JP7072406B2 - シール部材および電気コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、金属製のシェルを備えた電気コネクタの防水を図るシール部材に関する。

プラグコネクタのハウジングの後端部に配置されて複数の電線の周りに密着する電線シール（一括ゴム栓）を備えた防水コネクタが知られている（特許文献１）。特許文献１の電線シールは、キャップコネクタのハウジングにその内側から密着されるハウジングシール部と一体に形成されている。

プラグハウジングを囲む金属製のシェルを備えたシールドコネクタでは、プラグハウジングの後端部に配置される電線シールをシールカバーにより押さえている。そして、シェルとプラグハウジングあるいはキャップハウジングとの間に、電線シールとは別のシール部材を配置している。

特開２０１０－１５３０７２号公報

シールドコネクタに備わるシールカバーには、筒状のシェルに係止されるロック部が形成される。シェルは、シールカバーおよびプラグハウジングを囲んでいる。
仮に、シェルとプラグハウジングとの間を止水する機能を電線シールに持たせるとすれば、電線の位置からシェルの位置までに亘りシール部材を配置し、シェルに係止されたシールカバーによりハウジングに対してシール部材を全体的に押さえる必要がある。
ここで、ロック部の形成されていないシールカバーの部位によりシール部材の電線が通される領域全体を押さえるため、シールカバーの電線が通される部位の周りにロック部が形成される。そうすると、ロック部の分、電線の位置からシェルの位置までが遠いので、電線の位置からシェルの位置まで延在するシール部材の面積が大きく、それを押さえるシールカバーの面積も大きい。また、シールカバーには、シール部材を十分に押さえたり十分にロックするために相応の大きさが与えられる。例えば、ロック部の分、シールカバーは前後方向に厚い。

以上より、本発明は、電磁シールド作用を得る電気コネクタに必要な止水性能を保持しながら、小型化を図ることを目的とする。

本発明は、電気コネクタに用いられるシール部材であって、金属製のシェルに囲まれたハウジングから後方に引き出される電線が貫通し、ハウジングとシェルの底部との間に押圧される。
本発明のシール部材は、電線の外周部に接触する電線シール部と、電線シール部が形成される基部の径方向外側の外端部に位置し、ハウジングに押圧されるハウジングシール部と、シェルの少なくとも底部に押圧されるシェルシール部と、を一体に備えることを特徴とする。

本発明のシール部材は、基部から前方または後方に向けて突出し、シェルの底部の所定領域が挿入される周壁をさらに備え、シェルシール部は、周壁の内周部または外周部に相当することが好ましい。

本発明のシール部材において、周壁は、基部の外端部の近傍かつ径方向外側で基部から後方に向けて突出していることが好ましい。

本発明の電気コネクタは、嵌合対象に嵌合されるハウジングと、ハウジングを囲む金属製のシェルと、ハウジングから後方に引き出される電線が貫通するシール部材と、を備える。
シェルは、シール部材をハウジングとの間に押圧する底部を有する。
シール部材は、電線の外周部に接触する電線シール部と、電線シール部が形成される基部の径方向外側の外端部に位置し、ハウジングに押圧されるハウジングシール部と、シェルの少なくとも底部に押圧されるシェルシール部と、を一体に備える。

本発明によれば、シールドコネクタに必要な止水箇所、つまり、電線の周り、ハウジングと電線との間、シェルとハウジングとの間を止水する機能が一つのシール部材に集約されているため、複数のシール部材を用いる場合と比べて部品点数が減少する。そのため、部品コストおよび組み立てコストを含めた電気コネクタの製造コストを抑えることができる。複数のシール部材を用いると、それぞれを支持する構造が必要となるのに対して、本発明では、一つのシール部材をハウジングとシェルの底部との間に支持すれば足りるため、電気コネクタの小型化に寄与できる。

本発明によれば、シェルに備わる底部によりシール部材を押さえることができるため、シールカバーが必要ない。この点でも、部品点数を減少させてコストダウンできる。
その上、シールカバーのロック部により、シェルに接触するシール部の位置が制約されないので、シェルに接触するシェルシール部を電線の位置の近傍に設定することができる。そうすると、止水に最低限必要な最小の領域にシール部材を配置して、シール部材の大きさを抑えることができる。

