WO2013031236A1 - 車載用充電装置 - Google Patents

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drive shaft
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中山　令
之宏 荒木
俊明 関
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an in-vehicle charging device mounted on a vehicle.
  • Patent Document 1 an in-vehicle charging device has been proposed that can charge the portable device even in a car.
  • a substrate having a rectangular installation area on the surface, a charging coil body movably disposed on the surface of the rectangular installation area of the substrate, and a long side driver provided on the long side of the rectangular installation area And a short side driving body provided on the short side of the rectangular installation area, and the charging coil body is moved in accordance with the installation location of the portable device so as to perform charging effectively. is there.
  • the drive motor provided in the drive body that drives the charging coil body is also moved together with the charging coil body, and thus the drive motor is integrated with the charging coil body. If it is configured to move, the weight of the charging coil body portion becomes substantially heavy, and as a result, it is easily affected by inertial force.
  • an object of the present invention is to suppress a decrease in charging efficiency.
  • the present invention includes a board having a rectangular installation area, a charging coil body movably disposed above the rectangular installation area of the board, and a long side driver disposed on a long side of the rectangular installation area. And a short side drive body arranged on the short side of the rectangular installation area, the long side drive body extending in the long side direction of the rectangular installation area, A first pinion that can roll with respect to the long rack, a first drive shaft to which the first pinion is coupled, and a drive that rotates the first pinion with a fixed position relative to the substrate.
  • a long side motor that generates a force, and the short side drive body includes a short rack that extends in a short side direction of the rectangular installation area, and a first rack that can roll with respect to the short rack.
  • the perspective view of the vehicle-mounted charging device concerning Embodiment 1 of this invention.
  • the perspective view which removed the upper surface board of the in-vehicle charging device The perspective view which removed the upper surface board and some side plates of the vehicle-mounted charging device
  • the perspective view which shows the drive mechanism of the charging coil body of the same vehicle-mounted charging device The perspective view from the lower part which shows the drive mechanism of the charging coil body of the same vehicle-mounted charging device
  • Control block diagram of the in-vehicle charger Flow chart showing the operation of the in-vehicle charging device
  • One aspect of the present invention is a substrate having a rectangular installation area, a charging coil body movably disposed above the rectangular installation area of the substrate, and a long side disposed on the long side of the rectangular installation area
  • a long rack that includes a side drive body and a short side drive body disposed on a short side of the rectangular installation area, and the long side drive body extends in a long side direction of the rectangular installation area.
  • a first pinion that can roll with respect to the long rack, a first drive shaft to which the first pinion is coupled, and a position fixed to the substrate, the first pinion A long side motor that generates a driving force to be rotated, and the short side driving body rolls relative to the short rack and a short rack extending in a short side direction of the rectangular installation area.
  • Possible second pinion and said second pinion are connected A second drive shaft; and a short-side motor that generates a driving force that is fixed with respect to the substrate and rotates the second pinion.
  • the charging coil body includes a base, the base A charging coil attached to a base, and the base includes a long side through-hole through which the first drive shaft passes between the long sides of the rectangular installation area, and a short of the rectangular installation area. A short side through hole through which the second drive shaft passes is provided between the sides.
  • the long side through hole is provided on the charging coil side
  • the short side through hole is provided on the substrate side
  • the first drive shaft and the second drive shaft are: It includes those arranged in a direction perpendicular to each other with their positions shifted in the thickness direction of the charging coil body.
  • the short side through hole includes a groove having an opening on the substrate side.
  • one of the pair of short side through holes having the groove shape includes one having an opening diameter larger than that of the other.
  • a long-side feed screw connected to the drive unit of the long-side motor is provided, and the first drive shaft is rotatably held on the long-side feed screw side of the first pinion.
  • a short-side feed screw connected to the drive unit of the short-side motor is provided, and the second drive shaft is rotatably held on the short-side feed screw side of the second pinion.
  • the long racks are arranged on opposite long sides of the rectangular installation area, the first pinions are provided at both ends of the first drive shaft, and the long racks have both long sides. Including those that mesh with each other in a rollable manner.
  • the short racks are arranged on both short sides facing the rectangular installation area, the second pinions are provided at both ends of the second drive shaft, and each of the short racks has both short sides. Including those that mesh with each other in a rollable manner.
