JP2022002200A

JP2022002200A - 車両用コネクタ

Info

Publication number: JP2022002200A
Application number: JP2020107344A
Authority: JP
Inventors: 勝秀北川; Katsuhide Kitagawa; 圭藤本; Kei Fujimoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2022-01-06

Abstract

【課題】導線の表面に溝が形成され、その溝の表面がハウジングを構成する合成樹脂中に埋設されている車両コネクタにおいて、ハウジングを構成する合成樹脂にクラックが発生することに起因した気密性の低下を抑制する構造を提供する。【解決手段】端子１４の表面に形成される溝２２の溝深さＸを溝幅Ｙで割った比Ｒ（＝Ｘ／Ｙ）の値が、０．１５〜１．０の範囲とされることで、溝２２の開口近傍に形成される突起部２４が大きくなることを抑制しつつ溝２２を形成することができる。従って、比Ｒの値が０．１５〜１．０の範囲とされることで、突起部２４が大きくなることに起因するハウジング１６のクラック２６の発生を抑制することができ、端子１４とハウジング１６との間の気密性を維持することができる。【選択図】図８

Description

本発明は、車両用コネクタに係り、車両用コネクタを構成するハウジングのクラックの発生を抑制して気密性を保持する技術に関する。

電気機器の接続部品として使用されるコネクタがよく知られている。特許文献１に記載のコネクタがそれである。特許文献１には、電線が接続される端子と、前記端子を収容および保持する合成樹脂製のハウジングと、を有し、前記端子の表面の一部の領域に、前記電線の長手方向に対して垂直な方向成分を含み、その表面に凸部を有する１または複数の溝が形成され、前記端子が、前記溝が形成される領域を含む部位において前記ハウジングを構成する合成樹脂中に埋設されているコネクタが記載されている。また、特許文献１には、前記溝における溝の深さ（Ｘ）と溝幅（Ｙ）との比（＝Ｘ／Ｙ）の値を２．０以上することが記載されている。

特開２０１８−７８０２２号公報

ところで、特許文献１のコネクタでは、溝の開口近傍に突起部が形成され、この突起部を起点にして応力集中が発生し、その応力集中によってハウジングを構成する合成樹脂にクラックが発生し、コネクタの気密性が低下する虞があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、導線の表面に溝が形成され、その溝の表面がハウジングを構成する合成樹脂中に埋設されている車両コネクタにおいて、ハウジングを構成する合成樹脂にクラックが発生することに起因した気密性の低下を抑制する構造を提供することにある。

第１発明の要旨とするところは、（ａ）表面に溝が形成されている導線と、合成樹脂から構成されて前記導線の長手方向の一部を保持した状態で前記導線を収容するハウジングと、を含んで構成され、前記ハウジングは、前記導線の前記溝内に合成樹脂が入り込んで固化した部位を含んで構成されている、車両用コネクタであって、前記溝の深さを溝幅で割った比の値が、０．１５〜１．０の範囲にあることを特徴とする。

第１発明の車両用コネクタによれば、導線の表面に形成される溝の深さを溝幅で割った比の値が、０．１５〜１．０の範囲とされることで、溝の開口近傍に形成される突起部が大きくなることを抑制しつつ溝を形成することができる。従って、比の値が０．１５〜１．０の範囲とされることで、突起部が大きくなることに起因するハウジングのクラックの発生を抑制することができ、導線とハウジングとの間の気密性を維持することができる。

本発明が適用された車両に備えられる端子台の外観図である。図１のコネクタを拡大した斜視図である。図２のコネクタを鉛直上方から見た上面視図である。図３をＡ−Ａ断面図で切断した断面図である。図４のハウジングの貫通穴と端子とが接する部位の一部を拡大した断面図である。端子の表面に形成される溝の１つを拡大した断面図である。図６において端子に形成される溝の開口部を拡大した断面図である。端子の溝の深さを浅い寸法に変更した場合の、溝の開口部を拡大した断面図である。端子の溝の深さを浅い寸法に変更した場合であっても、端子とハウジングとの間でシール圧（面圧）が発生することを示す図である。溝の深さと溝幅との比に対するシール圧の関係を示す図である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が適用された車両に備えられる端子台１０の外観図である。端子台１０は、例えばハイブリッド車両や電気自動車用の駆動用モータを収容するケースの外側に設けられている。

