JP2013243906A - 携帯端末充電装置と、それを用いた自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、携帯端末充電装置と、それを用いた自動車に関するもので、携帯端末設置板の損傷を抑制することを目的とするものである。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、上面に携帯端末設置板６を配置した本体ケース７と、この本体ケース７内において、前記携帯端末設置板６の下面側に対向して可動自在に設けた充電コイル８と、この充電コイル８を前記携帯端末設置板６の下面側に対向して移動させる駆動手段と、この駆動手段と前記充電コイル８に接続した制御手段１０とを備え、前記充電コイル８には、下方に向けて延長された支持脚１７を設けた。
【選択図】図６

Description

本発明は、携帯電話などの携帯端末を充電するための携帯端末充電装置と、それを用いた自動車に関するものである。

携帯電話等の携帯端末はその機能が極めて高くなり、それにつれて電力消費も大きくなっている。

したがって、自動車内を含め、各所で充電が行えることが求められてきているが、近年の傾向として、ケーブルを使わずに、いわゆる非接触充電が行えるものが脚光を浴びている。

このような要望に応える携帯端末充電装置としては、以下のようなものが提案されている。

すなわち、上面に携帯端末設置板を配置した本体ケースと、この本体ケース内において、前記携帯端末設置板の下面側に対向して可動自在に設けた充電コイルと、この充電コイルを前記携帯端末設置板の下面側に対向して移動させる駆動手段と、この駆動手段と前記充電コイルに接続した制御手段とを備えた構成となっていた（例えば下記特許文献１）。

特開２００９−２４７１９４号公報

上記従来例においては、携帯端末を携帯端末設置板の上面に置けば、置かれた携帯端末の位置に充電コイルが移動し、その状態で充電が行えるので、効率的な充電が行える。

すなわち、このように携帯端末を携帯端末設置板の上面に置くようにしたものでは、携帯端末設置板上面の、どの位置に携帯端末が置かれるかが一定しないので、置かれた位置に対応するように充電コイルを移動させる駆動手段を、設ける必要がある。

しかしながら、このような駆動手段を携帯端末設置板の下面に設けたものでは、携帯端末設置板下方に駆動手段設置用の空間が必要となり、このように空間が必要となることから携帯端末設置板の強度が低下し、誤って過重をかけてしまった場合には、携帯端末設置板や、その下方の駆動手段が損傷してしまう虞がある。

つまり、携帯端末設置板は、充電コイルからの磁束を通過させる必要性から、剛性のある金属板で構成することは出来ず、また合成樹脂やセラミックで構成した場合にも、充電コイルと携帯機器との距離を接近させるためには、それを肉厚状態とすることも出来ず、その結果として、この携帯端末設置板の強度は弱く、誤って過重をかけてしまった場合に、携帯端末設置板や、その下方の充電コイルまでもが損傷してしまうのであった。

そこで、本発明は、携帯端末設置板の損傷を抑制することを目的とするものである。

そしてこの目的を達成するために本発明は、上面に携帯端末設置板を配置した本体ケースと、この本体ケース内において、前記携帯端末設置板の下面側に対向して可動自在に設けた充電コイルと、この充電コイルを前記携帯端末設置板の下面側に対向して移動させる駆動手段と、この駆動手段と前記充電コイルに接続した制御手段とを備え、前記充電コイルには、下方に向けて延長された支持脚を設け、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、上面に携帯端末設置板を配置した本体ケースと、この本体ケース内において、前記携帯端末設置板の下面側に対向して可動自在に設けた充電コイルと、この充電コイルを前記携帯端末設置板の下面側に対向して移動させる駆動手段と、この駆動手段と前記充電コイルに接続した制御手段とを備え、前記充電コイルには、下方に向けて延長された支持脚を設けたものであるので、携帯端末設置板の損傷を抑制することができる。

すなわち、本発明は、充電コイルに、下方に向けて延長された支持脚を設けたものであるので、携帯端末設置板に加わる過重は、支持脚を介して支えることができるようになり、その結果として携帯端末設置板の損傷を抑制することができるのである。

本発明の一実施形態の携帯端末充電装置を自動車の車内に設置した状態を示す斜視図 同斜視図 同斜視図 同一部を取り除いた状態を示す斜視図 同一部を取り除いた状態を示す平面図 同一部切欠斜視図 同一部を取り除いた状態を示す斜視図 同一部を取り除いた状態を示す平面図 同制御ブロック図 同動作フローチャート

以下、本発明の一実施形態を、添付図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１において、自動車１の車内２の前方にはハンドル３が設置されている。

