JP6597880B2 - 端子台 - Google Patents

Description

本発明は、端子台に関する。

従来、自動車用のワイヤーハーネス等が接続されるコネクタ部品として、水やオイル等の液体が入らないようにシール部が設けられたものが知られている。この種のコネクタ部品としては、例えば、樹脂部を有するハウジングと、Ｓｎめっき銅板等より構成されるバスバーとを有しており、インサート成形によって樹脂部にバスバーが固定された端子台が知られている。

端子台における樹脂部は、通常、金属製のバスバーと接着し難く、また、成形収縮等による寸法変化を起こしやすい。そのため、樹脂部とバスバーとの間には、不可避的に隙間が形成される。それ故、上記隙間部分に水やオイル等の液体が入らないようにシール部が設けられる。このシール部には、一般に、特許文献１などに記載されるように、ゴム系接着剤が用いられている。

特開２００９−２５２７１２号公報

しかしながら、従来の端子台は、高温かつ長時間の受熱環境下で使用された場合に、ゴム系接着剤からなるシール部が、受熱により劣化するとともにそれに伴って軟化する。そのため、シール部を構成するゴム系接着剤が、樹脂部とバスバーとの隙間のシール性を維持できなくなることが懸念される。上記シール性を維持するためには、ゴム系接着剤の劣化を抑制することが必要である。ところが、ゴム系接着剤の中には、受酸剤や安定化剤等を添加しても、バスバーに起因するＳｎなどの金属イオンが触媒として働き、劣化が促進されるものがある。そのため、ゴム系接着剤の受熱による劣化を抑制することは難しい。

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、受熱環境に曝された場合でも、ゴム系接着剤より構成されるシール部の流れ出しを抑制することができ、シール性を維持可能な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、樹脂部を有するハウジングと、上記樹脂部に埋設される埋設部および上記樹脂部から外方に突出する接続部を一体に備えたバスバーと、上記埋設部と上記樹脂部との間に存在する隙間を封止するシール部とを有しており、
該シール部は、ゴム系接着剤より構成されており、
上記バスバーは、ＣｕまたはＣｕ合金より構成される母材と、ＳｎまたはＳｎ合金より構成され、上記母材表面を部分的に覆うＳｎ系めっき層とを有しており、かつ、上記シール部が接するシール領域において上記母材が露出している、端子台にある。

ゴム系接着剤が受熱により劣化する際、Ｓｎ、Ｚｎなどの金属イオンが触媒として働き、ゴム系接着剤の劣化が促進される場合がある。また、ゴム系接着剤に含まれる成分によっては、金属イオンと反応し、硫化物や酸化物、塩化物等を生じる可能性がある。これらは、ゴム系接着剤の劣化をより加速させる可能性がある。

これに対し、上記構成によるシール構造を有する端子台では、バスバーは、ＣｕまたはＣｕ合金より構成される母材と、ＳｎまたはＳｎ合金より構成され、母材表面を部分的に覆うＳｎ系めっき層とを有しており、かつ、シール部が接するシール領域において母材が露出している。そのため、上記端子台によれば、ゴム系接着剤より構成されるシール部とＳｎ系めっき層とが面接触せず、受熱環境に曝された場合でも金属イオンと反応して硫化物や酸化物、塩化物等を、生じる可能性が低くなり、その結果、シール部の劣化とそれに伴う軟化を抑制することができる。よって、上記端子台は、受熱環境に曝された場合でも、ゴム系接着剤より構成されるシール部の流れ出しを抑制することができ、シール性を維持することができる。

実施例１の端子台の正面図である。 実施例１の端子台の平面図である。 図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 実施例１の端子台が有するバスバーおよびシール部を示した説明図である。 図４におけるＶ−Ｖ断面図である。 図４におけるＶＩ−ＶＩ断面図である。 図４におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。

上記端子台において、シール部は、ゴム系接着剤より構成されている。シール部は、具体的には、エピクロロヒドリンゴム系接着剤、ブチルゴム系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤などより構成することができる。シール部は、より具体的には、ゴム成分としてエピクロロヒドリンゴムを含む接着剤組成物の架橋体、ブチルゴムを含む接着剤組成物の架橋体、クロロプレンゴムを含む接着剤組成物の架橋体などより構成することができる。

