特許 7413988 端子構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】端子構造

(51)【国際特許分類】

   H01R 4/48 20060101AFI20240109BHJP

【ＦＩ】

H01R4/48 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020205994

(22)【出願日】2020-12-11

(65)【公開番号】P2022092967

(43)【公開日】2022-06-23

【審査請求日】2022-12-14

(73)【特許権者】

【識別番号】508296738

【氏名又は名称】富士電機機器制御株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】下山 栄治郎

【審査官】松原 陽介

(56)【参考文献】

【文献】実公昭５０－０４１００２（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】特開２０２０－１８１７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５８－０６２５７３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５３－１３３１９２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｒ ４／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パネルに対して固定される端子台の端子構造であって、
電線孔から挿入される電線に沿うように配置された導電性の端子板と、
挿入された前記電線に対して挿入方向と鋭角をなして当接して前記端子板とともに前記電線を挟持して固定する板ばねと、
挿入される棒状工具が前記板ばねを押圧して前記板ばねを前記電線から離間させるように案内する工具孔と、
を有し、
前記板ばねは、前記パネルの面直方向に沿う基端部、先端が前記電線に接触する作用板、および前記基端部と前記作用板との間の円弧部を備え、
前記電線孔および前記工具孔は、前記パネルの側に向かって前記基端部に近づくように傾斜しており、
前記板ばねが前記電線に当接している状態で、前記工具孔内における前記棒状工具の傾斜可能角度全範囲において、前記板ばねと前記工具孔から挿入された前記棒状工具との為す角度が４５°以上であることを特徴とする端子構造。

【請求項2】

前記工具孔は前記棒状工具が所定の角度範囲内で挿入可能であって、
前記板ばねが前記電線に当接している状態で、前記板ばねと前記工具孔から挿入された前記棒状工具との為す角度の最小値が４５°以上であることを特徴とする請求項１に記載の端子構造。

【請求項3】

前記板ばねは前記棒状工具によって押圧されることにより、前記電線に対する傾斜角度が小さくなるように構成され、
前記棒状工具が前記板ばねを押圧して最大変位させた状態で、前記板ばねと前記棒状工具との為す角度が４５°以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の端子構造。

【請求項4】

前記作用板と前記円弧部との間で前記棒状工具が接する箇所には、前記作用板よりも傾斜が緩やかな面が設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の端子構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ねじを用いずに電線を固定することのできる端子構造に関する。

【背景技術】

【0002】

電線を端子台に接続する際に、ねじを用いずに電線を固定することができる端子構造が知られている。このような端子構造では、板ばねが挿入された電線に対して挿入方向と鋭角をなして当接し、端子板とともに電線を挟持して固定する。

【0003】

特許文献１には、ドライバーなどの工具を所定の工具孔に差し込むことにより、工具は板ばねを押圧するように案内され、該板ばねが電線から離間して電線が固定状態から解除される端子台が開示されている。特許文献１に記載の端子台は、工具孔に挿入された工具をそのまま保持しておく構造となっている。また、特許文献２には、工具の代わりに解除ボタンが同様の作用を行う端子台が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１６２５７９号公報

【文献】特開２０００－２５１９６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１に記載の端子台では、工具孔に挿入されたドライバーを作業終了後にもそのまま抜き忘れて放置してしまう懸念があり、抜き忘れ防止のためにはむしろ作業後にドライバーが抜やすくなっていることが望ましい場合もある。

【0006】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、工具孔に挿入された棒状工具を抜けやすくすることのできる端子構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる端子構造は、挿入される電線に沿うように配置された導電性の端子板と、挿入された前記電線に対して挿入方向と鋭角をなして当接して前記端子板とともに前記電線を挟持して固定する板ばねと、挿入される棒状工具が前記板ばねを押圧して前記板ばねを前記電線から離間させるように案内する工具孔と、を有し、前記板ばねが前記電線に当接している状態で、前記板ばねと前記工具孔から挿入された前記棒状工具との為す角度が４５°以上であることを特徴とする。

【0008】

多くの場合、棒状工具と板ばねとの間の摩擦係数μは０．５２であり、さらに工具孔と棒状工具との間の摩擦係数μは一般的数値として０．３と想定される。これらから求められる合計の摩擦角θ_０は余裕をみてθ_０＝４５°程度に設定することができる。上記の端子構造では、板ばねと棒状工具との為す角度θが４５°以上に設定されており、棒状工具と板ばねとの間には滑りが生じ得る状態となり、該棒状工具には外に押し出される力が生じ、抜けやすくすることができる。

