CN111435774B

CN111435774B - 防水结构

Info

Publication number: CN111435774B
Application number: CN202010037478.7A
Authority: CN
Inventors: 饭塚隼士; 茑川友佑; 加用一真; 加藤元; 斋藤晓洋; 木内海
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2019-01-15
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2040-01-14
Also published as: CN111435774A; JP2020113475A; US11190000B2; US20200227908A1; EP3683897A1; JP7103960B2

Abstract

一种防水结构，包括：第一密封部，其覆盖在要被插入要安装所述电线的对象的安装孔中的电线的周围，所述电线具有导体和覆盖所述导体的绝缘层，并且所述第一密封部具有弹性和电绝缘性；壳体，设置在所述电线的端部，所述壳体覆盖所述第一密封部，所述壳体由具有比所述第一密封部更高的刚性的绝缘树脂制成；和第二密封部，覆盖在与所述壳体的端部连续相连的电线的周围，并且具有弹性和电绝缘性。

Description

防水结构

技术领域

本发明涉及一种防水结构。

背景技术

现有技术的防水结构构造为在安装有电线的对象的安装孔与要插入到安装孔中的电线之间提供防水性能(参见，例如，JP2014-7112A)。连接器包括密封部和壳体。密封部由一体地覆盖电线的绝缘层的绝缘弹性材料形成，并且壳体由具有比一体地覆盖在电线的端部处的密封部的弹性材料更高的刚性的绝缘树脂制成。由弹性材料制成的密封部一次成型在电线的绝缘层上。由绝缘树脂制成的壳体二次成型为覆盖密封部。在连接器中，弹性材料用于一次成型的密封部，从而赋予了防水功能并且减小了电线弯曲期间的应力。

如上所述，在现有技术的连接器的防水结构中，筒状弹性材料设置为与电线的电线绝缘层(以下简称为“绝缘层”)的外周面接触。用于确保水密性的弹性体等优选用作该弹性材料。

然而，在现有技术中的防水结构，由于绝缘层、弹性体和壳体材料的线性膨胀系数不同，由壳体覆盖的弹性体的一部分会被推出壳体。因此，在现有技术中的防水结构，可能会发生因褶皱而导致的外观缺陷、断线或防水功能降低。

发明内容

本发明提供了一种防水结构，通过该防水结构可以防止由褶皱引起的外观缺陷、断线和防水功能降低。

根据本发明的示例性的方面，一种防水结构包括第一密封部，其覆盖在要被插入到安装电线的对象的安装孔中的所述电线的周围，所述电线具有导体和覆盖所述导体的绝缘层，所述第一密封部具有弹性和电绝缘性；壳体，设置在所述电线的端部，所述壳体覆盖所述第一密封部，所述壳体由具有比所述第一密封部更高的刚性的绝缘树脂制成；和第二密封部，覆盖在与所述壳体的端部连续的所述电线周围，并且具有弹性和电绝缘性。

附图说明

图1的A是根据本发明的实施例的具有防水结构的连接器的立体图；

图1的B是图1的A中的移除了壳体的连接器的立体图；

图2的A是图1的A中所示的连接器的纵向剖视图；

图2的B是图2的A的第一密封部和第二密封部的主要部分放大图；

图3的A和图3的B是示出现有技术中的防水结构的操作的示意图，其中图3的A是示出热膨胀期间的行为的示意图，图3的B是示出热收缩期间的行为的示意图；

图4是绝缘结构由于热膨胀和收缩而变形的防水结构的示意图；

图5的A是根据本发明另一实施例的具有防水结构的连接器的立体图；

图5的B是图5的A中的省略了壳体的连接器的立体图；

图6的A是图5的A中所示的连接器的平面图；

图6的B是沿图6的A的A-A线截取的剖视图；

图7的A是根据变型例的第一密封部和第二密封部的纵向剖视图；和

图7的B是根据另一变型例的第一密封部和第二密封部的纵向剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。图1的A是根据本发明实施例的具有防水结构的连接器11的立体图，图1的B是图1的A中的连接器11的立体图，其中省略了壳体13。根据本实施例的防水结构被应用于所谓的包覆成型连接器，如图1的A和图1的B所示，端子19连接到电线15的导体17，并且作为导体17和端子19彼此连接处的连接部分的电线15的端部和端子19的一部分被绝缘树脂成型品覆盖。