エピクロロヒドリンゴムとしては、例えば、エピクロロヒドリンの単独重合体ゴム、エピクロロヒドリン単位とアルキレンオキサイド単位とを有する二元以上の共重合体ゴム、これらの組み合わせなどを例示することができる。共重合体ゴムとしては、具体的には、例えば、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合体ゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体ゴムなどを例示することができる。これらのエピクロロヒドリンゴムのうち、好ましくは、汎用性、コストなどの観点から、エピクロロヒドリンの単独重合体ゴムであるとよい。

接着剤組成物は、他にも、例えば、ニトリルゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム（ブチルゴム系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤の場合）、ブチルゴム（エピクロロヒドリンゴム系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤の場合）、クロロプレンゴム（エピクロロヒドリンゴム系接着剤、ブチルゴム系接着剤の場合）などのゴム成分を含有することができる。また、接着剤組成物は、加硫剤（加硫促進剤を含む）、可塑剤、滑剤、受酸剤、安定化剤、老化防止剤、素練り促進剤などの添加剤を１種または２種以上含有することができる。

上記端子台において、バスバーは、ＣｕまたはＣｕ合金より構成される母材と、ＳｎまたはＳｎ合金より構成され、母材表面を部分的に覆うＳｎ系めっき層とを有しており、かつ、シール部が接するシール領域において母材が露出している（以下、当該部分を母材露出部ということがある。）。つまり、バスバーのシール領域には、Ｓｎ系めっき層が形成されていない。バスバーにおけるシール領域を除いた部分は、基本的に、Ｓｎ系めっき層にて覆われた構成とすることできる。なお、導通に支障を来さない限り、バスバーにおけるシール領域を除いた部分において、一部母材が露出していてもよい。もっとも、樹脂部から外方に突出するバスバーの接続部は、Ｓｎ系めっき層にて全体が覆われていることが好ましい。確実な導通が確保されるとともに、外観に優れた端子台が得られるからである。

上記端子台において、バスバーにおける母材露出部の表面積は、具体的には、バスバーにおけるシール領域の表面積と同じであってもよいし、バスバーにおけるシール領域の表面積よりも大きく構成することもできる。後者の場合には、金属イオンと反応して生じた硫化物や酸化物、塩化物とシール部とがより一層接触し難くなり、シール部の劣化を抑制しやすくなる。もっとも、外観に優れた端子台を得る等の観点から、バスバーにおける母材露出部の表面積は、バスバーにおける埋設部形成部位の表面積以下とすることができる。これにより、バスバーにおける母材露出部が、バスバーにおける埋設部内にあり、バスバーにおける接続部に存在しない構成とすることができる。

上記端子台において、樹脂部は、例えば、ガラス繊維を含む熱可塑性樹脂より構成することができる。この場合には、樹脂部をインサート成形で成形可能である上、インサート成形された樹脂部の耐熱性が向上する。そのため、受熱環境に曝された場合でも、シール性を維持可能という作用効果と相まって、耐熱性に優れた端子台を得ることができる。

熱可塑性樹脂としては、具体的には、例えば、芳香族系ポリアミド樹脂などを好適に用いることができる。芳香族系ポリアミド樹脂は、分子骨格に芳香族を含むため、脂肪族系ポリアミド樹脂に比べ、高い耐熱性を有する。そのため、この場合には、上述した効果を享受しやすい端子台が得られる。

上記端子台は、例えば、自動車用ワイヤーハーネスを接続するために好適に用いることができる。この場合、上記端子台は、より具体的には、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等における高圧ワイヤーハーネスの接続に好適に用いることができる。

