JP5375440B2

JP5375440B2 - 雄型コネクタ及びコネクタ装置

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Publication number: JP5375440B2
Application number: JP2009195528A
Authority: JP
Inventors: 聡史釣田; 武士石橋
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-08-26
Also published as: US8298022B2; JP2011048983A; US20110053404A1

Description

本発明は、触手対策を施した雄型コネクタ及びコネクタ装置に関する。

例えば、電気自動車において、車載機器類に電力を供給するためのコネクタ装置として、車載機器のケースに雄型コネクタを取り付け、ワイヤハーネスの電線に接続した雌型コネクタを上記の雄型コネクタに着脱できるようにした構成が提供されている。機器側の雄型コネクタは、コネクタハウジングに一対の雄型端子金具を装着し、各雄型端子金具の周りを円筒状の筒状部によって包囲した構造となっており、その筒状部は電線側の雌型コネクタの嵌合部を内部に挿入できるように前面が開放した形態である。このため、例えばメンテナンス等のために電線側の雌型コネクタを取り外した場合には、機器側の雄型コネクタの雄型端子金具は外部に露出された状態となる。

一方で、車載機器内には動力用の電気回路が収容されているため、回路の動作状態によっては雄型端子金具が充電状態となっており、雌型コネクタを取り外した状態では、作業者が不用意に雄型端子金具に触れて電撃を受けることが懸念される。

斯かる懸念に対処すべく、特許文献１に記載の構造も検討されている。これは、雄型端子金具の周囲を包囲する筒状部の内周面に規制リブを突設しておき、筒状部と雄型端子金具との間の隙間に手指が進入しようとした場合には、上記規制リブによって手指の進入が阻止されるようにするものである。

特開２００２−５６９１９号公報

しかしながら、上述のように筒状壁に規制リブを突設する構造では、電線側の雌型コネクタには上記規制リブとの干渉を回避するための溝を嵌合部の外周面に形成しなくてはならず、その結果、嵌合部の構造が複雑になったり、スペース的な制約を生じたりしてコネクタが大型化する傾向を呈する。また、上記文献１の図８及び図９に示されているように、雄型端子金具の先端に樹脂製の絶縁子を取り付ける従来の構成では、異物が絶縁子に強く衝突すると絶縁子が外れて絶縁機能が失われてしまい、十分な信頼性を得ることができない。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、雄型端子金具に手指が触れて電撃を受けることを高い信頼性で防止することができ、且つ小型化が可能な雄型コネクタ及びコネクタ装置を提供することを目的とする。

本発明は、雌型コネクタに設けられた雌型端子金具と接続される雄型端子金具をコネクタハウジング内に備えてなる雄型コネクタであって、前記雄型端子金具は、同雄型端子金具の先端部に成形された絶縁被覆部と、前記絶縁被覆部よりも前記雄型端子金具の基端側に配されて前記雌型端子金具が接続される導電部と、を有しており、前記コネクタハウジングには、前記導電部に手指が接触不能な寸法を隔てて前記雄型端子金具を包囲する壁状の筒状部が突設されることで、前記筒状部と前記導電部との間に、前記雌型コネクタに設けられた嵌合部が進入可能な嵌合空間が形成され、前記絶縁被覆部と前記導電部との間には、前記絶縁被覆部と前記導電部とから構成される凹んだ形状のくびれ部が設けられていることに特徴を有する。

このような構成によれば、雄型端子金具の先端部に絶縁被覆部を成形し、雄型端子金具の導電部に手指が接触不能な寸法で嵌合空間が設けられているから、コネクタ離脱時に雄型端子金具の導電部に手指が触れて電撃を受けることを高い信頼性で防止することができる。つまり、絶縁子を雄型端子金具の先端に組み付ける構造と比較して、絶縁被覆部を成形することで、保持強度を格段に向上させることができるから、異物や外力により絶縁機能が損なわれる可能性を十分に低減できる。加えて、絶縁子を組み付けるよりも、手間がかからず品質管理も容易である。また、筒状部の内周に規制リブを突設する等のコネクタハウジング上に触手防止構造を設ける必要がないから、コネクタ構造の簡易化によるコスト削減やコネクタの小型化が可能である。