在连接器11中，端子19导电地连接到电线15的端部，该电线可以通过绝缘层21覆盖导体17而获得。电线15要被插入安装部(未示出)的安装孔。电线15可以是仅通过绝缘层21覆盖导体17而获得的电线，或者可以是其中覆盖导体17的内部绝缘套被诸如金属编织物之类的屏蔽构件覆盖，并且该屏蔽构件还被护套覆盖的屏蔽电线。

端子19连接并固定到导体17，导体17暴露在电线15的端部。端子19和导体17之间的连接结构可以是压接结构、压力焊接结构、焊接结构、钎焊结构等中的任何一种。在本实施例中，端子19例如为其中电接触部23是凸舌型的扁平端子，但是端子19可以是圆形端子、Y形端子等，或者可以是具有盒形电接触部的阴端子。

根据本实施例的防水结构被构造为连接器11，其中，诸如热塑性弹性体的绝缘弹性构件作为第一密封部25和第二密封部27而被一次成型在电线15的外周上，然后诸如热塑性树脂之类的绝缘树脂作为壳体13被二次成型在第一密封部25和端子19的一部分上。这时，第二密封部27与壳体13的一个端部连续地成型。

在连接器11中，端子19在电线15的端部处导电地连接至电线15的导体17。端子19与导体17连接处的端子19的连接部29被壳体13覆盖。与连接部29相反的一侧的电接触部23向壳体13的外部突出。

壳体13由具有比形成第一密封部25或第二密封部27的弹性材料更高的刚性的绝缘树脂(例如，PBT)形成。壳体13一体地覆盖电线15的端部处的第一密封部25的一部分和端子19的连接部29。壳体13覆盖第一密封部25的整体。壳体13包括在沿电线15的方向上在壳体13的大致中央部分处径向向外突出的凸缘部31。凸缘部31抵接包括安装孔的安装部。在壳体13的外周上比凸缘部31更靠近端子侧的位置处形成有周向槽43。环状弹性密封构件(未示出)安装在周向槽43上。

如图1的B所示，一次成型的第一密封部25和第二密封部27是具有不同的外径并隔开预定距离的环状体，并且与绝缘层21的外周面接触。在本实施例中，第二密封部27的外径形成为大于第一密封部25的外径。第二密封部27用作水密地密封壳体13与绝缘层21之间的间隙的密封部。第二密封部27还用作模压的毛刺刀要抵接的部分(被抵接部)。

在使用注射成型机的二次成型中，在壳体13被成型时，当熔融树脂被压入到模腔中时，有必要防止由熔融树脂的泄漏引起的毛刺的发生。因此，第二密封部27用作抵接部。毛刺刀包括用于将电线15夹在中间的多个峰状尖锐的末端部。因此，在壳体13直接形成在电线15的外周上的情况下，当电线15布置在模具中时，绝缘层21可能被损坏。在本实施例的防水结构中，由于设置在用于二次成型的模具中的毛刺刀与通过一次成型而成型的第二密封部27的外周接触，所以电线15的绝缘层21不会被毛刺刀损坏。

图2的A是图1的A所示的连接器11的纵向剖视图，图2的B是图2的A中的第一密封部25和第二密封部27的主要部分放大图。在根据本实施例的防水结构中，由弹性构件一次成型的环状第一密封部25覆盖电线15。第一密封部25嵌入在壳体13中。即，第一密封部25为环状嵌入部分。在壳体13的一个端部，由与第一密封部25相同的弹性构件制成的第二密封部27与第一密封部25的一次成型同时成型。第二密封部27与壳体13的一个端部连续地设置。

在该实施例中，第一密封部25和第二密封部27由相同的材料形成。该材料可以是例如弹性体。

在本实施例中，壳体13的一个端部在壳体13的径向上的宽度与第二密封部27的在第二密封部27的径向上的宽度大致相同。换句话说，壳体13的一个端部和第二密封部27具有大致相同的外径。因此，围绕电线15形成为筒状的壳体13的一个端部与第二密封部27无台阶地连续。壳体13的一个端部具有与第二密封部27相同的外径。