上記端子台は、例えば、以下のようにして製造することができる。なお、上記端子台の製造方法は、以下の記載によって限定されない。

シール部を形成すべき所定箇所にはＳｎ系めっき層がなく母材が露出しており、シール部を形成すべき所定箇所以外の部分は母材がＳｎ系めっき層で覆われているバスバーを準備する。なお、母材には、ＣｕまたはＣｕ合金を用いる。次いで、バスバーにおけるシール部を形成すべき所定箇所に、エピクロロヒドリンゴム等のゴムを含む接着剤組成物を塗布する。必要に応じて、塗布後、接着剤組成物を乾燥させることができる。次いで、バスバーに塗布された接着剤組成物を加熱し、接着剤組成物を架橋させる。次いで、インサート成形により、バスバーと樹脂部とを一体化する。これにより、バスバーの埋設部と樹脂部との間の隙間を塞ぐようにシール部が形成される。以上により、上記端子台が得られる。なお、接着剤組成物は、インサート成形時の熱を利用して架橋することも可能である。

なお、上述した各構成は、上述した各作用効果等を得るなどのために必要に応じて任意に組み合わせることができる。

以下、実施例の端子台について、図面を用いて説明する。

（実施例１）
実施例１の端子台について、図１〜図７を用いて説明する。図１〜図７に示されるように、本例の端子台１は、樹脂部２０を有するハウジング２と、バスバー３と、シール部４とを有している。バスバー３は、樹脂部２０に埋設される埋設部３０および樹脂部２０から外方に突出する接続部３１を一体に備えている。シール部４は、埋設部３０と樹脂部２０との間に存在する隙間５を封止している。以下、詳説する。

本例において、樹脂部２０は、ガラス繊維を含む熱可塑性樹脂より構成されている。熱可塑性樹脂は、具体的には、芳香族系ポリアミド樹脂（芳香族系ナイロン樹脂）である。樹脂部２０は、具体的には、板状の基部２００と、基部２００における第１接続側の面から外方へ突出する複数の第１突出部２０１と、基部２００における第２接続側の面の各第１突出部２０１に対応する位置から外方へ突出する複数の第２突出部２０２と、基部２００と第１突出部２０１と第２突出部２０２とを貫通する複数のバスバー保持孔２０３とを有している。

本例において、シール部４は、具体的には、埋設部３０の表面と樹脂部２０のバスバー保持孔２０３の内壁面との間に形成された隙間５の一部に配置されている。シール部４は、より具体的には、埋設部３０における基部２００に対応する位置に配置されている。また、シール部４は、埋設部３０の一部にてバスバー３の外周を取り囲むように設けられている。

ここで、シール部４は、ゴム系接着剤より構成されている。ゴム系接着剤は、具体的には、エピクロロヒドリンゴム系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、またはブチルゴム系接着剤とすることができる。シール部４の幅は、具体的には、２．５ｍｍであり、シール部４の厚みは、具体的には、２００μｍである。

また、バスバー３は、図４〜図７に示されるように、ＣｕまたはＣｕ合金より構成される母材３２と、ＳｎまたはＳｎ合金より構成され、母材３２表面を部分的に覆うＳｎ系めっき層３３とを有している。なお、図３において、バスバー３の詳細な構成は、省略されている。

本例において、バスバー３は、具体的には、板状形状を呈している。バスバー３は、インサート成形により樹脂部２０に固定されている。具体的には、バスバー３は、樹脂部２０におけるバスバー保持孔２０３内を貫通した状態で樹脂部２０に固定されている。バスバー３のうち、バスバー保持孔２０３内に配置される部分が、埋設部３０とされる。一方、バスバー３のうち、バスバー保持孔２０３から外部に露出する部分が、接続部３１とされる。したがって、本例では、バスバー３は、埋設部３０の両端にそれぞれ接続部３１を有している。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および締結ナット３１２を有している。なお、各図において、バスバー３は、互いに離間した状態で複数（具体的には６つ）配置されている例が示されている。

ここで、バスバー３は、シール部４が接するシール領域４１において母材３２が露出している。つまり、バスバー３のシール領域４１には、Ｓｎ系めっき層３３が形成されていない。バスバー３におけるシール領域４１を除いた部分（本例では、埋設部３０の一部と接続部３１とが該当）は、Ｓｎ系めっき層３３にて覆われている。本例では、バスバー３における母材露出部の表面積は、バスバー３におけるシール領域４１の表面積よりも大きくされている。

