JP6446048B2 - シャッタを有する電気ソケットコネクタ - Google Patents

Description

本発明は一般に、電気モジュール及びコネクタに関する。

業務用のモジュール式電気プラグ及びソケットが公知である。しかしながら、規格化されたプラグ及びソケットは一般に大き過ぎて、家庭で使用するための空間効率の良いモジュール式解決策を達成できない。例えば、ＩＥＣ Ｃ１９／Ｃ２０等のデバイスコネクタソケット／プラグを使用すると、システムが大きくなり過ぎ、非モジュール式ソケットストリップに匹敵するほどになる。

標準的な平坦な３ポールコネクタ等の工業用プラグ及びソケットの使用も、システムを大き過ぎるものとし、このタイプのコネクタは通常、１つのモジュールから次のモジュールに曲げ負荷を伝達するのに好適でない。

工業用コネクタもまた、係合に回転運動を必要とするそのロック機構のために好適ではなく、モジュール式電気システムに関して、ユーザにとって最も有益なのは、一方のモジュールを他方のモジュールに接続するために軸方向運動を行うことである。

更に、上述のコネクタは、通電しているコネクタソケットを保護するシャッタを有しない。

上述のものよりも小さいコネクタが存在するものの、これらは、このようなモジュールシステムを家庭での使用にとって安全なものとするために必要な、２５０Ｖ及び１６Ａのような高い負荷を対象としていない。

本発明の目的は、２つのケーブル間の可能な限り最小の接続、及び２つの電気モジュール間の省スペース接続を、家庭内用途に適した高い安全レベルで提供することである。

本発明によると：嵌合コネクタのコネクタピンの受承のためのソケット孔を備えるハウジング；ソケット孔を覆う第１の端位置とソケット孔を覆わない第２の端位置との間で直線移動可能に設けられたシャッタ；シャッタをシャッタの第１の端位置へと付勢するよう適合された付勢手段を備える電気コネクタが提供され、ここでこの電気コネクタは、上記付勢手段が、巻きばね部分によって相互接続された第１の脚及び第２の脚を有する少なくとも１つの捩りばねを備えることを特徴とする。

捩りばねとしての付勢手段を設けることにより、コネクタの極めて小さい寸法を達成できる。

巻きばね部分は好ましくは、ソケット孔の延長部に対して横断方向に、電気コネクタ内に水平に延在するピンによって、支持される。この構成では、寸法を妥協することなくシャッタを係合できるように捩りばねを設けることができる。

好ましい実施形態では、第１の脚は不動であり、第２の脚はシャッタの上端部上に静止する。これにより、シャッタの位置に関係なく、シャッタに対して作用する所望の範囲内の力がもたらされる。

好ましい実施形態では、２つの捩りばねが設けられ、平衡のとれたシャッタの移動をもたらす。

好ましい実施形態では、シャッタの前面は２つの傾斜表面を備え、これらはそれぞれ、プラグピンを各ソケット孔に挿入する間、各プラグピンの先端と協働するよう適合される。これによって、ユーザを電流の危険から保護する安全な開放方法が達成される。

好ましい実施形態では、ソケット孔は、好ましくはグランド用の１つの中央ソケット孔、及び各電気相用の２つの相ソケット孔を備え、ここで捩りばねは好ましくは、中央ソケット孔のいずれかの側に設けられる。これは、電気コネクタの小さい寸法を可能とする省スペース構成である。２つの相ソケット孔の相互距離は好ましくは約３ミリメートルであり、中央孔と各２つの相ソケット孔との間の距離は好ましくは約４ミリメートルであり、これによって現行の安全規制を遵守している。

好ましい実施形態では、本発明による電気コネクタは、電気モジュール内に備えられる。

これより本発明を、添付の図面を参照しながら、一例として説明する。

図１は、本発明によるソケットモジュールのある実施形態の斜視図である。 図２は、本発明によるソケットモジュールのある実施形態の斜視図である。 図３は、プラグインタフェースモジュール及びソケットインタフェースモジュールの、ある位置を示す断面図である。 図４は、プラグインタフェースモジュール及びソケットインタフェースモジュールの、図３とは異なる位置を示す断面図である。 図５は、プラグインタフェースモジュール及びソケットインタフェースモジュールの、図３、４とは異なる位置を示す断面図である。 図６は、プラグインタフェースモジュール及びソケットインタフェースモジュールの、図３、４、５とは異なる位置を示す断面図である。 図７は、本発明によるケーブルコネクタプラグのある実施形態の斜視図である。 図８は、本発明によるケーブルコネクタソケットのある実施形態の斜視図である。 図９は、シャッタが閉鎖位置にある、本発明によるソケットの内側本体の斜視図である。 図１０は、シャッタが開放位置にある、本発明によるソケットの内側本体の斜視図である。

