JP6445326B2 - 電気端子 - Google Patents

Description

本開示は、一般に、電気コネクタに関し、さらに具体的には、電気端子およびその製造方法に関する。

電気端子ブロックまたは単に端子は、個別の電線を、他の電線および／または外部回路へ接続するのを容易にする電気コネクタである。種々の大きさ、形式（例えば、撚り線に対するソリッドコア線）、および／または数の電線を接続できるという点で汎用性に優れているという理由から、端子は、多くの産業で広く使用されている。電線への電気接続を安全に維持し、確立するために使用できる多くの異なる端子デザインが存在する。例えば、一部の端子は、末端に環またはスペード型ターミナルラグを備えた電線に対応できる。他の端子は、被覆を剥がした電線の端部をネジで手動作動させる金属クランプで固定できる。さらに他の端子は、手動または自動的に作動させることが可能なスプリング力により適所に電線をクランプできる。

１個の端子をもう一個の端子、および／または外部回路に接続する別の方法もある。例えば、複数の端子が共通ベース（例えば、ＤＩＮレール）に取り付けられ、相互に端子を固定し、次に、個別端子に係合し、接続するように設計された種々の接続端（例えば、ブリッジバー）と接続できる。他の端子は、プリント回路基板に直接ハンダ付けされたピンを介してプリント回路基板に直接取り付けられ、所望の電気接続（複数可）を確立するように設計されている。

電気端子およびその製造方法が開示される。端子例は、ハウジングおよびハウジング内に配置され、コネクタピンと電気接続された電線を固定するワイヤークランプを含み、コネクタピンはハウジングの底面から伸びてプリント回路基板に電気接続され、ハウジングはプリント回路基板からハウジングの底面を離す１個または複数の足を備える。

別の端子例は、電線の末端を受ける開口部を有する本体、電線の末端を固定する本体内のワイヤホルダ、本体の底面から伸び、回路基板に電気接続されるコネクタピンを含み、ワイヤホルダは、コネクタピンと電気接続している電線の末端を固定し、本体は、本体の底面から伸び、本体の底面と回路基板の間に空隙を与える、コネクタピンに隣接したスペーサーを含む。

別の端子例は、電線の末端を受ける開口部を有するハウジング、ハウジングの底面の穴を通ってハウジングの底面から伸び、はんだ接合部を介して回路基板に接続する第１のコネクタピン、第１のコネクタピンと電気接続され、ハウジング内に収容され、電線の末端を固定する第１のクランプ、およびハウジングの底面から伸びてハウジングの底面を回路基板から持ち上げ、はんだ接合部周辺のハウジングの真下へのアクセスを可能とするライザーを含む。

本明細書で開示の教示による２線端子例の等角投影図である。 図１Ａの端子例の異なる角度の等角投影図である。 図１Ａの端子例の正面図である。 図１Ａの端子例の平面図である。 図１Ａの端子例の底面図である。 図１Ａの端子例の側面図である。 図１Ａの２線端子例と一体化した３線端子例の模式図である。 本明細書で開示の教示による別の２線端子例に対するハウジング例の分解図である。 本明細書記載の電気端子例を製造可能なプロセス例を示すフローチャートである。

図１Ａおよび１Ｂは、２線端子例１００の等角投影図である。図１Ｃ〜１Ｆは、それぞれ、端子１００の正面、平面、底面および側面図である。一部の例では、端子１００は、プラスチック本体またはハウジング１０２を備え、電線の末端の、他の電気部品（例えば、他の端子、プリント回路基板、など）への接続を可能とする内部機構を収容する。例えば、端子の内部機構は、クランプ、ケージ、スプリング、などのワイヤホルダを含み、適所に電線を保持し、その電線を他の電気部品と電気接続できる導線またはピンと電気接続状態で維持できる。

