KR20170133491A - 터미널 인서트 성형품 - Google Patents

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Abstract

터미널 인서트 성형품(11)은 금속제의 터미널(15)과, 터미널(15)을 내부에 인서트한 수지제의 성형품(14)을 구비한다. 성형품(14)은 사출 성형에 의해 형성된 것이고, 성형품(14)에 있어서 사출 성형 시에 용융한 수지의 주입을 받고 있던 부분을 수지 주입 부분(α)으로 한 경우, 수지 주입 부분(α)은 볼록 형상으로 형성되어 있다. 성형품(14)은 수지 주입 부분(α)의 반대 부분에 수지 주입 부분(α)으로부터 이격되는 방향으로 팽출하는 구면 형상을 나타낸 구면부(γ)를 구비한다. 성형품(14)은 회전 가능하게 지지된 샤프트(4)의 회전 각도를 검출하는 회전각 센서(10)를 구성하는 부품을 인서트하고 있다.

Description

터미널 인서트 성형품
본 출원은 2015년 8월 21일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2015―163887호 및 2016년 6월 23일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2016―124403호에 기초하는 것으로, 여기에 그 기재 내용을 원용한다.
본 개시는 수지에 의하여 형성되는 성형품의 내부에 터미널이 인서트된 터미널 인서트 성형품에 관한 것이다.
성형품의 내부에 터미널이 삽입된 터미널 인서트 성형품으로서, 특허 문헌 1에 개시되는 기술이 알려져 있다. 이 특허 문헌 1에는 터미널 인서트 성형품의 일례로서, 회전각 센서와 전기적으로 접속된 터미널을 성형품의 내부에 인서트한 센서 커버가 개시되어 있다.
특허 문헌 1: 일본국 특허공개 제2008―201048호 공보
이하에서는 성형품을 사출 성형할 때에 이용되는 성형틀에 있어서, 수지를 성형틀의 내부에 주입하는 포트를 게이트부라 한다. 또한, 성형 후의 성형품에 있어서, 게이트부로부터 수지의 주입을 받는 부분을 수지 주입 부분이라 한다. 또한, 게이트부에서 경화된 수지를 성형품으로부터 떼어 내는 것을 게이트 컷이라 한다.
문제점 1에 대하여 서술한다. 성형품을 사출 성형할 때, 고온의 용융 수지가 인서트되는 터미널에 접촉하여 터미널이 축열한다. 터미널이 게이트부 근처에 위치하면, 터미널에 축열된 열의 영향에 의해 터미널에 가까운 수지 주입 부분의 경화가 불충분하게 된다. 이 상태에서 게이트 컷이 실시되면, 불충분하게 경화된 수지 주입 부분이 게이트부의 내부에서 경화된 수지에 의해 너저분하게 떼어내지므로, 수지 주입 부분이 떼어내짐으로써 움푹 패임 등에 의해 강도가 낮아진 부분이 수지 주입 부분에 생겨 버린다.
문제점 2에 대하여 서술한다. 강화 섬유가 배합된 수지로 형성된 성형품은 냉열 스트레스를 받았을 때에 수지 주입 부분에 크랙이 발생하기 쉽다. 이 결함을 구체적으로 설명한다. 일방향을 따르는 배향의 강화 섬유의 선열팽창계수(linear thermal expansion coefficient)와, 일방향에 대하여 직교하는 배향의 강화 섬유의 선열팽창계수는 다르다. 이 때문에, 강화 섬유가 혼입되는 수지는 강화 섬유의 배향 방향의 차이에 따라서 선열팽창계수가 다르다. 일반적으로, 사출 성형을 실시하면, 수지 주입 부분(α) 부근의 표층에서는 수지의 흐름 방향을 따라서 강화 섬유가 배향되지만, 내부에서는 강화 섬유가 수지의 흐름 방향에 대하여 직교하는 방향으로 배향된다. 이 때문에, 수지 주입 부분의 부근에서는 표층과 내부의 선열팽창계수가 크게 달라져 버린다. 그 결과, 성형품이 냉열 스트레스를 받았을 때에 표층과 내부의 선열팽창계수의 차이에 의하여 수지 주입 부분에 크랙이 발생하기 쉬워진다.
