JP2007294134A - 嵌合体のロック機構およびロック機構を備える電気端子 - Google Patents

Abstract

【課題】 雌雄部材の嵌合体を抜止めするロック機構で解除操作部が嵌合体外周に突出しないもの、および、前記ロック機構を備える雌雄一対の電気端子を提供する。
【解決手段】 先細りのテーパ部２０ａ、第１段差部２０ｂ、小径部２０ｃが先端側から順に外周面に形成されたＣ字状断面のロックばね２０を、雄型端子１０の嵌合凸部１１に、径方向の遊動が可能かつ軸方向の移動が規制された状態で同軸状に保持させる。嵌合凸部１１を、内径が開口端に向かって拡大された案内部５１ｅ、第２段差部５１ｄ、案内部５１ｅの最小内径よりも大きい内径を有するロック部５１ｃが開口側から順に内周面に形成された雌型端子５０の嵌合凹部５１に挿入してテーパ部２０ａが嵌合凹部５１のロック部５１ｃに至ると、ロックばね２０が自己の弾性によって拡径して第１段差部２０ｂの外径が嵌合凹部５１の第２段差部５１ｄの内径よりも大きくなって抜止めする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、雌型部材と雄型部材が互いに嵌合した嵌合体を抜止めするためのロック機構、および、互いに嵌合させて使用される雌雄一対の電気端子であってロック機構を備えるものに関する。

電気コネクタや管継手は、雌型部材および雄型部材によって構成される嵌合体を介して、電線や管路の一方側と他方側を相互に接続するためのものである。嵌合体を構成する雌型部材および雄型部材は、小さな操作力で簡単な操作によって迅速に嵌合および分離でき、かつ、使用時には嵌合状態を確実に維持することが求められる。しかし、電気コネクタや管継手の嵌合状態にある雌型部材と雄型部材は、外部からの振動や管路内の圧力変動などに起因して、使用時に分離してしまう可能性がある。このため、電気コネクタや管継手は、嵌合体の意図しない分離を防ぐためにロック（抜止め）機構を備えているものが多い。

図７および図８は、従来提案されている同軸型の電気コネクタの構成例を示す。これらの電気コネクタは、いずれも、雄型コネクタ１１０，２１０と、これらが嵌入される雌型コネクタ１５０，２５０と、によって嵌合体を構成する。いずれの電気コネクタ嵌合体も、雄型コネクタ１１０，２１０と雌型コネクタ１５０，２５０との嵌合状態を維持するためのロック機構を備え、雌型コネクタ１５０，２５０の外周にロックを解除するための筒状の解除操作部１７０，２７０が配置されている。

また、図９は、従来提案されている管継手の一例を示す。この管継手は、雄型継手（プラグ）３１０を雌型継手（ソケット）３５０に挿入するという単純な操作によって嵌合および分離できるように構成されたものであり、迅速継手（クイックカプラ）と呼ばれる。迅速継手も、前述した同軸型の電気コネクタと同様に、管体の端部に取り付けられた雄型継手３１０と、これが嵌入される雌型継手３５０とによって、嵌合体を構成する。この迅速継手の嵌合体も、ロック機構を備え、雌型継手３５０の外周にロックを解除するための筒状の解除操作部３７０が配置されている。

ところで、嵌合体のロックを解除するための解除操作部が雌型部材に設けられる場合には、筒状の解除操作部が必然的に嵌合体の外周に配置されることになる。そのため、嵌合体の外周に突出する解除操作部が誤って動かされる可能性がある。また、当該嵌合体が屋外で使用される場合に、外部から容易に視認される解除操作部がいたずらによって操作されることも懸念される。さらに、ロック機構を備える嵌合体を小径に構成することも困難である。

一方、図１０に示すように、電気コネクタの嵌合体において、ロックを解除するための解除操作部を雄型コネクタに設けることも従来提案されている。このように、解除操作部が雄型部材に設けられている場合には、解除操作部が嵌合体の外周にほとんど突出しないので、解除操作部が雌型部材に設けられている嵌合体よりも外径を小さくすることが容易であり、解除操作部が誤って操作されるおそれも少なくなる。

特開平７−３０２６４７号公報（図８） 特開２００２−１５８２２号公報（図３） 特開２０００−１９３１７２号公報（図１） 特開平１０−６９９４７号公報（図１，図８）

しかし、図１０（Ａ）に示すような電気コネクタ嵌合体の構成は、雄型コネクタ５１０に配置される解除操作部５１７ａを外部シェル５１６の一部である弾性係合片５１７と一体に形成したものであるため、外部シェルをもたない電気コネクタや電気端子自体には適用することができないものである。また、解除操作部５１７ａは、嵌合体の外周から顕著に突出していないものの、ロックを解除するための操作部であることが一見して認められる態様で嵌合体の外周に露出している。このため、解除操作部５７０ａがいたずらによって操作されるおそれを払拭することができない。さらに、図１０（Ｂ）に示すように、雄型コネクタ５１０のロック部材であるロック肩（係合肩）５１７ｂ、および、雌型コネクタ５５０のロック部材である係合片５５０ａは、いずれも薄い金属板を折曲げ加工して形成されたものであるため、大きな引抜力に耐えることができない。したがって、図１０に示すような電気コネクタ嵌合体の構成は、この点からも、太径電線に接続されて大きな外力が加わる可能性がある大型の、大電流用電気端子に適用することが困難である。

