JP2015222655A - シール部材および防水コネクタ - Google Patents

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俊幸 松田
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Abstract

【課題】シール部材をハウジングの凹部に無理なく装着する。【解決手段】シール部材30は、ハウジングに設けられた凹部60に装着されるシール部材30であって、凹部60に設けられた底面63と相手側部材との間に挟持されてこれらの間を液密にシールする本体部31と、底面63と交差しかつ対向する配置で設けられた一対の対向面64間に圧入される突起部32と、本体部31と突起部32を連結する連結部33とを備え、連結部33と対向面64の間にクリアランスCL1、CL2が設定されている構成とした。【選択図】図11

Description

本明細書によって開示される技術は、シール部材および防水コネクタに関する。
この種の防水コネクタとして、例えば特開2004−327169号公報(下記特許文献1)に記載のコネクタが知られている。このコネクタは、コネクタハウジングと、端子金具と、パッキンとを備えている。コネクタハウジングには、パッキン本体が収容される凹溝が形成されている。パッキン本体の内周面には、複数の内側突出片が形成されており、この内側突出片には、貫通する形態の孔が複数形成されている。また、コネクタハウジングには、内側突出片の孔に嵌まる突出ピンが形成されている。複数の突出ピンを複数の孔に嵌め込むことでパッキン本体が凹溝内に固定されるようになっている。
しかしながら、突出ピンを孔に嵌め込むためには、突出ピンの中心を孔の中心に合わせる必要があり、作業性の観点から好ましくない。また、パッキンを成形する際に、孔の部分にバリが発生しやすくなるため、バリ取り作業が必要になる。さらに、パッキンを成形する際に、孔の両側に分流した溶融樹脂が合流することでウエルドと呼ばれる接合痕が発生し、このウエルドは外観上および強度面から好ましくない。
また、例えば意匠登録第728060号公報(下記特許文献2)に記載の電気コネクタ用防水リングも知られている。この防水リングは、環状をなす本体と、この本体の外周に形成された複数の外側突出片とを備えている。この外側突出片は、コネクタハウジングに形成された孔に嵌め込まれるようになっており、これによって本体がコネクタハウジングに固定される。外側突出片には孔が形成されていないため、突出ピンを孔に嵌め込むといった面倒な作業はなく、バリ取り作業も不要であり、ウエルドの発生もないため、上記のような問題はない。
特開2004−327169号公報 意匠登録第728060号公報
しかしながら、パッキンや防水リングといったゴム製品は、寸法公差が大きいため、コネクタハウジングに組み付けようとした場合に組み付けができないおそれがあったり、組み付けができたとしても本来のシール性能を発揮できなくなるおそれがあったりする。例えば意匠登録第728060号公報(特許文献2)の防水リングでは、外側突出片がコネクタハウジングの孔に隙間無く嵌め込まれているため、寸法公差が大きい場合にコネクタハウジングの孔に向けて外側突出片を合わせに行くことは困難である。仮に外側突出片をコネクタハウジングの孔に強制的に嵌め込んだとしても、外側突出片に引っ張られて本体が変形し、シール性能が低下するおそれもある。このような事情は、特開2004−327169号公報(特許文献1)に記載のコネクタにおいても同様である。
本明細書によって開示されるシール部材は、ハウジングに設けられた凹部に装着されるシール部材であって、前記凹部に設けられた底面と相手側部材との間に挟持されてこれらの間を液密にシールする本体部と、前記底面と交差しかつ対向する配置で設けられた一対の対向面間に圧入される突起部と、前記本体部と前記突起部を連結する連結部とを備え、前記連結部と前記対向面の間にクリアランスが設定されている構成とした。
このような構成によると、シール部材の寸法公差が大きい場合であっても、連結部がクリアランスの分だけ移動可能となるため、本体部を装着しながら一対の対向面間に向けて突起部を合わせに行くことができ、寸法公差を吸収してシール部材をハウジングの凹部に無理なく装着することができる。また、突起部を一対の対向面間に圧入するという簡易な作業でシール部材を凹部に組み付けることができるため、組み付け作業性がよい。さらに、突起部に貫通孔がないため、突起部にウエルドが発生することもない。