본 개시의 목적은 수지 주입 부분에 강도가 낮은 부분이 생기는 것을 방지하고, 또한 냉열 스트레스를 받았을 때에 수지 주입 부분에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있는 터미널 인서트 성형품의 제공에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 개시의 하나의 양태는 수지 주입 부분을 볼록 형상으로 형성함으로써 성형 시에 게이트부에서 터미널까지의 거리를 떨어뜨릴 수 있다. 이에 따라, 성형 시에 용융 수지가 터미널과 접촉함으로써 터미널이 축열되어도, 터미널에 축열된 열의 영향이 수지 주입 부분에 미치는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, 게이트 컷이 실시될 때에 수지 주입 부분의 온도를 내려서 수지 주입 부분의 경화 부족을 회피할 수 있다. 그 결과, 게이트 컷이 실시될 때에 불충분하게 경화된 수지 주입 부분이 게이트부 내에서 경화된 수지에 의해 떼어내지는 결함을 회피할 수 있고, 수지 주입 부분이 떼어내짐으로써 발생하는 강도가 낮은 부분이 수지 주입 부분에 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 수지 주입 부분이 볼록 형상으로 형성되어 있기 때문에 수지 주입 부분을 이루는 수지는 종래 기술에 비교하여 양이 증가되어 있다. 이 때문에, 냉열 스트레스를 받았을 때에 수지 주입부에 발생하는 변형을, 양이 증가된 수지 주입부의 수지가 분산하여 흡수한다. 이에 따라, 수지 주입 부분에 발생하는 스트레스를 작게 할 수 있어서, 수지 주입 부분에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 개시에 대한 상기 목적 및 그 밖의 목적, 특징이나 이점은 첨부된 도면을 참조하여 아래의 상세한 설명에 의해 보다 명확해진다.
도 1은 본 개시의 실시 형태의 스로틀 밸브의 단면도이다.
도 2는 실시 형태의 센서 커버를 외측에서 바라본 센서 커버의 외부면을 도시한 도면이다.
도 3은 실시 형태의 센서 커버의 측면도이다.
도 4는 실시 형태의 센서 커버를 내측에서 바라본 센서 커버의 내부면을 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 Ⅴ―Ⅴ선을 따르는 단면도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ에서 바라본 도면이고, 도 6(a)는 사각 기둥 형상으로 형성된 수지 주입 부분의 볼록 형상을 도시하고, 도 6(b)는 원기둥 형상으로 형성된 수지 주입 부분의 볼록 형상을 도시하고, 도 6(c)는 원추대 형상으로 형성된 수지 주입 부분의 볼록 형상을 도시한 도면이다.
도 7은 실시 형태의 성형틀의 주요부 단면도이다.
이하에서는 도면에 기초하여 실시 형태를 설명한다. 또한, 이하에서 개시하는 실시 형태는 일례를 개시하는 것으로서, 본 개시가 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 7에 기초하여 실시 형태를 설명한다. 자동차에는 엔진에 공급하는 흡기량의 조정을 실시하는 스로틀 밸브(1)가 탑재된다.
스로틀 밸브(1)의 기본 구조는 주지의 것이고, 구체적인 일례를 도 1에 도시한다. 스로틀 밸브(1)는 흡기 통로(2)의 일부가 형성되는 하우징(3)과, 이 하우징(3)에 대하여 회전 자유롭게 지지되는 샤프트(4)와, 흡기 통로(2) 내에서 샤프트(4)에 고정되는 버터플라이형의 밸브체(5)를 구비한다.
스로틀 밸브(1)는 샤프트(4)를 구동하는 전동 액추에이터(6)를 구비한다. 전동 액추에이터(6)는 회전 출력을 발생시키는 주지의 것이고, 통전에 의해 회전력을 발생시키는 전동 모터(7)와, 이 전동 모터(7)의 회전 출력을 증폭하여 샤프트(4)를 구동하는 감속 기구(8)와, 샤프트(4)를 초기 위치로 되돌리는 스프링(9)을 구비한다. 또한, 전동 액추에이터(6)는 샤프트(4)의 회전 각도를 검출하는 회전각 센서(10)를 구비한다.