  • a substrate having a rectangular installation area on the surface, a charging coil body movably disposed on the surface of the rectangular installation area of the substrate, and a long side driver provided on the long side of the rectangular installation area
  • a short side driving body provided on the short side of the rectangular installation area
  • the long side driving body including a long rack disposed on both long sides of the rectangular installation area, and at least one long side
  • a long-side feed screw arranged on the side and a long-side motor connected to the long-side feed screw, and the short-side drive body is arranged on both short sides of the rectangular installation area.
  • the charging coil body includes a base, a base A charging coil mounted on a base, and the base is provided with the rectangular shape.
  • a long-side through-hole penetrating between the long sides of the area and a short-side through-hole penetrating between the short sides of the rectangular installation area are provided, and a first penetrating the long-side through-hole is provided.
  • a first pinion that meshes with the long rack is provided at both ends of the drive shaft, and both ends of the second drive shaft that penetrate the short side through-hole mesh with the short rack. It is good also as a structure which provided the 2nd pinion.
  • the long side motor and the short side motor are separated from the charging coil body in terms of movement.
  • the weight of the charging coil body becomes light and is not easily affected by the inertial force, thereby suppressing a decrease in charging efficiency.
  • reference numeral 1 denotes a main body case.
  • the main body case 1 is configured by mounting an upper case 3 having an open bottom surface as shown in FIG. 1 on a lower case 2 having an open top surface as shown in FIG. ing.
  • the upper case 3 includes an upper surface plate 4 on which a portable device is placed during charging.
  • the lower case 2 includes a substrate 6 having a rectangular installation area 5 on the surface and a side plate 7 covering the outer periphery of the substrate 6.
  • a charging coil body 8 is movably disposed on the surface of the rectangular installation area 5 of the lower case 2. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, a long side driver 9 is disposed on the long side of the rectangular installation area 5, and a short side driver 10 is provided on the short side of the rectangular installation area 5. Has been placed. The long side driver 9 and the short side driver 10 are fixed on the substrate 6 of the lower case 2.
  • the long side direction is defined as the Y-axis direction
  • the short side direction orthogonal thereto is defined as the X-axis direction.
  • the long side driver 9 includes a long rack 11 disposed on both opposing long sides of the rectangular installation area 5, a long side feed screw 12 disposed on at least one long side, and the long side feed screw 12. And a long side motor 13 coupled to the motor.
  • the long rack 11 extends in the long side direction of the rectangular installation area 5, and the first pinion 22 meshes with the long rack 11 so that it can roll.
  • the long side motor 13 is rotated, the long side feed screw 12 connected to the motor drive unit is rotated together, and the first pinion 22 is rotated by this driving force to roll on the long rack 11.
  • the position of the long-side motor 13 is fixed directly or indirectly with respect to the substrate 6, and the driving force of the long-side motor 13 is transmitted to the first pinion 22 through the long-side feed screw 12, One pinion 22 moves along the long rack 11 while rotating.
  • the short side driver 10 includes a short rack 14 disposed on both short sides of the rectangular installation area 5, a short side feed screw 15 disposed on at least one short side, and the short side feed.
  • a short-side motor 16 coupled to the screw 15.
  • the short rack 14 extends in the short side direction of the rectangular installation area 5, and the second pinion 24 meshes with the short rack 14 so that it can roll.
  • the short side motor 16 is rotated, the short side feed screw 15 connected to the motor drive unit is rotated together, and the second pinion 24 is rotated by this driving force to roll on the short rack 14. .
  • the position of the short-side motor 16 is fixed directly or indirectly with respect to the substrate 6, and the driving force of the short-side motor 16 is transmitted to the second pinion 24 through the short-side feed screw 15, The two pinions 24 move along the short rack 14 while rotating.
  • the charging coil body 8 has a square base 17 shown in FIGS. 2 to 4 and a circular charging coil 18 attached to the base 17.
  • the base 17 has a long side side through-hole 19 that penetrates between the long sides of the rectangular installation area 5 shown in FIGS. 5 and 6 and a short side that penetrates between the short sides of the rectangular installation area 5.
  • a side through-hole 20 is provided.
  • the both ends of the first drive shaft 21 penetrating the long side through-hole 19 are meshed with the long rack 11 so as to roll along the extending direction of the rack as shown in FIGS.
  • the first pinion 22 to be connected is provided.
  • the long rack 11 and the long side feed screw 12 are arranged substantially in parallel, and a first nut block 31 is provided on the long side feed screw 12 side of the first pinion 22.
  • the first nut block 31 holds the first drive shaft 21 in a rotatable state, meshes with the long side feed screw 12, and drives the driving force of the long side motor 13 to the first pinion 22, the first pinion 22.
