JP5417800B2 - パッキン - Google Patents

Description

本発明は、電気配線用の防水コネクタに用いられるパッキンに関し、特に、金属製の雄雌コネクタハウジング間をシールするパッキンに関するものである。

従来、この種のパッキンとしては、例えば、図６に示すようなものがある。図６は、従来技術に係るパッキンの使用状態を示す模式的断面図である。

パッキン１００は、防水コネクタを構成する雄コネクタハウジング２００と雌コネクタハウジング３００との間に装着されて、防水コネクタ内部に塩水等が浸入するのを防ぐためのものである。

パッキン１００は、雌ハウジングコネクタ３００の外周面に設けられた環状溝に装着されており、内周面が該環状溝の溝底に密着し、外周面に形成されたリップ部が雄コネクタハウジング２００の内周面に密着する。これにより、雄コネクタハウジング２００の先端面と該先端面に対向する雌コネクタハウジング３００の端面との隙間から浸入してきた塩水等が、さらに防水コネクタ内部に浸入するのが防止される。

なお、関連する先行技術としては以下に示す文献に記載されたものがある。
特開２００４−２４１１５５号公報 実開平３−１３０４７１号公報 特開２０００−５５２０３号公報 特開２００４−２０７０４０号公報 特開平８−１０２３４４号公報 特開２０００−２８６００６号公報

上述した防水コネクタにおいては、まずパッキン１００を雌コネクタハウジング３００の環状溝に装着し、それから雄コネクタハウジング２００と雌コネクタハウジング３００とを嵌め合わせることで防水コネクタが結合される。

ここで、パッキン１００の外径は、パッキン１００を径方向に圧縮して密着性を高めるため、雄コネクタハウジング２００の内径よりも大きく設定されている。したがって、雄コネクタハウジング２００の嵌合時には雄コネクタハウジング２００の先端面とパッキン１００が接触することになる。

そこで、雄コネクタハウジング２００の先端面とパッキン１００が引っかかってパッキン１００の倒れや座屈等を生じたりするのを抑制するため、雄コネクタハウジング２００の先端面内側縁部はテーパ状に形成されている。

そうすると、雄コネクタハウジング２００と雌コネクタハウジング３００が嵌合された状態では、雄コネクタハウジング２００のテーパ面と該テーパ面に対向する雌コネクタハウジング３００の角部との間に隙間４００が形成される。パッキン１００は隙間４００よりも内部側でシールするため、隙間４００には塩水等が溜まってしまう。

電気配線用に使用される防水コネクタは、コネクタハウジングに収容された電気回路か
ら発生する電磁波や、電気回路に悪影響を与える外部からの電磁波等をシールドする必要があるため、金属製のものが採用される。

そうすると、雄コネクタハウジング２００および雌コネクタハウジング３００が金属製の場合には、隙間４００に溜まった塩水等の影響により、コネクタハウジングが腐食してしまうことがある。コネクタハウジングが腐食するとパッキン１００の密着性が低下する等してシール性能が低下してしまう。

本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、金属コネクタハウジングの腐食を抑制してシール性能を維持し、防水コネクタの長寿命化を図ることができるパッキンを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明におけるパッキンは、
金属製の防水コネクタ用のパッキンであって、
雄コネクタハウジングに設けられる筒状部の内周面と、該筒状部に挿入される雌コネクタハウジングの挿入部の外周面との間に装着されるパッキンにおいて、
前記筒状部先端の内周縁部に設けられるテーパ面と、該テーパ面に向き合う前記挿入部根元の端面との間の隙間を埋めるように前記テーパ面と前記端面との間に延出された延出
部を備え、
前記延出部は、前記テーパ面に密着するリップ部と、前記端面側に向かって突出するように設けられ、かつ前記リップ部が前記テーパ面から受ける圧縮力の分力によって前記端面に対してつぶされるようにして密着する突起部とを備えることを特徴とする。

このように、延出部がテーパ面と端面の間の隙間を埋めるように延出し、かつ、延出部に備えられたリップ部と突起部が該隙間においてテーパ面と端面にそれぞれ密着することにより、防水コネクタ内部に対してより外部側でシールして該隙間に塩水等が溜まってしまうのを防止することができる。

また、リップ部と突起部がテーパ面と端面にそれぞれ密着することにより、コネクタハウジングと塩水等との接触面積を小さくすることができる。

さらに、リップ部や突起部のような突起状の部分を密着させる構成とすることにより、より高い面圧でシールすることができる。

したがって、塩水等による金属製のコネクタハウジングの腐食を抑制することができる。

前記挿入部の前記外周面に設けられた環状溝に装着され、
前記筒状部の前記内周面に密着する外周リップ部と、
前記環状溝の溝底面に密着する内周リップ部と、
をさらに備えるようにしてもよい。

