JP6404480B2 - 電気自動車充電ステーション用の伸縮可能な電気結合装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車充電ステーションの分野に関する。

特に、本発明は、排他的ではないが軌道型車両に適用され得る。

より正確に、本発明は、主として、接続された電気自動車を充電するための電気自動車充電ステーションに付随するラム／カプラで構成される伸縮可能な電気結合装置に関する。

充電ステーションにおいて電気自動車と接続して車両を再充電するための様々な装置が従来技術で知られている。

例えば、欧州特許第１９３８４３８号明細書には、バス／軌道の屋根に形成され、ステーションに設置された接続部に接続されるアームを備えた電気自動車充電ステーションが記載されている。

しかし、上記文献に記載されたタイプの装置は完全に満足できるものではない。実際には、当該文献記載されているアームの伸張中に生成される力は高い応力を生じ、破損の危険性が高いことがわかる。上記文献に記載されているラムの作動エネルギーは空気圧であるため、扱い難い速度及び力を誘発したり、例えば、伸長中のアームと該アームに対向する受け入れコーンとの間に手を置いた場合に特に危険な可能性がある恒久的に維持される圧力を誘発したりする。

さらに、上述した装置は、バスの屋根上の非審美的な隆起と、バスの接地性のために考慮されなければならない非常に大きな容積及び重いシステムとを含む。

米国特許出願第２０１１／３１６４７４号および米国特許第６１５７１６２号もまた従来知られており、それぞれ、電気自動車を充電するための電気結合装置を記載している。

本発明の目的は、最先端技術を改善する手段を開示することである。

この目的は、本発明の電気自動車充電ステーション用の電気結合装置によって達成される。上記電気結合装置は、電気結合を供する伸長位置と収縮位置との間の移動に適した伸縮アームを備えたラム／カプラと、支持ベースに対して、互いに略傾斜するとともに上記アームの伸長方向にほぼ直交する２軸周りに２つの回転自由度を許容するように上記ラム／カプラを支持する支持手段と、を備え、上記ラム／カプラは、支持ベースに対して上記アームの上記伸長方向に垂直な垂直軸及び水平軸の周りに角変位可能な保護ハウジング内に配置される。

本発明分野の専門家は、本発明が、上記充電ステーションに付随し、充電ステーションの前に到着する車両と協働するラムシステムを開示していることがわかるだろう。

上記ラムは、上記ステーションと上記車両との間の接続を最適化するために、いくらかの自由度を有する。このラムはまた、動作を最適化し、機能不全の問題を防ぐための信頼性の高い安全な移動制御システムを備える。

本発明の他の有利な特徴によれば、
・上記伸縮アームは、少なくとも部分的に可撓性を有し（または少なくとも可撓性の部分を含み）、
・上記ラム／カプラは、該ラム／カプラが収縮位置にあるときに閉位置に引っ張られるとともにアーム伸長コマンドが与えられると自動的に開くハッチを含むボックスまたはケーシング内に配置され、
・上記装置は、上記支持手段における上記２つの旋回軸のほぼ交点に上記アセンブリの重心を維持するように、上記伸縮アームの上記伸長方向とは反対方向に自動的に移動されるカウンタウェイトを備え、
・上記装置は、上記旋回軸周りの角運動を制限するストッパを形成する手段と、上記旋回軸周りの移動を減速する緩衝手段とを含む。

本発明はまた、本発明に従った上記のような電気結合装置が設置される充電ステーションに関する。

本発明の他の技術的特徴、目的及び利点は、非限定的な例として供する添付図を参照して以下に供する詳細な説明を読めば明らかになるであろう。
装置の内部構造を示すためにケースの上部、下部及び側部を省略し、伸縮アームが収縮位置にある場合の本発明に従った電気結合装置の斜視図を表す。 図１とは異なる視点で、ケースの他の要素を省略し、アームが収縮位置にある場合の本発明による装置の他の同様の斜視図を示す。 アームが伸長位置にある場合の図１と同様の図である。 装置の部分図を示し、より具体的には、支持ベース上の中間要素と該中間要素上の結合装置とが間接接合されて据え付けられた状態を示す図である。 ベース上の中間要素と該中間要素上のケースとの同様な関節接合手段を示す別の拡大図である。 ベース上にヒンジ止めされた中間装置を示す図である。 電気接続ケーブルが通過可能な中空シリンダの形態の中心軸をどのようにして形成するかをより好適に説明するべく、ベース上にヒンジ止めされた中間要素の同様の断面図を表す。 回転防止装置の概略的な部分縦断面図を示す。 結合装置の部分図を示し、特に、アームを伸長させるためのベルト／プーリシステムを示す。 ケースを閉じるためのハッチが閉位置にある状態を示す図である。 ハッチが開いているときのハッチの同様の図を示す。 カウンタウェイトに設けられた作動フィンガとハッチに固定されたカムとの協働をより正確に表す図である。 充電ステーションと路面電車との間の連携を図式的に表す。 充電ステーションに設けられた本発明に沿う電気結合装置の伸縮アームと、路面電車上に設けられた追加のコーンとの係合を図式的に示す。 コーンに対してアームの軸方向がずれた場合の同様の図を示す。 本発明による、伸縮アームと支持ベースとの間の自由度に起因するコーン上のアームの自動位置合わせを表す。

