WO2012042954A1 - 充電コネクタ - Google Patents

Abstract

内蓋部および外蓋部を１つの動作で閉じ、内蓋部の閉め忘れを確実に防止可能な充電コネクタを提供することを目的とする。 車両に設けられる開口部１０８と、バッテリーを充電するケーブルが接続されるコネクタ接続部１１２と、開口部内でコネクタ接続部を封止する内蓋部１１４と、開口内に設置され、内蓋部を回動させる内蓋ヒンジ１１５と、開口部を車両外部から封止する外蓋部１０６と、コネクタ接続部を中心として内蓋ヒンジとは反対側に設置され、外蓋部を内蓋部と同じ平面内で回動させる外蓋ヒンジ１２０と、を備えた充電コネクタ１００において、外蓋部は、開口部側の面に開口部の内部に向って突出するリブ１２２を有し、リブは内蓋部と接触可能であり、内蓋部と接触した際、内蓋部が回動する平面内にて内蓋部との接点での法線が内蓋ヒンジの外蓋ヒンジ側を通過するよう形成されていることを特徴とする。

Description

充電コネクタ

　本発明は、外部の電源から充電することが可能なバッテリーを搭載した車両に設けられ、充電用のケーブルが差し込まれる充電コネクタに関するものである。

　近年、電気自動車やハイブリッドカーなど、動力源として電動モータを利用する自動車が普及しつつある。これらの自動車には、電動モータに電気を供給するバッテリーが搭載されている。

　上記のバッテリーを充電する方法には、バッテリーおよび自動車の種類に応じて複数の方式が存在している。例えば、多くのハイブリッドカーは、エンジンの動力を利用して発電機を稼動させて発電し、バッテリーへの充電を行っている。また、電気自動車や一部のハイブリッドカー（プラグインハイブリッドカー）では、車両へ充電用のケーブルを差し込み、外部の電源からバッテリーへ直接充電することが可能となっている。そのためプラグインハイブリッドカー等にはケーブルを差し込むための充電コネクタが設置されている。

　充電コネクタは主に車両のアウタパネルに設けられ、その多くは密封性を高めるために蓋を２重に備えている。例えば特許文献１に記載の充電口構造は、アウタパネルに開口および開口の内部に充電口（コネクタ接続部）を設け、コネクタ接続部を開閉可能に覆う充電口キャップ（内蓋部）と、開口を外部から開閉可能に覆うリッド（外蓋部）とを備えている。特許文献１では、内蓋部と外蓋部とのそれぞれのヒンジ軸がコネクタ接続部を挟んで反対側に設けられていて、内蓋部と外蓋部とは別々に閉めなければならない構成となっている。したがって、内蓋部が最後まで閉められるようになる（内蓋部の閉め忘れが防止できる）とされている。

特開２００９－８７７５９号公報

　しかし特許文献１では、内蓋部を閉める作業はあくまで人員によって行われるものである。したがって、上記構成により閉め忘れ防止を喚起することはできても、内蓋部が閉じられるか否かは人員次第であって確実ではない。

　本発明は、このような課題に鑑み、内蓋部および外蓋部を１つの動作で閉じ、内蓋部の閉め忘れを確実に防止可能な充電コネクタを提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明にかかる充電コネクタの代表的な構成は、車両に設けられる開口部と、開口部の内部に設置され、車両のバッテリーを充電するケーブルのプラグが接続されるコネクタ接続部と、開口部の内部でコネクタ接続部を封止する内蓋部と、開口部の内部に設置され、内蓋部を回動させる内蓋ヒンジと、開口部を車両の外部から封止する外蓋部と、コネクタ接続部を中心として内蓋ヒンジとは反対側に設置され、外蓋部を内蓋部と同じ平面内で回動させる外蓋ヒンジと、を備えた充電コネクタにおいて、外蓋部は、開口部側の面に開口部の内部に向かって突出するリブを有し、リブは内蓋部と接触可能であり、内蓋部と接触した際、内蓋部が回動する平面内にて内蓋部との接点での法線が内蓋ヒンジの外蓋ヒンジ側を通過するよう形成されていることを特徴とする。

