JP2008276991A

JP2008276991A - 電気コネクタ

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Publication number: JP2008276991A
Application number: JP2007116220A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Onuki; 繁大貫
Original assignee: Souriau Japan KK
Current assignee: Souriau Japan KK
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2027-04-25
Also published as: JP5072421B2

Abstract

【課題】振動下においても、電気コンタクト部におけるフレッティングコロージョンの発生を防止して良好な電気接続を確保する新規コネクタ及びそれを用いた電気機器の提供。
【解決手段】本発明は、プラグ型コネクタとソケット型コネクタが嵌合したコネクタに関する。当該コネクタは、プラグ部の円錐台部とソケット部の収容部との当接部を弾性部材によって付勢し、当接部の軸方向の断面において、第２の孔部に収容されているプラグ部の台形部分の下底辺の一端から延びる直線が、プラグ部の台形の斜辺と第２の孔部との密着する部分の線分の中間点で直交している。当該構造によって、振動下において、コネクタの挿抜方向の成分の振動、コネクタの挿抜方向に対する直角方向の成分の振動、コネクタの挿抜方向の回転成分の振動、及び、コネクタの挿抜方向に対する角度方向の成分の振動による外力を制限することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、プラグ型とソケット型とからなる電気コネクタに関し、特に、振動下において良好に接続状態を保持できる電気コネクタに関するものである。

従来から大電流用の電気接続は、端末処理した所定の耐圧ケーブルを端子圧着部で圧着したプラグ型（雄型）コネクタ及びソケット型（雌型）コネクタを互いに軸方向に嵌合して行う場合がある。

嵌合による電気接続には、プラグ部又はソケット部に形成された突部等によって接圧点を形成して互いに直接的に接触させる方法（以下、直接接続法という）や、例えば、ソケット型コネクタの内面の周方向に、ソケット型コネクタの電気コンタクトとして内側放射方向に突出するように弾性コンタクトを配置し、プラグ部が挿入されると、弾性コンタクトはプラグ部からの接圧を受けてソケット型コネクタの内面の外径方向に引っ込むと同時に、その弾性復元力によってプラグ部と密接し間接的に電気接触部を形成する方法（以下、間接接続法という）がある。

これらの種類のコネクタには、プラグ部とソケット部との間に設計上、若干の「遊び」と呼ばれる隙間が存在し、嵌合接続しても若干のガタツキが生じる。

そのガタツキは、直接接続法又は間接接続法の何れにおいても、プラグ型コネクタ又はソケット型コネクタの一方に、コネクタの挿抜方向、挿抜方向に対する角度方向（軸の傾斜）、挿抜方向に対する直角方向（軸の平行移動）、及び、コネクタの挿抜方向の軸に対する回転方向の４つの成分の外力が加わることに起因して発生する。

当該コネクタが、例えば、鉄道分野において電車の車両等の振動下で使用される場合、コネクタの嵌合においてガタツキが存在すると、車両の振動によって上記４つの成分の何れかによる外力がプラグ部とソケット部との接触部に加わって、以下のような悪影響を及す。

振動下では、当該コネクタは、上記４つの成分の何れの外力を受けても、接点が繰り返し微小移動することにより摩擦熱が発生し、プラグ部又はソケット部の表面がフレッティングコロージョン（Fretting Corrosion）を引き起こす。フレッティングコロージョンとは、金属表面が熱で空気中の酸素と酸化することにより、金属メッキ表面に黒色の酸化物を堆積させて金属表面を電気的に絶縁状態にする現象をいう。したがって、振動下では、接点の繰り返し微小移動した部分でプラグ部又はソケット部の表面に積層した金属メッキが磨耗して削り取りられ、該金属メッキの酸化物が堆積していき、ついには、プラグ部自体の金属が露出してその上に酸化物が堆積する。そのため、フレッティングコロージョンが発生すると、接点に絶縁物である酸化物が堆積し、その結果、接触抵抗が増大して良好な電気接触が確保できない。

特許文献１は、間接接続法によるコネクタに、直接接続法の概念を取り入れたコネクタを示した一例である。当該コネクタは、間接接続法を実現する弾性コンタクトを具備したソケット本体と、ソケット本体に挿入されるプラグ本体と、ソケット本体とプラグ本体それぞれの周面に設けられたネジ部と螺合することによって締結される締結部材と、を具備している。ソケット本体には、プラグ本体が挿入されるソケット孔に拡径部が設けられており、プラグ本体には、ソケット孔と相補的な形状でソケット孔の拡径部の表面で当接する圧接部が設けられている。これによって、プラグ本体をソケット本体のソケット孔に挿入し、締結部材で締結すると、弾性コンタクトによる間接接続に加えて、ソケット本体の拡径部とプラグ本体の圧接部とが直接接続された状態で固定されるので、電気的に確実かつ安定した接続状態を確保できるというものである。

