JP2016046218A - シール部材及びシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電線収容孔と電線との断面形状が異なる場合であっても、これらの間に介在するシール部材による接触圧を均一にして密着性を確保し確実にシールする。
【解決手段】シール部材は、電線に対応した第１断面形状の電線挿通孔を有すると共に、電線収容孔に対応した第２断面形状の外形形状を有し、弾性材からなり、電線の外周面と接触し電線の外周面に沿った環状の第１接触部分及び電線収容孔の内周面と接触し電線収容孔の内周面に沿った環状の第２接触部分を有するシール部と、シール部の第１接触部分と第２接触部分との間の間隙に嵌合又は充填された硬質材からなり、シール部の接触時の潰れ量を調整する潰れ量調整部とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、コネクタハウジング内におけるハウジングと電線端末部との間の防水を担うシール部材及びシール構造に関する。

断面楕円形状の電線の端末部をハウジングとの間でシールするものとして、下記特許文献１に開示されたコネクタの防水構造が知られている。この防水構造では、断面楕円形状のケーブルの端末部に断面円形状の樹脂成形部を形成した上で、この樹脂成形部をケーブルと共にワイヤシールの断面円形状のケーブル挿通孔に挿着する。これにより、ケーブルの端末部にワイヤシールが装着されている。

特開２００２−４２９５６号公報

上記特許文献１に開示された従来技術の防水構造では、ワイヤシールが装着される樹脂成形部が断面円形状であるため、ワイヤシールの外周面で受ける接触圧を樹脂成形部に対して均一に加えることができる。しかし、断面楕円形状のケーブルに断面円形状の樹脂成形部を形成する必要が生じてしまう。

一方、三相交流電線のように、複数の電線を束ねて使用する場合は、断面円形状の電線を３本組み合わせるよりも、例えば約１２０°の中心角度を有する扇形の断面形状の電線を３本組み合わせて全体が断面円形状となるようにした方が、３本の電線の断面積を小さくすることができる。

しかしながら、例えば断面が扇形を形成するような断面非円形状の電線に対してはワイヤシールなどのシール部材の外周面で受ける接触圧を電線表面に均一に加えることができない。このため、電線、シール部材及びハウジングの三要素間における密着性にバラつきが生じ、ハウジング内の電線とシール部材との間に隙間が生じ易く、結果的にシール性が著しく低下してしまうという問題がある。

このような密着性の問題は、ハウジングの電線収容孔の断面形状と電線の断面形状とが異なる場合、すなわちシール部材の断面外形形状と電線挿通孔の断面形状とが異なる場合には顕著である。

この発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、ハウジングの電線収容孔の断面形状と電線の断面形状とが異なる場合であっても、これらの間に介在するシール部材による接触圧を均一にして密着性を確保し確実にシールすることができるシール部材及びシール構造を提供することを目的とする。

本発明に係るシール部材は、第１断面形状の電線の外周に取り付けられ、前記電線が収容されるハウジングに形成された前記第１断面形状とは異なる第２断面形状の電線収容孔の内部に収容されるシール部材であって、前記シール部材は、前記電線に対応した第１断面形状の貫通孔からなる電線挿通孔を有すると共に、前記電線収容孔に対応した第２断面形状の外形形状を有し、弾性材からなり、前記電線の外周面と接触し前記電線の外周面に沿った環状の第１接触部分及び前記電線収容孔の内周面と接触し前記電線収容孔の内周面に沿った環状の第２接触部分を有するシール部と、このシール部の前記第１接触部分と前記第２接触部分との間の間隙に嵌合又は充填された硬質材からなり、前記シール部の接触時の潰れ量を調整する潰れ量調整部とを備えたことを特徴とする。

