JP2015210993A - コネクタの防水構造 - Google Patents

Abstract

【課題】組付け時におけるコネクタの変形や削れによる不具合の発生を防ぐとともに、ハウジング同士の嵌合負荷を低減すること。【解決手段】本発明のコネクタ１１の防水構造は、第１のハウジング２３の端子１７を収容する端子収容室３１の開口端３３と第２のハウジング４９の端子１９を収容する端子収容室６５の開口端６７とを対向させ、これらの開口端の周縁の対向する隙間を封止する。第１のハウジングの開口端の周縁と第２のハウジングの開口端の周縁との間に弾性変形可能な樹脂製の環状部材４１が挟持される。環状部材４１は、第１のハウジングに向かって末広がりの第１筒部８７と、第２のハウジングに向かって末広がりの第２筒部８９とを有し、第１筒部の内周面には、第１のハウジングの開口端の周縁が当接し、第２筒部の内周面には、第２のハウジングの開口端の周縁が当接する。【選択図】図５

Description

本発明は、コネクタの防水構造に係り、特にコネクタ相互間の隙間をシールする防水構造に関する。

従来、自動二輪車等の移動体には、異なる電線同士を接続する防水コネクタが搭載される。この種のコネクタは、電線が接続された雄端子を収容する雄ハウジングと、他の電線が接続された雌端子を収容する雌ハウジングとを備えて構成され、雄ハウジングを雌ハウジングに嵌挿させたときに、雄ハウジングの外周面と雌ハウジングの内周面との間に形成される隙間にゴムパッキンを設けることで、ハウジング間の隙間から水が浸入するのを防いでいる。

これに対し、特許文献１には、ゴムパッキンを使用することなく、ハウジング同士をシールするコネクタの防水構造が開示されている。この防水コネクタは、一方のハウジングが筒状の内側フード部を周方向から外側フード部で包囲して形成され、他方のハウジングが外筒の内周面と外周面の両方にそれぞれ環状のシール突部を設けて形成される。

これによれば、一方のハウジングを他方のハウジングに嵌挿させたときに、外筒の外周面のシール突部が外側フード部の内周面と周方向で当接され、外筒の内周面のシール突部が内側フード部の外周面と周方向で当接される。これにより、外側フード部と外筒との隙間、及び、内側フード部と外筒との隙間の２箇所に防水構造が形成されるから、ゴムパッキンを用いることなく、防水性を確保することができる。

特開平７−１５３５２３号公報

ところで、特許文献１の防水構造の場合、ハウジング同士の組付け時において、他方のハウジングの各シール突部が一方のハウジングの各フード部を押し付けながら移動する。このため、シール突部と各フード部との摩擦によりハウジング同士が嵌合するときの嵌合負荷が大きくなり、組付け作業の負担が大きくなるという問題がある。

また、シール突部が各フード部と接触することでシール突部が削れることがある。この場合、シール突部の削れカスが両ハウジングの隙間に挟まると、両ハウジングが正規の位置で嵌合できなくなるおそれがある。更に、シール突部が各フード部と接触して変形した場合、シール突部が外筒の内周面や外周面を押し付ける力が弱くなり、シール性が低下するおそれがある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、コネクタの組付け時におけるコネクタの変形や削れによる不具合の発生を防ぐとともに、ハウジング同士の嵌合負荷を低減することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明のコネクタのシール構造は、第１のハウジングの端子を収容する端子収容室の開口端と第２のハウジングの端子を収容する端子収容室の開口端とを対向させ、これらの開口端の周縁の対向する隙間を封止するコネクタの防水構造であって、第１のハウジングの開口端の周縁と第２のハウジングの開口端の周縁との間に弾性変形可能な環状部材が挟持され、環状部材は、第１のハウジングに向かって末広がりに形成される傘型の第１筒部と、第２のハウジングに向かって末広がりに形成される傘型の第２筒部とを有し、第１筒部の内周面には、第１のハウジングの開口端の周縁が当接するとともに、第２筒部の内周面には、第２のハウジングの開口端の周縁が当接することを特徴とする。

