JP6626633B2 - 防水コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、防水コネクタに関する。

従来より、被覆電線の被覆を剥がして露出された導体に端子金具を固着し、この固着部分を含む部分を樹脂材料によりモールドしてモールド樹脂層を形成したモールドコネクタが知られている。
このようなモールドコネクタは、モールド樹脂層が端子金具や電線の外周面に密着して水やガス等の流体が浸入しないので、防水コネクタとして使用されること多い。ところが、インサート成形等により成形した上記モールドコネクタは、端子金具の金属とモールド樹脂層の樹脂材料とは材質が相違するので、密着性が必ずしも十分ではない。そのため、金属と樹脂材料の間に生じた微小隙間から水が漏れ出す可能性があった。

そこで、インサート成形物の挿入物と被覆樹脂との間に生じる微小隙間からのガス漏れを防止するか、又は漏出するガス量を低減するインサート成形物が提案されている（特許文献１参照）。
図７の（ａ）に示すように、インサート成形物５０１は、挿入物としての金属５１９に凹凸部５０３が形成されている。凹凸部５０３は、複数の溝５０５と突起５０７とからなっている。また、図７の（ｂ）に示すように、凹凸部５０３は、略矩形形状の溝５０９と突起５１１であってもよい。更に、凹凸部５０３は、図７の（ｃ），（ｄ）に示すように、金属の上面５１３と下面５１５のみを連続的に凹ませて、断面形状が略三角形状や断面形状が略矩形形状の凹凸部５０３を連続的に形成するようにしてもよい。

このようなインサート形成物によれば、金属５１９と樹脂５１７との境界部分に微小隙間が生じたとしても、挿入物である金属５１９の一方の端部から他方の端部側へ向かって流れるガス等の流体の流路長さが長くなり、流路抵抗が増加する。また、微小隙間の形状が急激に屈曲するため、ガス等の流体の圧力損失が大きくなる。従って、微小隙間を通過してガス等の流体が漏出するのを防止できるか、又は漏出量を極めて少量に低減することができる。

特開２００２−２３４０４８号公報

しかしながら、上記した従来のインサート成形物５０１のような構造では、高温環境下や低温環境下で樹脂５１７と金属５１９の収縮が起こるような際に、線膨張係数の違いからすき間が増大してしまう可能性がある。そのため、上記構造を防水コネクタに適用した場合には、長期間の使用の結果、防水性が低下するおそれがある。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、温度変化による防水性能の低下を抑制できる高品質な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） 被覆電線の端末部の被覆を剥がして露出された導体に固着される電線接続部を有する端子金具と、前記電線接続部を少なくとも含むモールド部分を絶縁性の樹脂材料により覆うハウジングと、を備える防水コネクタであって、
前記モールド部分において横断面面積が他の部分より大きい前記端子金具の大断面部には、前記端子金具の端子長手方向に交差する方向で前記大断面部における一側面から前記一側面とは反対側の他側面まで連続して貫通する貫通孔部が形成され、
前記モールド部分における前記端子金具の外周面における前記貫通孔部の近傍には、括れ部が形成され、
前記括れ部は、前記端子金具の周方向の全域に亘って、前記端子金具の軸線から前記括れ部の外周面までの距離が、前記端子金具の軸線から前記大断面部の外周面までの距離より小さい、形状を有し、
前記ハウジングのモールド成形時には、前記貫通孔部に前記樹脂材料が充填されると共に、前記括れ部に前記樹脂材料が隙間なく充填されることを特徴とする防水コネクタ。

