KR102587104B1 - 수밀 구조가 개선된 모터용 커넥터 장치 및 그 커넥터 장치의 제조 방법 - Google Patents

수밀 구조가 개선된 모터용 커넥터 장치 및 그 커넥터 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 수밀 구조가 개선된 모터용 커넥터 장치는, 복수의 터미널; 각각의 상기 터미널에 스폿 용접 또는 압착에 의해 전기적으로 연결된 전선; 및 상기 터미널과 상기 전선의 연결부위를 밀봉하도록 인서트 사출에 의해 형성된 하네스 하우징;을 포함하며, 상기 하네스 하우징은, 상기 터미널 중 상기 연결부위에 인접한 부위가 상기 하네스 하우징의 두께 방향으로 노출되도록 중공부가 형성되며, 상기 중공부의 일단부는 캡에 의해 밀폐되며, 상기 중공부의 타단부로부터 수밀용 충전재가 충전되어 상기 중공부에 충전된 상기 수밀용 충전재가 상기 터미널의 둘레를 밀봉하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

수밀 구조가 개선된 모터용 커넥터 장치 및 그 커넥터 장치의 제조 방법{Connector device for motor with improved water proof structure and manufacturing method thereof}
본 발명은 모터에 전기 신호를 공급하는 전선과 모터 내부의 제어기판을 전기적으로 연결하는 커넥터 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
모터의 일 예로서 브러시리스 모터는 브러시와 정류자 간 마찰로 인하여 발생하는 여러가지 문제점을 해소할 수 있을 뿐 아니라 에너지 효율이 높아 차량의 여러 부분에 적용되고 있다.
예컨대, 브러시리스 모터의 일 예로 차량의 엔진 냉각수의 냉각을 위한 쿨링팬 구동 모터가 있다. 모터가 구동하기 위해서는 모터에 전기가 공급되어야 하며, 모터에 공급되는 전기는 전선을 통해 모터의 하우징 내부에 있는 제어회로기판에 공급된다. 통상적으로 모터에 공급되는 전기는 전선에 결합된 커넥터를 통해 이루어진다. 종래의 커넥터는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전선(2)과 터미널(3)을 스폿 용접 또는 압착한 후, 인서트 사출에 의해 합성수지로 제조된 하네스 하우징(1)을 제조한다. 그리고, 스폿 용접 부위에 유동성이 있는 에폭시 수지(4)를 충전함으로써 전선(2)을 타고 터미널(3)을 통해 모터 내부로 유입되는 수분을 차단한다. 그런데, 고온 환경에서 급격한 저온 환경으로 변화하는 경우 에폭시 수지(4)의 수축률이 하네스 하우징(1)보다 커서 에폭시 수지(4)와 하네스 하우징(1) 간 틈이 발생하여 전선(2) 또는 터미널(3)로 수분이 침투할 수 있는 문제점이 있다.
한편, 전선(2)과 터미널(3)을 스폿 용접한 후 인서트 사출에 의해 하네스 하우징(1) 제조시 스폿 용접 부위 주변에 개방된 부위가 없도록 밀폐된 구조로 사출 가공이 이루어진 경우에는 유럽형 테스트 환경을 적용할 경우 사출 구조물의 방수 성능이 에폭시 수지에 미치지 못하여 전선(2)을 따라 염수가 터미널(3)로 침투될 수 있는 문제점이 있다.
001 JP 2005-117708 A (2005.04.28)
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 모터용 커넥터 장치의 구조를 개선함으로써 커넥터 외부에서 전선을 타고 터미널로 수분이 유입되는 것을 방지하는 효과가 향상된 방수 커넥터 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 수밀 구조가 개선된 모터용 커넥터 장치는, 복수의 터미널;
각각의 상기 터미널에 스폿 용접 또는 압착에 의해 전기적으로 연결된 전선; 및
상기 터미널과 상기 전선의 연결부위를 밀봉하도록 인서트 사출에 의해 형성된 하네스 하우징;을 포함하며,
상기 하네스 하우징은, 상기 터미널 중 상기 연결부위에 인접한 부위가 상기 하네스 하우징의 두께 방향으로 노출되도록 중공부가 형성되며,
상기 중공부의 일단부는 캡에 의해 밀폐되며,
상기 중공부의 타단부로부터 수밀용 충전재가 충전되어 상기 중공부에 충전된 상기 수밀용 충전재가 상기 터미널의 둘레를 밀봉하도록 구성된 점에 특징이 있다.
