JP5528778B2 - シール構造 - Google Patents

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本発明は、シール構造に係り、特に、電気機器が収容されるハウジング又は筐体のコネクタ挿入口にコネクタが挿入された状態でコネクタをハウジング又は筐体にボルトで固定したときにコネクタ挿入口の内面とコネクタの外面との間にできる隙間を弾性部材で封止するシール構造に関する。

車両等に搭載される電気機器は、液体や気体の漏れを防止するとともに騒音や振動等を遮断するため、筐体により覆われている。この筐体には、電気機器を外部の電線と接続するためのコネクタが嵌挿されるコネクタ挿入口が設けられており、一般に、コネクタ挿入口は、コネクタの断面形状と同じ矩形に形成されている。コネクタは、コネクタ挿入口に挿入される筒状部と、筒状部の基端側から延出して筐体に当接するフランジ部とを有しており、筒状部の外面には、コネクタ挿入口の内面と対向する位置にガスケットが装着される環状の溝が設けられ、フランジ部には、筒状部を挟んだ両側にそれぞれボルト穴が設けられている。

このコネクタは、環状溝にガスケットが装着された筒状部を筐体のコネクタ挿入口に挿入し、フランジ部のボルト穴に挿入されたボルトを筐体側のボルト穴に螺合させることにより筐体に取り付けられる。ここで、コネクタ挿入口に挿入された筒状部の外面とコネクタ挿入口の内面との間の隙間はガスケットで封止されている。

これに関連する技術として、特許文献1には、筐体に形成されるコネクタ挿入口と、コネクタ挿入口に挿入されるコネクタの外面との間を弾性部材(ガスケット)でシールするとともに、コネクタを筐体にボルトで固定する構造が開示されている。

特開2007−311224号公報

ところで、コネクタに装着される弾性部材は、全周に渡って溝底から均一な厚みで形成されている。そのため、コネクタがコネクタ挿入口に挿入されてボルトが締め付けられる前は、弾性部材がコネクタ挿入口の内面を押圧する力が全周に渡って均一となり、良好なシール性が確保されている。

しかしながら、ボルトの締め付け時においては、ボルトを締め付ける際の回転力により、コネクタがボルトの回転方向に従動し、コネクタ挿入口の開口内を回動してしまう。その結果、ボルトの回転方向に面するコネクタ挿入口の内面を押し付ける弾性部材の押圧力は増加するが、ボルトの回転方向と反対方向に面するコネクタ挿入口の内面を押し付ける弾性部材の押圧力は減少する。このようにコネクタ挿入口の内面を押し付ける弾性部材の押圧力が減少する領域が生じると、弾性部材の押圧力が不均一となり、シール性が低下するおそれがある。

本発明は、ボルト締付時にコネクタがコネクタ挿入口の中を回動することによるシール性の低下を抑制することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、ハウジング又は筐体に形成される矩形のコネクタ挿入口に、環状の弾性部材が装着された筒状のコネクタを嵌挿し、このコネクタをハウジング又は筐体にボルトで取り付けたときにコネクタ挿入口の内面とコネクタの外面との間にできる隙間を封止するシール構造において、コネクタは、コネクタ挿入口に嵌挿されるとともに弾性部材が装着される環状溝が形成される断面矩形の筒状部と、この筒状部から延設されてハウジング又は筐体のコネクタ挿入口の周縁に当接するフランジ部と、このフランジ部の筒状部を挟んだ両側に形成される複数のボルト穴とを有し、両側のボルト穴を結ぶ線と交差しない2つの対向する環状溝にそれぞれ装着される弾性部材の部位の溝底と当接する面からの厚みは、ボルトを締め付けたときの筒状部の回動によりコネクタ挿入口の内面を押し付ける押圧力が減少する方の厚みが、押圧力が増加する方の厚みよりも大きく設定されることを特徴とする。

即ち、コネクタは、ボルトを締め付ける際にコネクタ挿入口の中で筒状部が回動するが、その回動によりコネクタ挿入口の内面を押し付ける弾性部材の押圧力が増加する領域に、溝底からの厚みが小さい方の弾性部材を配置させ、その領域と対向する環状溝の領域、つまり、筒状部の回動によりコネクタ挿入口の内面を押し付ける弾性部材の押圧力が減少する領域に、溝底からの厚みが大きい方の弾性部材を配置させる。このようにすれば、ボルトを締め付けることにより、弾性部材の押圧力が減少する領域が生じたとしても、その領域の弾性部材の厚みが大きく形成されているため、必要な押圧力を確保することができ、シール性の低下を抑制することができる。ここで、コネクタは、筒状部の両側のボルト穴のうち、どちらのボルト穴にボルトを締め付けるかによって、筒状部の回動方向が異なってくるが、例えばボルトの締め付け作業を標準化しておき、最終的にすべてのボルトが締め付けられた状態における筒状部の回動方向を予め把握しておくことにより、弾性部材の厚みの大きい方と小さい方の位置関係を定めることができる。

