JP6003825B2 - 自動車用防水コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、自動車に搭載される防水コネクタに関するものである。

図７に示すように、自動車用防水コネクタ１００は、電線１０１とハウジング１０２の間にゴム栓１０３が挟み込まれている。ゴム栓１０３は、キャビティ１０４の内周面に弾性的に密着することにより、電線１０１とキャビティ１０４内面との間をシールする防水ゴム栓として構成されている（例えば、特許文献１参照）。

自動車用防水コネクタは、耐振動性が要求される場合がある。例えばエンジンに直結して取付けられるコネクタは、振動を大きく受ける。コネクタに振動が加わると、オスメス嵌合型のハウジングや端子間で相対的な動きが発生し、コネクタの端子接点部が摩耗してしまう。

すなわちエンジンの振動や走行による振動等が発生すると、電線１０１に振動荷重が加わり、電線１０１に接続されているメス端子１０５、オス端子１０６が矢印１０８のように振動する。メス端子１０５とオス端子１０６の端子接触部１０７では、端子どうしが接触した状態で動くため、端子接点の摩耗が発生する。端子接点の摩耗を防止する手段として、例えばオスメスハウジング間のガタ詰めを行い端子間の摺動を抑制する方法が公知である（例えば特許文献２参照）。

特許第４４３８５９０号公報 特許第４５６１７０８号公報

近年、ＨＥＶやＥＶ車向けの大電流コネクタは、電線径が１５〜５０ｍｍ^２と太い電線が使用されるようになっている。電線が太くなると、振動を受けた際に電線に加わる振動荷重も大きくなる。そのためオスメスハウジング間のガタ詰めを行い端子間の摺動を抑制する方法では、振動を十分抑制できない虞がある。振動の抑制が不十分になると、電線からの荷重入力による端子接点の摩耗が発生する可能性が大きくなる。

これに対し、前記特許文献１に記載のゴム栓を装着する防水コネクタでは、ゴム栓の電線長手方向の厚みを増やすことが試みられている。例えば本願出願人は、ゴム栓の厚みを増やすために、複数個のゴム栓を挿入して、電線部からの入力荷重による端子の変形を小さくして、端子摩耗を抑制した防水コネクタを先に提案している（特願２０１２−９１８２５号）。

上記の先の提案において、複数個のゴム栓は、予め電線配策前に電線に挿入しておいて、電線末端に端子を取り付けて、ゴム栓を装着した端子付き電線をキャビティに挿通して配策する必要があった。ゴム栓をキャビティに配策した後では、ゴム栓をキャビティに挿通したり、取り外したりすることは不可能である。そのため、所定の数のゴム栓を予め電線に装着しておいて、電線の先端に端子を接続して、電線とゴム栓をハウジングに装着する必要がある。後からゴム栓を増やしたいと思っても、ゴム栓の数を増やすことはできない。

また車載条件等によっては、ゴム栓の個数を減らしても良い場合がある。しかしながら電線の先端に端子を装着した状態では、挿入したゴム栓を電線から取り外すことは困難である。そのため、過剰のゴム栓が取り付けられた状態でハウジングに装着することになる。その場合、ゴム栓は過剰に挿入していることになってしまい、ゴム栓が過剰の分だけ、工数の増加や材料コストの増加につながるという問題があった。

本発明の課題は、上記従来技術の欠点を解決しようとするものであり、電線からの振動を良好に吸収して端子接点部の摩耗を防止することが可能であり、必要に応じてゴム栓の数を調節することを容易に行うことが可能な自動車用防水コネクタを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の自動車用防水コネクタは、
絶縁電線の導体に接続される嵌合用端子が、ハウジングの内部の端子用キャビティに収容され、貫通穴を有するゴム栓に前記絶縁電線が挿通され、前記ゴム栓が前記端子用キャビティの入口に挿入されて前記ハウジングの内部を防水している自動車用防水コネクタであって、
一つの端子用キャビティの入口に複数のゴム栓が挿入されて構成され、前記ゴム栓は、径方向の外周から前記貫通穴まで切り込みが設けられて軸方向に切断された一つの切断面を有する防振ゴム栓と、前記切り込みが設けられず切断面を有していない防水ゴム栓とを少なくとも各１個以上備え、
前記防水ゴム栓を前記端子用キャビティの入口の内方に装着してコネクタに防水性を持たせ、前記防振ゴム栓を前記防水ゴム栓よりも前記端子用キャビティの外方に装着してコネクタに防振性を持たせたことを要旨とするものである。

