JP2010073485A - 防水コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】ゴム栓を正規にシール可能な位置に保持できるようにする。
【解決手段】ゴム栓３０の内周面におけるリップ３４の内側に対応する位置には、環状のリブ３６が２条間隔を開けて周設されているとともに、アルミ電線１０の絶縁被覆１３の端末の外周面には、自然状態におけるゴム栓３０のリブ３６と対応する位置よりも所定寸法前方に、各リブ３６が嵌合可能な保持溝１５が２条周設されている。ゴム栓３０が後方に飛び出した状態から押し込むと、リブ３６が保持溝１５の位置まで前進したところで、内方に突出付勢されたリブ３６が対応する保持溝１５内に嵌り、ゴム栓３０が復元弾力により伸長変形することが規制される。これによりゴム栓３０は、両リップ３４がキャビティ４１におけるシール部４５の等径部４６に入り込んだ状態に保持される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ゴム栓を用いた防水コネクタに関する。

従来、個別防水を図った防水コネクタの一例として、特許文献１に記載されたものが知られている。このものは、金属製の芯線を絶縁被覆で覆った電線における芯線の端末に、端子金具のワイヤバレルが圧着されるとともに、絶縁被覆の端末に、外周面にリップが環状に周設されたゴム栓が嵌装されて、同ゴム栓の前端側に設けられた取付部並びに絶縁被覆の端末に、端子金具のインシュレーションバレルが圧着されており、端子金具がコネクタハウジングに設けられたキャビティ内に挿入されることに伴いゴム栓がキャビティの後端部に嵌着され、リップがキャビティの内周面に弾性的に密着することでシールするようになっている。またゴム栓の挿入抵抗を小さく抑えるために、キャビティの後端には、先開きのテーパ状をなすガイド部が設けられている。

ところで自動車のワイヤハーネスの分野でも、電線について、軽量化等を目的としてアルミ電線を使用するようになった。アルミ電線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の芯線を備えたものであるが、芯線の表面に酸化被膜が強固に形成される嫌いがあり、端末に端子金具を接続するべく芯線にワイヤバレルを圧着した場合に、両者の間に酸化被膜が介在することとなって接触抵抗が大きくなることが懸念される。そのため、ワイヤバレルを高圧縮で圧着することにより酸化被膜を破断して剥離し、露出した芯線の新生面をワイヤバレルの内面に接触させることで接触抵抗を小さく抑え、すなわち電気性能を高めるようにしている。
特開２００２−２８０１０８公報

しかしながら、上記のようにワイヤバレルを高圧縮で圧着すると、圧着部分ひいては端子金具全体が軸方向に伸びる可能性がある。このように端子金具が伸びると、端子金具がキャビティ内の正規位置まで挿入されたとしても、ゴム栓は正規の嵌着位置よりも後方に留まることになる。そうすると例えば、ゴム栓に設けられたリップがガイド部の位置まで後退し、リップの弾縮量が不足してシール性が損なわれるおそれがあった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、ゴム栓を正規にシール可能な位置に保持できるようにするところにある。

本発明は、金属製の芯線を絶縁被覆で覆った電線における前記芯線の端末には端子金具のワイヤバレルが圧着されるとともに、前記絶縁被覆の端末には、外周面にリップが環状に周設されたゴム栓が嵌装されて、同ゴム栓の前端側に設けられた取付部並びに前記絶縁被覆の端末には、前記端子金具のインシュレーションバレルが圧着されており、前記端子金具がコネクタハウジングに設けられたキャビティ内に挿入されることに伴い前記ゴム栓が前記キャビティの後端部に嵌着されて前記リップが前記キャビティの内周面に弾性的に密着することでシールするようにした防水コネクタにおいて、前記ゴム栓の内周面における前記リップの内側に対応する位置にはリブが環状に周設されているとともに、前記電線の絶縁被覆の端末の外周面には、自然状態における前記ゴム栓の前記リブと対応する位置よりも所定寸法前方に、前記リブが嵌合可能な保持溝が周設されており、前記リブと前記保持溝との嵌合により前記ゴム栓が復元弾力に伴い伸長変形することを規制する構成となっているところに特徴を有する。

