JP5131134B2

JP5131134B2 - ゴム栓及び防水コネクタ

Info

Publication number: JP5131134B2
Application number: JP2008258942A
Authority: JP
Inventors: 悟史森川
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2008-10-03
Filing date: 2008-10-03
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2028-10-03
Also published as: JP2010092626A

Description

本発明は、ゴム栓及び同ゴム栓を用いた防水コネクタに関する。

従来、個別防水を図った防水コネクタの一例として、特許文献１に記載されたものが知られている。このものは、電線の端末にゴム栓が嵌装されて端子金具とともにその後方に固着され、端子金具がコネクタハウジングのキャビティ内に挿入されることに伴いゴム栓がキャビティの入口側に嵌着されてシールするようになっている。
特開２００２−２８０１０８公報

このような防水コネクタにおいて、その配設箇所によっては、コネクタハウジングから引き出された電線が繰り返して振動を受けることがある。この場合従来のように、電線が単にゴム栓の後面から引き出された構造であると、電線がゴム栓の後面付近で軸線と交差する方向に急角度で曲げられるおそれがある。通常、電線の芯線は、複数の金属素線を撚り合わせた撚り線で形成されているが、上記のように電線が急角度で曲げられることが繰り返されると、芯線を構成する金属素線が断線するおそれがあった。

特に近年、銅電線に代わり、軽量化等を目的として、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の芯線を備えたアルミ電線を使用する傾向にあるが、銅素線に比べてアルミ素線の方が機械的強度に劣り、上記のような芯線の断線が起きやすいと考えられるため、その対策が急務となっていた。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、ゴム栓から引き出された電線が繰り返し振動を受けたような場合にも、芯線が断線を起こすことを防止するところにある。

本発明のゴム栓は、電線の端末に嵌装されて端子金具とともに固着され、前記端子金具がコネクタハウジングのキャビティ内に挿入されることに伴い同キャビティの入口側に嵌着されてシールするゴム栓であって、当該ゴム栓は、外周面にリップが前後に間隔を開けて２条周設されたゴム栓本体を備え、このゴム栓本体の後端部には、前記キャビティの内周に緊密に嵌合する等径部と、後端に向けて次第に縮径されたテーパ部とが後方に向けて順次に連設され、前記ゴム栓本体の前端側に前記端子金具に固着される取付部が設けられ、前記キャビティの入口側に嵌着された場合に、前記テーパ部における前記等径部との接続縁が、前記キャビティの入口の開口縁と面一または開口縁の外方に位置するようになっており、前記等径部は、前記両リップの間隔にほぼ匹敵する幅を有し、かつ、前記電線における前記等径部に挿通された部分では曲げが拘束される一方、前記テーパ部に挿通された部分では、同テーパ部を弾性的に湾曲変形させて曲げ力を吸収しつつ、比較的緩やかな円弧形をなすように曲げられるようになっているところに特徴を有する。

また、本発明の防水コネクタは、電線の端末にはゴム栓が嵌装されて端子金具とともに固着され、前記端子金具がコネクタハウジングのキャビティ内に挿入されることに伴い前記ゴム栓が前記キャビティの入口側に嵌着されてシールするようにした防水コネクタにおいて、前記ゴム栓は、外周面にリップが前後に間隔を開けて２条周設されたゴム栓本体を備え、このゴム栓本体の後端部には、前記キャビティの内周に緊密に嵌合する等径部と、後端に向けて次第に縮径されたテーパ部とが後方に向けて順次に連設され、前記ゴム栓本体の前端側に前記端子金具に固着される取付部が設けられ、前記ゴム栓は、前記キャビティの入口に対して、前記テーパ部における前記等径部との接続縁が、前記キャビティの入口の開口縁と面一または開口縁の外方に位置するように嵌着されており、前記ゴム栓の前記等径部は、前記両リップの間隔にほぼ匹敵する幅を有し、かつ、前記電線における前記ゴム栓の前記等径部に挿通された部分では曲げが拘束される一方、前記テーパ部に挿通された部分では、同テーパ部を弾性的に湾曲変形させて曲げ力を吸収しつつ、比較的緩やかな円弧形をなすように曲げられるようになっているところに特徴を有する。

