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JP2013516032A - 電気コネクタ組立体 - Google Patents

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JP2013516032A
JP2013516032A JP2012545460A JP2012545460A JP2013516032A JP 2013516032 A JP2013516032 A JP 2013516032A JP 2012545460 A JP2012545460 A JP 2012545460A JP 2012545460 A JP2012545460 A JP 2012545460A JP 2013516032 A JP2013516032 A JP 2013516032A
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エフシーアイ・オートモティヴ・ホールディング
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Abstract

電気コネクタ組立体は、第1コネクタおよび第2コネクタを備える。第1コネクタは、ソケットを備え、かつ第2コネクタは、スリーブを備え、ソケットは、スリーブを囲むよう構成されている。封止システム(28,32)は、スリーブを囲む前方部分(3A,30B)および第2コネクタの後部ハウジングを囲む後方部分(32)を備える。

Description

本発明は、例えば電気−燃料ハイブリッド自動車または完全な電気自動車の電源コネクタ組立体などのコネクタ組立体に関連する。
自動車産業における最近の傾向は、大電流および/または高電圧のケーブルを介してバッテリーによって給電される電気−燃料ハイブリッド自動車または完全な電気自動車にある。
電気コネクタ組立体は、バッテリーを電気エンジン、または他の電気装置に電気的に接続するために使用される。例えば、コネクタ組立体は、一方を他方に結合するよう構成された一対のコネクタを備え、第1のコネクタは、バッテリー側に接続され、かつ第2の相補的なコネクタは、電気装置またはエンジンに接続される。
電気コネクタは、通常絶縁ケーシングおよび電気端子を備える。両方のコネクタの電気端子は、ケーシングが互いに機械的に接続されると、互いに電気的に接触するようになる。自動車用途においては、水密性能に関する厳しい要求に合致しなければならない。実際、コネクタ組立体は、通常エンジンルームに取り付けられ、それゆえ特に水、ホコリ等の厳しい環境にさらされる。回路の短絡および金属端子の腐食を防ぐために、コネクタ組立体内の漏洩を回避しなければならない。この目的を達成するために、従来技術においては、水に対する障壁として作用する水封手段をコネクタ組立体内に組み入れることが知られている。従来のコネクタ組立体においては、水、湿気またはちりがケーブルの入口側から入ることを防ぐように各室の開口部を封じるために、封止手段は、界面封止継手を備え、および/またはケーブルコネクタの場合は、電線の周囲に配置されたケーブル封止を備える。
さらに、コネクタ組立体は、電力を送るために使用される。大電流および高電圧(例えば250A,600V)であるため、使用者と電力端子との可能性のあるすべての物理的な接触を防ぐ手段を設ける必要がある。このため、端子へのアクセスを妨げる壁などの耐接触手段を有するコネクタハウジングの設計が知られている。
本発明の目的は、より確実かつ安全なコネクタ組立体、すなわち耐接触手段によって端子が保護された改善された防水性コネクタ組立体の要求に応えることである。
この目的のために、第1ケーシングおよび第1電力接点を有する第1コネクタと、第2ケーシングおよび第1電力接点を有する第2コネクタとを備える電気コネクタ組立体が提供される。もちろん本発明の電気コネクタ組立体は、2以上の電力接点が設けられた第1および第2コネクタを備えることができる。第1および第2コネクタは、嵌合軸に沿って選択的に嵌合かつ取り外され、第1電力接点を共に電気的に接続する。第1コネクタは、第1コネクタの第1電力接点を囲む円筒状ソケットを備え、および第2コネクタは、第2コネクタの第1電力接点を囲む円筒状スリーブを備える。円筒状ソケットは、第1および第2コネクタが嵌合する場合に円筒状スリーブを囲むよう構成されている。
