JP2013077407A - 防水型コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】
弾性的押圧力が低下したシール材の変位量を一定に保つことによって、機密性が補償される防水型コネクタを提供する。
【解決手段】
オスハウジング１０の嵌合面は、間口から奥方向に勾配が備わり、嵌合時この勾配に当接するハウジングシール５０は、その周面がこの勾配に倣う角度が備わり、オス、メス両ハウジング１０、３０には、互いに嵌合しあうハウジング同士の嵌合深さを、推進させるための嵌合推進手段が組み込まれ、ハウジングシール５０に生じた弾性的押圧力の低下に応じて、嵌合推進手段によって、オス、メス両ハウジング１０、３０が勾配の備わる嵌合面にそって近接する。
【選択図】図１

Description

本発明は、防水型コネクタに関し、詳しくは、機密性を持続的に維持可能な防水型コネクタに関する。

オスハウジングと、メスハウジングとの嵌合面にハウジングシールを装着し、ワイヤとハウジングの隙間にワイヤシールを装着した防水型コネクタがある。たとえば特許文献１参照。シール材には、たとえば、シリコーンゴムのような弾性体が使用される。弾性体が圧縮されたときの復元力を利用してハウジング間、或いは、ワイヤとハウジング間の隙間を埋めるものである。このようにすることによってハウジング構造の機密性を確保する。弾性体の復元力を利用して機密性を確保するものだから、復元力が低下したときには、機密性もそれに応じて低下する。

負荷状態で圧縮された弾性体は、この状態が続くと、圧縮量の内いくらかは、元に戻らなくなる、いわゆる圧縮永久ひずみとして弾性体に内蔵されることになる。特に、シール材の劣化が進む環境下での使用の際は、機密性の低下は速まる傾向にある。たとえば、高温環境、高温高湿環境などでは著しく劣化が進む。
また、材料や加工の分野では、二色成形或いはインサート成形が利用される機会が増えつつある、いわゆるエラストマなどの弾性樹脂材料を使用した場合には、圧縮永久ひずみ率が、一般的なシリコーンゴム材に比べて高い傾向にあるので特に問題になり易い。

特開２０００−３６３５４号公報

したがって、本発明の目的は、圧縮永久ひずみによって弾性的押圧力が低下したシール材の弾性的変位量を一定量に保持することによって、機密性が補償された防水型コネクタを提供することである。
さらに、本発明の別の目的は、シール材でシールされた状態が補強される防水型コネクタを提供することである。

本発明は、上述した問題を解決するものである。すなわち、本発明の防水型コネクタは、（１）一対のハウジング間の嵌合面にハウジングシールを備える防水型コネクタであって、一方のハウジングの前記嵌合面には、間口から奥方向に亘る勾配と、他方のハウジングの前記嵌合面には、前記ハウジングシールと、前記一対のハウジングには、嵌合深さを推進させるための嵌合推進手段と、を備え、前記ハウジングシールに生じた弾性的変位量の低下に応じて、前記嵌合推進手段によって、前記一対のハウジングが、前記ハウジングシールを前記嵌合面間に挟持した状態で前記勾配の備わる嵌合面にそって近接するところに特徴を有するものである。

この発明によれば、一対のハウジング間の嵌合面にハウジングシールを備えている。これによって、一対のハウジング間の機密性は確保されている。さらに、このハウジングシールが圧縮永久ひずみ等によって弾性的変位量が低下した場合にも、一対のハウジングに備わる嵌合推進手段の働きによって、嵌合はより深い方向に進められる。これによって、
一方のハウジングの嵌合面におけるこのハウジングシールとの弾接位置は、嵌合面に設けられた勾配に沿って移動する。移動は、ハウジングシールをより強く圧縮する方向であるから、このハウジングシールの圧縮量は、一定に保たれる。したがって、新たな嵌合位置で、ハウジングシールは、以前と同じ程度の弾性的変位を受け、これによって、以前と同じ程度の弾性的押圧力を嵌合面に作用させるようになる。したがって、一対のハウジング間の機密性は、常に一定レベルに維持されることになる。

