JP2009016152A - コネクタの導体配線体接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、コネクタ端子間のピッチを広く確保しつつも、２列以上の複数配列のコネクタ端子との接続にも容易に対応することができるコネクタの導体配線体接続構造を提供することを目的とする。
【解決手段】複数の導体１１を絶縁被覆１２内に所定のピッチＡで平行に配列したフラットケーブル１に対し、複数のコネクタ端子２１を導体１１の配列方向に対して斜めに配列して接続したコネクタの導体配線体接続構造であって、複数のコネクタ端子２１を、フラットケーブル１の面上に少なくとも２列以上配列するとともに、各コネクタ端子２１の一端を、フラットケーブル１側の導体１１に対して電気的に接続して接続部２１ａとする一方、各コネクタ端子２１の他端をフラットケーブル１の面に対して立設されるように配設してこれを相手方のコネクタ端子と接触する接触部２１ｂとした。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の導体を絶縁被覆内に所定のピッチで平行に配列した導体配線体に対し、複数のコネクタ端子を前記導体の配列方向に対して斜めに配列して接続したコネクタの導体配線体接続構造に関する。

複数の導体を並べて絶縁被覆により固定した導体配線体、その中でも平型導体を用いたフレキシブルフラットケーブル（以下、単にフラットケーブルと略記する）は、室内や車両内の配線材として用いられると共に、その優れた耐屈曲性を利用してスパイラルケーブルやノートパソコンや携帯電話の折れ曲げ部分、あるいはプリンターやコピー機の内部配線のように、相対的に変位可能な部品同士間の接続に多く用いられている。

但し、フラットケーブルの幅があまりに広いと、フラットケーブルの変形を許容するための空間を広く確保しなければならないという欠点がある。そこで、前記空間を制限するために、前記平型導体間のピッチを狭く設定してフラットケーブルの幅を狭めることが行われている。

ところで、機器内の部品やワイヤハーネスの接続には、一般的にコネクタが利用されるが、上述したようなフラットケーブルを用いた配線でもコネクタが用いられている。

この場合、前記フラットケーブルの導体とコネクタ端子とが電気的に接続されることになるが、コネクタにおいては、多くの場合その標準端子数と標準寸法が決まっているので、コネクタ間のピッチをフラットケーブルに合わせて変える事は出来ないという事情がある。従って、上述のようにフラットケーブル側のピッチが狭く設定されている場合には、特別な接続構造が必要となる。

そこで、近年では、フラットケーブル端末にコネクタを接続するために、コネクタ端子の配列（コネクタ端子間のピッチ）に、フラットケーブルの導体間ピッチを整合させる所謂ピッチ変換技術が用いられている。

例えば、特許文献１、２には、幅の狭いフラットケーブルの導体から幅の広いコネクタの端子までの間に扇形の端子を放射状に並べ、互いを接続することでピッチ変換を実現したものが開示されている。

しかしながら、扇型の端子を用いる場合、該端子のフラットケーブル側ではフラットケーブルとの接続部が平行に並ぶので、フラットケーブルの導体のピッチが狭いと、接続部の絶縁距離も短くなり、高精度に導体を並べないと、フラットケーブルの導体と隣の端子とが接近して接続部の絶縁性能の確保が難しくなるという問題がある。

また、特許文献１、３には、フラットケーブルの導体の配列方向に対してコネクタ端子を斜めに配列することでピッチ変換を実現したものが開示されている。特許文献１、３では、導体の長手方向とコネクタ端子の配列方向とがなす角度をθとし、導体間のピッチをＡとした時、Ａ／Ｂ＝ｓｉｎθ（但し、０°＜θ＜９０°）なる関係が成立するため、斜めに配列されたコネクタ端子間のピッチＢを前記ピッチＡよりも広げることができるとしている。

実開平４−４２０９０号公報 特開昭５９−１４３２８５号公報 特開２０００−１８７４５２号公報

しかしながら、前記特許文献１、３に開示された接続構造では、コネクタ端子が１列に並んでいるために、接続対象となる回路数の増加に伴って電極数、即ちコネクタ端子の数が増加すると、コネクタ端子の列の長さが長大になり、コネクタの大型化を招くという問題がある。

さらに、近年、コネクタ端子を２列以上に複数配列してコネクタの小型化を図ったものが広く使用されているが、前記特許文献１、３に開示された接続構造は、あくまでもフラットケーブルと同一平面上に配列される１列のコネクタ端子を想定したものであるために、そのままの構成では２列以上、複数配列のコネクタ端子との接続には対応できないという問題がある。

