JP5591374B1 - 防水型主端子 - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器の筐体内部への液体の侵入を防止することができ、安価で、部品点数および組付け工数の削減を実現可能な防水型主端子を提供する。
【解決手段】防水型端子１のハウジング３を筐体１０外面にネジ４で固定する際、パッキン５のシール面５１が筐体１０外面に押圧された状態で貫通穴１２をシールする。また、ターミナル２の全周に密着するように配置されたパッキン５の弾性力により、ターミナル２とハウジング３の間の高い防水性が確保されるため、１つのパッキン５で筐体１０とハウジング３の間、ターミナル２とハウジング３の間の２つの防水機能が得られる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子機器の筐体にネジ止めされる防水型主端子に関する。

防水型主端子は、自動車のエンジンルーム内のような被水する環境の電子機器において、筐体内部の電子部品を外部機器と接続する際に用いられる。大電流を扱う電子機器においては、金属製のターミナルを樹脂製のハウジングにインサート成形した防水型主端子が用いられ、ハーネスを介して外部機器との接続を行うことが多い。

従来の防水型主端子では、例えば特許文献１に提示されているように、電子機器の筐体と、この筐体にネジ止めされる防水型主端子のハウジングとの間の防水機能のため、Ｏリングが使用される。また、金属製のターミナルと樹脂製のハウジングの間においても、線膨張係数の違いによる隙間が生じるため、防水対策が必要となる。この防水対策としては、金属製のターミナルに化学的な薬品を塗布しエッジングを行うことで、インサート成形されたターミナルとハウジングの樹脂間の沿面距離を増やす方法がよく知られている。また、ターミナルに特殊な薬品を塗布し、金属と樹脂の間を接合する方法も知られている。

また、特許文献２に提示された液面検出装置では、本体部であるボディに内蔵されたホール素子を外部と電気的に接続するためのターミナルを備え、ターミナルにシールゴムを一体成形したものをボディにインサート成形している。この方法によれば、ボディの成形時において圧縮変形したシールゴムは、成形後においても圧縮状態を保ち、シールゴムとボディの間に面圧が発生している。また、ボディ成形時に樹脂は高温となるため、シールゴムとボディは強固に付着している。すなわち、シールゴムとターミナル間、及びシールゴムとボディ間において高いシール性が得られている。

特許第４４５３７２９号公報 特許第４０８９５２２号公報

しかしながら、金属製のターミナルにエッジングを行いターミナルとハウジング間の沿面距離を増やす方法では、ターミナルとハウジングの隙間が無くなるわけではないので、シール性が不完全である。また、ターミナルとハウジングを接合する方法では、ターミナルの材質が限定され、製造上の制約も多く、加工コストが高くなるという問題がある。

また、特許文献２では、本体部であるボディは電子機器にネジ止めされるものではないため、電子機器の筐体とボディの間の防水対策はなされていない。通常、電子機器の筐体にネジ止めされる防水型主端子では、筐体とハウジングの間にＯリング、ハウジングとターミナルの間にパッキンを配し、２ヶ所の防水対策が必要となる。そのため、部品点数が多く、組付け工数が煩雑となり、コスト高となる問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電子機器の筐体内部への液体の侵入を防止することができ、安価で、部品点数及び組付け工数の削減を実現可能な防水型主端子を提供することを目的とする。

本発明に係る防水型主端子は、電子機器の筐体に取り付けられ、筐体内部の電子部品を外部機器と電気的に接続するための防水型主端子であって、細長い金属板からなり、その一端は筐体に設けられた貫通穴を介して筐体内部に配置され、その他端は筐体外部に配置されるターミナルと、少なくとも筐体外面側においてターミナルの全周に密着するように配置されターミナルと一体化されたパッキンと、ターミナルの長手方向の略中央部に固定され、筐体外面に当接する平坦な当接面と、当接面に対し垂直な方向に貫通するネジ穴を有する樹脂製のハウジングを備え、パッキンは、ハウジング内部に圧縮された状態で固定され、その一部がハウジングの当接面よりも高く形成され当接面から露出したシール面を有し、ハウジングのネジ穴に筐体外面側からネジを挿入することにより、当接面が筐体外面に当接されると共に、パッキンのシール面が筐体外面に押圧され貫通穴をシールするものである。

本発明に係る防水型主端子によれば、ハウジングを筐体外面にネジ止めする際に、パッキンのシール面が筐体外面に押圧され貫通穴をシールするので、筐体とハウジングの間の高い防水性が確保される。また、ターミナルの全周に密着するように配置されたパッキンの弾性力により、ターミナルとハウジングの間の高い防水性が確保される。これらのことから、１つのパッキンで筐体とハウジングの間、及びターミナルとハウジングの間の２つの防水機能が得られ、安価で、部品点数及び組付け工数の削減を実現可能な防水型主端子が得られる。