上記（１）の構成の防水コネクタによれば、端子金具は、モールド部分において横断面面積（端子金具の長手方向に直交する断面の面積）が大きい大断面部を有する。即ち、端子金具は、モールド部分における大断面部の以外の部位に、小断面部を有する。
ここで、端子金具の金属とハウジングの樹脂材料における線膨張係数を比較すると、樹脂材料の方が線膨張係数は高いため、温度環境による影響を受けやすい。そこで、上記構成の防水コネクタでは、温度変化による影響を受けやすい樹脂材料からなるハウジングの一部が、影響の少ない端子金具の貫通孔部に充填されて固定される。ハウジングは、貫通孔部で固化した柱体部が端子金具に固定され、この柱体部が収縮の基準位置となる。これにより、ハウジングは、収縮による端子金具に対する相対変位が制御される。端子金具は、貫通孔部の近傍に小断面部があるため、ハウジングに収縮があっても、端子金具にはハウジングが密着する面が必ず存在する。従って、上記構成の防水コネクタは、端子金具に固定される柱体部が設けられることで、温度変化によるハウジングの収縮を利用し、ハウジングが密着する面を所定圧力の密着状態で維持することができる（成形直後からハウジングが密着する面に予圧を付与することができる）。その結果、各温度（高温・低温）環境下においても、端子金具とハウジングのすき間が増大してしまうことに対する対応が可能となる。すなわち、高温環境下や低温環境下においても、端子金具とハウジングの間に所定の接圧で密着するシール面を存在させることができる。

更に、上記（１）の構成の防水コネクタによれば、端子金具の外周面に、括れ部が形成されることで、この括れ部が形成される端子金具の部位が小断面部となる。そこで、貫通孔部の近傍に小断面部が設けられ、ハウジングをモールド成形する際に、樹脂材料により覆われる括れ部は、貫通孔部に近い側の内側の面が、シール面となる。

（２） 上記（１）の構成の防水コネクタであって、前記括れ部は、前記外周面の全周に凹設される周溝であることを特徴とする防水コネクタ。

上記（２）の構成の防水コネクタによれば、端子金具の外周面を覆ったハウジングの樹脂材料が、周溝内に充填される。ハウジングは、成形時における溶融樹脂の収縮時、周溝内に充填された樹脂材料が、貫通孔部側の周溝内壁面に押しつけられる。即ち、端子金具は、この貫通孔部側の周溝内壁面が、シール面となる。これにより、端子金具とハウジングの間は、シール面となった周溝内壁面で接圧が高まり、高い止水性が得られる。

（３） 上記（１）の構成の防水コネクタであって、前記括れ部は、前記貫通孔部に向かって前記端子金具の横断面面積が徐々に大きくなるテーパー部であることを特徴とする防水コネクタ。

上記（３）の構成の防水コネクタによれば、端子金具の外周面を覆ったハウジングの樹脂材料が、テーパー部を覆う。ハウジングは、成形時における溶融樹脂の収縮時、テーパー部に樹脂材料が押しつけられる。即ち、端子金具は、このテーパー部がシール面となる。ハウジングの樹脂材料は、成形時における収縮時、テーパー部を滑りながら変位する。これにより、テーパー部の全領域に渡って接圧を高めることが可能となる。

本発明に係る防水コネクタによれば、温度変化による防水性能の低下を抑制して品質を向上させることができる。

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。

（ａ）は本発明の第１実施形態に係る防水コネクタの斜視図、（ｂ）は（ａ）の縦断面図である。 図１に示したハウジングを省略した端子金具の斜視図である。 図１の（ｂ）における防水コネクタの要部拡大図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係る端子金具の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の変形例に係る端子金具の縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態に係る端子金具が被覆電線に接続された状態の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した端子金具を用いた防水コネクタの縦断面図である。 （ａ）は本発明の第４実施形態に係る端子金具が被覆電線に接続された状態の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した端子金具を用いた防水コネクタの縦断面図である。 従来のインサート成形物における端部の例を（ａ）〜（ｄ）に拡大して示した断面図である。

