JP6227175B2 - コネクタ組立体 - Google Patents

Description

本発明は一般に、防湿および防水完全性を有する電気コネクタまたは光ファイバコネクタの分野に関する。より詳細には、本発明は、コネクタの成形プラスチック部分に隣接するＯリングシールの強化されたシーリング性能を提供する。

電気コネクタに対する用語「雄」および「雌」という呼称は、当分野において一貫して使用されているわけではない。一部のコネクタは、それらの電気コンタクトがソケットか、ピン（もしくはブレードなど）か、またはソケットとピンの組み合わせかに関わらず、それらのインサートが相手側コネクタのシェル内に受けられることから、「雄」と呼ばれる。本明細書で使用される「インサート」は、コンタクトを定位置に保持しそれらを互いに、およびシェルから電気的に絶縁するコネクタの部分を指す。インサートは、多くの円筒形コネクタ組立体の場合と同じく、コネクタ組立体の別個の取外し可能な構成要素である必要はなく、接合された単一のコネクタの同じ機能を果たす部分を含んでもよい。「シェル」は、コネクタの外側ケースまたは外面を指す。

他のコネクタ（例えば、Ｄサブコネクタ）は、雄コネクタのシェルが雌コネクタのインサートを受けるにも関わらず、それらのピンコンタクトが相手側コネクタのソケットコンタクト内に受けられることから「雄」と呼ばれる。さらに、コネクタ対は、どちらのコネクタのシェルも相手側コネクタのインサートを受けないように、張り出したシェルを有さずに構成されてもよい。したがって、本明細書で使用される「雄」および「雌」という呼称は、コネクタ対の相補的なコネクタ同士を区別するために発明者の選好によって指定される。これらの用語は、いかなる制限的な態様で使用されることも意図されていない。

他のコネクタ性別の呼称、例えば用語「プラグ」および「レセプタクル」、も電気コネクタの分野で使用される。口語的に使用されるように、「プラグ」のインサートが「レセプタクル」のシェル内に受けられる。プラグもレセプタクルも、ピン、ソケット、またはピンとソケットの組み合わせを有することが当分野で知られている。しかし、「プラグ」および「レセプタクル」という専門用語は、代替的な意味になることもある。例えば、「プラグ」は、ケーブルまたはコードの自由端を終端接続させるように設計されたコネクタとしても定義され、「レセプタクル」は、隔壁、壁、外枠、またはパネルに固定されたコネクタとして定義される。言い換えれば、どちらのインサートがどちらのシェル内に受けられるか、またはどちらのコネクタがピンコンタクト、ソケットコンタクトなどを有するかに関わらず、「プラグ」は移動可能なコネクタであり、「レセプタクル」は固定されたコネクタである。後者の専門用語を使用すると、２つのケーブルをつなげるときに「プラグ型」のコネクタは「プラグ」と称されることが多く、「ケーブルを接続するレセプタクル型のコネクタ」は「ケーブル接続プラグ」と称されることが多い。上記の定義にも関わらず、本明細書で使用されるとき、用語「プラグ」は単に他方のシェル内に受けられるコネクタインサートの部分を指し、用語「レセプタクル」は単に他方のインサートを受けるコネクタシェルの部分を指す。

水中または湿潤な環境に配備されることになる電導線または光ファイバをつなげる必要があるときには、容易な嵌合および防水完全性を提供するように構築されたコネクタを使用することが好ましい。要求される特徴が、修繕可能なこと、または変更可能なことである場合、コネクタのケーブル端部をシールするために典型的にはＯリング、ガスケット、またはパッキンが使用される。あるいは、再挿入が必要ない場合は、ケーブルジャケットとコネクタの間でシールが作られるように、コネクタがポッティング、接着接合、またはオーバーモールドされることがある。しかし、２つの嵌合したコネクタ間の境界面をシールすることは、従来からガスケットまたはＯリングを使用することに限られており、ガスケットまたはＯリングは、隣接面と一致するように圧縮され、それにより、繰り返し嵌合および嵌合解除することができる流体を通さないバリアまたはシールが作られる。

２つのコネクタ間の共通の境界面は、圧縮係合してシールをもたらす１つのシーリング要素だけでシールされることが最も多い。シーリング要素は、コネクタを構成する別個の分離した一片であっても、単一の成形コネクタの切り離せない部分であってもよい。境界面シーリング要素が１つしかないコネクタ対は、シーリングの冗長性をもたらさず、したがってコネクタ境界面で不良シールがあると、接続の完全性を損なう可能性が高い。