この発明は、コネクタ端子間のピッチを広く確保しつつも、２列以上の複数配列のコネクタ端子との接続にも容易に対応することができるコネクタの導体配線体接続構造を提供することを目的とする。

この発明のコネクタの導体配線体接続構造は、複数の導体を絶縁被覆内に所定のピッチで平行に配列した導体配線体に対し、複数のコネクタ端子を前記導体の配列方向に対して斜めに配列して接続したコネクタの導体配線体接続構造であって、前記複数のコネクタ端子を、前記導体配線体の面上に少なくとも２列以上配列するとともに、各コネクタ端子の一端を、前記導体配線体側の導体に対して電気的に接続し、各コネクタ端子の他端を、前記導体配線体の面に対して立設されるように配設したものである。

この発明の一実施態様においては、前記導体配線体と前記コネクタ端子との接続点について、その列間ピッチをＣとした時、次式を満たすものである。
Ｃ＝Ａ×Ｎ／２ｃｏｓθ
但し、
Ａ：前記導体配線体の導体間ピッチ
Ｎ：前記コネクタ端子の数
θ：前記導体の長手方向と前記コネクタ端子の配列方向とがなす角度である。

この発明の一実施態様においては、前記コネクタ端子の一端が、前記導体配線体の面上に載置されるとともに、前記複数の導体に跨るように延びているものである。

この発明の一実施態様においては、前記コネクタ端子の前記導体との接続部分に、該導体側へ突出する突起部を形成し、該突起部と前記導体配線体とを当接させた状態で、前記コネクタ端子の加熱により前記突起部と当接する前記絶縁被覆を除去するとともに、前記突起部と前記導体配線体とを当接させた状態のまま、前記絶縁被覆が除去された部分で前記コネクタ端子と前記導体とを接続したものである。

この発明の一実施態様においては、前記突起部が、前記複数の導体に跨るように延びているものである。

この発明によれば、各コネクタ端子の列を、導体の配列方向に対して斜めに配置することで、前記導体のピッチよりも広いピッチのコネクタ端子間隔を有するコネクタ端子でも、前記導体と前記コネクタ端子とを接続することができる。さらに、このピッチをコネクタの標準端子数、標準寸法を考慮した適切な値に変換することができる。
さらに、複数のコネクタ端子を導体配線体の面上に複数列配列するとともに、コネクタ端子の他端を導体配線体の面上から立設するように配設したため、前記他端を相手方のコネクタ端子と接触する接触部としてこれをコネクタの標準端子数、及び標準寸法に応じて複数列配列することができ、これによって導体配線体と複数列配列のコネクタ端子との接続に容易に対応することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
図１は、この発明の実施形態に係るコネクタのフラットケーブル接続構造を示す平面図であり、図２は、フラットケーブルの長手方向に対して垂直な面の断面図、図３は、コネクタの構造を示す側面図である。

図１〜図３に示す実施形態では、図１に示すように複数（ここでは２０本）の導体１１、１１、…が並列された導体配線体としてのフラットケーブル１に対し、電気的接続部材であるコネクタ２が斜めに配設され、導体１１と同数のコネクタ端子２１、２１、…が導体１１の配列方向に対して斜めに２列配列されている。

フラットケーブル１は、導体間ピッチをＡに設定した上で、平行に配列した複数の導体１１、１１、…を図２に示すように絶縁被覆１２で被包した帯状のケーブルである。

また、コネクタ２は、図１、図３に示すように、一端側を接続部２１ａ、他端側を接触部２１ｂに設定した複数のコネクタ端子２１、２１、…と、コネクタ端子２１の配列を固定するための筐体２２とから構成されている。

コネクタ端子２１は、図１に示すように、フラットケーブル１の面上において半数ずつ平行に２列配列され、フラットケーブル１の面と平行に延びる全ての接続部２１ａが、フラットケーブル１の面上に載置されるようになっている。

また、コネクタ端子２１は、接続部２１ａにおいて図中○印で示す接続点Ｐ１でそれぞれ異なる導体１１に接続されている。

具体的には、図１において右端部に位置する導体１１を１本目とした時、コネクタ端子２１は図示のように右端部から斜めにずれるようにして順番に１本目、２本目、…の導体１１に接続され、１〜１０本目に接続されるコネクタ端子２１、２１、…によって１列目が形成されている。

そして、この列から斜め左にシフトした位置では、１列目のコネクタ端子２１、２１、…と同様に残りのコネクタ端子２１、２１、…が１１〜２０本目の導体１１、１１、…に接続され、２列目が構成されている。