本発明の実施の形態１に係る防水型主端子の使用形態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る防水型主端子を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る防水型主端子を示す上面図及び断面図である。 本発明の実施の形態１に係る防水型主端子の成形工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る防水型主端子を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る防水型主端子を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る防水型主端子を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る防水型主端子を示す上面図及び部分拡大図である。 本発明の実施の形態２に係る防水型主端子のターミナルの比較例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る防水型主端子のターミナルを示す図である。 本発明の実施の形態３に係る防水型主端子の部品構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る防水型主端子の使用形態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る防水型主端子を示す断面図である。 本発明の実施の形態４に係る防水型主端子の部品構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態４に係る防水型主端子の使用形態を示す斜視図である。

実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１に係る防水型主端子について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態１に係る防水型主端子の使用形態を示す斜視図、図２は、本実施の形態１に係る防水型主端子を示す斜視図、図３（ａ）は、本実施の形態１に係る防水型主端子を示す上面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）中、Ａ−Ａで示す部分の断面図である。
なお、図中、同一部分には同一符号を付している。

図１及び図２に示すように、防水型主端子１は、電子機器の筐体１０及びカバー１１の内部に収納された電子部品（図示省略）を、外部機器（図示省略）と電気的に接続するためのものであり、筐体１０にネジ４により取り付けられる。なお、防水型主端子１と外部機器との接続は、ハーネス（図示省略）を介して行われる。

本実施の形態１に係る防水型主端子１の構成について、図３を用いて詳細に説明する。防水型主端子１は、金属製のターミナル２、樹脂製のハウジング３、ネジ４、及びパッキン５を備えている。ターミナル２は、細長い金属板からなり、その一端は筐体１０に設けられた貫通穴１２を介して筐体１０内部に配置され、筐体１０内部の電子部品に接続される。また、ターミナル２の他端は、筐体１０外部に配置され、ハーネスを介して外部機器に接続される。

パッキン５は、少なくとも筐体１０外面側においてターミナル２の全周に密着するように配置される。パッキン５は、アクリルゴムのようなゴムからなり、ターミナル２と一体化されている。

ハウジング３は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のような熱可塑性樹脂からなり、ターミナル２の長手方向の略中央部に固定される。ハウジング３は、筐体１０外面に当接する平坦な当接面３１と、当接面３１に対し垂直な方向に貫通するネジ穴３２を有している。パッキン５は、ハウジング３内部に圧縮された状態で固定され、その一部がハウジング３の当接面３１から露出したシール面５１を含むシール部５２と、シール部５２の中央部がターミナル２に沿って筐体１０の外側方向に延出した凸部５３を有している。

防水型主端子１を筐体１０に取り付ける際には、ターミナル２の一端を筐体１０に設けられた貫通穴１２を介して筐体１０内部に配置した状態で、ハウジング３のネジ穴３２に筐体１０外面側からネジ４を挿入することにより、ハウジング３の当接面３１が筐体１０外面に当接されると共に、パッキン５のシール面５１が筐体１０外面に押圧され、貫通穴１２をシールする。

次に、防水型主端子１の成形工程について説明する。まず、一次成形により、ターミナル２全周に密着するようにパッキン５を成形する。これにより、ターミナル２は、パッキン５と一体化される。次に、二次成形により、パッキン５と一体化されたターミナル２を、ハウジング３にインサート成形する。これにより、ハウジング３は、パッキン５及びターミナル２と一体化される。

図４は、二次成形工程を示している。ハウジング３の原料である溶融された樹脂３０は、金型１００のゲート１０１から流し込まれる。金型１００は、金型シール部１０２でパッキン５と接触し、流れ込んだ樹脂３０が外部に漏れないようにシールを行っている。このとき、樹脂３０の射出圧力により、パッキン５の凸部５３が周囲に押圧され、圧縮状態となる。また二次成形の後も、樹脂３０が冷え固まり収縮する際に、パッキン５は圧縮状態となる。それらの圧縮状態により生じるパッキン５の弾性力により、パッキン５とハウジング３との間に面圧が生じ、高い密着性が得られる。

一方、二次成形の際の樹脂３０の温度は２６０℃前後であるため、インサート成形されるパッキン５の周囲が溶け、ガスが発生する可能性が高い。パッキン５より発生したガスが内部に溜まった状態で樹脂３０が冷え固まると、パッキン５とハウジング３の間に巣や気泡が生じ、密着性に影響が出る可能性がある。

