CN108063327A - 连接器 - Google Patents

Abstract

一种连接器，包括：端子，该端子连接于电线；和树脂壳体，该树脂壳体容纳和保持端子；其中，一个槽或多个槽中的每个槽均包括与电线的长度方向垂直的方向分量，并且在其表面上具有凸部，该一个槽或多个槽穿过端子的表面的一部分的区域而延伸，并且在该包括槽穿过而延伸的区域的部分中，端子嵌入并固定在构成壳体的树脂中。通过采用该类型的结构，能够减少部件的数量，并且在端子与壳体之间实现了优良的附着性和气密性。

Description

连接器

技术领域

本发明涉及一种连接器。具体地，本发明涉及一种能够在线束等中使用的具有树脂壳体的连接器。

背景技术

位于线束的末端处并且用作与电气设备的连接部分的连接器以各种形态存在。一种已知的实例是能够用于高压应用的屏蔽连接器(例如，参见JP 2012-226832 A)。

用于高压电机的连接器，并且特别是在防油应用中使用的连接器的传统构造的实例包括具有下面的部件的已知的连接器。具体地，这些连接器包括：(1)连接于电线末端的端子，(2)连接于电气装置的电线，(3)壳体，该壳体确保绝缘、端子保持、O形环压缩、以及橡胶塞和密封圈的压缩的满意水平，(4)O形环，该O形环用于防止油从电机渗透(以及端子与壳体之间的区域的防油)，(5)固定O形环的保持器，(6)橡胶塞，该橡胶塞用于防止水进入连接器(以及电线与壳体之间的区域的防水)，以及(7)后保持器，该后保持器挤压橡胶塞并且限制电线的弯曲。以这种方式，用于高压电机的传统连接器具有极大数量的部件，导致大量的问题，包括(a)高部件成本，(b)高组装成本，(c)复杂的部件管理，和(d)难以实施空间节省措施。

已知作为用于高压连接器的壳体材料的间规聚苯乙烯(在下文中也简称为“SPS”)的使用。SPS展现出良好的耐热性和耐油性，并且因此，作为壳体材料非常适用。然而，因为良好的耐油性趋向于阻碍实现良好附着，所以使用粘合剂的化学粘合趋向于是有问题的。因此，将各种部件粘合并保持在SPS壳体内是困难的。通过使用UV处理以在SPS的端基处引入官能团而提高SPS的附着性是一种可能性，但是该官能性趋向于随着时间恶化，并且因此，不是十分满意的解决方案。

此外，为了防油的目的，丙烯酸橡胶材料广泛地用作用于连接器的密封部件。然而，由丙烯酸橡胶形成的密封部件有时可能在组装期间在与端子的角部接触时断裂，导致气密性的恶化，并且使得难以确保良好的防水性和防油性。

发明内容

已经鉴于以上与传统技术有关的问题获得了本发明。本发明的目的是提供一种连接器，其具有在端子与壳体之间的优良的附着性和气密性，并且能够减少部件的数量。

根据本发明的第一方面的连接器具有：端子，该端子连接于电线；和树脂壳体，该树脂壳体容纳和保持所述端子，其中

一个槽或多个槽中的每个槽均包括与所述电线的长度方向垂直的方向分量，并且在其表面上具有凸部，所述一个槽或多个槽穿过所述端子的表面的一部分的区域而延伸，并且

在包括所述槽穿过而延伸的区域的该部分中，所述端子嵌入和固定在构成所述壳体的树脂中。

根据本发明的第二方面的连接器涉及第一方面的连接器，其中，所述连接器还包括：电线连接部，该电线连接部连接所述端子与所述电线，电线被覆，该电线被覆覆盖所述电线，和防水被覆部，该防水被覆部被设置为跨越所述电线连接部与所述电线被覆，并且至少所述端子的所述槽穿过而延伸的区域，所述电线连接部和所述防水被覆部嵌入并固定在构成所述壳体的所述树脂内。

