JP2013030291A - コネクタ保持構造、電子機器、電動機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント基板に設けられたコネクタに対し相手方コネクタを挿抜する時に、プリント基板に伝わる応力を緩和すること。
【解決手段】電動機制御装置は、プリント基板５と、プリント基板５を複数のスタッド１ａを介して内底面１ｓから浮上させた状態で固定するケース１と、相手方コネクタの挿抜方向Ｕ、Ｄがプリント基板５に対して垂直になるように、プリント基板５の端部５ｔに設けられたコネクタ６とを備える。コネクタ６のスタッド１ａ側の端部６ｂは、プリント基板５にネジ止めされる。コネクタ６のスタッド１ａと反対側の端部６ｃには、プリント基板５側を向いた第１係合部６ｄと、ケース１の内底面１ｓ側を向いた第２係合部６ｅとが設けられる。ケース１の側壁１ｆには、内底面１ｓ側を向いて、第１係合部６ｄが係合する第３係合部１ｄと、プリント基板５側を向いて、第２係合部６ｅが係合する第４係合部１ｅとが設けられる。
【選択図】図９

Description

本発明は、プリント基板に設けられたコネクタを保持するコネクタ保持構造、電子機器、および電動機制御装置に関する。

プリント基板に設けられたコネクタでは、相手方コネクタを挿入するときや抜去するときに、荷重がかかって、応力が発生する。その応力がコネクタからプリント基板に伝わり、プリント基板がたわんで、亀裂が入ったり、はんだ付け部が剥離したりして、プリント基板の損傷を招くことがある。また、プリント基板に実装された電子部品の損傷も招くことがある。

それに対して、コネクタ挿抜時に発生する応力をプリント基板に伝わり難くする構造が、特許文献１および特許文献２に開示されている。

特許文献１では、上面開口で箱型のコネクタハウジングを蓋体に一体成形し、端子をコネクタプラグ体にインサート成形し、コネクタ固定部をケースの底面に設けている。そして、プリント基板に端子の下部をはんだ付けして、プリント基板とコネクタプラグ体とをコネクタ固定部にネジ止めし、ケースに蓋体を取り付けて、端子の上部をコネクタハウジングの嵌合部に突出させている。これにより、相手方コネクタの挿抜力を蓋体やケースに伝えて、発生する応力をプリント基板に伝わり難くしている。

特許文献２では、プリント基板を複数のスタッドを介して台座面から浮上させた状態で保持し、台座の縁部をプリント基板側に折り曲げて、縁部の端面でプリント基板の端部を支持し、プリント基板の台座面と反対側の端部にコネクタを設けている。これにより、相手方コネクタの挿入力がプリント基板の端部に加わっても、プリント基板がたわまないようにしている。

特開２００１−２１０４３３号公報 特開２００３−９２４７９号公報

本発明の課題は、プリント基板に設けられたコネクタに対し相手方コネクタを挿抜する時に、プリント基板に伝わる応力を緩和することである。

本発明に係るコネクタ保持構造は、電子部品を実装したプリント基板と、プリント基板を複数のスタッドを介して台座面から浮上させた状態で固定する台座と、相手方コネクタの挿抜方向がプリント基板に対して垂直になるように、プリント基板の端部に設けられたコネクタとを備える。コネクタのスタッド側の端部は、プリント基板にネジ止めされる。コネクタのスタッドと反対側の端部には、プリント基板側を向いた第１係合部と、台座面側を向いた第２係合部とが設けられる。台座のプリント基板側へ突出する側壁には、台座面側を向いて、第１係合部が係合する第３係合部と、プリント基板側を向いて、第２係合部が係合する第４係合部とが設けられる。

