KR20140091596A - 커넥터 및 커넥터의 포팅 재료 충진 방법 - Google Patents

커넥터 및 커넥터의 포팅 재료 충진 방법 Download PDF

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Abstract

커넥터(1)는 커넥터 하우징(2) 내에 제공되며 단자를 그 내부(3)에 수용하도록 구성된 단자 수용실(3); 및 단자 수용실(3) 내에 제공되며 포팅 재료 충진부(9) 내에 충진된 포팅 재료를 가진 포팅 재료 충진부(9)를 포함하고, 그로 인해 포팅 재료 충진부(9)가 단자 수용실(3)을 밀봉하는 것이 가능하게 된다. 이러한 포팅 재료 충진부(9)에 관하여, 포팅 재료 충진부(9) 내에 발생하는 응력에 관한 포팅 재료의 충진량을 보여주는 발생 응력 특성을 기초로 하여, 그리고 포팅 재료 충진부(9)의 박리 강도에 관한 포팅 재료의 충진량을 보여주는 박리 강도 특성을 기초로 하여, 포팅 재료의 충진량은 박리 강도가 발생 응력보다 크게 되도록 하는 범위 내에서 설정된다.

Description

커넥터 및 커넥터의 포팅 재료 충진 방법{CONNECTOR AND METHOD OF FILLING POTTING MATERIAL OF CONNECTOR}
본 발명은 커넥터 하우징의 내부가 포팅 재료(potting material)로 밀봉된 구조를 가지는 커넥터에 관한 것이며, 또한 그러한 커넥터의 포팅 재료 충진 방법에 관한 것이다.
자동차 자동 변속기 케이스(AT 케이스)에 설치되며, 자동 변속 케이스 내의 전기 부품과 외부 전자 제어 장치(ECU) 간의 전기적 연결을 위해 사용되는 커넥터가 존재한다. 상기 커넥터에 관하여, 자동 변속기 케이스의 내부로부터 오일이 새는 것을 방지하기 위해 커넥터 하우징 내의 밀봉성(sealability)을 확보하는 것은 필수적이다. 커넥터 하우징 내에 포팅 재료를 충진함으로써 밀봉성을 확보하는 다양한 커넥터들이 제안되어 왔다(특허문헌 1: 일본 특허 무심사 공개번호 제2001-126802호, 특허문헌 2: 일본 특허 무심사 공개번호 제2006-228683호, 및 특허문헌 3: 일본 특허 무심사 공개번호 제2002-270283호).
도 1은 이러한 종류의 커넥터의 제1의 종래예를 보여준다. 도 1에서, 커넥터(50)는 자동 변속기 케이스(60)의 커넥터 장착 홀(61) 상에 장착된다. 커넥터(50)는 단자 수용실(52), 단자 수용실(52) 내에 배치된 내부판(53), 및 내부판(53)에 의해 고정된 단자(54)를 포함하는 커넥터 하우징(51)과 함께 제공된다. 단자 수용실(52)은 커넥터 접속 개구부(55) 쪽으로 개방된 제1 측, 및 전선 풀링 아웃렛(56) 쪽으로 개방된 제2 측을 가진다. 고무 플러그(57)는 단자 수용실(52)의 전선 풀링 아웃렛(56) 측상에 장착된다. 포팅 재료로 충진된 포팅 재료 충진부(58)는 단자 수용실(52) 내부의 내부판(53) 및 단자(54) 등을 수용하는 부분에 제공된다.
단자 수용실(52) 내부로 전선 풀링 아웃렛(56)의 갭을 통해 주입된 오일은 단자 수용실(52)을 통해 자동 변속기 케이스(60) 외부로 새는 것이 포팅 재료 충진부(58)에 의해 방지된다.
도 2는 이러한 종류의 제2의 종래예의 커넥터를 도시한다. 도 2에서, 커넥터(70)는 자동 변속기 케이스(60)의 커넥터 장착 홀(61) 상에 설치된다. 커넥터(70)는 커넥터 하우징(71) 및 커넥터 하우징(71) 내에 수용된 단자(72)와 함께 제공된다. 커넥터 하우징(71)은 한 쌍의 제1 및 제2 단자 수용실(73 및 74)과, 그 경계로서 중앙 파티션 벽(71a)을 포함한다. 단자 장착 홀(75)이 중앙 파티션 벽(71a)에 제공된다. 단자(72)는 단자 장착 홀(75)을 통과한다. 이러한 통과하는 단자(72)는 단자의 단부 측들을 가지는데, 이들 각각은 한 쌍의 제1 및 제2 단자 수용실(73, 74)을 향해 돌출한다. 포팅 재료로 충진된 포팅 재료 충진부(76)는 자동 변속기 케이스(60) 외부에 배치된 제1 단자 수용실(73) 내에 제공된다.
제2 단자 수용실(74)로 주입된 오일은 단자 장착 홀(75)을 통해 제1 단자 수용실(73)로 들어가려 한다. 그러나, 포팅 재료 충진부(76)는 오일을 가로막아(dam), 오일이 제1 단자 수용실(73)을 통해 오일이 새는 것을 방지한다.
특허문헌 1: 일본 특허 무심사 공개번호 제2001-126802호 특허문헌 2: 일본 특허 무심사 공개번호 제2006-228683호 특허문헌 3: 일본 특허 무심사 공개번호 제2002-270283호
그러나, 제1 및 제2의 종래예에 따르면, 커넥터 하우징(51, 71) 내에 포팅 재료를 충진한 후, 성능을 검증하기 위해 제품의 밀봉성(sealability)을 평가하는 것이 일반적이다. 그러므로, 커넥터(50, 70)의 밀봉성은 포팅 재료의 성능에 상당히 의존하며, 포팅 재료의 충진량을 고려하지 않는다. 그러므로, 포팅 재료의 과도한 충진이 더 큰 크기 및 더 높은 비용을 야기한다.
