JP2007258058A - シャッター付き電気コネクタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 コネクタは、第1電極65、第1電極を支持する第1絶縁体67、これらを収容する第1嵌合ケース50、及び、非結合時にケースの口を塞いで第1電極の外部露出を防止する第1シャッター60を有する第1コネクタ3と、結合時に第1電極と接して電気接続を得る第2電極20、第2電極を支持する第2絶縁体21、これらを収容するとともに第1嵌合ケースと嵌合する第2嵌合ケース10、及び、非結合時にケースの口を塞いで第2電極の外部露出を防止する第2シャッター20を有する第2コネクタ1と、を具備する。第1電極65と第2電極20が当接接触により電気接続を得るものであって、両コネクタの結合解除時に、電極の当接接触がバネ付勢手段19の弾発により速断される。
【選択図】 図1
Description
このシャッター付き電気コネクタでは、第1シャッターのシャッター操作部材と第2シャッターのシャッター板との間、及び、第2シャッターのシャッター操作部材と第1シャッターのシャッター板との間に、それぞれ結合動作時の係合部が設けられており、コネクタ結合動作時に、第1シャッターのシャッター操作部材と第2シャッターのシャッター板、及び、第2シャッターのシャッター操作部材と第1シャッターのシャッター板とが、それぞれ一体となって回動又は静止する。
図1は、本発明の実施の形態に係るシャッター付き電気コネクタの構造を示す一部断面側面図である。
図2は、図1の電気コネクタのレセプタクルの構造を示す一部断面側面図である。
図3は、図1の電気コネクタのプラグの構造を示す一部断面側面図である。
図4は、図1の電気コネクタの構造を示す図であり、図4(A)はレセプタクルの正面図、図4(B)はプラグの正面図である。
レセプタクル3は、4本の電極65(第1電極)、これらの電極65を支持する絶縁部材67(第1絶縁体)、電極65及び絶縁部材67を収容する本体ケーシング50(第1嵌合ケース)、及び、非結合時にケーシング50の口を塞いで電極65の外部露出を防止する第1シャッター60を有する。プラグ1は、結合時にレセプタクル3の電極65と電気接続する4本の電極30(第2電極)、これらの電極30を支持する絶縁体21(第2絶縁体)、電極30及び絶縁体22を収容するとともにレセプタクルケーシング50と嵌合する本体ケーシング10(第2嵌合ケース)、及び、非結合時にケーシングの口を塞いで電極の外部露出を防止する第2シャッター20を有する。
レセプタクル3は4本の電極65(R(第1相)、S(第2相)、T(第3相)、N(第4相、中性相)、図4(A)参照)を有する。なお、図2では、そのうちの1本のみを示す。電極65は、図2に示すように、断面が略正方形の基部65aと、基部65aから結合面側(前側、図の右側)へ延びるロッド部65bを有する。両部65a、65bは、この例では、銀メッキされた銅で作製されている。ロッド部65bの先端には、前方向にやや凸の球面状の接点65cが固定されている。接点65cは、この例では銀で作製されている。
図5は、レセプタクル側の第1シャッター板の構造を示す図であり、図5(A)は裏面図、図5(B)は正面図である。
図6は、レセプタクル側の第1シャッター操作部材の構造を示す図であり、図6(A)は裏面図、図6(B)は断面側面図、図6(C)は正面図である。
第1シャッター板63は、図5に示すように円盤状の部材で、電極65が通過可能な通過孔63aが開けられている。通過孔63aは、周方向に中心角90°で配置されている。また、外周には、後述するプラグ側第2シャッター操作部材22の係合爪22c(図9参照)が係合する係合溝63bが対角線上に形成されている。外周には、さらに、周方向に延びる切欠溝63cが対角線上に形成されている。この切欠溝63c内で、後述する第1シャッター操作部材61の係合爪61cが動く。また、第1シャッター板63の奥側の面には、後述するリターンバネ69を収容する環状溝63dが形成されている。
第1シャッター板63及び第1シャッター操作部材61の電極通過孔63a、61b、係合溝63c、係合爪61cの位置関係については後述する。