このように、延出部よりもさらに防水コネクタの内部側でシールするリップ部を設けることにより、より確実な塩水等の浸入防止を図ることができ、シール性が向上される。

また、コネクタハウジングと塩水等との接触面積がさらに小さくなりコネクタハウジングの腐食を一層抑制することができる。

前記外周リップ部は、前記内周リップ部よりもリップ高さが高くリップ幅が大きくてもよい。

このように、外周リップ部を内周リップ部に対して相対的に高くすることにより、挿入部を筒状部に挿入する際に筒状部先端のテーパ面が外周リップ部に当たったときに、外周リップ部が筒状部から受ける力に対して相対的に変形し易くなる。

それにより、挿入部の挿入時の抵抗が低減されるとともに筒状部との引っかかりが抑制され、パッキン全体の倒れや座屈等を抑制することができる。したがって、挿入部の挿入性が向上される。

また、外周リップ部の幅を内周リップ部に対して相対的に大きくすることにより、挿入部の挿入時の外周リップ部の倒れを防止することができる。

また、リップ部と筒状部の接触面積を大きくとることができるので、筒状部内周面と塩水等との接触面積が小さくなり、コネクタハウジングの腐食をさらに抑制することができる。

以上説明したように、本発明により、金属コネクタハウジングの腐食を抑制してシール性能を維持し、防水コネクタの長寿命化を図ることができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
本発明の実施例に係るパッキンについて、まず図１および図２を参照して説明する。図１は、本実施例に係るパッキンの断面図である。図２は、本実施例に係るパッキンが装着される防水パッキンの概略構成を示す模式的断面図である。

本実施例に係るパッキン１は環状の密封部材であり、防水コネクタを構成する雄コネクタハウジング４と雌コネクタハウジング５との間に装着され、塩水等が防水コネクタ内部に進入するのを防止する。

雄コネクタハウジング４には筒状部４０が設けられており、雌コネクタハウジング５には筒状部４０に挿入される挿入部５０が設けられている。挿入部５０の外周面にはパッキン１が装着される環状溝５１が設けられており、パッキン１は筒状部４０の内周面と環状溝５１の溝底面にそれぞれ密着することでシール機能を発揮する。

雄コネクタハウジング４の内部には電気回路６が、雌コネクタハウジング５の内部には電線７がそれぞれ収容されている。挿入部５０が筒状部４０に挿入されて雄コネクタハウジング４と雌コネクタハウジング５と一体的に嵌め合わされることにより、電気回路６と電線７とが接続される。

本実施例に係るパッキン１の形状について、図１を参照して詳しく説明する。パッキン１は略筒状に形成されたゴム材料（例えば、シリコーンゴム等）製の環状部材である。

パッキン１の外周面には外径方向に突出した第１外周リップ部１１と第２外周リップ部２１が、防水コネクタの内部側となるパッキン１の一方の端部側（図１の上側）から、防
水コネクタの外部側となる他方の端部側（図１の下側）に向かって順に設けられている。

また、パッキン１の内周面には内径方向に突出した第１内周リップ部１２および第２内周リップ部２２が、外周リップと同様に一方の端部側から他方の端部側に向かって順に設けられている。

第１外周リップ部１１と第１内周リップ部１２、および、第２外周リップ部２１と第２内周リップ部２２は、リップ部の頂点の軸方向における位置がそれぞれ略一致するように設けられている。

さらに、パッキン１の他方の端部には、外径方向にフランジ状に延出された延出部３０が設けられている。延出部３０は、第２外周リップ部２１および第２内周リップ部２２よりもさらに外部側でシールする第３外周リップ部３１と突起部３２とを備える。

延出部３０は、パッキン１の一方の端部側の角部が、後述するように、雄コネクタハウジング４の筒状部４０のテーパ面に密着する第３外周リップ部３１として構成されている。また、突起部３２は、パッキン１の他方の端部側の延出部３０の端面から軸方向に突出した形状を有している。

上述のように構成されたパッキン１の使用状態について図３を参照して説明する。図３は、図２の点線で囲った箇所Ｘを拡大した図である。

パッキン１が装着される環状溝５１は、挿入部５０の根元側の外周面に設けられており、環状溝５１の挿入部５０根元側の溝側面は、挿入部５０根元から外径方向に延びる端面５３と同一面を形成している。以下、環状溝５１の挿入部５０根元側の溝側面を含めて端面５３として説明する。