本発明は、このような状況をふまえ、雌型部材と雄型部材によって構成される嵌合体の意図しない分離を防止するためのロック機構であって、嵌合状態を解除するための解除操作部が嵌合体の外周から突出せず、しかも、当該解除操作部が一見して解除操作部であると認識されるような態様で露出しないものを提供することを目的とする。また、本発明は、互いに嵌合させて使用される一対の雌型電気端子と雄型電気端子であって前記ロック機構を備えるもの、特に、太径電線に接続される比較的大型の大電流用電気端子を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために提案された、本発明に係る嵌合体のロック機構は、
雌型部材と雄型部材からなる嵌合体を抜け止めするためのロック機構であって、先細りのテーパ部、第１段差部、小径部が先端側から順に外周面に形成されたＣ字状断面を有するロックばねを、径方向の遊動が可能かつ軸方向の移動が規制された状態で同軸状に保持する、前記雄型部材の嵌合凸部と、内径が開口端に向かって拡大された案内部、第２段差部、前記案内部の最小内径よりも大きい内径を有するロック部が開口側から順に内周面に形成された、前記雌型部材の嵌合凹部とを含み、前記嵌合凸部が前記嵌合凹部に挿入されるときに、前記テーパ部が前記嵌合凹部の前記案内部に沿ってしゅう動しながら前記第１段差部の外径が前記嵌合凹部の前記第２段差部の内径以下になるまで前記ロックばねが縮径されることによって、前記嵌合凹部と前記嵌合凸部が互いに嵌合することを許容し、前記テーパ部が前記嵌合凹部のロック部に達すると、前記第１段差部の外径が前記嵌合凹部の前記第２段差部の内径よりも大きくなるまで前記ロックばねが拡径することによって、前記嵌合凹部と前記嵌合凸部を抜止めすることを特徴とするものである。

また、上記の目的を達成するために提案された、本発明に係る別の嵌合体のロック機構は、請求項１記載の嵌合体のロック機構において、前記ロックばねの前記第１段差部および前記嵌合凹部の第２段差部は、いずれも軸方向を向く段差面を有することを特徴とするものである。

上記の目的を達成するために提案された、本発明に係る一対の電気端子は、互いに嵌合可能な雄型電気端子および雌型電気端子からなり、前記雄型電気端子が、先細りのテーパ部、第１段差部、小径部が先端側から順に外周面に形成されたＣ字状断面のロックばねを、径方向の遊動が可能かつ軸方向の移動が規制された状態で同軸状に保持する嵌合凸部を有し、前記雌型電気端子が、内径が開口端に向かって拡大された案内部、第２段差部、前記案内部の最小内径よりも大きい内径を有するロック部が開口側から順に内周面に形成された嵌合凹部を有し、前記嵌合凸部が前記嵌合凹部に挿入されるときに、前記テーパ部が前記嵌合凹部の前記案内部に沿ってしゅう動しながら前記第１段差部の外径が前記嵌合凹部の前記第２段差部の内径以下になるまで前記ロックばねが縮径されることによって、互いに嵌合することを許容し、前記テーパ部が前記嵌合凹部のロック部に達すると、前記第１段差部の外径が前記嵌合凹部の前記第２段差部の内径よりも大きくなるまで前記ロックばねが拡径することによって、互いに嵌合した前記嵌合凸部と前記嵌合凹部を抜止めするロック機構を備えることを特徴とするものである。

また、上記の目的を達成するために提案された、本発明に係る別の一対の電気端子は、請求項３記載または請求項４記載のロック機構を備える電気端子において、前記雄型電気端子が、前記嵌合凸部の前記ロックばねを保持する部分よりも先端側に前記テーパ部の先端よりも小径の接触凸部を有するとともに、前記雌型電気端子が、前記嵌合凹部の前記ロック部よりも奥側に前記ロック部よりも小径で弾性接触部材が収容された接触凹部を有し、前記嵌合凹部の前記案内部によって前記ロックばねの縮径が開始されるのとほぼ同時に、前記接触凸部と前記接触凹部に収容された弾性接触部材が接触を開始することを特徴とするものである。

また、上記の目的を達成するために提案された、本発明に係るさらに別の一対の電気端子は、請求項３記載または請求項４記載のロック機構を備える電気端子において、前記雄型電気端子の前記接触凸部にシール部材が装着され、前記嵌合凹部の前記案内部による前記ロックばねの縮径が終了する直前に、前記シール部材が前記接触凸部と前記接触凹部との隙間を閉塞することを特徴とするものである。

