JP7432990B2 - 電気機器 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板に搭載される電気コネクタに関するものであり、電気コネクタと電気コネクタを保持するケースとが組み立てられた電気機器に関する。

ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission：国際電気標準会議）規格には、機器への水、人体、固形物の侵入に対する保護（Ingress Protection）が規定されている。その一例として「φ１ｍｍの針金が危険部位に接触できないこと」が規定されている。この規定は電気コネクタについても適用される。
電気コネクタのコネクタハウジングと電気コネクタを収容するケースとの間には、不可避的に間隙が生じる（例えば、特許文献１の第５図および第６図）。これは、電気コネクタのコネクタハウジングとケースの寸法公差による。したがって、コネクタハウジングとケースとの間に、針金が侵入するおそれのある間隙が生じる。高電圧が印可される回路基板に搭載される電気コネクタにおいては、危険部位となる高電圧が印可される範囲には、針金が達しないように、回路基板のレイアウトが定められる。つまり、仮に間隙から侵入した針金が達するにしても危険部位以外に達するようなレイアウトが採用される。

特開平３－１６３７６８号公報（第５図，第６図）

そこで本発明は、コネクタハウジングとケースとの間に間隙が生じていても、この間隙から侵入した針金が回路基板に達するのを防ぐことができる電気機器を提供することを目的とする。

本発明の電気機器は、複数の端子と、複数の端子が保持されるコネクタハウジングと、を有する電気コネクタと、電気コネクタを収容するケースと、複数の端子が電気的に接続される回路基板と、を備える。さらに、本発明の電気機器は、コネクタハウジングとケースの間の間隙の少なくとも一部に対応して設けられる誘い込み構造を備える。
本発明における誘い込み構造は、間隙に向けて開口する袋小路を有することを特徴とする。

本発明において、コネクタハウジングは、回路基板とそれぞれが平行でかつ所定の間隔を隔てて配置される第一上壁および第一下壁と、第一上壁および第一下壁とを繋ぐ一対の側壁と、を備える場合、誘い込み構造は、第一側壁とケースの間の間隙に対応して設けられることが好ましい。

本発明において、袋小路の開口の寸法をＬ１とし、コネクタハウジングとケースの間の間隙の寸法をＣ１とすると、好ましくは、Ｌ１＞Ｃ１が成立する。

本発明の袋小路は、好ましくは、第一側壁からコネクタハウジングの幅方向の外方に向けて突き出す第二下壁と、第二下壁の幅方向の外端から立ち上がる第二側壁と、第二下壁および第二側壁の後端を繋ぐ後壁と、を備えることにより形成される。

本発明の電気機器によれば、電気コネクタが誘い込み構造を有することにより、針金が侵入したとしても回路基板に達するのを防ぐことができる。したがって、本発明の電気機器によれば、高電圧が印可される回路基板を備えていても、高電圧が印加される危険部位を考慮したレイアウトにする必要がなくなる。これにより、本発明の電気機器によれば、電気コネクタを搭載する位置、搭載する数を含めた回路基板のレイアウトの自由度を高くすることができる。