また、本発明に係る電子機器は、電子部品を実装したプリント基板と、プリント基板を複数のスタッドを介して内底面から浮上させた状態で固定するケースと、相手方コネクタの挿抜方向がプリント基板に対して垂直になるように、プリント基板の端部に設けられたコネクタとを備える。コネクタのスタッド側の端部は、プリント基板にネジ止めされる。コネクタのスタッドと反対側の端部には、プリント基板側を向いた第１係合部と、ケースの内底面側を向いた第２係合部とが設けられる。ケースのプリント基板側へ突出する側壁には、内底面側を向いて、第１係合部が係合する第３係合部と、プリント基板側を向いて、第２係合部が係合する第４係合部とが設けられる。

また、本発明に係る電動機制御装置は、電動機への給電状態を切り替える給電用電子部品を実装した金属基板と、給電用電子部品を制御する制御用電子部品を実装したプリント基板と、金属基板を内底面に固定し、プリント基板を複数のスタッドを介して内底面から浮上させた状態で固定するケースと、金属基板とプリント基板とを接続する接続端子と、電動機への給電用の端子を有し、プリント基板に実装され、ケースに固定された接続部材と、外部装置との通信用の端子を有し、相手方コネクタの挿抜方向がプリント基板に対して垂直になるように、プリント基板の端部に実装されたコネクタとを備える。コネクタのスタッド側の端部は、プリント基板にネジ止めされる。コネクタのスタッドと反対側の端部には、プリント基板側を向いた第１係合部と、ケースの内底面側を向いた第２係合部とが設けられる。ケースのプリント基板側へ突出する側壁には、内底面側を向いて、第１係合部が係合する第３係合部と、プリント基板側を向いて、第２係合部が係合する第４係合部とが設けられる。

上記構成により、プリント基板に設けられたコネクタへ相手方コネクタを挿入する時には、該挿入力が、コネクタの第１係合部と台座またはケースの第３係合部とを介して、台座またはケースで受け止められる。このため、相手方コネクタの挿入時に発生する応力を、コネクタからプリント基板へ伝わり難くすることができる。また、プリント基板に設けられたコネクタから相手方コネクタを抜去する時には、該抜去力が、コネクタの第２係合部と台座またはケースの第４係合部とを介して、台座またはケースで受け止められる。このため、相手方コネクタの抜去時に発生する応力を、コネクタからプリント基板に伝わり難くすることができる。よって、プリント基板に設けられたコネクタへの相手方コネクタの挿抜時に、プリント基板に伝わる応力を緩和することが可能となる。

本発明では、上記コネクタ保持構造において、コネクタを横長形状に形成し、コネクタをプリント基板へネジ止めするためのネジ止め部、第１係合部、第２係合部、第３係合部、および第４係合部を、コネクタの横幅方向に複数設けるようにしてもよい。

本発明によれば、プリント基板に設けられたコネクタに対し相手方コネクタを挿抜する時に、挿抜力を台座またはケースで受け止めて、プリント基板に伝わる応力を緩和することが可能となる。

本発明の一実施形態による電動機制御装置の分解図である。 電動機制御装置の一部の斜視図である。 電動機制御装置の斜視図である。 電動機制御装置の底面図である。 電動機制御装置に備わるケースの外側の斜視図である。 電動機制御装置に備わるケースの内側の斜視図である。 電動機制御装置に備わるプリント基板の下面側の斜視図である。 電動機制御装置に備わるプリント基板の上面側の斜視図である。 図４のＸ−Ｘ断面図である。 図４のＹ−Ｙ断面図である。 他の実施形態を示す要部断面図である。 他の実施形態を示す要部断面図である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

図１、図３、および図４に示す電動機制御装置１００は、自動車の電動式パワーステアリングシステムで使用されるＥＣＵ（電子制御装置）である。電動機制御装置１００は、本発明の「電子機器」の一例である。

図１に示すように、電動機制御装置１００は、ケース１、カバー２、金属基板３、接続部材４、プリント基板５、およびコネクタ６を備えている。また、電動機制御装置１００には、コネクタ６を保持する後述のコネクタ保持構造が設けられている。