  • the structure is such that it is transmitted to the long side drive body 9 including the drive shaft 21.
  • the first pinion 22 When the first pinion 22 is rotated by the driving force of the long side motor 13, the first drive shaft 21 moves in the long side direction while rotating in conjunction with the first pinion 22.
  • the first pinion 22 may be constituted by a two-stage gear, and the first pinion 22 may be directly meshed with the long side feed screw 12.
  • a second pinion 24 that meshes with the short rack 14 so as to roll along the extending direction of the rack is connected to both ends of the second drive shaft 23 that passes through the short side through-hole 20.
  • the short rack 14 and the short side feed screw 15 are arranged substantially in parallel, and a second nut block 32 is provided on the short side feed screw 15 side of the second pinion 24.
  • the second nut block 32 holds the second drive shaft 23 in a rotatable state, meshes with the short side feed screw 15, and transmits the driving force of the short side motor 16 to the second pinion 24, the second pinion 24.
  • the structure is such that it is transmitted to the short side drive body 10 including the drive shaft 23.
  • the second drive shaft 23 moves in the short side direction while rotating in conjunction with the second pinion 24.
  • the second pinion 24 may be configured by a two-stage gear, and the second pinion 24 may be directly meshed with the short-side feed screw 15.
  • the long side through hole 19 is disposed on the charging coil 18 side of the base 17 and the short side through hole 20 is disposed on the substrate 6 side.
  • the short side through hole 20 is formed in, for example, a U-shaped groove shape.
  • One of the short side through holes 20 having a groove shape has a larger opening diameter than the other, and this will be described in detail later.
  • FIG. 7 shows a control block, and the long side motor 13 is connected to the control unit 26 via the Y-axis motor control unit 25 as driving in the Y-axis direction.
  • the short-side motor 16 is connected to the control unit 26 via the X-axis motor control unit 27 as driving in the X-axis direction.
  • the charging coil 18 is connected to the control unit 26 via the charging coil control unit 28.
  • a position detection coil 29 for detecting the position of the charging coil of the portable device installed on the upper surface plate 4 is connected to the control unit 26 via the detection coil control unit 30.
  • the position detection coil 29 is a rectangular installation area 5 in which a plurality of coils are arranged at predetermined intervals in the X-axis and Y-axis directions.
  • the detection coil controller 30 supplies a pulse signal to each coil of the position detection coil 29, detects the position of the charging coil based on the level of the echo signal with respect to the pulse signal, and outputs a position detection signal.
  • the control unit 26 is configured by an information processing device such as a microcomputer, for example, and each function is realized by executing a predetermined software program.
  • the control unit 26 may have functions of a Y-axis motor control unit 25, an X-axis motor control unit 27, a charging coil control unit 28, and a detection coil control unit 30.
  • the control unit 26 detects the charging coil position of the portable device using the position detection coil 29 and the detection coil control unit 30. (S1, S2, S3, S4 in FIG. 8). At this time, the control unit 26 instructs the detection coil control unit 30 to execute charging coil detection control (S1), and determines whether or not the charging coil is detected (S2). Moreover, charging coil position detection control (S3) is performed, and it is determined whether the position detection of the charging coil has been confirmed (S4). A position detection signal is input to the control unit 26 from the detection coil control unit 30.
  • the control unit 26 drives the Y-axis motor control unit 25 and the X-axis motor control unit 27 to move the charging coil 18 to a position facing the charging coil of the portable device.
  • X, Y direction motor control (charging coil movement control) is performed (S5 in FIG. 8).
  • control unit 26 When the position of the charging coil 18 is determined, the control unit 26 energizes the charging coil 18 via the charging coil control unit 28, and charging is started (S6 in FIG. 8).
  • the charging coil 18 is driven by the long side motor 13 and the short side motor 16, and either one of them may operate or may operate at the same time.
  • the long side motor 13 When the long side motor 13 is driven, the long side feed screw 12 is rotated, whereby the first pinion 22 meshing with the long side side feed screw 12 is rotated. Become.
  • the 1st drive shaft 21 is the state which penetrated the long side through-hole 19 provided in the base 17 of the charging coil body 8 as mentioned above, the moving direction of the 1st pinion 22 mentioned above is carried out.
  • the second drive shaft 23 penetrates the short side through-hole 20 provided in the base 17 of the charging coil body 8, and therefore the moving direction of the second pinion 24 described above.
