JP6550095B2 - 樹脂入りパッキン及び防水コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、樹脂入りパッキン及び防水コネクタに関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車は、モーターとインバータとが、機器に直付けするコネクタによって接続されている（例えば、特許文献１，２参照）。
図７に示すように、この種のコネクタ５０１は、端子付き電線５０３と、ハウジング５０５と、シールドシェル５０７と、編組（シールド導体）５０９と、ゴム栓５１１と、シェルパッキン５１３と、ユニットパッキン５１５と、リアホルダ５１７と、防水ブーツ５３９と、を有する。端子付き電線５０３は、端子５１９に電線５２１の導体５２３が電気的に接続されてなる。ハウジング５０５には、端子収容室５２５が形成される。端子収容室５２５は、前方が端子貫通穴５２７として開口し、後方が端子挿入開口５２９として開口する。

端子収容室５２５に挿入された端子付き電線５０３は、端子貫通穴５２７から端子５１９の電気接触部が突出される。端子挿入開口５２９からは電線５２１が導出される。端子挿入開口５２９と電線５２１との間は、ゴム栓５１１によって水密にシールされる。ゴム栓５１１は、リアホルダ５１７によってハウジング５０５からの離脱が規制される。
ハウジング５０５の外周には、筒状のシールドシェル５０７が嵌合される。ハウジング５０５の外周面には、環状の取付け段部５３７が形成される。この取付け段部５３７には、シェルパッキン５１３が装着される。コネクタ５０１は、シールドシェル５０７がハウジング５０５の外周に嵌合されることで、シェルパッキン５１３がシールドシェル５０７とハウジング５０５の間を水密にシールする。

ハウジング５０５の取付外周面５３３には、環状の周溝５３５が形成される。この周溝５３５には、ユニットパッキン５１５が装着される。コネクタ５０１は、ハウジング５０５の取付外周面５３３が図示しない機器の取付け穴に嵌挿されることで、ユニットパッキン５１５が取付け穴の内周面に圧着され、ハウジング５０５と機器の取付け穴との間が水密にシールされる。これにより、コネクタ５０１は、機器からのオイル漏れと、外部から機器内部への水や塵埃の浸入とが防止される。

特開２０１０−１５３１４３号公報 特開２０１２−１９９０５１号公報

しかしながら、上記した従来の機器直付けタイプの防水機能を持ったコネクタ５０１は、要求される機能に応じて、ハウジング５０５、シールドシェル５０７、ゴム栓５１１、シェルパッキン５１３、ユニットパッキン５１５、リアホルダ５１７、防水ブーツ等が必要となり、部品点数が増える。このため、コネクタ５０１の部品費、加工費（部品の組み付け費用）が増加する。また、水密シール構造に用いられるゴム栓５１１、シェルパッキン５１３及びユニットパッキン５１５等のシール部品毎に取付けスペース（端子挿入開口５２９、周溝５３５、取付け段部５３７）が必要となるため、現行構造の場合、コネクタ５０１の小型化に限界がある。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、部品点数を削減し、省スペース化を図ることができる樹脂入りパッキン及び防水コネクタを提供することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 機器の取付け穴に挿通される少なくとも１本の電線の外周面に密接する電線シール部と、前記機器への固定部を有して前記電線シール部の外周側に装着される外装部材の内周面に密接する外装側シール部と、前記取付け穴の内周面に密接する機器側シール部とを一体に有する弾性シール部材と、前記弾性シール部材の外周面に露出して前記外装部材に位置決め係合される外装係合部と、前記機器側シール部の内周側に露出して前記電線を保持する電線保持部とを一体に有して、前記弾性シール部材に一体化された樹脂部材と、を備えたことを特徴とする樹脂入りパッキン。

上記（１）の構成の樹脂入りパッキンによれば、電線の外周面に密接する電線シール部と、外装部材の内周面に密接する外装側シール部と、取付け穴の内周面に密接する機器側シール部とが、弾性シール部材に一体に形成される。そこで、従来、水密シール構造に用いられていたゴム栓、シェルパッキン及びユニットパッキン等のシール部品を別々に用意する必要がなくなる。
また、弾性シール部材の外周面に露出した樹脂部材の外装係合部が外装部材に位置決め係合され、機器側シール部の内周側に露出した樹脂部材の電線保持部が電線を保持する。即ち、電線は、外装部材の固定部が機器に固定されることで、機器の取付け穴に対して位置決め保持される。そこで、従来、電線を機器の取付け穴に対して位置決め保持するために用いられていたハウジングを廃止することができる。
従って、弾性シール部材に樹脂部材が一体化された樹脂入りパッキンは、水密シール構造に用いられるシール部品の部品点数を削減し、部品費、組み付け費用を低減すると共に、シール部品毎の取付けスペースを削減して省スペース化を図ることができる。

