(57)【要約】【課題】電線からの振動を良好に吸収して端子接点の摩耗を防止することが可能であり、かつ部品の追加等によるコストの上昇を抑制することが可能である防水コネクタを提供する。【解決手段】オス端子やメス端子等の端子を収容する端子用キャビティ７（７a又は７ｂ）がハウジング６に設けられ、前記端子用キャビティ７の入口に、絶縁電線８が挿通されているゴム栓１１が挿入されて、前記ゴム栓１１により端子用キャビティ７を防水している防水コネクタ１であって、前記ゴム栓１１が、端子用キャビティ７の入口の径よりも大きい筒状体であり、前記絶縁電線を挿通可能な貫通孔を有し、高硬度部１１Ａと該高硬度部１１Ａよりも硬度の低い低硬度部１１Ｂとを、前記貫通孔方向の所定の長さの領域に形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁電線の導体に接続される嵌合用端子と該嵌合用端子を収容する端子用キャビティとがハウジングに設けられ、前記端子用キャビティの入口に、前記絶縁電線が挿通されているゴム栓が挿入されて、該ゴム栓により前記端子用キャビティの内部が防水されている防水コネクタであって、
前記ゴム栓が、前記端子用キャビティの入口の径よりも大きい筒状体であり、前記絶縁電線を挿通可能な大きさの貫通孔を有し、高硬度部と該高硬度部よりも硬度の低い低硬度部とが、前記貫通孔方向の所定の長さの領域に形成されていることを特徴とする防水コネクタ。
【請求項２】
前記ゴム栓は、前記高硬度部と前記低硬度部が一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の防水コネクタ。
【請求項３】
前記ゴム栓は、前記高硬度部と前記低硬度部が、多色成形により一体に形成されていることを特徴とする請求項２記載の防水コネクタ。
【請求項４】
前記ゴム栓は、前記高硬度部と前記低硬度部を別体で形成したものが一体に形成されていることを特徴とする請求項２記載の防水コネクタ。
【請求項５】
前記ゴム栓が、高硬度部を有するゴム栓と低硬度部を有するゴム栓の複数のゴム栓から構成されていることを特徴とする請求項１記載の防水コネクタ。
【請求項６】
前記ゴム栓の高硬度部の硬度がＨｓ５０以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の防水コネクタ。
【請求項７】
前記ゴム栓の低硬度部の硬度がＨｓ４０以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の防水コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に搭載される防水コネクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用防水コネクタは、耐振動性が要求される場合がある。例えばエンジンに直結して取付けられるコネクタは、振動を大きく受ける。コネクタに振動が加わると、オスメス嵌合型のハウジングや端子間で相対的な動きが発生し、コネクタの端子接点部が摩耗してしまう。
【０００３】
従来、振動によるコネクタの端子接点部の摩耗を防止するために、例えば、オスメスハウジング間の相対変位を抑制することで、オスメス端子間の相対的な動きをなくして、端子接点部の摩耗を防止することが公知である（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５６１７０８号公報（〔００３７〕、図８、図９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５に示すように、自動車用防水コネクタ１００は、例えばコネクタハウジング１０１の端子用キャビティ１０２のキャビティ入口１０３に、ゴム栓１０４が取付けられている。ゴム栓１０４は、キャビティ入口１０３に挿入し、キャビティ１０２内の気密性を保つために、防水目的で設けられている部品である。
【０００６】
防水コネクタのゴム栓１０４は、中央に電線１０５を挿入するための貫通孔を有し、直径が端子用キャビティ１０２の径よりも大きく形成されている。ゴム栓１０４を端子用キャビティ１０２に挿入すると、ゴム栓１０４は、電線の被覆材とキャビティ壁面の間で圧縮される。ゴム栓１０４は端子用キャビティ１０２の内面にゴム弾性により密着するので、キャビティ１０２の内部の気密性が確保される。
【０００７】
