JP6409745B2 - インターロック機構 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器の筐体の開口を塞ぐカバーと筐体との間に設けられたインターロック機構に関する。

高電圧部品を内蔵する電子機器は、筐体の開口を覆うカバーが外されると高電圧部品への電力供給が遮断されるインターロック機構が設けられることが多い（例えば特許文献１、２）。特許文献１、２のインターロック機構は、カバー側に設けられたインターロックピンが筐体に設けられた差込口に挿入されるとインターロックが解除され、高電圧部品への電力供給が可能となる。カバーが筐体から外されると同時にインターロックピンが差込口から引き抜かれ、インターロックが作動し、高電圧部品への電力供給が遮断される。

インターロックピンと差込口の間の係合不良を防止するため、特許文献１ではカバーに筒部を設け、その筒部にインターロックピンを強固に固定している。

特開２０１５−０２７２０４号公報 特開２０１２−１５５９４３号公報

自動車に搭載される電子機器など、振動環境下で長期間使われる電子機器では、インターロック機構の耐振動性を向上させる必要がある。本明細書が開示する技術は、電子機器の筐体に対してカバーが振動しても、インターロックピンと差込口の係合が確実に維持されるインターロック機構を提供する。

本明細書が開示するインターロック機構は、筐体の開口を覆うカバーに支持されているインターロックピンと、筐体に設けられている差込口を備えている。インターロックピンは、カバーの筐体への取り付けに伴って差込口に挿入される。インターロックピンは、差込口への挿抜方向に所定距離の移動を許容されつつカバーに支持されている。カバーはさらに、前ストッパ、後ストッパ、カバー側弾性部材を備える。前ストッパは、インターロックピンの差込口側への移動を規制する。後ストッパは、インターロックピンの差込口とは反対側への移動を規制する。カバー側弾性部材は、インターロックピンを差込口側へ荷重する。また、筐体は、インターロックピンが差込口に挿入されるときの突起の移動経路と干渉するように配置された筐体側弾性部材を備えている。その筐体側弾性部材は、差込口に挿入されたインターロックピンの突起に当接している。そして、インターロックピンが差込口に挿入されたときに、インターロックピンが、前ストッパと後ストッパのいずれにも接触しない状態が保持される。即ち、インターロックピンが差込口に挿入されたときに、差込口への挿入方向とその反対方向のいずれにも移動可能な余裕が残されている。

上記のインターロック機構では、インターロックピンがカバーに固定されておらず、差込口への挿抜方向に所定距離だけ移動可能に支持されている。そして、カバーが筐体に取り付けられると、インターロックピンがカバーに対して挿入方向とその反対方向のいずれにも移動可能な余裕が残されている。それゆえ、カバーが振動してもインターロックピンが差込口に係合した状態が保たれる。カバー側弾性部材は、インターロックピンが後ストッパに当接することなくインターロックピン側面の突起が筐体側弾性部材を乗り越えられるようにするために備えられている。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

筐体開口とカバーの断面図である（インターロックピン挿入前）。 筐体開口とカバーの断面図である（インターロックピン挿入途中）。 筐体開口とカバーの断面図である（インターロックピン挿入後）。 図３の拡大図である。 図３のV−V線における断面図である。 変形例のカバーの斜視図である（カバーとインターロックピンが分離した状態）。 変形例のカバーの斜視図である（インターロックピンがカバーに支持された状態）。 変形例における差込口とインターロックピンとランスの関係を説明する断面図である。

図面を参照して実施例のインターロック機構２を説明する。図１−図５に、電子機器の筐体８に設けられた開口６と、開口６を覆うカバー９の断面図を示す。電子機器は、例えば電気自動車に搭載され、バッテリの電力を走行用モータの駆動電力に変換するインバータである。開口６は、インバータの出力端子（不図示）をケーブルに接続する作業を行うために設けられており、通常はカバー９で覆われている。インバータの出力端子からは１００ボルト以上の高電圧が出力されるため、カバー９を外すときには、インバータへの電力供給が確実に遮断されていることが望ましい。そこで、電子機器の筐体８とカバー９との間にインターロック機構２が備えられている。インターロック機構２を含むインターロックシステムは、カバー９が筐体８から外されると、電子機器への電力供給を遮断する。カバー９が筐体８に取り付けられると、インターロックが解除される。図１−図４は、インターロックピン１０と差込口４の構造を示している。インターロックシステムの電気系統については図５を参照して後述する。図１−図５はいずれも、カバー９が筐体８の開口６に対向した状態を示している。