상기 캡은 상기 터미널에 접촉되지 않도록 배치된 것이 바람직하다.
상기 하네스 하우징은 상기 중공부와 연결되며 상기 연결부위의 상측에 오목한 보조 홈부를 구비하며, 상기 보조 홈부는 상기 중공부에 충전되는 상기 수밀용 충전재에 의해 매워지도록 구성된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 수밀 구조가 개선된 모터용 커넥터 장치의 제조 방법은, 터미널과 스폿 용접 또는 압착에 의해 전선을 전기적으로 연결하는 터미널 전선 연결 단계;
상기 터미널 전선 연결 단계의 후에 수행되며, 상기 터미널과 상기 전선의 연결부위를 밀봉하며, 상기 연결부위의 인근에 상기 터미널이 외부에 노출되게 중공부를 형성하도록 인서트 사출에 의해 하네스 하우징을 형성하는 하우징 제조 단계;
상기 하우징 제조 단계의 후에 수행되며, 상기 중공부의 일단부에 캡을 조립하는 캡 조립 단계; 및
상기 캡 조립 단계의 후에 수행되며, 상기 중공부의 타단부를 통해 수밀용 충전재를 도포하여 상기 중공부를 매우는 수밀용 충전재 충전 단계;를 포함한 점에 특징이 있다.
본 발명에 따른 수밀 구조가 개선된 모터용 커넥터 장치는, 전선과 터미널의 스폿 용접 또는 압착에 의한 연결부위가 인서트 사출 성형에 의해 형성되는 하네스 하우징에 밀폐되며, 상기 연결부위 인근에 형성된 중공부에 캡과 수밀용 충전재에 의해 터미널을 2차적으로 밀봉하도록 구성된 구조를 가짐으로써, 에폭시만으로 밀봉하는 종래 구조의 문제점을 해소하여, 전선을 타고 수분이 터미널로 유입되는 것이 더욱 효과적으로 차단된다.
한편, 본 발명에 따른 모터용 커넥터 장치의 제조 방법은 가장 먼저 전선과 터미널을 스폿 용접 또는 압착에 의해 연결부위를 형성하고, 그 연결부위를 인서트 사출 성형에 의해 형성되는 하네스 하우징에 의해 밀폐하며, 터미널이 노출된 중공부에 캡을 조립한 후 수밀용 충전재를 충전함으로써 급격한 온도 변화에 노출되더라도 인서트 사출에 의해 형성된 하네스 하우징이 전선을 타고 유입되는 수분을 1차적으로 차단하며, 2차적으로 상기 수밀용 충전재가 터미널로 유입되는 수분을 차단하므로 종래의 공정에 비하여 공정수를 추가하지 않고 방수 효과를 배가시킬 수 있다.
도 1은 종래 커넥터 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 Ⅱ - Ⅱ 선 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 커넥터 장치의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 커넥터 장치의 분리 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 Ⅴ - Ⅴ 선 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 커넥터 장치의 제조 방법을 구성하는 공정도이다.
도 7은 도 6에 도시된 터미널 전선 연결 단계 후의 상태를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 6에 도시된 하우징 제조 단계 후의 상태를 보여주는 도면이다.
도 9는 도 6에 도시된 캡 조립 단계를 보여주는 도면이다.
도 10은 도 6에 도시된 수밀용 충전재 충전 단계 후의 상태를 보여주는 도면이다.
이하에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 커넥터 장치의 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 커넥터 장치의 분리 사시도이다. 도 5는 도 3에 도시된 Ⅴ - Ⅴ 선 단면도이다. 도 6은 본 발명에 따른 커넥터 장치의 제조 방법을 구성하는 공정도이다. 도 7은 도 6에 도시된 터미널 전선 연결 단계 후의 상태를 보여주는 도면이다. 도 8은 도 6에 도시된 하우징 제조 단계 후의 상태를 보여주는 도면이다. 도 9는 도 6에 도시된 캡 조립 단계를 보여주는 도면이다. 도 10은 도 6에 도시된 수밀용 충전재 충전 단계 후의 상태를 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수밀 구조가 개선된 모터용 커넥터 장치(10, 이하 "커넥터 장치"라 함)는 터미널(20)과, 전선(30)과, 하네스 하우징(40)과, 중공부(42)와, 캡(50)과, 수밀용 충전재(60)를 포함한다.
