JP2003077563A - 電気コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主コンタクトが相手コネクタ内の相手端子か
ら切断されたときにアーク放電が生じない電気コネクタ
を提供する。 【解決手段】 事前に電力を切断せずに切離し可能なコ
ンタクト端子を含む電気コネクタ４０、１０４が、正の
温度係数（ＰＴＣ）抵抗器６、１４０によって分岐され
る主コンタクト１２、１１２と補助コンタクト１６、１
３０とを含んでいる。正の温度係数抵抗器６、１４０
は、主コンタクト１２，１１２と補助コンタクト１６，
１３０との間に位置する。主コンタクト１２、１１２が
最初に切断され、補助コンタクト１６、１３０は、主コ
ンタクト１２、１１２より長くてもよい。電流が、依然
として接続されている長い補助コンタクト１６、１３０
に分岐されるので、主コンタクト１２、１１２の嵌合端
でアーク放電が発生しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力コンタクトが
実質的な電力または電流を搬送している時に電力コンタ
クトを切断または分離する際、アークを防ぐまたは抑制
する手段を含む電気コネクタに関する。本発明は、ま
た、各コンタクトを相手コンタクトから引離す際に、ア
ーク放電が生じる恐れのある閾値より電圧および電流が
低くなるように、順次切断されるコンタクト間で分岐さ
れた正の温度係数抵抗器を優先的に使用する電気コネク
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】著しい量の電力を搬送するコンタクト
は、切断されるとアークを生じる。コンタクトが被るア
ークによる損傷量は、コンタクトの物理構造、負荷電
流、電源電圧、分離速度、負荷の特性（抵抗、容量、誘
導）および他の要因に左右される。将来の自動車システ
ムでは、負荷電流および関連する配線の損失を削減する
ために４２ボルトを使用することが予想されている。こ
のような電圧の増加によって、１２ボルトで動作するよ
うに設計された現在のコネクタに重大なアーク損傷を発
生させる恐れがある。突発的なコネクタの故障に関連し
て生じる可能性のある責任を回避するために、自動車製
造者は、かなりの回数ホットスワップすることができる
新たな接続の設計を要求している。１０サイクルが最小
の要件と考えられる。

【０００３】重大な損傷なしに４２ボルトの電源を切断
することは、多くの負荷に関して約１５００ワットおよ
び主バッテリ回路に関して１５キロワットまでも遮断す
ることが必要である。現在、自動車用に使用されている
モジュールは、５００ワットよりも多い電力を消費する
ことができる。電源は、１キロワット以上のエネルギー
を送出しなければならない。従来の解決策では、コンタ
クトを分離あるいは切離す前に電流を遮断すること、ま
たは犠牲コンタクト部を利用することが必要である。こ
れら従来の解決策のコスト、スペース、信頼性、安全
性、性能および複雑さによって、自動車の電気系統を含
め多くの応用例では不適切となる。

【０００４】電力業では、アークを迅速に消去するため
に多くのことが知られており、継電器産業では、コネク
タおよびコンタクトに対するアーク損傷を最小にするた
めに多くのことが知られている。これらは、Ｊａｍｅｓ
Ｄ．Ｃｏｂｉｎｅによる「Ｇａｓｅｏｕｓ Ｃｏｎｄ
ｕｃｔｏｒｓ」およびＫｅｎｎｅｔｈ Ｅ．Ｐｉｔｎｅ
ｙによる「Ｎｅｙ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｍａｎｕａｌ」な
どの文献に見ることができる。これらの方法のほとんど
は、自動車、コンピュータおよび電気器具に使用される
小型で着脱可能な電気コネクタにおいては実用的ではな
い。文献に提供されている方法は、いずれもアークの発
生を排除しない。従来のコンタクトは、たとえそれらが
電流遮断に関して定格であっても、定格電流が頻繁にか
つ非常にゆっくりと遮断されると、破壊されることにな
る。既存のコネクタは、それが負荷の下で切断される
と、アークが発生して損傷を引き起こすことになるの
で、寿命が限られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】正の温度係数抵抗（Ｐ
ＴＣ）デバイス、抵抗器またはスイッチが、漏電、特に
回路遮断器の定格である定義されかつ過剰な過電流を遮
断するために回路遮断器で使用されまたは使用が提案さ
れてきた。他方、電気コネクタは、実際の使用時に広範
囲の電流を搬送することが予想される。たとえ電気コネ
クタが特定の電流を搬送する定格であっても、実際に実
施する際には、電気コネクタは、負荷の変化によって広
い範囲にわたる電流を搬送することになる。電気コネク
タのコスト、サイズおよび重さは一般に、電流の定格が
増加すると共に増大するので、特定の用途に使用するの
に適切な最低の定格のコネクタが使用されるのが一般で
ある。様々な電流が必要とされることによって複数の負
荷が単一のコネクタを通過するので、さらに経済性、在
庫およびコネクタ生産ラインの一貫性のために、特定の
製品に使用される様々なコネクタの数を最小にすること
は珍しくない。最終的な結果としては、特定のコネクタ
が、その定格電流はもとより安全性および寿命テストの
ための過電流から、かなり低い電流までのどんな電流で
も搬送することになる。そのコネクタが、アークを発生
させずに、電流を搬送している時に切断、またはホット
スワップされることになれば、アーク防止は、アーク閾
値電流をはじめそのコネクタに関する定格電流までの広
い範囲の電流に関して効果的でなければならない。換言
すれば、回路遮断器とは異なり、ホットスワップされた
コネクタは、広い範囲の電流にわたってアーク放電から
保護されなければならない。したがって、回路遮断器で
使用されているものと同じ方式でＰＴＣ抵抗器を使用す
ることは、電気コネクタでの使用には不適切となる。抵
抗がデバイスの温度に依存するＰＴＣデバイスに関し
て、トリップタイムが異なり、さらに温度はＩ ²Ｒ加熱
よって電流に依存する。したがって、特定の電気コネク
タによって搬送される広い範囲の電流のために、電気コ
ネクタで使用するＰＴＣデバイスに関するトリップタイ
ムが異なることになる。

【０００６】ＰＴＣ抵抗デバイスが、スイッチ、継電
器、ヒューズおよび遮断器で使用される場合、電気コン
タクトの両半体は、同じ物理装置内にある。コンタクト
は相互に分離しているが、適切に定義されかつ固定され
た距離だけ分離しているに過ぎず、これらの分離された
コンタクトは、なお装置パッケージの一部である。電気
コネクタの基本的機能は、これらコンタクトの両半体を
完全に分離することである。これらの両半体に分離され
たコンタクト間に物理的接続がなく、さらに２つの嵌合
コネクタコンタクト間ですべての連係が遮断されてい
る。アークを発生させる電力を伝搬する分離型電気コン
タクトを保護するために、ＰＴＣデバイスは、アーク放
電を防止するように電流が十分に減少するまで、コンタ
クト対の両端で接続されていなければならない。したが
って、ＰＴＣデバイスを従来通り使用する際、この分離
型電気コンタクトの両半体との物理的な電気接続が維持
されていなければならず、しかもコネクタでは、すべて
の物理的接続が遮断されねばならないことが問題であ
る。

【０００７】従来技術のＰＴＣデバイスが使用されるス
イッチ、継電器、ヒューズおよび回路遮断器では、コン
タクト分離の距離および分離速度を制御する。これらの
従来技術のデバイスでは、コンタクト分離は、定格電圧
に耐えるのに足りるだけしか必要とされない。アークの
発生する恐れがある時間を短縮するように、分離速度は
できるだけ迅速にしなければならない。したがって関連
するいずれの損傷も最小にするようになされる。電気接
続は完全に分離されねばならない。電気接続はまた、手
によっても分離され、さらに分離速度は、既存の電気コ
ネクタに関して大きく異なっている。手によって分離さ
れる特定の電気コネクタ設計に関してさえ、２つの電気
コネクタが手で切離される毎に、分離速度はかなり異な
ることになる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】これらの問題を克服する
ために、本発明は、補助電気コンタクト部またはコンタ
クト端子と直列の電気コネクタにおいて正の温度係数
（ＰＴＣ）抵抗器が用いられることが好ましく、その組
合せは、最初に切断する主電気コンタクト部またはコン
タクト端子と並列である。構成要素部品のこのような配
置によって、電流を搬送している時に２つの電気コネク
タを切離す際のアーク放電を防止することになる。主お
よび補助コンタクトは、相手電気コネクタ内の１つのま
たは複数の端子と嵌合可能である。好ましい一実施形態
では、主および補助コンタクトが、相手電気コネクタ内
の雌型またはリセプタクル端子と嵌合する雄型またはブ
レードである。しかし、ＰＴＣ抵抗性部材に雌型端子を
用いることもできよう。しかしながら、ＰＴＣ抵抗性部
材は、一対の嵌合する電気コネクタの一方の半体の端子
のみと共に使用されるべきである。２つのコネクタのう
ちの一方の主または補助コンタクト部または端子がＰＴ
Ｃ部材を組込まなければならない。市販のＰＯＬＹＳＷ
ＩＴＣＨ（登録商標）デバイスなどの通常の別個のＰＴ
Ｃ部材を使用する場合、２つの嵌合するコネクタの他方
の主または補助コンタクト部または端子が、直接に相互
接続されねばならず、それらの間には別個のＰＴＣデバ
イスは介在しない。しかし、他の応用例では、ＰＴＣ手
段が両方のコネクタ内に位置することができる。

【０００９】別個のＰＴＣ抵抗性部材は、ＰＴＣデバイ
スが一体化されたユニットを形成することができるよう
に、主および補助コンタクト端子に組込んで使用するこ
とができる。このような一体化されたユニットを形成す
る手段は、主コンタクト端子と補助コンタクト端子との
間にＰＴＣ導電ポリマーを成型することになろう。ＰＴ
Ｃ導電ポリマーはまた、主および補助コンタクト端子の
部分の周辺にオーバーモールドすることができ、ＰＴＣ
導電ポリマーは主コンタクト端子と補助コンタクト端子
との間に成型される。インサートモールドを用いて、主
コンタクト端子と補助コンタクト端子との間に、ＰＴＣ
導電ポリマーを配置することができる。ＰＴＣ導電ポリ
マーはまた、主および補助コンタクト端子の部品と適合
する形状に成型される別個の構成要素であり得るが、こ
の別個の構成要素は、はんだ、導電性接着剤または他の
導電性接着剤を使用して、主コンタクト端子と補助コン
タクト端子との間に接着することができよう。