封止システムが第2ケーシングに設けられ、および前方部分および後方部分を備える。前方部分は、円筒状スリーブを囲み、第1および第2コネクタが嵌合する場合に円筒状ソケットおよび円筒状スリーブの間を封止する。後方部分は、第2ケーシングの後部ハウジングを囲み、第1および第2コネクタが嵌合する場合に第1ケーシングのハウジングおよび第2ケーシングの後部ハウジングの間を封止する。
これらの特徴によって、本発明の電気コネクタ組立体は、防水となる。第1封止障壁がソケットおよびケーシングの間に設けられ、および第2封止障壁がソケットおよびスリーブの間に設けられ、第2封止の目的は、第1封止が機能しない場合に追加的な封止を提供することである。さらに、本発明の封止システムは、使用者の接触から端子を保護する機能のスリーブ部材を有するコネクタに適している。
本発明の様々な実施形態において、請求項に規定された1つのおよび/または他の特徴を組み合わせることができる。
本発明の他の特徴および利点は、非限定的な例として提供された、いくつかの実施形態についての以下の説明、および添付図面により容易に明らかになるだろう。
実施形態によるコネクタ組立体の第1コネクタの斜視図である。 封止システムが設けられ、かつ図1の第1コネクタに結合するよう意図された第2コネクタの斜視図である。 コネクタ組立体に設けられた実施形態による封止システムの概略断面図である。 コネクタ組立体に設けられた他の実施形態による封止システムの概略図である。 他の実施形態によるコネクタ組立体の第1コネクタの斜視図である。 図4の第1コネクタに結合するよう意図された第2コネクタの斜視図である。 封止システムが設けられた図5Aの第2コネクタの斜視図である。 図5Bの第2コネクタに設けられた封止システムの斜視図である。 図6Aの封止システムの上面図である。 図6Aの封止システムの横面図である。 図4の第1コネクタが図5Bの第2コネクタに嵌合した後に得られるコネクタ組立体の横断面図である。 他の実施形態によるコネクタ組立体の第1コネクタの斜視図である。 図1の第1コネクタに結合するよう意図された第2コネクタの斜視図である。 封止システムが設けられた図9Aの第2コネクタの斜視図である。 図9Bの第2コネクタに設けられた封止システムの斜視図である。 図10Aの封止システムの上面図である。 図10Aの封止システムの横面図である。 他の実施形態によるコネクタ組立体の第1コネクタの斜視図である。 図11の第1コネクタに結合するよう意図された第2コネクタの斜視図である。 図12A封止システムが設けられた第2コネクタの斜視図である。 図12Bの第2コネクタに設けられた封止システムの斜視図である。 図13Aの封止システムの上面図である。 図13Aの封止システムの横面図である。 嵌合する前のシステムの概略図である。
異なる図において、同じ符号は同等の、または類似の要素を示す。
図1は、第1コネクタ10を詳細に示しており、第1コネクタは、長手方向の嵌合軸X−Xに沿って図2に示す第2コネクタ12に嵌合する。
第1コネクタ10は、例えば電力端子(図では見えない)などの第1端子を囲み、かつ嵌合軸X−Xに沿って基部ケーシング16から延在する円筒状ソケット14を備える。ソケット14は、円筒状ソケット14を囲む第1ハウジング18によって境界が定められている。外側ハウジング20が第1ハウジング18の周りにさらに設けられている。内側および外側ハウジング18および20は、環状空間22を形成する。
図2の第2コネクタは、第2端子(図では見えない)を囲み、かつ第2ケーシング26に設けられた後部ハウジング25から嵌合軸X−Xに沿って延在する円筒状スリーブ24を備える。円筒状ソケット14は、第1および第2コネクタが共に嵌合軸X−Xに沿って嵌合する場合、この円筒状スリーブ24を受け入れるよう設計される。確実に2つのコネクタ10および12の間を封止するために、第2ケーシング26には封止システム28が設けられる。封止システム28は、円筒状ソケット14および円筒状スリーブ24の間の封止を確実にするために円筒状スリーブ24を囲む前方部分30と、第1および第2コネクタ10および12が嵌合する場合に、第1ケーシング16の内側ハウジング18および第2ケーシング26の後部ハウジング25の間の封止を確実にするために、第2ケーシング26の後部ハウジング25を囲む後方部分32を備える。
