JP6106443B2

JP6106443B2 - シール部材及びシール構造

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Publication number: JP6106443B2
Application number: JP2013013073A
Authority: JP
Inventors: 義信古屋; 隆太瀧下; 山田　剛; 剛山田; 真明岩部; 敏樹平田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2033-01-28
Also published as: US20140213088A1; DE102014201398A1; JP2014146445A; CN103972717B; US9337571B2; DE102014201398B4; CN103972717A

Description

本発明は、シール部材及びシール構造に係り、特に外周面と内周面にそれぞれ山谷が形成された環状のシール部材及びこれを用いたシール構造に関する。

例えば、特許文献１には、互いに嵌合される一対の円筒状のコネクタハウジングにおいて、一方のコネクタハウジングの外周面に円環状のシール部材（例えばゴムパッキン）を装着し、この一方のコネクタハウジングと他方のコネクタハウジングを嵌合させたときに、一方のコネクタハウジングの外周面と他方のコネクタハウジングの内周面との隙間をシール部材でシールするシール構造が開示されている。

特許文献１では、一方のコネクタハウジングの外周面に、シール部材の装着方向と反対側の後方からシール部材の抜け止めを行う円筒状のリテーナが装着され、このリテーナのシール部材側の端部にはシール部材の後端部に覆い被さる押さえ部が形成されている。これによれば、両コネクタハウジングの嵌合時に他方のコネクタハウジングの嵌合方向の先端部とシール部材の後端部との当たり状態がばらつくことで両コネクタハウジングを嵌合させる力がシール部材を一方のコネクタハウジングの外周面から引き離す方向に働いたとしても、リテーナの押さえ部がシール部材の後端部に覆い被さっているので、シール部材の捲れを防ぐことができる。

特開平１０−１９９６１０号公報

ところで、従来のシール部材の内外周面には、円環状の山と谷が軸方向に形成されている。特許文献１の場合、シール部材の後端部にリテーナが覆い被さっているため、両コネクタハウジングの嵌合時に他方のコネクタハウジングの先端部がシール部材の後端部に引っ掛かることはないが、シール部材の山部は他方のコネクタハウジングの先端部に押し付けられて所定の方向に変形する。

図６は、一方のコネクタハウジングに装着されたシール部材が他方のコネクタハウジングの先端部に押し付けられて変形する様子を示す断面図である。図６（ａ）に示すように、シール部材５０は、一方のコネクタハウジング５１の外周面の段差部５２に沿って装着され、内外周面の山部を軸方向で一致させて形成される。シール部材５０の外周面５３には、２つの山部５４，５５と一つの谷部５６が形成され、内周面５７にも、２つの山部５８，５９と一つの谷部６０が形成されている。図６の矢印のＸは、他方のコネクタハウジング６１が嵌合される方向を示しており、矢印の方向を前方として特定する。

図６（ｂ）に示すように、他方のコネクタハウジング６１が前方に押し込まれると、その先端部がシール部材５０の外周面５３の後方の山部５５を押圧する。これにより、山部５５を支点として外周面５３の隣の谷部５６が内周面５７方向に押し込まれ、この変形に伴って前方の山部５４が谷部５６の内周面５７方向に倒れ込む。すると、シール部材５０の前端部は山部５４の変形に伴って浮き上がる。すなわち、シール部材５０は、外周面５３の２つの山部５４，５５が矢印の方向に回転変形する。

続いて、図６（ｃ）に示すように、他方のコネクタハウジング６１がさらに押し込まれると、シール部材５０の浮き上がった前端部は、段差部５２に乗り上げて、他方のコネクタハウジング６１と一方のコネクタハウジング５１の段差部５２との間に噛み込まれる。これにより、他方のコネクタハウジング６１を正規の位置まで押し込むことができなくなる。ここで、シール部材５０の内周面５７を平面として形成すれば、このようなシール部材５０の変形に伴う噛み込みを抑制することができるが、シール圧が分散して防水性が低下することから、内周面５３の山谷の形状は必須となる。

本発明は、内外周面に山谷を形成するシール部材の噛み込みを抑制することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明のシール部材は、筒状に形成される一対のコネクタハウジングのうち、一方のコネクタハウジングの外周面に装着され、この一方のコネクタハウジングの外周面と他方のコネクタハウジングの内周面との隙間をシールする環状のシール部材であり、このシール部材の内外周面には、軸方向に山谷が形成され、この内周面の山谷の波長は外周面の山谷の波長と同じかそれよりも短く設定されるとともに、この外周面の山の位置と内周面の山の位置を軸方向にずらして形成されることを特徴とする。