　上記の外蓋部と内蓋部とは同じ平面内で回動可能である。そして、外蓋部および内蓋部が共に開いている場合、外蓋部を閉じることで外蓋部のリブが内蓋部に接触する。その際、リブの内蓋部との接点における法線は、内蓋ヒンジの外蓋ヒンジ側、すなわちコネクタ接続部側を通過する。そのため、外蓋部を閉じることで、内蓋部もコネクタ接続部を閉じる方向へ回動する。これらのように上記構成によれば、１つの動作で外蓋部と内蓋部とが連動して閉じるため、内蓋部の閉め忘れを防止し、コネクタ接続部を確実に保護することが可能である。

　上記のリブは、外蓋ヒンジの回動する平面内にて中心が内蓋ヒンジの外蓋ヒンジ側にある円弧形状であるとよい。この構成によれば、リブと内蓋部とは点接触するため、リブ上を内蓋部が滑りやすくなり、円滑に内蓋部を閉めることが可能となる。また、点接触によって接触時の互いの損傷を防ぐことができる。

　上記のリブの円弧形状は、回動する内蓋部の先端が描く円と同じ曲率半径を有してもよい。このようにリブを内蓋部の回動に整合させた形状とすることで、内蓋部をより円滑に滑らせて閉めることが可能である。

　上記のリブは、外蓋部の先端側に設けられる先端部と、外蓋部の根本側に設けられる根本部と、を含み、先端部の曲率半径は、回動する内蓋部の先端が描く円の曲率半径未満であり、根本部の曲率半径は、回動する内蓋部の先端が描く円の曲率半径以上であってもよい。

　上記の先端部は、根本部よりも先に内蓋部に接触する部分である。先端部が急な円弧を描いていることで、内蓋部が大きく開いていても、リブは内蓋部に接触して閉じる方向に誘導することが可能である。そして、外蓋部を閉めると共に、根本部の緩やかな円弧に沿って円滑に内蓋部を閉めることが可能となっている。

　上記の先端部および根本部のそれぞれの曲率半径は、先端部から根本部にかけて徐々に変化するとよい。これによれば、内蓋部をより円滑に回動させることができる。

　上記の先端部と根本部とは互いに離間していて、外蓋部は、先端部と根本部との間に設けられる平面部をさらに備えてもよい。この構成であっても、外蓋部を閉める１つの動作で内蓋部も閉めることが可能である。

　上記リブの根本側での開口部の内部への突出量は、外蓋部を閉じた際にコネクタ接続部を封止した内蓋部に当接する量であるとよい。この構成により、内蓋部は外蓋部に連動して完全に閉じることが可能となる。

本発明にかかる充電コネクタを備えた車両を例示する図である。 図１の外蓋部を開けた充電コネクタを例示する図である。 図２の充電コネクタのＡ－Ａ断面図である。 図３の外蓋部および内蓋部の閉じる際の動作を例示する図である。 図３の外蓋部および内蓋部の閉じる際の動作を例示する図である。 充電コネクタの第１変形例を例示する図である。 充電コネクタの第２変形例を例示する図である。 充電コネクタの第２変形例を例示する図である。

　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（充電コネクタ）
　図１は、本発明にかかる充電コネクタ１００を備えた車両１０２を例示する図である。充電コネクタ１００は、車両１０２のリアバンパ１０４に備えることができる。充電コネクタ１００は車両１０２に搭載されたバッテリ（不図示）を充電する際に使用される。なお、車両１０２としてはプラグインハイブリッドカーを想定している。

　図１に例示するように、充電コネクタ１００は外蓋部１０６を備えている。外蓋部１０６はコネクタリッドとも呼ばれる蓋体である。外蓋部１０６は、その外周の形状が後述するベゼル１１０の形状にあわせて成形されていて、充電コネクタ１００の内部への雨水や塵埃等の侵入を防いでいる。外蓋部１０６は、ケーシング１０７（図２参照）の内部から延びるアーム１１８に支えられている。