本発明に係る結合装置は、
充電ステーションの支持フレーム上に固定されるベース１００と、
ベース１００上の垂直軸２０２を中心に角度方向に移動自在な中間要素２００と、
ラム３１０を収容し、アーム３２０が、好ましくは、ステーションに接続される車両の変位の方向と直交する水平方向３２２に伸長可能なハウジングまたはケース３００と、を備えている。

ケース３００は、それ自体が伸長方向３２２に直交する水平軸３０２を中心に角変位可能になっている。

ベース１００のプレートには多くの変形実施形態があり得るが、以下ではそれらについて詳説しない。

中間要素２００は、水平なベース２１０と、２つの垂直側壁またはウィング２１２，２１４とを備えており、クレビスまたはＵ字型片の一般的な形状を有している。

ベース２１０は、例えばクロスローラベアリング１１０等の任意の適切な手段によってベース１００上に回転可能に連結されており、図６および図７に示すように、ステーションからケース３００にケーブルを通す自由な中央オリフィス１２０を供給する。

中間要素２００とベース１００との間の垂直軸２０２周りの許容可能な角度変位は、バネ止め１３０とダンパ１４０とのシステムによって制限される。このようにして、好ましくは２対のストッパ１３０とダンパ１４０とが設けられ、図６および図７に示すように、ベース２１０の側部と、回転軸２０２の各側とにそれぞれストッパ１３０及びダンパ１４０が設けられる。

上記ばね止めシステム１３０は、ベース２１０の壁と、これらの壁に面するとともにベース１００の水平部分によって支持された平面１０２との中間にある。ばね止めシステム１３０には多くの変形実施形態が存在し得る。それらは、ケージ１３２内で摺動自在に設けられたエラストマーのスタッド１３６または等価物を押圧するケージ１３２内のバネ１３４を備えた図８に示す構成に適合する要素であってもよい。肩部１３５またはそれと同等の形状の手段は、バネ１３４の作用下でスタッド１３６の外向きの荷重をケージ１３２に対して制限する。

例えば油圧式の緩衝手段１４０が、ベース１００に対する中間装置２００の振動を防止するために、垂直軸２０２に沿った弾性コンプライアンス用のストッパ１３０のシステムに付随している。

ケース３００は、それ自体がクレビス２００のウィング２１２，２１４上の軸３０２周りに回転自在となっている。この場合にも、ケース３００の側壁に接続されるとともに軸３０２周りでクレビス２００上に関節接合された側板３０３，３０４は、上述の手段１３０および１４０と同様のストッパ２３０および緩衝手段２４０により、軸３０２周りの角変位が制限される。

したがって、図６に見られるように、側板３０３および３０４に固定された可動要素２００の各ウィング２１２，２１４の各側に止め具２３０とダンパ２４０との一対が設けられることが好ましい。

ケース３００は、アーム３２０の伸長方向３２２に沿って細長い形状となっている。

図３にさらに具体的に示すように、この場合、ケース３００は、４つの長手方向の壁３０５，３０６，３０７および３０８（明瞭化のために図には示されていない）および２つの端壁３０９ａ、３０９ｂを備えている。

アーム３２０が出現する前壁３０９ａには、図１および図２に示す閉位置と図３に示す開位置との間を移動自在なフラップまたはハッチ３３０が取り付けられている。この構成は、以下でより詳細に定義される。

ラム３１０は、伸長方向３２２に沿ってケース３００内を摺動自在に設置される。これを達成するために、ラム３１０は、例えば、伸長方向３２２に平行な長手方向に延在するレール３１４上に設けられたローラ３１２により伸長方向３２２に沿って摺動自在に案内されるキャリッジ３７０に取り付けられてもよい。図２に最も詳細に示すように、上側ローラ３１２ａおよび下側ローラ３１２ｂはそれぞれレール３１４上を転動する。