本発明に係るシール部材によれば、シール部材が、第１断面形状の電線の外周面と接触しこの外周面に沿った環状の第１接触部分及び第２断面形状の電線収容孔の内周面と接触しこの内周面に沿った環状の第２接触部分を有する弾性材からなるシール部と、このシール部の第１及び第２接触部分の間の間隙に嵌合又は充填された硬質材からなるシール部の接触時の潰れ量を調整する潰れ量調整部とを備えているので、シール部の接触時の潰れ量を電線及び電線収容孔との第１及び第２接触部分においてそれぞれ一定に調整することができる。これにより、断面形状が異なる電線収容孔及び電線間のシールにおいてもシール部材によって接触圧を均一にして密着性を確保し確実にシールすることが可能となる。

本発明の一実施形態においては、前記潰れ量調整部の前記電線が延びる方向の一方の側に、前記潰れ量調整部と一体又は別体に形成された、前記電線の第１断面形状を保持する形状保持部材を備える。

本発明の他の実施形態においては、前記第１断面形状は扇形状であり、前記第２断面形状は円形状である。

本発明の更に他の実施形態においては、前記第１接触部分は、前記電線の外周面の法線方向に第１の厚みを有し、前記第２接触部分は、前記電線収容孔の内周面の法線方向に第２の厚みを有し、前記第１接触部分と前記第２接触部分とは、一部において繋がる連繋箇所を有し、前記第１の厚みと前記第２の厚みとの和が、前記連繋箇所の前記電線収容孔の内周面の法線方向厚みとほぼ同等となるように形成されている。

本発明に係るシール構造は、第１断面形状の電線が収容されるハウジングに形成された前記第１断面形状とは異なる第２断面形状の電線収容孔のシール構造であって、前記電線は、前記電線収容孔に取り付けられる保持部材によって中心軸が前記電線収容孔と同心を保つように前記電線収容孔内に保持され、その外周に前記電線収容孔の内部に収容されるシール部材が取り付けられており、前記シール部材は、前記電線に対応した第１断面形状の貫通孔からなる電線挿通孔を有すると共に、前記電線収容孔に対応した第２断面形状の外形形状を有し、弾性材からなり、前記電線の外周面と接触し前記電線の外周面に沿った環状の第１接触部分及び前記電線収容孔の内周面と接触し前記電線収容孔の内周面に沿った環状の第２接触部分とを有するシール部と、このシール部の前記第１接触部分と前記第２接触部分との間の間隙に嵌合又は充填された硬質材からなり、前記シール部の接触時の潰れ量を調整する潰れ量調整部とを備えたことを特徴とする。

本発明に係るシール構造によれば、上記シール部材の作用効果と同様の作用効果を奏することができるので、断面形状が異なる電線収容孔及び電線間のシール部材による接触圧を均一にして密着性を確保し確実にシールすることが可能となる。

本発明によれば、ハウジングの電線収容孔の断面形状と電線の断面形状とが異なる場合であっても、これらの間に介在するシール部材による接触圧を均一にして密着性を確保し確実にシールすることができる。

本発明の一実施形態に係るシール部材及びシール構造が適用されたコネクタを示す外観斜視図である。 図１のＡ−Ａ’線断面図である。 図２の要部拡大断面図である。 電線端末部とシール部材とを示す分解斜視図である。 電線端末部とシール部材とを示す斜視図である。 シール部材の断面図である。 本発明の他の実施形態における電線端末部とシール部材とを示す分解斜視図である。 電線端末部とシール部材とを示す斜視図である。 電線端末部とシール部材のハウジング装着時の要部拡大断面図である。 本発明の更に他の実施形態における電線端末部とシール部材とを示す分解斜視図である。 電線端末部とシール部材とを示す斜視図である。 電線端末部とシール部材のハウジング装着時の要部拡大断面図である。

以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係るシール部材及びシール構造を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るシール部材及びシール構造が適用されたコネクタを示す外観斜視図、図２は図１のＡ−Ａ’線断面図である。また、図３は、図２の要部拡大断面図、図４は電線端末部とシール部材とを示す分解斜視図である。更に、図５は、電線端末部とシール部材とを示す斜視図、図６はシール部材の断面図である。

図１及び図２に示すように、コネクタ１は、複数の被覆電線２０を束ねた構造の束電線１０の先端側において、それぞれ解された各被覆電線２０の端末部の先端をまとめて内部に収容するように取り付けられている。コネクタ１は、図示しない相手方のコネクタや筐体等（以下、「相手方接続部材」と呼ぶ。）に接続されるものである。

