JP4011009B2 - 充電器 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電池を内蔵する携帯機器を装着することにより蓄電池を充電する充電器に関するものである。

携帯電話機には充電可能な電池（蓄電池または二次電池）が内蔵されており、定期的に充電を行う必要がある。携帯電話機の外面には２個の電気接点が露出しており、携帯電話機を充電器に装着することにより充電器の充電端子が電気接点に接触して充電を行えるようになっている。

特許文献１には、電池パックの両側面に設けられたコンタクト面が充電器内の対応する接触片と摺動接触する接続構造が開示されている。この接続構造では充電端子としての接触片が常時外部へ露出しているので何らかの原因で両接触片間がショートするおそれがある。

この問題に対して、従来の充電器では、電話機を装着していない状態で外部から何らかの導電体により２個の充電端子間がショート（短絡）するのを防止する構造を有するものがある。例えば、図６（ａ）〜（ｃ）に充電器への電話機の装着の様子を示すように、電話機非装着の通常状態では充電端子９２が充電器筐体９０の内部に後退収納されており、電話機１００の装着時に電話機本体によりボタン９８が押下されて、筐体９０内に収納されていた充電端子９２が外部へ突出し、電話機の外表面に設けられた電気接点に接触する。

一方、充電器の充電端子９２が接触する、電話機の固定の電気接点９７は外部に露出しており、その接触面に塵埃や食べ物等の異物が付着し、接触不良の原因となる。

充電端子は、通常、導電性の線状バネを所定の形状に成形したものであり、電話機の摺動および線状バネの回転や湾曲により、電話機の電気接点の接触面に当接した後、接触面上で摺動することが好ましく、これにより、充電端子と接触面との間に異物（絶縁物）等が挟まれた場合であっても異物等を押しのけて、良好な電気的接触が行われることが期待される。
特開平１０−１３４８４９号公報

しかしながら、上記のような従来の構造では、必ずしも十分な摺動量が確保できないという問題があった。

特に、充電端子の突出タイミングが遅い時、線状バネの回転や湾曲のみによる充電端子の摺動量は十分ではない。充電端子の突出タイミングを早くすれば、電話機の装着時の電話機の摺動を利用して充電端子の接触面に対する摺動量を増加させることができるが、突出タイミングを早くしすぎると、図７に示すように、充電器の充電端子９２に電話機１００の筐体端部が当接して充電端子９２を変形（塑性変形）させるおそれがある。

本発明はこのような背景においてなされたものであり、その目的は、携帯機器の装着時に、充電端子が接触面に当接した後の摺動量を従来より大きくすることによって接触不良をより確実に防止するとともに、非装着時の充電端子間のショートや装着時の充電端子の破損を防止することができる充電器を提供することにある。

本発明による充電器は、蓄電池を内蔵する携帯機器を装着することにより前記蓄電池を充電する充電器であって、携帯機器の非装着状態で筐体内に収納されており装着時に筐体外に突出するバネ性の片持ちハリを有する充電端子を備え、前記充電端子を支持する支持部は、前記携帯機器の装着操作に従って前記片持ちハリを回転させるように回転するとともに、前記片持ちハリを前記携帯機器の電気接点の接触面に沿った方向に移動させるように移動することを特徴とする。

この構成では、充電端子は、通常時、筐体内に収納されており、装着時に筐体外に突出する。この際、充電端子を支持する支持部がその片持ちハリを回転させるように回転することが充電端子を筐体外に突出させるよう作用する。同時に、当該支持部が携帯機器の電気接点の接触面に沿った方向に移動することにより、充電端子が電気接点に当接した後も接触面上を摺動する。このように、充電端子の支持部を移動させることが、充電端子の摺動量を増加させることにつながる。

