(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【符号の説明】
【0017】
P・・・プラグ、C・・・ケーブル、R・・・レセプタクル
11・・・シース、13・・・遮蔽編組、15・・・素線、17・・・絶縁層、
19・・・中心導体、
21・・・コンタクト、23・・・圧着部、25・・・嵌合部、26・・・係止片、
27・・・ピン(オス電極)
31・・・ケーブルブッシング、33・・・後側テーパ外周面(素線当て面)、
35・・・前側テーパ外周面(シール面)、37・・・ブッシング内孔
41・・・ピンインシュレータ、43・・・後端テーパ内周面、
45・・・後側ストレート内周面、47・47´・・・コンタクト嵌合部、
48・・・段部、49・・・ピン基部収容内面、
50・・・段部、51・・・レセプタクルとの嵌合内周面、
54・・・バレル嵌合部、
61・・・クランプ金具、62・・・外周面、63・・・ノブ(回転操作部)、
65・・・テーパ内面、66・・・オネジ部、67・・・オネジ、
71・・・コレットスリーブ(
シース掴み部を兼ねる素線導通金具)、
72・・・後側外端縁、
73・・・コレットチャック部(
シース掴み部)、74・・・中央部、
74b・・・すり割り、75・・・スリーブ部(素線導通金具)、
77・・・テーパ内周面、79・・・前端面
81・・・ケース(エンドベル)、83・・・後側部、84・・・メネジ、
85・・・段部、
91・・・バレル(連結手段)、92・・・セットスプリング、
93・・・オネジ、95・・・キー溝、
101・・・カップリングナット(連結手段)、103・・・内凸部、
105・・・メネジ、
111・・・ガスケット
【0018】
図1に示す実施形態のコネクタ(プラグP)を説明する。このプラグPは、図の左に示されている電源ケーブルCの先端に取り付けられ、
図2に示すレセプタクルRに連結され、該レセプタクルを介して電力使用機器に電力供給するためのものである。
図1の説明においては、プラグPがレセプタクルRと連結する場合について述べるが、プラグPは、
図3、
図4に示すアダプタA、フランジアダプタA´と連結することもできる。電源ケーブルCは、外側から内側に向けて(図では左から右に示す)、シース11・遮蔽編組13・絶縁層17・中心導体19からなる。電源ケーブルCの先端部は、各層が順次剥かれてプラグP内に収容されている。
電源ケーブルCの、皮むきされた中心導体19の先端部(図の右端部)には、コンタクト21が装着されている。コンタクト21は、中心導体19に外面に圧着された圧着部23や、ピンインシュレータ41の内孔との嵌合部25及び係止部26、先端(図の右端)のオス電極(ピン27)を有する。以下、ケーブルCの入ってくる側(図の左側)を後側、その反対側のピン27のある側(図の右側)を前側ともいう。
【0019】
このプラグPは、以下の各主要部品を備える。
ピンインシュレータ41;コンタクト21や電源ケーブルCの先端部の外周を囲うものであり、筒状の絶縁体からなる。ピンインシュレータ41の内孔には、後側から前側に向けて、後端テーパ内面43、後側ストレート内面45、コンタクト嵌合内面47、ピン基部収容内面49、レセプタクル嵌合内面51が位置している。
【0020】
後端テーパ内周面43は、約20度の角度で前側が径小に細くなるテーパ面であり、後述するケーブルブッシング31の前側テーパ外周面35が当接して、ピンインシュレータ41内孔の後側のシールがなされる。後側ストレート内周面45の内側には、ケーブル絶縁層17の先端部やコンタクト21の圧着部23が収容される。この後側ストレート内周面45の前側には、一段小径のコンタクト嵌合内周面47がつながっている。同コンタクト嵌合内周面47は、その前側に段部48が形成されており、コンタクト21の嵌合部25が嵌合する。
【0021】