図１は、カバー９を筐体８に取り付ける前の断面図である。別言すれば、図１は、カバー９に支持されているインターロックピン１０が開口６の中に設けられている差込口４に挿入される前の断面図である。図２は、インターロックピン１０を差込口４へ挿入している途中の断面図である。図３は、カバー９が筐体８に取り付けられた状態、即ち、インターロックピン１０が差込口４に挿入された状態の断面図である。図中の座標系のＸ方向が、インターロックピン１０の差込口４に対する挿抜方向に相当する。

インターロックピン１０は、樹脂で作られている柱状の部品であり、内部に短絡端子が埋設されている。差込口４の内側には、２本のインターロック端子が露出しており、インターロックピン１０を差し込むと、短絡端子が２本のインターロック端子を短絡し、インターロックが解除される。図１―４では、インターロックピン１０内の短絡端子と差込口４内のインターロック端子の図示を省略している。短絡端子とインターロック端子については、図５を参照して説明する。図１−図４では、インターロック機構２の機械的構造を説明する。

インターロックピン１０は、カバー９の裏面に設けられたガイド２１に支持されている。ガイド２１は、差込口４への挿抜方向に所定距離の移動を許容しつつインターロックピン１０を支持している。ガイド２１は、筒であり、その先端の開口は、内側フランジ２１１により狭められている。ガイド２１の後側、即ち、差込口４から遠い側でも、筒の内径が狭められている。ガイド２１の内側、即ち、筒の内側にインターロックピン１０が収められている。説明の便宜上、柱形状のインターロックピン１０の差込口４へ差し込まれる側の端を「先端」と称し、その反対側の端を後端と称する。また、説明の便宜上、開口６（差込口４）に対向したカバー９において、差込口４に近い側を「前」と称し、差込口４から遠い側を「後」と称する場合がある。また、説明の都合上、図中のＺ軸正方向を「上」と称し、Ｚ軸負方向を「下」と称する。

インターロックピン１０の後端にリブ１４が設けられており、リブ１４が内側フランジ２１１に当接するまでインターロックピン１０は、差込口４側に移動可能である。また、リブ１４がガイド２１の後側の内径が狭められた箇所に当接するまでインターロックピン１０は移動可能である。図中の符号Ｌ１が示す距離が、カバー９に対してインターロックピン１０が移動できる距離に相当する。インターロックピン１０が差込口４に最も近い位置へ移動したときにリブ１４と当接する内側フランジ２１１の面を前ストッパ２１ａと称する。インターロックピン１０が差込口４から最も遠い位置へ移動したときにリブ１４と当接するガイド２１の面を後ストッパ２１ｂと称する。インターロックピン１０は、前ストッパ２１ａと後ストッパ２１ｂの間で差込口４への挿抜方向に移動可能にカバー９に支持されている。別言すれば、カバー９は前ストッパ２１ａと後ストッパ２１ｂを備えており、前ストッパ２１ａは、インターロックピン１０の差込口４の側への移動を規制し、後ストッパ２１ｂは、インターロックピン１０の差込口４とは反対側への移動を規制する。

筒状のガイド２１の底に圧縮バネ２２が収められている。圧縮バネ２２は、ガイド２１に収められたインターロックピン１０の後端面１０ｃを差込口４の側へ荷重する。それゆえ、図１に示すように、インターロックピン１０が差込口４に差し込まれる前は、インターロックピン１０は、前ストッパ２１ａに当接した状態に保持される。

柱状のインターロックピン１０の先端に第１突起１１が設けられており、上側の側面１０ａに第２突起１２が設けられており、下側の側面１０ｂに第３突起１３が設けられている。これらの突起の役割については後述する。

筐体８の開口６の中に差込口４が設けられている。差込口４は、カバー９の筐体８への取り付けに伴ってインターロックピン１０が挿入されるように配置されている。差込口４の奥面４ａに窪み７が設けられている。また、差込口４の横にランス５が設けられている。ランス５は、差込口４の基部の近傍からインターロックピンの挿抜方向に延びている弾性部材であり、挿抜方向と交差する方向（図中のＺ方向）に撓むことができる。「ランス」とは、コネクタの構造において、コネクタ（ピン）をソケット（差込口）に係合させるためのヤリ状の突起、あるいは「ツメ」を意味する。ランス５は、インターロックピン１０が差込口４に挿入されるときの第３突起１３の移動経路と干渉するように配置されている。図１における矢印破線Ｐａｔｈが、第３突起１３の移動経路を示している。矢印破線Ｐａｔｈが第３突起１３と重なっていることが、ランス５と第３突起１３が干渉することを表している。図２は、インターロックピン１０が差込口４に挿入される途中の断面図であり、ランス５が第３突起１３に押されて下方へ（差込口４から離れる方向へ）撓んでいる状態が描かれている。図２のランス５付近の破線は、第３突起１３と干渉する前のランスの位置を示している。

