JP2024513614A - エラストマー製シールばね - Google Patents

Abstract

本発明のシールばねは、二重機能性を有する。シールばねは、そのエラストマー品質によって達成される、電気コネクタシステム内での使用におけるシール特性およびばね機能の両方を提供する。シールばねは、好ましくは、シリコーン、ＥＰＤＭゴム、または使用中に同様の性能を提供する材料および組成物などで構成される。本発明のシールばねは、その幾何学的形状によってばね部分またはシール部分に限定されたり定義されたりしない。導電性雌ハウジングおよびコネクタアセンブリ内のシールばねの実施態様が示されている。シールばねは、ディスクフェルールアセンブリに対して適切なばね力を圧縮して提供し、ワイヤシールドを含むディスクフェルールアセンブリを導電性外側雌ハウジングに対して押圧し、コネクタアセンブリのための接地機構を提供する。シールばねはまた、外側雌ハウジングおよびワイヤを密封する。【選択図】図２

Description

［関連出願の相互参照］
本特許出願は、２０２１年４月１日に出願された米国仮特許出願第６３／１６９，５１１号および２０２０年７月１４日に出願された米国仮特許出願第６３／０５１，５１７号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

シリコーンまたは任意のエラストマー材料（その性質がゴム状の材料）は、限定はしないが、水、空気（任意の気体要素または分子）またはコネクタシステムが組み立てられた場合には存在しない任意の異物として定義される任意のデブリなどの外部要素がコネクタシステムに入るのを防止する目的でシール（封止部材）を形成する材料として、複数の用途において、特に電気コネクタシステムにおいて使用されることが多い。特定のシールのシール特性は、材料のエラストマー特性、およびコネクタシステム内のその位置内で動作するための適切な単数または複数の幾何学的形状によって達成される。これらのシールは、多くの場合、意図された使用場所に基づいて、面シール、界面シール、リングシール、ケーブルシール、マット（ｍａｔまたはｍａｔｔｅ）シール、およびワイヤシールなどの用語で示される。

［事例１］
コネクタ用途におけるシリコーン（エラストマー）シールの使用は、マットシールを含んでもよい。マットシールは、シールとして単一の機能で機能するヘッダまたは装置構成コネクタアセンブリにおいて使用されてもよい。マットシールは、２つの独立した（別個の）表面を密閉する、単一の機能（密封）を果たしている。また、マットシールを使用する設計の典型であるバックカバーは、マットシールを固定して保護する。

［事例２］
コネクタ用途におけるシリコーン（エラストマー）シールの使用は、２つのマットシールを含んでもよい。２つのマットシールは、ワイヤ対ワイヤ（インライン）構成コネクタアセンブリ内で使用されてもよい。一方のマットシールは雌マットシールであり、他方は雄マットシールである。マットシールの両方は、例えば、シールとプラスチックハウジングとの間の位置のシール、ならびにシールとマットシールの内側空洞を通って移動するワイヤとの間のシールである。マットシールは、単一の機能（密封）を果たしているが、それぞれ２つの独立した（別個の）表面に対して密封していることに留意されたい。また、マットシールを固定して保護するために、マットシールを使用する際の典型的な設計としてバックカバーが各シールに含まれる。

［事例３］
コネクタ用途におけるシリコーン（エラストマー）シールの使用は、オーバーモールドされたマットシールおよび面シールを含んでもよい。オーバーモールドされたマットシールおよび面シールは、面シール構成コネクタアセンブリを含む鋳造装置内で使用されてもよい。オーバーモールドされたマットシールは、例えば、シールとプラスチックハウジングとの間の位置のシール、ならびにシールとオーバーモールドされたマットシールの内側空洞を通って移動するワイヤとの間のシールである。面シールは、プラスチックハウジングと鋳造装置との間を密封する１つの連続シールである。シールは、ガスケットまたはＯリングと同じように動作している。

