JP4242426B2 - バッテリー及び電線を有する接続構造 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

バッテリー及び電線を有する接続構造。

本発明は請求項１において、請求項１の上位概念に記載の内容に基づく接続構造、請求項１１に基づく電線用の接続部品、及び請求項１２に基づくバッテリー用の接続端子に関するものである。

バッテリー、特に自動車用のバッテリーと電線との間の接続構造は、緊急事態に備え、接続を自動的に遮断することができるような工夫が為されている。まずこのような接続構造は、自動車の電気装置の正確な機能を確保するため、自動車が通常に駆動している間は遮断を行ってはならない。そして次に、バッテリーと、それに接続される電線との間の接続構造は、故障等の緊急事態が発生した場合、例えば、電線が傷つきスパークを起こした場合、該緊急事態の回避のため、自動的に遮断を行わなければならない。特に、電線が傷つくことにより生じるスパークが燃料と接触すると、結果的に、自動車が発火することとなる。

ドイツ実用新案、Ｇ ９２ ０２ ４２３には、電線が永久磁石を有する場合における、自動車のための磁石を用いた安全な接続方法として、該永久磁石を、バッテリーのプラス端子の永久磁石に設ける技術が開示されている。これら２つの磁石は、安全な取り付け具によって結合されている。また、これら２つの磁石は、時速２０キロ以上の速さで衝突するまでは、バッテリーと電線との間の導電接続を維持する。またこのとき、対応する方法では磁気引力を選択している。また、上部磁石は、対応する金属部分に搭載されており、時速２０キロ以上の速さで衝突させることにより生じる遠心力によって、上部の磁石は下部の磁石から切り離される。このようにして、時速２０キロ以上の速度で衝突する場合、回路は直ちに遮断される。

また、ＤＥ １９９ ０９ １２３ Ａ１には、緊急事態のための自動駆動停止装置が開示されている。この自動駆動停止装置は、衝突検知装置と、電気的に作動する作動装置と、電動スイッチと、を有し、該電動スイッチは、バッテリーの入力部分と出力部分との間の電気的接続を切断することができる構成である。この駆動停止装置は、下記のように設計されている。すなわち、衝突を検知したとき、作動装置が作動し、スイッチが開く。これにより、電線に接続されることで導通するピボットアームが設けられている。また、第２の電線の固定接点は、ピボットアームと電気的に接続されている。このピボットアームは永久磁石を有する構成であり、一方のアームに電磁石を、他方のアームに第２の永久磁石を備えている。ピボットアームが導通した状態において、永久磁石は、電磁石と対向して位置している。また、第１の線及び第２の線は、相互間において導電接続を形成している。

もしも今、衝突検知装置が衝突を検知したとする。このとき、電磁石に電流が流れることによって、ピボットアームの永久磁石が反発し、電磁石と第２の永久磁石とが対向して位置する。第２の永久磁石は、ピボットアームの永久磁石を引き付け、ピボットアームを、アームの開いた位置にて保持する。この位置では、第１の線と第２の線とは互いに絶縁する。このとき、ピボットアームのアームを再び閉じた状態へと戻すためには、ピボットアームを手動で動かさなければならない。ピボットアームは構成が比較的複雑であり、また、大きな空間が要求される。

本発明の目的は、構造が簡単であり、且つより小さな空間で設置が可能である、バッテリーと電線との間の接続構造を提供することにある。

また、本発明の目的は、請求項１に記載の接続構造、請求項１１に記載の接続部品、及び請求項１２に記載の接続端子により達成される。

請求項１に係る接続構造の利点としては、バッテリーの接続端子に設けられる電線の接続部品の安全且つ確実な保持を達成可能とする手段を含むことが挙げられる。この利点は、磁極鉄心と電磁コイルとを備える電磁石が、バッテリーの接続端子、あるいは電線の接続部品に配置されることと、永久磁石が接合する部品、すなわち、接続部品あるいは接続端子の電磁石と関連させることとによって達成される。永久磁石は、対応する電磁石の磁極鉄心に磁力を発生させ、この磁力が、磁極鉄心を引き付ける、あるいは反発させる。電磁コイルに、対応する電流が流れる場合、永久磁石により発生する力の影響が相殺される。そのため、対応する電流が流れる場合、接続部品は接続端子から切り離される。なお、接続部品の切り離しは特に、事故の発生が検知され、制御装置によって対応する手段が起動されたときに実施される。

