JP6227579B2 - 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、雌端子を収容するキャビティが形成された筒状の雌ハウジングの内部に、雄端子を収容する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形成される。この場合、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、互いに対向する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、雄ハウジングと雌ハウジングとの隙間に防水ゴムの収容スペースが必要になるため、コネクタの大型化が問題となる。また、例えば、夏場などの高温条件下において、熱膨張した防水ゴムがハウジング同士の隙間から飛び出すことがあり、このような防水ゴムに洗浄用の高圧水が噴き付けられると、防水ゴムがめくれ上がり、内部の防水ゴムが損傷して防水性の低下を招くおそれがある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、高圧洗浄時に高圧水が噴き付けられたときの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、互いに接続される端子がそれぞれ収容されたキャビティを有する一対のハウジングを係合し、互いに対向するキャビティの開口間に形成される隙間を水封するコネクタの防水構造において、一対のハウジングは、一方のキャビティの開口周縁に内側環状部が形成され、他方のキャビティの開口周縁に外側環状部が形成され、外側環状部は、内側環状部の先端が当接可能に傾斜する内周面が形成され、内側環状部よりも高い剛性を有して形成されてなることを特徴とする。

これによれば、一対のハウジングの係合時において、内側環状部と外側環状部が当接することで、互いに対向するキャビティの開口間の隙間を水封することができる。したがって、水封用の防水ゴムが不要になるから、コネクタの小型化が可能になるとともに、防水ゴムの経時劣化や損傷等に起因する防水性の低下を防ぐことができる。特に、内側環状部は、剛性の高い外側環状部で覆われているため、高圧洗浄時に高圧液の接触を抑制することができる。これにより、内側環状部は、高水圧による変形や損傷を防ぐことができるから、外側環状部との接触部の水密性が確保され、高圧洗浄時のコネクタの防水性の低下を抑制することができる。

具体的には、例えば、内側環状部が形成される一方のハウジングに、内側環状部と外側環状部が当接する部位を包囲するとともに他方のハウジングが挿入される筒部が形成され、筒部は、軸方向に切り欠いて前方に片持ち状に伸延するアーム片が設けられ、アーム片は、他方のハウジングの外周面と係合して該ハウジングをロックするロック部を有して形成されるものとする。

これによれば、外側環状部は、アーム片の伸延方向と反対方向に伸延して設けられるから、アーム片に沿って形成される切り欠き部から筒部内に進入する高圧液を外側環状部によって効率よく遮断し、内側環状部に高圧液が噴き付けられるのを防ぐことができる。

本発明によれば、高圧洗浄時に高圧水が噴き付けられたときのコネクタの防水性の低下を抑制することができる。

本発明の実施形態の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とを互いに係合（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。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の外周面に沿って前方に突出するフード部（筒部）３５とを一体的に備えて形成される。フード部３５は、軸方向と直交する断面が長円形の円筒状に形成され、雌ハウジング１９が挿入されるようになっている。

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の前端面と面一で上方に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の間に形成された第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、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。基部３１の前端面４５には、開口端４７の周縁から軸方向の前方に伸延する樹脂製の内側環状部５１が形成される。内側環状部５１は、基部３１の外周面を全周方向で段付き状に小さくした外周面を有して環状に形成され、フード部３５に包囲されている。

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、フード部３５を軸方向に切り欠いて基端部５９から前方に片持ち状に伸延するアーム部（アーム片）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と連なって枠状に上方へ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の外側から内側を臨むようにフード部３５の外壁を切り欠いた開口部６４が形成される。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４７から突出されて雄側環状部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の外周面は、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の内周面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。基部７１の前端部は、雄雌ハウジングの嵌合時に内側環状部５１と当接する外側環状部８１と、内側環状部５１の先端部が収容される凹部８３とを有して形成される。凹部８３は、外側環状部８１の内周面８５と、基部７１の前端面７５とに囲まれて形成される。

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、幅方向に離れて略平行に設けられ、それぞれ雄ハウジング１７の内周面に沿って摺動可能になっている。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。