この場合において、弾性部材の前記厚みは、ボルトを締め付けたときに筒状部が回動する角度に基づいて設定されることが好ましい。このようにすれば、弾性部材の厚み寸法を適正な大きさに設定することができるため、シール性の低下をより確実に抑制することができる。

本発明を適用してなるシール構造の一実施形態の全体構成を説明する分解斜視図である。 本実施形態のシール構造に用いる弾性部材の正面図である。 図2の弾性部材のA−A矢示断面図である。 本実施形態のシール構造の背面図である。 本実施形態のシール構造の側断面図であり、図4のB−B矢示断面図である。 本実施形態のシール構造において、ボルトを締め付けてコネクタを筐体に取り付ける動作を説明する図である。 本実施形態のシール構造において、ボルトを締め付ける前のシール状態を説明する図であり、図5のC部の拡大図である。 本実施形態のシール構造において、ボルトを締め付けた後のシール状態を説明する図であり、図5のC部の拡大図である。 図7と比較するため、従来の弾性部材を用いたときのボルトを締め付ける前のシール状態を説明する図である。 図8と比較するため、従来の弾性部材を用いたときのボルトを締め付けた後のシール状態を説明する図である。

以下、本発明を適用してなるシール構造の一実施形態について図1〜図5を参照して説明する。

本実施形態のシール構造1とは、図1に示すように、図示しない電気機器が収容される筐体3のコネクタ挿入口5の内面7と、コネクタ挿入口5に嵌挿されるコネクタ9の外面11との間の隙間を弾性部材13で封止するシール構造をいう。ここで、電気機器とは、例えば、車両等に搭載される電動モータ等、機械を駆動させるための装置をいう。筐体3は、ここでは電気機器等を収容する金属製の容器をいうが、端子や電気機器等を収容するハウジングであってもよい。筐体3には、電気機器の端子台に対向する壁面にはコネクタ9を取り付けるための矩形のコネクタ挿入口5が形成されており、そのコネクタ挿入口5の長手方向(図1の左右方向)の両側の周縁には、それぞれボルト穴15が1個ずつ形成されている。

コネクタ9は、例えば、電気機器の端子台に複数の電線を端子を介して電気的に接続するためのものであり、絶縁性を有する合成樹脂で形成されている。このコネクタ9は、筐体3のコネクタ挿入口5の周縁に当接するフランジ部17を有しており、フランジ部17の一方の面、つまり筐体3と対向する側の面には、コネクタ挿入口5に嵌挿される断面矩形の筒状部19が突出して形成され、フランジ部17の他方の面、つまり筒状部19と反対側の面には、断面矩形の筒状の電線支持部21が形成されている。

図5に示すように、筒状部19と電線支持部21は、フランジ部17を挟んで同軸状に延在するとともに内部が連通されて形成され、その内部には電線を案内して端末部分を係止する係止部23を備えた中空状の案内面25が複数並列(図1)に設けられている。フランジ部17には、筒状部19の基端を挟んだ両側に1箇所ずつボルト穴27が形成されている。また、筒状部19の外面11には、環状溝29が全周に渡って形成されている。

弾性部材13は、コネクタ9の筒状部19の環状溝29に装着される環状のシール材(ガスケット)であり、例えば、ゴム系の樹脂材料やウレタン系、アクリル系等の弾力性のある樹脂材料で形成されている。図2、3に示すように、本実施形態の弾性部材13は、開口側から見たとき概ね矩形に形成されており、厚み方向の断面は、筐体3のコネクタ挿入口5の内面7との密着性を高める複数のリップ31が全周に渡って突出して形成されている。

弾性部材13は、コネクタ9の2つのボルト穴27a,27b(図1)を結ぶ線と交差しない2つの対向する環状溝29に装着される部位、つまり、弾性部材13の長手方向に延在する平行な一対の領域α、βにおいて、環状溝29の溝底と当接する面(内周面)からの厚み方向の寸法(以下、厚み寸法という。)が、領域αの厚み寸法Lよりも領域βの厚み寸法Lが大きくなるように設定されている。

即ち、本実施形態では、全周に渡って厚みが均一に形成される従来の弾性部材の厚み寸法に対し、領域αの厚み寸法Lをより小さく設定し、領域βの厚み寸法Lをより大きく設定している。例えば、従来の厚み寸法をLとした場合、Lに対してLをXだけ小さく設定すると、LはLに対してXだけ大きく設定する。一方、弾性部材の短手方向に延在する平行な一対の領域の厚み寸法は、いずれも従来の弾性部材の厚み寸法と同じ寸法に設定されており、厚み寸法Lよりも大きく、厚み寸法Lよりも小さい任意の寸法となっている。