こうしてラム３１０は、ケース３００の後部に設けられたギヤードモータシステム３４０によって駆動される。

ケース３００はまた、該ケース３００の前壁３０９ａおよび後壁３０９ｂのそれぞれに近接して形成された第１プーリ３６２および第２プーリ３６４に連続的に巻き付けられたベルト３６０を収容する。第１プーリ３６２および第２プーリ３６４はそれぞれ、ラム３１０の伸長方向３２２および水平軸３０２に対して全体的に直交する軸の周りを回転自在に取り付けられている。図９に示す例では、第１プーリ３６２は従動プーリであり、第２プーリ３６４は駆動プーリであってギヤードモータシステム３４０によって回転駆動される。

ラム３１０は、ベルト３６０の第１ストランド３６６に固定されており、カウンタウェイト３５０は、第１ストランド３６６とは反対側のベルト３６０の第２ストランド３６８上に設けられている。したがって、ラム３１０が伸長位置に前進すると、カウンタウェイト３５０は反対方向、すなわちケース３００の後部に向かって移動し、ラム３１０およびカウンタウェイト３５０からなるアセンブリの重心が、常に、関節運動軸２０２および３０２の交点に近接したままであり、その結果、システムの機械的質量は、ラム３１０の位置にかかわらず平衡になる。

図１および図３の比較検査は、アーム３２０の収縮位置ではカウンタウェイト３５０が図１に示すようにハッチ３３０に近いケース３００の前面の近くに配置され、一方、アームの伸長位置では図３に示すようにカウンタウェイト３５０が後壁３０９ｂに近いケース３００の後部近くにあることを示している。

本発明の本質は、図１３に示すように、例えば、本発明による上述した電気結合装置がステーションＤの頂部近くに取り付けられたトラムステーションＳＴを開示することである。接続された車両Ｖ（例えば路面電車型車両）は、屋根に、アーム３２０の端部に対して相補的な部分（例えばアーム３２０の端部を受け入れるように構成されたコーンＣの形の相補的な雌部）を備えている。図１４は、このようにしてコーンＣへの入口に同軸に位置合わせされた位置に目下伸長されているアーム３２０の端部を示す。この位置合わせにより、アーム３２０の端部とコーンＣの後部に設けられた相補的な手段との間の接触を容易に設定することができる。

図１５は、このように備え付けられたステーションＳＴに対する車両Ｖの位置次第で、アーム３２０の端部とコーンＣとの間にずれが生じた場合を示している。

図１６に見られるように、本発明による結合装置が垂直軸２０２および水平軸３０２の周りで可能にする二重角運動により（必要に応じてアーム３２０の本来の柔軟性と組み合わされて）、アーム３２０の端部がコーンＣの開口部に面すると、アーム３２０は自動的にコーンＣの底部上に再調整することができる。この本質的な柔軟性が上記の二重角運動と組み合わされることにより、アームが単一の曲率を成し、機能不全の問題または時期尚早な劣化を引き起こし得る「Ｓ」タイプの湾曲（２つの曲率を有する）が防止される。

本発明の非限定的な例として、システムは、Ｘすなわち車両の長手方向の変位方向およびＺすなわち垂直方向に沿った±１００ｍｍの公差と、Ｙすなわちステーションに対するアーム３２０の伸長方向３２２への±２５０ｍｍの公差とを許容し得る。

また、非限定的な例として、伸長方向３２２に沿ったアーム３２０の全移動は１１００ｍｍのオーダーであり得る。

ケーシング３００の前壁３０９ａに設けられたハッチ３３０については先に述べた。

本発明の枠組みでは、ハッチ３３０は、好ましくは、開位置（休止位置）に弾性的に保持され、カウンタウェイト３５０に設けられたピンによって閉位置（弾性的に応力が加えられた位置）に機械的に保持される。

したがって、好ましくは、ハッチ３３０は、バネ３３２を備えた垂直ヒンジの周りでケース３００にヒンジ止めされる。

ラム／カプラ３１０が収納されると、すなわちアーム３２０がケース３００内に格納されると、カウンタウェイト３５０に設けられたピン３５２がハッチ３３０に固定されたローラまたはカム３２４に接触する。ピン３５２はこのようにしてハッチ３３０を閉じ、ヒンジ３３２に一体化されたばね３３４を伸ばす。休止位置では、上述したばね３３４がハッチ３３０を開位置に保持することに留意されたい。このように、上述のシステムは、ハッチ３１０の開口をラム３１０のアーム３２０の伸長にリンクさせて、あらゆる動作上の問題、特に漏れ又は気密性の問題を防止することができる。