また、ハンドル３の側方には、音楽や、映像の再生と、カーナビゲーション映像を映し出す電子機器４が設置されている。

さらに、車内２の電子機器４後方には、携帯端末充電装置５が設置されている。

この携帯端末充電装置５は、図２〜図６に示すように、上面に携帯端末設置板６を配置した箱型の本体ケース７と、この本体ケース７内において、前記携帯端末設置板６の下面側に対向して可動自在に設けた充電コイル８と、この充電コイル８を前記携帯端末設置板６の下面側に対向して移動させる駆動手段９と、この駆動手段９と前記充電コイル８に接続した制御手段（図９の１０）とを備えている。

以下、各部について詳細に説明する。

先ず、携帯端末設置板６について説明する。

この携帯端末設置板６は、図６に示すように、表面板１１、中板１２、裏面板１３を重合させた構成となっている。

また、表面板１１と裏面板１３は、合成樹脂によって形成され、さらに中板１２は、セラミックによって形成されている。つまり、充電コイル８からの磁束が携帯端末１５方向に通過できるような構成となっている。

また、中板１２の表面には、図９の位置検出コイル１４が設けられている。

この位置検出コイル１４は、上記特許文献１（特開２００９−２４７１９４号公報）で用いられているものであり、携帯端末設置板６の上面のどの位置に、図３のごとく携帯端末１５が置かれたかを検出するものである。

本実施形態においては、この位置検出コイル１４を用いて、携帯端末設置板６の上面のどの位置に、図３のごとく携帯端末１５が置かれたかを検出し、次に駆動手段９によって充電コイル８を、前記携帯端末１５の充電コイル（図示せず）位置にまで移動させる構成となっているが、このような構成は、上記特許文献１（特開２００９−２４７１９４号公報）に詳細に記載されているので、この部分の説明は簡単に行う。

次に、充電コイル８部分について説明する。

充電コイル８は、図４、図５から理解されるように、リード線を円環状に複数回巻きつけることによって構成されており、その外周側と、下面側は、合成樹脂製の保持体１６によって覆われた状態で保持されている。

また、この保持体１６の下面には、図６のごとく、前記充電コイル８の下方に向けて延長された支持脚１７が、合成樹脂にて一体的に形成されている。

また、この支持脚１７の下面と、この支持脚１７の下方に配置した金属製の支持板１８の上面との間には、０・３ミリの隙間を設けているので、通常状態においては、充電コイル８の移動時に、支持脚１７の下面が支持板１８の上面に接触することはない。

そして、以上の構成において、本実施形態では、充電コイル８の下方に支持脚１７が設けられた構成としているのである。

なお、支持板１８の下方には、制御基板１９、本体ケース７の下面板２０が配置されており、この支持板１８の下面と、下面板２０の上面との間には、制御基板１９を貫通した支持体２１を設けている。

次に、駆動手段９について説明する。

駆動手段９は、図４、図５に示すように、Ｘ軸方向駆動軸２２と、Ｙ軸方向駆動軸２３を有し、これらのＸ軸方向駆動軸２２と、Ｙ軸方向駆動軸２３のそれぞれの中間部分は、保持体１６の充電コイル保持部外において、この保持体１６に係合させている。

つまり、保持体１６には、Ｘ軸方向駆動軸２２が貫通する貫通孔（図示せず）と、Ｙ軸方向駆動軸２３が貫通する貫通孔２４が、上下に所定間隔をおき、クロスした状態で設けられており、そこにＸ軸方向駆動軸２２と、Ｙ軸方向駆動軸２３が貫通することで、係合状態となっているのである。

また、Ｘ軸方向駆動軸２２の一端側にはウォームホイール２５が設けられ、一端には、ギア２６、他端にもギア２６が設けられている。

そして、ウォームホイール２５はウォーム２７に係合し、このウォーム２７はモータ２８に連結されている。

また、両側のギア２６は、それぞれ歯車板２９に係合している。

このため、モータ２８を駆動すれば、ウォーム２７が回転し、それによってウォームホイール２５がＸ軸方向駆動軸２２とともに、Ｘ軸方向に移動し、これにて充電コイル８がＸ軸方向に移動することとなる。

また、Ｙ軸方向駆動軸２３の一端側にはウォームホイール３０が設けられ、一端には、ギア３１、他端にもギア３１が設けられている。

そして、ウォームホイール３０はウォーム３２に係合し、このウォーム３２はモータ３３に連結されている。

また、両側のギア３１は、それぞれ歯車板３４に係合している。

このため、モータ３３を駆動すれば、ウォーム３２が回転し、それによってウォームホイール３０がＹ軸方向駆動軸２３、Ｙ軸方向に移動し、これにて充電コイル８がＹ軸方向に移動することとなる。