次に、シール構造を組み立てる手順について図1を参照して説明する。先ず、コネクタ9の筒状部19に形成される環状溝29に弾性部材13を装着する。このとき、弾性部材13は、領域αが図1の上側、領域βが図1の下側に位置するように装着する。実施形態では、弾性部材13の領域αの中央部分に突起部35(図1)を設けているため、この突起部35を目印として装着することにより、領域αと領域βを適正な位置に装着することができる。

続いて、弾性部材13が装着されたコネクタ9を筐体3に近づけて、筒状部19をコネクタ挿入口5に嵌挿させる(図4)。この状態で、コネクタ9の2箇所のボルト穴27と筐体3の2箇所のボルト穴15は、自然と穴合わせがなされるため、電線支持部21側からボルト穴27にボルト33を通し、筐体3のボルト穴15にボルト33を螺合させることにより、コネクタ9が筐体3に固定される。これにより、コネクタ9の筒状部19とコネクタ挿入口5との間が弾性部材13により封止されたシール構造が完成する(図5)。

ここで、ボルト33の締め付けがシール構造のシール性に及ぼす作用について図面を参照して説明する。図6に示すように、シール構造を背面側(図1の左手前側)からみたときの右側のボルト穴27aにボルト33を通して締め付ける場合、ボルト33を締め付ける際にボルト33の鍔部とコネクタ9のフランジ部17との間に生じる摩擦力により、コネクタ9は、ボルト33を中心としてボルト33の回転方向a(時計回り)に従動し、コネクタ挿入口5の中を例えばθの角度だけ回動する。このようにコネクタ9が回動すると、ボルト33の回転方向aに面するコネクタ挿入口5の内面7aを押し付ける弾性部材13の押圧力が増加する一方、ボルト33の回転方向aと反対方向に面するコネクタ挿入口5の内面7bを押し付ける弾性部材13の押圧力が減少する。

実際の組み立て作業においては、2本のボルト33が締め付けられており、それぞれのボルト33を締め付けるときに筒状部19が回動する方向は逆方向となるため、筒状部19が常に一方向だけに回動するということはない。しかし、2本のボルトの締め方によっては、結果として一方のボルトの締め付けによる影響が他方よりも大きくなり、筒状部19がいずれかの方向に回動した状態で取り付けられることが多い。そのため、本実施形態では、例えば、2本のボルト33の締め付け方、具体的には、締める順番や回転数などを標準化しておき、そのように2本のボルト33が締め付けられたときに、筒状部19が所定方向に回動する角度θを予め計測又は算出により把握しておく。そして、この回動方向と回動角度θに基づいて、弾性部材13の領域αの厚み寸法Lと領域βの厚み寸法Lを設定する。

ここで、ボルト33を締め付ける前後の弾性部材13の圧縮状態の変化を説明するため、本実施形態の弾性部材13を用いたときの、ボルト33を締め付ける前後のシール部分を拡大した様子をそれぞれ図7、図8に示し、比較のため、厚み寸法が均一な従来の弾性部材37を用いたときの、ボルト33を締め付ける前後のシール部分を拡大した様子をそれぞれ図9、図10に示す。図7〜図10では、いずれも図の上側が弾性部材の領域α、下側が領域βとなり、弾性部材の圧縮代を分かりやすくするため、弾性部材を変形させずにコネクタ挿入口5の内面7に重ねて表している。また、ここでは2本のボルト33が締め付けられた状態で、筒状部19が上側に回動することを想定している。なお、圧縮代とは、コネクタ挿入口5の内面7と重なる弾性部材の厚みをいうものとする。

先ず、厚み寸法が均一な従来の弾性部材37を用いる場合、図9に示すように、ボルト33の締め付け前は、領域αの圧縮代Lと領域βの圧縮代Lが同じ大きさとなるため、筒状部19とコネクタ挿入口5との間は全周に渡って均一にシールされている。

これに対し、ボルト33の締め付け後は、上述したように筒状部19が回動してコネクタ挿入口5の中で上側に移動するため、弾性部材37は、領域αがコネクタ挿入口5の内面7aを押し付ける押圧力が増加し、領域βがコネクタ挿入口5の内面7bを押し付ける押圧力が減少する。そのため、図10に示すように、領域αの圧縮代Lは、ボルト33を締め付ける前の圧縮代Lよりも大きくなり、領域βの圧縮代L10はボルト33を締め付ける前の圧縮代Lよりも小さくなる。これにより、弾性部材37の領域αでは圧縮代が過大となる反面、領域βでは圧縮代が減少することから、領域βのシール性が低下するおそれがある。