特許文献１に係るコネクタは、締結手段を用いて圧接部及び拡径部とを固定することによって、ソケット型コネクタとプラグ型コネクタとを固定しているので、コネクタに振動が加わっても、嵌合したプラグ型コネクタ及びソケット型コネクタは互いに相対的に移動せず、電気接触面においてフレッティングコロージョンが発生することはない。

しかし、一定の環境下、例えば、電車の車両等に具備される保護筐体と、その内部に設置される蓄電器等の物体とからなる電力設備の電気配線等に、保護筐体及び物体のそれぞれにプラグ型又はソケット型コネクタの何れかを装着するような環境下では、当該電力設備の電力系統を保守点検するような場合に、一旦、嵌合したコネクタを取り外す作業を要する。
この場合、特許文献１に係るコネクタを採用すると、以下のような不都合が生じる。第１に、保護筐体から物体を取り出して安全のために電気接続を遮断するには、人手や手動工具等によって上記の締結手段を緩めてから嵌合したコネクタを取り外すという高圧下において危険な作業を伴う。第２に、保守点検作業に、電力系統の通電を遮断する工程、保護筐体から蓄電器等の物体を取り出す工程、及び、ソケット型及びプラグ型のコネクタを手作業により締結手段から取り外す工程の少なくとも三工程を必要とするため作業性の面で好ましくない。第３に、作業工程が多いため、即座に復旧を要するような通電の遮断時間が短い緊急性を要する場合には対応できない。
特開平１０−１７２６６３号

本発明は、上記の課題を解決すべく、振動下においてフレッティングコロージョンの発生を防止する新規的なコネクタと、当該コネクタを電気配線に用いて保守点検の危険性を防止し、保守点検の作業性を向上し、かつ、保守点検における即応性を有する電気機器とを提供することを目的とする。

（１）上述の目的を達成するために、本発明の電気コネクタは、プラグ型コネクタとソケット型コネクタとを有して構成され、
プラグ型コネクタは、
基部と、
基端側円柱部、円錐台部及び末端側円柱部を有するプラグ部と、
を有して構成され、
ソケット型コネクタは、
基部と、
プラグ部の末端側円柱部を収容する第１の孔部と、
第１の孔部に連接されてプラグ部の円錐台部の一部又は全部を、該円錐台部の斜面と密着するように収容する第２の孔部と、
第１の孔部の内面から突出する弾性コンタクトと、
を有して構成され、
プラグ型コネクタ及びソケット型コネクタの少なくとも一方の基部に弾性部材が固定され、
前記プラグ型コネクタ及びソケット型コネクタが嵌合されるときに、プラグ型コネクタの末端側円柱部がソケット型コネクタの第１の孔部に収容されるとともに、弾性コンタクトと接触し、かつ、プラグ型コネクタのブラグ部の円錐台部の一部又は全部がソケット型コネクタの第２の孔部に収容され、
コネクタの挿抜方向の断面において、第２の孔部に収容されているプラグ部の台形部分の下底辺の一端から延びる直線が、前記プラグ部の台形部分の斜辺と第２の孔部とが密着する部分の線分の中間点で直交し、
プラグ型コネクタ又はソケット型コネクタの少なくとも一方が嵌合方向に弾性部材の弾性力によって付勢され、プラグ型コネクタの円錐台部とソケット型コネクタの第２の孔部とが押し付けられるコネクタ。
（２）また、本発明のコネクタは、プラグ型コネクタの円錐台部の外表面及びソケット型コネクタの第２の孔部の表面の少なくとも一方が粗面処理されることが好ましい。
（３）さらに、本発明のコネクタは、前記弾性部材の一端に緩衝部材が配置されることが好ましい。
（４）さらに、本発明に係る電気機器は、（１）ないし（３）の何れかに記載のコネクタを具備し、筐体と、スライドして筐体に収容又は筐体から取り出される物体とを有して構成され、筐体にプラグ型コネクタ又はソケット型コネクタが取り付けられ、物体にソケット側コネクタ又はプラグ側コネクタが取り付けられ、物体を筐体に収容するとコネクタが嵌合し、物体を筐体から取り出すとコネクタの嵌合が解除される。

