JP2021034383A

JP2021034383A - 接着剤流出抑制剤を含む封止式電気端子

Info

Publication number: JP2021034383A
Application number: JP2020141380A
Authority: JP
Inventors: ミョンインホ; Inho Myong
Original assignee: TE Connectivity Corp
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2021-03-01
Also published as: CN112448181A; EP3787124A1; US10819063B1; BR102020017540A2

Abstract

【課題】リング端子および他のタイプの端子を封止する、容易に実施できる費用効果の高い封止式電気端子および方法を提供する。【解決手段】電気端子１０が、端子取付け部１２、ワイヤ取付け部１４、および遷移部１６を有する。ワイヤ取付け部は、ケーブルのワイヤを受け取るように構成される。遷移部は、端子取付け部とワイヤ取付け部との間に延びる。遷移部上で遷移部の端部近傍に、流れ障壁２０ａが設けられる。流れ障壁は、ワイヤ取付け部内に位置決めされているワイヤに塗布された接着剤／封止剤がワイヤ取付け部から端子取付け部へ流れるのを抑制する。【選択図】図２

Description

本発明は、封止された部分からの接着剤の流出を防止する封止式電気端子を対象とする。詳細には、本発明は、リング端子および他のタイプの端子を封止するために使用される熱収縮チューブからの封止剤／接着剤の流れを防止するためのデバイスを含む封止式電気端子を対象とする。

リング端子は、典型的には、スタッドまたはポスト（車両用のバッテリおよび他の電池で見られるものなど）に電気ワイヤを取り付けるために使用され、様々なタイプおよびサイズで製造される。リング端子は、典型的には、リング部およびワイヤ取付け／接続部を含み、ワイヤ取付け／接続部に、溶接または他の手段によって電気ワイヤが接続される。非絶縁リング端子を圧着またははんだ付けすることができ、熱収縮チューブによって、電気ワイヤと端子のワイヤ取付け部との間に形成された接続部を絶縁および保護するように仕上げることができる。熱収縮チューブ（ＨＳＴ）は、電気ワイヤを絶縁するために使用されることの多い収縮性のプラスチックチューブである。
ＨＳＴ内に、個別の封止材料を設置することができる。ＨＳＴは、様々な電気用途で使用される撚線および単線導体、接続部、接合部、ならびに端子に耐摩耗性および環境封止保護を提供する。ＨＳＴはまた、電気ワイヤの損傷した絶縁を修理するため、ワイヤを束ねるため、およびケーブル入口封止を作製するために使用することができる。上述したように、ＨＳＴは、単壁システムまたは多壁システムとすることができ、多壁システムは、少なくとも１つの熱収縮性層および少なくとも１つの層の封止システムを含む。熱収縮チューブは、一般に、加熱されると径方向に収縮するフルオロポリマーまたはポリオレフィンから製造される。
ＨＳＴを収縮させるプロセスは、ＨＳＴの「リカバ（ｒｅｃｏｖｅｒｉｎｇ）」と呼ばれ、ＨＳＴがリカバし始める所定の温度は、その「リカバリ温度」と呼ばれる。ＨＳＴは、リカバ、すなわち収縮すると、ＨＳＴを取り囲んでいる物品に対して内向きの力を作用させ、この力は、ＨＳＴの「フープ応力」と呼ばれる。より具体的には、フープ応力（周方向応力としても知られている）は、チューブまたは円筒壁のすべての粒子に対して円周方向（物体の軸および半径の両方に直交する）に両方向に作用する力である。フープ応力の程度は、基材のタイプ、壁の厚さ、架橋度、および膨張度などの特定のＨＳＴ特性によって判定される。フープ応力はまた、リカバリ温度およびリカバリ度などのプロセスパラメータによって影響される。

