電気コネクタ

本発明は、例えばグレージング上の加熱システムへの、またはアンテナシステムへの電気接続を行うために使用される電気コネクタ、及びグレージングを製造する方法に関する。

車両用グレージング上のケーブルと導電素子との間の電気接続を行う電気コネクタが知られている。例えば、車両用グレージング上の加熱回路またはアンテナを車両用の配線ハーネスに接続するために、T型片コネクタが使用される。T型片は、車両用グレージング上のバスバー等の導電素子にはんだ付けされる、少なくとも2つの足部を備える。この足部は、鉛を含有する従来のはんだを使用して、バスバーに接続される。

そのような従来のはんだに関する既知の問題は、特に廃棄自動車に関連した、廃棄電気装置をリサイクルする際の許容できない鉛の濃度である。供給水中の高い鉛濃度は、人々及び環境の鉛中毒を引き起こす可能性がある。したがって、従来のT型片と組み合わせて無鉛はんだを使用することが望ましいが、この組み合わせは、機械的特性があまり有利ではなく、それは、はんだの領域におけるガラスの破損につながり得る。車両における熱循環は、そのような電気接続の早期の不具合を生じさせる可能性がある。この組み合わせのはんだ接合は、信頼性が低く、したがって、代替となるT型片コネクタの設計を見出すことが望ましい。

米国特許第7909665号(Pilkington/Lyon)は、T型片コネクタとバスバーとの間のはんだ接合の信頼性の問題を解決し、その中で、T型片は、足部の上に高さ「h」のコネクタブリッジを有し、この足部は、ガラスの方向に高さ「d」の突起を有する。無鉛はんだと組み合わせて「d」及び「h」を最適化することによって、より信頼性が高いはんだ接合が得られる。

本発明の目的は、熱循環後の無鉛はんだ接合の信頼性を向上させ、かつはんだの領域におけるガラスの破損がより少ない、代替となる電気コネクタを提供することである。

本発明の第1の態様によれば、本明細書に添付される請求項1に記載される特徴を備える、電気コネクタが提供される。

本発明の第2の態様によれば、本明細書に添付される請求項17に記載されるステップを含む、グレージングを製造する方法が提供される。

本発明は、代替となる電気コネクタを提供し、該電気コネクタは、無鉛はんだによってグレージング材料のシート上の電気導体に取り付けられたときに、車両用グレージングに必要とされる熱循環試験に耐えることができる、耐久性がある製品を提供する。

利点は、足部に対して略直角である角度部分に永続的に接続される略円形の足部を提供すること、及び無鉛はんだの層によって足部をグレージング材料のシート上の電気導体に接続することによって達成される。具体的には、本発明によって、無鉛はんだの近傍でのガラスの破損が大幅に低減される。

驚くべきことに、発明者らは、略円形の足部及び角度部分の提供が、使用中にコネクタが遭遇し得る、熱応力による破損の数を低減させることを見出した。熱循環試験からのデータがこの利点の証拠である。1つの円形の足部を備える、本発明による電気コネクタは、熱循環試験において無鉛はんだを使用したときに、2つの矩形の足部を供える標準的なT型片コネクタよりもガラスの破損が発生し難い。

本発明の利点は、角度部分に永続的に接続される略円形の足部に起因する無鉛はんだとの向上した接着性という利点が、保持部分に起因する接続性の利点と組み合わせられることである。有利な実施形態は、解除可能な接続に適しているスペードコネクタ形状の保持部分を含む。代替的に、レッジまたはワッシャ形状の保持部分は、ケーブルを適所に永続的にはんだ付けすることを可能にする。