これら前方30および後方32部分は、図2に示すように個別の部品とすることができる、または他の実施形態として図6A〜図6C、図10A〜図10Cおよび図14A〜図14Cに示すように、封止システム28を前方部分が後方部分に一体の1つの部品とすることができる。
封止システム28の前方部分および後方部分のそれぞれ1つは、(図3Aに図式的に示されているように)嵌合軸X−Xに関して軸方向の圧縮封止として、または図式的に図3Bに示されているように嵌合軸X−Xに関して半径方向の圧縮封止のどちらかとして機能する。
図4、図5A、図5B、図6A〜図6C、図7および図8に示す実施形態においては、コネクタ組立体は、2対の電力端子を備え、各コネクタに1対ある。
図4を参照すると、第1コネクタ10は、それぞれ第1電力端子を囲む第1円筒状ソケット14Aと、第2電力端子を囲む第2円筒状ソケット14Bとを備える。第1円筒状ソケット14Aおよび第2円筒状ソケット14Bの両方は、基部ケーシング16から嵌合軸X−Xに沿って延在する。基部ケーシング16には、第1円筒状ソケット14Aおよび第2円筒状ソケット14Bを共に囲む内側ハウジング18と、内側ハウジング18を囲む外側ハウジング20とが設けられている。2つのソケットが並んで設けられているため、内側ハウジング18および外側ハウジング20の外形は、卵形を有する。内側および外側ハウジング18および20は、環状空間22を形成する。
図4の第1コネクタ10に結合するよう意図された第2コネクタ12は、図5Aおよび図5Bに示されている。
第2コネクタ12は、それぞれが相補的な電力端子を受容する2つの円筒状スリーブ24A,24Bを備える。第1円筒状スリーブ24Aおよび第2円筒状スリーブ24Bの両方は、第2ケーシング26から嵌合軸X−Xに沿って延在する。第1コネクタの各円筒状ソケットは、嵌合軸X−Xに沿って第1および第2コネクタが共に嵌合する場合、第2コネクタの対応する円筒状スリーブを内部に受け入れるよう構成されている。2つのコネクタ10および12の間の封止を提供するために、第2(プラグ)コネクタ12には、図5Bに示されるように封止システム28が設けられている。
封止システム28は、第1円筒状ソケット14Aおよび第1円筒状スリーブ24Aの間の封止を確実にするために、第1円筒状スリーブ24Aを囲む第1前方部分30Aと、第2円筒状ソケット14Bおよび第2円筒状スリーブ24Bの間の封止を確実にするために、第2円筒状スリーブ24Bを囲む第2前方部分30Bと、を備える。
封止システム28は、第1および第2コネクタ10および12が嵌合する場合に、内側ハウジング18および第2ケーシング26の後部ハウジング25の間の封止を確実にするために、第2ケーシング26の後部ハウジング25を囲む後方部分32をさらに備える。
本発明の封止システム28は、シリコン材料とすることができ、かつ図6A〜図Cに詳細に示されるように、1つの部品とすることができ、第1および第2前方部分30Aおよび30Bは、一体となった後方部分32から嵌合軸X−Xに沿って並んで延在している。後部ハウジングは、好ましくは外側が卵形であり、したがって後方部分32は、対応する卵形の外形を有する。
封止システム28の前方部分および後方部分の少なくとも1つは、図3Aに図式的に示すように嵌合軸X−Xに関して軸方向の圧縮封止とすることができる、または図3Bに図式的に示すように嵌合軸X−Xに関して半径方向の圧縮封止とすることができる、または軸方向の圧縮封止および半径方向の圧縮封止の両方とすることができる。「軸方向の圧縮封止」という言葉は、嵌合方向に平行な圧縮力下において、嵌合軸X−Xに対して実質的に垂直な方向に材料がひずむ封止システムを意味する。「半径方向の圧縮封止」という言葉は、嵌合軸に垂直の圧縮力下において、嵌合軸X−Xに対して実質的に平行な方向に材料がひずむ封止システムを示す。
例えば、各第1および第2前方部分30Aおよび30Bは、第1および第2コネクタ10および12が嵌合する場合に(図7参照)、内側ハウジング18の内面15Aおよび15Bに対して半径方向に圧縮されるよう構成された各円筒状膨隆部34A,34Bが設けられた各外面33A,33Bを備える。各円筒状膨隆部34A,34Bは、2つの傾斜した面を備える。