なお、図４に示す３５は充電コイル８に通電するためのフレキシブル配線であり、このフレキシブル配線３５の端部は、上述した支持脚１７の側面に固定されている。

また、図９に示すごとく制御手段１０には、Ｘ軸モータ制御部３６を介してモータ２８が接続され、またＹ軸モータ制御部３７を介してモータ３３が接続されている。

また、制御手段１０には、充電コイル制御部３８を介して充電コイル８が接続され、さらに位置検出コイル１４には、検出用コイル制御部３９を介して位置検出コイル１４が接続されている。

以上のような構成において、本実施形態では、電源スイッチ４０をＯＦＦ操作（図１０のＳ１）にすると、充電コイル８を図４〜図６に示すように、本体ケース７の中央（以下Ａ点と称す）に移動させ（図１０のＳ２）、その後電源をＯＦＦ状態とする（図１０のＳ３）。

つまり、図２のごとく、本体ケース７の携帯端末設置板６上に携帯端末１５を置いていない状態では、この携帯端末設置板６は図１のごとく車内２に表出した状態となっている。

このため、誤ってこの携帯端末設置板６上に手をついてしまう状況が発生することもあり、このときには携帯端末設置板６にとっては過重がかかった状態となる。

そこで、本実施形態では、充電コイル８を図４〜図６に示すように、本体ケース７の中央に移動させ、上述した過重を、充電コイル８、保持体１６、支持脚１７、支持板１８によって支えるようにしているのである。

つまり、このような携帯端末設置板６上への過重がかかった状態になると、携帯端末設置板６はわずかながら下方に湾曲するが、その状態で、充電コイル８、保持体１６、支持脚１７も下方に移動し、支持脚１７の下面が支持板１８の上面に当接することになる。

その結果、上記過重は、携帯端末設置板６、充電コイル８、保持体１６、支持脚１７を介して支持板１８で支え、これにより携帯端末設置板６や充電コイル８の損傷を抑制することが出来るようになる。

なお、本実施形態では、過重に対する強度を高めるために、支持板１８の下面側を、支持体２１を介して本体ケース７の下面板２０に支持する構成としている。

また、このような過重が取り除かれれば、携帯端末設置板６は上方へと弾性復帰し、充電コイル８、保持体１６もＸ軸方向駆動軸２２、Ｙ軸方向駆動軸２３の弾性復帰で上方復帰するので、支持脚１７の下面は支持板１８の上面上に隙間を持って配置された状態となる。

このため、以降の充電コイル８移動時の障害となることはない。

また、携帯端末１５の充電時には、先ずは電源スイッチ４０をＯＮ状態（図１０のＳ４）にするとともに、携帯端末設置板６の上面上に携帯端末１５が置かれることになる。

この状態になっても、本実施形態では、先ずは、制御手段１０によって充電コイル８がＡ点に存在しているか否かの確認を行う（図１０のＳ５）。

この確認は、Ｘ軸モータ制御部３６、Ｙ軸モータ制御部３７が記憶するモータ２８、３３の駆動量から判別することができる。

そして、充電コイル８がＡ点に存在していないと判断された場合には、制御手段１０によって充電コイル８をＡ点に移動させ（図１０のＳ６）、このＡ点にて充電待機状態とする（図１０のＳ７）。

次に、制御手段１０は、位置検出コイル１４を用いて、上記特許文献１（特開２００９−２４７１９４号公報）と同じ動作により、携帯端末設置板６の上面のどの位置に、図３のごとく携帯端末１５が置かれたかを検出する（図１０のＳ８、Ｓ９）。

なお、携帯端末１５が置かれたか場所とは、実際には携帯端末１５が保有する充電コイル（図示せず）の場所である。

その後、制御手段１０は、Ｘ軸モータ制御部３６、Ｙ軸モータ制御部３７を介してモータ２８、３３を駆動し、検出された携帯端末１５が保有する充電コイル（図示せず）位置へと充電コイル８を移動させ（図１０のＳ１０）、その後、充電コイル制御部３８を介して充電を開始する（図１０のＳ１１、Ｓ１２）。

また、この充電中には、上記特許文献１（特開２００９−２４７１９４号公報）と同じ動作により、充電の継続が必要か否か（充電完了したか、否か）を判定し（図１０のＳ１３）、充電完了（満充電）すると、制御手段１０は、充電動作を終了させる（図１０のＳ１４）。

