JP2013145696A - 給電コネクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】装着操作を簡素化した給電コネクタを提供する。
【解決手段】充電対象物の受電コネクタ2に係合する、一対の係合部材13,14を有する係合機構11と、前記係合機構が前記受電コネクタに係合した場合に、前記係合機構との係合が解除されて充電禁止位置P1から充電許可位置P2へ動作することにより係合が完了したことを報知する報知部材16と、を備える給電コネクタ1において、前記一方の係合部材13との係合により前記報知部材16を前記充電禁止位置P1に保持した状態で、前記給電コネクタを前記受電コネクタに装着した場合に、当該装着する途中で前記他方の係合部材14と前記報知部材16とを係合したのち、前記一方の係合部材13と前記報知部材16との係合を解除し、さらに装着を継続して前記給電コネクタと前記受電コネクタとの係合が完了した場合に、前記他方の係合部材14と前記報知部材16との係合を解除する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、電気自動車などの充電に用いられる給電コネクタに関するものである。
電気自動車の受電コネクタに装着して、充電装置からの電力を電気自動車のバッテリに供給する給電コネクタとして、特許文献1に開示されたものが知られている。この充電コネクタは、受電コネクタに装着されるコネクタ本体と、当該コネクタ本体を同軸方向に摺動可能に収納するハンドルと、当該ハンドルに枢着されたレバーとを備え、ハンドルを握ってコネクタ本体を受電コネクタに挿入して仮ロックし、この状態でレバーを握り締めると、コネクタ本体が受電コネクタ方向に前進するとともに給電コネクタと受電コネクタとが完全ロックするものである。
特開平6−188044号公報
しかしながら、上記従来の給電コネクタは、給電コネクタを受電コネクタに完全ロックさせるためにレバーを握る操作が必要とされるので、給電コネクタの装着作業が複雑になるという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、装着操作を簡素化した給電コネクタを提供することである。
本発明は、一方の係合部材と報知部材とを係合させた状態で給電コネクタを受電コネクタに挿入し、当該挿入する途中で他方の係合部材と報知部材とを係合したのち一方の係合部材と報知部材との係合を解除し、給電コネクタと充電コネクタとの係合を完了したときに他方の係合部材と報知部材との係合を解除し、報知部材を充電禁止位置から充電許可位置へ動作させることによって上記課題を解決する。
本発明によれば、給電コネクタを受電コネクタに挿入する操作だけで給電コネクタと充電コネクタとを係合させることができるとともに、このとき報知部材が充電禁止位置から充電許可位置へ動作するので、充電操作者は給電コネクタの係合完了を認識することができる。
本発明の一実施の形態に係る給電コネクタを示す要部断面図である。 図1の給電コネクタを受電コネクタに装着する際の係合機構の動作を示す断面図(その1,係合前)である。 図1の給電コネクタを受電コネクタに装着する際の係合機構の動作を示す断面図(その2,係合初期)である。 図1の給電コネクタを受電コネクタに装着する際の係合機構の動作を示す断面図(その3,係合中期)である。 図1の給電コネクタを受電コネクタに装着する際の係合機構の動作を示す断面図(その4,係合終期)である。 図1の給電コネクタを受電コネクタに装着する際の係合機構の動作を示す断面図(その5,係合完了)である。 図2A〜図2Eの各段階における係合機構の動作を示すタイムチャートである。 図2EのIV部拡大図である。 本発明の他の実施の形態を示す第2係合部材の断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示す給電端子の断面図である。 図6Aの中間プレートが解放された状態を示す断面図である。 図6Aの第5係合部の位置を示す給電コネクタの要部断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示す給電コネクタの正面図である。