マットシールおよび面シールは、単一の機能（密封）を果たしており、マットシールは、それぞれ２つの独立した（別個の）表面を密封しており、オーバーモールドされたマットシールは、単一の表面を密封していることに留意されたい。また、マットシールを固定して保護するために、やはりマットシールを使用する際の典型的な設計としてバックカバーが含まれる。

本発明のシールばねは、二重機能性を有する。使用時には、シールばねは、電気コネクタアセンブリ内でシール特性およびばね機能の両方を提供する。二重機能性は、そのエラストマー品質によって達成される。シールばねは、シリコーン、ＥＰＤＭゴム、使用中に同様の性能を提供する材料および組成物などで構成される。さらに、本発明のシールばねはまた、その幾何学的形状によってばね部分またはシール部分に限定されたり定義されたりしない。したがって、シールばねは形状に基づくものではなく、シール機能およびばね機能の二重機能性が必要とされる場所であればどこでも機能してもよい。このような実施態様の１つは、本出願において詳細に説明されるコネクタアセンブリのハウジングの内側空洞内にある。

本発明のシールばねを有するコネクタアセンブリはまた、好ましくはディスクフェルール（円盤状口金）アセンブリを含む。シールばねはディスクフェルールアセンブリと相互作用する。使用時には、シールばねが圧縮されて変形し、一方の端部でディスクフェルールアセンブリを押圧し、他方の端部でハウジング裏カバーを押圧する。したがって、シールばねは、ばね機能を提供する。さらに、ディスクフェルールアセンブリは、ディスクフェルールアセンブリに取り付けられたワイヤシールドを介したコネクタアセンブリ用の接地装置を提供する。ディスクフェルールアセンブリがコネクタアセンブリの接地を支援するためには、ディスクフェルールアセンブリが、例えば接地機構に接触することが必要である。本出願では、接地機構は導電性ハウジング（金属注入樹脂製）を含むが、ハウジング内の導電性要素（すなわち、従来の打ち抜きシールドまたは同様の接地装置）であってもよいが、接地装置はこれらの前述の例に限定されない。

ここで、使用時に、本発明のシールばねは圧縮されて、外側雌ハウジングの内側空洞に変形される。シールばねは、ハウジング裏カバーが外側雌ハウジングと嵌合して固定される場合に内側空洞内に圧縮される。シールばねのエラストマー特性およびデュロメータ仕様は、シールばねの圧縮状態が、ハウジング裏カバーおよびより重要なことにはディスクフェルールアセンブリの両方に対してばね力を加えることを可能にする。シールばねは、シールばねをディスクフェルールアセンブリに押し付けるように作用する外向きのばね力を生成して加え、ディスクフェルールアセンブリを外側雌ハウジング（導電性ハウジング）の内壁または外側雌ハウジング（図示せず）内の接地装置（すなわち、従来の打ち抜きシールド）に固定する。

さらに、シールばねのシール特性は、圧縮シールばねが、外側雌ハウジング２１０に対する外側シール機能およびワイヤ３００に対する内側シール機能を維持し、かつ提供することを可能にする。

図示のように、シールばねはまた、使用時および動作時にシールばねの変形またはシール形状を乱すことなく、ディスクフェルールアセンブリおよび／またはハウジング裏カバーとのシールばねの接触を支援する突出部を有してもよい。

本発明のシールばねの正面斜視図である。 本発明のシールばねの背面斜視図である。 本発明のハウジング裏カバーの端部斜視図である。 ワイヤが挿入され、ディスクフェルールアセンブリが取り付けられた雌ハウジングの断面図である。 ワイヤが挿入され、ディスクフェルールアセンブリが取り付けられ、シールばねが雌ハウジング内に存在する雌ハウジングの断面図である。 ワイヤが挿入され、ディスクフェルールアセンブリが取り付けられ、シールばねが雌ハウジング内に存在し、ハウジング裏カバーが取り付けられた雌ハウジングを有する組み立てられたハウジングアセンブリの断面図である。

