JPH09245867A - ボールロックコネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールロックコネクタにおいて嵌合時の操作
性向上と小型化を図る。 【解決手段】 互いに嵌合される一対のコネクタ１０、
２０に、互いに先端面を突き合わせるようにターミナル
１６、２２を設けた。コネクタ１０、２０を嵌合する
と、ターミナル１６、２２が先端面同士を突き合わせて
接続される。一方のターミナルに形成した差込孔に他方
のターミナルを差し込んでこれに差込孔内のルーバーを
弾性接触させるコネクタに比べると、嵌合抵抗が長く続
くことがないため操作性に優れると共に、差込しろが不
要な分だけ長さを短くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールロック機構
を備えたコネクタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車において充電を行う場合に
は、車載バッテリーに接続した状態で車体に固定された
車体側コネクタと、充電器に可撓ケーブルを介して接続
された充電器側コネクタとが用いられ、充電側コネクタ
を車体側コネクタに嵌合した状態で充電が開始される。
この場合、充電中に充電器側コネクタが車体側コネクタ
から外れるのを防止するために双方のコネクタを嵌合状
態に保持するためのロック手段を設けることが必要とな
るが、このようなロック手段としては、強度的信頼性と
操作性の点から、ガス管の接続等に適用されているボー
ルロック機構を用いることが考えられる。

【０００３】また、電気自動車を充電する際には大容量
の電流を流すため、電線は大径のものが用いられ、この
電線の端末に固着されてコネクタに装着されるターミナ
ルも大径のものが用いられる。かかる大径のターミナル
同士を接続させるための手段として、一方のターミナル
にその先端面に開口する差込孔を形成すると共に、この
差込孔内に弾性撓み可能なルーバーを装着し、差込孔に
他方のターミナルを差し込んでこれにルーバーが弾性接
触するようにした構造が考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の構造
では、一方のターミナルに他方のターミナルを差し込む
分だけターミナルを長くする必要があり、コネクタが大
型化することになる。また、コネクタの嵌合の際には、
ルーバーが他方のターミナルに弾性接触することに起因
して嵌合抵抗が生じるが、この弾性接触は嵌合が完了す
るよりも相当前から始まるため、嵌合抵抗が長く続くこ
とになり、操作性の低下を来すことになる。

【０００５】本願発明は上記事情に鑑みて創案されたも
のであって、小型化と嵌合操作性の向上を図ることを目
的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、嵌合
可能な一対のコネクタと、この一対のコネクタに設けら
れた一対のターミナルと、一方のコネクタに径方向の変
位可能に設けたロックボールと、他方のコネクタの周面
に形成された係合凹部とを備え、一対のコネクタの嵌合
により一対のターミナルが接続されると共にロックボー
ルと係合凹部との係合により一対のコネクタが嵌合状態
にロックされるものにおいて、一対のターミナルがその
先端面同士を互いに突き合わせて接触する構成としたと
ころに特徴を有する。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、少なくともいずれか一方のターミナルは、相手側の
ターミナルに対して弾性的に後退変位しつつ接触するよ
うに設けられている構成としたところに特徴を有する。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明にお
いて、ロックボールの係合凹部への係合開始時において
はターミナルの先端面同士の間に隙間が空き、且つ、こ
の隙間の距離が、ロックボールの係合凹部への係合開始
から係合完了に至るまでの変位距離よりも小さく設定さ
れ、さらにロックボールの係合凹部への係合動作の間
は、ロックボールとこのロックボールが設けられた側の
ターミナルとの位置関係が一定に保たれる構成としたと
ころに特徴を有する。

【０００８】請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３
のいずれかの発明において、他方のコネクタの周面に
は、一対のコネクタが半嵌合の状態においてロックボー
ルが係合する傾斜面が形成されていると共に、一方のコ
ネクタには、ロックボールを傾斜面に押圧する方向へ付
勢可能な付勢手段が設けられ、ロックボールの傾斜面に
対する押圧力により一対のコネクタが離脱方向に変位さ
せられる構成としたところに特徴を有する。