根据本发明的第三方面的连接器涉及第一或第二方面的连接器，其中，所述槽的表面上的所述凸部的距离槽表面的高度是5μm以上。

根据本发明的第四方面的连接器涉及第一至第三方面的任意一方面的连接器，其中，穿过所述端子延伸的所述槽的槽深(X)与槽宽(Y)之间的比率(X/Y)是2以上。

根据本发明的第五方面的连接器涉及第一至第四方面的任意一方面的连接器，其中，6个以上的槽穿过所述端子而延伸。

根据本发明的第六方面的连接器涉及第一至第五方面的任意一方面的连接器，其中，根据ISO 19095系列测量的所述壳体与所述端子之间的剥离强度是4N以上。

根据本发明的第七方面的连接器涉及第一至第六方面的任意一方面的连接器，其中，在下面描述的条件A的情况下测量的所述壳体与所述端子之间的气密性是50kPa以上。

(条件A)将压缩空气从连接器的一侧吹入到壳体与端子之间，所述压缩空气的压力以每30秒的恒定间隔从10.0kPa提高到400.0kPa，并且将当在连接器的另一侧检测到空气泄漏时的所述压缩空气的压力视为气密性压力。

本发明能够提供一种连接器，该连接器具有在端子与壳体之间的优良的附着性和气密性，并且该连接器能够减少部件的数量。

附图说明

图1是图示出根据本发明的实施例的连接器的一部分的截面图。

图2是图示出位于图1所示的连接器内的端子的顶视图。

图3是图示出在穿过端子延伸的槽内硬化的树脂的外观的截面图。

图4是示意性地图示出穿过端子延伸的槽和设置在槽的表面上的凸部的截面图。

图5A是图示出穿过端子延伸的槽的表面的图。

图5B是示出图5A的截面的一部分的放大的电子显微镜照片。

图6是图1所示的连接器的立体图。

图7是图示出应用本发明的实施例的连接器的完成状态的立体图。

图8A是示意性地图示出金属片的立体图。

图8B是示意性地图示出金属片与树脂的一体成型之后的状态的立体图。

图8C是示意性地图示出在向上拉动金属片的一端的剥离试验期间的状态的立体图。

图9是图示出用于评价气密性的夹具的截面图。

参考标记列表

1：电线

2：端子

3：防水被覆部

4：壳体

5：导体

6：绝缘体(电线被覆)

7：电连接部

8：电线连接部

9：连结部

10：阶部

13：槽

18：壳体主体

19：凸缘部

20：连接器接合部

21：***部

22：端子固定部

具体实施方式

在下面的详细描述中，为了说明的目的，陈述许多具体细节，以提供公开的实施例的透彻理解。然而，明显地，可以在没有这些具体细节的情况下实施一个以上的实施例。在其它情况下，示意性地示出了公知的结构和装置，以简化附图。

下面将通过参考附图描述本发明的实施例。需要注意的是，将利用相同或相似的参考标记表示全部图中的相同或相似的部分，并且将省略或简化这样的部分和部件的描述。另外，需要注意的是，附图是示意性的，并且因此与实际附图不同。

图1是图示出根据本发明的实施例的连接器的一部分的截面图。在图1所示的连接器中，端子2容纳并保持在树脂壳体4内，并且端子2连接于向外延伸的电线1。

电线1是用于电连接多个装置中的任意装置的导线，并且该实施例包括三条这种电线。各条电线1具有导体5和覆盖该导体5的绝缘体6(电线被覆)。例如，电线1形成有圆形截面形状。在电线1的末端处，沿着预定长度去除绝缘体6，从而露出导体5。导体5由诸如铝、铝合金、铜或铜合金这样的导电材料形成，并且可以具有例如由绞合线构成的导体结构。

