JP4234536B2 - 電源遮断コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、電源部と負荷部との間を電気的に接続・遮断する電源遮断コネクタに関するものである。また、本発明は特に、電源部と負荷部との間が電気的に接続されたオン状態から電気的に遮断されるオフ状態に移行した際に、負荷部の電荷を放電させることができる電源遮断コネクタに関するものである。

電源部と負荷部との間を電気的に接続・遮断する電源遮断コネクタは、電気機器や自動車等に搭載された電子機器に電気配線を施す際の結線部分に用いられている。これらのコネクタは通常、電源側端子と負荷側端子からなる一対の端子のみからなっているため、端子を互いに離間した遮断状態では、負荷部のコンデンサ等に電荷が蓄えられている場合は、これが残ったままになる。そのため、電気機器や電子機器のメンテナンス時には、負荷部をアースに接続して負荷部に蓄積された電荷をアースより開放するための放電手段を別途設ける必要があった。

この改善策として、特許文献１のような回路遮断装置が知られている。この遮断装置は装置本体内に電源側端子と負荷側端子に加えてアース側端子を有している。そして、導電面を有するプラグを装置本体に抜き挿しすることにより、電源部と負荷部とが電気的に遮断と接続がされ、オフ状態とオン状態が成立する。

電源側端子・負荷側端子、及び、負荷側端子・アース側端子は、プラグの挿し・抜きにより電気的に接続・遮断、及び、遮断・接続する。例えば、プラグを装置本体に差し込んだオン状態では電源側端子と負荷側端子とがプラグを介して電気的に接続するとともに、負荷側端子とアース側端子とは電気的に遮断する。そして、プラグを装置本体から抜かれたオフ状態では、プラグを介して電気的に接続していた電源側端子と負荷側端子は電気的に遮断され、電気的に遮断されていた負荷側端子とアース側端子は電気的に接続する。これにより、負荷部に蓄えられた電荷が放電される。
特開２００２−３１９３３４号公報

特許文献１のような回路遮断装置は上記機構を実現するために、装置本体内に電源側端子、負荷側端子、アース側端子以外にも多数の部品を必要とする。例えば、アース側接続端子は、その端子を構成する金属成型板以外にも、アース側端子を動かすためのスプリングが必要である。

すなわち、スプリングの弾性力を利用して、オン状態ではアース側端子を負荷側端子と離間させて電気的に遮断させる位置にもっていき、オフ状態ではアース側端子を負荷側端子に接触させて電気的に接続させる位置にもっていく働きをさせるためのスプリングが必要となる。

その他に、電源側端子及び負荷側端子は、断面が円状のプラグを挟み保持するために拡径方向に弾性変形可能な多接点バネ部材が必要となる。このように、従来の回路遮断装置は、装置本体内に、電源側端子、負荷側端子、アース側端子以外にも多数の部品が必要であり、また装置の構造も複雑になるという問題がある。

本発明は、オン状態からオフ状態に移行した際に、負荷部の電荷を放電させることができる電源遮断コネクタについて、その構造が簡単なものを提供することを目的とする。

本発明は、請求項１、請求項２及び請求項３の発明からなる。
請求項１に係る発明は、プラグの抜き挿しによりアース側端子と負荷側端子が接触、離間する電源遮断コネクタにおいて、前記プラグの一部に形成された導電面と、前記プラグの先端が嵌合する嵌合部を有する電源側端子と、
前記プラグを前記嵌合部に抜き差しする過程において、前記導電面の軌跡上に重なるように配置される前記負荷側端子と、前記プラグの引抜時において、前記負荷側端子と電気的に接続される前記アース側端子とを備え、
前記負荷側端子は弾性体の板状体からなり、前記プラグの引抜時は前記板状体の先端部が自身の弾性により前記アース側端子と接触し、前記プラグの挿入時は前記板状体が前記プラグの移動に抗して変形することにより前記板状体の先端部が前記アース側端子と離間し、前記導電面を介して前記電源側端子と前記負荷側端子は電気的に接続されることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記プラグの先端が挿し入れられるに従って前記導電面が軌跡を描いていく過程でこれに連動して動く離隔補助部をさらに備え、前記離隔補助部は、前記プラグの挿入と共に連動して動くことにより弾性体の板状体である前記負荷側端子を変形させ、前記負荷側端子と前記アース側端子を離間することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、前記電源遮断コネクタの前記電源側端子の前記嵌合部と前記プラグとは、導電性を有する複数の回転体を介して電気的に接続されることを特徴とする。