以下、本発明による電気モジュール及びコネクタについて詳細に説明する。用語「電気モジュール（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｍｏｄｕｌｅ）」は、本文脈において、１つ又は複数の電気プラグ及び／又はソケットコネクタ、電源アウトレット、スイッチ等を有するいずれのモジュールとして解釈されるものとする。また、「上、上部（ｕｐｐｅｒ）」、「下、下部（ｌｏｗｅｒ）」といった空間的な言及は、図において示される方向を指す。

全体的に１０で示される電気モジュールを、図１、２に示す。モジュール１０は本質的には、プラグ壁１２及びソケット壁１４を有する箱形状である。図示した実施形態では、モジュール１０の上側は、標準的な家庭用電気ソケット１６の形態の電気デバイスを備えるが、この電気デバイスは、スイッチ、ディスプレイ、又は電気器具と接続して使用されるいずれの他のデバイスとしてよいことが理解されるだろう。上記電気デバイスは、様々な機能のための内部デバイスであり得ることも考えられ、この場合モジュールの上側は平滑面である。

図１を参照すると、プラグ壁１２は、全体的に２０で示されるプラグインタフェースを備える。プラグインタフェースは３つのプラグピン２２、即ちグランド用の１つの上部中央ピン２２ａ及び各電気相用の２つの下部ピン２２ｂを備え、これらはＩＥＣ６０３２０規格に従って配設され、ＩＥＣ６０３２組立公差において指定される最短の許容沿面距離又は間隙距離に基づいた相互距離を有して位置決めされる。好ましい実施形態では、２つの下部ピンの相互距離は約３ミリメートルであり、上部中央ピンと２つの下部ピンそれぞれとの距離は約４ミリメートルである。プラグピン２２ａ、ｂはカラー２４によって取り囲まれ、このカラー２４の機能は、ユーザが電流伝導プラグピン２２ａ、ｂと直接接触するのを回避するためにユーザのための保護を提供すること、及び以下に説明するような追加のモジュールに対する相互接続のための相互接続手段を提供することである。カラー２４は、カラー２４の外套表面における凹部の形態の配向インジケータ２４ａを備える。配向インジケータ２４ａは、触覚フィードバックを提供することにより、嵌合ソケットコネクタ（図１、２では図示せず）の正確な配向を容易にする。カラー２４はまた、以下に説明するように、嵌合ソケットコネクタの突出部を受承するよう適合されたロック用窪み部２６の形態のロック手段を備える。

ここで図２に移ると、ソケット壁１４は、全体的に３０で示されるソケットインタフェースを備える。ソケットインタフェースは、３つのソケット孔３２ａ、ｂを備え、これらはそれぞれプラグインタフェース２０の各プラグピン２２ａ、ｂを受承するよう適合される。ソケット孔３２ａ、ｂは、プラグインタフェース２０のカラー２４に受承されかつカラー２４によって取り囲まれるよう適合されたサイズ及び形状を有する、ソケット先端３４内に設けられる。ソケット先端３４は、嵌合プラグコネクタの窪み部２６を受承するよう適合されたロック用突出部３６の形態のロック手段を備える。ロック用窪み部２６及びロック用突出部３６は共に、コネクタ又はモジュールが完全に挿入されたという触覚及び可聴フィードバックをユーザに与える。これらはまた、ケーブルコネクタとして又はモジュール間のコネクタとして使用された場合の両方において、プラグとソケットとの間の保持力を増大させる。これにより、意図していない軸方向力に曝された場合の偶発的な係合解除のための公差が増大する。