図１に見られるのは、本発明のシールばね１００の好ましい実施形態である。シールばね１００は、好ましくは、シリコーン、ＥＰＤＭゴム、または使用中に同様の性能を提供する材料および組成物などで構成される。シールばね１００は、第１の面１０２と、第１の対向面１１２と、第２の面１０４と、第２の対向面１１４と、側部１０６とを有する。側部１０６は表面１１６を有し、側部１０６は、第１の面１０２と第２の面１０４との間にある。シールばね１００はまた、側部１０６の一部分にあり、かつ側面１１６の一部分によって形成される外側シール部分１２０を有する。ここで、外側シール部分１２０は、好ましくは側部１０６の略中央に位置する（図１、図２参照）。さらに、シールばね１００は、側壁１０９を有する内側開口部１０８を有する。側壁１０９は表面１１０を有する。２つの内側開口部１０８の量が図１および図２に示されており、内側開口部１０８の数量は、好ましくは１つまたは１つより多い。さらに、シールばね１００は、そのそれぞれの側壁１０９の一部分において内側開口部１０８の内側に位置し、側面１１０の一部分によって形成された内側シール部分１３０を有する。ここで、内側シール部分１３０は、好ましくは側壁１０９の略中央に位置する。

シールばね１００はまた、図示のように、内側開口部１０８を囲み、かつこれに対応する突出部１４０を有する。図１および図２に示すように、突出部１４０は、第１の面１０２および第２の面１０４の両方から突出している。代替的に、他の実施形態では、突出部１４０は、第１の面１０２および第２の面１０４のいずれか一方から突出していてもよい（図示せず）。突出部１４０は、側面１４４と垂直面１４２とを有する。側面１４４は、そこから延在するそれぞれの第１の面１０２または第２の面１０４に対して略垂直である。垂直面１４２は、そこから延在するそれぞれの第１の面１０２または第２の面１０４と略平行である。さらに、側面１４４および垂直面１４２は互いに接触し、かつ略垂直に延在する。

図示のように、シールばね１００は２つの内側開口部１０８を有し、ここで、対応する一対の突出部１４０は、一方が第１の面１０２から延在し、他方が第２の面１０４から延在する（図１～図２、図５～図６を参照）。前述のように、内側開口部１０８の数量は、好ましくは１つまたは１つより多く、これに限定されない。同様に、内側開口部１０８の数量に対応する突出部１４０の数量は、好ましくは１つまたは２つであり、より好ましくは、突出部１４０の数量は、内側開口部１０８の数量当たり２つであり、一対であり、２つの突出部１４０のうちの一方は第１の面１０２から延在し、２つの突出部１４０のうちの他方は第２の面１０４から延在する（図１～図２、図５～図６を参照）。

図２は、シールばね１００の第２の面１０４および第２の対向面１１４を示している。側面１１６を有する側部１０６もまた示されている。前述のように、シールばね１００は、外側シール部分１２０と内側シール部分１３０とを有する。外側シール部分１２０は、コネクタアセンブリ２００の外側雌ハウジング２１０と相互作用して外側雌ハウジング２１０を密封（ｓｅａｌ）する（図６を参照）。内側シール部分１３０は、後により詳細に説明するようにワイヤ３００の内側絶縁体３０２と相互作用して内側絶縁体３０２を密封する（図６を参照）。

図３では、コネクタアセンブリ２００のハウジング裏カバー２３０が示されている。ハウジング裏カバー２３０は内側空洞２３１を有する。内側空洞２３１は側壁２３３を有する。側壁２３３は表面２３４を有する。さらに、ハウジング裏カバー２３０の内側空洞２３１は、第１の端部２３７および第１の端部の表面２３８内に開口部２３２を有する。さらに、ハウジング裏カバー２３０は第２の端部２３９を有する。端部２３９は外面２４０を有する。内側空洞２３１は後壁２３５をさらに有し、後壁２３５は、第２の端部２３９の一部である。後壁２３５は内面２３６を有する。さらに、第２の端部２３９から略垂直に延在するのは、ハウジング裏カバー２３０のワイヤカラー歪み緩和部２４５である。ハウジング裏カバー２３０は、第２の端部２３９の後壁２３５を通って延在する開口部２４１を有する。開口部２３９はさらに延在し、ワイヤカラー歪み緩和部２４５内にある。開口部２４１は側壁２４０を有する。側壁２４０は表面２４１を有する。開口部２４１は、シールばね１００に設けられた内側開口部１０８の各々にそれぞれ対応し、中心に位置合わせされる。