本発明は以下のような効果がある。
まず、請求項１に係る電源遮断コネクタは、アース側端子、負荷側端子を構成する板状体自身が有する弾性変形のみによりアース側端子と負荷側端子とを接触、離間させる作用を行なわせている。そのため、電源遮断コネクタにおいて、これらの端子を構成する部材以外の部材は必要が無くなる。よって、電源遮断コネクタの構造を簡単にすることができる。

請求項２に係る電源遮断コネクタは、アース側端子又は負荷側端子を構成する板状体の変形を助けるための離間補助部材を用いてアース側端子と負荷側端子との離間を補助させるようにしてある。そのため、負荷側端子又はアース側端子を構成する板状体の変形を十分なものとすることができ、アース側端子と負荷側端子との電気的な遮断がより確実となる。

請求項３に係る電源遮断コネクタは、電源遮断コネクタの電源側端子の嵌合部と前記プラグとの電気的な接続は、常に回転体を介して行なわれているので、プラグを抜いてプラグと電源側端子の嵌合部が離れる瞬間においては、アーク放電が回転体とプラグとの間のみで起こることになる。回転体は曲面をなしているので、アーク放電が発生しても、その衝撃を点又は線で受け止めるため、回転体の損傷が起こりにくい。このようにアーク放電の衝撃を回転体が受け止めるため、電源側端子の嵌合部とプラグの金属部分の損傷を防ぐことができる。

本発明の実施の形態にかかる電源遮断コネクタは、図１及び図２のようにプラグ１と負荷側端子２およびアース側端子３を主要部とし、それに加えて電源と接続される電源側端子４を有している。プラグ１は棒状体をなしその表面は導電面６となっている。また、負荷側端子２及び電源側端子４中の符号１１（図２参照）はプラグ１を保持するための舌片である。符号５はプラグの柄である。

プラグ１の先端７は、電源側端子４の嵌合部８に突入できるようになっており、プラグ１の抜き・挿しにより、先端７が嵌合部８と電気的に遮断・接続される。また、プラグ１を抜き挿しする過程における導電面６の軌跡は図２（ａ）のように負荷側端子２と重なるようにしてある。

負荷側端子２は１つの弾性体の板状体からなっており、図１（ａ）のように、プラグ１が抜き出された状態では、常時板状体の先端部９が板状体自身の弾性によりアース側端子３と接点１０でもって接するようになっている。この状態では、負荷側端子２とアース側端子３は互いに電気的に接続される。

また、図１（ｃ）、図２（ｃ）のように、プラグ１が挿しこまれた状態では、プラグ１の先端７が電源側端子４の嵌合部８に突入しており、また、負荷側端子２の板状体がその弾性力により、プラグ１の導電面６に押し当てられた状態となっている。この状態では、負荷側端子２と電源側端子４がプラグ１の導電面６を介して電気的に接続される。

ここで、本発明に係る電源遮断コネクタは、プラグ１を抜いた状態では、負荷側端子２と電源側端子４が電気的に遮断されるオフ状態が成立し、プラグ１を差し入れた状態では、負荷側端子２と電源側端子４が電気的に接続されるオン状態が成立するものである。

説明の都合上まず、オフ状態について説明する。図１（ａ）、図２（ａ）に示すオフ状態ではプラグ１が抜かれているので、プラグ１の先端７は電源側端子４の嵌合部８と接しておらず、また、負荷側端子２と電源側端子４の間には何もないので、負荷側端子２と電源側端子４は電気的に遮断される。なお、図１（ａ）のように負荷側端子２の先端部９とアース側端子３は接点１０でもって接しており互いに電気的に接続されている。この状態では、負荷側に蓄えられていた電荷が放電される。

次に、オン状態について考える。図１（ｂ）、図２（ｂ）のように、プラグ１を嵌合部８へ進め、挿し入れていくと、先端７が負荷側端子２に近づく。そして、導電面６の軌跡は負荷側端子２と重なっているので、先端７が負荷側端子２直下の導電面６の軌跡を通過する際に、先端７の移動に抗して弾性体の板状体が変形する。

