(57)【要約】【課題】  ソケットとプラグとを確実に締結させ、安定した電気接続を与える一方、不意にコードを引っ張ってしまったときには、直ちに締結を解除せしめ得るソケット・プラグ機構を提供すること。【解決手段】  短軸端部側面及び長軸端部側面と底面とを有する横長凹孔からなるソケット部に電源供給具のコードに接続された直方箱体からなるプラグ部を嵌合締結させ電源を供給するソケット・プラグ機構である。直方箱体の先端面に設けられたプラグ接点を横長凹孔の底面に設けられたソケット接点に当接させ押圧せしめソケット部にプラグ部を係止させた状態で、長軸端部側面のうちの一方に近接した底面を支点に直方箱体を回転させソケット部とプラグ部との締結を解除可能となるように、長軸端部側面とプラグ部との間に間隙を設け間隙に回転自在のボールベアリングを収容しコイルバネによりソケット部若しくはプラグ部に向けて付勢されていることを特徴とする。【選択図】図６
2015050033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短軸端部側面及び長軸端部側面と底面とを有する横長凹孔からなるソケット部に電源供給具のコードに接続された直方箱体からなるプラグ部を嵌合締結させ電源を供給するソケット・プラグ機構であって、
前記直方箱体の先端面に設けられたプラグ接点を前記横長凹孔の前記底面に設けられたソケット接点に当接させ押圧せしめ前記ソケット部に前記プラグ部を係止させた状態で、
前記長軸端部側面のうちの一方に近接した前記底面を支点に前記直方箱体を回転させ前記ソケット部と前記プラグ部との締結を解除可能となるように、前記長軸端部側面と前記プラグ部との間に間隙を設け前記間隙に回転自在のボールベアリングを収容しコイルバネにより前記ソケット部若しくは前記プラグ部に向けて付勢されていることを特徴とするソケット・プラグ機構。
【請求項２】
前記直方箱体の前記先端面に設けられた切り欠きに対して、前記ソケット部の前記底面に設けられたピン体が擦動しながら前記プラグ接点を前記ソケット接点に押し付けられることを特徴とする請求項１記載のソケット・プラグ機構。
【請求項３】
前記ボールベアリングを付勢されたソケット部若しくは前記プラグ部には前記ボールベアリングを受容する係止凹部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のソケット・プラグ機構。
【請求項４】
前記係止凹部に前記ボールベアリングを導く樋状溝を前記係止凹部に接続して設けたことを特徴とする請求項３記載のソケット・プラグ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に電源を供給するためのソケット・プラグ機構に関し、特に、小型の電子機器でありながら大電流を必要とする精密電子機器向けの小型のソケット・プラグ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流商用電源から電圧調整及び整流を行って電子機器に電源を供給するアダプタ装置では、コードの先端のプラグを該電子機器のソケットに差し込んで用いられる。近年、モバイルコンピュータなどの精密電子機器では、高性能化に伴って必要とされる電流量も大きくなっており、前記したソケット・プラグ機構では、簡単にはずれてしまうことなく、大きな電流を確実且つ安定して供給できることが必要である。一方で、衝撃や振動に対して敏感な精密電子機器の損傷を防止するよう、不意にコードを引っ張ってしまったときなどには、ソケットとプラグとを分離させてコードとともに精密電子機器を落下させてしまうことを防止することもソケット・プラグ機構に求められる。
【０００３】
例えば、特許文献１では、コードを引っ張ることで分離可能なソケット・プラグ機構が開示されている。詳細には、電子機器に取り付けられた中継用コードの一端にソケット（レセプタクル）及びプラグからなる接続部が設けられ、該プラグにコードが接続される。プラグは略円柱状であって、その軸方向への引っ張りに対してはソケットから分離されやすい。ここで、コードを軸方向以外の方向に引っ張ったときでも、中継用コードは屈曲して接続部にはプラグの軸方向への引っ張り力を作用させ、プラグはソケットから容易に分離されるのである。
【０００４】