ソケット先端３４は、段差形状の外側部分３８ｂを有するキャビティ壁３８ａを有する、ソケットキャビティ３８によって取り囲まれる。

モジュール１０の底部は、壁、テーブル表面等へのモジュール１０の取り付けを容易にする、取り付けインタフェース１８を備える。図示した実施形態では、取り付けインタフェース１８は、フック等といった取り付け手段を受承するよう適合された４つの孔を備える。最後に、モジュール１０の底部はまた、ソケット先端３４と位置合わせされた開口部１９を備える。この開口部１９は、製造中のソケット先端３４へのアクセスを可能とし、また、２つのモジュールの相互接続及び接続解除中にソケット先端の下側に空間をもたらし、これにより、以下に説明するように、突出部３６を通過する際にカラー２４の多少の曲げを可能とする。

これより２つの隣接する電気モジュール１０’、１０’’の相互接続及び接続解除について、図３〜６を参照しながら詳細に説明する。

図３では、モジュール１０’、１０’’は、第１のモジュール１０’のプラグインタフェース２０と第２のモジュール１０’’のソケットインタフェースとが相互接続又は嵌合する前の、僅かに離れた状態で図示されている。相互接続の前、第１のモジュール１０’のプラグピン２２ａ、ｂは第２のモジュール１０’’のソケット孔と位置合わせされ、続いてこれら２つのモジュールは共に、図４に示した位置へと単に押される。この位置では、ソケットインタフェース３０のロック用突出部３６はプラグインタフェースのロック用窪み部２６に係合し、これによって２つのモジュール１０’、１０’’間の相互接続の強さが増大し、２つのモジュールの偶発的な接続解除が防止される。

隣接する２つのモジュール１０’、１０’’の意図的な係合解除は、２つのモジュールを図４に示した位置とは反対の方向に単に引っ張ることにより達成される。ユーザはその後、ソケット先端３４の突出部３６がカラー２４の窪み部２６と係合解除したときに触覚フィードバックを経験する。湾曲したスロープ２４ｂを有するカラー２４の設計は、所謂「つかえた引き出し効果（ｊａｍｍｅｄ−ｄｒａｗｅｒ ｅｆｆｅｃｔ）」を回避する、即ち２つのモジュール１０’、１０’’の縦軸が互いに完全に平行でない場合につかえるのを回避するのを補助する。

２つの隣接するモジュール１０’、１０’’が曲げ力を受けた場合、例えば２つの隣接するモジュールの結合部に上方から圧力が印加された場合、モジュールが僅かに離れ、モジュールが係合解除し始めるリスクがある。

このタイプの接続解除を回避するために、モジュール１０’、１０’’は、２つのモジュールが相互接続されるときに壁１２、１４間に小さな間隙が存在するように、作製される。この間隙は、壁が互いを押すのを遅らせ、これは、プラグインタフェース及びソケットインタフェースに印加される小さな力が存在する場合、例えば一方のモジュールを保持しながら他方のモジュールからプラグを取り外す場合に、プラグインタフェース及びソケットインタフェースが係合解除するのを防止する。この遅延の間に、プラグインタフェース２０の表面とソケットインタフェース３０の表面との間の接触面積が増大し、またこれら表面間の圧力が増大し、これは複数のモジュールを共に保持する摩擦力を増大させる。プラグインタフェース２０の表面とソケットインタフェース３０の表面との間のクリアランスと、壁１２、１４の角に対する外向きの回転の中心からの距離との関係により、図５の場合のように上述の表面がつかえる前に、壁１２、１４の角が接触するのを回避するのに必要とされる量の間隙がもたらされる。図４に示されたジオメトリでは、この必要とされる間隙は０．４ｍｍであると決定されるが、０．１〜０．８ｍｍ、より好ましくは０．２〜０．６ｍｍの間で変動してよい。

モジュールが過度の力を受けた場合、カラー２４の設計によってモジュールの部分の破損が回避される。例えば図３に示すように、カラー２４は、その上部部分にスロープ部分２４ｂを有して成形される。換言すると、カラーは、その基部からの距離と共に、即ちモジュールのプラグ壁１２からの距離と共に減少する外周を有する。カラーの最内側部分にはカラー段差２４ｃがあり、ここでカラー２４の外周はモジュールの軸方向延長部において一定である。ソケットインタフェース３０のソケットキャビティ３８の壁３８ａ、３８ｂは、図４において最もよく確認できるように、湾曲部分３８ａ及びソケットキャビティ段差３８ｂがモジュールの軸方向延長部において一定の半径を有する殆ど相補的な設計を有し、ここでソケットキャビティ段差３８ｂはソケットキャビティ３８の最外側部分に設けられる。