  • the base 17 of the charging coil body 8, that is, the charging coil 18 moves.
  • the short side through-hole 20 provided in the base 17 of the charging coil body 8 has a groove shape opened on the substrate 6 side as described above. Will be done smoothly.
  • the charging coil body 8 can be smoothly moved by absorbing the stress in the direction orthogonal to the rotation axis of the second drive shaft 23 due to the groove shape of the short side through hole 20.
  • the long side through-hole 19 provided in the base 17 of the charging coil body 8 is arranged on the side of the charging coil 18 of the base 17 so that the base 17 is connected to the long racks on both sides.
  • 11 has a shape penetrating toward 11.
  • the short side through-hole 20 is arranged on the opposite side of the base 17 from the charging coil 18, that is, on the substrate 6 side, and has a shape that penetrates the base 17 toward the short racks 14 on both sides. .
  • the short side through-hole 20 of the base 17 has a groove shape opened on the substrate 6 side.
  • the first drive shaft 21 and the second drive shaft 23 are shifted in the thickness direction of the charging coil body 8 in the directions orthogonal to each other so as to be twisted.
  • the second drive shaft 23, which is longer, is arranged so as to be received by the groove-shaped short-side through-hole 20.
  • the charging coil 18 can move smoothly to the long side and the short side.
  • one of the short-side through holes 20 having a groove shape has a larger opening diameter than the other, so that the charging coil 18 is also connected to the long side and the short side from this point. It will be possible to move smoothly.
  • the opening diameter of one of the opposing two short side through-holes 20 is made larger than the other, for example, the driving force from the side far from the short side driver 10, that is, the short side driver 10, is transmitted.
  • the stress in the direction orthogonal to the rotation axis of the second drive shaft 23 can be absorbed to move the charging coil body 8 smoothly, and the transmission loss of the drive force from the short side drive body 10 can be reduced.
  • the long-side through-hole 19 may be slightly elongated with one side having a larger opening diameter than the other.
  • a long second drive shaft 23 penetrates the short side through-hole 20 as shown in FIGS. 5 and 6, and the long second drive shaft 23 is a short first drive shaft 21.
  • the deformation is absorbed and smooth operation is performed.
  • a higher effect can be obtained by forming the through-hole that receives the longer drive shaft, which has a large amount of deformation during driving and is likely to generate a large amount of friction, into a groove shape.
  • the long side motor 13 and the short side motor 16 are fixed to the lower case 2 and separated from the charging coil body 8 in terms of movement.
  • the moving parts are the charging coil 18 and the base 17, the first drive shaft 21 and the first pinion 22, the second drive shaft 23 and the second pinion 24. It has become only.
  • the weight of the charging coil body 8 becomes light and is not easily affected by the inertial force, which makes it difficult for the opposing relationship with the charging coil of the mobile phone to shift, and as a result, suppresses a decrease in charging efficiency. It can be done.
  • the in-vehicle charging device includes the long-side driver provided on the long side of the rectangular installation area of the board and the short side provided on the short side of the rectangular installation area.
  • the long side drive body includes a long rack disposed on both long sides of the rectangular installation area, a long side feed screw disposed on at least one long side, and the long side side A long side motor connected to a feed screw
  • the short side drive body includes a short rack disposed on both short sides of the rectangular installation area and a short side disposed on at least one short side.
  • a feed screw and a short side motor connected to the short side feed screw, and the charging coil body includes a base and a charging coil attached to the base; Is a long side side through opening penetrating between the long sides of the rectangular installation area, and the rectangle A short-side through-hole penetrating between the short sides of the mounting area, and a first drive shaft that penetrates the long-side through-hole is engaged with the long rack at both ends of the first drive shaft.
  • a pinion is provided, and a second pinion that meshes with the short rack is provided at both ends of the second drive shaft that penetrates the short side through hole.
  • the long-side motor and the short-side motor are separated from the charging coil body in terms of movement, and as a result, the weight of the charging coil body becomes light and hardly affected by inertial force. Thus, a decrease in charging efficiency can be suppressed.
  • the present invention has an effect of suppressing a reduction in charging efficiency, and is useful as an in-vehicle charging device mounted on a vehicle.