上記自動車用防水コネクタにおいて、前記防振ゴム栓は、前記切断面の一方の面に凸部が設けられ、前記切断面の他方の面に前記凸部が嵌合する凹部が設けられていることが好ましい。

上記自動車用防水コネクタにおいて、前記防水ゴム栓が複数個のゴム栓から構成することができる。

上記自動車用防水コネクタにおいて、前記防振ゴム栓が複数個のゴム栓から構成することができる。

本発明の自動車用防水コネクタは、一つの端子用キャビティの入口に複数のゴム栓が挿入されて構成され、前記ゴム栓は、径方向の外周から前記貫通穴まで切り込みが設けられて軸方向に切断された一つの切断面を有する防振ゴム栓と、前記切り込みが設けられず切断面を有していない防水ゴム栓とを少なくとも各１個以上備え、前記防水ゴム栓を前記端子用キャビティの入口の内方に装着してコネクタに防水性を持たせ、前記防振ゴム栓を前記防水ゴム栓よりも前記端子用キャビティの外方に装着してコネクタに防振性を持たせたことにより、防水ゴム栓がコネクタに防水性を持たせると共に、防振ゴム栓により電線からの振動を良好に吸収して端子接点部の摩耗を防止することが可能であり、前記防振ゴム栓は前記切り込みが設けられていることにより、絶縁電線に嵌合用端子を接続して端子付き電線を作製した後や、端子用キャビティに嵌合用端子を収容した後であっても、絶縁電線に防振ゴム栓を装着したり、取り外したりすることが可能であるから、必要に応じてゴム栓の数を調節することを容易に行うことができる。また、防水効果と振動防止効果を得るために必要な数のゴム栓を最適化して使用することが可能であるから、工数の増加や材料コストの増加を引き起こすおそれがないという効果が得られる。

図１は本発明の自動車用防水コネクタの一例としてオスメス嵌合型のコネクタを示す断面図である。 図２は図１の防水コネクタのゴム栓部分を拡大した断面図である。 図３は本発明の防水コネクタに用いる防振ゴム栓の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図４は端子付き電線に防振ゴム栓を装着する方法を説明するための斜視図である。 図５は防振ゴム栓の他の例を示し、（ａ）は外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線縦断面図であり、（ｃ）は（ａ）の切断面の凹凸を嵌合した状態を示す断面図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は防振ゴム栓の他の態様を示し、切り込み部分を示す平面図である。 自動車用防水コネクタの従来例を示す断面図である。

以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明する。図１は本発明の自動車用防水コネクタの一例としてオスメス端子嵌合型のコネクタを示す断面図である。図１に示す実施例の自動車用防水コネクタ１（以下単にコネクタということもある）は、オス端子２を有するオスコネクタ３が、メス端子４を有するメスコネクタ５に嵌合するように形成されたオスメス嵌合型のコネクタ１である。

オスコネクタ３は、プラスチック成形品からなるオスコネクタのハウジングに端子用キャビティが設けられている。オス端子用キャビティ内には、オス端子２が取付けられている。該オス端子２には特に図示しないが、絶縁電線に接続されている。オス端子２は、導体が絶縁体からなる被覆材で被覆された絶縁電線の導体が圧着されて電気的に接続されている。

メスコネクタ５もオスコネクタ２と同様に、プラスチック成形品からなるメスコネクタのハウジング６にメス端子用キャビティ７が設けられている。メス端子用キャビティ７内には、メス端子４が収容されている。該メス端子４には、絶縁電線８の導体９が圧着されて電気的に接続されている。

オス端子２及びメス端子４は嵌合用端子である。オスコネクタ３とメスコネクタ５を嵌合すると、オスコネクタ３のオス端子２がメスコネクタ５のメス端子４に嵌合して接触し、端子どうしの接触部分により電気的に接続するようになっている。

尚、図１のコネクタは、絶縁電線として高圧系電線に用いられる高圧系電線用コネクタの例である。高圧系電線は、低圧系電線と比較して、外径の太い電線が用いられる。具体的な高圧系電線としては、電線径が１５〜５０ｍｍ^２の範囲のものが用いられる。

図２は図１の防水コネクタのゴム栓部分を拡大した断面図である。図２に示すように、貫通穴を有するゴム栓２０に、絶縁電線８が挿通されている。また一つの端子用キャビティ７には、１個の嵌合用端子（メス端子４）が収容されると共に、該端子用キャビティ７の入口には、１個の防水ゴム栓２１と１個の防振ゴム栓２２の合計二つのゴム栓が挿入されてゴム栓２０が構成されている。防水ゴム栓２１と１個の防振ゴム栓２２は、弾性を有するシリコーンゴムから形成されている。