上記構成によれば、ゴム栓から後方に引き出された電線が曲げられた場合、ゴム栓に設けられた等径部がキャビティ内に緊密に嵌合されていることから、電線における等径部に挿通された部分では曲げが拘束され、一方、テーパ部は、後方に向けていわゆる先細りとなって次第に剛性が小さくなっていることから、電線におけるテーパ部に挿通された部分は、同テーパ部を弾性的に湾曲変形させて曲げ力を吸収しつつ、比較的緩やかな円弧状をなすようにして曲げられる。ここで、テーパ部における等径部との接続縁が、キャビティの入口の開口縁と面一または開口縁の外方に位置しているから、テーパ部がキャビティの入口の開口縁に当たって湾曲変形の妨げを受けることがなく、曲げ力を吸収することが担保される。また、等径部は、それ自身が変形することが抑えられ、シール性を確保する上で有効である。
すなわち、ゴム栓のテーパ部が曲げ力を吸収して電線が緩やかに曲げられることに留め、また等径部においてシール性が確保される。

なお、以下のような構成としてもよい。
（１）前記電線が、金属製の芯線を絶縁被覆で覆った構造であって、この電線における前記芯線の端末には端子金具のワイヤバレルが圧着されるとともに、前記絶縁被覆の端末には前記ゴム栓が嵌装されて、同ゴム栓の前記取付部並びに前記絶縁被覆の端末には、前記端子金具のインシュレーションバレルが圧着されている。

（２）前記電線が、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の芯線を備えたアルミ電線である。芯線の強度に劣るアルミ電線を使用した場合に、特に有用となる。

本発明によれば、ゴム栓から引き出された電線が繰り返し振動を受けたような場合にも、芯線が断線を起こすことを防止できる。

＜実施形態＞
本発明の一実施形態を図１ないし図５によって説明する。
本実施形態では、アルミ電線１０の端末に雌側の端子金具２０（以下、雌端子金具２０）が接続され、同雌端子金具２０が雌側のコネクタハウジング４０（以下、雌ハウジング４０）のキャビティ４１内に挿入され、それとともにゴム栓３０でキャビティ４１の後端部（入口４６）を塞いでシールするようにした防水コネクタが例示されている。

アルミ電線１０は、図１に示すように、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の素線１２を複数本を撚り合せた撚り線によって芯線１１が形成され、この芯線１１の回りが合成樹脂製の絶縁被覆１３で覆われた構造となっている。

雌端子金具２０は、銅合金製の板材をプレス加工することで形成され、図２に示すように、相手の雄端子金具（図示せず）と電気的に接続される略角筒形をなす端子接続部２１の後方に、ワイヤバレル２５とインシュレーションバレル２６とが設けられた構造である。
端子接続部２１の内部には、底板２２の前縁から折り返されるようにして弾性接触片２３が設けられており、同端子接続部２１に対して上記した相手の雄端子金具のタブが前方から挿入され、弾性接触片２３と弾性的に接触することにより、雄端子金具と雌端子金具２０とが電気的に接続されるようになっている。端子接続部２１の底面には、ランス孔（図示せず）が形成されている。

ワイヤバレル２５は、オープンバレル形式であって、左右一対の幅広のバレル片２５Ａが、底板２２の左右の側縁から互いに対向するようにして立ち上がり形成されている。ワイヤバレル２５は、上記したアルミ電線１０の芯線１１の端末にかしめ圧着されるものであって、両バレル片２５Ａがそれぞれの突出端を突き合わせつつ、芯線１１の端末の外周を左右両側から抱き込むようにして、いわゆるハート型にかしめられるようになっている。

インシュレーションバレル２６は、同じくオープンバレル形式であって、ワイヤバレル２５側のバレル片２５Ａよりも幅狭で逆に背が高い左右一対のバレル片２６Ａが、同じく底板２２の左右の側縁から互いに対向するようにして立ち上がり形成されている。
一方、アルミ電線１０の残された絶縁被覆１３の端末には、後記するゴム栓３０が嵌装され、上記したインシュレーションバレル２６は、絶縁被覆１３の端末並びにゴム栓３０の取付部３２に亘ってかしめ圧着されるものである。インシュレーションバレル２６は、例えば、両バレル片２６Ａがそれぞれの突出端を重ね合わせつつ、ゴム栓３０の取付部３２の外周を左右両側から抱き込むようにして、いわゆるオーバラップ型にかしめられるようになっている。

ゴム栓３０は、含油シリコン等を素材とし、図１に示すように、全体として前後方向に長い円筒状に形成されている。このゴム栓３０の内周側に、アルミ電線１０の絶縁被覆１３が挿通されるようになっている。
ゴム栓３０は、後側の略２／３の範囲がゴム栓本体３１となっており、一方、前側が、先端に向けて次第に縮径されたテーパ状をなす取付部３２となっている。同取付部３２に、上記したように雌端子金具２０のインシュレーションバレル２６がかしめられる。