第1シャッター板63と第1シャッター操作部材61は、リターンバネ69で連結されている。リターンバネ69の一端は、第1シャッター板63の環状溝63dに形成された孔63e(図5(A)参照)に係合し、他方の端部は第1シャッター操作部材61の環状溝61dに形成された孔61e(図6(C)参照)に係合している。リターンバネ69の中央部は、第1シャッター板63と第1シャッター操作部材61に形成された環状溝63d、61d内に収容されている。
図7は、固定部材の構造を示す図であり、図7(A)は一部断面側面図、図7(B)は正面図である。
固定部材53は、シェル部材57の基部57aを包囲する後部53aと、シェル部材57の筒部57bを包囲する前部53bからなり、両者の間には外方向に張り出すフランジ53cが形成されている。このフランジ53cは、レセプタクル3を機械や建物に固定するためのものであり、図7(B)に示すように、四隅に取付孔53dが開けられている。図2に示すように、固定部材53の後部53aの内径は、シェル部材57の基部57aの外径とほぼ等しく、シェル部材57の基部57aが嵌合してネジ(図示されず)で固定されている。シェル部材57は、固定部材53の前部から前方に突き出している。また、固定部材53の前部53bの内径は、シェル部材57の筒部57bの外径よりも大きく、シェル部材57の筒部57bの外側の面と固定部材53の前部53bの内側の面の間には、空間が開いている。
一方、電極65が挿通されている第1シャッター操作部材61の電極通過孔61bは、固定部材53の位置決め溝53e、53e´及び第1シャッター板63の電極通過孔63aに対して、周方向に中心角45°ずれて位置している。そして、第1シャッター操作部材61の係合爪61cは、レセプタクル固定部材53の幅広位置決め溝53e´の対角線上に位置している。また、ボール55は、位置決め溝53e、53e´と同じ周方向位置に位置する。
プラグ1は、4本の電極30(R(第1相)、S(第2相)、T(第3相)、N(第4相、中性相)を有する。なお、図3では、そのうちの1本のみを示す。各電極30は、移動ピース31と固定ピース35からなり、両ピースは導線33で接続されている。移動ピース31は、円柱状の部材であり、前端寄りに、外方向に張り出すフランジ部31aが形成されている。移動ピース31は、この例では銅で作製されている。移動ピース31の先端には、やや外方向に凸の球面状の接点31bが固定されている。接点31bは、この例では銀合金製である。
固定ピース35は、断面が正方形の基部35aと、基部35aから前方に延びる円柱状部35bを有する。両部35a、35bは、この例では、銅で作製されている。導線33は、可動ピース31の後端面と固定ピース35の円柱状部35b前端面間を接続しており、この例では、可撓軟銅より線で作製されている。このような構造により、移動ピース31は固定ピース35に対して移動可能である。この可撓軟銅より線は、細い可撓軟銅線を多数本より合わせて作成されているので、後述するように、移動ピース31の移動によって依れたりしても切れることはない。また、途中で依れて後述するバネ39に接触しても支障がない。
図8は、第2シャッター板の構造を示す図であり、図8(A)は正面図、図8(B)は裏面図である。
図9は、第2シャッター操作部材(絶縁部材と一体)の構造を示す図であり、図9(A)は正面図、図9(B)は断面側面図である。
第2シャッター板23は、図8に示すように円盤状の部材で、後述する開時においては各電極30の可動ピース31の接点31bが露出されるとともに、前述のレセプタクル3の電極65のロッド部65bが通過可能な通過孔23aが開けられている。また、外周には、レセプタクル3の第1シャッター操作部材61の係合爪61cが係合する係合溝23bが対角線上に形成されている。さらに、外周には、周方向に延びる切欠溝23cが対角線上に形成されている。この切欠溝23c内を、後述する第2シャッター操作部材22の係合爪22cが動く。また、第2シャッター板23の奥側の面には、後述するリターンバネ29が収容される環状溝23dが形成されている。
さらに、第2シャッター操作部材22の外周には、段部22fが形成されている。また、第2シャッター操作部材22の前面には、後述するリターンバネ29が収容される環状溝22dが形成されている。