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に示すように、本発明の第１実施形態に係る防水コネクタ１１は、導電性の金属からなる端子金具１３と、絶縁性の樹脂材料からなるハウジング１７と、を主要な構成として有している。端子金具１３は、図示しない相手端子と接触する電気接触部２１と、被覆電線２９の端末部の被覆３３を剥がして露出された導体３１に固着される電線接続部２３とが、直線状に連設されている。本第１実施形態において、端子金具１３の本体部は、円柱状となる。なお、本発明に係る防水コネクタの端子金具は、円柱状端子に限定されず、後述する平タブ端子等であってもよい。

電線接続部２３の端部には、導体挿入孔２７が形成され、被覆電線２９の導体３１が挿入される。被覆電線２９は、導体３１が絶縁樹脂からなる被覆３３によって覆われている。被覆電線２９は、端末部の被覆３３が皮剥きされ、導体３１が露出される。導体挿入孔２７に挿入された導体３１は、電線接続部２３の外周が加締められることにより、或いは、溶接によって固着される。

ハウジング１７は、絶縁性の樹脂材料３５からなり、電線接続部２３と被覆３３の先端部３３ａとを含むモールド部分２５を覆うように、端子金具１３の外周面にモールド成形される。なお、樹脂材料３５としては、端子金具１３の金属材との接着性がよい樹脂が選定されるが、ハウジング１７と被覆３３とは、樹脂同士であるので線膨張係数の違いによる接合界面での剥離が生じにくいので、被覆３３の先端部３３ａまでハウジング１７が覆うことで、被覆３３内に水等が浸入するのを防止することも可能である。

モールド部分２５において横断面面積が他の部分（後述する括れ部としての周溝３７）より大きい端子金具１３の大断面部には、端子金具１３の端子長手方向に交差する方向で貫通する貫通孔部１５が形成される。本第１実施形態において、断面円形の貫通孔部１５は、端子金具１３の長手方向の中央部よりも電気接触部２１に近い位置で、モールド部分２５に貫通して穿設されている。勿論、貫通孔部１５は断面円形に限るものではなく、種々の開口形状を採り得る。

また、本第１実施形態において、端子金具１３は本体部が円柱状のオス端子となる。オス端子では、電気接触部２１の少なくとも先端側が樹脂材料３５によって覆われることなく、ハウジング１７から露出する。

また、ハウジング１７のモールド成形時に貫通孔部１５に充填されてハウジング１７と一体に成形される柱体部１９は、ハウジング１７と一体にモールド成形されることで、貫通孔部１５の両側出口部でハウジング１７に接続される。

図２に示すように、防水コネクタ１１のモールド部分２５における端子金具１３の外周面には、括れ部である周溝３７が貫通孔部１５の近傍に形成されている。即ち、本第１実施形態における括れ部は、端子金具１３の外周面の全周に凹設される周溝３７である。周溝３７は、１つでも複数であってもよい。本第１実施形態では２つの周溝３７が、端子長手方向に所定の間隔を有して形成されている。端子金具１３は、この周溝３７が形成されている部位が小断面部となる。従って、貫通孔部１５及び周溝３７が設けられている端子金具１３の円柱部分は、小断面部よりも径が大きく横断面面積の大きい大断面部となる。

図３に示すように、周溝３７は、端子金具１３の軸線を含む縦断面における断面形状が凹形状となる。すなわち、一対の対向する周溝内壁面３９及び周溝内壁面４１が底壁面４３によって接続されている。ハウジング１７をモールド成形する樹脂材料３５は、この周溝３７内に隙間なく充填される。周溝３７に充填されて固化した樹脂材料３５は、円環状となって周溝３７に嵌着する。

