JP5588248B2 - 安全回路ユニット付き低挿入力コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、雄雌両コネクタの嵌合操作と両コネクタ間の回路の断続のための安全回路ユニットの嵌合操作とを駆動レバーの操作で行わせる安全回路ユニット付き低挿入力コネクタに関するものである。

従来、雄雌両コネクタを低力でスムーズに嵌合接続させるために、種々の低挿入力コネクタが提案されている。

例えば特許文献１には、例えばハイブリッドカーのモータとインバータとを電気的に接続させるために、レバーの矢印方向の回動操作で相手コネクタ（図示せず）を引き寄せて嵌合させる低挿入力コネクタが記載されている。

この低挿入力コネクタでは、コネクタハウジングの側面の軸部にレバーが回動自在に係合し、レバーには相手コネクタの従動突起（図示せず）をスライド自在に係合させるカム溝が設けられ、レバーを起立した状態から後方へ回動させることで、相手コネクタが引き込まれて嵌合し、逆に前方へ回動起立させることで両コネクタが離脱する。

また、特許文献２には、コネクタハウジング内に螺旋溝を有するカムボルトを挿入し、相手コネクタの突起を螺旋溝に進入させ、カムボルトを操作用ハンドルで回して両コネクタを嵌合・離脱させる低挿入力コネクタが記載されている。

特開２００５−２９４０３８号公報（図４） 実公平７−４１１０３号公報（第１図）

しかしながら、上記従来の低挿入力コネクタにあっては、車両のメンテナンス等において例えばハイブリッドカー等の機器であるモータとインバータとをコネクタで断続させる際に、作業者に感電等の危険が及ばないように安全回路を設ける必要があるが、その場合に安全回路の断続操作を作業性良く確実に行わせる必要があった。

本発明は、上記した点に鑑み、コネクタ用の安全回路の断続操作を作業性良く確実に行わせることのできる安全回路ユニット付き低挿入力コネクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る安全回路ユニット付き低挿入力コネクタは、一方のコネクタに回動自在に軸支され、円弧状のギア部と、該ギア部に続く円弧状の切欠部と、軸中心から同一半径で形成された円弧状のカム溝と、該カム溝に続く真直溝部とを有する駆動レバーと、該ギア部に歯合する歯車部と、螺旋溝とを有して該一方のコネクタに装着されるギア部材と、他方のコネクタに設けられ、該螺旋溝に係合する第一の従動突起と、該一方のコネクタにコネクタ嵌合方向移動自在に設けられた安全回路ユニットの一方の小コネクタと、該一方の小コネクタ側に設けられた第二の従動突起と、該他方のコネクタに固定して設けられた他方の小コネクタとを備え、該ギア部と該歯車部との歯合で該一方と他方のコネクタが嵌合し、該コネクタの嵌合時に該カム溝に沿って該第二の従動突起が移動し、該歯車部が該切欠部に進入した際に、該第二の従動突起が該真直溝部に係合することを特徴とする。

上記構成により、他方のコネクタの第一の従動突起をギア部材のカム溝の始端に進入させ、安全回路ユニットの第二の従動突起を駆動レバーの螺旋溝の始端に進入させたセット状態において、駆動レバーを回動させることで、ギア部が歯車部を回転させ、第一の従動突起が螺旋溝に引き込まれて、他方のコネクタが一方のコネクタに嵌合し、この際、第二の従動突起は軸中心から同一半径の円弧状のカム溝内を移動して、安全回路ユニットの一方の小コネクタを移動させずにセット位置に維持させる。一方と他方のコネクタが完全嵌合した後、第二の従動突起が真直溝部に進入して、駆動レバーの回動で一方の小コネクタと一体にコネクタ嵌合方向に移動（駆動）され、一方の小コネクタが他方の小コネクタに嵌合接続され、一方と他方のコネクタの通電がなされる。安全回路ユニットの嵌合時に歯車部は切欠部内に位置して回動されず、一方と他方のコネクタの更なる不要な嵌合が阻止される。コネクタ及び安全回路ユニットの離脱操作は上記とは逆の操作で行われる。