インターロックピン１０が差込口４に挿入される途中、ランス５と第３突起１３が干渉している間、第３突起１３はランス５から抵抗を受ける。その抵抗は、インターロックピン１０をカバー９の側へ押し戻すように作用する。圧縮バネ２２は、ランス５の抵抗に抗してインターロックピン１０を移動可能範囲の前端に保持するだけのバネ力を発生する。それゆえ、インターロックピン１０は、差込口４への挿入途中、ガイド２１の中の前ストッパ２１ａに当接した状態が保持される。

図２の状態からインターロックピン１０がさらに前進すると、第３突起１３がランス５を乗り越える。図３に、挿入が完了した状態の断面図を示す。図４に、図３の拡大図を示す。挿入が完了すると、インターロックピン１０の先端の第１突起１１は差込口４の奥面４ａの窪み７に嵌合する。カバー９が筐体８に当接する直前、インターロックピン１０の先端は差込口４の奥面４ａに当接する。カバー９を筐体８に取り付けるべく、カバー９をさらに筐体８に押し付けると、カバー９に対してインターロックピン１０が相対的に後退する。カバー９が筐体８に当接したとき、インターロックピン１０は、前ストッパ２１ａと後ストッパ２１ｂのいずれにも接触しない状態で保持される。別言すれば、カバー９が筐体８に当接したとき、インターロックピン１０のリブ１４の前と後に距離余裕Ｇ１、Ｇ２が残る（図４参照）。さらに別言すれば、カバー９の筐体８への取り付けに伴ってインターロックピン１０が差込口４に挿入されたときに、インターロックピン１０がカバー９に対して相対的に差込口４への挿入方向とその逆方向のいずれにも移動可能な距離余裕が残るようにインターロックピン１０の長さが定められている。この挿入方向の距離余裕Ｇ１と逆方向の距離余裕Ｇ２が残っているので、カバー９が挿抜方向に振動しても、インターロックピン１０は差込口４に対して動かない。

図４に示すように、インターロックピン１０が差込口４に差し込まれると、ランス５の傾斜面５ａがインターロックピン１０の第３突起１３を差込口４の奥面４ａに向けて斜めに荷重する。図４の荷重Ｆが、第３突起１３がランス５から受ける力を示している。荷重Ｆは、挿抜方向成分Ｆｘと、挿抜方向と直交する方向の成分（垂直成分Ｆｚ）に分解することができる。挿抜方向成分Ｆｘは、インターロックピン１０を差込口４の奥面４ａへ押し付ける。垂直成分Ｆｚは、インターロックピン１０を差込口４の内側面４ｂへ押し付ける。なお、挿抜方向成分Ｆｘは、主に、インターロックピン１０の先端の第１突起１１と、第１突起１１が係合している窪み７の接触面に伝わる。また、垂直成分Ｆｚは、インターロックピン１０の上側の側面１０ａに設けられた第２突起１２と差込口４の内側面４ｂとの接触面に伝わる。このように、ランス５の弾性力により、インターロックピン１０は、差込口４の内側面４ｂに押し付けられると同時に奥面４ａに押し付けられる。ランス５が、インターロックピン１０の差込口４への係合を保持する。

先に述べたように、カバー９が振動してもインターロックピン１０が振動することがない。そして、ランス５は、第３突起１３を介して、インターロックピン１０を差込口４の内側面４ｂへ押し付けるとともに差込口４の奥面４ａへ押し付ける。カバー９が振動してもランス５によりインターロックピン１０と差込口４のしっかりした係合が保持される。