外周リップ部１１、２１のリップ部頂点の径寸法は、防水コネクタ結合時にパッキン１を径方向に圧縮してパッキン１によるシール性を高めるため、挿入部５０の外周面の径寸法（あるいは、筒状部４０の内径寸法）よりも大きく設定されている。したがって、挿入部５０を筒状部４０に挿入する前のパッキン１を環状溝５１に装着した状態においては、外周リップ部１１、２１が環状溝５１からある程度はみ出した状態となる。

そうすると、挿入部５０の挿入時には筒状部４０の先端面４２が外周リップ部１１、２１と接触することになるため、先端面４２と外周リップ部１１、２１が引っかかりを生じてパッキン１の破損や倒れ等を引き起こすのを防止するべく、筒状部４０先端の内周縁部はテーパ状に形成されている（テーパ面４３）。

なお、外周リップ部１１、２１のはみ出しの程度はコネクタハウジング等の仕様、環境条件やテーパ面４３の傾斜角度等により適宜設定されるものである。

また、外周リップ部１１、２１が環状溝５１からはみ出た構成なので、挿入部５０が筒状部４０に挿入された状態においては、外周リップ部１１、２１および内周リップ部１２、２２が、各々径方向につぶされるようにして、筒状部４０の内周面４１および環状溝５１の溝底面５２にそれぞれ密着する。

延出部３０の外径寸法もまた、外周リップ部１１、２１と同様、挿入部５０を筒状部４０に挿入する前の状態において、挿入部５０の外周面の径寸法（あるいは、筒状部４０の内径寸法）よりも大きく設定されている。

そして、挿入部５０が筒状部４０に挿入された状態においては、パッキン１の一方の端部側（第２外周リップ部２１に隣接する側）の延出部３０の角部が、第３外周リップ部３１として筒状部４０のテーパ面４３に密着する。

突起部３２は、第３外周リップ部３１がテーパ面４３から受ける圧縮力の分力により端面５３に対して軸方向につぶされるようにして密着する。

延出部３０の外径方向への延出の度合いは、テーパ面４３と端面５３とにより形成される隙間を可能な限り埋めるべく設定される。すなわち、第３外周リップ部３１と突起部３２が防水コネクタ内部に対してより外部側でそれぞれテーパ面４３と端面５３に密着するように適宜設定される。

このように、延出部３０によって、外周リップ部１１、２１および内周リップ部１２、２２よりもさらに外部側で密封する構成とすることにより、筒状部４０の先端面４２と端面５３との間から漏れてきた塩水等がテーパ面４３と端面５３とにより形成される空間に溜まってしまうのを抑制することができる。したがって、該空間内に溜まった塩水等による金属性コネクタハウジングの腐食を抑制することができる。

また、第３外周リップ部３１と突起部３２がテーパ面４３と端面５３にそれぞれ密着することにより、テーパ面４３および端面５３の塩水等との接触面積を小さくすることができる。

また、第３外周リップ部３１や突起部３２のような突起状の部分を密着させる構成とすることにより、テーパ面４３および端面５３に対してより高い面圧で密着してシールすることができる。

ここで、外周リップ部１１、２１のリップ高さ（パッキン外周面からリップ部頂点までの径方向の距離）およびリップ幅（リップ部両側の根元部分の間の軸方向の距離）は、内周リップ部１２、２２に対して相対的に高く、また、大きく設定されている。

このように、外周リップ部１１、２１のリップ高さを内周リップ部１２、２２に対して相対的に高く設定することにより、挿入部５０を筒状部４０に挿入する際に筒状部４０先端のテーパ面４３が外周リップ部１１、２１に当たったときに、外周リップ部１１、２１が筒状部４０から受ける力に対して相対的に変形し易くなる。

それにより、挿入部５０の挿入時の抵抗が低減されるとともに筒状部４０と外周リップ部１１、２１の引っかかりも抑制され、パッキン１全体の倒れや座屈等を抑制することができる。したがって、挿入部５０の挿入性が向上される。

また、外周リップ部１１、２１のリップ幅を内周リップ部１２、２２に対して相対的に大きくすることにより、挿入部５０の挿入時の外周リップ部１１、２１の倒れを防止することができる。

また、外周リップ部１１、２１と筒状部ない周面４１の接触面積を大きくとることができるので、筒状部内周面４１と塩水等との接触面積が小さくなり、コネクタハウジングの腐食をさらに抑制することができる。

なお、本実施例においては、パッキン１の外周面および内周面にそれぞれ設けるリップ部の数を二個ずつとしているが、その数は限定されるものではなく、パッキンの仕様等によって適宜増やしてシール性をさらに高めることができるのはいうまでもない。