請求項２に係る安全回路ユニット付き低挿入力コネクタは、請求項１記載の安全回路ユニット付き低挿入力コネクタにおいて、前記切欠部に続く円弧状のロック用の第二のギア部を前記駆動レバーが有し、前記螺旋溝に続くコネクタ嵌合直交方向の第二の真直溝部を前記ギア部材が有し、該第二のギア部材が前記歯車部に歯合した際に、前記第一の従動突起が該第二の真直溝部に進入することを特徴とする。

上記構成により、一方と他方のコネクタが完全嵌合した後、さらに駆動レバーを回動させることで、第二のギア部が歯車部を回動させ、ギア部材の螺旋溝の終端から第二の真直溝部に他方のコネクタの第一の従動突起が進入して、コネクタ嵌合方向とは直交する方向にロックされ、一方と他方のコネクタの不意な離脱が阻止される。

請求項１記載の発明によれば、一方と他方のコネクタの嵌合離脱操作と安全回路ユニットの嵌合離脱操作とを一つの駆動レバーの回動操作で順次行うことができるから、コネクタ用の安全回路の断続操作を作業性良く確実に行わせることができる。

請求項２記載の発明によれば、一方と他方のコネクタ嵌合後の駆動レバーの回動操作で両コネクタのロックを行わせて、不意なコネクタの離脱を阻止して安全性を高めることができる。

本発明に係る安全回路ユニット付き低挿入力コネクタの一実施形態を示すコネクタ嵌合時の分解斜視図である。 同じく安全回路ユニット付き低挿入力コネクタを示すコネクタ非嵌合時の分解斜視図である。 上側のコネクタに装着されるギア部材の一形態を示す斜視図である。 上側のコネクタに装着される駆動レバーと安全回路ユニットの上側の小コネクタの一形態を示す分解斜視図である。 駆動レバーとギア部材とを示す背面図である。 駆動レバーとギア部材の歯合状態を示す斜視図である。 安全回路ユニット付き低挿入力コネクタの作用を示すセット（初期）状態の斜視図である。 同じく上下の両コネクタの嵌合途中の状態を示す斜視図である。 同じく両コネクタの嵌合が完了し、安全回路ユニットの嵌合を開始した状態を示す斜視図である。 同じく安全回路ユニットの嵌合途中の状態を示す斜視図である。 同じく安全回路ユニットの嵌合完了状態を示す斜視図である。

図１〜図６は、本発明に係る安全回路ユニット付き低挿入力コネクタの一実施形態を示すものである。

図１，図２の如く、この安全回路ユニット付き低挿入力コネクタは、上側の一方のコネクタ２と、一方のコネクタ２に嵌合する下側の他方のコネクタ３と、上側のコネクタ２の水平な軸部４に回動自在に装着される駆動レバー５と、上側のコネクタ２内に回動自在に設けられ、駆動レバー５の外周のギア部６で駆動される略円柱状のギア部材（図３）８と、ギア部材８の螺旋溝９に係合した下側のコネクタ３の従動突起１１（図２の第一の従動突起）と、下側のコネクタ３に固定して設けられた安全回路ユニット１２の下側の他方の小コネクタ１４と、上側のコネクタ２に昇降自在に設けられ、従動突起（第二の従動突起）１５を駆動レバー５のカム溝１６に係合させる安全回路ユニット１２の上側の一方の小コネクタ１３とを備えたものである。

図１の如く、上側のコネクタ２の絶縁樹脂製のコネクタハウジング（符号２で代用）の垂直な前壁１８に膨出壁１９が設けられ、膨出壁１９の垂直な前壁部２０に水平な短円柱状の軸部４が設けられ、軸部４は上向きの鍔部４ａを有し、駆動レバー５の中央の円形の孔部２１（図４）が軸部４に係合し、孔部２１に続く矩形の切欠孔２１ａ（図４）に鍔部４ａが挿通されて、図２の如く駆動レバー５が仮想垂直面上を左右方向回動自在に装着される。