本発明による充電器は、他の見地によれば、蓄電池を内蔵する携帯機器を装着することにより前記蓄電池を充電する充電器であって、筐体と、この筐体内部に固定された回転軸を中心に、常時弾性力により第１の回転方向に付勢されたリンク部材と、前記携帯機器の装着により生じる力を前記リンク部材に伝達し、当該力により前記リンク部材を前記弾性力に抗して前記第１の回転方向と逆の第２の回転方向に回転させる力伝達手段と、前記リンク部材の前記回転軸から離れた位置を支持部として、前記回転軸と前記支持部を結ぶ直線に対して所定の角度をもって伸びた自由端を有するバネ性の充電端子とを備え、この充電端子は、前記携帯機器の非装着状態で前記筐体内部に後退しており、前記携帯機器の装着時に前記力伝達手段による前記リンク部材の回転に伴う前記支持部の回転および移動に従って、前記筐体外部へ突出して前記携帯機器の電気接点の接触面に接触して摺動することを特徴とする。

携帯機器を充電器に装着する際、ユーザの操作による携帯機器の装着力は力伝達手段により前記リンク部材の回転駆動に利用される。リンク部材が回転すると、前記支持部から伸びた充電端子を支持する支持部が回転するとともに移動する。これによって、充電端子は携帯機器の電気接点に当接した後も接触面上を摺動する。

前記充電端子は導電性の線状弾性部材により構成することができ、この場合、この線状弾性部材は前記支持部から前記回転軸へ伸び、前記回転軸において前記弾性力を発生するためのつる巻きバネを形成して、弾性的な付勢力を得ることができる。これにより、１本の線状弾性部材を充電端子として用いるとともにリンク部材の付勢力を得るために利用することができる。

前記力伝達手段により前記リンク部材に力が作用する点から前記回転軸までの第１の距離と、前記回転軸から前記支持部までの第２の距離とを比較して、第２の距離の方が大きくすれば、リンク部材の駆動量をより大きな移動量に変換することができる。

本発明によれば、充電端子を積極的に摺動させる機構を採用することにより、充電器に対する携帯機器の装着時に、充電端子の接触部の摺動量を充分に確保することができる。これによって、充電端子部分の接触不良を防止する効果が得られる。

また、携帯機器の非装着状態では充電端子が筐体の内部に収納されているため、携帯機器の装着操作に伴う充電端子部の塑性変形およびショートによる充電器の発熱を防止する効果がある。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態では、蓄電池を内蔵する携帯機器として携帯電話機を例に挙げて説明する。但し、本発明は携帯電話機への適用に限るものではなく、小型の音響機器や映像機器等のオーディオビジュアル（ＡＶ）機器、小型のパーソナルコンピュータやＰＤＡ等の情報機器等、蓄電池を内蔵する任意の携帯機器に適用可能である。

図１（ａ）（ｂ）は、本発明による充電器の一実施の形態の概略の平面図および側面図を示している。図２（ａ）（ｂ）は、携帯電話機１０を装着する際の様子を表す同平面図および側面図を示している。図３は、装着完了後の様子を表す同平面図および側面図を示している。

本実施の形態の充電器２０はいわゆるフラットベッド型の筐体３０を有し、筐体３０の主要部に電話機の収納空間を有する。電話機は、電話機外形に合わせて凹状に湾曲した壁面３９および筐体３０の下側上部に設けられた突起３３と、壁面３９の他端側上部に設けられた係止爪部材２２との間に固定保持されるようになっている。突起３３は、電話機１０の下端に設けられた凹部（図示せず）に嵌合する。係止爪部材２２は、一端を回転可能に支持され自由端に爪部２３を有する。爪部２３は図示しないバネ等の弾性部材により図１（ｂ）で反時計方向に常時付勢され先端部が外部に露出している。図２（ｂ）から分かるように、電話機１０の充電器２０への装着時に電話機の係合部１２が係止爪部材２２の爪部２３の先端の傾斜面を押すことにより、係止爪部材２２がその付勢力に抗して矢印Ｐの方向に回転し、爪部２３が係合部１２の凹部に嵌合する際に係止爪部材２２が元の位置に戻って、係止状態が完成する。電話機１０を取り外すときには、電話機１０の上端側を充電器２０から引き離すことにより、上記と逆の手順で係止爪部材２２が回転して、電話機１０が係止状態から脱出する。