本実施形態のコネクタ１１は、雄ハウジング１７と雌ハウジング１９との嵌合時において、図６及び図７に示すように、雄端子収容室２９の開口端４７の周縁に形成される内側環状部５１と、雌端子収容室６９の開口端７７の周縁に形成される外側環状部８１とが互いに当接して、開口端４７と開口端７７の隙間を水封するようになっている。

内側環状部５１は、軸方向にわたって径方向の厚みが所定の厚みに設定され、比較的弾力性を有して形成される。内側環状部５１の軸方向の長さは、雄ハウジング１７と雌ハウジング１９との嵌合時において、外側環状部８１の先端部が基部３１の前端面４５と当接しない程度の長さに設定されている。

外側環状部８１は、外側環状部８１が形成される雌ハウジング１９の部位（基部７１の先端部）の外周面と面一状の外周面９９と、先端から奥に向かって肉厚が大きくなり先窄みとなる傾斜面を有する内周面８５とを有して形成される。内周面８５は、雄ハウジング１７と雌ハウジング１９の嵌合時において、内側環状部５１の先端部が全周にわたって当接可能に形成される。外側環状部８１は、少なくとも内側環状部５１よりも高い剛性を有して形成され、内側環状部５１に押圧されたときに変形しない強度を有している。

本実施形態では、雄ハウジング１７と雌ハウジング１９の嵌合時において、フード部３５の外側から開口部６４を介してフード部３５の内部をみたときに、開口部６４から臨む位置、つまり視界の範囲に外側環状部８１が位置している。

次に、両ハウジングを嵌合する際の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１０１を装着した電線２５が接続される雄端子２１をゴム栓１０１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１０３を装着した電線２７が接続される雌端子２３をゴム栓１０３とともに収容する。この状態で、図８の矢印で示すように、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位置にロックされる。

また、これとともに、内側環状部５１の先端部は、外側環状部８１の内周面８５を全周にわたって押圧する。このとき、内側環状部５１は、外側環状部８１の剛性が高いために弾性変形で内側に押し返されるが、この弾性変形の復元力が外側環状部８１の内周面８５を押し付けるため、雄側環状部５１と雌側環状部８１は全周にわたって水密に当接される。これにより、雄端子収容室２９の開口端４７と雌端子収容室６９の開口端７７との隙間が水封される。

ところで、このようにして雄ハウジング１７と雌ハウジング１９が嵌合されたコネクタ１１は、アーム部６１を包囲するように形成された開口部６４を介してフード部３５の内部が開放されている。そのため、例えば、車両の洗浄時等において、洗浄用の高圧液がコネクタ１１に噴き付けられると、その高圧液は、開口部６４を介してフード部３５の内側に進入し、雄側環状部５１と雌側環状部８１が当接する部位に接触する。この場合、比較的柔らかい内側環状部５１は、高圧液が接触することで変形や破損を招くことがあり、その結果、外側環状部８１との間に隙間が生じて、防水性が低下するおそれがある。

この点、本実施形態では、雄ハウジング１７と雌ハウジング１９の嵌合時において、内側環状部５１の外側に内側環状部５１よりも剛性の高い外側環状部８１が位置するように配置され、内側環状部５１の先端部が雌ハウジング１９の内側に形成された凹部８３に収容されている。すなわち、内側環状部５１の先端部は、外側環状部８１に覆われている。そのため、フード部３５に浸入した高圧液は、外側環状部８１に接触することがあっても、内側環状部５１と接触することがない。また、外側環状部８１は、所定の剛性を有しているため、高圧液が接触しても、変形することがない。したがって、本実施形態によれば、高圧洗浄時においても、内側環状部５１の変形や損傷を防止できるから、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、フード部３５の開口部６４は、軸方向に沿って雄ハウジング１７の前方に延びて形成されるため、内側環状部５１と外側環状部８１が当接する部位に噴き付けられる高圧液は、開口部６４に対して垂直方向から進入する以外に、図６の矢印Ａで示すように、雄ハウジング１７の前方側から斜めに進入する場合がある。そのため、例えば、外側環状部８１が本実施形態と反対の雄ハウジング１７側に設けられ、雌ハウジング１９側に向かって伸延していると、外側環状部８１の先端付近に内側環状部５１の基端側の露出部分が位置されるから、この露出部分に高圧液が接触し易くなる。

