JP2006107863A - コネクタ構造およびコネクタ接続異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コネクタの半挿し等の機械的な嵌合状態の異常を含めて雄端子と雌端子との間の接続異常を検知できるコネクタ構造およびコネクタ接続異常検出装置を提供する。
【解決手段】 雄端子２の摺接面７を抵抗値Ｒ〔Ω〕の摺接面７ａと抵抗値０〔Ω〕の摺接面７ｂとに差別化し、監視回路１３によって雄端子２と雌端子３との間の電気抵抗を反映した電気的な特性、例えば、プル・ダウン抵抗１４の両端の電位差を測定する。雄端子２と雌端子３との嵌合が完全な状態にあるときは基部側の摺接面７ｂが雌端子３と接続して抵抗値が０〔Ω〕となる一方、雄端子２と雌端子３との嵌合が不完全な状態（半挿しの状態）にあるときは先端側の摺接面７ａが雌端子３と接続して抵抗値がＲ〔Ω〕となり、また、完全な未嵌合状態では抵抗値が∞〔Ω〕となるので、プル・ダウン抵抗１４の両端の電位差を測定することで、雄端子２と雌端子３との嵌合状態が的確に検知される。
【選択図】図２

Description

本発明は、コネクタの接続異常を防止するためのコネクタ構造およびコネクタ接続異常検出装置に関する。

雄端子と雌端子を備えたコネクタの接続異常を防止するための技術としては、例えば、特許文献１に開示されるような不完全結合検知機構や特許文献２に開示されるような電源投入方法が公知である。

特許文献１の不完全結合検知機構は、雄端子と雌端子との間に定常的に微弱電流を流しておき、雄端子と雌端子との間の導通の有無をセンサで確認することによってコネクタの接続異常を検知するようにしたものである。
このような構成を適用した場合、仮に、雄端子と雌端子の機械的な嵌合が不十分であって両者が離脱する寸前の状態であっても、雄端子と雌端子とが僅かにでも接触して電気的な接続が確保されていれば、接続状態は正常なものとして判定されてしまう。従って、出荷後の装置に作用する振動等によって導通不良等の障害を生じることを防止するのが難しい。

また、特許文献２の電源投入方法は、コネクタを介して装着される電気的な構成要素に短絡用の接続端子を設けると共に、これらの端子を接続する装置側の端子に各構成要素毎に固有の抵抗値を有する抵抗を併設してループ状に接続し、電源投入時に此のループに電流を流して構成要素の装着状態の適不適を検知し、更には、このループの総合的な抵抗に基いて電気的な接続異常を生じている構成要素を特定するようにしたものである。
しかし、短絡用の接続端子と装置側の端子とが僅かにでも接触して電気的な接続が確保されていれば各構成要素に対応する抵抗は短絡されてしまうので、前述した不完全結合検知機構の場合と同様、出荷後の装置に作用する振動等によって導通不良等の障害を生じることを防止するのが難しいといった問題が残る。

実開平３−８２５７４号公報（第１図） 特開昭５７−１５００１５号公報（第１図）

そこで、本発明の課題は、前記従来技術の不都合を改善し、コネクタの半挿し等の機械的な嵌合状態の異常を含めて雄端子と雌端子との間の接続異常を検知することのできるコネクタ構造およびコネクタ接続異常検出装置を提供することにある。

本発明のコネクタ構造は、前記課題を達成するため、雄端子と雌端子との嵌合が完全な状態にあるときに前記雄端子と前記雌端子との間の電気抵抗が最小となる一方、前記雄端子と前記雌端子との嵌合が不完全な状態で維持されると、前記雄端子と前記雌端子との間の電気抵抗が、前記最小の電気抵抗よりも大きくなるように、少なくとも、前記雄端子における前記雌端子との摺接面もしくは前記雌端子における前記雄端子との摺接面の材質が、前記雄端子と前記雌端子との間の相対的な挿抜方向において差別化されていることを特徴とした構成を有する。

雄端子と雌端子との嵌合が完全な状態にあるときと不完全な状態にあるときとでは雄端子と雌端子との間の電気抵抗が変化するので、雄端子と雌端子との間の電気的な接続異常に加え、機械的な嵌合状態の異常、即ち、雄端子と雌端子との間に生じる半挿しの状態を未然に検知し、これを防止することが可能となる。