（２） 前記樹脂部材が、前記電線シール部と前記外装側シール部の間に配設されるシール支持部を有することを特徴とする上記（１）に記載の樹脂入りパッキン。

上記（２）の構成の樹脂入りパッキンによれば、電線シール部と外装側シール部の間に配設された樹脂部材のシール支持部が、これらシール部に作用する反力を支持することで、一体に形成された電線シール部と外装側シール部のシール圧を適正に管理することができる。
（３） 前記樹脂部材が、前記外装部材の外周部に装着される防水ブーツを保持するためのブーツホルダを係止するブーツホルダ係止部を有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の樹脂入りパッキン。

上記（３）の構成の樹脂入りパッキンによれば、樹脂部材にブーツホルダ係止部が一体に設けられることで、外装部材の外周部に防水ブーツを容易に装着することができる。

（４） 上記（３）に記載の樹脂入りパッキンと、導電材料により形成された前記外装部材と、端末が前記外装部材に電気的に接続されて前記電線を覆う筒状のシールド導体と、前記外装部材の外周部に装着される防水ブーツと、前記防水ブーツを保持するためのブーツホルダと、を備え、前記取付け穴に嵌挿されることを特徴とする防水コネクタ。

上記（４）の構成の防水コネクタによれば、弾性シール部材に樹脂部材が一体化された樹脂入りパッキンを用いることで、従来の防水コネクタに用いられていたゴム栓、シェルパッキン及びユニットパッキン等のシール部品やハウジングを別々に用意する必要がなくなる。
従って、水密シール構造に用いられるシール部品の部品点数を削減し、部品費、組み付け費用を低減すると共に、シール部品毎の取付けスペースを削減して省スペース化を図ることで、防水コネクタは小型化が可能となる。

本発明に係る樹脂入りパッキン及び防水コネクタによれば、部品点数を削減し、省スペース化を図ることができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

本発明の一実施形態に係る防水コネクタの全体斜視図である。 図１に示した防水コネクタの分解斜視図である。 図２に示した樹脂入りパッキンにおける弾性シール部材と樹脂部材を別々に示した斜視図である。 図３に示した樹脂部材の背面側斜視図である。 図１に示した防水コネクタを機器の取付け穴に直付け状態のＶ−Ｖ断面図である。 図１に示した防水コネクタのＶＩ−ＶＩ断面図である。 従来の防水コネクタの縦断面である。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１及び図２は本発明の一実施形態に係る防水コネクタ１００の全体斜視図及び分解斜視図である。
本実施形態に係る防水コネクタ１００は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車の車両搭載電気機器（以下、単に「機器」と言う。）であるインバータやモーター等の間を電気接続する場合の機器直付け用として使用される防水コネクタである。ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されるモーターは、高い駆動トルクを発揮できるようにインバータ等から大電流が供給される。通常、このようなインバータとモーターとを接続する電線１１には、伝達ロスを少なくするため、導体径が太く、且つ、その導体の周囲が絶縁性能の高い絶縁被覆で覆われた太径の電線（太物電線）が使用される。防水コネクタ１００は、このような太径の電線１１が機器の取付け穴に直付けされる構造に用いて好適となる。
なお、本実施形態において、取付け穴２００に対する防水コネクタ１００の挿入方向をコネクタの前方、抜脱方向をコネクタの後方とする。

本実施形態に係る防水コネクタ１００は、図１及び図２に示すように、２本の電線１１と、樹脂入りパッキン２０と、導電材料により形成された外装部材であるシールドシェル４１と、端末がシールドシェル４１に電気的に接続されて電線１１を覆う筒状のシールド導体である編組５１と、シールドシェル４１の外周部４９に装着される防水ブーツ７１と、防水ブーツ７１を保持するためのブーツホルダ８１と、を備えている。