本明細書によって開示されるシール部材として、以下の構成としてもよい。
前記連結部と一方の前記対向面との間に第1クリアランスが設定され、前記連結部と他方の前記対向面との間に第2クリアランスが設定されている構成としてもよい。
このような構成によると、連結部における一方の対向面側と他方の対向面側にそれぞれクリアランスを設定することができる。このため、突起部に対して本体部が一方の対向面側にずれた場合には、連結部が第1クリアランスの分だけ移動可能となり、他方の対向面側にずれた場合には、連結部が第2クリアランスの分だけ移動可能となる。
前記本体部は、前記ハウジングと前記相手側部材の組み付けに伴って前記底面側に押し込まれるようになっており、前記ハウジングと前記相手側部材の組み付け前の状態では、前記連結部と前記底面の間に第3クリアランスが設定されている構成としてもよい。
本体部が底面側に押し込まれると、連結部が本体部とともに底面側に引っ張られることになる。このとき、上記の構成によると、連結部が第3クリアランスの分だけ底面側に移動可能となるため、連結部に引っ張られるようにして本体部が変形することはなく、本来のシール性能を発揮することができる。
前記本体部は、前記ハウジングと前記相手側部材の組み付け方向に圧縮される構成としてもよい。
このような構成によると、シール部材の本体部を凹部の底面と相手側部材との間で強固に挟み付けることができる。
前記本体部は円環状をなし、前記本体部における前記底面と対面する側には、前記底面によって潰される複数条の内側リップが径方向に並んで設けられている構成としてもよい。
このような構成によると、面シールの場合よりも潰し量を大きくできるため、凹部の底面に対する本体部の密着性を高めることができる。
前記本体部は円環状をなし、前記本体部における前記相手側部材と対向する側には、前記相手側部材によって潰される複数条の外側リップが径方向に並んで設けられている構成としてもよい。
このような構成によると、面シールの場合よりも潰し量を大きくできるため、相手側部材に対する本体部の密着性を高めることができる。
また、本明細書によって開示される防水コネクタは、前記シール部材と、前記ハウジングとを備えた防水コネクタであって、前記凹部は、前記本体部が収容される第1凹部と、前記突起部が収容される第2凹部とを備えて構成され、前記第2凹部は、前記第1凹部から突出する形態をなし、前記第2凹部の突出端に設けられ前記一対の対向面を連結する奥面は、前記突起部に接触しない構成としてもよい。
このような構成によると、突起部を一対の対向面間に圧入する際に、突起部が奥面に接触しないため、突起部を第2凹部に押し込む際の摩擦抵抗を下げることができる。
前記突起部の前記底面側の角部は丸みを帯びている構成としてもよい。
このような構成によると、丸みを帯びた部分と第2凹部の奥面との間に形成された空間が、圧縮されたゴムの逃げ場となる。
前記ハウジングは、コネクタ嵌合部と、このコネクタ嵌合部の外周に配されて前記相手側部材に取り付けられる取付部とを備えて構成され、前記凹部は、前記取付部における前記相手側部材と対向する側に凹設されている構成としてもよい。
このような構成によると、凹部がコネクタ嵌合部の外周に配されているため、凹部がコネクタ嵌合部の内周に配されている場合よりもシール部材を凹部に装着しやすい。
本明細書によって開示される技術によれば、シール部材をハウジングの凹部に無理なく装着することができる。また、シール部材を凹部に組み付ける組み付け作業性がよい。さらに、突起部にウエルドが発生することもない。
シール部材をハウジングに取り付ける前の状態を示した斜視図 シール部材をハウジングに取り付けた後の状態を示した正面図 ハウジングの正面図 シール部材の正面図 シール部材の背面図 シール部材の側面図 シール部材の平面図 シール部材の底面図 図4におけるA−A線断面図 図4におけるB−B線断面図 突起部が第2凹部に収容された状態を拡大して示した平面図 図2におけるC−C線断面図 図2におけるD−D線断面図 図13に対応する断面図であってハウジングが相手側部材に取り付けられた状態を示した断面図
<実施形態>