《第1実施形態》
最初に図1〜図3を参照して、本例の給電コネクタ1の係合機構12と報知部材16の主要機能について説明する。本例の給電コネクタ1は、電気自動車などの充電対象物の受電コネクタ2に装着して、図外の充電装置から電力を供給するものであり、筐体11内にコネクタ本体が設けられ、コネクタ本体と充電装置がケーブルで接続されている。これらコネクタ本体及びケーブルは図示を省略するが、本例の給電コネクタ1は、コネクタ本体が筐体11に対して固定されたタイプ(進退移動しないタイプ)のものであって、筐体11のグリップ111を把持して、給電コネクタ1を受電コネクタ2に挿入すると、給電端子と受電端子が接続されるとともに係合機構12が受電コネクタ2に係合してロックされるものである。この際に報知部材16が充電禁止位置P1から充電許可位置P2に動作することで、充電作業者は給電コネクタ1が受電コネクタ2に係合したことを認識し、その後の所定の充電操作を行う。
本例の係合機構12は、第1係合部材13と第2係合部材14と補助部材15とを備え、これらが受電コネクタ2及び報知部材16と係合又は解除することで、受電コネクタ2への係合と報知部材16の動作が行われる。図1に示すように、第1係合部材13は給電コネクタ1の下部に設けられ、第2係合部材14は第1係合部から約180°位相した給電コネクタ1の上部に設けられている。
第1係合部材13は、図1に示すように筐体11に対して点O1を回転中心にして回転可能に支持されるリンク部材であって、給電コネクタ1の基端側の一端部に第1係合部131が形成され、先端側の一端部に接触部132が形成されている。基端側の第1係合部131は、先端側の接触部132が図1に示すように突出している状態では報知部材16の第1被係合部161と係合する一方で、接触部132が図2C〜図2Eに示すように没入している状態では報知部材16の第1被係合部161との係合が解除される。
第1係合部材13は、回転中心O1などにコイルバネ等の弾性体が設けられて、図1に示す回転方向A1に向かって弾性付勢されている。そして、無負荷の状態では図1,図2A〜図2Bに示す突出位置となる一方で、受電コネクタ2の被接触部22に接触すると弾性付勢に抗して図2C〜図2Eに示す没入位置に回動することになる。
第2係合部材14は、図1に示すように筐体11に対して点O2を回転中心にして回転可能に支持されるリンク部材であって、給電コネクタ1の先端側の一端部に第2係合部141が形成され、基端側の一端部に第3係合部142が形成されている。第2係合部材14は、回転中心O2などにコイルバネ等の弾性体が設けられて、図1に示す回転方向A2に向かって弾性付勢されている。
そして、先端側の第2係合部141は、無負荷の状態では図1,図2Aに示すように突出位置となる一方で、受電コネクタ2の第2被係合部21の凸部211に接触している状態では図2B,図2Cに示すように没入位置になり、さらに第2被係合部21の凸部211を通過すると、弾性付勢によって図2D,図2Eに示すように再び突出位置に戻り段部212に係合することになる。
なお、第2係合部141は、回転中心A2に対して図1に示す側面視において上部に設けられているので、図4に拡大して示すように、一点鎖線で示す没入位置から実線で示す突出位置に回動すると、給電コネクタ1の軸方向(装着方向)にL1だけ後退することになる。これにより、第2係合部141が第2被係合部21の凸部211を通過したのちに段部212に係合する際に受電コネクタ2の第2被係合部21に完全に係合していない場合に後退方向へ引き込む動きをして完全に係合することになる。
また、第2係合部141は、上述したとおり没入位置から突出位置に回動する際に給電コネクタ1の軸方向にL1だけ後退するが、受電コネクタ2の第2被係合部21の凸部211の軸方向の長さL2をL2<L1としてもよい。こうすることで、第2係合部141が凸部211の途中で止まることが防止され、第2係合部141が第2被係合部21に完全に係合するか、あるいは全く係合しないかのいずれかになる。