第2シャッター板23と第2シャッター操作部材22は、リターンバネ29で連結されている。リターンバネ29の一端は、第2シャッター板23の環状溝23dに形成された孔23e(図8参照)に係合し、他方の端部は第2シャッター操作部材22の環状溝22dに形成された孔22e(図9(A)参照)に係合しており、中央部は、第2シャッター板23と第2シャッター操作部材22の環状溝23d、22dに収容されている。
第2シャッター操作部材22は、本体ケーシング10に固定されている。本体ケーシング10は、第2シャッター操作部材22を包囲する円筒状のバレル17と、同バレル17の後部を包囲する円筒状のエンドベル11からなる。
バレル17の外面には、4個の前側キー17a、17a´と4個の後側キー18が、前端から奥方向に向って順に形成されている。前側キー17a、17a´は外方向に張り出すフランジ状の形状のもので、周方向に等間隔(中心角度90°)に位置している。この内の一つのキー17a´は、他のものより幅広となっており、マークがペイントされている。後側キー18は、前側キー17a、17a´のやや奥側で、前側キー17a、17a´に対して、それぞれ周方向に中心角が45°ずれて位置している。後側キー18は軸方向に長い畝状であり、前端面18bは、前側から奥側に向けて徐々に上方に傾斜するテーパ状となっている。後側キー18の途中には、前述のボール55が嵌合する皿状の溝18aが形成されている。さらに、後側キー18の奥側には、外方向に張り出すフランジ17bが形成されている。
バレル17の幅広前側キー17a´を基準とすると、他の3つの前側キー17aは、周方向に中心角が90°で等間隔に位置している。そして、4つの後側キー18は、前側キー17a、17a´に対して中心角度が45°ずれて位置している。第2シャッター板23の電極通過孔23aは、バレル17の前側キー17a、17a´に対して中心角度が45°ずれて位置している。また、第2シャッター板23の係合溝23bは、幅広前側キー17a´と対角線上に位置している。一方、電極30が挿通している第2シャッター操作部材22の電極通過孔25は、前側キー17a、17a´と同じ位置関係、すなわち、第2シャッター板23の電極通過孔23aに対して中心角度が45°ずれて位置している。そして、各係合爪22cは幅広前側キー17a´の周方向両側に中心角度90°で位置している。
レセプタクル3とプラグ1を前側から見て、それぞれ幅広位置決め溝53e´と幅広前側キー17a´を基準とする。レセプタクル側の位置決め溝53eとプラグ側の前側キーキー17a、17a´は、レセプタクル3とプラグ1が対向したときに一致するように位置している。レセプタクル3の電極(接点65c)とプラグ1の電極(接点31b)は、周方向に中心角が45°ずれて位置している。なお、それぞれのシャッター板63、23の電極通過孔63a、23aは、前述のように、それぞれの電極(シャッター操作部材の電極通過孔)に対して、周方向に中心角が45°ずれて位置しており、電極の露出を防いでいる。
バレル17の後部はエンドベル11の前側開口から挿入されて、エンドベル11に螺合して固定されている。エンドベル11の後端にはクランプサドル43付きのクランプ41が挿入されて固定されている。
カップリング13は薄いスリーブ状の部材で、バレル17のフランジ部17bの外径とほぼ等しい内径を有し、バレル17の前側外周面17Xとカップリング13の前側内周面13Xとの間には空間が開いている。カップリング13の外側の面には、持ちやすくするための複数の段部13aが形成されている。また、カップリング13の前端部内周には、前方から奥方に向って内径が小さくなるテーパ内周面13bが形成されている。さらに、内面の軸方向ほぼ中央には、内方向に張り出すフランジ13cが形成されている。
図11は、プラグとレセプタクルのシャッター板同士を当接させた状態(結合動作初期)を示す部分断面側面図である。
図12は、プラグとレセプタクルが結合した状態を示す部分断面側面図である。
図13(A)は結合時のレセプタクルの正面図、図13(B)は結合時のプラグの正面図である。