また、絶縁被覆部が成形された導電部の先端の形状は、くびれ部により凹凸形状を有するから表面積が広くなる。よって、筒状部に押し込まれた手指と絶縁被覆部との接触点から被覆されていない導電部までの沿面距離が、平坦な先端部を有する導電部と比較して長く確保でき、手指がより導電部に接触しにくい構造とすることができる。

前記雄型端子金具のうち前記絶縁被覆部が成形された部分には、溝部が形成されていてもよい。これにより、絶縁被覆部は、雄型端子金具の表面に沿って均一厚さに樹脂モールドすることで、上記の絶縁被覆部の成形によりくびれ部を形成するのと同様の効果が得られる。

前記コネクタハウジングには前記筒状部が隣り合わせに対をなして並べられ、両筒状部間には前記雌型コネクタのガイド溝内に挿入される案内リブが形成されていてもよい。このように、両筒状部間に案内リブを設けることで、嵌合空間内に手指が進入するのを妨げ、さらに雄型端子金具の導電部に接触しにくい構造とすることができる。また、雌型コネクタに嵌合する際に、正しい位置関係でコネクタを嵌合させることができる。

上記の雄型コネクタと、この雄型コネクタと嵌合される雌型コネクタとからなるコネクタ装置であって、前記雌型コネクタは、雌型端子金具と、前記雌型端子金具を収納するための雌側キャビティを有する嵌合部と、前記嵌合部に設けられ前記雌側キャビティに装着された前記雌型端子金具を係止すると共に、撓み許容空間に弾性的に変形することで前記雌型端子金具の係止状態を解除するランスとを備え、前記両コネクタの嵌合時に前記雄型コネクタの前記案内リブが前記雌型コネクタの前記撓み許容空間に進入して前記ランスの弾性変形を規制可能に設定されていてもよい。

このような構造によれば、他の発明と同様に、コネクタ離脱時に雄型端子金具に手指が触れて電撃を受けることを高い信頼性で防止することができると共に、雄型及び雌型の両コネクタを嵌合させると、雄型コネクタに設けられた案内リブが雌型コネクタの撓み許容空間に進入する。これによって、雌型コネクタのランスが雌型端子金具の係止解除方向に撓み変形しないように規制されるから、雌型端子金具は二重係止状態となり、雌型端子金具の保持強度が高まる。また、仮に、ランスが雌型端子金具に対して正規の係止状態となっていないときには、ランスが変形して撓み許容空間内に突出した状態となっているから、両コネクタを嵌合させると案内リブが撓み許容空間内に進入しようとしたときにランスに当接してそれ以上の嵌合が阻止され、係止不良の状態にあることを直ちに検知することができる。また、案内リブを雄型コネクタに設けたことで、雌型コネクタに嵌合する際のガイドとしての機能を果たすことができる。しかも、案内リブを雄型コネクタに一体に形成したから、部品点数の増加を抑え、かつコネクタ装置全体を小型化することができる。

本発明によれば、雄型端子金具に手指が触れて電撃を受けることを高い信頼性で防止することができ、且つ小型化が可能なコネクタを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る雄型コネクタの上面図図１のＡ−Ａ断面図本発明の一実施形態に係る雄型コネクタの嵌合面側から試験指をあてた状態の図２と同位置図図３のＢ部拡大図本発明の一実施形態に係るコネクタ装置の嵌合前の断面図同コネクタ装置の嵌合前の斜視図同コネクタ装置の嵌合後の断面図

＜一実施形態＞
本発明の一実施形態を図１ないし図７によって説明する。
本実施形態におけるコネクタ装置は、図示しない車載機器（例えば、ハイブリッド車等に搭載されたモータやインバータ等）に電力を供給するコネクタに適用した場合を例示するものであって、互いに嵌合可能で、機器側に固定される雄型コネクタ１０（図２参照）と、雌型コネクタ３０（図５参照）とを備えている。以下の説明において、両コネクタ１０、３０における嵌合面側を前方として説明する。なお、この機器は、シールド機能を有する図示しない金属製のケースを備えて、そのケースには、ケースの内外を貫通する図示しないコネクタ取付孔が形成されている。

