JP2016058358A - 端子台 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた耐熱性を有する端子台を提供する。【解決手段】端子台１は、ハウジング２と、板状のバスバー３と、シール部４をと有している。ハウジング２は樹脂成形部２１を有している。バスバー３は樹脂成形部２１に埋設された埋設部３２及び樹脂成形部２１から外方に突出した接続部３１を一体に備えている。シール部４は樹脂成形部２１と埋設部３２との間に存在する隙間５の開口端面５１を覆い、隙間５を封止している。シール部４は、フッ素化ポリエーテルを含む接着剤を硬化させてなる含フッ素エラストマーまたはシリコーン系接着剤を硬化させてなるシリコーンエラストマーより構成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、端子台に関する。

自動車用のワイヤーハーネス等の接続に用いられる端子台としては、金属製のバスバーとハウジングとを有しており、インサート成形によりバスバーがハウジングの樹脂部分に固定されているものがある。ハウジングの樹脂部分は、通常、金属に接着しにくく、また、成形収縮等による寸法変化を起こし易い。そのため、ハウジングとバスバーとの間には不可避的に隙間が形成される。一方、端子台はバスバーとハウジングとの間を液密に封止することを要求される場合がある。この場合には、通常、ハウジングとバスバーとの間に上記隙間を液密に封止するための封止手段が設けられる。

例えば特許文献１には、インサート成形によって金属製のバスバーと樹脂製のコネクタハウジングとが一体に成形されたコネクタの例が開示されている。このコネクタは、バスバーの一部に予めシール部を配設しておき、インサート成形の際に加わる熱及び圧力によりシール部がコネクタハウジングの樹脂部分に接着するよう構成されている。そのため、インサート成形後には、バスバーとコネクタハウジングとの間の隙間がシール部により塞がれ、両者の間が液密に封止される。

特開２０１３−４５５１０号公報

近年、プラグインハイブリッド車や電気自動車等へ適用するために、より大きな電流を流すことができる端子台が望まれている。端子台に流れる電流が大きくなると通電に伴う発熱量が増大するため、このような用途の端子台には従来より高い耐熱性が求められる。一方、従来のシール部にはエピクロロヒドリン系ゴムが多用されている。しかし、エピクロロヒドリン系ゴムよりなるシール部は上記の状況においては耐熱性が不十分であり、熱老化による軟化が比較的早期から発生するという問題がある。

この問題を解決するための最も単純な方法として、シール部を構成する材料をエピクロロヒドリン系ゴム以外の材料に変更して耐熱性をより向上させることが挙げられる。しかしながら、エピクロロヒドリン系ゴムよりも高い耐熱性を有する材料は、バスバー上に配設した後にインサート成形を行ってもコネクタハウジングに接着させることができず、バスバーとコネクタハウジングとの間の隙間を封止することができないという問題がある。

このように、インサート成形によりコネクタハウジングに接着させることができるという条件を前提にすると、エピクロロヒドリン系ゴムよりも高い耐熱性を有する他の材料を見出すことは現時点においてできていない。それ故、単純にシール部に用いる材料を変更する方法を採用することはできない。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、優れた耐熱性を有する端子台を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、樹脂成形部を有するハウジングと、
上記樹脂成形部に埋設された埋設部及び上記樹脂成形部から外方に突出した接続部を一体に備えた板状のバスバーと、
上記樹脂成形部と上記埋設部との間に存在する隙間の開口端面を覆い、該隙間を封止するシール部とを有しており、
該シール部は、フッ素化ポリエーテルを含む接着剤を硬化させてなる含フッ素エラストマーまたはシリコーン系接着剤を硬化させてなるシリコーンエラストマーより構成されていることを特徴とする端子台にある。