この変形により、図１（ｃ）のように、アース側端子３と接点１０でもって接していた先端部９が、アース側端子３と離間するようになり、負荷側端子２とアース側端子３とは電気的に遮断されるようになる。なお、導電面６の軌跡は負荷側端子２と重なっているので、負荷側端子２はその棒状体の弾性力により、プラグ１の導電面６に押し当てられ、プラグ１の導電面６と電気的に接続される。

そして、図１（ｃ）、図２（ｃ）のように、プラグ１を引き続いて嵌合部８へ進めていくと、先端７が電源側端子４の嵌合部８に突入する。これにより、負荷側端子２と電源側端子４とは、プラグ１の導電面６を介して電気的に接続されオン状態が実現される。なお、この状態では、プラグ１の導電面６の下面はアース側端子３から離れているのでこれら同士がショートすることはない。このオン状態からプラグ１を抜き切ると再び、図１（ａ）、図２（ａ）のような状態となり、負荷側に蓄えられていた電荷が放電される。

以上のように、本発明に係る電源遮断コネクタは、オン状態からオフ状態に移行した際に、負荷部の電荷を放電させることができる機能を、プラグ１と負荷側端子２およびアース側端子３を主要部とする部品のみで実現することができる。よって、電源遮断コネクタの構造を簡単にすることができる。

次に、本発明に係る電源遮断コネクタの機能をさらに向上させるための変形例について図３及び図４を参照しながら説明する。本例では、プラグ１を差し入れる際に、先端７が挿し入れられるに従って導電面６が軌跡を描いていく過程でこれに連動して動く可動部１２を有している。そして導電面６と連動して動く可動部１２は、プラグ１の挿入と共に負荷側端子２の棒状体を弾性力に抗して変形させ、負荷側端子２の先端部９をアース側端子３から離間させる作用を持たすようにする。

こういった作用を持たせるために、例えば図３（ａ）、図４（ａ）のように可動部１２に鉤１３を設け、軸１４を支点として鉤１３が自在に動くようにする。こうすることで、図３（ｂ）、図４（ｂ）のように、プラグ１の先端７が挿し入れられる過程で、可動部１２と接触すると、図４（ａ）の状態で負荷側端子２を支持していた鉤１３は軸１４を中心として上方に持ち上がる。そして、図３（ｃ）、図４（ｃ）のように負荷側端子２をその棒状体の弾性力に抗して変形させ、負荷側端子２の先端部９をアース側端子３から離間させることができる。

ここで、鉤１３は、軸１４を支点として自在に動くので、拡大てこの原理で、大きく動く。そのため、プラグ１が細いものであっても、負荷側端子２を構成する板状体の変形を十分なものとすることができ、その先端部９をアース側端子３から大きく離間させることができる。そのため、負荷側端子２とアース側端子３との電気的な遮断がより確実となる。

以上の例では、弾性体の板状体からなる端子は、負荷側端子２のみであったが、これは、アース側端子３であってもよいし、負荷側端子２とアース側端子３の両方であっても良い。

すなわち、プラグ１を抜き挿しする過程における導電面６の軌跡が負荷側端子２、アース側端子３に重なるようにすれば、プラグ１の先端７が負荷側端子２、アース側端子３の直下（上）の導電面６の軌跡を通過する際に、弾性体の板状体が先端７の移動に抗して上がろう（下がろう）とする。これにより、板状体からなる負荷側端子２、アース側端子３が変形し、互いに離間するようになり、負荷側端子２とアース側端子３は電気的に遮断される。

次に、以上の本発明に係る電源遮断コネクタを、電気機器や自動車等に搭載された電子機器に施す場合を考える。ここで、電気機器や電子機器の保守点検等をする場合は負荷側端子２と電源側端子４との電気的接続を解除するために、電源側端子４の嵌合部８に挿し入れられたプラグ１を抜かなければならない。