これによれば、第１のハウジングの開口端の周縁と第１筒部とが当接するように環状部材を設けておき、第２のハウジングの開口端の周縁を環状部材の第２筒部と当接させることで、両ハウジングの開口端の周縁同士の隙間を環状部材でシールすることができる。また、環状部材は、各ハウジングに押し付けられると、第１筒部と第２筒部とがそれぞれ軸方向に沿って弾性変形する。このため、環状部材は、各ハウジングが振動したときにこれらの振動を吸収することができるから、例えば、端子同士の接続状態を良好に維持することができる。また、第２のハウジングは、環状部材と当接するまで非接触の状態を維持できるから、組付時の変形や削れといった損傷を防ぐことができ、かつ、ハウジング同士の嵌合負荷を小さくすることができる。

この場合において、第１のハウジングは、この第１のハウジングの端子を収容する端子収容室の開口端が形成された内筒部と、この内筒部の外面を包囲する外筒部とを有して形成され、環状部材は、外筒部の内側に保持されているものとすることができる。

これによれば、環状部材を外筒部で保護することができるから、環状部材の経時劣化が抑制され、弾力性を保持することができる。そのため、環状部材のシール機能や振動を吸収する機能を長期間保持することができる。

また、環状部材は、この環状部材の外面から突出する突起部が外筒部の内面の凹部と係合して外筒部の内側に保持されているものとする。

これによれば、環状部材は、突起部を外筒部の凹部と係合させることで、第１筒部に内筒部の開口端の周縁を接触させる姿勢を保持できるから、両ハウジングの組付け作業を効率よく行うことができる。

本発明によれば、組付け時におけるコネクタの変形や削れによる不具合の発生を防ぐことができ、かつ、ハウジング同士の嵌合負荷を低減することができる。

本発明が適用される防水コネクタの上面図である。 図１の防水コネクタを構成する雄コネクタの分解斜視図である。 図１の防水コネクタを構成する雌コネクタの分解斜視図である。 雄コネクタと雌コネクタとが嵌合する前の縦断面図である。 雄コネクタと雌コネクタとが嵌合した後の縦断面図である。 雄コネクタの縦断面を表した斜視図である。 環状部材の縦断面図である。 環状部材の他の実施形態の縦断面図である。

以下、本発明が適用されるコネクタの防水構造の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では自動二輪車等の移動体に搭載される防水コネクタを例に説明するが、本発明のコネクタは、他の用途にも適用することができる。

図１は、本発明を適用してなる防水コネクタの上面図、図２は、図１の防水コネクタを構成する雄コネクタの分解斜視図、図３は、図１の防水コネクタを構成する雌コネクタの分解斜視図である。図４、５は、図１のＡ−Ａ矢視断面を表しており、図４は、雄コネクタと雌コネクタとが接続される前の状態を示し、図５は、雄コネクタと雌コネクタとが接続された後の状態を示している。

防水コネクタ１１は、図１に示すように、雄コネクタ１３と雌コネクタ１５とを互いに嵌合し、雄コネクタ１３に収容された雄端子１７と雌コネクタ１５に収容された雌端子１９とを電気的に接続するものである。各端子にはそれぞれ電線が接続されている。雄コネクタ１３と雌コネクタ１５は、いずれも絶縁性の合成樹脂により筒状に形成される。なお、以下の説明では、図１の右側を後方、左側を前方として定義し、これらの定義は他の図面の説明に適宜適用する。

雄コネクタ１３は、図２、４に示すように、電線２１が接続された雄端子１７と、雄端子１７を収容する雄ハウジング２３（第１のハウジング）とを備える。雄ハウジング２３は、板状の基部２５と、基部２５の前後方向にそれぞれ延出する角筒状の内筒部２７と、基部２５から前方に延出して内筒部２７の外周面を包囲する角筒状の外筒部２９とを一体的に備える。内筒部２７の前方の端面は、外筒部２９の前方の端面よりも後方に位置している。外筒部２９は、基部２５の周壁と連なった周壁を有して角筒状に形成される。内筒部２７には、雄端子１７を収容する雄端子収容室３１が軸方向に形成される。

雄端子収容室３１は、複数（例えば２個）の雄端子１７を互いに図示しない隔壁で仕切って収容し、ランスで各雄端子１７を設定位置に保持するようになっている。雄端子収容室３１は、基部２５の前方に延出する内筒部２７の開口端３３と連通する一方、基部２５の後方に延出する内筒部２７の貫通孔３５と連通して形成される。貫通孔３５には、電線２１が収容される。