また、上記の目的を達成するために提案された、本発明に係るさらに別の一対の電気端子は、請求項３記載または請求項４記載のロック機構を備える電気端子において、前記雄型電気端子の前記ロックばねが、当該ロックばねを縮径させて前記嵌合凸部と前記嵌合凹部との抜止めを解除するための解除操作部を前記小径部よりも後端側に有することを特徴とするものである。

本発明に係る嵌合体のロック機構によれば、前記雌型部材と前記雄型部材からなる嵌合体を抜け止めするためのロック機構であって、先細りのテーパ部、第１段差部、小径部が先端側から順に外周面に形成されたＣ字状断面を有するロックばねを、径方向の遊動が可能かつ軸方向の移動が規制された状態で同軸状に保持する、前記雄型部材の嵌合凸部と、内径が開口端に向かって拡大された案内部、第２段差部、前記案内部の最小内径よりも大きい内径を有するロック部が開口側から順に内周面に形成された、前記雌型部材の嵌合凹部とを含み、前記嵌合凸部が前記嵌合凹部に挿入されるときに、前記テーパ部が前記嵌合凹部の前記案内部に沿ってしゅう動しながら前記第１段差部の外径が前記嵌合凹部の前記第２段差部の内径以下になるまで前記ロックばねが縮径されることによって、前記嵌合凹部と前記嵌合凸部が互いに嵌合することを許容し、前記テーパ部が前記嵌合凹部のロック部に達すると、前記第１段差部の外径が前記嵌合凹部の前記第２段差部の内径よりも大きくなるまで前記ロックばねが拡径することによって、前記嵌合凹部と前記嵌合凸部を抜止めするようにされているので、嵌合体のロックを解除するための解除操作部を嵌合体の外周に配置する必要がない。このため、嵌合体の外径を雌型部材の外径よりも大きくする必要がなく、解除操作部を意図せずに動かしてしまうことや、解除操作部がいたずらによって操作されたりする可能性が低減される。しかも、雄型部材を雌型部材に押し込むだけで両部材の嵌合操作は完了するが、工具を使わなければ解除操作部に対して解除操作を加えることができないので、いたずらによって嵌合体が分離されることを抑止することも期待される。

また、本発明に係る別の嵌合体のロック機構によれば、請求項１記載の嵌合体のロック機構において、前記ロックばねの前記第１段差部および前記嵌合凹部の第２段差部が、いずれも軸方向を向く段差面を有するようにしたので、嵌合体を分離する向きに大きな力が加わった場合に、互いに対向する第１段差部の段差面と第２段差部の段差面が干渉して抜止め機能を確実に発揮する。しかも、このロック機構は、いずれも十分な肉厚を有するロックばねおよび雌型部材の嵌合凹部の一部によって構成されるので、大きな引抜力が加わっても容易に破損しない。また、雄型部材の嵌合凸部に径方向の遊動が可能な状態に保持されているロックばねの第１段差部が嵌合凹部の第２段差部を乗り越える際に、明瞭な動作音が発生するので、作業者はこの動作音を聞くことによって嵌合が完了したことを知ることができる。

本発明に係る一対の電気端子によれば、互いに嵌合可能な雄型電気端子および雌型電気端子からなり、前記雄型電気端子が、先細りのテーパ部、第１段差部、小径部が先端側から順に外周面に形成されたＣ字状断面のロックばねを、径方向の遊動が可能かつ軸方向の移動が規制された状態で同軸状に保持する嵌合凸部を有し、前記雌型電気端子が、内径が開口端に向かって拡大された案内部、第２段差部、前記案内部の最小内径よりも大きい内径を有するロック部が開口側から順に内周面に形成された嵌合凹部を有し、前記嵌合凸部が前記嵌合凹部に挿入されるときに、
前記テーパ部が前記嵌合凹部の前記案内部に沿ってしゅう動しながら前記第１段差部の外径が前記嵌合凹部の前記第２段差部の内径以下になるまで前記ロックばねが縮径されることによって、互いに嵌合することを許容し、前記テーパ部が前記嵌合凹部のロック部に達すると、前記第１段差部の外径が前記嵌合凹部の前記第２段差部の内径よりも大きくなるまで前記ロックばねが拡径することによって、互いに嵌合した前記嵌合凸部と前記嵌合凹部を抜止めするロック機構を備えているので、解除操作部が嵌合体の外周に露出しないように構成される。このため、嵌合体の外径を雌型電気端子の外径よりも大きくする必要がなく、解除操作部を意図せずに動かしてしまうことや、解除操作部がいたずらによって操作されたりする可能性が低減される。しかも、雄型電気端子を雌型電気端子に押し込むだけで両者の嵌合操作は完了するが、工具を使わなければ解除操作部に対して解除操作を加えることができないので、いたずらによって電気端子の嵌合体が分離されることを抑止することも期待される。