従来技術のコネクタ対が図１に示されており、米国特許第７，１９５，５０５号明細書に記載されている。図１は、外側端面および外側側面を有する円筒形プラグを画成するインサートを含む雄コネクタを示す。雄コネクタは、ソケットまたはピンなどの１つもしくは複数の電気コンタクトまたは光ファイバコンタクトを含む。雄コネクタのプラグは、外側端面から第１の長手方向距離にある、外側側面周りに配設された第１の環状溝、および外側端面から溝よりもさらに遠くなるように外側端面周りに突出する第１の環状可撓性シーリング要素によって特徴付けられる。

図１に示される雌コネクタは、内側端面および内側側面を有するレセプタクルを画成するシェルを含む。雌コネクタは、嵌合を目的として雄コネクタのコンタクトに対応する１つもしくは複数の電気コンタクトまたは光ファイバコンタクトを含む。雌接続部のレセプタクルは、内側端面からおおよそ第１の長手方向距離にある内側側面周りに突出した第２の環状可撓性シーリング要素、および内側端面からおおよそ第２の長手方向距離にある内側側面周りに配設された第２の環状溝によって特徴付けられる。言い換えれば、レセプタクルは、プラグのシーリング要素がレセプタクルの溝に受けられ、その逆も同様になるようにプラグを取外し可能に受けるように構成および設計され、それにより冗長性のあるシールでコンタクトを動作可能に結合する。

プラグの表面の外部円筒表面が、図１のコネクタのインサートの内部円筒形表面と相互作用するコネクタのシーリング性能には問題が存在することがあり、したがって、コネクタにわずかな湿気の通路が形成される。この現象は、コネクタが高圧水環境にさらされる場合、特に問題である。

本発明の主目的は、高圧水条件下で漏入を受ける可能性が少ないコネクタを提供することである。

本発明の別の目的は、雄コネクタに固定されるケーブル用の軟質プラスチックオーバーモールドを提供することであり、オーバーモールドは、顕著な型分割線（significant mold parting line）を有さない硬質成形プラスチックから形成されたインサートを囲むように設計される。

本発明は、オーバーモールドおよびインサートが漏入を受けないように作製された、成形硬質プラスチックインサートおよび軟質オーバーモールドコネクタを含む電気コネクタに関する。

本発明は、添付図面に表される実施形態に基づいて、以下で詳細に記載される。

１つの環状隆起シーリング要素および１つのシーリング要素受け溝を有する雄コネクタ、ならびに、１つの相補的なシーリング要素受け溝および１つの相補的な環状シーリング要素を有する雌コネクタを示す、従来技術のコネクタ対の断面図である。 図６の断面図に示される雄部分の切断線６−６を有する、本発明の接続部の雄部分の側面図である。 図７の断面図に示される雄部分の切断線７−７を有する、コネクタの雄部分の端面図である。 コネクタの雄部分の後方からの立面図である。 雄コネクタの前方部分の立面図である。 図２の６−６線に沿って見た、雄コネクタの断面図である。 図３の７−７線に沿って見た、雄コネクタの断面図である。 嵌合して接続する前の、雄コネクタおよび雌コネクタの側面図である。 図８の９−９線に沿って切り取られた、雄および雌コネクタの断面図である。 互いに接続されて接続部を形成している、雄および雌コネクタの側面図である。 図１０の１１−１１線に沿って切り取られた断面図である。 図１１の１２−１２線に沿って切り取られた断面図である。

図２、図３、図４、および図５は、雄コネクタ２０の立面図である。結合ナット１が、硬質ポリウレタン製のプラグコネクタ本体２の外側の周りに位置づけられる。コネクタオーバーモールド５は、曲がり制限器としての役割を果たし、軟質ポリウレタン製である。オーバーモールド５は、ケーブル６周りに配設される。結合ナット１は、雌の結合片に結合ナット１をつなぎ留めるための横方向に延在するロック片８を有する（図１１を参照）。

図６は、雄コネクタ２０の図２の６−６線から見た断面図である。図７は、図３の７−７線に沿って見た雄コネクタ２０の断面図である。図６はロック片８を示すが（図２を参照）、図７は図６のロック片８から９０°離れた向きに見ていることに注意されたい。

