JP2014150017A - 防水コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】加工および組み付けが容易であって、板金加工で得られる平板をケースに使用可能な防水コネクタを提供すること。
【解決手段】ケース２内に配置される回路基板２５に接続される防水コネクタ１は、ケース２が有する蓋パネル２１に形成されたコネクタ取付孔２１０を介して一部がケース２外に突出するコネクタ本体１０と、コネクタ本体１０の外周に沿って蓋パネル２１の表側に配置されるとともに、蓋パネル２１にコネクタ本体１０を組み付けるためのカバー部材３と、蓋パネル２１の裏側に配置されるとともに、カバー部材３を蓋パネル２１に係合させるバックプレート４と、を備えている。カバー部材３は、蓋パネル２１との間に第１シール部材５１を保持する保持部３１と、コネクタ本体１０との間に第２シール部材５２を保持する保持溝３５と、バックプレート４の裏側に接合されるカシメ突起３２と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、防水構造を備える電気コネクタに関する。

従来、エンジンルームのように水のかかる場所に設けられる電気コネクタには、防水構造が採用されている。その防水コネクタは、典型的にはアルミニウム製であるケースに形成されるコネクタ取付用の孔を介して基板に接続されるとともに、その一部がケース外に突出している。そのコネクタとケースとの間の隙間を封止するために、環状のシール部材が設けられている。
防水コネクタでは、ケースとコネクタとの間をシール部材によって確実に封止できるように高い寸法精度が要求される。そこで、特許文献１では、ケースとコネクタとの間に、コネクタを包囲するカバー部材を介在させ、それら３つの部材間の公差によって寸法精度を緩和している。ケースとカバー部材との間、およびコネクタとカバー部材との間にはそれぞれシール部材が設けられ、カバー部材はボルトでケースに固定される。
一方、特許文献２では、合成樹脂製のケースを使用し、ケースのコネクタ取付孔の周縁から立ち上がる係止部に係止されるゴム製のグロメットにより、ケースとコネクタとの間を封止している。グロメットとコネクタを密着させるために、コネクタの外周に設けられる複数の鍔に、グロメットの内周に形成された複数のリップが噛み合わせられている。

特開２０１２−１１４０５２号公報 特開２００７−１２８７１５号公報

特許文献１のようにカバー部材がケースにボルトで組み付けられる場合、ケースにボス座が必要となるので、ダイキャストにより、ボス座の部分が厚くなるようにケースが形成される。
しかし、ダイキャストは板金加工に比べて生産性が劣るため、ケースの製造コストが高くなる。
また、ボルト用の孔加工が許されない場合には、ボルトで組み付けることができない。
一方、特許文献２の構造では、ボルトを使用しないためケースにボス座を形成する必要はない。しかし、ケースの係止部、係止部に被せられるグロメットの外周部、グロメットのリップ、およびそれに噛み合わせられるコネクタの外周部が、複雑な形状および複雑な組付構造となるので、加工および組み付けが難しい。

本発明は、上記のような課題に基づいてなされたもので、加工および組み付けが容易であって、平板をケースに使用可能な防水コネクタを提供することを目的とする。

本発明の防水コネクタは、ケース内に配置される回路基板に接続される防水コネクタであって、ケースが有する蓋パネルに形成されたコネクタ取付孔を介して一部がケース外に突出するコネクタ本体と、コネクタ本体の外周に沿って蓋パネルの表側に配置されるとともに、蓋パネルにコネクタ本体を組み付けるためのカバー部材と、蓋パネルの裏側に配置されるとともに、カバー部材を蓋パネルに係合させるバック部材と、を備え、カバー部材が、蓋パネルとの間に第１シール部材を保持する第１保持部と、コネクタ本体との間に第２シール部材を保持する第２保持部と、バック部材の裏側に接合される接合部と、を有することを特徴とする。
本発明において「接合」は、溶着または接着を意味する。