圧縮バネ２２は、インターロックピン１０が後ストッパ２１ｂと当接することなく、第３突起１３がランス５を乗り越えられるように設けられている。図２を用いて説明したように、インターロックピン１０は挿入途中でランス５からカバー９の側へ押し戻される力を受ける。仮に圧縮バネ２２が設けられていないと、ランス５から受ける力でインターロックピン１０は後ストッパ２１ｂに当接した状態でランス５を超えることになる。インターロックピン１０が後ストッパ２１ｂに当接したまま挿入が完了すると、インターロックピン１０が前ストッパ２１ａと後ストッパ２１ｂのいずれにも接しない状態（図４）を実現できない。別言すると、インターロックピン１０が後ストッパ２１ｂに当接したまま挿入が完了すると、インターロックピン１０がカバー９に対して相対的に差込口４への挿入方向と逆方向のいずれにも移動可能なマージンが残されている状態（図４）を実現できない。

圧縮バネ２２とランス５の作用についてまとめる。ランス５は、差込口４の側に突出する突部を備えている。ランス５は、インターロックピン１０の挿抜方向と交差する方向に撓むことができる。インターロックピン１０が挿入される途中、ランス５は、第３突起１３と当接し、インターロックピン１０を押し戻す力を加える。カバー側の圧縮バネ２２は、第３突起１３がランス５の突部を乗り越える間、インターロックピン１０を前ストッパ２１ａに当接した状態を保持するのに十分な荷重をインターロックピン１０に加える。インターロックピン１０が差込口４に挿入されたとき、第３突起１３はランス５の突部のピークを乗り越えたところで停止する。ランス５は、第３突起１３に当接し、撓んだ状態に保持される。撓んでいるランス５の突部の傾斜面５ａが、第３突起１３を介して、インターロックピン１０を差込口４の内側面４ｂへ押し付けるとともに差込口４の奥面４ａへ押し付ける。インターロックピン１０の挿入が完了した後、カバー側の圧縮バネ２２もインターロックピン１０を差込口４の奥側へ荷重する。しかし、筐体８に設けられたランス５により、インターロックピン１０は、カバー９の動きに関わりなく、安定して差込口４の内側面４ｂと奥面４ａに押し付けられた状態に維持される。

図５を参照してインターロック機構２の電気系について説明する。図５は、図３のV−V線における断面を示している。差込口４の内側には２本のインターロック端子３１ａ、３１ｂが露出している。インターロックピン１０の先端には窪み１０ｄが設けられており、窪み１０ｄの内部に短絡端子１９が露出している。インターロックピン１０が差込口４に挿入されると、２本のインターロック端子３１ａ、３１ｂと短絡端子１９が接触し、インターロック端子３１ａ、３１ｂが短絡する。インターロック端子３１ａ、３１ｂは、インターロック回路３２に接続されている。インターロック回路３２は、２本のインターロック端子３１ａ、３１ｂが短絡すると、筐体８への電力供給を遮断する。なお、電力遮断機構は図示と説明を省略する。インターロックピン１０、差込口４、圧縮バネ２２、ランス５、前ストッパ２１ａと後ストッパ２１ｂを備えるガイド２１の構造は、カバー９が振動してもインターロック端子３１ａ、３１ｂと短絡端子１９の接触を確実に保持する。なお、カバー９は、両側にリブ３３が設けられており、そのリブ３３がボルト３４で筐体８に固定される。

図６と図７を参照して変形例のカバー１０９を説明する。図６は、カバー１０９とインターロックピン１１０を分離した斜視図である。図７は、カバー１０９にインターロックピン１１０を取り付けた状態の斜視図である。なお、図６、図７では、筐体を示していないが、図の座標系におけるＸ軸がピン挿抜方向に相当する。また、説明の都合上、Ｘ軸の正方向を「前」と称し、負方向を「後」と称し、Ｚ軸の正方向を「上」と称し、負方向を「下」と称する。変形例のカバー１０９は、その裏面に、インターロックピン１１０を支持するガイド１２１を備えている。ガイド１２１は、樹脂で作られている。ガイド１２１の下方からインターロックピン１１０が挿入される。図中の矢印Ａ１が、インターロックピン１１０の取付方向を示している。ガイド１２１の前端の内側に、インターロックピン１１０の前進方向の移動を制限する前ストッパ１２１ａが設けられている。ガイド１２１の内側の後ろに、インターロックピン１１０の後退方向の移動を制限する後ストッパ１２１ｂが設けられている。ガイド１２１の内部空間には、インターロックピン１１０の後端面１１０ｃに対向するようにバネ１２２が設けられている。バネ１２２は、ガイド１２１と一体に作られており、ガイド１２１の材料である樹脂の剛性を利用して、インターロックピン１１０の後端面１１０ｃに当接し、インターロックピン１１０を前方へ荷重する。インターロックピン１１０の後端側方の両側にリブ１１４が設けられており、バネ１２２に押されたインターロックピン１１０は、そのリブ１１４が前ストッパ１２１ａに当接し、それ以上の前方への移動が規制される。インターロックピン１１０は、Ｘ方向（差込口への挿抜方向）に沿って前ストッパ１２１ａから後ろストッパ１２１ｂの間で移動可能にガイド１２１に取り付けられている。