【００１０】主コンタクトは、補助コンタクトより先に
切離れなければならず、さらにここで示される代表的な
実施の形態では、補助コンタクトは主コンタクトよりも
長い。好ましい実施形態では、ＰＴＣ部材は、導電性粒
子がポリマーマトリックス内に含まれている導電ポリマ
ーを含む。通常は、これらの導電性粒子が、正常な嵌合
された動作の下では、主コンタクトが実質的に全電流を
搬送するように、主端子の抵抗よりも大きな抵抗を有す
る導電路を形成する。しかし、ＰＴＣ部材内の電流が増
大するにつれて、ポリマーが拡大し、抵抗が増大する。
ＰＴＣ部材を通る電流が、主コンタクト端子の切断によ
って急激に増大すると、抵抗はポリマーのＩ²Ｒ加熱に
よって急激に増大する。主コンタクトが切離されるとき
にアーク放電を防止するために、主コンタクトに関する
切離し時間は、ＰＴＣ部材の抵抗が過剰に増大する時間
よりも短くなければならない。主コンタクトを通過する
電流のほとんどは、主コンタクトがもはやアーク放電が
不可能な位置に移動するまで、ＰＴＣ部材および補助コ
ンタクトによって搬送されねばならない。補助コンタク
トが相手端子から切断されると、ＰＴＣ部材の抵抗は、
補助コンタクトが切離される前に、補助コンタクトを通
過する電流がアーク放電閾値より下に低下するように、
増大しなければならない。このような時間は、このＰＴ
Ｃ抵抗性部材のトリップタイムと呼ばれる。ＰＴＣ部材
のトリップタイムは、主コンタクトを通過する最初の電
流に依存するが、その電流は広い範囲にわたって変化し
得るので、所与の電気コネクタに関するトリップタイム
は一定ではない。ＰＴＣ部材が確実にトリップするよう
に、本発明の電気コネクタは、主コンタクトを切断した
後、ＰＴＣ部材に関する最大トリップタイムよりも大き
い間隔時間の間、作動させることができないラッチを使
用する。しかし、これらのラッチはまた、主コンタクト
がアークの発生しやすいその経路の一部を通過して移動
するとき、２つの電気コネクタ間で迅速に移動できなけ
ればならない。同様に、補助コンタクトもそれが切断さ
れたときは、アークの発生しやすい領域を迅速に移動し
なければならない。したがって、本発明の好ましい実施
形態は、順次に切離されなければならない複数組のラッ
チを使用しており、これらのラッチによって、第１組の
ラッチを外してから第２組のラッチを外すまでの時間遅
延が与えられる。この時間遅延は、最大ＰＴＣトリップ
タイムよりも長くなければならない。このような複数の
ラッチ構成によって、本発明の汎用性のある実施が可能
になる。しかしながら、特定の電気コネクタが、最大電
流負荷と最小電流負荷の間の差違が小さい負荷に使用さ
れる場合は、単純なラッチ機構が使用できる。最大限の
分離速度を実現することおよび補助コンタクトの長さを
追加することよって、いくつかの場合でＰＴＣデバイス
がトリップするのに適正な時間を与えることができよ
う。

【００１１】

【発明の実施の形態】実質的な電力を搬送している時に
コンタクトが分離されると、一連の複合的な事象によっ
て、損傷を与えるアークが発生する。典型的な電力コン
タクトで発生する主要な事象を簡単に説明することがこ
の現象を理解する助けになる。最初に、コンタクトが分
離を始めると、もはや電流量を支えるのに十分な金属領
域がなくなる点に到達する。温度および分離距離が増大
するにつれて、非常に小さな溶融ブリッジが生じそして
破壊する。一般には、それは０．１アンペアより上の電
流および９ボルトより大きな電圧で発生し得る。溶融を
引き起こすには十分な電流が必要であり、それを持続さ
せて次の段階に進むには十分な電圧が必要である。溶融
ブリッジが沸騰して破壊すると、電子が自由になり、介
在する空気をイオン化することによって電流が流れ続け
る。真のアークが次に生じる。この真のアークは、陰極
スポット、陰極降下領域、極端に高温なプラズマチャネ
ル、陽極降下領域および陽極スポットを含むいくつかの
サブパートからなる。プラズマチャネルは、約５０００
℃であり、陽極および陰極スポットは、１０から２０ア
ンペアの電流で約２０００℃に達する。

【００１２】アークが発生すると、嵌合するコンタクト
が損傷することになる。損傷の程度は、アークエネルギ
ー全体を決定する数多くの要素によって制御される。ア
ークエネルギーを制限する主要な方法は、電流および電
圧を最小化することであり、さらに分離速度を最大化す
ることによるものである。他にも手段があるが、どれも
典型的なコネクタ設計を使用する応用例にはあまり適し
ていない。通常のコネクタに関しては、かなりの程度ま
で制御可能な唯一の要素は分離速度である。

【００１３】正の温度係数（ＰＴＣ）抵抗部材を２個の
コンタクトに組込むことによって、２つのコネクタが分
離されるときに、アークが発生する閾値電圧および電流
より下に電圧および電流を維持することができる。その
ようにして、コネクタが切断されたとき、かなりのエネ
ルギーを遮断する間、アークが発生しないコンタクトが
作製される。Ｔｙｃｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社のＲ
ａｙｃｈｅｍ デヴィジョンで製造販売されているＲＨ
Ｅ１１０ ＰＯＬＹＳＷＩＴＣＨ（登録商標）によって
例証される別個のＰＴＣ抵抗器などのＰＴＣデバイスを
使用することができる。ＰＯＬＹＳＷＩＴＣＨ（登録商
標）は、Ｔｙｃｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社の登録商
標である。この別個のデバイスのリード線は、それぞれ
の主および補助コンタクトにはんだ付けすることができ
る。別個のデバイス上のリード線はまた、接点ばね、ク
リンプまたはコンタクト上のラッチ突起によって装着す
ることができる。このような別個のデバイスによって例
証される種類の導電ポリマーはまた、コンタクト上にオ
ーバーモールドして新たな構成要素を形成することも可
能であり、またはＰＴＣデバイスをコンタクト端子と一
体化して組込み構成要素またはユニットを形成すること
も可能である。この方法は、高エネルギー回路を接続す
るときに発生する恐れがある相対的に良性なスパークを
除去することはできない。重要なエネルギー領域では、
このような良性のスパークは、コンタクトの基板金属お
よびコンタクトの形状に対してほとんど損傷を起こさな
い傾向がある。ＰＯＬＹＳＷＩＴＣＨ（登録商標）デバ
イスの一般的な特徴は、米国特許第５，７３７，１６０
号およびそれに参照された特許で論じられている。別個
のＰＯＬＹＳＷＩＴＣＨ（登録商標）デバイスで使用す
る種類の導電ＰＴＣデバイスの作製方法が、米国特許第
６，１０４，５８７号で論じられている。この同じ作製
方法を同様に用いて、主および補助コンタクトと適合す
る形状に成型可能な導電ＰＴＣポリマーを作製すること
もできるし、またはここに説明された代表的な実施の形
態に関連して実質的に論じられるように、このＰＴＣポ
リマーをオーバーモールドまたはコンタクト端子と一緒
にインサートモールドすることができる。

【００１４】図１は、本発明に従うアークレス電力コン
タクトに関する概念を示す図である。本発明による代表
的な雄型および雌型、またはブレードおよびリセプタク
ル端子が、切断または分離の様々な段階で示されてい
る。図１で例示された電力コンタクトの３つの重要な構
成要素がある。主コンタクトもしくはコンタクトの主部
は、正常動作中に負荷電流を搬送する。主コンタクト
は、直列接続の長い補助コンタクトまたはコンタクト部
によって、および主コンタクトと補助コンタクトとの間
に位置する正の温度係数抵抗器によって分岐される。

【００１５】図１は、相手リセプタクルコネクタからプ
ラグコネクタを分離する際に生ずる４つの段階を例示す
る図である。段階０では、コンタクトが高電流を搬送し
ている。電流は主に、主コンタクトまたはコンタクトの
主部を通って流れる。相対的に小さな分岐電流のみが、
直列接続された正の温度係数抵抗または抵抗器（ＰＴ
Ｃ）およびコンタクトの補助部を通って流れる。段階０
は、コネクタアセンブリの正常な動作構成を表す。この
位置で２つのコンタクトを相対的に移動すると、２つの
コンタクト表面の間に正常なワイピング動作が生じる。

【００１６】段階１は、主コンタクトまたは主コンタク
ト部が、他方のコネクタ内の相手コンタクトから分離ま
たは切断された構成を示す図である。主ブレードは、主
コンタクト切断域（ＭＤＺ）を通って主リセプタクルか
ら分離されるが、それは段階０と段階１の間で生じ、そ
こでは主ブレードコンタクトが、その対応する雌型また
はリセプタクルから切離される過程にある。この２つの
コンタクトがこのような主切断域内にある間は、２つの
コンタクトは完全に分離されてはいない。ばね部材が撓
むと、さらにコンタクト上の不規則表面が一時的な分離
および係合を起こすと、コンタクトの跳ね返りが生じる
恐れがある。相対的に大きな既存の電流が切断されてい
るので、この２つのコネクタの間でアーク放電の可能性
が最も高いのは、主コンタクトおよびリセプタクルコン
タクトが、このようなコンタクト切断域（ＭＤＺ）内に
ある時である。通常の従来技術のコネクタに関しては、
電圧および電流が、具体的なコネクタ構成に関するアー
ク放電閾値より上にあると、ＭＤＺ内の小さなギャップ
の両端でアークが発生する恐れがある。しかし、本発明
では、この開いたギャップの両端での電圧および電流
が、正の温度係数（ＰＴＣ）抵抗器または抵抗、および
補助コンタクトまたはコンタクト部によって制限されて
いる。ＰＴＣデバイスが、コンタクト間の分離を完全に
完了しないうちはオフすなわち開状態に切換わらないよ
うに、ＭＤＺの継続時間は、ＰＴＣデバイスに関するト
リップタイムより短くなければならない。

【００１７】相手コンタクトが段階１と識別される位置
へ移動すると、もはやアーク放電が開始されないよう
に、主コンタクトが、その相手コンタクトから物理的に
分離される。段階０の間は、少量の電流がＰＴＣ抵抗器
を通って流れているだけであったので、コンタクトが段
階１と識別される位置に達したときに、Ｉ²Ｒ加熱は低
いままであり、ＰＴＣ抵抗器の抵抗が低い状態にされて
いる。抵抗が相対的に低いので、電流は、ＰＴＣ抵抗器
を通って補助コンタクトへ流れ、さらにスイッチのよう
に動作するＰＴＣは、オンであると呼ぶことができる。
補助コンタクトまたは補助コンタクト部が、相手コネク
タ内の相手コンタクトに、または相手コネクタ内の同じ
回路に接続されたままの状態の間は、ＰＴＣ抵抗器およ
び補助コンタクトを通る電流が、段階１内より大きくな
り、したがってＩ²Ｒ加熱が増大することになる。ＰＴ
Ｃ抵抗器の抵抗は、温度が上昇するにつれて増大する。
段階２は、コネクタとコンタクト端子の間の物理的切離
しまたは相対的な動きが続いているときに、長い補助コ
ンタクトが相手コンタクトに接続された状態にあるこの
ような構成を例示する図である。段階２は、主コンタク
トが分離されてから補助コンタクトが切断されるまでの
間のコンタクトの１つの位置をスナップショットとして
例示する図である。まさにこの段階２の間で、ＰＴＣ抵
抗器が開くことになる、すなわち換言すれば、その抵抗
が著しく増大することになる。したがって、ＰＴＣスイ
ッチが今やオフ位置にある。

【００１８】補助コンタクトが相手コンタクトからまた
は相手コンタクトを含む回路から分離する前に、補助コ
ンタクトを通って流れる電流は、アーク放電閾値より下
になる。それは、２つの端子またはコネクタが相対的に
移動する間に、ＰＴＣの抵抗が増大することによる。切
断移動距離内にあるこのような移動範囲は、ＰＴＣ開域
と呼ばれる。段階３で補助コンタクトが最終的に分離さ
れると、少量の漏出電流がコネクタを通って流れるだけ
である。この時点では、補助コンタクト部の間にアーク
を支えるほど十分な電気エネルギーはない。補助切断域
（ＡＤＺ）内でリセプタクルから補助コンタクトを物理
的に分離する前に、電流がアーク放電閾値より下になる
ように、端子またはコネクタがＰＴＣ開域にある間に十
分な時間が経過しなければならない。段階３は、相手コ
ンタクトが完全に分離および切断され、主コンタクトお
よび補助コンタクトが開の状態であることを示す図であ
る。もはや電流がコネクタを通って流れていないので、
ＰＴＣ抵抗器は、温度および抵抗が低いリセット状態に
戻ることになる。次いで、コンタクトアセンブリアセン
ブリは、コネクタを負荷の下で切離すとアークが発生し
ないように、そのアセンブリが再び機能するための状態
になる。

