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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbinder. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Verbinder mit einem Harzgehäuse, welches in einem Kabelbaum oder dergleichen verwendet werden kann.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Verbinder, die sich an den Anschlüssen von Kabelbäumen befinden und als die Verbindungspunkte mit elektrischen Betriebseinrichtungen verwendet werden, existieren in verschiedenen Formen. Ein bekanntes Beispiel ist ein abgeschirmter Verbinder, welcher für Hochspannungsanwendungen verwendet werden kann (siehe zum Beispiel
JP 2012-226832 A ).
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Beispiele herkömmlicher Ausgestaltungen für Verbinder für Hochspannungsmotoren, und insbesondere in ölbeständigen Anwendungen verwendete Verbinder, umfassen bekannte Verbinder mit den folgenden Elementen. Insbesondere umfassen diese Verbinder (1) einen Anschluss zur Verbindung mit einem Elektrischer-Draht-Anschluss, (2) einen elektrischen Draht zur Verbindung mit einem elektrischen Gerät, (3) ein Gehäuse, welches zufriedenstellende Niveaus an Isolierung, Anschluss-Halten, O-Ring-Kompression und Kompression von Gummistopfen und (Ver-)Packung bzw. Anordnung sicherstellt, (4) einen O-Ring zum Verhindern des Eindringens von Öl von dem Motor (und Ölabdichten des Bereichs zwischen dem Anschluss und dem Gehäuse), (5) einen Halter, welcher den O-Ring sichert, (6) einen Gummistopfen zum Verhindern, dass Wasser in den Verbinder eintritt (und Wasserabdichten des Bereichs zwischen dem Draht und dem Gehäuse), und (7) einen hinteren Halter, welcher gegen den Gummistopfen drückt und ein Biegen des elektrischen Drahts einschränkt. Auf diese Weise weisen herkömmliche Verbinder für Hochspannungsmotoren eine äußerst große Anzahl an Komponenten auf, was in einer Anzahl an Problemen resultiert, einschließlich (a) hohe Komponentenkosten, (b) hohe Montagekosten, (c) komplexes Komponentenmanagement und (d) Schwierigkeit beim Implementieren von Raumsparmaßnahmen.
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Die Verwendung von syndiotaktischem Polystyrol (nachstehend auch als „SPS“ abgekürzt) als das Gehäusematerial für Hochspannungsverbinder ist bereits bekannt. SPS weist eine günstige Wärmebeständigkeit und Ölbeständigkeit auf, und ist deshalb sehr nützlich als ein Gehäusematerial. Eine chemische Bindung unter Verwendung von Haftmitteln neigt jedoch dazu problematisch zu sein, weil die günstige Ölbeständigkeit dazu neigt, ein Hindernis beim Erreichen einer guten Haftung zu sein. Folglich sind eine (Ver-)Bindung und ein Halten einer Vielzahl an Elementen im Inneren eines SPS-Gehäuses schwierig. Ein Verbessern der Haftfestigkeit von SPS durch Verwenden einer UV-Behandlung, um funktionelle Gruppen an den SPS-Endgruppen einzuführen, ist eine Möglichkeit, aber diese Funktionalität neigt dazu sich über die Zeit zu verschlechtern, und ist deshalb nicht eine vollständig zufriedenstellende Lösung.
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Des Weiteren sind Acrylkautschukmaterialien als Dichtkomponenten für Verbinder zum Zweck des Ölabdichtens weit verbreitet. Aus Acrylkautschuk ausgebildete Dichtkomponenten können sich jedoch manchmal während einer Montage bei Kontakt mit den Ecken von Anschlüssen spalten, was zu einer Verschlechterung bei der Luftdichtheit führt, und es schwierig macht, ein zufriedenstellendes Wasserabdichten und Ölabdichten sicherzustellen.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist angesichts der obigen Probleme, die mit der herkömmlichen Technologie verbunden sind, entwickelt worden. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Verbinder bereitzustellen, welcher eine ausgezeichnete Verbindung und Luftdichtheit zwischen dem Anschluss und dem Gehäuse aufweist, und für welchen die Anzahl an Komponenten verringert sein kann.
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Ein Verbinder gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen Anschluss, welcher mit einem elektrischen Draht verbunden ist, und ein Harzgehäuse auf, welches den Anschluss aufnimmt und hält, wobei
sich eine Nut oder eine Vielzahl an Nuten, von welchen jede eine Richtungskomponente senkrecht zu der Längsrichtung des elektrischen Drahts aufweist und Vorsprünge an einer Oberfläche von ihr/ihnen aufweist, über einen Bereich eines Abschnitts der Oberfläche des Anschlusses erstreckt, und
der Anschluss innerhalb des Harzes, welches das Gehäuse bildet, in diesem Abschnitt, der den Bereich enthält, über welchen sich die Nut erstreckt, eingebettet und befestigt bzw. gesichert ist.