本発明の実施形態に係る電気コネクタを前方から示す斜視図である。 図１の電気コネクタを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は側面図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係る電気機器を前方から示す斜視図であり、（ｂ）はその分解斜視図である。 図３の電気機器を示し、（ａ）は（ｂ）のＡ－Ａ線に沿った断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）（ｂ）のＣ－Ｃ線に沿った断面図である。 （ａ）は図４（ａ）の部分拡大図であり、（ｂ）は電気コネクタとケースの間隙から針金が前後方向に平行に侵入する様子を示し、（ｃ）および（ｄ）は電気コネクタとケースの間隙に針金が傾斜して侵入する様子を示している。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る電気機器１を説明する。
電気機器１は、図３に示すように、電気コネクタ１０と、電気コネクタ１０が収容されるケース５０と、電気コネクタ１０が搭載される回路基板６０と、を備える。電気機器１は、侵入しようとする針金Ｗが誘導される第一袋小路２６（図５）が電気コネクタ１０に設けられることにより、針金Ｗが回路基板６０に達するのを防ぐ。
なお、電気機器１において、電気コネクタ１０の回路基板６０が配置される側を下、その反対側を上とする。また、電気機器１において、電気コネクタ１０と図示を省略する相手コネクタが嵌合される側を前（Ｆ）、端子３０が引き出される側を後（Ｒ）とする。前（Ｆ）および後（Ｒ）は相対的な位置関係として用いられることもある。また、図１に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を、それぞれ、前後方向Ｘ、幅方向Ｙおよび高さ方向Ｚとする。これらの定義は、本願発明にも適用されるものとする。
以下、電気機器１の各要素の構成について順に説明した後に、電気機器１が奏する作用および効果を説明する。

［電気コネクタ１０］
電気コネクタ１０は、図１に示すように、図示を省略する相手コネクタのコネクタハウジングと嵌合されるコネクタハウジング１１と、コネクタハウジング１１に保持される複数の端子３０と、を備える。
コネクタハウジング１１は、図１および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、図示しない相手コネクタが嵌合される嵌合筒１３を前側に備えている。嵌合筒１３の内部には受容空間１５が形成されており、相手コネクタは、この受容空間１５に挿入されることにより、コネクタハウジング１１と嵌合される。コネクタハウジング１１は、樹脂を射出成形することにより、一体に形成される。

嵌合筒１３は、図１、図２（ａ）、（ｂ）、（ｄ）に示すように、上壁（第一上壁）１３Ａと、上壁１３Ａと所定の間隔を隔てて配置される下壁（第一下壁）１３Ｂと、上壁１３Ａと下壁１３Ｂの幅方向Ｙの一方端を繋ぐ前方側壁（第一側壁）１３Ｃと、上壁１３Ａと下壁１３Ｂの幅方向Ｙの他方端を繋ぐ前方側壁（第一側壁）１３Ｄと、とを備える。嵌合筒１３の後端（Ｒ）には端子保持壁１４（図４（ａ））が設けられており、上壁１３Ａ、下壁１３Ｂ、前方側壁１３Ｃ、前方側壁１３Ｄおよび端子保持壁１４により取り囲まれる空間が受容空間１５を構成する。

端子保持壁１４よりも後方（Ｒ）には、後方側壁１６Ｃと後方側壁１６Ｄが幅方向Ｙに所定の間隔を隔てて設けられている。後方側壁１６Ｃと後方側壁１６Ｄの間隔は、前方側壁１３Ｃと前方側壁１３Ｄの間隔よりも広く設定されており、後方側壁１６Ｃと後方側壁１６Ｄで挟まれる領域に端子３０の基板接続部３３が引き出される。

嵌合筒１３は、その前方（Ｆ）にフランジ１７を備えている。フランジ１７は、前方側壁１３Ｃの高さ方向Ｚの中央付近から上壁１３Ａを通って前方側壁１３Ｄの高さ方向Ｚの中央付近にかけて設けられている。上壁１３Ａにおけるフランジ１７は高さ方向Ｚの上方に突き出す板状の形状をなしている。前方側壁１３Ｃおよび前方側壁１３Ｄにおけるフランジ１７は、幅方向Ｙに所定量だけ突き出し、かつ、その先端から前方（Ｆ）に向けて突き出して、平面視した形状がＣ字状の形態をなしている。
フランジ１７は、嵌合筒１３の上壁１３Ａとケース５０との間の間隙から侵入する針金Ｗが回路基板６０に達するのを防ぐ目的で設けられている。この点について、詳しくは後述する作用・効果の説明のところで言及する。