また、このような充電動作が完了すると、制御手段１０によって充電コイル８がＡ点に存在しているか否かの確認を行い（図１０のＳ１５）、その後、充電コイル８をＡ点に戻す（図１０のＳ６）。

この確認は、Ｘ軸モータ制御部３６、Ｙ軸モータ制御部３７が記憶するモータ２８、３３の駆動量から判別することができる。

なお、制御手段１０によって充電コイル８をＡ点に戻すことが出来ない場合、例えば運転中の何らかの衝撃で、Ｘ軸モータ制御部３６、Ｙ軸モータ制御部３７が記憶するモータ２８、３３の駆動量から算出される位置と、位置検出コイル１４によって測定される実位置がずれた場合には、図７、図８の動作を実行させる。

つまり、制御手段１０でＸ軸モータ制御部３６、Ｙ軸モータ制御部３７を介してモータ２８、３３を駆動し、充電コイル８を本体ケース７内のコーナまで移動させるのである。

このコーナ部分にはスイッチ４１、４２が存在しており、充電コイル８が本体ケース７内のコーナまで移動すれば、これらのスイッチ４１、４２が動作し、これにより制御手段１０は充電コイル８が初期値に移動したと判定する。

そして、この状態では、Ｘ軸モータ制御部３６、Ｙ軸モータ制御部３７によるモータ２８、３３の動作量も初期値とし、ここから再度位置制御を行うようにしているのである。

以上のように本発明においては、充電コイルに、下方に向けて延長された支持脚を設けたものであるので、携帯端末設置板に加わる過重は、支持脚を介して支えることができるようになり、その結果として携帯端末設置板の損傷を抑制することができるのである。

したがって、車載用や家庭用の携帯端末充電装置としての活用が期待されるものとなる。

１ 自動車
２ 車内
３ ハンドル
４ 電子機器
５ 携帯端末充電装置
６ 携帯端末設置板
７ 本体ケース
８ 充電コイル
９ 駆動手段
１０ 制御手段
１１ 表面板
１２ 中板
１３ 裏面板
１４ 位置検出コイル
１５ 携帯端末
１６ 保持体
１７ 支持脚
１８ 支持板
１９ 制御基板
２０ 下面板
２１ 支持体
２２ Ｘ軸方向駆動軸
２３ Ｙ軸方向駆動軸
２４ 貫通孔
２５ ウォームホイール
２６ ギア
２７ ウォーム
２８ モータ
２９ 歯車板
３０ ウォームホイール
３１ ギア
３２ ウォーム
３３ モータ
３４ 歯車板
３５ フレキシブル配線
３６ Ｘ軸モータ制御部
３７ Ｙ軸モータ制御部
３８ 充電コイル制御部
３９ 検出用コイル制御部
４０ 電源スイッチ
４１ スイッチ
４２ スイッチ

Claims (8)

1. 上面に携帯端末設置板を配置した本体ケースと、この本体ケース内において、前記携帯端末設置板の下面側に対向して可動自在に設けた充電コイルと、この充電コイルを前記携帯端末設置板の下面側に対向して移動させる駆動手段と、この駆動手段と前記充電コイルに接続した制御手段とを備え、前記充電コイルには、下方に向けて延長された支持脚を設け、
   前記支持脚の下面と、この支持脚の下方に配置した支持板の上面との間には、隙間を設けた携帯端末充電装置。
2. 前記充電コイルの外周部と下面部を覆う合成樹脂製の保持体を設け、この保持体の下面側に前記支持脚を一体に形成した請求項１に記載の携帯端末充電装置。
3. 前記保持体の前記充電コイル外周部分に、前記駆動手段を連結した請求項２に記載の携帯端末充電装置。
4. 前記駆動手段は、Ｘ軸方向駆動軸と、Ｙ軸方向駆動軸を有し、これらのＸ軸方向駆動軸と、Ｙ軸方向駆動軸は、前記保持体の前記充電コイル保持部外において、この保持体に係合させた請求項３に記載の携帯端末充電装置。
5. 前記支持脚の下方に配置した前記支持板を金属製とした請求項２から４のいずれか一つに記載の携帯端末充電装置。
6. 前記支持板の下方に前記本体ケースの下面板を配置し、前記支持板の下面と、前記下面板の上面との間に、支持体を設けた請求項５に記載の携帯端末充電装置。
7. 前記制御手段は、充電完了後、前記充電コイルを前記携帯端末設置板の中央部側に移動させる構成とした請求項１から６のいずれか一つに記載の携帯端末充電装置。
8. 請求項１から７のいずれか一つに記載の携帯端末充電装置を車内に配置した自動車。

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