JP6228148B2 - コネクタの防水構造 - Google Patents

Description

本発明は、コネクタの防水構造に関する。

従来、自動車等には、電線間を接続する防水コネクタが搭載されている。この種の防水コネクタは、雌端子を収容可能なキャビティが形成された筒状の雌ハウジングの内部に、雄端子を収容可能なキャビティが形成された筒状の雄ハウジングを嵌合させて構成され、例えば、雄ハウジングの外周面に装着した環状の防水ゴムを雌ハウジングの内周面に密着させることで、両ハウジングのキャビティの開口端同士の隙間を水封するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１３−５１０７１号公報

しかしながら、この種のコネクタは、長期間の過酷な使用条件下では、防水ゴムが熱膨張してハウジング間の隙間から外側に飛び出すことがある。このように外側に飛び出した防水ゴムに例えば高水圧の洗浄水等が噴き付けられた場合、露出した防水ゴムが水圧によってめくれ上がり、或いは、破損してコネクタから欠落するおそれがある。この場合、ハウジング間に介在する防水ゴムに水の浸入スペースが生じて、防水性能が低下することが懸念される。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、高圧水の洗浄によるコネクタの防水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、本発明のコネクタの防水構造は、互いに嵌合する一対の筒状のハウジングにそれぞれ互いに接続される端子を収容するキャビティが形成され、このキャビティの開口端同士の隙間を水封するコネクタの防水構造において、一対の前記ハウジングの水封部は、開口端部に互いに嵌め合う内側環状部と外側環状部とを備えて形成され、前記内側環状部は、前記開口端部の基部から外周面に沿って前方に伸延する環状の覆い体で包囲され、当該覆い体の前端は当該内側環状部の前端よりも後方に位置され、当該覆い体の内周面と当該内側環状部の外周面とを溝側面として前記外側環状部が挿入される環状溝が形成され、当該環状溝の溝側面を構成する前記外周面は前端から当該環状溝の前記基部に向って末広がりの傾斜面で形成され、前記外側環状部は、前記一対のハウジングの嵌合時に前記環状溝に挿入され、先端部が前記環状溝の溝側面に対応する前記内側環状部の外周面と前記覆い体の内周面との間に挟持されてなることを特徴とする。

これによれば、外側環状部は、内側環状部と嵌合する先端部が覆い体で覆われているから、車両の洗浄時等に高圧水が先端部に接触するのを防ぐことができる。これにより、高圧水による外側環状部のめくれを防ぐことができるから、外側環状部と内側環状部との嵌合状態を維持することができ、防水性の低下を防ぐことができる。なお、内側環状部と外側環状部はそれぞれ一対の樹脂製のハウジングから伸延する樹脂部材として形成することができ、これらを互いに接触させて一対のハウジングの水封部を形成することができる。

特に、外側環状部は、一対のハウジングの嵌合時に、環状溝に挿入され、先端部が環状溝の溝側面に対応する内側環状部の外周面と覆い体の内周面との間に挟持されることから、外側環状部の保持力を高めることができる。そのため、外側環状部の先端部以外に高圧水が接触したとしても、外側環状部と内側環状部との嵌合状態をより確実に維持することができる。

本発明によれば、高圧水の洗浄によるコネクタの防水性の低下を抑制することができる。

本発明が適用されるコネクタの分解斜視図である。 図１のコネクタを雌コネクタの背面側からみた図である。 雄コネクタの外観斜視図である。 図３の雄コネクタを構成する雄ハウジングの正面図である。 雌コネクタの外観斜視図である。 図２のＡ−Ａ矢視断面図である。 図６の部分拡大図である。 雄コネクタと雌コネクタの嵌合前の動作図である。

以下、本発明が適用されるコネクタの防水構造の一実施形態について図１乃至図８を参照して説明する。本実施形態では、自動車や自動二輪等に搭載される防水仕様のコネクタを例に説明するが、本発明の防水構造は、この種のコネクタ以外にも適用することができる。