ゴム栓が端子金具に固着された状態では、ゴム栓のリブが、電線の絶縁被覆の保持溝よりも後方に位置している。端子金具をコネクタハウジングのキャビティ内の正規位置まで挿入した際、ゴム栓が正規よりも後方に飛び出していると、ゴム栓のリップがキャビティの内周面におけるシール可能な位置から後方に外れているおそれがある。そこでゴム栓を後方から押し込むと、ゴム栓が軸方向に圧縮されつつリップ並びにリブの位置が前方に移動する。リブが保持溝の位置まで前進すると、その外側のリップもキャビティ内の正規に密着可能な位置に移動し、リブには、リップが径方向に圧縮されることに伴い内方に突出する力が作用しているから、リブが保持溝内に強固に進入して嵌る。これにより、リブの位置から前方の部分ではゴム栓が圧縮状態に保持され、言い換えると、復元弾力によりゴム栓が伸長変形することが規制されて、リブすなわちその外側のリップが、押し込まれた前方位置すなわちキャビティ内に正規寸法入り込んだ位置に保持される。これによりリップは、キャビティの内周面に対して十分な圧縮量を持って密着することができ、ひいては電線とキャビティ間のシールを確実に取ることができる。

また、以下のような構成としてもよい。
（１）前記ゴム栓のリブ並びに前記絶縁被覆の保持溝が、複数条ずつ軸方向に間隔を開けて設けられている。ゴム栓が復元弾力により伸長変形することをさらに確実に規制することができる。
（２）前記ゴム栓のリブが前記絶縁被覆の保持溝の溝底に対して弾性的に密着可能である。ゴム栓の内周面と被覆電線の外周面との間のシールが取れ、内周側のリップを設けることが不要にできる。

（３）前記ゴム栓は、前記キャビティの後端部に嵌着された場合に、その後端面が前記キャビティの後端面よりも後方に突出する設定となっている。ゴム栓を前方へ押し込む操作がしやすい。
（４）前記電線が、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の芯線を備えたアルミ電線である。端子金具の伸びに起因したゴム栓の後方への飛び出しが生じやすいアルミ電線を使用した場合に、特に有用となる。

本発明によれば、キャビティに嵌着されたゴム栓を正規にシール可能な位置に保持することができる。

＜実施形態＞
本発明の一実施形態を図１ないし図５によって説明する。
本実施形態では、アルミ電線１０の端末に雌側の端子金具２０（以下、雌端子金具２０）が接続され、同雌端子金具２０が雌側のコネクタハウジング４０（以下、雌ハウジング４０）のキャビティ４１内に挿入され、それとともにゴム栓３０でキャビティ４１の後端部を塞いでシールするようにした防水コネクタが例示されている。

アルミ電線１０は、図１に示すように、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の素線１２を複数本を撚り合せた撚り線によって芯線１１が形成され、この芯線１１の回りが合成樹脂製の絶縁被覆１３で覆われた構造となっている。

雌端子金具２０は、銅合金製の板材をプレス加工することで形成され、図２に示すように、相手の雄端子金具（図示せず）と電気的に接続される略角筒形をなす端子接続部２１の後方に、ワイヤバレル２５とインシュレーションバレル２６とが設けられた構造である。
端子接続部２１の内部には、底板２２の前縁から折り返されるようにして弾性接触片２３が設けられており、同端子接続部２１に対して上記した相手の雄端子金具のタブが前方から挿入され、弾性接触片２３と弾性的に接触することにより、雄端子金具と雌端子金具２０とが電気的に接続されるようになっている。端子接続部２１の底面には、ランス孔（図示せず）が形成されている。

ワイヤバレル２５は、オープンバレル形式であって、左右一対の幅広のバレル片２５Ａが、底板２２の左右の側縁から互いに対向するようにして立ち上がり形成されている。ワイヤバレル２５は、上記したアルミ電線１０の芯線１１の端末にかしめ圧着されるものであって、両バレル片２５Ａがそれぞれの突出端を突き合わせつつ、芯線１１の端末の外周を左右両側から抱き込むようにして、いわゆるハート型にかしめられるようになっている。

インシュレーションバレル２６は、同じくオープンバレル形式であって、ワイヤバレル２５側のバレル片２５Ａよりも幅狭で逆に背が高い左右一対のバレル片２６Ａが、同じく底板２２の左右の側縁から互いに対向するようにして立ち上がり形成されている。
一方、アルミ電線１０の残された絶縁被覆１３の端末には、後記するゴム栓３０が嵌装され、上記したインシュレーションバレル２６は、絶縁被覆１３の端末並びにゴム栓３０の取付部３２に亘ってかしめ圧着されるものである。インシュレーションバレル２６は、例えば、両バレル片２６Ａがそれぞれの突出端を重ね合わせつつ、ゴム栓３０の取付部３２の外周を左右両側から抱き込むようにして、いわゆるオーバラップ型にかしめられるようになっている。