具体的には、雌端子の先端に雄端子に摺接する接触子を形成する一方、雄端子には前記接触子と摺接する摺接面を形成し、雄端子における先端側の摺接面の電気抵抗が基部側の摺接面の電気抵抗よりも大きくなるように、雄端子における摺接面の材質を差別化することで、雄端子と雌端子との嵌合が完全な状態にあるときと不完全な状態にあるときの電気抵抗を変化させることができる。

このような構成を適用した場合、雄端子を雌端子に完全に挿入した状態で雄端子の基部側の摺接面と雌端子の先端の接触子とが接続して雄端子と雌端子との間の電気抵抗が最小となり、また、雄端子と雌端子とが半挿しとなった状態で雄端子の先端側の摺接面と雌端子の先端の接触子とが接続して雄端子と雌端子との間の電気抵抗が増大する。

また、これとは逆に、雄端子の先端に雌端子に摺接する接触子を形成する一方、雌端子には前記接触子と摺接する摺接面を形成し、雌端子における先端側の摺接面の電気抵抗が基部側の摺接面の電気抵抗よりも大きくなるように、雌端子における摺接面の材質を差別化してもよい。

この場合は、雄端子を雌端子に完全に挿入した状態で雌端子の基部側の摺接面と雄端子の先端の接触子とが接続して雄端子と雌端子との間の電気抵抗が最小となり、また、雄端子と雌端子とが半挿しとなった状態で雌端子の先端側の摺接面と雄端子の先端の接触子とが接続して雄端子と雌端子との間の電気抵抗が増大する。

雄端子と雌端子との間に生じる半挿しをコネクタ構造のみによって防止する場合には、特に、雄端子と雌端子との嵌合が不完全な状態において、雄端子と雌端子との間の電気抵抗が、これらの雄端子と雌端子を介して電力もしくは電気信号を伝達する装置の作動を停止させるに十分な大きさとなるように摺接面の材質を差別化することが望ましい。

雄端子と雌端子との嵌合が不完全な状態となっていると装置が非作動の状態となるので、これを以って雄端子と雌端子との間に生じている半挿しを検知することができる。

更には、雄端子と雌端子との嵌合が不完全な状態において、雄端子と雌端子との間の電気抵抗が、無限大を除く予め定められた範囲の値となるように摺接面の材質を差別化するとよい。

雄端子と雌端子との嵌合が不完全な状態となっていると雄端子と雌端子との間の電気抵抗が予め定められた範囲の値となるので、これを電気的に検知することで、雄端子と雌端子との間に生じている半挿しの状態を検知することができる。また、雄端子と雌端子とが未嵌合の状態では雄端子と雌端子との間の電気抵抗は無限大となるので、半挿しの状態と未嵌合の状態とを識別することも可能である。

本発明のコネクタ接続異常検出装置は、前述のコネクタ構造に、雄端子と雌端子との間の電気抵抗を反映した電気的な特性を測定し、この電気的な特性に基いて、少なくとも、雄端子と雌端子との嵌合が完全な状態にあるのか不完全な状態にあるのかを検知する監視回路を併設したことを特徴とする構成を有する。

雄端子と雌端子との嵌合が完全な状態となっていると雄端子と雌端子との間の電気抵抗は最小、また、雄端子と雌端子との嵌合が不完全な状態となっていると雄端子と雌端子との間の電気抵抗は其れよりも大きくなるので、この電気抵抗を反映した電気的な特性を監視回路により測定し、その電気的な特性に基いて雄端子と雌端子との嵌合が完全な状態にあるのか不完全な状態にあるのかを検知することができる。

この場合、コネクタ構造としては、雄端子と雌端子との嵌合が不完全な状態で維持されたときに、雄端子と雌端子との間の電気抵抗が無限大を除く予め定められた範囲の値となるような構成を適用することが望ましい。

雄端子と雌端子との嵌合が完全な状態となっていると雄端子と雌端子との間の電気抵抗は最小、また、雄端子と雌端子との嵌合が不完全な状態となっていると雄端子と雌端子との間の電気抵抗は其れよりも大きくなり（但し無限大は除く）、更に、雄端子と雌端子とが未嵌合の状態では雄端子と雌端子との間の電気抵抗は無限大となるので、半挿しの状態に加えて未嵌合の状態を検知することができる。

また、前述のコネクタ構造において、雄端子と雌端子との挿抜過程を通じて雌端子と定常的な接触状態を維持する補助端子を雄端子の側に設け、雄端子と補助端子との間の電気抵抗を反映した電気的な特性を測定し、この電気的な特性に基いて、少なくとも、雄端子と雌端子との嵌合が完全な状態にあるのか不完全な状態にあるのかを検知する監視回路を併設してコネクタ接続異常検出装置としてもよい。