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Abstract

　充電コイル体８は、基台１７と、この基台１７に装着した充電コイル１８とを有し、基台１７には長方形設置エリア５の長辺間に向かって貫通する長辺側貫通口１９と、長方形設置エリア５の短辺間に向かって貫通する短辺側貫通口２０とを設け、長辺側貫通口１９を貫通する第１の駆動軸２１の両端部には、長形ラック１１に噛合する第１のピニオン２２を設け、短辺側貫通口２０を貫通する第２の駆動軸２３の両端部には、短形ラック１４に噛合する第２のピニオン２４を設けた。

Description

車載用充電装置
　本発明は、車両に搭載される車載用充電装置に関する。
　携帯機器の普及にともない、この携帯機器の充電が車内でも行えるようにした車載用充電装置が提案されている（例えば、下記特許文献１）。
　すなわち、表面に長方形設置エリアを有する基板と、この基板の前記長方形設置エリアの表面上に可動自在に配置された充電コイル体と、前記長方形設置エリアの長辺側に設けた長辺側駆動体と、前記長方形設置エリアの短辺側に設けた短辺側駆動体とを備え、携帯機器の設置場所に合わせて前記充電コイル体を移動させ、効果的に充電を行わせようとするものである。
日本国特開２００９－２４７１９４号公報
　前記従来例においては、携帯機器の設置場所に合わせて充電コイル体を移動させるようにしているので、携帯機器の充電コイルと充電コイル体が対向した状態で充電が実行されることになり、その結果として効果的な充電が行われることになる。
　この車載用充電装置において、さらに改善すべき点は、例えば、自動車の走行にともなう振動や加速、減速にともなう慣性力が充電コイル体におよび、その結果として充電コイル体自身が不用意に動き、充電効率が低下する場合があるということであった。
　すなわち、従来例においては、充電コイル体を駆動する駆動体に設けた駆動モータも一緒にこの充電コイル体とともに移動する構成となっており、このように充電コイル体に駆動モータも一体となって移動する構成とすると、充電コイル体部分の重量が実質的に重くなり、その結果として、慣性力の影響を受け易くなるのである。
　そこで、本発明は、充電効率の低下を抑制することを目的とするものである。
　本発明は、長方形設置エリアを有する基板と、前記基板の前記長方形設置エリアの上部に移動可能に配置された充電コイル体と、前記長方形設置エリアの長辺側に配置された長辺側駆動体と、前記長方形設置エリアの短辺側に配置された短辺側駆動体と、を備え、前記長辺側駆動体は、前記長方形設置エリアの長辺方向に延在する長形ラックと、前記長形ラックに対して転動可能な第１のピニオンと、前記第１のピニオンが連結された第１の駆動軸と、前記基板に対して位置が固定され前記第１のピニオンを回転させる駆動力を発生する長辺側モータとを有し、前記短辺側駆動体は、前記長方形設置エリアの短辺方向に延在する短形ラックと、前記短形ラックに対して転動可能な第２のピニオンと、前記第２のピニオンが連結された第２の駆動軸と、前記基板に対して位置が固定され前記第２のピニオンを回転させる駆動力を発生する短辺側モータとを有し、前記充電コイル体は、基台と、前記基台に装着した充電コイルとを有し、前記基台には、前記長方形設置エリアの長辺間に向かって前記第１の駆動軸が貫通する長辺側貫通口と、前記長方形設置エリアの短辺間に向かって前記第２の駆動軸が貫通する短辺側貫通口とを有するものとし、これにより所期の目的を達成するものである。
　本発明によれば、充電効率の低下を抑制することができる効果が得られる。
本発明の実施の形態１にかかる車載用充電装置の斜視図 同車載用充電装置の上面板を外した斜視図 同車載用充電装置の上面板と一部の側面板を外した斜視図 同車載用充電装置の充電コイル体の駆動機構を示す斜視図 同車載用充電装置の充電コイル体の駆動機構を示す下方からの斜視図 同車載用充電装置の充電コイル体を示す下方からの斜視図 同車載用充電装置の制御ブロック図 同車載用充電装置の動作を示すフローチャート