（発明の効果）
（１）上記（１）に係る発明は、プラグ型コネクタ及びソケット型コネクタが嵌合すると、コネクタの挿抜方向の断面において、第２の孔部に収容されているプラグ部の台形部分の下底辺の一端から延びる直線が、プラグ部の台形の斜辺と第２の孔部とが密着する部分の線分の中間点で直交し、プラグ型コネクタ又はソケット型コネクタが嵌合方向に弾性部材の弾性力によって付勢され、プラグ型コネクタの円錐台部とソケット型コネクタの第２の孔部とが押し付けられる。
これにより、嵌合したプラグ型及びソケット型コネクタは、振動下において、コネクタの挿抜方向に加わる外力、コネクタの挿抜方向に対する直角方向（軸の平行移動方向）に加わる外力、コネクタの挿抜方向の回転方向に加わる外力、及び、コネクタの挿抜方向に対する角度方向に加わる外力のうちの何れか、又は、これらを組み合わせた外力が加わっても、プラグ部とソケット部との間に相対運動は起こらない。
（ａ）コネクタの挿抜方向に加わる外力に起因する繰り返し微小移動は、弾性部材の付勢力で押し付けられることによって制限され、（ｂ）コネクタの挿抜方向に対する直角方向に加わる外力に起因する繰り返し微小移動と、（ｃ）コネクタの挿抜方向の回転方向に加わる外力に起因する繰り返し微小移動とは、弾性部材の付勢力によって圧接されたプラグ部の円錐台部と第２の孔部との嵌合及び該接圧による接触面の摩擦によって制限され、（ｄ）コネクタの挿抜方向に対する角度方向に加わる外力に起因する繰り返し微小移動は、コネクタ嵌合時に、コネクタの挿抜方向の断面において、第２の孔部に収容されているプラグ部の台形部分の下底辺の一端から延びる直線が、プラグ部の台形の斜辺と第２の孔部とが密着する部分の線分の中間点で直交しているため、当該プラグ部のコネクタの挿抜方向の軸が前記台形部分の下底辺の一端を中心として回転して当該軸に対する角度方向に傾斜しようとしても、前記台形部分の上底の一端が、第２の孔部の表面に当接することによって制限される。
上記のように、振動下にあっても、各方向の外力に起因する繰り返し微小移動が制限されることによって、両コネクタは相対運動せずに一体的に振動し、その結果、本発明に係るコネクタは、フレッティングコロージョンを防止し、振動下においても良好な電気接続を確保することができる。
（２）上記の（２）に係る発明は、プラグ型コネクタの円錐台部の外表面及びソケット型コネクタの第２の孔部の表面の少なくとも一方が粗面処理されているので、プラグ部の円錐台部の外表面とソケット型コネクタの第２の孔部の表面との接触面における摩擦抵抗を大きくし、コネクタの挿抜方向の軸を中心とした回転を制限し、プラグ型コネクタ及びソケット型コネクタの相対運動の防止に寄与する。その結果、フレッティングコロージョンを防止する機能を向上させ、振動下においても良好な電気接続を確保することができる。
（３）上記（３）に係る発明は、弾性部材の一端に緩衝部材が配置されるので、弾性部材に吸収される振動がさらに緩衝部材によって吸収され、その結果、プラグ型コネクタ及びソケット型コネクタに加わる各方向の外力が緩和され、間接的にフレッティングコロージョンを防止する機能に寄与することができ、振動下においてもコネクタの良好な電気接続を確保することができる。
（４）上記（４）に係る発明は、筐体にプラグ型コネクタ又はソケット型コネクタが取り付けられ、物体にソケット側コネクタ又はプラグ側コネクタが取り付けられているので、電気機器において物体の収容及び取り出し動作を行うことによって、自動的にコネクタの嵌合及び取外しを行うことができる。
例えば、電力設備等の物体をスライド式の押し入れ、又は、引き出しによって保護筐体内に収容、又は、保護筐体から取り出し可能な電気機器において、保護筐体と物体にプラグ型又はソケット型コネクタのいずれか一方をそれぞれ取り付けて、物体を保護筐体内に収容し、又は、取り出したときに、各コネクタが自動的に嵌合又は解除するような構成とし、蓋体の開閉によってその保護筐体内における物体の収容状態の維持又は解除を行なうことができる。
このような構成にすると、物体を保護筐体内に収容するときは、物体を所定位置まで収容させるまでの間に、上記コネクタのプラグ型コネクタのプラグ部がソケット型コネクタのソケット部に収容されて嵌合動作に入り、次いで、前記プラグ部の円錐台部がソケット部の第２の孔部に当接して当接部を形成し、さらには、当接したまま弾性部材が収縮していき、その収縮に応じた弾性復元力によって当接部に所定以上の接圧が確保された状態で嵌合動作が終了する。物体を保護筐体内の所定位置まで収容したら、弾性部材の弾性復元力で物体が押し戻されないように蓋体を閉じて所定のロック機構で鍵をかける。
これにより、上記の振動に対する本発明に係るコネクタの効果を得るとともに、当該電気機器の保守点検の際に、保護筐体に設けられた前記ロック機構を解除して物体を引き出すことによって、従来の作業において必要とされた電力系統の通電を遮断する工程、保護筐体から蓄電器等の物体を取り出す工程、及び、人手によりソケット型及びプラグ型のコネクタを締結手段から取り外す工程の三工程を同時に行うことができ、その結果、高圧下における締結手段を取り外す手作業による危険性の防止、作業性の向上、及び、通電遮断時間の短縮化による作業の即応性を図ることができる。