また、本発明に係る別の一対の電気端子によれば、請求項３記載の一対の電気端子において、前記雄型電気端子が、前記嵌合凸部の前記ロックばねを保持する部分よりも先端側に前記テーパ部の先端よりも小径の接触凸部を有するとともに、前記雌型電気端子が、前記嵌合凹部の前記ロック部よりも奥側に前記ロック部よりも小径で弾性接触部材が収容された接触凹部を有し、前記嵌合凹部の前記案内部によって前記ロックばねの縮径が開始されるのとほぼ同時に、前記接触凸部と前記接触凹部に収容された弾性接触部材が接触を開始するようにされているので、雄型電気端子を雌型電気端子に嵌合させる際の抵抗力がある時点から急激に高まる。つまり、前記一対の電気端子は、このロック機構によっていわゆる慣性ロックを備えることになる。これにより、雄型電気端子を雌型電気端子に押し込むという単純な操作によって両者は半嵌合状態を生じることなく嵌合され、同時に抜止め（ロック）が完了する。

また、本発明に係るさらに別の一対の電気端子は、請求項３または請求項４記載の一対の電気端子において、前記雄型電気端子の前記接触凸部にシール部材が装着され、前記嵌合凹部の前記案内部による前記ロックばねの縮径が終了する直前に、前記シール部材によって前記接触凸部と前記接触凹部との隙間を閉塞するように構成されているので、屋外で使用される場合にも電気的な接触状態を安定に保つことができる。しかも、シール部材が嵌合凹部内のロック部から肩部を乗り越えて、より小径の接触凹部に移動する際に生ずる挿入抵抗は、慣性ロックによる嵌合過程の終期に生じるため、嵌合作業を完了するための障害にならない。このため、シール部材を配置しても、挿入力不足による半嵌合状態を生じるおそれがない。

また、本発明に係るさらに別の一対の電気端子によれば、請求項３記載または請求項４記載のロック機構を備える電気端子において、前記雄型電気端子の前記ロックばねが、当該ロックばねを縮径させて前記嵌合凸部と前記嵌合凹部との抜止めを解除するための解除操作部を前記小径部よりも後端側に有するので、当該解除操作部が雌型端子の開Ｄ端近傍にわずかに臨むように配置される。しかも、当該解除操作部は、Ｃ字状断面を有するほぼ円筒状のロックばねの一部であるため、嵌合体の外周から直接に視認される状態にあってもロックを解除するための操作部であることが一見して認められる態様に構成されていない。このため、解除操作部がいたずらによって操作されるおそれはほとんどない。

本発明に係る一対の電気端子の実施形態を、図面を参照しながら説明する。この電気端子は、太径電線に接続される大電流用の電気端子として構成されたものであり、雌雄の電気端子が意図せずに分離することを防止するためのロック機構を備えるものである。なお、以下の説明では、雌型電気端子および雄型電気端子について、嵌合相手側を先端と呼び、その反対側（すなわち電線が接続される側）を後端と呼ぶものとする。

図１および図２は、本発明に係る一対の雌型電気端子と雄型電気端子（以下では、単に雄型端子および雌型端子ともいう。）の構成例を示す。この雄型端子１０と雌型端子５０は、互いに嵌合して嵌合体１を構成する。図１（Ａ）は嵌合状態における嵌合体１の外観を示す斜視図であり、図１（Ｂ）は嵌合状態における嵌合体１の中心軸を含む縦断面を示す図である。図２は分離状態にある雄型端子１０と雌型端子５０の外観を示す斜視図である。また、図３は、図１および図２に示した嵌合体１を構成する各部材を示す分解図である。

雄型端子１０の先端側には円柱状の嵌合凸部１１が形成され、雄型端子１０の後端側には円筒状の電線接続部１３が同軸状に形成されている。嵌合凸部１１は、雌型端子５０の嵌合凹部５１に挿入されて電気的接続および抜止め（ロック）を行うための部分である。嵌合凸部１１は、雄型端子１０と雌型部材５０との間の電気的接触を主に担う最先端部の接触凸部１１ａと、ロックばね２０を保持する基部１１ｃを含む。嵌合凸部１１の接触凸部１１ａと基部１１ｃの間には、ロックばね２０が軸方向先端側に向けて移動することを規制するための、環状の突出部１１ｂが設けられている。接触凸部１１ａは環状の突出部１１ｂに対して小径であり、接触凸部１１ａの後端側にはシール部材（Ｏリング）３０を装着するための円周状のシール溝１２が形成されている。雄型端子１０の後端の電線接続部１３は、第１の電線（図示せず）の一端と雄型端子１０を電気的に接続するための部分であり、円筒状である。この円筒状の部分に挿入された第１の電線の芯線は、電線接続部１３に圧着されることによって雄型端子１０と電気的に接続される。電線接続部１３の内周には第１の電線の芯線の保持力を高めるためのセレーションＳが予め形成されていることが望ましい。雄型端子１０は、高い電気伝導度と良好な加工性を備えるアルミニウム合金などによって作られる。