端子台１０には、車両用コネクタ１２（以下、コネクタ１２）が設けられている。コネクタ１２は、ケースの内部に収容されている図示しない駆動用モータと、外部配線と、を接続するために設けられている連結部品である。図２は、コネクタ１２を拡大した斜視図である。コネクタ１２は、導電性の金属からなる長手状の端子１４と、コネクタ１２の長手方向の一部（本実施例では中央部）を保持した状態で端子１４を収容する合成樹脂製のハウジング１６と、を備えている。端子１４は、ケースの内部に収容されている駆動用モータ（電気機器）に電気的に接続されている。なお、端子１４が、本発明の導線に対応している。

ハウジング１６は、合成樹脂１７から構成され、端子１４の周囲を囲うように形成されている。図３は、図２のコネクタ１２を鉛直上方から見た上面視図である。図３に示すようにハウジング１６は、棒状の端子１４の周囲を囲うようにして四角形状に形成されている。

図４は、図３をＡ−Ａ断面図で切断した断面図である。図４に示すように、ハウジング１６は、断面が略Ｈ形に形成されている。また、ハウジング１６は、端子１４が貫通する貫通穴２０が形成された端子保持板１８を備えている。端子１４の中央部は、この端子保持板１８によって埋設状態で保持される。

端子１４の表面であって、ハウジング１６の貫通穴２０と接する部位には、抜け荷重およびシール性（防水性）を高めるための複数個の溝２２が形成されている。溝２２は、それぞれ端子１４の長手方向に対して垂直な方向に伸びている。コネクタ１２を製造する際には、端子１４の表面に予め溝２２を形成し、その端子１４をハウジング１６の金型内に配置する。そして、ハウジング１６の金型内に端子１４が配置された状態で、ハウジング１６の金型内に合成樹脂１７を流し込むインサート成形が実行される。このとき、端子１４の溝２２内に合成樹脂１７が入り込んで固化することで、端子１４とハウジング１６とが接合される。

次に、端子１４の表面に形成される溝２２の形状について説明する。図５は、図４においてハウジング１６の貫通穴２０と端子１４の表面とが接する部位の一部を拡大した断面図である。図５に示すように、端子１４の表面には、複数個の溝２２が端子１４の長手方向に並ぶようにして形成されている。また、端子１４の溝２２の溝穴内に合成樹脂１７が入り込むことにより、端子１４とハウジング１６とが接合される。

ところで、溝２２の深さ（以下、溝深さＸ）が深くなるほど溝２２内に流れ込む合成樹脂１７が増加し、溝２２と合成樹脂１７との接触面積が増加するため、合成樹脂１７が溝２２の表面と引っ掛かるアンカー効果が増加する。その結果、端子１４とハウジング１６との接触面間で発生するシール圧Ｐseal（面圧）が高くなり、端子１４とハウジング１６との間の気密性が高くなる。

ここで、端子１４の表面に形成される溝２２は、レーザー加工で形成される。溝２２は、端子１４の表面にレーザーが複数回照射されることで形成される。また、溝２２の溝深さＸが深くなるほど、レーザーの照射回数も増加する。さらに、レーザーの照射位置は正確性が求められ、溝２２の溝深さＸが深くなるほど、溝２２の寸法精度を維持することが困難になる。また、レーザーを複数回照射するため、溝２２の溝深さＸが深くなるほど加工時間も長くなる。