また、例えば、特許文献２でもコードを引っ張ることで分離可能なソケット・プラグ機構が開示されている。かかるソケット・プラグ機構は、略長方形の開口を有するソケット（受け口）と、これに挿入可能な略長方形の先端部を有するプラグとからなる。ソケットの底面には、長手方向に離間して２カ所にピンが立設されている。また、プラグの先端面には、ソケットのピンの位置に対応してこれを収容可能なピン挿入孔が２か所に設けられており、また、ソケットを係止するためのマグネットも与えられている。プラグの後端には側方へ向けてコードが接続されている。かかるコードを引っ張ると、プラグは一方のピン挿入孔を支点として回動し、マグネットによる固定を解除して、ソケットから分離される。ここで、プラグの回動時に支点となったピン挿入孔の他方のピン挿入孔は、ピンと引っ掛からないよう外側方向に大きめに削孔され、プラグがスムーズに回動しソケットから容易に分離するとしている。
【０００５】
また、特許文献３でも、コードを引っ張ることで分離可能なソケット・プラグ機構が開示されている。かかるソケット・プラグ機構は、略長方形の開口を有しその深さ方向と直行する方向に複数の端子を配列させたソケットと、該ソケットの開口に対し軸方向に挿入・嵌合される嵌合部を有するプラグとからなる。ソケットの開口の４つの内側面上には保持バネを配置させ、プラグの嵌合部の外側面には保持バネを係止させる凹部を設ける。端子の配列により嵌合部の軸方向の長さを短くでき、保持バネによりプラグをソケットに嵌合させておくのに必要な力を得られる。その結果、コードを軸方向以外の方向に引っ張ってもプラグをソケットから容易に分離できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１２３８０１号公報
【特許文献２】特開平５−５４９３２号公報
【特許文献３】特開２０１２−９３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、精密電子機器のソケット・プラグ機構においては、大電流が供給されるためにソケットからプラグが簡単にはずれてしまわないようにすべきである。一方で、不意にコードを引っ張ってしまったときなどにはソケットとプラグとを分離させ得るようにしておくことが好ましい。このようなソケット・プラグ機構を小型の電子機器、特にモバイル用機器に使用するには小型であることを要求される。
【０００８】
本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、小型電子機器でありながら大電流を必要とする精密電子機器向けの小型のソケット・プラグ機構であって、ソケットとプラグとを確実に締結させ、安定した電気接続を与える一方、不意にコードを引っ張ってしまったようなときには、直ちにソケットとプラグとの締結を解除せしめ得るソケット・プラグ機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるソケット・プラグ機構は、短軸端部側面及び長軸端部側面と底面とを有する横長凹孔からなるソケット部に電源供給具のコードに接続された直方箱体からなるプラグ部を嵌合締結させ電源を供給するソケット・プラグ機構であって、前記直方箱体の先端面に設けられたプラグ接点を前記横長凹孔の前記底面に設けられたソケット接点に当接させ押圧せしめ前記ソケット部に前記プラグ部を係止させた状態で、前記長軸端部側面のうちの一方に近接した前記底面を支点に前記直方箱体を回転させ前記ソケット部と前記プラグ部との締結を解除可能となるように、前記長軸端部側面と前記プラグ部との間に間隙を設け前記間隙に回転自在のボールベアリングを収容しコイルバネにより前記ソケット部若しくは前記プラグ部に向けて付勢されていることを特徴とする。
【００１０】
かかる発明によれば、プラグ接点をソケット接点に当接させ押圧せしめる方向と直行する方向でプラグ部をソケット部に嵌合締結させ、小型でありながらソケットとプラグとを確実に締結させる。その一方、不意にコードを引っ張ってしまったようなときには、回転自在のボールベアリングによりプラグ部を回転させ、ソケット部とプラグ部との締結を直ちに解除せしめ得る。
【００１１】
上記した発明において、前記直方箱体の前記先端面に設けられた切り欠きに対して、前記ソケット部の前記底面に設けられたピン体が擦動しながら前記プラグ接点を前記ソケット接点に押し付けられることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、プラグ部を回転させても切り欠きにピン体が引っ掛からず、プラグ接点をソケット接点に当接させる位置でソケット部とプラグ部とを嵌合締結させ得る。すなわち、ソケットとプラグとをより確実に締結させる一方、締結の解除も容易である。
【００１２】
上記した発明において、前記ボールベアリングを付勢されたソケット部若しくは前記プラグ部には前記ボールベアリングを受容する係止凹部を有することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、ソケット部とプラグ部とをより確実に締結させるとともに締結位置を安定させ、より安定した電気接続を与える。