図４では、ワイヤ３００を収容する外側雌ハウジング２１０が示されている。外側雌ハウジング２１０は内側空洞２１１を有する。内側空洞２１１は側壁２１３を有する。側壁２１３は表面２１４を有する。また、外側雌ハウジング２１０の内側空洞２１１は、端部２１７に開口部２１２を有する。端部２１７は表面２１８を有する。内側空洞２１１は後壁２１５をさらに有する。後壁２１５は表面２１６を有する。

図４では、ワイヤ３００も詳述されている。ワイヤ３００は、ワイヤコア３０１と、内側絶縁体３０２と、ワイヤ外側絶縁体３０４と、ワイヤシールド５００とを有する。ワイヤ３００は、（図６に示すように）軸方向Ａを有する。ワイヤシールド５００は、ワイヤ３００の内側絶縁体３０２と外側絶縁体３０４との間に位置する。ワイヤコア３０１は内側絶縁体３０２内に配置されている。

さらに、図４では、外側雌ハウジング２１０にワイヤ３００が挿通されている。ワイヤコア３０１の一端は、端子に取り付けられ、かつ接続されている（図示せず）。端子は、外側雌ハウジング２０１内に係止される。したがって、端子が外側雌ハウジング２０１内に係止されると、ワイヤコア３０１は動かないように固定取付けされ、したがってワイヤ３００もまた適所に係止され、その前進運動が阻止されかつ制限される。

図４ではまた、ワイヤ３００の内側絶縁体３０２の上および外側雌ハウジング２１０の内側空洞２１１の内側に位置決めされたディスクフェルールアセンブリ４００が示されている。図４では、外側絶縁体３０４の一部分が除去されており、それによってディスクフェルールアセンブリ４００は、外側絶縁体３０４の自由端部に隣接して位置している。ワイヤシールド５００は、ディスクフェルールアセンブリ４００内にあるか、または一方の側または他方の側に位置し、ディスクフェルールアセンブリ４００に取り付けられるかまたは固定される。したがって、ディスクフェルールアセンブリ４００と接触するかまたはこれに固定されているワイヤシールド５００の部分は、それに応じて、ディスクフェルールアセンブリ４００と共に移動し、ディスクフェルールアセンブリと共に位置決めされる。

図５に示すように、シールばね１００が外側雌ハウジング３０１に挿入されている。ワイヤ３００の内側絶縁体３０２は、シールばね１００の内側開口部１０８を通って挿入されかつ延在する。次に、シールばね１００は、外側雌ハウジング２１０の内側空洞２１１の開口部２１２に挿入される一方で、シールばね１００は、ワイヤ３００の軸方向Ａに沿って移動され、ディスクフェルールアセンブリ４００に向かってさらに挿入されて接触する。シールばね１００は、第１の面１０２の第１の対向面１１２がディスクフェルールアセンブリ４００に到達しかつ当接した場合に、外側雌ハウジング２１０内にさらに移動することによって制限される。図５に見られるように、シールばね１００の第２の面１０４および第２の対向面１１４は、外側雌ハウジングの内側空洞２１１から突出して外方に延在し、外側雌ハウジング２１０の開口部２１２内を通って外方に延在する。