雌型部材５０は、全体がほぼ円筒状であり、先端側には嵌合凹部５１が形成され、後端側には電線接続部５３が同軸状に形成されている。雄型端子１０の嵌合凸部１１を受容する嵌合凹部５１には、図１（Ｂ）に示すように、嵌合時に嵌合凸部１１の最先端部の接触凸部１１ａとの電気的接続を担う接触凹部５１ａが最奥部に形成され、嵌合凹部５１の前端側（開口側）には、嵌合時に嵌合凸部の基部１１ｂに保持されたロックばね２０と干渉して抜止め機能を担うロック部５１ｃが形成されている。接触凹部５１ａはロック部５１ｃに対して小径にされており、ロック部５１ｃと接触凹部５１ａの境界には肩部５１ｂが形成される。また、最奥部の接触凹部５１ａの内周には、雄型端子１０の接触凸部１１ａとの電気的な接触状態を確実に保つためのルーバー状の弾性接触部材６０が装着されている。なお、雌型端子５０の嵌合凹部５１ａの内部構造については後述する。雌型端子５０の後端の電線接続部５３は、第２の電線（図示せず）の一端と雌型端子５０を電気的に接続するための部分であり、円筒状である。この円筒部に挿入された第２の電線の芯線は、電線接続部５３に圧着されることによって雌型端子５０と電気的に接続される。電線接続部５３の内周には第２の電線の芯線の保持力を高めるためのセレーションＳが予め形成されていることが望ましい。雌型端子５０は、高い電気伝導度と良好な加工性を備えるアルミニウム合金などによって作られる。

図４は、雄型部材１０の嵌合凸部１１に保持され、ロック部材として機能するロックばね２０の外観を示す斜視図である。このロックばね２０は、円筒状体の一部が軸方向に沿って切り開かれたＣ字状の断面を有する弾性部材であり、嵌合凸部に取り付けられた状態における先端側から順に、少なくとも、先細りのテーパ部２０ａ、第１段差部２０ｂ、小径部２０ｃが外周面に形成されている。ロックばね２０のテーパ部２０ａの先端径は、嵌合凸部１１の環状の突出部１１ｂの外径とほぼ等しい。本実施形態におけるロックばね２０は、筒状体の円弧の約９０度にわたる範囲が切り開かれている。ロックばね２０は、その内径が嵌合凸部１１の基部１１ｃの外径よりも大きくされており、嵌合凸部１１に対して径方向の遊動が可能な状態に保持されている。これにより、ロックばね２０は、弾性的に縮径および拡径することができるように保持されている。一方、ロックばね２０は、雄型端子１０の環状突出部１１ｂおよび鍔部１５に挟まれて、嵌合凸部１１に対して軸方向の移動が規制された状態で同軸状に保持されている。

つまり、ロックばね２０は、ロック部材としての機能と、ロック部材をロック状態に保つためのばね部材としての機能を併せもつ部材である。このため、本発明に係るロック機構は、従来の電気コネクタや迅速継手のようにボール（剛体球）などのロック部材、および、ロック部材を所定位置に保持するためのばね部材の双方を別々に備える必要がなく、シンプルかつ小径に構成される。しかも、 ロックばね２０は、 雄型端子１０の嵌合凸部１１に自己の弾性によって保持されるので、ロック状態を解除するための解除操作部を雌型部材５０の外周に配置する必要がない。このため、嵌合体１の外径を雌型端子５０の外径よりも大きくする必要がない。なお、外周面の切り開かれた部分とは反対側に設けられる切欠部２１は、ロックばね２０を弾性的に縮径させる際に要する力の大きさを調整するためのものであり、その形状や大きさは適宜でよい。ロックばね２０は、銅合金などの弾性材料によって作られる。

次に、図５をも参照しながら、雄型部材１０と雌型部材５０によって構成される嵌合体１のロック機構の動作を、嵌合操作の手順に従って説明する。ここで、図５（Ａ）ないし図５（Ｃ）は、雌型端子５０に挿入された雄型端子１０が嵌合を完了してロック状態に至るまでの段階を順に示す部分断面図である。

（１）第１段階
雄型端子１０の嵌合凸部１１を雌型端子５０の嵌合凹部５１に挿入すると、まず、嵌合凸部１１の最先端部に形成された接触凸部１１ａが嵌合凹部５１の最奥部に形成された接触凹部５１ａに嵌入する。接触凸部１１ａおよび接触凹部５１ａは、嵌合凸部１１の中間部に形成された突出部１１ｂおよび嵌合凹部５１のロック部５１ｃよりも小径にされている。接触凸部１１ａと接触凹部５１ａとの隙間は僅かである。そして、嵌合凸部１１の環状の突出部１１ｂが、嵌合凹部５１の開口端の内周に形成された案内部５１ｅに案内されて、当該案内部５１ｅの最小内径部に至る。案内部５１ｅは、嵌合凹部５１の開口端に向かって内径が連続的に拡大されている部分である。この段階では、雄型端子１０は、抵抗を受けることなく雌型端子５０に対して挿抜できる状態にある。