第1前方部分30Aについて(しかし第2前方部分30Bも同じ)図6Cによく示されるように、膨隆部34Aは、環状の頂部40Aで結合する2つの傾斜した環状面36Aおよび38Aを備える。頂部40Aは、第1前方部分30Aの他の外形より大きい外形を有しており、第1円筒状スリーブ24Aが対応する第1円筒状ソケット14A(図7参照)に収容された場合に、圧縮することができるようになっている。この幾何学的な形状により、第1および第2コネクタ10および12が嵌合する場合に第1前方部分30Aは、半径方向に圧縮される。
第1および第2コネクタが嵌合する場合に、内側ハウジング18の内面18Aに対して圧縮されるよう構成された類似の膨隆部42が後方部分32の外面33に設けられる。膨隆部34Aと同様に、膨隆部42は、環状の頂部48で結合する2つの傾斜した環状面44および46を備え、外形の大きさはまた、後方部分32の外面33の外形の大きさよりも大きい。
図7に良く示されるように、内側ハウジング18の内面18Aは、対応する第1および第2円筒状ソケット14Aおよび14Bの内面15Aおよび15Bと部分的に一致する(すなわち一続き)よう延在する。同様に、第2ケーシング26の後部ハウジング25は、また第1円筒状スリーブ24Aおよび第2円筒状スリーブ24Bに部分的に一致するよう延在する。
後方部分32の外面は、第1および第2コネクタ10および12が嵌合する場合に第1円筒状ソケット14Aおよび第2円筒状ソケット14Bの各自由端部14’A、14’Bに対して圧縮されるよう構成された横方向に平らな部分50をさらに備える(図7参照)。この平らな部分50は、第1および第2前方部分30Aおよび30Bを共に後方部分32に接続する。
第1および第2コネクタを共に接続する場合における誤りの危険性を回避するために、第2ケーシング26には、嵌合軸X−Xに沿って第1および第2円筒状スリーブ24Aおよび24Bの間に延在する分極突起52が設けられている。第1ケーシング16には、それに応じて分極突起52を1つの位置のみに受け入れることができる位置決め凹所54が設けられている。
分極突起52は、後部ハウジング25から第1および第2円筒状スリーブ24Aおよび24Bの間を延在し、かつ封止システム28を通過する。したがって位置決め突起52が通って延在する開口部56が、2つの前方部分30Aおよび30Bの間の封止システム28の平らな部分50に設けられている。
第1および第2コネクタ10および12が嵌合する場合に、封止システム28は、コネクタ内に水および/またはちりが進入する危険性を減らす。より正確には、第1および第2前方部分30Aおよび30Bは、それぞれ個別に第1および第2電力端子スリーブを封止するのに対し、後方部分32は、第1および第2コネクタ10および12を封止する。
図5Aおよび図5Bによく見えるように、2つのコネクタ10および12を確実に嵌合するために、第2ケーシング26には外形に均等に分散された1つまたはいくつかの接続舌片58を設けることができ、接続舌片は、コネクタ保持部を形成し、かつ第1ケーシング16の内側および外側ハウジング18および20の間の環状空間22内に収容される。
封止システム28を第2ケーシング26に固定するために、後方部分32には、第2ケーシングの相補的な保持手段と協働するよう構成された1つまたは複数の保持手段が設けられ、後方部分32を介して第2コネクタ12に封止システム28を保持する。
より正確には、図6A〜図6Cに示されるように、フック形状を有する4つの後部突起60が後方部分32の後部に均等に配置され、かつ第2ケーシング26に設けられた対応する環状フランジ62と協働するように設計されている。
図5Bに最もよく示されているように、4つの保持突起60は、第2ケーシング26の接続舌片58の間に分布している。
図8、図9A〜図9Cおよび図10A〜図10Cは、2つの電源コネクタを有するコネクタ組立体の他の実施形態を開示している。電力接点は、図4、図5A〜図5B、図6A〜図6Cおよび図7の実施形態のものと異なる大きさを有し、第1および第2コネクタ10および12は、わずかに異なる。しかし、大きさのみが最も異なる点であるため、不要な繰り返しを避けるために、重要な相違点のみを下記に述べる。
実際に、第1コネクタ10には、第1および第2ソケット14Aおよび14Bの間により大きな空間が設けられており、結果として位置決め凹所54には、嵌合軸X−Xに沿って延在する2つの小さい横板が設けられる。分極突起52は、図4、図5A〜図5B、図6A〜図6Cの実施形態のものと比較して異なる形である。封止部材28は、基本的に開口部56の大きさおよび形が異なる。実際に、開口部56は、より大きく、かつ2つの前方部分30Aおよび30Bの間の平らな部分50における利用可能な空間のほとんど部分を占めており、開口部の凹面の湾曲は、2つの前方部分30Aおよび30Bの外形に部分的に沿っている。