本実施形態のコネクタ１１は、図１及び図２に示すように、雄コネクタ１３と雌コネクタ１５から構成され、雄コネクタ１３の雄ハウジング１７と雌コネクタ１５の雌ハウジング１９とを互いに嵌合させて、雄ハウジング１７に収容された雄端子２１と雌ハウジング１９に収容された雌端子２３とを電気的に接続するものである。雄端子２１には、電線２５が接続され、雌端子２３には、電線２７が接続される。雌ハウジング１９は、雄ハウジング１７の内側に一端側が嵌め込まれた状態で、雄ハウジング１７にロックされるようになっている。本実施形態では、各コネクタに２本ずつ端子を収容する例を説明するが、端子の収容数は２本に限定されるものではない。なお、以下の説明では、図１のＸ方向を前後方向、Ｙ方向を幅方向、Ｚ方向を高さ方向とし、両コネクタの嵌合方向をそれぞれ前方とし、図１の上側を上方として定義する。

雄コネクタ１３は、図１及び図３に示すように、絶縁性の合成樹脂で円筒状に形成された雄ハウジング１７と、雄ハウジング１７に後方から収容される雄端子２１とを有している。雄ハウジング１７は、図６に示すように、雄端子２１が収容される雄端子収容室２９（キャビティ）が形成された筒状の基部３１と、基部３１から後方に突出する電線保持部３３と、基部３１から前方に突出するフード部３５とを一体的に備えて形成される。フード部３５は、基部３１の周壁と連なる周壁を有して形成され、軸方向と直交する断面が長円形の円筒状に形成される。

フード部３５の内面には、図３に示すように、軸方向に延びる案内溝３７が形成される。フード部３５の前端面と面一で板状に立ち上がる壁部３９には、一対の第１切り欠き部４１と、一対の第１切り欠き部４１の内側に形成された第２切り欠き部４３とが設けられる。

雄端子収容室２９は、２個の雄端子２５を互いに図示しない隔壁で仕切って収容し、雄端子収容室２９の内部に延出させた図示しないランスを各雄端子２５に係合させて、設定位置に保持するようになっている。雄端子収容室２９は、図４及び図６に示すように、フード部３５に包囲された基部３１の前端面４５に開口する開口端４７と、電線保持部３３を軸方向に貫通する貫通孔４９とを軸方向に連通させて形成される。フード部３５の内側には、基部３１の開口端４７の周縁の前端面４５から前方に伸延する円筒状の外側環状部５１が設けられる。

雄ハウジング１７は、図３に示すように、基部３１及びフード部３５の外面に沿って軸方向の前方に片持ち状に伸延されたロックアーム５３を有している。ロックアーム５３は、基部３１の幅方向の両側面から上方に立設する一対の壁部５５にそれぞれ支持された２つの脚部５７と、これらの脚部５７に連ねて支持された基端部５９と、基端部５９から前方に伸延するアーム部６１とを有して形成される。

ロックアーム５３は、壁部５５に支持された基端部５９を支点として、アーム部６１の前端部が水平方向から上方に変位可能になっている。アーム部６１の前端下部には、図６に示すように、下方に突出するロック部６３が設けられる。壁部５５は、図３に示すように、ロックアーム５３を取り囲むようにフード部３５の壁部３９と連なって、枠状に立ち上げて形成され、壁部３９，５５に囲まれて形成されるロックアーム５３の周囲は、雄ハウジング１７の外部から内部（例えば、外側環状部５１等）を臨むように開口されている。ロックアーム５３の上端面は、壁部３９，５５の上端面と同じ高さか、それよりも低い高さに設定されている。

雄端子２１は、図１に示すように、導電性の金属板材等で形成され、電線２５の芯線を圧着接続する電線接続部６５と、雌端子２３と接続される雄タブ６７とを一体的に備えている。雄タブ６７は、前後方向に延在して棒状に形成され、雄端子２１が雄端子収容室２９の設定位置に保持された状態で開口端４５から突出されて外側環状部５１の前端よりも前方に延びて設けられる。

一方、雌コネクタ１５は、図１に示すように、絶縁性の合成樹脂で円筒状に形成された雌ハウジング１９と、雌ハウジング１９に後方から収容される雌端子２３とを有している。雌ハウジング１９は、図５及び図６に示すように、軸方向と直交する断面が雄ハウジング１７のフード部３５と略相似形に形成され、雌端子２３が挿入される２個の雌端子収容室６９（キャビティ）が形成された基部７１と、基部７１から後方に突出する電線保持部７３とを一体的に備えて形成される。雌端子収容室６９は、２個の雌端子２３を互いに図示しない隔壁で仕切って形成され、雌端子収容室６９の内部に延出させた図示しないランスを各雌端子２３に係合させて、設定位置に保持するようになっている。