　図２は、図１の外蓋部１０６を開けた充電コネクタ１００を例示する図である。なお、図２では、充電コネクタ１００を構成する各構成要素の理解を容易にするために、リアバンパ１０４を省略している。

　図２に例示するように、充電コネクタ１００は、広口の椀形状のケーシング１０７を備えている。ケーシング１０７の内側には内部空間が広がっている。この内部空間には後述するコネクタ接続部１１２等が設置される。

　ケーシング１０７の縁には円環形状のベゼル１１０（コネクタリッドベゼル）が設置されている。ベゼル１１０の内周は充電コネクタ１００の開口部１０８を形成している。充電用のケーブル（不図示）は、開口部１０８を通じてケーシング１０７の内部に差し込まれる。開口部１０８は、外蓋部１０６によって外部から封止することができる。

　なお、図２以下の図面では、開口部１０８がなす平面内における縦方向をＺ方向とし、開口部１０８がなす平面内の横方向であってＺ方向に直交する方向をＹ方向とする。そして、Ｚ方向およびＹ方向に直交し、開口部１０８の手前および奥を示す方向をＸ方向とする。

　ケーシング１０７の内部には、コネクタ接続部１１２が端子面１１３を開口部１０８に向けて配置されている。コネクタ接続部１１２は車両内のバッテリーに接続されており、外部の電源から延びる充電用のケーブルのプラグ（不図示）が接続される。

　コネクタ接続部１１２の端子面近傍には、内蓋部１１４が備えられている。内蓋部１１４は、ケーシング１０７の内部においてコネクタ接続部１１２を封止する蓋体である。外蓋部１０６に加えて内蓋部１１４を備えることで、雨水等からコネクタ接続部１１２の端子を確実に保護することが可能となっている。

　外蓋部１０６の開口部側の面にはリブ１２２が設けられている。リブ１２２は、外蓋部１０６を閉じる動作に内蓋部１１４の閉じる動作を連動させる機能を有している。リブ１２２は、外蓋部１０６を閉じる際に開口部１０８の内部に向かって突出し、内蓋部１１４に接触するように形成されている。

　図３は、図２の充電コネクタ１００のＡ－Ａ断面図である。なお、図２のＡ－Ａ断面は、充電コネクタ１００の中心においてＸＹ平面で切断した断面図である。

　内蓋部１１４は、内蓋ヒンジ１１５によって開閉可能に支えられている。一方、外蓋部１０６は、外蓋ヒンジ１２０によって開閉可能に支えられている。内蓋ヒンジ１１５および外蓋ヒンジ１２０は、コネクタ接続部１１２を中心とした互いに反対側に設置されていて、それぞれの軸方向が並行（図２に例示するＺ方向）となっている。これら内蓋ヒンジ１１５および外蓋ヒンジ１２０は、内蓋部１１４および外蓋部１０６をそれぞれ同じ平面内（図３に例示するＸＹ平面内）で回動させる。

　外蓋部１０６の有するリブ１２２は円弧形状であって、外蓋ヒンジ１２０の回動する平面内（ＸＹ平面内）において、中心Ｍ１が内蓋ヒンジ１１５の外蓋ヒンジ１２０側にある形状となっている（図５（ｂ）における中心Ｍ１の軌道Ｖ１を参照）。リブ１２２の円弧が描く円Ｃ１は、回動する内蓋部１１４の先端１２４が描く円Ｃ２と同じ曲率半径（半径Ｒ１＝半径Ｒ２）を有するよう形成されている。

　図４および図５は、図３の外蓋部１０６および内蓋部１１４の閉じる際の動作を例示する図である。なお、図４および図５は、図３に対応する図である。図３と同様に、図４および図５に例示する充電コネクタ１００のＸＹ平面は、外蓋部１０６および内蓋部１１４が回動する平面である。

　図４（ａ）に例示するように、内蓋部１１４（線分Ｌ１）は、コネクタ接続部１１２の端子面１１３（線分Ｌ２）に対してほぼ９０°に開く構成となっている。このように内蓋部１１４が開いた状態から外蓋部１０６を閉じると、内蓋部１１４の先端１２４がリブ１２２に接触する。

