JP4200930B2 - 防水コネクタ用シール部材 - Google Patents

Description

本発明は、防水コネクタに用いるシール部材に関する。

例えば個室防水形式の防水コネクタでは、電線の端末に端子金具とともにゴム栓が固着され、端子金具をハウジングに形成されたキャビティに収容することに伴い、ゴム栓をキャビティの入口に嵌着することでシールを取る。一方、キャビティのうちには端子金具が収容されないキャビティもあり、このようなキャビティについては、別途準備されたゴム製のダミー栓を嵌着してシールを取るようになっている。この種のダミー栓は一般に、キャビティへの挿入力、保持力（キャビティからの抜け難さ）、さらには成形時の型抜き等を勘案して、栓本体の外周面に波形断面をなす３条の環形のリップが形成された形状となっている。

ところでこのようなダミー栓を適用した場合、例えば雌雄のコネクタを嵌合するに当たって両コネクタ間の密閉空間が圧縮されたり、あるいは使用中では密閉空間内の空気が熱膨張することに伴って内部圧力が上昇し、保持力に抗してダミー栓がキャビティから外れるおそれがあった。そのため従来では、特許文献１に記載されているように、ダミー栓内に、ダミー栓を拡径変形するように助勢する補助ばね部材を埋設し、保持力を高めたものが提案されている。
特許第３１８００２６号公報

しかるに上記従来のものでは、保持力は確かに高まるものの、補助ばね部材がダミー栓を拡径付勢しているため、ダミー栓をキャビティに挿入する際には、拡げられたリップの突出端がキャビティの入口の口縁に順次に当たるような動作となり、その結果スムーズな挿入が妨げられ、最悪の場合はリップが裂かれるおそれがあり、さらなる改良が切望されていた。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものである。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、防水コネクタのハウジングに形成された凹部内に挿入されて、その凹部を水密にシールするために用いる弾性材料からなり、前記ハウジングに形成されたキャビティのうちの端子金具が収容されないキャ ビティ内に挿入されて、そのキャビティを水密にシールするダミー栓として適用されるシール部材であって、シール部材本体の外周面には、幅広のほぼ平面状をなす頂面とその両 側に緩やかな勾配の傾斜面とを有して前記凹部の内周面に密着可能な単一のリップが対称 形状に形成され、前記リップの前記頂面は、このリップの高さよりも小さい高さ寸法で、 山と谷とを軸線方向に複数回繰り返す細かい波付面とされており、前記軸線方向の両端の 波は、その内側の波との間に、他の波同士の間隔よりも大きい間隔を開けて形成され、前 記両端の波における内側の谷に向かう斜面が、前記頂面の外側に設けられた前記傾斜面か ら連続して緩やかな勾配をもっている構成としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記波付面における波の高さが、 前記リップの高さの１/３強と低く設定されているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記リップの前記 頂面は、前記リップの軸線方向の中央部において前記リップの全長の１／３強の領域に形 成されているところに特徴を有する。
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のものにおいて、前 記両端の波における内側の谷に向かう斜面は、前記頂面の外側に設けられた前記傾斜面と 同程度の勾配をもっているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
シール部材は、傾斜面で案内されて芯出しされ、単一のリップにおける幅広の平面状をなす頂面を全周にわたって均一に弾縮させながら凹部内に挿入され、正規に挿入されたのちは、リップの頂面が弾発力により凹部の内周面に対して全周にわたって密着し、シールが取られる。
ここでシール力は、リップにおける頂上部分の弾縮される体積に比例するとも言えるが、本発明では幅広のリップが１条形成されているだけであるから、例えば一般的なリップが複数条形成されているものと比べると、各リップの間の谷の部分が無いだけ弾縮される体積が多く、それだけ高いシール力が得られる。