本発明の好ましい実施形態について実施例を挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図において、同じ構成要素には同じ符号を用い、適宜その説明を省略する場合がある。
なお、本実施例において、コネクタの挿抜方向なる用語は、プラグ型コネクタ及びソケット型コネクタを直線的に挿抜する方向を示し、挿抜方向に対する角度方向なる用語は、プラグ型コネクタ及びソケット型コネクタを挿抜する方向の軸を傾斜させる方向を示し、挿抜方向に対する直角方向なる用語は、プラグ型コネクタ及びソケット型コネクタを挿抜する方向の軸を平行移動させる方向を示し、挿抜方向の軸を中心とした回転方向なる用語は、プラグ型コネクタ及びソケット型コネクタを挿抜する方向の軸周りに回転する方向を示す。

図１は、鉄道用車両等の振動下において搭載される保護筐体２と、該保護筐体２に収容又は取り出し可能な電力設備等の物体３とを含んだ電気機器１の斜視図を示している。
物体３は一例として蓄電設備であり、保護筐体２は金属製又は樹脂製等、車両の振動に耐え得る材質からなる。物体３の下側には、物体３の下部を収容する枠体３５が配置される。枠体３５は、案内溝等に沿って直線方向にスライド等させることによって保護筐体内に案内される。また、枠体３５の側面には概略的に図示されたプラグ型コネクタ４が具備されている。
保護筐体２内には、プラグ型コネクタ４に対応するソケット型コネクタ５が所定位置に具備されている。
また、プラグ型コネクタ４及びソケット型コネクタ５には、圧着等によって所定の耐圧ケーブルが電気的に接続されており、それぞれ物体３及び車両の所定の装置に接続されるよう電気配線がなされている。

図１では、蓋体３０が開放された状態で、物体３が３個一列に配列されており、１個は保護筐体２に収容される前の状態であり、その他の２個は保護筐体２内に収容されている。保護筐体２に収容される前の状態から物体３を収容する際には、Ａの状態から物体３を矢印方向に押圧すると、物体３は保護筐体２の収容部内に案内される溝部（図示せず）をスライドしながら所定位置で完全に収容される。収容されると、物体３に具備されたプラグ型コネクタ４と保護筐体２内に具備されたソケット型コネクタ５とが互いに嵌合する（破断部符号３７参照）。

図２は、１個の物体３を対応する保護筐体２の収容部に収容した側面図を示している。物体３は人手によって押圧されてスライドしながら保護筐体２内に収容される。その後、矢印の方向に蓋体３０を回動して図示されたように保護筐体２を閉塞し、保護筐体２に具備された公知のロック機構を用いて蓋体３０に鍵をかけ、物体３のスライドを防止している。

図３は、図１及び図２に概略的に示された本発明に係るコネクタのプラグ型コネクタ４及びソケット型コネクタ５それぞれの外観斜視図であり、（ａ）は前方斜視図で（ｂ）は後方斜視図である。また、（ｃ）は前方斜視図のプラグ部及びソケット部を示した破断部分を含んだ図である。

図４は、嵌合前の図３のＸ−Ｘ’の方向から見た断面を示したプラグ型コネクタ４の平面図である。プラグ型コネクタ４は、耐圧ケーブル等（全図を通じて図示せず）を圧着等により接続する圧着部３３を含んだ基部１１とプラグ部１０とからなるプラグ型電気コンタクトと、該プラグ型電気コンタクトを収容するハウジング６とを具備する。ハウジング６内には２つのプラグ型電気コンタクトが配置されている（１つは点線で示されている）。プラグ部１０は、さらに、基端側円柱部７、円錐台部８及び末端側円柱部９とを有して構成される。また、プラグ型コネクタ４には、ハウジング６の一端部近傍にて螺合しながら収容されるネジ式の保持部材１２が具備されるとともに、プラグ型電気コンタクトの基部１１と保持部材１２との間に、例えば、バネからなる弾性部材２３が配置されている。弾性部材２３は、外部から振動が伝わって、コネクタの挿抜方向に力が加わっても後述する嵌合状態を維持できる弾発力（バネ係数）を有するものが選択され、ハウジング６と一体的な環状突部２２に規制されたプラグ部１０の基部１１を軸方向に移動可能に付勢しながら保持部材１２上で保持されている。

一方、図５は、嵌合前の図３のＹ−Ｙ’の方向から見た断面を示したソケット型コネクタ５の平面図である。ソケット型コネクタ５は、耐圧ケーブル等（全図を通じて図示せず）を圧着等により接続可能な圧着部３４を含んだ基部１５と、プラグ型電気コンタクト部を収容するソケット部１４とからなるソケット型電気コンタクトと、該ソケット型電気コンタクトを収容するハウジング１３とを具備する。ハウジング１３内には、プラグ型コネクタ４のプラグ部１０に対応するように２つのソケット型電気コンタクトが配置されている（１つは点線で示されている）。
ソケット型電気コンタクトの基部１５は、ハウジング１３の一端部で螺合するようにハウジング１３内に収容されたネジ式の保持部材１６とハウジング１３の段差部３９との間に保持されている。ソケット型電気コンタクトのソケット部１４は、その内部に第１の孔部１７と、それに連接された第２の孔部１８とを具備する。