図1に戻り、基端側の第3係合部142は、先端側の第2係合部141が図1に示すように突出している状態では報知部材16の第4被係合部163との係合が解除されている一方で、第2係合部141が図2B,図2Cに示すように没入している状態では報知部材16の第4被係合部163と係合される。
補助部材15は、第2係合部材14の基端側に点O3を回転中心にして回転可能に支持されたリンク部材であって、回転中心O3に対する先端部に第4係合部151が形成されている。補助部材15は、回転中心O3などにコイルバネ等の弾性体が設けられて、図1に示す回転方向A3に向かって弾性付勢されている。そして、補助部材15の第4係合部151は、無負荷の状態では図1,図2A〜図2Cに示すように第2係合部材14とともに連れ廻りし、第2係合部材14の第2係合部141が突出位置にある場合は図1,図2Aに示すように報知部材16の第4被係合部163に係合可能な位置(以下、P3という)にあるが、第2係合部材14の第2係合部141が没入位置になると図2B,図2Cに示すように報知部材16の第4被係合部163に係合不能な位置(以下、P4という)に連れ廻る。
さらに補助部材15は、図2Cに示す係合不能な位置P4にある場合に報知部材16が同図の右側に前進すると報知部材16の第4被係合部163を乗り越えるように矢印方向A5へ回動し、報知部材16が後退しない限り第4被係合部163とは係合しないことになる。本例の補助部材15は、何らかの要因によって第2係合部材14の第2係合部141が没入せずに第1係合部材13の接触部132が没入した場合に、第1係合部131との係合が解除された報知部材16が充電許可位置に動作するのを阻止するための部材である。
図1に戻り、報知部材16は、筐体11に対して出没可能に支持され、第1被係合部161、第3被係合部162及び第4被係合部163が形成され、コイルバネ等の弾性体によってA4方向に弾性付勢されている。そして、第1被係合部161と第1係合部材13の第1係合部131とが係合すると、弾性付勢に抗して筐体11に対して没入する位置(以下、充電禁止位置P1ともいう)に保持される。また、第1係合部131と第1被係合部161との係合が解除されても、第4被係合部163と補助部材15の第4係合部151とが係合すると、没入位置(充電禁止位置P1)に保持される。
さらに、第1係合部131と第1被係合部161との係合が解除されても、第3被係合部162が第2係合部材14の第3係合部142と係合すると、同じく没入位置(充電禁止位置P1)に保持される。一方、上記3つの係合が解除されると、弾性付勢によって図2Eに示す突出位置(以下、充電許可位置P2ともいう)に動作する。充電操作者は、当該報知部材16が充電禁止位置P1にあるか充電許可位置P2にあるかを見て、給電コネクタ1が受電コネクタ2に完全に係合したか否かを認識する。なお、報知部材16と、給電コネクタ1を受電コネクタ2から取り外す際のリリース部材とを共用してもよい。
受電コネクタ2は、給電コネクタ1の先端部分を受容するシェルを有し、このシェルの上部に第2被係合部21が形成され、約180°位相した下部に被接触部22が形成されている。第2被係合部21は、上述したとおり凸部211と段部212を有し、凸部211は第2係合部材14の第2係合部141を没入させるとともに段部212は第2係合部141と係合する。また、被接触部22は第1係合部材13の接触部132を没入させる。
次に作用を説明する。
図2A及び図3(タイミングT0〜T1)に示すように、給電コネクタ1を受電コネクタ2に装着する前に、報知部材16を充電禁止位置P1まで没入させると、第1係合部材13の第1係合部131と報知部材16の第1被係合部161とが係合する。これにより、報知部材16は充電禁止位置P1に保持される。このとき、第2係合部材14の第2係合部141は突出位置にあり、第3係合部142は報知部材16の第3被係合部162と非係合状態にあり、補助部材15の第4係合部151は報知部材16の第4被係合部163と係合可能な位置P3にある。