本発明では、カバー部材が、蓋パネルを間に挟んでバック部材と接合されることで、蓋パネルに係合されている。これにより、カバー部材およびバック部材が蓋パネルから離脱することなく、カバー部材、蓋パネル、およびバック部材が一体に組み付けられるので、カバー部材をケースに組み付けるのにボルトを使う必要がない。したがって、ボルトの締め代を作るためにケースの蓋をダイキャストにより形成することなく、板金加工により得られる安価な蓋パネルをケースに使用できるため、コストを低減できる。
また、ケースとコネクタとの間の防水および組み付けをグロメット単体で一挙に行う場合には部材の形状および構造が複雑となり、さらに手作業による組付けが必要となるのに対して、本発明では、カバー部材に保持される第１シール部材および第２シール部材が防水を担い、接合部によって蓋パネルと共に一体に組み付けられるカバー部材およびバック部材が組み付けを担う結果、自動機による組立が可能となるとともに、蓋パネル製造時にシール部材を蓋パネルに組み付けることも可能となる。したがって、本発明によれば加工および組み付けが容易となる。

その上、本発明では、カバー部材が蓋パネルに固定されておらず、カバー部材に保持される第１シール部材と、バック部材との間に蓋パネルを挟み込むことによってカバー部材を蓋パネルに係合させているので、コネクタ取付孔を形成する蓋パネルの内周縁とカバー部材との間に形成される隙間の範囲内で、蓋パネルに対するカバー部材の変位が許容されている。そのため、蓋パネルとコネクタ本体との間の公差が大きくても、両者間の位置ずれをカバー部材の変位により吸収できるので、組み付けを支障なく行える。

本発明の別の防水コネクタは、ケース内に配置される回路基板に接続される防水コネクタであって、
ケースが有する蓋パネルに形成されたコネクタ取付孔を介して一部がケース外に突出するコネクタ本体と、コネクタ本体の外周に沿って蓋パネルの表側に配置されるとともに、蓋パネルにコネクタ本体を組み付けるためのカバー部材と、を備え、カバー部材は、蓋パネルとの間に第１シール部材を保持する第１保持部と、コネクタ本体との間に第２シール部材を保持する第２保持部と、蓋パネルの裏側に接合される接合部と、を有することを特徴とする。

本発明においても、接合部の溶着や接着によってカバー部材が蓋パネルに係合されることで、カバー部材および蓋パネルが一体に組み付けられる。したがって、ボルトを用いることなく、板金加工により得られる安価な蓋パネルを使用できるとともに、部材の形状および構造を簡略にできるために、加工および組み付けを容易に行える。

本発明の防水コネクタにおけるカバー部材は、典型的には熱可塑性樹脂により形成される。したがって、接合部を接合する手段として、熱カシメを採用することができる。

本発明によれば、加工および組み付けが容易であって、板金加工で得られる平板をケースに使用可能な防水コネクタを提供することができる。

本発明の実施形態に係る防水コネクタの斜視図である。 図１の防水コネクタの断面図である。 （ａ）は、図２の部分拡大図である。（ｂ）は、図７（ａ）の部分拡大図である。 （ａ）はカバー部材およびバックプレートの斜視図、（ｂ）はバックプレート単体の斜視図である。（ａ）では、カバー部材とバックプレートとの間に挟み込まれる蓋パネルの図示を省略している。 防水コネクタの組み付け手順を示す図である。 防水コネクタの組み付け手順を示す図である。 防水コネクタの組み付け手順を示す図である。 本発明の変形例におけるカバー部材および蓋パネルを示す断面図である。 （ａ）は、カバー部材および蓋パネルの斜視図、（ｂ）は蓋パネル単体の斜視図である。 本発明の変形例を示す断面図である。

以下、添付図面に示す実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１および図２に示す本実施形態の防水コネクタ１は、電子機器のケース２に組み付けられている。
ケース２の蓋パネル２１に形成される長円状のコネクタ取付孔２１０（図２）を介して、防水コネクタ１の後端側はケース２内に収容され、前端側はケース２外に突出している。
なお、防水コネクタ１において、図示しない相手コネクタと嵌合される側を前、コンタクト１１が回路基板２５と接続される側を後と定義する。