雄端子と雌端子との嵌合が完全な状態となっていると雄端子と補助端子との間の電気抵抗は最小、また、雄端子と雌端子との嵌合が不完全な状態となっていると雄端子と補助端子との間の電気抵抗は其れよりも大きくなるので、この電気抵抗を反映した電気的な特性を監視回路により測定し、この電気的な特性に基いて雄端子と雌端子との嵌合が完全な状態にあるのか不完全な状態にあるのかを検知することができる。雄端子と補助端子とは同じ側に設けられるので、コネクタを介して接続される相手側装置との間で格別の信号の授受を行わなくても接続異常の有無を検知することができる。

この場合も、コネクタ構造としては、雄端子と雌端子との嵌合が不完全な状態で維持されたときに、雄端子と雌端子との間の電気抵抗が無限大を除く予め定められた範囲の値となるような構成を適用することが望ましい。

雄端子と雌端子との嵌合が完全な状態となっていると雄端子と補助端子との間の電気抵抗は最小、また、雄端子と雌端子との嵌合が不完全な状態となっていると雄端子と補助端子との間の電気抵抗は其れよりも大きくなり（但し無限大は除く）、更に、雄端子と雌端子とが未嵌合の状態では雄端子と補助端子との間の電気抵抗は無限大となるので、半挿しの状態に加えて未嵌合の状態を検知することができる。

本発明のコネクタ構造およびコネクタ接続異常検出装置は、雄端子における雌端子との摺接面もしくは雌端子における雄端子との摺接面の材質を雄端子と雌端子との間の相対的な挿抜方向において差別化し、雄端子と雌端子との嵌合が完全な状態にあるときに雄端子と雌端子との間の電気抵抗が最小となる一方、雄端子と雌端子との嵌合が不完全な状態で維持されると雄端子と雌端子との間の電気抵抗が大きくなるように構成したので、雄端子と雌端子との間の電気抵抗の変化に基いて、コネクタの半挿し等の機械的な嵌合状態の異常を含め、雄端子と雌端子との間の接続異常を検知し、これを防止することができる。

次に、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明を適用した一実施形態のコネクタ構造について簡略化して示した概念図である。

この実施形態のコネクタ１は、図１に示される通り、所定のピッチで並列的に配備された複数の雄端子２と、各雄端子２に対応して設けられた同数の雌端子３を備え、雄端子２は例えばマザーボード等の基板４上に、また、雌端子３は前述の基板４に着脱可能に実装される各種の電気部品や周辺装置あるいは其の配線の先端に設けられたソケット５内に固設されている。雄端子２は基板４の配線の先端に設けられたプラグ上に設けられていても構わない。

図２は図１の部分拡大図であり、１組の雄端子２と雌端子３を取り出して完全な嵌合状態で示している。雌端子３の先端には雄端子２に摺接する接触子６が一体的に形成される一方、雄端子２には、雌端子３の接触子６と摺接する摺接面７が形成され、雄端子２における先端側の摺接面７ａの電気抵抗が基部側の摺接面７ｂの電気抵抗よりも大きくなるように、雄端子２における摺接面７の材質が、例えば、メッキ等の表面処理によって差別化されている。雄端子２に対する雌端子３の挿抜方向は図２中の上下方向であり、摺接面７の材質は、この方向において電気抵抗の異なる２つの領域に差別化される。

この実施形態においては、図２のように雄端子２を雌端子３に完全に挿入した状態で雄端子２の基部側の摺接面７ｂと雌端子３の先端の接触子６とが接続する。この状態で雄端子２と雌端子３との間の電気抵抗Ｒｃが実質的に０〔Ω〕の最小値となる。また、図３のように雄端子２と雌端子３とが半挿しとなった状態では、雄端子２の先端側の摺接面７ａと雌端子３の先端の接触子６とが接続し、この結果、雄端子２と雌端子３との間の電気抵抗ＲｃがＲ〔Ω〕（∞を除く予め定められた範囲の値）に増大するようになっている。
また、雄端子２が雌端子３から完全に抜けてしまっている未嵌合状態では、雄端子２と雌端子３との間の電気的な接続は解消されるので、雄端子２と雌端子３との間の電気抵抗Ｒｃは∞〔Ω〕となる（但し、０＜Ｒ＜∞）。