전동 액추에이터(6)는 하우징(3)에 조립되는 것이고, 하우징(3)에는 나사 등에 의하여 조립되는 센서 커버(11)가 장착된다. 그리고 하우징(3)에 형성된 모터 수용실에 전동 모터(7)가 수용되고, 하우징(3)과 센서 커버(11)의 사이에 형성된 공간에 감속 기구(8), 스프링(9) 등이 수용된다.
회전각 센서(10)는 샤프트(4)의 회전 각도를 검출함으로써 밸브체(5)의 개도를 검출하는 스로틀 포지션 센서이고, 샤프트(4)의 회전 각도에 따른 개도 신호를 엔진 컨트롤 유닛으로 출력한다. 회전각 센서(10)는 2개의 부재의 상대 회전을 비접촉으로 검출하는 자기형 센서이고, 샤프트(4)와 일체로 회전하는 자기 회로부(12)와, 센서 커버(11)에 설치되어 자기 회로부(12)에 대해서 비접촉으로 배치되는 자기 검출부(13)를 구비한다. 이 자기 검출부(13)는 검출한 자속에 따른 전압 출력을 발생시키는 홀IC, 노이즈 제거 등을 실시하는 콘덴서, 복수의 센서 단자 등을 열경화 수지로 인서트한 1차 성형품이다.
센서 커버(11)는 터미널 인서트 성형품에 상당하는 것으로서, 금속제의 터미널(15)과, 이 터미널(15)을 인서트한 수지제의 성형품(14)을 구비한다. 이 센서 커버(11)는 자기 검출부(13)의 일부와, 복수의 터미널(15)을 인서트한 2차 성형품이다. 즉, 성형품(14)은 회전각 센서(10)를 구성하는 부품으로서 자기 검출부(13)를 인서트하고 있다. 또한, 자기 검출부(13)에 설치된 복수의 센서 단자는 성형품(14)에 인서트되는 복수의 터미널(15)과 용접 등에 의해 전기적으로 또한 기계적으로 결합되어 있다.
성형품(14)에는 전동 모터(7)를 통전하는 2개의 모터 콘택트(16)가 인서트되어 있다. 이 모터 콘택트(16)는 센서 커버(11)를 하우징(3)에 조립함으로써 전동 모터(7)에 설치된 모터 단자(17)와 전기적으로 접속된다. 또한, 2개의 모터 콘택트(16)는 성형품(14)에 인서트되는 2개의 터미널(15)과 용접 등에 의해 전기적으로 또한 기계적으로 결합되어 있다.
상기한 각 터미널(15)은 얇은 도전성의 금속판을 프레스 가공 등에 의해 사전에 결정된 형상으로 절단하여 설치된다. 그리고 각 터미널(15)의 일단은 성형품(14)에 의하여 설치되는 커넥터(18)의 내부에 노출되어 배치된다.
성형품(14)은 사출 성형에 의하여 사전에 결정된 형상으로 형성된 것이다. 성형품(14)을 이루는 수지의 내부에는 성형품(14)의 강도를 높이는 수단으로서 강화 섬유가 배합된다. 또한, 강화 섬유의 구체적인 예를 한정하는 것은 아니지만, 일례로서 유리 섬유가 이용된다. 사출 성형은 성형틀(A)의 내부에 용융한 고온의 수지를 주입하고, 경화 후에 성형틀(A)로부터 성형품(14)을 떼어내는 것이다. 성형틀(A)에는, 그 내부에 용융한 성형품(14)을 주입하는 게이트부(X)가 설치된다. 성형틀(A)은 주지의 것이고, 사출된 고온의 수지를 단시간에 경화하는 수단으로서 성형틀(A)이 수냉이나 유냉(油冷) 등에 의해 냉각된다.
성형틀(A)로부터 떼어내어진 성형품(14)에 있어서, 게이트부(X)가 개구되어 있던 부분을 수지 주입 부분(α)이라 한다. 즉, 성형품(14)에 있어서, 게이트부(X)로부터 용융한 수지의 주입을 받는 부분을 수지 주입 부분(α)이라 한다. 또한, 수지 주입 부분(α)에 있어서, 게이트부(X) 내에서 경화한 수지의 흔적을 게이트 흔적(β)이라 한다. 이 게이트 흔적(β)은 성형 후에 절삭 기술이나 연마 기술 등에 의해 제거되는 것이어도 좋지만, 도 5에서는 게이트 흔적(β)이 남겨진 것을 도시한다.