これによれば、シール部材の外周面の谷部の裏側に位置する内周面の近傍に山部を位置させることができるから、両コネクタハウジングの嵌合時において、シール部材の外周面の山部が他方のコネクタハウジングに押し付けられたとしても、その押し付けられた山部の隣りの谷部が内周面方向へ回転変形するのを抑制することができる。これにより、シール部材の回転変形に伴う浮き上がりを抑制することができるため、シール部材の噛み込みを抑制することができる。なお、シール部材は、内外周面に山谷を形成しているから、必要なシール圧を確保することができる。

この場合において、シール部材の外周面の山の頂部と内周面の谷の底部とを軸方向で一致させることが好ましい。

これによれば、他のコネクタハウジングがシール部材の外周面の山部を押し付けたときに、その山部の裏側に位置する内周面が谷部を基点として潰れやすくなるため、外周面の山部の回転変形を抑制することができる。

また、シール部材の内周面の山谷の高低差（振幅の２倍に相当）を外周面の山谷の高低差よりも小さくすることにより、シール部材の内周面側の変形を抑え、外周面の山部の回転変形を抑制することができる。

また、シール部材の内周面の軸方向の両端部の少なくとも一方に環状の平坦面が形成され、この平坦面は、内周面の山の高さと同じ高さに設定されてなるものとする。

これによれば、例えば、シール部材をその内周面の平坦面を前方にして一方のコネクタハウジングの外周面の段差部に沿って装着した場合、シール部材の前端部が多少浮き上がっても、シール部材の係り代（内周面の前端部と段差部の上面との高さの差）が大きいため、内周面の前端部（平坦面）が段差部に乗り上げるのを防ぎ、シール部材の噛み込みを防ぐことができる。

また、上記課題を解決するため、本発明のシール構造は、筒状に形成される一対のコネクタハウジングと、この一対のコネクタハウジングのうち一方のコネクタハウジングの外周面に沿って装着される環状のシール部材とを備え、一対のコネクタハウジングのうち、一方のコネクタハウジングの外周面と他方のコネクタハウジングの内周面との隙間をシール部材でシールするシール構造であって、シール部材には、内外周面の軸方向に山谷が形成され、内周面の山谷の波長は外周面の山谷の波長と同じかそれよりも短く設定されるとともに、この外周面の山の位置と内周面の山の位置を軸方向にずらして形成されることを特徴とする。

この場合において、シール部材は、外周面の山の頂部と内周面の谷の底部とを軸方向で一致させるものとする。また、このシール部材は、一方のコネクタハウジングの外周面から立ち上げて形成される環状の段差部に装着方向の側面を対向させて装着され、このシール部材の装着方向の前端部の内周面には、環状の平坦面が形成され、この平坦面は、内周面の山の高さと同じ高さに設定されるものとする。

本発明によれば、内外周面に山谷を形成するシール部材の噛み込みを抑制することができる。

本発明のシール部材を用いたシール構造の一実施形態の概略構成を示す断面図である。本発明のシール部材の全体斜視図である。図２の縦断面図である。図３のＡ部の拡大図である。本発明のシール部材がコネクタハウジングに押し付けられて変形する様子を示す断面図である。従来のシール部材がコネクタハウジングに押し付けられて変形する様子を示す断面図である。

以下、本発明を適用してなるシール部材とこれを用いたシール構造の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態のシール構造は、例えば車両等に搭載される防水コネクタ等に適用され、一対の円筒状のコネクタハウジングのうち、一方のコネクタハウジング（以下、雌ハウジングという。）の外周面に円環状のシール部材を装着し、この雌ハウジングに他方のコネクタハウジング（以下、雄ハウジングという。）を嵌合させたときに、雌ハウジングの外周面と雄ハウジングの内周面との隙間をシール部材によってシールするものであるが、雌ハウジングと雄ハウジング及びシール部材の構成については、本実施形態の例に限られるものではない。例えば、一対のコネクタハウジングはそれぞれ円筒状に限られるものではなく、角筒状に形成されていてもよいし、シール部材は円環状に限られるものではなく、角筒状に形成されていてもよい。