オーバーモールド片５（軟質ポリウレタン製）がケーブル６およびプラグコネクタ本体２（硬質ポリウレタン製）周りに配置されるとき、強度および水の浸入からの保護を維持するために、基準線１０を示すことによって参照される図６の表面１０は、それらが接するところで互いに接合されることが不可欠である。ポリウレタン材料で形成されるプラグコネクタ本体２は、型分割線ができる可能性がないように成形される。プラグコネクタ本体２もオーバーモールド５もポリウレタン材料のものであるので、プラグコネクタ本体２は硬質ポリウレタンのものであり、コネクタオーバーモールド片５は軟質ポリウレタンのものであるが、それらの溶融温度は同様である。作製中、互いに接続されている間に加熱されると、プラグコネクタ本体２の硬質ウレタンの部分的な再溶融が生じ、コネクタオーバーモールド５とプラグコネクタ本体２の１０−１０線に沿って材料の融着が起こる。

図６および図７に示されるように、コネクタオーバーモールド５は、Ｏリング溝、すなわちＯリング１４が配置される環状空間１２、を提供するように、雄プラグコネクタ本体２と協調的に設計される。図７および図９は、雌部分１８の対応するピン１３と嵌合する（図１２を参照）プラグコネクタ本体２の接続ピン７を示す。以下で図１１および図１２に示されるように、アライメントキー路１６がＯリング１４に接触し、それにより雄プラグコネクタ本体２と雌部分１８との間に「シール」を提供して、接続部に水が入るのを防ぐ。この接続部は水道施設での用途に特に適合される。したがって、その意図される用途のために水密接続部が不可欠である。

図８は、互いに差し込まれる前の向きに並べられた雄コネクタ２０および雌コネクタ３０の立面図である。結合ナット１のロック片８および雌部分３０のロック片９は、プラグ接続に備えて位置合わせされている。図８および図９は、雌部分３０の外部隆起らせん状コネクタ２２、および雄コネクタ２０の結合ナット１の内部部分隆起らせん状コネクタ２４を示す。

図１０、図１１、および図１２は、互いに構成された雄コネクタ２０および雌コネクタ３０を有する接続部を示し、図１０は構成された接続部の立面図を示し、図１１は、１１−１１線に沿って見た図１０の接続部の断面図を示し、図１２は、図１１の１２−１２線に沿った接続部の断面図を示す。

図１１および図１２は、互いに嵌合した３つの電気プラグ（図７を参照）のうちの１つを示す。図１１および図１２は、コネクタオーバーモールド５の長手方向端部と雄プラグコネクタ本体２のショルダ４との間に画成されたＯリング溝にあるＯリング１４を示す。ショルダ４は、雄プラグコネクタ本体２の半径が異なる部分間に形成される。

Ｏリング１４は、雄プラグコネクタ本体２が雌部分１８に挿入され、アライメントキー路１６がＯリング１４の外面に接触するとき、Ｏリング環状空間１２（図６）に捕捉される。

軟質ウレタンのコネクタオーバーモールド５は、Ｏリング１４の材料よりも硬く、それにより環状空間１２の１つの壁の変形から支持がもたらされる。オーバーモールド５の硬さは、９０〜９５のショアＡ硬さである。Ｏリング１４は、好ましくは７０以下のショアＡ硬さである。環状空間のプラグコネクタ本体２の反対側の壁は、オーバーモールド５よりも硬い硬質材料製である。
なお、本発明には、以下の態様も含まれることを付記する。
［１］
雌コネクタ（３０）と接続されて水密接続部（４０）を形成するように設計された雄コネクタ（２０）を含む装置であって、
前記雄コネクタ（２０）が、硬質ウレタン材料のプラグコネクタ本体（２）と、ケーブル（６）周りおよび前記プラグコネクタ本体（２）の円筒形外面の一部分周りに配設されたコネクタオーバーモールド（５）とを有し、前記オーバーモールド（５）が比較的軟質のウレタン材料のものであり、
前記コネクタオーバーモールド（５）および前記プラグコネクタ本体（２）が、作製中に互いに嵌められたときに加熱され、それにより前記プラグコネクタ本体（２）の前記硬質ウレタン材料の部分的な再溶融が、前記コネクタオーバーモールド（５）の前記比較的軟質のウレタン材料と融着し、それにより前記コネクタオーバーモールド（５）と前記プラグコネクタ本体（２）の間で、接続が強化され水の漏入からの保護がもたらされる、装置。
［２］
前記プラグコネクタ本体（２）が、前記プラグコネクタ本体（２）と前記コネクタオーバーモールド（５）の接続中に前記コネクタオーバーモールド（５）と部分的に融着する前に、型分割線を有さないように成形される、［１］に記載の装置。
［３］
前記プラグコネクタ本体（２）が、前記コネクタオーバーモールド（５）が周りに配置される第１の円筒形部分と、第２の円筒形部分とを有し、前記第１の部分が前記第２の部分の半径よりも小さい半径によって画成されて、前記２つの部分の間に環状ショルダ（４）が画成され、
前記コネクタオーバーモールド（５）の端部と前記プラグ本体（２）の前記ショルダ（４）との間にＯリング溝が画成される、［１］に記載の装置。
［４］
前記雌コネクタ（３０）が、前記プラグコネクタ本体（２）と雌部分（１８）が互いに差し込まれるとき、Ｏリング（１４）をシールする隣接キー路（１６）を有する前記雌部分（１８）を含む、［１］に記載の装置。