さらに、端子１４の表面に溝２２が形成されると、溝２２の開口付近から端子１４の外側に向かって突き出す突起部２４（デブリともいう）が形成される。突起部２４は、溝２２の溝深さＸが深くなるほど大きくなる。突起部２４が大きくなると、突起部２４に近接する合成樹脂１７に冷熱環境負荷による応力集中が発生し、合成樹脂１７に隙間（空隙）が形成されるクラックが発生する虞がある。また、合成樹脂１７にクラックが発生すると、シール圧Ｐsealが低下し、端子１４とハウジング１６との間の気密性が悪くなる虞がある。

図６は、端子１４の表面に形成される溝２２の溝深さＸを深くした場合の溝２２を拡大した断面図である。図６に示すように、端子１４に形成される溝２２にハウジング１６を構成する合成樹脂１７が入り込んでいる。また、図６に示すように、端子１４の表面に溝２２が形成されることで、溝２２の開口付近において、ハウジング１６側に向かって突き出す突起部２４が形成される。突起部２４は、溝２２の溝深さＸに比例して大きくなるため、図６に示すように、突起部２４が大きくなっている。

図７は、図６において端子１４に形成される溝２２の開口部をさらに拡大した断面図である。図７に示すように、溝２２の溝深さＸが深く形成されることで、突起部２４の大きさも大きくなる。また、突起部２４が大きくなると、突起部２４に近接する合成樹脂１７に冷熱環境負荷による応力集中が発生することで、突起部２４に近接する合成樹脂１７に経年劣化によるクラック２６が発生する。

これに対して、本実施例では、溝２２の溝深さＸを図６に比べて浅い寸法に変更した。図８は、本実施例に対応する、端子１４の溝２２の溝深さＸを浅い寸法に変更したときの、溝２２の開口部を拡大した断面図である。図８に示すような、溝２２の溝深さＸが浅い寸法に変更された場合であっても、ハウジング１６のには、溝２２内に合成樹脂１７が入り込んで固化した部位３２が形成されることで、端子１４とハウジング１６との間にシール圧Ｐsealが発生する。

また、図８に示すように、溝２２の溝深さＸが図６に比べて浅い形状とされることで、溝２２の開口近傍に形成される突起部２４が小さくなっている。従って、突起部２４に近接する合成樹脂１７にクラック２６が形成されなくなる。または、突起部２４に近接する合成樹脂にクラック２６が形成される場合であっても、クラック２６が微小な寸法になる。ここで、図８に示す溝２２の溝深さＸは、端子１４の表面の溝２２が形成されない位置から、溝２２の底部の位置までの間の距離で定義される。また、図８に示す溝２２の溝幅Ｙは、端子１４の長手方向で、溝２２が形成される一端から他端までの距離で定義される。

また、溝２２の溝深さＸを浅くしたときに、端子１４とハウジング１６との間で発生するシール圧Ｐsealの大きさを解析によって求めた。その結果、溝２２の溝深さＸを溝幅Ｙで割った比Ｒ（＝Ｘ／Ｙ）の値が、０．１５〜１．０の範囲において、図９（ａ）に示す楕円で囲まれた部位、具体的には、溝２２の開口近傍に位置する溝端部２８、および、図９（ｂ）に示す楕円で囲まれた部位、具体的には、隣り合う溝２２の間に形成される非溝部３０において、良好なシール圧Ｐseal（面圧）が発生することが確認された。ここで、良好なシール圧Ｐsealとは、端子１４とハウジング１６との間でコネクタ１２の仕様に適合する気密性が確保される、すなわちコネクタ１２の防水性が確保される予め定められた値である。

このように、溝２２の溝深さＸを溝幅Ｙで割った比Ｒ（＝Ｘ／Ｙ）が０．１５〜１．０の範囲において、端子１４（溝２２）とハウジング１６との間で良好なシール圧Ｐsealが発生し、端子１４とハウジング１６との間で適切な気密性が確保されることが確認された。なお、図８に示す溝２２は、溝深さＸが１５±５μｍ、溝幅Ｙが５０±１０μｍとされ、比Ｒが０．１５〜１．０の範囲に含まれている。