電線１１の端末には端子１７を接続されており、機器の取付け穴２００に挿通される（図５参照）。電線１１は、上記した大電流用の太径の電線（所謂、太物電線）であり、導体１５と、導体１５を絶縁被覆する外被１３と、を有する。導体１５には、例えば銅製（スズメッキ銅線を含む）、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の芯線が用いられる。芯線は、単線の他、平行な複数のものや、複数線を撚り合わせしたものとなる。端子１７は、長手方向一端側が導体接続部１９、長手方向他端側が端子接触部１８となる。端子接触部１８には、機器側端子と接続するための締結穴１７ａが穿設される。導体１５は、端子１７の導体接続部１９に、圧着接続される。

本実施形態に係る樹脂入りパッキン２０は、図３に示すように、ゴム等の弾性材料からなる弾性シール部材２１と、弾性シール部材２１に一体化された合成樹脂製の樹脂部材３１とを備える。樹脂部材３１は、例えばインサート成形により弾性シール部材２１に一体化される。

図３及び図５に示すように、略楕円筒形状に形成された弾性シール部材２１には、軸線方向に一対の電線挿通穴２６が貫通している。電線挿通穴２６の後方内周面には、電線１１の外周面に密接する電線シール部２３が形成されている。弾性シール部材２１の後方外周面には、電線シール部２３の外周側に装着されるシールドシェル４１の内周面に密接する外装側シール部２５が形成されている。また、弾性シール部材２１の前方外周面には、取付け穴２００の内周面に密接する機器側シール部２７が形成されている。即ち、弾性シール部材２１は、電線シール部２３と外装側シール部２５と機器側シール部２７とが一体に形成されている。

図３〜図６に示すように、樹脂部材３１には、電線シール部２３と外装側シール部２５の間に配設されるシール支持部３３と、弾性シール部材２１の外周面に露出してシールドシェル４１に位置決め係合される外装係合部３５と、機器側シール部２７の内周側における電線挿通穴２６の前方内周面に露出して電線１１を保持する電線保持部３７と、シールドシェル４１の外周部４９に装着される防水ブーツ７１を保持するためのブーツホルダ８１を係止するブーツホルダ係止部３９と、が一体に形成されている。

シール支持部３３は、略楕円筒形状に形成された本体３６の後端側に突設されて電線１１が挿通される一対の円環部３３ａと、これら円環部３３ａの上下外周面をそれぞれ連結する一対の連結部３３ｂとを有する。
円環部３３ａは、電線シール部２３の外周側に配置されることで、電線１１の外周面から電線シール部２３に作用する拡径方向の反力を支持することができ、電線シール部２３は適正なシール圧を電線１１の外周面に付与することができる。また、円環部３３ａ及び連結部３３ｂは、外装側シール部２５の内周側に配置されることで、シールドシェル４１の内周面４４から外装側シール部２５に作用する縮径方向の反力を支持することができ、外装側シール部２５は適正なシール圧をシールドシェル４１の内周面４４に付与することができる。

外装係合部３５は、本体３６の外周面に沿って突設されたフランジ部であり、弾性シール部材２１の外周面における軸線方向の外装側シール部２５と機器側シール部２７との間からフランジ先端が突出する。弾性シール部材２１の外周面から突出した外装係合部３５がシールドシェル４１の位置決め段部４７に嵌合することで、樹脂入りパッキン２０はシールドシェル４１に対して位置決めされる。

電線保持部３７は、本体３６の前壁３８から後方に延設されて前記円環部３３ａに連結される一対の円筒部であり、弾性シール部材２１における電線挿通穴２６の前方内周面に円筒状内壁が露出する。即ち、弾性シール部材２１における機器側シール部２７の内周側に露出した電線保持部３７が、電線挿通穴２６に挿通された電線１１を保持することができる。従って、電線１１は、樹脂入りパッキン２０を介してシールドシェル４１に対して位置決め保持される。

ブーツホルダ係止部３９は、外装係合部３５から外方へ放射状に突設された４つの係止突起であり、シールドシェル４１より外周側に突出した先端部がブーツホルダ８１のロックアーム８５を係止する。従って、防水ブーツ７１を保持するブーツホルダ８１は、樹脂入りパッキン２０を介してシールドシェル４１に保持される。

シールドシェル４１は、導電材料により形成された外装部材である。シールドシェル４１は、固定部４３が機器の筐体にボルト等によって締結されることで、機器側のアース回路に接続される。これにより、樹脂入りパッキン２０に挿通された導体１５からの電磁波を遮蔽（シールド）可能としている。ただし、本発明に係る防水コネクタにおいて、外装部材の導電性は、必須の構成要件ではない。防水コネクタにシールド機能が必要ない場合には、外装部材を合成樹脂製とすることもできる。