また、各コネクタ端子２１、２１、…は、図３に示すように、側面視で略Ｌ字状に成形されており、接触部２１ｂがフラットケーブル１の面に対して立設されるように配設されている。そして、コネクタ端子２１のうち２列間で対向するものについては、互いが対称となるように配置され、これによって接触部２１ｂが所定のピッチＨで接近している一方、接続部２１ａがコネクタ２の外側に向かって反対方向に広がるような配置となっている。

ここで、接触部２１ｂは、コネクタ２の相手方の雌型コネクタ端子（図示せず）に接触させるための接触部であり、この接触部２１ｂのピッチつまりコネクタ端子２１のピッチは、コネクタ２において予め決められた標準端子数と標準寸法とにより必然的に決まる。

本実施形態では、各コネクタ端子２１の列を、導体１１の配列方向に対して斜めに配置することで、導体１１のピッチＡよりも広いピッチのコネクタ端子間隔を有するコネクタ端子２１でも、導体１１の長手方向とコネクタ端子２１の配列方向とがなす角度をθ（但し、０°＜θ＜９０°）とした時、Ｂ＝Ａ／ｓｉｎθなる関係により、導体１１とコネクタ端子２１とを接続することができる。さらに、このピッチＢをコネクタ２の標準端子数、標準寸法を考慮した適切な値に変換することができる。例えば、導体１１間のピッチＡを０．５（ｍｍ）、角度θを１３°とした場合、変換後のコネクタ端子２１のピッチＢは上式の関係により約２．２（ｍｍ）となる。

さらに、本実施形態では、複数のコネクタ端子２１をフラットケーブル１の面上に２列配列するとともに、コネクタ端子２１の他端をフラットケーブル１の面上から立設するように配設したため、前記他端を接触部２１ｂとしてこれをコネクタ２の標準端子数、及び標準寸法に応じて２列配列することができ、これによってフラットケーブル１と２列配列のコネクタ端子２１との接続に容易に対応することができる。

ここで、対向する一対の接触部２１ｂ間のピッチＨは、上述したコネクタ２の標準端子数、及び標準寸法に基づいて決定される。

また、接続部２１ａにおける導体１１との接続点Ｐ１の位置を設定するにあたり、この接続点Ｐ１の列間ピッチＣ１（図１参照）は一定とされており、本実施形態では、コネクタ端子２１の数をＮとした時、前記ピッチＣ１を、Ｃ＝Ａ×Ｎ／２ｃｏｓθなる関係に基づいて設定している。これにより、接続されていない導体１１が存在したり、１つの導体１１に複数の接続点Ｐ１が形成されたりすることなく、各導体１１、１１、…のそれぞれに対応して順番通りにコネクタ端子２１が接続されている。

図４（ａ）は、図３におけるＸ−Ｘ線矢視断面図であり、接続部２１ａの底面側には、図３及び図４（ａ）に示すように半円弧状をなして導体１１に突出する突起部２１ｃが形成されている。

この突起部２１ｃは、図１に示すように接続部２１ａとともに複数（ここでは３本）の導体１１に跨るように延びており、図４（ａ）に示すようにその一部が絶縁被覆１２を除去した部分で導体１１に溶接され、導体１１とコネクタ端子２１との接続点Ｐ１を形成している。

なお、図４（ａ）では、突起部２１ｃが接続部２１ａの底面の幅方向中央部に部分的に形成されているが、図４（ｂ）に示すように、接続部２１ａの底面の幅方向全体が半円弧状をなすような突起部２１ｄであってもよい。

ここで、図５、図６を参照して、接続点Ｐ１の形成工程について説明する。本発明において接続点Ｐ１を形成する際には、図５に示すような抵抗溶接による溶接方法や、図６に示すような超音波溶接による溶接方法が採用される。

図５に示す溶接方法では、先ず図５（ａ）に示す電極３、３を加熱してこれをコネクタ端子２１（接続部２１ａ）に押し付けるか、またはコネクタ端子２１に電流を流す事などによって、コネクタ端子２１をフラットケーブル１と当接させた状態で加熱する。そして、加熱されたコネクタ端子２１をフラットケーブル１に押し付け、その熱でフラットケーブル１の絶縁被覆１２を溶かす。

この時、コネクタ端子２１のフラットケーブル１と当接する面には半円弧状の突起部２１ｃが形成されているから、コネクタ端子２１と当接する絶縁被覆１２は溶けて図４に示すように外へ押し出され除去される。