최근, 커넥터(50, 70)의 밀봉성을 확보하기 위한 요구는 물론, 더 작은 크기 및 더 낮은 비용에 대한 요구가 높아지고 있어, 그러한 요구를 충족시킬 수 있는 커넥터를 제공하는 것이 필요시 된다.
그러므로, 상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 밀봉성은 물론, 더 작은 크기 및 더 낮은 비용의 확보를 달성할 수 있는 커넥터 및 커넥터의 포팅 재료 충진 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 형태에 따라, 커넥터 하우징 내에 제공되며 단자를 그 안에 수용하도록 구성된 단자 수용실; 및 단자 수용실 내에 제공되며 포팅 재료 충진부 내에 충진된 포팅 재료를 통해 단자 수용실을 밀봉하도록 구성된 포팅 재료 충진부를 포함하는 커넥터가 제공된다. 이러한 포팅 재료 충진부에 대하여, 포팅 재료 충진부 내에서, 사전결정된 환경 조건하에서, 발생 응력에 관한 포팅 재료의 충진량을 보여주는 발생 응력 특성을 기초로 하여, 그리고, 포팅 재료 충진부의 경계면에서의 박리 강도(peel strength)에 관한 포팅 재료의 충진량을 보여주는 박리 강도 특성을 기초로 하여, 포팅 재료의 충진량은 박리 강도가 발생 응력 강도보다 더 크게 되도록 하는 범위 내에서 설정된다.
본 발명의 제2 형태에 따라, 커넥터의 포팅 재료 충진 방법이 제공되는데, 이 방법은: 커넥터 하우징 내에 단자를 그 안에 수용하기 위한 단자 수용실을 제공하는 단계; 포팅 재료 내에서, 사전결정된 환경 조건 하에서, 발생하는 응력에 관한, 단자 수용실 내에 충진될 포팅 재료의 충진량을 보여주는 발생 응력 특성, 및 포팅 재료의 경계면에서의 박리 강도에 관한 포팅 재료의 충진량을 보여주는 박리 강도 특성을 구하는 단계; 발생 응력 특성 및 박리 강도 특성을 기초로 하여, 박리 강도가 발생 응력보다 더 크도록 하는 범위 내에서 포팅 재료의 충진량을 설정하는 단계; 및 설정된 충진량을 기초로 단자 수용실 내에 포팅 재료를 충진시켜 단자 수용실을 밀봉하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제1 및 제2 형태에 따라, 포팅 재료 충진부에 관하여, 포팅 재료의 충진량은 박리 강도가 발생 응력보다 크도록 하는 범위 내에서, 발생 응력 특성 및 박리 강도 특성을 기초로 결정되므로, 밀봉성을 확보하면서 필요한 최소한의 충진량을 달성하는 것이 가능하게 된다. 그러므로, 커넥터의 밀봉성이 확보될 수 있고, 더 작은 크기 및 더 낮은 비용이 달성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1의 종래예에 따른 커넥터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2의 종래예에 따른 커넥터의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예인 커넥터의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예를 도시하는데, 이는 포팅 재료 충진부 내에서, 사전결정된 환경 조건하에서, 발생하는 발생 응력에 관한 포팅 재료의 충진 길이(충진량)를 보여주는 발생 응력 특성, 및 포팅 재료 충진부의 박리 강도에 관한 포팅 재료의 충진 길이(충진량)를 보여주는 박리 강도 특성이다.
도 5a는 본 발명의 실시예를 도시하는데, 이는 포팅 재료 충진부 내에서, 사전결정된 환경 조건하에서, 발생하는 발생 응력에 관한 포팅 재료의 충진 길이(충진량)를 계산하는 방법을 설명하기 위한 투시도이다.
도 5b는 도 5a의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예를 도시하는데, 이는 포팅 재료 충진부의 박리 강도에 관한 포팅 재료의 충진 길이(충진량)를 보여주는 박리 강도 특성이다.
이제, 본 발명의 하나의 실시예가 첨부된 도면과 함께 설명될 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 커넥터(1)이다. 도 3에서, 커넥터(1)는 자동 변속기 케이스(10)의 커넥터 장착 홀(11) 상에 장착된다. 커넥터(1)의 외주(outer periphery)와 커넥터 장착 홀(11)의 둘레면 사이에 O-링(12)이 개재된다.
커넥터(1)는 커넥터 하우징(2) 내부에 단자 수용실(3), 단자 수용실(3) 내에 배치된 내부판(4), 및 내부판(4)에 의해 고정된 단자(도시되지 않음)를 포함하는 커넥터 하우징(2)과 함께 제공된다. 단자 수용실(3)은 단자 접속 개구부(6)와 통하는 제1 측, 및 전선 풀링 아웃렛(7)과 통하는 제2 측을 가진다. 단자 접속 개구부(6)는 자동 변속기 케이스(10)의 외부에서 개방되고, 전선 풀링 아웃렛(7)은 자동 변속기 케이스(10) 내부에서 개방된다.