　リブ１２２は内蓋部１１４と接触した際、接点（先端１２４との接触点）における法線Ｌ４が、内蓋ヒンジ１１５の外蓋ヒンジ１２０側を通過するように形成されている。外蓋ヒンジ側とは、すなわち、コネクタ接続部１１２側である。特に本実施形態において、ＸＹ平面内の外蓋ヒンジ１２０側において、内蓋部１１４（線分Ｌ１）と接線Ｌ３との間の角度ａ１が鈍角（ａ１＞９０°）となるように形成されている。すなわち、リブ１２２は内蓋部１１４に対して表側（コネクタ接続１１２を封止した際に表になる面）から接触する。

　ここで、図３に例示するように内蓋部１１４は内蓋ヒンジ１１５から距離Ｄ１だけ離間（オフセット）する形状となっている。このように内蓋部１１４が内蓋ヒンジ１１５からオフセットしているため、内蓋部１１４はコネクタ接続部１１２をより大きく開けることが可能となっている。

　上記構成により、図４（ａ）の状態から外蓋部１０６を閉めると、内蓋部１１４にリブ１２２から図中、時計回りに回動させる力のモーメントが加えられる。すると、リブ１２２上を内蓋部１１４の先端１２４が滑りながら、内蓋ヒンジ１１５が図中、時計回りに回動する（図４（ｂ）参照）。すなわち、内蓋部１１４が閉じる方向へ回動する。

　そして、図５（ａ）に例示するように、外蓋部１０６を閉めていくことで内蓋部１１４もそれに連動して閉じられていく。最終的には図５（ｂ）に例示するように、外蓋部１０６が閉じると、内蓋部１１４も閉じた状態となる。ここでリブ１２２の根本側１２３での開口部１０８の内部への突出量Ｄ２は、外蓋部１０６を閉じた際にコネクタ接続部１１２を封止した内蓋部１１４に当接する量と一致している。この構成により、内蓋部１１４は外蓋部１０６に連動して完全に閉じることが可能となっている。

　上記のリブ１２２は円弧形状であるため、リブ１２２と内蓋部１１４とは点接触する。
したがって、リブ上を内蓋部１１４が滑りやすくなっていて、円滑に内蓋部１１４を閉めることが可能である。また、点接触によって接触時の互いの損傷を防ぐことが可能となっている。

　ここで、リブ１２２の曲率半径（図３における半径Ｒ１）は、回動する内蓋部１１４の先端１２４が描く円Ｃ２と同じ曲率半径（半径Ｒ１＝半径Ｒ２）となっている。このようにリブ１２２を内蓋部１１４の回動に整合させた形状とすることで、内蓋部１１４をより円滑に滑らせて閉めることが可能である。

　なお、リブ１２２の形状は必ずしも円Ｃ２に一致させる必要はない。図５（ｂ）には、リブ１２２の円弧が描く円Ｃ１に対して、その中心Ｍ１の回動する際の軌道Ｖ１を例示している。軌道Ｖ１は、内蓋部１１４の回動中心（内蓋ヒンジ１１５）の外蓋ヒンジ１２０側を通過している。これにより、回動途中において、リブ１２２と内蓋部１１４の接触点における法線Ｌ４（図５（ａ）参照）も、常に内蓋ヒンジ１１５よりも外蓋ヒンジ１２０側を通過する。したがって、内蓋部１１４には閉じる方向の力のベクトルが加えられる。このように、リブ１２２は、少なくともその円弧の中心Ｍ１が内蓋ヒンジ１１５よりも外蓋ヒンジ１２０に軌道をとるように形成することで、内蓋部１１４を閉じることが可能となる。

　以上説明したように、上記構成によれば、外蓋部１０６を閉じる１つの動作で内蓋部１１４も閉じることができる。したがって、内蓋部１１４の閉め忘れを防止し、コネクタ接続部１１２を確実に保護することが可能である。

（第１変形例）
　図６は、充電コネクタ１００の第１変形例を例示する図である。図６は、図４および図５に対応していて、外蓋部１０６および内蓋部１１４を閉める際の動作を例示している。図６に例示するリブ２２２は形状において、図４および図５に例示したリブ１２２と異なっている。