上述の間隙は好ましくは、ソケットキャビティ３８の段差３８ｂをカラー２４の段差２４ｃより短くすることにより達成される。あるいは又は更に、図４に示した解決策と潜在的に組み合わせて、反転を行い、カラー２４の段差２４ｃをソケットキャビティ３８の段差３８ｂより長くすることによって、プラグインタフェース２０全体をプラグ壁１２から外側に移動させることにより、これを達成する。更に別の代替案は、嵌合プラグインタフェース２０の底面をプラグ壁１２と合致させたままソケット先端３４をソケット壁１４の外側に軸方向に延長すること、若しくはカラー２４をプラグ壁１２から軸方向に外側に延長すること、又は他の代替案と潜在的に組み合わせた、キャビティ壁３８ａを短くすることによる反転である。プラグピン２２ａ、２２ｂが嵌合コネクタソケットにおいて最も低い位置となる（図示せず）ようにプラグピン２２ａ、２２ｂ間の関係を寸法設定することもまた、１つの可能性である。最も低い位置となるのは、プラグ壁１２及びソケット壁１４が互いに接触する前でなければならない。

ソケットキャビティ壁部３８ａ、３８ｂの設計と組み合わせた、カラー２４のスロープ状の又は傾斜した部分と段差部分との組み合わせは、モジュール間で曲げ負荷を伝達する際に有利であることが証明された。例えばカラー２４の形状は、カラー２４が曲げ負荷を受けて破損しないよう、カラー２４が隣接するモジュールに負荷を伝達できるよう、そして高い曲げ力に曝されたときにモジュールが分離するように設計される。以下、これについてより詳細に説明する。

２つのモジュール１０’、１０’’の強制的な分離は図４に示した位置から始まる。２つのモジュールが本質的に同一平面にあるこの位置から、２つのモジュールは上述のように負荷を与えられる（図５参照）。この負荷状況は、２つ以上のモジュールが各端部においてのみ支持される場合、例えば一方の側が床上に静止し、他方の端部が敷居上に静止し、誰かが中央を踏む場合に起こり得る。力が増大するに従って、カラー２４は、モジュールの相互変転によって引き起こされる曲げ力によって屈曲し始める。変転がある一定のレベルに達すると、段差２４ｃ、３８ｂは係合解除する。

この時点で２つのモジュール１０’、１０’’は分離する（図６参照）。分離の有利な効果は、プラグ壁部１２に近接しているほどスロープが急峻になるようにスロープ２４ｂが湾曲しており、これにより、２つのモジュール１０’、１０’’が離れるときにカラー２４とソケットモジュール１０’’のキャビティ壁３８ａとの間の距離が急速に増大することによって促進される。

従って、２つのモジュール１０’、１０’’に過度の力が印加されると、プラグ段差２４ｃ及び壁段差３８ｂは係合解除し、カラー上のスロープ２４ｂ及びソケットキャビティの壁３８ａの形状は、モジュールを完全に分離させ、従って部品には永久的な損傷が生じない。

ここで図７、８に移り、ケーブルコネクタプラグの形態のプラグインタフェース及びケーブルコネクタソケットの形態のソケットインタフェースそれぞれについて説明する。全体的に４０で示されるケーブルコネクタプラグは、プラグコネクタケーブル４１の端部部分に取り付けられるよう適合され、プラグインタフェース２０内に設けられたプラグピンと同じ方法で配設された３つのピン４２ａ、ｂを備える。プラグピン４２ａ、ｂはカラー４４によって取り囲まれ、このカラー４４の機能は、ユーザが電流伝導プラグピンと直接接触するのを回避するためにユーザのための保護を提供することである。カラー４４は、カラー４４の外套表面における凹部の形態の配向インジケータ４４ａを備える。配向インジケータ４４ａは、図８に示す嵌合ソケットコネクタの正確な配向を容易にする。カラー４４はまた、嵌合ソケットコネクタの突出部を受承するよう適合されたロック用窪み部４６を備える。