レセプタクルとの嵌合内周面51は、ピンインシュレータ41の内孔中の最も前側の径大の内周面であって、後述するレセプタクルRの連結部が嵌合する。レセプタクルとの嵌合内周面51の後側端部には、段部50が形成されている。同段部50の前側には、ガスケット111が配置されている。このガスケット111の外面(小さいリップ部付き)は、レセプタクルとの嵌合内周面51に押し当てられている。ガスケット111の内面のリップ部113は、コンタクトピン27の外面に押し当てられている。このガスケット111によって、ピンインシュレータ41内孔の前側のシールがなされる。
【0022】
ピンインシュレータ41の後側部52の外周面はストレートな円筒面である。その前側は、やや径大のバレル嵌合部54となっており、その外周には複数のキー部(スプライン)56が軸方向に延びるように切られている。同キー部56は、バレル91の内面のキー溝95と回動不能に嵌合している。また、ピンインシュレータ41の外面とバレル91内面の間には、セットスプリング(止め輪)92が介在しており、両者は軸方向にも固定されている。
【0023】
バレル91;円筒形の部材であって、ピンインシュレータ41の前側外面に嵌合している。バレル91の内面には、前述のキー溝95が切られている。バレル91の外面には、後側のオネジ93、前側のキー部98が形成されている。後側のオネジ93には、ケース81の前側部内面のメネジ82が螺合する。前側のキー部98には、レセプタクルR(
図2参照)の内面キー溝が軸方向摺動自在に係合する。
【0024】
カップリングナット101;バレル91の外側に軸方向摺動自在かつ回動自在に嵌合している。同カップリングナット101の前側内面にはメネジ105が切られており、このメネジ105は、レセプタクルR外面のオネジと螺合して、プラグPとレセプタクルRが連結される。また、カップリングナット101の内面中央部には内凸部103が形成されている。この内凸部103は、バレル91の外凸部96に当接し、カップリングナット101が前側に抜けないようになっている。
【0025】
ケース81は、ピンインシュレータ41の後側外面や、ケーブルブッシング31、コレットスリーブ71の外面を覆っている。ケース81の後側部83の内面には、クランプ金具61前側外面のオネジ67と螺合するメネジ84が切られている。同メネジ84の前側には、段部85が形成されており、同段部85には、コレットスリーブ71の前端面79が当接する。ケース81の前端部内面にはメネジ82が切られており、前述のバレル91外面のオネジ93と螺合する。
【0026】
以下、本発明のコネクタにおける主な改良点を構成している部材であるケーブルブッシング31やコレットスリーブ71、クランプ金具61について説明する。
【0027】
ケーブルブッシング31は、シリコンゴム等の弾性絶縁材からなり、中央が径大で両端が径小の樽状の形状をしている。この、ブッシング31は、前後のテーパ外周面35、33(傾斜角度約20度)を有する。
【0028】
後側のテーパ外周面33は、前側になるにしたがって径大となるテーパ面であり、同面上には、ケーブルCの遮蔽編組13の解された素線15が配置される(図の見やすさを考慮して、素線15はケーブルブッシング31の外周に寄り添う上下各1本の太い線で示してある)。具体的には、ケーブルCのシース11が皮むきされた後、遮蔽編組13がある長さにケーブル絶縁層17の外側に残される(さらにその前は切り捨てられる)。そのむき出しになった遮蔽編組13が、前側(先)が円錐形に開くように拡げられている。この拡がった素線15が、ケーブルブッシング31の後側テーパ外周面33の外側表面に、網を被せるように被せられている。この素線15の外側は、コレットスリーブ71の前側のスリーブ部(素線導通金具)75によって押さえられる(詳細後述)。
【0029】
ケーブルブッシング31の前側のテーパ外周面35は、前側になるにしたがって径小となるテーパ面である。そのテーパ角度は約20度(ピンインシュレータ41の後端テーパ内周面43と同じ)である。同テーパ外周面35の前側の約半分は、ピンインシュレータ41の後端テーパ内周面43に押し当てられてシール作用をする(詳細後述)。