コネクタ１は、樹脂成形部材からなるハウジング３１を備える。ハウジング３１には、各被覆電線２０の芯線２１に接続された接続端子３９をそれぞれ収容する複数の端子収容孔３７が並設されている。また、コネクタ１は、ハウジング３１を相手方接続部材に固定するためのハウジング固定部３２を備える。ハウジング固定部３２は、相手方接続部材に形成されたねじ穴に対し、ねじ止めにより取り付けるための孔部３２ａが複数形成されたフランジ状の先端部を有する。

コネクタ１は、また、ハウジング３１とハウジング固定部３２との間をシールすると共に、相手方接続部材とコネクタ１との間をシールする角丸矩形リング状のパッキン３３を備える。このパッキン３３は、ハウジング固定部３２の先端面側に形成された溝部３２ｂ内に嵌め込まれた状態で備えられている。

ハウジング３１の端子収容孔３７においては、接続端子３９は、係合穴３９ｅにランス部３７ａの係合部が係合することにより内部に固定収容される。ハウジング３１には、端子収容孔３７の後端側に連通する断面円形状（丸穴）の電線収容孔３８が設けられている。電線収容孔３８は、端子収容孔３７側の先方電線収容孔３８Ａと、これよりも大径の後方電線収容孔３８Ｂとにより構成されている。

なお、電線収容孔３８において、先方電線収容孔３８Ａと後方電線収容孔３８Ｂとの間には段差面３８ａが設けられている。電線収容孔３８には、接続端子３９が接続されると共に、後述するシール部材４０が装着された各被覆電線２０の端末部が収容される。

各被覆電線２０を備える束電線１０は、例えば二相三線や三相三線等の３本の被覆電線２０を撚り合わせて全体の外径及び断面が円形状となるように束ねて構成されている。被覆電線２０は、銅、アルミニウムなどの導電材からなる芯線２１が、絶縁樹脂などの絶縁材からなる被覆２２に覆われた構造からなる。

被覆電線２０の芯線２１は、複数の素線を撚ったものである。被覆電線２０の外周面２３は、被覆２２の外周面と同義である。ハウジング３１内に収容される端末部における各被覆電線２０は、上記のように束電線１０を構成する際に全体の外形が断面円形状となるように撚り合わされることにより、それぞれ芯線２１及びその周囲の被覆２２の断面形状が非円形状の、例えば扇形状となるように形成されている。

ここで、扇形又は扇形状とは、１つの円弧部とその両端を通る２つの半径部とで囲まれた形状をいう。なお、２つの半径部がなす角度は必ずしも１８０°未満とは限らず、例えば半円形であってもよい。また、被覆電線２０の断面形状は必ずしも厳密な扇形状ではなく、ほぼ扇形状であればよい。

なお、本実施形態においては、束電線１０が３本の被覆電線からなるため、１つの被覆電線２０における２つの半径部がなす角度は約１２０°となっている。このように、被覆電線２０は主要部分の断面形状が扇形状であるので、例えば被覆電線２０を３本束ねた束電線１０の形態では、既存の円形導体を有する一般的な丸形電線に比べて全体の外径を小さくすることができる。従って、これら被覆電線２０からなる束電線１０を用いれば、電線全体の配索スペース等の省スペース化を図ることができる。

また、一般的な電線においては、芯線の導電材を銅ではなくアルミニウムにより構成すると、被覆電線全体の軽量化を図ることができるが、この場合は芯線の導電率が銅に比べて低くなってしまう。このため、銅と同等の導電率を有する被覆電線をアルミニウムの芯線により形成しようとすると、必然的に芯線のサイズが大きくなってしまうこととなる。この点、上記束電線１０によれば、被覆電線２０の断面形状が扇形状であるので、芯線２１をアルミニウムにより構成して３本束ねたときの束電線１０の全体の外径を小さくすることができる。これにより、電線全体の大型化を抑制することができる。