（２）第２段階
第１段階にある雄型端子１０をさらに雌型端子５０に挿入すると、図５（Ａ）に示すように、嵌合凸部１１の基部１１ｃに保持されているロックばね２０の先端部に形成されたテーパ部２０ａが、嵌合凹部５１の開口部の内周に形成された案内部５１ｅの最小内径部に接触し始める。また、これとほぼ同時に、嵌合凸部１１の接触凸部１１ａの先端は、嵌合凹部５１の接触凹部５１ａの内周に配置された弾性接触部材６０に接触し始める。

（３）第３段階
第２段階に至った雄型端子１０を雌型端子５０にさらに挿入するためには、雄型端子１０を、テーパ部２０ａが嵌合凹部５１の案内部５１ｅの最小内径部を通過する際にロックばね２０が徐々に縮径されることに起因するしゅう動抵抗、および、嵌合凸部１１の接触凸部１１ａが嵌合凹部５１の接触凹部５１ａの内周に配置された弾性接触部材６０の内側に嵌入する際のしゅう動抵抗、の総和に抗して雌型端子５０に押し込む必要がある。このため、雄型端子１０と雌型端子５０を嵌合しようとする者は、この段階から明確な挿入抵抗力を感じ始める。

（４）第４段階
そして、第３段階に至った雄型端子１０を、前述した抵抗力を上回る力で雌型端子５０に押し込むと、図５（Ｂ）に示す状態を経て一気に図５（Ｃ）に示す完全な嵌合状態に至る。この過程で、ロックばね２０のテーパ部２０ａは縮径されながら嵌合凹部５１の案内部５１ｅの最小内径部を通過し終わり、小径部２０ｃが案内部５１ｅの最小内径部に位置するようになる。これにより、ロックばね２０は自己の弾性によって拡径して、雄型部材１０が雌型部材５０から抜け出めされた状態（ロック状態）に至る。ここで、ロックばね２０の第１段差部２０ｂおよび嵌合凹部５１の第２段差部５１ｄには、いずれも雄型端子１０の挿抜方向を向く円周状の段差面を有するほぼ直角の段差が形成されている。このため、ロックばね２０の第１段差部２０ｂが嵌合凹部５１の第２段差部５１ｄを通過すると、当該ロックばね２０が自己の弾性によって瞬時に拡径して、カチッという明瞭な動作音を発生する。雄型端子１０と雌型端子５０を嵌合する者は、この動作音を聞くことによって、両端子が完全に嵌合してロックされたことを知ることができる。

なお、図５（Ｂ）に示すように、接触凸部１１ａの後端側に装着されているシール部材（Ｏリング）３０は、雄型端子１０と雌型端子５０の嵌合が完了する直前に、嵌合凹部５１内の肩部５１ｂを乗り越えてロック部５１ｃよりも小径の接触凹部５１ａに移動して、接触凸部１１ａと接触凹部５１ａの間のわずかな隙間を塞ぐ。このため、雄型端子１０および雌型端子５０からなる嵌合体１は、屋外で使用される場合にも電気的な接触状態を安定に保つことができる。しかも、シール部材３０が大径のロック部５１ｃから肩部５１ｂを乗り越えて、より小径の接触凹部５１ａに侵入する際に生ずる挿入抵抗は、慣性ロックによる嵌合過程の終期に生じるようにされている。このため、シール部材３０に起因する挿入抵抗は嵌合作業を完了するための障害にならず、挿入力不足による半嵌合状態を生じるおそれがない。

このように、雄型端子１０と雌型端子５０からなる嵌合体１のロック機構は、いわゆる慣性ロックとして機能するようにされている。嵌合体１のロック機構が
慣性ロックとして機能するためには、嵌合凹部５１の案内部５１ｅによってロックばね２０の縮径が開始されるのとほぼ同時に、接触凸部１１ａが接触凹部５１ａに収容されている弾性接触部材６０に接触し始めるように構成されていることが必要である。それに加えて、ロックばね２０の先端に形成されたテーパ部２０ａの長さＬを大きくしてテーパ部２０ａを１０度程度の比較的緩やかな傾斜にすることが望ましい。これにより、雄型端子１０を雌型端子５０に嵌合させる際に要する力を極端に大きくすることなく、ある時点から急激に抵抗力が高まるようにされる。そして、その後に雄型端子１０を雌型端子５０に押し込む操作によって、両者は半嵌合状態を生じることなく一気に嵌合され、かつ、抜止め（ロック）されるのである。

次に、図６をも参照しながら、互いに嵌合している雄型部材１０と雌型部材５０を分離するための、ロック機構の解除操作について説明する。雄型部材１０と雌型部材５０が完全に嵌合してロックされた状態にあるとき、図５（Ｃ）に示すように、ロックばね２０は、小径部２０ｃを嵌合凹部５１の案内部５１ｅの最小内径部に位置させて、自己の弾性によって拡径している状態にある。この状態で、雄型端子１０を雌型端子５０から引き抜こうとすると、ロックばね２０の第１段差部２０ｂが嵌合凹部５１のロック部５１ｃの後端にある第２段差部５１ｄに干渉する。第１段差部２０ｂの段差面と第２段差部５１ｄの段差面はいずれも雄型端子１０の挿抜方向を向く平面であって互いに対向しているため、ロックばね２０が第２段差部５１ｄを乗り越えて嵌合凹部５１から抜け出すことはできない。また、ロックばね２０は、軸方向の移動を規制している環状突出部１１ｂを乗り越えて嵌合凸部１１から脱落することもできない。このため、雄型端子１０と雌型端子５０からなる嵌合体１は、抜け止め（ロック）された状態に保たれるのである。