また、単一のリップでその頂面がほぼ平面状であることから、リップが複数条あるものと違って、凹部に挿入される際に、リップの突出端が凹部の口縁に順次に当たるといったことがなく、したがってシール部材をスムーズに挿入することができ、リップが裂ける等の損傷を受けることも防止される。さらに上記したように、シール部材は芯出しされたのちリップの頂面を全周にわたって均一に弾縮させながら挿入されるから、挿入力も比較的小さく抑えられる。この場合、ダミー栓では、シール力と並んで、ダミー栓のキャビティからの抜け難さ、すなわち保持力も高められる。

また、リップの頂面が細かい波付面となっているから、リップの頂面と凹部の内周面との間の接触面積が減り、すなわち摩擦抵抗が減少するから、シール部材の挿入力をさらに低下させることができる。
また、シール部材の成形型におけるパーティングラインを設定するに際して、パーティングラインではどうしもバリが生じやすいことから、シール部材の外周面のうちの谷の部分に設定することが有利であるが、波付面を設けたことで、その谷の部分（山と谷の途中も含む）を利用してパーティングラインが設定しやすくなる。
ここで波付面は、成形孔から抜く場合にアンダーカットを構成することになるが、波の高さ自体は低いから、アンダーカット状態で型抜きされたとしても、損傷を受けるおそれはない。

そして、ダミー栓の場合は、キャビティ内に前後いずれの向きで挿入されても、傾斜面で案内されて芯出しされつつ、スムーズに低挿入力で挿入できる。ダミー栓の向きを気にすることなく挿入作業ができ、作業性に優れたものとなる。またパッキンの場合は、凸部の外周面に前後いずれの向きで嵌着されても、相手の凹部内に挿入される場合には、傾斜面で案内されて芯出しされつつスムーズに挿入され、すなわちハウジング同士を低嵌合力で嵌合できる。同じくパッキンの向きを気にすることなく凸部への嵌着作業ができ、作業性に優れたものとなる。

しかも、リップの頂面に波付面を形成するに当たり、両端の波がなだらかな山形をなす ように形成したから、ダミー栓がキャビティ内に挿入され、リップの傾斜面に続いて波付 面が入口の口縁に当たる際に、引っ掛かりが緩和されてスムーズに挿入でき、すなわち、 さらに低挿入力を実現できることが実験により確認されている。

以下、参考例及び本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
＜参考例１＞
参考例１を図１ないし図３によって説明する。参考例１では、本発明をダミー栓に適用した場合を例示している。
図１において、コネクタハウジング１０には、端子金具（図示せず）が挿入される複数のキャビティ１１が形成されており、各キャビティ１１の入口１２は断面円形に形成されているとともに、入口１２の口縁には、面取りされて誘い込み面１３が形成されている。
上記のキャビティ１１のうちの端子金具が挿入されないキャビティ１１の入口１２には、ダミー栓２０が挿入されるようになっている。

このダミー栓２０は、含油シリコン等のゴム材を素材とし、成形型４０内での射出成形によって形成されている。このダミー栓２０は、図２にも示すように、栓本体２１の外周面に、幅広の単一のリップ２５が形成された形状であり、軸線方向における対称形状となっている。
詳細には、栓本体２１は、軸線方向の中央部の広範囲にわたって大径部２２を備えた段付きの円柱形に形成されている。
リップ２５は上記したように単一のものであって、大径部２２のほぼ全幅にわたって形成されており、幅方向の中央部における全幅の１／３強の領域が、全体としては軸線方向と平行な平面状をなす頂面２６となっており、その両側に緩い下り勾配となった傾斜面２７が形成されている。

リップ２５の頂面２６における外径寸法Ｄは、上記したキャビティ１１の入口１２の内径寸法ｄより所定寸法大きく設定されている。両側の傾斜面２７は、例えば１５度程度の緩い下り勾配である。
また、リップ２５の頂面２６には、ほぼ三角形状の山と谷とが幅方向（軸線方向）に沿って等ピッチで複数回繰り返されて波付面３０が形成されている。ただし、この波付面３０における波３１の高さｈは、リップ２５の高さＨの１／３強と低く設定されている。