第１の孔部１７は、基部１５側に形成された円柱状の空間部からなり、その内表面上に配置され、前記円柱状の空間部の内側放射方向に突出した隆起部を有する環状の弾性コンタクト２４を具備する。弾性コンタクト２４は、図１０（ａ）に概略的に示すように、腹部に緩い円弧状の隆起部を有する導電性の梯子状の略平板からなり、当該平板を環状に形成して前記隆起部が内側放射方向に突出した形状をなす（図１０（ｂ）参照）。
そして、プラグ部１０の末端側円柱部９が挿入されると、弾性コンタクト２４の突出した前記隆起部に接触し、さらに挿入されると、前記隆起部は、末端側円柱部９の表面から受ける押圧力によって第１の孔部の外側放射方向に引っ込みつつ、その弾性復元力でプラグ部１０を押圧して電気接点を形成する。
第２の孔部１８は、プラグ部１０の円錐台部８と比較して斜辺が多少長いが略相補的な形状１９をなしており、先端部近傍にプラグ型コネクタ４のプラグ部１０を挿入する開口部を有し、プラグ部１０が挿入されると、その斜面で密着するように円錐台部８を収容する。

続いて、コネクタを嵌合接続するための工程を説明すると、プラグ型コネクタ４のプラグ部１０とソケット型コネクタ５のソケット部１４とを同軸上に対向するように配置し、例えば、ソケット型コネクタ５を固定した状態で、プラグ型コネクタ４を相対的に近接するように直線的に移動させる。すると、プラグ型コネクタ４のハウジング６がその内部でソケット型コネクタ５のハウジング１３を収容し、次いで、プラグ部１０がソケット部１４の開口部から内部方向に狭まるテーパー面によって第１の孔部１７に向けて案内される。続いて、プラグ部１０の末端側円柱部９が第１の孔部１７に収容されるとともに、円錐台部８と第２の孔部１８とが適合してそれらの斜面で互いに当接し、続いて、これらが当接したまま弾性部材２３が収縮され、最終的に、弾性部材２３の収縮に応じたソケット型コネクタ５方向への弾性復元力によってプラグ部１０の円錐台部８と第２の孔部１８との当接部分における接圧が確保されて、コネクタの嵌合接続が完了する。

図６は、図４のプラグ型コネクタ４と図５のソケット型コネクタ５との実線で示された電気コンタクトに注目して、プラグ型コネクタ４とソケット型コネクタ５との嵌合した状態を示した断面図である。ソケット型コネクタ５のハウジング１３の外面とプラグ型コネクタ４のハウジング６の内面とは、所定の隙間を保ったまま挿入されており、それらのハウジング６，１３の先端部においても自由端となっている。
また、プラグ部１０の末端側円柱部９は、ソケット型コネクタ５の第１の孔部１７内に収容され、弾性コンタクト２４の隆起部によって押圧力を受けながら電気的に接触し、プラグ型コネクタ４とソケット型コネクタ５とを電気的に接続している。
これによって、プラグ型コネクタ４とソケット型コネクタ５との嵌合は、プラグ部１０の円錐台部８とソケット部１４の第２の孔部１８との嵌合、及び、弾性部材２３のソケット型コネクタ５方向への弾性復元力によって実現し、振動下においてコネクタに外力が加わっても、コネクタの挿抜方向に加わる力は、それよりも大きい弾性部材２３の弾性復元力によって制限され、コネクタの挿抜方向に対する直角方向に加わる力は、プラグ部１０の円錐台部８とソケット部１４の第２の孔部１８との適合性及び弾性部材２３の弾性復元による押圧力によって制限され、コネクタの挿抜方向の軸を中心とする回転方向に加わる力は、プラグ部１０の円錐台部８とソケット部１４の第２の孔部１８との接触面における摩擦力によって制限される。