次に、本例の端子台の作用効果について説明する。

シール部４を構成するエピクロロヒドリンゴム系接着剤、または、クロロプレンゴム系接着剤が受熱により劣化すると、バスバー３表面のＳｎ系めっき層３３の一部が塩化スズを生成する。塩化スズが存在すると、上記のゴム系接着剤の受熱による劣化が加速される。とりわけ、シール部４が樹脂部２０に覆われた状態では、塩化スズを生成しやすく、シール部４の劣化がより加速される。また、シール部４がブチルゴム系接着剤より構成されている場合には、金属イオンによるブチルゴムの酸化劣化が加速される。

これに対し、本例の端子台１では、バスバー３は、ＣｕまたはＣｕ合金より構成される母材３２と、ＳｎまたはＳｎ合金より構成され、母材表面を部分的に覆うＳｎ系めっき層３３とを有しており、かつ、シール部４が接するシール領域４１において母材３２が露出している。そのため、端子台１によれば、上記のゴム系接着剤より構成されるシール部４とＳｎ系めっき層３３とが面接触せず、受熱環境に曝された場合でも、シール部４の劣化とそれに伴う軟化を抑制することができる。よって、端子台１は、受熱環境に曝された場合でも、エピクロロヒドリンゴム系接着剤より構成されるシール部４の流れ出しを抑制することができ、シール性を維持することができる。

＜実験例＞
以下、実験例を用いてより具体的に説明する。
（ゴム系接着剤材料の準備）
エピクロロヒドリンゴム系接着剤組成物の材料として以下のものを準備した。
・エピクロロヒドリンゴム（エピクロロヒドリンの単独重合体ゴム）（ダイソー社製、「エピクロマーＨ」）
・加硫剤（１）（トリアジン系加硫剤、２，４，６−トリメルカプト−ｓ−トリアジン）（川口化学工業社製、「アクターＴＳＨ」）
・加硫剤（２）（チオウレア系加硫剤）（川口化学工業社製、「アクセル（Ａｃｃｅｌ）２２−Ｓ」）
・加硫剤（３）（ポリスルフィド系加硫剤）（三新化学工業社製、「サンフェルＥＸ」）
・滑剤（ステアリン酸）（花王社製、「ルナックＳ−７０Ｖ」）
・受酸剤（酸化マグネシウム）（神島化学工業社製、「ＣＸ１５０」）
・安定化剤（ＨＣｌ捕捉用、エポキシ樹脂）（アデカ社製、「ＥＰ−４４００」）
・溶剤（トルエン）（和光純薬社製）

後述の表１に示される所定の配合割合となるように各材料を混合することにより、各端子台のシール部を形成するためのエピクロロヒドリンゴム系接着剤組成物を得た。また、ブチルゴム系接着剤組成物、クロロプレンゴム系接着剤組成物として、以下のものを準備した。
・ブチルゴム系接着剤組成物（日立化成社製、「ハイボン１０１０Ａ」）
・クロロプレンゴム系接着剤組成物（スリーエム ジャパン社製、「ＥＣ−１３６８ＮＴ」）

（バスバー）
バスバーとして以下のものを準備した。
・銅母材の全面がＳｎめっきされている全面Ｓｎめっき銅板より構成されたバスバー（以下、全面Ｓｎめっきバスバーということがある。）
・樹脂部に埋設される埋設部における接着剤組成物の塗布位置（形成されたシール部が接するシール領域となる部分）にＳｎめっきがなく、かつ、当該塗布位置で銅母材が露出しており、その他の銅母材表面は、Ｓｎめっきされている、部分Ｓｎめっき銅板より構成されたバスバー（以下、部分Ｓｎめっきバスバーということがある。）

