JP2011146248A - コネクタのシール構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】ボルトを締め付けたことによるシール性の低下を抑制すること。
【解決手段】筒部17の外周にシール部材13が装着されたコネクタ9を機器の筺体3等の挿入孔5に挿入して固定するシール構造であり、筒部の外周に突出させて形成される鍔部19と、筒部を挿入可能な開口31と該開口の周縁に形成され鍔部が嵌挿される凹陥部33と該凹陥部の底面側に形成され鍔部と対向する対向面55が形成される取付部材29とを有し、鍔部が凹陥部に嵌挿されたときに、凹陥部の内面と鍔部の外面との間及び開口の内面とその開口に挿入された筒部の外面との間にそれぞれ隙間が設けられ、取付部材は、開口を挟んで形成された複数のボルトの貫通孔37を有し、取付部材をコネクタの筒部に装着し、鍔部を介してコネクタを筺体等にボルトで固定する。
【選択図】図1

Description

本発明は、コネクタのシール構造に係り、特に、電気機器が収容されるハウジング又は筐体の挿入孔にコネクタが挿入されたときのコネクタの外面と挿入孔の内面との隙間をシールする構造に関する。
車両等に搭載される電気機器は、液体及び気体の漏れや埃の侵入を防止するとともに騒音や振動等を遮断するため、筐体に覆われている。この筐体には、電気機器を外部の電線と接続するためのコネクタが嵌挿される挿入孔が設けられており、一般に、挿入孔は、コネクタの断面形状と相似形の断面矩形に形成されている。このコネクタは、筺体の挿入孔に挿入される筒部と、その筒部の外周から延出して挿入孔の周縁の筐体に当接するフランジ部を有しており、筒部の外面には、シール部材が装着される環状溝が設けられ、フランジ部には、筒部を挟んだ両側にそれぞれボルトが挿通される貫通孔が設けられている。
このようにして構成されるコネクタは、環状溝にシール部材(例えば、ガスケット)が装着された筒部を筐体の挿入孔に挿入し、フランジ部の貫通孔に挿入されたボルトを筐体側のボルトのねじ孔に螺合させることにより筐体に取り付けられる。このようにコネクタと挿入孔との隙間をシール部材でシールした状態で、コネクタを筐体にボルトで固定するシール構造としては、例えば、特許文献1に開示されているものがある。
特開2007−311224号公報
ところで、この種のシール構造において、コネクタに装着されるシール部材は全周に渡って溝底から均一な厚みで形成されている。したがって、コネクタが挿入孔に挿入された状態でボルトが締め付けられる前の時点では、シール部材が挿入孔の内面を全周に渡って均一に押圧しているため、良好なシール性が確保されている。
しかしながら、ボルトを締め付ける際には、ボルトがコネクタのフランジ部を押し付けながら回動するために、ボルトの回転力がコネクタに作用してコネクタがボルトの回転方向に従動し、挿入孔の中で筒部がボルトを中心として回動してしまうことがある。その結果、ボルトの回転方向に面する挿入孔の内面を押し付けるシール部材の押圧力は増大するが、ボルトの回転方向と反対方向に面する挿入孔の内面を押し付けるシール部材の押圧力は減少することになる。このように挿入孔の内面を押し付けるシール部材の押圧力が減少する領域が生じると、シール性が低下するおそれがある。
本発明は、ボルトを締め付けたことによるシール性の低下を抑制することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明は、断面矩形の筒部を有し、該筒部の外周に環状のシール部材が装着されたコネクタを機器のハウジング又は筺体に形成された挿入孔に挿入して固定するコネクタのシール構造において、コネクタの筒部の外周に突出させて形成された鍔部と、コネクタの筒部を挿入可能な開口と該開口の周縁に形成され鍔部が嵌挿される凹陥部と該凹陥部の底面側に形成され鍔部と対向する対向面が形成される取付部材とを有し、鍔部が凹陥部に嵌挿されたときに、凹陥部の内面と鍔部の外面との間及び開口の内面とその開口に挿入された筒部の外面との間には、それぞれ隙間が設けられてなり、取付部材は、機器のハウジング又は筺体に形成されたボルトのねじ孔に対応する位置に開口を挟んで形成された複数のボルトの貫通孔を有し、取付部材をコネクタの筒部に装着し、鍔部を介してコネクタを機器のハウジング又は筺体にボルトで締め付けて固定することを特徴とする。
このような構成によれば、ボルトの締め付け時には、ボルトの回転力がボルトと当接する取付部材に作用して取付部材を回動させるが、取付部材とコネクタとの間には、取付部材の回動方向で隙間が設けられているため、取付部材が隙間の範囲を回動する限り、コネクタとの接触を防ぐことができる。したがって、この隙間をある程度確保することにより、コネクタの回動、つまり挿入孔に挿入された筒部がボルトを中心として回動するのを防ぐことができ、或いは、筒部の回動角度を少なくすることができるため、筒部の外面と挿入孔の内面との隙間のシール性の低下を抑制することができる。