以上に述べた構成のみを利用して雄端子２と雌端子３との間に生じる半挿しを防止する場合には、特に、雄端子２と雌端子３との嵌合が図３のような不完全状態となった場合において、雄端子２と雌端子３との間の電気抵抗Ｒｃが、これらの雄端子２と雌端子３を介して電力もしくは電気信号を伝達する電気部品や装置、つまり、コネクタ１を介して基板４に接続された電気部品や装置の作動を停止させるに十分な大きさとなるように、雄端子２の先端側の摺接面７ａの材質を差別化するようにする。
具体的には、摺接面７ａの電気抵抗Ｒ〔Ω〕が、ソケット５側に接続された装置の作動を停止させるに十分な大きさとなるように、摺接面７ａの表面処理を調整する。
この場合、監視回路を併用して雄端子２と雌端子３との嵌合が完全な状態にあるのか不完全な状態にあるのか或いは未嵌合状態にあるのかを判定するといったことはせず、不完全な嵌合状態と未嵌合状態とを識別する必要はないのでは、電気抵抗Ｒ〔Ω〕は∞〔Ω〕としても差し支えない。
従って、摺接面７ａに抵抗調整のための表面処理を施す必要は必ずしもなく、これに代えて、絶縁物の被覆やコーティング等の手法を適用することが可能であり、コネクタ１の製造コストの低減化に有効である。

このような構成を適用した場合、雄端子２と雌端子３との嵌合が図３のように不完全な状態となっていると、雄端子２の先端側の摺接面７ａと雌端子３の先端の接触子６とが接続し、雄端子２と雌端子３との間の電気抵抗ＲｃはＲ〔Ω〕となる。
従って、雄端子２と雌端子３とが未嵌合となっている場合と同様、ソケット５側に接続された電気部品や装置は非作動の状態となるので、装置の工場出荷時における動作確認の段階で電気部品や装置の非作動を以ってソコネクタ１の半挿しや未嵌合の異常を検知することが可能であり、雄端子２と雌端子３を図２に示されるような完全嵌合状態に直してから装置を出荷することができるので、出荷後の装置に作用する振動等による導通不良等の障害を未然に防止することができるようになる。

雄端子２と雌端子３からなる図２のコネクタ構造を併設したコネクタ１の具体例を図４に完全な嵌合状態で示し、また、図５においては不完全嵌合（半挿し）となった状態を示す。

図４および図５に示すように、対を成す全ての雄端子２と雌端子３の組について図２のような構造を適用することにより、雄端子２と雌端子３の全ての組について半挿しや未嵌合状態の有無を個別に検知することができる。

但し、雄端子２および雌端子３の加工精度やソケット５のモールド加工が適切なものであれば、半挿しや未嵌合に起因する以外の導通不良が起こる可能性は低いので、必ずしも、雄端子２と雌端子３の全ての組について個別的に接触不良の有無を検知する必要性はない。
具体的には、左右両端に位置する雄端子２と雌端子３の組、つまり、雄端子（２Ｌ）と雌端子（３Ｌ）および雄端子（２Ｒ）と雌端子（３Ｒ）について摺接面７ａと摺接面７ｂの抵抗を差別化した図２の構造を適用すれば十分であり、他の雄端子２については摺接面７全体を通じて０〔Ω〕仕様の抵抗としてしまっても構わない。雄端子（２Ｌ）と雌端子（３Ｌ）および雄端子（２Ｒ）と雌端子（３Ｒ）とが完全に嵌合した状態で別の雄端子２と雌端子３の組に不完全嵌合や未嵌合の状態が発生するとは考え難いからである。
同じ理由により、ソケット５の中央部に位置する雄端子（２Ｃ）と雌端子（３Ｃ）のみに対して図２のような構造を適用し、他の雄端子２と雌端子３の組を通常の構造とすることも可能である。

次に、監視回路を併設し、雄端子２と雌端子３との嵌合が完全な状態にあるのか、不完全な状態にあるのか、或いは、全くの未嵌合状態にあるのかを判定するようにしたコネクタ接続異常検出装置について説明する。

図６は雄端子２と雌端子３から成るコネクタ構造を利用したコネクタ接続異常検出装置８について示した機能ブロック図である。ここでは、一例として、電源ユニット９と制御用基板１０を前述のコネクタ１（雄端子２，雌端子３）を介して接続し、電源ユニット９の電源回路１１から制御用基板１０の制御回路１２に直流電源を供給する構造のものを示している。

制御用基板１０には、装置本来の機能を実現するための制御回路１０、例えば、パーソナルコンピュータのマザーボードといった機能に加え、更に、コネクタ１の完全嵌合状態，不完全嵌合状態（半挿しの状態），未嵌合状態を検知するための監視回路１３が併設されている。