（端子台の作製）
実施例１に準じて、表１に示される接着剤組成物の架橋体より構成されるシール部とバスバーとを有する試験体１〜７の端子台、試験体１Ｃ〜７Ｃの端子台をそれぞれ作製した。具体的には、所定のバスバーにおけるシール部を形成すべき箇所に所定の接着剤組成物を塗布し、乾燥させた。次いで、バスバーに塗布された接着剤組成物を加熱し、接着剤組成物を架橋させた。次いで、インサート成形により、バスバーと樹脂部とを一体化した。これにより、バスバーの埋設部と樹脂部との間の隙間を塞ぐようにシール部を形成した。なお、得られた試験体１〜７の端子台は、部分Ｓｎめっきバスバーを用いている。そのため、試験体１〜７の端子台におけるシール部は、部分Ｓｎめっきバスバーの母材露出部に面接触しており、Ｓｎめっき層に面接触していない。一方、試験体１Ｃ〜７Ｃの端子台は、全面Ｓｎめっきバスバーを用いている。そのため、試験体１Ｃ〜７Ｃの端子台におけるシール部は、全面ＳｎめっきバスバーのＳｎめっき層に面接触している。

（受熱環境下におけるシール性能評価）
作製した各端子台におけるシール部のシール性能を評価するため、以下のリークテストを実施した。

−熱処理後リークテスト−
各端子台に対して、予め、１５０℃に１０００時間、１５０℃に１５００時間、１５０℃に２０００時間曝すという条件の熱処理を施した。次いで、上記処理後の端子台について、第１接続側におけるバスバー保持孔の開口端から１００ｋＰａの圧縮空気を導入した。そして、第２接続側におけるバスバー保持孔の開口端からの圧縮空気の漏出の有無を確認した。

−ヒートサイクル処理後リークテスト−
各端子台に対して、予め、−４０℃に２時間保持した後、１５０℃に２時間保持するというヒートサイクルを５００サイクル、１０００サイクル繰り返すという条件でヒートサイクル処理を施した。次いで、上記処理後の端子台について、第１接続側におけるバスバー保持孔の開口端から１００ｋＰａの圧縮空気を導入した。そして、第２接続側におけるバスバー保持孔の開口端からの圧縮空気の漏出の有無を確認した。

表１に、接着剤組成物の詳細な組成、バスバーの種類、各種評価結果をまとめて示す。

表１によれば、以下のことがわかる。すなわち、試験体１Ｃ〜７Ｃの端子台は、ゴム系接着剤より構成されるシール部が、全面ＳｎめっきバスバーのＳｎめっき層に面接触している。そのため、試験体１Ｃ〜７Ｃの端子台は、高温かつ長時間の受熱環境下で使用された場合に、シール部の劣化とそれに伴う軟化を抑制することができず、シール性を維持することができなかった。なお、試験体２Ｃ、４Ｃの結果から、エピクロロヒドリンゴム系接着剤に添加する受酸剤や安定化剤などを増量しても、高温かつ長時間の受熱環境下で使用された場合に、受熱による劣化を抑制することが困難であることがわかる。

これらに対し、試験体１〜７の端子台は、ゴム系接着剤より構成されるシール部が、部分Ｓｎめっきバスバーの銅母材に面接触している。そのため、試験体１Ｃ〜７Ｃの端子台は、高温かつ長時間の受熱環境下で使用された場合であっても、シール部の劣化とそれに伴う軟化が抑制され、シール性を維持することができた。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。

Claims (4)

1. 樹脂部を有するハウジングと、上記樹脂部に埋設される埋設部および上記樹脂部から外方に突出する接続部を一体に備えたバスバーと、上記埋設部と上記樹脂部との間に存在する隙間を封止するシール部とを有しており、
   該シール部は、ゴム系接着剤より構成されており、
   上記バスバーは、ＣｕまたはＣｕ合金より構成される母材と、ＳｎまたはＳｎ合金より構成され、上記母材表面を部分的に覆うＳｎ系めっき層とを有しており、かつ、上記シール部が接するシール領域において上記母材が露出している、端子台。
2. 上記樹脂部は、ガラス繊維を含む熱可塑性樹脂より構成されている、請求項１に記載の端子台。
3. 上記熱可塑性樹脂は、芳香族系ポリアミド樹脂である、請求項２に記載の端子台。
4. 自動車用ワイヤーハーネスを接続するために用いられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の端子台。

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