図７は、図６における円錐台形状の第２の孔部１８と、そこに収容されたプラグ部１０の円錐台部８との嵌合状態を示した軸Ｇ方向の拡大断面図を示している。なお、プラグ部１０の構成要素は点線で、ソケット部１４の構成要素は実線で図示されている。
当該拡大断面図におけるソケット部１４の第２の孔部１８は、斜辺ｍｐ及びｍ’ｐ’を有する台形状の空間部を有し、プラグ部１０の円錐台部８は、頂点の位置が点ｐ又はｐ’より多少基部１１方向のｒ又はｒ’にあるが、下底が一致して第２の孔部１８に収容される略相補的な台形である。何れも軸Ｇを中心として対称である。また、プラグ部１０の円錐台部８と第２の孔部１８は、斜辺の線分ｍｒ及びｍ’ｒ’において密着している。さらに、密着している各斜辺の線分ｍｒ及びｍ’ｒ’は、台形の下底辺ｍｍ’の一端ｍ又はｍ’から延びる直線と直交する交点ｏを有する。
この構成は、コネクタの挿抜方向の軸Ｇに対する角度方向の外力が嵌合したコネクタに加わったときに、プラグ１０の軸Ｇが、前記一端ｍ又はｍ’を中心に回転しようとする作用を考慮して設計されている。この構成により、軸Ｇに対する角度方向に外力が働いても、プラグ部１０の円錐台部８における頂点ｒ又はｒ’が直線ｍｐ又はｍ’ｐ’上で交点ｏよりも延長した位置にあるので、プラグ部１０の円錐台部８がソケット部１４の第２の孔部１８内で端点ｍ又はｍ’を中心に回転しようとしても頂点ｒ又はｒ’が斜辺ｍｐ又はｍ’ｐ’に当接して回転できず、よって、当該角度方向に加わる力を制限することができる。

図８及び図９は、図７と同様に軸Ｇ方向の拡大断面図であって、ソケット部１４の第２の孔部１８及びプラグ部１０の円錐台部８それぞれの形状と嵌合状態とを示した図７の変形例である。なお、図８及び図９においてもプラグ部の構成要素は点線で、ソケット部の構成要素は実線で図示されている。

図８は、ソケット部１４の第２の孔部１８は、図７と同様の台形状の空間部を有するが、プラグ部１０の円錐台部８は、ｒｌｌ’ｒ’からなる台形である。第２の孔部１８には円錐台部８の一部分であるｒｍｍ’ｒ’からなる台形部分のみが収容され、第２の孔部１８に密着する線分は、線分ｍｒ及びｍ’ｒ’のみであり、第２の孔部１８に収容された台形部分の下底辺ｍｍ’の一端ｍ又はｍ’から延びる直線と直交する交点ｏを有する。また、図８の変形例では、図７と比較して、基端側円柱部７の直径が大きくなっている。
図９は、ソケット部１４の第２の孔部１８は、図７と同様の台形状の空間部を有するが、プラグ部１０の円錐台部８は、ｒｌｌ’ｒ’からなる台形である。第２の孔部１８には円錐台部８の一部分であるｐｌｌ’ｐ’からなる台形部分のみが収容され、密着する線分は、線分ｌｐ及びｌ’ｐ’のみであり、第２の孔部１８に収容された台形部分の下底辺ｌｌ’の一端ｌ又はｌ’から延びる直線と直交する交点ｏを有する。また、図９の変形例では、図７と比較して、基端側円柱部７及び末端側円柱部９の直径が小さくなっている。

しかし、図８及び図９の何れの変形例においても、ソケット部１４の第２の孔部１８に収容されたプラグ部１０の円錐台部８の一部分をなす台形部分は、その第２の孔部１８に密着する斜辺の線分が、その下底辺の一端から延びる直線と直交する交点を有するように形成されている。
これによって、軸Ｇに対する角度方向に傾斜するような外力が働いても、第２の孔部１８に収容された台形部分の頂点（ｒあるいはｒ’（図８）又はｐあるいはｐ’（図９））が直線ｍｐあるいはｍ’ｐ’（図８）又は直線ｌｒあるいはｌｒ’（図９）上で交点ｏよりも延長した位置にあるので、第２の孔部１８に収容された台形部分の下底辺の端点（ｍあるいはｍ’（図８）又はｌあるいはｌ’（図９））を中心に回転しようとしても前記頂点が第２の孔部１８の斜辺ｍｐ又はｍ’ｐ’に当接して回転できず、よって、当該角度方向に加わる力を制限することができる。

さらに、別の実施形態としては、上述の実施形態におけるプラグ型コネクタ４及びソケット型コネクタ５において、プラグ部１０の円錐台部８の外表面、又は、ソケット部１４の第２の孔部１８の内表面の何れか一方に粗面処理を施することができる。
その粗面処理は、例えば、双方の表面を適合できるように鋸歯状に形成したり、グラインダーを用いて粗面にすることにより、プラグ部１０の円錐台部８の外表面と、ソケット部１４の第２の孔部１８の内表面との間の接触面における摩擦抵抗を大きくする。
これは、振動によってコネクタに伝達される外力が、コネクタの挿抜方向、その挿抜方向に対する直角方向、その挿抜方向に対する角度方向に加えて、当該挿抜方向の軸を中心とした回転方向に加わることをも考慮したものである。通常は、コネクタの嵌合状態において当該回転成分が加わっても、プラグ型コネクタ４及びソケット型コネクタ５は、互いに一体的に嵌合して相対な回転運動が発生することはないが、上記のように、双方の当接面における摩擦抵抗を大きくすることによって、コネクタの挿抜方向の軸を中心とした回転方向の力を制限する補償精度を向上させることができる。その結果、フレッティングコロージョンを防止し、振動下においても良好な電気接続を実現することができる。