乗用車および商用車または航空機の電気システムで現在使用されているリング端子は、単線および多線構成を含む。従来、端子に取り付けられた電気ワイヤの間および外側に防水封止を得るために、熱収縮チューブおよび接着剤／封止剤層の使用を含む外部封止システムが使用されてきた。しかし、既存の封止システムおよび方法は、電気ワイヤを簡単かつ確実な方法で適切に封止することができない。
第１の問題となる課題は、リング端子のリング部への過度の接着剤または封止剤の流れまたは漏れに関する。リング部に存在する接着剤は、有効な電気コンタクトに必要とされる金属と金属との接触に干渉する可能性があり、それによって余分の接着剤を清浄にすることが必要となる。第２の問題となる状況もまた、所望の領域からの接着剤または封止剤の流れまたは漏れに関し、それにより、特に隅部または熱収縮チューブのリカバにより圧力が増大する領域で、接着剤または封止剤の分布が最小および不均一になる。これは、円形の収縮チューブが矩形または正方形の端子または基板へ収縮またはリカバしたときに特にはっきり分かる。
そのような場合、矩形の断面を有する端子の隅部は、過度の圧力を作用させ、その領域から接着剤または封止材料が失われる。接着剤または封止剤が失われると、汚染物質および水の経路が提供され、ワイヤと端子との間の電気的接続に影響する。たとえば、湿気または水は、端子のリング部から端子のワイヤ取付け部へ運ばれ、次いで取り付けられている電気ワイヤへ、次いで溶接または圧着されたインターフェースを通って電気ワイヤの一方の端部から他方の端部へ運ばれる可能性があり、水もまた、ワイヤ間から端子内へ運ばれる可能性がある。

外部接着剤および熱収縮チューブの使用を伴う封止システムの制限を克服するために、現在使用されている産業的手法は、複数の構成要素を用いた複数のステップを含むプロセスを伴う。このようなプロセスは、労働集約的かつ高価であり、したがって、簡単で確実な費用効果の高い方法ですべての機能的要件を満たす、リング端子とともに使用するための封止システムが必要とされ続けている。

したがって、リング端子および他のタイプの端子を封止する、容易に実施できる費用効果の高い封止式電気端子および方法を提供することが有益なはずである。

解決策は、端子取付け部、ワイヤ取付け部、および遷移部を有する電気端子によって提供される。ワイヤ取付け部は、ケーブルのワイヤを受け取るように構成される。遷移部は、端子取付け部とワイヤ取付け部との間に延びる。遷移部上で遷移部の端部近傍に、流れ障壁が設けられる。流れ障壁は、ワイヤ取付け部内に位置決めされているワイヤに塗布された接着剤／封止剤が、ワイヤ取付け部から端子取付け部へ流れるのを抑制する。

本発明について、添付の図面を参照して例として次に説明する。

ワイヤ取付け部に位置決めされる前、封止スリーブがリカバされる前、本発明の例示的な接着剤流出障壁が電気端子に設けられている状態で示されている、ワイヤ取付け部、ワイヤ、および封止スリーブを含むリング型の電気端子の斜視図である。ワイヤがワイヤ取付け部に挿入および終端された、電気端子の斜視図である。封止スリーブがワイヤ取付け部に位置決めされ、封止スリーブがリカバした、図１の電気端子の斜視図である。図２の線３−３に沿って切り取った断面側面図である。接着剤流出障壁の第１の代替実施形態が設けられた、電気端子の斜視図である。接着剤流出障壁の第２の代替実施形態が設けられた、電気端子の斜視図である。

一実施形態は、端子取付け部、ワイヤ取付け部、および遷移部を有する電気端子を対象とする。ワイヤ取付け部は、ケーブルのワイヤを受け取るように構成される。遷移部は、端子取付け部とワイヤ取付け部との間に延びる。遷移部上で遷移部の端部近傍に、流れ障壁が設けられる。流れ障壁は、ワイヤ取付け部内に位置決めされているワイヤに塗布された接着剤／封止剤がワイヤ取付け部から端子取付け部へ流れるのを抑制する。

一実施形態は、ケーブルが終端された電気端子のアセンブリを対象とする。アセンブリは、端子取付け部と、ケーブルを受け取るためのワイヤ取付け部と、端子取付け部とワイヤ取付け部との間に延びる遷移部とを有する端子を含む。遷移部上で遷移部の端部近傍に、流れ障壁が設けられる。ケーブルは、ワイヤおよび絶縁スリーブを有する。ケーブルに封止デバイスが設けられ、端子のワイヤ取付け部にわたって延びる。封止デバイスは、接着剤／封止剤が与えられた熱収縮性チューブである。流れ障壁は、接着剤／封止剤がワイヤ取付け部から端子取付け部へ流れるのを抑制する。