雄型コネクタ１０を構成する雄側コネクタハウジング１０Ａは合成樹脂製であって、図２に示すように、後述する雌型コネクタ３０の各嵌合部３１が嵌合可能な嵌合空間を内側に有する筒状部１１を有する。筒状部１１の基端側には全周にわたって外側へ突出する板状のフランジ部１２と、フランジ部１２の後面から後方へ突出する形状の機器側接続部１３とを備えている。

雄型コネクタ１０には、雄側コネクタハウジング１０Ａの前方から嵌合して装着される雄側シールドシェル５０が備えられている。雄側シールドシェル５０はアルミダイキャスト製であって、図２に示すようにフランジ部１２から筒状部１１の全周面を覆い、前面は開放された形状となっている。雄側シールドシェル５０は、雌型コネクタ３０との嵌合面側であって筒状の雄側本体部５１と、その雄側本体部５１の後端部から全周にわたって外周に張り出す取付フランジ部５２とを備えており、取付フランジ部５２の、図１における左上側の角部と、右下側の角部には、図示しないケースに取り付けるための取付用ネジ挿通孔５３が各々形成されている。なお、図２に示すように雄側コネクタハウジング１０Ａのフランジ部１２の前面には、図示しないケースの外面に密着して図示しないコネクタ取付孔の周縁部と雄型コネクタ１０との間をシールするゴムパッキン５４が備えられている。

雄側シールドシェル５０の雄側本体部５１における図６の手前側には、後述する雌側シールドシェル６０の固定部６１に包み込まれるようにして嵌合される雌ネジ台部５５が側方に突出して形成されており、その雌ネジ台部５５に、後述する嵌合用ボルト６２が螺合するネジ穴５６が設けられている。また、図２に示すように雄側シールドシェル５０の雄側本体部５１の外周端部には、シールド側ゴムリング５７が装着されている。

図２に示すように、雄側コネクタハウジング１０Ａの機器側接続部１３の後端部の横方向略中間部には、インターロック収納部１７が前後方向に貫通して成形され、ここにインターロックコネクタ１８が装着されている。インターロックコネクタ１８は、機器側接続部１３側から挿入され、その後方からインターロックコネクタ１８を雄側コネクタハウジング１０Ａに抜け止めさせるためのインターロックリテーナ１９が装着されている。

筒状部１１内側の奥壁から前方に向かって、図２に示す２枚の板状の案内リブ１４が形成され、その先端側の半分程度が筒状部１１の前端部から突出している。この案内リブ１４は、インターロック収納部１７の横方向の側壁を前方に延出して形成されており、所定の間隔を隔てた対向状態となっている。

ところで、雄側コネクタハウジング１０Ａの内部には、雄型端子金具２０が２本収納されている。この雄型端子金具２０のうち、機器側に接続される端子本体部２１は機器側接続部１３内にモールド成形されており、この端子本体部２１と一体に形成されたピン端子部２２が筒状部１１内に同軸状に突出している。

ピン端子部２２は、端子本体部２１から延出される軸部２３と、先端部が略球状に形成された頭部２４と、軸部２３と頭部２４の間に位置し、軸部２３及び頭部２４の外径よりも小さい外径で、全周にわたって形成される溝部２５と、から構成されている。この頭部２４及び溝部２５の外周面には、絶縁被覆部２６が形成されている。絶縁被覆部２６は合成樹脂製であって、頭部２４と溝部２５の外周形状に沿って所定の厚さで、モールド成形されている。

この絶縁被覆部２６の樹脂の厚さは、図３に示すように、規格された試験指７０を雄側コネクタハウジング１０Ａの筒状部１１内に挿入し、絶縁被覆部２６を有する雄型端子金具２０のピン端子部２２と、筒状部１１との間に試験指７０の先端を押し込んだ際に、試験指７０が、軸部２３に接触できない厚さ（図４参照）とされている。

この雄型コネクタ１０に嵌合する雌型コネクタ３０を構成する雌側コネクタハウジング３０Ａは合成樹脂製であって、図５に示すように、一対の嵌合部３１が所定距離離れた横並び状態で一体に形成されており、各嵌合部３１の内部に前後に延びるキャビティ３２が形成されている。各キャビティ３２には、電線３３に接続された雌型端子金具３４が後方からそれぞれ収納可能である。両嵌合部３１の前後方向の中間部分には両嵌合部３１を一体に連結させた断面長円状のＯリング収容溝３５が形成され、ここにシールリング３６が装着されている。