在根据本实施例的防水结构中，第一密封部25和第二密封部27中的至少一个可以是热缩管或固化的粘合剂。如果第一密封部25和第二密封部27由热缩管或粘合剂形成，则可以省略由模具执行的一次成型。在这种情况下，在根据本实施例的防水结构中，在通过热缩管或粘合剂形成第一密封部25和第二密封部27之后成型壳体13。

接下来，将描述以上构造的操作。在描述根据本实施例的防水结构的操作之前，将参考图3的A和3的B以及图4描述现有技术中的防水结构的操作。

如图3的A中所示，在用于在安装孔和插入安装孔的电线之间进行防水的防水结构中，设置有筒状弹性构件，其与绝缘层21的外周接触。弹性构件用作用于确保水密性的密封部125。弹性构件的材料例如可以包括弹性体。密封部125一次成型在绝缘层21的外周上。壳体113进一步二次成型在密封部125的外周上并与其紧密接触。壳体113由例如具有比密封部125的更高的刚性的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的材料制成。即，在电线15和壳体113之间，电线15的导体17、绝缘层21、密封部125和壳体113从中央侧径向向外层压。在此，筒状的密封部125设置在其中轴向上的一个端部关闭而另一个端部打开的壳体113的环状槽部33(参照图3的A和图3的B)中。因此，密封部125的端部(图3A和图3B中的右端部)从壳体113延伸到外部。

待安装在车辆上的这种防水结构暴露于大的温度变化中。温度变化例如在从-40℃至120℃的范围内。在从-40℃至120℃的范围内，形成各个结构部分的构件的线性膨胀系数按降序排列如下：导体17(铜合金或铝合金)、绝缘层21(交联聚乙烯)、第一密封部25(弹性体)和外壳13(PBT)。

现有技术中的防水结构由于具有不同的线性膨胀系数的构件在层压结构中彼此接触所导致的温度变化，而可能表现为外观和防水性能下降。随着每个部分反复膨胀和收缩，考虑到导体17不直接影响外观和防水性能而除了导体17之外，这些构件会运动并且绝缘层21的运动(位移)大于在上述层压结构中的其他构件。

图3的A和图3的B是示出了现有技术中的防水结构的操作的示意图。图3的A是示出热膨胀期间的行为的示意图，图3的B是示出热收缩期间的行为的示意图。图4是其中绝缘层21由于热膨胀和收缩而变形的防水结构的示意图。在层压结构的密封部125中，与绝缘层21接触的界面由于温度变化跟随绝缘层21的运动。同时，在层压结构的密封部125中，由于反复的热膨胀和收缩，如图3的A所示，从与密封部125重叠的环状槽部33将界面外部沿厚度方向的一定量从壳体113推出，以形成鼓出部35。因此，如图3的B所示，在与密封部125接触且比其他构件移动的趋势大的绝缘层21由于热收缩而移动后，鼓出部35不易返回。因此，如图4所示，当密封部125的膨胀和收缩重复时，在绝缘层21中产生褶皱和变形。结果，在现有技术的防水结构中，由于绝缘层21的变形，可能出现外观缺陷或防水功能降低。

因此，在本实施例的防水结构中，由覆盖电线15的弹性构件制成的第一密封部25被比弹性构件更高的刚性的绝缘树脂制成的壳体13覆盖。壳体13通过将第一密封部25与电线15一起覆盖而将第一密封部25嵌入成型体中。即，第一密封部25是壳体13内的环状嵌入部。由弹性构件制成的环状第二密封部27连续地形成在壳体13的覆盖第一密封部25的一个端部处。

因此，由于第一密封部25是壳体内部的环状嵌入部，因此相相对于管状密封部的一个端部从作为壳体13的重叠部分的环状槽部33延伸到外部的通常结构，即使线性膨胀系数不同，第一密封部25也不会从壳体13突出。

在本实施例的防水结构中，由于设置在壳体13的一个端部的第二密封部27，所以可以防止由于模具匹配部的夹持而对电线15造成的损坏。

此外，在本实施例的防水结构中，由于由弹性构件制成并且与壳体13连续的第二密封部27覆盖电线15，通过第二密封部27的变形，可以减小当从壳体13的后端引出的电线15弯曲时作用在电线15上的应力。