［ケース］
ケース２は、一面が開口した箱状のケース本体２０と、ケース本体２０に組み付けられる平坦な蓋パネル２１とを備えている。
ケース本体２０は、その一部のみが図示されており、防水コネクタ１と電気的に接続される回路基板２５を収容する。
蓋パネル２１は、金属板、例えばアルミニウム合金板を板金加工して得られるものであり、厚み方向に貫通するコネクタ取付孔２１０が形成されている。コネクタ取付孔２１０を形成する蓋パネル２１の内周縁には、前方に向けて立ち上がる環状の内周凸部２１０Ａが板金加工により形成されている。

［防水コネクタの構成要素］
防水コネクタ１は、コネクタ本体１０と、コネクタ本体１０を蓋パネル２１に組み付けるためのカバー部材３と、カバー部材３を蓋パネル２１に係合させるバックプレート４と、カバー部材３と蓋パネル２１との間を封止する第１シール部材５１と、コネクタ本体１０とカバー部材３との間を封止する第２シール部材５２とを備えている。防水コネクタ１は、第１シール部材５１および第２シール部材５２により、ケース２の内部に水が浸入するのを防止する。

［コネクタ本体］
コネクタ本体１０は、回路基板２５に接続される複数のオス型のコンタクト１１と、コンタクト１１を保持するハウジング１２とを備えている。
ハウジング１２は、絶縁性樹脂による射出成形品であり、相手コネクタを受容する受容部１３と、受容部１３よりも後方に位置し、コンタクト１１を位置決めするタインプレート１４と、ケース本体２０の底部２０Ａに固定される複数の固定部１７とを有している。
受容部１３は、コンタクト１１を保持する略板状のベース１３１と、ベース１３１から前方に向けて立ち上がるフード１３２とを有している。
ベース１３１は、フード１３２の外周から鍔（つば）状に突出し、平面視した外形が長円をなしている。ベース１３１の外周には、前方側の角部が面取りされることで斜面１３１Ａ（図３（ａ））が形成されている。
フード１３２は、ベース１３１上に２つ設けられているが、フード１３２の数は任意である。
固定部１７は、ボルト１８により、回路基板２５と共に底部２０Ａのボスに固定されている。

［カバー部材］
以下、図３および図４をも参照し、カバー部材３およびバックプレート４の構成について説明する。
カバー部材３は、コネクタ本体１０のベース１３１の外周を包囲する絶縁性の熱可塑性樹脂による射出成形品であり、蓋パネル２１の表側に重ねられる。このカバー部材３は、長円をなす環状の部材とされている。

カバー部材３は、以下に説明するように、保持部３１と、複数のカシメ突起３２と、複数の支持突起３３と、収容溝３４と、保持溝３５とを有している。

カバー部材３の内周は、コネクタ取付孔２１０の内側に位置している。
保持部３１、カシメ突起３２、および支持突起３３はいずれもカバー部材３の内周に位置している。
保持部３１は、ベース１３１の外周との間に第２シール部材５２を保持している。第２シール部材５２は、相手コネクタのハウジングにより覆われる。
支持突起３３は、各々、保持部３１の後端側に設けられ、バックプレート４の表面に沿って径方向内側に向けて突出している。支持突起３３は、第２シール部材５２を支持するとともにバックプレート４を位置決めする。支持突起３３の後端には、図３（ｂ）に示すように、ベース１３１の斜面１３１Ａに倣う斜面３３１が形成されている。

カシメ突起３２は、各々、カバー部材３の後端から後方に向けて突出し、周方向において等間隔に形成されている。カシメ突起３２は、バックプレート４の裏側に溶着（熱カシメ）されている。
カシメ突起３２は、図３（ａ）に示すように、軸部３２Ａと、軸部３２Ａの先端に形成されるロック部３２Ｂとからなる。軸部３２Ａがバックプレート４を貫通し、バックプレート４の裏側にロック部３２Ｂが露出している。カシメ突起３２は当初は先端まで軸部３２Ａと径の等しい円柱をなしているが、加熱により溶融されることで、先端に径の大きいロック部３２Ｂが形成される。