【０００９】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、他方のコネクタの周面における係合凹部と傾斜面と
の間の縁部が角付けされ、この角付け部によりロックボ
ールが係合凹部に係合する状態と傾斜面に係合する状態
のいずれかの状態に誘導される構成としたところに特徴
を有する。請求項６の発明は、請求項４または請求項５
の発明において、ロックボールの傾斜面への押圧によっ
て一対のコネクタが離間させられた状態では一対のター
ミナルが互いに離間するように寸法設定されている構成
としたところに特徴を有する。

【００１０】

【発明の作用及び効果】請求項１の発明によれば、ター
ミナル同士を突き合わせて接続するようにしたから、一
方のターミナルを他方のターミナル内に差し込むタイプ
のものに比べると、ターミナルの長さを短くして全体に
小型化を図ることができる。また、ルーバーを用いてタ
ーミナル同士の接触を行うものとは異なり、嵌合抵抗が
長く続くことがないため、嵌合操作性に優れる。請求項
２の発明によれば、両ターミナルが接続する際には少な
くとも一方のターミナルが相手側のターミナルに対して
弾性的に後退変位するようになっており、これによって
ターミナル相互間の寸法公差が吸収されるとともに過大
な応力の発生が防止される。

【００１１】請求項３の発明によれば、ロックボールが
係合凹部に係合せずに両コネクタが半嵌合であるときに
はターミナル同士が非導通状態となるため、コネクタ同
士が半嵌合であるにも拘わらずターミナル同士が導通す
ることが防止される。また、ロックボールが係合凹部に
係合する動作を行う間にターミナル同士が接触して確実
に導通状態となる。請求項４の発明によれば、正規嵌合
に至る前に嵌合操作が終わった場合には、ロックボール
の傾斜面に対する押圧力によって一対のコネクタが離脱
方向に変位するから、明らかに半嵌合であることが判
る。

【００１２】請求項５の発明によれば、コネクタの嵌合
操作が正規嵌合に至る直前で終わったときには、ロック
ボールが係合凹部に係合して両コネクタが正規嵌合する
状態か、ロックボールが傾斜面を押圧して両コネクタが
大きく離間する状態のいずれかとなる。したがって、コ
ネクタの嵌合状態を確実に把握することができる。請求
項６の発明によれば、両コネクタが半嵌合の状態ではタ
ーミナルが接触しないから、ターミナルを含む導通回路
の導通状態に基づいて嵌合状態の検出を行うことが可能
となる。したがって、嵌合検知のための専用のターミナ
ルや導通回路等を設ける必要がなくて済む。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図１乃至図４を参照して説明する。本実施形態で
は、電気自動車において車載バッテリ（図示せず）を充
電するためのコネクタに適用した例について説明する。
車体側コネクタ（本発明の構成要件である他方のコネク
タ）１０は、車体（図示せず）に固定して取り付けられ
たコネクタハウジング１１と、車載バッテリに接続した
電線（図示せず）の端末に固着された固定ターミナル１
２とからなり、固定ターミナル１２をコネクタハウジン
グ１１に貫通した状態で装着した構成になっている。コ
ネクタハウジング１１には前方へ突出するフード部１３
が形成され、このフード部１３内に固定ターミナル１２
の前端部が突出されている。

【００１４】固定ターミナル１２は、大容量の電流を流
すために、大径の棒状をなしている。固定ターミナル１
２の前端面に形成したバネ孔１４内には導電性材料から
なる圧縮コイルバネ１５が装着され、この圧縮コイルバ
ネ１５の前端には導電性材料からなる大径の可動ターミ
ナル１６が取り付けられている。この可動ターミナル１
６は、圧縮コイルバネを弾性変位させつつ固定ターミナ
ル１２に対して前後方向に進退移動することが可能とな
っている。この固定ターミナル１２と可動ターミナル１
６とにより車体側のターミナルが構成されている。