図14は、プラグとレセプタクルの各シャッターの動きを説明するための図であり、図14(A)はプラグをレセプタクルに対して45°回動させる際のプラグ側シャッター操作部材とレセプタクル側シャッター板の動きを説明する図であり、図14(B)はプラグをレセプタクルに対して45°回動させる際のレセプタクル側シャッター操作部材とプラグ側シャッター板の動きを説明する図である。
結合する際には、まず、プラグ1を、バレル17の幅広前側キー17a´が、レセプタクル3の固定部材53の幅広位置決め溝53e´に合うように両者を位置決めし、プラグ1をレセプタクル3に差し込む。このとき、プラグ1とレセプタクル3の位置決めの基準となる前側キー17a´と位置決め溝53e´を、それぞれ他のものよりも幅広とすることにより、プラグ1の誤挿入を防止している。すると、図11に示すように、バレル17の各前側キー17a、17a´が、レセプタクル3の固定部材53の各位置決め溝53e、53e´を通って、バレル17がレセプタクル3の固定部材53とシェル部材57の間の空間に入る。一方、バレル17の後側キー18(図10(B)参照)の位置は、レセプタクル3の位置決め溝53eの位置とずれているので、やがて同キー18が固定部材53の内フランジ部53hに当接する。
同時に、レセプタクル3のシェル部材57の筒部57bは、プラグ1のバレル17と第2シャッター操作部材22の間に入り込む。
この結果、プラグ1がレセプタクル3に嵌合するとともに、両者の電極間に電気接続が得られる。
まず、図12の状態から、プラグ1のカップリング13を、コイルバネ15の付勢力に抗してプラグ1側に引く。カップリング13の前端のテーパ内周面13bが、レセプタクル3のボール55に達すると、ボール55の外側の面とカップリング13の内面との間にスキマができ、ボール55が外方向に移動可能となる。すると、主コイルバネ19の付勢力に抗してプラグ1をレセプタクル3に係止していたのが解除され、主コイルバネ19がレセプタクル3のシェル部材57を図の左方向に押すように伸びる。ただし、レセプタクル3は配電盤などに固定されていて動かないので、逆にプラグ1がレセプタクル3に対して離れる方向に押される。このとき、主コイルバネ19の圧縮力は比較的強いので、プラグ1はレセプタクル3に対して弾かれるように離れる。ただし、プラグ1は、図3や図10に示すバレル17の前側キー17a、17a´がレセプタクル3の固定部材53の内フランジ部53hに当接するまでしか離れない。
図15は、プラグのバレルとレセプタクルの固定部材間の係合状態を説明するための模式図であり、図15(A)はプラグ挿入時、図15(B)は結合解除時を示す。これらの図は、バレル17と固定部材53の結合状態をプラグ1側から見た状態を模式的に表す図である。
図15(A)に示すプラグ挿入時は、バレル17の前側キー17a、17a´は固定部材53の位置決め溝53e、53e´と同じ周方向位置にあるので、前側キー17a、17a´は位置決め溝53e、53e´を通って固定部材53内に入り込む。しかし、バレル17の後側キー18は固定部材53の位置決め溝53eと異なる周方向位置にあるので、固定部材53の内フランジ部53hに係止される。
これらの操作はエンドベル51を持って行うことができる。
(1)電気接続の速断性を得ることができる。
両電極が当接接触しているとともに、両コネクタの結合解除時に両電極を瞬間的に引き離すバネ付勢手段を有するので、両コネクタ間の接触を一瞬に断つことができる(速断性)。このため、通電状態でプラグをレセプタクルから外したような場合でも、電極間に火花が比較的長い時間発生するなどという事態を避けることができる。また、従来のオスメス結合のように両者を摺動させるタイプのものでは、使用回数が増えると電極が摩り減ったりして劣化することがあるが、このような面又は点の当接で接触するタイプのものはそのような怖れがない。また、オスメス結合のように嵌合のストローク長を長く取る必要がないので、コネクタの全長を短くできる。
前述の速断性などを得るためには、プラグ1をレセプタクル3から離間させる主コイルバネ19の付勢力を強くする必要がある。しかし、主コイルバネ19の付勢力を強くすると、プラグ1が弾むように引き離され、使用者がコネクタを落としてしまう場合がある。そこで、両者の電気接続が遮断されるまでプラグ1がレセプタクル3から引き離されても、プラグ1の前側キー17aがレセプタクル3の内フランジ部53hに当接してプラグ1はレセプタクル3に抜け止めされているので、プラグ1がレセプタクル3から一気に離れるようなことがなく、不測の事態を防止できる。