さらにまた、本発明のより好適な実施例は、従属項として与えられる。

さらに望ましい実施例の１つとしては、複数個の永久磁石が接続端子あるいは接続部品に配置され、且つ複数個の電磁石が、接合する部品、すなわち、接続部品あるいは接続端子における電磁石と関連付けられることが挙げられる。また永久磁石は、接続部品あるいは接続端子の導体を取り囲むよう、対称的に配置されるのが望ましい。上記の構成により、電磁石の駆動によって、大きな磁力を切り替えるが可能である。従って、大きな磁力を用いて、接続部品を接続端子に保持することが可能となる。この構成は、特に、自動車が直線の少ない道路や郊外を走行する場合に必要である。さらに、比較的小さな事故の場合においては、上記の磁力によって、接続端子と接続部品との間の導電接続を維持することができる。

望ましい実施例の１つとして、永久磁石及び電磁石は、接続部品内あるいはあるいは接続端子内において、互いが離れた状態で配置されることが挙げられる。これによって、接続部品と接続端子との間の連結を切り離すことができるのに十分な電流を接続部品あるいは接続端子へと流す。

さらに望ましい実施例の１つとして、接続部品の接触部品と、接続端子の接触部品は共に、接触状態において互いに対向して位置し、且つ上記２つの接触部品の間に導電接続を形成する、平面状の接触面を有することが挙げられる。

さらに望ましい実施例の１つとして、永久磁石及び永久磁石に対応する電磁石の磁気鉄心は、相互作用として斥力を引き起こすことが挙げられる。本実施例においては、接続部品を接続端子に保持するため、電磁石へ電流を供給することが必要である。

さらに一実施例としては、永久磁石及び永久磁石に対応する電磁石の磁気鉄心は、相互作用として引力を引き起こすことが挙げられる。本実施例においては、接続端子から接続部品を絶縁するために、電磁石に電流を供給し、永久磁石の引力を相殺する必要がある。

さらに望ましい実施例の１つとして、接続部品あるいは接続端子の、複数個の電磁石の電磁コイルが電気的に直列に接続されるので、全ての電磁コイルを導通させるためには、接続部品あるいは接続端子において、接続部が２つあれば充分である。これにより、簡単な方法によって電磁石の導電接続を形成することができる。

本発明は、添付の図面を参照に、下記により詳細な説明を為すことができるであろう。

図１は、接続端子と、電線を有する接続部品と、を備えるバッテリーを示す図である。

図２は、接続端子及び制御装置を有する接続部品を示す概略図である。

図３は、接続端子及び接続部品に係る、さらなる他の実施例を示す図である。

図４は、接続端子及び接続部品に係る、第３の実施例を示す図である。

図５は、接続端子及び接続部品に係る、第４の実施例を示す図である。

そして図６は、接続端子及び接続部品に係る、第５の実施例を示す図である。

図１は、例えば、自動車に配され、接続端子２を備えるバッテリー１の概略図である。この接続端子２は、例えば、バッテリーのプラス端子を示す。接続部品３は、接続端子２の上部に配置され、電線４に接続される。また、バッテリーを自動車に設ける場合、電線４は当該自動車の車両電気システムに接続される。ここで、接続部品と接続端子とが接触することによって、電線４とバッテリー１のプラス端子とが導通する。

図２は、接続端子２と接続部品３との間の接続構造の、第１の実施例の構造を示す概略図である。接続端子２は中心部に、電線４と電気的に接続する第１の接触部品５を備える。また、円柱状である４つの永久磁石７が、第１の接触部品５を取り囲むように配置される。また、接続部品３は円盤型の形状であり、第１の接触部品５、永久磁石７、及び電線４の一部を内蔵する、プラスチック材料から成る絶縁材である。