一方、本実施形態の弾性部材13を用いる場合、上述したように、弾性部材13は、領域αの厚み寸法Lが領域βの厚み寸法Lよりも小さく設定されているため、ボルト33の締め付け前は、図7に示すように、領域αの圧縮代Lが領域βの圧縮代Lよりも小さくなっている。したがって、領域αは圧縮代が不足し、領域βは圧縮代が過剰となる。

これに対し、ボルト33の締め付け後は、筒状部19が回動してコネクタ挿入口5の中で上側に移動するため、弾性部材13は、領域αがコネクタ挿入口5の内面7aを押し付ける押圧力が増加し、領域βがコネクタ挿入口5の内面7bを押し付ける押圧力が減少する。そのため、図8に示すように、領域αの圧縮代Lは、ボルト33を締め付ける前の圧縮代Lよりも大きくなり、領域βの圧縮代Lはボルト33を締め付ける前の圧縮代Lよりも小さくなる。したがって、領域αの圧縮代Lと領域βの圧縮代Lは、結果として同じ大きさとなり、どちらの領域も弾性部材13による押圧力が略等しくなる。したがって、筒状部19とコネクタ挿入口5との間は全周に渡って均一にシールされる。

このように本実施形態では、ボルト33を締め付ける際の筒状部19の動作、つまり回動方向と回動角度に基づいて、弾性部材13の領域αと領域βの厚み寸法を異ならせて設定しているため、筒状部19の回転の影響を受けることなく、筒状部19の外面11とコネクタ挿入口5の内面7との間の隙間を均一に封止することができ、良好なシール性を確保することができる。

また、本実施形態では、筐体3に形成されるボルト穴15がコネクタ挿入口5の長手方向の両側の周縁に設けられているため、弾性部材13の長手方向に延在する平行な一対の領域を領域α、領域βとしている。しかし、ボルト穴15がコネクタ挿入口5の短手方向の両側の周縁に設けられている場合、筒状部19はコネクタ挿入口5の中を回動し、その内面7c、7d(図1の左右方向)のいずれかの方向に移動することになる。したがって、この場合には、弾性部材13の短手方向に延在する平行な一対の領域を領域α、領域βとして、厚み寸法を規定すればよい。

このように、弾性部材13の領域αと領域βは、コネクタ挿入口5に対するボルト穴15の位置、つまりコネクタ9の筒状部19に対するボルト穴27の位置に応じて、弾性部材13の長手方向又は短手方向のいずれかの領域に設定されるが、コネクタ挿入口5の中での筒状部19の回動方向によっては、弾性部材13の長手方向と短手方向の両方にそれぞれ領域αと領域βを設定することもできる。

また、本実施形態では、コネクタ挿入口5の長手方向の両側にそれぞれ1箇所ずつボルト穴15が形成される例を説明したが、これに限られるものではなく、両側にそれぞれ複数(例えば2箇所ずつ)のボルト穴15が形成されていてもよい。この場合においても、事前に想定される筒状部19の回動方向や回動角度に基づいて、弾性部材13の厚み寸法を規定することにより、上記と同様の効果を得ることができる。

1 シール構造
3 筐体
5 コネクタ挿入口
7 内面
9 コネクタ
11 外面
13 弾性部材
15 ボルト穴
17 フランジ部
19 筒状部
27 ボルト穴
29 環状溝
33 ボルト
37 弾性部材

Claims (2)

  1. ハウジング又は筐体に形成される矩形のコネクタ挿入口に、環状の弾性部材が装着された筒状のコネクタを嵌挿し、該コネクタを前記ハウジング又は前記筐体にボルトで取り付けたときに前記コネクタ挿入口の内面と前記コネクタの外面との間にできる隙間を封止するシール構造において、
    前記コネクタは、前記コネクタ挿入口に嵌挿されるとともに前記弾性部材が装着される環状溝が形成される断面矩形の筒状部と、該筒状部から延設されて前記ハウジング又は前記筐体の前記コネクタ挿入口の周縁に当接するフランジ部と、該フランジ部の前記筒状部を挟んだ両側に形成される複数のボルト穴とを有し、
    記両側のボルト穴を結ぶ線と交差しない2つの対向する環状溝にそれぞれ装着される前記弾性部材の部位の溝底と当接する面からの厚みは、前記ボルトを締め付けたときの前記筒状部の回動により前記コネクタ挿入口の内面を押し付ける押圧力が減少する方の厚みが、前記押圧力が増加する方の厚みよりも大きく設定されることを特徴とするシール構造。
  2. 前記弾性部材の前記厚みは、前記ボルトを締め付けたときに前記筒状部が回動する角度に基づいて設定されることを特徴とする請求項1に記載のシール構造。
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