この状態から給電コネクタ1を受電コネクタ2に対して装着方向に前進させると、図2B及び図3(タイミングT1〜T2)に示すように、最初に第2係合部材14の第2係合部141が受電コネクタ2の凸部211によって没入し、これにより第2係合部材14は点O2を回転中心にして反時計回りに没入寸法だけ回転する。この第2係合部材14の回転により、第2係合部材14の第3係合部142が報知部材16の第3被係合部162に係合するとともに、補助部材15の第4係合部151は報知部材16の第3被係合部162に対して係合不能な位置P4に連れ廻る。
さらに給電コネクタ1を前進させると、図2C及び図3(タイミングT2〜T3)に示すように、第1係合部材13の接触部132が受電コネクタ2の被接触部22により没入し、これにより第1係合部材13は点O1を回転中心にして没入寸法だけ時計回りに回転する。この第1係合部材13の回転により、第1係合部131と報知部材16の第1被係合部161との係合が解除されるが、報知部材16の第3被係合部162はその前に第2係合部材14の第3係合部142と係合しているので、僅かに前進するが充電禁止位置P1は保持される。なお、補助部材15の第4係合部151は報知部材16の第3被係合部162に対して係合不能な位置P4を維持する。
さらに給電コネクタ1を前進させると、図2D及び図3(タイミングT3〜)に示すように、第2係合部材14の第2係合部141が凸部211を通過して段部212に至るので、弾性付勢により時計回りに回転して当該段部212と係合する。この第2係合部材14の回転により、それまでの第3係合部142と報知部材16の第3被係合部162との係合が解除されるので、報知部材16は弾性付勢によって図2E及び図3に示すように充電許可位置P2に前進する。なお、報知部材16が充電許可位置P2へ移動する際に補助部材15の第4係合部151は第2係合部材14に対して図2Dに示すA5方向へ相対的に回転し、報知部材16の第4被係合部163と係合することはない。また、図2D及び図2Eにおいて、第1係合部材13の接触部132は没入状態を維持する。
このように、本例の給電コネクタ1によれば、給電コネクタ1のグリップ111を把持して受電コネクタ2へ装着するだけで、第2係合部141を第2被係合部21へ係合させることができるので、装着作業が簡素化されるとともに、これを構成する係合機構11なども部品点数を削減することができる。
また、第2係合部材14の第2係合部141が第2被係合部21の凸部211によって没入したのち、第1係合部材13の接触部132が受電コネクタ2の被接触部22によって没入し、さらに第2係合部材14の第2係合部141が第2被係合部21の段部212によって突出して初めて報知部材16が充電許可位置P2へ移動するので(図3のタイミングT3)、給電コネクタ1を受電コネクタ2の奥まで挿入しないと報知部材16による充電禁止が解除されない。
また、本例では補助部材15を設けているので、何らかの要因によって第2係合部材14の第2係合部141が没入せずに第1係合部材13の接触部132が没入した場合であっても、補助部材15の第4係合部151と報知部材16の第4被係合部163とが係合する。これにより、第1係合部131との係合が解除された報知部材16が充電許可位置に動作するのを阻止することができる。
《他の実施形態》
図2Eに示す報知部材16が充電許可位置P2へ移動した状態において、当該報知部材16を機械的に固定するピンなどの固定部材を設け、さらにこの固定部材が報知部材16を固定したか否かを検出するマイクロスイッチなどのセンサを設け、報知部材16が充電許可位置P2に移動し、かつ固定部材による報知部材16の固定が完了したことを検出した場合に、充電装置へ充電許可信号を出力するように構成してもよい。充電装置への充電許可信号は、充電装置の出力端子前に設けられたリレーをONするように構成することができる。これにより、給電コネクタ1の受電コネクタ2への装着がより確実かつ強固になり、またさらにより安全性を高めることができる。