【0030】
ケーブルブッシング31の中心部には、軸方向に延びる内孔37が形成されている。同内孔37は、ケーブル絶縁層17の外側に嵌合している。コレットスリーブ71の前側のスリーブ部(素線導通金具)75によって、ケーブルブッシング31が内側に押さえられる(詳細後述)と、ケーブルブッシング31内孔37がケーブルC絶縁層17の外面に押し当てられ、同部がシールされる。
【0031】
コレットスリーブ71は、全体としては円筒状の金属製の部材であり、ケーブルブッシング31の後側とケーブルCシース11の外側に被さっている。このコレットスリーブ71は、本発明にいう「
シース掴み部」(後側)と「素線導通金具」(前側)を兼ねる部材である。
【0032】
コレットスリーブ71の前側は、スリーブ部(素線導通金具)75であって、その中心部には前側広がりのテーパ内周面77を有するテーパ内孔が形成されている。このテーパ内周面77は、コレットスリーブ71全体がクランプ金具61(図の左側)によって前側に押されると、ケーブルブッシング31の後側テーパ外周面33に向けて押され、その外周に配置された素線15及びケーブルブッシング31後側そのものを押圧する。
【0033】
コレットスリーブ71のスリーブ部75の前側には、軸方向に直交する端面79が形成されている。この端面79は、コレットスリーブ71全体がクランプ金具61によって前側に押されると、ケース81の内段部85に当接する。これにより、ケーブル遮蔽編組13→素線15→コレットスリーブ71のスリーブ部75→ケース81の導通が確保される。
【0034】
コレットスリーブ71のスリーブ部75の後側(中央部74)は、薄肉になっている。同中央部74から後側には、すり割り74bが円周方向の4箇所に切り込まれている。同スリーブ中央部74の後側は、比較的厚肉のコレットチャック部73(
シース掴み部)となっている。同コレットチャック部73の内孔には、複数の爪(ギザギザ)73bが形成されており、ケーブルシース11を掴み(把持固定し)やすくなっている。コレットチャック部73の後端外側縁72には、クランプ金具61のテーパ内周面65が当接する。この当接した状態でクランプ金具61が前側に螺進することにより、コレットチャック部73は内側に押されて変形し(すり割り74bの根元あたりから後側が内側に傾く)、同チャック部73内孔の爪73bがケーブルシース11の外側に押し当てられる。これにより、ケーブルCがプラグP内で強固に固定される。
【0035】
クランプ金具61は、前側のオネジ部66と、後側のノブ(回転操作部)63とを有し、ケース81の後側端部内孔を閉じる尾栓の役割を果たすものである。オネジ部66の外周面にはオネジ67が切られており、同オネジ67はケース81後端内孔のメネジ84に螺合している。後側のノブ(回転操作部)63は、比較的部厚いリング状をしており、その外周面62にはローレット加工がなされており、摘まんで回し易くなっている(六角ナットのような形状でもよい)。ノブ63の内孔には、前側広がりのテーパ内面65が形成されている。同テーパ内面65には、前述のコレットスリーブ71の後側外端縁72が当接する。
【0036】
図1のプラグPの組立方法と総合的な作用について説明する。
ピンインシュレータ41の前側の外側には、バレル91を被せて、セットスプリング92で両者を固定する。バレル91の外側には、カップリングナット101を後側から嵌める。そして、ケース81をピンインシュレータ41の外側に被せて、ケース先端のメネジ82とバレル91のオネジ93とを螺合させる。
【0037】