充電器２０のほぼ中央部の上面には筐体３０の開口からボタン部２４が外部へ突出している。このボタン部２４は、筐体部に設けられたカム部材２５（駆動部材）の一端である。カム部材２５は筐体内部の支点２７で回転可能に支持されている。支点２７は、筐体３０の底面に平行でかつ筐体３０の長手方向と垂直の方向に伸びる軸２９により構成される。カム部材２５は、図示しないバネ部材等の弾性部材により図１（ｂ）で反時計方向に常時付勢され、ボタン部２４が付勢力に抗して外方から押されたとき、時計方向すなわち矢印Ｑの方向に回転する。カム部材２５が矢印Ｑの方向に回転すると、その当接部２６が図の下方へ移動する。

カム部材２５の当接部２６は、スライド部材２８の一端（カム部材２５側）に当接する。スライド部材２８は、筐体の長手方向に沿って内部に伸びる棒状部材であり、矢印Ｒ方向にスライド可能に支持されている。カム部材２５は、ボタン部２４への押圧力により回転し、この回転力をスライド部材２８のスライド動作に変換する。カム部材２５およびスライド部材２８は本発明における力伝達手段を構成している。

スライド部材２８の他端（図の下端）は、１対のリンク部材３１の各々の一端側部に当接する。各リンク部材３１には、バネ部材３５が巻回される二つのポスト（支柱）３４、３６が直立固定されている。ポスト３４が本発明における「回転軸」を構成し、ポスト３６が「支持部」を構成している。リンク部材３１は、筐体内で、ポスト３４を中心軸として回転可能に支持され、スライド部材２８の下端を矢印Ｒと逆方向に常時付勢されている。この付勢力は、本実施の形態では導電性の線状形状を有するバネ部材３５により得られる。バネ部材３５は、その一端の固定部３２を筐体に固定され、ここから第１のポスト３４を数回周回した後、第２のポスト３６へ移り、このポストも数回周回する。この周回した後のバネ部材３５の自由端が充電端子３８を構成する。充電端子３８は、ポスト３６から、両ポストを結ぶ直線に対して所定の角度（直角またはそれに近い角度）方向に伸び、先端にほぼ「く」の字状の接点３７を形成している。このように１本の導電性の線状弾性部材であるバネ部材３５によりリンク部材３１に必要な付勢力を得るとともに充電端子３８をも構成することができるので、この構成は部品点数削減および占有サイズ低減に有効である。

ユーザは、電話機１０を充電器２０に装着する際、図２に示すように、電話機１０の下端を充電器２０の壁面３９に当接させた後、電話機１０の上端を充電器２０に押しつけるようにする。電話機１０の下端を充電器２０の壁面３９に当接させたた直後の時点では、充電端子３８は未だ筐体内部に収納された（後退した）状態であることに留意されたい。

その後、ユーザが電話機１０の上端を充電器２０に押しつけて、図３に示すように装着を完了する際、ボタン部２４が電話機１０の筐体により押圧されてカム部材２５が回転し、これに伴ってスライド部材２８が矢印Ｒ方向に移動し、さらにこれによってリンク部材３１がその付勢力に抗する方向に回転する。図２（ａ）では左側のリンク部材３１はそのポスト３４を中心に時計方向に回転し、右側のリンク部材３１はそのポスト３４を中心に角度αだけ反時計方向に回転する。図４（ａ）に一部拡大図を示すように、この回転に伴って、充電端子３８も元の位置から角度αだけ内側へ回転する。同時に、充電端子３８を支持するポスト３６が少なくとも充電器の長手方向に沿って上方へ移動する。このポスト３６の移動は、充電端子３８の「く」の字状の接点３７が接触面１４に接した後も継続するので、従来に比べて十分な摺動量Ｓが得られることになる。

特に、図４（ｂ）に示すように、リンク部材３１にスライド部材２８の下端が当接する位置（力伝達手段によりリンク部材に力が作用する点）４２から回転軸としてのポスト３４（支点）までの第１の距離Ｌ１と、ポスト３４からポスト３６までの第２の距離Ｌ２とを比較して、第２の距離Ｌ２の方が大きいので、スライド部材２８の移動量ｄが微小であってもその移動量ｄをポスト３６のより大きな移動量Ｄに拡大することができる。（位置４２は便宜上、ポスト３４の中心とポスト３６の中心とを結ぶ直線上に示してある。）