従来、防水コネクタ１００のゴム栓１０４は、防水性能を発揮するように設計されていた。しかし、ゴム栓１０４は、振動対策は一切考慮されていなかった。
【０００８】
図５に示す防水コネクタが搭載されている自動車において、エンジンの振動や走行による振動等が発生すると、電線１０５に振動荷重が加わり、電線１０５に接続されているメス端子１０６、オス端子１０７が振動する。コネクタ１００は、メス端子１０６にオス端子１０７が嵌合している。メス端子１０６とオス端子１０７の端子接触部１０８では、端子どうしが接触した状態で動くため、端子接点の摩耗が発生する。
【０００９】
近年、ＨＥＶやＥＶ車向けの大電流コネクタは、電線径が１５〜５０ｍｍ２と太い電線が使用されるようになっている。電線が太くなると、振動を受けた際に電線に加わる振動荷重も大きくなる。そのため従来のオスメスハウジング間のガタ詰めを行い端子間の摺動を抑制する方法では、振動を十分抑制できない虞がある。振動の抑制が不十分になると、電線からの荷重入力による端子接点の摩耗が発生する可能性が大きくなる。
【００１０】
このように防水コネクタでは、端子接点の摩耗を抑制するために、電線からの振動荷重を端子に伝えないようにするための更なる対策が要求されている。尚、このような対策として、電線固定部材などの別部品を追加して対応することは、コストの上昇を招くため、好ましいものではない。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の欠点を解決しようとするものであり、電線からの振動を良好に吸収して端子接点部の摩耗を防止することが可能であり、かつ部品の追加等によるコストの上昇を抑制することが可能である防水コネクタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明の防水コネクタは、
絶縁電線の導体に接続される嵌合用端子と該嵌合用端子を収容する端子用キャビティとがハウジングに設けられ、前記端子用キャビティの入口に、前記絶縁電線が挿通されているゴム栓が挿入されて、該ゴム栓により前記端子用キャビティの内部が防水されている防水コネクタであって、
前記ゴム栓が、前記端子用キャビティの入口の径よりも大きい筒状体であり、前記絶縁電線を挿通可能な大きさの貫通孔を有し、高硬度部と該高硬度部よりも硬度の低い低硬度部とが、前記貫通孔方向の所定の長さの領域に形成されていることを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の防水コネクタは、前記ゴム栓が、前記端子用キャビティの径よりも大きい筒状体であり、前記絶縁電線を挿通可能な大きさの貫通孔を有し、該ゴム栓の前記貫通孔方向の所定の長さの領域に形成されている高硬度部と、該高硬度部よりも硬度の低い低硬度部とを有することにより、前記高硬度部が防水性能を十分確保するとともに、柔軟に形成された低硬度部により振動により絶縁電線から加わる荷重による端子及びハウジングの変位を小さく抑制することで、端子接点の摩耗を防止することができる。特に大電流で使用される太い絶縁電線のコネクタとして使用した場合であっても、振動を抑制して端子接点の摩耗を良好に抑制可能である。
【００１４】
更に本発明の防水コネクタは、ゴム栓の硬度を変更するだけでよく、その他の部品等は、従来と同様の構成をそのまま利用することができる。本発明は、ゴム栓以外の特殊な部品の追加等が不要であるから、コストの上昇を最小にして防水と摩耗の対策を安価に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の防水コネクタの一例としてオスメス嵌合型のコネクタを示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は図１の防水コネクタの要部を拡大した断面図であり、図２（ｂ）はゴム栓の外観斜視図である。
【図３】図３は本発明の防水コネクタの他の例を示す断面図である。
【図４】図４は防水コネクタの端子変位量の試験方法を示す説明図である。
【図５】図５は従来の防水コネクタを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明する。図１は防水コネクタの一例としてオスメス端子嵌合型のコネクタを示す断面図である。図１に示す実施例の防水コネクタ１は、オス端子２を有するオスコネクタ３が、メス端子４を有するメスコネクタ５に嵌合するように形成されたオスメス嵌合型の自動車用防水コネクタ１である。