次に、上記した構成の作用を説明する。
本第１実施形態に係る防水コネクタ１１では、端子金具１３は、モールド部分２５において横断面面積が大きい大断面部を有する。即ち、端子金具１３は、モールド部分における大断面部の以外の部位に、小断面部を有する。
ここで、端子金具１３の金属とハウジング１７の樹脂材料３５における線膨張係数を比較すると、樹脂材料３５の方が線膨張係数は高いため、温度環境による影響を受けやすい。そこで、防水コネクタ１１では、温度変化による影響を受けやすい樹脂材料３５からなるハウジング１７の一部が、影響の少ない端子金具１３の貫通孔部１５に充填されて固定される。ハウジング１７は、貫通孔部１５で固化した柱体部１９が端子金具１３に固定され、この柱体部１９が収縮の基準位置となる。端子金具１３と樹脂材料３５とには線膨張係数の際により相対的な変位が生じるが、この柱体部１９が成形される基準位置では、相対的な変位が生じない。つまり、ハウジング１７と端子金具１３とは、柱体部１９の位置で高剛性に固定される。これにより、ハウジング１７は、収縮による端子金具１３に対する相対変位が制御される。端子金具１３は、貫通孔部１５の近傍に小断面部である周溝３７があるため、ハウジング１７に収縮があっても、ハウジング１７が密着する面が必ず存在する。

本第１実施形態の防水コネクタ１１では、端子金具１３に固定される柱体部１９が設けられることで、温度変化によるハウジング１７の収縮を利用し、ハウジング１７が密着する面を所定圧力の密着状態で維持することができる（成形直後からハウジング１７が密着する面に予圧を付与することができる）。その結果、各温度（高温・低温）環境下においても、端子金具１３とハウジング１７のすき間が増大してしまうことに対する対応が可能となる。すなわち、高温環境下や低温環境下においても、端子金具１３とハウジング１７の間に所定の接圧で密着する面を存在させることができる。防水コネクタ１１では、この面が周溝３７の周溝内壁面３９となる。つまり、周溝３７の周溝内壁面３９がシール面として作用する。

また、本第１実施形態に係る防水コネクタ１１では、端子金具１３の外周面に、括れ部（周溝３７）が形成されることで、この括れ部（周溝３７）が形成される端子金具１３の部位が小断面部となる。そこで、貫通孔部１５の近傍に小断面部が設けられ、ハウジング１７をモールド成形する際に、樹脂材料３５により覆わる括れ部（周溝３７）は、貫通孔部１５に近い側の内側の面（周溝内壁面３９）が、シール面となる。

本第１実施形態に係る防水コネクタ１１では、端子金具１３の外周面を覆ったハウジング１７の樹脂材料３５が、周溝３７内に充填される。ハウジング１７は、成形時における溶融樹脂の収縮時、周溝３７内に充填された樹脂材料３５が、貫通孔部１５側の周溝内壁面３９に押しつけられる。即ち、端子金具１３は、この貫通孔部１５側の周溝内壁面３９が、シール面となる。これにより、端子金具１３とハウジング１７の間は、シール面となった周溝内壁面３９で接圧が高まり、高い止水性が維持される。

次に、本発明の第２実施形態に係る防水コネクタを説明する。
図４の（ａ）は本発明の第２実施形態に係る端子金具の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の変形例に係る端子金具の縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。なお、図１〜図３に示した部材と同一の部材には同一の符号を付し重複する説明は省略する。
本第２実施形態に係る防水コネクタの端子金具４５は、図４の（ａ）に示すように、貫通孔部１５が、一対の周溝３７の間に形成されている。端子金具４５における一対の周溝３７は、モールド成形時に、樹脂材料３５によって覆われる。図示しないハウジング１７は、貫通孔部１５で成形された柱体部１９の端子長手方向の両側に、周溝３７に充填された環状の樹脂材料３５が配置される。
本第２実施形態に係る防水コネクタでは、柱体部１９が基準位置となることで、一対の周溝３７における貫通孔部１５側の周溝内壁面３９（図３参照）が、シール面となる。すなわち、端子金具４５では、柱体部１９を挟んで２箇所にシール面が設けられることになる。これにより、第２実施形態に係る防水コネクタでは、シール面が増えてより高い止水性が得られる。