一実施形態は、電気端子にケーブルを終端する方法を対象とする。この方法は、ケーブルの露出ワイヤを端子のワイヤ取付け部内に位置決めすることと、露出ワイヤをワイヤ取付け部に終端することと、接着剤／封止剤が保持された熱収縮性の封止デバイスを露出ワイヤおよびワイヤ取付け部の上へ動かすことと、熱収縮性の封止デバイスに熱を加えて、端子のワイヤ取付け部および遷移部で接着剤／封止剤を露出ワイヤの周りに流し、熱収縮性の封止デバイスをリカバさせることと、流れ障壁を設けて、接着剤／封止剤が端子のワイヤ取付け部から端子の端子取付け部へ流れるのを防止することとを含む。

図を参照すると、図１は、本発明のシステム、方法、およびデバイスに適合している電気端子１０の図を提供する。図１に示す電気端子は、リング型の端子であるが、本発明のシステム、方法、およびデバイスは、たとえばスペード端子、フック端子、フラグ端子、プッシュオン端子などの多くの他のタイプの電気端子にも適合している。図１を参照すると、電気端子１０は、端子取付け部１２、ワイヤ取付け部１４、および遷移部１６を含み、遷移部１６は、端子取付け部１２とワイヤ取付け部１４との間に延びる。端子取付け部１２は、たとえば電池などの電気デバイスのスタッドまたはポストなどの相補形の端子に接続するように構成される。
ワイヤ取付け部１４は、それだけに限定されるものではないが、１つまたは複数の電気ワイヤなどのケーブル１８に接続するように構成され、ケーブル１８は、溶接、はんだ付け、圧着、または他の好適な取付け方法によって接続することができる。端子１０の特定の構成は、例示の目的で示されている。端子取付け部１２、ワイヤ取付け部１４、および遷移部１６は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な構成を有することができる。

図１および図２に最もよく示すように、端子１０の遷移部１６は、流れ障壁２０を含む。流れ障壁２０は、ワイヤ取付け部１４近傍に位置決めされる。流れ障壁２０は、遷移部１６の第１の表面または上面２２から、反対側を向いている遷移部１６の第２の表面または底面２４を離れる方向に延びる。流れ障壁２０は、遷移部１６からワイヤ取付け部１４と本質的に同じ方向に延びる。流れ障壁２０は、遷移部１６の第１の側面２６近傍から反対側の遷移部１６の第２の側面２８近傍へ延びる。

図１〜図３に示す実施形態では、流れ障壁２０ａは、遷移部１６の周りに位置決めされた熱収縮性スリーブである。熱収縮性スリーブは、遷移部１６の周りに位置決めされており、熱が加えられると、熱収縮性スリーブがリカバして流れ障壁２０ａを形成する。熱収縮性スリーブは、遷移部１６とともに封止を形成する。この実施形態は、端子に固定されまたは取り付けられた別個の部分（ｓｅｐａｒａｔｅｐａｒｔ）である流れ障壁の例示的な実施形態である。

図５に示す実施形態では、流れ障壁２０ｂは、遷移部１６の周りに位置決めされたＯリングである。Ｏリングは、遷移部１６の周りに位置決めされており、遷移部１６に共形となって流れ障壁２０ｂを形成する。Ｏリングは、遷移部１６上へ挿入されると遷移部１６に圧縮力を加えて、遷移部１６とともに封止を形成するように寸法設定される。この実施形態は、端子上に位置決めされた別個の部分である流れ障壁の例示的な実施形態である。

図６に示す実施形態では、流れ障壁２０ｃは、遷移部１６から型押しされた１つまたは複数のくぼみ、ピーク、または肩部である。この実施形態は、端子と一体形成された流れ障壁の例示的な実施形態である。しかし、本発明の範囲から逸脱することなく、流れ障壁２０の他の構成を使用することもできる。

例示的な実施形態のそれぞれにおいて、流れ障壁２０は、遷移部１６の第１の表面２２から距離Ｈ２（図６）をあけて延び、距離Ｈ２は、ワイヤ取付け部１４の高さＨ１より小さい。様々な例示的な実施形態では、流れ障壁２０の高さＨ２は、ワイヤ取付け部１４の高さＨ１の２分の１より小さく、流れ障壁２０の高さＨ２は、ワイヤ取付け部１４の高さＨ１の４分の１より小さく、流れ障壁２０の高さＨ２は、ワイヤ取付け部１４の高さＨ１の４分の１より大きく、または流れ障壁２０の高さＨ２は、ワイヤ取付け部１４の高さＨ１の２分の１〜４分の１である。