4つの同じような大きさ、およびより小さい5つめの、5つの電力接点を有するコネクタ組立体の実施形態を説明する。別の数の電力接点を有するコネクタ組立体、同じまたは異なる大きさの電力接点もまた本発明の一部である。
図11、図12A〜図12Bおよび図13A〜図13Cを参照すると、コネクタ組立体は、主に同じ要素を備え、基本的に2つの電力接点を有する上述のコネクタとは異なる位置の電力接点が設けられているという点が異なる。
第1コネクタ10(図11参照)は、第1円筒状ソケット14A、第2円筒状ソケット14B、第3円筒状ソケット14C、第4円筒状ソケット14D、および第5円筒状ソケット14Eを備える。第1、第2、第3および第4円筒状ソケット14A〜14Dは、好ましくはそれぞれ同じ大きさおよび同じ形であるのに対し、第5円筒状ソケット14Eは、より小さく、異なる形である。より正確には、第1、第2、第3および第4円筒状ソケット14A〜14Dは、(嵌合軸に垂直の断面を見ると)ほとんど卵形の外形であるのに対し、第5円筒状ソケット14Eはむしろ(嵌合軸に垂直の断面を見ると)円形である。
5つの円筒状ソケットは、一方が少なくとも1つの他方に結合することができる。例えば図示されるように、ソケットは並んでおり、嵌合軸X−Xに沿って対で結合される。第5円筒状ソケット14Eは、例えば第1、第2および第4円筒状ソケット14A、14Bおよび14Dの間に配置される。
図11の第1コネクタ10に接続される第2コネクタ12(図12Aおよび図12B参照)は、5つの対応する円筒状スリーブ24A〜24Eを備える。より正確には、第1,第2,第3および第4円筒状スリーブ24A〜24Dは、それぞれ同じ大きさおよび形(すなわち卵形)であるのに対し、第5円筒状ソケット24Eは、より小さく、円形である。
第5円筒状スリーブ24Eは、第5円筒状ソケット14Eに対応して第1、第2および第4円筒状スリーブ24A、24Bおよび24Dの間に配置される。
分極突起52を第2円筒状ソケット14Bの隣に配置することができる。分極突起52のために封止部材28に設けられた開口部56はほぼ長方形であり、かつ第2円筒状ソケット14Bの隣に対応する平らな部分50に配置される。
封止システム28を第2ケーシング26保持器に固定するために、矢状に終端する8個の後部スタッド60が後方部分32の後部に均等に分配され、かつ第2ケーシング26に設けられた対応する穴62を貫通することができる。
2対の電力接点を有する上述のコネクタ組立体のように、封止システム、より正確には各前方部分30A〜30Eの外面33A〜33Eおよび後方部分の外面33には、上述したものと類似した対応する膨隆部が設けられている。
使用者が第1および第2コネクタを共に嵌合する場合に、電力接点が1本の指に接触する危険性を回避するために、UT2X標準により各円筒状ソケットおよび各円筒状スリーブが電力接点を囲んでいる。
これらのコネクタ組立体は、特定の用途(すなわち車両用)に関して説明されたが、他の用途にも使用することができる。
示された実施形態において、コネクタ組立体は、第1コネクタ10および第1コネクタと結合する第2コネクタ12を備える。
システムを図式的に描いた図14に示すように、第1コネクタ10は例えば自動車両の基部64によって支持されるのに対し、第2コネクタ12は、電力供給部、より正確にはバッテリー66に支持されることができる。
本発明が、上記に特に示され、説明されたことによって限定されないことを当業者は理解するだろう。特に本発明は、電気または光学の任意の種類のコネクタに適用することができる。さらに説明は、電力を伝えるコネクタ組立体に関するものであるが、信号を伝えるコネクタ組立体に置き換えることができることは明らかである。
10 第1コネクタ
12 第2コネクタ
14 円筒状ソケット
14’A、14’B 自由端部
15A、15B 円筒状ソケットの内面
16 第1ケーシング
18 内側ハウジング
18A 内側ハウジングの内面
20 外側ハウジング
22 環状空間
24 円筒状スリーブ
25 後部ハウジング
26 第2ケーシング
28 封止システム
30 前方部分
32 後方部分
33 外面
34A、34B 膨隆部
42 膨隆部
50 平らな部分