扇形状の被覆電線２０には、それぞれ先端側の芯線２１に超音波溶着や抵抗溶接、圧着などにより接続端子３９が接続されている。接続端子３９は、金属母材を打ち抜き／折り曲げ加工等して形成される。接続端子３９は、図５に示すように、被覆電線２０の端末部の芯線２１と電気的に接続される電線接続部３９ａと、この電線接続部３９ａから先端側（前方）に延びる電気接触部３９ｂとを一体的に有している。

電線接続部３９ａは、芯線２１を挟んだ両側部に水平方向に対向するように立設配置された接続バレル部３９ｃ（図３（ｅ）参照）を有する。電気接触部３９ｂは、図示しない相手方接続部材の棒状の接続端子と接触して結合される部分である。本実施形態の接続端子３９は、被覆電線２０の延びる方向（以下、「電線軸方向」と呼ぶ。）に延びる平板状をなしている。

電気接触部３９ｂの先端側には、棒状の接続端子が挿通される貫通穴３９ｄが形成され、この貫通穴３９ｄの後端側（後方）には、上述した係合穴３９ｅが形成されている。なお、接続端子３９の具体的な形状や構造は限定されるものではなく、いわゆる雌雄嵌合可能な形状を有する接続端子であってもよい。

図２〜図５に示すように、被覆電線２０の端末部に接続された接続端子３９の近傍における被覆２２の外周側には、シール部材４０が装着されている。シール部材４０は、被覆電線２０に対応した第１断面形状である扇形状の貫通孔からなる電線挿通孔４１ａを有すると共に、ハウジング３１の電線収容孔３８の後方電線収容孔３８Ｂに対応した第２断面形状である円形状の外形形状を有する。

シール部材４０は、エンドカバー３４によってハウジング３１に固定されている。エンドカバー３４は、例えば樹脂成形部材からなり、ハウジング３１の後端側に電線収容孔３８を被覆電線２０と共に塞ぐように装着される。エンドカバー３４は、例えば被覆電線２０の端末部及びシール部材４０を端子収容孔３７及び段差面３８ａと共に、例えば被覆電線２０の軸心が電線収容孔３８と同心を保つようにハウジング３１内において保持する。

シール部材４０は、被覆電線２０の外周面２３と接触しこの外周面２３に沿った環状の第１接触部分４８及び後方電線収容孔３８Ｂの内周面と接触しこの内周面に沿った環状の第２接触部分４９を有するシール部４１と、このシール部４１の接触時の潰れ量を調整する潰れ量調整部４２とを備える。シール部４１はエラストマー等の弾性材料からなり、潰れ量調整部４２はシール部４１の第１接触部分４８と第２接触部分４９との間の間隙に嵌合や充填されたプラスチック等の硬質材料からなる。本実施形態においては、潰れ量調整部４２は、予め成形された上で例えば電線軸方向に凹むように形成された間隙としてのシール部４１の凹部４１ｂ内に嵌合配置されている。

なお、シール部４１の電線挿通孔４１ａの内周面及び外周面には、それぞれ全周に亘ってリブ状の凸部４８ａ，４９ａが形成されている。特に、電線挿通孔４１ａの内周面に形成された凸部４８ａは、例えば被覆電線２０の外周面２３に食い込むように作用するので、電線挿通孔４１ａの内周面と被覆２２との接触面積を増やして密着性を高める効果が期待できる。

図６に示すように、シール部４１は、被覆電線２０の外周面２３との第１接触部分４８において、外周面２３の法線方向厚みＷ１ａ，Ｗ１ｂである第１の厚みを有する。また、シール部４１は、後方電線収容孔３８Ｂの内周面との第２接触部分４９において、内周面の法線方向厚みＷ２ａ，Ｗ２ｂである第２の厚みを有する。

なお、本実施形態のシール部４１の第１接触部分４８と第２接触部分４９とは、一部において繋がる連繋箇所４７を有する。そして、第１の厚みと第２の厚みとの和が、この連繋箇所４７の後方電線収容孔３８Ｂの法線方向厚みＷとほぼ同等となる（例えば、和が法線方向厚みＷの９５％〜１０５％程度となる）ように形成されている。