ゴム栓３０のゴム栓本体３１における前半部分の外周面には、雌ハウジング４０に形成されたキャビティ４１（シール部４５）の内周面に対して弾性的に密着する外側リップ３４が突設されている。外側リップ３４は、断面山形をなして全周に亘る環形に形成され、前後に間隔を開けて２条形成されている。

ゴム栓本体３１の後半部分には、等径部３５とテーパ部３６とが、後方に向けて順次に連設されている。等径部３５は、雌ハウジング４０のキャビティ４１の入口４６にほぼ緊密に嵌合される外径寸法を有している。言い換えると、外側リップ３４の頂上は、等径部３５の外周面よりも所定寸法突出している。また、等径部３５は、例えば両外側リップ３４の間隔にほぼ匹敵する幅を有している。

テーパ部３６は、例えば上記した等径部３５の約２倍の幅を持ち、後端（図１の右端）に向けて外径寸法が次第に小さくされた円錐台形に形成されている。詳細には、テーパ部３６の前縁（等径部３５との接続縁３７）の外径寸法は、等径部３５のそれに等しく、また、テーパ部３６の後縁の外径寸法は、肉厚が前縁側の約１／４になる程度に設定されている。
なお、ゴム栓３０におけるゴム栓本体３１の内周面には、前後２条の内側リップ３９が周設されている。各内側リップ３９は例えば、両外側リップ３４の間の位置、及び後側の外側リップ３４の後方位置に形成されている。

アルミ電線１０の端末に雌端子金具２０並びにゴム栓３０を圧着する手順は、以下のようである。
図１に示すように、アルミ電線１０の端末に対してゴム栓３０が先通しされ、ゴム栓３０が一旦後方に退避された状態でアルミ電線１０の絶縁被覆１３の端末が皮剥きされ（同図の鎖線に示す部分）、芯線１１の端末が所定長さに亘って露出状態とされる。そののち、ゴム栓３０が前方に移動されて、取付部３２が残された絶縁被覆１３の端末に外周に嵌められた状態となる。

そうしたら、圧着装置を用いて、アルミ電線１０の端末に雌端子金具２０がゴム栓３０ともども圧着接続される。詳細には、圧着装置にはアンビルとクリンパとが設けられ、雌端子金具２０のワイヤバレル２５に対して、露出された芯線１１の端末が、またインシュレーションバレル２６に対して、残された絶縁被覆１３の端末並びにそこに嵌められたゴム栓３０の取付部３２とがそれぞれ配された状態でセットされ、両バレル２５，２６は、アンビルとクリンパとの間で挟圧されてかしめられる。これにより、アルミ電線１０の端末に雌端子金具２０がゴム栓３０ともども圧着固定された状態となる。

雌ハウジング４０には、図３に示すように、上記したアルミ電線１０の端末に接続された雌端子金具２０が、後方から挿入可能とされるキャビティ４１が形成されている。キャビティ４１の前面壁４２には、相手の雄端子金具のタブが挿入される端子挿入口４３が開口されているとともに、前側の底壁には、弾性変位可能なランス４４が設けられている。
また、キャビティ４１の後部側には、全長の半分弱の領域に亘り断面円形をなすシール部４５が形成されている。このシール部４５は、上記したゴム栓３０の外側リップ３４の外径よりも所定寸法小さい内径寸法を有している。このシール部４５の後端の開口が、キャビティ４１の入口４６となっている。

上記のようにアルミ電線１０の端末に圧着された雌端子金具２０が、雌ハウジング４０のキャビティ４１内に後方から挿入される。雌端子金具２０がランス４４を弾性変位させつつ押し込まれて前面壁４２に当たる正規位置まで挿入されると、図４に示すように、ランス４４が復動変位しつつランス孔に嵌って係止することで雌端子金具２０が抜け止めされ、併せてゴム栓３０がシール部４５に嵌り、両外側リップ３４がシール部４５の内周面に弾性的に密着した状態となってシールするようになっている。

ここで特筆すべきは、同図に示すように、ゴム栓３０がシール部４５に嵌着された場合において、後部側の等径部３５はキャビティ４１の入口４６に嵌合されるが、同等径部３５の後縁、言い換えるとテーパ部３６の前縁（等径部３５との接続縁３７）が、キャビティ４１の入口４６の開口縁４７から所定寸法外方に位置する設定となっている。