そこで、雄型端子１０と雌型端子５０からなる嵌合体１を分離するためには、図６に示すように、ロックばね２０を縮径しながら雄型端子１０を雌型端子５０から引き抜く操作を行えばよい。具体的には、雄型端子１０と雌型端子５０を互いに嵌合させたときに当該雌型端子５０の開口端に臨むように配置されているロックばね２０の後端（解除操作部）２０ｄを、図６（Ａ）に示すように、ロックばね２０を縮径しながら雄型端子１０を雌型端子５０からわずかに引き抜けばよい。ロックばね２０を縮径させるためには、解除操作部２０ｄをラジオペンチ等の工具Ｔで挟む等によって、Ｃ字状の断面の切り開かれた部分を狭めるように圧すればよい。この状態で、図６（Ｂ）に示すように、ロックばね２０の第１段差部２０ｂが嵌合凹部５１の第２段差部５１ｄよりも開口側に位置するまで雄型端子１０が引き出された後は、雄型端子１０は抵抗をほとんど受けることなく雌型端子５０から引き抜くことができる状態になる。

ここで、嵌合状態を解除するための解除操作部２０ｄは嵌合体１の外周に突出していないため、工具を使用せずに嵌合体１を分離することは困難である。このため、解除操作部２０ｄがいたずらによって操作されるおそれは少ない。一方、ロックばね２０は、解除操作を行うために特殊な工具を必要とせず、ラジオペンチ等の汎用の工具によって解除操作を行うことができるようにも考慮されている。なお、本実施形態におけるロックばね２０は、解除操作部２０ｄが雄型端子１０の鍔部１５と雌型端子５０の鍔部５５ｂの間に臨むようにされ、誤操作される可能性が排除されている。また、本実施形態においては、嵌合体１のロック状態を解除するためのロックばね２０の解除操作部２０ｄが嵌合体１の外部から視認およびアクセスされるように配置されているが、雌型端子５０の嵌合凹部５１によって解除操作部２０ｄを完全に覆うように構成してもよい。この場合には、ロックばね２０の小径部２０ｃの軸方向の長さＭを本実施形態における場合よりも大きくしておくことによって、ロック状態のまま雄型端子１０を雌型端子５０から一定量だけ引き出せるようにしておく必要がある。これとは逆に、ロックばね２０の小径部２０ｃの軸方向の長さＭを小さくしていけば、雄型端子１０を雌型端子５０に一旦嵌合させた後に、嵌合体の外部からロック状態を解除できないようにすることもできる。

以上説明した本発明に係る嵌合体のロック機構およびこれを備える一対の電気端子の実施形態は、例えば、鉄道用信号系統のインピーダンスボンド用として好適なものである。雄型端子１０および雌型端子５０からなる嵌合体１を、８０〜１００ｍｍ２ 程度の太径電線を相互に接続するために用いられることを想定して構成する場合、ロック部材として機能するロックばね２０の第１段差部２０ｂと雌型端子５０の嵌合凹部５１内に形成された第２段差部５１ｄとの引掛かり代（両段差部の互いに接する段差面の径方向における幅）を約０．６ｍｍ（片側）とすれば、互いに嵌合してロックされた状態にある雄型端子１０と雌型端子５０の嵌合体１は約２５０ｋｇ重の引抜力に耐えることができる。また、本発明に係る嵌合体のロック機構は、電気端子のみに適用可能なものではなく、例えば迅速継手（いわゆるクイックカプラ）と呼ばれる管継手などにも適用可能なものである。

本発明の一実施形態である一対の雌型端子および雄型端子の嵌合状態を示す図である。図１（Ａ）は嵌合体の外観を示す斜視図、図１（Ｂ）は嵌合体の中心軸を含む縦断面である。 本発明の一実施形態である一対の雄型端子および雌型端子の分離状態における外観を示す斜視図である。 本発明の一実施形態である一対の電気端子の各構成部材を示す分解図である。 雄型部材の嵌合凸部に保持されるロック部材であるロックばねの外観を示す斜視図である。 図５（Ａ）〜（Ｃ）は、雄型端子が雌型端子に挿入されてロック状態に至るまでの過程を説明するための部分断面図である。 雌型端子に嵌合した雄型端子を引き抜く過程を説明するための部分断面図である。図６（Ａ）は、ロックばね後端の解除操作部を縮径する操作を示す。図６（Ｂ）は、ロックが解除された状態を示す。 筒状の解除操作部を雌型コネクタの外周に備える従来の電気コネクタの一例を示す図である。 筒状の解除操作部を雌型コネクタの外周に備える従来の電気コネクタの別の例を示す図である。 筒状の解除操作部を雌型継手の外周に備える従来の管継手の一例を示す図である。 解除操作部を雄型コネクタに備える従来の電気コネクタの一例を示す図である。