【００１３】
上記した発明において、前記係止凹部に前記ボールベアリングを導く樋状溝を前記係止凹部に接続して設けたことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、ソケット部とプラグ部とをより安定して確実に締結させるとともに、締結の解除を容易にし得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明によるソケット・プラグ機構の上面図である。
【図２】ソケットの（ａ）上断面図及び（ｂ）正面図である。
【図３】プラグの（ａ）上面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）正面図である。
【図４】ソケットとプラグの先端面との位置関係を示すソケットの正面図である。
【図５】ソケットにプラグを締結させた状態を示す（ａ）一部断面表示を有する上面図、（ｂ）上断面の部分拡大図である。
【図６】ソケット及びプラグの締結を解除させた状態を示す（ｂ）一部断面表示を有する上面図、（ｃ）部分拡大図である。
【図７】コネクタの使用例を示す斜視図である。
【図８】（ａ）ソケットの要部の一部断面表示を有する上面図、（ｂ）プラグの要部の上断面図、（ｃ）これらを締結させた状態を示す上断面図である。
【図９】他のソケットの（ａ）上断面図及び（ｂ）正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明によるソケット・プラグ機構の１つの実施例について、図１乃至図７を用いて詳細に説明する。
【００１６】
図１に示すように、コネクタ１は、電源供給部としてモバイルコンピュータ等の小型の精密電子機器に備えられるソケット１０と、その正面の凹孔１２に挿入されて締結されるプラグ２０とからなる。プラグ２０はその背面から導出されるコード３１によって電源に接続され、ソケット１０を介して精密電子機器に電源を供給する。
【００１７】
図２を参照すると、ソケット１０は略直方体の外形のソケット本体１１を含み、ソケット本体１１はその正面に横長に開口する凹孔１２を備える。特に、図２（ｂ）に示すように、凹孔１２はその側面を曲面としている。かかる側面からは１対のベアリング球１４のそれぞれ一部が凹孔１２の内部に露出している。ベアリング球１４はその直径よりわずかに小さい内径の開口を有する略円筒状のバレル１３内にバネ１５とともに収容されている。一対のバレル１３は開口を互いに向き合わせており、開口を凹孔１２の側面に合わせて配置されている。ベアリング球１４は、バレル１３の内部からバネ１５によって開口に向けて付勢されている。これによりベアリング球１４はバレル１３の開口からその内部に向けて移動可能であるとともに、回転自在である。凹孔１２はその底面１６の中央に正面側に向けて突出する略円錐台形のピン１７を備え、ピン１７の左右に複数の雄接点１８を備える。雄接点１８は、ソケット本体１１の内部から正面に向けて図示しないバネによって付勢されている。
【００１８】
図３を参照すると、プラグ２０は略直方体の外形の箱体であるプラグ本体２１とその背面側に接続されるコード３１とを備える。プラグ本体２１は、正面側の先端部分において、上下及び左右方向に凹孔１２の内面の寸法より小さい寸法の外形を有する。プラグ本体２１の正面側の先端面２２にはソケット１０のピン１７を挿入させる略半球面の窪みである切り欠き２３を備える。切り欠き２３の左右には雄接点１８と同数の雌接点２４が備えられ、それぞれの雄接点１８に接続可能とされる。プラグ本体２１の側面には、ベアリング球１４を受容する窪みである係止部２５と、先端面２２の端部から背面側に向けて係止部２５まで延びる樋状の溝２６とを備えている。係止部２５の深さ方向の寸法は、溝２６の深さ寸法より大きくされている。これにより、係止部２５は受容したベアリング球１４を傾斜面に当接させて、ベアリング球１４の溝２６方向への相対的な移動を抑制する。
【００１９】
次に、コネクタ１の締結及びその解除について説明する。
【００２０】
図４を参照すると、プラグ２０の先端部分をソケット１０の凹部１２に挿入させようとするときに、先端面２２の角Ｃ１を凹孔１２の開口部から外側に位置させているとする。すると、そのままではプラグ２０は凹孔１２に挿入されない。しかし、凹孔１２は側面を曲面としており、凹孔１２内に向けてプラグ２０を押し込む力により、側面の開口部に当接するプラグ２０を矢印方向に回転させ、開口部の外側に位置する角Ｃ１を凹孔１２内に誘導することができる。これにより、コネクタ１を小型としても、プラグ２０の凹孔１２への挿入を容易とする。
【００２１】
