JP2016157526A - 防水コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングと弾性体の構造を工夫することにより、確実な防水構造を保ちつつ、組立工程の簡略化及び低背化を図る。
【解決手段】絶縁性ハウジング３１と、ハウジング３１で保持される絶縁性弾性体４０と、弾性体４０を貫通しかつハウジング３１で保持される端子ピン５０とを備える。弾性体４０はハウジング３１によって区画された外側弾性部４１及び内側弾性部４２と、外側弾性部４１及び内側弾性部４２を連結している連絡部とを有し、端子ピン５０が貫通している内側弾性部４２が圧縮された状態で当接する壁部３５がハウジング３１に設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ノートＰＣ、タブレット端末、ウェアラブル端末、携帯電話等の情報端末や、ＰＯＳ端末等のＩ／Ｏコネクタ等として用いられる防水コネクタに関する。

従来の防水コネクタの１例を図１０に示す。図１０の防水コネクタ１０は、水密シール用に内部ゴム１及び外部ゴム２を用いて受けピン（端子ピン）３を樹脂ハウジング４に組み込む構造である。組立順に説明すると、まず図１０（Ａ）のように内部ゴム１、外部ゴム２、受けピン３及び樹脂ハウジング４を用意し、同図（Ｂ）のように受けピン３に内部ゴム１を嵌め込み、それらを樹脂ハウジング４に嵌め込む（同図（Ｃ））。さらに、図１０（Ｄ）のように樹脂ハウジング４に外部ゴム２を嵌め込む。受けピン３とハウジング４間の水密シールは圧縮状態の内部ゴム１で行われ、ハウジング４と組込み側装置（各種端末等）の外装体１５間の水密シールは、ハウジング４と外装体１５とで挟まれて圧縮状態とされた外部ゴム２によって行われる。

図１０の防水コネクタ１０では組立に３工程必要で、製造工数が多いきらいがあった。また、内部ゴム１を樹脂ハウジング４に嵌合させる際は、内部ゴム１を円滑に規定位置まで移動させるために、ハウジング内周に誘い込みのテーパー４ａを設ける必要があり、ハウジング４の高さ寸法を大きく設定する必要があった。

従来の防水コネクタの他の例を図１１に示す。図１１の防水コネクタ２０は、端子部材２１と共に樹脂ハウジング２２をインサート成形し、これに外部ゴム２３を嵌め込む構造である。端子部材２１と樹脂ハウジング２２間の水密シールはインサート成形で両者が密着していることが前提となっており、ハウジング２２と組込み側装置の外装体１５間の水密シールは、ハウジング２２と外装体１５とで挟まれて圧縮状態とされた外部ゴム２３によって行われる。

図１１の防水コネクタ２０は端子部材２１と共に樹脂ハウジング２２をインサート成形するため、組立時の構造的制約が少なく低背化が可能だが、インサート成形による防水性能は、端子部材２１と樹脂ハウジング２２間の密着性が熱変化（例えば、はんだ付け等に起因するもの）において不確実である。この不確実性を回避するためには特殊な接着技術が必要である。また、外部ゴム２３は別工程で嵌め込む必要があった。

特開２０１４−２１６８２６号公報 特開２００７−３２３３００号公報

上記したように、図１０の従来例は製造工数が多く、また樹脂ハウジングの低背化が困難である問題があり、図１１の従来例は端子部材と樹脂ハウジングとの密着性の信頼性に問題がある。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、ハウジングと弾性体の構造を工夫することにより、確実な防水構造を保ちつつ、組立工程の簡略化及び低背化を図ることのできる防水コネクタを提供することにある。

本発明のある態様は防水コネクタである。この防水コネクタは、絶縁性ハウジングと、前記ハウジングで保持される絶縁性弾性体と、前記弾性体を貫通しかつ前記ハウジングで保持される端子ピンとを備え、
前記弾性体は前記ハウジングによって区画された内側弾性部及び外側弾性部と、前記内側弾性部及び前記外側弾性部を連結している連絡部とを有し、前記端子ピンが貫通している前記内側弾性部が圧縮状態で接する壁部が前記ハウジングに設けられていることを特徴とする。

前記態様において、前記壁部が前記端子ピンを取り囲むように全周にわたって形成されているとよい。

前記態様において、前記ハウジングは前記内側弾性部と前記外側弾性部とを区画する部分にトンネルを有し、前記トンネル内に前記連絡部が形成されているとよい。

前記ハウジングは、前記弾性体の底面を支えるベース部と、前記ベース部の上面から突出して前記内側弾性部と前記外側弾性部とを区画する端子保持部とを有し、
前記端子保持部には、複数の前記端子ピンの各々について、前記端子ピンの頭部が嵌合する部分と前記壁部とを有する凹部が形成されていて、
前記トンネルは前記端子保持部の外周と前記凹部とを連通させている構成であるとよい。