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Ein Verbinder gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft den Verbinder des ersten Aspekts, wobei der Verbinder auch einen Elektrischer-Draht-Verbindungsabschnitt, welcher den Anschluss und den elektrischen Draht verbindet, eine Elektrischer-Draht-Beschichtung, welche den elektrischen Draht beschichtet, und einen wasserdichten Beschichtungsabschnitt aufweist, welcher den Elektrischer-Draht-Verbindungsabschnitt und die Elektrischer-Draht-Beschichtung überspannend vorgesehen bzw. angeordnet ist, und wobei zumindest der Bereich des Anschlusses, über welchen sich die Nut erstreckt, der Elektrischer-Draht-Verbindungsabschnitt und der wasserdichte Beschichtungsabschnitt innerhalb des Harzes, welches das Gehäuse bildet, eingebettet und befestigt sind.
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Ein Verbinder gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft den Verbinder des ersten oder zweiten Aspekts, wobei die Höhe von der Nutoberfläche der Vorsprünge an der Oberfläche der Nut 5 µm oder größer ist.
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Ein Verbinder gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft den Verbinder nach einem der ersten bis dritten Aspekte, wobei ein Verhältnis (X/Y) zwischen der Nuttiefe (X) und der Nutbreite (Y) der Nut, welche sich über den Anschluss erstreckt, 2 oder größer ist.
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Ein Verbinder gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft den Verbinder nach einem der ersten bis vierten Aspekte, wobei sich 6 oder mehr Nuten über den Anschluss erstrecken.
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Ein Verbinder gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft den Verbinder nach einem der ersten bis fünften Aspekte, wobei die Abziehfestigkeit zwischen dem Gehäuse und dem Anschluss, gemessen gemäß der ISO 19095 (Normen-)Reihe, 4 N oder größer ist.
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Ein Verbinder gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft den Verbinder nach einem der ersten bis sechsten Aspekte, wobei die Luftdichtheit zwischen dem Gehäuse und dem Anschluss, gemessen unter einer unten beschriebenen Bedingung A, 50 kPa oder größer ist.
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(Bedingung A) Komprimierte Luft bzw. Druckluft wird zwischen das Gehäuse und den Anschluss von einer Seite des Verbinders geblasen, der Druck der komprimierten Luft wird von 10,0 kPa auf 400,0 kPa in konstanten Intervallen jede 30 Sekunden erhöht, und der Druck der komprimierten Luft, wenn eine Luftleckage an der anderen Seite des Verbinders erfasst wird, gilt als Luftdichtheitsdruck.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht es einen Verbinder bereitzustellen, welcher eine ausgezeichnete Verbindung bzw. Haftung und Luftdichtheit zwischen dem Anschluss und dem Gehäuse aufweist, und für welchen die Anzahl an Komponenten verringert sein kann.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittansicht, die einen Abschnitt eines Verbinders gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 2 ist eine Draufsicht, die einen Anschluss darstellt, der im Inneren des in 1 dargestellten Verbinders positioniert ist.
- 3 ist eine Querschnittansicht, die das Erscheinungsbild eines Harzes darstellt, das im Inneren von sich über einen Anschluss erstreckenden Nuten festgeworden ist.
- 4 ist eine Querschnittansicht, die schematisch Nuten, die sich über einen Anschluss erstrecken, und an den Oberflächen der Nuten vorgesehene Vorsprünge darstellt.
- 5A ist eine Darstellung, welche die Oberflächen von sich über einen Anschluss erstreckenden Nuten darstellt.
- 5B ist Elektronenmikroskop-Foto, das eine Vergrößerung eines Abschnitts des Querschnitts von 5A zeigt.
- 6 ist eine Perspektivansicht des in 1 dargestellten Verbinders.
- 7 ist eine Perspektivansicht, die den fertigen Zustand eines Verbinders von einer die vorliegende Erfindung anwendenden Ausführungsform darstellt.
- 8A ist eine Perspektivansicht, die ein Metallstück schematisch darstellt.
- 8B ist eine Perspektivansicht, die den Zustand schematisch darstellt, der einer integrierten Formgebung des Metallstücks und eines Harzes folgt.
- 8C ist eine Perspektivansicht, die einen Zustand während eines Schäl- bzw. Abziehtests, wenn ein Ende des Metallstücks nach oben gezogen wird, schematisch darstellt.
- 9 ist eine Querschnittansicht, die eine zum Beurteilen von Luftdichtheit verwendete (Spann-)Vorrichtung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung werden zu Zwecken der Erläuterung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der offenbarten Ausführungsformen vorzusehen. Es wird jedoch offenkundig sein, dass eine oder mehrere Ausführungsformen ohne diese spezifischen Details praktiziert werden können. In anderen Fällen werden wohlbekannte Strukturen und Vorrichtungen schematisch gezeigt, um die Zeichnung zu vereinfachen.
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Eine Beschreibung wird nachstehend für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch Bezugnahme auf die Zeichnungen bereitgestellt. Es sollte angemerkt werden, dass gleiche oder ähnliche Teile und Komponenten durchweg in den Zeichnungen durch die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen bezeichnet werden, und dass Beschreibungen für derartige Teile und Komponenten weggelassen oder vereinfacht werden. Außerdem sollte angemerkt werden, dass die Zeichnungen schematisch sind und sich deshalb von den Tatsächlichen unterscheiden.