収容溝３４は、カバー部材３の裏側３Ａに開口する環状の溝であり、蓋パネル２１の内周凸部２１０Ａを収容している。収容溝３４の内壁と内周凸部２１０Ａとの間には、溝の幅方向（カバー部材３の径方向）に隙間Ｓが形成されている。
また、保持溝３５は、収容溝３４よりも外周側でカバー部材３の裏側３Ａに開口する環状の溝であり、蓋パネル２１との間に第１シール部材５１を保持している。

［バックプレート］
バックプレート４は、蓋パネル２１の裏側に配置されており、カバー部材３を蓋パネル２１に係合させる。このバックプレート４は、金属板、例えばアルミニウム合金板を板金加工することで形成されている。また、バックプレート４は、コネクタ取付孔２１０の周縁に沿って環状に形成されている。
バックプレート４には、厚み方向に貫通する複数の貫通孔４１が周方向において等間隔に形成されている。これらの貫通孔４１の各々にカシメ突起３２が挿入される。

バックプレート４は、カバー部材３との間に蓋パネル２１を挟んだ状態でカシメ突起３２によってカバー部材３と接合される。カシメ突起３２は、カバー部材３の裏側３Ａの第１シール部材５１を蓋パネル２１に押し当てた状態でバックプレート４に対してカシメられる。それにより、カバー部材３が蓋パネル２１に係合されている。

［組立手順］
以下、図５〜図７を参照して防水コネクタ１の組立手順を説明する。
はじめに、図５を参照して、カバー部材３、蓋パネル２１、およびバックプレート４の組み付けについて説明する。
図５（ａ）に示すように、蓋パネル２１の表側にコネクタ取付孔２１０の周囲に沿ってカバー部材３を配置する。このとき、蓋パネル２１の内周凸部２１０Ａの内側にカシメ突起３２が配置される。
そして、図５（ｂ）に示すように、蓋パネル２１の裏側にバックプレート４を配置して、貫通孔４１にカシメ突起３２を挿入する。次いで、バックプレート４の裏側に露出したカシメ突起３２の先端を加熱、溶融するとともに、溶融した部分をバックプレート４に向けて押し付けながら冷却、硬化させる。こうしてバックプレート４の裏側にカシメ突起３２が接合される。
そうすると、カバー部材３の裏側の第１シール部材５１とバックプレート４との間に蓋パネル２１が挟持されるので、カバー部材３およびバックプレート４が蓋パネル２１から離脱することなく、カバー部材３、蓋パネル２１、およびバックプレート４が一体に組み付けられる。また、第１シール部材５１によってカバー部材３と蓋パネル２１との間が封止される。

一方で、コンタクト１１を回路基板２５にハンダで実装し、コネクタ本体１０および回路基板２５を図６（ａ）に示すようにケース本体２０の底部２０Ａのボスにボルト１８で固定する。
その後、図６（ｂ）に示すように、蓋パネル２１のコネクタ取付孔２１０にコネクタ本体１０の前端側を通し、蓋パネル２１を底部２０Ａに向けて押し込んでいく。

ここで、カバー部材３は蓋パネル２１に固定されておらず、カバー部材３が保持する第１シール部材５１とバックプレート４との間に蓋パネル２１が挟まれているだけなので、カバー部材３は、蓋パネル２１に対して蓋パネル２１の平面方向に沿った変位が許容されている。そのため、コネクタ本体１０とコネクタ取付孔２１０との相対位置がずれていても、その位置ずれが、カバー部材３が隙間Ｓの範囲内で変位することによって吸収される。
そのとき、図７（ａ）の拡大図である図３（ｂ）に示すように、ベース１３１の斜面１３１Ａと、これに突き当てられる支持突起３３の斜面３３１とにより、カバー部材３を蓋パネル２１に対して蓋パネル２１の面方向に移動させ、コネクタ本体１０に対する正規の組付位置まで案内する。その状態で蓋パネル２１をコネクタ本体１０の軸方向に押し込むと、第２シール部材５２が全周に亘り均等に変形し、カバー部材３の内周とベース１３１の外周との間が確実に封止される。