ケース１の上側開口は、図３に示すように、カバー２で覆われる。ケース１とカバー２は、図示しない公知のロック構造により嵌め合わされる。ケース１とカバー２を嵌め合わせることによって形成される内部空間には、金属基板３とプリント基板５とコネクタ６とが収容される。

金属基板３には、電動機（モータ）への給電状態（電流の供給状態）を切り替えるＦＥＴのような給電用電子部品５０が実装されている。金属基板３は、図６に示すように、ケース１の内底面１ｓにネジ１１により固定される。

また、金属基板３には、複数の接続端子７が実装されている。図１および図２において、接続端子７のリード部７ａを、プリント基板５に設けられたスルーホール５ａに挿入して、はんだ付けする。これにより、図８に示すように、金属基板３とプリント基板５とが接続される。

接続部材４は、図１などに示すように、電動機への給電（電流供給）用の端子８を有している。図１および図２において、端子８のリード部８ｂを、プリント基板５に設けられたスルーホール５ｂに挿入して、はんだ付けする。これにより、図２および図８に示すように、接続部材４とプリント基板５とが接続される。接続部材４は、図２〜図４に示すように、ケース１の側面にネジ１２により固定される。端子８の接続部８ａには、電動機と接続するための端子がネジにより取り付けられる（図示省略）。

プリント基板５には、金属基板３の給電用電子部品５０を制御するＣＰＵやメモリのような制御用電子部品６０が実装されている。また、プリント基板５の端部５ｔには、図１、図２、および図７〜図１０に示すように、コネクタ６が設けられている。

コネクタ６は、縦幅より横幅を長くした、横長形状に形成されている。コネクタ６は、上位の制御装置のような外部装置との通信用の端子９を有している（図４、図９、および図１１参照）。図３に示すように、コネクタ６の複数の嵌合部６ａには、外部装置と接続するための複数の相手方コネクタ（ソケットハーネス）１０がそれぞれ装着される。

コネクタ６は、相手方コネクタ１０の挿抜方向（上下方向）Ｕ、Ｄがプリント基板５に対して垂直になるように、プリント基板５の端部５ｔに実装されている。端子９のリード部９ａは、図１、図２、図８、および図９に示すように、プリント基板５に設けられたスルーホール５ｃに挿入されて、はんだ付けされている。

図１および図６に示すように、ケース１の内側には、複数（４つ）のスタッド１ａが設けられている。スタッド１ａは、ケース１と一体に成形された柱部１ｂと、該柱部１ｂに穿孔されたネジ孔１ｃとから成る。

図２に示すように、プリント基板５をスタッド１ａ上に載置して、ネジ１３をプリント基板５へ貫通させて、各スタッド１ａのネジ孔１ｃに螺合する。これにより、プリント基板５がケース１に固定される。つまり、ケース１は、プリント基板５を複数のスタッド１ａを介して内底面１ｓから浮上させた状態で固定する。ケース１は、本発明の「台座」の一例である。ケース１の内底面１ｓは、本発明の台座面の一例である。

図３および図４に示すように、コネクタ６の嵌合部６ａは、ケース１の底に形成された開口部１ｋから露出する。図２に示すように、コネクタ６の横幅方向のスタッド１ａ側の両端部６ｂは、コネクタ６をプリント基板５へネジ止めするためのネジ止め部６ｂとなっている。つまり、ネジ止め部６ｂは、コネクタ６の横幅方向に複数設けられている。各ネジ止め部６ｂは、プリント基板５にネジ１４により固定されている（図１および図７〜図９も参照）。

コネクタ６のスタッド１ａと反対側の端部６ｃには、図１および図７〜図１０に示すように、第１係合部６ｄと第２係合部６ｅとが設けられている。第１係合部６ｄは、図９に示すように、プリント基板５側を向いた面から成る。第２係合部６ｅは、図９および図１０に示すように、ケース１の内底面１ｓ側（プリント基板５と反対側）を向いた面から成る。