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1 ist eine Querschnittansicht, die einen Abschnitt eines Verbinders gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bei dem in 1 dargestellten Verbinder ist ein Anschluss 2 im Inneren eines Harzgehäuses 4 aufgenommen und gehalten, und der Anschluss 2 ist mit einem elektrischen Draht 1 verbunden, welcher sich außen erstreckt.
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Der elektrische Draht 1 ist ein leitender Draht zum elektrischen Verbinden beliebiger von verschiedenen Vorrichtungen bzw. Geräten, und die vorliegende Ausführungsform umfasst drei dieser Drähte. Jeder Draht 1 weist einen Leiter 5 und einen Isolator 6 (Elektrischer-Draht-Beschichtung) auf, der diesen Leiter 5 bedeckt. Der elektrische Draht 1 ist zum Beispiel mit einer kreisförmigen Querschnittform ausgebildet. An dem Anschluss des elektrischen Drahts 1 ist der Isolator 6 entlang einer vorbestimmten Länge entfernt, wobei dadurch der Leiter 5 freigelegt wird. Der Leiter 5 ist aus einem leitfähigen Material ausgebildet, wie beispielsweise Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Kupfer oder eine Kupferlegierung, und kann zum Beispiel eine leitende Struktur aufweisen, die aus einem Litzendraht gebildet ist.
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In 1 und 2 ist der Anschluss 2 durch Druckverformung bzw. Pressbearbeitung eines Metallblechs aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet, und ist bei der vorliegenden Ausführungsform als eine streifenartige Platte mit einer Zwischenstufe ausgebildet. Der Anschluss 2, der diese Art von Form aufweist, weist einen elektrischen Verbindungsabschnitt 7 auf, zur Verbindung mit einem in den Zeichnungen nicht gezeigten Gegenanschluss, einen Elektrischer-Draht-Verbindungsabschnitt 8, welcher mit dem Leiter 5 an dem Anschluss des elektrischen Drahts 1 verbunden ist, und einen Kopplungs- bzw. Bindungsabschnitt 9 zwischen dem elektrischen Verbindungsabschnitt 7 und dem Elektrischer-Draht-Verbindungsabschnitt 8.
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Der Kopplungsabschnitt 9 ist in dem zentralen Abschnitt des Anschlusses 2 angeordnet. Der Kopplungsabschnitt 9 umfasst einen Stufenabschnitt 10, und der elektrische Verbindungsabschnitt 7 und der Elektrischer-Draht-Verbindungsabschnitt 8 sind als Platten auf jeder Seite dieses Stufenabschnitts 10 ausgebildet, wobei somit ein im Wesentlichen kurbelförmiger Anschluss ausgebildet wird. Eine Vielzahl an Nuten 13 erstreckt sich über den Elektrischer-Draht-Verbindungsabschnitt 8.
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Die Vielzahl an Nuten 13, die sich über den Elektrischer-Draht-Verbindungsabschnitt 8 erstrecken, ist in eine senkrechte Richtung zu der Längsrichtung des elektrischen Drahts 1 ausgebildet, und ist um den gesamten Umfang der äußeren Oberfläche des Elektrischer-Draht-Verbindungsabschnitts 8 herum ausgebildet. Diese Nuten 13 betreffende Details werden unten beschrieben.
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Andererseits wird, um sicherzustellen dass der Abschnitt des Leiters 5 des elektrischen Drahts 1 nicht freiliegt, ein wasserdichter Beschichtungsabschnitt 3, der aus einem Harzmaterial ausgebildet ist, den Elektrischer-Draht-Verbindungsabschnitt 8 des Anschlusses 2 und den Isolator 6 des elektrischen Drahts 1 überspannend ausgebildet. Der wasserdichte Beschichtungsabschnitt 3 kann durch die unten beschriebene Art von Primärformgebung bzw. Urformen ausgebildet werden.
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Das Gehäuse 4 ist ein Harzformgegenstand mit isolierenden Eigenschaften, und weist einen Gehäusehauptkörper 18 und einen integrierten Flanschabschnitt 19 auf, welcher um den zentralen bzw. mittleren Abschnitt des Gehäusehauptkörpers 18 herum angeordnet ist.
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Ein Verbinder-Eingriffsabschnitt 20, im Inneren von welchem der elektrische Verbindungsabschnitt 7 des Anschlusses 2 angeordnet ist, und ein Einsatzabschnitt 21, im Inneren von welchem der Kopplungsabschnitt 9 des Anschlusses 2 und der wasserdichte Beschichtungsabschnitt 3 einsatzgeformt bzw. durch Insert-Formgebung geformt sind, sind integriert mit dem Gehäusehauptkörper 18 ausgebildet.