ゴム栓３０は、含油シリコン等を素材とし、図１に示すように、全体として前後方向に長い円筒状に形成されている。このゴム栓３０の内周側に、アルミ電線１０の絶縁被覆１３が緊密に挿通されるようになっている。
ゴム栓３０は、後側の半分強が等径の本体部３１となっており、一方、前側が、本体部３１よりも若干薄肉で、かつ先端に向けて次第に縮径されたテーパ状をなす取付部３２となっている。同取付部３２に、上記したように雌端子金具２０のインシュレーションバレル２６がかしめられる。

ゴム栓３０の本体部３１の外周面、詳細には本体部３１における前半部分の外周面には、雌ハウジング４０に形成されたキャビティ４１の内周面に対して弾性的に密着するリップ３４が突設されている。リップ３４は、断面山形をなして全周に亘る環形に形成され、前後に間隔を開けて２条形成されている。

アルミ電線１０の端末に雌端子金具２０並びにゴム栓３０を圧着する手順は、以下のようである。
図１に示すように、アルミ電線１０の端末に対してゴム栓３０が先通しされ、ゴム栓３０が一旦後方に退避された状態でアルミ電線１０の絶縁被覆１３の端末が皮剥きされ（同図の鎖線に示す部分）、芯線１１の端末が所定長さに亘って露出状態とされる。そののち、ゴム栓３０が前方に移動されて、取付部３２が残された絶縁被覆１３の端末に外周に嵌められた状態となる。

そうしたら、圧着装置を用いて、アルミ電線１０の端末に雌端子金具２０がゴム栓３０ともども圧着接続される。詳細には、圧着装置にはアンビルとクリンパとが設けられ、雌端子金具２０のワイヤバレル２５に対して、露出された芯線１１の端末が、またインシュレーションバレル２６に対して、残された絶縁被覆１３の端末並びにそこに嵌められたゴム栓３０の取付部３２とがそれぞれ配された状態でセットされ、両バレル２５，２６は、アンビルとクリンパとの間で挟圧されてかしめられる。これにより、アルミ電線１０の端末に雌端子金具２０がゴム栓３０ともども圧着固定された状態となる。

雌ハウジング４０には、図３に示すように、上記したアルミ電線１０の端末に接続された雌端子金具２０が、後方から挿入可能とされるキャビティ４１が形成されている。キャビティ４１の前面壁４２には、相手の雄端子金具のタブが挿入される端子挿入口４３が開口されているとともに、前側の底壁には、弾性変位可能なランス４４が設けられている。
また、キャビティ４１の後部側には、全長の半分弱の領域に亘り断面円形をなすシール部４５が形成されている。このシール部４５は詳細には、上記したゴム栓３０のリップ３４の外径よりも所定寸法小さい内径を持った等径部４６により構成されている。また、シール部４５の後端には、開口縁に向けて先開きのテーパ状をなす誘い込み用のガイド部４７が、等径部４６と連設された形態で形成されている。

上記のようにアルミ電線１０の端末に圧着された雌端子金具２０が、雌ハウジング４０のキャビティ４１内に後方から挿入される。雌端子金具２０がランス４４を弾性変位させつつ押し込まれて前面壁４２に当たる正規位置まで挿入されると、ランス４４が復動変位しつつランス孔に嵌って係止することで雌端子金具２０が抜け止めされ、併せてゴム栓３０がシール部４５に嵌り、両リップ３４が等径部４６の内周面に弾性的に密着した状態となってシールするようになっている。

さて本実施形態では、雌端子金具２０ともどもゴム栓３０が雌ハウジング４０のキャビティ４１内に装着された際に、同ゴム栓３０を、正規にシール機能が発揮できる位置に保持しておくことができる手段が講じられている。
そのため、図１に示すように、ゴム栓３０における本体部３１の内周面には、前後２条のリブ３６が周設されている。リブ３６は、上記したリップ３４とほぼ同様の断面山形をなして全周に亘る環形に形成され、それぞれ上記した両リップ３４の内側に対応した位置に形成されている。