在图1和图2中，端子2通过压制加工铜或铜合金的金属板而形成，并且在该实施例中，端子2形成为具有中间阶部的带状板。具有该类型的形状的端子2具有：电连接部7，其连接于在图中未示出的对置端子；电线连接部8，其连接于电线1的末端处的导体5；以及连结部9，其位于电连接部7与电线连接部8之间。

连结部9被设置于端子2的中央部。连结部9包括阶部10，并且电连接部7和电线连接部8在该阶部10的两侧形成为板，从而形成大致曲柄状的端子。多个槽13穿过电线连接部8延伸。

穿过电线连接部8延伸的多个槽13形成在与电线1的长度方向垂直的方向上，并且形成为围绕电线连接部8的外表面的整个周边。下面将描述这些槽13的详情。

另一方面，为了确保电线1的导体部5不露出，由树脂材料形成的防水被覆部3形成为跨越端子2的电线连接部8与电线1的绝缘体6。防水被覆部3能够通过下面描述的类型的一次成型而形成。

壳体4是具有绝缘性的树脂成型品，并且具有壳体主体18和一体的凸缘部19，该凸缘部19被设置在壳体主体18的中央部的周围。

端子2的电连接部7设置在连接器接合部20内，端子2的连结部9和防水被覆部3***成型到***部21内，该连接器接合部20和***部21与壳体主体18一体地形成。

如上所述，在其表面上具有凸部的多个槽13在与电线1的长度方向垂直的方向上，围绕端子2的电线连接部8的外表面的整个周边而延伸。如图1所示，在端子2由***部21覆盖的并且槽13围绕外周而延伸的区域中，端子2嵌入并固定在构成壳体4的树脂内。在***成型期间，树脂材料流到多个槽13内并且固化，从而形成多个端子固定部22。换句话说，因为槽13的存在，所以金属与树脂之间的接触面积增大，从而提高了金属与树脂之间的结合强度。此外，因为进入连接器的任意气体或液体由这些端子固定部22阻塞，所以能够确保良好的连接器气密性。因此，能够在不要求诸如O形环这样的单独部件的情况下确保良好的气密性。

此外，通过在槽13的表面上设置凹凸部，能够通过固定效果进一步提高结合强度。图4是示意性地图示出槽和设置在槽的表面上的一系列凸部的图，并且图5A和图5B是图示出通过激光加工形成的槽和槽表面凸部的电子显微镜照片。如果在槽面上形成凸部，如图4和图5所示，则清楚地，将实现固定效果的提高。此外，从确保良好的固定效果的观点来看，这些类型的凸部距离槽面的高度优选地是5μm以上，并且更加优选地是在5～20μm的范围内(参见图4)。

在图2中，图示出了其中槽13在与电线1的长度方向垂直的方向上延伸的构造，但是在该实施例中，槽13仅需要包括与长度方向垂直的方向分量。例如，槽13可以在从相对于电线1的长度方向的垂线倾斜的方向上延伸。在这样的情况下，围绕周向而形成的槽必须搭接(overlap)，并且搭接边宽优选地不超过15μm。此外，槽自身不必须是直线。例如，如果槽具有鳞片状或波状形状，并且相邻的槽彼此搭接，则能够通过各个槽阻断水的浸入，这意味着还可以使用弯曲槽。

在上述实施例中，槽13形成为使得槽的深度方向采用相对于端子2的表面垂直的方向，但是为了进一步提高结合强度，优选地使槽形成有相对于垂直方向的倾斜度。在这样的情况下，相对于端子2的表面的倾斜角度优选地处于75°～105°的范围内。

形成在端子2中的槽的槽深(X)与槽宽(Y)之间的比率(X/Y)优选地是2以上，并且更加优选地，处于2～2.7的范围内。

以上槽13中的每个或多个槽13形成为穿过端子2延伸，但是从气密性和结合强度的观点来看，槽的数量优选地是至少6个，并且特别优选地是17～45的范围内的数量。

此外，穿过端子2延伸的槽13能够通过机加工、激光加工或压制加工而形成。在这些技术之中，为了确保良好的气密性，优选地通过激光加工形成槽。在JP 2010-167475A中描述了这种类型的激光加工。此外，如果通过激光加工在端子中形成槽，则因为能够在要求的范围内形成要求数量的槽，并且能够形成均一形状的槽，所以能够长期地将与壳体的结合强度维持在优良的状态。