ケーブルCについては、その先部分の積層構造を、段々になるように一層ずつ剥いて、シース11の先に遮蔽編組13・絶縁層17・中心導体19を露出させる。そして、シース11の外側にクランプ金具61とコレットスリーブ71を嵌める。次いで、絶縁層17の外側には、ケーブルブッシング31を嵌め込む。そして、むき出しになった遮蔽編組13の前側(先)を円錐形に開くように拡げて、拡がった素線15を、ケーブルブッシング31の後側テーパ外周面33の外側表面に被せる。中心導体19の先にはコンタクト21を差込・圧着する。
【0038】
この状態で、コンタクト21をピンインシュレータ41の内孔に差し込む。コンタクト21の係止片26は、ピンインシュレータ41の内孔の嵌合部47´を弾性変形して越えた後にスプリングバックし、同嵌合部47´の先の段部に係止される。その後、コンタクト21のピン27の外側、ピンインシュレータ41のレセプタクル嵌合内面51の内側には、前側からガスケット111を嵌め込む。
【0039】
ここで、後側端のクランプ金具61を回しながら前側に螺進させると、クランプ金具61のテーパ内面65が、コレットスリーブ71の後側外端縁72を押す。これにより、まず、コレットスリーブ71全体が前側に進み、ケーブルブッシング31の前側テーパ外周面35の前側部分が、ピンインシュレータ41後端のテーパ内周面43に押し込まれる。これにより、両周面の間がシールされる。
【0040】
続いて、あるいは並行して、コレットスリーブ71の前側テーパ内周面77がケーブルブッシング31の後側テーパ外周面33と、その外周に配置された素線15を押圧する。これにより、コレットスリーブ71内周面77と遮蔽編組素線15とがしっかりと接触する。また、ケーブルブッシング31の後側そのものも圧迫されて、同ブッシング31の内孔37が、しっかりとケーブル絶縁層17の外側に密着する。
【0041】
コレットスリーブ71の前進の最終段階で、コレットスリーブ71の前端面79が、ケース81の内孔段部85に当接する。その後は、クランプ金具61を前進させてもコレットスリーブ71は前進できないので、コレットスリーブ71のテーパ内周面77によってケーブルブッシング31にかけられる押圧力は増大しない。クランプ金具61を前進させると、コレットスリーブ71の後側のコレットチャック部73が、クランプ金具61の内孔テーパ内周面65に内側に押されて、同チャック部73が内側に変形し(すり割り74bの根元あたりから後側が内側に傾く)、同チャック部73内孔の爪73bがケーブルシース11の外側に押し当てられる。これにより、ケーブルCがプラグP内で強固に固定される。
【0042】
上記の遮蔽編組素線15とコレットスリーブ71のテーパ内周面77のしっかりとした接触、及び、コレットスリーブ71の前側端面79とケース81の内段部85との接触により、ケーブルCの遮蔽編組13からプラグケース81への導通を確実に取ることができる。なお、プラグケース81は、相手方のコネクタ(レセプタクルR)との連結手段(カップリング)を通じて機器側と導通する。高圧電源の供給を受ける機器は、必ずアースを取ってあるので、ケーブルの遮蔽編組にもアースが取れる。これにより、安全性の高い給電システムを提供できる。
【0043】
ピンインシュレータ41の内孔の後側のシールは、上述のケーブルブッシング31内外の二つのシール面接触によりなされる。一つ目(外側)は、ケーブルブッシング31の前側テーパ外周面35とピンインシュレータ41の後側テーパ内周面43との接触である。二つ目は、ケーブルブッシング31内孔37とケーブル絶縁層17外面との接触である。これらのシール作用により、インシュレータ内孔内に、外からゴミ・ホコリなどが入り込むのを防止できるとともに、インシュレータ内孔空間と外部空間との間を絶縁材で仕切ることにより、空気を介した短絡、あるいは沿面放電を防止することができる。
【0044】
この例のプラグPにおける、ケーブルブッシング31の耐短絡電圧の向上の試験結果について説明する。以下の条件で試験を行った。
ケーブルブッシング31;材質はシリコンゴム(ケミテックテクニカ株式会社製)、寸法は長さ9.5mm、中央部径10mm、端部径7mm、内孔径3.5mm