このコネクタ1は、ア)プラグ1をレセプタクル3に対して位置決めしてやや押し込む、イ)プラグ1をレセプタクル3に対して45°回転させる、ウ)プラグ1をレセプタクル3に押し込む、の3つの作業で結合することができる。これらの操作を記す矢印表示をカップリング13の外面に記しておけば、この矢印に沿ってプラグを動かすことにより両者を結合できる。また、取り外す際は、ア)カップリング13を引く、イ)プラグ1をレセプタクル3に対して45°反対方向に回転させる、ウ)プラグ1をレセプタクル3から引き抜く、の3つの作業でよい。この作業は、前述の矢印の反対の操作を行えばよい。
10 本体ケーシング(第2嵌合ケース) 11 エンドベル
13 カップリング 13a 段部
13b テーパ内周面 13c フランジ
13X 前側外周面
15 コイルバネ
17 バレル 17a 前側キー
17b フランジ 17X 前側外周面
18 後側キー 18a 溝
18b 前端面
19 主コイルバネ
20 第2シャッター(シャッター組立体) 21 絶縁部材(第2絶縁体)
22 第2シャッター操作部材 22c 係合爪
22d 環状溝 22f 段部
22e 孔
23 第2シャッター板 23a 通過孔
23b 係合溝 23c 切欠溝
23d 環状溝 23e 孔
25 電極通過孔 25a フランジ部
25b 基部
29 リターンバネ
30 電極 31 移動ピース
31a フランジ部 31b 接点
33 導線 35 固定ピース
35a 基部 35b 円柱状部
39 コイルバネ
41 クランプ 43 クランプサドル
45 ビス 47 取付枠
49 リング
50 本体ケーシング(第1嵌合ケース) 51 エンドベル
53 固定部材 53a 後部
53b 前部 53c フランジ
53d 取付孔 53e 位置決め溝
53f 貫通孔 53h 内フランジ部
55 ボール
57 シェル部材 57a 基部
57b 筒部 57c 内面
57d 係止フランジ
59 コイルバネ
60 第1シャッター 61 第1シャッター操作部材
61a フランジ部 61b 通過孔
61c 係合爪 61d 環状溝
61e 孔
63 第1シャッター板
63a 通過孔 63b 係合溝
63c 切欠溝 63d 環状溝
63e 孔
65 電極 65a 基部
65b ロッド部 65c 接点
67 絶縁部材(第1絶縁体) 67a 貫通孔
67b 基部
68 ネジ 69 リターンバネ
81 クランプ 83 クランプサドル
85 ビス M マーク
Claims (7)
- 第1電極、該第1電極を支持する第1絶縁体、前記第1電極及び前記第1絶縁体を収容する第1嵌合ケース、及び、非結合時に該ケースの口を塞いで前記第1電極の外部露出を防止する第1シャッターを有する第1コネクタと、
結合時に前記第1電極と接して電気接続を得る第2電極、該第2電極を支持する第2絶縁体、前記第2電極及び前記第2絶縁体を収容するとともに前記第1嵌合ケースと嵌合する第2嵌合ケース、及び、非結合時に該ケースの口を塞いで前記第2電極の外部露出を防止する第2シャッターを有する第2コネクタと、
を具備するシャッター付き電気コネクタであって、
前記第1電極と前記第2電極が当接接触により電気接続を得るものであり、
前記両コネクタの結合解除時に、両電極の当接接触がバネ付勢手段の弾発により速断されることを特徴とするシャッター付き電気コネクタ。 - 第1電極、該第1電極を支持する第1絶縁体、前記第1電極及び前記第1絶縁体を収容する第1嵌合ケース、及び、非結合時に該ケースの口を塞いで前記第1電極の外部露出を防止する第1シャッターを有する第1コネクタと、
結合時に前記第1電極と接して電気接続を得る第2電極、該第2電極を支持する第2絶縁体、前記第2電極及び前記第2絶縁体を収容するとともに前記第1嵌合ケースと嵌合する第2嵌合ケース、及び、非結合時に該ケースの口を塞いで前記第2電極の外部露出を防止する第2シャッターを有する第2コネクタと、
を具備するシャッター付き電気コネクタであって、
前記第1シャッターが電極通過孔を有する第1シャッター板を含み、