52 分極突起
54 凹所
56 開口部
60 保持突起
62 環状フランジ

Claims (10)

  1. 第1ケーシング(16)および第1端子を有する第1コネクタ(10)と、第2ケーシング(26)および第2端子を有する第2コネクタ(12)と、を備えるコネクタ組立体であって、
    前記第1および第2コネクタ(10,12)は、前記第1および第2端子を共に接続するために、嵌合軸(X−X)に沿って嵌合かつ取り外されるよう構成され、
    前記第1コネクタ(10)は、前記第1端子を囲むソケット(14)を備え、および前記第2コネクタ(12)は、前記第2端子を囲むスリーブ(24)を備え、前記ソケット(14)は、前記第1および第2コネクタ(10,12)が嵌合する場合に、前記スリーブ(24)を受け入れるよう構成され、
    前記第1ケーシング(16)は、前記円筒状ソケット(14)を備え、
    前記第2ケーシング(26)は、後部ハウジングを備え、該後部ハウジングから前記スリーブ(24)が前記嵌合軸(X−X)に沿って前方に突出し、
    前記第2ケーシング(26)は、前方部分(30)および後方部分(32)を有する封止システム(28,30,32)を含み、
    前記第1および前記第2コネクタ(10,12)の嵌合位置において、前記前方部分(30)は前記円筒状スリーブ(24)を囲み、前記ソケット(14)および前記スリーブ(24)の間の封止を提供し、かつ
    前記後方部分(32)は、前記第2ケーシング(26)の前記後部ハウジング(25)を囲み、前記第1ケーシング(16)のハウジング(18)および前記第2ケーシング(26)の前記後部ハウジング(25)の間の封止を提供する、コネクタ組立体。
  2. 前記前方部分(30)および前記後方部分(32)が個別の要素である、請求項1に記載のコネクタ組立体。
  3. 前記前方部分(30A,30B,30C,30D,30E)が前記後方部分(32)と一体である、請求項1に記載のコネクタ組立体。
  4. 少なくとも1つの前記前方部分(30;30A,30B,30C,30D,30E)および後方部分(32)が、前記嵌合軸(X−X)に関して軸方向の圧縮封止である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のコネクタ組立体。
  5. 少なくとも1つの前記前方部分(30;30A,30B,30C,30D,30E)および後方部分(32)が、前記嵌合軸(X−X)に関して半径方向の圧縮封止である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のコネクタ組立体。
  6. 前記前方部分(30A−30E)が、外面(33A−33E)を備え、該外面には、前記第1および第2コネクタ(10,12)が嵌合する場合に、対応する円筒状ソケット(14A,14B)の内面(15A,15B)に対して圧縮されるよう構成された膨隆部(34A,34B)が設けられている、請求項5に記載のコネクタ組立体。
  7. 前記後方部分(32)が外面(33)を備え、該外面には、前記第1および第2コネクタ(10,12)が嵌合する場合に、前記第1ケーシング(18)の前記ハウジング(18)の内面(18A)に対して圧縮されるよう構成された膨隆部が設けられている、請求項1〜6のいずれか一項に記載のコネクタ組立体。
  8. 前記後方部分(32)が外面(33)を備え、該外面には、前記第1および第2コネクタ(10,12)が嵌合する場合に、前記ソケット(14;14A,14B,14C,14D,14E)の自由端部(14’A,14’B)に対して圧縮されるよう構成された横方向に平らな部分(50)が設けられている、請求項1〜7のいずれか一項に記載のコネクタ組立体。
  9. 前記後方部分(32)を前記第2コネクタ(12)に保持するために、前記後方部分(32)には、前記第2ケーシング(26)の相補的な保持手段(62)と協働するよう構成された複数の保持手段(60)が設けられている、請求項1〜8のいずれか一項に記載のコネクタ組立体。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載のコネクタ組立体のための、前記コネクタ組立体の前記封止システム(28)の特徴を備える封止システム。
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