上記端子台は、上記樹脂成形部と上記埋設部との間に存在する隙間の開口端面を覆い、該隙間を封止するシール部を有している。また、上記シール部はフッ素化ポリエーテルを含む接着剤を硬化させてなる含フッ素エラストマーまたはシリコーンを含む接着剤を硬化させてなるシリコーンエラストマーより構成されている。発明者は、鋭意検討の結果、上記接着剤を上記特定の位置に塗布した後に硬化させることにより、従来よりも優れた耐熱性を有し、かつ、上記隙間を液密に封止可能な上記シール部を形成できることを見出した。

即ち、従来の端子台は、バスバーにおける樹脂に埋設される位置にシール部を設けていたため、インサート成形の際に上記シール部を上記ハウジングに接着させる必要があった。一方、上記端子台は、上記シール部を上記特定の位置に配置するよう構成されているため、接着剤を塗布して硬化させる作業をインサート成形とは別に行うことができる。それ故、上記端子台は、インサート成形の際に上記シール部を上記ハウジングに接着させる必要がない。

上記シール部の配置を上記特定の位置に変更した結果、上記端子台に上記接着剤を採用することができるようになった。上記接着剤は、バスバー上に塗布して一旦硬化をさせると、その後にインサート成形を行って熱及び圧力を加えても上記樹脂成形部に接着させることができない。しかし、インサート成形を行った後に上記接着剤を塗布し、次いで硬化させることにより、上記バスバー及び上記樹脂成形部の両方と接着された状態の上記シール部を形成することができ、結果として上記隙間を液密に封止することができる。更に、上記シール部は従来のシール部よりも優れた耐熱性を有しており、より高温の環境下においても上記隙間を長期間に亘って液密に封止することができる。

以上のように、上記端子台は、上記特定の位置に上記シール部を有するため、従来よりも高温の環境下においても上記隙間を長期間に亘って液密に封止することができ、結果として従来よりも大きな電流が流れる用途において端子台に要求される耐熱性を満足することができる。

実施例１における、端子台の上面図。 実施例１における、端子台の正面図。 図２のIII−III線矢視断面図。 実施例２における、接着剤受け部を有する端子台の矢視断面図（図３に相当する矢視断面図）。

上記端子台において、上記接着剤は、フッ素化ポリエーテルまたはシリコーンの少なくとも一方を含んでいればよい。これらの成分を含む接着剤の硬化物は優れた耐熱性を有するため、従来よりも大きな電流が流れる用途において端子台に要求される耐熱性を容易に満足することができる。

上記接着剤は、バスバーと樹脂成形部とを接着したときに０．５ＭＰａ以上の引張せん断接着強さを有することが好ましい。上記特定の範囲の接着強さを有する接着剤を硬化させてなるシール部は、バスバー及び樹脂成形部の両方と強固に接着する。そのため、上記シール部は、より長期間に亘って上記隙間を液密に封止することができる。また、上記シール部は、例えば上記隙間の内部と外部との間の圧力差が大きい場合等の過酷な環境下においても上記隙間を液密に封止することができる。なお、上記引張せん断接着強さは、例えば、ＪＩＳ Ｋ ６８５０：１９９９（ＩＳＯ ４５８７：１９９５）の規定に準じた方法により測定を行うことができる。

また、接着剤は、その硬化物の伸びが１００％以上であり、かつ、該硬化物を室温のＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）に１００時間浸漬したときの体積増加率が５０％以下であることが好ましい。この場合には、上記シール部は、ＡＴＦ等の油に接触した際に膨潤しにくくなると共に、膨潤に伴う割れの発生をより抑制できる。それ故、上記端子台は、油と接触し得る場所においても長期間に亘って上記隙間を液密に封止することができる。かかる構成を有する端子台は、例えば潤滑油が封入された電動機ユニットにおけるユニットの内外を中継する用途等に好適に用いることができる。

油による膨潤を抑制する観点からは、フッ素化ポリエーテルを含む接着剤を硬化させてなる含フッ素エラストマーよりなる上記シール部を用いることがより好ましい。

接着剤に含まれるフッ素化ポリエーテルは、シリコーン骨格を有する架橋基により末端を変性されていることが好ましい。末端を変性されたフッ素化ポリエーテルを含む接着剤は、硬化させた際にバスバー及び樹脂成形部の双方と強固に接着し易く、０．５ＭＰａ以上の上記引張せん断接着強さを容易に実現できる。それ故、上記フッ素化ポリエーテルを含む接着剤を用いることにより、上記端子台の封止性能をより向上させることができる。