そして、導体１１が露出するタイミングとなったところで、コネクタ端子２１をフラットケーブル１に当接させたまま、図５（ｂ）に示すように電極３、４を切替えて大電流を供給し、導体１１とコネクタ端子２１との接触面を通電電流によって加熱すると同時に、更に押し付け力を加えて導体１１とコネクタ端子２１とを溶接状態にする。これにより、導体１１とコネクタ端子２１との接続がなされ、接続点Ｐ１が形成される。

一方、図６に示す溶接方法では、先ず図６（ａ）に示すように、コネクタ端子２１をフラットケーブル１と当接させた状態で溶接ホーン５とアンビル６とをヒータ７により加熱し、フラットケーブル１、コネクタ端子２１にそれぞれ押し付ける。この時、コネクタ端子２１に形成した突起部２１ｃによって図４に示すように絶縁被覆１２が押し出され除去される。

そして、導体１１とコネクタ端子２１とが接触すると、コネクタ端子２１をフラットケーブル１に当接させたまますぐ溶接ホーン５に超音波を印加して、その振動摩擦で金属界面の異物を完全に除去し、導体１１とコネクタ端子２１との接続点Ｐ１を形成する。

なお、前記特許文献１では、コネクタ端子をフラットケーブルに接続する工程に入る前に、予め接続点に対応する部分の絶縁被覆を除去しておくことが行われており、本発明においても、前記２つの方法に限らず前記特許文献１に開示された方法を採用することも可能である。

しかしながら、この場合、フラットケーブル１の製造工程の複雑化を招くという問題があり、さらには、フラットケーブル１に対するコネクタ端子２１の位置合わせを精度よく行わなければならないために、高価な製造設備を備える必要がある。

また、一度絶縁被覆を除去してしまうと、フラットケーブル１の用途、即ち接続対象となるコネクタの仕様が決まってしまい、除去する長さや、除去のし方によって異なる品番が発生するという問題がある。即ち、品番の増加によりフラットケーブルの在庫管理が煩雑になるという問題を引き起こしてしまう。

これに対し、図５、図６に示す方法では、溶接工程の中で突起部２１ｃと当接する絶縁被覆１２を除去することとし、この絶縁被覆１２が除去された部分で引き続き溶接を行うようにしたため、フラットケーブル１の絶縁被覆１２を予め除去する事無しに前記接続を行うことが可能となり、これによってフラットケーブル１の製造の簡易化を図ることができる。そして、フラットケーブル１の在庫管理の面でも、上述した煩雑さを軽減することができる。

ところで、コネクタ端子２１の接続部２１ａは、上述したように複数の導体１１、１１、…に跨るように延びているが、これにより、コネクタ２全体の構成を大幅に変更しなくても、図７に示すように、コネクタ２側の接続点の位置を接続部２１ａに沿ってシフトさせるだけでコネクタ端子２１の数Ｎの変更に容易に対応することができるようになっている。

例えば、コネクタ端子２１の数Ｎを１６とした場合、図７において△印で示す位置に接続点Ｐ２を設定することで、１６個のコネクタ端子２１を順番通りに導体１１、１１、…に接続することができる。

図７の場合、コネクタ端子２１の数Ｎを２０とした場合よりも接続点Ｐ２の位置が導体１本分だけ内側にシフトしており、コネクタ端子２１は２〜１７本目の導体１１、１１、…に接続されている。

また、コネクタ端子２１の数Ｎを１２とした場合、図７において×印で示す位置に接続点Ｐ３を設定することで、１２個のコネクタ端子２１を順番通りに導体１１、１１、…に接続することができる。

図示の場合、コネクタ端子２１の数Ｎを２０とした場合よりも接続点Ｐ３の位置が導体２本分だけ内側にシフトしており、コネクタ端子２１は３〜１４本目の導体１１、１１、…に接続されている。

ここで、接続点Ｐ２、Ｐ３の位置は、接続点Ｐ１の場合と同様、上述したＣ＝Ａ×Ｎ／２ｃｏｓθなる関係に基づいて設定されており、この式に基づいたピッチＣの設定により、１つの導体１１に複数の接続点Ｐ２、Ｐ３が形成されることなく、複数のコネクタ端子２１を導体１１、１１、…に順番通りに接続することができる。

例えば、コネクタ端子２１の数Ｎを２０とし、ピッチＡを０．５（ｍｍ）、角度θを１３°とした場合、上式の関係によりピッチＣ１は約５．５（ｍｍ）となり、ピッチＡを０．５（ｍｍ）としたまま、コネクタ端子２１の数Ｎを１６、１２とした場合のピッチをそれぞれＣ２、Ｃ３とすると、ピッチＣ２は約４．１（ｍｍ）、ピッチＣ３は約３．１（ｍｍ）となる。

