JP4976560B2 - シールマットを具備した電気コネクタ - Google Patents

Description

本発明はシールマット（“グロメット”またはジョイントとも称される）を具備した電気コネクタに関する。

特許文献１はすでにそのようなコネクタを開示しており、そのコネクタは全体的に満足のいくものである。しかしながら、業者は通常使用される電気的部材または端子およびマットのシール性能、特に端子に接続されるケーブル周りを改良するために常に努力しており、一方でマットを通した端子の挿入の容易さを確実にし、この挿入時におけるマットの損傷の危険性を低く維持している。

本発明の目的の１つはそのような改良に特に寄与することである。

欧州特許第１ ２９６ ４１５号明細書

この目的のために、本発明は請求項１に記載のコネクタを提供する。

したがって、シール性能が改良される一方で、マットを通した電気的部材の挿入が容易なまま維持される。

ある実施形態において、従属請求項として定義された１つ以上の特徴が単独でまたは結合して利用され得る。

本発明の他の特徴および利点は１つの実施形態についての以下の記載から容易に明らかになるだろう。その実施形態は非限定的な例示であり、添付図と共に提供される。

電気的接続部材を除いて示されたコネクタの分解図を示している。 図１の電気コネクタの、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った部分分解断面を示した図である。 図１の電気コネクタのための電気的接続部材の一例の斜視図を示している。 様々な圧縮比における通路／ケーブルシステムに関するシール性能と厚さ比との間の関係を示したグラフである。 例示した実施形態に関する応力開放領域の拡大図を示している。

図中において、同一の参照符号は同一または類似の要素を指定している。

図１は電気コネクタ１の分解図である。このコネクタは、ガラスファイバ強化型ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のような電気的に絶縁性の材料から形成されたハウジング２０を具備している。ハウジングは、電気的接続部材を受容するための通路２１のコラムおよび列内に配列された前部２０ａ（図１の底部）を具備し、電気的接続部材は以下にさらに詳細に記載されている。ハウジングは、シールマット２およびグリッド２４を受容するための後部２０ｂも具備しており、それらの各々はハウジングの通路２１に対応した通路を具備している。

シールマット２は、ハウジングの前部２０ａとグリッド２４との間に挿入されている。シールマットは後に図２を参照して詳細に記載されている。

シールマット２は、例えば液体シリコーンゴムのようなある程度非圧縮性の柔らかい可撓性材料から形成されている。適切な材料の例は、Silopren 3596/30（硬度ショアＡ３０）を参照するGE-Bayer社によって供給される材料とすることができる。上述の材料も５％のオイル含有率によって供給される事故潤滑特性を備え、それによって端子挿入を容易にしている。

機器の要求によって、熱硬化性ゴム（ＨＲＣ）、シリコーン、もしくはエチレンプロピレンジエンモノマ（ＥＰＤＭ）、熱可塑性エラストマ（ＥＴＰ）またはその他のような他の材料も、シールマット２のために使用されることが可能である。

図２は図１の線ＩＩ−ＩＩにおける挿入方向に沿ったシールマットの断面を示した図である。

シールマット２は電気部材の挿入のための上面２ａおよびそれと反対側の下面２ｂを具備している。記載された実施例において、通路の２つの系３ａ、３ｂはシールマット内に形成されている。第１の系は約１．５０ｍｍの最小径Φ^ａ _ｃａｖの広い通路７を具備し、ハウジングの広い通路内に挿入される、厚い電気的接触部材を受容するための通路である。第２の系は約１．００ｍｍの最小径Φ^ｂ _ｃａｖの狭い通路１２を具備し、ハウジングの小さい通路内に挿入される、薄い電気的接触部材を受容するための通路である。シールマットの寸法、系の数、シールマットおよびグリッドの通路の位置およびサイズは、コネクタのための要求される機器に依存して、ハウジングの通路に関係する。図２に示された寸法、位置およびサイズは例示するのみのものであり、１つのシールマットからもう１つまで変化することができる。

本実施形態において左側の、開口部が広がったシールマットの部位２５において、シールマットの厚さｈ^ａ _０は上面２ａから下面２ｂとして測定され、開口部が狭くなった部位２６ｂの厚さｈ^ｂ _０よりも大きくなっている。

例えば、図示されたように、余分の厚さはジョイントの下面に設けられ、一方で上面は連続的に平坦である（２つの部位の上面は同一平面上である）。別の実施形態において、余分の厚さは上面に設けられ下面は同一平面上であってもよい。また別の実施形態において、余分の厚さは左側部位において上面と下面との双方に設けられてもよい。

本実施例において、雌コネクタである電気部材４ａは、ハウジングの前部２ａの通路２１内に挿入されるターミナル部２２を具備しており、ターミナル部は嵌合する雄端子と接続するための部位である。