実施形態を図1から図14の図面を参照しつつ説明する。本実施形態における防水コネクタ10は、図1に示すように、ゴム製のシール部材30と、合成樹脂製のハウジング50とを備えて構成されている。この防水コネクタ10は、例えば自動車のボディ等の相手側部材1に取り付けられる車両側コネクタであって、インレット等の名称で呼ばれる場合がある。また、図示はしないものの、防水コネクタ10は、例えば自動車に搭載されたバッテリに接続されており、充電器に設けられた充電用コネクタが嵌合することでバッテリへの充電が行われるようになっている。
ハウジング50は、図1に示すように、充電用コネクタが嵌合可能なコネクタ嵌合部51、このコネクタ嵌合部51の外周に配された取付部52などを備えて構成されている。コネクタ嵌合部51と取付部52の間には、充電用コネクタに設けられたフード部が進入するフード部進入空間53が形成されている。フード部進入空間53は、図3に示すように、コネクタ嵌合部51の外周面を構成し略円筒状をなす内筒部54と、この内筒部54の外周に配されて略円筒状をなす外筒部55と、両筒部54、55の後縁を連結する後壁部56とによって囲まれた空間とされている。取付部52は、外筒部55の前縁から径方向外側に張り出すフランジ形状をなし、正面視で略方形状とされている。
取付部52の四隅には、取付孔57が形成されている。この取付孔57には、図示しない金属カラーが圧入されるようになっており、この金属カラーにボルトを通して相手側部材1のねじ孔に締め込むことで防水コネクタ10が相手側部材1に固定される。
取付部52の前面には、図2および図3に示すように、シール部材30が装着される凹部60が凹設されている。この凹部60は、全体として略円環状をなしている。また、凹部60は、外筒部55の前縁に沿ってその外周側に配されている。詳細には、凹部60は、円環状をなす第1凹部61と、この第1凹部61から径方向外側に突出した複数の第2凹部62とを備えて構成されている。複数の第2凹部62は、第1凹部61の軸心を中心として略等角度間隔で配され、本実施形態では8つの第2凹部62が配されている。第1凹部61と複数の第2凹部62とは、いずれも前方に開口した有底の溝形状をなし、互いに連通している。また、第1凹部61と複数の第2凹部62とには、共通の底面63が設けられている。
第2凹部62は、図12に示すように、底面63の両側縁から立ち上がる一対の対向面64を有している。一対の対向面64は、底面63と直交しかつ互いに対向する配置とされている。また、図11に示すように、第2凹部62の端部には、一対の対向面64を連結する奥面65が設けられている。この奥面65は、図11に示すように、第2凹部62の突出端(第1凹部61とは反対側の奥端)に位置し、図13に示すように、底面63と直交する配置とされている。底面63と一対の対向面64と奥面65とを互いに連結する縁部には、いずれも丸みが付けられている。
シール部材30は、図4に示すように、全体として略円環状をなし、ゴムリングやリッドシール等の名称で呼ばれる場合がある。このシール部材30は、ゴム材を成形したものであり、ハウジング50と比べると、寸法公差が大きいものとされている。
詳細にはシール部材30は、円環状をなす本体部31、一対の対向面64間に圧入される突起部32、本体部31と突起部32を連結する連結部33等を備えて構成されている。本体部31は、凹部60の第1凹部61に収容され、突起部32は、凹部60の第2凹部62に収容される。このため、突起部32と連結部33は、本体部31から外周側に突出して配されており、複数の第2凹部62に対応する配置で複数設けられている。
本体部31は円環状をなし、本体部31における底面63と対面する側には、底面63によって潰される複数条の内側リップ34が設けられている。一方、本体部31における相手側部材1と対向する側には、相手側部材1によって潰される複数条の外側リップ35が設けられている。図10に示すように、本実施形態では内側リップ34と外側リップ35がそれぞれ2条ずつ設けられている。2条の内側リップ34と2条の外側リップ35とは、径方向において揃う配置とされている。本体部31は、図14に示すように、ハウジング50と相手側部材1の組み付けに伴って底面63側に押し込まれる。
突起部32は、図4に示すように、平面視で円形状とされている。図9に示すように、突起部32の上面32Uと下面32Lと両側面32Sはいずれも平面形状とされている。また、図10に示すように、突起部32の先端面32Fも平面形状とされている。