また、嵌合筒１３は、前方側壁１３Ｃおよび前方側壁１３Ｄのそれぞれの外周面に第一誘い込み構造２１が設けられている。第一誘い込み構造２１は、嵌合筒１３とケース５０との間の間隙から侵入しうる針金Ｗが突き当たり、針金Ｗが回路基板６０に達するのを防ぐ目的で設けられている。

第一誘い込み構造２１は、図１および図２（ｂ）に示すように、前方側壁１３Ｃおよび前方側壁１３Ｄのそれぞれから幅方向の外方に向けて突き出す下壁（第二下壁）２３と、下壁２３の幅方向Ｙの外端から立ち上がる側壁（第二側壁）２４と、下壁２３および側壁２４の後端を繋ぐ後壁２５と、を備えている。側壁２４と後壁２５は、上述するフランジ１７の一部として提供される。

下壁２３、側壁２４、後壁２５と前方側壁１３Ｃまたは前方側壁１３Ｄで取り囲まれる空間により第一袋小路２６が形成される。下壁２３、側壁２４および後壁２５の前端よりも前方側壁１３Ｃまたは前方側壁１３Ｄの前端の方が前方（Ｆ）に突き出している。
第一袋小路２６は、後述する間隙Ｃ１に対応して開口が設けられている。第一袋小路２６の幅方向Ｙの寸法Ｌ１は間隙Ｃ１より大きい（図５参照）。

また、嵌合筒１３は、第一誘い込み構造２１よりも下方に第二誘い込み構造４１を備えている。第二誘い込み構造４１も、第一誘い込み構造２１と同様の目的で設けられている。
第二誘い込み構造４１は、基本的に誘い込み構造２１と同様の構成を備えており、図１に示すように、前方側壁１３Ｃおよび前方側壁１３Ｄのそれぞれから幅方向の外方に向けて突き出す上壁４２と、上壁４２と高さ方向Ｚに所定の間隔を隔てて設けられる下壁４３と、を備える。第二誘い込み構造４１は、上壁４２と下壁４３の幅方向Ｙの外端を繋ぐ側壁４４と、上壁４２、下壁４３および側壁４４の後端を繋ぐ後壁４５と、を備えている。上壁４２、下壁４３、側壁４４、後壁４５と前方側壁１３Ｃまたは前方側壁１３Ｄで取り囲まれる空間により第二袋小路４６が形成される。

［端子３０］
端子３０は、図４（ｃ）に示すように、相手コネクタの端子との接続に供される相手接続部３１と、回路基板６０との電気的な接続に供される基板接続部３３と、を備える。端子３０は、相手接続部３１と基板接続部３３を繋ぎ、コネクタハウジング１１の端子保持壁１４に圧入される保持部３５を備える。端子３０において、相手接続部３１および保持部３５が相手コネクタとの嵌合方向（前後方向Ｘ）と略平行に延びており、また、基板接続部３３は回路基板６０に向けて垂下している。端子３０は、例えば銅合金からなる高導電性の金属板を打ち抜くと共に、所定位置において折り曲げて形成される。
複数の端子３０は、端子保持壁１４に圧入されることにより、コネクタハウジング１１に保持される。この状態で、基板接続部３３は、回路基板６０の必要な部位にはんだ付けにより接合される。

［ケース５０］
次に、金属製のケース５０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、電気コネクタ１０および電気コネクタ１０が搭載される回路基板６０を収容する、上部ケース５１と下部ケース５３とからなる。ここで、ケース５０は、電気コネクタ１０を覆う部位のみを示しており、ケース５０の他の部位は図示を省略している。
上部ケース５１は、電気コネクタ１０を上方から覆う上壁５１Ａと、電気コネクタ１０を前方（Ｆ）から覆う前壁５１Ｂと、を備える。前壁５１Ｂには、電気コネクタ１０に嵌合される相手コネクタが通過するのに必要な開口５１Ｃが設けられている。
下部ケース５３は、電気コネクタ１０を下方から覆う下壁５３Ａと、電気コネクタ１０を前方（Ｆ）から覆う前壁５３Ｂと、を備える。前壁５３Ｂは、電気コネクタ１０に嵌合される相手コネクタが通過するのに干渉しないようにコネクタハウジング１１の下壁１３Ｂの外側に位置する。