すなわち、第１接触部分４８の第１の厚みと、第２接触部分４９の第２の厚みと、連繋箇所４７の上記法線方向厚みＷとの関係は、Ｗ≒Ｗ１ａ＋Ｗ２ａ≒Ｗ１ｂ＋Ｗ２ｂとなっている。また、上記第１の厚み及び第２の厚みは、シール部材４０をハウジング３１内に収容したときに変形する凸部４８ａ，４９ｂの厚みも加味しており、更に第１断面形状と第２断面形状との関係如何によって、必ずしも厳密な意味で一定であるとは限らない。

このため、第１及び第２の厚みを構成する第１接触部分４８及び第２接触部分４９それぞれの上記法線方向厚みは、それぞれＷ１ａ≒Ｗ１ｂ、Ｗ２ａ≒Ｗ２ｂであればよい。なお、図２及び図３においては、実際には変形するシール部４１の凸部４８ａ，４９ａが変形していない状態を示している。

このように構成されたシール部材４０は、シール部４１と潰れ量調整部４２とを組み合わせた状態で、電線挿通孔４１ａに被覆電線２０を通すことで被覆電線２０の端末部に装着される。そして、シール部材４０は、ハウジング３１の電線収容孔３８の後方電線収容孔３８Ｂ内に収容される。シール部材４０は、この後方電線収容孔３８Ｂ内において、段差面３８ａとエンドカバー３４との間に挟まれて配置され、ハウジング３１と被覆電線２０との間をそれぞれとの接触圧をほぼ均一にした状態で水密に封止する。

すなわち、シール部材４０は、潰れ量調整部４２が第１の厚みの第１接触部分４８及び第２の厚みの第２接触部分４９にそれぞれ囲繞されたような状態でシール部４１の凹部４１ｂ内に配置されているので、シール部４１の潰れ量を被覆電線２０との第１接触部分４８及び後方電線収容孔３８Ｂとの第２接触部分４９においてそれぞれほぼ一定となるように調整している。

このため、被覆電線２０の外周面２３に掛かるシール部材４０との接触圧、及び後方電線収容孔３８Ｂの内周面からシール部材４０に掛かる接触圧の、それぞれの周方向におけるバラつきを小さくしてほぼ均等にすることができる。これにより、被覆電線２０の外周面２３とシール部材４０との密着性、及び後方電線収容孔３８Ｂとシール部材４０との密着性をそれぞれ向上させることができる。

従って、円形状の後方電線収容孔３８Ｂと扇形状の被覆電線２０とのように、断面形状が異なる部材間のシールにおいても、シール部材４０によって接触圧を均一にして密着性を確保することができるので、確実にシールすることが可能となる。なお、例えば後方電線収容孔３８Ｂが矩形状で、被覆電線２０が円形或いは扇形状のように、上述したものと異なる組み合わせの断面形状であっても本発明のシール部材及びシール構造を適用することが可能である。

図７は、本発明の他の実施形態における電線端末部とシール部材とを示す分解斜視図、図８は電線端末部とシール部材とを示す斜視図、図９は電線端末部とシール部材のハウジング装着時の要部拡大断面図である。図７〜図９に示すように、本実施形態に係るシール部材４０は、シール部４１及び潰れ量調整部４２と共に、潰れ量調整部４２の電線軸方向の一方の側に、潰れ量調整部４２と一体成形された被覆電線２０の形状保持部材としてのカラー部４３を備えている点が、先の実施形態に係るシール部材４０と相違している。

カラー部４３は、例えば潰れ量調整部４２の前方側の被覆電線２０の外周面２３上に取り付けられるように一体成形され、被覆電線２０の外周を囲むように扇形状に形成された枠状部材からなる。カラー部４３は、潰れ量調整部４２と同様にプラスチック等の硬質材料からなり、その厚みは例えば約１ｍｍ程度となるように形成されている。