以下、本発明は、添付図面を参照しながら、非限定的な実施例によって説明される。

本発明による電気コネクタの平面図である。

本発明による電気コネクタの側面図である。

本発明によるグレージングの平面図である。

本発明によるグレージングの側面図である。

角度部分の基部に保持部分を有するグレージングを示す図である。

角度部分の頂部に保持部分を有するグレージングを示す図である。

保持部分としてワッシャを有するグレージングの平面図である。

図7のグレージングの側断面図である。

本発明によるバヨネット式コネクタを示す図である。

本発明による、フックを有するボタンコネクタを示す図である。

外部リングを有するコネクタを示す図である。

ねじ山を有するコネクタを示す図である。

ばねクリップを有するコネクタを示す図である。

楕円形の形状を有するコネクタを示す図である。

レッジを有するコネクタを示す図である。

レッジ及びワッシャを有するコネクタを示す図である。

2つの半円で作製される足部を有する折り畳まれたコネクタを示す図である。

クリップを有する折り畳まれたコネクタを示す図である。

折り目によって形成されるスペードコネクタを有する、折り畳まれたコネクタを示す図である。

第1及び第2の角度部分を有する、折り畳まれたコネクタを示す図である。

第1の態様からの本発明によれば、電気コネクタが提供される。図1は、角度部分32に永続的に接続される足部31を備える、本発明による電気コネクタ30を示す。図2は、足部31が略平面であること、及び角度部分が足部31の平面に対して略直角であることを示す。

足部31の形状は、略円形または略楕円形である。略円形とは、円形であるが、直線状の縁部である円周部の一部分を画定する弦を伴うものを含む。これは、例えば、足部及び角度部分が、折り目を有する一体のシートメタルから作製される場合の事例が当てはまる。

足部31の形状はまた、楕円形の形状でもあり得る。足部31の形状は、三日月形の形状でない場合があるが、三日月形の形状は、その曲率半径が他の周辺部分の5倍を超える周辺部分を有するものとして画定される。

図1及び図2は、角度部分32に接続される保持部分33を示す。保持部分33は、ケーブルを保持するのに適している。ケーブルの保持は、例えば直接はんだ付けすることによって永続的であり得、または解除可能であり得、例えば、雄型部分スペードコネクタ及びケーブルが、スペードコネクタの雌型部分に終端される。

角度部分32及び保持部分33の形状は、平面であり得る。有利な実施形態において、足部31、角度部分32、及び保持部分33は、単一の金属シートからスタンプ加工される。角度部分32は、足部31の直径よりも幅が狭い条片である。保持部分33は、スペードコネクタの幅であり、かつ角度部分32に対して直角に形成される。次いで、角度部分が、足部31の平面に対して直角になるように折り畳まれる。

有利な実施形態において、角度部分32は、略円筒形の形状を有する。保持部分33は、図5で示されるように角度部分32の基部にあり得る。代替的に、保持部分33は、図6で示されるように角度部分32の頂部にあり得る。「略円筒形」は、図5及び図6で示されるように、異なる直径を有する頂端部及び下端部のため、円筒形の円錐形状を有する角度部分32を含む。

図7の平面図及び図8の側断面図で示されるさらなる実施形態において、保持部分33は、角度部分32にはんだ付けされるワッシャである。ワッシャの内径は、円筒形の角度部分32の外径よりも大きくなり得、よって、ワッシャは、角度部分32の基部と頂部との間で自由に位置付けられ得る。ワッシャを備える保持部分33は、角度部分32に溶接され得る。ケーブルを取り付けるためのはんだ付け過程中に、保持部分33が角度部分32に溶接された状態を維持し、よって、ケーブルを保持部分上に位置付けることがより容易になるので、溶接は、はんだ付けの代替となる利点を有する。

角度部分32及び保持部分33は、既知のコネクタタイプの雄型部分及び雌型部分であり得る。バヨネットコネクタタイプを選択すると、図9にあるように、角度部分32は、角度部分32の外面に配設される複数のスタッド134を備えるバヨネットコネクタの雄型部分であり、保持部分33は、スタッド134を保持するための複数のスロット135を備えるバヨネットコネクタタイプの雌型部分である。

既知のボタンコネクタタイプを改良すると、図10にあるように、角度部分32は、雄型部分として構成され得、さらに、角度部分32の外面に複数の穴234を備え、保持部分33は、雌型部分として構成され得、さらに、複数のフック235を備える。フック235は、保持部分33を押し込んだときに弾性的に変形し、フック235は、穴234の中へ弾かれて入り、雄型部分及び雌型部分を適所に係止する。