また、第2係合部材14は、受電コネクタ2の凸部211により没入したのち突出して段部212に係合するため、係合した状態で給電コネクタ1を無理に引っ張ったりすると破損するおそれがある。そのため、特に脆弱な部分、たとえば図5に示すように第2係合部141と回転中心O2との間に、ここを架設する破損検知部材17を設け、一端にマイクロスイッチ18を設けて、第2係合部141が折損したり折れ曲がったりしたときに破損検知部材17及びマイクロスイッチ18でこれを検知し、充電を禁止する信号を出力するように構成してもよい。
図6Aは、給電コネクタ1の筐体11内に設けられるコネクタ本体の給電端子19を示す断面図であり、給電端子19が受電コネクタ2の受電端子23に接続されることにより電力が供給される。給電端子19を受電端子23に接続するにあたり、その先端に可動部材191がコイルバネなどの弾性体193,194により図中左方向へ付勢されている。本例では、二つの弾性体193,194の間に中間プレート192を介装する。また、一端に受電コネクタ2の被接触部22により出没する第5係合部196が設けられ、他端に中間プレート192を図6Aに示す位置で固定又は解放する固定部197が設けられた回動アーム195が筐体11の先端部に支持されている。回動アーム195の回転中心にはコイルバネなどの弾性体が設けられ、第5係合部196を突出方向に付勢する。
そして、給電コネクタ1を受電コネクタ2に装着する前の状態においては、図6Aに示すように中間プレート192を、二つの弾性体193,194のうちの左側の弾性体193の弾性力が大きくなる位置において固定部197により固定する。この状態から給電コネクタ1を受電コネクタ2に装着すると、図6Cに示すように、第5係合部196は給電コネクタ1の先端部に設けられているので、装着開始直後に第5係合部196は没入し、これにより回動アーム195が図6Bに示すように時計回りに回転し、固定部197による中間プレート192の固定を解放する。その結果、中間プレート192は、二つの弾性体193,194の弾性力が等しくなる位置に移動する。すなわち、弾性体193の弾性力が低下するので、可動部材191は容易に右側に移動することができ、受電端子23の接続が容易になる。
図7(A)〜(G)はさらに他の実施形態を示す図であり、給電コネクタ1が重量物であることに鑑み、装着又は離脱時の助力装置を設けた例である。図7(A)は肩又は二の腕に宛がう部材3Aを筐体11に固定した例であり、図7(B)は前腕に宛がう部材3Bを筐体11に固定した例であり、図7(C)は肩かけ部材3Cを筐体11に固定した例である。また、図7(D)は肩又は二の腕に宛がう部材3Dであって同図(E)に示すように不使用時は矢印方向へ格納できる構造とした例であり、図7(F)は同じく肩又は二の腕に宛がう部材3Fであって同図(G)に示すように矢印方向へ回転して格納できる構造とした例である。
上記第1係合部材13は本発明に係る一方の係合部材に相当し、上記第2係合部材14は本発明に係る他方の係合部材に相当し、上記破損検知部材17及びマイクロスイッチ18は本発明に係る検出手段に相当し、上記回動アーム195,第5係合部196及び固定部197は本発明に係る解放部材に相当する。
1…給電コネクタ
11…筐体
111…グリップ
12…係合機構
13…第1係合部材
131…第1係合部
132…接触部
O1…回転中心点
A1…弾性付勢方向
14…第2係合部材
141…第2係合部
142…第3係合部
O2…回転中心点
A2…弾性付勢方向
15…補助係合部材
151…第4係合部
O3…回転中心点
A3…弾性付勢方向
P3…係合可能位置
P4…係合不能位置
16…報知部材
161…第1被係合部
162…第3被係合部
163…第4被係合部
P1…充電禁止位置
P2…充電許可位置
17…破損検知部材
18…マイクロスイッチ
19…給電端子
191…可動部材
192…中間プレート
193,194…弾性体
195…回動アーム
196…第5係合部
197…固定部
2…受電コネクタ
21…第2被係合部
211…凸部
212…段部
22…被接触部
23…受電端子

Claims (8)

  1. 充電対象物の受電コネクタに係合する、一対の係合部材を有する係合機構と、
    前記係合機構が前記受電コネクタに係合した場合に、前記係合機構との係合が解除されて充電禁止位置から充電許可位置へ動作することにより係合が完了したことを報知する報知部材と、を備える給電コネクタにおいて、