ケース５０は、図３（ａ）に示すように、電気コネクタ１０に対して所定の位置関係をもって上部ケース５１と下部ケース５３が組み付けられる。
ここで、電気コネクタ１０のコネクタハウジング１１およびケース５０には寸法公差が存在しているので、コネクタハウジング１１とケース５０の間に間隙が生じないようにすることは極めて困難である。

コネクタハウジング１１とケース５０が組み付けられると生じる間隙について、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照して説明する。
図４（ａ）、（ｂ）および図５（ａ）には、幅方向Ｙにおけるコネクタハウジング１１とケース５０の間隙が示されている。つまり、コネクタハウジング１１の前方側壁１３Ｃとケース５０の前壁５１Ｂとの間に間隙Ｃ１が生じる。前方側壁１３Ｄと前壁５１Ｂとの間も同様である。
次に、図４（ｂ）、（ｃ）には、高さ方向Ｚにおける間隙Ｃ２，Ｃ３が示されている。間隙Ｃ２は、コネクタハウジング１１の上壁１３Ａとケース５０の前壁５１Ｂとの間に生じる。また、間隙Ｃ３は、コネクタハウジング１１の下壁１３Ｂとケース５０の前壁５３Ｂとの間に生じる。

間隙Ｃ１～間隙Ｃ３は、いずれも針金Ｗが侵入する入口となりえる。この入口から侵入した針金Ｗが回路基板６０の危険領域に達するのを防ぐ必要がある。この中で、間隙Ｃ２および間隙Ｃ３から侵入した針金Ｗは、以下の理由により、回路基板６０に達するおそれがない。

上壁１３Ａと前壁５１Ｂの間の間隙Ｃ２から針金Ｗが侵入したとする。なお、図４（ｃ）を参照願いたい。針金Ｗはコネクタハウジング１１のフランジ１７に突き当たるので、針金Ｗがそれよりも奥まで侵入することは難しい。仮に、針金Ｗがフランジ１７を乗り越えて侵入したとしても、回路基板６０との間にはコネクタハウジング１１が存在するので、コネクタハウジングが障害となって針金Ｗが回路基板６０に達することはできない。

次に、下壁１３Ｂと前壁５３Ｂの間の間隙Ｃ３から針金Ｗが侵入したとする。なお、図４（ｃ）を参照願いたい。コネクタハウジング１１における下壁１３Ｂの前端には下方に向けて突き出す突条１３Ｅがあるので、針金Ｗは上向きに侵入することになる。したがって、針金Ｗが突条１３Ｅを通過して侵入したとしても、下壁１３Ｂに突き当たる。さらに針金Ｗが後方（Ｒ）に向けて侵入したとしても、回路基板６０の前縁６０Ｅに突き当たる。前縁６０Ｅよりも後方（Ｒ）には、回路基板６０に搭載された電気コネクタ１０が存在しており、回路基板６０と電気コネクタ１０の間には針金Ｗが入り込む余地がない。

［作用・効果］
間隙Ｃ２および間隙Ｃ３とは異なり、間隙Ｃ１は針金Ｗが侵入する入口となり、侵入した針金Ｗは回路基板６０に達するおそれがある。そこで、本実施形態の電気コネクタ１０は、回路基板６０に針金Ｗが達するのを防止するための誘い込み構造２１を備える。以下、図５を参照して第一誘い込み構造２１による作用・効果を説明する。説明を省略するが、第二誘い込み構造４１についても同様の効果を奏する。