本実施形態の作用を説明する。
アルミ電線１０の端末には、既述した要領により雌端子金具２０並びにゴム栓３０が固着される。そしてハーネス化されたのち、各アルミ電線１０の端末に固着された雌端子金具２０並びにゴム栓３０は、図３の矢線に示すように、雌ハウジング４０の対応するキャビティ４１内に後方から挿入され、図４に示すように、正規位置まで挿入されたところでランス４４により抜け止めされる。
このときゴム栓３０はキャビティ４１のシール部４５に嵌着され、両外側リップ３４がシール部４５の内周面に弾性的に密着してシールする。また、ゴム栓３０の等径部３５は、その前端側の多くの部分がキャビティ４１の入口４６に緊密に嵌合され、一方、テーパ部３６は、キャビティ４１の入口４６の開口縁４７よりも外方に突出した状態となる。

このように、ハーネスの端末に接続された雌ハウジング４０が車両の所定箇所に配設されて、同雌ハウジング４０が相手の雄ハウジングと嵌合され、対応する雌端子金具２０と雄端子金具同士が電気的に接続されるところとなる。
ここで、雌ハウジング４０の配設場所によっては、振動を受ける等によって、ゴム栓３０から後方に引き出されているアルミ電線１０が大きく振られ、すなわち軸線方向と交差する方向に大きな曲げ力が作用することがあり得る。

上記のようにアルミ電線１０に対して曲げ力が作用した場合、図５に示すように、ゴム栓３０の後部側に設けられた等径部３５の多くの部分がキャビティ４１の入口４６内に緊密に嵌合されていることから、アルミ電線１０における等径部３５に挿通された部分では曲げが拘束され、一方、テーパ部３６は、後方に向けていわゆる先細りとなって次第に剛性が小さくなっていることから、アルミ電線１０におけるテーパ部３６に挿通された部分は、同テーパ部３６を弾性的に湾曲変形させて曲げ力を吸収しつつ、比較的緩やかな円弧状をなすようにして曲げられる。ここでテーパ部３６は、キャビティ４１の入口４６の開口縁４７から外方に突出しているから、テーパ部３６がキャビティ４１の入口４６の開口縁４７に当たって湾曲変形の妨げを受けることがなく、曲げ力を吸収することが担保される。また等径部３５は、それ自身が変形することが抑えられ、シール性を確保する上で有効である。

以上のように本実施形態によれば、ゴム栓３０から引き出されたアルミ電線１０が繰り返し振動を受けたような場合にも、ゴム栓３０に設けられたテーパ部３６が曲げ力を吸収してアルミ電線１０が緩やかに曲げられることに留められる。アルミ電線１０の芯線１１を構成するアルミ素線１２は、例えば銅素線に比べて機械的強度に劣ると言えるが、上記のように、アルミ電線１０の曲げが緩やかなものに留められるために、アルミ素線１２が切れることが防止される。また、自身が変形し難い等径部３５が設けられているから、シール性も確保される。

また、ゴム栓３０をキャビティ４１の入口４６に嵌着した場合に、テーパ部３６における等径部３５との接続縁３７が、キャビティ４１の入口４６の開口縁４７から外方に位置するようにしたから、テーパ部３６がキャビティ４１の入口４６の開口縁４７に当たって湾曲変形の妨げを受けることがなく、曲げ力を吸収することが担保される。
なお、テーパ部３６における等径部３５との接続縁３７が、キャビティ４１の入口４６の開口縁４７から内方に引っ込んでいた場合、特に、キャビティ４１の入口４６が上を向くように雌ハウジング４０が配されていると、等径部３５の後面側に水等が溜まりやすく、シール性においては芳しくない。その点、テーパ部３６における等径部３５との接続縁３７が、キャビティ４１の入口４６の開口縁４７から外方に位置していれば、上記のような水等が溜まることが回避され、シール性を確保する上で好都合となる。

＜他の実施形態＞
本発明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、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）ゴム栓がキャビティの入口に嵌着された場合の、テーパ部における等径部との接続縁の位置は、キャビティの入口の開口縁と面一または開口縁の外方にあればよい。
（２）ゴム栓の等径部とテーパ部の幅寸法や、両者の幅の比率は、条件等に応じて任意に設定できる。
（３）上記実施形態では、テーパ部の前縁（等径部との接続縁）の外径を等径部の外径と一致させたが、等径部の外径よりも小さくして段付き形状としてもよい。