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Wie oben beschrieben, erstreckt sich eine Vielzahl an Nuten 13, die Vorsprünge an den Oberflächen von ihnen aufweisen, in eine Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des elektrischen Drahts 1, um den gesamten Umfang der äußeren Oberfläche des Elektrischer-Draht-Verbindungsabschnitts 8 des Anschlusses 2 herum. Wie in 1 dargestellt ist, in dem Bereich wo der Anschluss 2 durch den Einsatzabschnitt 21 bedeckt ist und sich die Nuten 13 um den äußeren Umfang herum erstrecken, der Anschluss 2 innerhalb des Harzes, welches das Gehäuse 4 bildet, eingebettet und befestigt. Während der Einsatz- bzw. Insert-Formgebung fließt das Harzmaterial in die Vielzahl an Nuten 13 und verfestigt sich, wobei somit eine Vielzahl an Anschluss-befestigenden Abschnitten 22 ausgebildet wird. Mit anderen Worten vergrößert sich, aufgrund des Vorhandenseins der Nuten 13, der Kontaktoberflächenbereich zwischen dem Metall und dem Harz, was in einer verbesserten Verbindungsfestigkeit zwischen den Zweien resultiert. Weil jede/s in den Verbinder eintretende Gas oder Flüssigkeit durch diese Anschluss-befestigenden Abschnitte 22 blockiert wird, kann ferner eine gute Verbinder-Luftdichtheit sichergestellt werden. Folglich kann eine günstige Luftdichtheit sichergestellt werden, ohne das Erfordernis einer separaten Komponente, wie beispielsweise ein O-Ring.
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Ferner kann durch Vorsehen einer Unebenheit an den Oberflächen der Nuten 13 die Verbindungsfestigkeit durch einen Verankerungseffekt weiter verbessert werden. 4 ist eine Darstellung, welche die Nuten und eine Reihe an Vorsprüngen, die an den Oberflächen der Nuten vorgesehen sind, schematisch darstellt, und 5A und 5B sind Elektronenmikroskop-Fotos, welche Nuten und Nutoberflächenvorsprünge, die durch Laserbearbeitung ausgebildet sind, darstellen. Falls Vorsprünge an den Nutoberflächen wie in 4 und 5 dargestellt ausgebildet sind, dann ist es klar, dass sich ein verbesserter Verankerungseffekt einstellen wird. Von dem Gesichtspunkt des Sicherstellens eines günstigen Verankerungseffekts beträgt ferner die Höhe dieser Arten von Vorsprüngen von der Nutoberfläche vorzugsweise 5 µm oder größer, und liegt bevorzugter innerhalb eines Bereichs von 5 bis 20 µm (siehe 4).
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In 2 ist eine Ausgestaltung dargestellt, bei welcher sich die Nuten 13 in eine Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des elektrischen Drahts 1 erstrecken, aber bei der vorliegenden Ausführungsform müssen die Nuten 13 lediglich eine Richtungskomponente senkrecht zu der Längsrichtung aufweisen. Zum Beispiel können sich die Nuten 13 in eine Richtung erstrecken, die von der Senkrechten relativ zu der Längsrichtung des elektrischen Drahts 1 geneigt ist. In einem derartigen Fall müssen sich die Nuten, die um die Umfangsrichtung herum ausgebildet sind, überlappen, und die Überlappungsspanne beträgt vorzugsweise nicht mehr als 15 µm. Ferner müssen die Nuten selbst nicht notwendigerweise gerade Linien sein. Zum Beispiel, falls die Nuten eine skalenartige oder wellenartige Form aufweisen und angrenzende Nuten einander überlappen, kann dann ein Wassereintritt durch jede der Nuten blockiert werden, was bedeutet, dass auch gebogene Nuten verwendet werden können.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Nuten 13 so ausgebildet, dass die Tiefenrichtung der Nuten eine senkrechte Richtung relativ zu der Oberfläche des Anschlusses 2 annimmt, aber um die Verbindungsfestigkeit weiter zu verbessern, werden die Nuten vorzugsweise mit einer Neigung relativ zu dieser senkrechten Richtung ausgebildet. In einem derartigen Fall liegt der Winkel der Neigung relativ zu der Oberfläche des Anschlusses 2 vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 75° bis 105°.
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Das Verhältnis (X/Y) zwischen der Nuttiefe (X) und der Nutbreite (Y) für die in dem Anschluss 2 ausgebildeten Nuten beträgt vorzugsweise 2 oder größer, und liegt bevorzugter innerhalb eines Bereichs von 2 bis 2,7.
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Entweder eine oder eine Vielzahl der obigen Nuten 13 ist sich über den Anschluss 2 erstreckend ausgebildet, aber von den Gesichtspunkten der Luftdichtheit und Verbindungsfestigkeit beträgt die Anzahl an Nuten vorzugsweise zumindest 6, und eine Anzahl innerhalb eines Bereichs von 17 bis 45 ist besonders bevorzugt.
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Ferner können die sich über den Anschluss
2 erstreckenden Nuten
13 durch maschinelle Bearbeitung, Laserbearbeitung oder Pressbearbeitung ausgebildet werden. Von diesen Techniken ist, um eine zufriedenstellende Luftdichtheit sicherzustellen, eine Ausbildung der Nuten durch Laserbearbeitung bevorzugt. Diese Art von Laserbearbeitung ist in
JP 2010-167475 A beschrieben. Falls die Nuten in dem Anschluss durch Laserbearbeitung ausgebildet werden, weil die erforderliche Anzahl an Nuten innerhalb des erforderlichen Bereichs ausgebildet werden kann, und Nuten mit gleichmäßiger Form ausgebildet werden können, kann dann ferner die Verbindungsfestigkeit mit dem Gehäuse in einem ausgezeichneten Zustand über einen langen Zeitraum beibehalten werden.