【0009】

前記工具孔は前記棒状工具が所定の角度範囲内で挿入可能であって、前記板ばねが前記電線に当接している状態で、前記板ばねと前記工具孔から挿入された前記棒状工具との為す角度の最小値が４５°以上であってもよい。これにより、棒状工具を一層抜けやすくすることができる。

【0010】

前記板ばねは前記棒状工具によって押圧されることにより、前記電線に対する傾斜角度が小さくなるように構成され、前記棒状工具が前記板ばねを押圧して最大変位させた状態で、前記板ばねと前記棒状工具との為す角度が４５°以上であってもよい。これにより、板ばねと棒状工具との為す角度が最も小さい場合であっても、棒状工具を抜けやすくすることができる。

【0011】

上記の端子構造は、人によって押圧操作される制御盤スイッチに設けられていてもよい。

【発明の効果】

【0012】

多くの場合、棒状工具と板ばねとの摩擦係数μは０．５２であり、摩擦角θ_０は余裕をみてθ_０＝４５°程度に設定することができる。上記の端子構造では、板ばねと棒状工具との為す角度θが４５°以上に設定されており、棒状工具と板ばねとの間には滑りが生じ得る状態となり、該棒状工具には外に押し出される力が生じ、抜けやすくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の実施形態にかかる端子構造が適用された制御盤スイッチの斜視図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態にかかる端子構造が適用された制御盤スイッチの分解斜視図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態にかかる端子構造が適用された制御盤スイッチの断面側面図である。

【図4】図４は、ノーマルクローズ式の端子台の分解斜視図である。

【図5】図５は、端子アセンブリの分解斜視図である。

【図6】図６は、ノーマルオープン式の端子台の分解斜視図である。

【図7】図７は、電線が挿入された状態の端子台の断面側面図である。

【図8】図８は、棒状工具が板ばねに当接するまで挿入された状態の端子台の断面側面図である。

【図9】図９は、板ばねが最大変位するまで棒状工具が挿入された状態の端子台の断面側面図である。

【図10】図１０は、変形例にかかる端子台の断面側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明にかかる端子構造の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0015】

図１は、本発明の実施形態にかかる端子構造１０が適用された制御盤スイッチ１１の斜視図である。後述するように端子構造１０は制御盤スイッチ１１における端子台１４，１６に適用されている。図２は、制御盤スイッチ１１の分解斜視図である。図３は、制御盤スイッチ１１の断面側面図である。

【0016】

制御盤スイッチ１１は、スイッチ本体１２と、２つの端子台１４，１６とを有する。スイッチ本体１２は、ベース体１８と該ベース体１８から突出する保持筒２０と、保持筒２０内に設けられた操作ボタン２２と、ナット２４とを有する。制御盤スイッチ１１は、図示しない制御盤パネルに対して保持筒２０とナット２４とにより挟持して固定される。制御盤スイッチ１１では、操作ボタン２２の操作により、端子台１４の所定の接点がノーマルオープン式に動作し、端子台１６の所定の接点がノーマルクローズ式に動作する。

【0017】

以下の説明では、スイッチ本体１２が設けられる側を上方、その反対を下方とする。また、端子台１４の側を前方、端子台１６の側を後方とする。ただし、これらの方向付けは説明の便宜上のものであり、制御盤スイッチ１１の取り付け向きは特に限定されない。

【0018】

端子台１４，１６はベース体１８に対して下側面に並列して取り付けられる。端子台１４，１６はいずれか一方だけを取り付けてもよいし、端子台１４だけを２台、または端子台１６だけを２台取り付けてもよい。さらに、図１の仮想線で示すように、端子台１４，１６は複数台を直列状に接続することも可能である。

【0019】

図４は、ノーマルクローズ式の端子台１４の分解斜視図である。図５は、端子アセンブリ３３の分解斜視図である。

【0020】

端子台１４は、メインのフレーム３０と、該フレーム３０の蓋となるベース３２とによって筐体が形成されている。この筐体の内部には一対の端子アセンブリ３３が設けられている。端子アセンブリ３３は、それぞれ固定接点体３４と、板ばね体３６とから構成されている。また、筐体の内部には可動接点アセンブリ３８と、コイルばね４０とが設けられている。

【0021】

固定接点体３４は、所定の厚みの導電性板から形成されており中央の縦板４２と、該縦板４２から上方の前方屈曲部４５を介して２つに分岐して前方斜め下方向に延在する固定接点板（端子板）４６と、縦板４２の下方部から突出する後方屈曲部４４とを有する。後方屈曲部４４の先端近傍には接点４４ａが設けられている。固定接点板４６の先端近傍には筋状突起４６ａが形成されている。筋状突起４６ａは後述する電線Ｗに噛み込んで該電線Ｗを抜けにくくする。