これに対し、本実施の形態に係る防水型主端子１は、二次成形後、金型１００から取り出され、樹脂３０が冷え固まる際の収縮によって金型シール部１０２の位置にあたるパッキン５とハウジング３の界面から内部に溜まったガスが押し出される。そのため、パッキン５とハウジング３の間に気泡による隙間が生じることなく、高い密着性が確保される。

また、図４に示すように、パッキン５のシール面５１は、ハウジング３の当接面３１よりも高く形成され、剥き出しの状態となっている。これにより、ハウジング３の当接面３１を筐体１０外面に当接させて固定すると、パッキン５のシール面５１は筐体１０の貫通穴１２及びその周辺の筐体１０外面に押圧された状態となり、貫通穴１２を確実にシールすることができる。

本実施の形態１に係る防水型主端子１によれば、ハウジング３を筐体１０外面にネジ４で固定する際に、パッキン５のシール面５１が筐体１０外面に押圧された状態で貫通穴１２をシールするので、筐体１０とハウジング３の間の高い防水性が確保される。また、ターミナル２の全周に密着するように配置されたパッキン５の弾性力により、ターミナル２とハウジング３の間の高い防水性が確保される。

以上のことから、本実施の形態１によれば、１つのパッキン５で、筐体１０とハウジング３の間、及びターミナル２とハウジング３の間の２つの防水機能が得られ、従来のＯリング及びパッキンを用いた防水型主端子に比べ、安価で、部品点数及び組付け工数の削減を実現可能な防水型主端子１が得られる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２では、上記実施の形態１に係る防水型主端子１の変形例について、図５〜図１０を用いて説明する。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。

図５に示すパッキン５ａは、シール面５１を含むシール部５２と、シール部５２の中央部がターミナル２に沿って筐体１０の外側方向に延出した凸部５３を有し、さらに、凸部５３の頂部に傾斜面５４を有する。この傾斜面５４を設けることにより、ハウジング３を筐体１０にネジ止めする際に、ハウジング３と接触する傾斜面５４に斜め方向の力が加わり、パッキン５ａがターミナル２に押し付けられる。従って、ターミナル２とハウジング３の間において、高い防水性が確保される。

図５に示す傾斜面５４を有するパッキン５ａは、ターミナル２とハウジング３の間の防水機能が要求仕様に対して不十分な場合に有効となる。例えば、ハウジング３の二次成形時にパッキン５ａからガスが発生し、パッキン５ａにハウジング３の収縮圧が十分に加わっていない場合、あるいは、要求される防水性能が高くハウジング３の収縮圧だけでは不十分な場合等が該当する。

また、図６に示すパッキン５ｂは、凸部５３の周面に溝５５を有しており、凸部５３がＴ字形状となっている。このような形状とすることにより、ハウジング３の二次成形時に溝５５に樹脂が回り込み、アンカー効果によりハウジング３との密着性が向上する。さらに、溝５５に二次成形時の樹脂の射出圧力が確実に加えられ、樹脂が冷え固まり収縮することによって、ターミナル２とハウジング３の間において高い防水性が確保される。

このような溝５５を有するパッキン５ｂを採用した防水型主端子１は、筐体１０へ組み付ける前に落下等により外部から衝撃が加わった場合にも、パッキン５ｂとハウジング３の密着性が高いため、パッキン５ｂと一体化されたターミナル２がハウジングから抜けるのを防止することができる。なお、アンカー効果を得るための構造として、溝５５の代わりに窪みを設けてもよい。

また、図７に示すパッキン５ｃは、シール部５２の中央部がターミナル２に沿って筐体１０の内側方向に延出した第２の凸部５６を有する。このように、パッキン５ｃを筐体１０の内側に延ばすことにより、筐体１０がアルミニウムのような金属製である場合、ターミナル２と筐体１０の間の絶縁性を確保することができる。なお、パッキン５ｃの体積が増加することによりコストの上昇が懸念されるが、ゴムの耐電圧は高いため、第２の凸部５６は薄くても高い絶縁性が得られる。このため、追加で絶縁部品を加えるよりもコスト削減となる。なお、図５〜図７に示す傾斜面５４、溝５５、及び第２の凸部５６の２つ以上を備えた構成としても良い。

図８（ａ）は、本実施の形態２に係る防水型主端子１を上方向から見た上面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）中、楕円で囲んだ部分を拡大した図である。図８に示すターミナル２ａは、パッキン５と一体化される箇所に、切り欠き２１及び穴２２を有している。なお、切り欠き１及び穴２２のいずれか一方を有するものであってもよい。