前記第2シャッターが電極通過孔を有する第2シャッター板を含み、
非結合時には、各シャッター板の孔が合致しない相対回動位置(閉位置)をとり、
結合時には、各シャッター板の孔と合致する相対回動位置(開位置)をとり、
結合の際には、両シャッター板は相対的に回動し各シャッター板の孔が合致することを特徴とするシャッター付き電気コネクタ。 - 第1電極、該第1電極を支持する第1絶縁体、前記第1電極及び前記第1絶縁体を収容する第1嵌合ケース、及び、非結合時に該ケースの口を塞いで前記第1電極の外部露出を防止する第1シャッターを有する第1コネクタと、
結合時に前記第1電極と接して電気接続を得る第2電極、該第2電極を支持する第2絶縁体、前記第2電極及び前記第2絶縁体を収容するとともに前記第1嵌合ケースと嵌合する第2嵌合ケース、及び、非結合時に該ケースの口を塞いで前記第2電極の外部露出を防止する第2シャッターを有する第2コネクタと、
を具備するシャッター付き電気コネクタであって、
前記第1シャッターが、それぞれ電極通過孔を有し相対回動する前側のシャッター板、及び、奥側のシャッター操作部材を含み、
前記第2シャッターが、同様に、それぞれ電極通過孔を有し相対回動する前側のシャッター板、及び、奥側のシャッター操作部材を含み、
非結合時には、各シャッター板の孔と各シャッター操作部材の孔とが合致しない相対回動位置(閉位置)をとり、
結合時には、各シャッター板の孔と各シャッター操作部材の孔とが合致する相対回動位置(開位置)をとり、
前記第1シャッターのシャッター操作部材と前記第2シャッターのシャッター板との間、及び、前記第2シャッターのシャッター操作部材と前記第1シャッターのシャッター板との間に、それぞれ結合動作時の係合部が設けられており、
コネクタ結合動作時に、前記第1シャッターのシャッター操作部材と前記第2シャッターのシャッター板、及び、前記第2シャッターのシャッター操作部材と前記第1シャッターのシャッター板とが、それぞれ一体となって回動又は静止し、
その際、両シャッター板は相対的に回動して各シャッター操作部材の孔と各シャッター板との孔とが合致し、この合致した孔を前記第1電極及び/又は第2電極が通って両者の電気接続が得られることを特徴とするシャッター付き電気コネクタ。 - 前記第1嵌合ケースと第2嵌合ケースが軸方向に相対的にスライドすることにより嵌合するものであり、
前記両ケースを嵌合状態でロックするロック手段と、
該ロック機構が解除された後、前記両ケースを反嵌合方向に弾発的に離間させる手段と、
前記両ケースが離間した後でも、前記両ケースの分離を防止する分離防止手段と、
をさらに具備することを特徴とする請求項1、2又は3記載のシャッター付き電気コネクタ。 - 前記第1電極と前記第2電極が当接接触により電気接続を得るものであり、
前記両コネクタの結合解除時に、両電極の当接接続が速断されることを特徴とする請求項2〜4いずれか1項記載のシャッター付き電気コネクタ。 - 前記コネクタの絶縁体の周囲に外嵌された主バネを具備し、
該主バネは、前記両コネクタが結合したときに他方の前記コネクタに押圧されて縮むとともに、両コネクタ結合中は縮んだまま維持されるとともに、
該主バネは、前記両コネクタの結合が解除された瞬間に伸びて、両コネクタを絶縁体とともに反結合方向に弾くように付勢し、これにより両コネクタの電気接続が遮断されることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項に記載のシャッター付き電気コネクタ。 - 一方の前記コネクタが、内外方向に移動可能なボールを有し、
他方の前記コネクタが、前記ボールが係合する溝と、前記ボールを内方向に押圧する手段と、を有し、
前記両コネクタの結合時には、前記ボール押圧手段が前記ボールを内方向に押圧して前記溝に係合することにより、両コネクタを結合状態でロックし、
前記両コネクタの結合解除時には、前記ボールが前記ボール押圧手段から開放されて前記溝から離れ、これにより両コネクタが引き離し可能となることを特徴とする請求項6に記載のシャッター付き電気コネクタ。
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