ゴム栓２０のうち防水ゴム栓２１は、端子用キャビティ７の入り口の内方となる端子４側に装着して、コネクタ１に防水性を付与している。またゴム栓２０の防振ゴム栓２２は、端子用キャビティ７の入口の防水ゴム栓２１よりも外方となる位置に装着してコネクタ１に防振性を持たせている。防振ゴム栓２２が防水ゴム栓２１よりも外方に位置しているので、ハウジングに端子を収容した後でも、防振ゴム栓の数を増やしたり、減らしたりすることを容易に行うことができる。また切り込みのある防振ゴム栓２２は切り込みのない防水ゴム栓２１よりも防水性が劣る可能性があるが、内側にある防水ゴム栓２１によりキャビティの防水性を確実に維持することができる。

図３は本発明のコネクタに用いる防振ゴム栓の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。防振ゴム栓２２は、図３（ａ）に示すように、切り込み２６が軸方向の一方の端部から他方の端部まで達するように形成されている。また切り込み２６は、同図（ｂ）に示すように、径方向の外周２４から貫通穴２５まで達するように形成されている。切り込み２６の部分は、二つの切断面が対向するようになっている。防振ゴム栓２２は、切り込み２６の切断面の間隔を広げて変形させることで、貫通穴２５に電線を嵌め込むことができる。

防振ゴム栓２２は、このように切り込み２６が設けられているため、絶縁電線８の端末に端子４が接続された後であっても、貫通穴２５に電線を挿入した状態となるように、絶縁電線８の外周に装着することが可能である。

防振ゴム栓２２は、外径が端子用キャビティ７の内径よりも大きい円筒状に形成されている。ゴム栓の径方向の略中央には、絶縁電線８を挿通可能な大きさの貫通穴２５が設けられている。貫通孔２５の大きさは、絶縁電線８の外径とほぼ同じか、外径よりも若干小さく形成されている。

防振ゴム栓２２の軸方向端部の表面は平坦面に形成されている。防振ゴム栓２２の径方向外表面周囲には、径方向に互いに平行な４本の凸条が形成されている。防振ゴム栓２２は、キャビティ７内面と接する外表面が軸方向に凹凸に形成されている。

防振ゴム栓２２の製造は、例えば、従来の防水ゴム栓用い、所定の箇所にニッパー等で切り込み２６を入れて切断面を形成することで得られる。また防振ゴム栓２２を成形する際に、切断面が形成されるように成形してもよい。

防水ゴム栓２１は、防振ゴム栓２２のような切り込みがなく、切断面を有していない。防水ゴム栓２１は、従来、この種の防水コネクタに用いられていた防水用のゴム栓をそのまま利用することができる。

例えば防水ゴム栓２１は、外径が端子用キャビティ７の内径よりも大きい円筒状に形成されている。防水ゴム栓２１の径方向の略中央には、絶縁電線８を挿通可能な大きさの貫通孔が設けられている。貫通孔の大きさは、絶縁電線８の外径とほぼ同じか、外径よりも若干小さく形成されている。

防水ゴム栓２１の軸方向端部の表面は平坦面に形成されている。防水ゴム栓２１の径方向外表面は、防振ゴム栓２２と同様に、軸方向に平行な４本の凸条が形成されていて、キャビティ内面と接する面が凹凸状に形成されている。

防水ゴム栓２１、防振ゴム栓２２の外径は、端子用キャビティ７の径よりも大きく形成されているため、ゴム栓を端子用キャビティ７に挿入すると、ゴム栓が圧縮された状態となって、ゴムの弾性力により端子用キャビティ７の壁面に押圧される。絶縁電線８が挿通された防水ゴム栓２１を端子用キャビティ７に装着することで、端子用キャビティ７の内部は、防水ゴム栓２１により水が侵入しないようにシールされる。

また防水ゴム栓２１と防振ゴム栓２２から構成されるゴム栓２０は、外表面がハウジング６の端子用キャビティ７内面に密着している。自動車等で振動が発生すると、コネクタ１に接続されている絶縁電線８は、振動により大きく揺れる。絶縁電線８の揺れがコネクタ１と共振状態になる場合は、大きな荷重がゴム栓２０を介してハウジング６に伝わる。そのため、絶縁電線８からの荷重が直接オス端子２とメス端子４に加わることがなく、端子間で接触荷重が発生して端子の接触部分が摩耗するのを防止できる。