　図６（ａ）に例示するように、リブ２２２は、外蓋部１０６の先端側に設けられる先端部２２２ａと、外蓋部１０６の根本側に設けられる根本部２２２ｂとを含んで構成されている。

　先端部２２２ａは、根本部２２２ｂよりも先に内蓋部１１４に接触する部分である。先端部２２２ａは根本部２２２ｂよりも大きく突出している。先端部２２２ａの曲率半径（半径Ｒ３）は、円Ｃ２の曲率半径未満（半径Ｒ３＜半径Ｒ２）となっている。すなわち、先端部２２２ａの円弧が描く円Ｃ３（中心Ｍ３）は円Ｃ２よりも小さい。このように、先端部２２２ａが大きく突出し、かつ急な円弧を描いていることで、内蓋部１１４（線分Ｌ１）が端子面１１３（線分Ｌ２）に対して大きく開いていても（線分Ｌ１と線分Ｌ２の間の角度ａ２＞９０°）、リブ２２２は内蓋部１１４の先端１２４に接触してこれを閉じる方向に誘導することが可能である。

　リブ２２２（特に先端部２２２ａ）は、内蓋部１１４との接点（先端１２４との接触点）における法線Ｌ６が、内蓋ヒンジ１１５の外蓋ヒンジ側（コネクタ接続部側）を通過するよう形成されている。また、リブ２２２と内蓋部１１４とは、内蓋部１１４（線分Ｌ１）と接線Ｌ５との間の角度ａ３が鈍角（ａ３＞９０°）となるよう形成されている。これらによって、外蓋部１０６を閉めると、内蓋部１１４にリブ２２２から図中、時計回りに回動させる力のモーメントが確実に加えられる。

　図６（ｂ）は、図６（ａ）よりもさらに外蓋部１０６を閉めた状態を例示している。図６（ｂ）に例示するように、外蓋部１０６を閉めると内蓋部１１４は、その先端１２４がリブ上を滑りながら回動する。そして内蓋部１１４の先端１２４は、リブ２２２の根本部２２２ｂに到達する。この根本部２２２ｂの曲率半径は、円Ｃ２の曲率半径以上であるとよく、例えば、図６（ｂ）の根本部２２２ｂは、円Ｃ２とほぼ同じ曲率半径（半径Ｒ１＝半径Ｒ２）の円Ｃ１を描いている。したがって、根本部２２２ｂの曲率半径（半径Ｒ１）は、先端部２２２ａの曲率半径（半径Ｒ３）よりも大きい。

　リブ２２２は、先端部２２２ａおよび根本部２２２ｂのそれぞれの曲率半径（半径Ｒ３および半径Ｒ１）が、先端部２２２ａから根本部２２２ｂにかけて徐々に変化するように形成されている。これは、内蓋部１１４をより円滑に回動させるためである。

　上記構成により、大きく開いた内蓋部１１４であっても先端部２２２ａによって閉じる方向の力のモーメントを確実に加え、次第に根本部２２２ｂの緩やかな円弧に沿って円滑に内蓋部１１４を閉めることが可能となっている。

（第２変形例）
　図７および図８は、充電コネクタ１００の第２変形例を例示する図である。図７および図８は、図４および図５に対応していて、外蓋部１０６および内蓋部１１４を閉める際の動作を例示している。図７および図８に例示するリブ３２２は、その形状において上述したリブ１２２およびリブ２２２と異なっている。

　内蓋部１１４（線分Ｌ１）が端子面１１３（線分Ｌ２）に対して大きく開いていて、それに対応するようにリブを形成する場合、リブの円弧形状を外蓋部上に形成しきれないおそれがある。その場合、図７（ａ）に例示するリブ３２２のように、円弧形状が途中で途切れるように形成してもよい。

　リブ３２２は、外蓋部１０６の先端側に設けられる先端部３２２ａと、先端部３２２ａから離間して外蓋部１０６の根本側に設けられる根本部３２２ｂとを含んで構成されている。外蓋部１０６には、先端部３２２ａと根本部３２２ｂとの間に設けられる平面部３２４が設けられている。