さらに好ましくは、本発明の防水型コネクタは、（２）前記ハウジングシールが、インサート成形によって、前記他方のハウジングと一体的に成形されるところに特徴を有する（１）記載のものである。

この発明によれば、ハウジングシールは、他方のハウジングと一体的に成形されるものである。これにより、ハウジングシールと他方のハウジング間には接合力が作用する。その結果、嵌合の際シール材がずれたり、めくれたりすることはない。したがって、作業性の向上が図られる。

さらに、この発明によれば、ハウジングシールは、ハウジングと一体的に成形されるので、部品点数が削減され、工数の低減が図られる。

さらに好ましくは、本発明の防水型コネクタは、（３）前記嵌合推進手段は、前記一方のハウジングには、内側にコンタクトを配した筒部と、前記他方のハウジングには、嵌合時前記筒部を囲むフード部と、前記筒部外周面には、嵌合方向側の前壁に勾配を有する、周方向に沿う少なくともひとつの溝部と、前記フード部には、嵌合時この溝部に対応する位置にスリットと、このスリットを介して前記溝部に押圧を加えるスプリングロックと、を備え、嵌合時このスプリングロックの作用部が前記溝部の前記勾配面上に位置し、前記作用部は、この勾配面上で前記溝部の底面に向かう方向に押圧を作用させているところに特徴を有する（１）又は（２）記載のものである。

この発明によれば、スプリングロックが一方のハウジングの筒状部を外周面から挟持するように弾性力を作用させている。これにより、一方のハウジングの内周面（嵌合面）とハウジングシールとの機密性は、補強されることになる。またさらに、スプリングロックの弾性力は、作用部が勾配面にのっているので、一方のハウジングをさらに深部へと嵌合を進める向きに力を作用させている。これによって、特に圧縮永久ひずみによって弾性的変位量が減少したハウジングシールは、以前と同じ程度の弾性的変位量を与えることができる締め代の大きい内周面（嵌合面）の側に移行する。これによって、以前と同じ程度の弾性的押圧力が作用する弾性的変位を受けることになるので、以前と同じ程度の弾接力が嵌合面に作用することになる。その結果、常に一定の機密性がハウジング間に確保されることになる。

本発明の実施形態に係る、嵌合前のオスコネクタと、メスコネクタの外観斜視図である。 同、オスコネクタ、及びメスコネクタの断面図である。（Ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。 同、オスコネクタと、メスコネクタとの嵌合状態の断面図である。 同、スプリングロックをハウジングに装着するところの外観斜視図である。 同、スプリングロックが作用して、ハウジング同士の嵌合が深まる方向に嵌合が進む状態の図である。

本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明するが、本発明の技術的範囲は、これらの実施形態によって限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で実施することができる。図１は、本発明の実施形態に係る、嵌合前のオスコネクタと、メスコネクタの外観斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係るオスコネクタ、及びメスコネクタの断面図である。（Ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。ここで、方向について定義しておく、図１、図２に示すように、オスコネクタ、メスコネクタともに嵌合方向を前方とし、これに反対する方向を後方とする。以下特に断りのない限り、これに準じる。

オスコネクタ１は、図１、図２に示されるように、オスハウジング１０と、オス端子２０とを備えている。オスハウジング１０は、合成樹脂の射出成形品である。オス端子２０は、対応コンタクトに接続する接触部を備えた棒状の端子である。オス端子２０は、ハウジングに支持されるための固定部を備えている。オス端子２０は、リン青銅や黄銅などの銅合金の材料表面を金或いは錫等でめっきし、耐性をもたせたものである。

オスハウジング１０は、図１、図２に示されるように、矩形状の基部１１と、基部１１から垂直に前方に起立する筒部１２とを備えている。基部１１には、オス端子２０を支持するための貫通孔が穿たれている。基部１１は、図示されていないが固定するためのネジ穴が開けられている。