【００１５】フード部１３の外周には、上記車体側コネ
クタ１０と後述する充電器側コネクタ２０とを嵌合状態
にロックするためのロック機構を構成する係合凹部１７
が設けられている。この係合凹部１７は、断面が円弧形
をなし、フード部１３の全周に亘って溝状に形成されて
いる。係合凹部１７よりも先端側には、車体側コネクタ
１０と充電器側コネクタ２０とが正規嵌合に至らないと
きに両コネクタ１０，２０同士を離間させるための傾斜
面１８が全周に亘って形成されている。この傾斜面１８
は、前方へ向かって縮径する向きにテーパ状に傾斜して
いる。また、この傾斜面１８の後端縁と係合凹部１７の
前側の溝縁との境界縁には鋭角に角付けされた角付け部
１９が全周に亘って形成されている。さらに、傾斜面１
８の前方には一定の外径寸法で一定の長さ延びる延長部
１８Ａが設けられている。

【００１６】充電器側コネクタ（本発明の構成要件であ
る一方のコネクタ）２０は、充電器（図示せず）から延
ばされた電線（図示せず）の端末に固着したターミナル
２２と、このターミナル２２を貫通状態で支持するコネ
クタハウジング２１とからなる。このコネクタハウジン
グ２１には前端面に開口する接続用凹部２３が形成さ
れ、この接続用凹部２３内にターミナル２２が突出され
ている。かかるターミナル２２は、車体側の可動ターミ
ナル１６と対向するように配置されていると共に、車体
側の固定ターミナル１２と同様に大径の棒状をなしてい
る。

【００１７】コネクタハウジング２１の前端の筒状部２
１Ａには、リング状をなすロック動作部材２４が軸方向
の移動可能に、且つ、復帰バネ２５により後方（図の右
方向）に付勢された状態で設けられている。また、ロッ
ク動作部材２４の内周には、ロック用保持面２７が形成
されていると共に、このロック用保持面２７の後方に隣
接して逃がし用凹部２８が形成されている。コネクタハ
ウジング２１には、筒形をなす嵌合動作部材２９がロッ
ク動作部材２４の後方において軸方向への移動可能に、
且つ、ロック用バネ３０により前方（図の左方向）へ付
勢された状態で設けられている。嵌合動作部材２９の周
方向において間隔を空けた複数位置には、前方に突出す
る複数のアーム部３１がロック動作部材２４内に突き込
まれた状態で一体に形成されている。このアーム部３１
は、嵌合動作部材２９に対して径方向に弾性撓みするこ
とが可能となっている。尚、アーム部３１とロック用バ
ネ３０とによって本発明の構成要件である付勢手段が構
成されている。

【００１８】各アーム部３１の先端にはボール保持部３
２が形成されており、このボール保持部３２はロックボ
ール３３を後方及び径方向外側から保持している。ま
た、筒状部２１Ａには軸方向の長溝２６が形成されてい
る。長溝２６は、外周側の開口幅よりも内周側の開口幅
を狭くし、且つその内周側の開口幅をロックボール３３
の直径よりも小さくしてある。かかる長溝２６には、ロ
ックボール３３が軸方向の移動自由且つ径方向内側への
貫通を規制された状態で嵌合されている。ロックボール
３３の一部は長溝２６から内側へ突出され、この突出部
分が上記係合凹部１７と係合することにより、両コネク
タ１０、２０が正規嵌合状態にロックされるようになっ
ている。

【００１９】また、図２に示すようにロックボール３３
が角付け部１９上において係合凹部１７への係合を開始
する位置にある状態（両コネクタ１０，２０が正規嵌合
に至る直前の状態）では、可動ターミナル１６とターミ
ナル２２の先端面同士の間に間隙ｇが空き、且つ、この
間隙ｇの寸法は、ロックボール３３が係合凹部１７への
係合動作を開始してから係合を完了するまでに軸方向に
変位する距離Ｇよりも小さくなるように設定されてい
る。また、ロック用バネ３０は強いバネ性を有している
ため、ロックボール３３が係合凹部１７への係合を行う
間、そのロックボール３３はコネクタハウジング２１及
びターミナル２２に対してほとんど相対変位しないよう
になっている。