【0022】

板ばね体３６は適度な厚みのある金属の弾性板から形成されており、具体的には鉄またはＳＵＳなどである。板ばね体３６は、縦板４８と、該縦板４８の下方から分岐した２本の板ばね５０を有する。板ばね５０は、縦板４８とつながる基端部５０ａと、基端部５０ａから略２７０°の円弧を形成して折れ曲がる円弧部５０ｂと、該円弧部５０ｂから前方斜め上方向に突出する作用板５０ｃとを有する。

【0023】

可動接点アセンブリ３８は、上方に突出するロッド３８ａと、該ロッド３８ａから両側の斜め下方に突出する可動接点板３８ｂと、ロッド３８ａの中間部から突出しているばね受座３８ｃとを有する。可動接点板３８ｂの両端近傍には接点３８ｂａが設けられている。ばね受座３８ｃの下面にはコイルばね４０の一端が当接し、可動接点アセンブリ３８が上方に付勢される。

【0024】

可動接点アセンブリ３８は、操作ボタン２２の非操作時にはコイルばね４０からの付勢力によって上方に変位しており、２つの接点３８ｂａが２つの固定接点体３４における各接点４４ａに対して下方から接触する。これにより２つの板ばね体３６同士は導通する。可動接点アセンブリ３８は、操作ボタン２２の操作時にはロッド３８ａを介し、コイルばね４０からの付勢力に抗して下方に押し下げられ、２つの接点３８ｂａは２つの板ばね体３６における各接点４４ａから離間する。これにより２つの固定接点体３４同士は絶縁される。

【0025】

図６は、ノーマルオープン式の端子台１６の分解斜視図である。端子台１６は上記と同様にフレーム３０とベース３２とによって筐体が形成されている。この筐体の内部には一対の端子アセンブリ５１が設けられている。また、筐体の内部には可動接点アセンブリ５４と、コイルばね４０とが設けられている。

【0026】

端子アセンブリ５１は、それぞれ固定接点５２と、板ばね体３６とから構成されている。固定接点５２は上記の固定接点体３４における接点４４ａの構造が接点５２ａで置き換えられたものであり、それ以外は共通である。板ばね体３６、コイルばね４０は上記のものと同じである。

【0027】

可動接点アセンブリ５４は、上方に突出するロッド５４ａと、該ロッド５４ａから両側の斜め上方に突出する可動接点板５４ｂと、ロッド５４ａの中間部から突出しているばね受座５４ｃとを有する。可動接点板５４ｂの両端近傍には接点５４ｂａが設けられている。ばね受座５４ｃの下面にはコイルばね４０の一端が当接し、可動接点アセンブリ５４は上方に付勢される。

【0028】

可動接点アセンブリ５４は、操作ボタン２２の非操作時にはコイルばね４０からの付勢力によって上方に変位しており、２つの接点５４ｂａが２つの固定接点体５２における各接点４４ａから離間している。これにより２つの板ばね体３６同士は絶縁される。可動接点アセンブリ５４は、操作ボタン２２の操作時にはロッド５４ａを介し、コイルばね４０からの付勢力に抗して下方に押し下げられ、２つの接点５４ｂａは２つの固定接点体５２における各接点４４ａに対して上方から接触する。これにより２つの板ばね体３６同士は導通する。

【0029】

図７は、電線Ｗが挿入された状態の端子台１４の断面側面図である。上記のとおり端子台１４には本実施の形態にかかる端子構造１０が含まれている。なお、端子構造１０は端子台１６にも含まれているが、同様の構成、作用および効果を有していることから、以下の説明では端子台１４の場合を例にして説明する。

【0030】

図７に示すように、端子台１４の内部では、フレーム３０の中板５６とベース３２の中板５８とが当接し合っており、その前方の第１室６０と後方の第２室６２とを仕切っている。第１室６０の前方部はベース３２の一部である斜め壁６４が隔壁を形成している。斜め壁６４は前方斜め下方に延在している。ベース３２の背板６６とフレーム３０の背板６７とは当接し合って第２室６２の背面壁を形成している。