ケース１のプリント基板５側へ突出するコネクタ６側の側壁１ｆには、図５、図６、図９、および図１０に示すように、第３係合部１ｄと第４係合部１ｅとが設けられている。第３係合部１ｄは、図９に示すように、ケース１の内底面１ｓ側を向いた面から成る。第３係合部１ｄには、コネクタ６の第１係合部６ｄが係合している。第４係合部１ｅは、図１０に示すように、プリント基板５側を向いた面から成る。第４係合部１ｅには、コネクタ６の第２係合部６ｅが係合している。

図１および図５〜図８に示すように、コネクタ６の第１係合部６ｄおよび第２係合部６ｅ、並びに、ケース１の第３係合部１ｄおよび第４係合部１ｅは、コネクタ６の横幅方向に複数設けられている。具体的には、第１係合部６ｄと第３係合部１ｄとは、コネクタ６の横幅方向に所定の間隔をおいて３つずつ設けられている。第２係合部６ｅと第４係合部１ｅとは、コネクタ６の横幅方向に所定の間隔をおいて４つずつ設けられている。

上記実施形態によると、コネクタ６へ相手方コネクタ１０を挿入する時には、該挿入力（図９でＵ方向へ働く力）がコネクタ６の第１係合部６ｄとケース１の第３係合部１ｄとを介してケース１で受け止められる。このため、相手方コネクタ１０の挿入時に発生する応力を、コネクタ６からプリント基板５へ伝わり難くすることができる。また、コネクタ６から相手方コネクタ１０を抜去する時には、該抜去力（図９でＤ方向へ働く力）がコネクタ６の第２係合部６ｅとケース１の第４係合部１ｅとを介してケース１で受け止められる。このため、相手方コネクタ１０の抜去時に発生する応力を、コネクタ６からプリント基板５に伝わり難くすることができる。よって、プリント基板５に設けられたコネクタ６に対し相手方コネクタ１０を挿抜する時に、プリント基板５に伝わる応力を緩和することが可能となる。

また、本実施形態では、コネクタ６のネジ止め部６ｂおよび係合部６ｄ、６ｅと、ケース１の係合部１ｄ、１ｅとを、コネクタ６の横幅方向に複数設けている。このため、横長形状のコネクタ６をプリント基板５とケース１で安定に保持することができる。また、コネクタ６に対して相手方コネクタ１０を挿抜するときに、コネクタ６の横幅方向に不均一に力が加わっても、該力をケース１で受け止めて、プリント基板５に伝わる応力を緩和することが可能となる。

本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、上記実施形態では、プリント基板５のケース１側にコネクタ６を配置した例を示したが、本発明はこれに限るものではない。たとえば図１１に示すように、コネクタ６’をプリント基板５のカバー２側に配置するようにしてもよい。その場合、たとえば図１１および図１２に示すように、コネクタ６’の端部６ｃ’をケース１側へ延ばして、該端部６ｃ’に第１係合部６ｄ’と第２係合部６ｅ’とを設ける。そして、第１係合部６ｄ’と第２係合部６ｅ’とをケース１の第３係合部１ｄと第４係合部１ｅとにそれぞれ係合させるようにすればよい。

また、上記実施形態では、複数のスタッド１ａをケース１と一体に設けた例を示したが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、複数のスタッドをケースと別体で形成して、ケースの内底面に取り付けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ケース１にスタッド１ａと第３係合部１ｄと第４係合部１ｅとを設けた例を示したが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、たとえば、ケースと別体の台座を設け、その台座面に複数のスタッドを設け、台座の側壁に第３係合部と第４係合部とを設けるようにしてもよい。そして、台座にスタッドを介してプリント基板を固定し、プリント基板の端部に設けられたコネクタをプリント基板と台座とで保持するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、パワーステアリングシステムで使用される電動機制御装置１００に本発明を適用した例を挙げたが、これ以外の電子機器に対しても本発明を適用することは可能である。