バッテリーの接続端子２は、接続部品３の下部に設けられる。また中心部には、一方の終端がバッテリー１のプラス端子に接続される、導電性の第２の接触部品６を備える。そして、第２の接触部品６の第２の終端は接触面を有しており、この接触面は、第１の接触部品５の接触面と対向して位置する。このようにして、第１の接触部品５と第２の接触部品６との間に電気接触が形成される。また、第２の接触部品６は、４つの電磁石８を備える。そして、これら４つの電磁石８は、第２の接触部品６の円周上に対称的に配置され、接続端子２に組み込まれる。また、接続端子２は円盤型の形状であり、第２の接触部品６及び電磁石８を内蔵する、プラスチック材料から成る絶縁材である。４つの電磁石８は、４つの永久磁石７と対称的になるように配置され、４つの電磁石８はいずれの場合であっても、１つの永久磁石７の真下に、１つの電磁石８が位置するように配置される。なお、図２では、３つの電磁石についてのみ図示している。電磁石８はそれぞれ、磁極鉄心１８と電磁コイル１７を備える。電磁石８の電磁コイル１７は、電線９を介して制御装置１０に接続される。

永久磁石７の場合における磁気分極は文字により表示され、ＮはＮ極、ＳはＳ極を示している。また、上記に対応して、電磁石８における磁気分極もまた、永久磁石７と対応する大文字にて表示される。本実施例の図面においては、対応する永久磁石と電磁石との組み合わせ７，８はそれぞれ、互いに逆の極性を有する。その結果、永久磁石と電磁石８とは互いに引き付け合う。このようにして、接続端子２と接続部品３とは互いに引き付け合う。最終的に、第１の接触部品５と第２の接触部品６との間に導電接続を形成する。

制御装置１０は、接続端子２と接続部品３との導電接続を切断すべき緊急事態であるか否かを、センサー１１を用いて監視する。

もしも制御装置１０が今、緊急事態として、電線４とバッテリー１との電気的接続が遮断されたことを確認したとする。このとき、第２の電線９を介して、制御装置１０により電磁石８を駆動することで磁気分極が反転し、永久磁石７及び電磁石８は互いに反発し合う。この結果、接続部品３は接続端子２により弾かれることで、第１の接触部品５と第２の接触部品６との間の導電接続を遮断する。

好適な実施例によると、電磁石８に電流が流れない場合、磁気引力は、単に電磁石８の鉄心によって、あるいは永久磁石７を用いることで電磁石８の鉄心に生じる誘導のいずれかによって生じる。本実施例においては、上述のように、電磁石８に対して、電流が供給される必要はない。さらにまた、電磁石８の磁極鉄心を永久磁石として構成することが有利であり、例えば、接続部品３の永久磁石７に関する磁気引力、または磁気による斥力のいずれか所望する磁気分極を有することができる。また、たとえ接触状態であっても、磁気引力によって、電磁石８に電流を供給することが可能であり、結果として永久磁石７と電磁石８とが互いに引き付け合う磁気引力が生成され、増大される。

また、好適な実施例では、所望の磁気引力あるいは磁気による斥力を得るために、１つの永久磁石７に対して、１つの電磁石８がその都度使用されるように構成するだけで十分である。