ケーブルC;日星電気株式会社製、シース径6.5mm、絶縁層径3.5mm、中心導体径1.5mm(1.25sq)
ピンインシュレータ41;材質は不飽和ポリエステル、外径10mm、後側ストレート内周面45の内径6mm、後側テーパ内周面43のテーパ角度20度
室温25℃、湿度50%、気圧1017hpa
その結果、ケーブルブッシング31がある状態では耐短絡電圧が20kVになり、ケーブルブッシング31がない状態よりも約20%程度の耐短絡電圧の向上がみられた。
【0045】
図1のプラグPにおいては、クランプ金具61のケース81へのねじ込みという一つの操作により、コレットスリーブ71のスリーブ部75の前方送りと、コレットチャック部73の内側縮径を行える。これにより、ケーブルブッシング31の前方送り・押圧操作による、遮蔽編組の素線15押さえとピンインシュレータ41の内孔シールの二つと、さらにコレットチャック部73の内側縮径によるケーブルシース11の固定が行える。
【0046】
図2は、
図1のプラグPに連結されるレセプタクルR(遮蔽編組処理のないもの)の側面図(上側は断面図)である。レセプタクルRは、電気消費機器に取り付けられる。
このレセプタクルRは、中心部のソケット(メス型コンタクト)221、その外側のソケットインシュレータ211、レセプタクルシェル201を主要な構成部品とする。ソケット221の図の左端部223内には、
図1のプラグPと連結された状態で、ピン27が挿入されて電気がつながる。ソケットインシュレータ211の図の左端部213とシェル201の左端部203との間には、
図1のプラグPのピンインシュレータ41・バレル91の図の右端部が挿入される。シェル201の左端部203は、
図1のバレル91の外側に嵌合し、さらにその外側にカップリングナット101が螺合する。
【0047】
図3は、本発明における他の形態のコネクタ(アダプタA、遮蔽編組処理のあるもの)の側面図(上側は断面図)である。アダプタAは、図示しないケーブルを介して電気消費機器に取り付けられる。
このアダプタAは、中心部のソケット(メス型コンタクト)321、その外側のソケットインシュレータ311、フランジアダプタシェル331を、
図1のプラグPと連結するための主要な構成部品とする。ソケット321の図の左端部323内には、
図1のプラグPと連結された状態で、ピン27が挿入されて電気がつながる。ソケットインシュレータ311の図の左端部313とフランジアダプタシェル331の左端部333との間には、
図1のプラグPのピンインシュレータ41・バレル91の図の右端部が挿入される。フランジアダプタシェル331の左端部333は、
図1のバレル91の外側に嵌合し、さらにその外側にカップリングナット101が螺合する。
図3のアダプタAは、さらに遮蔽編組処理機構兼シール機構としての、ケーブルブッシング31、コレットスリーブ71、ケース81及びクランプ金具61を備える。それらの構成・作用は
図1のプラグPのものと同様である。
【0048】
図4は、本発明におけるさらに他の形態のコネクタ(アダプタA´、遮蔽編組処理のあるもの)の側面図(上側は断面図)である。このアダプタA´は、
図3に示されたフランジアダプタシェル331の代わりに、フランジを有しないアダプタシェル431を備える点で
図3に示されたアダプタAと異なる。他の点については
図3に示されたアダプタAと同様である。
【0049】
上述の説明において、
図1に示されたプラグPはオス側のコンタクト21及びピンインシュレータ41を有し、
図2に示されたレセプタクルRや
図3及び
図4に示されたアダプタA、A´はメス側のソケット221、321及びソケットインシュレータ211、311を有しているが、本発明はこれに限定されない。プラグPがメス側のソケット及びソケットインシュレータを有し、レセプタクルRやアダプタA、A´がオス側のコンタクト及びピンインシュレータを有してもよい。