　先端部３２２ａは、最初に内蓋部１１４に接触する部分である。先端部３２２ａの曲率半径（半径Ｒ３）は、円Ｃ２の曲率半径未満（半径Ｒ３＜半径Ｒ２）であり、急な円弧を描いている。したがって、内蓋部１１４が大きく開いていても、その先端１２４に接触することが可能となっている。

　図７（ｂ）は、図７（ａ）よりもさらに外蓋部１０６を閉めた状態を例示している。図７（ｂ）に例示するように、外蓋部１０６を閉めると内蓋部１１４は、その先端１２４が平面部３２４に到達する。平面部３２４は円弧を描いていないものの、平面部３２４における内蓋部１１４の先端１２４との接点における法線Ｌ７は、内蓋ヒンジ１１５の外蓋ヒンジ１２０側を通過している。したがって、平面部３２４によっても、内蓋部１１４を閉じる方向に回動させることが可能である。

　外蓋部１０６をさらに閉じると、図８（ａ）のように、内蓋部１１４の先端１２４は、根本部３２２ｂに到達する。根本部３２２ｂの曲率半径は、半径Ｒ１であり、比較的緩やかな円弧を描いている。したがって、ゆっくりと円滑に内蓋部１１４は閉じられる（図８（ｂ））。

　上記説明したように、リブ３２２の円弧形状は、途中で途切れていても、外蓋部１０６を閉める動作に内蓋部１１４を閉める動作を連動させることが可能である。

　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

　本発明は、外部の電源から充電することが可能なバッテリーを搭載した車両に設けられ、充電用のケーブルが差し込まれる充電コネクタとして利用することができる。

Claims (7)

1. 　車両に設けられる開口部と、
   　前記開口部の内部に設置され、車両のバッテリーを充電するケーブルのプラグが接続されるコネクタ接続部と、
   　前記開口部の内部で前記コネクタ接続部を封止する内蓋部と、
   　前記開口部の内部に設置され、前記内蓋部を回動させる内蓋ヒンジと、
   　前記開口部を前記車両の外部から封止する外蓋部と、
   　前記コネクタ接続部を中心として前記内蓋ヒンジとは反対側に設置され、前記外蓋部を前記内蓋部と同じ平面内で回動させる外蓋ヒンジと、を備えた充電コネクタにおいて、
   　前記外蓋部は、前記開口部側の面に該開口部の内部に向かって突出するリブを有し、
   　前記リブは前記内蓋部と接触可能であり、該内蓋部と接触した際、該内蓋部が回動する平面内にて該内蓋部との接点での法線が前記内蓋ヒンジの前記外蓋ヒンジ側を通過するように形成されていることを特徴とする充電コネクタ。
2. 　前記リブは、前記外蓋ヒンジの回動する平面内において中心が前記内蓋ヒンジの該外蓋ヒンジ側にある円弧形状であることを特徴とする請求項１に記載の充電コネクタ。
3. 　前記リブの円弧形状は、回動する前記内蓋部の先端が描く円と同じ曲率半径を有することを特徴とする請求項２に記載の充電コネクタ。
4. 　前記リブは、
   　前記外蓋部の先端側に設けられる先端部と、
   　前記外蓋部の根本側に設けられる根本部と、を含み、
   　前記先端部の曲率半径は、前記回動する内蓋部の先端が描く円の曲率半径未満であり、
   　前記根本部の曲率半径は、前記回動する内蓋部の先端が描く円の曲率半径以上であることを特徴とする請求項２に記載の充電コネクタ。
5. 　前記先端部および前記根本部のそれぞれの曲率半径は、該先端部から該根本部にかけて徐々に変化することを特徴とする請求項４に記載の充電コネクタ。
6. 　前記先端部と前記根本部とは互いに離間していて、
   　前記外蓋部は、前記先端部と前記根本部との間に設けられる平面部をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の充電コネクタ。
7. 　前記リブの根本側での前記開口部の内部への突出量は、前記外蓋部を閉じた際に前記コネクタ接続部を封止した内蓋部に当接する量であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の充電コネクタ。

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