符号の説明

１ 電気端子の嵌合体
１０ 雄型端子
１１ 嵌合凸部
１１ａ 接触凸部
１１ｂ 環状の突出部
１１ｃ 基部
１２ シール溝
１３ 電線接続部（圧着部）
１５ 鍔部
２０ ロックばね
２０ａ テーパ部
２０ｂ 第１段差部
２０ｃ 小径部
２０ｄ 解除操作部
２１ 切欠部
３０ シール部材（Ｏリング）
５０ 雌型部材
５１ 嵌合凹部
５１ａ 接触凹部
５１ｂ 肩部
５１ｃ ロック部
５１ｄ 第２段差部
５１ｅ 案内部
５３ 電線接続部（圧着部）
６０ 弾性接触部材
Ｓ セレーション

Claims (6)

1. 雌型部材と雄型部材からなる嵌合体を抜け止めするためのロック機構であって、
   先細りのテーパ部、第１段差部、小径部が先端側から順に外周面に形成されたＣ字状断面を有するロックばねを、径方向の遊動が可能かつ軸方向の移動が規制された状態で同軸状に保持する、前記雄型部材の嵌合凸部と、
   内径が開口端に向かって拡大された案内部、第２段差部、前記案内部の最小内径よりも大きい内径を有するロック部が開口側から順に内周面に形成された、前記雌型部材の嵌合凹部と
   を含み、
   前記嵌合凸部が前記嵌合凹部に挿入されるときに、前記テーパ部が前記嵌合凹部の前記案内部に沿ってしゅう動しながら前記第１段差部の外径が前記嵌合凹部の前記第２段差部の内径以下になるまで前記ロックばねが縮径されることによって、前記嵌合凹部と前記嵌合凸部が互いに嵌合することを許容し、
   前記テーパ部が前記嵌合凹部のロック部に達すると、前記第１段差部の外径が前記嵌合凹部の前記第２段差部の内径よりも大きくなるまで前記ロックばねが拡径することによって、前記嵌合凹部と前記嵌合凸部を抜止めする
   ことを特徴とする嵌合体のロック機構。
2. 前記ロックばねの前記第１段差部および前記嵌合凹部の第２段差部は、いずれも軸方向を向く段差面を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の嵌合体のロック機構。
3. 互いに嵌合可能な雄型電気端子および雌型電気端子からなり、
   前記雄型電気端子が、先細りのテーパ部、第１段差部、小径部が先端側から順に外周面に形成されたＣ字状断面のロックばねを、径方向の遊動が可能かつ軸方向の移動が規制された状態で同軸状に保持する嵌合凸部を有し、
   前記雌型電気端子が、内径が開口端に向かって拡大された案内部、第２段差部、前記案内部の最小内径よりも大きい内径を有するロック部が開口側から順に内周面に形成された嵌合凹部を有し、
   前記嵌合凸部が前記嵌合凹部に挿入されるときに、前記テーパ部が前記嵌合凹部の前記案内部に沿ってしゅう動しながら前記第１段差部の外径が前記嵌合凹部の前記第２段差部の内径以下になるまで前記ロックばねが縮径されることによって、互いに嵌合することを許容し、
   前記テーパ部が前記嵌合凹部のロック部に達すると、前記第１段差部の外径が前記嵌合凹部の前記第２段差部の内径よりも大きくなるまで前記ロックばねが拡径することによって、互いに嵌合した前記嵌合凸部と前記嵌合凹部を抜止めする ロック機構を備える
   ことを特徴とする一対の電気端子。
4. 前記雄型電気端子が、前記嵌合凸部の前記ロックばねを保持する部分よりも先端側に前記テーパ部の先端よりも小径の接触凸部を有するとともに、前記雌型電気端子が、前記嵌合凹部の前記ロック部よりも奥側に前記ロック部よりも小径で弾性接触部材が収容された接触凹部を有し、
   前記嵌合凹部の前記案内部によって前記ロックばねの縮径が開始されるのとほぼ同時に、前記接触凸部と前記接触凹部に収容された弾性接触部材が接触を開始する
   ことを特徴とする請求項３記載の一対の電気端子。
5. 前記雄型電気端子の前記接触凸部にシール部材が装着され、
   前記嵌合凹部の前記案内部による前記ロックばねの縮径が終了する直前に、前記シール部材によって前記接触凸部と前記接触凹部との隙間が閉塞される
   ことを特徴とする請求項３または請求項４記載の一対の電気端子。
6. 前記雄型電気端子の前記ロックばねは、当該ロックばねを縮径させて前記嵌合凸部と前記嵌合凹部との抜止めを解除するための解除操作部を、前記小径部よりも後端側に有する
   ことを特徴とする請求項３または請求項４記載の一対の電気端子。

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