この実施形態では、監視回路１３によってコネクタ１の不完全嵌合状態と未嵌合状態を的確に識別する必要上、雄端子２の摺接面７ａと雌端子３の接触子６とが接続した際の雄端子２と雌端子３との間の電気抵抗ＲｃがＲ〔Ω〕（∞を除く予め定められた範囲の値）となるように摺接面７ａの電気抵抗が調整され、完全な未嵌合状態における電気抵抗Ｒｃ即ち∞〔Ω〕との識別が可能とされている。

本実施形態のコネクタ接続異常検出装置８は、このような構成を有するコネクタ１（雄端子２，雌端子３）と監視回路１３とによって構成される。

監視回路１３の具体的な構成例について図７（ａ）に示す。この監視回路１３は、例えば、図７（ａ）に示すように、電源ユニット９から雌端子３および雄端子２を経由して入力される直流電圧Ｖｐにプル・ダウン抵抗１４（抵抗値Ｒａ〔Ω〕）を接続することで簡単に実現できる。具体的には、プル・ダウン抵抗１４は、制御用基板１０側に固設された雄端子２の基端部に接続されている。

図２に例示されるように雄端子２を雌端子３に完全に挿入すると、雄端子２の基部側の摺接面７ｂと雌端子３の先端の接触子６とが接続し、雄端子２と雌端子３との間の電気抵抗Ｒｃは実質的に０〔Ω〕となる。この場合、コネクタ１の抵抗成分は図７（ａ）に示される通り実質的に０〔Ω〕であるから、電源ユニット９からの出力電圧をＶｐ〔Ｖ〕とすれば、監視回路１３として機能するプル・ダウン抵抗１４からの出力Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ＝Ｖｐとなる。
また、図３に例示されるように雄端子２と雌端子３が半挿しとなった状態では、雄端子２の先端側の摺接面７ａと雌端子３の先端の接触子６とが接続し、雄端子２と雌端子３との間の電気抵抗はＲｃ〔Ω〕となる。この場合、コネクタ１の抵抗成分は図７（ｂ）に示される通りＲｃ〔Ω〕であるから、電源ユニット９からの出力電圧Ｖｐ〔Ｖ〕は、Ｒａ〔Ω〕のプル・ダウン抵抗１４とコネクタ１の抵抗成分Ｒｃ〔Ω〕とに分圧され、監視回路１３として機能するプル・ダウン抵抗１４からの出力Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ＝Ｖｐ×Ｒａ／（Ｒａ＋Ｒｃ）となる（但しＲｃ＝Ｒ〔Ω〕，段落番号００３８参照）。
更に、雄端子２と雌端子３が電気的に全く接続しない未嵌合の状態では、雄端子２と雌端子３とは絶縁状態となるから、プル・ダウン抵抗１４からの出力Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ＝０となる。

従って、プル・ダウン抵抗１４からの出力ＶｏｕｔがＶｐ，Ｖｐ×Ｒａ／（Ｒａ＋Ｒｃ），０の何れと略一致するかによって、コネクタ１が完全な嵌合状態にあるのか（Ｖｏｕｔ＝Ｖｐの場合）、不完全な嵌合状態（半挿しの状態）にあるのか（Ｖｏｕｔ＝Ｖｐ×Ｒａ／（Ｒａ＋Ｒｃ）の場合）、或いは、全くの未嵌合状態にあるのか（Ｖｏｕｔ＝０の場合）を容易に識別して検知することができる。

つまり、この実施形態は、雄端子２と雌端子３との間の電気抵抗を反映する電気的な特性としてプル・ダウン抵抗１４からの出力Ｖｏｕｔを利用し、この出力Ｖｏｕｔを測定して雄端子２と雌端子３との嵌合が完全な状態にあるのか不完全な状態にあるのか或いは完全な未嵌合状態にあるのかを判定するようにしたものである。

これらの検知結果をオペレータに知らせる手段として最も簡単なのは、ＬＥＤ等による点灯表示であり、これは、Ｖｏｕｔの大きさを基準値と比較するコンパレータ等を利用してＬＥＤ等を作動させることで容易に実現できる。

また、図６の例のように制御回路１２がパーソナルコンピュータのマザーボード等によって構成されている場合においては、Ｖｏｕｔの値をＡ／Ｄ変換器等を介して制御回路１２のマイクロプロセッサに送り込み、このＶｏｕｔの値に基いてマイクロプロセッサに各種の処理動作を行わせることができる。例えば、不完全な嵌合状態（半挿しの状態）を警告するモニタ表示やブザー表示を行ったり、コネクタ半挿し状態検出時の回路動作の変更（システムの動作停止処理等）を行うことが可能である。