能够用于形成壳体的材料的实例包括热塑性树脂，诸如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺66(PA66)、芳香族聚酰胺(PA6T)、聚苯硫醚(PPS)、间规聚苯乙烯(SPS)、和丙烯腈/苯乙烯树脂(AS)。在这些之中，SPS的使用是特别优选的。这是因为SPS展现出优良的耐热性、耐油性和耐化学性，并且能够承受在油冷结构中的长期使用。如上所述，因为其优良的耐油性，所以SPS趋向于展现出较差的附着性，但是在该实施例中，因为能够通过在端子中形成的槽而解决该附着性的问题，所以能够有效地利用SPS的优点。

因为壳体的材料和端子的材料在温度的改变下展现出不同的线性膨胀系数，所以优选地选择和使用具有与端子的材料的线性膨胀系数相似的线性膨胀系数的壳体材料。

如上所述，端子的形成材料的实例包括铜或铜合金、铝和SUS，但是从导电性和可加工性的观点来看，优选无氧铜(C1020 1/2H)。

如上所述，在该实施例的连接器中，能够提高壳体与端子之间的结合强度，并且例如，能够将根据ISO 19095系列测量的壳体与端子之间的剥离强度提高到4N以上的值，并且如果采用适当条件，甚至能够提高到10N以上。

此外，在该实施例的连接器中，还能够提高壳体与端子之间的气密性，并且能够将在下面描述的条件A的情况下测量的壳体与端子之间的气密性提高到50kPa以上，或者提高到100kPa以上、200kPa以上，或者如果采用适当条件，甚至能够提高到300kPa以上。

(条件A)将压缩空气从连接器的一侧吹入到壳体与端子之间，压缩空气的压力以每30秒的恒定间隔从10.0kPa增加到400.0kPa，并且将当在连接器的另一侧检测到空气泄漏时的压缩空气的压力视为气密性压力。

上述该实施例的连接器使得能够减少部件的数量，并且展现出在端子与壳体之间的优良的附着性和气密性。该连接器能够极为有益地用作在电子设备、车载电气部件、变压器或线圈电力模块、或者其它装置、继电器和传感器中使用的线束的气密结构，并且该连接器使得能够缩短防水处理时间。因此，该连接器不限于使用在汽车等中的车辆地板线束中或用于空调单元等的线束中，并且还能够应用于空冷结构的电机线束。

接着，将描述该实施例的连接器的制造所需的步骤。

首先，在第一步骤中，进行将电线1的末端处的导体5连接于端子2的电线连接部8的操作。该连接方法可以采用任意适当的方法，诸如焊接、溶剂焊接或钎焊。此外，在该步骤中，使用以上述方式制造的具有穿过端子延伸的槽的端子。

随后，在第二步骤中，将防水被覆部3形成为跨越端子2的电线连接部8与电线1的绝缘体6。防水被覆部3通过树脂成型(一次成型)形成，并且在该成型加工期间，优选地将连结各个防水被覆部3的桥接部形成为成型品的一体部分。通过形成这些桥接部，能够使三个端子2的相对位置稳定，从而简化在随后的步骤中的操作。

接着，在第三步骤中，通过树脂成型(二次成型)形成壳体4，如图6所示。在该壳体4的成型期间，端子2和电线1的末端部分别经由连结部9和防水被覆部3经受***成型。作为该***成型的结果，树脂材料流到槽13内并且固化，从而形成多个端子固定部22。端子2通过该壳体4的树脂成型而固定。