蓋パネル２１を図７（ｂ）に示す位置まで押し込んでケース本体２０に組み付けると、防水コネクタ１の組立が完了する。

［効果］
以上説明した本実施形態では、カバー部材３が、蓋パネル２１を間に挟んでバックプレート４と接合されることで、カバー部材３、蓋パネル２１、およびバックプレート４が一体に組み付けられるので、カバー部材３を蓋パネル２１に組み付けるのにボルトを使わない。したがって、ボルトの締め代を作るためにケース２の蓋をダイキャストにより形成することなく、板金加工により得られる安価な蓋パネル２１をケース２に使用可能となるため、製造コストを低減できる。
ここで、本実施形態では、ケース２とコネクタ本体１０との間の防水および組み付けを単一の部材で行うのではなく、防水は、カバー部材３に保持される第１シール部材５１および第２シール部材５２が受け持ち、組み付けは、カシメ突起３２によって蓋パネル２１と共に一体に組み付けられるカバー部材３およびバックプレート４が受け持っている。ゆえに自動機による組立が可能となるとともに、蓋パネル２１の製造時にシール部材を蓋パネル２１に組み付けることも可能となるので、加工および組み付けが容易となる。
また、グロメットがケース外にむき出しであるのに対して、第１シール部材５１はカバー部材３により覆われ、第２シール部材５２は相手コネクタのハウジングにより覆われるので、シール部材５１，５２を触って傷つけたり、高圧洗浄によって破損させることなく、防水性を確保できる。

さらに、本実施形態では、組み付け時に、第１シール部材５１および第２シール部材５２を蓋パネル２１やコネクタ本体１０に保持させるのではなく、カバー部材３に保持させているので、実装工程における搬送時にシール部材を傷つけたり、ハンダ付け時の加熱によってシール部材を劣化させるおそれがない点でも、防水性を確保できる。

またさらに、本実施形態では、コネクタ本体１０と蓋パネル２１との間にカバー部材３が介在することにより、組立時や配線時などにコネクタ本体１０に過大な荷重が加えられることによる破損および防水性の低下を避けられる。コネクタ本体１０がねじれたり傾いたり、コネクタ本体１０に対してあらゆる向きに荷重が加わる可能性があるが、その荷重がカバー部材３や、第１シール部材５１および第２シール部材５２に分散される。これにより、回路基板２５やケース２が破損するのを避けられるとともに、シール部材の過度な変形による防水性低下を避けられる。
そして、本実施形態によれば、蓋パネル２１に先にカバー部材３を組み付けておくことができるため、防水コネクタ１の最終組立ラインの工数を削減でき、コストダウンできる。

しかも、本実施形態では、カバー部材３が保持する第１シール部材５１とバックプレート４との間に蓋パネル２１を挟み込む構造により、カバー部材３を蓋パネル２１に対して面方向の変位が可能に組み付けているので、蓋パネル２１とコネクタ本体１０との間の組付公差が大きくても、その位置ずれを吸収して組み付けを支障なく行える。

次に、本発明の変形例を示す。
図８および図９は、バックプレート４を用いずに、カバー部材３を蓋パネル２１に接合する例を示す。上記実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
この例では、図８および図９（ａ）に示すように、収容溝３４と保持溝３５との間に複数のカシメ突起３２が形成されている。これらのカシメ突起３２は、蓋パネル２１を厚み方向に貫通する複数の貫通孔２１１の各々に挿入されている。貫通孔２１１は、図９（ｂ）に示すように、コネクタ取付孔２１０の周囲に沿って並んでいる。

カシメ突起３２が蓋パネル２１の裏側に対して熱カシメされると、カバー部材３が蓋パネル２１に接合される。
本例では、カバー部材３のカシメ突起３２が蓋パネル２１に固定されるため、蓋パネル２１に対するカバー部材３の面方向変位は許容されないが、上記実施形態と同様の効果が得られる。