【００１７】
オスコネクタ３は、プラスチック成形品からなるハウジング６ａにオス端子用キャビティ７ａが設けられている。オス端子用キャビティ７ａ内には、オス端子２が取付けられている。該オス端子２には、導体９が絶縁体からなる被覆材１０で被覆された絶縁電線８の導体９が圧着されて電気的に接続されている。
【００１８】
メスコネクタ５もオスコネクタ２と同様に、プラスチック成形品からなるハウジング６ｂにメス端子用キャビティ７ｂが設けられている。メス端子用キャビティ７ｂ内には、メス端子４が取付けられている。該メス端子４には、絶縁電線８の導体９が圧着されて電気的に接続されている。
【００１９】
オス端子２及びメス端子４は嵌合用端子である。オスコネクタ３とメスコネクタ５を嵌合すると、オスコネクタ３のオス端子２がメスコネクタ５のメス端子４に嵌合して接触し、端子どうしの接触部分により電気的に接続するようになっている。
【００２０】
尚、図１のコネクタは、電線として高圧系電線に用いられる高圧系電線用コネクタの例である。高圧系電線は、低圧系電線と比較して、外径の太い電線が用いられる。具体的な高圧系電線としては、電線径が１５〜５０ｍｍ２の範囲のものが用いられる。
【００２１】
図２（ａ）は図１の防水コネクタの要部を拡大した断面図であり、図２（ｂ）はゴム栓の外観斜視図である。図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示すように、オス端子２とメス端子４に接続された絶縁電線８は、防水用のゴム栓１１の貫通孔１３に挿通されている。そして絶縁電線８が挿入されたゴム栓１１、１１が、それぞれオス端子用キャビティ７ａ及びメス端子用キャビティ７ｂの入口側に挿入されている。
【００２２】
オス端子２側のゴム栓１１及び絶縁電線８とメス端子４側のゴム栓１１及び絶縁電線８は同じものが用いられる。またオス端子用キャビティ７ａとメス端子用キャビティ７ｂは、入口の径が同じ大きさに形成されている。端子用キャビティ７ａ、７ｂをまとめて端子用キャビティ７ということもある。
【００２３】
ゴム栓１１は、外径が端子用キャビティ７の内径よりも大きい円筒状に形成されている。ゴム栓１１の略中央には、絶縁電線８を挿通可能な大きさの貫通孔１３が設けられている。貫通孔１３の大きさは、絶縁電線８の外径とほぼ同じか、外径よりも若干小さく形成されている。
【００２４】
図２（ｂ）に示すようにゴム栓１１の貫通孔方向の前後の表面は、平面状に形成されている。またゴム栓１１のキャビティ壁面側の表面には、外周方向に伸びる３本の凸条１４が設けられていて、表面が凹凸状に形成されている。また、ゴム栓１１の内面となる貫通孔１３面にも内周方向に伸びる３本の凸状が設けられていて、凹凸状に形成されている。尚、図２（ａ）では、前記ゴム栓の凸条の記載を省略している。
【００２５】
またゴム栓１１の外径Ｇは、端子用キャビティ７の径よりも大きく形成されている。そのためゴム栓１１を端子用キャビティ７に挿入すると、ゴム栓１１が圧縮された状態となって、ゴムの弾性力により端子用キャビティ７の壁面に押圧される。絶縁電線８が挿通されたゴム栓１１を端子用キャビティ７に装着することで、端子用キャビティ７の内部はゴム栓１１により水が侵入しないように防水シールされる。
【００２６】
ゴム栓１１はシリコーンゴム等の弾性を有するゴム材料から形成されている。ゴム栓１１の貫通孔１３に絶縁電線８を挿通した場合に、絶縁電線８の被覆材１０とゴム栓１１の間は、漏水しない程度に密着するようになっている。
【００２７】
ゴム栓１１は、貫通穴方向において全長Ｔの長さに形成されている。ゴム栓の全長のうち、所定の長さＴａの部分が、高硬度部１１Ａとして形成されている。高硬度部１１Ａは、ゴム栓に防水性能を持たせるために設けられている。高硬度部１１Ａは、防水性能を発揮することが可能な程度の硬度に形成されている。
【００２８】
またゴム栓１１の残りの長さＴｂの部分は、低硬度部１１Ｂとして形成されている。低硬度部１１Ｂは、高硬度部１１Ａよりも硬度が低く形成されている。低硬度部１１Ｂは高硬度部１１Ａよりも柔軟性を持たせることで、振動による変位を小さくして、端子摩耗を防止する効果を向上させることができる。
【００２９】