突起部32の下面32Lの幅寸法は、突起部32の下端側の両角部に丸み32Rが付けられることで、上面32Uの幅寸法よりも小さくされている。突起部32の側面32Sの高さ寸法は、突起部32の下端側の両角部に丸み32Rが付けられることで、突起部32の板厚Tよりも小さくされている。図11に示すように、突起部32の先端面32Fの高さ寸法は、突起部32の下端側の先端角部に丸み32Rが付けられることで、突起部32の板厚Tよりも小さくされている。
連結部33は、図4および図11に示すように、突起部32よりも断面積が小さいため、くびれた形状とされている。具体的には図10に示すように、連結部33の上面33Uは、突起部32の上面32Uよりも下方に位置し、連結部33の下面33Lは、突起部32の下面32Lよりも上方に位置している。したがって、図6から図8に示すように、連結部33の板厚は、突起部32の板厚Tよりも小さくされている。また、図4および図5に示すように、連結部33の幅寸法は、突起部32の幅寸法よりも短めとされている。これらにより、連結部33の断面積は突起部32の断面積よりも小さくなり、連結部33の剛性が突起部32の剛性よりも小さくなることで、連結部33が突起部32よりも容易に変形するように構成されている。
次に、シール部材30をハウジング50の凹部60に取り付けた状態について説明する。図11に示すように、本体部31は第1凹部61に収容され、突起部32は第2凹部62に収容される。連結部33は、大部分が第2凹部62に収容され、残りの部分が第1凹部61に収容される。連結部33の上側の側面32Sとこれに対面する上側の対向面64との間には、第1クリアランスCL1が設定されている。また、連結部33の下側の側面32Sとこれに対面する下側の対向面64との間には、第2クリアランスCL2が設定されている。
ここで、シール部材30が正規の寸法で成形されている場合、図11の実線で示すように、突起部32が一対の対向面64間に圧入され、連結部33が上下一対の対向面64間の中央に位置することになる。しかしながら、突起部32と連結部33が正規の位置から寸法公差の分だけ上方にずれて成形されている場合、図11の一点鎖線で示すように、連結部33が変形して第1クリアランスCL1に収容されることで、突起部32を上下一対の対向面64間に圧入することができる。また、連結部33が優先的に変形することで本体部31の変形を抑制できるため、シール性能が低下することはない。これと同様に、突起部32と連結部33が正規の位置から寸法公差の分だけ下方にずれて成形されている場合、図11の二点鎖線で示すように、連結部33が変形して第2クリアランスCL2に収容され、突起部32が上下一対の対向面64間に圧入されるため、本体部31の変形を抑制してシール性能の低下を防ぐことができる。
図12に示すように、突起部32が一対の対向面64間に圧入されると、側面32Sが二点鎖線の位置から対向面64の位置に押し込まれることで弾力を発生させ、この弾力によって一対の側面32Sが一対の対向面64に密着することで突起部32が第2凹部62に保持されるようになっている。また、突起部32の下面32Lは平面とされているため、突起部32の下面32Lが第2凹部62の底面63に面接触し、突起部32を第2凹部62の定位置に収容することができる。
図13に示すように、突起部32の先端面32Fは、第2凹部62の奥面65に接触しないようになっている。このようにすると、シール部材30を凹部60に装着する際に、突起部32の先端面32Fと第2凹部62の奥面65との間で摩擦抵抗が発生しないため、突起部32を第2凹部62に押し込む力が小さくて済む。また、突起部32の先端面32Fから丸み32Rにかけての領域と第2凹部62の奥面65との間に形成された空間は、突起部32が一対の対向面64によって圧縮された際のゴムの逃げ場となっている。なお、突起部32の上面32Uは、相手側部材1に接触しないように、第2凹部62の上端開口よりも下方に位置している。
また、連結部33の下面33Lと底面63との間には、第3クリアランスCL3が設定されている。第3クリアランスCL3を設定した理由は、図14に示すように、防水コネクタ10が相手側部材1に取り付けられて本体部31が相手側部材1と底面63の間に挟持された際に、本体部31が相手側部材1によって底面63側に押し込まれて圧縮され、これに伴って連結部33が変形して第3クリアランスCL3に収容されるようにするためである。このようにすると、本体部31が相手側部材1と底面63の間に挟持されてこれらの間を液密にシールした際に、突起部32が第2凹部62から第1凹部61側に引っ張られて移動することを抑制できる。つまり、突起部32の位置は、本体部31が相手側部材1に押圧される前後で不動とされており、突起部32による保持力に変動を生じさせないようになっている。