１ 結合ナット
２ プラグコネクタ本体
４ ショルダ
５ コネクタオーバーモールド
６ ケーブル
７ 接続ピン
８ 結合ナットのロック片
９ 雌部分のロック片
１０ オーバーモールドとプラグコネクタ本体との間の表面に対する基準線
１２ 環状空間
１３ 雌部分のピン
１４ Ｏリング
１６ アライメントキー路
１８ 雌部分
２０ 雄コネクタ
２２ 雌部分の隆起らせん状コネクタ
２４ 結合ナットの隆起らせん状コネクタ
３０ 雌コネクタ
４０ 接続部

Claims (13)

1. 雌コネクタと接続されて水密接続部を形成するように設計された雄コネクタを含む装置であって、
   前記雄コネクタが、硬質ウレタン材料のプラグコネクタ本体と、ケーブル周りおよび前記プラグコネクタ本体の円筒形外面の一部分周りに配設されたコネクタオーバーモールドとを有し、前記オーバーモールドが比較的軟質のウレタン材料のものであり、
   前記コネクタオーバーモールドおよび前記プラグコネクタ本体が、作製中に互いに嵌められたときに加熱され、それにより前記プラグコネクタ本体の前記硬質ウレタン材料の部分的な再溶融が、前記コネクタオーバーモールドの前記比較的軟質のウレタン材料と融着し、それにより前記コネクタオーバーモールドと前記プラグコネクタ本体の間で、接続が強化され水の漏入からの保護がもたらされ、
   前記プラグコネクタ本体が、顕著な型分割線を有さないように成形されており、
   前記プラグコネクタ本体は、前記コネクタオーバーモールドが周りに配置される前記円筒形外面を有する第１の円筒形部分と、第２の円筒形部分とを有し、前記第１の円筒形部分が前記第２の円筒形部分の半径よりも小さい半径によって画成され、前記第１の円筒形部分と前記第２の円筒形部分との間に環状ショルダが画成され、前記コネクタオーバーモールドの端部と前記プラグコネクタ本体の前記ショルダとの間にＯリング溝が画成されている、前記装置。
2. 前記Ｏリング溝に受けられるＯリングをさらに備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記雌コネクタが、前記プラグコネクタ本体と接続するように構成および設計された雌部分を含み、
   前記プラグコネクタ本体と前記雌部分が互いに接続されるとき、前記雄コネクタの前記プラグコネクタ本体と前記雌コネクタの前記雌部分との間にＯリングがシールを形成して、接続部に水が入るのを防止する、請求項２に記載の装置。
4. 前記雌コネクタが、内側シール領域を有する雌部分を含み、
   Ｏリングが前記Ｏリング溝に受けられており、
   前記プラグコネクタ本体と前記雌部分が互いに差し込まれるとき、前記雌部分の前記内側シール領域と、前記プラグコネクタ本体の前記ショルダとの間で、前記Ｏリングが圧縮される、請求項１に記載の装置。
5. 雌コネクタと接続されて水密接続部を形成するように設計された雄コネクタを含む装置であって、
   前記雄コネクタが、
   硬質ウレタン材料の成形プラグコネクタ本体であって、前記プラグコネクタ本体が、外側に面する第１の円筒形部分、および外側に面する第２の部分を有し、前記外側に面する第１の円筒形部分と前記外側に面する第２の部分との間に環状ショルダが画成され、前記外側に面する第１の円筒形部分が型分割線を有さない、プラグコネクタ本体と、
   前記プラグコネクタ本体に接続され前記プラグコネクタ本体から延在するケーブルと、
   前記ケーブル周りおよび前記プラグコネクタ本体の前記外側に面する第１の円筒形部分の一部分周りに配設された、比較的軟質のウレタン材料のものであるコネクタオーバーモールドと
   を有し、
   前記コネクタオーバーモールドと前記プラグコネクタ本体がともに融着され、