筒部１２は、図１、図２に示されるように、外形は略円柱形である。筒部１２の内部には、円柱状の空間からなる収容部１７が備わる。収容部１７は、前方に位置する前方収容部１７ａと、後方に位置する後方収容部１７ｂとで構成されている。収容部１７は、筒部１２の内周面１８で画成されている。内周面１８は、前方に位置する前方内周面１８ａと、後方に位置する後方内周面１８ｂとで構成されている。前方内周面１８ａと、後方内周面１８ｂとは、径が相違する。前方内周面１８ａと、後方内周面１８ｂとは、傾斜面１８１でつながっている。前方内周面１８ａの後方に後方内周面１８ｂが位置する。筒部１２の後方には、後壁１２ａがある。後壁１２ａには、オス端子２０を支持するための貫通孔が穿たれている。筒部１２の後壁１２ａは、基部１１の表面よりも前方にいくらか突出している。

筒部１２は、図１、図２に示されるように、周面に、長手方向（前後方向）に延びる隆起部１３を備えている。隆起部１３は周面上の左右側面に一対備わっている。隆起部１３は、先端部にテーパー面１６が形成されている。このテーパー面は、嵌合をスムーズに行なわせるためにある。隆起部１３は、筒部１２の長手方向の中間部よりも前方で窪み１４を形成している。窪み１４の幅は、スプリングロック７０の板幅よりも大きい。窪み１４は隆起部１３を前方隆起部１３ａと、後方隆起部１３ｂとに二分している。

窪み１４の底は、筒部１２の周面よりも深い位置にある。この窪み１４全体に、上下方向（図１の紙面上で上下方向）に沿って延びる溝部１５が形成されている。溝部１５は、スプリングロック７０の板幅よりも大きい幅を備えている。
溝部１５は、図２に示されるように、断面凹形状であり、前方の壁は、勾配面１５ａを持っている。この勾配面１５ａ上にスプリングロック７０の作用部が配置される。

メスコネクタ３は、図１、図２に示されるように、メスハウジング３０と、メス端子８０と、スプリングロック７０と、ハウジングシール５０と、ワイヤシール６０とを備えている。

メスハウジング３０は、図１、図２に示されるように、合成樹脂の射出成形品である。メスハウジング３０は、略矩形で扁平状の本体３１と、本体３１の中央部から前方に突出
する筒部３６と、本体３１の周縁から前方に突出するフード部３２と、本体３１の周縁よりやや内側から後方に突出する後方筒部３３と、を備えている。
本体３１は、メス端子８０を嵌入するための貫通孔が穿たれている。メス端子３１は、メスハウジング３０後方側から嵌入される。本体３１の外形は、外部に凹凸体がある略矩形状である。

筒部３６は、図２に示されるように、本体３１中央部から前方に突出する円柱体である。筒部３６の内部には、後方から嵌入されたメス端子８０をその位置に固定するための係合構造が組まれている。係合片３７が後方から延びてメス端子８０の係合孔と係合し、メス端子８０の後方ズレを防止している。
筒部３６の先端は、オス端子２０を迎え入れるための穴３８が穿たれている。穴３８の周囲には、テーパーが形成されている。このテーパーは、オス端子の挿通をスムーズにおこなわせるためにある。筒部３６の周面は、凹凸物がなく滑らかな面を形成している。筒部３６の周面には、後方にハウジングシール５０が形成されている。筒部３６を取り囲むようにしてフード部３２が、本体３１の前方に突出している。

フード部３２は、図１、図２に示されるように、内周面がオスハウジング１０の筒部１２の周面に嵌め合うように円筒状にくり抜かれた空間を有する収容部３９を形成している。フード部３２は、オスハウジング１０の筒部１２全体を囲い込める長さを有している。この長さは機密性を高めるための有効な手段である。
フード部３２は、周面上にスプリングロック７０を支持するための支持台３４を備えている。フード部３２は、周面上に前後方向に延びる、凸状に張出した基台４０を備えている。これは、フード部３２側面の肉厚を確保するためのものである。この基台４０と直交する態様で支持台３４が上下方向（図１の紙面上で上下方向）に沿って備わっている。