상기 터미널(20)은 모터 외부에서 전선을 통해 공급된 전기가 모터 내부 제어 회로에 연결되는 단자이다. 상기 터미널(20)은 제어 회로에 구비된 단자와 분리 가능하게 접촉 연결된다. 상기 터미널(20)의 선단부는 절곡된 구조를 구비할 수 있다. 상기 터미널(20)은 전기적으로 전도성이 양호한 구리, 알루미늄 등의 소재로 제조될 수 있다. 상기 터미널(20)은 복수 구비될 수 있다. 본 실시 예에서 상기 터미널(20)은 4개가 구비된다.
상기 전선(30)은 각각의 상기 터미널(20)에 스폿 용접 또는 압착에 의해 연결부위를 형성함으로써 전기적으로 연결된다. 여기서 상기 연결부위란 상기 전선(30)과 상기 터미널(20)이 서로 맞대지거나 서로 겹쳐진 부위로 정의한다. 상기 전선(30)은 상기 터미널(20) 숫자에 맞도록 준비된다. 상기 전선(30)은 전기적으로 부도체인 재료에 의해 피복됨으로써 외부와 전기적으로 절연되고 물리적으로 보호된다. 상기 전선(30)의 양단부는 터미널(20)과 전기적으로 연결되기 위해 피복이 제거된다. 복수의 전선(30)은 그 용도에 따라 굵기가 다르게 구성될 수 있다.
상기 하네스 하우징(40)은 상기 연결부위를 밀봉하도록 형성된 구조물이다. 상기 하네스 하우징(40)은 상기 터미널(20)과 전선(30)이 연결된 상태로 금형에 설치된 후 인서트 사출에 의해 제조된다. 상기 하네스 하우징(40)은 전기적으로 절연성 소재인 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT, PolyButylene Terephthalate)에 유리섬유(GF, Glass Fiber)가 혼합된 소재로 이루어질 수 있다. 상기 하네스 하우징(40)은 상기 터미널(20)과 상기 전선(30)이 연결된 후에 인서트 사출에 의해 제조됨으로써 상기 터미널(20)과 상기 전선(30)의 스폿 용접 또는 압착에 의한 상기 연결부위를 밀폐하는 구조물이다. 따라서, 상기 하네스 하우징(40)은 상기 터미널(20) 및 상기 전선(30)과 분리될 수 없는 영구 조립 구조물이다.
상기 중공부(42)는 상기 하네스 하우징(40)에 형성된다. 상기 중공부(42)는 상기 연결부위 인근의 상기 터미널(20)이 상기 하네스 하우징(40)의 두께 방향 외부로 노출되도록 형성된다. 즉, 상기 중공부(42)는 상기 하네스 하우징(40)의 두께 방향으로 관통된 구멍 형태의 구조물이다. 상기 중공부(42)를 통해 상기 터미널(20)이 상기 하네스 하우징(40)의 두께 방향으로 노출된다. 상기 중공부(42)를 통해 노출되는 부재는 터미널(20) 뿐이며, 상기 전선(30)은 상기 중공부(42)를 통해 외부로 노출되지 않는다.
상기 캡(50)은 상기 중공부(42)의 일단부에 결합된다. 상기 캡(50)은 상기 중공부(42)의 일단부를 밀폐한다. 상기 캡(50)은 상기 터미널(20)에 접촉되지 않도록 일정한 간격을 가지도록 배치되는 것이 바람직하다. 상기 캡(50)은 상기 하네스 하우징(40)과 동일한 소재로 제조될 수 있다.
상기 수밀용 충전재(60)는 상기 중공부(42)에 충전된다. 더 구체적으로 상기 수밀용 충전재(60)는 점성이 있는 유체 상태로 상기 중공부(42)의 타단부로부터 충전된다. 상기 수밀용 충전재(60)는 예컨대, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등이 채용될 수 있다. 상기 중공부(42)에 충전된 수밀용 충전재(60)는 상기 터미널(20)의 둘레를 밀봉한다. 상기 수밀용 충전재(60)는 건조 및 경화되어 상기 중공부(42)의 내벽에 접착된다. 상기 중공부(42)에 충전되는 수밀용 충전재(60)는 상기 하네스 하우징(40)에 형성된 보조 홈부(45)도 함께 매운다. 상기 보조 홈부(45)는 상기 중공부(42)와 연결되며 상기 연결부위의 상측에 오목하게 형성된다. 상기 보조 홈부(45)는 상기 중공부(42)에 충전되는 수밀용 충전재(60)에 의해 매워지도록 구성된다. 상기 보조 홈부(45)에 매워진 수밀용 충전재(60)는 상기 중공부(42)의 내측벽과의 접착면적의 부족을 보완함으로써, 상기 수밀용 충전재(60)가 급격한 온도 변화에 노출되더라도 상기 하네스 하우징(40)과 간격이 생기는 것을 억제하는 효과를 제공한다.