カム部材２５およびリンク部材３１への付勢力に抗して充電端子３８を接触面１４に押圧させた状態は、充電を行っている維持する必要がある。これは、筐体３０の突起３３および上側上部の爪２３により、携帯機器１０を充電器２０に押しつけたまま保持することにより実現される。

リンク部材３１には、ポスト３６から突出する充電端子３８の基部を保持する基部保持部４１を有する。基部保持部４１はポスト３６に固定されている。この代わりに、リンク部材３１に固定してもよい。充電端子３８はその片持ちハリの長さが長い程、角度αの回転に伴う自由端の先端部の接点３７（接触部）の移動量（筐体内外の出入りの量）が大きくなる。反面、その弾性力のため長い程、接触面１４への押圧力が低下する。押圧力の低下は接触不良の原因となる。この理由により、充電端子３８の電話機の接触面１４に対する押圧力は所定値以上であることが要求され、基部保持部４１はこの要求を満足するのに役立つ。すなわち、基部保持部４１は、ボタン部２４によりスライド部材２８を介してリンク部材３１を駆動する際に、充電端子３８の基部を支持することにより、リンク部材３１の回転を充電端子３８に有効に伝達するよう働く。但し、充電端子３８の弾性が損なわれないように、基部保持部４１は充電端子３８の根本側だけに作用するように構成する。また、基部保持部４１はポスト３６から伸びる充電端子３８を固定保持して、そのポスト長手方向へのブレを防止する。このような作用が得られれば基部保持部４１の形状およびサイズは任意である。充電端子の長さ、構造、強度、形状等により、充電端子のみで必要な押圧力が得られるならば、基部保持部４１は不要である。

図５に充電端子３８の接点３７を拡大して示すように、接触面１４上に異物（絶縁物）５１が付着していても、接点３７の接触面１４への接触後の比較的大きな摺動量Ｓにより異物５１が押しのけられて、充電端子３８と良好な電気的接触状態が得られる。また、異物以外にも接触面での酸化皮膜等を摩擦により除去する作用も期待できる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。

例えば、１対の充電端子３８は、電話機の両側部から電話機を挟み込むような形で互いに逆方向に移動して電話機に当接したが、リンク部材３１の向きを変えることにより、電話機の裏側や端部において両充電端子が同方向に移動して電話機に当接するように構成することも可能である。

リンク部材３１の駆動はカム部材２５およびスライド部材２８からなる力伝達手段を介して行うようにしたが、電話機の装着時の押圧力をリンク部材３１の一端に伝達できる機構であれば任意の機構を利用することができる。

充電端子３８はバネ部材３５と一体の線状弾性部材により構成したが、バネ部材３５とは別体であってもよい。例えば、充電端子３８をポスト３６に直接固定するようにしてもよい。この場合、充電端子３８の基部はポスト３６に巻回する必要はなく、単に固定してもよい。

ポスト３４側の線状弾性部材の働きは付勢力を得るためのものなので、必ずしも線状である必要はなく板状等他の形状のバネであってもよい。また、上述した弾性部材はいずれもバネに限るものではない。例えばゴムなどの他の弾性部材を利用するものであってもよい。

カム部材２５には、リンク部材３１への付勢力がスライド部材２８を介して伝達されるので、カム部材２５専用の付勢手段は省略することも可能である。

本発明による充電器の一実施の形態の概略の平面図（ａ）および側面図（ｂ）である。 電話機を充電器に装着する際の電話機挿入時の様子を表す同平面図（ａ）および側面図（ｂ）である。 電話機の装着完了後の様子を表す同平面図（ａ）および側面図（ｂ）である。 充電端子部分に関する充電器の一部拡大図（ａ）および移動量拡大変換の説明図（ｂ）である。 充電端子の接触部の拡大図である。 従来の充電器への電話機の装着の様子を示す図（ａ）（ｂ）（ｃ）である。 従来の充電器の問題の説明図である。