図５（ａ）に示すように、凹孔１２に挿入されたプラグ２０は、側面の溝２６をベアリング球１４に沿わせながら底面１６に先端面２２を当接させるまで進入する。すなわち、溝２６によってプラグ２０を所定の進入経路に誘導し得る。底面１６に先端面２２を当接させると、ベアリング球１４の先端は係止部２５に受容され、バレル１３の向き合う方向でプラグ２０をソケット１０に嵌合締結させる（図２及び図３を併せて参照）。特に図５（ｂ）を併せて参照すると、このときピン１７は切り欠き２３へ挿入され、その先端を切り欠き２３の半球面である底面に擦動させながらかかる底面の中心に導かれる。これにより、プラグ２０の進入経路及び締結位置が正確に定められる。かかる締結位置において、図示しないバネによるソケット１０の正面方向への付勢により雄接点１８を雌接点２４のそれぞれに押圧させて、電気接続を確実に得る。なお、切り欠き２３の底面は、例えば円錐形のように、その底面の中心に向けて傾斜を有する他の形状とすることもできる。また、ピン１７は、その先端を切り欠き２３に擦動させて中心に導かれるように、例えば先端部を半球状にするなど、切り欠き２３の形状に合わせて他の形状とすることもできる。
【００２２】
このように、電気接続を得たソケット１０に対するプラグ２０の締結位置において、上記したようにプラグ本体２１の先端部分は凹孔１２の内面より寸法の小さい外形を有しており、その周囲に凹孔１２に対する間隙を有する。ここで、かかる締結位置は、ピン１７と切り欠き２３との位置関係、及び、ベアリング球１４及び係止部２５の位置関係によって正確に定められている。
【００２３】
プラグ２０をソケット１０から分離させる場合、図６（ａ）に示すように、プラグ本体２１を側方に傾ける。特に、図６（ｂ）を併せて参照すると、凹孔１２の底面１６に、先端面２２の一方の側端の角Ｃ２を当接させ、角Ｃ２を支点としてプラグ本体２１を回動させる。このとき、回転自在なベアリング球１４により、かかる回動を容易とする。また、切り欠き２３の形状により、ピン１７を引っ掛けないようにプラグ本体２１を滑らかに回動させ得る。
【００２４】
かかる回動の角度αが小さいと、ベアリング球１４はプラグ本体２１の側面を左右から押圧し、プラグ本体２１を締結位置に戻そうとする。ここで、ベアリング球１４はプラグ本体２１の端面を凹孔１２の内部に向けて押圧し、プラグ本体２１と凹孔１２との間隙を保つ。これにより、プラグ本体２１を凹孔１２の開口部の角Ｃ４に当接させるまでの距離が確保される。つまり、角度αを大きくすることができて、支点となった角Ｃ２とは反対側の角Ｃ３を底面１６から大きく離間させることができる。これにより、角Ｃ３はベアリング球１４を越えて移動しプラグ２０の締結を解除させ、ソケット１０からプラグ２０を分離させることができる。
【００２５】
また、溝２６の深さなどによってプラグ本体２１とベアリング球１４との位置関係を調整したり、ベアリング球１４を付勢する強さを調整したりすることで、上記したような締結の解除の容易さを調整することもできる。
【００２６】
コネクタ１においては、ベアリング球１４をプラグ２０に向けて付勢することによってプラグ２０をソケット１０へ確実に締結させて、小型でありながら安定した電気接続を与え得る。よって、コネクタ１は、大電流を必要とする精密電子機器での使用に適している。また、回転自在なベアリング球１４によりプラグ２０の上記したような回動を容易にさせて、不意にコードを引っ張ってしまったようなときに、軽量小型の精密電子機器であってもその締結を直ちに解除させることができる。
【００２７】
特に、図７に示すように、モバイルコンピュータなどの薄型の電子機器４０を例えばテーブル５０の上に置いたときに、その側面に凹孔１２を横長となるようにコネクタ１を配置すると、コード３１はテーブル５０の上面に沿って配置される。このとき、テーブル５０の下方で足を引っ掛けるなどして不意にコード３１が引っ張られると、コード３１はテーブル５０の上面に沿った方向のいずれか（矢印Ａの範囲）に向きやすい。コード３１はかかる方向の引っ張り力をプラグ２０に付与する。すなわち、プラグ２０は側方に傾けられるように上記した回動を生じ易く、締結を容易に解除させることができる。つまり、不意にコード３１が引っ張られたときにプラグ２０をソケット１０から分離させやすい。
【００２８】
なお、ベアリング球１４を収容するバレル１３をシグナルピンとして使用することもできる。すなわち、ベアリング球１４と係止部２５との導通を得られるようにして、締結位置を得ていることを電気信号によって確認したり、特定の符号を示す電気信号を授受させてソケット１０に対してプラグ２０が適合する製品であるかを確認したり、プラグ２０がコピー品でないかを判定したりすることができる。また、ベアリング球１４と溝２６やプラグ本体２１の側面との導通を得られるようにして、プラグ２０がソケット１０に挿入される途中の位置にあることを、雄接点１８及び雌接点２４の電気接続を得る前に、検知させることもできる。