（変形例）
ここで、延出部３０の突起部３２は、図１〜図３に示すように、延出部３０の雌コネクタハウジング５の端面５３側全体に形成されているが、突起部の形状はこれに限られるものではない。すなわち、図４に示すように、延出部３０の端面５３側の一部分から部分的に軸方向に突出するような形状であってもよい。

本発明の実施例に係るパッキン１の変形例に係るパッキン１´について図４を参照して説明する。図４は変形例に係るパッキン１´の断面図である。

なお、パッキン１´は、パッキン１における突起部３２の代わりに突起部３３を設けた点でパッキン１と異なるだけで、他の構成要素およびその効果はパッキン１と同様である。したがって、他の構成要素およびその効果についての説明は省略する。

図に示すように、パッキン１´の突起部３３は、パッキン１の突起部３２から外周面側の角部をえぐり取ったような形状を有しており、その先端面が小さくなっている。したがって、雌コネクタハウジング５の端面５３に接触する面積はパッキン１の突起部３２よりも小さくなっている。

このように端面５３に対する突起部の接触面積を相対的に小さくすることで、該接触面で発生する面圧を相対的に大きくすることができる。

突起部の端面５３との接触面積を変化させることによる面圧の変化について図５を参照して説明する。図５は、端面５３との接触面における面圧分布を比較するための図であり、（ａ）は実施例における面圧分布を示し、（ｂ）は変形例における面圧分布を示している。

図上側は、挿入部５０が筒状部４０に挿入された状態における各パッキン１、１´の雌コネクタハウジング５の端面５３側の様子を拡大して示した断面図である。

また、図下側は、縦軸を面圧（ＭＰａ）、横軸をパッキン内周面から延出部外周面までの距離（ｍｍ）とし、挿入部５０挿入後の各パッキン１、１´の雌コネクタハウジング５の端面５３側の端面と雌コネクタハウジング５の端面５３との間の面圧をＦＥＭ解析により測定した結果である。

なお、図上側で示した範囲Ａ、Ｂと図下側の面圧分布で示した範囲Ａ、Ｂはそれぞれ対応している。

測定の対象としたパッキンは、装着前の状態において、パッキン内周面から延出部外周面（外周リップのリップ先端）までの長さが２．４±０．０８ｍｍ、延出部の軸方向の幅が１±０．０７ｍｍ、突起部の高さが０．２ｍｍのパッキンである。

図に示すように、突起部３２の場合のピーク面圧は０．２ＭＰａであるのに対し、突起部３３の場合のピーク面圧は０．８ＭＰａとなっており、面圧が著しく高くなっていることがわかる。したがって、ピーク面圧の高い突起部３３を採用することでシール性の向上を図ることができる。

本発明の実施例に係るパッキンの断面図である。 図１のパッキンの使用状態を示す模式的断面図である。 図２の一部拡大図である。 変形例に係るパッキンの断面図である。 実施例と変形例の面圧分布を示す図である。 従来技術に係るパッキンの使用状態を示す模式的断面図である。

符号の説明

１、１´ パッキン
１１ 第１外周リップ部
１２ 第１内周リップ部
２１ 第２外周リップ部
２２ 第２内周リップ部
３０ 延出部
３１ 第３外周リップ部
３２ 突起部
３３ 突起部
４ 雄コネクタハウジング
４０ 筒状部
４１ 外周面
４２ 先端面
４３ テーパ面
５ 雌コネクタハウジング
５０ 挿入部
５１ 環状溝
５２ 溝底面
５３ 端面
６ 電気回路
７ 電線

Claims (3)

1. 金属製の防水コネクタ用のパッキンであって、
   雄コネクタハウジングに設けられる筒状部の内周面と、該筒状部に挿入される雌コネクタハウジングの挿入部の外周面との間に装着されるパッキンにおいて、
   前記筒状部先端の内周縁部に設けられるテーパ面と、該テーパ面に向き合う前記挿入部根元の端面との間の隙間を埋めるように前記テーパ面と前記端面との間に延出された延出部を備え、
   前記延出部は、前記テーパ面に密着するリップ部と、前記端面側に向かって突出するように設けられ、かつ前記リップ部が前記テーパ面から受ける圧縮力の分力によって前記端面に対してつぶされるようにして密着する突起部とを備えることを特徴とするパッキン。
2. 前記挿入部の前記外周面に設けられた環状溝に装着され、
   前記筒状部の前記内周面に密着する外周リップ部と、
   前記環状溝の溝底面に密着する内周リップ部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のパッキン。
3. 前記外周リップ部は、前記内周リップ部よりもリップ高さが高くリップ幅が大きいことを特徴とする請求項２に記載のパッキン。

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