(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
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。例えば、雌端子を収容可能なキャビティが形成された筒状のインナーハウジングとインナーハウジングを包囲する筒状のアウタハウジングとを有する雌コネクタと、雄端子を収容可能なキャビティが形成された筒状の雄ハウジングを有する雄コネクタとを備え、両コネクタを嵌合させて形成されるコネクタが知られている。
【0003】
この種のコネクタには、雌コネクタのインナーハウジングの外周面に環状のゴムパッキンが装着されている。両コネクタが嵌合すると、雌コネクタのインナーハウジングとアウタハウジングとの隙間に、雄ハウジングが挿入され、インナーハウジングの外周面と雄ハウジングの内周面にそれぞれパッキンが密着することで、キャビティ間の隙間に水が侵入するのを防いでいる。
【0004】
ところで、この種のコネクタは、雄雌コネクタの嵌合状態を維持するためのロック機構を備えている。例えば、雄ハウジングに形成された弾性片は、雌コネクタのアウタハウジングに形成された係止孔に弾性的に挿入されて係止されることで、両ハウジングがロックされる。しかし、例えば、雌ハウジングに挿入された雄ハウジングにガタ付きがあると、雄ハウジングが正規の位置からずれた状態でロックされ、その結果、パッキンの一部が強く押し付けられて圧潰され、シール性を確保できなくなるおそれがある。
【0005】
これに対し、パッキンを使用しない防水構造として、例えば、雌ハウジングの奥側の内面に弾力性を有する樹脂製のシール板を設け、両コネクタの嵌合時に、雄ハウジングの筒先端を全周に亘って雌ハウジングの環状のシール板に突き当てることで、水の侵入を防ぐ構造が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明が適用されるコネクタの嵌合構造の一実施形態について
図1乃至
図13を参照して説明する。本実施形態では自動車等に搭載される防水仕様のコネクタを例に説明するが、本発明のコネクタは、他の用途のコネクタにも適用することができる。
【0019】
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12と雌コネクタ13から構成され、雄コネクタ12の雄ハウジング14と雌コネクタ13の雌ハウジング15とを互いに嵌合させて、雄ハウジング14に収容された雄端子16と雌ハウジング15に収容された雌端子17とを電気的に接続するものである。雄端子16には、電線18が接続され、雌端子17には、電線19が接続されている。雌ハウジング15は、雄ハウジング14の内側に嵌め込まれて、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。なお、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て定義し、
図1の上側を上方として定義する。
【0020】
雄コネクタ12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14と、雄ハウジング14に後方から収容される雄端子16とを有している。雄ハウジング14は、
図6に示すように、雄端子16が収容される雄端子収容室(キャビティ)20が形成された筒状の基部21と、基部21から後方に突出する電線保持部22と、基部21から前方に突出するフード部23とを一体的に備えて形成される。フード部23は、基部21の周壁と連なる周壁を有して形成され、軸方向と直交する断面が長円形の円筒状に形成される。
【0021】
フード部23の内壁には、
図3に示すように、軸方向に延びる案内溝24が形成される。フード部23の前端面と面一で板状に立ち上がる壁部25には、一対の溝開口26と、一対の溝開口26の内側に形成された切り欠き部27が設けられる。
【0022】
雄端子収容室20は、2個の雄端子16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20の内部に延出させた図示しないランスを各雄端子16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20は、
図4及び
図6に示すように、フード部23に包囲された基部21の前端面28に開口する開口端29と電線保持部22を軸方向に貫通する貫通孔30とを連通させて形成される。フード部23の内側には、基部21の開口端29の周縁から前方に伸延する円筒状の雄側環状部材31が設けられる。
【0023】
雄ハウジング14は、
図3に示すように、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32を有している。ロックアーム32は、基部21の幅方向の両側面から上方に立設する一対の壁部33にそれぞれ支持された2つの脚部34と、これらの脚部34を幅方向に連ねた基端部35と、基端部35から前方に伸延するアーム部36とを有して形成される。
【0024】