このような切り欠き２１及び穴２２を有するターミナル２ａは、アンカー効果によりパッキン５との密着性が向上するため、パッキン５の抜けを防止する効果が得られる。また、二次成形時の樹脂の射出圧力によっても、パッキン５の位置がずれることなく、所定の位置にパッキン５を配置することができる。なお、アンカー効果を得るための構造として、切り欠き２１、穴２２の代わりに突起を設けてもよい。

また、ターミナル２にワイヤー加工を行なった場合、ターミナル２の端はエッジが残る。また、プレス加工においては、図９の比較例に示すように、プレス方向（図９の矢印で示す）の上側にダレ２３、下側にカエリ２４が生じる。ターミナル２のエッジ部分が鋭角になっている場合、二次成形のハウジング３の樹脂の射出圧力の方向や条件によっては、パッキン５全体の圧縮が不均一となり、隙間が生じる可能性がある。

そこで、図１０に示すように、ターミナル２のエッジ部分に面打ち２５を行うことが望ましい。ターミナル２のエッジ部分に面打ち２５を行うことにより、パッキン５全体にかかるハウジング３の樹脂の射出圧力、及び樹脂が冷え固まる収縮圧が均一化され、均一な圧縮が得られるため、パッキン５とハウジング３の間の防水性が確保される。

本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、パッキン及びターミナルの形状に工夫を加えることにより、パッキンとターミナル、またはパッキンとハウジングの密着性の向上が図られ、さらに高い防水性が確保された防水型主端子１が得られる。

実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係る防水型主端子の部品構成を示している。また、図１２は、本実施の形態３による防水型主端子の使用形態を示している。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付し説明を省略する。

図１１に示すように、本実施の形態３に係る防水型主端子１ａのハウジング３ａは、パッキン５ｄが当接し圧縮される凹部（図示せず）と、凹部の底面を貫通するターミナル用穴３３を有している。このように構成されたハウジング３ａにおいては、パッキン５ｄと一体化されたターミナル２ｂをターミナル用穴３３に挿入すると共に、凹部内でパッキン５ｄが圧縮されることにより、パッキン５ｄ及びターミナル２ｂがハウジング３ａに固定される。

本実施の形態３に係る防水型主端子１ａの使用形態は、図１２に示すように、上記実施の形態１と同様であり、電子機器の筐体１０にネジにより取り付けられる。組付けの手順は、まず、パッキン５ｄと一体成形されたターミナル２ｂにハウジング３ａを組付け、その後、ハウジング３ａを筐体１０にネジ止めする。

ハウジング３ａを筐体１０にネジ止めした状態では、図１３に示すように、ネジによる荷重が加えられることで、ハウジング３ａの凹部３４の傾斜面がパッキン５ｄと接触して斜め方向の力が加えられる。これにより、パッキン５ｄがターミナル２ｂに押し付けられ、圧縮状態となる。

本実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られ、さらに、ターミナル２ｂとハウジング３ａの線膨張係数の違いによるクリアランスの変化をパッキン５ｄが緩和することができる。また、本実施の形態３に係る防水型主端子１ａのパッキン５ｄ及びターミナル２ｂの形状に、上記実施の形態２と同様の工夫を加えることにより、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。

実施の形態４．
図１４は、本発明の実施の形態４に係る防水型主端子の部品構成を示している。また、図１５は、本実施の形態４による防水型主端子の使用形態を示している。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付し説明を省略する。上記実施の形態１〜３では、主端子が一つの場合について説明したが、本実施の形態４では、複数のターミナルを互いに絶縁を保ちながら１つのパッキンで一体化し、これを１つのハウジングに固定することにより、複数の主端子が必要な場合に対応するものである。

図１４に示すように、本実施の形態４に係る防水型主端子１ｂのハウジング３ｂは、パッキン５ｅが当接し圧縮される凹部（図示せず）と、凹部の底面を貫通する２つのターミナル用穴３３を有している。このように構成されたハウジング３ｂにおいては、パッキン５ｅと一体化された２つのターミナル２ｃをターミナル用穴３３にそれぞれ挿入すると共に、凹部内でパッキン５ｅが圧縮されることにより、パッキン５ｅ及び２つのターミナル２ｃがハウジング３ｂに固定される。