随后，在第四步骤中，将金属屏蔽罩24和橡胶单元密封圈25等配合于壳体4，如图7所示。此外，将利用单个部件覆盖所有的三个筒状形成的电线1的屏蔽部件(在图中未示出)也固定于屏蔽罩24。该屏蔽部件的固定使用在图中未示出的金属屏蔽环。按顺序进行这些步骤直到该第四步骤，完成连接器26的组装。

如以上参考图1至5所描述地，在根据该实施例的连接器26中，能够在不使用专用固定部件的情况下将端子2固定于壳体4。这是因为，在端子2的电线连接部8中形成多个槽13，并且该多个槽13的存在增大了壳体与端子之间的接触面积，从而提高了结合强度。此外，因为外部的气体或液体的进入被端子固定部22阻断，所以还提高了气密性。

上述步骤使得能够缩短用于使线束防水所需的处理时间。具体地，组装传统使用的丙烯酸橡胶O形环和保持器要求至少两分钟，然而在该实施例中，最终状态已经展现出了优良的气密性，这意味着能够在一分钟内完成防水处理。

下面将使用一系列的实例更加详细地描述本发明，但是本发明绝对不限于这些实例。

[实例1至7]

首先，将由无氧铜(C1020 1/2H)形成的金属片(127×12.7×0.5mmt，线性膨胀系数：17.7×10^-6/℃)经受激光加工，以形成一系列的槽(参见图8A)。具体地，在各个实例中，与金属片的长度方向垂直的方向上形成槽(由Yamase Group Co.,Ltd.)，该槽具有表格1所示的槽深、槽宽、槽深与槽宽之间的比率、表面粗糙度、和槽的数量。随后，将其中形成有槽的金属片经受使用树脂的***成型，(S131，由Idemitsu Kosan Co.,Ltd制造，SPS树脂，线性膨胀系数：20.0×10^-6/℃)，从而将金属片与SPS一体化为单体(127mm×12.7mm，厚度：2.7mm)(参见图8B)。在图8A至8C中，符号30表示成型品，符号32表示树脂，并且符号34表示金属片。

接着，使用下面描述的方法来测量金属片与树脂之间的(1)剥离强度(根据ISO19095系列)和(2)气密性。

[比较例1]

使用与实例1至7中使用的金属片相同但是没有形成在金属中的槽的金属片，以与实例1至7相同的方式进行利用树脂的***成型，以将金属片与树脂一体化为单体。

[比较例2至6]

将与在实例1至7中使用的金属片相同的金属片经受激光加工，以形成在与金属片的长度方向平行的方向上延伸的槽。具体地，在各个比较例中，(由L.P.S.Works Co.,Ltd.)形成具有表格2所示的槽深、槽宽、表面粗糙度、和槽的数量的槽。随后，以与实例1至7相同的方式进行利用SPS树脂的***成型，以将金属片与树脂一体化为单体。

接着，以与实例1至7相似的方式测量金属片与树脂之间的(1)剥离强度(根据ISO19095系列)和(2)气密性。

(1)剥离强度(附着强度，附着性)

使用90°的剥离试验装置(自动绘图仪AG-1、精密万能试验机、由ShimadzuCorporation制造)，根据ISO 19095系列使在各个实例和各个比较例中得到的成型品以50mm/min的试验速度经受剥离强度的测量(参见图8C)。具体地，在其中已经进行激光加工的金属片的70mm区域和尚未进行激光加工的50mm区域(参见图8A)之中，握持没有激光加工的50mm区域并且以50mm/s的速度拉动，以进行剥离试验。在表格1中示出测量结果。

(2)气密性(密封性，防水性)