図１に、本実施形態のシール構造１の断面図を示す。このシール構造１は、合成樹脂製の雌ハウジング２及び雄ハウジング３と、円環状（自然状態の形状）のシール部材４を備えている。雌ハウジング２は、電線が接続された図示しない端子金具を内部に保持する円筒状の内筒部５と、この内筒部５の径方向の外側に内筒部５と同軸に配置される外筒部６を有している。内筒部５の外周面と外筒部６の内周面との隙間には、円環状の受入空間７が形成されている。以下の説明では、図１の矢印Ｘで示す方向（軸方向）を前後方向として規定し、図の右側を前方として特定する。他の図においても、図１と同様に各図の右側を前方として特定する。なお、図１では、電線及び端子金具を省略している。

雌ハウジング２の受入空間７には、その内周面（内筒部５の外周面）の奥部分に段付き状に内周面を立ち上げ、拡径して形成される環状の段差部８が設けられ、この段差部８に沿ってシール部材４が装着されている。シール部材４の前方側面は、段差部８と対向して配置される。

雄ハウジング３は、円筒状に形成され、その内部に電線が接続された図示しない端子金具を保持している。雄ハウジング３は、雌ハウジング２の受入空間７に挿入されて、雌ハウジング２の内筒部５と嵌合するようになっている。雄ハウジング３と雌ハウジング２が嵌合することにより、両ハウジングに保持される端子金具が互いに接続されて、両方の電線が電気的に接続されるようになっている。

次に、本発明の特徴構成となるシール部材４の構成について詳細に説明する。

図２は、シール部材４の外観を示す斜視図であり、図３は、図２の縦断面図、図４は、図３のＡ部を拡大して示す断面図である。これらの図に示すように、本実施形態のシール部材４は、厚み方向の寸法よりも幅方向（軸方向）の寸法の方が大きく形成され、外周面９と内周面１０にはそれぞれ環状の山部（リップ部）と環状の谷部が周方向に形成されている。シール部材４の軸方向の一端には、一対の固定用のフック１１が形成されている。この一対のフック１１は、例えば雌ハウジング２の内筒部５の軸方向に延在する一対の図示しないスリットの前端部に係止され、シール部材４の前後方向の動きを規制するようになっている。なお、シール部材４の前後方向の動きを規制する構造としては、本実施形態のフック１１に限られず、他の周知の構成を用いることができる。

図４に示すように、シール部材４の外周面９は、２つの山部１２，１３と、一つの谷部１４を有している。前方の山部１２は、谷部１４と反対側の前方に円環状の平坦面１５が連続的に形成され、後方の山部１３は、谷部１４と反対側の後方に円環状の平坦面１６が連続的に形成される。平坦面１５，１６は、谷部１４の底部（谷底）と同じ高さ（厚み方向）に設定されている。一方、シール部材４の内周面１０は、２つの山部１７，１８と、３つの谷部１９，２０，２１を有している。これらの谷部のうち前方の谷部１９は、山部１７と反対側の前方に円環状の平坦面２２が連続的に形成され、後方の谷部２１は、山部１８と反対側の後方に円環状の平坦面２３が連続的に形成される。平坦面２２，２３は、山部１７，１８と同じ高さ（厚み方向）に設定されている。

シール部材４は、外周面９の平坦面１５，１６に前後を挟まれた内側の領域及び内周面１０の平坦面２２，２３に前後を挟まれた内側の領域において、それぞれ軸方向に正弦波状の山谷が交互に形成されている。そして、シール部材４の内周面１０の山谷の高低差、つまり、山部１８の頂部と谷部２０の底部との高低差は、外周面９の山谷の高低差、つまり、山部１３の頂部と谷部１４の底部との高低差よりも小さく設定されている。ここで、高低差とは、シール部材４の厚み方向の差をいい、波形の振幅の２倍に相当する。

平坦面１５，１６の前後方向の幅寸法、及び、平坦面２２，２３の前後方向の幅寸法は、それぞれ同じ大きさで設定されており、平坦面２２，２３は、平坦面１５，１６よりも前後方向の幅寸法が大きく設定されている。

本実施形態では、シール部材４の内周面１０の山谷の波長は、外周面９の山谷の波長よりも短く設定されており、かつ、外周面９の山部１２，１３と内周面１０の山部１７，１８は、前後方向（軸方向）の位置（位相）をずらして形成される。すなわち、外周面９の山部１２，１３の裏側に位置する内周面１０には、それぞれ山部１７，１８ではなく、谷部１９，２１の底部が配置されている。また外周面９の谷部１４の底部の裏側に位置する内周面１０には、谷部２０の底部が配置されている。よって、このシール部材４は、山部１２の頂部と谷部１９の底部、山部１３の頂部と谷部２１の底部、谷部１４の底部と谷部２０の底部が、それぞれ前後方向（軸方向）の位置を一致させている。