ロックアーム32は、基端部35を支点として、アーム部36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36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37が設けられる。壁部33は、
図3に示すように、ロックアーム32を包囲して、雄ハウジング14の基部21からフード部23の壁部25に亘って設けられる。ロックアーム32の上端面は、壁部25,33の上端面と同じ高さか、それよりも低い高さに設定されている。
【0025】
雄端子16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18の芯線を圧着接続する電線接続部38と、雌端子17と接続される雄タブ39とを一体的に備えている。雄タブ39は、前後方向に延在して棒状に形成され、雄端子収容室20の設定位置に雄端子16が保持された状態で、開口端29から突出され、雄側環状部材31の前端よりも前方に延びて設けられる。
【0026】
一方、雌コネクタ13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15と、雌ハウジング15に後方から収容される雌端子17とを有している。雌ハウジング15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14のフード部23と略相似形に形成され、雌端子17が挿入される2個の雌端子収容室(キャビティ)40が形成された基部41と、基部41から後方に突出する電線保持部42とを一体的に備えて形成される。雌端子収容室40は、2個の雌端子17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40の内部に延出させた図示しないランスを各雌端子17に係合させて、設定位置に保持するようになっている。
【0027】
雌端子収容室40は、
図5及び
図6に示すように、基部41の前端面43に開口する開口端44と、電線保持部42を軸方向に貫通する貫通孔45とを連通させて形成される。基部41には、開口端44の周縁から前方に伸延する円筒状の雌側環状部材46が設けられる。雌側環状部材46は、基部41の周壁を段付き状に小さくした周壁46aを有して形成される。
【0028】
雌ハウジング15には、
図5に示すように、基部41の上方の外面から突出して軸方向に延びる一対のリブ47が設けられる。一対のリブ47は、幅方向に離れて設けられ、それぞれ、雄ハウジング14の内周面に当接可能になっている。一対のリブ47の内側に位置する基部41には、上方に突出する係止部49が設けられる。係止部49は、前方の基部41に向かって下方に傾斜する傾斜面50が設けられ、両ハウジングの嵌合時には、雄ハウジング14のロックアーム32を傾斜面50に沿って押し上げるようになっている。
【0029】
また、雌ハウジング15には、
図6及び
図8に示すように、基部41の下方の外面から突出して軸方向に延びる段差部48が設けられる。段差部48は、雄ハウジング14の案内溝24と係合するように、案内溝24の溝断面と略相対する断面形状となっている。
【0030】
雌端子17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19の芯線を圧着接続する電線接続部51と、雄端子16の雄タブ39が挿入接続される角筒状の電気接触部52とを一体的に備えている。電気接触部93は、雌端子17が雌端子収容室40の設定位置に保持された状態で、基部41の開口端44と面一又は開口端44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。
【0031】
次に、雄ハウジング14の開口端29と雌ハウジング15の開口端44との隙間のシール構造について説明する。本実施形態では、雄ハウジング14と雌ハウジング15との嵌合時において、雌側環状部材46が雄側環状部材31の内部に嵌め込まれるようになっている。
図7は、
図6の枠内を拡大した図である。雄側環状部材31は、雄ハウジング14の基部21の開口端29の周縁から円筒状に伸延された樹脂製の部材であり、雄ハウジング14の軸と平行に延びる内周面53及び外周面54を有しており、軸方向に肉厚が均一に設定されている。なお、本実施形態では、雄側環状部材31の先端内周面に、前方に末広がりの面取り部55を有している。雌側環状部材46は、面取り部55に沿って雄側環状部材31に案内されるようになっている。
【0032】
一方、雌側環状部材46は、雌ハウジング15の基部41の開口端44の周縁から円筒状に伸延された樹脂製の部材であり、雌ハウジング15の軸と平行な内周面56と、軸方向に沿って後方(奥)に末広がりに傾斜する外周面57を有している。すなわち、雌側環状部材46は、前端から後方に向かって肉厚が次第に厚くなるように形成されている。また、本実施形態では、雌側環状部材46の前端面43から軸方向への突出量は、雄側環状部材31の前端面28から軸方向への突出量よりも短く設定されている。
【0033】
本実施形態では、雄側環状部材31の高さ方向に対向する内周面53間の内法寸法をL1、雌側環状部材46の高さ方向に対向する外周面57間の前端部及び後端部の外法寸法を、それぞれL2、L3としたときに、L2<L1<L3の寸法関係となっている。この寸法関係は、雄側環状部材31と雌側環状部材46の全周に亘って設定される。このため、雄側環状部材31は、雌側環状部材46が挿入されるに従って、前端部の内周面53が雌側環状部材46の外周面57に押圧される。このように、環状部材31,46同士を密着させることで、シール性と振動吸収効果を得ることができる。