【００１９】このようなコンタクト構成は、図１で例示
した段階のタイミングが確実に適正であるように速度制
御を行うコネクタハウジング内で使用されることが好ま
しい。このハウジングはまた、切離し速度を確実に一方
向であるようにしなければならない。すなわち、コネク
タが分離するとき、主コンタクトのマクロなブレークメ
ークブレーク作用があってはならない。ナノ秒のまたは
ミクロな不連続が発生することになるが、ＰＴＣ抵抗器
はこれらの相対的に高速度な事象よりずっと遅く反応す
るように選択されているので、このようなミクロのブレ
ークメークブレーク作用がアーク防止を妨害することは
ない。４つの全段階を、一方向にかつ順次の態様で通過
しなければならない。

【００２０】図１のブレードコンタクトは、リセプタク
ルコンタクトと嵌合し、そのリセプタクルコンタクトは
プラグまたはブレードコンタクトと嵌合する可撓性のば
ねビームを有する。プラグまたはブレードコンタクト
は、主コンタクトまたは主コンタクト部、および補助コ
ンタクトまたは補助コンタクト部を含む。この実施形態
では、主コンタクトおよび補助コンタクトが、リセプタ
クルコンタクト上の別体のばねビームとそれぞれ係合す
る２つの別体の金属ブレードである。この代表的な構成
では、リセプタクルコンタクトは、別体のばねビームが
主コンタクトおよび補助コンタクトにそれぞれ係合して
いる単体の金属部材を含む。主コンタクトおよび相手リ
セプタクルは、それぞれプリント回路基板型のコンタク
トであり、複数のリード線が各コンタクトの後端から延
びている。補助コンタクトまたはブレードは、主コンタ
クトとは別に外部の回路と接続するＰＣＢリード線など
の手段を含まない。本発明に使用されたＰＴＣ抵抗器
は、少なくとも１つの側部に沿って主コンタクトの中央
部に接着することができる成型部材を含むことができ
る。必要ならば適切な導電性接着剤を適用することがで
きる。補助コンタクトは、ＰＴＣ部材が主コンタクトと
補助コンタクトとの間に物理的および電気的に位置する
ように、別の側部に沿ってＰＴＣ抵抗器に接着される。
段階０〜３は、これらのコンタクトを含むコネクタが切
離されるときのコンタクトの相対的な位置を示す図であ
る。ここで使用されるＰＴＣ部材は、所望の形状に成型
可能な導電ポリマーを含むことが好ましい。カーボンブ
ラックなどの導電性の粒状充填剤を非導電ポリマー内に
分散させて、このポリマーの温度および状態に依存する
抵抗を有する導電路を形成する。導電ポリマーを使用す
るデバイスはよく知られており、Ｔｙｃｏ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ社から入手可能である。これらのＰＯＬＹ
ＳＷＩＴＣＨ（登録商標）デバイスは、他の応用例に使
用される。チタン酸バリウムまたはＰＴＣの挙動を示す
半導体材料が使用可能であるが、これらの代替ＰＴＣ材
料は、電気コネクタでの実用には高価すぎるものとなる
恐れがある。

【００２１】図２は、端子が図１に示した方式で反復使
用される場合に本発明の性能を示すために使用されてい
るサンプルのコンタクト端子構成２を示す図である。図
２に示したサンプル構造は、２つの雄型端子ブレード１
２、１６を含む。主端子ブレード１２が、別個のＰＴＣ
デバイス６によって、長い補助端子ブレード１６に直列
に接続されている。この構成では、Ｔｙｃｏ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃｓ社のＲＨＥ１１０と一般的に同等な特徴
を有するＰＴＣデバイスが使用されている。リード線８
が、主および補助端子ブレード１２、１６にはんだ付け
されている。ＰＴＣデバイスによって直列接続されたこ
れらの端子ブレード１２、１６は、共通の外部導体に並
列接続されることになる２つのリセプタクル端子３２、
３６と嵌合可能であり、かつそれから切離し可能であ
る。図２で示した主端子１２および３２はそれぞれ、こ
こで使用される全電流を絶え間なく搬送する。補助端子
１６、３６は、ＰＯＬＹＳＷＩＴＣＨ（登録商標）デバ
イスがトリップまたは開くのに掛かる時間の長さだけ全
電流を伝搬する。２つのリセプタクル端子３２、３６
は、２つの別体のブレード１２、１６に接触する複数の
ばね部材３４Ａ、３４Ｂおよび３８Ａを有する１つの端
子を表すものと考えることができる。補助ブレード１６
は主ブレード１２より長いので、その補助ブレードは、
リセプタクルアセンブリ３０と最初に接続し、最後にそ
れから切断されることになる。

【００２２】図３Ａから図３Ｃおよび図４は、ここで説
明される方式でＰＴＣ抵抗デバイスを使用する、コネク
タおよびコンタクト端子に関する、電流とトリップタイ
ムの間の関係を示すグラフである。図３Ａから図３Ｃま
では、嵌合するコンタクトが電力の下で切断された際の
電圧の波形を示すグラフである。図３Ａは、嵌合するコ
ンタクトによって搬送された２アンペアで反復されたコ
ンタクトに関する第２および第１０のサイクルの結果を
示すグラフである。図３Ｂは、嵌合するコンタクトによ
って５アンペアが搬送された場合の同じコンタクト構成
に関する第２および第１０のサイクルの結果を示すグラ
フである。図３Ｃは、第１、第１０、第３３、第３６お
よび第５０のサイクルを記録した１０アンペアのテスト
に関する波形を示すグラフである。図３Ｃはまた、コン
タクトが再び切断されないうちにＰＴＣ材料がそのオン
状態に戻らないようにしたときに、アークが発生しなか
った場合の波形とアークが発生した場合の波形の間の違
いを示すグラフでもある。図３Ｃのこれらの波形の間の
比較は、ＰＴＣ材料の効果を示す。図３Ａから図３Ｃの
これらの波形間の比較は、異なる電流に関して、２つの
嵌合するコンタクト端子を切断する時間が異なったこと
を示す。換言すれば、切離し速度は、各波形に関して同
じではなかった。図４で、ここに使用したＰＴＣ抵抗デ
バイスに関するトリップタイムが、電流の関数として示
されている。

【００２３】図５から図１１は、図２のコンタクト構成
２およびＴｙｃｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＲＨＥ１
１０などの、別個の導電ポリマーＰＴＣデバイスまたは
スイッチ６と共に使用することができる電気コネクタア
センブリ４を示す図である。図５は、別個の導電ポリマ
ーＰＴＣデバイス６を使用する嵌合されたヘッダおよび
プラグコネクタ構成４の一部を示す図である。この別個
のＰＴＣデバイス６は、成型リセプタクルヘッダハウジ
ング４２の後方またはプリント回路基板側に形成したポ
ケット４８内に挿入される。このポケット４８は、導電
ポリマーＰＴＣデバイス６を保持するが、ＰＴＣデバイ
ス６が拡張できるように十分なスペースを提供する。別
個のＰＴＣデバイス６上のリード線８は、主コンタクト
部材１２の後方部１４および補助コンタクト部材１６の
後方部１８に直接はんだ付けされている。この構成で
は、ヘッダ４０内の主コンタクト部材１２のみが、プリ
ント回路基板上の外部導体に直接付着されることにな
る。補助コンタクト部材１６は、プリント回路基板を介
して外部導体に接続されることはない。その部材の外部
導体との唯一のコンタクトは、別個のＰＴＣ部材６を介
するか、または嵌合された構成では、それが嵌合される
補助リセプタクル端子３６を介することになる。

【００２４】図６および図７は、この実施形態が、主コ
ンタクト１２の切断および補助コンタクト１６の切断時
に、ＰＴＣ抵抗性デバイス６が適正な状態にあることを
確実にする態様を示す図である。図６および図７のプラ
グコネクタハウジング５２およびヘッダハウジング４２
は、プラグコネクタ５０をヘッダ４０から切離すために
別々に作動しなければならない２つの別体のラッチ機構
を有する。図６から図９で分かるように、プラグコネク
タハウジング５２は、別々の２組の２つのラッチ５４
Ａ、５４Ｂおよび６０Ａ、６０Ｂを有する。ヘッダ４０
は、２組の２つのラッチ突起４４Ａ、４４Ｂおよび４６
Ａ、４６Ｂを有する。プラグコネクタハウジング５２の
上部および底部上に１組のラッチ５４Ａ、５４Ｂが、同
様にヘッダハウジング４２の上部および底部にある１組
のラッチ突起４４Ａ、４４Ｂと係合可能であり、かつそ
れらから切離し可能である。プラグハウジング５２の対
向する側面上にある第２または補助の１組のラッチ６０
Ａ、６０Ｂは、ヘッダハウジング４２の側面上にある第
２または補助の１組のラッチ突起４６Ａ、４６Ｂと係合
可能であり、かつそれらから切離し可能である。図６で
示すように、ヘッダハウジング４２の上部にあるラッチ
突起４４Ａは、ヘッダハウジング４２の隣接側面上のラ
ッチ突起４６Ａ、４６Ｂよりヘッダハウジング４２の嵌
合端からさらに間隔をあけてある。図６では隠れている
が、ヘッダハウジング４２の底部のラッチ突起４４Ｂ
は、ヘッダハウジング４２の上部のラッチ突起４４Ａと
同軸位置にある。同様に、ヘッダハウジング４２の対向
する側面上の隠れたラッチ突起４６Ｂは、図６で見える
ようにヘッダハウジング４２の正面側にあるラッチ突起
４６Ａと同軸位置にある。図７の完全に嵌合された構成
では、プラグコネクタハウジング５２の上部および底部
のラッチ５４Ａ、５４Ｂが、ヘッダハウジング４２上の
上部および底部ラッチ突起４４Ａ、４４Ｂとかみ合う。

【００２５】図８および図９で分かるように、プラグコ
ネクタラッチ５８Ａ、５８Ｂおよび６０Ａ、６０Ｂは、
これらのラッチの遠位端上のラッチ突起５６、６２をヘ
ッダ４０上の対応する突起から外すように、各ラッチの
対向端５８、６４を押付けることによって、ラッチ突起
４４Ａ、４４Ｂおよび４６Ａ、４６Ｂから外すことがで
きる。図８および図９における矢印は、突起からラッチ
を解放するために力が加えられる、ラッチ５８Ａ、５８
Ｂおよび６０Ａ、６０Ｂ上の場所を示す。完全に嵌合さ
れたプラグコネクタ５０をヘッダ４０から切断するため
には、上部および底部ラッチ、または主ラッチ５８Ａ、
５８Ｂをその対応する上部および底部突起、または主突
起４４Ａ、４４Ｂから、最初に切離すことが必要であ
る。図６を参照して先に論じたように、上部および底部
突起４４Ａ、４４Ｂは、側部または補助突起４６Ａ、４
６Ｂよりヘッダ嵌合端から遠くにある。したがって、完
全に嵌合された構成では、上部、底部および側部ラッチ
に関して同軸位置にあるラッチ突起５６および６２は、
上部および底部突起４４Ａ、４４Ｂ上でのみ係合する。
したがって、上部および底部ラッチ５８Ａ、５８Ｂが最
初に切離されねばならない。側部ラッチ６０Ａ、６０Ｂ
を最初に切離そうとすると、プラグコネクタ５０をヘッ
ダ４０から切離すことができないのは、上部および底部
の主ラッチ突起５６が、完全に嵌合された構成では、コ
ネクタの両半体４０、５０をロックするように上部およ
び底部の主突起４４Ａ、４４Ｂに係合することになるか
らである。