既知のボタンコネクタタイプに対する代替の改良例において、図11にあるように、角度部分32は、雄型部分であり、さらに、複数のフック334を備える外側リング336を備え、保持部分33は、雌型部分であり、さらに、フック334の下に位置付けるためのリップ335を備える。フック334は、保持部分33が該フック上に押し込まれたときに弾性的に変形し、フックは、リップ335の上で弾かれて、雄型部分及び雌型部分を適所に係止する。

ねじコネクタタイプを選択すると、図12にあるように、角度部分32は、ねじコネクタの雄型部分であり、さらに、ねじ山434を備え、保持部分33は、ねじコネクタの雌型部分であり、さらに、ねじ山435を備える。角度部分32の直径は、保持部分33の直径未満であり、よって、ねじ山434、435は、角度部分32の外面及び保持部分33の内面に配設される。逆もまた同じように、角度部分32の直径は、穴開け部分33の直径よりも大きくすることができ、よって、ねじ山434、435は、角度部分32の内面及び保持部分33の外面に配設される。

有利な実施形態において、図13にあるように、角度部分32は、スロット534を備え、保持部分33は、スロット534の中に位置付けるためのばねクリップ535を備える。保持部分33が角度部分32のスロット534の中へ押し込まれると、ばねクリップ535が弾性的に変形する。保持部分33がスロット534を通過すると、ばねクリップ535は、スロット534の後方に弾かれて、保持部分33を角度部分32に係止する。

さらなる実施形態において、図14にあるように、角度部分32は、略楕円形の形状を有し、保持部分33は、楕円形の形状の狭端部に対応する凹部を有する。この実施形態は、一方向性の接続を提供するので、保持部分33を角度部分32と整合させることがより容易である。楕円形の形状の長軸によって画定される方向における摺動動作は、同時に、保持部分33を位置付け、そして、保持部分33と角度部分32の間でケーブルを挟持する。保持部分33上のフックは、摺動動作中に弾性的に変形し、角度部分32の穴の中へ弾かれて入り、保持部分33を角度部分32に係止し、それによって、ケーブルを堅固に挟持する。

別の実施形態において、図15にあるように、角度部分32はさらに、保持部分33の位置を画定するためにレッジ634を備える。レッジ634の上側で保持部分33に直接はんだ付けされるケーブルは、足部31から所定の距離において保持部分33を介して力を働かせ、よって、所定のてこの作用を超えない。図16において、ワッシャ635は、保持部分33よりも大きい内径を有し、保持部分33の上に嵌合し、レッジ634の上に静置され、それによって、ワッシャ635を水平及び垂直に正確に位置付ける。正確な位置付けは、ワッシャ635の保持部分33へのはんだ付けまたは溶接を向上させる。

有利な実施形態において、図5及び図6の特別な事例で、角度部分32は、円筒形の円錐形状を有するボタンコネクタの雄型部分であり、足部31に近い角度部分32の一部は、足部31から遠い角度部分32の一部ほど幅が広くなく、保持部分33は、角度部分32に永続的に接続される。この実施形態は、既知のボタンコネクタの雄型部分を使用するが、驚くべきことに、雄型部分の一部が保持部分33として使用される。米国特許第8496503号等のボタンコネクタの既知の使用に勝る、この実施形態の利点は、雌型部分が不要であり、したがって、コストを節約することである。本発明によれば、ケーブルは、保持部分33を介して永続的に接続され、したがって、例えば車両の振動による、電気切断の危険性を回避する。既知のボタンコネクタの雌型部分の使用に勝る、本発明のさらなる利点は、軸の回転が完全に排除され、したがって、フレッチング腐食の原因を排除することである。フレッチング腐食は、無線周波妨害の原因であり、それは、他の電気装置、例えば車内のラジオに悪影響を及ぼす。

本発明の別の実施形態において、保持部分33は、スペードまたはブレードである。永続的な接続は、はんだ付けラグとして使用されるスペードにケーブルをはんだ付けすることによって行われる。代替的に、解除可能な接続が、スペードコネクタの雌型部分において終端されるケーブルに提供される。