このダミー栓２０の成形型４０は、図２（Ｂ）に概略を示すように、固定部４２と中板４３とからなる固定型４１と、可動型４４とから構成されており、可動型４４と、固定型４１の中板４３との第１パーティングラインＰＬ１は、波付面３０における一端側の谷３２Ａの位置に設定され、また、固定型４１における固定部４２と中板４３との第２パーティングラインＰＬ２は、波付面３０における反対側の谷３２Ｂの位置に設定されている。
そして、型閉じした成形型４０内でダミー栓２０が成形されると、まずダミー栓２０を固定型４１（固定部４２と中板４３）側の成形孔内に残して、可動型４４が固定型４１の前方に離間し、続いて、中板４３がその成形孔４３Ａ内にダミー栓２０を保持しつつ固定部４２の前方に離間し、中板４３が固定部４２の前方において紙面の表裏方向に回動したのち、キックアウトピン等によって中板４３の成形孔４３Ａから突き出され、製品として取り出されるようになっている。

上記のような構造になるダミー栓２０が、図１の矢線に示すように、対応するキャビティ１１の入口１２に挿入される。ダミー栓２０は、挿入方向の前方の傾斜面２７が入口１２の口縁に当たって案内されて芯出しされ、単一のリップ２５における頂面２６を全周にわたって均一に弾縮させながらキャビティ１１内に挿入される。
図３に示すように、ダミー栓２０がキャビティ１１の入口１２内に正規に挿入されると、リップ２５の頂面２６が弾発力によりキャビティ１１の入口１２の内周面に対して全周にわたって密着し、シールが取られる。

ここで、上記したシール力、また内圧が上昇した場合にダミー栓２０がキャビティ１１から抜け出るのを規制する力、すなわち保持力は、リップ２５における頂上部分の弾縮される体積に比例すると言える。その点この参考例のダミー栓２０では、幅広の頂面２６を持ったリップ２５が１条形成されているだけであり、細かい波付きが施されているとは言えども、頂上部分全体としての弾縮される体積は、例えば従来一般のリップが３条形成されているもののそれに比べると多く、その結果、高いシール力と保持力とが得られる。

一方ダミー栓２０がキャビティ１１内に挿入される際には、ダミー栓２０は芯出しされたのちリップ２５の頂面２６を全周にわたって均一に弾縮させながら挿入され、しかもリップ２５の頂面２６が細かい波付面３０となっていて、リップ２５の頂面２６とキャビティ１１の内周面との間の接触面積が減ることで、摩擦抵抗が減少するから、ダミー栓２０の挿入力を小さく抑えることができる。
さらに、単一のリップ２５で頂面２６に細かい波付面３０が形成された形状であるから、従来一般のリップが３条あるものと違って、キャビティ１１に挿入される際に、リップの突出端がキャビティ１１の口縁に順次にごつごつと当たるといったことが回避され、したがってダミー栓２０をスムーズに挿入することができ、リップ２５が裂ける等の損傷を受けることも防止される。

また、ダミー栓２０の成形型４０におけるパーティングラインを設定するに際して、パーティングラインではどうしもバリが生じやすいことから、ダミー栓２０の外周面のうちの谷の部分に設定することが有利である。その点この参考例では、リップ２５の頂面２６に波付面３０が設けられているから、その谷の部分３２Ａ，３２Ｂを利用してパーティングラインＰＬ１，ＰＬ２を設定することができる。
リップ２５の頂面２６に波付面３０が形成されたことで、特に成形されたダミー栓２０を中板４３の成形孔４３Ａから突き出す場合に、アンダーカットを構成することになるが、波３１の高さｈ自体は低いから、損傷を受けるおそれはない。

さらに、リップ２５の傾斜面２７は前後両側に対称に形成されているから、ダミー栓２０はキャビティ１１内に前後いずれの向きで挿入されても、傾斜面２７で案内されて芯出しされつつ、スムーズに低挿入力で挿入できる。ダミー栓２０の向きを気にすることなく挿入作業ができ、作業性に優れたものとなる。