【００２９】
また、複数の雄接点１８については、プラグ２０をソケット１０に挿入させる際に、ＤＣ電圧の入力される雌接点２４より、ＧＮＤ電位に接続される雌接点２４との電気接続を先に得るようにすることが好ましい。同様に、締結位置からプラグ２０をどちらに傾けても、ＤＣ電圧の入力される雌接点２４との電気接続が切断されるまで、ＧＮＤ電位の雌接点２４との電気接続を保つようにすることが好ましい。すなわち、ＤＣ電圧の入力される雌接点２４による短絡を防止するのである。これらは、例えば、複数の雄接点１８のうち、ＧＮＤ電位の雌接点２４に接続される雄接点１８について、図示しないバネによる可動距離を長くすることで可能となる。
【００３０】
上記したピン及び切り欠きの他の例として、図８にソケット１０に備えられるピン６０及びプラグ２０に備えられる切り欠き６５を示す。図８（ａ）に示すように、ピン６０は、略円錐台形の本体部６１と略半球状の先端部６３とこれらの間に切削された溝部６２とを備えている。また、図８（ｂ）に示すように、切り欠き６５は円錐面６６とその中央の中心孔６７とを備え、中心孔６７の開口端に沿ってこれを１周する周回溝６８を備える。周回溝６８にはＣリング７０が挿入され、径の拡大縮小を可能としつつその内径側を中心孔６７内へ露出させている。これらにより、図８（ｃ）に示すように、ソケット１０にプラグ２０を挿入し、底面１６に先端面２２を当接させようとすると、ピン６０は切り欠き６５に挿入される。このとき、先端部６３は円錐面６６に擦動されながら中心孔６７に導かれ、Ｃリング７０に挿入される。Ｃリング７０が溝部６２に係合されると、底面１６及び先端面２２を互いに当接させて、上記した締結位置を得る。これによっても、プラグ２０の進入経路及び締結位置が正確に定められる。また、Ｃリング７０と溝部６２との係合により、操作者はクリック感を得られ、これにより締結位置を得たことを確認し得る。
【００３１】
他の実施例として、図９に示すように、ソケット１０の底面１６に磁石１９を配置することもできる。このとき、プラグ２０の本体部２１の先端部分（先端面２２）を軟磁性体とする。すると、上記した締結位置において磁石１９がプラグ２０の先端面２２を吸引して雄接点１８の雌接点２４への押圧を補助するとともに、プラグ２０のソケット１０への締結をより強固にし得る。特に、磁石１９による吸引力は、先端面２２との距離の２乗に反比例するので、プラグ本体２１の上記した回動する角度α（図６参照）の小さいときにはプラグ本体２１を締結位置に戻す力を強くして確実な締結を得るとともに、角度αを大きくするとかかる力を弱くして容易に締結を解除させる。つまり、締結の強さと、締結の解除の容易さを併せ持つのである。また、磁石１９の磁力やその配置によって、プラグ２０の吸引力を調整して、締結の強さや解除の容易さを簡便に調整できる。なお、電源に接続される接点の短絡を防ぐため、磁石はプラグ２０には備えられず、ソケットに備えられることが好ましい。
【００３２】
なお、上記した実施例においては、ベアリング球１４をソケット１０に配置したが、プラグに配置することもできる。すなわち、ベアリング球をプラグ側に配置させるとともにソケットの凹孔の内面に向けて付勢させ、係止部をソケットに設けるのである。この場合においても同様に、小型でありながら安定した電気接続を与え得るとともに、不意にコードを引っ張ってしまったようなときにその締結を直ちに解除させることができる。
【００３３】
以上、本発明による実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
【符号の説明】
【００３４】
１        コネクタ
１０        ソケット
１１        ソケット本体
１２        凹孔
１４        ベアリング球
１６        底面
１７、６０  ピン
２０        プラグ
２１        プラグ本体
２２        先端面
２３、６５  切り欠き
３１        コード
【図１】
2015050033.tif 000003
【図２】
2015050033.tif 000004
【図３】
2015050033.tif 000005
【図４】
2015050033.tif 000006
【図５】
2015050033.tif 000007
【図６】
2015050033.tif 000008
【図７】
2015050033.tif 000009
【図８】
2015050033.tif 000010
【図９】
2015050033.tif 000011