有利な実施形態において、図17にあるように、保持部分33、角度部分32、及び足部31は、足部31と角度部分32との間に少なくとも1つの折り目734を伴って一体のシートメタルから作製される。足部31は、2つの半円形の半部を備える。保持部分33の中心線上の追加的な折り目735は、結果として生じるスペードコネクタが2倍の厚さを有し、よって、より丈夫である、という利点を有する。シートメタルの厚さは、好ましくは0.4mmであり、よって、保持部分33は、折り畳まれたときに0.8mmの厚さを有し、既知のスペードコネクタの雌型部分に適合可能である。既知のスペードコネクタの雌型部分上でばねクリップを保持するために、少なくとも1つの穴736が保持部分33に提供される。図19及び図20において、第1の角度部分32及び第2の角度部分732は、第1の足部31及び第2の足部731に永続的に接続され、また、足部の平面に対して略直角であり、よって、第1の角度部分32及び第2の角度部分732は、保持部分33の移動に対抗するばね力を提供する。驚くべきことに、発明者は、折り目735によって画定される平面733に対する保持部分33の斜め方向の移動に対抗するためにばね力を提供する際に、図20の実施形態が特に効果的であることを見出した。そのようなばね力は、無鉛はんだ接合部に対する応力を軽減するのに十分であり、該無鉛はんだ接合部は、第1の足部31及び第2の足部731を、グレージング材料のシート11の表面の電気導体21に取り付ける。その結果、はんだ接合部の領域において発生するガラスの破損はより少なくなる。

別の有利な実施形態において、図18にあるように、角度部分32は、2つの部分を備え、それぞれが足部31に接続される。角度部分32の各部分は、直角の折り目834と、180度の折り目835とを有し、よって、角度部分32の直立部分は、足部31の平面に対して略直角である。保持部分33は、2つの部分を備え、それぞれが角度部分32の一部に接続される。ばねクリップを既知のスペードコネクタの雌型部分上に保持するために、少なくとも1つの穴836が保持部分33に提供される。保持部分33の各部はさらに、クリップ837を備え、これは、保持部分33の一方の上のクリップ837を保持部分33のもう一方の上に折り畳むことによって、保持部分33の2つの部分をともにクリップ留めするのに適している。

図3及び図4で示される好ましい実施形態において、本発明による電気コネクタ30を備える、グレージング10が提供され、該グレージングはさらに、グレージング材料のシート11と、グレージング材料のシート11の表面の電気導体21と、電気導体21と本電気コネクタ30の足部31との間のはんだ層41とを備え、はんだコネクタは、無鉛はんだを含む。

電気導体21は、例えば、車両用グレージングの加熱回路のバスバーである。

無鉛はんだは、鉛の使用を回避するはんだ組成物であり、例えば、当技術分野で知られているスズ−銀はんだ、スズ−ビスマスはんだ、及びスズ−インジウムはんだである。

有利な実施形態において、グレージング10はさらに、ケーブルを備え、保持部分は、足部31に近い角度部分32に接続され、ケーブルは、保持部分33に溶接される。代替的に、ケーブルは、保持部分33にはんだ付けされ得る。保持部分33は、角度部分32に溶接されるワッシャであり得る。

第2の態様からの本発明によれば、グレージングを製造する方法が開示され、該方法は、 − グレージング材料のシート11を提供するステップと、 − グレージング材料のシート11の表面に電気導体21を提供するステップと、 − それらの間にはんだ層41を適用することによって、本発明による電気コネクタ30を電気導体21に固定するステップと、を含み、はんだ層41は、無鉛はんだである。

本発明による好ましい方法において、保持部分33はワッシャであり、ワッシャが角度部分32にはんだ付けされるのと同時に、ケーブルがワッシャにはんだ付けされる。ワッシャは、薄い平板、一般的に鋼製の円板であり、好ましくは内径の2倍以下の外径を有する。例示的なワッシャは、内径6.4mm、外径12mm、及び厚さ1.6mmを有する。本発明の好ましい実施形態において、ワッシャの内径は、ボタンコネクタの雄型部分である、略円筒形の角度部分32の外径に嵌合するように選択される。好ましくは、ボタンコネクタの雄型部分は、9ボルト電池用のPower PackシリーズのEver Readyによって使用されるような、PP3スナップコネクタの雄型部分である。