支持台３４は、図１、図２に示されるように、フード部３２周面の左右側面に一対備わっている。支持台３４は、左右側面の中間部に上面から下面に亘って構成されている。支持台３４は、復元力を持つスプリングロック７０の弾性力を受け止めるだけの強固な構造を有している。支持台３４は、上下に延びる本体と、その中央に凹状に延びる溝部３５と、を備えている。支持台３４本体は、前壁３４ａと、後壁３４ｂとを備えている。溝部３５は、前壁３４ａと後壁３４ｂとの間を、上下方向（図１の紙面上で上下方向）に沿って延びている。支持台３４は、フード部３２上面を越えて、張出す態様で上方に突出している。

溝部３５は、図１に示されるように、支持台３４の上面から下面にかけて全体に形成されている。支持台３４の上端角部には、テーパー面が備わる。溝部３５は、支持台３４の上端部まで形成されている。溝部３５の幅は、スプリングロック７０の板幅よりも大きめに形成されている。溝部３５の底面は、フード部３２の周面を一部破る態様で形成されている。これにより溝部３５の底面に当たるフード部３２の壁面には、矩形状のスリット４１が形成されている。支持台３４に装着されたスプリングロック７０の一部は、このスリット４１を通して、嵌合された位置にあるオスハウジング１０の溝部１５に臨む。

後方筒部３３は、図１、図２に示されるように、本体３１周縁のやや内側から後方に突出する筒状体である。後方に連なるワイヤ９０をその中心に置き周囲には、ワイヤシール６０が形成されている。後方筒部部３３は、ワイヤシール６０をホールドするために備わる。ワイヤシール６０は、ワイヤ９０と、後方筒部３３内周面との隙間を埋めるために備わる。ワイヤシール６０は、エラストマ材の成形体である。ここでエラストマとは、熱可塑性弾性樹脂を意味し、各メーカーのエラストマが選択可能である。

ハウジングシール５０は、図２に示されるように、オスハウジング１０と、メスハウジ
ング３０との嵌合面の隙間を埋めるために備わる。ハウジングシール５０は、エラストマの成形体である。ハウジングシール５０は、底のない筒状体であって、先端部には、断面凸形の突起部５１を２個備えている。２個の突起部５１の頂部を結ぶ直線は、メスハウジングを嵌合方向に貫く中心線に対して傾きを有している。この傾きは、オスハウジング１０の筒部１２の前方内周面１８ａのテーパー面の傾きに対応している。すなわち、このような態様にすることで、突起部５１が前方内周面１８に当接した際、２個の突起部５１それぞれは、等しい圧縮力を受けるようになる。これにより２個の突起部５１は、バランスよく圧縮されて２段階で機密性を確保するものである。

ワイヤシール６０、及びハウジングシール５０は、ともにエラストマ材からなる。このことにより、いわゆる二色成形（インサート成形）による、シール材とハウジング本体との一体成形が可能になる。これにより、ワイヤシール６０、及びハウジングシール５０とメスハウジング３０との密着性はよくなる。このことによって、嵌合の際、シール材の位置がズレたり、めくれたりすることがなくなる。

図４は、本発明の実施形態に係るスプリングロックをハウジングに装着するところの外観斜視図である。
スプリングロック７０は、図４に示されるように、高い剛性を有するバネ鋼の板材を必要形状に折り曲げ加工したものである。スプリングロック７０は、屈曲部を有する略コの字形の折り曲げ片である。左右の片部７２、７２は一文字に延びる連結部７１で結ばれている。左右片部７２、７２は、中間で内向きに屈曲した作用部７３を備えている。
左右片部７２、７２は、嵌合の際作用部７３がその板面で対応する溝部１５の勾配面１５ａに当接可能なようにねじられている。ねじり角度は３０〜５０度程度が好ましく、さらに好ましくは４０〜５０度程度である。このようにねじられることで、弾接力は、効率よく直接的に溝部１５の勾配面１５ａに伝えられることになる。
スプリングロック７０は、図４に示されるように、メスハウジング３０の支持台３４の溝部３５に沿わすようにして、先端から装着される。溝部３５に装着されたスプリングロック７０は、左右作用部７３、７３が、フード部３２壁面のスリット４１に配置される。