さらに、別の実施形態としては、プラグ型コネクタ４に具備されていた弾性部材２３をソケット型コネクタ５の基部１５と保持部材１６との間に配置し、あるいは、弾性部材２３をプラグ型コネクタ４及びソケット型コネクタ５の双方に配置することもできる。
弾性部材２３の嵌合方向への付勢力によって円錐台部８と第２の孔部１８との接圧を調整し、振動によって伝達されるコネクタの挿抜方向の外力を、ソケット型コネクタ側、あるいは、双方のコネクタ側で弾性部材２３によって制限させることができる。特に、双方のコネクタ側に弾性部材２３を配置した場合には、ソケット型又はプラグ型コネクタの一方が固定された場合と比較して、外部から伝達される振動による外力を緩和する効果も期待できるので、コネクタの挿抜方向に加わる外力を制限する精度を高めることができる。

さらに、別の実施形態では、上述の実施形態の構成に、プラグ型コネクタ４又はソケット型コネクタ５の基部１１又は１５と前記弾性部材２３との間に、例えば、板状のゴム等の緩衝部材を配置することができる（図示せず）。これは、例えば、弾性部材２３がプラグ型電気コンタクトの基部１１又はソケット型電気コンタクトの基部１５と直接的に接触していると、外部からの振動が弾性部材２３に直接伝達されてしまうので、弾性部材と基部との間に緩衝部材３６を配置することによって弾性部材２３に加わる振動をさらに吸収することができる。これにより、弾性部材２３に吸収される振動がさらに吸収され、その結果、プラグ型コネクタ及びソケット型コネクタに加わる外力も緩和され、間接的にフレッティングコロージョンを防止する機能に寄与することができる。

次に、図１及び図２に示した電気機器１におけるコネクタの嵌合過程及び電気機器１の保守点検作業工程について説明する。

まず、電気機器１におけるコネクタの嵌合工程について説明すると、図１に示したように、物体３を保護筐体２内にスライドしていくと、プラグ型コネクタ４は、保護筐体２に固定されたソケット型コネクタ５に相対的に嵌合する方向に移動する。保護筐体２と物体３との間の構造上の位置ずれは、公知技術であるフローティングワッシャ構造３８や各ハウジングの先端部に案内部を設けることによって補償され、物体３のスライド移動によってプラグ型コネクタ４とソケット型コネクタ５との嵌合動作が開始される。物体３を所定の最終位置まで収容すると、上述したように、収縮した弾性部材の弾性復元力によってプラグ部１０の円錐台部８とソケット部１４の第２の孔部１８との当接部における接圧が確保された状態でプラグ型コネクタ４とソケット型コネクタ５との嵌合動作が終了する。そして、図２に示した蓋体３０を閉じると、蓋体３０と蓋体３０に設けられた突起部３１とが、枠体３５と物体３とを押圧する。これにより、物体３は弾性部材２３の弾性復元力によって押し戻されない。最後に、保護筐体２と共に協働するロック機構を用いて鍵をかけて、前記当接部の接圧状態を維持する。
これによって、振動下において、コネクタの挿抜方向に加わる外力、コネクタの挿抜方向に対する直角方向に加わる外力、コネクタの挿抜方向の回転方向に加わる外力、及び、コネクタの挿抜方向に対する角度方向に加わる外力のうちの何れか、又は、これらを組み合わせた外力が加わっても、当該外力は制限され、プラグ部とソケット部との間に相対運動は起こらない。

次に、電気機器１の保守点検作業について説明する。
まず、保護筐体２に収容された物体３を取り出すために、前記ロック機構を解除して、蓋体３０を開放する。このとき、嵌合しているコネクタにおいて、収縮していた弾性部材が解放され、弾性復元力によって物体３が多少取り出し方向に移動する。次いで、物体３を作業者の手前方向にスライドさせながら引き出すと、プラグ型コネクタ４及びソケット型コネクタ５の嵌合は自動的に解除される。最終的に、図１のＡの状態となるまで引き出して、電気配線状況、コネクタの疲労状況又は物体３の性能品質等をチェックする。
これによって、従来の作業において必要とされた電力系統の通電を遮断する工程、保護筐体から蓄電器等の物体を取り出す工程、及び、人手によりソケット型及びプラグ型のコネクタを締結手段から取り外す工程の三工程を同時に行うことができ、その結果、従来から行なわれていた高圧下で締結手段を取り外す手作業による危険性の防止、作業性の向上、及び、通電遮断時間の短縮化による保守点検の即応性を図ることができる。