以上より、本発明によれば、電磁シールド作用を得る電気コネクタに必要な止水性能を保持しながら、電気コネクタの小型化およびコストダウンを図ることができる。

本発明の実施形態に係る電気コネクタを示す斜視図である（前方から見る）。 図１に示す電気コネクタを後方から示す斜視図である。 図１のIII－III線断面図である。電線の周囲の構造を模式的に示している。 （ａ）は、シール部材を前方から示す斜視図である。（ｂ）は、シール部材を後方から示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１および図２に示す電気コネクタ１（プラグコネクタ）は、２本の電線１１が引き出されるハウジング１０と、電磁シールド用のシェル２０と、ハウジング１０に配置されるシール部材３（図３および図４）と、嵌合部シール１２（図３）とを備えている。

本明細書では、電気コネクタ１において電線１１が引き出される側を「後」、その逆側であって、相手コネクタ（キャップコネクタ）と嵌合方向Ｄ１に沿って嵌合される側を「前」と定義する。相手コネクタは、典型的には機器のケースの一部（図３の金属部材９）と組み付けられる。

電気コネクタ１および相手コネクタは、車両に搭載されるＰＣＵ（Power Control Unit）等の高電圧機器の電気的接続に好適である。機器から外部に向けた電磁ノイズの放射や、他の機器からの電磁ノイズの影響を抑制するため、電気コネクタ１および相手コネクタは電磁シールド機能を有している。

電線１１は、心線が絶縁被膜により覆われた被覆電線である。図３に示すように、電磁シールド用の編組線１４により、電線１１が覆われている。
編組線１４は、編まれた金属線と、必要に応じて補強材を含んで構成されている。編組線１４の内側に２本の電線１１が配置されている。編組線１４の端部は、シェル２０の外周部に接続される。
２本の電線１１および編組線１４は、図示しない防水被膜や部材を含んで一つに結束され、バンドルケーブル２を構成している。
バンドルケーブル２は、典型的には、樹脂製のコルゲートチューブ１５に収容される。コルゲートチューブ１５の末端１５Ａには、ゴムやエラストマー等の弾性材料から形成されたグロメット１６が接続される。グロメット１６の末端１６Ａは、結束部材１７によりシェル２０の外周部に保持される。グロメット１６は、コルゲートチューブ１５の末端１５Ａから延出する電線１１および編組線１４を覆う。

金属製のシェル２０（図１～図３）は、ハウジング１０および相手コネクタのハウジング（以下、相手ハウジング８（図３））において金属部材９（図３）の外側に突出した部分を囲む。シェル２０の外周の壁に、編組線１４の端部が電気的に接続される。このシェル２０が金属部材９を介して金属製のケースに接地されることで、電気コネクタ１および相手コネクタに電磁シールド機能が与えられる。

電気コネクタ１の各構成要素を説明する。
〔ハウジング〕
ハウジング１０（図１および図３）は、金属材料からなる雌型端子１８を保持する。ハウジング１０は、絶縁性の樹脂材料から形成されている。本実施形態では、２つの雌型端子１８を備えた２極の電気コネクタ１を例示する。電気コネクタ１は、単数または３以上の極を備えるものであってよい。雌型端子１８にはそれぞれ電線１１が接続されている。

ハウジング１０の前端部１０Ａは、金属部材９（図３）の内側に配置される。ハウジング１０の後端部から後方へと電線１１が引き出される。ハウジング１０から引き出された電線１１は、シール部材３（図３）を貫通する。
ハウジング１０には、シール部材３の基部３０を収容する収容部１０Ｂ（図３）が形成されている。収容部１０Ｂの底には、電線１１が引き出される開口（図示しない）が形成されている。

ハウジング１０の外周部１０Ｃには、環状に形成された嵌合部シール１２（図３）が装着される。嵌合部シール１２は、外周部１０Ｃの段差に配置されており、シール押さえ１９により、嵌合部シール１２の前方への離脱が規制されている。
相手ハウジング８の内側にハウジング１０が受容されると、外周部１０Ｃと相手ハウジング８の内周部との間で嵌合部シール１２が径方向に弾性変形する。

外周部１０Ｃには、シェル２０に係止されるロック梁１０Ｄ（図３）が形成されている。ロック梁１０Ｄの一部がシェル２０の係合孔２１Ａに挿入される。

〔シェル〕
シェル２０（図１～図３）は、ハウジング１０の前端部１０Ａを除いて、ハウジング１０を全体的に囲んでいる。
シェル２０は、アルミニウム合金、亜鉛合金等の金属材料から典型的にはダイカストにより形成されている。シェル２０の材料は、導体であればよく、磁性、非磁性を問わず、適宜な金属材料をシェル２０に用いることができる。編組線１４（図３）の材料としては、導電性の金属材料を用いることができる。