上記ハウジングの樹脂成形部には、ＰＡ６Ｔ等の芳香族ナイロン樹脂またはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂のいずれかを含む樹脂組成物を用いることが好ましい。これらの樹脂組成物は、耐熱性、絶縁性等の端子台に要求される特性を容易に満足することができる。樹脂組成物の耐熱性の観点からは、ＰＰＳ樹脂を含む樹脂組成物を用いることがより好ましい。

また、樹脂成形部は、上記開口端面の周縁部を埋設部側に陥没させてなる接着剤受け部を有しており、上記シール部が上記接着剤受け部内に設けられていることが好ましい。この場合には、接着剤受け部に接着剤を注入することにより、接着剤の塗布量及び接着剤を塗布する領域を容易に制御することができる。そのため、接着剤の過不足やはみ出し等のトラブルをより抑制することができ、シール部の製造上のバラつきをより低減することができる。その結果、接着剤を塗布する作業をより容易に行うことができると共に、得られる端子台の性能のバラつきをより低減することができる。

（実施例１）
上記端子台の実施例について、図を用いて説明する。図１〜図３に示すように、端子台１は、樹脂成形部２１を有するハウジング２と、板状のバスバー３と、シール部４とを有している。図３に示すように、バスバー３は、樹脂成形部２１に埋設された埋設部３２及び樹脂成形部２１から外方に突出した接続部３１を一体に備えている。シール部４は、樹脂成形部２１と埋設部３２との間に存在する隙間５の開口端面５１を覆い、隙間５を封止している。また、シール部４は、後述するように、フッ素化ポリエーテルを含む接着剤を硬化させてなる含フッ素エラストマーより構成されている。なお、図１及び図２においては、便宜上シール部４の記載を省略している。

図１〜図３に示すように、端子台１のハウジング２は略平板状を呈しており、その中央部に樹脂成形部２１が設けられている。また、樹脂成形部２１には、複数のバスバー３が貫通配置されている。複数のバスバー３は、埋設部３２の幅方向に互いに並んでいる。また、バスバー３は、埋設部３２の長手方向がハウジング２の厚み方向を向くように配置されている。なお、以下において、バスバー３の並び方向を「横方向Ｙ」という。また、埋設部３２の長手方向を「高さ方向Ｚ」といい、埋設部３２の厚み方向を「縦方向Ｘ」という。

ハウジング２の樹脂成形部２１は、バスバー３の埋設部３２を覆う壁部２１１を有している。壁部２１１と埋設部３２との間には、インサート成形後の成形収縮等によって形成された隙間５が存在している。図３に示すように、隙間５は高さ方向Ｚの両端において開口しており、隙間５の一対の開口端面５１（５１ａ、５１ｂ）のうち一方の開口端面５１ａがシール部４により覆われている。なお、本例の樹脂成形部２１は、ガラス繊維強化された芳香族ナイロン樹脂（ＰＡ６Ｔ）を含む樹脂組成物より構成されている。

バスバー３はニッケルめっきされた銅板より構成されており、図１〜図３に示すように、樹脂成形部２１を貫通すると共にインサート成形により樹脂成形部２１に固定されている。本例のバスバー３は、長手方向に直交する断面が幅１２．５ｍｍ×厚み２．５ｍｍの長方形状を呈している。

また、図３に示すように、バスバー３は、樹脂成形部２１に埋設された埋設部３２の両端に接続部３１を有している。各々の接続部３１は、ワイヤーハーネス等を締結するための締結孔３１１及び締結ナット３１２を有している。