このターミナル部はケーブル要素５から延出し、ケーブル要素はハウジングを貫通してハウジングの外側に延出する絶縁シース６を具備している。シース６はターミナル部近傍に位置した第１ジャンクション部６ａと、別の電気的機器に接続されるためのコネクタの外側に延在するようにデザインされたより遠い部分またはシースボディと、を具備している。この実施例において近位ジャンクション部６ａは幾分円筒形であり、外径はΦ^ａ _ｃａｖである。

ケーブルの形状寸法は実際の導体セクションであり、ケーブルの外径（導体と絶縁シース）ではない。確かに、絶縁シースの厚さは、ケーブル製造および／または国の標準によって変化する。図３は広い通路７を通して挿入される電気部材を示した図である。より小さい電気部材は狭い通路１２を通して挿入され、それはΦ^ａ _ｃａｖよりも小さい直径Φ^ｂ _ｃａｖを有している。ＩＳＯ標準によれば、０．３ｍｍ^２の銅ワイヤは１．３０ｍｍの外径を有している。ＩＳＯ標準によれば、０．５ｍｍ^２の銅ワイヤは１．５５ｍｍの外径を有している。ＩＳＯ標準によれば、１ｍｍ^２の銅ワイヤは１．９０ｍｍの外径を有している。圧縮比は次式で定義される。

例示した実施形態においては、広い通路７内に挿入される端子は、２．４０ｍｍ×２．７０ｍｍの幾分長方形のセクションを備えている。

軸対称通路７および１２は、例えば対称軸８に関して、シールジョイントの挿入面２ａからシールジョイントの余分な面２ｂまで延在している。その結果、電気接続部材は図２の上面から挿入される。通路７および１２は対称壁９によって形成されており、対称壁から第１リップ１０および例えば別のリップ１１が突出している。すなわち、通路は少なくとも１つのリング形状リブ１０または１１を、前術の長手軸に沿って具備している。

他のリップが通路内に存在し得る。リップによって形成された円を閉じるように膜が配置されることも可能であり、その膜は接触部材の挿入において破られる。

シールマットの薄い部位と厚い部位との間の結合部において、応力開放形状２７が設けられ、シールマットを圧縮するときに高い応力が発生することを防止している。例えば、形状２７は図５に示されたように丸められおよび／または傾斜しており、２つの隣接した部位の間において０．２ｍｍ以上の曲率半径を有する円形端部を備えた段を形成している。

シールマットは、シールマットに応力が全く負荷されていない静止した非圧縮状態において、これまでに記載されている。使用時には、係止ランス３０が係止開口部３１と協働することによってグリッド２４がハウジング２０に係止されたとき、シールジョイントはグリッドの圧縮部２９とハウジングの受容部２８との間において、グリッド２４とハウジングの後部２０ｂ（図１のハウジングの上部）との機械的な協働により、圧縮状態で維持される。したがって、シールマットは電気的接触部材にシースに圧縮力を負荷し、シール性能を付与する。本実施例において、余分な厚さはジョイントの下面に設けられ、受容部２８もシールマットに適応するために段が形成されている。圧縮された状態において、厚い部位の厚さはｈ^ａとして定義され、薄い部位の厚さはｈ^ｂとして定義される。厚さの比は次式で定義される。

図４は横軸に厚さ比ｒ_ｈ、縦軸にシール性能を示したグラフであり、シール性能はシールマットまたはケーブルのグロメットによって負荷された平均圧力として現されている。シール性能と厚さの比ｒ_ｈとの間の関係は、第１圧縮比ｒ^ａ _Φを有する第１の通路／ケーブルシステムに関する曲線３２、および第２圧縮比ｒ^ｂ _Φを有する第２の通路／ケーブルシステムに関する曲線３３によって示されている。

図示されたように、異なった通路／ケーブルシステム間において単一のシール性能ρ_０（好適にシステム間のシール性能は１０％、より好適に５％、最も好適には２％よりも小さく変化する）を有するために、第１圧縮比ｒ^ａ _Φを有するシステムに関する厚さ比ｒ^ａ _ｈを使用することが必要である。その厚さ比は、第２圧縮比ｒ^ｂ _Φのシステムに関する厚さ比ｒ^ｂ _ｈよりも大きい。例えば、圧縮前に広い通路７が２２．５％の初期圧縮比ｒ^ａ _Φを有し（例えば、通路が内径１．５５ｍｍで、ワイヤが外径１．９０ｍｍの断面積１ｍｍ^２）、狭い通路１２が３０％の圧縮比ｒ^ｂ _Φを有し（例えば、通路が内径１ｍｍで、ワイヤが外径１．３ｍｍの断面積０．３ｍｍ^２）、圧縮後、例えば０．８ｍｍ圧縮されて圧縮比１７％となった場合、広い通路の内径は０．９５ｍｍに減少し、狭い通路の内径は０．６４ｍｍに減少する。したがって、（圧縮された状態において）広い通路に関して９９％および狭い通路に関して１０３％の最終的な圧縮比を得る。

これによって、均一のシール性能を備えたコネクタが形成され得る。

異なった領域における異なった厚さ比は、受容部２８の段差の高さＨが、マットの厚い部位と薄い部位との間の厚さの差と異なっているだろうということを自動的に意味しているということが理解される。