軸部４の左側において膨出壁１９の前壁部２０に垂直なスリット溝２２が下から上に真直に設けられ、スリット溝２２の下端は膨出壁１９の周壁２３の下部側において開口し、スリット溝２２内に安全回路ユニット１２の上側のコネクタ１３の上向きの垂直な突出壁２４（図４）が昇降自在に係合し、突出壁２４の前端上部に設けられた短円柱状の水平な従動突起（第二の従動突起）２２がスリット溝２２から前方に突出する。周壁２３には駆動レバー５を案内する円弧状のガイド壁２３ａが突出されている。

図１，図２の如く、下側のコネクタ３の絶縁樹脂製のコネクタハウジング（符号３で代用）の下端の鍔部２５と垂直な周壁２６との前端側に略半円筒状のガイド周壁２７が垂直に一体に設けられ、ガイド周壁２７の上部内面に左右一対の（一つでもよい）水平な短円柱状の従動突起１１が一体に設けられ、上側のコネクタハウジング２の膨出壁１９の下側において前壁１８に略半円筒状の小径な収容壁２８（図２）が一体に設けられ、収容壁２８の下端は開口され、収容壁２８の内側に図３のギア部材８が収容され、ギア部材８の螺旋溝９に従動突起１１が摺接自在に係合する。

収容壁２８は一対の従動突起１１を昇降自在に案内する左右一対の垂直なガイドスリット２９を有し、スリット２９の下端は外部に開口され、収容壁２８の下部に周方向の水平なスリット孔３０を有している。従動突起１１が一対の場合、螺旋溝９（図３）は二条であり、従動突起１１が一つの場合、螺旋溝９は一条である。

図３のギア部材８は上端に水平な歯車部１０を一体に有し、歯車部１０に図１，図４〜図６の駆動レバー５の外周のギア部６，７が歯合する。ギア部材８の螺旋溝９は下端側の垂直で真直な入口部９ａと、上端側（終端側）の水平な真直溝（ギア部材８の中心軸線と直交する方向の溝部分）９ｂとを有している。歯車部１０は円柱状のギア部材本体８ａよりもやや小径に形成され、上端の受け面８ｂを経てギア部材本体８ａの外周面に続いている。ギア部材８は例えば図２の水平なスリット孔３０内に装着したリング（図示せず）で下端面を支持されて抜け落ちを阻止される。

図４〜図６の如く、駆動レバー５は、略扇状の中間板部３１と、中間板部３１の略半円状の外周に立ち上げられた円弧状壁部３２と、中間板部３１の幅狭側に続く細幅の操作板部３３とを備えている。中間板部３１の略中央に円形の孔部２１と矩形状に切欠孔２１ａとで成る軸受孔が設けられている。

中間板部３１の半円状の外周に円弧状の周方向に長い第一のギア部６と、円弧状の周方向に短い第二のギア部７と、両ギア部６，７の間のギアなしの円弧状の切欠部３４とが設けられている。切欠部３４の周方向長さは第二のギア部７よりも短い。円形の孔部２１の中心（図５）ｍすなわち軸部４（図１）の中心から各ギア部６，７までの半径は等しくギア部全長に渡って均一であり、円形の孔部２１の中心からギアなしの切欠部３４までの半径はギア部６，７までの半径よりも少し小さい。

第一の長いギア部６の終端寄りから切欠部３４を経て第二の短いギア部７の終端にかけて、孔部２１と各ギア部６，７との間に円弧状のカム溝１６が中間板部３１に設けられ、円弧状のカム溝１６から孔部２１の中心までの半径は円弧状のカム溝１６の全長に渡って均一であり、円弧状のカム溝１６は第二のギア部７の終端から操作板部３３の方向に真直に延長された短い真直溝部（第一の真直溝部）１７に続いている。真直溝部１７の長さは切欠部３４の長さよりも少し短い。第一のギア部６の始端６ａ（図５）は中間板部３１の略くの字状の屈曲側面３１ａと長い傾斜側面３１ｂを経て操作板部３３に続き、第二のギア部７の終端７ｂは中間板部３１の短い傾斜側面３１ｃを経て操作板部３３に続いている。

図３，図５のギア部材８の螺旋溝９の終端の水平な真直溝部（第二の真直溝部）９ｂはギア部材本体８ａの外周の略１／４周程度の長さで形成されている。螺旋溝９には図２の下側のコネクタ３の従動突起１１がスライド自在に係合する。