シール部４は、接続部３１における埋設部３２側の基端部３１３と、樹脂成形部２１における開口端面５１ａの周縁部２１２との両方に接着されており、一方の開口端面５１ａを覆っている。本例のシール部４は、フッ素化ポリエーテルを含む接着剤（信越化学工業株式会社製、「ＳＩＦＥＬ２６１４」）を加熱して硬化させることにより形成される含フッ素エラストマーより構成されている。また、上記接着剤に含まれるフッ素化ポリエーテルは、シリコーン骨格を有する架橋基により末端を変性されている。

次に、端子台１の作用効果について説明する。端子台１は、樹脂成形部２１と埋設部３２との間に存在する隙間５の開口端面５１ａを覆い、隙間５を封止するシール部４を有している。また、シール部４は、フッ素化ポリエーテルを含む接着剤を硬化させてなる含フッ素エラストマーである。上述したように、端子台１は、シール部４を上記特定の位置に配置するよう構成したことにより、上記接着剤を採用することができる。

そして、シール部４は、インサート成形を行った後に上記接着剤の塗布及び硬化を行うことにより形成することができる。シール部４は、バスバー３及び樹脂成形部２１の両方と接着した状態で形成されるため、隙間５を液密に封止することができる。更に、シール部４は優れた耐熱性を示すフッ素化ポリエーテルを含んでいるため、従来のシール部よりも優れた耐熱性を有しており、より高温の環境下においても隙間５を長期間に亘って液密に封止することができる。

また、本例のシール部４に用いた接着剤には、シリコーン骨格を有する架橋基により末端を変性されたフッ素化ポリエーテルが含まれている。そのため、シール部４は、バスバー３及び樹脂成形部２１の双方に対して強固に接着されており、隙間５をより長期間に亘って液密に封止することができる。

以上のように、端子台１は、上記特定の位置にシール部４を有するため、従来よりも大きな電流が流れる用途において端子台１に要求される耐熱性を満足することができる。

（実施例２）
本例は、樹脂成形部２１に接着剤受け部２２を有する端子台１ｂの例である。図４に示すように、本例の端子台１ｂは、樹脂成形部２１における一方の開口端面５１ａの周縁部２１２を埋設部３２側に陥没させてなる接着剤受け部２２を有している。そして、接着剤受け部２２内にシール部４が設けられている。

接着剤受け部２２の形状は特に限定されるものではないが、本例の接着剤受け部２２は、周縁部２１２の表面２１３と、バスバー３における接続部３１の基端部３１３を縦方向Ｘ及び横方向Ｙの四方から取り囲む側面２１４とから構成される直方体状の凹状空間である。その他は実施例１と同様である。なお、図４において用いた符号のうち実施例１と同一の符号は、特に説明のない限り実施例１と同様の構成要素等を示す。

本例のように、接着剤受け部２２を有する端子台１は、接着剤受け部２２内に接着剤を注入することにより、接着剤の塗布量及び接着剤を塗布する領域を容易に制御することができる。そのため、接着剤の過不足やはみ出し等のトラブルをより抑制することができ、シール部４の製造上のバラつきをより低減することができる。その結果、接着剤を塗布する作業をより容易に行うことができると共に、端子台１の性能のバラつきをより低減することができる。

（実験例１）
本例は、実施例１の端子台１において、接着剤及び樹脂成形部２１の材質を種々変更して作成した試験体（試験体Ｅ１〜Ｅ６及び試験体Ｃ１〜Ｃ２）のシール部４の封止性能を評価した例である。本例において用いた材料を以下に示す。

・接着剤Ａ：フッ素化ポリエーテル含有接着剤（信越化学工業株式会社製「ＳＩＦＥＬ２６１４」）
・接着剤Ｂ：フッ素化ポリエーテル含有接着剤（信越化学工業株式会社製「ＳＩＦＥＬ２６６１」）
・接着剤Ｃ：シリコーン樹脂系接着剤（信越化学工業株式会社製「ＫＥ１８８４」）
・接着剤Ｄ：エポキシ樹脂系接着剤（ペルノックス株式会社製「ＸＭ−２４３７」）