   前記プラグコネクタ本体が、顕著な型分割線を有さないように成形されており、
   前記コネクタオーバーモールドが、前記プラグコネクタ本体の前記環状ショルダに近接した端部を含み、前記オーバーモールド端部と前記環状ショルダとの間に環状空間が画成されている、前記装置。
6. 前記プラグコネクタ本体の前記外側に面する第１の円筒形部分の少なくとも一部が、前記コネクタオーバーモールドと融着される、請求項５に記載の装置。
7. 前記プラグコネクタ本体と前記コネクタオーバーモールドとの前記融着により、前記コネクタオーバーモールドと前記プラグコネクタ本体との間で接続が強化され水の漏入からの保護がもたらされる、請求項６に記載の装置。
8. 前記オーバーモールド端部と前記環状ショルダとの間の前記環状空間に受けられるＯリングをさらに備える、請求項５に記載の装置。
9. 前記環状ショルダが型分割線を有さない、請求項８に記載の装置。
10. 前記雌コネクタは、前記雄コネクタが前記雌コネクタに接続されている間に前記プラグコネクタ本体の少なくとも一部を受けるように構成および設計された雌部分を含み、
    前記雄コネクタが前記雌コネクタに接続されている間に、前記プラグコネクタ本体と前記雌部分との間に前記Ｏリングが水密シールをもたらす、請求項８に記載の装置。
11. 前記雄コネクタが前記雌コネクタに接続されている間に、前記雌コネクタの前記雌部分と前記プラグコネクタ本体の前記外側に面する第１の円筒形部分との間で、前記Ｏリングが径方向に圧縮される、請求項１０に記載の装置。
12. 雌コネクタと接続されて水密接続部を形成するように設計された雄コネクタを含む装置であって、
    前記雄コネクタが、
    硬質ウレタン材料の成形プラグコネクタ本体であって、前記プラグコネクタ本体が第１の円筒形部分および第２の円筒形部分を有し、前記第２の円筒形部分が前記第１の円筒形部分よりも大きい直径を有し、前記第１の円筒形部分と前記第２の円筒形部分との間に環状ショルダが画成された、プラグコネクタ本体と、
    前記プラグコネクタ本体に接続され前記プラグコネクタ本体から延在するケーブルと、
    前記ケーブル周りおよび前記プラグコネクタ本体の前記第１の円筒形部分の一部分周りに配設されたコネクタオーバーモールドであって、前記プラグコネクタ本体の前記環状ショルダに近接する端部を有し、前記オーバーモールド端部と前記環状ショルダとの間に環状空間が画成される、コネクタオーバーモールドと
    を有し、
    前記コネクタオーバーモールド端部、前記環状ショルダ、および前記プラグコネクタ本体の前記第１の円筒形部分が、前記環状空間においてシールリング溝を画成し、
    前記コネクタオーバーモールドが比較的軟質のウレタン材料のものであり、
    前記コネクタオーバーモールドと前記プラグコネクタ本体の前記第１の円筒形部分がともに融着され、
    前記プラグコネクタ本体が、前記第１の円筒形部分上に顕著な型分割線を有さないように成形されており、
    Ｏリングが、前記シールリング溝に受けられ、前記プラグコネクタ本体の前記第１の円筒形部分を取り囲みそれに接触する、装置。
13. 前記雌コネクタは、前記雄コネクタが前記雌コネクタに接続されている間に前記プラグコネクタ本体の少なくとも一部を受けるように構成および設計された雌部分を含み、
    前記雄コネクタが前記雌コネクタに接続されている間に、前記雌コネクタの前記雌部分と前記プラグコネクタ本体の前記第１の円筒形部分との間で前記Ｏリングが径方向に圧縮されて、前記プラグコネクタ本体と前記雌部分との間に水密シールをもたらす、請求項１２に記載の装置。

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