〈嵌合〉
オスハウジング１０と、メスハウジング３０との嵌合は、図２、図３に示されるように、オスハウジング１０の収容部１７にメスハウジング３０の筒部３６が嵌め込まれ、オスハウジング１０の筒部１２が、メスハウジング３０の収容部３９に収容される態様でおこなわれる。このように嵌め合い構造を二重に備えるのは、水の進入経路を延長させて、機密性の向上を図るためである。
嵌合の際、オスハウジング１０の筒部１２の前方内周面１８ａは、ハウジングシール５０の周面と摺接する。前方内周面１８ａ、及びハウジングシール５０の周面には、共に同じ大きさの傾き（テーパー）がつけられている。これによって、ハウジングシール５０の２個の突起部５１は、同程度の圧縮量を受けて、バランスのとれた弾接力を作用させることになる。

オス端子２０と、メス端子８０が正規位置で接続した状態のとき、図３に示されるように、メスハウジング３０の筒部３６の先端は、オスハウジング１０の後方収容部１７ｂに収まる。このとき、筒部３６周面と、後方内周面１８ｂとは近接している。一方、筒部３６の中央から後方側は、前方収容部１７ａに収まる。このとき、筒部３６周面と、前方内周面１８ａとの間には、大きな隙間が生じている。この隙間を埋めるようにして、ハウジングシール５０が筒部３６後方に備わっている。

ハウジングシール５０は、図３に示されるように、前方内周面１８ａの中央から前方にかけての範囲をシールしている。すなわち、前方内周面１８ａの中央から後方にかけての
範囲は、ハウジングシール５０でシールされていない。ハウジングシール５０の２個の突起部５１は、正規嵌合位置で、前方内周面１８ａから押圧を受けて圧縮変形が生じている。圧縮率が低すぎる場合は、機密性が保障されず、圧縮率が高すぎる場合は、変形抵抗が大きくなるので嵌合時の挿入作業が困難になる。

メスハウジング３０に備わるスプリングロック７０の作用部７３は、図３に示されるように、嵌合位置で、オスハウジング１０の溝部１５の勾配面１５ａに弾接している。勾配面１５ａは、嵌合方向（前後方向）に直交する面に対して３０〜４５度の勾配を有している。スプリングロック７０の作用部７３は、嵌合位置で、この勾配面１５ａ上にある。このとき作用部７３は、その板面を勾配面１５ａに当接させている。
スプリングロック７０の作用部７３は、この状態で、勾配面１５ａを押す方向に弾性力を作用させている。弾性力は、勾配面１５ａの傾きによって２方向の分力に分けられる。一方は、筒部１２を介してハウジングシール５０を圧縮するように作用する力であり、他方は、オスハウジング１０をメスハウジング３０に対してより深く嵌合させるように嵌合を進める方向に作用する力である。

〈嵌合推進原理〉
図５は、本発明の実施形態に係るロックスプリングが作用して、ハウジング同士の嵌合が深まる方向に嵌合が進む状態の図である。
嵌合推進原理について、図５を参照しつつ説明する。嵌合当初の嵌合位置にあるオス、メス両ハウジング１０、３０の嵌合面にあるハウジングシール５０には、圧縮変形が生じている。この圧縮変形は、全てが弾性変形によって生じた変形であるときは、負荷が除かれれば元の状態に復元可能である。しかし、一部に圧縮永久ひずみが生じている場合、圧縮永久ひずみが生じた分だけ復元可能な弾性的変位量が減少することになる。このことによって、圧縮永久ひずみが生じた後の復元力は、圧縮当初の復元力に比べてその分低下する。その結果、ハウジングシール５０の前方内周面１８ａを押圧する弾接力が減少する。この状態が続くことによって、次第に機密性が低下していく。
本発明の場合、嵌合推進手段の作用によって、ハウジングシール５０の弾性的変位量が一定量に保たれるように作用し、これによって、弾性的押圧力が常に一定レベルに保持可能となる。その結果、機密性が、嵌合当初と同程度に維持されるものである。