各嵌合部３１の先端部間には、各嵌合部３１とは所定の空隙を隔てて角筒状のインターロック嵌合部３７が設けられている。このインターロック嵌合部３７内には一対の雄端子を有する短絡端子３８が内部に配置され、雄型コネクタ１０に備えられているインターロックコネクタ１８と嵌合して雄型コネクタ１０と雌型コネクタ３０との嵌合を検出できるようになっている。

雌型コネクタ３０には、図５，６に示すように雌側コネクタハウジング３０Ａに対して後方から嵌合して装着されるアルミダイキャスト製の雌側シールドシェル６０が備えられている。雌側シールドシェル６０の側部には、雄側シールドシェル５０に固定するための固定部６１が膨出して設けられており、雄側シールドシェル５０の側部に突出して設けた雌ネジ台部５５に外嵌するようになっている。この固定部６１の後壁には、ボルト挿通孔が設けられ、ここに嵌合用ボルト６２が挿通される。

各雌型端子金具３４は、前後方向に延びる略円筒形状をなし、その後端部には電線３３の端末部に圧着される圧着部３４Ａを備える。その圧着部３４Ａに圧着された電線３３にはゴム栓３９が外嵌されており、電線３３と嵌合部３１の後半部内周面との間がシールされている。なお、ゴム栓３９よりもさらに後方には、バックリテーナ４０が電線３３に外嵌され、嵌合部３１の後端部からゴム栓３９が抜け出ることを防止している。

各嵌合部３１には、雌型端子金具３４をキャビティ３２内に係止するためのランス４１がそれぞれ形成されている。各ランス４１は、嵌合部３１の側部において前方側を自由端とした片持ち状に形成されており、先端部にはキャビティ３２内に突出する係止突部４１Ａが設けられ、これが雌型端子金具３４の圧着部３４Ａの先方側に位置している肩部３４Ｂに係合して雌型端子金具３４を抜け止めする。各ランス４１は、２つの嵌合部３１の並び方向の中間部側（インターロック嵌合部３７側）の側部に各々形成されており、各ランス４１の撓み方向は、雌型コネクタ３０の略中央部（インターロック嵌合部３７側）に向かう方向となっている。

各ランス４１とインターロック嵌合部３７の側壁面との間には、ランス４１の係止突部４１Ａが雌型端子金具３４に対して係脱するための弾性変形を許容する寸法の撓み許容空間４２が形成されている。この撓み許容空間４２の前方側には案内リブ１４が撓み許容空間４２に進入するように誘導するガイド溝４３が連なり、そのガイド溝４３は雄型コネクタ１０との嵌合面側に向かって開放されている。

本実施形態は以上のような構成であって、続いてその組み付け手順を図５及び図７を用いて説明する。
まず、雄側シールドシェル５０を予め被せた状態の雄側コネクタハウジング１０Ａを図示しないケースの取付孔を挿通するように取り付ける。即ち、雄側シールドシェル５０上の取付用ネジ挿通孔５３と、図示しないケースのネジ穴を重ね合わせる。そこに、図示しないネジを螺合することで、雄側シールドシェル５０を図示しないケースに対して導通可能に固定する。なお、図示しないケースの外壁面と、雄側シールドシェル５０及び雄側コネクタハウジング１０Ａとの隙間は、ゴムパッキン５４により防水される。

この状態において雄型コネクタ１０に雌型コネクタ３０を嵌合する。まず、図６に示すように、雄側シールドシェル５０の雌ネジ台部５５に雌側シールドシェル６０の固定部６１が重なるように位置決めしながら、嵌め込んでいく。この時、雄型コネクタ１０の案内リブ１４は、雌型コネクタ３０のガイド溝４３に差し込まれ、仮嵌合状態となる。なお、本実施形態では、雄型コネクタ１０の案内リブ１４が、雌型コネクタ３０の撓み許容空間４２に進入する直前であって、両シールドシェル５０，６０及び両コネクタハウジング１０Ａ，３０Ａが半嵌合状態にある状態を仮嵌合状態と呼ぶ。