端子は、１本または複数の電線の接続を可能とするように構成できる。例えば、図の例に示すように、端子１００は、別々の２本の電線に対する２つの別々の電線終端点１０８、１１０に対応する２つの電線の入口点、アパーチャ、または開口部１０４、１０６を備える。各電線位置１０８、１１０は、対応する内部機構を含み、裸の電線端を受けて端子１００に接続された他の部品と確実に電気接続させることができる。特に、図１Ａ〜１Ｆの例は、代表的なケージクランプ端子例であるが、他のタイプの端子も、本明細書で開示の教示に従って適合させることができる。従って、図１Ａ〜１Ｆに示すように、端子例１００の各内部機構は、ハウジング１０２内に収容された対応するケージ１１２、１１４を含み、対応するコネクタピン１１６、１１８に電気接続された対応する金属表面と電気接続している対応する電線端を受け、クランプする。このような例では、それぞれのケージ１１２、１１４は、対応するネジ１２０、１２２により作動される。一部の例では、コネクタピン１１６、１１８は、ハウジング１０２の底面１２４から離れる方向に伸び、他の電機部品、例えば、例えば、コネクタピン１１６、１１８の突出末端をプリント回路基板にハンダ付けすることにより、電気接続できる。

一体材料から形成され（すなわち、一体型）、底部に開口部を備えて内部機構を挿入する多くの既知のケージクランプ端子本体またはハウジングと異なり、端子例１００のハウジング１０２は、ベースまたは底部１２６および別のキャップまたは上部１２８から作られる。ベース部１２６は、底面１２４に、ピン１１６、１１８が挿入できる穴１３０、１３２を含む。穴１３０、１３２を除いて、ベース部１２６は、底面１２４で封止される。一部の例では、それぞれの穴１３０、１３２は、それぞれのコネクタピン１１６、１１８に実質的に（例えば、圧入用のサイズにされている）適合され、外部物質が、ハウジング１０２の底を通ってハウジング１０２中に入り、電気漏れ経路を生じさせる可能性を減らす。

内部機構（例えば、ケージ１１２、１１４）が、穴１３０、１３２を通って伸びるコネクタピン１１６、１１８を備えるベース部１２６に挿入された後で、上部１２８は、内部機構を覆ってベース部１２６上に設置される。図示した例では、ベースおよび上部１２６、１２８は、合わせ目１３４に沿って確実に相互に組み合わせられる形状に作られており、その結果、端子例１００の内部機構を完全に囲い込む。一部の例では、ベース部および上部１２６、１２８は、超音波溶接により合わせ目１３４に沿って封止状態で組み合わせられ、ベース部と上部１２６、１２８を接合して、端子１００の内部機構の周辺で強固に封止できる。このようにして、ベース部と上部１２６、１２８の表面を接合させることにより外部環境に由来する混入物が侵入し、端子１００を介して確立された電気接続を妨害する可能性が低減される。追加として、または代わりに、オーバーモールド成形により密な封止を実現できる。この方法では、接着剤、および／または封止剤、および／または他のいずれかの適する方法により、別々の部分が結合される。

ハウジング１０２の外周の合わせ目１３４に沿った封止接合部に加えて、一部の例では、組み合わされたベース部および上部１２６、１２８が電線終端点１０８、１１０の間に伸びる内部壁を形成する。このようにして、端子例１００の内部機構（例えば、ケージ１１２、１１４）は、ハウジング１０２の底および／または側面周辺の外部環境（および全ての関連する混入物）から実質的に隔離できるのみならず、それぞれの内部機構は、他の内部機構からも分離できる。内部機構の分離は、望ましくない、および／または予期せぬ電気接続の原因となる閉じ込められた湿気および／または混入物に起因する２つの電線終端点１０８、１１０の間での腐食および／または電気的漏れ経路の発生の可能性を減らす（例えば、防ぐ）役割を果たす。上述のように、内部壁を形成するベース部および上部１２６、１２８の接合は、超音波溶接、接着、および／または他のいずれかの適切な方法により実現できる。

