JP2013222532A - 自動車用防水コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】電線からの振動を良好に吸収して端子接点の摩耗を防止することが可能であり、かつ部品の追加等によるコストの上昇を抑制することが可能である防水コネクタを提供する。
【解決手段】オス端子やメス端子等の端子を収容する端子用キャビティ７がハウジング６に設けられ、前記端子用キャビティ７の入口に、絶縁電線８が挿通されているゴム栓１１が挿入されて、前記ゴム栓１１が前記絶縁電線８と前記端子用キャビティ７の壁面との間で圧縮された状態で前記端子用キャビティ７を防水している防水コネクタ１であって、前記ゴム１１栓を、端子用キャビティ７の内径よりも大きく形成され、貫通孔を有し、前記貫通孔方向の厚さＴ（ｍｍ）と前記絶縁電線の外径Ｄ（ｍｍ）の比Ｔ／Ｄが、１．０以上となるように形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車に搭載される防水コネクタに関するものである。

自動車用防水コネクタは、耐振動性が要求される場合がある。例えばエンジンに直結して取付けられるコネクタは、振動を大きく受ける。コネクタに振動が加わると、オスメス嵌合型のハウジングや端子間で相対的な動きが発生し、コネクタの端子接点部が摩耗してしまう。

従来、振動によるコネクタの端子接点部の摩耗を防止するために、例えば、オスメスハウジング間の相対変位を抑制することで、オスメス端子間の相対的な動きをなくして、端子接点部の摩耗を防止することが公知である（例えば特許文献１参照）。

特許第４５６１７０８号公報（〔００３７〕、図８、図９）

図６に示すように、自動車用防水コネクタ１００は、例えばコネクタハウジング１０１の端子用キャビティ１０２のキャビティ入口１０３に、ゴム栓１０４が取付けられている。ゴム栓１０４は、キャビティ入口１０３に挿入し、キャビティ１０２内の気密性を保つために、防水目的で設けられている部品である。

防水コネクタのゴム栓１０４は、中央に電線１０５を挿入するための貫通孔を有し、直径が端子用キャビティ１０２の径よりも大きく形成されている。ゴム栓１０４を端子用キャビティ１０２に挿入すると、ゴム栓１０４は、電線の被覆材とキャビティ壁面の間で圧縮される。ゴム栓１０４は端子用キャビティ１０２の内面にゴム弾性により密着するので、キャビティ１０２の内部の気密性が確保される。

従来、ゴム栓１０４の電線１０５長さ方向の厚みｔは、防水性能が発揮可能な必要最小限の厚みに設定されていた。しかし、防水コネクタ１００のゴム栓１０４は、振動対策は一切考慮されていなかった。

図６に示す如き防水コネクタが搭載されている自動車において、エンジンの振動や走行による振動等が発生すると、電線１０５に振動荷重が加わり、電線１０５に接続されているメス端子１０６、オス端子１０７が振動する。コネクタ１００は、メス端子１０６にオス端子１０７が嵌合している。メス端子１０６とオス端子１０７の端子接触部１０８では、端子どうしが接触した状態で動くため、端子接点の摩耗が発生する。

近年、ＨＥＶやＥＶ車向けの大電流コネクタは、電線径が１５〜５０ｍｍ^２と太い電線が使用されるようになっている。電線が太くなると、振動を受けた際に電線に加わる振動荷重も大きくなる。そのため従来のオスメスハウジング間のガタ詰めを行い端子間の摺動を抑制する方法では、振動を十分抑制できない虞がある。振動の抑制が不十分になると、電線からの荷重入力による端子接点の摩耗が発生する可能性が大きくなる。

このように防水コネクタでは、端子接点の摩耗を抑制するために、電線からの振動荷重を端子に伝えないようにするための更なる対策が要求されている。尚、このような対策として、電線固定部材などの別部品を追加して対応することは、コストの上昇を招くため、好ましいものではない。

本発明は、上記従来技術の欠点を解決しようとするものであり、電線からの振動を良好に吸収して端子接点部の摩耗を防止することが可能であり、かつ部品の追加等によるコストの上昇を抑制することが可能である防水コネクタを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明の防水コネクタは、
導体が絶縁体からなる被覆材で被覆された絶縁電線の前記導体に接続される嵌合用端子と、前記端子を収容する端子用キャビティがハウジングに設けられ、前記端子用キャビティの入口に、前記絶縁電線が挿通されているゴム栓が挿入されて、前記ゴム栓が前記絶縁電線と前記端子用キャビティの壁面との間で圧縮された状態で前記端子用キャビティが防水されている防水コネクタであって、
前記ゴム栓が、前記端子用キャビティの径よりも大きい筒状体であり、前記絶縁電線を挿通可能な大きさの貫通孔を有し、該ゴム栓の前記貫通孔方向の厚さＴ（ｍｍ）と前記絶縁電線の外径Ｄ（ｍｍ）の比Ｔ／Ｄが、１．０以上であることを要旨とするものである。