示されている実施形態では、ケーブル１８は、絶縁スリーブ３２とともに複数のワイヤ３０を有する。ワイヤ３０は、ケーブル１８の剥取り端３４で露出される。示されている実施形態では、３本のワイヤ３０が設けられているが、他の数のワイヤを使用することもできる。

図１および図２に示すように、封止スリーブ４０がケーブル１８上に設けられる。封止スリーブ４０は、封止剤／接着剤４４によって内側に位置決めされた収縮性チューブ４２を含む。封止剤／接着剤４４は、リング、スリーブ、完全な円形のプロファイル、半円形のプロファイル、または他のプロファイルの幾何形状の形態とすることができる。収縮性チューブ４２は、単層または多層のチューブとすることができる。収縮性チューブ４２は、熱が加えられると収縮するポリマー構成要素とすることができる。そのような収縮性チューブは、それだけに限定されるものではないが、熱収縮性チューブまたはテープを含むことができる。封止剤／接着剤という用語は、それだけに限定されるものではないが、温度および／または圧力のような好適な刺激下で流動する能力を有する粘弾性材料である封止剤および接着剤を含む。
そのような材料の例は、ホットメルト接着剤およびブチルマスティックである。封止剤／接着剤４４は、収縮性チューブ４２内で収縮性チューブ４２の先縁４６付近または近傍に配置される。封止剤／接着剤４４は、たとえば指定または定格の温度に相関する設置温度で２０Ｐａ・ｓより大きい粘性を有する封止剤／接着剤など、高粘性の封止剤／接着剤とすることができる。封止剤／接着剤４４は、たとえば指定または定格の温度に相関する設置温度で２０Ｐａ・ｓより小さい粘性を有する封止剤／接着剤など、低粘性の封止剤／接着剤とすることができる。封止剤／接着剤４４は、低粘性の封止剤／接着剤と高粘性の封止剤／接着剤との組合せとすることもできる。
封止剤／接着剤４４は、頑健な封止をもたらすように封止されることが意図されたケーブル１８内で封止剤／接着剤４４が空気を効率的に変位させることを可能にしながら、ワイヤ取付け部の表面または複数のワイヤの表面に共形となるような流れ挙動を有する。

使用の際、ケーブル１８の剥取り端３４の露出ワイヤ３０が、端子１０のワイヤ取付け部１４に入れられる。ワイヤ取付け部１４へのワイヤ３０の挿入は、ワイヤ３０の一部分が遷移部１６の流れ障壁２０に係合するまで続けられる。流れ障壁２０は、ワイヤ取付け部１４へのワイヤ３０のさらなる挿入を防止するために、ワイヤ止めを提供する。これにより、ワイヤ３０が端子取付け部１２へ挿入されて端子取付け部１２に干渉することが防止される。

図２に示すように、露出ワイヤ３０が端子１０のワイヤ取付け部１４内に適切に位置決めされた状態で、ワイヤ取付け部１４は、ワイヤ３０に終端される。示されている実施形態では、ワイヤ取付け部１４は、ワイヤに圧着されるが、他の終端方法を使用することもできる。

露出ワイヤ３０がワイヤ取付け部１４に適切に終端された状態で、封止スリーブ４０は、露出ワイヤ３０およびワイヤ取付け部１４の上を動かされる。次いで、封止スリーブ４０に熱が加えられる。電気端子１０の上への収縮性チューブ４２の設置後に熱を加えると（たとえば、赤外炉内で３０秒または他の時間）、封止剤／接着剤４４が溶けてケーブル１８の露出ワイヤ３０中に流れ、存在するあらゆる空隙を埋める。収縮性チューブ４２は、収縮して露出ワイヤ３０および電気端子１０のワイヤ取付け部１４を密閉し（図３に示す）、それによって溶けた封止剤／接着剤４４を収縮性チューブ４２内に実質上封止する。

加熱プロセス中、収縮性チューブ４２の先縁４６近傍に位置決めされた流れ障壁２０は、封止剤／接着剤４４と協働して、端子取付け部１２の方向への封止剤／接着剤４４の流れまたは漏れを遮って実質上抑制し、それによって封止剤／接着剤４４による端子取付け部１２の問題となる汚染を低減または防止する。いくつかの例では、わずかな量の封止剤／接着剤４４が端子取付け部１２へ進むこともあるが、その量は電気端子１０の機能にとっては微々たるものである。