雄端子１７は、図２に示すように、導電性の金属板材等から形成され、電線２１の芯線を圧着接続する電線接続部３７と、雄タブ３９とを一体的に備える。雄タブ３９は、直線状に延在する棒状に形成され、雄端子１７が雄端子収容室３１の設定位置に収容された状態で開口端３３から突出し、外筒部２９の正規位置に収容された環状部材４１（後述）よりも前方に延びて設けられる。

外筒部２９には、ロック突起４３と、一対の第１ガイドリブ４５と、一対の第２ガイドリブ４７とがそれぞれ外方に突出して設けられる。第１ガイドリブ４５と第２ガイドリブ４７は、雄コネクタ１３と雌コネクタ１５との嵌合方向に延在して設けられ、一対ずつ設けられる。一対の第１ガイドリブ４５の内側には、ロック突起４３が位置付けられる。第１ガイドリブ４５と第２ガイドリブ４７は、後述するように、それぞれ雌ハウジング４９の内壁の案内溝５１に沿って案内され、雄コネクタ１３と雌コネクタ１５とを正規の向きで嵌合させる。ロック突起４３は、後述するように、雄コネクタ１３のロックアーム５３の係合部５５と係合するようになっている。

一方、雌コネクタ１５は、図３、４に示すように、電線５７が接続された雌端子１９と、雌端子１９を収容する雌ハウジング４９（第２のハウジング）とを備える。雌ハウジング４９は、基部５９と、基部５９の前後方向にそれぞれ延出する角筒状の本体部６１と、基部５９から後方に延出して本体部６１の外周面を包囲するフード部６３とを一体的に備える。フード部６３は、基部５９の周壁と連なった周壁を有して角筒状に形成される。本体部６１には、雌端子１９が収容される雌端子収容室６５が軸方向に形成される。

本体部６１とフード部６３との間の環状の隙間には、雄コネクタ１３と雌コネクタ１５とが嵌合されたときに、雄ハウジング２３の外筒部２９が挿入される。このとき、外筒部２９の内側に収容される本体部６１の外周面は、外筒部２９の内周面と周方向で所定の間隔をあけて設けられる。

雌端子収容室６１は、複数（例えば２個）の雌端子１９を互いに図示しない隔壁で仕切って収容し、ランスで各雌端子１９を設定位置に保持するようになっている。雌端子収容室６１は、基部５９から後方に延出する本体部６１の先端面にある開口端６７と連通する一方、基部５９の前方に延出する本体部６１の貫通孔６９と連通して形成される。貫通孔６９には、電線５７が収容される。

雌端子１９は、導電性の金属板材等から形成され、電線５７の芯線を圧着接続する電線接続部７１と、電線接続部７１と連なる筒状の電気接触部７３とを一体的に備える。電気接触部７３は、雌端子１９が雌端子収容室６５の設定位置に収容された状態で、開口端６７と面一又は開口端６７から設定距離だけ後退させた位置に配される。電気接触部７３は、雄端子１７の雄タブ３９が内側に進入することで、雄端子１７と電気的に接続されるようになっている。

フード部６３は、内壁に４本の案内溝５１が設けられる。案内溝５１は、雄ハウジング２３の外筒部２９が挿入される方向に沿って設けられ、前述した雄ハウジング２３の一対の第１ガイドリブ４５と一対の第２ガイドリブ４７とがそれぞれ挿入されるようになっている。

フード部６３には、ロックアーム５３が設けられる。図４に示すように、ロックアーム５３は、フード部６３の前端側（図４の左側）から立設してフード部６３の後端側に延出する一対の脚部７５と、一対の脚部７５の後端部に片持ちで支持されてフード部６３の前端側に延出するロック部７７とを備える。一対の脚部７５は、その後端側が第１連結部７９で互いに連結され、一対のロック部７７は、前端部が第２連結部８１で互いに連結される。そして、一対の脚部７５と第１連結部７９との間に形成された係合部５５に、前述した雄ハウジング２３のロック突起４３が係合することで、雄ハウジング２３と雌ハウジング４７との嵌合状態が保持されるようになっている。