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Beispiele von Materialien, die zum Ausbilden des Gehäuses verwendet werden können, umfassen thermoplastische Harze wie beispielsweise Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyamid 66 (PA66), aromatisches Polyamid (PA6T), Polyphenylensulfid (PPS), syndiotaktisches Polystyrol (SPS) und Acrylnitril/Styrol-Harz (AS). Von diesen ist die Nutzung von SPS besonders bevorzugt. Das liegt daran, dass SPS eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, Ölbeständigkeit und chemische Beständigkeit aufweist, und einer Verwendung innerhalb einer ölgekühlten Struktur für lange Zeiträume standhalten kann. Wie oben erwähnt, aufgrund seiner ausgezeichneten Ölbeständigkeit, neigt SPS dazu eine mindere Haftfestigkeit aufzuweisen, aber bei der vorliegenden Ausführungsform können, weil dieses Problem der Haftfestigkeit durch die in dem Anschluss ausgebildeten Nuten gelöst werden kann, die Vorteile bzw. Nutzen von SPS effektiv genutzt werden.
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Weil das Material des Gehäuses und das Material des Anschlusses unterschiedliche Koeffizienten der Längenausdehnung bei Änderungen der Temperatur aufweisen, ist es bevorzugt ein Gehäusematerial mit einem Koeffizienten der Längenausdehnung auszuwählen und zu verwenden, der ähnlich demjenigen des Materials des Anschlusses ist.
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Wie oben erwähnt, umfassen Beispiele des Materials zum Ausbilden des Anschlusses Kupfer oder eine Kupferlegierung, Aluminium und SUS, aber von den Gesichtspunkten der Leitfähigkeit und Verarbeitbarkeit ist sauerstofffreies Kupfer (C1020 1/2H) bevorzugt.
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Wie oben beschrieben, kann bei dem Verbinder der vorliegenden Ausführungsform die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Gehäuse und dem Anschluss erhöht werden, und zum Beispiel kann die Abziehfestigkeit zwischen dem Gehäuse und dem Anschluss, gemäß der ISO 19095 Reihe gemessen, auf einen Wert von 4 N oder größer erhöht werden, und sogar auf 10 N oder größer, falls angemessene Bedingungen angewandt werden.
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Ferner kann bei dem Verbinder der vorliegenden Ausführungsform die Luftdichtheit zwischen dem Gehäuse und dem Anschluss auch verbessert werden, und die Luftdichtheit zwischen dem Gehäuse und dem Anschluss, gemessen unter einer unten beschriebenen Bedingung A, kann auf 50 kPa oder größer erhöht werden, oder erhöht auf 100 kPa oder größer, 200 kPa oder größer, oder sogar 300 kPa oder größer, falls angemessene Bedingungen angewandt werden.
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(Bedingung A) Komprimierte Luft wird zwischen das Gehäuse und den Anschluss von einer Seite des Verbinders geblasen, der Druck der komprimierten Luft wird von 10,0 kPa auf 400,0 kPa in konstanten Intervallen jede 30 Sekunden erhöht, und der Druck der komprimierten Luft, wenn eine Luftleckage an der anderen Seite des Verbinders erfasst wird, gilt als Luftdichtheitsdruck.
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Der oben beschriebene Verbinder der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht eine Verringerung bei der Anzahl an Komponenten, und weist eine ausgezeichnete Verbindung bzw. Haftung und Luftdichtheit zwischen dem Anschluss und dem Gehäuse auf. Der Verbinder kann äußerst vorteilhaft als eine luftdichte Struktur eines Kabelbaums zur Verwendung in elektronischer Ausrüstung, am Fahrzeug montierten elektrischen Baugruppen, Transformator- oder Spulenleistungsmodulen oder anderen Geräten, Relais und Sensoren verwendet werden, und ermöglicht ein Verkürzen der Wasserabdichtung-Behandlungszeit. Folglich ist der Verbinder nicht auf eine Verwendung innerhalb von Fahrzeug-Unterbodenkabelbäumen in Automobilen und dergleichen, oder Kabelbäume für Klimaanlageneinheiten und dergleichen, beschränkt, und kann auch auf Motor-Kabelbäume für luftgekühlte Strukturen angewandt werden.
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Das Nächste ist eine Beschreibung der zur Herstellung des Verbinders der vorliegenden Ausführungsform erforderlichen Schritte.
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Als erstes wird in einem ersten Schritt der Vorgang des Verbindens des Leiters 5 an dem Anschluss des elektrischen Drahts 1 mit dem Elektrischer-Draht-Verbindungsabschnitt 8 des Anschlusses 2 durchgeführt. Das Verbindungsverfahren kann ein beliebiges angemessenes Verfahren anwenden, wie beispielsweise Schweißen, Lösemittelkleben oder Löten. Ferner wird in diesem Schritt ein Anschluss mit sich über den Anschluss erstreckenden Nuten verwendet, der auf die oben beschriebene Weise hergestellt ist.