この点、本実施形態では、外側環状部８１が雌ハウジング１９側に設けられ、雄ハウジング１７側に向かって伸延されるから、図７に示すように、内側環状部５１の基端側の露出部分１０５が開口部６４からみると、外側環状部８１に隠れた状態となる。したがって、図６の矢印Ａの方向から高圧液が進入しても、内側環状部５１の露出部分１０５に高圧液が接触することがなく、コネクタ１１の防水性の低下をより確実に抑制することができる。

以上述べたように、本実施形態のコネクタ１１では、内側環状部５１が外側環状部８１で覆われているため、内側環状部５１に高圧液が接触するのを抑制することができる。これにより、内側環状部５１の変形や損傷等を防ぐことができるから、高圧洗浄時においても、内側環状部５１と外側環状部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。したがって、内側環状部５１と外側環状部８１によって水封された空間内において、端子間の短絡や端子の腐食等を防ぐことができ、コネクタ１１の電気的な信頼性を高めることができる。

また、本実施形態のコネクタ１１では、内側環状部５１と外側環状部８１をそれぞれ樹脂で形成し、これらを互いに当接させて各端子収容室を水封しているから、防水用のゴムパッキン等が不要になる。そのため、ゴムパッキンの経時劣化や高圧水の破損等に起因する防水性の低下を防ぐことができ、コネクタ１１の防水性を長期間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、製造コストを削減することができる。

また、内側環状部５１は、弾力性（バネ性）を有しており、全周にわたって外側環状部５１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５１，８１が軸方向に振動したとしても、外側環状部８１は、内側環状部５１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。これにより、雄雌ハウジングのガタ付きが生じることがなく、振動に伴うコネクタ１１の経時劣化等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、本実施形態の外側環状部８１は、高圧水が接触しても変形しない程度の剛性を有して形成されるが、少なくとも内側環状部５１よりも高い剛性を有していればよい。すなわち、雄ハウジング１７と雌ハウジング１９の嵌合時においては、内側環状部５１が外側環状部８１の内周面８５を外側に押圧しているため、高圧水が外側環状部８１に接触して外側環状部８１が内側に多少変形したとしても、その変形方向は内側環状部５１を押圧する方向であるから、内側環状部５１と外側環状部８１との接触状態は確保される。

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）
３５ フード部（筒部）
４７ 開口端（雄ハウジング）
５１ 内側環状部
６１ アーム部（アーム片）
６３ ロック部
６９ 雌端子収容室（キャビティ）
７７ 開口端（雌ハウジング）
８１ 外側環状部

Claims (1)

1. 互いに接続される端子がそれぞれ収容されたキャビティを有する一対のハウジングを係合し、互いに対向する前記キャビティの開口間に形成される隙間を水封するコネクタの防水構造において、
   前記一対のハウジングは、一方の前記キャビティの開口周縁に内側環状部が形成され、他方の前記キャビティの開口周縁に外側環状部が形成され、
   前記外側環状部は、前記内側環状部の先端が当接可能に傾斜する内周面が形成され、前記内側環状部よりも高い剛性を有して形成されてなり、
   前記内側環状部が形成される一方の前記ハウジングに、前記内側環状部と前記外側環状部が当接する部位を包囲するとともに他方の前記ハウジングが挿入される筒部が形成され、
   前記筒部は、軸方向に切り欠いて前方に片持ち状に伸延するアーム片が設けられ、該アーム片は、他方の前記ハウジングの外周面と係合して該ハウジングをロックするロック部を有して形成されることを特徴とするコネクタの防水構造。
   

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