図３は、接続端子２と接続部品３との接続構造に係る第２の実施例を示す。しかしながら、図２に示す第１の実施例とは対照的に、電磁石８は、接続部品３に配置される。同様に、永久磁石７は、接続端子２に配置される。この図は、電磁石８の好適な実施例を示しており、電磁石の全ての磁気を帯びた巻線が互いに直列に接続されている。それ故、４つの電磁石８は、２つの接続部１２，１３のみを介するだけで駆動することができる。図３に示すように、第１の接触部品５及び第２の接触部品６は、互いに対応する接触面を有し、接続状態では、互いに対向して位置する。また、好適な実施例では、第１の接触部品５及び第２の接触部品６は、接続端子２及び接続部品３の表面からわずかに突出するように外側に導かれる。これによって、接続端子２及び接続部品３は基本的に、第１の接触部品５及び第２の接触部品６の領域のみで互いに対向して位置する。そのため、一方の永久磁石７及び他方の電磁石８の相互間距離は一定となる。なお、この構成では、本実施例は図３に示すように、接触状態である場合であっても、永久磁石７及び電磁石８は互いに接触しない構成であるため、接続端子２及び接続部品３の表面の永久磁石７及び電磁石８に対して、保護層を設ける必要がない。また、好適な実施例では、接触状態において、互いに対応する永久磁石７及び電磁石８が対向し、互いに接触するようになる。

さらにまた好適な実施例では、第１の接触部品５及び第２の接触部品６は基本的に円柱状であり、且つ第２の接触部品６の直径が、第１の接触部品５の直径よりも大きくなる。図３は、図２に対応しており、電流が流れていない状態において、永久磁石７と電磁石８の磁極鉄心１８との対応する磁気分極を選択することによって、電磁石８に電流が流れることなく、接続端子２と接続部品３とが互いに引き付け合う実施例である。本実施例に係る図面では、永久磁石７は、電磁石８と対応する側にＳ極を有する。この永久磁石７による影響下において、電磁石８の鉄心の、永久磁石７と対応する側はＮ極を有する。なお、選択する実施例によっては、電磁石８用の鉄心の代わりに磁気鉄心として永久磁石を選択してもよい。

第１の接触部品５及び第２の接触部品６と、永久磁石７と、電磁石８とを正確に適合させるため、図３に示すように、第１の接触部品５及び電磁石８、あるいは第２の接触部品６及び永久磁石７に挿入され、固着される保持板１４を、第１の接触部品５、第２の接触部品６、永久磁石７、及び電磁石８の、それぞれの部材に設けることが好適である。第１の接触部品５と電磁石８とを、あるいは第２の接触部品６と永久磁石７とを的確に保持するように、保持板１４は、非常に大きな強剛性及び強度を有している。保持板１４を上記のように構成することにより、接続端子２の残りの部分及び接続部品３の残りの部分を、例えば、強度が小さく、柔らかい絶縁材から生成することが可能となる。このようにして、接続端子２及び接続部品３について、その大部分の表面領域を、保持板１４よりも破損に対して耐性のある、軟質のプラスチックにより生成することができる。

図４では、図３に示す構造を概略的に示している。しかしながら、本実施例では、電磁石８に電流が流れない状態において接続端子２と接続部品３とが互いに反発し合うように、永久磁石７及び電磁石８の磁気分極を選択する。この実施例では、第１の接触部品５と第２の接触部品６とを導通させるための対応する方法において、制御装置１０が電磁石８を駆動させる必要がある。そのため、電磁石８に電流が流れていない状態において発生する電磁石８の鉄心の磁気分極が、電流が供給される際の電磁石８の磁界によって加えられる。そして最終的に磁気引力は、接続端子２と接続部品３との間に発生する。制御装置１０が緊急事態と認識した場合、電磁石８への電流供給を遮断する。電流が流れない状態において、接続端子２及び接続部品３は互いに反発し合うため、第１の接触部品５と第２の接触部品６との間の導電接続は遮断される。

本実施例では、電磁石８は、永久磁石を磁極鉄心として有する。また、この永久磁石はそれぞれ、接続端子２の永久磁石７と対向する側では、接続端子２の永久磁石７と同じ磁気分極を有し、結果的に、電磁石８に電流が流れていない状態においては、互いに反発し合う。なお図４は、電磁石８に電流が流れていない場合における、永久磁石７及び電磁石８の磁気分極を図示したものであり、Ｓ極を大文字のＳによって、Ｎ極を大文字のＮによって表している。