【００２６】上部および底部の主ラッチ５８Ａ、５８Ｂ
が上部および底部の主突起４４Ａ、４４Ｂから切離され
た後、２つのコネクタ４０、５０を部分的に切離すよう
に、軸方向にプラグコネクタ５０を移動させることがで
きる。しかしながら、プラグコネクタ５０が、ヘッダ４
０に対して少し軸方向に移動することによって、側部の
補助ラッチ６０Ａ、６０Ｂの内側上のラッチ突起６２
が、ヘッダハウジング４２上の側部突起４６Ａ、４６Ｂ
に係合することになる。次いで、嵌合する電気コネクタ
４０、５０を完全に切離すことができるように、側部ラ
ッチ６０Ａ、６０Ｂを手で押下げて、側部突起４６Ａ、
４６Ｂからそれらのラッチを外すことができる。しか
し、側部ラッチ６０Ａ、６０Ｂを押下げるためには、２
つのコネクタ４０、５０を切離そうとする者は、まず上
部および底部ラッチ５８Ａ、５８Ｂを解放し、さらにそ
の手を回して続いて側部ラッチ６０Ａ、６０Ｂを把持し
なければならない。この手動による操作には若干の時間
がかかる。したがって、２つのコネクタ４０、５０は、
２組の突起４４Ａ、４４Ｂおよび４６Ａ、４６Ｂを切離
す間に、限定された多少の時間遅延を有する順次の方式
でのみ切離すことができる。したがって、切断または切
離しは２段階の過程である。コネクタが広い範囲の電流
を切断することになると、別々の２組のラッチおよび突
起で決まる時間遅延は重要である。すなわち、この時間
遅延を使用して、ＰＴＣデバイス６が確実に図１で例示
した主切断域（ＭＤＺ）と補助切断域（ＡＤＺ）との間
の適正な状態にあるようにする。上部および底部ラッチ
５８Ａ、５８Ｂの解放は、図２で示したように、嵌合す
るコンタクト２が、段階０から図１で示した段階まで移
動することに対応する。換言すれば、上部および底部ラ
ッチ５８Ａ、５８Ｂおよび突起４４Ａ、４４Ｂを外すこ
とによって、嵌合するコンタクト端子２は、主コンタク
ト１２が主リセプタクル端子３２から切断されているＭ
ＤＺを通って移動することができる。ＰＴＣ抵抗性デバ
イス６はこの時点ではオンの状態にあるので、主コンタ
クト端子１２および３２を介して既に流れている電流の
実質的にすべてが、最初はＰＴＣデバイス６を介して流
れ、さらに補助リセプタクル端子３６に依然として接続
されている補助コンタクト１６を介して流れることにな
る。それによって、アークを発生せずに、主コンタクト
を切断または切離すことができることになる。

【００２７】上部および底部ラッチ５４Ａ、５４Ｂから
側部ラッチ６０Ａ、６０Ｂまでの、側部突起４６Ａ、４
６Ｂを解放する手の動きによって、嵌合されたコネクタ
ＰＴＣが、図１で例示した段階２から段階３まで移行す
ることができることになる。次いで、側部突起４６Ａ、
４６Ｂから側部ラッチ６０Ａ、６０Ｂを解放することに
よって、コネクタ４０、５０が、補助切断域（ＡＤＺ）
を通って迅速に移動して、続いて補助コンタクト１６を
相手補助リセプタクル３６から切断することができるこ
とになる。補助コンタクト１６を通る電流量は、補助コ
ンタクト１６がＡＤＺを通って移動する前に十分に減少
しているので、長い補助コンタクト１６を補助リセプタ
クル端子３６から切断または切離すときにアークが発生
しないことになる。別々の２組のラッチを順次に手で操
作することによって生成された時間遅延によって、ＰＴ
Ｃデバイス６内のポリマー材がＩ²Ｒ加熱によって発熱
し、さらにＰＴＣデバイス６をオフまたは高抵抗状態に
切換えるのに適正な時間が与えられることになる。この
ような時間遅延は、様々な電流の範囲にわたって特定の
コネクタ設計を切断することがあり得る場合に予想する
ことが可能なＰＴＣトリップタイムの大きな違いを克服
するのに十分であろう。したがって、同コネクタアセン
ブリは、電流が未知でありかつその所与のコネクタに関
するアーク放電閾値から恐らくその最大定格電流を一時
的に超えるところまで達する可能性のある多様な応用例
で使用することができる。

【００２８】突起４４Ａ、４４Ｂおよび４６Ａ、４６Ｂ
はまた、このようなコンタクトおよびコネクタ設計によ
って与えられた十分な範囲の保護がなければ、アークが
発生する恐れがあるＭＤＺおよびＡＤＺのうちの一方の
側または他方の側へ、ラッチ５８Ａ、５８Ｂおよび６０
Ａ、６０Ｂがコネクタを押しやることができるように、
慣性突起として機能する。したがってアークが発生する
恐れがある位置にコネクタ４０、５０が留まることはで
きない。このような突起の輪郭はまた、コネクタ４０、
５０がＭＤＺおよびＡＤＺを通過する速度を速めて、ア
ーク形成の可能性をさらに低める。このように慣性突起
を使用することが、２００１年８月１４日出願の米国特
許出願第０９／９２９，４３２号において極めて詳細に
論じられている。

【００２９】本発明を実施するコネクタ端子１１０の第
２の実施形態を図１２から図１９に示す。この端子１１
０はまた、主コンタクト１１２、長い補助コンタクト１
３０およびこの２つのコンタクト１１２と１３０との間
にある導電ポリマーＰＴＣ抵抗性部材１４０を含む。こ
の実施形態では、ＰＯＬＹＳＷＩＴＣＨ（登録商標）な
どの別個のＰＴＣデバイスが、類似の動作特徴を有する
オーバーモールドされた導電ポリマーと置換えられてい
る。この導電ポリマーは、主および補助コンタクト１１
２、１３０の周辺部分にオーバーモールドされている。

【００３０】図１２に、この第２の実施形態で使用する
リセプタクル端子１５０が示されている。図１３には、
リセプタクル端子１５０と嵌合する雄型またはブレード
端子１１０が示されている。リセプタクル端子１５０
は、リセプタクルコンタクト端子１５０の前部に位置す
る３組の対向するばね１５２Ａ、１５２Ｂ、１５２Ｃを
有する。これらのばね１５２Ａ、１５２Ｂ、１５２Ｃ
は、これらのばねの遠位または前端近くに位置する接触
点１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃを有し、それぞれが湾
曲したカンチレバービームを含む。圧着部１５６が、こ
のリセプタクル端子１５０の後方に位置し、さらに単一
の外部導体または電線をこのリセプタクルに圧着するこ
とができる。

【００３１】図１３に示されている雄型またはブレード
端子１１０は、長い補助コンタクト１３０の対向する側
部に位置する２つの主接触ブレード１１４Ａ、１１４Ｂ
を有し、その補助コンタクトは、これらの２つの主ブレ
ードコンタクト１１４Ａ、１１４Ｂ間に位置する。補助
コンタクト１３０が、オーバーモールドされたＰＴＣ導
電ポリマー１４０によって主コンタクト１１２に物理的
かつ電気的に付着されている。コンタクト１１２、１３
０はそれぞれ、導電ポリマー１４０からそれらが挿入さ
れて相手リセプタクル１５０上のばね１５２Ａ、１５２
Ｂ、１５２Ｃに係合できる位置まで、前方に延びてい
る。このブレードコンタクト１１０はまた、オーバーモ
ールドされた導電ポリマー１４０の後方から延びてお
り、プリント回路基板のリード線１２６が最後部域に配
置されている。この後方部１２４は、２つの主コンタク
ト部１１４Ａ、１１４Ｂも含む単一の打抜きおよび曲げ
加工された部材の一部である。補助コンタクト１３０
は、オーバーモールドされたＰＴＣ導電ポリマー１４０
によってこの主コンタクト端子１１０上に取付けられた
別体の単品である。

【００３２】図１４から図１６は、図１２および図１３
の嵌合可能なブレード端子１１０およびリセプタクル端
子１５０を示す図である。図１４から図１６に示すよう
に、リセプタクル端子１５０はまた、端子１５０の基部
を囲む別体のスリーブ１５８を含み、さらにブレード端
子の主コンタクト部１１４Ａ、１１４Ｂに係合する最外
部のばね１５２Ａ、１５２Ｂを支える支持ビーム１５９
Ａ、１５９Ｂを含む。これらの支持ビーム１５９Ａ、１
５９Ｂは、主コンタクトブレード１１４Ａ、１１４Ｂと
リセプタクル端子１５０との間の接触力を増大させる。
正常な動作中は、主コンタクト１１２は、図２０で初め
て示される嵌合するコネクタ１０４、１０６によって伝
搬される実質的にすべての電流ではないにしてもほとん
どの電流を搬送することになる。リセプタクル端子１５
０上の中央ばね１５２Ｃは、スリーブ１５８から延びる
ビームによって支持されていない。これらの中央ばね１
５２Ｃは、補助ブレードコンタクト１３０と係合するだ
けで、正常な動作中では相対的に問題にならない電流を
搬送するだけである。この補助コンタクトは、嵌合およ
び切離し時に、多少の電流をほんの一時的に導通するこ
とになるだけであり、したがって支持ビームは必ずしも
必要ではない。

【００３３】図１７は、打抜きおよび曲げ加工された金
属補助ブレードコンタクト１３０を示す図であり、図１
８は、打抜きおよび曲げ加工された主コンタクト１１２
である。この補助コンタクト１３０は、標準的なブレー
ド形状のコンタクト部１３２を含む。補助コンタクト１
３０は、ブレード部１３２と係合するためのばねビーム
１５２Ｃを有するリセプタクル端子１５０と嵌合するた
めに典型的に使用される。補助コンタクト１３０は、確
実な電気接触が行われ得るように、通常はブレードコン
タクト部１３２がメッキされることになる。補助コンタ
クトはまた、ブレードコンタクト部１３２の後部に位置
する横方向の横部材１３４を含む。この横部材１３４
は、補助ブレードコンタクト部１３２の平面に対して、
段違いでかつ平行な平面内にある。ブレードコンタクト
部１３２は、補助コンタクトの２つの主要素の２つの平
面間に延びる中間部１３６によって横部材１３４と接合
されている。横部材１３４が、補助コンタクト１３０と
主コンタクト１１２との間に配置されことになるＰＴＣ
抵抗性ポリマー１４０にスペースを設けるために主コン
タクト１１２からも間隔を置かれるように、この横部材
１３４はブレードコンタクト部１３２から間隔を置かれ
ている。