以上のように本実施形態によると、シール部材30の寸法公差が大きい場合であっても、連結部33がクリアランスの分だけ移動可能となるため、本体部31を装着しながら一対の対向面64間に向けて突起部32を合わせに行くことができ、寸法公差を吸収してシール部材30をハウジング50の凹部60に無理なく装着することができる。また、突起部32を一対の対向面64間に圧入するという簡易な作業でシール部材30を凹部60に組み付けることができるため、組み付け作業性がよい。さらに、突起部32に貫通孔がないため、突起部32にウエルドが発生することもない。
連結部33と一方の対向面64との間に第1クリアランスCL1が設定され、連結部33と他方の対向面64との間に第2クリアランスCL2が設定されている構成としてもよい。
このような構成によると、連結部33における一方の対向面64側と他方の対向面64側にそれぞれクリアランスCL1、CL2を設定することができる。このため、突起部32に対して本体部31が一方の対向面64側にずれた場合には、連結部33が第1クリアランスCL1の分だけ移動可能となり、他方の対向面64側にずれた場合には、連結部33が第2クリアランスCL2の分だけ移動可能となる。
本体部31は、ハウジング50と相手側部材1の組み付けに伴って底面63側に押し込まれるようになっており、ハウジング50と相手側部材1の組み付け前の状態では、連結部33と底面63の間に第3クリアランスCL3が設定されている構成としてもよい。
本体部31が底面63側に押し込まれると、連結部33が本体部31によって底面63側に引っ張られることになる。このとき、上記の構成によると、連結部33が第3クリアランスCL3の分だけ底面63側に移動可能となるため、連結部33に引っ張られるようにして本体部31が変形することはなく、本来のシール性能を発揮することができる。
本体部31は、ハウジング50と相手側部材1の組み付け方向に圧縮される構成としてもよい。
このような構成によると、シール部材30の本体部31を凹部60の底面63と相手側部材1との間で強固に挟み付けることができる。
本体部31は円環状をなし、本体部31における底面63と対面する側には、底面63によって潰される複数条の内側リップ34が径方向に並んで設けられている構成としてもよい。
このような構成によると、面シールの場合よりも潰し量を大きくできるため、凹部60の底面63に対する本体部31の密着性を高めることができる。
本体部31は円環状をなし、本体部31における相手側部材1と対向する側には、相手側部材1によって潰される複数条の外側リップ35が径方向に並んで設けられている構成としてもよい。
このような構成によると、面シールの場合よりも潰し量を大きくできるため、相手側部材1に対する本体部31の密着性を高めることができる。
また、本明細書によって開示される防水コネクタ10は、シール部材30と、ハウジング50とを備えた防水コネクタ10であって、凹部60は、本体部31が収容される第1凹部61と、突起部32が収容される第2凹部62とを備えて構成され、第2凹部62は、第1凹部61から突出する形態をなし、第2凹部62の突出端に設けられ一対の対向面64を連結する奥面65は、突起部32に接触しない構成としてもよい。
このような構成によると、突起部32を一対の対向面64間に圧入する際に、突起部32が奥面65に接触しないため、突起部32を第2凹部62に押し込む際の摩擦抵抗を下げることができる。
突起部32の底面63側の角部は丸みを帯びている構成としてもよい。
このような構成によると、丸みを帯びた部分(丸み32R)と第2凹部62の奥面65との間に形成された空間が、圧縮されたゴムの逃げ場となる。
ハウジング50は、コネクタ嵌合部51と、このコネクタ嵌合部51の外周に配されて相手側部材1に取り付けられる取付部52とを備えて構成され、凹部60は、取付部52における相手側部材1と対向する側に凹設されている構成としてもよい。
このような構成によると、凹部60がコネクタ嵌合部51の外周に配されているため、凹部60がコネクタ嵌合部51の内周に配されている場合よりもシール部材30を凹部60に装着しやすい。
<他の実施形態>
本明細書で開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。