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Nachfolgend wird in einem zweiten Schritt der wasserdichte Beschichtungsabschnitt 3 ausgebildet, um den Elektrischer-Draht-Verbindungsabschnitt 8 des Anschlusses 2 und den Isolator 6 des elektrischen Drahts 1 zu überspannen. Der wasserdichte Beschichtungsabschnitt 3 wird durch Harzformgebung (Primärformgebung) ausgebildet, und während dieses Formgebungsprozesses werden vorzugsweise Brückenabschnitte, die jeden der wasserdichten Beschichtungsabschnitte 3 koppeln, als integrierte Abschnitte des geformten Produkts ausgebildet. Durch Ausbilden dieser Brückenabschnitte können die relativen Positionen der drei Anschlüsse 2 stabilisiert werden, wobei dadurch die Vorgänge in dem nachfolgenden Schritt vereinfacht werden.
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Als nächstes wird in einem dritten Schritt das Gehäuse 4 durch Harzformgebung (Sekundärformgebung) ausgebildet, wie in 6 dargestellt. Während dieser Formgebung des Gehäuses 4 sind der Anschluss 2 und der Anschlussabschnitt des elektrischen Drahts 1 einer Insert-Formgebung über den Kopplungsabschnitt 9 beziehungsweise den wasserdichten Beschichtungsabschnitt 3 ausgesetzt. Als eine Folge dieser Insert-Formgebung fließt das Harzmaterial in die Nuten 13 und verfestigt sich, wobei somit die Vielzahl an Anschluss-befestigenden Abschnitten 22 ausgebildet wird. Der Anschluss 2 wird durch diese Harzformgebung des Gehäuses 4 befestigt.
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Nachfolgend werden in einem vierten Schritt ein Metallabschirmmantel 24 und eine Gummieinheitsdichtung 25 und dergleichen an das Gehäuse 4 gepasst, wie in 7 dargestellt. Ferner wird ein Abschirmelement (in den Zeichnungen nicht dargestellt), welches alle drei zylindrisch ausgebildeten elektrischen Drähte 1 mit einer einzelnen Komponente bedeckt, auch an dem Abschirmmantel 24 befestigt. Das Befestigen dieses Abschirmelements verwendet einen Metallabschirmring, der in den Zeichnungen nicht gezeigt ist. Ein Durchführen der Schritte bis zu diesem vierten Schritt der Reihe nach vervollständigt die Montage des Verbinders 26.
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Wie oben unter Bezugnahme auf 1 bis 5 beschrieben kann, bei dem Verbinder 26 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, der Anschluss 2 an dem Gehäuse 4 ohne die Verwendung einer speziellen Befestigungskomponente befestigt werden. Das liegt daran, dass die Vielzahl an Nuten 13 in dem Elektrischer-Draht-Verbindungsabschnitt 8 des Anschlusses 2 ausgebildet ist, und das Vorhandensein dieser Vielzahl an Nuten 13 den Kontaktoberflächenbereich zwischen dem Gehäuse und dem Anschluss vergrößert, was in einer verbesserten Verbindungsfestigkeit resultiert. Weil der Eintritt von äußeren Gasen oder Flüssigkeiten durch die Anschluss-befestigenden Abschnitte 22 blockiert ist, verbessert sich ferner auch die Luftdichtheit.
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Die oben beschriebenen Schritte ermöglichen ein Verkürzen der zum Wasserabdichten eines Kabelbaums erforderlichen Behandlungszeit. Wohingegen zumindest zwei Minuten zum Montieren eines herkömmlich verwendeten Acrylkautschuk-O-Rings und Halters erforderlich sind, weist insbesondere bei der vorliegenden Ausführungsform der Endzustand bereits eine ausgezeichnete Luftdichtheit auf, was bedeutet, dass die Wasserabdichtbehandlung innerhalb einer Minute abgeschlossen werden kann.
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Die vorliegende Erfindung wird unten detaillierter unter Verwendung einer Reihe von Beispielen beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise durch diese Beispiele beschränkt.
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[Beispiele 1 bis 7]
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Als erstes wurde ein Metallstück (127 × 12,7 × 0,5 mm (mmt), Koeffizient der Längenausdehnung: 17,7 × 1C-6/°C), das aus sauerstofffreiem Kupfer (C1020 1/2H) ausgebildet ist, einer Laserverarbeitung ausgesetzt, um eine Reihe an Nuten auszubilden (siehe 8A). Insbesondere wurden in jedem Beispiel Nuten mit der in Tabelle 1 gezeigten Nuttiefe, Nutbreite, Verhältnis zwischen Nuttiefe und Nutbreite, Oberflächenrauheit und Anzahl an Nuten in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Metallstücks ausgebildet (durch Yamase Group Co., Ltd.). Nachfolgend wurde das Metallstück mit den darin ausgebildeten Nuten einer Insert-Formgebung unter Verwendung eines Harzes (S131, hergestellt durch Idemitsu Kosan Co., Ltd., ein SPS-Harz, Koeffizient der Längenausdehnung: 20,0 × 10-6/°C) ausgesetzt, wobei dadurch das Metallstück und das SPS in einen einzelnen Körper (127 mm × 12,7 mm, Dicke: 2,7 mm) integriert wurden (siehe 8B). In 8A bis 8C deutet Symbol 30 den Formgegenstand an, Symbol 32 deutet das Harz an, und Symbol 34 deutet das Metallstück an.