図４の安全回路ユニット１２の上側の小コネクタ１３の従動突起２２は駆動レバー５のカム溝１６にスライド自在に係合する。従動突起２２は垂直な板状の突出壁２４の前面上部に設けられ、突出壁２４は小コネクタ１３の絶縁樹脂製のコネクタハウジング（符号１３で代用）の右側の側壁１３ａの上部に一体に設けられている。

小コネクタ１３内には略逆Ｕ字状のショート端子（図示せず）が収容され、下側の小コネクタ１４（図２）の絶縁ハウジング内において、ショート端子に接触する一対の端子（図示せず）が垂直な絶縁板１４ａに設けられ、一対の端子は細い各電線３５（図２）に接続され、電線３５は上下のコネクタ２，３内の各端子（図示せず）と各端子に続く電線３６ないしバスバー３７（図１）といったメイン回路の断続を制御させる制御部（図示せず）に続く。上下の小コネクタ１３，１４で安全回路ユニット１２が構成される。

図４〜図６の長い第一のギア部６がギア部材８の歯車部１０（図５）を回転駆動させ、ギア部材８の螺旋溝９が下側のコネクタ３の従動突起１１を昇降駆動させ、それにより上下のコネクタ２，３の嵌合又は離脱が行われ、その間、駆動レバー５の円弧状のカム溝１６内を上側の小コネクタ１３の従動突起２２が一定位置で摺動し（駆動レバー５の軸部中心ｍから円弧状のカム溝１６までの半径が円弧状のカム溝１６の全長に渡って均一であるので、円弧状のカム溝１６のみが回動して従動突起２２は昇降しない）、第一と第二のギア部６，７の中間の切欠部３４で歯車部１０が停止してギア部材８の回転が止まり、小コネクタ１３の従動突起２２（図４）がカム溝１６の真直溝部１７に進入することで、従動突起２２が昇降して上下の小コネクタ１３，１４の嵌合又は離脱が行われ、第二のギア部７に歯車部１０が歯合することで、上下のコネクタ２，３のロック（固定）が行われ、その間、下側のコネクタ３の従動突起１１（図２）はギア部材８の螺旋溝９の終端の水平な真直溝部９ｂに進入することで、上下のコネクタ２，３の昇降動作すなわち嵌合離脱動作は行われない。

図５において、円弧状のカム溝１６は軸部４（図２）を中心とする円弧であるので、安全回路ユニット１２の従動突起２２の引き込みは行われず、安全回路は上側の雌コネクタ２に固定されたままとなる。また、ギア部６，７間の切欠部３４は中立であり、上下の雌雄コネクタ２，３の完全嵌合後に、安全回路ユニット１２を引き込む間に下側の雄コネクタ３を引き込まないようにしている。また、カム溝１６の終端側の真直溝１７は、上下のコネクタ２，３の嵌合完了後に、安全回路ユニット１２の従動突起２２を係合させて、安全回路ユニット１２の嵌合を開始する。また、ギア部材８の上端の水平な真直溝部９ｂは、駆動レバー５の第二のギア部７に歯車部１０が歯合しても、下側のコネクタ３の従動突起１１を引き込まないようにしている。これら作用については図７〜図１１で詳述する。

図２の如く、下側のコネクタ３は、コネクタハウジングの周壁２６の内側に複数（本例で三つ）の端子収容部３８を並列に有し、各端子収容部３８内に雄端子を有し、雄端子はバスバー３７（図１，図７）に一体に続き、バスバー３７は機器内の回路（図示せず）に接続され、コネクタ３の下端の鍔部２５は機器（図示せず）にボルト締めで固定され、コネクタ３は機器直付けコネクタとして作用する。

上側のコネクタ２はコネクタハウジング内に複数（三つ）の雌端子（図示せず）を収容し、各雌端子はシールド電線３６に接続され、電線３６はハウジング筒状部３９において絶縁性のホルダ４０内のゴム栓（図示せず）で防水されている。下側のコネクタ３を上側のコネクタ２と同様に電線とそれに接続される雄端子とを有するものとすることも可能である。電線３６はシールド電線に限るものではない。