前記ベース部は前記端子ピンの挿入端部が嵌合する貫通穴を有し、前記ベース部の底面には前記貫通穴から前記ベース部の側面に至る溝部が形成されているとよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明に係る防水コネクタによれば、絶縁性ハウジングと絶縁性弾性体の構造を工夫することで、確実な防水構造を保ちつつ、組立工程の簡略化及び低背化を実現可能である。

本発明に係る防水コネクタの実施の形態であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図。 図１のＡ−Ａ拡大断面図。 実施の形態の上方からみた斜視図。 図３の一部を切り欠いて断面を示した斜視図。 実施の形態の各部材の形状を示す分離図。 実施の形態の下方からみた斜視図。 実施の形態において端子ピンを装着する前の状態を示す斜視図。 実施の形態において端子ピンを装着する前の状態を示す拡大側断面図。 実施の形態で示した防水コネクタを組込み側装置（各種端末等）に組み込んだ状態を示す拡大側断面図。 従来の防水コネクタの１例であって、（Ａ）は分解図、（Ｂ）は端子ピンに内部ゴムを嵌め込んだ状態の分解図、（Ｃ）は端子ピンに内部ゴムを嵌め込んだものをハウジングに嵌め込んだ状態の分解図、（Ｄ）は組立完了状態の断面図。 従来の防水コネクタの他の例を示す断面図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１乃至図６に示すように、防水コネクタ３０は、硬質樹脂（プラスチック）製の絶縁性ハウジング３１と、ハウジング３１で保持されるゴム等の絶縁性弾性体４０と、弾性体４０を貫通しかつハウジング３１で保持される金属導体の端子ピン（受けピン）５０とを備えている。なお、図２のように上下方向を定義する。

端子ピン５０は接続相手側の接触子と接触して電気的に導通する部分であり、円板状頭部５１とこれより小径の円柱状部５２とを有し、円柱状部５２の外周を周回するように、防水性能を高めるための防水用円環状凸部５３及び抜け防止用円環状凸部５４が形成されている。抜け防止用円環状凸部５４は防水用円環状凸部５３よりも円柱状部５２の先端側（下端側）に位置している。

絶縁性ハウジング３１は、絶縁性弾性体４０の底面を支えるベース部３２と、ベース部３２の上面から部分的に突出する端子保持部３３とを有している。ベース部３２の上面は弾性体４０の底面を支持するとともに、端子保持部３３の外周よりも外側に拡がっている。端子保持部３３は、端子ピン５０を上下方向に保持するとともに、絶縁性弾性体４０を外側弾性部４１と内側弾性部４２とに区画するものである。端子保持部３３には、複数（図示の場合、５個）の端子ピン５０の各々について、端子ピン５０の頭部５１が嵌合する部分を有する段付き円柱状凹部３４が形成されている。段付き円柱状凹部３４の中心軸３４ｃはベース部３２の上面に垂直（つまり上下方向）である。段付き円柱状凹部３４は、頭部５１の下面を支える段部３４ａを有し、かつ段部３４ａよりも下方位置で端子ピン５０の円柱状部５２を囲む内周壁部３５を有している。内周壁部３５は円柱状部５２の全周を囲んでいる。端子保持部３３には、凹部３４と端子保持部３３の外周とを連通させるトンネル３８が凹部３４の直径方向に形成されている。凹部３４及びトンネル３８の底面はベース部３２の上面であり、トンネル３８の向きはベース部３２の長手方向に直交する向きでもある。ベース部３２には凹部３４と連通し、かつ同心で、端子ピン５０の円柱状部５２を圧入可能な（つまり、円柱状部５２の圧入部の外径よりも僅かに小径の）貫通穴３６が形成されている。