【0031】

第２室６２には、可動接点アセンブリ５４およびコイルばね４０が収納されている。第１室６０には、端子アセンブリ３３のほぼ全てが収納されており、後方屈曲部４４だけが第２室６２に突出している。２つの端子アセンブリ３３は、図７における紙面垂直方向に並列して設けられている。第１室６０には、板ばね５０の変位を規制する規制板６５が設けられている。

【0032】

端子アセンブリ３３における固定接点体３４は、縦板４２が中板５８に当接して支持され、固定接点板４６が斜め壁６４に当接して支持されている。端子アセンブリ３３における板ばね体３６は、縦板４８が固定接点体３４の縦板４８に対して固定されており、円弧部５０ｂが下方に配置され、作用板５０ｃが前方斜め上方向を指向するように延在している。

【0033】

電線Ｗの非挿入時（図３参照）には作用板５０ｃの先端５０ｃａが固定接点板４６に当接し、軽く弾性付勢している。このとき、作用板５０ｃと固定接点板４６とは、電線Ｗが挿入可能なように鋭角を形成している。作用板５０ｃの略中間部にはわずかに曲がった屈曲部５０ｃｂが形成されており、作用板５０ｃの先端側と固定接点板４６との為す角が小さくなり電線Ｗが挿入されやすくなっている。一方、作用板５０ｃの基端側は棒状工具Ｔ（図８参照）がより大きい角度で当接するようになっている。

【0034】

フレーム３０の前方部分には、電線Ｗを第１室６０内に案内する電線孔６８と、ドライバーなどの棒状工具Ｔを第１室６０内に案内する工具孔７０とが形成されている。電線孔６８は各固定接点板４６に応じて設けられ、工具孔７０は各板ばね５０に応じて設けられている。したがって、端子台１４には電線孔６８および工具孔７０がそれぞれ４つずつ設けられている。

【0035】

電線孔６８および工具孔７０はほぼ並列してそれぞれ前方斜め下方に開口している。具体的には、電線孔６８は、工具孔７０よりもやや前方に設けられており前面壁で開口している。電線孔６８は前面壁１４ａで開口していることから電線Ｗを挿入する操作が容易である。電線Ｗは、例えばフェルール端子である。電線孔６８には、フェルール端子の先端導電部だけが第１室６０内に挿入可能となるように小径部６８ａが形成されている。

【0036】

固定接点板４６は、挿入される電線Ｗに沿うように配置されている。板ばね５０は、挿入された電線Ｗに対して挿入方向と鋭角をなして当接して固定接点板４６とともに電線Ｗを挟持して固定する。電線Ｗは、第１室６０内で固定接点板４６と板ばね５０とによって一旦固定されるとそのままでは引き抜き不能となることから、ねじを用いずに固定することができる。

【0037】

図８は、棒状工具Ｔが板ばね５０に当接するまで挿入された状態の端子台１４の断面側面図である。図９は、板ばね５０が最大変位するまで棒状工具Ｔが挿入された状態の端子台１４の断面側面図である。

【0038】

工具孔７０は挿入される棒状工具Ｔが板ばね５０を押圧して該板ばね５０を電線Ｗから離間させるように案内する。板ばね５０は棒状工具Ｔによって押圧されることにより、電線Ｗに対する傾斜角度が小さくなるように構成されており、板ばね５０が電線Ｗから離間することにより電線Ｗは固定状態から解除される。

【0039】

工具孔７０は電線孔６８との位置関係から下面壁１４ｂで開口している。下面壁１４ｂは棒状工具Ｔを挿入することは比較的容易であるが、解除ボタンなどを設けて操作することはやや熟練を要す。特に、制御盤スイッチ１１に適用される端子台１４では人手による操作が容易な位置の操作ボタン２２とは逆側にあり、この場合では解除ボタン式よりは工具孔７０に棒状工具Ｔを挿入する形式が好ましい。また、解除ボタンは操作変位量を十分大きく確保できない場合があり、安定かつ確実な解除動作の実現が困難となり得るが、工具孔７０からは棒状工具Ｔが十分深く挿入され、安定かつ確実な解除操作が可能となる。

【0040】

工具孔７０は、作業性を考慮して棒状工具Ｔが所定の角度範囲内で挿入可能となっている。図８に示すように、工具孔７０から挿入された棒状工具Ｔの先端が板ばね５０に最初に当接する状態で、板ばね５０と棒状工具Ｔとの為す角度θは、最小値が５０°で最大値が６０°となっている。また、図９に示すように、板ばね５０が規制板６５に当接する最大変位となるまで棒状工具Ｔが挿入した状態では、角度θの最小値は４５°となっている。