    前記係合機構は、
    前記一方の係合部材との係合により前記報知部材を前記充電禁止位置に保持した状態で、前記給電コネクタを前記受電コネクタに装着した場合に、
    当該装着する途中で前記他方の係合部材と前記報知部材とを係合したのち、前記一方の係合部材と前記報知部材との係合を解除し、
    さらに装着を継続して前記給電コネクタと前記受電コネクタとの係合が完了した場合に、前記他方の係合部材と前記報知部材との係合を解除する給電コネクタ。
  2. 請求項1に記載の給電コネクタにおいて、
    前記報知部材は、前記給電コネクタの筐体に対して前記充電禁止位置と前記充電許可位置との間を移動可能に設けられるとともに、前記充電許可位置方向に弾性付勢され、
    前記一方の係合部材は、前記報知部材が前記充電禁止位置にある場合に当該報知部材の第1被係合部と係合する第1係合部を一端部に有し、前記給電コネクタを前記受電コネクタに装着した場合に前記受電コネクタと接触する接触部を他端部に有し、前記筐体に対して前記第1係合部と前記接触部との間の点を中心に回転可能に設けられ、前記第1係合部が前記第1被係合部に接近する回転方向に弾性付勢され、
    前記他方の係合部材は、前記給電コネクタを前記受電コネクタに装着した場合に前記受電コネクタの第2被係合部と係合する第2係合部を一端部に有し、前記報知部材が前記充電禁止位置にある場合に当該報知部材の第3被係合部と係合する第3係合部を他端部に有し、前記筐体に対して前記第2係合部と前記第3係合部との間の点を中心に回転可能に設けられ、前記第2係合部が前記第2被係合部に接近する回転方向に弾性付勢されている給電コネクタ。
  3. 請求項1又は2に記載の給電コネクタにおいて、
    前記他方の係合部材に回転可能に設けられ、前記報知部材が前記充電禁止位置にある場合に当該報知部材と係合可能な位置に回動し、前記給電コネクタを前記受電コネクタに装着する途中で前記報知部材と係合可能な位置から係合不能な位置に回動する補助係合部材をさらに備える給電コネクタ。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の給電コネクタにおいて、
    前記報知部材が前記充電許可位置にある場合に当該報知部材の移動を固定するように動作する固定部材と、
    前記固定部材の動作を検出して、当該固定部材が前記報知部材の移動を固定する動作を行った場合に充電開始を許可する充電許可手段と、をさらに備える給電コネクタ。
  5. 請求項2〜4のいずれか一項に記載の給電コネクタにおいて、
    前記他方の係合部材の、前記受電コネクタの第2被係合部と係合する第2係合部は、前記他方の係合部材の回転動作にともなって、係合状態における装着方向の位置が非係合状態における装着方向の位置より前記筐体側に位置する給電コネクタ。
  6. 請求項2〜5のいずれか一項に記載の給電コネクタにおいて、
    前記他方の係合部材の、前記受電コネクタの第2被係合部と係合する第2係合部は、係合状態における装着方向の位置と非係合状態における装着方向の位置との距離が前記第2被係合部の長さより長く形成されている給電コネクタ。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の給電コネクタにおいて、
    前記受電コネクタの受電端子に接続される給電端子と、当該給電端子が前記受電端子に接続される場合に弾性体により動作する可動部材と、
    前記可動部材の弾性体の中間に設けられた中間プレートと、
    前記給電コネクタを前記受電コネクタに装着する際に前記中間プレートを解放する解放部材と、をさらに備える給電コネクタ。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の給電コネクタにおいて、
    前記他方の係合部材の前記第2係合部と回転中心点との間の破損を検出する検出手段をさらに備える給電コネクタ。
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