雌端子収容室６９は、図５及び図６に示すように、基部７１の前端面７５に開口する開口端７７と、電線保持部７３を軸方向に貫通する貫通孔７９とを軸方向に連通させて形成される。雌端子収容室６９の開口端７７は、基部７１の前端部に位置する環状の内側環状部８１の端面に位置され、内側環状部８１の端面が基部７１の前端面７５をなしている。内側環状部８１は、その後方の基部７１の外周面を段付き状に小さくした外周面８１ａを有している。

内側環状部８１の外周面８１ａの一部は、基部７１の外周面に沿って前方に伸延する環状の覆い体８３に包囲されている。覆い体８３は、内側環状部８１の外周面８１ａに沿って、この外周面８１ａと対向するように設けられ、前方の端面が内側環状部８１の前端面７５よりも後方に位置している。覆い体８３の内周面８６と内側環状部８１の外周面８１ａは、雌ハウジングの１９の前方からみると、開口端７７を包囲する有底の環状溝８５を形成する。すなわち、覆い体８３の内周面８６と内側環状部８１の外周面８１ａは、それぞれ環状溝８５の互いに対向する溝側面となり、この溝側面は、外側環状部５１が挿入可能な溝幅に設定されている。

雌ハウジング１９には、図５に示すように、基部７１の上面から軸方向に延びる一対の突条部８７と、図６に示すように、基部７１の下面から軸方向に延びる段差部８９が設けられる。一対の突条部８７は、幅方向に離れて設けられ、それぞれ雄ハウジング１７の内周面と当接可能になっている。一対の突条部８７の内側には、上方に突出する係止部９１が設けられる。係止部９１は、前方の基部７１に向かって下方に傾斜する傾斜面９３が設けられ、両ハウジングの嵌合時に、雄ハウジング１７のロックアーム５３を傾斜面９３に沿って押し上げるようになっている。

雌端子２３は、図１に示すように、導電性の金属板材等で形成され、電線２７の芯線を圧着接続する電線接続部９５と、雄端子２１の雄タブ６７が挿入接続される角筒状の電気接触部９７とを一体的に備えている。電気接触部９７は、雌端子２３が雌端子収容室６９の設定位置に保持された状態で、基部７１の開口端７７から設定距離だけ後退させた位置に先端部が設けられる。

次に、本実施形態の特徴構成について詳細に説明する。本実施形態のコネクタ１１は、図６及び図７に示すように、雄ハウジング１７の開口端部に形成された外側環状部５１と、雌ハウジング１９の開口端部に形成された内側環状部８１とを互いに嵌合（接触）させて、雄ハウジング１７と雌ハウジング１９の開口端同士の隙間を水封する水封部が設けられ、両ハウジングの嵌合時において、内側環状部８１の外周面８１ａに沿って形成された雌ハウジング１９の環状溝８５に外側環状部５１の先端部（前端部）が挿入されるようになっている。

外側環状部５１は、雄ハウジング１７の開口端４７の周縁から円筒状に伸延する樹脂製の部材であり、内側環状部８１の外側に嵌め込まれるとともに、内側環状部８１と比べて比較的弾力性を有して形成される。図７は、内側環状部８１の外周面と嵌合された外側環状部５１が外側に押し広げられて弾性変形する水封部（図６の枠内）のシール構造を拡大して示す。

外側環状部５１は、雄ハウジング１７の軸と平行に延びる内周面１０１及び外周面１０３を有して軸方向に肉厚が略均一に設定されているが、先端の内周面１０１には、前方に末広がりの面取り部１０５が形成されている。

内側環状部８１は、雌ハウジング１９の基部７１の前端部をなして環状に形成された樹脂製の部材であり、外側環状部５１に外嵌されるとともに、外側環状部５１と比べて肉厚が大きく、高い剛性を有して形成される。内側環状部８１は、雌ハウジング１９の軸と平行な内周面１０７と、軸方向に沿って後方（奥）に末広がりに傾斜する外周面８１ａとを有して前端から後方に向かって肉厚が次第に大きくなるように設定される。