この場合において、隙間は、例えば、ボルトを締め付けたときに取付部材が回動する角度を予め把握しておき、その角度に基づいて設定することができる。このようにすれば、ボルトの締め付け時における筒部の外面と挿入孔の内面との接触を防ぐことができるため、シール性の低下をより確実に防ぐことができる。
本発明を適用してなるシール構造の一実施形態の全体構成を説明する分解斜視図である。 図1の取付部材とコネクタの構成を拡大して示す斜視図である。 図1のコネクタに取付部材が装着された状態を示す側面図である。 図1のコネクタに取付部材を装着してボルトを締め付ける前に、コネクタの鍔部と取付部材の凹陥部との間に隙間が生じることを説明する図である。 本発明を適用してなるシール構造において、ボルトを締め付けるときの動作を説明する図である。 図5のB−B矢示断面図であり、ボルトを締め付けた後の構成を説明する図である。 図6のC部を拡大して示す断面図である。
以下、本発明を適用してなるシール構造の一実施形態について図1乃至図6を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態のシール構造1は、図示しない電気機器が収容される筐体3の挿入孔5の内面7と、挿入孔5に嵌挿されるコネクタ9の外面11との隙間をシール部材13で封止するシール構造をいう。ここで、電気機器とは、例えば、車両等に搭載される電動モータ等、機械を駆動させるための装置をいう。筐体3は、ここでは電気機器等を収容する金属製の容器をいうが、端子や電気機器等を収容するハウジングであってもよい。筐体3には、電気機器の端子台に対向する壁面にコネクタ9を取り付けるための矩形の挿入孔5が形成されており、挿入孔5の長手方向(図1の左右方向)の両側の周縁には、それぞれボルトのねじ孔15が1個ずつ形成されている。
コネクタ9は、例えば、電気機器の端子台に複数の電線を端子を介して電気的に接続するためのものであり、絶縁性を有する合成樹脂等で形成されている。このコネクタ9は、筺体3の挿入孔5に嵌挿される筒部17と、筒部17の外面から周状に突出して挿入孔5の周縁と当接する鍔部19を有している。筒部17は、鍔部19の両面側からそれぞれ同軸状に延出して形成され、以下、挿入孔5に挿入する方向に延出する部分を筒部17といい、筒部17と反対側に延出する部分を電線支持部21という。筒部17と電線支持部21は、鍔部19を挟んで同軸状に延在するとともに内部が連通されて形成され、その内部には電線を案内して端末部分を係止する係止部23(図6)を備えた中空状の案内面25(図2)が複数並列に設けられている。筒部17は、その外面11が挿入孔5の断面形状と相似形の断面矩形をなしており、外面11には、環状溝27が全周に渡って形成されている。また、鍔部19は、筒部17の挿入方向から見て略矩形に形成されている。
シール部材13は、コネクタ9の筒部17の環状溝27に装着される環状のガスケットであり、例えば、ゴム系の樹脂材料やウレタン系、アクリル系等の弾力性のある樹脂材料で形成されている。図2、3に示すように、本実施形態のシール部材13は、筐体3の挿入孔5の内面7との密着性を高める複数のリップが全周に渡って突出して形成されている。
次に、本実施形態のシール構造1における特徴構成について説明する。図1、2に示すように、本実施形態のシール構造1は、コネクタ9、シール部材13とともに、取付部材29を備えて構成される。取付部材29には、コネクタ9の電線支持部21が緩やかに挿入される開口31と、開口31の周縁に形成されて鍔部19が嵌挿される凹陥部33(図2)と、ボルト35が挿通される貫通孔37が設けられている。貫通孔37は、開口31を挟む両側に1つずつ設けられ、筺体3のねじ孔15と対応する位置に配置されている。なお、貫通孔37は、ねじ孔15に対応させて、開口31の両側に例えば2つずつ設けられていてもよい。
取付部材29の開口31は、電線支持部21の断面形状と相似形となるほぼ矩形の貫通孔をなして形成されている。この開口31の内面39には、電線支持部21に設けられる突起に対応する複数の逃がし溝が形成されている。すなわち、電線支持部21には、両端の対向する外面から延出する突起面41、相手側コネクタを係止するための係止突起43、取付部材29を仮係止するための仮係止突起45が設けられており、開口31の内面39には、それぞれ、突起面41に対応する逃がし溝47、係止突起43に対応する逃がし溝49、仮係止突起45に対応する図示しない係止溝が設けられている。