シールドシェル４１は、楕円環状に形成され、内方に樹脂入りパッキン２０の弾性シール部材２１の外周を嵌合させて外装側シール部２５に装着される。弾性シール部材２１の外装側シール部２５は、シールドシェル４１の内周面４４との間を止水シールして水密性を確保する。
シールドシェル４１の外周側には、機器の筐体へ固定するための固定部４３が形成されている。固定部４３は、外側へ張り出した固定片に、ボルト固定穴４２が穿設されている。

シールドシェル４１の前端には、樹脂入りパッキン２０の樹脂部材３１における外装係合部３５が嵌合する位置決め段部４７が形成されている。シールドシェル４１は、位置決め段部４７に外装係合部３５を嵌合することで、樹脂入りパッキン２０を位置決めする。また、シールドシェル４１の前端には、位置決め段部４７に連続して外周端に連結された溝４８が形成されている。溝４８は、外装係合部３５に突設されたブーツホルダ係止部３９を収容してシールドシェル４１との干渉を避けるための溝である。

更に、シールドシェル４１の後端側には、電線１１が遊嵌される一対の電線貫通穴４６と、電線１１を覆った筒状の編組５１の端末をシールドシェル４１に固定するための固定筒部４５とが形成されている。固定筒部４５の外周に取付けられた編組５１の端末は、加締めリング６１により加締め固定される。なお、筒状のシールド導体は編組５１に限らず、筒状の金属箔やシート状の金属箔を電線１１に巻き付けた構成としてもよい。

防水ブーツ７１は、シリコン、ゴム、軟質樹脂等の弾性材料からなる。防水ブーツ７１は、シールドシェル４１の外周部４９に装着され、シールドシェル４１と編組５１の端末との固定部を覆って防水する。防水ブーツ７１の内周面には、シェル側シール部７３が形成されている。シェル側シール部７３は、シールドシェル４１の外周部４９との間を止水シールして水密性を確保する。

ブーツホルダ８１は、防水ブーツ７１の外周部に外嵌される環状本体部８３と、環状本体部８３の内周面に突設されて防水ブーツ７１の外周部に係止される係止リブ８７と、環状本体部８３から前方へ突設された４つのロックアーム８５とを有する。ブーツホルダ８１は、係止リブ８７が防水ブーツ７１の外周部に係止された状態で、ロックアーム８５を樹脂入りパッキン２０のブーツホルダ係止部３９に係止させる。従って、防水ブーツ７１は、ブーツホルダ８１及び樹脂入りパッキン２０を介してシールドシェル４１に保持される。

次に、上記した構成の作用を説明する。
本実施形態に係る樹脂入りパッキン２０では、電線１１の外周面に密接する電線シール部２３と、シールドシェル４１の内周面４４に密接する外装側シール部２５と、取付け穴２００の内周面に密接する機器側シール部２７とが、弾性シール部材２１に一体に形成される。そこで、図７に示した従来の水密シール構造に用いられていたゴム栓５１１、シェルパッキン５１３及びユニットパッキン５１５等のシール部品を別々に用意する必要がなくなる。

また、弾性シール部材２１の外周面に露出した樹脂部材３１の外装係合部３５がシールドシェル４１に位置決め係合され、機器側シール部２７の内周側に露出した樹脂部材３１の電線保持部３７が電線１１を保持する。即ち、電線１１は、シールドシェル４１の固定部４３が機器に固定されることで、機器の取付け穴２００に対して位置決め保持される。そこで、従来、電線５２１を機器の取付け穴に対して位置決め保持するために用いられていたハウジング５０５（図７参照）を廃止することができる。

従って、弾性シール部材２１に樹脂部材３１がインサート成形により一体化された樹脂入りパッキン２０は、水密シール構造に用いられるシール部品の部品点数を削減し、部品費、組み付け費用を低減すると共に、シール部品毎の取付けスペースを削減して省スペース化を図ることができる。

また、本実施形態の樹脂入りパッキン２０では、電線シール部２３と外装側シール部２５の間に配設された樹脂部材３１のシール支持部３３が、これらシール部に作用する反力を支持することで、一体に形成された電線シール部２３と外装側シール部２５のシール圧を適正に管理することができる。

また、本実施形態の樹脂入りパッキン２０では、樹脂部材３１にブーツホルダ係止部３９が一体に設けられることで、シールドシェル４１の外周部４９に防水ブーツ７１を容易に装着することができる。