次に、本実施形態のシール構造の動作について説明する。まず、雌ハウジング２の内筒部５の外周面に沿ってシール部材４を受入空間７の奥側（前方）へ押し込み、シール部材４を段差部８に沿って装着させる。続いて、シール部材４が装着された雌ハウジング２の受入空間７に雄ハウジング３を挿入する。このとき、シール部材４は、雄ハウジング３の内周面に押し付けられて圧縮されることにより、シール部材４の内部に生じた応力が、雄ハウジング３の内周面と雌ハウジング２の内筒部５の外周面をそれぞれ押し付ける方向に作用する。これにより、雄ハウジング３の内周面と雌ハウジング５の内筒部５の外周面との隙間はシール部材４により気密にシールされる。

ここで、本実施形態のシール部材４の動作を説明する前に、従来の一般的なシール部材が回転変形する原因について、図６を参照して説明する。図６のシール部材５０は、外周面５３に形成される２つの山部５４，５５の頂部の位置が内周面５７に形成される２つの山部５８，５９の頂部の位置と一致している。この場合、山部５４，５５間に対応する内周面５７の前後方向の領域と一方のコネクタハウジング５１の外周面との間には、広い隙間Ｐが形成される。そして、後方の山部５５が他方のコネクタハウジング６１に押し付けられたときに、谷部５６の裏側の内周面５７の近傍には、隙間Ｐが形成されているため、谷部５６は内周面５７方向へ容易に変形し、山部５５が回転変形して倒れやすくなる。また、図６のシール部材５０は、内周面５７の端部と段差部５２の上面との高さの差である係り代Ｌ１が比較的小さいため、山部５４，５５の回転変形に伴って内周面５７の前端部が係り代Ｌ１以上に浮き上がると、図６（ｂ）に示すように、シール部材５０の端部が段差部５２に乗り上げ、噛み込みの原因となる。

次に、本実施形態のシール部材４が内筒部５の外周面に装着される状態を図５（ａ）に示し、シール部材４が雄ハウジング３に押し付けられて変形する状態を図５（ｂ）に示す。本実施形態のシール部材４は、内周面１０の山谷の波長が外周面の山谷の波長よりも短く設定され、かつ、外周面９の山部１２,１３間に対応する内周面１０の前後方向の領域に２つの山部１７，１８が配置されているため、この内周面１０の前後方向の領域と内筒部５の外周面との間に形成される隙間は、図６の隙間Ｐよりも小さくなる。したがって、図５（ａ）に示すように、後方の山部１３が雄ハウジング３に押し付けられたとしても、その隣の谷部１４が内周面１０方向に押し込まれる空間を小さくすることができ、しかも、２つの山部１７，１８が谷部１４の裏側から内周面１０を支えることで、谷部１４が内周面１０方向に変形するのを抑制することができる。さらに、山部１２，１３の頂部の裏側の内周面には、谷部１９，２１の底部が配置されるから、図５（ｂ）に示すように、山部１２，１３が、雄ハウジング３に押し付けられたとしても、シール部材４は、谷部１９，２１が潰れる方向に変形するため、山部１２，１３の回転変形を抑制することができる。

加えて、本実施形態のシール部材４は、内周面１０の前端部に平坦面２２が形成され、この平坦面２２は、図５（ａ）に示すように、シール部材４の装着時に内筒部５の外周面と当接している。このため、シール部材４の係り代Ｌ２は、図６の係り代Ｌ１よりも長く（約２倍）なることから、シール部材４の前端部の平坦面２２が多少浮き上がっても、平坦面２２が段差部８に乗り上げることがなく、シール部材４が両ハウジングの間に噛み込まれるのを防ぐことができる。また、本実施形態のシール部材４は、雄ハウジング３を受入空間７から離脱させる場合においても、谷部１４が内周面１０方向に押し込まれるのを抑制する効果が得られるため、回転変形に伴うシール部材４の捲れや剥がれを抑制することができる。

さらに、本実施形態のシール部材４は、内周面１０の山谷の高低差が、外周面９の山谷の高低差よりも小さく設定されている。このため、外周面９の山部１２,１３間に対応する内周面１０の前後方向の領域と内筒部５の外周面との間に形成される隙間をより小さくすることができ、谷部１４が内周面１０方向に変形するのを一層抑制することができる。

本実施形態のシール部材４によれば、外周面９の山部１２，１３の回転変形を抑制することができ、しかも、内周面１０に形成される複数の山谷によって面圧の分散を抑制することができるから、雄ハウジング３の内周面と雌ハウジング２の内筒部５の外周面との隙間をシールするのに十分なシール圧（図６のシール部材５０よりも高いシール圧）を確保することができる。