【0034】
次に、本実施形態の特徴部である雄ハウジング14と雌ハウジング15との嵌合構造について説明する。まず、雌ハウジング15は、
図5に示すように、基部41の外周面から突出して軸方向に延びる一対のリブ47が左右対称に形成され、各リブ47は、軸方向に延びる上面部58と、上面部58に沿って軸方向に延びる側面部59とを有している。上面部58は、水平な平面をなして形成され、側面部59は、上面部と垂直な平面をなして形成される。上面部58の後方には、上面部58よりも一段高く突出して軸方向に延びる後方上面部60が設けられ、後方上面部60は、他の上面部58と傾斜面で連なっている。側面部59の後方には、幅方向に一段高く突出して軸方向に延びる後方側面部61が設けられ、後方側面部61は、他の側面部59と傾斜面で連なっている。これにより、上面部58と側面部59は、それぞれ、軸方向に段付き状に延在する面が形成される。
【0035】
また、雌ハウジング15の外周面には、
図8に示すように、段差部48の後方(
図8の手前側)に一対の突条部62が設けられる。一対の突条部62は、互いに幅方向に離れて略平行に配置され、断面が半円状をなして軸方向に延びて形成される。各突条部62は、前方の段差部48と傾斜面で連なっている。これにより、段差部48は、軸方向に段付き状に延在する面が形成される。なお、段差部48は、一対の突条部62に代えて、高さの異なる平坦な段差面として形成することもできる。
【0036】
一方、雄ハウジング14の内周面には、
図9に示すように、各溝開口26と連なって軸方向に延びる一対の溝部63が形成される。一対の溝部63は、それぞれ、雄ハウジング14のリブ47の上面部58に対応する下面部64とリブ47の側面部59に対応する側面部65とを有して断面がL字状に形成されたレール状の溝である。各溝部63の下面部64の後方には、内側に盛り上がる後方下面部66が軸方向に延びて形成され、各溝部63の側面部65の後方には、内側に盛り上がる後方側面部67が軸方向に延びて形成される。後方下面部66と後方側面部67は、他の下面部64及び側面部65とそれぞれ傾斜面で連なっている。これにより、溝部63の下面部64と側面部65は、それぞれ軸方向に段付き状に延在する面が形成される。
【0037】
また、雄ハウジング14の内周面には、
図10に示すように、案内溝24の溝底面の後方に一対の突条部68が設けられる。一対の突条部68は、互いに幅方向に離れて略平行に配置され、断面が半円状をなして軸方向に延びて形成される。各突条部68は、前方の案内溝24の溝底面と傾斜面で連なっている。なお、案内溝24は、一対の突条部68に代えて、高さの異なる平坦な段差面として形成することもできる。
【0038】
本実施形態では、雄ハウジング14に雌ハウジング15が嵌合されたときに、雌ハウジング15は、
図11に示すように、上方において、リブ47の前方の上面部58(第1の段部)が、雄ハウジング14の溝部63の後方下面部66(第3の段部)と接触部P
1で接触し、リブ47の後方上面部60(第2の段部)が、雄ハウジング14の溝部63の前方の下面部64(第4の段部)と接触部P
2で接触するようになっている。
【0039】
また、雌ハウジング15は、
図11に示すように、下方において、段差部48の前方(第1の段部)が、雄ハウジング14の案内溝24の一対の突条部68(第3の段部)と接触部P
3で接触し、段差部48の後方の一対の突条部62(第2の段部)が、雄ハウジング14の案内溝24の前方の溝底面(第4の段部)と接触部P
4で接触するようになっている。
【0040】
さらに、雌ハウジング15は、
図12に示すように、左右の幅方向において、リブ47の前方の側面部59(第1の段部)が、雄ハウジング14の溝部63の後方側面部67(第3の段部)と接触部P
5で接触し、リブ47の後方側面部61(第2の段部)が、雄ハウジング14の溝部63の前方の側面部65(第4の段部)と接触部P
6で接触するようになっている。
【0041】
次に、両ハウジングの嵌合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14の雄端子収容室20に対して、ゴム栓69を装着した電線18の端末が接続された雄端子16をゴム栓69とともに収容する。また、雌ハウジング15の雌端子収容室40に対して、ゴム栓70を装着した電線19が接続された雌端子17をゴム栓70とともに収容する。この状態で、
図13の矢印で示すように、雌ハウジング15を雄ハウジング14に挿入する。
【0042】
雌ハウジング15を雄ハウジング14に挿入すると、雌ハウジング15の一対のリブ47がそれぞれ雄ハウジング14の溝開口26を通過するとともに、雌ハウジング15の係止部49が雄ハウジング14の切り欠き部27を通過する。溝開口26を通過したリブ47は、溝部63に沿って軸方向に案内される。これとともに、雌ハウジング15の段差部48は、雄ハウジング14の案内溝24と係合して案内溝24に沿って案内される。
【0043】