以上で述べた以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
カバー部材３の接合部は、上記ではカシメ突起３２であり、熱カシメによって接合部がバックプレート４あるいは蓋パネル２１に溶着されるが、本発明における接合部は、接着剤を用いてバックプレート４あるいは蓋パネル２１に接着することもできる。
また、コネクタ取付孔２１０を形成する蓋パネル２１の内周縁には、内周凸部２１０Ａの形成を省略できる。その場合も、図１０（ａ）に示すように、コネクタ取付孔２１０をなす蓋パネル２１の内周縁２１２とカシメ突起３２との間の隙間Ｓにより、蓋パネル２１に対するカバー部材３の面方向変位が許容されるので、上述と同様の効果が得られる。

本発明は、バックプレート４または蓋パネル２１に形成された貫通孔に接合部が挿入される形態には限定されない。
例えば、図１０（ｂ）に示すように、バックプレート４に貫通孔４１を形成することなく、カシメ突起３２をバックプレート４の孔を介してバックプレート４の裏側に向けて突出させ、その先端をバックプレート４の内周縁４２に熱カシメにより接合することができる。
なお、図示を省略するが、バックプレート４を用いない場合でも（図８および図９参照）、蓋パネル２１に貫通孔２１１を形成することなく、コネクタ取付孔２１０を介してカシメ突起３２を蓋パネル２１の裏側に向けて突出させ、その先端を蓋パネル２１の裏面側に熱カシメにより接合することができる。

１ 防水コネクタ
２ ケース
３ カバー部材
３Ａ 裏側
４ バックプレート（バック部材）
１０ コネクタ本体
１１ コンタクト
１２ ハウジング
１３ 受容部
１４ タインプレート
１７ 固定部
１８ ボルト
２０ ケース本体
２０Ａ 底部
２１ 蓋パネル
２５ 回路基板
３１ 保持部（第１保持部）
３２ カシメ突起（接合部）
３３ 支持突起
３４ 収容溝
３５ 保持溝（第２保持部）
４１ 貫通孔
４２ 内周縁
５１ 第１シール部材
５２ 第２シール部材
１３１ ベース
１３１Ａ 斜面
１３２ フード
２１０ コネクタ取付孔
２１０Ａ 内周凸部
２１１ 貫通孔
３３１ 斜面
Ｓ 隙間

Claims (4)

1. ケース内に配置される回路基板に接続される防水コネクタであって、
   前記ケースが有する蓋パネルに形成されたコネクタ取付孔を介して一部が前記ケース外に突出するコネクタ本体と、
   前記コネクタ本体の外周に沿って前記蓋パネルの表側に配置されるとともに、前記蓋パネルに前記コネクタ本体を組み付けるためのカバー部材と、
   前記蓋パネルの裏側に配置されるとともに、前記カバー部材を前記蓋パネルに係合させるバック部材と、を備え、
   前記カバー部材は、
   前記蓋パネルとの間に第１シール部材を保持する第１保持部と、
   前記コネクタ本体との間に第２シール部材を保持する第２保持部と、
   前記バック部材の裏側に接合される接合部と、を有する、
   ことを特徴とする防水コネクタ。
2. 前記コネクタ取付孔を形成する前記蓋パネルの内周縁と前記カバー部材との間には、前記蓋パネルに対して前記カバー部材を変位可能とする隙間が形成されている、
   請求項１に記載の防水コネクタ。
3. ケース内に配置される回路基板に接続される防水コネクタであって、
   前記ケースが有する蓋パネルに形成されたコネクタ取付孔を介して一部が前記ケース外に突出するコネクタ本体と、
   前記コネクタ本体の外周に沿って前記蓋パネルの表側に配置されるとともに、前記蓋パネルに前記コネクタ本体を組み付けるためのカバー部材と、を備え、
   前記カバー部材は、
   前記蓋パネルとの間に第１シール部材を保持する第１保持部と、
   前記コネクタ本体との間に第２シール部材を保持する第２保持部と、
   前記蓋パネルの裏側に接合される接合部と、を有する、
   ことを特徴とする防水コネクタ。
4. 前記カバー部材は、熱可塑性樹脂を用いて形成され、
   前記接合部を接合する手段は、熱カシメとされる、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の防水コネクタ。

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