図２に示すように、電線２１には、環状の防水栓８３が装着されており、雄端子１７が雄端子収容室３１の正規位置に収容された状態で、内筒部２７の貫通孔３５から引き出された電線２１の外周面と貫通孔３５の内周面との隙間を防水栓８３がシールするようになっている。同様に、図３に示すように、電線５７には、環状の防水栓８５が装着されており、雌端子１９が雌端子収容室６５の正規位置に収容された状態で、本体部６１の貫通孔６９から引き出された電線５７の外周面と貫通孔６９の内周面との隙間を防水栓８５がシールするようになっている。

次に、本実施形態の特徴構成となる環状部材４１について説明する。図６は、図１の雄ハウジング２３のＡ−Ａ矢視方向の縦断面の斜視図であり、環状部材４１が取り付けられた状態を示す。

本実施形態では、雄ハウジング２３と雌ハウジング４９とが正規位置で嵌合したときに、雄ハウジング２３の内筒部２７の開口端３３と雌ハウジング４９の本体部６１の開口端６７とを対向させ、これらの開口端の周縁同士の対向する隙間に、合成樹脂製の環状部材４１を挟持させている。

環状部材４１は、図７に示すように、雄ハウジング２３に向かって末広がりに形成される内周面及び外周面を有する傘型の第１筒部８７と、雌ハウジング４９に向かって末広がりに形成される内周面及び外周面を有する傘型の第２筒部８９とを同軸上に背合わせで連ねて形成され、第１筒部８７と第２筒部８９とが端部で重なり合って形成される。環状部材４１は、雌ハウジング４９の角筒状の本体部６１の断面形状と対応するように横断面が矩形状に形成される。

環状部材４１は、雄ハウジング２３と雌ハウジング４９とが互いに正規位置で嵌合したときに、第１筒部８７の内周面には、内筒部２７の開口端３３の周縁が全周に亘って当接し、かつ、第２筒部８９の内周面には、本体部６１の開口端６７の周縁が全周に亘って当接する。また、このとき、環状部材４１は、第１筒部８７が内筒部２７に押圧され、かつ、第２筒部８９が本体部６１に押圧されることで、両筒部８７，８９の内周面が拡張する方向（軸方向で縮まる方向）に弾性変形するようになっている。

環状部材４１は、外周面に単数又は複数の突起部９１が設けられる。突起部９１は、外筒部２９の内面に形成される凹部９３と係合可能になっている。本実施形態では、図６に示すように、外筒部２９の内面において、凹部９３と連なる溝部９４が外筒部２９の開口端から軸方向に沿って形成される。環状部材４１は、突起部９１を溝部９４に係合させた状態で外筒部２９の奥に押し込まれ、突起部９１が凹部９３と係合したときに、内筒部２９の開口端３３の周縁が第１筒部８７の内周面と当接され、このときの姿勢が保持される（図５）。なお、凹部９３は突起部９１が係合する状態である程度の隙間が設けられ、突起部９１がガタ付きをもたせている。

上述した防水コネクタ１１を組み立てる際には、まず、雄ハウジング２３の貫通孔３５から電線２１が接続された雄端子１７を挿入し、雌端子１７を雄端子収容室３１の所定位置に収容してランスで保持するとともに、電線２１に装着された防水栓８３を貫通孔３５に押し込んで貫通孔３５との隙間をシールする。

一方、雌ハウジング４９の貫通孔６９から電線５７が接続された雌端子１９を挿入し、雌端子１９を雌端子収容室６５の所定位置に収容してランスで保持するとともに、電線５７に装着された防水栓８３を貫通孔６９に差し込んで貫通孔６９との隙間をシールする。

次に、環状部材４１を雄ハウジング２３の外筒部２９に組み付ける。このとき、環状部材４１は、突起部９１が外筒部２９の内壁の溝部９４に嵌め込まれた状態で、外筒部２９に押し込まれる。外筒部２９に押し込まれた環状部材４１は、突起部９１が溝部９４と連続する凹部９３と係合するとともに、第１筒部８７の内周面に内筒部２７の開口端３３の周縁が当接し、この姿勢が保持される。