【００３４】主コンタクト１１２は、この主コンタクト
１１２の前部から中間部１１８まで延びる中央カットア
ウト１１６の対向する側面上で離間される２つの主接触
部１１４Ａ、１１４Ｂを有する基本的に平坦な打抜きお
よび曲げ加工された金属部材である。このカットアウト
１１６の幅は、補助コンタクト１３０のブレードコンタ
クト１３２を収容するのに十分であり、さらに補助ブレ
ード部１３２と両方の主コンタクトブレード部１１４
Ａ、１１４Ｂの間に適正な離隔距離を設けるのに十分で
ある。主コンタクト１１２の後方部１２４は、中間部１
１８の後方縁１２０から延び、さらにプリント回路基板
上の外部導体を主コンタクト１１２に接続するために、
プリント回路基板内の穴に貫入することができる２つの
ピンまたはリード線１２６を含む。外部導体と補助コン
タクト１３０との間には、オーバーモールドされたＰＴ
Ｃ導電ポリマー１４０を介するか、または相手リセプタ
クル端子１５０に接続される場合以外に直接的な接続は
存在しない。主コンタクト端子１１２はまた、主コンタ
クト１１２をＰＴＣ導電ポリマー１４０に固着するため
の表面となる対向縁部に切欠き１２２を含む。

【００３５】図１９は、補助コンタクト１３０および主
コンタクト１１２の周辺に、ＰＴＣ導電ポリマー１４０
をオーバーモールドすることができる態様、または代替
的に２つのコンタクト１１２、１３０をＰＴＣ導電ポリ
マー１４０内にインサートモールドすることができる態
様を示す図である。コンタクト１１２、１３０はそれぞ
れ、支持細片１２８、１３８上に取付けられている。図
１９は、これら２つの支持細片１２８、１３８および各
支持細片内のパイロット孔１２９、１３９を示してい
る。これらのパイロット孔１２９、１３９は、２つのコ
ンタクト部材１１２、１３０を適正に配置する手段を提
供する。次いで、２つの位置合わせされたコンタクト部
材１１２、１３０は、型穴内に配置される。補助ブレー
ド部１３２および２つの主コンタクトブレード部１１４
Ａ、１１４Ｂは、同一平面上にあるので、鋳型をこれら
の平面部材の周囲で容易に閉じることができる。次い
で、型穴内に配置される補助コンタクト１３０および主
コンタクト１１２の部分に対して包囲する関係に導電ポ
リマーを成型することができる。導電ポリマーが十分に
冷えて凝固した後で、コンタクトアセンブリを型穴から
取り出すことができ、さらに支持細片１２８、１３８を
適正な時に取り出すことができる。このようにすること
によって、通常のプリント回路基板ヘッダの特徴の多く
を有するヘッダハウジング２００などの電気コネクタハ
ウジング内に取り付けることができるブレード端子アセ
ンブリ１０２が残ることになる。

【００３６】図１２から図１９の実施形態は、主コンタ
クト、補助コンタクトおよびＰＴＣ導電ポリマーを含む
一体化された端子またはコンタクトを表す。一体化され
た端子またはコンタクトは、この特定の実施形態によっ
て例示されたオーバーモールドまたはインサートモール
ド以外の方法によって製造することができる。例えば、
主および補助コンタクトに対して包囲する関係にＰＴＣ
導電ポリマーを成型することは必ずしも必要ではない。
ＰＴＣ材またはＰＴＣデバイスは、主コンタクトと補助
コンタクトとの間に位置しているだけでよい。一体化さ
れたデバイスは、ＰＴＣデバイスを２つのコンタクト点
間に接着することによって製造することができる。ＰＴ
Ｃデバイスは、一方または両方のコンタクトにＰＴＣデ
バイスをはんだ付けすることによって、または導電性の
接着剤あるいは他の導電性の相互結合手段を使用するこ
とによってコンタクトに固着することができる。一体型
端子アセンブリは、まずＰＴＣ導電ポリマーが両方の端
子に一致するような形状にＰＴＣ導電ポリマーを最初に
成型し、次いでその端子を成型されたＰＴＣデバイスに
係合するようにまたは密着するように配置し、次いで固
着または接着して電気接続を形成することによって作製
することができよう。成型は、別個のＰＴＣデバイスを
作製し、次にそのデバイスを一体アセンブリに組込むた
めに使用することができる唯一の方法ではなかろう。例
えば、いくつかの他の製造技術が非ポリマーＰＴＣ材料
に関して使用されよう。別の製造技術は、２つのコンタ
クト間にＰＴＣ材料を成型することになるが、包囲する
関係ではない。他の方法は、コンタクトの１つを鋳型に
配置し、次いでこの１つのコンタクトまたは端子と接触
させてＰＴＣ導電ポリマーを成型することになろう。次
に、はんだ、導電性接着剤または他の導電性接着剤によ
って、他のコンタクトまたは端子をＰＴＣポリマーに接
着することができよう。さらに、図１２から図１９の実
施形態で使用された主および補助コンタクトの構成は、
単なる代表例に過ぎず、他の一体化されたコンタクト
が、異なる構成または形状のコンタクトまたは端子を含
むことができる。例えば、他の構成では、１つの主コン
タクトだけでよい場合もある。さらには、他の実施形態
では、ＰＴＣデバイスまたはＰＴＣ導電材料を含む一体
型端子デバイスの一部である雌型またはリセプタクル端
子を使用する場合もある。図２０から図３７は、電気コ
ネクタハウジング１６０、２００と、この第２の実施形
態のリセプタクル端子１３０およびブレード端子１１０
を使用することが可能な電気コネクタ１０４、１０６と
の詳細を示す図である。ブレード端子１１０は、図１３
から図１６で示したブレード端子１１０に特有な装備以
外は、一般的に通常な構造のヘッダハウジング２００内
に配置されている。図１２に示すリセプタクル端子１５
０が、ヘッダハウジング２００と嵌合可能なプラグコネ
クタハウジング１６０内に取付けられている。図２０
は、リセプタクル端子１５０およびブレード端子１１０
が、このようなタイプの端子に関するアーク放電閾値よ
りも電流が常に低い回路上で使用する通常のリセプタク
ル端子およびブレード端子も含むコネクタ内で使用する
ことができることを示す。

【００３７】図２０の実施形態はまた、２つの電気コネ
クタ１０４、１０６の嵌合および切離しに抗する力を克
服するための機械式補助部材として機能するレバー１８
０も含む。このレバー１８０は、プラグコネクタハウジ
ング１６０上に取り付けられ、さらにレバー１８０を回
転させるとヘッダ２００に対してプラグコネクタ１０６
を移動させるように、ヘッダハウジング２００に係合す
る。しかし、続いてさらに詳細に論じるように、レバー
１８０は、完全に嵌合された位置から完全に切離された
位置まで、２つのコネクタ１０４、１０６を完全に移動
させることはないし、あるいは完全に切離された位置か
ら完全に嵌合された位置まで、これら２つのコネクタを
移動させることもない。図２１は完全に切離された構成
にある２つのコネクタ１０４、１０６を示す図であり、
図２２は完全に嵌合された構成を示す図である。これら
２つの図を比較すると、レバー１８０を時計回り方向に
回転させて、２つのコネクタ１０４、１０６を完全に嵌
合させることが分かる。

【００３８】図２３および図２４は、レバー１８０をプ
ラグコネクタハウジング１６０上に取付けることができ
る方式を示す図である。レバーには２本のアーム１８２
があり、これらのアーム１８２は、それらの端部間に延
びる横材の形態の中央ハンドル１８４によって接合され
ている。レバー操作アーム１８２はそれぞれ、アームの
内側でそれらの対向端の中間に位置する回転ピン１５０
を含む。これらの回転ピン１５０は、プラグコネクタハ
ウジング１６０の側面上のソケット１７０内に嵌合して
いる。ソケット１７０は、プラグコネクタハウジング１
６０の主本体１６２の側部を囲むスリーブ１６６内に形
成されている。各ソケット１７０は、プラグハウジング
１６０の嵌合面１６４から内向きに延びるスロット１７
４が割り込む円形軸受け面１７２を有する。各アーム１
８２はまた、自由端のその遠位にフィンガ１９４を含
む。カムアーム１９２が、各回転ピン１９０の一方の側
に位置する。続いてさらに詳細に論じるように、これら
のカムアーム１９２は、レバー１８０が回転すると、プ
ラグコネクタ１０６とヘッダ１０４の間の相対的な動き
を付与するように、ヘッダハウジング２００上のカム溝
２０８内に嵌ることになる。

【００３９】プラグコネクタハウジング１６０はまた、
図２３に示すハウジング１６０の上部１９８上に位置す
る補助ハウジングラッチ１９６を含む。ハウジング１６
０上に、ハウジングラッチ１９６に対向する慣性突起が
ある。機械式補助レバー１８０を使用して、プラグコネ
クタ１０６内の相手リセプタクル端子１５０から主ブレ
ードコンタクト１１４Ａ、１４Ｂを切断する。補助ラッ
チ１９６を作動させて、相手リセプタクル端子１５０か
ら補助ブレードコンタクト１３０を切断しなければなら
い。

【００４０】図２５に、プラグコネクタハウジング１６
０と嵌合する成型されたヘッダハウジング２００が示さ
れている。このヘッダハウジング２００はヘッダシュラ
ウド２０２を有し、それが、図１３および図１４で示し
たような、少なくとも１つのアークレスブレード端子１
１０が配置されている空胴２０４を形成する。典型的に
は雄型ピンの形態をとる他の端子も同様にこの空胴内に
配置することができよう。これら他の通常の雄型ピンは
通常のリセプタクルと嵌合することになり、さらにアー
クを生成するほど十分な電流または電気エネルギーを搬
送しない回路に使用されることになろう。代替的には、
本発明を組込む複数のアークレスブレード端子１１０を
ヘッダ１０４内に配置することができよう。

【００４１】カム従動子溝２０８は、このヘッダシュラ
ウド２０２の外側面上にそれぞれ位置する。図２５には
１つカム従動子溝２０８のみが示されている。鏡像関係
にあるカム従動子溝は、図２５に示すヘッダ２００から
見て反対側にあって見えない。これらのカム従動子溝２
０８は、プラグハウジング１６０上に取付けられている
レバー１８０上に位置するカムアーム１９２を受けるよ
うな大きさになっている。レバー１８０を第１の位置か
ら第２の位置まで回転させると、カムアーム１９２はこ
れらの溝の表面と係合する。レバー１８０を回転させて
２つのコネクタを完全に嵌合させると、カムアームはそ
れぞれ、ヘッダの嵌合端に最も近いカム溝２０８の表面
２１０に係合する。カムアーム１９２を反対方向に回転
させると、カムアームがカム溝２０８の他方側部２１２
に係合して、完全に嵌合された構成から短い主コンタク
ト１１４Ａ、１１４Ｂが切離しまたは切断される構成ま
で、２つのコネクタ１０４、１０６を相対的に移動させ
るが、補助コンタクト１３０は、その相手リセプタクル
コンタクト端子１５０に依然として係合している。切離
しおよび嵌合する間、確実に嵌合するコネクタ１０４、
１０６を嵌合軸に対して平行移動させるように、ガイド
レール２１８がシュラウド２０２の外部および内部表面
上に含まれている。これらのガイドレール２１８はまた
反動面を備え、カムアーム１９２が、その対応するカム
溝２０８からは脱ずれないようにする。