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Als nächstes wurden die unten beschriebenen Verfahren verwendet, um (1) die Abziehfestigkeit (gemäß der ISO 19095 Reihe) und (2) die Luftdichtheit zwischen den Metallstücken und dem Harz zu messen.
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[Vergleichsbeispiel 1]
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Unter Verwendung eines Metallstücks, das identisch zu jenen ist, die in den Beispielen 1 bis 7 verwendet werden, aber keine Nuten in dem Metall ausgebildet aufweist, wurde eine Insert-Formgebung mit einem Harz auf die gleiche Weise wie die Beispiele 1 bis 7 durchgeführt, um das Metallstück und das Harz in einen einzelnen Körper zu integrieren.
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[Vergleichsbeispiele 2 bis 6]
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Metallstücke, die identisch zu jenen sind, die in den Beispielen 1 bis 7 verwendet werden, wurden einer Laserbearbeitung ausgesetzt, um Nuten auszubilden, die sich in eine Richtung parallel zu der Längsrichtung der Metallstücke erstrecken. Insbesondere wurden in jedem Vergleichsbeispiel Nuten mit der in Tabelle 2 gezeigten Nuttiefe, Nutbreite, Oberflächenrauheit und Anzahl an Nuten ausgebildet (durch L.P.S. Works Co., Ltd.). Nachfolgend wurde eine Insert-Formgebung mit dem SPS-Harz auf die gleiche Weise wie die Beispiele 1 bis 7 durchgeführt, um das Metallstück und das Harz in einen einzelnen Körper zu integrieren.
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Als nächstes wurden (1) die Abziehfestigkeit (gemäß der ISO 19095 Reihe) und (2) die Luftdichtheit zwischen dem Metallstück und dem Harz gemessen, auf eine ähnliche Weise zu den Beispielen 1 bis 7.
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Abziehfestigkeit (Haftfestigkeit, Verbindung)
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Unter Verwendung einer 90° Abziehtestvorrichtung (Autograph AG-1, eine Präzisionsuniversaltestmaschine, hergestellt durch Shimadzu Corporation), wurde der in jedem Beispiel und jedem Vergleichsbeispiel erhaltene Formgegenstand einer Messung der Abziehfestigkeit bei einer Testgeschwindigkeit von 50 mm/Min. gemäß der ISO 19095 Reihe ausgesetzt (siehe 8C). Insbesondere wurde von dem 70 mm Bereich des Metallstücks, in welchem die Laserverarbeitung durchgeführt worden ist, und dem 50 mm Bereich, in welchem keine Laserverarbeitung durchgeführt worden ist (siehe 8A), der 50 mm Bereich mit keiner Laserverarbeitung gegriffen und bei einer Geschwindigkeit von 50 mm/Sek. gezogen, um den Abziehtest durchzuführen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Luftdichtheit (Dichtung, Wasserabdichten)
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Eine Aluminium(spann)vorrichtung, die zum Messen der Luftdichtheit verwendet wird, wird unten unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. Die in 9 dargestellte Vorrichtung 40 weist einen Vorrichtungshauptkörper 42 mit einer kreisförmigen zylindrischen Form mit einem geschlossenen Boden und einem Deckel 44 auf, welcher das offene Ende des Vorrichtungshauptkörpers 42 abdichtet. Eine Lüftungsöffnung 46, die mit der Außenseite verbunden ist, ist in dem Vorrichtungshauptkörper 42 vorgesehen, und komprimierte Luft wird durch diese Lüftungsöffnung 46 an den Innenraum zugeführt. Eine rechteckig geformte Öffnung, in welche der die Luftdichtheitsmessung durchmachende Formgegenstand eingeführt wird, ist innerhalb des zentralen Abschnitts des Deckels 44 vorgesehen. Diese Öffnung hält den Formgegenstand in einem Zustand, wo ein Abschnitt des Formgegenstands außen freigelegt ist, und ist wasserdicht, so dass wenn der Formgegenstand innerhalb der Öffnung gehalten wird, Wasser nicht in das Innere des Vorrichtungshauptkörpers 42 eindringen kann.