更に、本実施形態に係る防水コネクタ１００では、弾性シール部材２１に樹脂部材３１が一体化された樹脂入りパッキン２０を用いることで、図７に示した従来のコネクタ５０１に用いられていたゴム栓５１１、シェルパッキン５１３及びユニットパッキン５１５等のシール部品やハウジング５０５を別々に用意する必要がなくなる。
従って、水密シール構造に用いられるシール部品の部品点数を削減し、部品費、組み付け費用を低減すると共に、シール部品毎の取付けスペースを削減して省スペース化を図ることで、防水コネクタ１００は小型化が可能となる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

ここで、上述した本発明に係る樹脂入りパッキン及び防水コネクタの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［４］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 機器の取付け穴（２００）に挿通される少なくとも１本の電線（１３）の外周面に密接する電線シール部（２３）と、前記機器への固定部（４３）を有して前記電線シール部（２３）の外周側に装着される外装部材（シールドシェル４１）の内周面（４４）に密接する外装側シール部（２５）と、前記取付け穴（２００）の内周面に密接する機器側シール部（２７）とを一体に有する弾性シール部材（２１）と、
前記弾性シール部材（２１）の外周面に露出して前記外装部材（シールドシェル４１）に位置決め係合される外装係合部（３５）と、前記機器側シール部（２７）の内周側に露出して前記電線（１１）を保持する電線保持部（３７）とを一体に有して、前記弾性シール部材（２１）に一体化された樹脂部材（３１）と、
を備えたことを特徴とする樹脂入りパッキン（２０）。
［２］ 前記樹脂部材（３１）が、前記電線シール部（２３）と前記外装側シール部（２５）の間に配設されるシール支持部（３３）を有することを特徴とする上記［１］に記載の樹脂入りパッキン（２０）。
［３］ 前記樹脂部材（３１）が、前記外装部材（シールドシェル４１）の外周部に装着される防水ブーツ（７１）を保持するためのブーツホルダ（８１）を係止するブーツホルダ係止部（３９）を有することを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の樹脂入りパッキン（２０）。
［４］ 上記［３］に記載の樹脂入りパッキン（２０）と、
導電材料により形成された前記外装部材（シールドシェル４１）と、
端末が前記外装部材（シールドシェル４１）に電気的に接続されて前記電線（１１）を覆う筒状のシールド導体（編組５１）と、
前記外装部材（シールドシェル４１）の外周部（４９）に装着される防水ブーツ（７１）と、
前記防水ブーツ（７１）を保持するためのブーツホルダ（８１）と、を備え、
前記取付け穴（２００）に嵌挿されることを特徴とする防水コネクタ（１００）。

１１…電線
２０…樹脂入りパッキン
２１…弾性シール部材
２３…電線シール部
２５…外装側シール部
２７…機器側シール部
３１…樹脂部材
３３…シール支持部
３５…外装係合部
３７…電線保持部
３９…ブーツホルダ係止部
４１…シールドシェル（外装部材）
４３…固定部
４４…内周面
５１…編組（シールド導体）
７１…防水ブーツ
８１…ブーツホルダ
１００…防水コネクタ
２００…取付け穴

Claims (4)

1. 機器の取付け穴に挿通される少なくとも１本の電線の外周面に密接する電線シール部と、前記機器への固定部を有して前記電線シール部の外周側に装着される外装部材の内周面に密接する外装側シール部と、前記取付け穴の内周面に密接する機器側シール部とを一体に有する弾性シール部材と、
   前記弾性シール部材の外周面に露出して前記外装部材に位置決め係合される外装係合部と、前記機器側シール部の内周側に露出して前記電線を保持する電線保持部とを一体に有して、前記弾性シール部材に一体化された樹脂部材と、
   を備えたことを特徴とする樹脂入りパッキン。
2. 前記樹脂部材が、前記電線シール部と前記外装側シール部の間に配設されるシール支持部を有することを特徴とする請求項１に記載の樹脂入りパッキン。
3. 前記樹脂部材が、前記外装部材の外周部に装着される防水ブーツを保持するためのブーツホルダを係止するブーツホルダ係止部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂入りパッキン。
4. 請求項３に記載の樹脂入りパッキンと、
   導電材料により形成された前記外装部材と、
   端末が前記外装部材に電気的に接続されて前記電線を覆う筒状のシールド導体と、
   前記外装部材の外周部に装着される防水ブーツと、
   前記防水ブーツを保持するためのブーツホルダと、を備え、
   前記取付け穴に嵌挿されることを特徴とする防水コネクタ。

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