　本発明の一態様は、長方形設置エリアを有する基板と、前記基板の前記長方形設置エリアの上部に移動可能に配置された充電コイル体と、前記長方形設置エリアの長辺側に配置された長辺側駆動体と、前記長方形設置エリアの短辺側に配置された短辺側駆動体と、を備え、前記長辺側駆動体は、前記長方形設置エリアの長辺方向に延在する長形ラックと、前記長形ラックに対して転動可能な第１のピニオンと、前記第１のピニオンが連結された第１の駆動軸と、前記基板に対して位置が固定され前記第１のピニオンを回転させる駆動力を発生する長辺側モータとを有し、前記短辺側駆動体は、前記長方形設置エリアの短辺方向に延在する短形ラックと、前記短形ラックに対して転動可能な第２のピニオンと、前記第２のピニオンが連結された第２の駆動軸と、前記基板に対して位置が固定され前記第２のピニオンを回転させる駆動力を発生する短辺側モータとを有し、前記充電コイル体は、基台と、前記基台に装着した充電コイルとを有し、前記基台には、前記長方形設置エリアの長辺間に向かって前記第１の駆動軸が貫通する長辺側貫通口と、前記長方形設置エリアの短辺間に向かって前記第２の駆動軸が貫通する短辺側貫通口とを有するものである。
　また、前記基台において、前記充電コイル側に前記長辺側貫通口が、前記基板側に前記短辺側貫通口が設けられ、前記第１の駆動軸と前記第２の駆動軸とは、互いに直交する方向に、前記充電コイル体の厚さ方向において位置をずらして重ねて配置されるものを含む。
　また、前記短辺側貫通口は、前記基板側が開口した溝形状となっているものを含む。
　また、前記溝形状となった一対の前記短辺側貫通口の一方は、他方に比べて開口径が大きくなっているものを含む。
　また、前記長辺側モータの駆動部に連結された長辺側送りネジを有し、前記第１のピニオンの前記長辺側送りネジ側には、前記第１の駆動軸を回転可能に保持し前記長辺側送りネジと噛み合う第１のナットブロックが設けられ、前記長辺側モータの駆動力を前記第１のピニオン及び前記第１の駆動軸に伝える構造となっており、前記長辺側モータ及び前記長辺側送りネジの回転に伴って、前記第１のピニオンが回転して前記長形ラック上を転動するものを含む。
　また、前記短辺側モータの駆動部に連結された短辺側送りネジを有し、前記第２のピニオンの前記短辺側送りネジ側には、前記第２の駆動軸を回転可能に保持し前記短辺側送りネジと噛み合う第２のナットブロックが設けられ、前記短辺側モータの駆動力を前記第２のピニオン及び前記第２の駆動軸に伝える構造となっており、前記短辺側モータ及び前記短辺側送りネジの回転に伴って、前記第２のピニオンが回転して前記短形ラック上を転動するものを含む。
　また、前記長形ラックは、前記長方形設置エリアの対向する両長辺に配置され、前記第１のピニオンは前記第１の駆動軸の両端に設けられ、それぞれが前記両長辺の長形ラックに対して転動可能に噛合しているものを含む。
　また、前記短形ラックは、前記長方形設置エリアの対向する両短辺に配置され、前記第２のピニオンは前記第２の駆動軸の両端に設けられ、それぞれが前記両短辺の短形ラックに対して転動可能に噛合しているものを含む。
　また、表面に長方形設置エリアを有する基板と、この基板の前記長方形設置エリアの表面上に可動自在に配置された充電コイル体と、前記長方形設置エリアの長辺側に設けた長辺側駆動体と、前記長方形設置エリアの短辺側に設けた短辺側駆動体とを備え、前記長辺側駆動体は、前記長方形設置エリアの両長辺に配置した長形ラックと、少なくとも一方の長辺に配置した長辺側送りネジと、この長辺側送りネジに連結された長辺側モータとを有し、前記短辺側駆動体は、前記長方形設置エリアの両短辺に配置した短形ラックと、少なくとも一方の短辺に配置した短辺側送りネジと、この短辺側送りネジに連結された短辺側モータとを有し、前記充電コイル体は、基台と、この基台に装着した充電コイルとを有し、前記基台には前記長方形設置エリアの長辺間に向かって貫通する長辺側貫通口と、前記長方形設置エリアの短辺間に向かって貫通する短辺側貫通口とを設け、前記長辺側貫通口を貫通する第１の駆動軸の両端部には、前記長形ラックに噛合する第１のピニオンを設け、前記短辺側貫通口を貫通する第２の駆動軸の両端部には、前記短形ラックに噛合する第２のピニオンを設けた構成としてもよい。
　上記構成により、長辺側モータおよび短辺側モータは、充電コイル体とは移動の観点において、分離されたものとなる。その結果として、充電コイル体の重量が軽くなって慣性力の影響を受けにくくなり、これにより充電効率の低下を抑制することができるのである。