符号の説明

１０…携帯電話機、１２…係合部、１４…接触面、２０…充電器、２２…係止爪部材、２３…爪部、２４…ボタン部、２５…カム部材、２６…当接部、２７…支点、２８…スライド部材、２９…軸、３０…筐体、３０…筐体、３１…リンク部材、３２…固定部、３４…ポスト、３５…バネ部材、３６…ポスト、３７…接点、３８…充電端子、３９…壁面、４１…基部保持部、５１…異物

Claims (7)

1. 蓄電池を内蔵する携帯機器を装着することにより前記蓄電池を充電する充電器であって、
   携帯機器の非装着状態で筐体内に収納されており装着時に筐体外に突出するバネ性の片持ちハリを有し、前記携帯機器の両側部から前記携帯機器を挟み込むような形で互いに逆方向に移動して前記携帯機器の側部の電気接点に当接する１対の充電端子と、
   スライド部材と、
   前記携帯機器の装着力に従って前記スライド部材をスライドさせる駆動部材とを備え、
   前記駆動部材は、一部が前記筐体から突出し、前記携帯機器の装着時に前記一部の押圧により回転し、この回転力を前記スライド部材のスライド動作に変換するカム部材により構成され、
   前記１対の充電端子を支持するおのおのの支持部は、前記携帯機器の装着操作に従って前記駆動部材およびスライド部材を介して前記片持ちハリを回転させるように回転するとともに、前記片持ちハリを前記携帯機器の電気接点の接触面に沿った方向に移動させるように移動する
   ことを特徴とする充電器。
2. 蓄電池を内蔵する携帯機器を装着することにより前記蓄電池を充電する充電器であって、
   筐体と、
   この筐体内部に筐体底面にほぼ垂直の向きに固定された回転軸を中心に、常時弾性力により第１の回転方向に付勢されたリンク部材と、
   前記携帯機器の装着により生じる力を前記リンク部材に伝達し、当該力により前記リンク部材を前記弾性力に抗して前記第１の回転方向と逆の第２の回転方向に回転させる力伝達手段と、
   おのおの、前記リンク部材の前記回転軸から離れた位置を支持部として、前記回転軸と前記支持部を結ぶ直線に対して所定の角度をもって伸びた自由端を有するバネ性の１対の充電端子とを備え、
   前記力伝達手段は、前記リンク部材の一端側部に当接するスライド部材と、前記携帯機器の装着力に従って前記スライド部材をスライドさせる駆動部材とを有し、
   前記駆動部材は、一部が前記筐体から突出し、前記携帯機器の装着時に前記一部の押圧により回転し、この回転力を前記スライド部材のスライド動作に変換するカム部材により構成され、
   前記１対の充電端子は、前記携帯機器の非装着状態で前記筐体内部に後退しており、前記携帯機器の装着時に前記力伝達手段による前記リンク部材の回転に伴う前記支持部の回転および移動に従って、前記携帯機器の両側部から前記携帯機器を挟み込むような形で互いに逆方向に移動して前記筐体外部へ突出して前記携帯機器の側部の電気接点の接触面に接触し摺動することを特徴とする充電器。
3. 前記充電端子は導電性の線状弾性部材により構成され、この線状弾性部材は前記支持部から前記回転軸へ伸び、前記回転軸において前記弾性力を発生するためのつる巻きバネを形成していることを特徴とする請求項２に記載の充電器。
4. 前記導電性弾性部材は前記支持部においてもつる巻きバネを形成していることを特徴とする請求項３に記載の充電器。
5. 前記支持部の移動は前記充電端子が前記携帯端末の接触面に接した後も継続することを特徴とする請求項２に記載の充電器。
6. 前記力伝達手段により前記リンク部材に力が作用する点から前記回転軸までの第１の距離と、前記回転軸から前記支持部までの第２の距離とを比較して、第２の距離の方が大きいことを特徴とする請求項２に記載の充電器。
7. 前記充電端子の前記支持部近傍の基部を支持する補強部を前記リンク部材に設けたことを特徴とする請求項２に記載の充電器。

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