さらに、一部の例では、端子１００は、ハウジング１０２の底面１２４から伸びて端子１００を持ち上げ、端子１００の底面１２４およびコネクタピン１１６、１１８をハンダ付けできるプリント回路基板（図示せず）の間に空隙またはギャップ１３８を与える１個または複数の足、ライザー、またはスペーサー１３６を含めることができる。このような例では、ギャップ１３８は、はんだ接合部へのアクセスが可能となり、はんだ接合部を含むプリント回路基板を封止して環境からの遮断が実現できる。さらに、このような封止プロセスは、端子１００のハウジング１０２に侵入して内部機構に影響する可能性がある封止剤に配慮せずに行うことができる。理由は、コネクタピン１１６、１１８が底面１２４の穴１３０、１３２を通って伸びる場所以外は、ハウジング１０２の底面１２４は閉ざされているからである。さらに、穴１３０、１３２は、コネクタピン１１６、１１８の周りで締まりばめ（例えば、圧入、干渉ばめ、など）になるような寸法にされ、封止剤が高粘度の場合は特に、ハウジング１０２の底周辺の封止剤（または他の混入物）の端子１００への侵入の可能性を減らすことができる。さらに、オーバーモールド成形では、コネクタピン１１６、１１８および穴１３０、１３２の間のさらに強固な封止が達成できるであろう。

追加として、または代わりに、示した例における足１３６により形成されたギャップ１３８は、さらに効率的な洗浄のためのはんだ接合部へのアクセスを可能とし、それにより、混入物および／または腐食の蓄積の機会を減らすことができる。結果として、端子例１００は、多くの既知の端子ブロックよりも、交換することなくかなり長期間持ちこたえる、および／または実質的に信頼性を増加させる、および／またはあまり良くない環境下（例えば、腐食雰囲気および／または高温多湿環境）で使用できる。さらに、洗浄を頻繁に行わない場合でも、示した例における足１３６が、少なくとも部分的には、隣接コネクタピン１１６、１１８を相互に分離する壁として機能し、それにより、湿気、および／または混入物蓄積によるピン１１６、１１８の間での電気的漏れ経路の発生の可能性を低減することができる。同様に、足の例１３６は、また、他の隣接する回路構成要素（例えば、プリント回路基板の回路構成要素）からコネクタピン１１６、１１８を分離する壁の役割を果たすことができる。

図１Ａ〜１Ｆの例では、足１３６は、矩形として示されているが、足１３６は、円形または他のいずれかの適切な断面であってよい。同様に、図１Ａ〜１Ｆに示される足の例１３６は、まっすぐとして示されているが、足１３６は、曲線でも、一端が連結されても、または本開示の教示に合致した他のいずれの適切な方式で配置されてもよい。さらに、足１３６の高さ（従って、ギャップ１３８の高さ）は、適切ないずれの寸法であってもよい。

図２は、図１Ａの端子例１００とはめ合わせた３線端子例２００の模式図である。３線端子例２００は、図１Ａ〜１Ｆに関連して上記で考察した２線端子例１００と設計と機能は類似である。しかし、３線端子２００は、２線端子１００中の２つの電線終端点１０８、１１０を備える場合とは異なり、それぞれのコネクタピン２０８、２１０、２１２に接続される３つの電線終端点２０２、２０４、２０６および３つの対応する内部機構（例えば、ケージ）を備える。示した例では、端子１００、２００は、端子１００、２００の両側に形成されたブラケットコネクタ２１４（例えば、あり継ぎタイプコネクタ）を介してはめ合わせられる。このようにして、任意の適切な数の電線終端点を任意の適切な数の端子を使って位置合わせ出来る。さらに、複数の端子（例えば、端子例１００、２００）を並べてはめ合わせているが、別の例では、本明細書に開示の教示に従い、ただ１つの電線位置を備えた端子を含む任意の適切な数の電線終端点を含む単一の端子を形成できる。