与壳体13的一个端部连续的第二密封部27是弹性构件，从而第二密封部27能够水密地密封壳体13与电线15之间的间隙。也就是说，通过同时设置第一密封部25和第二密封部27，该构造的防水结构可以构造为壳体13和电线15的双重防水结构。

因此，在该实施例的防水结构中，能够抑制第一密封部25的突出，并且能够减少与第一密封部25接触的绝缘层21的变形，因此能够防止外观缺陷、防水功能降低。

在该实施例的防水结构中，第一密封部25和第二密封部27均由弹性构件形成，从而第一密封部25和第二密封部27使用相同的模具和相同的模制树脂材料同时一次成型。因此，可以简化制造过程。

在本实施例的防水结构中，设置壳体13的一个端部的外周面的高度和设置第二密封部27的外周面的高度彼此大致相同。因此，能够使壳体13与第二密封部27之间的高度方向(电线15的径向的距离)上的接合面积最大化。因此，壳体13和第二密封部27几乎不分离。结果，可以获得表面外观更优异的成型产品。

在本实施例的防水结构中，可以通过使第一密封部25和第二密封部27都具有热缩管或固化的粘合剂来省略使用模具的一次成型步骤。因此，消除了一次成型的模具成本。当第一密封部25或第二密封部27中的任何一个形成为热缩管或固化的粘合剂时，可以简化一次成型的模具成本。

接下来，将描述根据本发明的另一实施例的防水结构。图5的A是根据本发明的另一实施例的具有防水结构的连接器37的立体图，图5的B是图5的A中省略了壳体39的连接器37的立体图。在另一个实施例中，与上述实施例中描述的构件相同的构件由相同的附图标记表示，并且将省略其重复描述。在另一实施例的防水结构中，在电线15的端部处，端子19导电地连接至电线15的剥去绝缘层21的导体17。壳体39覆盖除了连接部29之外的电线15，端子19和导体17在连接部29处彼此连接。

连接器37被设置用于其中端子19分别导电地连接到导体17的多根电线15(在该实施例中为两根)。壳体39一体地覆盖两条电线15之间的间隙。即，该间隙用作连接部41，其由模制壳体39的绝缘树脂二次成型。壳体39包括凸缘部31，其在沿电线15的方向上在壳体39的大致中央部处径向向外突出。凸缘部31抵接在包括安装孔的安装部上。

图6的A是图5的A所示的连接器37的平面图，图6的B是沿图6的A中的线A-A截取的剖视图。在根据另一实施例的防水结构中，第二密封部27的一部分被壳体39覆盖。

在根据另一实施例的连接器37中，周向槽43形成在壳体39的外周上比凸缘部31更靠近端子19的位置处。在周向槽43上安装有与安装部的内周壁抵接的环状弹性密封件45。弹性密封件45将壳体39与安装部的内周壁之间的间隙水密地密封。在壳体39中与第一密封部25相反的端面上形成有环状槽部47。由弹性部件制成的第三密封部49设置在环状槽部47中。第三密封部49可以与第一密封部25类似地通过一次成型而形成。第三密封部49在壳体39的与第一密封部25相对的端面上水密地密封绝缘层21和壳体39之间的间隙。

在根据另一实施例的防水结构中，由于第二密封部27的一部分嵌入壳体39中并被壳体39覆盖，因此可以确保壳体39与第二密封部27之间的接合面较大。由于可以增加其中分离方向为剪切方向的壳体39和第二密封部27之间的接合面(即，绝缘层21的外周面与壳体39的内周面之间的接合面彼此接触)，与仅端面彼此接触的接合结构相比，能够提高壳体39和第二密封部27之间的接合强度。