＜実施形態１＞
図４及び図５は、本発明の実施形態１を示す。この実施形態１のダミー栓５０では、まず栓本体５１が、上記参考例１の栓本体２１の大径部２２に相当するように、大径でかつ短寸の円柱状に形成されている。また、単一のリップ２５Ａの頂面２６Ａには同様に波付面３０Ａが形成されているが、幅方向（軸線方向）の両端の波３１Ａは、その内側の波３１との間に、他の波３１同士の間隔よりも大きい間隔を開けて形成されている。そのため両端の波３１Ａにおける内側の谷に向かう斜面５３は、頂面２６Ａの外側に設けられた傾斜面２７と同程度の緩やかな下り勾配となっており、言い換えると、特に両端の波３１Ａはなだらかな山形に形成されている。
その他の構造については、上記参考例１と同様であって、同一機能を有する部位については同一符号を付すことで、重複した説明は省略する。

上記構造になるダミー栓５０では、特にリップ２５Ａの頂面２６Ａに波付面３０Ａを形成するに当たり、両端の波３１Ａがなだらかな山形をなすように形成したから、ダミー栓５０がキャビティ１１内に挿入され、リップ２５Ａの傾斜面２７に続いて波付面３０Ａが入口１２の口縁に当たる際に、引っ掛かりが緩和されてスムーズに挿入でき、すなわち、さらに低挿入力を実現できることが実験により確認されている。

＜参考例２＞
参考例２を図６ないし図８によって説明する。この参考例２では、防水ゴム栓７０に適用した場合を例示している。
この防水ゴム栓７０は、同じく含油シリコン等のゴム材を素材としており、図６に示すように、栓本体７１には電線Ｗが挿通される中心孔７２が形成され、中心孔７２には適宜に内周リップ７３が形成されている。また、中心孔７２の一方の孔縁からは薄肉の取付筒７４が突設され、その突出端の外周に抜け止めの突条７５が形成されている。
ここで、栓本体７１の外周面には、ほぼ全幅にわたる幅広の単一のリップ７６が形成されているとともに、その取付筒７４を設けた側の端部には、緩い下り勾配となった傾斜面７７が形成されている。また、リップ７６の頂面には、背の低い波付面７８が形成されている。

このような防水ゴム栓７０は、例えば図７に示すように、電線Ｗの端末に挿通されたのち、雌端子６３Ｆのインシュレーションバレル６４が取付筒７４の外周にかしめられることで、雌端子６３Ｆともどもその後方において電線Ｗの端末に固着される。
そして、雌端子６３Ｆが雌ハウジング６０Ｆに形成されたキャビティ６１Ｆ内に後方から挿入されると、挿入動作の終盤において防水ゴム栓７０がキャビティ６１Ｆの入口６２Ｆに挿入される。防水ゴム栓７０は、傾斜面７７が入口６２Ｆの口縁に当たって案内されて芯出しされ、単一のリップ７６における頂面を全周にわたって均一に弾縮させながら入口６２Ｆ内に挿入される。雌端子６３Ｆが正規位置まで挿入されると、防水ゴム栓７０のリップ７６の頂面が弾発力によりキャビティ６１Ｆの入口６２Ｆの内周面に対して全周にわたって密着し、シールが取られる。

ここでシール力は、リップ７６における頂上部分の弾縮される体積に比例すると言えるが、幅広の頂面を持ったリップ７６が１条形成されているだけであるから、細かい波付きが施されているとは言えども、頂上部分全体としての弾縮される体積は、例えば従来一般のリップが３条形成されているもののそれに比べると多く、その結果、高いシール力が得られる。
一方防水ゴム栓７０がキャビティ６１Ｆ内に挿入される際には、防水ゴム栓７０は芯出しされたのちリップ７６の頂面を全周にわたって均一に弾縮させながら挿入され、しかもリップ７６の頂面が細かい波付面７８となっていて、リップ７６の頂面とキャビティ６１Ｆの内周面との間の接触面積が減ることで、摩擦抵抗が減少するから、防水ゴム栓７０の挿入力を小さく抑えることができる。
波付面７８の谷の部分を利用することでパーティングラインの設定がしやすいこと、それに伴いアンダーカットが構成されても波の高さが低いことで損傷を受け難いことについては、参考例１に示したダミー栓２０と同じである。