一方、アルミ電線１０の絶縁被覆１３の端末には、上記したゴム栓３０のリブ３６がそれぞれ嵌る前後２条の保持溝１５が、例えばプレス加工により形成されている。両保持溝１５は、芯線１１を露出させるべく切除した後の絶縁被覆１３の切除端１３Ａから、所定寸法内方に入った位置であって、詳細には図３に参照して示すように、絶縁被覆１３の端末にゴム栓３０が嵌装された場合に、同ゴム栓３０のリブ３６の内方に対応し、かつ、各リブ３６の位置よりも所定寸法前方にずれた位置に形成されている。この前方にずれた寸法は、詳しくは後記するように、アルミ電線１０の端末に雌端子金具２０を圧着した場合に図らずも生じる雌端子金具２０の伸びにほぼ匹敵する寸法である。
また、両保持溝１５の前後方向の間隔ｓは、自然状態におけるゴム栓３０の両リブ３６の間隔Ｓよりも僅かに小さくなるように設定されている。さらに、保持溝１５の深さは、ゴム栓３０のリブ３６が嵌った場合に、弾縮して溝底に密着し得る寸法となっている。

本実施形態の作用を説明する。
アルミ電線１０の端末には、既述した要領で雌端子金具２０がゴム栓３０ともども固着されるが、アルミ電線１０は、芯線１１の表面に外気が触れることで、表面に酸化被膜が形成されやすいという事情があり、この酸化被膜を剥離するために、圧着工程ではワイヤバレル２５は高圧縮でかしめられ、すなわち圧着される。その結果、芯線１１とワイヤバレル２５間の接触抵抗を減じることができるが、反面、ワイヤバレル２５の圧着部分が軸方向に伸び、ひいては雌端子金具２０の全長が伸びた状態となる。

上記のようにアルミ電線１０の端末に固着された雌端子金具２０並びにゴム栓３０は、図３の矢線に示すように、雌ハウジング４０の対応するキャビティ４１内に後方から挿入され、図４に示すように、正規位置まで挿入されたところでランス４４により抜け止めされる。
ここで、上記したように、雌端子金具２０の全長が正規よりも伸びているから、同雌端子金具２０の後端のインシュレーションバレル２６に固定されたゴム栓３０が、シール部４５に嵌着されるも後方に飛び出た状態となり、後側のリップ３４がガイド部４７の位置まで後退する結果、シール性が損なわれるおそれがある。

そこで、雌端子金具２０の正規位置までの挿入が完了したら、図４の矢線に示すように、ゴム栓３０を後方から押し込む。ゴム栓３０は、前端側の取付部３２が前止まりされた雌端子金具２０のインシュレーションバレル２６に固着されているから、ゴム栓３０における同固着部分から後方の部分が圧縮されつつ、両リップ３４並びに両リブ３６の位置が前方に移動する。図５に示すように、両リブ３６が保持溝１５の位置まで前進すると、外側のリップ３４も揃ってシール部４５の等径部４６の位置に入り込み、両リブ３６には、外側のリップ３４が径方向に圧縮されることに伴い内方に突出する力が作用しているから、保持溝１５内に強固に進入して弾縮されつつ嵌る。

これにより、後側のリブ３６の位置から前方の部分では、ゴム栓３０が圧縮状態に保持され、言い換えると、復元弾力によりゴム栓３０が伸長変形することが規制されて、両リブ３６すなわちその外側の両リップ３４が、押し込まれた前方位置、すなわち両リップ３４ともキャビティ４１のシール部４５における等径部４６内に入り込んだ位置に保持される。これにより両リップ３４は、キャビティ４１の内周面に対して十分な圧縮量を持って密着することができ、ひいてはアルミ電線１０とキャビティ４１間のシールを確実に取ることができる。

以上のように本実施形態では、ゴム栓３０がキャビティ４１のシール部４５に嵌着された後にゴム栓３０を圧縮しつつ押し込んだ場合に、ゴム栓３０の内周面に形成されたリブ３６が絶縁被覆１３の外周面の保持溝１５に嵌合することにより、ゴム栓３０が復元弾力に伴い伸長変形することを規制できる構造としている。そのため、雌端子金具２０の伸びに起因してゴム栓３０が後方に飛び出した状態で嵌着されたとしても、後からゴム栓３０を押し込むにより、同ゴム栓３０を、両リップ３４がシール部４５の等径部４６に入り込んだ状態に保持できる。結果、リップ３４をキャビティ４１（シール部４５）の内周面に対して十分な圧縮量を持って密着させることができ、アルミ電線１０とキャビティ４１間のシールを確実に取ることができる。