　以下、本発明の一実施の形態を、図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
　図１において、符号１は本体ケースを示し、この本体ケース１は、図２のごとく上面が開口した下ケース２上に、図１のごとく下面が開口した上ケース３を装着することで構成されている。
　また、上ケース３は、充電時に携帯機器が置かれる上面板４を備えている。
　一方、下ケース２は、表面に長方形設置エリア５を有する基板６と、この基板６の外周を覆った側面板７とにより構成されている。
　また、下ケース２の長方形設置エリア５の表面上には、充電コイル体８が可動自在に配置されている。さらに、長方形設置エリア５の長辺側には、図３、４のごとく長辺側駆動体９が配置され、さらにまた、長方形設置エリア５の短辺側には、短辺側駆動体１０が配置されている。長辺側駆動体９および短辺側駆動体１０は、下ケース２の基板６上に固定されている。ここで、長方形設置エリア５において、長辺方向をＹ軸方向、これに直交する短辺方向をＸ軸方向とする。
　長辺側駆動体９は、長方形設置エリア５の対向する両長辺に配置した長形ラック１１と、少なくとも一方の長辺に配置した長辺側送りネジ１２と、この長辺側送りネジ１２に連結された長辺側モータ１３とを有する。長形ラック１１は、長方形設置エリア５の長辺方向に延在し、長形ラック１１に対して第１のピニオン２２が転動可能に噛合している。長辺側モータ１３が回転すると、モータ駆動部に連結された長辺側送りネジ１２が共に回転し、この駆動力によって第１のピニオン２２が回転して長形ラック１１の上を転動する。ここで、長辺側モータ１３は基板６に対して直接または間接的に位置が固定され、長辺側モータ１３の駆動力が長辺側送りネジ１２を経て第１のピニオン２２に伝わり、第１のピニオン２２が回転しながら長形ラック１１に沿って移動する。
　また、短辺側駆動体１０は、長方形設置エリア５の対向する両短辺に配置した短形ラック１４と、少なくとも一方の短辺に配置した短辺側送りネジ１５と、この短辺側送りネジ１５に連結された短辺側モータ１６とを有する。短形ラック１４は、長方形設置エリア５の短辺方向に延在し、短形ラック１４に対して第２のピニオン２４が転動可能に噛合している。短辺側モータ１６が回転すると、モータ駆動部に連結された短辺側送りネジ１５が共に回転し、この駆動力によって第２のピニオン２４が回転して短形ラック１４の上を転動する。ここで、短辺側モータ１６は基板６に対して直接または間接的に位置が固定され、短辺側モータ１６の駆動力が短辺側送りネジ１５を経て第２のピニオン２４に伝わり、第２のピニオン２４が回転しながら短形ラック１４に沿って移動する。
　さらに、充電コイル体８は、図２から図４に示す正方形状の基台１７と、この基台１７に装着した円形の充電コイル１８とを有する。
　また、基台１７には、図５、図６に示す長方形設置エリア５の長辺間に向かって貫通する長辺側貫通口１９と、長方形設置エリア５の短辺間に向かって貫通する短辺側貫通口２０とを設けている。
　そして、長辺側貫通口１９を貫通する第１の駆動軸２１の両端部には、図３、図４のごとく、長形ラック１１に対しラックの延在方向に沿って転動可能に噛合する第１のピニオン２２を連結して設けている。長形ラック１１と長辺側送りネジ１２とは、略平行に配置されており、第１のピニオン２２の長辺側送りネジ１２側には、第１のナットブロック３１が設けられている。第１のナットブロック３１は、第１の駆動軸２１を回転可能な状態で保持し、長辺側送りネジ１２と噛み合い、長辺側モータ１３の駆動力を第１のピニオン２２、第１の駆動軸２１を含む長辺側駆動体９に伝える構造になっている。長辺側モータ１３の駆動力によって第１のピニオン２２が回転すると、第１のピニオン２２と連動して第１の駆動軸２１が回転しながら長辺方向に移動する。なお、第１のピニオン２２を二段のギアによって構成し、第１のピニオン２２が長辺側送りネジ１２と直接噛合するような構成としてもよい。