インターロックピン１１０の上側の側面には２本の第２突起１１２が設けられている。２本の第２突起１１２の効果を、図８を参照して説明する。図８は、ランス５を通り、挿抜方向（図中のＸ方向）を横断する断面で差込口４とインターロックピン１１０とランス５をカットした断面図である。先に述べたように、ランス５が加える荷重は、第２突起１１２を介して差込口４の内側面４ｂに伝わる。図８の断面において、ランス５と２個の第２突起１１２は、三角形をなす。図８の２個の矢印Ａ２が示すように、ランス５が加える荷重は、方向の異なる２つの経路で第２突起１１２を介して内側面４ｂに伝わる。インターロックピン１１０は、２方向で差込口４の内側面４ｂに押し付けられるので、図中のＹ方向にずれ難くなる。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。インターロックピン１０の先端の第１突起１１は直方体の形状を有しており、第１突起１１と係合する差込口４の窪み７は、第１突起１１の外形状と同じ形状である。第１突起１１は、先細りのテーパ形状であってもよい。その場合、差込口４の窪み７は、第１突起１１の外形状と同じ形状を有しているのがよい。

圧縮バネ２２、バネ１２２が請求項の「カバー側弾性部材」の一例に相当する。ランス５が請求項の「筐体側弾性部材」の一例に相当する。第３突起１３が、請求項の「突起」の一例に相当する。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：インターロック機構
４：差込口
４ａ：奥面
４ｂ：内側面
５：ランス
６：開口
７：窪み
８：筐体
９：カバー
１０、１１０：インターロックピン
１１：第１突起
１２、１１２：第２突起
１３：第３突起
１４：リブ
１９：短絡端子
２１、１２１：ガイド
２１ａ、１２１ａ：前ストッパ
２１ｂ、１２１ｂ：後ストッパ
２２：圧縮バネ
１２２：バネ
２１１：内側フランジ

Claims (6)

1. 電子機器の筐体に設けられた開口を塞ぐカバーと当該筐体との間に設けられているインターロック機構であり、
   前記カバーに支持されており、側面に突起が設けられているインターロックピンと、
   前記筐体に設けられており、前記カバーの前記筐体への取り付けに伴って前記インターロックピンが挿入される差込口と、
   を備えており、
   前記カバーは、前記インターロックピンを、前記差込口への挿抜方向に所定距離の移動を許容しつつ支持しているとともに、前記インターロックピンの前記差込口側への移動を規制する前ストッパと、前記差込口とは反対側への移動を規制する後ストッパと、前記インターロックピンを前記差込口側へ荷重するカバー側弾性部材を備えており、
   前記筐体は、前記インターロックピンが前記差込口に挿入されるときの前記突起の移動経路と干渉する筐体側弾性部材を備えており、
   前記筐体側弾性部材は、前記差込口に挿入された前記インターロックピンの前記突起に当接しており、
   前記インターロックピンが前記差込口に挿入されたときに、前記インターロックピンが、前記前ストッパと前記後ストッパのいずれにも接触しない状態が保持される、
   インターロック機構。
2. 前記筐体側弾性部材は、前記インターロックピンの挿通方向に対して傾斜しているとともに前記突起に当接する傾斜面を備えている、請求項１に記載のインターロック機構。
3. 前記インターロックピンは、窪みを備えており、前記窪みの内部に端子が露出している、請求項１または２に記載のインターロック機構。
4. 前記インターロックピンの側面に複数の別の突起が設けられており、前記複数の別の突起が前記差込口と当接する、請求項１から３のいずれか１項に記載のインターロック機構。
5. 前記インターロックピンは、前記差込口に挿入される前の状態において前記前ストッパに当接した状態で保持される、請求項１から４のいずれか１項に記載のインターロック機構。
6. 前記筐体側弾性部材は、前記インターロックピンを前記差込口の内側面へ押し付けているとともに前記差込口の奥へ押し付けている、請求項１から５のいずれか１項に記載のインターロック機構。

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