【００４２】傾斜表面２１６は、各カム溝２０８に隣接
し、かつそのカム溝のわずかに後方に位置する。カム溝
２０８とこれらの傾斜表面２１６は、ヘッダシュラウド
の外部側面から突出するリブ２１４上に形成される。傾
斜表面２１６は、カム溝２０８が形成されているリブ２
１４の部分から横方向に外向きに延びる。これらの傾斜
表面２１６は、レバー１８０が自由に動くように、フィ
ンガ１９４がプラグコネクタスリーブ１１６の前縁１６
８を通過することができるように、各レバー１８２を外
方向に押しやるために、この２つのレバーアーム１８２
の遠位端に位置するフィンガ１９４に係合する所定の位
置に配置される。レバーアーム１８２を解除する方式、
およびこの構造の重要性が、続いてさらに詳細に論じら
れる。

【００４３】２つのラッチ溝２２０は、図２５の斜視図
から見るとヘッダハウジング２００の上面に位置する。
これらのラッチ溝２２０は、コネクタが完全に嵌合され
ているときに、レバー１８０を所定の位置にロックする
ようにレバーハンドル１８４上のラッチ留め１８６を収
容する。これらの留め１８６は、レバーハンドル１８４
上の突出部１８８を押下することによって外すことがで
きる。ヘッダシュラウド２０２はまた、上部表面から突
出する２つの突起２２２、２２４を含む。同じ突起が、
ヘッダシュラウドの下部表面から突出する。これらの突
起２２２、２２４は、プラグコネクタスリーブの内側の
対向面に係合する。これらの突起は、２００１年８月１
４日出願の米国特許出願第０９／９２９，４３２号に示
されたものと同じ方式で機能する。第１または内部突起
２２２は、コネクタを完全に嵌合された状態に保持する
ように、プラグコネクタスリーブ１６６の表面と係合す
る。レバー１８０に掛かる力は、コネクタを完全に嵌合
した構成になるまで移動できるように、コネクタハウジ
ングを僅かに変形させるだけで十分である。同様に、レ
バー１８０に対して反対方向に掛かる力は、完全に嵌合
された構成から、主接点１２が切断されているが、補助
コンタクト１３０が依然としてリセプタクル端子１５０
と係合状態にある過渡的構成まで、コネクタ１０４、１
０６を移動させることができるように、この内部突起２
２２のラッチ効果に勝るものである。この時点では、補
助プラグコネクタハウジングのラッチ１９６は、第１の
突起２２２に対して横方向にずれ、さらにヘッダコネク
タ１０４の嵌合端により近くにある第２または外部突起
２２４に係合している。次いで、レバー１８０をさらに
回転させても、補助ラッチ１９６と第２または外部突起
２２４との間の係合によってコネクタを切断することは
できない。この時点では、作業者は、プラグコネクタハ
ウジング１６０の上部に位置する補助ラッチ１９６の対
向端を押付けなければならない。慣性突起があるが、そ
れは切離す力を増大させることによって克服することが
できる。上部ラッチは、使用者が押下げなければならな
い唯一の片持ちレバービームである。コネクタの底部の
慣性突起は、確実に、補助コンタクトが補助切断域（Ａ
ＤＺ）を通って迅速かつ滑らかに切離しまたは切断され
るようにするために必要である。レバー１８０を十分に
回転させてラッチ１９６が露出していても、作業者が、
レバー１８０から上部補助ラッチ１９６まで手の位置を
変え、さらにコネクタを完全に切離すためにそのラッチ
を押下げるには若干の時間が掛かることになる。この時
間遅延は、Ｉ²Ｒ加熱によって、ＰＴＣ導電ポリマー１
４０が、オンすなわち低抵抗状態から、オフすなわち高
抵抗状態に切り替わるには十分である。この遅延はま
た、最初にコネクタを通って流れる電流およびＰＴＣ導
電ポリマー１４０または他のＰＴＣデバイスのトリップ
タイムに関係なく、補助コンタクト１３０を通る電流量
がアーク放電閾値をより低下させるのに十分なものであ
る。補助ラッチ１９６が外れ、さらに慣性構造を克服す
ると、コネクタ１０４、１０６を完全に切断かつ分離す
ることができる。

【００４４】図２９から図３２は、２つのコネクタ１０
４、１０６が嵌合されている態様を示す図である。図３
３から図３７は、切離しステップを示す図である。２つ
のコネクタ１０４、１０６を嵌合させるためには、最初
に作業者が２つのコネクタ１０４、１０６を押し込んで
部分的に係合させることが必要である。通常、ヘッダ１
０４は電気構成要素に嵌込まれており、さらに固定隔壁
またはパネル上に取付けられている場合があるので、こ
のステップでは、作業者は、配線またはワイヤハーネス
の端部に通常付着されているプラグコネクタ１０６を把
持することが必要である。作業者は、２つのコネクタを
位置合わせし、次いでプラグコネクタ１０６を押し込ん
でヘッダ１０４に部分的に係合させる。当然ながら、リ
セプタクルが、配線に付着された隔壁取付け構成であっ
ても機能に違いはない。リセプタクルが自在吊下げケー
ブル式でも、嵌合操作を実行するために恐らくは両方の
コネクタを把持しなければならないことを除けば、問題
となるような相違はない。補助ラッチ１９６は、突起２
２４に乗り上げて、その上にある。（補助ラッチ１９６
に対向して位置する慣性構造も乗り越えねばならな
い。）補助コンタクト１３０の端部は、リセプタクル端
子１５０に係合する。どちらかの端子１１０、１５０が
付着されている回路に電気が流れている場合は、電流の
一部は最初に補助コンタクト１３０を通って流れ、さら
に補助コンタクト１３０がリセプタクル端子１５０に係
合するときに接続スパークを生じることになる。接続ス
パークは、遮断アークに比べて良性であり、さらに重要
な損傷を引き起こすことがない。この時点で電流が最初
に補助コンタクト１３０を通って流れるものと想定する
と、ＰＴＣ導電ポリマー１４０は、嵌合する前にオンま
たはリセット状態にあるので、それも同様に導電するこ
とになる。電流が十分に高ければ、ＰＴＣ導電ポリマー
１４０はオフ状態にトリップすることになる。最初の電
流がＰＴＣ導電ポリマー１４０をトリップさせるのに十
分でなければ、ＰＴＣ導電ポリマー１４０はオン状態に
留まる。レバーを回転させなければ、レバー機構１８０
用のカム断面によってコネクタがさらに移動しないよう
になっているので、作業者は、コネクタ１０４、１０６
を押し込んでそれらを完全な嵌合構成にすることができ
ない。主コンタクト１１２をリセプタクル端子１５０に
係合させる直前に、レバーアーム１８２上のフィンガ１
９４は、レバーアーム１８２を外方向に押し、さらにプ
ラグハウジングスレーブ１６６の当接端１６８からレバ
ーアーム１８２を解放するように、ヘッダシュラウド２
０２の外部上にある傾斜表面２１６に係合する。図３１
および図３２に示すように、今やその完全に係合された
位置までレバー１８０を回転させることができ、そこで
は主コンタクト１１２が完全にリセプタクル端子１５０
に嵌合されている。係合前に、ＰＴＣ抵抗材がそのオフ
状態に切り替わってしまうほど十分な電流が存在する通
電状態にあるときに、コネクタ１０４、１０６を嵌合さ
せると、主コンタクト１１２がリセプタクル端子１５０
に係合するときにも接続スパークが生じる。しかし、こ
の接続スパークは、遮断アークに比べてその性質が良性
なので、いかなる重大な損傷も引き起こすことはない。
いずれの場合も、主コンタクトブレード部１１４Ａ、１
１４Ｂとリセプタクル端子１５０の間に、いったん低抵
抗電路が形成されると、ほんの少量の電流だけが補助コ
ンタクト１３０およびＰＴＣ導電ポリマー１４０を通っ
て流れるようになる。ＰＴＣ導電ポリマー１４０がオフ
状態であったら、主コンタクト１１４Ａ、１１４Ｂをリ
セプタクル端子１５０に接続することによって、ＰＴＣ
導電ポリマー１４０が冷却してオン状態にリセット可能
になるように、ＰＴＣ導電ポリマー１４０を通る電流を
十分に減少させる。次いで、コネクタ１０４、１０６を
切離すことによって通電回路が遮断されると、ＰＴＣ導
電ポリマーはアークから保護することができる。この冷
却および低抵抗状態への復帰は、非常に迅速に、すなわ
ち典型的な適用可能なデバイスではおよそ数秒またはそ
れ以下で行われる。

【００４５】切離し手順での第１のステップは、機械式
補助レバー１８０を回転させることができるように解放
突出部１８４を押下することである。図３１の矢印は、
この解放突出部に力を加える方向を示す。解放突出部が
外れると、図３３に示すようにレバー１８０を時計回り
方向に回転させることができる。図３１に示した位置か
ら、図３３に示した位置まで、さらに最終的に図３５に
示す位置まで、レバー１８０を移動させることによっ
て、リセプタクル端子１５０から主コンタクト１１２を
外す。図１を参照すると、それによって段階０から主切
断域（ＭＤＺ）を経て段階２まで、主コンタクトブレー
ド部１１４Ａ、１１４Ｂが移行する。同様に、ヘッダハ
ウジング２００上の内部突起め２２２および、プラグコ
ネクタスリーブ１６６の内側の対応する突起または突出
面によって、２つのコネクタ１０４、１０６がＭＤＺに
留まることを防止する。このＭＤＺでは、コンタクト
は、接触している状態にあるか、あるいは主コンタクト
１１２とリセプタクル端子１５０の間でアークが発生す
る恐れがある断続的な接触状態にあるか、そのいずれか
である。主コンタクト用に、突起２２２と鏡像関係にあ
る別の突起が存在する。説明はしなかったが、この突起
は、反対側に位置し、負荷を均一に配分するように中心
からずらされている。突起が１つであると不安定状態に
なる恐れがあるので、この突起は重要である。このよう
な時間が長引くと、ＰＴＣ導電ポリマー１４０がオフの
状態に切り替わって、アークを形成する恐れがある。こ
れらの突起２２２の形状によって、コネクタは、ＭＤＺ
から強制的に遠ざけられる。レバー１８０がいったん図
３６に示す位置まで移動すると、補助ラッチ１９６が露
出して、作業者はそのラッチを作動することができる。
この補助ラッチ１９６は、それが第２の突起２２４と、
このラッチと対向する側に位置する補助コンタクト用の
ヘッダハウジング２００の嵌合端により近い所に位置す
る慣性突起とを通過できるように、押下されなければな
らない。作業者が、最初にレバー１８０を回転させてか
ら、補助ラッチ１９６を切離すのに要する時間は、ＰＴ
Ｃ導電ポリマー１４０を通って通過する電流が、補助コ
ンタクト１３０の切断時にアークが生成されない水準ま
で低減されるのに十分なものである。換言すれば、切離
しの開始時にコネクタを通って流れている電流にかかわ
らず、ＰＴＣ開域は、ＰＴＣが開状態になるのに十分に
長く持続する。電流は十分に低いので、補助コンタクト
１３０がＡＤＺ（補助切断域）を通過するときに、損傷
を与えるアークが生成されることはない。コネクタがこ
れらの状態を通過してしまうと、プラグコネクタ１０６
が、図３７に示すように、ヘッダから完全に切離されか
つ分離される。