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Jeder der Formgegenstände, die in den obigen Beispielen und Vergleichsbeispielen erhalten wurden, wurde in der Vorrichtung 40 platziert, die Vorrichtung 40 wurde in Wasser eingetaucht, komprimierte Luft mit 10,0 kPa wurde durch ein Rohr für 30 Sekunden in die Vorrichtung 40 geblasen, und der Formgegenstand wurde auf eine Leckage der komprimierten Luft von dem wasserdichten Abschnitt überprüft. Falls keine Leckage der komprimierten Luft erfasst wurde, dann wurde der Druck der komprimierten Luft in Intervallen von 10,0 kPa erhöht, wobei eine Leckageerfassung nach jedem Intervall wiederholt wurde, bis 400 kPa erreicht war. Der Druck der komprimierten Luft, wenn eine Leckage zuerst erfasst wurde, galt als der Dichtungsdruck. Ein Dichtungsdruck von 50 kPa oder größer galt als ein Bestehen (o), wohingegen ein Dichtungsdruck von weniger als 50 kPa als ein Versagen (x) galt. Die Bewertungsergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
| | Beispiel | Beispiel | Beispiel | Beispiel | Beispiel | Beispiel | Beispiel |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Nuttiefe | µm | 80 | 80 | 60 | 80 | 80 | 80 | 80 |
| Nutbreite | µm | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| Verhältnis (X/Y) zwischen Tiefe (X) und Breite (Y) | | 2,7 | 2,7 | 2,0 | 2,7 | 2,7 | 2,7 | 2,7 |
| Nutrauheit | µm | 10 | 10 | 10 | 20 | 10 | 10 | 5 |
| Anzahl der Nuten | Anzahl | 45 | 17 | 27 | 27 | 14 | 6 | 10 |
| Bewertungen | Abziehfestigkeit | N | 10,1 | 10,1 | 8 | 7,5 | 10,1 | 4 | 5,5 |
| Luftdichtheit (Anfang) | kPa | 330 | 210 | 200 | 200 | 110 | 50 | 60 |
| Bewertung | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
Tabelle 2
| | Vergleichsbeispiel 1 | Vergleichsbeispiel 2 | Vergleichsbeispiel 3 | Vergleichsbeispiel 4 | Vergleichsbeispiel 5 | Vergleichsbeispiel 6 |
| Nuttiefe | µm | 0 | 80 | 30 | 60 | 80 | 80 |
| Nutbreite | µm | 0 | 30 | 30 | 60 | 30 | 30 |
| Verhältnis (X/Y) zwischen Tiefe (X) und Breite (Y) | | - | 2,7 | 1,0 | 1,0 | 2,7 | 2,7 |
| Nutrauheit | µm | 1 oder weniger | 1 oder weniger | 5 | 5 | 1 oder weniger | 10 |
| Anzahl der Nuten | Anzahl | 0 | 27 | 27 | 27 | 27 | 5 |
| Bewertungen | Abziehfestigkeit | N | 0 (nicht messbar) | 6,7 | 0 (nicht messbar) | 0 (nicht messbar) | 3 | 3 |
| Luftdichtheit (Anfang) | kPa | 0 (nicht messbar) | 40 | 0 (nicht messbar) | 0 (nicht messbar) | 20 | 40 |
| Bewertung | × | × | × | × | × | × |
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Basierend auf Tabelle 1 ist es augenscheinlich, dass jedes der Beispiele 1 bis 7 ausgezeichnete Ergebnisse für die Abziehfestigkeit und Luftdichtheit erzielte. Im Gegensatz erzielte keines der Vergleichsbeispiele günstige Ergebnisse, weil in Vergleichsbeispiel 1 keine Oberflächenbehandlung durchgeführt wurde, und weil in den Vergleichsbeispielen 2 bis 6 die Nuten parallel zu der Längsrichtung des elektrischen Drahts waren. Basierend auf diesen Ergebnissen wird vermutet, dass sogar in jenen Fällen, wo ein Anschluss und ein Gehäuse durch Insert-Formgebung zusammen geformt sind, ein Vorsehen von Nuten, die sich über den Anschluss in eine Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Drahts erstrecken, ausgezeichnete Verbindungseigenschaften (Abziehfestigkeit) und Luftdichtheit erzielt.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind oben beschrieben worden. Die Erfindung kann jedoch in anderen spezifischen Formen verkörpert werden, ohne von den essentiellen Charakteristika davon abzuweichen. Die vorliegenden Ausführungsformen sind deshalb in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht beschränkend zu erachten, wobei der Bereich der Erfindung eher durch die angehängten Ansprüche als durch die vorangehende Beschreibung angegeben wird, und es ist beabsichtigt, dass sämtliche Änderungen, die in die Bedeutung und den Bereich von Äquivalenz der Ansprüche fallen, hierin umfasst sind.
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Überdies sind die in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschriebenen Effekte lediglich eine Liste optimaler Effekte, die durch die vorliegende Erfindung erzielt werden. Somit sind die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht auf jene beschränkt, die in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- elektrischer Draht
- 2:
- Anschluss
- 3:
- wasserdichter Beschichtungsabschnitt
- 4:
- Gehäuse
- 5:
- Leiter
- 6:
- Isolator (Elektrischer-Draht-Beschichtung)
- 7:
- elektrischer Verbindungsabschnitt
- 8:
- Elektrischer-Draht-Verbindungsabschnitt
- 9:
- Kopplungsabschnitt
- 10:
- Stufenabschnitt
- 13:
- Nut
- 18:
- Gehäusehauptkörper
- 19:
- Flanschabschnitt
- 20:
- Verbinder-Eingriffsabschnitt
- 21:
- Einsatzabschnitt
- 22:
- Anschluss-befestigender Abschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012226832 A [0002]
- JP 2010167475 A [0032]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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