以上に述べた通り、この実施形態によれば、コネクタ１の構成要素である雄端子２に対する表面処理等の簡単な追加工を行うだけで、不完全な嵌合状態のコネクタ１が使用されることに起因するシステム異常の発生を未然に防止できる。

また、簡単な回路構成の監視回路１３を併設してコネクタ接続異常検出装置８とすれば、コネクタ１の挿入状態を的確に監視できるため、システム上でコネクタ１の挿入状態に応じて回路の状態を変化させ、挿入異常の表示や異常時の保護（システムの停止等）を実現することができる。

更に、コネクタ１の左右両端で雄端子２と雌端子３の接続状態を監視するようにすれば、斜め挿しの状態（左右両端の接続の検知状態に差がある状態）であるのか、半挿しの状態（左右両端の接続の検知状態に差がなく共に不完全嵌合の状態）であるのかも識別できる。

次に、他の実施形態について説明する。図８に示すコネクタ１５は、雄端子２，雌端子３，ソケット５から成る図１のコネクタ１に加え、雄端子２と雌端子３との挿抜過程を通じて雌端子３と定常的な接触状態を維持する補助端子１６を併設したものである。
雄端子２，雌端子３の構造については既に述べたものと同様であるので、同一の符号を付すにとどめ、詳細な説明は省略する。

図９は１組の雄端子２と雌端子３および補助端子１６を取り出して完全な嵌合状態で示した拡大図、また、図１０は１組の雄端子２と雌端子３および補助端子１６を取り出して不完全な嵌合状態（半挿しの状態）で示した拡大図である。
補助端子１６は雄端子２と平行に基板４側に固設され、補助端子１６自体が有する弾性復帰力を以って雌端子３の外側面に摺接しているので、図９および図１０に示される通り、雄端子２と雌端子３とが完全に嵌合した状態においても、また、雄端子２と雌端子３とが不完全に嵌合した状態（半挿しの状態）においても、補助端子１６と雌端子３との間の電気的な接触が確保される。補助端子１６と雌端子３との間の電気抵抗は実質的に０〔Ω〕である。但し、補助端子１６は雄端子２よりも挿抜方向において短めに形成されているので、雄端子２の先端が雌端子３と全く嵌合しない未嵌合の状態で補助端子１６と雌端子３とが電気的に接触することはない。

よって、この実施形態においては、図９のように雄端子２を雌端子３に完全に挿入した状態では、雄端子２の基部側の摺接面７ｂと雌端子３の先端の接触子６とが接続して雄端子２と補助端子１６との間の電気抵抗Ｒｃが実質的に０〔Ω〕の最小値となり、また、図１０のように雄端子２と雌端子３とが半挿しとなった状態では、雄端子２の先端側の摺接面７ａと雌端子３の先端の接触子６とが接続し、雄端子２と補助端子１６との間の電気抵抗ＲｃがＲ〔Ω〕（∞を除く予め定められた範囲の値）に増大する。そして、雄端子２が雌端子３から完全に抜けてしまっている未嵌合の状態では、雄端子２と雌端子３および雌端子３と補助端子１６との間の電気的な接触は完全に解消されるので、雄端子２と補助端子１６との間の電気抵抗Ｒｃは∞〔Ω〕となる（但し、０＜Ｒ＜∞）。

図１１は雄端子２と雌端子３および補助端子１６から成るコネクタ構造を利用したコネクタ接続異常検出装置１７について示した機能ブロック図である。前述した実施形態と同様、一例として、電源ユニット９と制御用基板１０をコネクタ１５（雄端子２，雌端子３）を介して接続し、電源ユニット９の電源回路１１から制御用基板１０の制御回路１２に直流電源を供給する構造のものを示している。

電源ユニット９には、通常の電源回路１１に加え、コネクタ１５の完全嵌合，不完全嵌合（半挿しの状態），未嵌合を検知するための監視回路１３が併設されている。

本実施形態のコネクタ接続異常検出装置１７は、コネクタ１５（雄端子２，雌端子３，補助端子１６）と監視回路１３とによって構成される。

監視回路１３の具体的な構成例については前述した図７（ａ）のものが其のまま利用できるが、この実施形態では、プル・ダウン抵抗１４（抵抗値Ｒａ〔Ω〕）は補助端子１６の基端部に接続することになる。