図４は端子付き電線に防振ゴム栓を装着する方法を説明するための斜視図である。図４に示すように、絶縁電線８の端部にメス端子４を接続する前に、防水ゴム栓２１の貫通穴に絶縁電線８を挿入する。次いで、絶縁電線８の端部に、メス端子４を圧着して接続し、絶縁電線８の導体９とメス端子４が電気的に接続するように一体化させる。所定の位置に防水用ゴム栓２１が装着された端子付き電線１０が形成される。

防振ゴム栓２２は、上記端子付き電線１０の所定の位置に、防振ゴム栓２２の切り込み２６を広げて、被覆材１１の外側から嵌め込んで装着する。防振ゴム栓２２は、絶縁電線８に装着後、ゴム弾性により、広げた切り込み２６の切断面の間隔が元に戻り、貫通穴２５側を被覆材１１の表面に密着させることができる。このようにして防水ゴム栓２１と防振ゴム栓２２が装着された端子付き電線１０を得ることができる。

図１、２に示すように、ハウジング６の内部の端子用キャビティ７に、上記の端子付き電線１０の端子４とゴム栓２０が装着された電線を挿入することで、図１に示すように、防水ゴム栓による防水性と防振ゴム栓による防振性を併せ持つコネクタ１を得ることができる。

防水ゴム栓２１の外径は、端子用キャビティ７の径よりも大きく形成されている。そのため防水ゴム栓２１を端子用キャビティ７に挿入すると、防水ゴム栓２１が圧縮された状態となって、ゴムの弾性力により端子用キャビティ７の壁面に押圧される。絶縁電線８が挿通された防水ゴム栓２１を端子用キャビティ７に装着することで、端子用キャビティ７の内部は、防水ゴム栓２１により水が侵入しないようにシールされる。

防水ゴム栓２１及び防振ゴム栓２２は弾性を有するシリコーンゴムから形成されている。そのため防水ゴム栓２１の貫通孔に絶縁電線８を挿通した場合に、絶縁電線８の被覆材１０と防水ゴム栓２１の間は、漏水しない程度に密着するようになっている。

防水ゴム栓２１及び防振ゴム栓２２の、貫通穴方向の長さは特に限定されず、コネクタに要求される防水性や、防振性、キャビティの大きさ等に応じて、適宜の長さに設定することができる。

コネクタ１を製造する場合、端子付き電線をキャビティ７内に収容した後に防振ゴム栓を装着することも可能である。また、端子付き電線をキャビティ７内に収容し防振ゴム栓を１個装着した後に、キャビティの長さ等に応じて、必要であれば更に防振ゴム栓２２を装着することも可能である。また２個以上の防振ゴム栓２２を装着した端子付き電線を形成した後で、防振ゴム栓２２を取り外して減らすことも容易である。

このように、本発明によれば、防振ゴム栓２２の数を、必要に応じで増減することを容易に行うことができる。また、防振ゴム栓２２の増減は、どの工程でも容易に行うことができる。このように防振ゴム栓２２の数を、最適な数に設定することができるので、材料のコストや、製造コストが増大することを避けることができる。

図５は防振ゴム栓の他の例を示し、（ａ）は外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（ｃ）は（ａ）の切断面の凹凸を嵌合した状態を示す断面図である。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、防振用ゴム栓２２は、切り込み２６を形成した切断面の一方の面２６ａに凹部２７を設け、切断面の他方の面２６ｂに前記凹部２７に嵌合する凸部２８を設けてもよい。同図（ｃ）に示すように凹部２７と凸部２８は、切断面を合わせた際に凹凸嵌合するように形成されている。防振ゴム栓２２の切断面に凹凸嵌合する凹凸が形成されていると、防振ゴム栓２２をハウジングの端子用キャビティ７の入口に挿入する際に、防振ゴム栓２２の切断面どうしがずれにくくなって、防振ゴム栓２２がねじれた状態で端子用キャビティ７に挿入されることを防止できる。

図６（ａ）〜（ｃ）は防振ゴム栓の他の態様を示し、切り込み部分を示す平面図である。図３に示す防振ゴム栓は、切り込みを軸方向に対し平行に直線的に形成したものであるが、防振ゴム栓の切り込みは上記の形態に限定されるものではない。例えば、防振ゴム栓の切り込みは、図６（ａ）に示すように、軸方向に対し角度を持たせて斜めに切り込みを形成してもよい。また図６（ｂ）に示すように、軸方向に対し鉤状に切り込みを形成してもよい。また図６（ｃ）に示すように、軸方向にジグザグに切り込みを形成してもよい。