続いて、図４に示すように、雄ハウジング２３と雌ハウジング４９とを向き合わせ、雄ハウジング２３と雌ハウジング４９とを互いに近づける。このとき、雄ハウジング２３は、第１ガイドリブ４５と第２ガイドリブ４７とがそれぞれ雌ハウジング４９の案内溝５１に嵌め込まれ、正規の姿勢を保ちながら、本体部６１とフード部６３との間に外筒部２９が案内される。

こうして、雄ハウジング２３と雌ハウジング４９とを互いに近づけると、まず、雄ハウジング２３の開口端３３から突出する雄タブ３９の先端部が、雌ハウジング４９の開口端６７を介して雌端子１９の電気接触部７３（図３）に侵入する。

続いて、図５に示すように、雌ハウジング４９を雄ハウジング２３に対して正規の位置に嵌合させると、雌ハウジング４９の本体部６１の開口端６７の周縁が、環状部材４１の第２筒部８９の内周面と当接する。また、雄タブ３９の先端部が、雌端子１９の電気接触部７３の正規の位置に収容される。これにより、雄端子１７と雌端子１９との電気的な接続が完了する。

そして、環状部材４１と当接した本体部６１は、開口端６７の周縁が環状部材４１の第２筒部８９の内周面を周方向より押圧する。このため、環状部材４１は、第１筒部８７及び第２筒部８９の内周面がそれぞれ拡がる方向（軸方向で縮まる方向）に弾性変形する。その結果、内筒部２７の開口端３３の周縁と本体部６１の開口端６７の周縁には、第１筒部８７と第２筒部８９とが弾性変形したときの復元力（バネ力）がそれぞれ全周に作用する。したがって、内筒部２７の開口端３３の周縁と本体部６１の開口端６７の周縁は、それぞれ環状部材４１に強く押し付けられるから、雄ハウジング２３の開口端３３の周縁と雌ハウジング４９の開口端６７の周縁との隙間は、環状部材４１を介して気密にシールされる。

一方、雄ハウジング２３と雌ハウジング４９とが近づく過程で、雄ハウジング２３に設けられたロック突起４３は、雌ハウジング４９のロックアーム５３に形成された第１連結部７９と接触し、第１連結部７９と連なる一対の脚部７３を弾性変形させることで、第１連結部７９を乗り越え、係合部５５と係合する。これにより、雌ハウジング４９と雄ハウジング２３との相対位置が保持され、本体部６１の開口端６７の周縁が環状部材４１の第２筒部８９の内周面を押し付ける状態が保持される。このため、環状部材４１と本体部６１の開口端６７の周縁との隙間や、環状部材４１と内筒部２７の開口端３３の周縁との隙間を介して水が浸入するのを防ぐことができる。

更に、貫通孔３５と電線２１との隙間は、防水栓８３でシールされ、貫通孔６９と電線５７との隙間は、防水栓８５でシールされている。このため、雄端子収容室３１と雌端子収容室６５は、外部からの水の浸入を完全に防ぐことができるから、雄端子１７と雌端子１９との接続状態を良好に保つことができる。

また、環状部材４１は、弾性変形可能な状態で内筒部２７と本体部６１との間に挟持されるから、例えば、防水コネクタ１１が振動するときには、環状部材４１が軸方向で伸縮するように弾性変形を繰り返すことで、振動を吸収することができる。これにより、各端子１７，１９に振動が伝播するのを抑制することができるから、端子間の電気的な接続状態を良好に維持することができる。

以上述べたように、本実施形態では、雄ハウジング２３の内筒部２７の開口端３３の周縁と、雌ハウジング４９の本体部６１の開口端６７の周縁との隙間に樹脂製の環状部材４１が設けられ、この環状部材４１は、雄ハウジング２３と雌ハウジング４９とが正規の位置で嵌合するときに、内筒部２７と本体部６１に押圧されて弾性変形する。その結果、内筒部２７の開口端３３の周縁と環状部材４１との接触領域、及び、本体部６１の開口端６７の周縁と環状部材４１との接触領域は、周方向で強く密着されるから、これらの接触領域を介して水の浸入を防ぐことができる。なお、本実施形態の防水コネクタ１１は、本体部６１の開口端６７が、環状部材４１を弾性変形可能な範囲で押圧するように、環状部材４１を押し付ける押し付け量（挿入量）が適宜設定される。