복수의 전선(30)은 전선 보호 튜브(70)에 의해 하나의 묶음으로 보호될 수 있다. 전선(30)의 타단부는 다른 종류의 커넥터가 설치될 수 있다.
이하에서는 도 6 내지 도 10을 참조하여, 상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 커넥터 장치(10)의 제조 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
상기 커넥터 장치(10)의 제조 방법은, 터미널 전선 연결 단계(S10)와, 하우징 제조 단계(S20)와, 캡 조립 단계(S30)와, 수밀용 충전재 충전 단계(S40)를 포함한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 터미널 전선 연결 단계(S10)에서는 터미널(20)과 전선(30)을 스폿 용접 또는 압착에 의한 연결부위를 형성함으로써 전기적으로 연결한다. 상기 터미널 전선 연결 단계(S10)는 준비된 지그 상에서 수행될 수 있다. 상기 터미널 전선 연결 단계(S10)에 의해 터미널(20)과 전선(30)은 물리적으로 서로 연결되며 전기적으로 연통될 수 있는 상태가 된다.
상기 하우징 제조 단계(S20)는 상기 터미널 전선 연결 단계(S10) 후에 수행된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 하우징 제조 단계(S20)는 상기 터미널(20)과 상기 전선(30)의 연결부위를 밀봉하도록 인서트 사출에 의해 하네스 하우징(40)을 형성한다. 또한, 상기 하우징 제조 단계(S20)는 상기 연결부위 인근의 터미널(20)이 상기 하네스 하우징(40)의 두께 방향으로 외부에 노출되도록 중공부(42)를 형성한다. 상기 하네스 하우징(40)은 전기적으로 절연체인 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)에 유리섬유(GF)를 15% 정도 혼합한 재료로 구성될 수 있다. 상기 하우징 제조 단계(S20)에 의해 하네스 하우징(40)으로 밀봉된 터미널(20)과 전선(30)의 연결부위의 1차적인 방수 구조가 형성된다. 상기 하네스 하우징(40)은 인서트 사출에 의해 형성되므로 상기 터미널(20)은 물론 상기 전선(30)과의 밀착성이 우수하여 전선(30)을 타고 외부로부터 상기 터미널(20)로 수분이 유입되는 것을 1차적으로 차단하는 구조물을 형성한다.
상기 캡 조립 단계(S30)는 상기 하우징 제조 단계(S20) 후에 수행된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 캡 조립 단계(S30)에서, 상기 중공부(42)의 일단부를 상기 캡(50)을 조립하여 밀폐한다.
상기 수밀용 충전재 충전 단계(S40)는 상기 캡 조립 단계(S30) 후에 수행된다. 상기 수밀용 충전재 충전 단계(S40)에서는 상기 중공부(42)의 타단부를 통해 수밀용 충전재(60)를 도포하여 상기 중공부를 매운다. 상기 중공부(42)에 충전된 수밀용 충전재(60)는 건조 및 경화됨으로써 상기 하네스 하우징(40)과 견고하게 결합된다. 상기 수밀용 충전재(60)는 상기 보조 홈부(45)에도 함께 충전됨으로써 상기 중공부(42)의 내측벽과의 접촉면적의 부족을 보완한다. 상기 중공부(42)에 충전된 수밀용 충전재(60)는 터미널(20)의 둘레를 감쌈으로써 상기 전선(30)을 타고 유입되는 수분이 상기 터미널(20)을 통해 모터 내부로 유입되는 것을 2차적으로 차단한다.
복수의 전선(30)은 전선 보호 튜브(70)에 끼워져서 하나의 묶음으로 보호될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 수밀 구조가 개선된 모터용 커넥터 장치는, 전선과 터미널의 스폿 용접 또는 압착에 의한 연결부위가 인서트 사출 성형에 의해 형성되는 하네스 하우징에 밀폐되며, 상기 연결부위 인근에 형성된 중공부에 캡과 수밀용 충전재에 의해 터미널을 2차적으로 밀봉하도록 구성된 구조를 가짐으로써, 에폭시만으로 밀봉하는 종래 구조의 문제점을 해소하여, 전선을 타고 수분이 터미널로 유입되는 것이 더욱 효과적으로 차단된다.