また、同防水ゴム栓７０は、図８に示すように、雄端子６３Ｍともどもその後方において電線Ｗの端末に固着されて使用され、雄端子６３Ｍが雄ハウジング６０Ｍに形成されたキャビティ６１Ｍ内に挿入されることに伴い、キャビティ６１Ｍの入口６２Ｍに挿入されてシールが取られる。上記の雌側に使用された場合と同様の作用効果を得ることができる。

＜参考例３＞
図９ないし図１１は、参考例３を示す。この参考例３では、雌雄のハウジング６０Ｆ，６０Ｍ間をシールするパッキン８０に適用した場合を例示している。なお参考例３では、雌雄とも端子金具の図示は省略されている。
パッキン８０は、雌ハウジング６０Ｆにおけるキャビティ６１Ｆが設けられたタワー部６５の外周面に嵌着され、相手の雄ハウジング６０Ｍのフード部６６の内周面との間で挟持されるものである。

パッキン８０は、含油シリコン等のゴム材を素材として形成されており、図９（Ａ）に示すように、雌ハウジング６０Ｆのタワー部６５の外周面に緊密に嵌まるべく、正面形状が横長のほぼ方形状をなす環形のパッキン本体８１を有し、軸線方向における対称形状となっている。パッキン本体８１の内周面には、適宜に内周リップ８２が形成されている。
ここで、パッキン本体８１の外周面には、幅広の単一のリップ８４が形成されているとともに、その両側に緩い下り勾配となった傾斜面８５が形成されている。リップ８４の頂面には、背の低い波付面８６が形成されている。

このようなパッキン８０が、図１０に示すように、雌ハウジング６０Ｆのタワー部６５の外周面に嵌着され、係る状態から雌雄のハウジング６０Ｆ，６０Ｍが嵌合される。嵌合動作の終盤になると、パッキン８０が雄ハウジング６０Ｍのフード部６６の突出端の内周面に挿入される。パッキン８０は、挿入方向前方の傾斜面８５が、フード部６６の突出端の口縁に当たって案内されて芯出しされ、単一のリップ８４における頂面を全周にわたって均一に弾縮させながらフード部６６内に挿入され、図１１に示すように、両ハウジング６０Ｆ，６０Ｍが正規に嵌合されると、パッキン８０がフード部６６の内周面とタワー部６５の外周面との間で、全周にわたって弾性的に挟持され、両ハウジング６０Ｆ，６０Ｍ間のシールが取られる。

この参考例３のパッキン８０においても、幅広の頂面を持ったリップ８４が１条形成されているだけであるから、弾縮される体積が多く、高いシール力が得られる。また、パッキン８０がフード部６６内に挿入される際には、傾斜面８５により芯出しされたのちリップ８４の頂面を全周にわたって均一に弾縮させながら挿入され、しかもリップ８４の頂面が細かい波付面８６となっていて、リップ８４の頂面とフード部６６の内周面との間の接触面積が減ることで、摩擦抵抗が減少するから、パッキン８０の挿入力が小さく抑えられ、ひいては雌雄のハウジング６０Ｆ，６０Ｍの嵌合力を小さく抑えることができる。

波付面８６の谷の部分を利用することでパーティングラインの設定がしやすいこと、それに伴いアンダーカットが構成されても波の高さが低いことで損傷を受け難いことについては、上記したダミー栓２０と同じである。
また、リップ８４の傾斜面８５は前後両側に対称に形成されているから、パッキン８０はタワー部６５の外周面に前後いずれの向きで嵌着されても、傾斜面８５の機能によって、相手のフード部６６内へ低挿入力化、ひいては雌雄のハウジング６０Ｆ，６０Ｍの低嵌合力化が図られる。同じくパッキン８０の向きを気にすることなくタワー部６５への嵌着作業ができ、作業性に優れたものとなる。