本発明のコネクタは、エンジンに直接、接続されるコネクタ等のように、振動を大きく受ける部分の自動車用防水コネクタに用いられる。特に、電線径の太い、１５〜５０ｍｍ^２の電線を用いた高圧系電線用防水コネクタの場合の端子接点部の摩耗防止に効果的である。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

本発明コネクタにおいて、ゴム栓２０は、少なくとも１個の防水ゴム栓２１と、１個の防振ゴム栓２２を有していればよい。例えばコネクタは、防水ゴム栓２１を２個以上用いても良いし、防振ゴム栓２２を２個以上用いても、防水ゴム栓２１と防振ゴム栓２２を各２個以上用いてゴム栓２０を構成しても、いずれでもよい。

また上記実施例のゴム栓２０の防水ゴム栓２１、防振ゴム栓２２は、ハウジングと接する外周面に凸条が形成されているが、外周面の形状は特に限定されず、突起を設けてもよいし、凹部や凹溝等を設けてもよい。また防振ゴム栓２２は、外周面が凸条等のない平坦な円筒表面として形成されていてもよい。また防水ゴム栓２１、防振ゴム栓２２は貫通孔の内面が凹凸面に形成されていても、あるいは凹凸のないフラット面に形成されていても、いずれでもよい。

また防水ゴム栓２１及び防振ゴム栓２２等のゴム栓２０の材質は、シリコーンゴム以外でもよい。ゴム栓２０は、例えば、弾性を有し防水性を確保することが可能なものであれば、他のゴム等を用いてもよい。

また上記実施例の防水コネクタ１は、一つの端子を収容する端子用キャビティが一つ設けられている例を示したが、特に図示しないが、複数の端子を収容するための複数の端子用キャビティが設けられているハウジングに、端子用キャビティの数に対応する数の端子を装着して構成してもよい。

また上記実施例のコネクタは、メス端子が装着されたメスコネクタのハウジングの例を示したが、オス端子が装着されたオスコネクタのハウジング側に防水ゴム栓と防振ゴム栓とからなるゴム栓を端子用キャビティの入口に装着して本発明のコネクタを構成してもよい。またオスコネクタのハウジング及びメスコネクタのハウジングの両方に防水ゴム栓と防振ゴム栓からなるゴム栓を装着してコネクタを構成してもよい。

１ 自動車用防水コネクタ
２ オス端子
３ オスコネクタ
４ メス端子
５ メスコネクタ
６ メスコネクタのハウジング
７ メスコネクタの端子用キャビティ
８ 絶縁電線
９ 絶縁電線の導体
１０ 端子付き電線
１１ 絶縁電線の被覆材
２０ ゴム栓
２１ 防水ゴム栓
２２ 防振ゴム栓
２４ 防振ゴム栓の外周
２５ 防振ゴム栓の貫通穴
２６ 防振ゴム栓の切り込み

Claims (4)

1. 絶縁電線の導体に接続される嵌合用端子が、ハウジングの内部の端子用キャビティに収容され、貫通穴を有するゴム栓に前記絶縁電線が挿通され、前記ゴム栓が前記端子用キャビティの入口に挿入されて前記ハウジングの内部を防水している自動車用防水コネクタであって、
   一つの端子用キャビティの入口に複数のゴム栓が挿入されて構成され、前記ゴム栓は、径方向の外周から前記貫通穴まで切り込みが設けられて軸方向に切断された一つの切断面を有する防振ゴム栓と、前記切り込みが設けられず切断面を有していない防水ゴム栓とを少なくとも各１個以上備え、
   前記端子用キャビティは、前記防振ゴム栓の全体を収容可能であり、
   前記防水ゴム栓を前記端子用キャビティの入口の内方に装着してコネクタに防水性を持たせ、前記防振ゴム栓を前記防水ゴム栓よりも前記端子用キャビティの外方に装着してコネクタに防振性を持たせたことを特徴とする自動車用防水コネクタ。
2. 前記防振ゴム栓は、前記切断面の一方の面に凸部が設けられ、前記切断面の他方の面に前記凸部が嵌合する凹部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の自動車用防水コネクタ。
3. 前記防水ゴム栓が複数個のゴム栓から構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の自動車用防水コネクタ。
4. 前記防振ゴム栓が複数個のゴム栓から構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動車用防水コネクタ。

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