고무 플러그(8)는 단자 수용실(3)의 전선 풀링 아웃렛(7)측상에 설치된다. 고무 플러그(8)는 전선 삽입 홀(도시되지 않음)을 포함한다. 전선 삽입 홀을 통해 단자(도시되지 않음)에 연결된 전선(도시되지 않음)은 자동 변속기 케이스(10) 안으로 빠져나온다. 포팅 재료(예컨대, 에폭시 수지)로 충진된 포팅 재료 충진부(9)는 단자 수용실(3) 내부의 단자와 내부판(4)을 수용하는 부분에 제공된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 포팅 재료 충진부(9)에 관하여, 포팅 재료 충진부(9) 내에서, 사전결정된 환경 조건하에서, 발생하는 응력에 관한 포팅 재료의 충진 길이(충진량)(L)를 보여주는 발생 응력 특성을 기초로 하여, 그리고 포팅 재료 충진부(9)의 경계면에서의 박리 강도에 관한 포팅 재료의 충진 길이(충진량)(L)을 보여주는 박리 강도 특성을 기초로 하여, 포팅 재료 충진부 내의 포팅 재료의 충진 길이(충진량)(L)은 박리 강도가 발생 응력보다 더 크게 되도록 하는 범위 내에서 설정된다. 더욱 상세하게는, 참조로서 사용된 발생 응력 특성 곡선 및 박리 강도 특성 곡선의 교점(충진 길이: 약 14mm)을 통해, 충진 길이(충진량)(L)은 발생 응력보다 약간 더 큰 박리 강도를 가지도록 설정된다.
도 4에서, 참조로서 사용된 발생 응력 특성 곡선 및 박리 강도 특성 곡선의 교점(충진 길이: 약 14mm)을 통해, 14mm보다 작은 충진 길이(L)을 가진 영역은 박리 영역으로 지정되고, 한편 14mm보다 큰 충진 길이(L)를 가지는 영역은 비박리 영역으로서 지정된다.
상술된 발생 응력 특성은 응력 시뮬레이션(유한요소법(finite element method)에 의한 분석)에 의해 구해졌다. 즉, 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이, 바닥면을 가지고 부시(bush)(22)(고무 플러그(8)와 대응함)를 통해 차단되어 있는 원통형 케이스(커넥터 하우징(2)과 대응함) 내에 에폭시 수지(포팅 재료)(21)가 충진된다. 에폭시 수지(포팅 재료)(21)의 충진 길이는 변경되었고(5mm 내지 30mm), 에폭시 수지(포팅 재료)(21)가 저온(사전결정된 환경 조건)에서 열 수축을 겪을 때 일어나는 응력 변화는 사전결정된 계산을 통해 계산되었다.
상술된 박리 강도 특성은 시험편(test piece)을 사용한 실제 측정에 의해 구해졌다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 스트립(strip) 형태의 2개의 시험편(25)이 포팅 재료(에폭시 수지)(21)와 접착되었고, 그 다음 접착 길이(충진 길이와 대응함)가 박리 하중(load)을 구하기 위해 변경되었다(5mm 내지 30mm).
상술된 바와 같은 커넥터(1)를 통해, 포팅 재료 내에서, 사전결정된 환경 조건 하에서, 발생하는 응력에 관한 포팅 재료의 충진량을 보여주는 발생 응력 특성을 기초로 하여, 그리고 포팅 재료의 경계면에서의 박리 강도에 관한 포팅 재료의 충진량을 보여주는 박리 강도 특성을 기초로 하여, 포팅 재료 충진부(9)의 충진 길이(L)는 박리 강도가 발생 응력보다 더 크게 되도록 하는 범위 내에서 설정된다. 그러므로, 포팅 재료 충진부(9)는, 예컨대, 저온에서의 열 수축에 기인하는 발생 응력에 의해 커넥터 하우징(2)과의 경계면 상에서 박리되지 않으므로, 포팅 재료 충진부(9)에 의한 밀봉성을 확보하는 것이 가능하게 된다. 그 다음, 포팅 재료의 충진량(충진 길이)은 발생 응력 특성 및 박리 강도 특성을 기초로 결정되므로, 밀봉성을 확보하기 위해 필요한 최소 충진량을 설정하는 것이 가능하게 된다. 그러므로, 커넥터(1)의 밀봉성이 확보될 수 있고, 더 작은 크기 및 더 낮은 비용이 달성될 수 있다.
포팅 재료 충진부(9)의 발생 응력 특성 및 박리 강도 특성은 각각 선택된 포팅 재료의 종류에 따라 다르므로, 선택된 포팅 재료에 따른 필요한 최소 충진량을 정하는 것이 가능하다.
본 실시예에 따르면, 발생 응력 특성은 응력 시뮬레이션(유한요소법에 의한 분석)을 통해 계산된다. 그러나, 발생 응력 특성이 임의의 다른 방법에 의해 계산될 수도 있음은 당연하다.
본 실시예에 따르면, 박리 강도 특성은 시험편을 사용한 실제 측정에 의해 계산되었다. 그러나, 박리 강도 특성이 임의의 다른 방법에 의해 구해질 수도 있음은 당연하다.
본 실시예에 따르면, 포팅 재료는 에폭시 수지이다. 그러나, 포팅 재료가 에폭시 수지 이외의 밀봉 재료일 수도 있음은 당연하다.
본 실시예에 따른 커넥터(1)는 자동차 자동 변속기 케이스(AT 케이스) 상에 장착되고, 자동 변속기 케이스 내의 전기 부품과 외부의 전자 제어 장치(ECU) s사이의 전기 연결을 위해 사용된다. 그러나, 커넥터(1)가 방수 등을 필요로 하는 다양한 부분에 적용될 수도 있음은 당연하다.