従って、前記と全く同様の作用原理により、プル・ダウン抵抗１４からの出力Ｖｏｕｔに基いて、コネクタ１５が完全な嵌合状態にあるのか、不完全な嵌合状態（半挿しの状態）にあるのか、或いは、全くの未嵌合状態にあるのかを容易に識別して検知することができる。

つまり、この実施形態は、雄端子２と補助端子１６との間の電気抵抗を反映する電気的な特性としてプル・ダウン抵抗１４からの出力Ｖｏｕｔを利用し、この出力Ｖｏｕｔを測定して雄端子２と雌端子３との嵌合が完全な状態にあるのか不完全な状態にあるのか或いは完全な未嵌合状態にあるのかを判定するようにしたものである。

検知結果の表示に関しては、前述した実施形態と同様、ＬＥＤ等による点灯表示等が利用可能である。

また、この実施形態では監視回路１３が電源ユニット９の側に設けられているので、検知結果であるＶｏｕｔの値に基いて、例えば、不完全な嵌合状態（半挿しの状態）が検知された場合に電源回路１１の作動を停止させるといった回路動作の変更も可能である。

更に、雄端子２と補助端子１６とが同じ側、つまり、電源ユニット９の側に設けられているので、コネクタ１５を介して接続される相手側装置である制御用基板１０には何ら手を加える必要はなく、電源ユニット９上にコネクタ接続異常検出装置１７を自己完結的に構築し、制御用基板１０とは何らの信号の授受も行わずに接続異常の有無を検知できるメリットがある。

以上、雄端子２における摺接面７を先端側の摺接面７ａと基部側の摺接面７ｂとに分けて抵抗値を差別化する例について述べたが、図１２に例示されるように、雄端子２の先端に雌端子３に摺接する接触子１９を形成する一方、雌端子３に接触子１９と摺接する摺接面１８を形成し、雌端子３における先端側の摺接面１８ａの電気抵抗（例えばＲ〔Ω〕）が基部側の摺接面１８ｂの電気抵抗（例えば０〔Ω〕）よりも大きくなるように、雌端子３における摺接面１８の材質を差別化するようにしてもよい。

このような構成を適用した場合では、雄端子２を雌端子３に完全に挿入した状態で雌端子３の基部側の摺接面１８ｂと雄端子３の先端の接触子１９とが接続して雄端子２と雌端子３との間の電気抵抗が最小（例えば０〔Ω〕）となり、また、雄端子２と雌端子３とが半挿しとなった状態で雌端子３の先端側の摺接面１８ａと雄端子２の先端の接触子１９とが接続して雄端子２と雌端子３との間の電気抵抗が増大する（例えばＲ〔Ω〕となる）が、実質的な作用効果に関しては、前述した各実施形態のものと同様である。

本発明を適用した一実施形態のコネクタ構造について簡略化して示した概念図である。 １組の雄端子と雌端子を完全な嵌合状態で示した概念図である。 １組の雄端子と雌端子を不完全な嵌合状態（半挿しの状態）で示した概念図である。 コネクタ構造を併設したコネクタの具体例を完全な嵌合状態で示した図である。 コネクタ構造を併設したコネクタの具体例を不完全な嵌合状態（半挿しの状態）で示した図である。 雄端子と雌端子から成るコネクタ構造を利用したコネクタ接続異常検出装置の一実施形態について示した機能ブロック図である。 監視回路の具体的な構成例について示した回路図であり、図７（ａ）では完全な嵌合状態における抵抗成分を示し、図７（ｂ）では不完全な嵌合状態における抵抗成分を示している。 補助端子を併設したコネクタ構造について簡略化して示した概念図である。 １組の雄端子と雌端子および補助端子を完全な嵌合状態で示した概念図である。 １組の雄端子と雌端子および補助端子を不完全な嵌合状態（半挿しの状態）で示した概念図である。 雄端子と雌端子および補助端子から成るコネクタ構造を利用したコネクタ接続異常検出装置について示した機能ブロック図である。 雄端子の先端に雌端子と摺接する接触子を形成すると共に、雌端子に接触子と摺接する摺接面を形成したコネクタ構造について完全な嵌合状態で示した概念図である。