また、上側の電線３６を上向きではなく後向きに水平に導出させ、駆動レバー５を前壁２３ではなくハウジング上壁４１に水平に配設し、駆動レバー５のギア部６で前壁１８の垂直な収容壁２８内のギア部材８の歯車部１０を駆動させることも可能である（この構成は本出願人が先に特願２０１０−１０８０８４で提案しており、それと本発明との相違は、駆動レバー５のギア部６，７間の切欠部３４とカム溝１６の真直溝部１７とギア部材８の上端の水平な真直溝部９ｂとの有無である）。

以下に上記安全回路ユニット付き低挿入力コネクタ１の作用を説明する。

先ず、図７の如く、上下のコネクタ２，３の嵌合前及び安全回路ユニット１２の嵌合前の状態で、駆動レバー５の操作部３３が右側に傾倒し、第一のギア部６の始端が図６の如く収容壁２８内のギア部材８の歯車部１０に歯合し、カム溝１６は、駆動レバー５の左側において円弧状溝部（符号１６で代用）の始端１６ａが下側に、真直溝部１７の終端１７ａが上側にそれぞれ位置して、右上がりに傾斜し、円弧状溝部１６の下端１６ａに安全回路ユニット１２の上側の小コネクタ１３の従動突起２２が係合して位置する。そのセット状態から作業者が駆動レバー５の操作部３３を矢印の如く反時計回りに右側に回動させる。

図８の如く、駆動レバー５の第一のギア部６がギア部材８の歯車部１０を回して、ギア部材８の螺旋溝９に下側のコネクタ３のガイド壁２７内の従動突起１１（図２）を引き込んで下側のコネクタ３と共に上昇させ、下側のコネクタ３が、駆動レバー５とギア部材８を有する上側のコネクタ２に引き込まれて嵌合していく。駆動レバー５の操作部３３が起立した状態で上下のコネクタ２，３は嵌合途中にあり、安全回路ユニット１２は図７の状態から下側の小コネクタ１４が下側のコネクタ３と一体に上昇するものの未だ嵌合は始まっていない。安全回路ユニット１２の従動突起２２はカム溝（円弧状溝部）１６の途中（ほぼ中央）に位置し、従動突起１１は上昇することなく図７と同じセット位置にある。カム溝１６は操作部３３と同様に上下方向に位置する。

図９の如く、さらに駆動レバー５の回動を続けることで、駆動レバー５の第一のギア部６でギア部材８の歯車部１０を回し終えて、上下のコネクタ２，３が完全に嵌合する。上下のコネクタ２，３内の各端子は接続されるが、安全回路ユニット１２が未嵌合であるので、上下のコネクタ２，３の各端子間の通電は未だ行われない。次いで歯車部１０が駆動レバー５の切欠部３４内に入り、歯車部１０の駆動が解除され、安全回路ユニット１２の従動突起２２がカム溝１６の真直溝部１７に進入し、安全回路ユニット１２の嵌合が開始される。真直溝部１７は左上がりに傾斜して位置する。

図１０の如く、さらに駆動レバー５の回動を続けることで、安全回路ユニット１２の従動突起２２が真直溝部１７にスライド係合しつつ上側の小コネクタ１３と一体に駆動レバー５で下向きに押し下げられることで、上側の小コネクタ１３が下側の小コネクタ１４に嵌合して、安全回路ユニット１２が嵌合途中の状態となる。ギア部材８の歯車部１０は駆動レバー５の切欠部３４内に非回転で位置する。

図１１の如く、さらに駆動レバー５の回動を続けることで、操作部３３が左側でほぼ水平（少し左上がり）に位置し、安全回路ユニット１２の従動突起２２が真直溝部１７の終端に位置して、上側の小コネクタ１３の押し下げが完了して、安全回路ユニット１２の嵌合接続が完了する。安全回路ユニット１２すなわち安全回路が電気的に接続されたことで、制御部を介して上下のコネクタ２，３の端子間が電気的に接続されてメイン回路が通電する。