また、図４の（ｂ），（ｃ）に示す変形例の端子金具４７のように、複数の貫通孔部１５を交差させて穿設してもよい。図示例では、一対の貫通孔部１５を直交させて設けている。これらの貫通孔部１５に樹脂材料３５が充填されて成形された柱体部１９は、２本の円柱が直交する十字形状となる。
このような端子金具４７によれば、ハウジング１７の端子金具４７に対する固定強度を高めることができる。柱体部１９の剛性を高めることにより、長期に渡ってシール面の接圧を維持することができるようになる。

次に、本発明の第３実施形態に係る防水コネクタを説明する。
図５の（ａ）は本発明の第３実施形態に係る端子金具が被覆電線に接続された状態の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した端子金具を用いた防水コネクタの縦断面図である。なお、図１〜図３に示した部材と同一の部材には同一の符号を付し重複する説明は省略する。
本第３実施形態に係る防水コネクタ６３は、図５の（ａ），（ｂ）に示すように、端子金具４９の括れ部がテーパー部５１で形成されている。テーパー部５１は、端子金具４９の貫通孔部１５に向かって端子金具４９の横断面面積が徐々に大きくなる。テーパー部５１は、端子金具４９の電線接続部２３に形成することができる。端子金具４９が円柱状の場合、テーパー部５１は、円錐台の側面形状となる。

本第３実施形態に係る防水コネクタ６３では、端子金具４９の外周面を覆ったハウジング６５の樹脂材料３５が、テーパー部５１を覆う。ハウジング６５は、成形時における溶融樹脂の収縮時、テーパー部５１に樹脂材料３５が押しつけられる。即ち、端子金具４９は、このテーパー部５１がシール面となる。ハウジング６５の樹脂材料３５は、成形時における収縮時、テーパー部５１を滑りながら変位する。これにより、テーパー部５１の全領域に渡って接圧を高めることが可能となる。

図６の（ａ）は本発明の第４実施形態に係る端子金具が被覆電線に接続された状態の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した端子金具を用いた防水コネクタの縦断面図である。なお、図１〜図３に示した部材と同一の部材には同一の符号を付し重複する説明は省略する。
本第４実施形態に係る防水コネクタ６９は、図６の（ａ），（ｂ）に示すように、端子金具５３の本体部が短冊状となり、電気接触部５５を有する本体部と電線接続部５９との間に、括れ部としてテーパー部６１が形成されている。

端子金具５３の端子長手方向に交差する方向で貫通する貫通孔部１５は、モールド部分５７において横断面面積が他の部分（テーパー部６１）より大きい端子金具５３の大断面部である本体部に板厚方向に貫通して穿設されている。
また、端子金具５３のテーパー部６１は、電線接続部５９の厚みが電気接触部５５を有する本体部の厚みよりも薄くなり、電線接続部５９の幅が本体部の幅よりも狭くなることにより形成される。すなわち、端子金具５３のテーパー部６１は、厚み方向及び幅方向の双方の長さが貫通孔部１５に向かって徐々に大きくなるように形成されており、四角錐台の側面形状となる。
なお、平タブ端子とされた端子金具５３は、厚み方向または幅方向の何れか一方のみにテーパー部６１を設けるものであっても、シール面が形成される効果は得られる。

本第４実施形態に係る防水コネクタ６９では、端子金具５３の外周面を覆ったハウジング６７の樹脂材料３５が、テーパー部６１を覆う。ハウジング６７は、成形時における溶融樹脂の収縮時、テーパー部６１に樹脂材料３５が押しつけられる。即ち、端子金具５３は、このテーパー部６１がシール面となる。ハウジング６７の樹脂材料３５は、成形時における収縮時、テーパー部６１を滑りながら変位する。これにより、テーパー部６１の全領域に渡って接圧を高めることが可能となる。