取付部材29の凹陥部33は、図2の矢印Aの方向から見たときに、その内面51が、コネクタ9の鍔部19の外形と相似形のほぼ矩形に形成されており、鍔部19が平面方向で凹陥部33に包囲されるようになっている。また、凹陥部33の底面側には、凹陥部33に嵌挿された鍔部19の側面53と対向する対向面55が形成されており、凹陥部33の入口周縁の面57から対向面55までの距離、つまり凹陥部33の深さは、鍔部19の厚み以上に設定されている。このように、鍔部19がその平面方向及び厚み方向において凹陥部33に完全に収納されることにより、コネクタ9は取付部材29により所定の固定力を得た状態で、筺体3に取り付けられることになる。
図4は、図2、3を矢印A方向から見たときのボルト35の締め付け前の状態を示している。図に示すように、鍔部19の外面59と凹陥部33の内面51との間には、全周に渡って隙間(クリアランス)が形成されており、具体的には、X方向においてLの隙間が形成され、Y方向においてLの隙間が形成されている。一方、取付部材29の開口31は、例えば、コネクタ9の電線支持部21を逃がすための逃がし孔となるため、その場合、電線支持部21の外面と開口31の内面39との隙間は、X、Y方向においてそれぞれL、Lよりも大きく設定され、電線支持部21は開口31内に比較的緩やかに挿入される。なお、この隙間は、鍔部19の外面59と凹陥部33の内面51との隙間と同様の大きさに設定することもできる。
次に、本実施形態のシール構造を組み立てる手順について図1を参照して説明する。先ず、コネクタ9の筒部17に形成される環状溝27にシール部材13を装着する。そして、シール部材13が装着されたコネクタ9を筺体3に近づけ、筒部17を挿入孔5に嵌挿させる。このとき、コネクタ9の挿入量は、鍔部19が挿入孔5の周縁に当接することにより規制される。次に、取付部材29をコネクタ9に近づけ、係止突起43と逃がし溝49、及び、突起面41と逃がし溝47をそれぞれ位置合わせした状態で、取付部材29の開口31内に電線支持部21を挿通させる。これにより、仮係止突起45が取付部材29の図示しない係止溝に係止されて、取付部材29がコネクタ9に仮固定された状態となり、さらには、コネクタ9の電線支持部21が取付部材29の開口31内に同心状で挿通されるとともに、コネクタ9の鍔部19が取付部材29の凹陥部33に収容された状態となる。
このように取付部材29がコネクタ9に仮固定された状態では、取付部材29の2箇所の貫通孔37と筺体3の2箇所のねじ孔15は、自然と位置合わせがされるため、取付部材29側から貫通孔37に挿入したボルト35を筺体3のねじ孔15に螺合させることにより、取付部材29は、コネクタ9を介して筺体3に固定された状態となる。これにより、コネクタ9の筒部17と筺体3の挿入孔5との隙間がシール部材13で封止されたシール構造が完成する。
次に、ボルト35の締め付けがシール構造のシール性に与える影響について図面を参照して説明する。図5に示すように、筺体3の挿入孔5に挿入されたコネクタ9に取付部材29を装着した状態で、取付部材29の片方の貫通孔37にボルト35を通して締め付けた場合、ボルト35と取付部材9との間には、ボルト35の回転に伴う摩擦力が発生する。この摩擦力により、取付部材29はボルト35を中心としてボルト35の回転方向a(時計回り)に従動し、例えばθの角度だけ回動する。ここで、実際の組み立て作業においては、2本のボルト35を交互に締め付けることが多く、各ボルト35の締め付けに伴う取付部材29の回動方向は逆方向になるが、ボルト35の締め付け方によっては、一方のボルトの締め付けによる影響が他方よりも大きくなるため、大抵は、取付部材29がいずれかの方向に回動した状態で固定される。
このようなボルト35の締め付けにより、仮に、コネクタ9が回動した場合、筺体3の挿入孔5に挿入される筒部17は、ボルト35を中心として挿入孔5の中を回動することになる。ここで、筒部17の外面には環状のシール部材13が装着されているため、筒部17が回動すると、筒部17の回動方向に面する挿入孔5の内面を押し付けるシール部材13の押圧力が増加する一方、その反対方向に面する挿入孔5の内面を押し付けるシール部材13の押圧力が減少することになる。このようにシール部材13の押圧力が減少する領域が生じると、コネクタ9と筺体3の挿入孔5との隙間のシール性が低下するおそれがある。したがって、このようなシール性の低下を防ぐためには、コネクタ9の回動を防ぎ、シール部材13が挿入孔5の内面7に、周方向で均一な押圧力を付与する状態を確保する必要がある。