電線終端点１０８、１１０、２０２、２０４、２０６の数に加えて、本明細書で開示の教示に従って構成された端子を、別の観点からも同様に変更できる。例えば、ネジ１２０、１２２の角度および電線の入口点１０４、１０６は、相互に対し、および／またはプリント回路基板の表面に対して変えることができる。端子および対応する部品の寸法、および／または大きさは、適宜変更可能である。さらに、前に述べたように、足１３６、ならびに、端子の内部機構を収容する２つの部分からなる本体１０２は、ケージクランプ端子以外の異なるタイプの端子に組み込むことができる。

図３は、図１Ａ〜Ｆに関連して上述の端子例１００のハウジング１０２に類似のベース部３０２および上部３０４を備える２線端子例のハウジング例３００の拡大図である。図３の例に示すように、ベース部３０２は、ベース部３０２の外周部に沿った三角形状の溶接線３０６、３０８を含む。示した例では、溶接線３０６、３０８は、超音波溶接プロセスの間に溶融して、ベース部３０２を上部３０４に接合され、内部機構がハウジング３００内に収容されるようにその周りを封止できる過剰プラスチックを与える。溶接線３０６、３０８は、ベース部３０２の反対側にまたがって示されているが、他の溶接線をベース部３０２の外周部に沿った他の位置に配置して、ベース部および上部３０２、３０４が合わせられるときに所望の封止結合を実現しても良い。さらに、図３に示す例は、ベース部３０２の中心にまたがる別の溶接線３１０を示す。このように、ハウジング例３００のベース部および上部３０２、３０４が超音波溶接プロセスにより組み合わされる場合、図３に示すように、それらは２つの電線終端点３１２、３１４のそれぞれの内部機構の間で強固に封止された内部壁を形成できる。他の例では、ベース部３０２に配置された溶接線３０６、３０８、３１０の代わりに、またはそれらに加えて、上部３０４にさらなる溶接線を配置できる。

図４は、本明細書で開示のいずれかの電気端子例を製造するためのプロセス例を表すフローチャートである。図４のプロセス例は、図４のフローチャートを基準にして記載されているが、図４のプロセス例を実施する多くの他の方法が採用できる。例えば、特定のブロックの実行の順番は、変更可能であり、および／または一部の記載ブロックは、変更、除去、細分化、または組み合わせ可能である。

図４のプロセス例は、端子ハウジングのベース部の成形から始まる（ブロック４００）。ベース部は、プラスチックから作ることができ、従って、射出成形プロセスまたは他のいずれかの適切な方法により成形できる。ベース部の形状は、内部機構（例えば、クランプ、ケージ、スプリング、など）を端子内に保持するように形成できる。上述のように、内部機構を採用して、電線と対応するコネクタピンとの電気接続を確実にし、その後、電線を他の電気部品（例えば、プリント回路基板）に電気接続するために使用できる。一部の例では、コネクタピンが伸びる穴以外は、閉ざされた底面を備えたベース部が形成される。

図４のプロセス例は、さらに、端子ハウジングの上部の成形を含む（ブロック４０２）。上部は、上部の形状が内部機構に適合し、ベース部と組み合わせできるようにベース部と同様の方法で形成できる。このようにして、端子ハウジングの上部およびベース部は、内部機構を収容できる。内部機構を取り囲んでいるが、上部は、電線の末端が挿入され、内部機構により受け入れられる開口部またはアパーチャを含んでもよい。一部の例では、端子は、２つ以上の電線終端点を含む。このような例では、両方のベース部および上部は、内部機構の周りで接合される場合、ベース部および上部が、それぞれの電線終端点に対応するそれぞれの内部機構を分離する内部壁を形成するように構成できる。