図５（ｂ）に示すように、間隙Ｃ１に針金Ｗが前後方向Ｘに平行に侵入しそのまま侵入を続けると、針金Ｗは第一袋小路２６を進んで後壁２５に突き当たる。
次に、図５（ｃ）に示すように、間隙Ｃ１に針金Ｗが前後方向Ｘに傾斜して侵入したとすると、この針金Ｗはその先端が側壁２４の先端の内側に突き当たる。この傾斜角度θが前後方向Ｘに対して鋭角であることから、針金Ｗの先端部分に加えられる加重は幅方向Ｙの成分Ｆｙよりも前後方向Ｘの成分Ｆｘの方が大きい。したがって、針金Ｗを押し込み続けたとすれば、針金Ｗは第一袋小路２６を進む。
図示を省略するが、針金Ｗが図５（ｃ）とは逆に傾斜して間隙Ｃ１に侵入したとすると、針金Ｗは前方側壁１３Ｃの外面に接触しかつ案内されながら第一袋小路２６を奥に進んで後壁２５に突き当たる。

以上の通りであり、間隙Ｃ１については、電気コネクタ１０が誘い込み構造２１を有することにより、針金Ｗが侵入したとしても回路基板６０に達するのを防ぐことができる。したがって、本実施形態の電気機器１によれば、高電圧が印加される回路基板６０を備えているとしても、高電圧が印加される危険部位を配置する領域に制限を設ける必要がないか、設けるとしても狭くすることができる。これにより、本実施形態の電気機器１によれば、危険部位の配置領域に加えて、電気コネクタ１０を搭載する位置、搭載する数を含めたレイアウトの自由度を高くすることができる。

次に、本実施形態による第一袋小路２６の幅方向Ｙの寸法Ｌ１は間隙Ｃ１より大きい（図５（ａ）参照）。したがって、図５（ｂ）に示すように、前後方向Ｘに平行に針金Ｗが侵入したとすると、針金Ｗは漏れなく第一袋小路２６に誘い込まれる。また、図５（ｃ），（ｄ）に示すように、針金Ｗが前後方向Ｘに傾斜して侵入したとしても、鋭角θで側壁２４の先端の内側に突き当たるので、針金Ｗは無理なく第一袋小路２６に誘い込まれる。

また、本実施形態による第一袋小路２６は、コネクタハウジング１１の外壁である前方側壁１３Ｃまたは前方側壁１３Ｄと、下壁２３と、側壁２４と、後壁２５と、を備えることにより形成される。つまり、第一袋小路２６は、開口を除いて、前後方向Ｘ、幅方向Ｙおよび高さ方向Ｚが外部に対して閉ざされている。これにより、第一袋小路２６は、侵入した針金Ｗが回路基板６０に達するのを防ぐだけでなく、それ以外の領域に達して不具合を起こすのを防ぐことができる。

以上本発明における好ましい実施形態を説明したが、上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

本実施形態によるコネクタハウジング１１は、回路基板６０とそれぞれが平行でかつ所定の間隔を隔てて配置される上壁１３Ａと下壁１３Ｂと、上壁１３Ａおよび下壁１３Ｂとを繋ぐ一対の前方側壁１３Ｃ，１３Ｄとを備える。前述したように、間隙Ｃ２および間隙Ｃ３については、針金Ｗが回路基板６０に達するおそれがない。そこで、本実施形態における誘い込み構造２１は、針金Ｗが回路基板６０に達するおそれがある前方側壁１３Ｃ，１３Ｄとケース５０の間の間隙Ｃ１に限定して設けられている。
一方で、間隙Ｃ２および間隙Ｃ３に対応する部位には、上述した理由により誘い込み構造２１を設けていないが、これが本発明を限定する要素にはならない。つまり、本発明の誘い込み構造は、針金Ｗが回路基板６０に達するおそれのある、コネクタハウジング１１とケース５０の間の間隙のいずれにも設けることができる。