本実施形態では、図７に示すように、外側環状部５１の高さ方向に対向する内周面１０１間の内法寸法をＬ１、内側環状部８１の高さ方向に対向する外周面８１ａ間の前端部及び後端部の外法寸法を、それぞれＬ２、Ｌ３としたときに、少なくともＬ２よりも大きいＬ３が、Ｌ１よりも大きく設定され、具体的には、Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ３の寸法関係となっている。この寸法関係は、外側環状部５１と内側環状部８１の全周にわたって設定されている。そのため、外側環状部５１は、雌ハウジング１９の環状溝８５に先端部が挿入されるに従って、先端部の内周面１０１が内側環状部８１の外周面８１ａに押圧されて押し広げられる格好で密着され、雄ハウジング１７と雌ハウジング１９の開口端同士の隙間が水封される。

環状溝８５に先端部が挿入された外側環状部５１は、その先端部が覆い体８３で覆われる。本実施形態では、外側環状部５１の先端部が内側環状部８１によって外側に押し広げられることで、先端部の外周面１０３が覆い体８５の内周面８６に当接されるようになっている。

次に、両ハウジングの嵌合動作の一例を説明する。まず、図１に示すように、雄ハウジング１７の雄端子収容室２９に対して、ゴム栓１０９を装着した電線２５が接続される雄端子２１をゴム栓１０９とともに収容する。また、雌ハウジング１９の雌端子収容室６９に対して、ゴム栓１１１を装着した電線２７が接続される雌端子２３をゴム栓１１１とともに収容する。この状態で、図８の矢印で示すように、雌ハウジング１９と雄ハウジング１７を互いに近づける。

雌ハウジング１９が雄ハウジング１７のフード部３５に挿入されると、雌ハウジング１９の一対の突条部８７がそれぞれ雄ハウジング１７の第１切り欠き部４１を通過するとともに、雌ハウジング１９の係止部９１が雄ハウジング１７の第２切り欠き部４３を通過する。また、雌ハウジング１９の段差部８９が、雄ハウジング１７の案内溝３７に沿って案内される。

雌ハウジング１９の挿入が進むと、雌ハウジング１９の係止部９１の傾斜面９３に沿って、雄ハウジング１７のロックアーム５３が係止部９１に乗り上げて、アーム部６１が上方に撓み変形する。そして、アーム部６１のロック部６３が係止部９１を乗り越えたところで、アーム部６１が弾性復帰する。これにより、係止部９１がロック部６３に係止されて、両ハウジングが正規の嵌合状態でロックされる。

また、これとともに、内側環状部８１と嵌合された外側環状部５１は、図７に示すように、先端部が環状溝８５に収容される。環状溝８５に収容された先端部は、内周面１０１が内側環状部８１の傾斜する外周面８１ａを軸方向に押し付けて全周にわたって当接する。このとき、外側環状部５１は、内側環状部８１に押し付けられて、外側に広がるように弾性変形するが、この弾性変形の復元力が内側環状部８１の外周面８１ａを押し付けるため、外側環状部５１と内側環状部８１は、全周にわたって互いに密着され、雄コネクタ１３の開口端４７と雌コネクタ１５の開口端７７との隙間が水封される。また、外側環状部５１の先端部は、外側に押し広げられることで、外周面１０３が覆い体８３の内周面８６と当接する。

上述したように、本実施形態によれば、雄コネクタ１３と雌コネクタ１５との嵌合時において、雄コネクタ１３の外側環状部５１の先端部が、雌コネクタ１５の環状溝８５に収容されて、覆い体８３で覆われている。これにより、例えば、車両の洗浄時において、コネクタ１１に噴き付けられた洗浄用の高圧液が、ロックアーム５３の周囲の開口を介してコネクタ１１内部の外側環状部５１に噴き付けられたとしても、内側環状部８１と当接する外側環状部５１の先端部に高圧液が接触するのを防ぐことができるから、外側環状部５１と内側環状部８１との水密状態を保持することができ、コネクタ１１の防水性の低下を抑制することができる。

また、本実施形態において、外側環状部材５１の先端部は、覆い体８１の内周面８６に当接しているから、環状溝８５の対向する一対の溝側面、つまり、内側環状部８１の外周面８１ａと覆い体８３の内周面８６とに挟まれて、環状溝８５内に保持される。そのため、外側環状部５１は、環状溝８５から露出する部分に高圧液が接触しても、内側環状部８１との接触状態を安定に保持することができるから、コネクタ１１の防水性の低下をより確実に防ぐことができる。