このように形成されたベース部および上部を使って、プロセス例は、次に、ベース部および上部を接合し、内部機構を収容する（ブロック４０４）。さらに、プロセス例は、上部とベース部の合わせ面を封止することを含む（ブロック４０６）。一部の例では、封止プロセスは、超音波溶接を含んでもよい。このような例では、ベース部および／または上部が形成される場合（ブロック４００、４０２）、合わせ面は、溶融され、上部とベース部の間の密な封止を可能とする過剰部分のプラスチックにより確定される１本または複数の溶接線を含むことができる。このような例は、２つ以上の電線終端点がある場合の端子の外周部または内部壁に該当する。端子の外周部に沿った封止は、内部壁に沿った封止が腐食および／または電気漏れ経路の隣接内部機構間での発生の可能性を減らす機能を果たす一方で、ベース部および上部間の界面を介した外部環境からの混入物、湿気、または封止剤のハウジングへの侵入の機会を減らすのを容易にする。追加として、または、代わりに、ベース部と上部は、オーバーモールド成形法、接着剤利用法、封止剤利用法、などの他のいずれかの適切なプロセスにより封止できる（ブロック４０６）。ベース部と上部が封止状態で組み合わされれば、図４のプロセス例は終わる。

特定の方法、装置および製品例が本明細書で記載されてきたが、本特許の対象範囲はそれらに限定されない。このような例は、非制限的例示的な例であることが意図されている。むしろ、本特許は、文字通りに、または均等物の原則に基づき添付請求項の範囲内にほぼ入る全ての方法、装置および製品を包含する。

一緒に含まれている要約は、３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．７２（ｂ）に基づき、技術的開示の本質を読み手に速やかに確認させるために提供されている。また、要約は、請求項の範囲または意味を解釈する、または限定するために使用されないという理解の下に提出されている。

Claims (8)

1. 端子ハウジングの底部と、
   前記端子ハウジングの上部であって、片側にブラケットコネクタを有し、前記ブラケットコネクタが前記端子ハウジングと他の端子ハウジングとを並置させて前記他の端子ハウジングに噛み合い且つ前記上部が合わせ目に沿い前記底部に封止されて噛み合った上部と
   、および
   前記端子ハウジングの前記上部内に配置され、コネクタピンと電気接続している電線を固定する第１の電線終端点であって、前記コネクタピンがプリント回路基板に電気接続されるべく前記端子ハウジングにおける前記底部の底面から伸びている、第１の電線終端点と
   を備え、
   前記端子ハウジングはライザーとしての１個または複数の足を備えて、これら足が前記端子ハウジングの前記底面を前記プリント回路基板から離すことができ、
   前記第１の電線終端点はケージを含み、
   前記ケージは、ねじによって作動される一方、前記端子ハウジングの側面を囲む外部環境から隔離され且つ前記端子ハウジング内の他のケージから分離される、電気端子。
2. 前記端子ハウジングの底面が、前記コネクタピンの周辺で実質的に封止され、混入物、湿気、または封止剤の内の少なくとも１種が前記端子ハウジングに侵入するのを実質的に防ぐ、請求項１に記載の電気端子。
3. 前記１個または複数の足が前記コネクタピンに隣接して配置され、前記コネクタピンが前記プリント回路基板に接続されるとき、前記コネクタピンと前記１個または複数の足の反対側の隣接電気回路構成要素との間の電気的漏れ経路の発生の可能性を減らす、請求項１又は２に記載の電気端子。
4. 前記端子ハウジングが、前記上部に超音波溶接によって接合された前記底部を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気端子。
5. 前記底部および前記上部が封止状態で組み合わされ、前記端子ハウジングの前記底面および側面に隣接する外部環境から前記端子ハウジング内の前記第１の電線終端点を実質的に分離する、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気端子。
6. 前記端子ハウジング内に配置されかつ前記第１の電線終端点に隣接する第２の電線終端点をさらに含み、前記底部および前記上部が前記第１および第２の電線終端点を分離する壁を形成する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気端子。
7. 前記端子ハウジングの前記上部および前記底部が、オーバーモールド成形、接着剤、または封止剤の内の少なくとも１種により封止される、請求項１〜３，５，６のいずれか１項に記載の電気端子。
8. 前記第１の電線終端点が、ケージクランプ端子である請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気端子。

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