従って、本実施形態に係る防水コネクタ１１（６３，６９）によれば、温度変化による防水性能の低下を抑制して品質を向上させることができる。

ここで、上述した本発明に係る防水コネクタの実施形態の特徴をそれぞれ以下に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 被覆電線（２９）の端末部の被覆（３３）を剥がして露出された導体（３１）に固着される電線接続部（２３）を有する端子金具（１３）と、前記電線接続部（２３）を少なくとも含むモールド部分（２５）を絶縁性の樹脂材料（３５）により覆うハウジング（１７）と、を備える防水コネクタ（１１）であって、
前記モールド部分（２５）において横断面面積が他の部分より大きい前記端子金具（１３）の大断面部には、前記端子金具（１３）の端子長手方向に交差する方向で貫通する貫通孔部（１５）が形成され、
前記ハウジング（１７）のモールド成形時には、前記貫通孔部（１５）に前記樹脂材料（３５）が充填されることを特徴とする防水コネクタ。
［２］ 上記［１］に記載の防水コネクタであって、
前記モールド部分（２５）における前記端子金具（１３）の外周面における前記貫通孔部（１５）の近傍には、括れ部（周溝３７）が形成されていることを特徴とする防水コネクタ（１１）。
［３］ 上記［２］に記載の防水コネクタであって、
前記括れ部は、前記外周面の全周に凹設される周溝（３７）であることを特徴とする防水コネクタ（１１）。
［４］ 上記［２］に記載の防水コネクタであって、
前記括れ部は、前記貫通孔部（１５）に向かって前記端子金具（４９，５３）の横断面面積が徐々に大きくなるテーパー部（５１，６１）であることを特徴とする防水コネクタ（６３，６９）。

なお、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。
例えば、上記各実施形態におけるハウジング１７（６５，６７）は、電線接続部２３（５９）と被覆３３の先端部３３ａとを含むモールド部分２５（５７）を覆うように、端子金具１３（４５，４７、４９，５３）の外周面にモールド成形されているが、本発明のハウジングは端子金具との間の防水性能の低下を抑制するものであり、電線接続部を少なくとも含むモールド部分を覆うように、端子金具の外周面にモールド成形されていればよい。この場合、例えばハウジングの後端部から被覆の先端部までをシール材で覆うことにより、防水コネクタが接続された電線端部内に水等が浸入するのを防止できる。

１１…防水コネクタ
１３…端子金具
１５…貫通孔部
１７…ハウジング
１９…柱体部
２３…電線接続部
２５…モールド部分
２９…被覆電線
３１…導体
３３…被覆
３５…樹脂材料
３７…周溝（括れ部）
５１，６１…テーパー部（括れ部）

Claims (3)

1. 被覆電線の端末部の被覆を剥がして露出された導体に固着される電線接続部を有する端子金具と、前記電線接続部を少なくとも含むモールド部分を絶縁性の樹脂材料により覆うハウジングと、を備える防水コネクタであって、
   前記モールド部分において横断面面積が他の部分より大きい前記端子金具の大断面部には、前記端子金具の端子長手方向に交差する方向で前記大断面部における一側面から前記一側面とは反対側の他側面まで連続して貫通する貫通孔部が形成され、
   前記モールド部分における前記端子金具の外周面における前記貫通孔部の近傍には、括れ部が形成され、
   前記括れ部は、前記端子金具の周方向の全域に亘って、前記端子金具の軸線から前記括れ部の外周面までの距離が、前記端子金具の軸線から前記大断面部の外周面までの距離より小さい、形状を有し、
   前記ハウジングのモールド成形時には、前記貫通孔部に前記樹脂材料が充填されると共に、前記括れ部に前記樹脂材料が隙間なく充填されることを特徴とする防水コネクタ。
2. 請求項１に記載の防水コネクタであって、
   前記括れ部は、前記外周面の全周に凹設される周溝であることを特徴とする防水コネクタ。
3. 請求項１に記載の防水コネクタであって、
   前記括れ部は、前記貫通孔部に向かって前記端子金具の横断面面積が徐々に大きくなるテーパー部であることを特徴とする防水コネクタ。

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