また、本実施形態では、雌ハウジング１９の外周面に沿って覆い体８３を形成しているから、コネクタ１１の大型化を招くことがなく、しかも、構造を簡単化することができる。そのため、製造コストを低廉に抑えることができる。

また、本実施形態では、外側環状部５１と内側環状部８１をそれぞれ樹脂で形成し、これらを接触させてシールしているから、防水用のゴムパッキン等が不要になる。そのため、ゴムパッキンの劣化や高水圧による破損等を防ぐことができ、コネクタ１１の防水性を高く維持することができる。加えて、ゴムパッキンを設けるスペースが不要になるから、コネクタ１１の小型化を図ることができる。

また、外側環状部５１は、弾力性（バネ性）を有しており、全周にわたって内側環状部８１を押圧するように形成されるから、例えば、コネクタ１１に振動が伝播されて、両環状部材５１，８１が軸方向に振動したとしても、外側環状部５１は、内側環状部８１との接触状態を維持しながら、弾性変形して振動を吸収する。そのため、ハウジング間のガタ付きが生じることがなく、振動に伴うコネクタ１１の経時劣化を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態を図面により詳述してきたが、上記の実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、請求項に記載された範囲内において変更・変形することが可能である。

例えば、本実施形態では、雌ハウジング１９の覆い体８３を基部７１の外周面に沿って環状に伸延させて形成する例を説明したが、覆い体８３は、両ハウジングの嵌合時において、少なくとも、高圧液の影響を受けやすい外側環状部５１の先端部の外周面１０３を覆うように設けられていればよく、例えば、環状の一部の円弧状に形成されていてもよい。

また、本実施形態では、雄ハウジング１７に、外側環状部材５１を形成し、雌ハウジング１９に、内側環状部材８１及び覆い体８３を形成する例を説明したが、この例に限られず、雄ハウジング１７には、内側環状部材８１及び覆い体８３を形成し、雌ハウジング１９には、外側環状部材５１を形成することもできる。

また、本実施形態の水封部は、外側環状部５１と内側環状部８１が嵌合するときの弾性変形を利用して互いの接触状態を維持しているが、両ハウジングの開口端同士の隙間を水封する構造であれば、必ずしも各環状部材が弾性変形する必要はない。例えば、剛性を有する外側環状部５１と内側環状部８１の傾斜面同士を水密に接触させることもできるし、外側環状部材５１の先端面を環状溝８５の溝底に水密に接触させることもできる。

１１ コネクタ
１３ 雄コネクタ
１５ 雌コネクタ
１７ 雄ハウジング
１９ 雌ハウジング
２１ 雄端子
２３ 雌端子
２９ 雄端子収容室（キャビティ）
４５ 前端面
４７ 開口端（雄ハウジング）
５１ 外側環状部
６９ 雌端子収容室（キャビティ）
７５ 前端面
７７ 開口端（雌ハウジング）
８１ 内側環状部
８１ａ 外周面（内側環状部）
８３ 覆い体
８５ 環状溝
８６ 内周面（覆い体）
１０１ 内周面（外側環状部）
１０３ 外周面（外側環状部）

Claims (2)

1. 互いに嵌合する一対の筒状のハウジングにそれぞれ互いに接続される端子を収容するキャビティが形成され、このキャビティの開口端同士の隙間を水封するコネクタの防水構造において、
   一対の前記ハウジングの水封部は、開口端部に互いに嵌め合う内側環状部と外側環状部とを備えて形成され、
   前記内側環状部は、前記開口端部の基部から外周面に沿って前方に伸延する環状の覆い体で包囲され、当該覆い体の前端は当該内側環状部の前端よりも後方に位置され、当該覆い体の内周面と当該内側環状部の外周面とを溝側面として前記外側環状部が挿入される環状溝が形成され、当該環状溝の溝側面を構成する前記外周面は前端から当該環状溝の前記基部に向って末広がりの傾斜面で形成され、
   前記外側環状部は、前記一対のハウジングの嵌合時に前記環状溝に挿入され、先端部が前記環状溝の溝側面に対応する前記内側環状部の外周面と前記覆い体の内周面との間に挟持されてなることを特徴とするコネクタの防水構造。
2. 前記内側環状部は前記外側環状部よりも剛性が高く、前記外側環状部は前記内側環状部よりも弾性変形しやすく形成されてなることを特徴とする請求項１に記載のコネクタの防水構造。

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