ゴム栓１１における高硬度部１１Ａの防水可能な硬度とは、従来の防水を目的としたゴム栓と同じ硬度であればよいことを意味する。すなわち高硬度部１１Ａは従来のゴム栓の硬度と同じであるか、それ以上の硬度であればよい。具体的な硬度としては、Ｈｓ５０以上に形成するのが好ましい。なお、本発明の硬度は、ＪＩＳ  Ｋ６３０１規格によるスプリング式Ａ型硬度計で測定した硬さである。
【００３０】
ゴム栓１１の低硬度部１１Ｂは、上記高硬度部１１Ａよりも硬度が低ければよいが、好ましくはＨｓ４０以下であるのが好ましい。低硬度部１１Ｂは、柔軟に成る程、端子に加わる振動を吸収し、変位を小さくして耐摩耗性を向上させる効果は大きくなる。低硬度部１１Ｂの硬度の下限は、実際に製造が可能である点から、Ｈｓ３０以上であるのが好ましい。
【００３１】
ゴム栓における高硬度部１１Ａと低硬度部１１Ｂの長さの割合は、特に限定されない。すなわち高硬度部１１Ａの長さＴａは、キャビティ内の防水性能を発揮可能な最小の長さであればよい。一方、低硬度部１１Ｂの長さＴｂは、長さが長い程、振動吸収性能を発揮できるので、キャビティの空間の大きさ等に応じて、適宜設定すればよい。
【００３２】
また、ゴム栓１１の貫通穴１３方向における、高硬度部１１Ａと低硬度部１１Ｂの位置関係は、特に限定されない。高硬度部１１Ａがキャビティ７の外部側に位置し、低硬度部１１Ｂがキャビティ７の内部側に位置するように配置することが、キャビティ７の外部側から内部側に侵入してくる水分が、高硬度部１１Ａにより確実に防止して、良好な防水性能を発揮することが可能である点から好ましい。
【００３３】
ゴム栓１１は、高硬度部１１Ａと低硬度部１１Ｂが一体に形成された一個のゴム栓から構成しても良いし、全体が高硬度部１１Ａとして構成されたゴム栓１１と、全体が低硬度部１１Ｂとして構成されたゴム栓１１との複数個のゴム栓から構成しても良い。
【００３４】
ゴム栓１１を高硬度部１１Ａと低硬度部１１Ｂを一体に形成する場合、二色成形により一体に形成されたものであっても、あるいは別体に形成されたものを、接着剤等で接合して一体化したものでも、いずれでもよい。またゴム栓１１は、高硬度部１１Ａと低硬度部１１Ｂが、それぞれ一つの硬度からなる部分から構成されているが、複数の硬度を有する部分を組み合わせて、それぞれ高硬度部１１Ａと低硬度部１１Ｂを構成してもよい。
【００３５】
ゴム栓１１は、低硬度部を２種類以上の硬度の部分から構成して、硬度の異なる３種類以上の硬度部から構成してもよい。３種類以上の硬度部が一体化されたゴム栓を一体に成形する場合は、各硬度部の数に応じた数の多色成形により形成することができる。
【００３６】
ゴム栓１１を高硬度部と低硬度部に形成するには、ゴム栓の材料を変化させること等で、硬度を適宜調節することが可能である。
【００３７】
ゴム栓１１を、低硬度部１１Ｂからなるゴム栓と、高硬度部１１Ａからなるゴム栓を組み合わせて使用する場合には、ゴム栓の間を密着させて使用しても、ゴム栓同士の間に隙間ができるように使用しても、いずれでもよい。
【００３８】
図３は本発明の防水コネクタの他の例を示す断面図である。図３に示すように、本発明の防水コネクタ１は、１つの端子用キャビティ７に対し、ゴム栓１１を複数個のゴム栓を挿入して構成してもよい。図３に示す例では、１つの端子用キャビティ７に対し、高硬度部１１Ａからなる一つのゴム栓と、二つの低硬度部１１Ｂ、１１Ｂからなるゴム栓から構成されている。これらの３つのゴム栓は、密着するように装着されている。
【００３９】
なお、３つのゴム栓は、接着剤等で接合して一体化してもよいし、別体の状態で装着しても、いずれでもよい。またゴム栓１１を複数のゴム栓から構成する場合、ゴム栓どうしの間に間隔を設けて装着してもよい。
【００４０】
図３に示すように、ゴム栓を複数個組み合わせて用いる低硬度部１１Ｂのゴム栓は硬度が異なるようにしても、あるいは同じ硬度に形成しても、いずれでもよい。またゴム栓の数も４個以上から構成してもよい。
【００４１】
ゴム栓１１の全長Ｔの上限は、端子用キャビティ７の電線長手方向の深さの範囲内で、適宜設定することができる。その全長Ｔの中で、高硬度部１１Ａと低硬度部１１Ｂの割合をどの程度にするか決めることができる。
【００４２】
以下、ゴム栓の硬度とコネクタの振動吸収作用について説明する。防水コネクタが装着された自動車で振動が発生すると、防水コネクタ１に接続されている絶縁電線８は、振動により大きく揺れる。そのような場合、絶縁電線８からの大きな荷重がゴム栓１１を介してハウジング６に伝わる。このときゴム栓１１の部分が絶縁電線８からの荷重入力に対して、荷重を抑制できない場合は、直接、オス端子２とメス端子４にその荷重が加わることになる。オス端子２とメス端子４に荷重が加わると、端子２、４間で接触荷重が発生し、端子２、４の接点部分を摩耗させることになる。