弾性的押圧力の低下によって、当初の嵌合位置での釣り合いが崩れる。これによって、スプリングロック７０の弾性力によって、嵌合がより深く進む方向にハウジング同士１０、３０が相対的に移動する。この移動によって、ハウジングシール５０の突起部５１の頂部を押圧する筒部１２内周面１８は、テーパー面に沿って移動する。このように深部に行くほど当たりが強くなる傾きを持ったテーパー面に沿って移動することによって、移動前よりも大きな圧縮量がハウジングシール５０に加わることになる。この圧縮量の増加によって、弾性的変位量が一定に保たれることになる。

このように、圧縮永久ひずみによって生じた復元力を伴わない変形の発生と、この変形によって低下した復元力を補うための新たな変形の発生と、が並行して随時生じる仕組みを、本発明の嵌合推進手段は、備えている。

〈作用効果〉
本発明の効果は、スプリングロックによって、オスハウジングと、メスハウジングとの嵌合面に備わるハウジングシールが圧縮されるので、簡易な方法でハウジング間の機密性が補強される。
本発明の効果は、圧縮永久ひずみ等によって復元力が低下したハウジングシールに対して圧縮を強化させるような態様で嵌合面が相対的に移動するので、ハウジングシールの弾性的変位量は、常に一定レベルに保たれる。その結果、ハウジング間は常に一定の機密性
が補償される。
さらに別の効果は、ハウジングシール、及びワイヤシールが二色成形（インサート成形）によってハウジングと一体的に形成されるので、部品点数の削減や、工数の削減が図られる。

〈他の実施形態〉
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、発明思想の範囲内で種々の変更が可能である。

１ オスコネクタ
１０ オスハウジング
１１ 基部
１２ 筒部
１３ 隆起部
１３ａ 前方隆起部
１３ｂ 後方隆起部
１４ 窪み部
１５ 溝部
１５ａ 勾配面
１６ テーパー面
１７ 収容部
１７ａ 前方収容部
１７ｂ 後方収容部
１８ 内周面
１８０ テーパー面
１８１ 傾斜面
１８ａ 前方内周面
１８ｂ 後方内周面
２０ オス端子
３ メスコネクタ
３０ メスハウジング
３１ 本体
３２ フード部
３３ 後方筒部
３４ 支持台
３５ 溝部
３６ 筒部
３７ 係止片
３８ 穴
３９ 収容室
４０ 基台
４１ スリット
５０ ハウジングシール
５１ 突起部
６０ ワイヤシール
７０ スプリングロック
７１ 連結部
７２ 片部
７３ 作用部
７４ 第１固定部
７５ 第２固定部
８０ メス端子頁

Claims (3)

1. 一対のハウジング間の嵌合面にハウジングシールを備える防水型コネクタであって、
   一方のハウジングの前記嵌合面には、間口から奥方向に亘る勾配と、
   他方のハウジングの前記嵌合面には、前記ハウジングシールと、
   前記一対のハウジングには、嵌合深さを推進させるための嵌合推進手段と、を備え、
   前記ハウジングシールに生じた弾性的変位量の低下に応じて、前記嵌合推進手段によって、前記一対のハウジングが、前記ハウジングシールを前記嵌合面間に挟持した状態で前記勾配の備わる嵌合面にそって近接するところに特徴を有する防水型コネクタ。
2. 前記ハウジングシールが、インサート成形によって、前記他方のハウジングと一体的に成形されるところに特徴を有する請求項１記載の防水型コネクタ。
3. 前記嵌合推進手段は、
   前記一方のハウジングには、内側にコンタクトを配した筒部と、
   前記他方のハウジングには、嵌合時前記筒部を囲むフード部と、
   前記筒部外周面には、嵌合方向側の前壁に勾配を有する、周方向に沿う少なくともひとつの溝部と、
   前記フード部には、嵌合時この溝部に対応する位置にスリットと、このスリットを介して前記溝部に押圧を加える前進バネと、を備え、
   嵌合時この前進バネの作用部が前記溝部の前記勾配面上に位置し、
   前記作用部は、この勾配面上で前記溝部の底面に向かう方向に押圧を作用させているところに特徴を有する請求項１又は２記載の防水型コネクタ。

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