【００４６】図３８は、本発明のＰＴＣ抵抗器を使用し
ないで、５９ボルト、６０アンペアで純粋に抵抗性負荷
が掛かった状態で、１回切断された通常のコンタクトに
関するアーク放電による損傷を示す図である。嵌合する
コネクタのばね部材に対する損傷に留意されたい。図３
９は、本発明に従うＰＴＣを使用して、５９ボルト、６
０アンペアで純粋に抵抗性負荷が掛かった状態で、５０
回切断された類似の接点を示す図である。両方の嵌合す
るコンタクトは損傷を受けなかった。この保護されたタ
イプの補助コンタクトも同様に損傷を受けなかったの
は、補助コンタクトが相手コンタクトから分離したとき
に、漏出電流のみが補助コンタクトを通って流れていた
からである。図３８および図３９を比較することによっ
て、たとえＰＴＣ抵抗器が雄型コンタクトに付着されて
いても、雌型コンタクトも同様に保護可能であることが
分かる。しかしながら、ＰＴＣ抵抗器および補助コンタ
クトは、リセプタクル側に使用できること、さらに主お
よび補助コンタクトは、雄型部材である必要はないこと
を理解するべきである。

【００４７】図３８および図３９は、コネクタアセンブ
リを純粋に抵抗性負荷に使用する場合の、アーク放電に
よる損傷を防止するための導電ポリマーＰＴＣデバイス
の効果を示す図である。高電流が流れているときにコネ
クタを切断すると、誘導負荷が過電圧スパイクを引き起
こすことが予想できる。ＰＴＣデバイスがそのような電
圧スパイクに耐えることができれば、アーク保護は、先
に説明した通りに有効なものとなろう。ＰＴＣデバイス
が電圧スパイクに耐えられなければ、ＭＯＶ、ツェナー
ダイオードまたはスパークギャップなどの過電圧保護デ
バイスを利用することによってＰＴＣデバイスをこれら
の過電圧から保護しなければ、ＰＴＣデバイスが破壊さ
れる恐れがある。代替的には、誘導負荷は、デバイス全
体に過電圧保護デバイスを有することが可能であり、Ｐ
ＴＣデバイスが破壊的な過電圧に暴露されることもな
い。図４０および図４１は、サージサプレッサーに、本
発明に従うコネクタアセンブリ内のＰＴＣデバイスを並
列接続し、さらにこれらの電圧スパイクを補償するため
の誘導負荷を並列に接続できる様式を示す図である。

【００４８】分離速度は、導電ポリマーデバイスを補助
コンタクトの切離し前にオフにすることができるのに十
分な時間遅延を生成する２段階の切離し手順を使用する
ことによって、本発明の代表的なそれぞれの実施形態に
おいて制御可能である。ＰＴＣ部材がオフ状態に切り替
わらないうちに、主コンタクトを迅速に確実に切断する
ようにさせる手段も好ましい実施形態に備えられる。こ
こで説明した代表的な手段が、使用可能な分離速度制御
の唯一の手段ではない。手動操作型の電気コネクタの切
離し速度は、様々な方法で制御可能である。また、負荷
電流の範囲が限定され場合、つまり流れることができる
電流が最小である場合（それは最大電流のかなりのパー
セントである）、補助コンタクトの長さを追加すること
によって生じる遅延で十分であり、明確な２段階分離が
不必要になる。

【００４９】嵌合するコネクタを切断する際に、作業者
が克服しなければならない何らかの抵抗力を引き起こす
ような方法が他にもある。このような一例を図４２Ａか
ら図４２Ｄに示すが、そこでは、コンタクト切断域を迅
速に一方向に移動させ、かつ単一のレバーを使用して域
間の時間遅延を与える手段を含む、リセプタクルコネク
タ３０４および相手プラグコネクタ３０６が示されてい
る。この代替レバー構成によって、ＭＤＺおよびＡＤＺ
を通過する一方向の高速度が与えられると共に、追加的
なラッチなしでこれらの域間の時間遅延を与えている。
レバー３０８上の負荷の掛かった片持ちレバービーム３
１６が、プラグピン３１０を押して、図４２Ａから図４
２Ｃに示したハウジングチャネル３１８内のリセプタク
ル突起３１２、３１４を通過させるとき、高速度が生成
される。図４２Ｂに示したように、レバー３０８上の片
持ちレバービーム３１６が、プラグピン３１０を押して
第１のリセプタクルハウジング突起３１２を通過した後
に負荷が緩み、次いでこのビームがプラグピン３１０を
押して第２のリセプタクルハウジング突起３１４を通過
するまで、レバー３０８を動かし続けることによって、
再び屈曲させるとき、つまり再び負荷をかけるとき、時
間遅延が生成される。

【００５０】他のタイプでも、突起またはばね解除構造
に、重要な分離域にわたって十分な速度を保証するため
に必要なレベルまで人間の力を予め組込んでいる。ピス
トンまたはダッシュポットは、速度を低下させることが
できるように抵抗力を制御することができ、さらに必要
であれば、ラッチ機構またはレバーを追加して主および
副接点の分離中に強制的に一時的に停止させることがで
きる。他の手段も当業者には明らかであろう。

【００５１】本発明はまた、導電ポリマーＰＴＣデバイ
スに限定されるものではない。ここで論じた好ましい実
施形態で使用される導電ポリマーＰＴＣデバイスまたは
材料に替わり得る他の正の温度係数抵抗デバイスが存在
する。本発明の基本的要素のすべてを用いる代替実施形
態で使用可能な金属ＰＴＣデバイスの存在が知られてい
る。ドープチタン酸バリウムなどの他のＰＴＣ材も使用
することが可能であるが、これらの様々な代替物にかか
るコストのために、それらが、導電ＰＴＣデバイスおよ
び材料の使用に代わる商業的に許容される代替物を含む
ことを阻む恐れもある。他の代替実施形態も当業者には
明らかであろう。したがって、ここに代表的な好ましい
実施の形態によって説明された本発明は、それらの代表
的な実施の形態に限定されることはなく、添付の特許請
求の範囲によって定義される。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、主コンタクトが相手コ
ネクタ内の相手端子から切断されたときにアーク放電が
生じない電気コネクタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による代表的な電気コネクタ端子が、切
離されている間に通過する段階を示す図である。

【図２】本発明を用いる電気コネクタの特徴を示すため
に使用された構成による嵌合するコンタクト端子を示す
図である。

【図３】Ａ〜Ｃは、本発明による電気コネクタ端子の様
々な電流に関するトリップタイムを示す代表的なグラフ
である。

【図４】電流に対するトリップタイムの変化を示すグラ
フである。

【図５】２つのコンタクト端子間に接続されたＰＴＣデ
バイスの位置を示す、本発明の第１の実施形態にしたが
う嵌合されたプラグおよびヘッダ電気コネクタを示す図
である。

【図６】本発明の第１の実施形態を組込む２つの切離さ
れた電気コネクタおよび図５で示した端子を示す図であ
る。

【図７】図６で示した２つの電気コネクタが嵌合されて
いる構成を示す図である。

【図８】本発明によるリセプタクルコンタクト端子を組
込むプラグコネクタの嵌合面を示す図である。

【図９】本発明の第１の実施形態で用いられる順次のラ
ッチを示す、図８で示したプラグコネクタの三次元図で
ある。

【図１０】図８および図９で示したプラグコネクタと嵌
合可能なヘッダコネクタハウジングを示す図である。

【図１１】電気コネクタの嵌合軸に沿って異なる位置に
配置されている２つのラッチ移動止めを示す、図１０で
示したヘッダの三次元図である。

【図１２】本発明の第２の実施形態を含むリセプタクル
コンタクト端子の三次元図である。

【図１３】本発明の第２の実施形態を含むブレードコン
タクト端子の三次元図である。

【図１４】図１２および図１３の嵌合端子が嵌合する前
に位置合わせされている状態を示す図である。

【図１５】図１４で示した嵌合する端子の側面図であ
る。

【図１６】図１４および図１５で示した嵌合する端子の
平面図である。

【図１７】本発明の第２の実施形態の補助コンタクト端
子を示す図である。

【図１８】本発明の第２の実施形態の主コンタクト端子
を示す図である。

【図１９】ＰＴＣ材料がオーバーモールド可能なように
主および補助端子が配置されている様式を示す図であ
る。

【図２０】本発明の第２の実施形態に従う嵌合可能なプ
ラグおよびヘッダコネクタを示す図である。

【図２１】図２０の嵌合するプラグおよびヘッダコネク
タを示す別の図である。

【図２２】完全に嵌合された構成にある図２０および図
２１のプラグおよびヘッダコネクタを示す図である。

【図２３】図２０から図２２にも示した実施形態のプラ
グコネクタの嵌合面を示す図である。

【図２４】図２３のプラグコネクタハウジングと共に使
用されるレバーを示す図である。

【図２５】図２０から図２３の実施形態のヘッダのハウ
ジングの嵌合面を示す図である。

【図２６】２つの電気コネクタを最初に嵌合するための
力の掛かりを示す、第１の嵌合位置での第２の実施形態
の２つの嵌合するコネクタの側面図である。

【図２７】図２６にも示した位置での２つの嵌合するコ
ネクタの三次元図である。

【図２８】２つのコネクタが、図２６および図２７で示
した位置にあるときの、嵌合する補助レバーの位置を示
す詳細図である。

【図２９】嵌合する補助レバーに対する力の掛かかりを
示す、第２の位置での第２の実施形態の２つのコネクタ
の側面図である。

【図３０】図２９の位置での２つのコネクタの三次元図
である。

【図３１】完全に嵌合された構成にある２つのコネクタ
およびレバーを解除することができる様式を示す、第２
の実施形態の２つのコネクタを示す図である。

【図３２】図３１にも示した位置での２つのコネクタの
三次元図である。

【図３３】第２の実施形態の２つのコネクタの切離し順
序を示す図であって、レバーを使用して主コンタクトを
切断する位置を例示し、レバーが解除されている過渡的
位置での２つのコネクタの側面図である。

【図３４】図３３にも示した２つのコネクタの三次元図
である。

【図３５】補助コンタクト端子を分離できるように、レ
バーがその最終位置まで旋回した後で、ラッチを分離す
る方式を示す図である。主コンタクトは、切離しサイク
ルのこの段階で完全に切離される。

【図３６】図３５にも示した位置での２つのコネクタの
三次元図である。

【図３７】完全に切離された位置にある２つのコネクタ
を示す図である。

【図３８】６０アンペアの電流が伝搬されているとき
に、従来技術コネクタの一構成が、５９ボルトで１回切
断される際に発生する損傷を示す図である。

【図３９】６０アンペアの電流が流れているときに、本
発明を用いて端子の嵌合部を保護して、その嵌合部を５
９ボルトで５０回切断した後の、図３８に示したものと
類似のコンタクト端子構成を示す図である。

【図４０】誘導負荷の過剰電圧効果から電気系を保護す
る手段の回路図である。

【図４１】誘導負荷の過剰電圧効果から電気系を保護す
る第２の手段の回路図である。

【図４２】Ａ〜Ｄは、コネクタアセンブリが、コンタク
ト切断域を通る迅速で一方向の動きと単一レバーによる
域間の時間遅延とを与えるレバーを使用する、一代替実
施形態を示す図である。