・ＰＡ６Ｔ：芳香族ナイロン樹脂を含む樹脂組成物
・ＰＰＳ：ＰＰＳ樹脂を含む樹脂組成物

各試験体の作製手順は以下の通りである。まず、ＰＡ６ＴまたはＰＰＳのいずれかを用いてインサート成形を行い、バスバー３をハウジング２に固定した。次いで、バスバー３における接続部３１の基端部３１３の外周に接着剤を塗布し、隙間５の開口端面５１ａを接着剤により覆った。その後、接着剤を１５０℃で１時間加熱して硬化させ、実施例１と同じ形状を有する８種の試験体を得た（表１参照）。

得られた試験体について、シール部４の封止性能を評価するためのリークテストを実施した。リークテストは、以下の手順により行った。まず、各試験体の樹脂成形部２１における他方の開口端面５１ｂ（図３参照）から隙間５内にゲージ圧１００ｋＰａＧの圧縮空気を導入した。そして、シール部４により封止された開口端面５１ａからの圧縮空気の漏出の有無を判定した。

また、リークテストは、各試験体について、接着剤を硬化させた後（初期状態）、初期状態の試験体を１８０℃で１０００時間加熱する耐熱試験を行った後及び初期状態の試験体を室温のＡＴＦに１０００時間浸漬する耐油試験を行った後の３種の条件で行った。リークテストの結果を表１に示す。

また、本例においては、テストピースを用いてシール部４とバスバー３及び樹脂成形部２１との接着性を評価した。

シール部４の接着性評価は、ＪＩＳ Ｋ ６８５０：１９９９に規定された方法に準じて引張せん断接着強さを測定することにより行った。まず、試験体に用いた樹脂組成物を厚さ２ｍｍの板状に成形し、得られた板を所定の寸法に切り出すことにより樹脂成形部２１を模擬した樹脂板を準備した。また、厚さ０．６４ｍｍのニッケルめっき銅板を所定の寸法に切り出し、バスバー３を模擬した金属板を準備した。次いで、上記樹脂板と上記金属板とを上記接着剤を介して重ね合わせ、この状態で加熱して接着剤を硬化させた。以上によりテストピースを作製した。なお、接着剤Ａ及びＢは１５０℃で１時間の加熱を行うことにより硬化させた。また、接着剤Ｃ及びＤは１２０℃で１時間の加熱を行うことにより硬化させた。

その後、得られたテストピースを用いて引張試験を行い、初期状態の引張せん断接着強さを測定した。また、各テストピースに上述した耐熱試験及び耐油試験を行い、それぞれの試験後における引張せん断接着強さを測定した。これらの結果を表２に示す。なお、引張速度は１０ｍｍ／分とした。また、接着剤Ｄを用いたテストピースは、耐熱試験を行った後に接着剤の硬化物に割れが生じ、引張試験を行うことができなかった（符号「−」にて表示）。

表１より知られるように、含フッ素エラストマーよりなるシール部４を有する試験体Ｅ１〜Ｅ４は、初期状態、耐熱試験後及び耐油試験後のいずれの状態においても圧縮空気のリークが発生しなかった。これらの結果から、試験体Ｅ１〜Ｅ４は、従来の端子台に比べて過酷な環境下においても長期間に亘って隙間５を封止できることがわかる。

また、試験体Ｅ１〜Ｅ４に用いた接着剤Ａ及び接着剤Ｂは、樹脂成形部２１を模擬した樹脂板とバスバー３を模擬した金属板とを接着したときに、初期状態において１．０ＭＰａ以上の引張せん断接着強さを示した。表２より知られるように、このような接着剤は、耐熱試験や耐油試験を行った後においても０．５ＭＰａ以上の引張せん断接着強さを示した。このことから、初期状態における硬化物の引張せん断接着強さが１．０ＭＰａ以上であり、フッ素化ポリエーテルを含む接着剤は、高温環境に長時間おかれた場合やオイル等に浸漬された場合等の接着力の低下を抑制できることが理解できる。従って、上記接着剤よりなるシール部４を有する端子台１は、より長期間に亘って隙間５を封止できる。