この仮嵌合状態からさらに両シールドシェル５０，６０の嵌合を進めていくと、案内リブ１４は、ガイド溝４３から撓み許容空間４２に進入し、雄型端子金具２０に雌型端子金具３４が接続される。この時、ランス４１が雌型端子金具３４の肩部３４Ｂに係合されていれば、ランス４１が撓み許容空間４２内に突出していないから、案内リブ１４は、撓み許容空間４２に所定の深さまで進入可能となっている。さらに、雌側コネクタハウジング３０Ａ外周のシールリング３６が雄側シールドシェル５０の雄側本体部５１の内周に密着することにより、両コネクタハウジング１０Ａ、３０Ａの嵌合周面が防水される。

この状態において、固定部６１に固定された嵌合用ボルト６２を雌ネジ台部５５上のネジ穴５６に螺合することで（図６参照）、図７に示す嵌合状態となる。この際、雄側本体部５１の外周縁部に装着されたシールド側ゴムリング５７は雌側シールドシェル６０の内周に密着するから、両シールドシェル５０，６０の嵌合周面は防水される。

なお、雄型コネクタ１０に雌型コネクタ３０が嵌合すると、インターロックコネクタ１８がインターロック嵌合部３７に嵌合されて、図示しない嵌合検知回路によって嵌合が検知されてリレー等が閉じることにより、電源回路が通電可能状態となる仕組みとなっている。

さて、両コネクタ１０，３０が離脱した状態で、作業者の指（ここでは試験指７０とする）が筒状部１１内に押し込まれた場合には、図３、４に示すように途中で、試験指７０の先端部が、雄型端子金具２０上の絶縁被覆部２６と筒状部１１の内壁に干渉する。これにより、筒状部１１の奥側の雄型端子金具２０の導電部が露出している部位（例えば、軸部２３）に直接接触する位置まで、試験指７０が押し込まれないように規制され、もって、コネクタ離脱時に雄型端子金具２０に手指が触れて電撃を受けることを高い信頼性で防止することができる。

以上のように本実施形態では、雄型端子金具２０の先端部に合成樹脂をモールド成形して絶縁被覆部２６を形成することにより、コネクタの離脱時の感電防止対策を容易に行うことができる。しかも、雄型端子金具２０の先端の形状を、頭部２４と溝部２５の凹凸形状にすることにより表面積が広くなるから、雄型端子金具２０と押し込まれた試験指７０との接触点７１から絶縁被覆されていない軸部２３の端点７２までの表面形状に沿った沿面距離を、平坦な先端部を有する場合と比較して、より長く確保することができる。

加えて、雄型端子金具２０の先端部に合成樹脂をモールド成形することで感電防止を行えるから、例えば、合成樹脂等で形成した絶縁子を雄型端子金具２０の先端に組み付ける場合と比較して、絶縁被覆部２６の強度を向上させることができる。また、絶縁被覆部２６をモールド成形により形成すれば、絶縁子を組み付けるよりも、手間がかからず生産効率を向上させることができる。また、樹脂成形するのだから、部品点数が増えることがなく、新たに取付部位等を設ける必要がないため、コネクタの小型化に貢献できる。

さらに、雄型端子金具２０上にモールド成形する絶縁被覆部２６の厚さは、成形工程において調整可能であるから、各種雄型端子金具２０の形状によって、例えば、各端子金具の先端形状に合わせた絶縁子を都度設計するよりも簡単に、幅広く適用できる。そして、すでに形状が決定されていて、感電防止対策が未だとられていないような雄型コネクタ１０にも、大掛かりな設計変更をすることなく、本発明は適用することが可能である。なお、本発明による感電防止対策であれば、上記沿面距離等の絶縁距離の規格が変更になった場合にも素早く対応することができる。