図１０は、溝２２の溝深さＸと溝幅Ｙとの比Ｒ（＝Ｘ／Ｙ）に対するシール圧Ｐsealの関係を示す図である。図１０において、横軸が比Ｒの値を示し、縦軸が端子１４とハウジング１６との間で発生するシール圧Ｐsealを示している。

図１０に示すように、比Ｒの値が０〜０．１５の範囲（０＜Ｒ＜０．１５）では、シール圧Ｐsealが低くなっている。この領域では、溝２２の溝深さＸが浅いことからアンカー効果が小さいためにシール圧Ｐsealが低くなる。従って、端子１４とハウジング１６との間の気密性が悪くなる。一方、比Ｒの値が０．１５〜１．０の範囲（０．１５≦Ｒ≦１．０）では、シール圧Ｐsealが高圧の所定値で維持されている。従って、比Ｒの値が０．１５〜１．０の範囲では、端子１４とハウジング１６の気密性が好適な状態で維持される。また、比Ｒの値が１．０を超える範囲（Ｒ＞１．０）では、比Ｒの値が大きくなるほどシール圧Ｐsealが低下している。

比Ｒが１．０を超えた領域では、突起部２４が大きくなり、それに伴って突起部２４に近接する合成樹脂１７にクラック２６（隙間）が形成される。クラック２６が形成されると、圧がクラック２６に逃げるためにシール圧Ｐsealが低下し、気密性が低下する。このことから、本実施例では、比Ｒの値が０．１５〜１．０の範囲（０．１５≦Ｒ≦１．０）とされることで、シール圧Ｐsealが高くなり、端子１４とハウジング１６との間の気密性が良好な状態で維持される。

上述のように、本実施例によれば、端子１４の表面に形成される溝２２の溝深さＸを溝幅Ｙで割った比Ｒ（＝Ｘ／Ｙ）の値が、０．１５〜１．０の範囲とされることで、溝２２の開口近傍に形成される突起部２４が大きくなることを抑制しつつ溝２２を形成することができる。また、比Ｒの値が０．１５〜１．０の範囲とされることで、突起部２４が大きくなることに起因するハウジング１６のクラック２６の発生を抑制することができる。従って、端子１４とハウジング１６との間の気密性を維持することができる。また、本実施例によれば、溝２２の溝深さＸが浅いため、レーザー加工による加工時間が短くなる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例では、端子１４の溝２２がレーザー加工によって形成されるものであったが、本発明は、必ずしもレーザー加工に限定されない。例えば、切削加工またはプレス加工によって溝２２が形成されても構わない。

また、前述の実施例では、溝２２が、端子１４の長手方向に対して垂直な方向に形成されるものであったが、溝２２の全てが端子１４の長手方向に対して垂直な方向に形成される必要はなく、溝２２の一部が端子１４の長手方向に対して垂直に形成されるものであっても構わない。

また、前述の実施例では、コネクタ１２は、ケースの内部に収容されている駆動用モータと外部配線との接続に使用されるものであったが、本発明は、必ずしも駆動用モータに限定されず、電気機器にコネクタ１２を介して接続される構成であれば適宜適用することができる。

また、前述の実施例では、端子１４が棒状に形成されていたが、端子の形状は必ずしも棒状に限定されず、例えば所定の厚みを有する平板形状など適宜変更することができる。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１２：車両用コネクタ
１４：端子（導線）
１６：ハウジング
１７：合成樹脂
２２：溝
３２：部位
Ｘ：溝深さ（溝の深さ）
Ｙ：溝幅
Ｒ：比

Claims

表面に溝が形成されている導線と、合成樹脂から構成されて前記導線の長手方向の一部を保持した状態で前記導線を収容するハウジングと、を含んで構成され、前記ハウジングは、前記導線の前記溝内に前記合成樹脂が入り込んで固化した部位を含んで構成されている、車両用コネクタであって、
前記溝の深さを溝幅で割った比の値が、０．１５〜１．０の範囲にあることを特徴とする車両用コネクタ。