Claims (4)

  1. 커넥터 하우징 내에 제공되며 그 안에 단자를 수용하도록 구성된 단자 수용실; 및
    상기 단자 수용실 내에 제공되며 포팅 재료 충진부 내에 충진된 포팅 재료를 통해 상기 단자 수용실을 밀봉하도록 구성된 상기 포팅 재료 충진부를 포함하고,
    상기 포팅 재료 충진부에 관하여, 상기 포팅 재료 충진부 내에, 사전결정된 환경 조건 하에서, 발생하는 응력에 대한 상기 포팅 재료의 충진량을 보여주는 발생 응력 특성 및 상기 포팅 재료 충진부의 경계면에서의 박리 강도에 대한 상기 포팅 재료의 충진량을 보여주는 박리 강도 특성을 기초로, 상기 포팅 재료 충진부 내의 상기 포팅 재료의 충진량은 상기 박리 강도가 상기 발생 응력보다 크게 되도록 하는 범위 내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 커넥터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 포팅 재료 충진부 내의 상기 포팅 재료의 충진량은 상기 박리 강도가 상기 발생 응력보다 약간 더 크게 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 커넥터.
  3. 커넥터의 충진 재료 충진 방법으로서,
    커넥터 하우징 내에, 단자를 그 안에 수용하기 위한 단자 수용실을 제공하는 단계;
    상기 포팅 재료 내에, 사전결정된 환경 조건 하에서, 발생하는 응력에 관한 상기 단자 수용실 내에 충진될 상기 포팅 재료의 충진량을 보여주는 발생 응력 특성 및 상기 포팅 재료의 경계면에서의 박리 강도에 관한 상기 포팅 재료의 충진량을 보여주는 박리 강도 특성을 구하는 단계;
    상기 발생 응력 특성 및 상기 박리 강도 특성을 기초로, 상기 박리 강도가 상기 발생 응력보다 크게 되도록 하는 범위 내에서 상기 포팅 재료의 충진량을 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 충진량을 기초로 상기 단자 수용실 내에 포팅 재료를 충진시켜 상기 단자 수용실을 밀봉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥터의 충진 재료 충진 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 포팅 재료의 충진량을 설정하는 단계는 상기 박리 강도가 상기 발생 응력보다 약간 더 크게 되도록 하는 것을 특징으로 하는 커넥터의 충진 재료 충진 방법.
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