本実施の形態４に係る防水型主端子１ｂの使用形態は、図１５に示すように、上記実施の形態１と同様であり、電子機器の筐体１０にネジにより取り付けられる。組付けの手順は、まず、パッキン５ｅと一体成形された２つのターミナル２ｃにハウジング３ｂを組付け、その後、ハウジング３ｂを筐体１０にネジ止めする。なお、本実施の形態４では２つのターミナル２ｃを有する防水型主端子１ｂを例に挙げたが、ターミナルは３つ以上であっても良い。

また、本実施の形態４では、ハウジング３ｂの凹部内でパッキン５ｅが圧縮されることにより、パッキン５ｅ及び２つのターミナル２ｃをハウジング３ｂに固定しているが、上記実施の形態１と同様に、パッキン５ｅと一体化された２つのターミナル２ｃをハウジング３ｂにインサート成形しても良い。

本実施の形態４によれば、複数の主端子を備えた防水型主端子１ｂにおいて、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。また、本実施の形態４に係る防水型主端子１ｂのパッキン５ｅ及びターミナル２ｃの形状に、上記実施の形態２と同様の工夫を加えることにより、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

本発明は、被水する環境に設置される電子機器に取り付けられる防水型主端子として利用することができる。

１、１ａ、１ｂ：防水型主端子、２、２ａ、２ｂ、２ｃ ターミナル、３、３ａ、３ｂ ハウジング、４ ネジ、５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ パッキン、１０ 筐体、１１ カバー、１２ 貫通穴、２１ 切り欠け、２２ 穴、２３ ダレ、２４ カエリ、２５ 面打ち、３０ 樹脂、３１ 当接面、３２ ネジ穴、３３ ターミナル用穴、３４ 凹部、５１ シール面、５２ シール部、５３ 凸部、５４ 傾斜面、５５ 溝、５６ 第２の凸部、１００ 金型、１０１ ゲート、１０２ 金型シール部。

Claims (11)

1. 電子機器の筐体に取り付けられ、前記筐体内部の電子部品を外部機器と電気的に接続するための防水型主端子であって、
   細長い金属板からなり、その一端は前記筐体に設けられた貫通穴を介して前記筐体内部に配置され、その他端は前記筐体外部に配置されるターミナル、
   少なくとも前記筐体外面側において前記ターミナルの全周に密着するように配置され前記ターミナルと一体化されたパッキン、
   前記ターミナルの長手方向の略中央部に固定され、前記筐体外面に当接する平坦な当接面と、前記当接面に対し垂直な方向に貫通するネジ穴を有する樹脂製のハウジングを備え、
   前記パッキンは、前記ハウジング内部に圧縮された状態で固定され、その一部が前記ハウジングの前記当接面よりも高く形成され前記当接面から露出したシール面を有し、
   前記ハウジングの前記ネジ穴に前記筐体外面側からネジを挿入することにより、前記当接面が前記筐体外面に当接されると共に、前記パッキンの前記シール面が前記筐体外面に押圧され前記貫通穴をシールすることを特徴とする防水型主端子。
2. 前記ハウジングは、その成形時において、前記パッキンと一体化された前記ターミナルをインサート成形することにより、前記パッキン及び前記ターミナルと一体化されていることを特徴とする請求項１記載の防水型主端子。
3. 前記ハウジングは、前記パッキンが当接し圧縮される凹部と、前記凹部の底面を貫通するターミナル用穴を有しており、前記パッキンと一体化された前記ターミナルを前記ターミナル用穴に挿入すると共に前記凹部内で前記パッキンが圧縮されることにより、前記パッキン及び前記ターミナルが前記ハウジングに固定されていることを特徴とする請求項１記載の防水型主端子。
4. 前記パッキンは、前記シール面を含むシール部と、前記シール部の中央部が前記ターミナルに沿って前記筐体の外側方向に延出した凸部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の防水型主端子。
5. 前記パッキンは、前記凸部の頂部に傾斜面を有することを特徴とする請求項４記載の防水型主端子。
6. 前記パッキンは、前記凸部の周面に窪みまたは溝を有することを特徴とする請求項４記載の防水型主端子。
7. 前記パッキンは、前記シール部の中央部が前記ターミナルに沿って前記筐体の内側方向に延出した第２の凸部を有することを特徴とする請求項４記載の防水型主端子。
8. 前記ターミナルは、前記パッキンと一体化される箇所に、穴及び切り欠きのいずれか一方または両方を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の防水型主端子。
9. 前記ターミナルのエッジ部分には、面打ちが行われていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の防水型主端子。
10. 前記ターミナルを複数備え、それらが互いに絶縁を保ちながら１つの前記パッキンと一体化され、１つの前記ハウジングに固定されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の防水型主端子。
11. 前記ターミナルは、ハーネスを介して外部機器と接続されることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の防水型主端子。