このようにカラー部４３が備えられていることで、シール部材４０の装着箇所近傍において被覆電線２０の扇形状が変形してしまうことを防止することができるので、シール部材４０によるシール性をより確実に発揮することが可能となる。

図１０は、本発明の更に他の実施形態における電線端末部とシール部材とを示す分解斜視図、図１１は電線端末部とシール部材とを示す斜視図、図１２は電線端末部とシール部材のハウジング装着時の要部拡大断面図である。図１０〜図１２に示すように、本実施形態に係るシール部材４０は、潰れ量調整部４２の電線軸方向の一方の側に一体成形されていたカラー部４３が別体とされている点が、先の実施形態に係るシール部材と相違している。このように構成しても、被覆電線２０の扇形状の変形を防止することができ、シール性をより確実に発揮することができる。

１ コネクタ
１０ 束電線
２０ 被覆電線
２１ 芯線
２２ 被覆
２３ 外周面
３１ ハウジング
３７ 端子収容孔
３８ 電線収容孔
３８Ｂ 後方電線収容孔
４０ シール部材
４１ シール部
４１ａ 電線挿通孔
４１ｂ 凹部
４２ 潰れ量調整部
４３ カラー部
４８ 第１接触部分
４９ 第２接触部分

Claims (5)

1. 第１断面形状の電線の外周に取り付けられ、前記電線が収容されるハウジングに形成された前記第１断面形状とは異なる第２断面形状の電線収容孔の内部に収容されるシール部材であって、
   前記シール部材は、
   前記電線に対応した第１断面形状の貫通孔からなる電線挿通孔を有すると共に、前記電線収容孔に対応した第２断面形状の外形形状を有し、
   弾性材からなり、前記電線の外周面と接触し前記電線の外周面に沿った環状の第１接触部分及び前記電線収容孔の内周面と接触し前記電線収容孔の内周面に沿った環状の第２接触部分を有するシール部と、
   このシール部の前記第１接触部分と前記第２接触部分との間の間隙に嵌合又は充填された硬質材からなり、前記シール部の接触時の潰れ量を調整する潰れ量調整部と
   を備えた
   ことを特徴とするシール部材。
2. 前記潰れ量調整部の前記電線が延びる方向の一方の側に、前記潰れ量調整部と一体又は別体に形成された、前記電線の第１断面形状を保持する形状保持部材を備える
   ことを特徴とする請求項１記載のシール部材。
3. 前記第１断面形状は扇形状であり、前記第２断面形状は円形状である
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のシール部材。
4. 前記第１接触部分は、前記電線の外周面の法線方向に第１の厚みを有し、
   前記第２接触部分は、前記電線収容孔の内周面の法線方向に第２の厚みを有し、
   前記第１接触部分と前記第２接触部分とは、一部において繋がる連繋箇所を有し、
   前記第１の厚みと前記第２の厚みとの和が、前記連繋箇所の前記電線収容孔の内周面の法線方向厚みとほぼ同等となるように形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のシール部材。
5. 第１断面形状の電線が収容されるハウジングに形成された前記第１断面形状とは異なる第２断面形状の電線収容孔のシール構造であって、
   前記電線は、前記電線収容孔に取り付けられる保持部材によって中心軸が前記電線収容孔と同心を保つように前記電線収容孔内に保持され、その外周に前記電線収容孔の内部に収容されるシール部材が取り付けられており、
   前記シール部材は、
   前記電線に対応した第１断面形状の貫通孔からなる電線挿通孔を有すると共に、前記電線収容孔に対応した第２断面形状の外形形状を有し、
   弾性材からなり、前記電線の外周面と接触し前記電線の外周面に沿った環状の第１接触部分及び前記電線収容孔の内周面と接触し前記電線収容孔の内周面に沿った環状の第２接触部分とを有するシール部と、
   このシール部の前記第１接触部分と前記第２接触部分との間の間隙に嵌合又は充填された硬質材からなり、前記シール部の接触時の潰れ量を調整する潰れ量調整部と
   を備えた
   ことを特徴とするシール構造。

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