【００２０】次に、本実施例の作用について説明する。
車体側コネクタ１０から離脱した状態における充電器側
コネクタ２０は、図１に示すように、ロック用バネ３０
の付勢により嵌合動作部材２９が前方へ突出した状態で
待機している。このとき、ロック動作部材２４は復帰バ
ネ２５の付勢により後方位置に保持され、アーム部３１
がロック用保持面２７によって径方向外側への変位を規
制されている。

【００２１】かかる状態からロック動作部材２４を復帰
バネ２５の付勢に抗して前方へ移動させることにより逃
がし用凹部２８をアーム部３１の先端部に対応させ、こ
の状態を保持しつつ充電器側コネクタ２０を車体側コネ
クタ１０に嵌合させる。すると、ロックボール３３が傾
斜面１８上を転がりつつアーム部３１が径方向外側へ弾
性的に変位し、図２に示すようにロックボール３３が傾
斜面１８の頂上の角付け部１９に達する状態を経た後
に、図３に示すように両コネクタ１０、２０が正規嵌合
状態に至り、ロックボール３３がアーム部３１の弾性復
元力により係合凹部１７内に落とし込まれる。尚、この
ロックボール３３の係合動作の間は、ロック用バネ３０
の強いバネ力のためにロックボール３３とターミナル２
２はほぼ一体となって車体側コネクタ１０に接近する。
この後、ロック動作部材２４を復帰バネ２５の付勢にし
たがって後方へ移動させる。すると、ロックボール３３
の係合凹部１７からの脱外が規制されるため、両コネク
タ１０、２０が正規嵌合状態にロックされる。

【００２２】上記動作において、ロックボール３３が係
合凹部１７への嵌合を開始してから係合が完了するまで
に軸方向に変位する距離Ｇに対して、ロックボール３３
の係合開始時点において可動ターミナル１６とターミナ
ル２２との間の間隙ｇのほうが小さく設定されている。
また、ロック用バネ３０の弾縮量は嵌合動作の際のロッ
クボール３３の移動距離Ｇに比べると無視しうる程度に
小さい。したがって、ロックボール３３が係合動作を行
っている途中で両ターミナル１６、２２が先端面同士を
突き当てるようにして接触する。この両ターミナル１
６、２２が接触するときには、可動ターミナル１６が圧
縮コイルバネ１５を弾縮させつつ後退移動するため、過
大な応力の発生が防止されると共に軸方向の寸法公差が
吸収され、ターミナル１２、１６、２２が確実に、且
つ、好適な接圧をもって接続されるようになる。

【００２３】次に、両コネクタ１０、２０が正規嵌合に
至る前、即ち、図２に示すようにロックボール３３が角
付け部１９に乗り上がった状態又はロックボール３３が
傾斜面１８上における角付け部１９に近い位置に係合す
る状態で嵌合操作を終わってしまった場合の作動につい
て説明する。角付け部１９上に位置するロックボール３
３はアーム部３１の弾性復元力により係合凹部１７側と
傾斜面１８側のいずれかへ強制的に変位させられる。ロ
ックボール３３が係合凹部１７へ変位されられた場合に
は、上述のように両コネクタ１０、２０が正規嵌合状態
にロックされる。

【００２４】これに対し、ロックボール３３が傾斜面１
８側へ変位させられた場合には、次のようになる。この
場合、アーム部３１の弾性復元力に基づくロックボール
３３の傾斜面１８に対する径方向の押圧力の一部は、傾
斜面１８の傾斜角度によって軸方向の離脱力として作用
する。さらに、ロック用バネ３０の付勢力も軸方向の離
脱力として作用する。これらの離脱力により、両コネク
タ１０、２０は強制的に離間させられることになる。こ
の離間されられた状態では、図４に示すように可動ター
ミナル１６とターミナル２２とが大きく離間している。
よって、充電回路（図示せず）回路が開成され、充電は
行われない。

【００２５】また、この状態では両コネクタ１０、２０
が正規嵌合されているときに比べて大きく離間している
から、半嵌合であることについては作業者が目視によっ
て容易に判断することができる。さらに、目視による判
断だけでなく、ターミナル１２、１６、２２を含む導通
検査回路（図示せず）における導通の有無に基づいて両
コネクタ１０、２０が正規嵌合されているか半嵌合状態
であるかを判別することも可能である。