【符号の説明】

２ サンプルコンタクト端子構成 ４ 電気コネクタアセンブリ ６ ＰＴＣデバイス ８ リード線 １２ 主コンタクト １６ 補助コンタクト １８ 後方部 ３０ リセプタクルアセンブリ ３２ リセプタクル端子 ３４Ａ ばね部材 ３４Ｂ ばね部材 ３６ 補助リセプタクル端子 ３８Ａ ばね部材 ３８Ｂ ばね部材 ４０ 電気コネクタ ４２ リセプタクルヘッダハウジング ４４Ａ ラッチ突起 ４４Ｂ ラッチ突起 ４６Ａ ラッチ突起 ４６Ｂ ラッチ突起 ４８ ポケット ５０ プラグコネクタ ５２ プラグコネクタハウジング ５４Ａ ラッチ ５４Ｂ ラッチ ５６ ラッチ突起 ５８Ａ ラッチ ５８Ｂ ラッチ ６０Ａ ラッチ ６０Ｂ ラッチ ６２ ラッチ突起 ６４ 対向端 １０４ ヘッダ １０６ コネクタ １１０ コネクタ端子 １１２ 主コンタクト １１４Ａ 主接触ブレード １１４Ｂ 主接触ブレード １１６ 中央カットアウト １１８ 中間部１１８ １２０ 後方縁 １２２ 切欠き １２４ 後方部 １２６ リード線 １２８ 支持細片 １２９ パイロット孔 １３０ 補助コンタクト １３２ コンタクト部 １３４ 横部材 １３６ 中間部 １３８ 支持細片 １３９ パイロット孔 １４０ 導電ポリマーＰＴＣ抵抗性部材 １５０ リセプタクル端子 １５２Ａ ばね １５２Ｂ ばね １５２Ｃ ばね １５４Ａ 接触点 １５４Ｂ 接触点 １５４Ｃ 接触点 １５６ 圧着部 １５８ スリーブ １５９ 支持ビーム １６０ プラグコネクタハウジング １６２ 主本体 １６４ 嵌合面 １６６ スリーブ １６８ 前縁 １７０ ソケット１７０ １７２ 軸受け面１７２ １７４ スロット１７４ １８０ 機械式補助レバー １８２ レバー操作アーム １８４ レバーハンドル １８６ ラッチ留め １８８ 突出部 １９０ 回転ピン １９２ カムアーム １９４ フィンガ １９６ ラッチ １９８ 上部 ２００ ヘッダハウジング ２０２ ヘッダシュラウド ２０４ 空胴 ２０８ カム溝 ２１０ 表面 ２１２ 側部 ２１４ リブ ２１６ 傾斜表面 ２１８ ガイドレール ２２０ ラッチ溝 ２２２ 突起 ２２４ 突起 ３０４ リセプタクルコネクタ ３０６ プラグコネクタ ３０８ レバー ３１０ プラグピン ３１２ 突起 ３１４ 突起 ３１６ 片持ちレバービーム ３１８ ハウジングチャネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ ダッドリィ カッパー アメリカ合衆国，ペンシルベニア州 17111，ハリスバーグ，カーディナル ド ライブ 630 (72)発明者 ヘンリー オットー ハーマン アメリカ合衆国，ペンシルベニア州 17022，エリザベスタウン，ヘス ロード 705 (72)発明者 ランディ トーマス マシューズ アメリカ合衆国，ノースカロライナ州 27055，ヤドキンヴィル，ウッドリッジ レイン 1013 (72)発明者 ラリー ジョージ ノボトニイ アメリカ合衆国，ノースカロライナ州 27012，クレモンス，ブリッジウッド ロ ード 7043 (72)発明者 ジェレミィ クリスティン パターソン アメリカ合衆国，ノースカロライナ州 27301，マクレーンズヴィル，ハイコーン ロード 5141 (72)発明者 ノルベルト クラウゼ ドイツ，ベンスハイム 64625，キューフ ェルベク ２ (72)発明者 ホルスト トイトシュランダー ドイツ，ヘッペンハイム 64646，ダルム シュタッター シュトラーセ 63 Ｆターム(参考） 5E021 FA02 FA05 FB07 FB20 FB21 FC40 HC09 MA02 5E023 AA04 AA29 BB02 BB03 DD29 EE06 FF11 HH14 HH30

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つのコンタクトと、第１および第２の
   コンタクトを接続する可変抵抗部材とを含み、第１のコ
   ンタクトが相手コネクタ内の相手端子から切断されたと
   きにアーク放電が生じないように、前記可変抵抗部材が
   分路を備えていることを特徴とする電気コネクタ。
2. 【請求項２】 電気コネクタであって、 主コンタクト部材と、 補助コンタクト部材と、 前記主コンタクト部材と前記補助コンタクト部材との間
   に接続された抵抗性部材と、 前記電気コネクタの切断により前記電気コネクタを通る
   電流が切断されたときにアーク放電を減少させるよう
   に、最初に前記主コンタクト部材を切断し、次いで前記
   補助コンタクト部材を切断する切断手段とを備えている
   ことを特徴とする電気コネクタ。
3. 【請求項３】 電気コネクタであって、 主コンタクト端子であって、前記主コンタクト端子を電
   気導体に接続する手段を含む主コンタクト端子と、 補助コンタクト端子と、 抵抗性部材であって、前記補助コンタクト端子を通過す
   る電流が、前記主コンタクト端子および前記抵抗性部材
   を同様に通過するように前記補助コンタクト端子を前記
   主コンタクト端子に接続し、前記抵抗性部材が、その電
   気抵抗の増大によって、前記抵抗性部材を通る進入電流
   を遅延させて、トリップタイムと呼ばれる時間の間、前
   記抵抗性部材が前記進入電流とおよそ等しい電流を伝搬
   することを特徴とする、抵抗性部材とを備え、 前記電気コネクタは、前記補助コンタクト端子を相手電
   気コネクタ内の相手電気端子から切断する前に、前記主
   コンタクト端子を前記相手電気コネクタ内の相手電気端
   子から切断するように構成されており、電気アークが維
   持され得ないような十分な距離だけ前記主コンタクト端
   子を切断する時間が、切断時間を含み、該切断時間は、
   前記主コンタクト端子を切断するときにアーク放電が防
   止されるように、前記トリップタイムより短いことを特
   徴とする電気コネクタ。
4. 【請求項４】 電気コネクタであって、 主コンタクト端子と、 補助コンタクト端子と、 前記主コンタクト端子と前記補助コンタクト端子との間
   に接続されたスイッチであって、該スイッチが、第１の
   相対的に低い抵抗状態から第２の相対的に高い抵抗状態
   まで切換える限定されたトリップタイムを特徴とするス
   イッチとを備え、 前記電気コネクタは、電流が前記電気コネクタおよび相
   手電気コネクタを通って流れているときに前記主コンタ
   クト端子が切断されたときにアーク放電を減少させるよ
   うに、前記相手電気コネクタ内の相手端子から前記トリ
   ップタイムよりも短い切断時間内に、前記主コンタクト
   端子が分離可能なように構成されていることを特徴とす
   る電気コネクタ。
5. 【請求項５】 アーク放電閾値より上の電気エネルギー
   を搬送中に、アーク放電による損傷なしに、相手電気コ
   ネクタから切断できる電気コネクタであって、 前記相手電気コネクタ内の相手コンタクトと嵌合可能で
   あり、かつその相手コンタクトから切離し可能な主コン
   タクトと、 少なくとも１つの補助コンタクトと、 前記主コンタクトと前記補助コンタクトとの間の正の温
   度係数抵抗器とを備え、 前記主コンタクトおよび前記補助コンタクトがアーク放
   電なしに切断されるように、前記正の温度係数抵抗器内
   の抵抗が、前記相手コンタクトから前記主コンタクトを
   切断する後と回路から前記補助コンタクトを切断する前
   に増大するように、前記補助コンタクトが前記相手コネ
   クタ内の前記相手コンタクトを含む前記回路から切断さ
   れる前に、前記主コンタクトが前記相手コンタクトから
   分離可能であることを特徴とする電気コネクタ。
6. 【請求項６】 相手端子手段と嵌合可能であり、かつそ
   れから切離し可能な電気端子であって、 第１のコンタクト部材と、 第２のコンタクト部材と、 前記第１のコンタクト部材と前記第２のコンタクト部材
   との間に延びる抵抗性部材であって、該抵抗性部材が、
   温度の変化に応じた、電気抵抗の変化速度が、前記第２
   のコンタクト部材よりも大きいことを特徴とする、抵抗
   性部材とを備え、 前記電気端子が前記相手端子手段から切離される時にア
   ーク放電を制限するために、前記第１のコンタクト部材
   の切断と前記第２のコンタクト部材の切断との間に、前
   記抵抗性部材および前記第２のコンタクト部材を通って
   流れる電流が減少するように、切離し中、前記第２のコ
   ンタクト部材が前記相手端子手段から切離れる前に前記
   第１のコンタクト部材が前記相手端子手段から切離れる
   ように、前記第１のコンタクト部材および前記第２のコ
   ンタクト部材が構成されていることを特徴とする電気端
   子。
7. 【請求項７】 相手コネクタに嵌合可能であり、かつそ
   れから切離し可能な電気コネクタであって、 主コンタクトと、 補助コンタクトと、 前記主コンタクトと前記補助コンタクトとの間の可変抵
   抗の正の温度係数部材と、 前記主コンタクトを前記相手コネクタ内の相手端子手段
   から切断するための、前記相手コネクタから外すことが
   可能な第１のラッチと、 前記主コンタクトが前記相手端子手段から切断された後
   で、前記相手コネクタから外すことが可能な第２のラッ
   チとを備え、前記補助コンタクトは、前記第２のラッチ
   が外れるときに、前記相手電気コネクタ内の相手端子手
   段から切断されることを特徴とする電気コネクタ。
8. 【請求項８】 電気コネクタに使用する端子であって、 主コンタクトと、 補助コンタクトと、 前記主コンタクトを前記補助コンタクトから分離する成
   型された導電ポリマーとを備えることを特徴とする端
   子。
9. 【請求項９】 アーク放電なしに、相手電気コネクタか
   ら切断可能な電気コネクタであって、 それぞれが、前記相手電気コネクタ内の相手い端子手段
   と嵌合可能であり、かつそれから切離し可能な主コンタ
   クト手段および補助コンタクト手段と、 前記主コンタクト手段と前記補助コンタクト手段との間
   の抵抗性手段とを備え、前記主コンタクト手段が、前記
   抵抗性手段および前記補助コンタクト手段を通る経路よ
   りも低い抵抗経路を含み、 前記電気コネクタは、該電気コネクタが前記相手電気コ
   ネクタから切離されるとき、前記主コンタクト手段が前
   記相手端子手段から切断された後に、前記補助コンタク
   ト手段および前記抵抗性手段を経由して前記相手端子手
   段に至る電流路が無傷であるように、前記補助コンタク
   ト手段および前記相手端子手段を切断する前に、前記主
   コンタクト手段が、前記相手電気コネクタ内の相手端子
   手段から切断されるように構成されており、 前記主コンタクト手段および前記補助コンタクト手段が
   前記相手端子手段から順次切断されたときに、アーク放
   電が生じないように、前記抵抗性手段および前記補助コ
   ンタクト手段を通る抵抗が、前記主コンタクト手段が前
   記相手端子手段から切断されたときより前記補助コンタ
   クト手段が前記相手端子手段から切断されたときの方が
   大きいことを特徴とする電気コネクタ。
10. 【請求項１０】 負荷の下で相手電気コネクタから切断
    可能なアーク回避電気コネクタであって、 前記相手電気コネクタが、前記電気コネクタから切離さ
    れるとき、前記相手電気コネクタ内の相手端子から切断
    可能な主コンタクトと、 分岐手段であって、前記主コンタクトが前記相手端子か
    ら切断されたときにアーク放電が生じないように、前記
    主コンタクトが前記相手端子から切断されたとき、別の
    経路を介して十分な電流を前記相手電気コネクタに分岐
    する分岐手段とを備え、該分岐手段が正の温度係数抵抗
    性部材を含むことを特徴とするアーク回避電気コネク
    タ。