図１１の状態から、あるいは図１１の状態で、第二のギア部７（図６）が歯車部１０を少し回転させ、ギア部材８の螺旋溝１６の上端の水平な真直溝部９ｂに下側のコネクタ３の従動突起１１（図２）が進入することで、上下のコネクタ２，３がロックされ、下側のコネクタ３は上昇せずにコネクタ完全嵌合位置を維持する。図１１の状態からロック操作が行われる場合は、図１１で従動突起２２は真直溝部１７の終端の間近に位置し、ギア部７の回動と共に従動突起２２の押し下げ（安全回路ユニット１２の嵌合）が少し行われる。

上下のコネクタ２，３の離脱操作は、上記とは逆の操作で行われる。すなわち、図１１において操作部３３を時計回りに回すことで上下のコネクタ２，３のロックが解除され、図１０で安全回路ユニット１２が離脱途中となり、図９で安全回路ユニット１２がほぼ離脱されつつ、上下のコネクタ２，３の離脱が開始され、図８で安全回路ユニット１２が完全に離脱（離間）され、上下のコネクタ２，３が離脱途中となり、図７で上下のコネクタ２，３が完全に離脱される。安全回路ユニット１２が離脱されてメイン回路がオフ（通電が解除される）となった後に、上下のコネクタ２，３が離脱されるので、上下のコネクタ２，３の離脱時の端子間のスパーク等の発生が防止され、安全性が高まる。

前述の特願２０１０−１０８０８４で提案した低挿入力用コネクタ（図示せず）においては、安全回路ユニットの嵌合離脱操作を作業者が手作業で行ったが、本発明の安全回路ユニット付き低挿入力コネクタ１によって、駆動レバー５の回動操作のみで上下のコネクタ２，３の嵌合離脱と安全回路ユニット１２の嵌合離脱操作との両方を行わせることができるので、作業者の負担が軽減する。

本発明に係る安全回路ユニット付き低挿入力コネクタは、駆動レバーの回動操作で両コネクタの嵌合離脱操作と、安全回路ユニットの嵌合離脱すなわち両コネクタ間のメイン回路の断続操作とを作業性良く行わせて、例えばハイブリッドカーを含む電気自動車の回路のコネクタの接続離脱作業を迅速且つ安全に行わせるために利用することができる。

１ 安全回路ユニット付き低挿入力コネクタ
２ 一方のコネクタ
３ 他方のコネクタ
５ 駆動レバー
６ 第一のギア部（ギア部）
７ 第二のギア部
８ ギア部材
９ 螺旋溝
９ｂ 第二の真直溝部
１０ 歯車部
１１ 第一の従動突起
１２ 安全回路ユニット
１３ 一方の小コネクタ
１４ 他方の小コネクタ
１６ カム溝
１７ 真直溝部
２２ 第二の従動突起
３４ 切欠部
ｍ 軸中心

Claims (2)

1. 一方のコネクタに回動自在に軸支され、円弧状のギア部と、該ギア部に続く円弧状の切欠部と、軸中心から同一半径で形成された円弧状のカム溝と、該カム溝に続く真直溝部とを有する駆動レバーと、
   該ギア部に歯合する歯車部と、螺旋溝とを有して該一方のコネクタに装着されるギア部材と、他方のコネクタに設けられ、該螺旋溝に係合する第一の従動突起と、該一方のコネクタにコネクタ嵌合方向移動自在に設けられた安全回路ユニットの一方の小コネクタと、該一方の小コネクタ側に設けられた第二の従動突起と、該他方のコネクタに固定して設けられた他方の小コネクタとを備え、
   該ギア部と該歯車部との歯合で該一方と他方のコネクタが嵌合し、該コネクタの嵌合時に該カム溝に沿って該第二の従動突起が移動し、該歯車部が該切欠部に進入した際に、該第二の従動突起が該真直溝部に係合することを特徴とする安全回路ユニット付き低挿入力コネクタ。
2. 前記切欠部に続く円弧状のロック用の第二のギア部を前記駆動レバーが有し、前記螺旋溝に続くコネクタ嵌合直交方向の第二の真直溝部を前記ギア部材が有し、該第二のギア部材が前記歯車部に歯合した際に、前記第一の従動突起が該第二の真直溝部に進入することを特徴とする請求項１記載の安全回路ユニット付き低挿入力コネクタ。

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