また、上式に基づいてピッチＣが設定されることにより、フラットケーブル１側のピッチＡが変更された場合であっても、これに対応して適切な位置に接続点を設定することができる。

また、接続部２１ａにおいては、この接続部２１ａとともに突起部２１ｃが複数の導体１１、１１、…に跨るように形成されているが、これにより、コネクタ端子２１の数Ｎが変更された場合であっても、溶接工程ではその変更に応じて溶接ポイントを変更するだけで容易に対応することができる。

なお、本実施形態では、上述したようにコネクタ端子２１の数Ｎに変更があった場合を考慮して複数の導体１１、１１、…に跨る突起部２１ｃを形成しているが、図５、図６に示すような溶接方法に対応することのみを考慮するのであれば、接続点Ｐ１に対応する部分のみがドーム状に突出する突起部であってもよい。

ところで、フラットケーブル１の中には、様々な用途、回路構成等に応じて導体１１の幅が均一とされていないものもあり、図８に示すように一部の導体５１が他よりも幅広に設定されているものがある。本発明に係るフラットケーブル接続構造では、このように導体５１の幅にばらつきがあるフラットケーブル５０に対しても、図示のように導体５１の幅に合わせて接続点Ｐ４を設定することができ、コネクタ端子６１が２列配列されたコネクタ６０との接続が可能になる。

また、上述した各実施形態では、コネクタ端子２１、６１を２列配列した場合を示しているが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、コネクタ端子を２列以上、複数列配列したものとしてこれを３列以上配列したものであっても、２列配列の場合と同様にフラットケーブルに接続することができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の導体配線体は、フラットケーブル１、５０に対応し、
以下同様に、
コネクタ端子の一端は、接続部２１ａに対応し、
コネクタ端子の他端は、接触部２１ｂに対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

この発明の実施形態に係るコネクタのフラットケーブルの接続構造を示す平面図。 フラットケーブルの長手方向に対して垂直な面の断面図。 コネクタの構造を示す側面図。 （ａ）図３におけるＸ−Ｘ線矢視断面図、（ｂ）突起部の変形例を示す図。 抵抗溶接の溶接手順を示す説明図。 超音波溶接の溶接手順を示す説明図。 フラットケーブルに対してコネクタ端子を接続する際の他の接続例を示す平面図。 フラットケーブルに対してコネクタ端子を接続する際のさらに他の接続例を示す平面図。

符号の説明

１、５０…フラットケーブル
２、６０…コネクタ
１１、５１…導体
１２…絶縁被覆
２１、６１…コネクタ端子
２１ａ…接続部
２１ｂ…接触部
２１ｃ、２１ｄ…突起部

Claims (5)

1. 複数の導体を絶縁被覆内に所定のピッチで平行に配列した導体配線体に対し、複数のコネクタ端子を前記導体の配列方向に対して斜めに配列して接続したコネクタの導体配線体接続構造であって、
   前記複数のコネクタ端子を、前記導体配線体の面上に少なくとも２列以上配列するとともに、
   各コネクタ端子の一端を、前記導体配線体側の導体に対して電気的に接続し、
   各コネクタ端子の他端を、前記導体配線体の面に対して立設されるように配設した
   コネクタの導体配線体接続構造。
2. 前記導体配線体と前記コネクタ端子との接続点について、その列間ピッチをＣとした時、次式を満たす
   請求項１記載のコネクタの導体配線体接続構造。
   Ｃ＝Ａ×Ｎ／２ｃｏｓθ
   但し、
   Ａ：前記導体配線体の導体間ピッチ
   Ｎ：前記コネクタ端子の数
   θ：前記導体の長手方向と前記コネクタ端子の配列方向とがなす角度である。
3. 前記コネクタ端子の一端が、前記導体配線体の面上に載置されるとともに、前記複数の導体に跨るように延びている
   請求項１または２記載のコネクタの導体配線体接続構造。
4. 前記コネクタ端子の前記導体との接続部分に、該導体側へ突出する突起部を形成し、
   該突起部と前記導体配線体とを当接させた状態で、前記コネクタ端子の加熱により前記突起部と当接する前記絶縁被覆を除去するとともに、前記突起部と前記導体配線体とを当接させた状態のまま、前記絶縁被覆が除去された部分で前記コネクタ端子と前記導体とを接続した
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のコネクタの導体配線体接続構造。
5. 前記突起部は、前記複数の導体に跨るように延びている
   請求項４記載のコネクタの導体配線体接続構造。

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