上記防水コネクタにおいて、前記絶縁電線の太さが、断面積で１５〜５０ｍｍ^２の範囲内であることが好ましい。

上記防水コネクタにおいて、一つの前記端子用キャビティに対し、前記ゴム栓が複数個挿入されていて、前記複数のゴム栓の合計厚さＴ２（ｍｍ）と前記絶縁電線の外径Ｄ（ｍｍ）との比Ｔ２／Ｄが２．０以上であることが好ましい。

上記防水コネクタにおいて、前記ゴム栓の外径が、前記端子用キャビティの内径に対し、１０５〜１５０％の範囲内の大きさであることが好ましい。

上記防水コネクタにおいて、前記ゴム栓が、シリコーンゴムからなることが好ましい。

本発明の防水コネクタは、前記ゴム栓が、前記端子用キャビティの径よりも大きい筒状体であり、前記絶縁電線を挿通可能な大きさの貫通孔を有し、該ゴム栓の前記貫通孔方向の厚さＴ（ｍｍ）と前記絶縁電線の外径Ｄ（ｍｍ）の比Ｔ／Ｄが、１．０以上であるため、ゴム栓の電線長さ方向の厚さが所定の厚さ以上の大きさを有するので、絶縁電線から加わる振動を十分抑制可能であり、絶縁電線からの荷重入力による端子接点の摩耗を抑制可能である。特に大電流で使用される太い絶縁電線のコネクタとして使用した場合であっても、振動を抑制して端子接点の摩耗を抑制することが可能である。

更に本発明の防水コネクタは、ゴム栓の厚さを変更するだけでよく、その他の部品等は、従来と同様の構成をそのまま利用することができる。本発明の従来技術に対するコストの上昇は、ゴム栓の設計変更によるコストだけである。本発明は、特殊な部品の追加等が一切不要であり、コストの上昇を最小限に抑制することが可能である。

図１は本発明の防水コネクタの一例としてオスメス嵌合型のコネクタを示す断面図である。 図２（ａ）は図１の防水コネクタの要部を拡大した断面図であり、図２（ｂ）はゴム栓の外観斜視図である。 図３は防水コネクタの端子変位量の試験方法を示す説明図である。 図４は防水コネクタの端子変位量の試験結果を示すグラフである。 図５は本発明の防水コネクタの他の例を示す断面図である。 図６は従来の防水コネクタを示す断面図である。

以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明する。図１は防水コネクタの一例としてオスメス端子嵌合型のコネクタを示す断面図である。図１に示す実施例の防水コネクタ１は、オス端子２を有するオスコネクタ３が、メス端子４を有するメスコネクタ５に嵌合するように形成されたオスメス嵌合型の自動車用防水コネクタ１である。

オスコネクタ３は、プラスチック成形品からなるハウジング６にオス端子用キャビティ７ａが設けられている。オス端子用キャビティ７ａ内には、オス端子２が取付けられている。該オス端子２には、絶縁電線８の導体９が圧着されて電気的に接続されている。

メスコネクタ５もオスコネクタ２と同様に、プラスチック成形品からなるハウジング６ｂにメス端子用キャビティ７ｂが設けられている。メス端子用キャビティ７ｂ内には、メス端子４が取付けられている。該メス端子４には、絶縁電線８の導体９が圧着されて電気的に接続されている。

オス端子２及びメス端子４は嵌合用端子である。オスコネクタ３とメスコネクタ５を嵌合すると、オスコネクタ３のオス端子２がメスコネクタ５のメス端子４に嵌合して接触し、端子どうしの接触部分により電気的に接続するようになっている。

尚、図１のコネクタは、高圧系電線用コネクタの例である。高圧系電線用は、低圧系電線と比較して、外径の太い電線が用いられる。具体的な高圧系電線としては、電線径が１５〜５０ｍｍ^２の範囲のものが用いられる。

図２（ａ）は図１の防水コネクタの要部を拡大した断面図であり、図２（ｂ）はゴム栓の外観斜視図である。図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示すように、オス端子２とメス端子４に接続された絶縁電線８は、防水用のゴム栓１１の貫通孔１３に挿通されている。そして絶縁電線８が挿入されたゴム栓１１、１１が、それぞれオス端子用キャビティ７ａ及びメス端子用キャビテジ７ｂの入口側に挿入されている。

オス端子２側のゴム栓１１及び絶縁電線８とメス端子４側のゴム栓１１及び絶縁電線８は同じものが用いられる。またオス端子用キャビティ７ａとメス端子用キャビティ７ｂは、入口の径が同じ大きさに形成されている。端子用キャビティ７ａ、７ｂをまとめて端子用キャビティ７ということもある。