本実施形態によれば、雄ハウジング２３と雌ハウジング４９との嵌合時において、本体部６１の開口端６７の周縁は、環状部材４１と当接するまで非接触の状態が維持されるから、雄ハウジング２３と雌ハウジング４９との嵌合に伴う損傷を防ぐことができ、しかも両ハウジングの嵌合負荷が小さくなることで、組付け作業の負担を小さくすることができる。

本実施形態によれば、従来のシール構造で一般に使用されるゴムパッキンを廃止することができるから、コネクタの軸方向と交差する方向の幅寸法において、ゴムパッキンの肉厚分を盛り込む必要がなく、結果としてコネクタのコンパクト化を図ることができる。

本実施形態では、環状部材４１を外筒部２９の内側に位置（保持）させているから、例えば、経時劣化に伴う環状部材４１の弾力性の低下を抑制することができる。これにより、環状部材４１のシール性の低下と振動吸収効果を長時間保持することができる。更に、環状部材４１を汎用の合成樹脂材料等で形成することにより、ゴム材料のような経時劣化を防ぐことができる。ただ、環状部材４１は、所定の弾性変形が可能であれば、合成樹脂以外の他の材料（例えば、ゴム材料等）で形成することもできる。

また、本実施形態では、図５に示すように、雌ハウジング４９は、本体部６１の先端部分を断面方向からみると、軸方向と直交する方向の幅寸法が開口端６７側で小さくなる段差部９５を設けている。このため、例えば、本体部６１の開口端６７付近に異物が付着したとしても、その異物を段差部９５に逃がすことができるから、環状部材４１と接触する本体部６１のシール面と環状部材４１との間に異物が挟まることによるシール面の損傷を防ぐことができ、シール性が低下するのを防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態を図面により詳述してきたが、上記の実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、請求項に記載された範囲内において変更・変形することが可能である。

例えば、環状部材は、内筒部２７に押圧されて弾性変形する第１筒部８７と、本体部６１に押圧されて弾性変形する第２筒部８９とを有していればよく、筒体の両端に第１筒部８７と第２筒部８９とをそれぞれ形成することもできる。また、図８に示すように、環状部材９７の周方向の一部において、第１筒部８７と第２筒部８９とが連なる内周面から第２筒部８９の内側に延びる支持片９９を設けることもできる。これによれば、支持片９９を内筒部２７の開口端３３に挿入することにより、環状部材９７を内筒部２７に保持することができるから、突起部９１が不要になる。

１１ 防水コネクタ
１３ 雄コネクタ
１５ 雌コネクタ
１７ 雄端子
１９ 雌端子
２１，５７ 電線
２３ 雄ハウジング（第１のハウジング）
２７ 内筒部
２９ 外筒部
３１ 雄端子収容室
３３ 開口端
４１ 環状部材
４９ 雌ハウジング（第２のハウジング）
６１ 本体部
６３ フード部
６５ 雌端子収容室
６７ 開口端
９１ 突起部

Claims (3)

1. 第１のハウジングの端子を収容する端子収容室の開口端と第２のハウジングの端子を収容する端子収容室の開口端とを対向させ、これらの開口端の周縁の対向する隙間を封止するコネクタの防水構造であって、
   前記第１のハウジングの開口端の周縁と前記第２のハウジングの開口端の周縁との間に弾性変形可能な環状部材が挟持され、
   前記環状部材は、前記第１のハウジングに向かって末広がりに形成される傘型の第１筒部と、前記第２のハウジングに向かって末広がりに形成される傘型の第２筒部とを有し、
   前記第１筒部の内周面には、前記第１のハウジングの前記開口端の周縁が当接するとともに、前記第２筒部の内周面には、前記第２のハウジングの前記開口端の周縁が当接するコネクタの防水構造。
2. 前記第１のハウジングは、該第１のハウジングの端子を収容する前記端子収容室の開口端が形成された内筒部と、該内筒部の外面を包囲する外筒部とを有して形成され、
   前記環状部材は、前記外筒部の内側に保持されている請求項１に記載のコネクタの防水構造。
3. 前記環状部材は、該環状部材の外面から突出する突起部が前記外筒部の内面の凹部と係合して前記外筒部の内側に保持されている請求項２に記載のコネクタの防水構造。

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