これは、作業者の安全面や電装品へのダメージを考慮し、負荷側端子２と電源側端子４との電気的接続を解除することで電子機器を電源回路から遮断した状態で作業に当たらなければならないためである。そのため、電源側端子４の嵌合部８に挿し入れられたプラグ１を抜くときは、通常の場合は電圧がプラグ１を介して負荷側端子２と電源側端子４にかかった通電状態で行うことになる。

負荷側端子２と電源側端子４に加わる電圧が高い場合にはプラグ１の先端７が電源側端子４の嵌合部８から離れる瞬間にアーク放電が発生する。特にコネクタが自動車に用いられる場合には、電源の高電圧化に伴い、より大きなアーク放電が発生するようになっている。さらに、負荷側端子２と電源側端子４に加わる電圧によっては、プラグ１を電源側端子４の嵌合部８に挿し込む際にもアーク放電が発生する場合もある。

アーク放電により、電源側端子４の嵌合部８とプラグ１の先端７の金属部が損傷を受け、接触不良を起こす原因となるため、電源側端子４の嵌合部８とプラグ１とは、導電性を有する複数の回転体１５を介して電気的に接続されることが好ましい。

すなわち、電源側端子４の嵌合部８とプラグ１相互の電気的接続は導電性を有する複数の回転体１５を介して行ない、また、これにより、電源側端子４の嵌合部８とプラグ１の相対運動を確保できるようする。図５を参照しながらこれを説明する。

本形態では、電源側端子４の嵌合部８の内壁にプラグ１の抜き挿し方向において、板状又は棒状の形状をなすプラグ１を両側から回転体１５でもって挟むことができるように嵌合部８の入り口付近に複数の軸受部１６を設け、回転体１５を収納している。プラグ１を電源側端子４の嵌合部８に挿し入れ始めると、各回転体１５は点接触又は線接触でもって、プラグ１と接触し、電源側端子４の嵌合部８とプラグ１とが電気的に接続される。回転体１５はプラグ１の進行を助けるように、プラグ１の本体を両側から挟んでいるため、プラグ１の抜き挿し抵抗が少ない円滑な相対運動が確保される。

回転体１５は曲面体を基本としており、すなわち、プラグ１と接触する部分が曲面体を基本としたものとなっているので強度を高くすることができ、プラグ１の電源側端子４の嵌合部８への抜き挿しを繰り返しても磨耗しにくい。

さらに、回転体１５は曲面をなしているので、プラグ１の先端７との間でアーク放電が発生しても、その衝撃を点又は線で受け止めるため、回転体１５の損傷が起こりにくい。その結果として、電源側端子４の嵌合部８とプラグ１の先端７の金属部分の損傷を防ぐことができる。

また、プラグ１の抜き挿しを繰り返しても、プラグ１と回転体１５とが接触する部分はその度毎に異なるので、回転体１５の磨耗を少なくすることができ、良好な電気的接続を保つことができる。

以上の回転体１５は表面が導電性を持つものであれば何でも良いため、回転体１５の材料は金属ばかりでなく、プラスチックなどの表面に金属メッキしたもの等も適用することができる。

軸受部１６は、回転体１５を自在に回転できるように保持できるものであれば何でも良い。たとえば、図６に示したように、回転体１５と軸受部１６とが接する部分において、回転体１５の頂部を軸受部１６となる孔に保持するもの（図６（Ａ））、回転体１５の頂部に設けられた突起を軸受部１６となる孔に差し込んで保持するもの（図６（Ｂ））そして、回転体１５を貫く軸の両端を軸受部１６となる孔で保持するもの（図６（Ｃ））、回転体１５の頂部に設けられた凹部に軸受部１６となる突起を挿し込むものがある（図６（Ｄ））。ここで、回転体１５の回転を良好にするため、軸受部１６に導電性のグリスを盛っても良い。

さらに、図５の形態では、電源側端子４の嵌合部８の入り口付近のみにプラグ１を両側から一対の回転体１５でもって挟むように２つだけの回転体１５を設けていたがこれに限られることはない。すなわち、図７のように、電源側端子４の嵌合部８の両側面側の内壁に、プラグ１の抜き挿し方向と平行な方向に複数の軸受部１６を設け、回転体１５を収納するようにしてもよい。これによれば、プラグ１の電源側端子４の嵌合部８への案内を多数の回転体１５でもって行なうようになるため、プラグ１の抜き挿しがより円滑になる。