図６に示すように、ハウジング裏カバー２３０は、外側雌ハウジング２１０と相互作用してその上に固定されてもよい。ハウジング裏カバー２３０は、外側雌ハウジング２１０の外部の突出部（図示せず）と相互作用するための保持タブ２４３を有する。保持タブ２４３は、ハウジング裏カバー２３０が外側雌ハウジング２１０の外部に位置合わせされ、位置決めされ、係止され、かつ固定されることを可能にする。外側雌ハウジング２１０の一部分は、ハウジング裏カバー２３０の内側空洞２３１の完全に内部に存在する。外側雌ハウジング２１０は、ハウジング裏カバー２３０の内側空洞２３１の側壁２３３の表面２３４に接触する。嵌合中、外側雌ハウジング２１０は、ハウジング裏カバー２３０の開口部２３２に入り、そこを通過する。外側雌ハウジング２１０がハウジング裏カバーの内側空洞２３１に完全に嵌合して挿入されると、外側雌ハウジング２１０の端部２１７および端部の表面２１８は、ハウジング裏カバー２３０の内側空洞２３１の後壁２３５の内面２３６において、ハウジング裏カバー２３０の内側空洞２３１の後壁２３５に接触して当接する。これは、外側雌ハウジング２１０のハウジング裏カバー２３０内への前進運動を制限し、好ましくは、コネクタアセンブリ２００の動作および使用のために外側雌ハウジング２１０をハウジング裏カバー２３０内に位置させる。

さらに、ハウジング裏カバー２３０はシールばね１００とも相互作用する。ハウジング裏カバー２３０と外側雌ハウジング２１０との嵌合中、ハウジング裏カバー２３０は、シールばね１００の突出部１４０を押してこれに当接する。突出部１４０は、シールばねの第２の面１０４から突出している。ハウジング裏カバー２３０の内壁は、シールばね１００の第２の面１０４から延びる突出部１４０の垂直面１４２に当接する。同様に、シールばね１００の第１の面１０２から延びる突出部１４０の垂直面１４２は、ディスクフェルールアセンブリ４００と完全に接触している。ハウジング裏カバー２３０と外側雌ハウジング２１０とが嵌合すると、シールばね１００がワイヤ３００の軸方向Ａに圧縮される。保持タブ２４３が外側雌ハウジング２１０の外部に係止された状態で、ハウジング裏カバー２３０が外側雌ハウジング２１０に固定されかつ係止されると、シールばね１００は完全に圧縮され、外側雌ハウジング２１０の完全に内側空洞２１１内に存在する。

図６のように、シールばね１００の完全に圧縮されかつ変形された向きまたは状態は、ワイヤ３００の軸方向Ａに沿って２つの反対方向にばね状の力およびばね機能を与える。このばね状の力およびばね機能は、まず、ディスクフェルールアセンブリ４００に向かって、次に、ハウジング裏カバー２３０に向かって与えられる。シールばね１００によってディスクフェルールアセンブリ４００に向かって加えられるばね状の力は、ディスクフェルールアセンブリ４００に固定力を与え、固定力は、ディスクフェルールアセンブリ４００を、ディスクフェルールアセンブリ４００が外側雌ハウジング２１０（導電性）の内側空洞２１１の後壁２１５に、または打ち抜きシールド（図示せず）に、または外側雌ハウジング２１０の内側空洞２１１内の同様の接地装置に当接して完全に接触している状態および位置に保持し続ける。

外側雌ハウジング２１０は、ここでは金属特性（金属注入樹脂または金属組成物）を有し、外側雌ハウジング２１０は、ディスクフェルールアセンブリ４００に設けられたワイヤシールド５００を接地することによってコネクタアセンブリ２００の接地経路または接地機構を完成させる導電性要素である。

さらに、図６では、適切なばね力を与えながら、圧縮シールばね１００は、外側雌ハウジング２１０に対する外側シール機能およびワイヤ３００に対する内側シール機能を維持し、かつ提供する。シールばね１００の外側シール部分１２０は、外側雌ハウジング２１０の内側空洞２１１の側壁２１３の表面２１４を密封する（図６を参照）。シールばね１００の内側シール部分１３０は、ワイヤ３００の内側絶縁体３０２を密封する（図６を参照）。したがって、シールばね１００は、２つの独立した別個の表面を密封している。