以上、本発明の実施形態を図面により詳述してきたが、上記実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記実施形態の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。

例えば、本実施形態のシール部材４は、外周面と内周面にそれぞれ２つの山部を設ける例を説明したが、山部の数はこれに限られるものではなく、例えば、外周面と内周面にそれぞれ３つ以上の山部を設けてもよいし、外周面と内周面の山部の数を異ならせてもよい。更に、本実施形態のシール部材４は、内周面の前後端にそれぞれ同じ幅の平坦面２２，２３を設けているため、装着時において挿入方向の規制がなく作業性を向上できるメリットが得られるが、少なくとも、装着方向の前端部に平坦面が設けられていれば、両コネクタハウジングの嵌合時におけるシール部材４の噛み込みを防ぐことができる。

また、本実施形態のシール部材４は、内周面１０の山谷の波長が外周面９の山谷の波長よりも短く設定される例を説明したが、内周面１０の山谷の波長と外周面９の山谷の波長が同じになるように設定してもよい。このようにしても、シール部材４の前後方向（軸方向）において、内周面１０の山部の位置が外周面９の山部の位置に対してずらして設けられていれば、山部１８又は山部１７を谷部１４の裏面の内周面の近傍に位置させることができるから、山部１２，１３の回転変形を抑制することができる。これにより、シール部材４の噛み込みを抑制することができる。

また、本実施形態では、雌ハウジング２の内筒部５に形成される段差部８に沿ってシール部材４を装着する例を説明したが、本発明は、この例に限られるものではなく、例えば、シール部材４を内筒部５の外周面に形成される円環状の溝内に装着する場合にも適用することができる。

１シール構造
２雌ハウジング
３雄ハウジング
４シール部材
５内筒部
７受入空間
８段差部
９外周面
１０内周面
１２，１３，１７，１８山部
１４，１９，２０，２１谷部
１５，１６，２２，２３平坦面

Claims

筒状に形成される一対のコネクタハウジングのうち、一方のコネクタハウジングの外周面に装着され、この一方のコネクタハウジングの外周面と他方のコネクタハウジングの内周面との隙間をシールする環状のシール部材において、
このシール部材の内外周面には、軸方向に山谷が形成され、内周面の山谷の波長は外周面の山谷の波長よりも短いことを特徴とするシール部材。
前記シール部材の外周面の山の位置と内周面の山の位置が軸方向にずれていることを特徴とする請求項１に記載のシール部材。
前記シール部材の外周面の山の頂部と内周面の谷の底部が軸方向で周期的に一致していることを特徴とする請求項１又は２に記載のシール部材。
前記シール部材の軸方向の少なくとも一方の端部の内周面は、内周面の山の高さと同じ高さであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシール部材。
筒状に形成される一対のコネクタハウジングと、この一対のコネクタハウジングのうち一方のコネクタハウジングの外周面に沿って装着される環状のシール部材とを備え、前記一方のコネクタハウジングの外周面と他方のコネクタハウジングの内周面との隙間を前記シール部材でシールするシール構造であって、
前記シール部材は、内外周面の軸方向に山谷が形成され、内周面の山谷の波長は外周面の山谷の波長よりも短く形成され、外周面の山の位置と内周面の山の位置が軸方向にずれていることを特徴とするシール構造。
前記シール部材は、前記外周面の山の頂部と前記内周面の谷の底部が軸方向で周期的に一致していることを特徴とする請求項５に記載のシール構造。
前記シール部材は、前記一方のコネクタハウジングの外周面から立ち上げて形成される環状の段差部に装着方向の側面を対向させて装着され、このシール部材の装着方向の前端部の内周面は、内周面の山の高さと同じ高さであることを特徴とする請求項６に記載のシール構造。
筒状に形成される一対のコネクタハウジングのうち、一方のコネクタハウジングの外周面に装着され、この一方のコネクタハウジングの外周面と他方のコネクタハウジングの内周面との隙間をシールする環状のシール部材において、
前記シール部材の内外周面には、軸方向に山谷が形成され、
前記シール部材は、内周面の山谷の波長が外周面の山谷の波長と同じかそれよりも短く形成され、前記シール部材の内周面の山谷の高低差が外周面の山谷の高低差よりも小さいことを特徴とするシール部材。
前記シール部材は、外周面の山の位置と内周面の山の位置が軸方向にずれていることを特徴とする請求項８に記載のシール部材。