この形態において、複数の回転体１５のうちの一部の回転体１５の硬度を、他の回転体１５の硬度よりも高くすることも可能である。例えば、図７に示すように、電源側端子４の嵌合部８の入り口側に位置した一対の回転体１５ａの硬度を他の回転体１５の硬度よりも高くする。この位置の回転体１５ａは、電源側端子４の嵌合部８の内壁にプラグ１の抜き挿し方向と平行な方向に並べられた回転体１５の中で、プラグ１を嵌合部８に差し込んでいく際に最初にプラグ１の先端７と接触するものであり、また、抜いていく際に最後までプラグ１の導電面６と接触しているものである。

この位置の回転体１５ａは、プラグ１の電源側端子４の嵌合部８への抜き挿しにおいて唯一、プラグ１の先端７との間でアーク放電が発生する回転体である。したがって、この回転体１５ａの硬度さえ他の回転体１５の硬度よりも高くしておけば、アーク放電による回転体１５ａの損傷を一層軽減させることができる。

本発明に係る電源遮断コネクタは、電気機器や自動車等に搭載された電子機器に電気配線を施す際の結線部分に用いることができる。

本発明の実施の形態に係る斜視図であり、（ａ）プラグを抜いた状態で、（ｂ）はプラグを挿し入れている途中の状態、（ｃ）はプラグを挿し入れが終わった状態である。 本発明の実施の形態に係る断面図であり、（ａ）プラグを抜いた状態で、（ｂ）はプラグを挿し入れている途中の状態、（ｃ）はプラグを挿し入れが終わった状態である。 本発明の別の実施の形態に係る斜視図であり、（ａ）プラグを抜いた状態で、（ｂ）はプラグを挿し入れている途中の状態、（ｃ）はプラグを挿し入れが終わった状態である。 本発明の別の実施の形態に係る断面図であり、（ａ）プラグを抜いた状態で、（ｂ）はプラグを挿し入れている途中の状態、（ｃ）はプラグを挿し入れが終わった状態である。 本発明の別の形態の電源側端子４の嵌合部８である。（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ‘における断面図である。 上記形態の回転体と軸受部の関係を示した断面図である。 本発明のさらに別の形態の電源側端子４の嵌合部８である。（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ‘における断面図である。

符号の説明

１ プラグ
２ 負荷側端子
３ アース側端子
４ 電源側端子
５ 柄
６ 導電面
７ 先端
８ 嵌合部
９ 先端部
１０ 接点
１１ 舌片
１２ 可動部
１３ 鉤
１４ 軸
１５ 回転体
１５ａ 回転体
１６ 軸受

Claims (3)

1. プラグの抜き挿しによりアース側端子と負荷側端子が接触、離間する電源遮断コネクタにおいて、
   前記プラグの一部に形成された導電面と、
   前記プラグの先端が嵌合する嵌合部を有する電源側端子と、
   前記プラグを前記嵌合部に抜き差しする過程において、前記導電面の軌跡上に重なるように配置される前記負荷側端子と、
   前記プラグの引抜時において、前記負荷側端子と電気的に接続される前記アース側端子とを備え、
   前記負荷側端子は弾性体の板状体からなり、前記プラグの引抜時は前記板状体の先端部が自身の弾性により前記アース側端子と接触し、前記プラグの挿入時は前記板状体が前記プラグの移動に抗して変形することにより前記板状体の先端部が前記アース側端子と離間し、前記導電面を介して前記電源側端子と前記負荷側端子が電気的に接続されることを特徴とする電源遮断コネクタ。
2. 前記プラグの先端が挿し入れられるに従って前記導電面が軌跡を描いていく過程でこれに連動して動く離隔補助部をさらに備え、
   前記離隔補助部は、前記プラグの挿入と共に連動して動くことにより弾性体の板状体である前記負荷側端子を変形させ、前記負荷側端子と前記アース側端子を離間することを特徴とする請求項１記載の電源遮断コネクタ。
3. 前記電源遮断コネクタの前記電源側端子の前記嵌合部と前記プラグとは、導電性を有する複数の回転体を介して電気的に接続されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電源遮断コネクタ。

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