【００２６】さて、正規嵌合状態にロックされている両
コネクタ１０、２０を離脱する際には、ロック動作部材
２４を前方（図の左方向）へ移動させて逃がし用凹部２
８をアーム部３１の先端部と対応させ、この状態を保っ
たままで充電器側コネクタ２０を車体側コネクタ１０か
ら引き離すようにする。すると、アーム部３１が逃がし
用凹部２８内に退避するように外側へ弾性撓みを生じつ
つ、このアーム部３１と一体にロックボール３３が径方
向外側へ変位して係合凹部１７から外れる。これにより
両コネクタ１０、２０のロックが解除されるから、その
まま充電器側コネクタ２０を車体側コネクタ１０から離
脱させればよい。

【００２７】上述のように本実施形態では、ターミナル
１６、２２同士を突き合わせて接続するようにしたか
ら、一方のターミナルを他方のターミナル内に差し込む
タイプのものに比べると、ターミナルの長さが短くて済
んでおり、これによってコネクタ全体として小型化が図
られている。また、ターミナル１６、２２同士が接続す
る過程では、ルーバーを用いてターミナル同士の接触を
行うもののように嵌合抵抗が長く続くということがない
ため、操作性に優れている。

【００２８】同じく本実施形態では、車体側の固定ター
ミナル１２の先端に可動ターミナル１６を装着し、この
可動ターミナル１６が充電器側のターミナル２２に対し
て弾性的に後退変位するようになっているから、ターミ
ナル１２、１６、２２相互間の寸法公差を吸収して両固
定ターミナル１２、２２を確実に接触させることができ
ると共に、過大な応力の発生が防止されている。また、
正規嵌合に至る前に嵌合操作が終わった場合には、ロッ
クボール３３の傾斜面１８に対する押圧力により両コネ
クタ１０、２０を離脱方向に変位させるようにしたか
ら、半嵌合であることが明らかに判るようになってい
る。

【００２９】さらに、角付け部１９を形成したことによ
り、半嵌合の際には必ず、ロックボール３３が係合凹部
１７に係合して両コネクタ１０、２０が正規嵌合する状
態か、ロックボール３３が傾斜面１８を押圧して両コネ
クタ１０、２０が大きく離間する状態のいずれかとなる
ようにしたから、コネクタの嵌合状態を確実に把握する
ことができる。しかも、アーム部３１が角付け部１９上
に位置して係合凹部１７への係合を開始する半嵌合状態
では可動ターミナル１６とターミナル２２とが非導通と
なるように寸法設定されているため、両コネクタ１０、
２０が半嵌合であるにも拘わらずターミナル１６、２２
同士が導通する、ということがない。これにより、ター
ミナル１２、１６、２２を含む導通検査回路の導通状態
に基づいて嵌合状態の検出を行うことが可能となり、嵌
合検知のための専用のターミナルや導通回路等を設ける
必要がなく、コスト低減を図ることができる。

【００３０】＜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態様も本発明の技術的範囲に
含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更して実施することができる。 （１）上記実施形態ではロックボール３３が係合凹部１
７に対して外周側から係合する構成としたが、本発明に
よれば、ロックボールが内周側から係合する構成として
もよい。

【００３１】（２）上記実施形態ではロックボール３３
が係合される係合凹部１７を全周に亘る溝状に形成した
が、本発明によれば、係合凹部は溝に限らず、球面状の
凹みとしてもよい。 （３）上記実施形態では弾性的後退可能な可動ターミナ
ル１６を車体側コネクタ１０に設けたが、本発明によれ
ば、可動ターミナルは、実施形態とは反対に充電器側コ
ネクタに設けてもよく、車体側と充電器側の双方のコネ
クタに設けてもよい。