ここで図８に移ると、全体的に５０で示されるケーブルコネクタソケットは、３つのソケット孔、即ちそれぞれがプラグインタフェースの３つのプラグピンそれぞれを受承するよう適合された、グランド用の１つの上部中央孔５２ａ及び各電気相用の２つの下部孔５２ｂを備える。ソケット孔５２ａ、ｂは、プラグインタフェースのカラー内に受承されるよう適合された形状及びサイズを有するソケット先端５４内に設けられる。ソケット先端５４は、嵌合プラグインタフェースの窪み部内に受承されるよう適合された、ロック用突出部５６（図８には図示せず）を備える。ソケット先端５４の内部は、凹部５４ａの形態の配向インジケータを備えるハウジング５４ｂによって覆われる。

これよりケーブルコネクタソケットのソケットインタフェース５０について、図９、１０を参照しながら説明する。図９はハウジングを有しない、シャッタが第１の端位置にあるソケットインタフェースを示し、図１０は同様の図であるがシャッタが第２の端位置にある。

ソケットインタフェース５０は、図８を参照しながら上述した３つのソケット孔５２ａ、ｂを備える。これらソケット孔は、ソケットインタフェース５０全体を通して延在し、各ソケット孔は、電気伝導性の本質的にチューブ状のライニング５３を収容する。上記ライニング５３は、ソケット孔のそれぞれに挿入された嵌合プラグピンとの電気的接続を確立するよう配設される。ソケット孔の前にはシャッタ５８が直線的に設けられ、本実施形態では、シャッタ５８は、シャッタが２つの最下ソケット孔５２ｂを覆う第１の下端位置（図９参照）と、ソケット孔が覆われない第２の上端位置（図１０参照）との間で垂直に可動である。シャッタ５８の機能は、ソケット孔５２ａ、ｂ内に物体が偶発的に入り、その中の通電ライニング５３と接触するのを防止することである。

下端位置から上端位置への移動を引き起こすために、シャッタの前面は２つの傾斜した又は斜角をつけた表面５８ａを備え、上記表面５８ａはそれぞれ、プラグピンをソケットインタフェース５０に挿入する間、各プラグピンの先端と協働するよう適合される。より具体的には、プラグインタフェースと嵌合する間、傾斜表面５８ａの傾斜により、プラグピンは、シャッタ５８を図９に示したシャッタの下端位置から図１０に示したシャッタの上端位置へと上向きに押す。シャッタ５８は、プラグインタフェースとソケットインタフェースとが嵌合している限り、即ちプラグピンが下部ソケット孔５２内に延在する限り、その上端位置に維持される。

プラグピンがソケット孔に挿入されていないときにシャッタ５８がその下端位置にあることを保証するために、２つのシャッタばね６０の形態の付勢手段がソケットインタフェース５０内に設けられ、これらは上部ソケット孔５２ａの両側に１つずつ設けられる。従って、シャッタばね６０は、シャッタをその第１の端位置へと付勢する。この実施形態では、シャッタばね６０は、２つの脚が異なる方向に延在し、上記２つの脚が巻きばねによって相互接続された、所謂捩りばねの形態である。図示した実施形態では、各シャッタばね６０は、ソケットインタフェースの垂直背壁６２に当接する第１の脚６０ａと、シャッタ５８の上端部５８ｂ上に静止する第２の脚６０ｂとを有する。各シャッタばね６０は、その中間位置、即ち捩りばねの巻きばね部分６０ｃにおいて、ソケット孔５２の延長部に対して横断方向に、ソケットインタフェース内に水平に延在するピンによって、保管又は支持される。この構成により、シャッタ５８は、シャッタばね６０によって下向きに付勢される。

２つのシャッタばね６０を中央ソケット孔５２ａの各側に１つずつ設け、シャッタ５８が摺動する表面内に設けられた段差６６及びリブ５９と組み合わせることにより、シャッタの傾斜表面５８ａのうちの一方のみに力が印加された場合に、シャッタ５８の偶発的な上向き移動が回避される。この場合、シャッタ５８は、垂直リブ５９の支持により左又は右に傾斜し、シャッタの上向き移動は、シャッタの上端部に係合する段差６６のうちの１つによって防止される。