(1)上記実施形態では連結部33がくびれた形状とされているものの、連結部と突起部が等幅で構成されていてもよく、突起部よりも柔らかい材質で連結部を設けてもよい。
(2)上記実施形態では連結部33の両側にクリアランスCL1、CL2が設定されているものの、連結部の片側に1つだけクリアランスを設定してもよい。
(3)上記実施形態では連結部33と底面63の間に第3クリアランスCL3が設定されているものの、必ずしも第3クリアランスを設定しなくてもよい。
(4)上記実施形態では本体部31がハウジング50と相手側部材1の組み付け方向に圧縮される、いわゆる面シールタイプのシール部材30としているものの、軸シールタイプのシール部材としてもよい。
(5)上記実施形態では内側リップ34と外側リップ35を備えたシール部材30としているものの、リップを設けないで面接触するシール面を備えたシール部材としてもよい。
(6)上記実施形態では突起部32の先端面32Fが奥面65に接触しない第2凹部62を例示しているものの、そもそも奥面が存在しない突き抜けた形状の第2凹部としてもよい。
(7)上記実施形態では丸み32Rを付けることでゴムの逃げ場を設けているものの、底面63側に凹みを設けてゴムの逃げ場を確保してもよい。
(8)上記実施形態では相手側部材1との取付部52に凹部60を凹設しているものの、取付部以外の部位(例えば後壁部56)に凹部を凹設してもよい。
1…相手側部材
10…防水コネクタ
30…シール部材
31…本体部
32…突起部
32R…丸み
33…連結部
34…内側リップ
35…外側リップ
50…ハウジング
51…コネクタ嵌合部
52…取付部
60…凹部
61…第1凹部
62…第2凹部
63…底面
64…対向面
65…奥面
CL1…第1クリアランス
CL2…第2クリアランス
CL3…第3クリアランス

Claims (9)

  1. ハウジングに設けられた凹部に装着されるシール部材であって、
    前記凹部に設けられた底面と相手側部材との間に挟持されてこれらの間を液密にシールする本体部と、
    前記底面と交差しかつ対向する配置で設けられた一対の対向面間に圧入される突起部と、
    前記本体部と前記突起部を連結する連結部とを備え、
    前記連結部と前記対向面の間にクリアランスが設定されているシール部材。
  2. 前記連結部と一方の前記対向面との間に第1クリアランスが設定され、前記連結部と他方の前記対向面との間に第2クリアランスが設定されている請求項1に記載のシール部材。
  3. 前記本体部は、前記ハウジングと前記相手側部材の組み付けに伴って前記底面側に押し込まれるようになっており、
    前記ハウジングと前記相手側部材の組み付け前の状態では、前記連結部と前記底面の間に第3クリアランスが設定されている請求項1または請求項2に記載のシール部材。
  4. 前記本体部は、前記ハウジングと前記相手側部材の組み付け方向に圧縮される請求項3に記載のシール部材。
  5. 前記本体部は円環状をなし、前記本体部における前記底面と対面する側には、前記底面によって潰される複数条の内側リップが径方向に並んで設けられている請求項3または請求項4に記載のシール部材。
  6. 前記本体部は円環状をなし、前記本体部における前記相手側部材と対向する側には、前記相手側部材によって潰される複数条の外側リップが径方向に並んで設けられている請求項3から請求項5のいずれか一項に記載のシール部材。
  7. 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のシール部材と、前記ハウジングとを備えた防水コネクタであって、
    前記凹部は、前記本体部が収容される第1凹部と、前記突起部が収容される第2凹部とを備えて構成され、前記第2凹部は、前記第1凹部から突出する形態をなし、前記第2凹部の突出端に設けられ前記一対の対向面を連結する奥面は、前記突起部に接触しない防水コネクタ。
  8. 前記突起部の前記底面側の角部は丸みを帯びている請求項7に記載の防水コネクタ。
  9. 前記ハウジングは、コネクタ嵌合部と、このコネクタ嵌合部の外周に配されて前記相手側部材に取り付けられる取付部とを備えて構成され、前記凹部は、前記取付部における前記相手側部材と対向する側に凹設されている請求項7または請求項8に記載の防水コネクタ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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