符号の説明

１ コネクタ
２ 雄端子
３ 雌端子
３ａ 接触子
４ 基板
５ ソケット
６ 接触子
７ 摺接面
７ａ 雄端子における先端側の摺接面
７ｂ 雄端子における基部側の摺接面
８ コネクタ接続異常検出装置
９ 電源ユニット
１０ 制御用基板
１１ 電源回路
１２ 制御回路
１３ 監視回路
１４ プル・ダウン抵抗
１５ コネクタ
１６ 補助端子
１７ コネクタ接続異常検出装置
１８ 摺接面
１８ａ 雌端子における先端側の摺接面
１８ｂ 雌端子における基部側の摺接面
１９ 接触子

Claims (9)

1. 雄端子と雌端子を備えたコネクタ構造であって、前記雄端子と前記雌端子との嵌合が完全な状態にあるときに前記雄端子と前記雌端子との間の電気抵抗が最小となる一方、前記雄端子と前記雌端子との嵌合が不完全な状態で維持されると、前記雄端子と前記雌端子との間の電気抵抗が、前記最小の電気抵抗よりも大きくなるように、少なくとも、前記雄端子における前記雌端子との摺接面もしくは前記雌端子における前記雄端子との摺接面の材質が、前記雄端子と前記雌端子との間の相対的な挿抜方向において差別化されていることを特徴としたコネクタ構造。
2. 前記雌端子の先端には前記雄端子に摺接する接触子が形成される一方、前記雄端子には前記接触子と摺接する摺接面が形成され、前記雄端子における先端側の摺接面の電気抵抗が基部側の摺接面の電気抵抗よりも大きくなるように、該雄端子における摺接面の材質が差別化されていることを特徴とした請求項１記載のコネクタ構造。
3. 前記雄端子の先端には前記雌端子に摺接する接触子が形成される一方、前記雌端子には前記接触子と摺接する摺接面が形成され、前記雌端子における先端側の摺接面の電気抵抗が基部側の摺接面の電気抵抗よりも大きくなるように、該雌端子における摺接面の材質が差別化されていることを特徴とした請求項１記載のコネクタ構造。
4. 前記雄端子と前記雌端子との嵌合が不完全な状態で維持されると、前記雄端子と前記雌端子との間の電気抵抗が、前記雄端子と前記雌端子を介して電力もしくは電気信号を伝達する装置の作動を停止させるに十分な大きさとなるように、前記摺接面の材質が差別化されていることを特徴とした請求項１，請求項２，請求項３の何れか一項に記載のコネクタ構造。
5. 前記雄端子と前記雌端子との嵌合が不完全な状態で維持されると、前記雄端子と前記雌端子との間の電気抵抗が、無限大を除く予め定められた範囲の値となるように、前記摺接面の材質が差別化されていることを特徴とした請求項１，請求項２，請求項３，請求項４の何れか一項に記載のコネクタ構造。
6. 請求項１，請求項２，請求項３，請求項４，請求項５の何れか一項に記載のコネクタ構造に、前記雄端子と前記雌端子との間の電気抵抗を反映した電気的な特性を測定し、この電気的な特性に基いて、少なくとも、前記雄端子と前記雌端子との嵌合が完全な状態にあるのか不完全な状態にあるのかを検知する監視回路を併設したことを特徴とするコネクタ接続異常検出装置。
7. 請求項５記載のコネクタ構造に、前記雄端子と前記雌端子との間の電気抵抗を反映した電気的な特性を測定し、この電気的な特性に基いて、前記雄端子と前記雌端子との嵌合が完全な状態にあるのか不完全な状態にあるのか或いは未嵌合状態にあるのかを検知する監視回路を併設したことを特徴とするコネクタ接続異常検出装置。
8. 請求項１，請求項２，請求項３，請求項４，請求項５の何れか一項に記載のコネクタ構造において、前記雄端子と前記雌端子との挿抜過程を通じて前記雌端子と定常的な接触状態を維持する補助端子を前記雄端子の側に設け、前記雄端子と前記補助端子との間の電気抵抗を反映した電気的な特性を測定し、この電気的な特性に基いて、少なくとも、前記雄端子と前記雌端子との嵌合が完全な状態にあるのか不完全な状態にあるのかを検知する監視回路を併設したことを特徴とするコネクタ接続異常検出装置。
9. 請求項５記載のコネクタ構造において、前記雄端子と前記雌端子との挿抜過程を通じて前記雌端子と定常的な接触状態を維持する補助端子を前記雄端子の側に設け、前記雄端子と前記補助端子との間の電気抵抗を反映した電気的な特性を測定し、この電気的な特性に基いて、前記雄端子と前記雌端子との嵌合が完全な状態にあるのか不完全な状態にあるのか或いは未嵌合状態にあるのかを検知する監視回路を併設したことを特徴とするコネクタ接続異常検出装置。

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