さらにまた、好適な実施例では、ガイドケージ１５が、接続端子２上に接続部品３が保持されているところに備えられている。ガイドケージ１５はこの場合、接続部品３と接続端子２とを円筒の袖状に包囲している。また、保持部材１６が、接続部品３の上部から一定の間隔を開け備えられるとともに、接続部品３は接続端子２の上方からこれ以上離れて持ち上げられないようになっている。また、ガイドケージ１５は、接続端子２あるいはバッテリー１にて固着されている。またガイドケージ１５は、円柱状の形状であるのが望ましく、接続部品３の円盤形状と対応するように形成され、結果的に接続部品３は、ガイドケージ１５によって、上記円盤の軸に沿うように誘導される。したがって、例えば、接続部品３が接続端子２から離れることなく自動車の電源が切れた場合であっても、制御装置１０によって、電流の供給を止めることができる。また、電流が流れていない状態において、接続部品３は、一定の距離を保ちながら接続端子２上を浮かぶ。再び自動車に電流が流れた場合、制御装置１０が電磁石８への電流供給を断続的に切り替える。接続端子２と接続部品３との間の磁気引力により効果が得られる。ガイドケージ１５による誘導のため、電磁石８に電流が流れるとき、接続部品３は再び接続端子２の上まで下降し、第１の接触部品５と第２の接触部品６との間に導電接続を形成する。

図５は、図４の構造の横断面を示す。図５では、電磁石８に、制御装置１０から供給される電流が流れていない状態を図示しており、ガイドケージ１５による誘導、ならびに接続端子２と接続部品３との間に働く磁気による斥力のため、接続部品３が接続部品３上に一定の距離浮かんでいる。制御装置１０が電磁石８に電流を供給した場合、接続部品３は接続端子２上まで下向きに引き付けられる。なお、この接続部品３はガイドケージ１５によって誘導される。

図６は、接続構造のさらなる実施例を示しており、基本的な構成は図３と同じである。しかしながら本実施例では、電磁石８は接続端子２に、永久磁石７は接続部品３に配置されている。また電磁石８は、第２の電線９を介して制御装置１０に接続される。電磁石８及び永久磁石７の磁気分極は、下記の方法によって決められる。すなわち、電磁石８に電流が流れていない状態においては、永久磁石７及び電磁石８は互いに引き付け合う。接続部品３の内部に配置される４つの永久磁石７のうち、２つについては電磁石８と関連する端部ではＳ極を、その他の２つはＮ極を有する。また、これと対称に、接続端子２の電磁石８の、２つの磁極鉄心１８は、永久磁石７と関連する側にＳ極を有し、その他２つの電磁石８の鉄心にはＮ極を有する。接続端子２及び接続部品３は、電磁石に電流が流れていない状態において、互いに引き付け合う。もしも、第１の接触部品５と第２の接触部品６との間の導電接続が遮断されようとするならば、制御装置１０が電磁石８を駆動させ、それによって、電磁石８によって誘発される磁場により、永久磁石７は互いに反発し合う。

接続端子と、電線を有する接続部品とを備えるバッテリーを示す図である。 接続端子及び制御装置を有する接続部品を示す概略図である。 接続端子及び接続部品に係る、さらなる他の実施例を示す図である。 接続端子及び接続部品に係る、第３の実施例を示す図である。 接続端子及び接続部品に係る、第４の実施例を示す図である。 接続端子及び接続部品に係る、第５の実施例を示す図である。

符号の説明

１ バッテリー
２ 接続端子
３ 接続部品
４ 電線
５ 第１の接触部品
６ 第２の接触部品
７ 永久磁石
８ 電磁石
９ 第２の電線
１０ 制御装置
１１ センサー
１２ 第１の接続部
１３ 第２の接続部
１４ 保持板
１５ ガイドケージ
１６ 保持部材
１７ 電磁コイル
１８ 磁極鉄心

Claims (10)