また、本発明における誘い込み構造は実施形態で示した第一誘い込み構造２１、第二誘い込み構造４１の形態に限らない。つまり、間隙から侵入した針金が誘い込まれる第一袋小路２６、第二袋小路４６を有している限り、その形態は任意である。例えば、以上で示した側壁２４，４４は矩形の縦断面を有しているが、コネクタハウジング１１に対向する面を前方に向けて先細りとなる傾斜面にしてもよい。
また、本実施形態に係る第二誘い込み構造４１は上壁４２を備えている。しかし、針金Ｗが回路基板６０に達するのを防ぐことだけを考慮すれば、必ずしも上壁４２を備えている必要はない。つまり、本発明における袋小路とは、第一誘い込み構造２１のように、回路基板へ針金が達し得る経路について設けられていれば足りることを意味している。

１ 電気機器
１０ 電気コネクタ
１１ コネクタハウジング
１３ 嵌合筒
１３Ａ 上壁（第一上壁）
１３Ｂ 下壁（第一下壁）
１３Ｃ 前方側壁（第一側壁）
１３Ｄ 前方側壁（第一側壁）
１４ 端子保持壁
１５ 受容空間
１６Ｃ 後方側壁
１６Ｄ 後方側壁
１７ フランジ
２１ 第一誘い込み構造
２３ 下壁（第二下壁）
２４ 側壁（第二側壁）
２５ 後壁
２６ 第一袋小路
３０ 端子
３１ 相手接続部
３３ 基板接続部
３５ 保持部
４１ 第二誘い込み構造
４２ 上壁
４３ 下壁
４４ 側壁
４５ 後壁
４６ 第二袋小路
５０ ケース
５１ 上部ケース
５１Ａ 上壁
５１Ｂ 前壁
５１Ｃ 開口
５３ 下部ケース
５３Ａ 下壁
５３Ｂ 前壁
６０ 回路基板
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 間隙
Ｗ 針金
Ｘ 前後方向
Ｙ 幅方向
Ｚ 高さ方向

Claims (3)

1. それぞれが前後方向と略平行に延びる複数の端子と、複数の前記端子が前記前後方向と直交する幅方向に間隔を空けて保持されるコネクタハウジングと、を有する電気コネクタと、
   前記電気コネクタを収容するケースと、
   複数の前記端子が電気的に接続される回路基板と、
   前記コネクタハウジングと前記ケースとの間の前記幅方向における間隙の少なくとも一部において前記前後方向に対応して設けられる誘い込み構造と、を備え、
   前記誘い込み構造は、前記間隙に向けて開口する袋小路を有し、
   前記間隙から前記袋小路にわたって空隙が前記前後方向に連なることで針金の前記袋小路への侵入が可能とされ、かつ、
   前記袋小路の延びる方向に直交する前記幅方向の寸法をＬ１とし、
   前記コネクタハウジングと前記ケースの間の前記間隙の寸法をＣ１とすると、
   Ｌ１＞Ｃ１が成立する、
   ことを特徴とする電気機器。
   
2. 前記コネクタハウジングは、
   前記回路基板とそれぞれが平行でかつ所定の間隔を隔てて配置される第一上壁および第一下壁と、
   前記第一上壁および前記第一下壁とを繋ぐ一対の第一側壁と、を備え、
   前記袋小路は、
   前記第一側壁と前記ケースの間の前記間隙に対して前記前後方向に対応して設けられ、
   前記間隙を通って前記針金が前記袋小路に前記前後方向に侵入可能である、
   請求項１に記載の電気機器。
   
3. 前記袋小路は、
   前記第一側壁から前記コネクタハウジングの幅方向の外方に向けて突き出す第二下壁と、
   前記第二下壁の前記幅方向の外端から立ち上がる第二側壁と、
   前記第二下壁および前記第二側壁の後端を繋ぐ後壁と、を備えることにより形成される、
   請求項２に記載の電気機器。

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