絶縁性弾性体４０は、いわゆる二体成形で絶縁性ハウジング３１と共に一体的に形成されるものであり、金型内で絶縁性ハウジング３１を樹脂成形した後、前記金型の一部を動かして弾性体４０の成形空間を形成してから弾性体材料を注入して所望形状の弾性体４０を成形している。図５、及び端子ピン５０挿入前の図７及び図８に示すように、弾性体４０は、端子保持部３３の外周を囲む外側弾性部４１と、トンネル３８内に弾性体材料が入り込むことで形成される連絡部４５と、トンネル３８を経由して段付き円柱状凹部３４の内側に弾性体材料が入り込むことで形成される内側弾性部４２とを有する。なお、図５は各部材の形状を分かり易く示すための分離図であって、ハウジング３１と弾性体４０とが分離されて示されるが、実際には弾性体４０はハウジング３１と分離した状態で独立に形成することはできない。内側弾性部４２には、段付き円柱状凹部３４と同心で端子ピン５０の円柱状部５２を圧入可能な（つまり、円柱状部５２の圧入部の外径よりも僅かに小径の）貫通穴４４が形成されている。ベース部３２の貫通穴３６及び内側弾性部４２の貫通穴４４の上側開口部は、端子ピン５０の圧入を容易にするために上方に向けてテーパー状に拡がっている。また、貫通穴３６は段付き穴であって、その底面側開口部は段部３６ａを形成することで、大径となっている。

絶縁性ハウジング３１の底面（ベース部３２の底面）には、端子ピン５０の挿入側端部（円柱状部５２の下端部）に対して拡がった貫通穴３６の下端開口部からベース部３２の側面（外周）に至る溝部３７が形成されている。溝部３７は、図９で後述する端子ピン５０と基板６０（情報端末や、ＰＯＳ端末等の組込み側装置が有する基板）とのはんだ付けの際に発生するガスを外部に放出して、絶縁性ハウジング３１の基板６０からの浮き上がりを防止する。

防水コネクタ３０の組立は、図７及び図８に示すように、絶縁性ハウジング３１と絶縁性弾性体４０とを一体的に成形後、内側弾性部４２の貫通穴４４及びベース部３２の貫通穴３６に対して端子ピン５０の円柱状部５２を挿入（圧入）することにより、１工程で実行することができる。端子ピン５０の挿入後は、端子ピン５０の頭部５１が、端子保持部３３の段付き円柱状凹部３４の段部３４ａより上の部分に嵌合し、図２等に示すように、円柱状部５２外周の防水用円環状凸部５３が内側弾性部４２の貫通穴４４に嵌り込んで内周壁部３５との間で内側弾性部４２を圧縮する。内周壁部３５及び円柱状部５２外周は圧縮状態の内側弾性部４２に当接する。これにより、端子ピン５０と内側弾性部４２間を水密シールすることができる。円柱状部５２外周の抜け防止用円環状凸部５４は貫通穴３６の底面側の段部３６ａと係合して、ベース部３２が端子ピン５０を抜けないように保持することができる。

図９は防水コネクタ３０を情報端末や、ＰＯＳ端末等の組込み側装置に取り付けた状態であり、装置の基板６０の導体面に端子ピン５０の先端面がはんだ付けで固着され（はんだ図示省略）、かつ装置の外装体６１に基板６０をビス等で固定する際に、基板６０と外装体６１との間でベース部３２及び外側弾性部４１の積層部分が圧縮挟持される。これにより、外側弾性部４１と外装体６１間が水密シールされることになる。外装体６１は絶縁体であって、例えば硬質樹脂等である。外部に露出した端子ピン５０の頭部５１が接続相手側の接触子と接触して電気的に導通するようになっている。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 防水コネクタ３０は、絶縁性ハウジング３１と絶縁性弾性体４０とを一体的に成形し、弾性体４０の一部が端子ピン５０の円柱状部５２を囲む内側弾性部４２を構成しているため、ハウジング３１側に端子ピン５０を挿入する際の誘い込みのテーパー（図１０参照）が不要となり、ハウジング３１の低背化、すなわち防水コネクタ３０の低背化が可能である。

(2) 絶縁性ハウジング３１と絶縁性弾性体４０とを一体的に成形することで、弾性体４０のハウジング３１への組込み工程が不要になり、組立工程の簡略化が可能である。

(3) 外側弾性部４１と内側弾性部４２とは、ハウジング３１のトンネル３８を通る連絡部４５で繋がった状態でハウジング３１に設けられているため、外側弾性部４１及び内側弾性部４２がハウジング３１から脱落することが無い。

(4) ハウジング３１に形成された端子保持部３３の内周壁部３５が各端子ピン５０を個別に囲むように設けられており、内周壁部３５で囲まれかつ圧縮された内側弾性部４２で個々の端子ピン５０を確実に水密シール可能である。図１１の従来例において、端子部材２１と共に樹脂ハウジング２２をインサート成形する場合に問題となる熱変化による接合密着性の劣化、喪失について考慮しなくて済む。