加熱プロセス中、流れ障壁２０はまた、ケーブル１８の露出ワイヤ３０、遷移部１６、およびワイヤ取付け部１４から離れる封止剤／接着剤４４の流れまたは漏れを遮って実質上抑制する。封止剤／接着剤４４を所望の領域内に保持することで、封止剤／接着剤４４は露出ワイヤ３０、遷移部１６、およびワイヤ取付け部１４の周りを適切かつ均一に流れて、適切な封止を提供することが可能になる。図４に示すように、封止剤／接着剤４４は、第１の表面２２、第２の表面２４、第１の側面２６、第２の側面２８、およびこれらの間の隅部２９を含めて、ワイヤ３０および遷移部１６の周りに提供される。封止剤／接着剤４４の制御された均一な流れにより、汚染物質および／または水がワイヤ３０と端子１０との間の電気的接続に影響することが防止される。

Claims

端子取付け部（１２）と、
ケーブル（１８）のワイヤ（３０）を受け取るためのワイヤ取付け部（１４）と、
前記端子取付け部（１２）と前記ワイヤ取付け部（１４）との間に延びている遷移部（１６）と、
前記遷移部（１６）上で前記遷移部（１６）の端部近傍に設けられた流れ障壁（２０）とを備え、
前記流れ障壁（２０）は、前記ワイヤ取付け部（１４）内に位置決めされている前記ワイヤ（３０）に塗布された接着剤／封止剤（４４）が、前記ワイヤ取付け部（１４）から前記端子取付け部（１２）へ流れるのを抑制する、
電気端子（１０）。
前記流れ障壁（２０ｃ）が、前記電気端子（１０）と一体形成されている、請求項１に記載の電気端子（１０）。
前記流れ障壁（２０ｃ）が、前記遷移部（１６）の上面（２２）から延びている少なくとも１つのくぼみである、請求項２に記載の電気端子（１０）。
前記流れ障壁（２０ａ）は、前記電気端子（１０）に固定された前記電気端子（１０）とは別個の部分である、請求項１に記載の電気端子（１０）。
前記流れ障壁（２０ａ）は熱収縮性スリーブである、請求項４に記載の電気端子（１０）。
前記流れ障壁（２０ｂ）は、前記電気端子（１０）上に位置決めされた前記電気端子（１０）とは別個の部分である、請求項１に記載の電気端子（１０）。
前記流れ障壁（２０ｂ）はＯリングである、請求項６に記載の電気端子（１０）。
前記流れ障壁（２０）は、前記ワイヤ（３０）を前記ワイヤ取付け部（１４）内に適切に位置決めするようにワイヤ止めとして作用する、請求項１に記載の電気端子（１０）。
前記電気端子（１０）はリング端子である、請求項１に記載の電気端子（１０）。
前記流れ障壁（２０）の高さ（Ｈ２）は、前記ワイヤ取付け部（１４）の高さ（Ｈ１）より小さい、請求項１に記載の電気端子（１０）。
電気端子（１０）にケーブルを終端する方法であって、
ケーブル（１８）の露出ワイヤ（３０）を前記電気端子（１０）のワイヤ取付け部（１４）内に位置決めすることと、
前記露出ワイヤ（３０）を前記ワイヤ取付け部（１４）に終端することと、
接着剤／封止剤（４４）が保持された熱収縮性の封止デバイス（４０）を前記露出ワイヤ（３０）および前記ワイヤ取付け部（１４）の上へ動かすことと、
前記熱収縮性の封止デバイス（４０）に熱を加えて、前記接着剤／封止剤（４４）を前記露出ワイヤ（３０）の周りに流し、前記熱収縮性の封止デバイス（４０）をリカバさせることと、
流れ障壁（２０）を設けて、前記接着剤／封止剤（４４）が前記電気端子（１０）の前記ワイヤ取付け部（１４）から前記電気端子（１０）の端子取付け部（１２）へ流れるのを防止することとを含む、方法。
前記流れ障壁（２０）は、前記露出ワイヤ（３０）を前記ワイヤ取付け部（１４）内に適切に位置決めするようにワイヤ止めとして作用する、請求項１１に記載の方法。