シェル２０は、ハウジング１０の外周部１０Ｃを包囲する側壁２１と、側壁２１の前端に連なる取付部２２と、側壁２１の後端に連なるシェル底部２３（図２、図３）とを一体に備えている。側壁２１と、ハウジング１０の外周部１０Ｃとの間に、相手ハウジング８が挿入される。

側壁２１の前端は開放されており（図１、図３）、側壁２１の開口２１０からハウジング１０の前端部１０Ａが突出する。開口２１０とは反対側にシェル底部２３が位置している。側壁２１の後端はシェル底部２３により閉塞されている。

側壁２１は、筒状に形成されている。側壁２１には、ロック梁１０Ｄの一部が挿入される係合孔２１Ａが図３の上下両側に形成されている。
取付部２２は、取付部２２を貫通するボルト２４により、金属部材９に締結される。締結された取付部２２の裏側の面と、金属部材９の表面とが所定の接圧で接触することで、電磁シールドのためにシェル２０と金属部材９との間に必要な電気的接続が確保される。

シェル底部２３（図２、図３）は、ハウジング１０の後端部に配置されたシール部材３を後方から押さえる。シェル底部２３が存在するため、電気コネクタ１は、シール部材３を押さえるシールカバーを備えていない。
シェル底部２３には、シール部材３の一部を収容する周溝２３１が形成されている。周溝２３１は、シェル底部２３の径方向の外端付近において、全周に亘り連続している。周溝２３１により囲まれたプラグ部２３２がシール部材３の凹部３５（図４（ｂ））に挿入される。プラグ部２３２を電線１１が貫通する。

本実施形態の電気コネクタ１は、防水を図るため、嵌合部シール１２とシール部材３との２つのシール部材を備えている。これらは、ゴムやエラストマー等の弾性材料から形成されている。
本実施形態では、嵌合部シール１２およびシール部材３により、端子が収納されているハウジング内部（ハウジング１０および相手ハウジング８の内側）への水の浸入を阻止する。
さらに、シェル２０への編組線１４の接続箇所１４Ａの腐食を防ぐため、シール部材３及びグロメット１６により、編組線１４の接続箇所１４Ａへと水が到達するのを阻止する。

ハウジング内部への水の浸入を阻止するためには、ハウジング１０と相手ハウジング８との間、およびハウジング１０と電線１１との間をそれぞれ止水する必要がある。
嵌合部シール１２は、ハウジング１０と相手ハウジング８との間を止水する。
ハウジング１０と電線１１との間を止水するためには、電線１１の外周部１１Ａにシール部材を密着させるとともに、電線１１の配置される領域の周囲でハウジング１０にシール部材を押圧する必要がある。ハウジング１０と電線１１との間の止水機能は、シール部材３が担う。

本実施形態では、シェル２０に押圧されるシェルシール部３３を備えるシール部材３により、シェル２０と、シェル２０により覆われるハウジング１０との間を止水する。

以上より、シール部材３は、複数箇所の止水機能を有する複合的なシール部材である。本実施形態は、シェル２０がシェル底部２３を備えていること、およびシール部材３が止水の必要な複数箇所に兼用されることに主要な特徴を有する。

〔複合的なシール部材〕
図３、図４（ａ）および（ｂ）を参照し、シール部材３について説明する。
シール部材３は、ハウジング１０の後端部とシェル底部２３との間に挟み込まれる。ハウジング１０から後方に引き出された電線１１はシール部材３を貫通する。

シール部材３は、ハウジング１０とシェル底部２３との間に介在する基部３０と、電線１１の数に等しい数の電線シール部３１と、ハウジングシール部３２と、シェルシール部３３と、周壁３４を一体に備えている。複数の電線シール部３１、ハウジングシール部３２、シェルシール部３３、および周壁３４は、いずれも基部３０に連なり、基部３０を介して一体に連続している。

シェル２０の内側にシール部材３を収容した状態で、ハウジング１０をシェル２０の内側に挿入すると、ハウジング１０のロック梁１０Ｄがシェル２０の係合孔２１Ａに入って側壁２１に係止される。すると、ハウジング１０とシェル２０との間にシール部材３が押圧されて弾性変形することで、シール部材３の各シール部３１，３２，３３が接触相手の部材と密着する。