ゴム栓１１は、外径が端子用キャビティ７の内径よりも大きい円筒状に形成されている。ゴム栓１１の略中央には、絶縁電線８を挿通可能な大きさの貫通孔１３が設けられている。貫通孔１３の大きさは、絶縁電線８の外径とほぼ同じか、外径よりも若干小さく形成されている。

図２（ｂ）に示すようにゴム栓１１の貫通孔方向の前後の表面は、平面状に形成されている。またゴム栓１１のキャビティ壁面側の表面には、３本の凸条１４が設けられていて、表面が凹凸状に形成されている。また、ゴム栓の貫通孔１３側にも３本の凸状が設けられていて、凹凸状に形成されている。尚、図２（ａ）では、前記ゴム栓の凸条の記載を省略している。

ゴム栓１１はシリコーンゴム等の弾性を有するゴム材料から形成されている。ゴム栓１１の貫通孔１３に絶縁電線８を挿通した場合に、絶縁電線８の被覆材１０とゴム栓１１の間は、漏水しない程度に密着するようになっている。

またゴム栓１１の外径は、端子用キャビティ７の径よりも大きく形成されている。そのためゴム栓１１を端子用キャビティ７に挿入すると、ゴム栓１１が圧縮された状態となって、ゴムの弾性力により端子用キャビティ７の壁面に押圧される。絶縁電線８が挿通されたゴム栓１１を端子用キャビティ７に装着することで、端子用キャビティ７の内部は、水が侵入しないように防水シールされる。

好ましいゴム栓１１の大きさは、ゴム栓１１の外径Ｇが端子用キャビティ７の径Ｃの１０５〜１５０％の範囲内となる大きさである。ゴム栓１１の外径Ｇが上記範囲であれば、ゴム栓１１を端子用キャビティ７に挿入する場合に、挿入が容易であり、しかもゴム栓１１を挿入した後の端子用キャビティ７の防水性も十分得られる。

ゴム栓１１は、貫通孔方向の厚さＴ（以下、単にゴム栓厚さＴということもある）と絶縁電線の外径Ｄの比Ｔ／Ｄが、１．０以上に形成されている。Ｔ／Ｄが、１．０以上に形成されていれば、絶縁電線８側からの振動が加わった場合のオス端子２又はメス端子４の変位量を抑制可能である。

電線外径Ｄが同じであれば、ゴム栓１１の厚さＴが厚くなるとＴ／Ｄは大きくなる。Ｔ／Ｄが大きくなると、コネクタ１の外方の絶縁電線８側からの振動が加わった場合、コネクタ１のハウジング６内部の端子用キャビティ７内のオス端子２又はメス端子４の端子に対する変位量を、さらに良好に抑制することができる。

ゴム栓１１の厚さＴの上限は、端子用キャビティ７の電線長手方向の深さの範囲内で、適宜設定することができる。

またゴム栓１１の挿入位置が、端子用キャビティ７の入口側に近い位置になるように配置するのが、上記変位量を小さく抑制する点から好ましい。

以下、ゴム栓によるコネクタの振動吸収作用について説明する。自動車で振動が発生すると、防水コネクタ１に接続されている絶縁電線８は、振動により大きく揺れる。絶縁電線８の揺れが防水コネクタ１と共振状態となる場合は、大きな荷重がゴム栓１１を介してハウジング６に伝わる。このときゴム栓１１の部分が絶縁電線８からの荷重入力に対して、荷重を抑制できない場合は、直接、オス端子２とメス端子４にその荷重が加わることになる。オス端子２とメス端子４に荷重が加わると、端子２、４間で接触荷重が発生し、端子２、４の接点部分を摩耗させることになる。

これに対し、本発明ではゴム栓１１の厚さＴを電線の太さ（外径）Ｄに対し所定の比率以上の厚さに形成することで、ゴム栓部分の荷重抑制能力を向上させている。そのためオス端子２とメス端子４に加わる荷重を抑制して、端子接点の摩耗を減少させることができる。

図３は防水コネクタの端子変位量の試験方法を示す説明図である。ゴム栓１１と絶縁電線の径（外径）の関係について実験を行った。実験は、振動により絶縁電線からコネクタに振動荷重が入力されると、コネクタの端子が動かされることを想定して、絶縁電線側に荷重を加えた場合に端子側がどの程度変位するかを測定した。

実験は図３に示すように、ゴム栓１１をハウジング６に装着した状態でハウジング６を固定し、絶縁電線８の部分に荷重計２１を用いて、ある一定の荷重を加え、端子４の部分の変位量をレーザー変位計２２で測定した。測定は電線径がそれぞれ断面積で３０ｍｍ^２、５０ｍｍ^２の電線について、ゴム栓厚さＴを変えたものについて行った。結果を図４のグラフに示す。図４のグラフは横軸がゴム栓厚さＴと電線外径Ｄの比Ｔ／Ｄであり、縦軸が端子変位量である。グラフの中で、○で示したのは３０ｍｍ^２の電線の場合であり、△で示したのは５０ｍｍ^２の電線の場合である。