在另一个实施例的防水结构中，端子19导电地连接到通过去除电线15的端部的绝缘层21而露出的导体17。壳体39覆盖除了各个端子19和导体17的连接部29之外的电线15。即，壳体39设置在电线15的位于电线15的中间的位置处，该位置远离导电地连接到电线15的端部的端子19。环状弹性密封件45安装在位于壳体39的外周上的周向槽43上。弹性密封件45将壳体41和安装部的安装孔之间的间隙水密地密封。因此，在另一实施例的防水结构中，由于上述操作，其中端子19与电线15的端部导电连接的电线15能够以水密结构穿过安装部，同时防止绝缘层21的外观缺陷和防水功能降低。

接下来，将描述根据本实施例和另一实施例的防水结构的变型。图7的A是根据变型例的第一密封部25和第二密封部51的纵向剖视图，图7的B是根据另一个变型例的第一密封部25和第二密封部53的纵向剖视图。在根据变型例的防水结构中，如图7的A所示，第二密封部51的一部分被壳体13覆盖。在该变型例中，第二密封部51的与壳体13重叠的部分的外径形成为小于另一部分的外径。

在根据变型例的防水结构中，由于第二密封部51的一部分嵌入壳体13内并被壳体13覆盖，因此，能够确保壳体13与第二密封部51之间的接合面较大。由于可以增加其中分离方向为剪切方向的壳体13和第二密封部51之间的接合面(即，绝缘层21的外周面与壳体13的内周面之间的接合面彼此接触)，与仅端面彼此接触的接合结构相比，能够提高壳体13与第二密封部51之间的接合强度。

第二密封部51的与壳体13重叠的部分是薄壁环状部55，另一部分是厚壁环状部57。因此，与其中第二密封部51的内径和外径在第二密封部51的整个纵向上相同的结构相比，壳体13的环状槽部33中的第二密封部51的壁厚(量)小于厚壁环状部57的壁厚，从而在热膨胀过程中减少了从壳体13中推出的量。因此，防止了由热膨胀和热收缩引起的第二密封部51的位移(残余变形)。结果，与第二密封部51接触的绝缘层21更少变形，并且防止了外观缺陷和防水功能的降低。

在根据另一个变型例的防水结构中，如图7的B所示，第二密封部53的至少与壳体13重叠的部分包括锥面59，该锥面的外径朝向壳体13逐渐减小。

锥面59可以设置为凸曲面。锥面59也可以设置为平坦的倾斜表面。另外，锥面59也可以设置为凹曲面。

在根据本变型例的防水结构中，第二密封部53包括锥面59，并且因此由壳体13重叠的第二密封部53的体积朝向壳体13逐渐减小。换言之，第二密封部53的体积在远离壳体13的方向上逐渐增大。即使通过上述操作推动第二密封部53，由于第二密封部53在推动方向侧的体积增加，因此，在热膨胀期间第二密封部53已被推到壳体13的外部的第二密封部53的推出量被减小。

在根据上述变型例的防水结构中，在热收缩时，第二密封部53与绝缘层21一起被拉向朝向壳体13的方向。第二密封部53由于在拉出方向上的位移而进入壳体13的环状槽部33。此时，由于第二密封部53通过直径在朝向第二密封部53进入环状槽部33的方向减小的锥面59与壳体13的内周壁接触，因此，绝缘层21被来自壳体13的反作用力挤压。因此，壳体13和第二密封部53、第二密封部53和绝缘层21借助于来自壳体13的反作用力分别彼此紧密地接触。

由于该操作，在上述变型例的防水结构中，防止了由热膨胀和热收缩而引起的第二密封部53的移位。结果，与第二密封部53接触的绝缘层21较少变形，并且防止了外观缺陷和防水功能的降低。

因此，根据上述各个实施例的防水结构，可以防止电线15的外观缺陷和断线以及由绝缘层21的褶皱引起的防水功能的降低。

根据上述示例性实施例，一种防水结构包括：第一密封部(25)，覆盖在要被插入到安装电线的对象的安装孔中的电线(15)的周围，电线具有导体和覆盖该导体的绝缘层，并且第一密封部具有弹性和电绝缘性；壳体(13)，设置在电线(15)的端部，该壳体(13)覆盖第一密封部(25)，该壳体(13)由比第一密封部(25)具有更高的刚性的绝缘树脂制成；和第二密封部(27)，覆盖电线(15)，第二密封部(27)与壳体(13)的端部连续地设置，并且具有弹性和电绝缘性。