(5) 外側弾性部４１はハウジング３１のベース部３２上面に配置され、かつ端子保持部３３の全周にわたって設けられており、組込み側装置の外装体６１との間で水密シール構造を実現できる。

(6) ハウジング３１の高さ方向において、弾性体４０は中間高さ位置にあるため、組込み側装置の外観に関わる上面側に弾性体４０が露出せず（組込み装置側の外装体６１で外側弾性部４１は覆われる）、また基板６０への実装時のはんだ耐熱性に関わる底面側にも弾性体４０は露出しない。組込み側装置の美観を損なうことがなく、はんだ付け工程での弾性体４０の劣化を防止できる。

(7) 防水コネクタ３０には、弾性体４０の内側弾性部４２と、ハウジング３１のベース部３２とに形成された２層状の穴が設けられている。つまり、端子ピン５０を挿入する貫通穴４４及び貫通穴３６が連続して同心に設けられており、貫通穴４４は防水性を維持するために、貫通穴３６は端子ピン５０を定位置に保持するために、それぞれ別々に穴径及び長さを設定することができる。

(8) 弾性体４０の内側弾性部４２と、ハウジング３１のベース部３２とに形成された２層状の穴は、端子ピン５０を内側弾性部４２の貫通穴４４側から挿入し、端子ピン５０の挿入側端部をベース部３２の貫通穴３６で係合、保持する構造であり、ハウジング３１のベース部３２上面及び端子保持部３３の内周壁部３５で内側弾性部４２の変形を抑える構造となっている。従って、端子ピン５０の位置決め精度を向上させることが可能で、また内側弾性部４２による端子ピン５０の防水性を充分確保できる。

(9) 絶縁性ハウジング３１の底面に、端子ピン５０の挿入側端部に対して拡がった貫通穴３６の底面側開口部からベース部３２の側面に至る溝部３７が形成されているため、組込み側装置の基板６０と端子ピン５０とのはんだ付けの際に発生するガスを溝部３７を通して外部に放出することができる。絶縁性ハウジング３１の基板６０からの浮き上がりや、端子ピン５０の基板６０からの浮き上がりを防止することができる。これにより、複数の端子ピン５０頭部５１上面の高さが基板に対して不揃いになることを回避できる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

端子ピンの形状は適宜変更可能であり、これに合わせてハウジング側の貫通穴及び内側弾性部の貫通穴の内径及び長さを設定することができる。

１０，２０，３０ 防水コネクタ
１５，７０ 外装体
３１ 絶縁性ハウジング
３２ ベース部
３３ 端子保持部
３４ 段付き円柱状凹部
３４ａ，３６ａ 段部
３５ 内周壁部
３６ 貫通穴
３７ 溝部
３８ トンネル
４０ 絶縁性弾性体
４１ 外側弾性部
４２ 内側弾性部
４４ 貫通穴
４５ 連絡部
５０ 端子ピン
５１ 円板状頭部
５２ 円柱状部
５３ 防水用円環状凸部
５４ 抜け防止用円環状凸部
６０ 基板

Claims (5)

1. 絶縁性ハウジングと、
   前記ハウジングで保持される絶縁性弾性体と、
   前記弾性体を貫通しかつ前記ハウジングで保持される端子ピンとを備え、
   前記弾性体は前記ハウジングによって区画された内側弾性部及び外側弾性部と、前記内側弾性部及び前記外側弾性部を連結している連絡部とを有し、
   前記端子ピンが貫通している前記内側弾性部が圧縮状態で接する壁部が前記ハウジングに設けられていることを特徴とする防水コネクタ。
2. 前記壁部が前記端子ピンを取り囲むように全周にわたって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の防水コネクタ。
3. 前記ハウジングは前記内側弾性部と前記外側弾性部とを区画する部分にトンネルを有し、前記トンネル内に前記連絡部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の防水コネクタ。
4. 前記ハウジングは、前記弾性体の底面を支えるベース部と、前記ベース部の上面から突出して前記内側弾性部と前記外側弾性部とを区画する端子保持部とを有し、
   前記端子保持部には、複数の前記端子ピンの各々について、前記端子ピンの頭部が嵌合する部分と前記壁部とを有する凹部が形成されていて、
   前記トンネルは前記端子保持部の外周と前記凹部とを連通させていることを特徴とする請求項３に記載の防水コネクタ。
5. 前記ベース部は前記端子ピンの挿入端部が嵌合する貫通穴を有し、前記ベース部の底面には前記貫通穴から前記ベース部の側面に至る溝部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の防水コネクタ。

Images