（４）上記実施形態では、アルミ電線の端末にゴム栓ともども接続する端子金具として雌端子金具を例示したが、雄タブを備えた雄端子金具、あるいは目玉状の接続部を有するＬＡ端子等の他の端子金具であってもよい。
（５）本発明は、芯線を構成する素線の機械的強度が相対的に小さいとされるアルミ電線を用いた場合に特に有効と言えるが、アルミ電線以外の、銅電線等の他の電線を用いた場合にも、芯線の断線防止を同様に図ることができる。

本発明の一実施形態に係るアルミ電線とゴム栓の一部切欠側面図雌端子金具の斜視図雌端子金具並びにゴム栓を雌ハウジングのキャビティ内に挿入する動作を示す断面図雌端子金具並びにゴム栓が正規位置に装着された状態の断面図アルミ電線が曲げ力を受けた状態の断面図

符号の説明

１０…アルミ電線（電線）
１１…芯線
１２…アルミ素線
１３…絶縁被覆
２０…雌端子金具（端子金具）
２５…ワイヤバレル
２６…インシュレーションバレル
３０…ゴム栓
３１…ゴム栓本体
３２…取付部
３４…外側リップ（リップ）
３５…等径部
３６…テーパ部
３７…接続縁
４０…雌ハウジング（コネクタハウジング）
４１…キャビティ
４５…シール部
４６…（キャビティ４１の）入口
４７…（入口４６の）開口縁

Claims

電線の端末に嵌装されて端子金具とともに固着され、前記端子金具がコネクタハウジングのキャビティ内に挿入されることに伴い同キャビティの入口側に嵌着されてシールするゴム栓であって、
当該ゴム栓は、外周面にリップが前後に間隔を開けて２条周設されたゴム栓本体を備え、このゴム栓本体の後端部には、前記キャビティの内周に緊密に嵌合する等径部と、後端に向けて次第に縮径されたテーパ部とが後方に向けて順次に連設され、前記ゴム栓本体の前端側に前記端子金具に固着される取付部が設けられ、
前記キャビティの入口側に嵌着された場合に、前記テーパ部における前記等径部との接続縁が、前記キャビティの入口の開口縁と面一または開口縁の外方に位置するようになっており、
前記等径部は、前記両リップの間隔にほぼ匹敵する幅を有し、
かつ、前記電線における前記等径部に挿通された部分では曲げが拘束される一方、前記テーパ部に挿通された部分では、同テーパ部を弾性的に湾曲変形させて曲げ力を吸収しつつ、比較的緩やかな円弧形をなすように曲げられるようになっていることを特徴とするゴム栓。
電線の端末にはゴム栓が嵌装されて端子金具とともに固着され、前記端子金具がコネクタハウジングのキャビティ内に挿入されることに伴い前記ゴム栓が前記キャビティの入口側に嵌着されてシールするようにした防水コネクタにおいて、
前記ゴム栓は、外周面にリップが前後に間隔を開けて２条周設されたゴム栓本体を備え、このゴム栓本体の後端部には、前記キャビティの内周に緊密に嵌合する等径部と、後端に向けて次第に縮径されたテーパ部とが後方に向けて順次に連設され、前記ゴム栓本体の前端側に前記端子金具に固着される取付部が設けられ、
前記ゴム栓は、前記キャビティの入口に対して、前記テーパ部における前記等径部との接続縁が、前記キャビティの入口の開口縁と面一または開口縁の外方に位置するように嵌着されており、
前記ゴム栓の前記等径部は、前記両リップの間隔にほぼ匹敵する幅を有し、
かつ、前記電線における前記ゴム栓の前記等径部に挿通された部分では曲げが拘束される一方、前記テーパ部に挿通された部分では、同テーパ部を弾性的に湾曲変形させて曲げ力を吸収しつつ、比較的緩やかな円弧形をなすように曲げられるようになっていることを特徴とする防水コネクタ。
前記電線が、金属製の芯線を絶縁被覆で覆った構造であって、この電線における前記芯線の端末には端子金具のワイヤバレルが圧着されるとともに、前記絶縁被覆の端末には前記ゴム栓が嵌装されて、同ゴム栓の前記取付部並びに前記絶縁被覆の端末には、前記端子金具のインシュレーションバレルが圧着されていることを特徴とする請求項２記載の防水コネクタ。
前記電線が、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の芯線を備えたアルミ電線であることを特徴とする請求項３記載の防水コネクタ。