ケーブルコネクタソケットのソケットインタフェース５０について詳細に説明したが、この説明は電気モジュール１０のソケットインタフェース３０の設計にも適用できることが理解されるだろう。

電気モジュール及びコネクタの好ましい実施形態を説明した。これらは、創意から逸脱することなく、添付の請求項の範囲内で修正できることが理解されるだろう。従って、説明した実施形態は２つの相及び１つのグランドを有するコネクタを有しているが、本発明は、ちょうど２つのプラグピン及び対応するソケット孔を有するデバイス、又は他の構成にも適用できることが理解されるだろう。また、２つの捩りばねがソケットコネクタのシャッタを付勢する実施形態を説明したが、単一の捩りばねを用いてもよいことが認識されるだろう。

特定の捩りばねの構成を説明した。これは例えば、ソケットインタフェースの垂直背壁とは異なる支持体に第１の脚を当接させることにより、変更できることが理解されるだろう。その代わりに、捩りばねの第１の脚は、第１の脚が不動のままで第２の脚がシャッタと共に運動する限り、いずれの他の表面上で静止してよいか又は固定されてよい。

電気モジュールを、モジュールの各側のプラグ壁及びソケット壁と共に示した。相互接続された場合、複数の電気モジュールがモジュールの列を形成する。しかしながら、本発明による電気モジュールは、モジュールの隣接する側部上の１つのプラグ壁及び１つのソケット壁、又は複数のプラグ壁及び／若しくはソケット壁といった、プラグ壁及びソケット壁の他の構成を備えてもよい。

ロック手段をプラグインタフェースのカラー内の窪み部及びソケット先端内の突出部として説明したが、反対の構成、即ちプラグインタフェースのカラー上の突出部及びソケット先端内の窪み部を有する構成も可能であることが認識されるだろう。

Claims (7)

1. −嵌合コネクタのコネクタピンの受承のためのソケット孔（５２）を備えるハウジング（５４ｂ）；
   −前記ソケット孔（５２）を覆う第１の端位置と前記ソケット孔（５２）を覆わない第２の端位置との間で直線移動可能に設けられたシャッタ（５８）；及び
   −前記シャッタを前記シャッタの前記第１の端位置へと付勢するよう適合された付勢手段（６０）
   を備える、電気コネクタ（５０）であって、
   前記付勢手段は、巻きばね部分（６０ｃ）によって相互接続された第１の脚（６０ａ）及び第２の脚（６０ｂ）を有する少なくとも１つの捩りばね（６０）を備えること
   を特徴とし、
   前記第１の脚は不動であり、前記第２の脚（６０ｂ）は前記シャッタ（５８）の上端部（５８ｂ）上に静止し、
   前記巻きばね部分（６０ｃ）は、前記ソケット孔（５２）の延長部に対して横断方向に、前記電気コネクタ内に水平に延在するピン（６４）によって、支持される、電気コネクタ（５０）。
2. ２つの捩りばね（６０）を備える、請求項１に記載の電気コネクタ（５０）。
3. 前記シャッタ（５８）の前面は２つの傾斜表面（５８ａ）を備え、前記２つの傾斜表面（５８ａ）はそれぞれ、プラグピンを各前記ソケット孔に挿入する間、各前記プラグピンの先端と協働するよう適合される、請求項１又は２に記載の電気コネクタ（５０）。
4. 前記ソケット孔は、好ましくはグランド用の１つの中央ソケット孔（５２ａ）、及び各電気相用の２つの相ソケット孔（５２ｂ）を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気コネクタ（５０）。
5. 前記２つの相ソケット孔（５２ｂ）の相互距離は約３ミリメートルであり、前記中央孔（５２ａ）と各前記２つの相ソケット孔との間の距離は約４ミリメートルである、請求項４に記載の電気コネクタ（５０）。
6. １つの前記捩りばね（６０）が、前記中央ソケット孔（５２ａ）のいずれかの側に配設される、請求項４又は５に記載の電気コネクタ（５０）。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気コネクタ（５０）を備える、電気モジュール（１０）。

Images