＜参考例４＞
上記参考例３に示したパッキン８０は、図１２及び図１３に示すように、雄ハウジング６８Ｍが、ワイヤハーネスの端末に設けられたものではなくて、機器の側面に直接に設けられた、いわゆる機器直結型のものである場合にも同様に適用でき、同様の作用効果を得ることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）成形型のパーティングラインは、波付面における完全な底に対応する位置でなくても、波の山から谷に向かう斜面の途中に対応する位置に設定してもよい。

参考例１のダミー栓をキャビティに挿入する前の一部切欠側面図 （Ａ）はダミー栓の正面図、（Ｂ）はその一部切欠側面図 ダミー栓がキャビティ内に挿入された状態の一部切欠側面図 本発明の実施形態１に係り、（Ａ）はダミー栓の正面図、（Ｂ）はその一部切欠側面図 ダミー栓がキャビティ内に挿入された状態の一部切欠側面図 参考例２に係る防水ゴム栓の一部切欠側面図 雌端子並びに防水ゴム栓が雌ハウジングのキャビティ内に挿入される動作を示す側断面図 雄端子並びに防水ゴム栓が雄ハウジングのキャビティ内に挿入される動作を示す側断面図 参考例３に係り、（Ａ）はパッキンの正面図、（Ｂ）はその一部切欠側面図 雌雄のハウジングの嵌合前の側断面図 その嵌合完了後の側断面図 参考例４に係る雌雄のハウジングの嵌合前の側断面図 その嵌合完了後の側断面図

符号の説明

１０…コネクタハウジング
１１…キャビティ（凹部）
１２…入口
２０，５０…ダミー栓（シール部材）
２１，５１…栓本体（シール部材本体）
２５，２５Ａ…リップ
２６，２６Ａ…頂面
２７…傾斜面
３０，３０Ａ…波付面
３１…波
Ｗ…電線
６０Ｆ…雌ハウジング
６０Ｍ…雄ハウジング
６１Ｆ，６１Ｍ…キャビティ（凹部）
６２Ｆ，６２Ｍ…入口
６３Ｆ…雌端子
６３Ｍ…雄端子
６５…タワー部（凸部）
６６…フード部（凹部）
６８Ｍ…雄ハウジング
７０…防水ゴム栓（シール部材）
７１…栓本体（シール部材本体）
７６…リップ
７７…傾斜面
７８…波付面
８０…パッキン（シール部材）
８１…パッキン本体（シール部材本体）
８４…リップ
８５…傾斜面
８６…波付面

Claims (4)

1. 防水コネクタのハウジングに形成された凹部内に挿入されて、その凹部を水密にシールするために用いる弾性材料からなり、前記ハウジングに形成されたキャビティのうちの端子 金具が収容されないキャビティ内に挿入されて、そのキャビティを水密にシールするダミ ー栓として適用されるシール部材であって、
   シール部材本体の外周面には、幅広のほぼ平面状をなす頂面とその両側に緩やかな勾配 の傾斜面とを有して前記凹部の内周面に密着可能な単一のリップが対称形状に形成され、
   前記リップの前記頂面は、このリップの高さよりも小さい高さ寸法で、山と谷とを軸線 方向に複数回繰り返す細かい波付面とされており、前記軸線方向の両端の波は、その内側 の波との間に、他の波同士の間隔よりも大きい間隔を開けて形成され、前記両端の波にお ける内側の谷に向かう斜面が、前記頂面の外側に設けられた前記傾斜面から連続して緩や かな勾配をもっていることを特徴とする防水コネクタ用シール部材。
2. 前記波付面における波の高さが、前記リップの高さの１/３強と低く設定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用シール部材。
3. 前記リップの前記頂面は、前記リップの軸線方向の中央部において前記リップの全長の１ ／３強の領域に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の防水コネクタ用シール部材。
4. 前記両端の波における内側の谷に向かう斜面は、前記頂面の外側に設けられた前記傾斜面 と同程度の勾配をもっていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の防水コネクタ用シール部材。

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