以上、実施例を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものでなく、例えば、鉄道車両に具備される電気機器以外にも、工事現場等の振動の起こりうる環境下で設置されたユニット設備等に適用したり、電気機器においてプラグ型コネクタ４及びソケット型コネクタ５を物体３と保護筐体２のそれぞれ互いに対向する面上に取り付けて嵌合させる構造としたり、電気機器において、蓋体３０と物体３との間にバネ等の弾性部材を設けて保護筐体と物体との間の位置ずれに起因するガタツキを緩和したり、円錐台部８及び第２の孔部１８の形状を角錐台及びそれに相補的な形状とする等、本発明の要旨の範囲で適宜、付加、変形等なしうるものである。

本発明の電気機器の外観斜視図。本発明の電気機器において物体を保護筐体に収容した断面図。（ａ）本発明のプラグ型コネクタ及びソケット型コネクタの分離した外観前方斜視図。（ｂ）本発明のプラグ型コネクタ及びソケット型コネクタの分離した外観後方斜視図。（ｃ）本発明のプラグ型コネクタ及びソケット型コネクタの部分破断した箇所を含む分離した外観後方斜視図。プラグ型コネクタのＸ−Ｘ’の方向から見た断面を示した平面図。ソケット型コネクタのＹ−Ｙ’の方向から見た断面を示した平面図。プラグ型コネクタ及びソケット型コネクタの嵌合した状態の断面図。プラグ部の円錐台部とソケット部の第２の孔部との嵌合した軸方向の拡大断面図。プラグ部の円錐台部とソケット部の第２の孔部との嵌合した軸方向の拡大断面図の変形例。プラグ部の円錐台部とソケット部の第２の孔部との嵌合した軸方向の拡大断面図の変形例。（ａ）弾性コンタクトの組立前の平面図。（ｂ）弾性コンタクトを組み立てた立体図。

符号の説明

１・・・電気機器
２・・・筐体
３・・・物体
４・・・プラグ型コネクタ
５・・・ソケット型コネクタ
６・・・ハウジング
７・・・基端側円柱部
８・・・円錐台部
９・・・末端側円柱部
１０・・プラグ部
１１・・基部
１２・・保持部材
１３・・ハウジング
１４・・ソケット部
１５・・基部
１６・・保持部材
１７・・第１の孔部
１８・・第２の孔部
１９・・相補的形状部分
２２・・環状突部
２４・・弾性部材
３０・・蓋体
３１・・突起部
３３・・圧着部
３４・・圧着部
３５・・枠体
３８・・フローティングワッシャ構造
３９・・段差部
ｌ，ｌ’・・円錐台部の下底辺の端点
ｒ，ｒ’・・円錐台部の上底辺の端点
ｍ，ｍ’・・第２の孔部の下底辺の端点
ｐ，ｐ’・・第２の孔部の上底辺の端点
ｏ・・・交点

Claims

プラグ型コネクタとソケット型コネクタとを有して構成されるコネクタにおいて、
プラグ型コネクタは、
基部と、
基端側円柱部、円錐台部及び末端側円柱部を有するプラグ部と、
を有して構成され、
ソケット型コネクタは、
基部と、
プラグ部の末端側円柱部を収容する第１の孔部と、
第１の孔部に連接されてプラグ部の円錐台部の一部又は全部を、該円錐台部の斜面と密着するように収容する第２の孔部と、
第１の孔部の内面から突出する弾性コンタクトと、
を有して構成され、
プラグ型コネクタ及びソケット型コネクタの少なくとも一方の基部に弾性部材が固定され、
前記プラグ型コネクタ及びソケット型コネクタが嵌合されるときに、プラグ型コネクタの末端側円柱部がソケット型コネクタの第１の孔部に収容されるとともに、弾性コンタクトと接触し、かつ、プラグ型コネクタのプラグ部の円錐台部の一部又は全部がソケット型コネクタの第２の孔部に収容され、
コネクタの挿抜方向の断面において、第２の孔部に収容されているプラグ部の台形部分の下底辺の一端から延びる直線が、前記プラグ部の台形部分の斜辺と第２の孔部とが密着する部分の線分の中間点で直交し、
プラグ型コネクタ及びソケット型コネクタの少なくとも一方が嵌合方向に弾性部材の弾性力によって付勢され、プラグ型コネクタの円錐台部とソケット型コネクタの第２の孔部とが押し付けられるコネクタ。
プラグ型コネクタの円錐台部の外表面及びソケット型コネクタの第２の孔部の表面の少なくとも一方が粗面処理されることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
前記弾性部材の一端に緩衝部材が配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のコネクタ。
請求項１ないし３の何れかに記載のコネクタを具備する電気機器であって、
筐体と、スライドして筐体に収容又は筐体から取り出される物体とを有して構成され、
筐体にプラグ型コネクタ又はソケット型コネクタが取り付けられ、
物体にソケット側コネクタ又はプラグ側コネクタが取り付けられ、
物体を筐体に収容するとコネクタが嵌合し、物体を筐体から取り出すとコネクタの嵌合が解除される電気機器。