図１０は、このようにして閉位置にあるハッチ３３０と、カム３２４に力を加えるカウンタウェイト３５０のピン３５２とを示す。

図１１は、中間開位置にあるハッチ３３０と、カム３２４から離れるように動き始めているカウンタウェイト３５０のピン３５２とを示しており、アーム３２０が伸長されると同時にフラップ３３０におけるヒンジのばね３３４の応力を解放してフラップ３３０を開放する。

図１２は、全開位置にあるフラップ３３０を示す。したがって、フラップ３３０の回転軸３３２に形成されたばね３３４は非応力位置にある。図１２は、カウンタウェイト３５０のピン３５２がもはやハッチ３３０のカム３２４と接触していないことを示している。

主題の専門家は、本発明が最新技術と比較して特に以下の利点を供することを認識するであろう。すなわち、
・ステーションに簡単に設置できる堅牢で信頼性が高く安価なシステムである。
・ハッチ３３０の閉鎖を含む接続に単一のラムが必要である。
・ハーフボールジョイントシステム、すなわち、ラム３１０のアーム３２０を囲むケース３００に許容された２つの自由度は、充電ステーションと車両との間の電気的接続を行うために使用されるコネクタにストレスを与えない。
・本発明によるシステムは、過剰な力で押し込む必要性がなく、接続に際して大きな移動曲線を描くことがない。

言うまでもなく、本発明は、目下説明した特定の実施形態に限定されない。

図２は、ベース１００に形成された開口部１２０からの経路に沿って通過してアーム３２０に接続され、ケース３００の角度位置とアーム３２０の伸長との組み合わせに関わらず電気的に適切に接続せしめる関節接続手段を表す参照符号３９０を概略的に示す。

Claims (8)

1. 電気自動車充電ステーション用の電気結合装置であって、
   電気結合を供する伸長位置と収縮位置との間の移動に適した伸縮アーム（３２０）を備えたラム／カプラ（３１０）と、
   互いに傾斜するとともに前記アームの伸長方向（３２２）に直交する２軸周りに、支持ベース（１００）に対して２つの回転自由度を許容するように前記ラム／カプラ（３１０）を支持する支持手段（１００，２００）と、を備え、
   前記ラム／カプラ（３１０）は、支持ベース（１００）に対して、前記アーム（３２０）の前記伸長方向（３２２）に垂直な垂直軸（２０２）及び水平軸（３０２）周りに角変位可能な保護ハウジング（３００）内に配置されており、
   前記伸縮アーム（３２０）は、ギヤードモータ（３４０）によって駆動されるベルト（３６０）のストランド（３６６）に接続された手段に取り付けられており、
   前記ベルト（３６０）とは反対側のストランド（３６８）に接続されたカウンタウェイト（３５０）を更に備え、
   前記保護ハウジング（３００）には、前記伸縮アーム（３２０）の前記収縮位置における閉位置と前記アーム（３２０）の前記伸長位置における開位置との間で移動自在なハッチ（３３０）が設けられ、
   前記保護ハウジング（３００）は、前記電気自動車充電ステーションに接続される車両の変位の方向と直交する水平方向に伸長可能であり、
   前記ラム／カプラ（３１０）及び前記カウンタウェイト（３５０）からなるアセンブリの重心が、前記垂直軸（２０２）及び前記水平軸（３０２）の交点に位置することを特徴とする電気結合装置。
2. 前記アーム（３２０）が少なくとも部分的に可撓性を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記ハッチ（３３０）は、前記カウンタウェイト（３５０）に取り付けられたピン（３５２）によって前記閉位置に弾性的に保持されるとともに、休止位置に復帰するように前記開位置で弾性的に支持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 支持点に固定されるように構成された支持ベース（１００）と、
   前記支持ベース（１００）上で垂直軸（２０２）周りに角変位自在に設置された中間要素（２００）と、を備え、
   前記ラム／カプラ（３１０）の前記保護ハウジング（３００）が前記中間要素（２００）上の第２の軸（３０２）の軸方向に移動自在に設置されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記ラム／カプラ（３１０）における前記支持手段（１００，２００）の前記角変位を制限するストッパ（１３０，２３０）を備える
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記ラム／カプラ（３１０）における前記支持手段（１００，２００）の前記角変位を抑制する緩衝手段（１４０，２４０）を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記ラム／カプラ（３１０）が、レール（３１４）上を平行移動して案内されるキャリッジ（３７０）に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気結合装置を備えていることを特徴とする電気自動車充電ステーション。