【００４３】
一般にゴム栓の長さを長くし、低硬度に形成すれば振動吸収効果が向上する。しかし、ゴム栓が柔軟になると防水性能が低下する虞がある。これに対し、本発明ではゴム栓１１が低硬度部１１Ｂを有しているので、振動吸収能力を向上させることができる。さらにゴム栓１１は高硬度部１１Ａを有しているので、防水性能を十分確保できる。このように本発明によれば、防水性能を低下させることなく振動吸収性を向上させることで、防水性と振動吸収性を両立させることができた。
【００４４】
図４は防水コネクタの端子変位量の試験方法を示す説明図である。ゴム栓１１の硬度と端子変位量の関係について、図４に示す装置を用いて実験を行った。実験は、振動により絶縁電線からコネクタに振動荷重が入力されると、コネクタの端子が動かされることを想定して、絶縁電線側に荷重を加えた場合に端子側がどの程度変位するかを測定した。具体的には、図４に示すように、ゴム栓１１をハウジング６に装着した状態でハウジング６を固定し、絶縁電線８の部分に荷重計２１を用いて、ある一定の荷重を加え、端子４の部分の変位量をレーザー変位計２２で測定した。
【００４５】
ゴム栓は、一部を従来と同じ硬度とし、他の部分の硬度を変化させたものを準備した。具体的には、図２（ｂ）に示すように、従来のゴム栓と同じ硬度のゴム栓を１個、硬度を変化させた部分のゴム栓を２個の合計３個とした。従来のゴム栓の部分の硬度をＨｓ５０とし、硬度を変化させた部分の硬度を、実験例１がＨｓ５０、実験例２がＨｓ３０、実験例３がＨｓ４０、実験例４がＨｓ６０として、端子の変位量を測定した。測定結果を表１に示す。なお、電線は断面積５０ｍｍ２の電線を用いた。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
表１に示すように、従来と同じ硬度に全体を形成した実験例１を参照用として相対変位を１とした場合、硬度変更部分を低硬度にした実験例２、３は変位量が、それぞれ０．８８、０．９６となって、変位量が小さくなっていた。これは、低硬度部を設けることで、変位量が小さくなり、振動抑制効果が得られることを示すものである。これに対し硬度変更部分を高硬度にした実験例４は、実験例１よりも変位量が大きくなっていて、振動抑制効果が低下している。
【００４８】
本発明の防水コネクタは、エンジンに直接、接続されるコネクタ等のように、振動を大きく受ける部分の自動車用防水コネクタとして好適に用いることができる。特に、電線径の太い、１５〜５０ｍｍ２の電線を用いた高圧系電線用防水コネクタの場合の端子接点部の摩耗防止に効果的である。
【００４９】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。
【００５０】
たとえば上記実施例のゴム栓１１はハウジングと接する外周面に凸条が形成されているが、外周面がフラットな面に形成されていてもよいし、凹部などが形成されていてもよい。またゴム栓１１の貫通孔面が凹凸に形成されていても、あるいは凹凸のないフラットな形状に形成されていてもよい。
【００５１】
またゴム栓１１の材質は、上記実施例ではシリコーンゴムを用いたが、弾性を有し防水性を確保できるものであれば、他のゴム等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１  防水コネクタ
２  オス端子
３  オスコネクタ
４  メス端子
５  メスコネクタ
６  ハウジング
６ａ  オスコネクタのハウジング
６ｂ  メスコネクタのハウジング
７  端子用キャビティ
７ａ  オス端子用キャビティ
７ｂ  メス端子用キャビティ
８  絶縁電線
９  絶縁電線の導体
１０  絶縁電線の被覆材
１１  ゴム栓
１１Ａ  高硬度部
１１Ｂ  低硬度部
１３  ゴム栓の貫通孔
Ｔ  ゴム栓の貫通孔方向の全長
Ｔａ  ゴム栓の高硬度部の長さ
Ｔｂ  ゴム栓の低硬度部の長さ
Ｄ  絶縁電線の外径
Ｇ  ゴム栓の外径
Ｃ  キャビティの径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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