本願記載における通路の数、配列およびサイズは図示の目的のみであるということを記しておく。さらに、２つよりも多くの異なった厚さの部位および／または段が、ハウジングの段以上にまたはハウジングの段に加えてグリッドに形成され得る。

１ ・・・コネクタ
２ ・・・シールマット
５ ・・・ケーブル要素
６ ・・・絶縁シース
７ ・・・広い通路
８ ・・・対称軸
９ ・・・対称壁
１０，１１ ・・・リップ
１２ ・・・狭い通路
２０ ・・・ハウジング
２０ａ ・・・前部
２０ｂ ・・・後部
２１ ・・・通路
２２ ・・・ターミナル部
２４ ・・・グリッド
２７ ・・・応力解放形状
２８ ・・・受容部
２９ ・・・圧縮部
３０ ・・・係止ランス
３１ ・・・係止開口部

Claims (9)

1. −変形可能な材料のボディから形成された一片のシールマットであって、該マットは厚い部位（２５）と薄い部位（２６）とを備え、前記マットに応力が負荷されていない前記マットの無負荷状態において、前記厚い部位と前記薄い部位とは各々が
   −上面（２ａ）と、
   −該上面と平行な下面（２ｂ）と、
   −少なくとも１つの中空の通路（７，１２）と、を備えたシールマットと、
   −相補的なコネクタに接続するための電気的部材を受容するためのハウジング（２０）と、
   −該ハウジングの前記受容部に面した圧縮部（２９）を具備したグリッド（２４）と、
   を具備し、
   前記通路は前記厚い部位と薄い部位との各々において、電気的部材をその中に密封的に受容するために前記上面から前記下面まで長手軸に沿って延在し、前記厚い部位の前記通路の前記長手軸（８）は前記薄い部位の前記通路の前記長手軸と平行であり、前記長手軸に沿って測定された前記厚い部位の厚さは前記薄い部位よりも大きく、
   前記ハウジングは受容部（２８）を具備し、
   前記グリッドは前記ハウジングに係止され、前記シールマットは前記受容部と前記圧縮部との間で圧縮されることを特徴とする電気コネクタ。
2. 前記厚い部位の少なくとも１つの前記中空の通路（７）は広い通路であり、前記薄い部位の少なくとも１つの前記中空の通路（１２）は狭い通路であることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
3. 前記厚い部位の前記上面と前記薄い部位の前記上面とは同一平面内にあることを特徴とする請求項１または２に記載の電気コネクタ。
4. 前記厚い部位と前記薄い部位との結合部において応力解放特性（２７）をさらに具備し、圧縮時においてシールマット内で高応力領域が形成されることを防止していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気コネクタ。
5. ・ターミナル部（２２）と、前記厚い部位の前記通路（７）を通じて延在し且つ大きい断面積を有するケーブル部と、を具備した大きい電気的接触部材と、
   ・ターミナル部と、前記厚い部位の前記通路（１２）を通じて延在し且つ小さい断面積を有するケーブル部と、を具備した小さい電気的接触部材と、
   をさらに具備していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気コネクタ。
6. 前記厚い部位における圧縮比は前記薄い部位における圧縮比と異なっており、前記厚い部位における厚さ比は前記薄い部位における厚さ比と異なっており、厚い部位におけるシール能力は、薄い部位におけるシール能力と１０％よりも小さい、好適に５％よりも小さい差となっていることを特徴とする請求項５に記載の電気コネクタ。
7. 前記受容部には段が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気コネクタ。
8. 前記圧縮部には段が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気コネクタ。
9. −変形可能な材料のボディから形成された一片のシールマットであって、該マットは厚い部位（２５）と薄い部位（２６）とを備え、前記マットに応力が負荷されていない前記マットの無負荷状態において、前記厚い部位と前記薄い部位とは各々が
   −上面（２ａ）と、
   −該上面と平行な下面（２ｂ）と、
   −少なくとも１つの中空の通路（７，１２）と、を備えたシールマットと、
   −相補的なコネクタに接続するための電気的部材を受容するためのハウジング（２０）と、
   −該ハウジングの前記受容部に面した圧縮部（２９）を具備したグリッド（２４）と、
   を具備し、
   前記厚い部位は複数の広い通路（７）を備え、前記薄い部位は複数の狭い通路（１２）を備え、前記広い通路と狭い通路とは電気的部材をその中に密封的に受容するために前記上面から前記下面まで長手軸に沿って延在し、
   前記通路の長手軸（８）は互いに平行であって、前記長手軸に沿って測定された前記厚い部位の厚さは前記薄い部位よりも大きく、
   前記ハウジングは、前記マットに適合されるために段が形成された受容部（２８）を具備し、前記段は０．２ｍｍ以上の曲率半径を有する丸い端部を備え、
   前記グリッドは前記ハウジングに係合されて、前記シールマットは前記受容部と前記圧縮部との間で圧縮されることを特徴とする電気コネクタ。

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