한편, 본 발명에 따른 모터용 커넥터 장치의 제조 방법은 가장 먼저 전선과 터미널을 스폿 용접 또는 압착에 의해 연결부위를 형성하고, 그 연결부위를 인서트 사출 성형에 의해 형성되는 하네스 하우징에 의해 밀폐하며, 터미널이 노출된 중공부에 캡을 조립한 후 수밀용 충전재를 충전함으로써 급격한 온도 변화에 노출되더라도 인서트 사출에 의해 형성된 하네스 하우징이 전선을 타고 유입되는 수분을 1차적으로 차단하며, 2차적으로 수밀용 충전재가 터미널로 유입되는 수분을 차단하므로 종래의 공정에 비하여 공정수를 추가하지 않고 방수 효과를 배가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모터용 커넥터 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 종래 구조에 비하여 수밀용 충전재의 투입량이 줄어드므로 재료비 절감 효과도 제공한다.
본 발명에 따른 수밀 구조가 개선된 모터용 커넥터 장치 및 그 커넥터 장치의 제조 방법은 직류/교류 모터, 브러시/브러시리스 모터 등 모든 종류의 모터에 적용될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.
10 : 방수 커넥터 장치
20 : 터미널
30 : 전선
40 : 하네스 하우징
42 : 중공부
45 : 보조 홈부
50 : 캡
60 : 수밀용 충전재
70 : 전선 보호 튜브
S10 : 터미널 전선 연결 단계
S20 : 하우징 제조 단계
S30 : 캡 조립 단계
S40 : 수밀용 충전재 충전 단계

Claims (4)

  1. 복수의 터미널;
    각각의 상기 터미널에 스폿 용접 또는 압착에 의해 전기적으로 연결된 전선; 및
    상기 터미널과 상기 전선의 연결부위를 밀봉하도록 인서트 사출에 의해 형성된 하네스 하우징;을 포함하며,
    상기 하네스 하우징은, 상기 터미널 중 상기 연결부위에 인접한 부위가 상기 하네스 하우징의 두께 방향으로 노출되도록 중공부가 형성되며,
    상기 중공부의 일단부는 캡에 의해 밀폐되며,
    상기 중공부의 타단부로부터 수밀용 충전재가 충전되어 상기 중공부에 충전된 상기 수밀용 충전재가 상기 터미널의 둘레를 밀봉하도록 구성되며,
    상기 하네스 하우징은 유리섬유(GF, Glass Fiber)를 포함한 것을 특징으로 하는 수밀 구조가 개선된 모터용 커넥터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캡은 상기 터미널에 접촉되지 않도록 배치된 것을 특징으로 하는 수밀 구조가 개선된 모터용 커넥터 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하네스 하우징은 상기 중공부와 연결되며 상기 연결부위의 상측에 오목한 보조 홈부를 구비하며, 상기 보조 홈부는 상기 중공부에 충전되는 상기 수밀용 충전재에 의해 매워지도록 구성된 것을 특징으로 하는 수밀 구조가 개선된 모터용 커넥터 장치.
  4. 터미널과 스폿 용접 또는 압착에 의해 전선을 전기적으로 연결하는 터미널 전선 연결 단계;
    상기 터미널 전선 연결 단계의 후에 수행되며, 상기 터미널과 상기 전선의 연결부위를 밀봉하며, 상기 연결부위의 인근에 상기 터미널이 외부에 노출되게 중공부를 형성하도록 인서트 사출에 의해 하네스 하우징을 형성하는 하우징 제조 단계;
    상기 하우징 제조 단계의 후에 수행되며, 상기 중공부의 일단부에 캡을 조립하는 캡 조립 단계; 및
    상기 캡 조립 단계의 후에 수행되며, 상기 중공부의 타단부를 통해 수밀용 충전재를 도포하여 상기 중공부를 매우는 수밀용 충전재 충전 단계;를 포함하며,
    상기 하우징 제조 단계에서 형성되는 상기 하네스 하우징은 유리섬유(GF, Glass Fiber)를 포함한 것을 특징으로 하는 수밀 구조가 개선된 모터용 커넥터 장치의 제조 방법.
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