基部３０は、ハウジング１０の収容部１０Ｂの底とシェル底部２３のプラグ部２３２との間に、嵌合方向Ｄ１と直交する向きに配置される。基部３０は、収容部１０Ｂの底に接触する前部３０Ａ（図４（ａ））と、シェル底部２３のプラグ部２３２に接触する後部３０Ｂ（図４（ｂ））とを有している。前部３０Ａは、電線１１が引き出される収容部１０Ｂの底の開口の周囲に押圧される。
基部３０には、複数の電線１１に個別に対応するシール孔３０１が形成されている。シール孔３０１は、前部３０Ａと後部３０Ｂとを結ぶ方向（嵌合方向Ｄ１）に沿って形成されている。各シール孔３０１の内側を電線１１が貫通する。電線シール部３１は、シール孔３０１の内周部に相当する。基部３０に備わる複数の電線シール部３１により、複数の電線１１の周りが一括して止水される。
各電線シール部３１は、シール孔３０１の周方向に連続する１つ以上の突条３１Ａを含んでいる。突条３１Ａは径方向に弾性変形して電線１１の外周部１１Ａに密着する。

前部３０Ａおよび後部３０Ｂには、シール部材３を十分に弾性変形させて、接触する部材との密着性を高めるため、適宜な位置に、弾性変形を助ける適宜な形状の窪みが形成されている。具体的には、前部３０Ａにおいて２つのシール孔３０１の間に位置する溝３０２や、後部３０Ｂに形成されている複数の凹部３０３が窪みに該当する。それらの窪みと、シール孔３０１の位置を除いて、前部３０Ａおよび後部３０Ｂは平坦に形成されている。

ハウジングシール部３２は、基部３０の径方向外側に位置する外端部３０Ｃに相当し、ハウジング１０に押圧される。
ハウジングシール部３２は、周方向に連続する１つ以上の突条３２Ａを含んでいる。基部３０が収容される収容部１０Ｂの内壁によって突条３２Ａが径方向に押圧される。

電線シール部３１と、２つの電線１１が貫通する領域よりも径方向外側でハウジング１０に押圧されるハウジングシール部３２とにより、電線１１の周りから、前方にかつ径方向外側に向けて、さらにハウジング１０の外端を超えてハウジング１０の内部へと水が入ることを阻止することができる。

シェルシール部３３は、編組線１４の接続箇所１４Ａ（図３）よりも径方向内側でシェル底部２３に押圧される。
シェルシール部３３は、周方向に連続する突条３３Ａを含んでいる。突条３３Ａは、シェル２０のプラグ部２３２の外周部によって径方向に押圧される。

図４（ｂ）に示すように、シェルシール部３３は、基部３０から後方に突出した周壁３４の内周部に相当する。
周壁３４は、図４（ｂ）および図３に示すように、基部３０の外端部３０Ｃ（ハウジングシール部３２）の近傍から後方に向けて突出しており、全周に亘り連続している。この周壁３４の内側に形成された凹部３５に、シェル底部２３のプラグ部２３２が挿入されると、シェル底部２３の周溝２３１に周壁３４が収容される。
ここで、周壁３４は、基部３０の外端部３０Ｃの近傍かつ径方向外側で基部３０から後方に向けて突出していることが好ましい。
そうすると、周壁３４に挿入されるプラグ部２３２により、基部３０が径方向全体に亘り押圧されることで、基部３０を前後方向（嵌合方向Ｄ１）に十分に弾性変形させることができる。それによって電線シール部３１およびハウジングシール部３２と、それぞれの接触相手との密着性を高めることができる。さらに、基部３０の外端部３０Ｃよりも径方向外側に位置する周壁３４の基端がハウジング１０に接触するので、ハウジング１０とシェル底部２３との間に周壁３４を十分に弾性変形させて、シェルシール部３３とプラグ部２３２の外周部との密着性を高めることもできる。

〔本実施形態による効果〕
以上で説明した本実施形態では、電気コネクタ１に必要な止水箇所、つまり、電線１１の周り、ハウジング１０と電線１１との間、シェル２０とハウジング１０との間を止水する機能が一つのシール部材３に集約されているため、部品点数が少ない。そのため、部品コストおよび組み立てコストを含めた電気コネクタ１の製造コストを抑えることができる。複数のシール部材を用いると、それぞれを支持する構造が必要となるのに対して、本実施形態では、シール部材３をハウジング１０とシェル底部２３との間に支持すれば足りるため、電気コネクタ１の小型化に寄与できる。