【0041】

ここで、棒状工具Ｔに対する板ばね５０の作用を説明すると、棒状工具Ｔが板ばね５０に対して滑るようになるためには、まず、両者間の角度θが、面材同士の組成によって決定される摩擦角以上になっていることが望ましい。工具孔７０に挿入される棒状工具Ｔとしては、鉄のドライバーが用いられることが非常に多い。一方、板ばね５０はばね材であり、基本的には鉄と考えられる。また、板ばね５０には、例えばＳＵＳ材が用いられることがあるが、ＳＵＳ材の主成分は鉄であり、しかもその他の成分の摩擦係数も鉄と比較的近い値であることから（クロムの鉄に対する摩擦係数は０．５３であり、ニッケルの鉄に対する摩擦係数は０．５８である）、実用上的には鉄同士の摩擦係数を考慮すればよい。

【0042】

そうすると、鉄同士の摩擦係数μは０．５２であることから、この間の摩擦角θ_０１との関係は、μ＝ｔａｎθ_０１であり、θ_０１＝２７°と求めることができる。

【0043】

さらに、工具孔７０と工具Ｔとが接していると、その間に摩擦が存在するため、一般的な摩擦係数μは０．３であることから、この間の摩擦角θ_０２との関係は、μ＝ｔａｎθ_０２であり、θ_０２＝１７°と求めることができる。そうすると、摩擦角θ_０１と摩擦角θ_０２との合計の摩擦角θ_０は、θ_０１＋θ_０２＝２７°＋１７°＝４４°となる。実際上は面の状態、素材の種類等による影響や誤差を考慮するため多少の余裕をみて、θ_０＝４５°程度に設定することが望ましい。

【0044】

すなわち、θ≧θ_０＝４５° と設定することにより、棒状工具Ｔは板ばね５０の表面上を滑りやすくなり、工具孔７０内で保持されにくく、外へ押し出されやすくなる。

【0045】

本実施の形態にかかる端子構造１０は、固定接点板４６、板ばね５０、電線孔６８、工具孔７０などから構成されており、板ばね５０が電線Ｗに当接している状態（図８参照）で、板ばね５０と棒状工具Ｔとの為す角度θが最小値で５０°あり、摩擦角θ_０＝４５°以上であることから板ばね５０を少し押して電線Ｗから離間させたときに棒状工具Ｔと板ばね５０との間には滑りが生じ得る状態となり、該棒状工具Ｔには外に押し出される力が生じ、抜けやすくすることができる。したがって、作業者には棒状工具Ｔが戻る感覚が得られ、棒状工具Ｔを手放さいように促され、該棒状工具Ｔを抜き忘れることが防止される。また、解除ボタンがないことから、棒状工具Ｔを深く挿入することができ、電線Ｗの固定解除時に確実な操作感が得られるとともに、部品点数の削減およびコストダウンを図ることができる。また、板ばね５０と棒状工具Ｔとの為す角度θが最大値（図８の例では６０°）のときに４５°以上あれば、少なくともその状態のときに相応の効果が得られる。

【0046】

さらに、端子構造１０では、棒状工具Ｔを深く挿入するほど角度θは小さくなるが、該角度θが最も小さくなる状態、つまり、図９のように板ばね５０が最大変位するまで棒状工具Ｔが挿入された状態であっても角度θは４５°以上が確保されており、棒状工具Ｔと板ばね５０との間には滑りが生じ得るようにすることができる。

【0047】

図１０は、変形例にかかる端子台１４Ａの断面側面図である。端子台１４Ａにおける板ばね体３６Ａおよび板ばね７２は上記の板ばね体３６および板ばね５０に相当するものである。上記のとおり角度θは４５°以上であれば相応の効果が得られるが、より大きい角度であることが好ましい。端子台１４Ａにおける板ばね７２では、基端部７２ｂが棒状工具Ｔとのなす角度θが９０°程度になるように設定されており、両者間に滑りが生じやすい。また、先端部７２ａとの間の屈曲部７２ｃは比較的大きい角度になっており、先端部７２ａは電線Ｗに対して適切な角度で当接する。

【0048】

本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

【符号の説明】

【0049】

１４，１４Ａ，１６ 端子台
２２ 操作ボタン
３３，５１ 端子アセンブリ
３４，５２ 固定接点体
３６，３６Ａ 板ばね体
４６ 固定接点板
５０ｂ 円弧部
５０ａ 基端部
５０ｃ 作用板
５０ｃａ 先端
６８ 電線孔
７０ 工具孔
Ｔ 棒状工具
Ｗ 電線
θ 角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】