下面将参考图9描述用于测量气密性的铝制夹具。图9所示的夹具40具有：夹具主体42，该夹具主体42具有带有封闭底部的圆筒状；和盖44，该盖44密封夹具主体42的开口端。连接到外部的通风口46设置在夹具主体42中，并且压缩空气通过该通风口46供给到内部空间。经受气密性测量的成型品***到其内的矩形形状的开口设置在盖44的中央部。在成型品的一部分露出于外部的状态下，该开口保持成型品，并且水密，使得当将成型品保持在开口内时，水不能进入夹具主体42的内部。

将在以上实例和比较例中得到的各个成型品置于夹具40上，将夹具浸入到水中，将10.0kPa的压缩空气通过管吹入到夹具内30秒，并且检查成型品的压缩空气从水密部的泄漏。如果没有检测到压缩空气的泄漏，则将压缩空气的压力以10.0kPa的间隔提高，在每次间隔之后重复泄漏检测，直到达到400kPa。将当第一次检测到泄漏时的压缩空气的压力视为密封压力。将50kPa以上的密封压力视为通过(o)，而将小于50kPa的密封压力视为失败(×)。在表格1中示出评价结果。

表格1

表格2

基于表格1，明显地，各个实例1至7产生了剥离强度和气密性的优良结果。相比之下，因为在比较例1中没有进行表面处理，并且因为在比较例2至6中槽在与电线的长度方向平行的方向上延伸，所以比较例没有产生良好结果。基于这些结果，推断甚至在端子与壳体通过***成型而一起成型的那些情况下，设置在与电线的长度方向垂直的方向上穿过端子延伸的槽也产生优良的附着性(剥离强度)和气密性。

以上已经描述了本发明的实施例。然而，可以在不背离本发明的精神和主要特征的情况下以其它具体形态实施本发明。因此，在所有方面中，这些实施例应该被认为是说明性的，并且不受限制，本发明的范围由附加的权利要求表明，而不是由前面的描述和处于权利要求的等同的意义和范围内并且因此包括在本发明中的所有改变所限定。

而且，在本发明的实施例中描述的效果仅仅是由本发明实现的最优效果的列举。因此，本发明的效果不限于在本发明的实施例中描述的效果。

Claims (7)

1.一种连接器，包括

端子，该端子连接于电线；和

树脂壳体，该树脂壳体容纳并保持所述端子，其中

一个槽或多个槽中的每个槽均包括与所述电线的长度方向垂直的方向分量，并且在所述槽的表面上具有凸部，所述槽穿过所述端子的表面的一部分的区域而延伸，并且

在包括所述槽穿过而延伸的所述区域的部分中，所述端子嵌入并固定在构成所述壳体的树脂中。

2.根据权利要求1所述的连接器，还包括：

电线连接部，该电线连接部将所述端子与所述电线连接，

电线被覆，该电线被覆覆盖所述电线，和

防水被覆部，该防水被覆部被设置为跨越所述电线连接部与所述电线被覆，其中

至少所述槽穿过而延伸的所述端子的所述区域、所述电线连接部和所述防水被覆部嵌入并固定在构成所述壳体的所述树脂内。

3.根据权利要求1或2所述的连接器，其中，所述槽的表面上的所述凸部的距离槽表面的高度是5μm以上。

4.根据权利要求1或2所述的连接器，其中，穿过所述端子延伸的所述槽的槽深(X)与槽宽(Y)之间的比率(X/Y)是2以上。

5.根据权利要求1或2所述的连接器，其中，6个以上的槽穿过所述端子而延伸。

6.根据权利要求1或2所述的连接器，其中，根据ISO 19095系列测量的所述壳体与所述端子之间的剥离强度是4N以上。

7.根据权利要求1或2所述的连接器，其中，在下面描述的条件A的情况下测量的所述壳体与所述端子之间的气密性是50kPa以上：

(条件A)压缩空气从所述连接器的一侧吹入到所述壳体与所述端子之间，所述压缩空气的压力以每30秒的恒定间隔从10.0kPa增加到400.0kPa，并且当在所述连接器的另一侧检测到空气泄漏时的所述压缩空气的压力被视为气密性压力。