シェル２０に側壁２１と一体に備わるシェル底部２３によりシール部材３を押さえることができるため、従来のシールカバーが必要ない。この点でも、部品点数を減少させてコストダウンできる。
さらには、シールカバーがなければ、シールカバーをシェル２０に係止するロック部も必要ない。そのため、シールカバーのロック部の位置に影響されることなく、シェル２０に接触するシェルシール部３３の位置をハウジングシール部３２と同等に電線１１の近傍に設定することができる。そうすると、電線１１の位置からハウジングシール部３２やシェルシール部３３の位置まで、つまり、止水に最低限必要な最小の領域にシール部材３を配置して、シール部材３の大きさを抑えることができる。シールカバーのロック部のような止水に寄与しない領域の分、シール部材３の径が拡大しないので、シールカバーを備える場合と比べて、シェル２０とハウジング１０の間に押圧されるシール部材３の面圧をより十分に確保できる。

以上より、本実施形態によれば、電気コネクタ１に必要な止水機能を保持し、それによって、端子による接続の信頼性を確保しながら、電気コネクタ１の小型化およびコストダウンを図ることができる。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

例えば、シール部材３のシェルシール部３３が、周壁３４の外周部に形成されていてもよい。その場合、シェルシール部３３はシェル底部２３の周溝２３１の外周側の内壁に押圧される。
また、シェル２０およびシール部材３の形状によっては、シェルシール部３３がシェル２０の側壁２１とシェル底部２３との双方に押圧されていてもよい。
さらに、ロック梁１０Ｄとの干渉が生じない限り、シール部材３の周壁３４を基部３０から前方に突出させることも可能である。その周壁３４の内周部または外周部にシェルシール部３３を形成することができる。

１ 電気コネクタ
２ バンドルケーブル
３ シール部材
８ 相手ハウジング（嵌合対象）
９ 金属部材
１０ ハウジング
１０Ａ 前端部
１０Ｂ 収容部
１０Ｃ 外周部
１０Ｄ ロック梁
１１ 電線
１１Ａ 外周部
１２ 嵌合部シール
１４ 編組線
１４Ａ 接続箇所
１５ コルゲートチューブ
１５Ａ 末端
１６ グロメット
１６Ａ 末端
１７ 結束部材
１８ 雌型端子
１９ シール押さえ
２０ シェル
２０Ａ 前端
２１ 側壁
２１Ａ 係合孔
２１０ 開口
２２ 取付部
２３ シェル底部
２４ ボルト
３０ 基部
３０Ａ 前部
３０Ｂ 後部
３０Ｃ 外端部
３１ 電線シール部
３１Ａ 突条
３２ ハウジングシール部
３２Ａ 突条
３３ シェルシール部
３３Ａ 突条
３４ 周壁
３５ 凹部
２３１ 周溝
２３２ プラグ部（シェル底部の所定領域）
３０１ シール孔
３０２ 溝
３０３ 凹部
Ｄ１ 嵌合方向

Claims (3)

1. 電気コネクタに用いられるシール部材であって、
   金属製のシェルに囲まれたハウジングから後方に引き出される電線が貫通し、前記ハウジングと前記シェルの底部との間に押圧される前記シール部材は、
   前記電線の外周部に接触する電線シール部と、
   前記電線シール部が形成される基部の径方向外側の外端部に位置し、前記ハウジングに押圧されるハウジングシール部と、
   前記シェルの少なくとも前記底部に押圧されるシェルシール部と、を一体に備え、
   前記シール部材は、前記基部から前方または後方に向けて突出し、前記シェルの前記底部の所定領域が挿入される周壁をさらに備え、
   前記シェルシール部は、前記周壁の内周部または外周部に相当する、
   ことを特徴とする電気コネクタ用のシール部材。
2. 前記周壁は、前記基部の前記外端部の近傍かつ径方向外側で前記基部から後方に向けて突出している、
   請求項１に記載の電気コネクタ用のシール部材。
3. 嵌合対象に嵌合されるハウジングと、
   前記ハウジングを囲む金属製のシェルと、
   前記ハウジングから後方に引き出される電線が貫通するシール部材と、を備え、
   前記シェルは、前記シール部材を前記ハウジングとの間に押圧する底部を有し、
   前記シール部材は、
   前記電線の外周部に接触する電線シール部と、
   前記電線シール部が形成される基部の径方向外側の外端部に位置し、前記ハウジングに押圧されるハウジングシール部と、
   前記シェルの少なくとも前記底部に押圧されるシェルシール部と、を一体に備え、
   前記シール部材は、前記基部から前方または後方に向けて突出し、前記シェルの前記底部の所定領域が挿入される周壁をさらに備え、
   前記シェルシール部は、前記周壁の内周部または外周部に相当する、
   ことを特徴とする電気コネクタ。

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