1. バッテリー（１）と電線（４）とを有しており、上記電線（４）と接続するための接続端子（２）を上記バッテリーに備え、上記接続端子（２）と接続するための接続部品（３）を上記電線（４）に備え、さらに、永久磁石（７）を上記接続部品（３）あるいは上記接続端子（２）に備える接続構造であって、
   上記接続端子（２）あるいは上記接続部品（３）に、鉄心（１８）と電磁コイル（１７）とを有する電磁石（８）を備え、
   上記接続端子（２）あるいは上記接続部品（３）の永久磁石（７）は、接続部品（３）あるいは接続端子（２）の電磁石（８）と連動しており、鉄心（１８）を保持する、あるいは該鉄心（１８）に反発するための磁力を上記永久磁石（７）が及ぼしており、
   上記電磁石（８）は、電流が供給されることで永久磁石（７）の力の影響を相殺し、それによって、上記接続端子（２）が上記接続部品（３）を引き付ける、または反発させ、
   複数個の永久磁石（７）が、バッテリー（１）の接続端子（２）と電線（４）の接続部品（３）、あるいは接続端子（２）または電線（４）の接続部品（３）に配置され、
   複数個の電磁石（８）が接続端子（２）と接続部品（３）、あるいは接続端子（２）または接続部品（３）に配置されており、
   上記永久磁石（７）が、一方の終端がバッテリー（１）のプラス端子に接続される導電性の接続端子（２）の接触部品（６）と、電線（４）と電気的に接続する接続部品（３）の接触部品（５）、あるいは上記接続端子（２）の接触部品（６）または上記接続部品（３）の接触部品（５）を対称的に囲むように配置され、
   上記電磁石（８）は、上記接続端子（２）の接触部品（６）と上記接続部品（３）の接触部品（５）、あるいは上記接続端子（２）の接触部品（６）または上記接続部品（３）の接触部品（５）を対称的に囲むように配置され、
   上記接続端子（２）と上記接続部品（３）の永久磁石（７）、あるいは上記接続端子（２）または上記接続部品（３）の永久磁石（７）は、該接続部品（３）と該接続端子（２）の電磁石（８）、あるいは該接続部品（３）または該接続端子（２）の電磁石（８）と連動することを特徴とする接続構造。
2. 接続部品（３）に電磁石が配置される場合には、接続端子（２）に永久磁石（７）が配置され、接続端子（２）に電磁石が配置される場合には、接続部品（３）に永久磁石（７）が配置されることを特徴とする請求項１に記載の接続構造。
3. 上記接続端子（２）の接触部品（６）と上記接続部品（３）の接触部品（５）とは接触面を有し、
   接触状態において、上記接続端子（２）の接触部品（６）と上記接続部品（３）の接触部品（５）との接触面は、互いに対向して位置し、且つ導電接続を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の接続構造。
4. 接続部品（３）及び接続端子（２）にて互いに連動する永久磁石（７）と、電磁石（８）の鉄心（１８）とが、相互に斥力を引き起こす磁気分極を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の接続構造。
5. 永久磁石（７）と、接続端子（２）及び接続部品（３）にて互いに連動する電磁石（８）の鉄心（１８）とが、相互に引力を引き起こす磁気分極を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の接続構造。
6. 永久磁石（７）及び電磁石（８）は、接続部品（３）内あるいは接続端子（２）内において、互いが離れた状態で配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の接続構造。
7. 上記接続端子（２）の接触部品（６）と上記接続部品（３）の接触部品（５）との接触面が、互いに対向して位置し、且つ導電接続を形成する接触状態では、上記接続端子（２）の接触部品（６）及び上記接続部品（３）の接触部品（５）が互いに接触することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の接続構造。
8. 上記接続部品（３）あるいは上記接続端子（２）が、複数個の電磁石（８）を備えており、
   上記電磁石（８）の電磁コイル（１７）がそれぞれ電線（９）を介して互いに直列に接続されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の接続構造。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の接続構造に使用される電線用の接続部品。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の接続構造に使用されるバッテリー用の接続端子。

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