シールばね１００の材料の弾性特性および耐久性は、上述の特性および効果の組合せが提供されるように最適化される。さらに、本発明のシールばね１００は、その幾何学的形状によってばね部分またはシール部分に限定されたり定義されたりしない。したがって、シールばね１００は形状に基づくものではなく、シール機能およびばね機能の二重機能性が必要とされる場所であればどこでも機能してもよい。さらに、外側雌ハウジング２１０の内側空洞２１１のサイズまたは空間は、ばね機能またはシールばね１００の内側および外側のシール特性を移行させて中断させないために、シールばね１００の変形を可能にするように最適化されかつ調整されてもよい。あるいは、シールばね１００の突出部１４０のサイズは、ばね機能またはシールばね１００の内側および外側のシール特性を移行させて中断させないために、シールばね１００の変形を可能にするように最適化されかつ調整されてもよい。

上記の説明は、本発明の少なくとも垂直ディスクフェルールを組み立てるための製造方法における好ましい実施形態に関しているが、他の変形および修正が当業者には明らかであり、本発明の精神または範囲から逸脱することなく行われてもよいことに留意されたい。

Claims (15)

1. シールばねであって、
   表面を有する側部と、
   表面を有する第１の面と、
   表面を有する第２の面と、
   側壁を有する内側開口部と、
   前記側部の一部分に位置し、かつ前記側面の一部分によって形成される外側シール部分と、
   前記側壁の一部分上の前記内側開口部の内側に位置する内側シール部分と
   を特徴とする、シールばね。
2. 前記外側シール部分が、前記シールばねの前記側部の前記側面の一部分によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載のシールばね。
3. 前記内側シール部分が、前記側壁の側面の一部分によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載のシールばね。
4. 前記外側シール部分が、ハウジングの壁と相互作用してハウジングの壁を密封することを特徴とする、請求項１に記載のシールばね。
5. 前記内側シール部分が、ワイヤと相互作用してワイヤを密封することを特徴とする、請求項１に記載のシールばね。
6. 前記第１の面が突出部を有することを特徴とする、請求項１に記載のシールばね。
7. 前記第２の面が突出部を有することを特徴とする、請求項１に記載のシールばね。
8. 前記突出部がディスクフェルールアセンブリと接触することを特徴とする、請求項６に記載のシールばね。
9. 前記突出部がディスクフェルールアセンブリと接触することを特徴とする、請求項７に記載のシールばね。
10. シールばねをコネクタアセンブリ内に組み立てるための方法であって、
    前記シールばねをワイヤ上に挿入するステップと、
    前記シールばねをハウジングの内側空洞に挿入するステップと、
    前記ハウジングをハウジング裏カバー内に押し込むステップと、
    その後、前記ハウジング上に位置する突出部上に保持タブのための係止位置を提供するように、前記ハウジングをハウジング裏カバー内に押し込むステップと、
    前記シールばねを前記ハウジング内に圧縮するステップと、
    前記シールばねをディスクフェルールアセンブリに押し付けるステップと、
    その後、ばね力を前記シールばねに与えるステップと
    を特徴とする、方法。
11. 前記シールばねを前記ディスクフェルールアセンブリに押し付ける前記ステップが、前記シールばねにばね力を与える前記ステップの後に、前記ディスクフェルールアセンブリを前記ハウジングに押し付けることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. シールばねを前記コネクタアセンブリ内に組み立てるための前記方法が、前記シールばねにばね力を与える前記ステップの後に、前記シールばねが前記ハウジング裏カバーを押圧することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
13. シールばねを前記コネクタアセンブリに組み立てるための前記方法が、前記ハウジングに接地装置を設けることを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
14. 前記シールばねが、前記ハウジングの前記内側空洞を密封することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
15. 前記シールばねが、前記ワイヤを密封することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。