また、ゴム栓３０のリブ３６が絶縁被覆１３の保持溝１５の溝底に対して弾性的に密着可能となっているから、この嵌合部分においてゴム栓３０の内周面とアルミ電線１０の外周面との間のシールが取れ、ゴム栓３０に対して内周側のリップを別途設けることが不要にできる。
ゴム栓３０は、キャビティ４１のシール部４５に嵌着された場合に、その後端面が、ガイド部４７の開口縁よりも後方に突出する形状に形成されているから、ゴム栓３０を前方へ押し込む操作がしやすい。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）ゴム栓の外周面に設けるリップの数は、上記実施形態に例示した２条に限らず、１条だけであってもよく、逆に３条以上であってもよい。リップが複数条設けられている場合、リブは、全リップの内側に設けてもよいし、一部のリップの内側に設けるだけであってもよい。絶縁被覆に設ける保持溝の条数は、リブの条数に合わせればよい。

（２）ゴム栓のリブは、絶縁被覆の保持溝の溝底に弾性的に密着しない高さに留め、ゴム栓の内周面に、絶縁被覆の外周面に弾縮して密着可能な内周側のリップを別途設けるようにしてもよい。
（３）ゴム栓は、キャビティのシール部に嵌着された場合に、その後端面がキャビティの後端面から突出しない形状のものであってもよい。
（４）上記実施形態では、キャビティのシール部の後端に誘い込み用のガイド部が設けられたものを例示したが、ガイド部が設けられていない構造であってもよい。

（５）上記実施形態では、アルミ電線の端末にゴム栓ともども接続する端子金具として雌端子金具を例示したが、雄タブを備えた雄端子金具、あるいは目玉状の接続部を有するＬＡ端子等の他の端子金具であってもよい。
（６）本発明は、上記実施形態に例示したアルミ電線以外に、銅電線等の他の電線を用いた場合にも有効である。アルミ電線を用いた場合ほど端子金具の伸びがなくても、絶縁被覆の端末に対するゴム栓の嵌装位置が後方に大きくずれていれば、シール不備の可能性があり、このような場合も、本発明を適用することで正規のシールが可能となる。

本発明の一実施形態に係るアルミ電線とゴム栓の一部切欠側面図 雌端子金具の斜視図 雌端子金具並びにゴム栓を雌ハウジングのキャビティ内に挿入する動作を示す断面図 雌端子金具が正規位置に装着された状態の断面図 ゴム栓が押し込まれて保持された状態の断面図

符号の説明

１０…アルミ電線（電線）
１１…芯線
１３…絶縁被覆
１５…保持溝
２０…雌端子金具（端子金具）
２５…ワイヤバレル
２６…インシュレーションバレル
３０…ゴム栓
３１…本体部
３２…取付部
３４…リップ
３６…リブ
４０…雌ハウジング（コネクタハウジング）
４１…キャビティ
４５…シール部
４６…等径部
４７…ガイド部

Claims (5)

1. 金属製の芯線を絶縁被覆で覆った電線における前記芯線の端末には端子金具のワイヤバレルが圧着されるとともに、前記絶縁被覆の端末には、外周面にリップが環状に周設されたゴム栓が嵌装されて、同ゴム栓の前端側に設けられた取付部並びに前記絶縁被覆の端末には、前記端子金具のインシュレーションバレルが圧着されており、前記端子金具がコネクタハウジングに設けられたキャビティ内に挿入されることに伴い前記ゴム栓が前記キャビティの後端部に嵌着されて前記リップが前記キャビティの内周面に弾性的に密着することでシールするようにした防水コネクタにおいて、
   前記ゴム栓の内周面における前記リップの内側に対応する位置にはリブが環状に周設されているとともに、前記電線の絶縁被覆の端末の外周面には、自然状態における前記ゴム栓の前記リブと対応する位置よりも所定寸法前方に、前記リブが嵌合可能な保持溝が周設されており、前記リブと前記保持溝との嵌合により前記ゴム栓が復元弾力に伴い伸長変形することを規制する構成となっていることを特徴とする防水コネクタ。
2. 前記ゴム栓のリブ並びに前記絶縁被覆の保持溝が、複数条ずつ軸方向に間隔を開けて設けられていることを特徴とする請求項１記載の防水コネクタ。
3. 前記ゴム栓のリブが前記絶縁被覆の保持溝の溝底に対して弾性的に密着可能であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の防水コネクタ。
4. 前記ゴム栓は、前記キャビティの後端部に嵌着された場合に、その後端面が前記キャビティの後端面よりも後方に突出する設定となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の防水コネクタ。
5. 前記電線が、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の芯線を備えたアルミ電線であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の防水コネクタ。

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