수지 주입 부분(α)은 도 3, 도 5에 도시한 바와 같이, 볼록 형상으로 형성된다. 이 수지 주입 부분(α)은 수지 주입 부분(α) 주위의 성형품(14)의 표면으로부터 돌출한 형상을 나타낸다. 또한, 상기한 게이트 흔적(β)은 수지 주입 부분(α)의 최상부의 대략 중앙에 존재한다. 수지 주입 부분(α)은 볼록 형상으로 한정되는 것은 아니고, 도 6(a)∼(c)에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 사각 기둥, 원 기둥, 원추대 형상으로 형성된다. 또한, 도 6(a)∼(c)는 게이트 흔적(β)(도 5 참조)이 절삭 기술이나 연마 기술 등에 의해 제거된 것을 도시한다.
성형품(14)은 수지 주입 부분(α)의 반대 부분에 구면부(γ)를 구비한다. 이 구면부(γ)는 수지 주입 부분(α)으로부터 이격되는 방향으로 팽출된 구면 형상을 나타낸다. 수지 주입 부분(α)의 볼록 형상과 구면부(γ)의 구면 형상 사이의 위치 관계는 동심원상으로 설정된다.
효과 1에 대하여 서술한다. 수지 주입 부분(α)의 바로 아래와 같이, 수지 주입 부분(α)의 근처에 터미널(15)이 존재하는 경우, 이 실시 형태에서 나타낸 바와 같이, 수지 주입 부분(α)을 볼록 형상으로 형성함으로써 게이트부(X)에서 가장 가까운 터미널(15)까지의 거리를 떨어뜨릴 수 있다. 이에 따라, 성형 시에 고온의 용융 수지가 터미널(15)과 접촉함으로써 터미널(15)이 축열되어도, 터미널(15)에 축열된 열의 영향이 수지 주입 부분(α)에 미치는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, 게이트 컷이 실시될 때에 수지 주입 부분(α)의 온도를 내릴 수 있어서, 수지 주입 부분(α)의 경화 부족을 회피할 수 있다. 그 결과, 게이트 컷이 실시될 때에 불충분하게 경화된 수지 주입 부분이 게이트부의 내부에서 경화된 수지에 의해 떼어내지는 결함을 회피할 수 있고, 수지 주입 부분이 떼어내짐으로써 발생하는 강도가 낮은 부분이 수지 주입 부분(α)에 형성되는 것을 방지할 수 있다.
효과 2에 대하여 서술한다. 이 실시 형태에서는 상기한 바와 같이, 수지 주입 부분(α)이 볼록 형상으로 형성되어 있다. 이 때문에, 수지 주입 부분(α)을 이루는 수지는 종래 기술에 비교하여 양이 증가되어 있다. 이에 따라, 성형 시에 수지가 식을 때에 수지 주입 부분(α)에 발생하는 변형을, 양이 증가된 수지 주입 부분(α)의 수지가 분산하여 흡수한다. 그 결과, 성형품(14)이 냉열 스트레스를 받았을 때에 수지 주입 부분(α)에 발생하는 스트레스를 작게 할 수 있어서, 수지 주입 부분(α)에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
효과 3에 대하여 서술한다. 이 실시 형태에서는 수지 주입 부분(α)의 반대면에 구면부(γ)가 설치되어 있다. 이 구면부(γ)에 의하여 게이트부(X) 부근에서의 수지의 흐름이 흐트러져서, 게이트부(X)의 부근에서는 강화 섬유의 배향이 무작위로 된다. 이에 따라, 수지 주입 부분(α) 부근의 표층과 내부의 선열팽창차이를 작게 할 수 있다. 그 결과, 성형품(14)이 냉열 스트레스를 받았을 때에 수지 주입 부분(α)에 발생하는 스트레스를 작게 할 수 있어서, 수지 주입 부분(α)에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 수지 주입 부분(α)과는 다른 부분의 두께까지 두께를 증가시키면, 두께가 증가된 수지 내에 빈 구멍(vacant hole)이 발생하는 문제가 일어난다. 그래서 이 실시 형태에서는 수지 주입 부분(α)의 반대면에만 구면부(γ)를 설치하여 두께가 증가되는 부분을 필요한 한도내에서 최저로 억제하고 있다.