根据上述构造的防水结构，由于第一密封部是嵌入在壳体内部的环状部，因此与管状密封部的一个端部从壳体13的环状槽(与第一密封部的重叠部分)延伸到外部的结构相比，第一密封部不会由于线性膨胀系数的差异而从壳体突出。在具有该构造的防水结构中，通过设置在壳体的一个端部的第二密封部，能够防止因电线被模具夹持而对电线造成损伤。此外，在该实施例的防水结构中，由于由弹性构件制成并且与壳体连续的第二密封部覆盖电线，因此通过使第二密封部变形，可以减小当从壳体的后端引出的电线弯曲时作用在电线上的应力。由于与壳体的一个端部连续的第二密封部是弹性构件，所以第二密封部可以水密地密封壳体和电线之间的间隙。即，通过同时设置第一密封部和第二密封部，可以将该构造的防水结构构成为壳体与电线之间的双重防水结构。因此，在具有该构造的防水结构中，限制了第一密封部的突出，并且减小了与第一密封部接触的绝缘层的变形。结果，可以防止外观缺陷和防水功能的降低。

在上述防水结构中，第一密封部(25)和第二密封部(27)可以由相同的材料制成。

根据如上所述构造的防水结构，由于第一密封部和第二密封部均由弹性构件形成，因此可以使用相同的模具和相同的模制树脂材料同时一次成型第一密封部和第二密封部。因此，可以简化制造过程。

在上述防水结构中，壳体(13)的端部和第二密封部(27)可以具有基本相同的外径。

根据上述构造的防水结构，可以使壳体与第二密封部之间在高度方向(电线的径向方向上的距离)上的接合面积最大化，这使得难以分离壳体和第二密封部。因此，双重防水结构能够更加可靠。

在上述防水结构中，第二密封部(27)的一部分可以被壳体(13)覆盖。

根据上述结构的防水结构，由于第二密封部的一部分嵌入壳体中并被壳体覆盖，因此能够使壳体与第二密封部彼此接触的表面区域(接合面)可以在很大程度上得到保障。该结构构造增加了其中分离方向为剪切方向的壳体与第二密封部之间的接合面(即，绝缘层的外周面与壳体的内周面彼此接触的接合面)，与仅端面彼此接触的接合结构相比，能够提高壳体与第二密封部之间的接合强度。

在上述防水结构中，第一密封部(25)和第二密封部(27)中的至少一个可以是热收缩管或固化的粘合剂。

根据上述构造的防水结构，通过将第一密封部和第二密封部都设置在热缩管或固化的粘合剂中，可以省略使用模具的一次成型步骤。因此，消除了一次成型的模具成本。当第一密封部和第二密封部中的任何一个形成为热缩管或固化的粘合剂时，也可以简化一次成型的模具成本。

尽管已经参考本发明的某些示例性实施例描述了本发明，但是本发明的范围不限于上述示例性实施例，并且本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以在其中进行各种改变和修改。

Claims

1.一种防水结构，包括：

第一密封部，其覆盖在要被插入到要安装电线的对象的安装孔中的所述电线的周围，所述电线具有导体和覆盖所述导体的绝缘层，并且所述第一密封部具有弹性和电绝缘性；

壳体，设置在所述电线的端部，所述壳体覆盖所述第一密封部，所述壳体由具有比所述第一密封部更高的刚性的绝缘树脂制成；和

第二密封部，覆盖在与所述壳体的端部连续的电线的周围，并且具有弹性和电绝缘性，

其中，所述第一密封部和所述第二密封部隔开预定距离，

其中，所述第一密封部为环状嵌入部，并且与端子的连接部分相隔预定距离，所述端子在所述连接部分处连接到所述电线；

其中，所述壳体的一个端部具有与所述第二密封部相同的外径，并且与所述第二密封部无台阶地连续。

2.根据权利要求1所述的防水结构，

其中，所述第一密封部和所述第二密封部由相同的材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的防水结构，

其中，所述第一密封部和所述第二密封部中的至少一个是热缩管。

4.根据权利要求1或2所述的防水结构，

其中，所述第一密封部和所述第二密封部中的至少一个是固化的粘合剂。