１ ケース
１ａ スタッド
１ｄ 第３係合部
１ｅ 第４係合部
１ｓ 内底面
１ｆ 側壁
３ 金属基板
４ 接続部材
５ プリント基板
５ｔ プリント基板の端部
６、６’ コネクタ
６ｂ コネクタのスタッド側の端部（ネジ止め部）
６ｃ、６ｃ コネクタのスタッドと反対側の端部
６ｄ、６ｄ’ 第１係合部
６ｅ、６ｅ’ 第２係合部
７ 接続端子
８ 給電用の端子
９ 通信用の端子
１０ 相手方コネクタ
１４ ネジ
５０ 給電用電子部品
６０ 制御用電子部品
１００ 電動機制御装置
Ｕ、Ｄ 挿抜方向

Claims (4)

1. 電子部品を実装したプリント基板と、
   前記プリント基板を複数のスタッドを介して台座面から浮上させた状態で固定する台座と、
   相手方コネクタの挿抜方向が前記プリント基板に対して垂直になるように、前記プリント基板の端部に設けられたコネクタと、を備えたコネクタ保持構造であって、
   前記コネクタの前記スタッド側の端部を、前記プリント基板にネジ止めし、
   前記コネクタの前記スタッドと反対側の端部に、前記プリント基板側を向いた第１係合部と、前記台座面側を向いた第２係合部とを設け、
   前記台座の前記プリント基板側へ突出する側壁に、前記台座面側を向いて、前記第１係合部が係合する第３係合部と、前記プリント基板側を向いて、前記第２係合部が係合する第４係合部とを設けた、ことを特徴とするコネクタ保持構造。
2. 請求項１に記載のコネクタ保持構造において、
   前記コネクタは、横長形状に形成されており、
   前記コネクタを前記プリント基板へネジ止めするためのネジ止め部、前記第１係合部、前記第２係合部、前記第３係合部、および前記第４係合部を、前記コネクタの横幅方向に複数設けた、ことを特徴とするコネクタ保持構造。
3. 電子部品を実装したプリント基板と、
   前記プリント基板を複数のスタッドを介して内底面から浮上させた状態で固定するケースと、
   相手方コネクタの挿抜方向が前記プリント基板に対して垂直になるように、前記プリント基板の端部に設けられたコネクタと、を備えた電子機器において、
   前記コネクタの前記スタッド側の端部を、前記プリント基板にネジ止めし、
   前記コネクタの前記スタッドと反対側の端部に、前記プリント基板側を向いた第１係合部と、前記ケースの前記内底面側を向いた第２係合部とを設け、
   前記ケースの前記プリント基板側へ突出する側壁に、前記内底面側を向いて、前記第１係合部が係合する第３係合部と、前記プリント基板側を向いて、前記第２係合部が係合する第４係合部とを設けた、ことを特徴とする電子機器。
4. 電動機への給電状態を切り替える給電用電子部品を実装した金属基板と、
   前記給電用電子部品を制御する制御用電子部品を実装したプリント基板と、
   前記金属基板を内底面に固定し、前記プリント基板を複数のスタッドを介して内底面から浮上させた状態で固定するケースと、
   前記金属基板と前記プリント基板とを接続する接続端子と、
   電動機への給電用の端子を有し、前記プリント基板に接続され、前記ケースに固定された接続部材と、
   外部装置との通信用の端子を有し、相手方コネクタの挿抜方向が前記プリント基板に対して垂直になるように、前記プリント基板の端部に実装されたコネクタと、を備えた電動機制御装置において、
   前記コネクタの前記スタッド側の端部を、前記プリント基板にネジ止めし、
   前記コネクタの前記スタッドと反対側の端部に、前記プリント基板側を向いた第１係合部と、前記ケースの前記内底面側を向いた第２係合部とを設け、
   前記ケースの前記プリント基板側へ突出する側壁に、前記内底面側を向いて、前記第１係合部が係合する第３係合部と、前記プリント基板側を向いて、前記第２係合部が係合する第４係合部とを設けた、ことを特徴とする電動機制御装置。

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