シリコーン樹脂系接着剤（接着剤Ｃ）を用いた試験体Ｅ５及びＥ６は、表１より知られるように、耐熱試験後において圧縮空気のリークが発生せず、優れた耐熱性を示した。しかしながら、試験体Ｅ５及びＥ６は、耐油試験後において圧縮空気のリークが発生した。このリークの発生は、耐油試験後に引張せん断接着強さが著しく低下したためと推測できる（表２参照）。また、引張せん断接着強さの低下は、ＡＴＦにより硬化物が膨潤し、割れが発生したことが原因と考えられる。

エポキシ樹脂系接着剤（接着剤Ｄ）を用いた試験体Ｃ１及びＣ２は、表１より知られるように、耐熱試験後において圧縮空気のリークが発生した。また、接着剤Ｄは、引張せん断接着強さ試験において耐熱試験後に割れが発生したために引張試験を行うことができなかった。このことから、試験体Ｃ１及びＣ２は、耐熱試験後のリークテストにおいてシール部４に割れが発生したと考えられる。

（実験例２）
本例は、実施例２の端子台１において、接着剤及び樹脂成形部２１の材質を種々変更して作成した試験体（試験体Ｅ１１〜Ｅ１６及び試験体Ｃ１１〜Ｃ１２）のシール部４の封止性能を評価した例である。本例においては、端子台１の形状を実施例２と同一の形状に変更した以外は、実験例１と同様の方法により試験体を作製し、得られた試験体を用いてリークテストを行った。リークテストの結果を表３に示す。

表３より知られるように、含フッ素エラストマーよりなるシール部４を有する試験体Ｅ１１〜Ｅ１４は、接着剤受け部２２を有する端子台１においても耐熱試験後及び耐油試験後の両方の条件において圧縮空気のリークが発生しなかった。このように、試験体Ｅ１１〜Ｅ１４は、実験例１と同様に優れた封止性能を示した。

また、シリコーンエラストマーよりなるシール部４を有する試験体Ｅ１５及びＥ１６は、実験例１と同様に、耐熱試験後に圧縮空気のリークが発生せず、優れた耐熱性を示した。

１ 端子台
２ ハウジング
２１ 樹脂成形部
３ バスバー
３１ 接続部
３２ 埋設部
４ シール部
５ 隙間
５１ 開口端面

Claims (6)

1. 樹脂成形部を有するハウジングと、
   上記樹脂成形部に埋設された埋設部及び上記樹脂成形部から外方に突出した接続部を一体に備えた板状のバスバーと、
   上記樹脂成形部と上記埋設部との間に存在する隙間の開口端面を覆い、該隙間を封止するシール部とを有しており、
   該シール部は、フッ素化ポリエーテルを含む接着剤を硬化させてなる含フッ素エラストマーまたはシリコーンを含む接着剤を硬化させてなるシリコーンエラストマーより構成されていることを特徴とする端子台。
2. 上記接着剤は、上記バスバーと上記樹脂成形部とを接着したときに０．５ＭＰａ以上の引張せん断接着強さを有することを特徴とする請求項１に記載の端子台。
3. 上記接着剤は、その硬化物の伸びが１００％以上であり、かつ、該硬化物を室温のオートマチックトランスミッションフルードに１００時間浸漬したときの体積増加率が５０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の端子台。
4. 上記フッ素化ポリエーテルは、シリコーン骨格を有する架橋基により末端を変性されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の端子台。
5. 上記樹脂成形部は、上記開口端面の周縁部を上記埋設部側に陥没させてなる接着剤受け部を有しており、上記シール部が上記接着剤受け部内に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の端子台。
6. 上記樹脂成形部は、芳香族ナイロン樹脂またはポリフェニレンサルファイド樹脂のいずれかを含む樹脂組成物よりなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の端子台。

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