효과 4에 대하여 서술한다. 수지 주입 부분(α)은 상기한 바와 같이, 수지 주입 부분이 게이트부에서 경화된 수지에 의해 떼어내지는 결함을 회피할 수 있고, 또한, 수지 주입 부분(α)에 크랙이 발생하는 결함을 회피할 수 있다. 이에 따라, 센서 커버(11)의 품질을 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 센서 커버(11)를 포함하여 구성되는 회전각 센서(10) 및 전동 액추에이터(6)의 품질을 높일 수 있다. 그 결과, 스로틀 밸브(1)의 품질을 높일 수 있다.
상기 실시 형태의 변형예에 대하여 서술한다. 상기의 실시 형태에서는 센서 커버(11)에 2개의 수지 주입 부분(α)이 설치되는 예를 나타내지만, 수지 주입 부분(α)의 수를 한정하지 않는다. 상기의 실시 형태에서는 센서 커버(11)의 표측의 면에 수지 주입 부분(α)을 설치하는 예를 나타내지만, 센서 커버(11)의 이측의 면에 수지 주입 부분(α)을 설치해도 좋다.
상기의 실시 형태에서는 스로틀 밸브(1)를 구동하는 전동 액추에이터(6)의 센서 커버(11)에 본 개시를 적용하는 예를 나타냈지만, 한정하는 것은 아니다. 구체적으로는, 성형품(14)의 내부에 터미널(15)을 인서트하는 여러 가지 터미널 인서트 성형품에 본 개시를 적용할 수 있는 것이다. 이해 보조의 목적으로 일례를 개시하면, EGR밸브를 구동하는 전동 액추에이터(6)에 본 개시를 적용해도 좋다. 또는, 텀블 유동(tumble flow) 컨트롤 밸브 등의 흡기 포트 밸브를 구동하는 전동 액추에이터(6)에 본 개시를 적용해도 좋다. 또는, 터보차저(turbocharger)의 용량 조정 밸브 등을 구동하는 전동 액추에이터(6)에 본 개시를 적용해도 좋다.
상기의 실시 형태에서는 회전각 센서(10)와 전기적인 접속을 실시하는 터미널(15)을 인서트하고, 또한 전동 모터(7)와 전기적인 접속을 하는 터미널(15)을 인서트하는 성형품(14)을 나타냈지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 구체적으로는, 회전각 센서(10)와 전기적인 접속을 실시하는 터미널(15)만을 인서트하는 성형품(14)에 본 개시를 적용해도 좋다. 또는, 전동 모터(7)와 전기적인 접속을 하는 터미널(15)만을 인서트하는 성형품(14)에 본 개시를 적용해도 좋다.
본 개시는 실시예에 준거하여 기술되었지만, 본 개시는 해당 실시예나 구조에 한정되는 것은 아니라고 이해된다. 본 개시는 여러 가지 변형예나 균등 범위 내의 변형도 포함한다. 덧붙여서, 여러 가지 조합이나 형태, 나아가서는 이들 중 일 요소만, 그 이상, 또는 그 이하를 포함하는 다른 조합이나 형태도 본 개시의 범주나 사상 범위에 들어가는 것이다.

Claims (3)

  1. 금속제의 터미널(15)과,
    이 터미널(15)을 내부에 인서트한 수지제의 성형품(14)을 구비하고,
    상기 성형품(14)은 사출 성형에 의해 형성된 것이고,
    상기 성형품(14)에서 사출 성형 시에 용융한 수지의 주입을 받는 부분을 수지 주입 부분(α)으로 한 경우, 상기 수지 주입 부분(α)은 볼록 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    터미널 인서트 성형품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성형품(14)은 상기 수지 주입 부분(α)의 반대 부분에 상기 수지 주입 부분(α)으로부터 이격되는 방향으로 팽출하는 구면 형상을 나타낸 구면부(γ)를 구비하는 것을 특징으로 하는
    터미널 인서트 성형품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 성형품(14)은 회전 가능하게 지지된 샤프트(4)의 회전 각도를 검출하는 회전각 센서(10)를 구성하는 부품을 인서트하고 있는 것을 특징으로 하는
    터미널 인서트 성형품.
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