【００３２】（４）上記実施形態では、固定ターミナル
１２の先端に弾性的後退変位可能な可動ターミナル１６
を設ける構成としたが、本発明によれば、コネクタ側に
ターミナル全体を軸方向の弾性変位可能に支持する手段
が設けられている場合には、固定ターミナルに可動ター
ミナルを設けない構成とすることもできる （５）上記実施形態では係合凹部１７と傾斜面１８との
間に角付け部１９を形成したが、本発明によれば、角付
け部を形成しない構成とすることもできる。

【００３３】（６）上記実施形態では半嵌合状態のとき
に両コネクタ１０、２０を大きく離間させるための傾斜
面１８を形成したが、本発明によれば傾斜面を形成しな
い構成とすることもできる。 （７）上記実施形態では電気自動車の充電用コネクタに
適用した場合について説明したが、本発明は他の用途に
用いられるコネクタにも適用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態において両コネクタを離脱
した状態をあらわす断面図

【図２】両コネクタが正規嵌合に至る直前の状態をあら
わす断面図

【図３】両コネクタが正規嵌合してロックされた状態を
あらわす断面図

【図４】両コネクタが大きく離間させられた半嵌合状態
をあらわす断面図

【符号の説明】

１０…車体側コネクタ（他方のコネクタ） １２…固定ターミナル １６…可動ターミナル １７…係合凹部 １８…傾斜面 １９…角付け部 ２０…充電器側コネクタ（一方のコネクタ） ２２…ターミナル ３０…ロック用バネ（付勢手段） ３１…アーム部（付勢手段） ３３…ロックボール Ｇ…ロックボールが係合凹部への係合を開始してから係
合を完了するまでに変位する距離 ｇ…ロックボールの係合凹部へ係合開始時におけるター
ミナル同士の間隙

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 嵌合可能な一対のコネクタと、この一対
   のコネクタに設けられた一対のターミナルと、一方のコ
   ネクタに径方向の変位可能に設けたロックボールと、他
   方のコネクタの周面に形成された係合凹部とを備え、前
   記一対のコネクタの嵌合により前記一対のターミナルが
   接続されると共に前記ロックボールと前記係合凹部との
   係合により前記一対のコネクタが嵌合状態にロックされ
   るものにおいて、 前記一対のターミナルがその先端面同士を互いに突き合
   わせて接触する構成としたことを特徴とするボールロッ
   クコネクタ。
2. 【請求項２】 少なくともいずれか一方のターミナル
   は、相手側のターミナルに対して弾性的に後退変位しつ
   つ接触するように設けられていることを特徴とする請求
   項１記載のボールロックコネクタ。
3. 【請求項３】 ロックボールの係合凹部への係合開始時
   においてはターミナルの先端面同士の間に隙間が空き、
   且つ、この隙間の距離が、前記ロックボールの前記係合
   凹部への係合開始から係合完了に至るまでの変位距離よ
   りも小さく設定され、さらに前記ロックボールの前記係
   合凹部への係合動作の間は、前記ロックボールとこのロ
   ックボールが設けられた側のターミナルとの位置関係が
   一定に保たれる構成としたことを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２記載のボールロックコネクタ。
4. 【請求項４】 他方のコネクタの周面には、一対のコネ
   クタが半嵌合の状態においてロックボールが係合する傾
   斜面が形成されていると共に、一方のコネクタには、前
   記ロックボールを前記傾斜面に押圧する方向へ付勢可能
   な付勢手段が設けられ、前記ロックボールの前記傾斜面
   に対する押圧力により前記一対のコネクタが離脱方向に
   変位させられる構成としたことを特徴とする請求項１乃
   至請求項３のいずれかに記載のボールロックコネクタ。
5. 【請求項５】 他方のコネクタの周面における係合凹部
   と傾斜面との間の縁部が角付けされ、この角付け部によ
   りロックボールが前記係合凹部に係合する状態と前記傾
   斜面に係合する状態のいずれかの状態に誘導される構成
   としたことを特徴とする請求項４記載のボールロックコ
   ネクタ。
6. 【請求項６】 ロックボールの傾斜面への押圧によって
   一対のコネクタが離間させられた状態では一対のターミ
   ナルが互いに離間するように寸法設定されていることを
   特徴とする請求項４または請求項５記載のボールロック
   コネクタ。