図４のグラフに示すように、３０ｍｍ^２の電線、５０ｍｍ^２の電線のいずれの場合も、上記Ｔ／Ｄの値が、１．０付近を境に大きくなると、端子変位量が著しく低下していた。この結果は、使用する電線の外径に対しゴム栓の厚さを所定の厚さ以上に形成することで、振動を抑制し、端子接点部の摩耗の減少が期待できることを示すものである。

図５は本発明の防水コネクタの他の例を示す断面図である。図５に示すように、本発明の防水コネクタ１は、１つの端子用キャビティ７に対し、ゴム栓１１を複数個挿入して構成してもよい。図５に示す例では、１つの端子用キャビティ７に対し、三個のゴム栓１１、１１、１１を挿入したものである。尚、複数のゴム栓１１を挿入する場合、一つの端子用キャビティ７に挿入するゴム栓の数は２個でもいいし、４個以上でもよい。

図５に示すように、一つの端子用キャビティに対しゴム栓を複数個挿入して、複数のゴム栓を組み合わせて用いた場合、複数のゴム栓の合計厚さＴ２（ｍｍ）と前記絶縁電線の外径Ｄ（ｍｍ）との比Ｔ２／Ｄは、少なくとも１．０以上あればよいが、Ｔ２／Ｄが２．０以上であることが好ましい。

また、複数のゴム栓１１の配置は、隣り合うゴム栓１１、１１が接触するように配置しても良いし、或いは隣り合うゴム栓１１、１１の間に空隙を設けて配置（図示せず）しても、いずれでも良い。

また、ゴム栓１１のハウジングと接する外周面や、貫通孔の表面の形状は、上記実施例では凸状が設けられているが、フラットな面に形成されていても、凹部などが形成されていても、いずれの形状でもよい。

またゴム栓１１の材質は、上記実施例ではシリコーンゴムを用いたが、弾性を有し防水性を確保できるものであれば、他のゴム等を用いてもよい。

本発明の防水コネクタは、エンジンに直接、接続されるコネクタ等のように、振動を大きく受ける部分の自動車用防水コネクタとして好適に用いることができる。特に、電線径の太い、１５〜５０ｍｍ^２の電線を用いた高圧系電線用防水コネクタの場合の端子接点部の摩耗防止に効果的である。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

１ 防水コネクタ
２ オス端子
３ オスコネクタ
４ メス端子
５ メスコネクタ
６ ハウジング
６ａ オスコネクタのハウジング
６ｂ メスコネクタのハウジング
７ 端子用キャビティ
７ａ オス端子用キャビティ
７ｂ メス端子用キャビティ
８ 絶縁電線
９ 絶縁電線の導体
１０ 絶縁電線の被覆材
１１ ゴム栓
１３ ゴム栓の貫通孔
Ｔ ゴム栓の貫通孔方向の厚さ
Ｄ 絶縁電線の外径
Ｇ ゴム栓の外径
Ｃ キャビティの径

Claims (5)

1. 導体が絶縁体からなる被覆材で被覆された絶縁電線の前記導体に接続される嵌合用端子と、前記端子を収容する端子用キャビティがハウジングに設けられ、前記端子用キャビティの入口に、前記絶縁電線が挿通されているゴム栓が挿入されて、前記ゴム栓が前記絶縁電線と前記端子用キャビティの壁面との間で圧縮された状態で前記端子用キャビティが防水されている防水コネクタであって、
   前記ゴム栓が、前記端子用キャビティの径よりも大きい筒状体であり、前記絶縁電線を挿通可能な大きさの貫通孔を有し、該ゴム栓の前記貫通孔方向の厚さＴ（ｍｍ）と前記絶縁電線の外径Ｄ（ｍｍ）の比Ｔ／Ｄが、１．０以上であることを特徴とする防水コネクタ。
2. 前記絶縁電線の太さが、断面積で１５〜５０ｍｍ^２の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の防水コネクタ。
3. 一つの前記端子用キャビティに対し、前記ゴム栓が複数個挿入されていて、前記複数のゴム栓の合計厚さＴ２（ｍｍ）と前記絶縁電線の外径Ｄ（ｍｍ）との比Ｔ２／Ｄが２．０以上であることを特徴とする請求項１記載の防水コネクタ。
4. 前記ゴム栓の径が、前記端子用キャビティの径に対し、１０５〜１５０％の範囲内の大きさであることを特徴とする請求項１記載の防水コネクタ。
5. 前記ゴム栓が、シリコーンゴムからなることを特徴とする請求項１記載の防水コネクタ。

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