上記感電防止対策に加えて、本発明のコネクタによると、ランス４１の撓み規制をすることができる。即ち、ランス４１が雌型端子金具３４の肩部３４Ｂに係止され、雌型コネクタ３０内に雌型端子金具３４が保持された状態において、両シールドシェル５０、６０を嵌め込んでいくと（図５，６参照）、その内部の雄型コネクタ１０の案内リブ１４はガイド溝４３に進入する。ランス４１が雌型端子金具３４の肩部３４Ｂに係止された状態では、撓み許容空間４２内に案内リブ１４が進入可能なスペースが確保されている。こうして図７に示す両コネクタ１０，３０の嵌合状態となると、案内リブ１４は、撓み許容空間４２内の所定の位置に固定されて、ランス４１の撓み規制ができるのである。これにより、雌型端子金具３４が雌側コネクタハウジング３０Ａに対して二重係止状態となり、保持強度を高めることができる。

なお、本実施形態において、例えば、雌型端子金具３４がランス４１による正規の係止状態となっていないときには、ランス４１が変形して撓み許容空間４２内に突出した状態となっているから、両コネクタ１０、３０を嵌合させようとすると、案内リブ１４が撓み許容空間４２内に進入しようとしたときに突出したランス４１に当接してそれ以上の嵌合が阻止され、係止不良の状態にあることを直ちに検知することができる。

さらに、案内リブ１４が、雄側コネクタハウジング１０Ａに一体形成されることで、部品点数の増加を抑え、かつコネクタ本体を小型化することができる。この小型化に関しては、リテーナを別体で設ける従来の構造では、雌型コネクタ３０にリテーナを保持するためのロック機構が必要だったが、本発明では、案内リブ１４を雄側コネクタハウジング１０Ａに一体化したため上記ロック機構が不要となり、しかもインターロック嵌合部３７とキャビティ３２との間の空間を有効利用できるから、全体の小型化が可能である。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、雄型端子金具２０に溝部２５が形成された構成としたが、これに限られず、例えば雄型端子金具２０に溝部２５が設けられていない構成としてもよい。
（２）上記一実施形態では、雄型端子金具２０は略円筒形状であるが、これに限られず、平板状の端子であってもよい。

１０…雄型コネクタ
１０Ａ…雄側コネクタハウジング
２０…雄型端子金具
２１…端子本体部
２２…ピン端子部
２３…軸部
２４…頭部
２５…溝部
２６…絶縁被覆部
３０…雌型コネクタ
３０Ａ…雌側コネクタハウジング
３４…雌型端子金具
３２…キャビティ
７０…試験指（指）

Claims

雌型コネクタに設けられた雌型端子金具と接続される雄型端子金具をコネクタハウジング内に備えてなる雄型コネクタであって、
前記雄型端子金具は、同雄型端子金具の先端部に成形された絶縁被覆部と、前記絶縁被覆部よりも前記雄型端子金具の基端側に配されて前記雌型端子金具が接続される導電部と、を有しており、
前記コネクタハウジングには、前記導電部に手指が接触不能な寸法を隔てて前記雄型端子金具を包囲する壁状の筒状部が突設されることで、前記筒状部と前記導電部との間に、前記雌型コネクタに設けられた嵌合部が進入可能な嵌合空間が形成され、
前記絶縁被覆部と前記導電部との間には、前記絶縁被覆部と前記導電部とから構成される凹んだ形状のくびれ部が設けられていることを特徴とする雄型コネクタ。
前記雄型端子金具のうち前記絶縁被覆部が成形された部分には、溝部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の雄型コネクタ。
前記コネクタハウジングには前記筒状部が隣り合わせに対をなして並べられ、両筒状部間には前記雌型コネクタのガイド溝内に挿入される案内リブが形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の雄型コネクタ。
請求項３に記載の雄型コネクタと、この雄型コネクタと嵌合される雌型コネクタとからなるコネクタ装置であって、
前記雌型コネクタは、雌型端子金具と、前記雌型端子金具を収納するための雌側キャビティを有する嵌合部と、前記嵌合部に設けられ前記雌側キャビティに装着された前記雌型端子金具を係止すると共に、撓み許容空間に弾性的に変形することで前記雌型端子金具の係止状態を解除するランスとを備え、前記両コネクタの嵌合時に前記雄型コネクタの前記案内リブが前記雌型コネクタの前記撓み許容空間に進入して前記ランスの弾性変形を規制可能に設定されていることを特徴とするコネクタ装置。