続いて、雌ハウジング15の挿入が進むと、雌ハウジング15の係止部49の傾斜面50に沿って、雄ハウジング14のロックアーム32が係止部49に乗り上げて、アーム部36が上方に撓み変形する。そして、アーム部36のロック部37が係止部49を乗り越えたところで、アーム部36が弾性復帰する。これにより、係止部49がロック部37に係止されて、両ハウジングが正規の嵌合状態でロックされる。
【0044】
このとき、雄側環状部材31に挿入された雌側環状部材46は、
図7に示すように、雄側環状部材31の内周面を全周に亘って押圧する格好で移動が停止される。この押圧によって、雄側環状部材31は、先端部が外側に広がるように弾性変形するが、この弾性変形による復元力が、雌側環状部材46の外周面57を押圧する。したがって、雄側環状部材31の前端部と雌側環状部材46の後端部は、全周に亘って互いに密着された状態となり、雄コネクタ12の開口端29と雌コネクタ13の開口端44との隙間が水密にシールされる。
【0045】
一方、雄ハウジング14に嵌合された雌ハウジング15は、
図11に示すように、上方において、一対のリブ47が、それぞれ、雄ハウジング14の溝部63と接触部P1,P2で接触し、下方において、段差部48が、雄ハウジングの案内溝24と接触部P3,P4で接触する。これにより、雌ハウジング15は、各リブ47と段差部48が、それぞれ軸方向の互いに離れた2箇所で、高さ方向より雄ハウジング14に支持されるから、雌ハウジング15の上下方向の移動や軸に対する上下方向の傾きといったガタ付きを防ぐことができる。
【0046】
さらに、雄ハウジング14に嵌合された雌ハウジング15は、
図12に示すように、幅方向において、一対のリブ47が、それぞれ、雄ハウジング14の溝部63と接触部P
5,P
6で接触する。これにより、雌ハウジング15は、各リブ47と段差部48が、それぞれ軸方向の互いに離れた2箇所で、幅方向より雄ハウジング14に支持されるから、雌ハウジング15の幅方向の移動や軸に対する幅方向の傾きといったガタ付きを防ぐことができる。
【0047】
また、本実施形態では、雌ハウジング15の一対のリブ47が雄ハウジング14の溝部63と係合され、雌ハウジング15の段差部48が雄ハウジング14の案内溝24と係合される格好で、両ハウジングが嵌合状態となっているから、雄雌ハウジングの軸回りの相対的な回転がそれぞれ規制される。したがって、例えば、雌ハウジング15から抜き出された電線19が曲げられたときには、電線19の曲げ荷重を溝部63と案内溝24でそれぞれ受けることができるから、雌ハウジング15の回転方向のガタ付きを防ぐことができる。
【0048】
以上述べたように、本実施形態によれば、雄ハウジング14に嵌合された雌ハウジング15を、上下方向及び幅方向から、それぞれ、雄ハウジング14によって支持することができるから、雌ハウジング15の上下方向及び幅方向のガタ付きを防ぐことができる。そして、雌ハウジング15から抜き出された電線19が曲げられて雄ハウジング14に曲げ荷重が作用したとしても、雌ハウジング15の位置や姿勢を正規の状態に保持することができる。したがって、雄ハウジング14と雌ハウジング15の嵌合状態において、雌側環状部材46と雄側環状部材31との密着性を安定に保持することができるから、シール性の低下を抑制することができる。
【0049】
また、本実施形態では、雄ハウジング14の軸方向の互いに離れた位置でそれぞれ雌ハウジング15を支持するようにしているから、雌ハウジング15を雄ハウジング14に挿入する際の挿入負荷を低減することができ、組付性を向上させることができる。
【0050】
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。
【0051】
例えば、本実施形態では、雄ハウジング14の開口端29と雌ハウジング15の開口端44との隙間のシール構造を樹脂製の環状部材31,46で構成する例を説明したが、シール構造は、このような樹脂製の部材を用いる構成に限られるものではなく、例えば、ゴム製のパッキンを用いた周知の構成を採用することもできる。この場合も、本発明によれば、雄ハウジング14に嵌合された雌ハウジング15のガタ付きを防ぐことができるから、パッキンの一部が雌ハウジング15に強く押し付けられて圧潰するのを防ぐことができ、シール性を確保することができる。
【0052】
また、本実施形態では、雌ハウジング15の外周面の一部として、例えば、リブ47や段差部48に、それぞれ軸方向に延在する段付き状の面を形成し、これらに対応する雄ハウジング14の内周面の一部に軸方向に延在する段付き状の面を形成する例を説明したが、これらの段付き状の面は、他の位置に設けることもできるし、また、雌ハウジング15の外周面と雄ハウジング14の内周面の全周に亘って設けることもできる。
【0053】
なお、本実施形態では、雌側環状部材46の外周面57に傾斜面を設けて、この外周面57が雄側環状部材31の内周面53を押圧するように形成する例を説明したが、これに代えて、雌側環状部材46の内周面56に傾斜面を設けて、この内周面56が雄側環状部材31の外周面54を押圧するように構成することもできるし、雄側環状部材31の内外周面に傾斜面を設けて、雌側環状部材46の内外周面を押圧するように形成することもできる。