本実施形態では、取付部材29の開口31内にコネクタ9の電線支持部21が緩やかに挿入されるとともに、取付部材29の凹陥部33にはコネクタ9の鍔部19が嵌挿された状態となっている。ここで、凹陥部33の内面51とコネクタ9の鍔部19の外面59との間には、図4で示したように、全周に渡って所定の隙間(L、L)が設けられている。そのため、この隙間の範囲内で取付部材29が回動する限りは、コネクタ9の回動、つまり挿入孔5の中でのボルト35を中心とした筒部17を回動することを防ぐことができる。これにより、シール部材13が挿入孔5の内面に作用する押圧力を均一な状態で保持することができ、良好なシール性を確保することができる。
図6及び図7に、ボルト35を締め付けた後のシール構造1の断面を示す。図6は、図5のB−B矢示断面を表し、図6のC部を拡大したのが図7である。これらの図において、コネクタ9の筒部17と筺体3の挿入孔5との隙間は、シール部材13の圧縮代を分かりやすくするため、シール部材13は断面方向で変形させずに挿入孔5の内面7と重ねて表している。ここで、圧縮代とは、挿入孔5の内面7と重なるシール部材13の厚みをいうものとする。
図に示すように、取付部材29が回動することにより、取付部材29の凹陥部33の内面51とコネクタ9の鍔部19の外面59との間には、対向する領域(図では上下の隙間領域)において、偏りが発生する。すなわち、ボルト35の締め付け前は、上側の隙間と下側の隙間のいずれも、L2の幅(図4)が確保されていたのに対し、ボルト35の締め付け後は、一方の隙間がLまで減少し、他方の隙間がLまで増加する(図7)。同様に、取付部材29の開口31の内面39とコネクタ9の電線支持部21の外面61との隙間においても、上下の隙間領域に偏りが発生する。このように、ボルト35の締め付け後においては、取付部材29とコネクタ9との隙間に偏りが生じるが、取付部材29は、ボルト35の締め付け前に形成されていたコネクタ9との隙間の範囲内で回動するため、コネクタ9は、取付部材29の回動方向から押し付けられることがなく、静止する状態が維持される。そのため、シール部材13は、ボルト35の締め付け前後で、圧縮代Lが均一な状態で保持される。
ここで、取付部材29の凹陥部33の内面51とコネクタ9の鍔部19の外面59との隙間、及び、取付部材29の開口31の内面39とコネクタ9の電線支持部21の外面61との隙間を設定する方法としては、例えば、2本のボルト35の締め付け方、具体的には、締める順番や回転数などを標準化しておく。そして、2本のボルト35が締め付けられたときに、コネクタ9が所定方向に回動する角度θを予め計測又は算出により把握しておくことにより、その計測又は算出結果に基づいて隙間量を設定することができる。
以上述べたように、本実施形態では、コネクタ9をボルト35で直接締め付けるのではなく、コネクタ9と別体の取付部材29をボルト35で締め付ける構成を採用するとともに、コネクタ9と取付部材29との間には、取付部材29の回転方向に所定の大きさの隙間を設けているため、ボルト35を締め付けたときの回転力を隙間の範囲だけ、取付部材29の回転で吸収させることができる。これにより、ボルト35を中心とするコネクタ9の回動を防ぐことができるため、コネクタ9の筒部17の外面11と筺体3の挿入孔5の内面7との隙間をシール部材13で均一に封止することができ、良好なシール性を確保することができる。
1 シール構造
3 筐体
5 挿入孔
7 内面
9 コネクタ
11 外面
13 シール部材
15 ねじ孔
17 筒部
19 鍔部
21 電線支持部
29 取付部材
31 開口
33 凹陥部
35 ボルト
37 貫通孔
39 内面
51 内面
55 対向面
61 外面

Claims (1)

  1. 断面矩形の筒部を有し、該筒部の外周に環状のシール部材が装着されたコネクタを機器のハウジング又は筺体に形成された挿入孔に挿入して固定するコネクタのシール構造において、
    前記コネクタの筒部の外周に突出させて形成された鍔部と、前記コネクタの前記筒部を挿入可能な開口と該開口の周縁に形成され前記鍔部が嵌挿される凹陥部と該凹陥部の底面側に形成され前記鍔部と対向する対向面が形成される取付部材とを有し、前記鍔部が前記凹陥部に嵌挿されたときに、前記凹陥部の内面と前記鍔部の外面との間及び前記開口の内面とその開口に挿入された前記筒部の外面との間には、それぞれ隙間が設けられてなり、
    前記取付部材は、機器のハウジング又は筺体に形成されたボルトのねじ孔に対応する位置に前記開口を挟んで形成された複数のボルトの貫通孔を有し、
    前記取付部材を前記コネクタの筒部に装着し、前記鍔部を介して前記コネクタを機器のハウジング又は筺体に前記ボルトで締め付けて固定することを特徴とするコネクタのシール構造。
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