　また、短辺側貫通口２０を貫通する第２の駆動軸２３の両端部には、短形ラック１４に対しラックの延在方向に沿って転動可能に噛合する第２のピニオン２４を連結して設けている。短形ラック１４と短辺側送りネジ１５とは、略平行に配置されており、第２のピニオン２４の短辺側送りネジ１５側には、第２のナットブロック３２が設けられている。第２のナットブロック３２は、第２の駆動軸２３を回転可能な状態で保持し、短辺側送りネジ１５と噛み合い、短辺側モータ１６の駆動力を第２のピニオン２４、第２の駆動軸２３を含む短辺側駆動体１０に伝える構造になっている。短辺側モータ１６の駆動力によって第２のピニオン２４が回転すると、第２のピニオン２４と連動して第２の駆動軸２３が回転しながら短辺方向に移動する。なお、第２のピニオン２４を二段のギアによって構成し、第２のピニオン２４が短辺側送りネジ１５と直接噛合するような構成としてもよい。
　長辺側貫通口１９は、図５、図６に示すように基台１７の充電コイル１８側、また短辺側貫通口２０は、基板６側に配置し、このうち短辺側貫通口２０は、基板６側が開口した溝形状となっている。短辺側貫通口２０は、例えばＵ字溝形状に形成されている。
　なお、溝形状となった短辺側貫通口２０の一方は、他方に比べて開口径を大きくしており、この点については、後に詳述する。
　図７は、制御ブロックを示し、長辺側モータ１３は、Ｙ軸方向の駆動を行うものとしてＹ軸モータ制御部２５を介して制御部２６に接続されている。
　同様に、短辺側モータ１６は、Ｘ軸方向の駆動を行うものとしてＸ軸モータ制御部２７を介して制御部２６に接続されている。
　また、制御部２６には、充電コイル１８が充電用コイル制御部２８を介して接続されている。
　さらに、この制御部２６には、上面板４に設置された携帯機器の充電コイルの位置を検出するための位置検出コイル２９が検出用コイル制御部３０を介して接続されている。
　この位置検出コイル２９と検出用コイル制御部３０を用いた携帯機器の充電コイル位置検出については、上述した特許文献１に詳細に説明されているので、説明の煩雑化を避けるために、ここでは詳細な説明は省略する。位置検出コイル２９は、長方形設置エリア５内にＸ軸、Ｙ軸方向に所定間隔に並べて複数のコイルが配置されたものである。検出用コイル制御部３０は、位置検出コイル２９の各コイルにパルス信号を供給し、このパルス信号に対するエコー信号のレベルによって、充電コイルの位置を検出し、位置検出信号を出力する。
　制御部２６は、例えばマイクロコンピュータ等の情報処理デバイスにより構成され、所定のソフトウェアプログラムを実行することにより、各機能が実現される。なお、制御部２６において、Ｙ軸モータ制御部２５、Ｘ軸モータ制御部２７、充電用コイル制御部２８、検出用コイル制御部３０の各機能を持つようにしてもよい。
　以上の構成において、携帯機器の充電のために、この携帯機器を上面板４上に設置すると、制御部２６は位置検出コイル２９と検出用コイル制御部３０を用いた携帯機器の充電コイル位置検出を行う（図８のＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）。この際、制御部２６は、検出用コイル制御部３０に指示して、充電コイル検出制御（Ｓ１）を実行させ、充電コイルの検出の有無を判定する（Ｓ２）。また、充電コイル位置検出制御（Ｓ３）を実行させ、充電コイルの位置検出が確定したかを判定する（Ｓ４）。検出用コイル制御部３０からは、位置検出信号が制御部２６に入力される。この充電コイル位置検出の結果に基づき、制御部２６は、充電コイル１８を、携帯機器の充電コイルに対向する位置に移動させるべく、Ｙ軸モータ制御部２５とＸ軸モータ制御部２７を駆動させ、Ｘ、Ｙ方向のモータ制御（充電コイル移動制御）を行うこととなる（図８のＳ５）。
　そして、充電コイル１８の位置が確定すると、制御部２６は、充電用コイル制御部２８を介して充電コイル１８に通電し、充電が開始される（図８のＳ６）。
　以上の動作において、充電コイル１８を駆動するのが、長辺側モータ１３と短辺側モータ１６であり、これらは、いずれか一方が動作する場合もあるが、同時に動作する場合もある。
　先ず、長辺側モータ１３から説明すると、この長辺側モータ１３が駆動されると、長辺側送りネジ１２が回転され、それによってこれに噛合する第１のピニオン２２が回転されることになる。
　このとき、第１の駆動軸２１の両端部の第１のピニオン２２はいずれも、長形ラック１１上を転動する状態となっているので、ころころと極めてスムーズな移動が行われることになる。
　また、第１の駆動軸２１は上述のごとく、充電コイル体８の基台１７に設けた長辺側貫通口１９を貫通した状態となっているので、上述した第１のピニオン２２の移動方向に充電コイル体８の基台１７、つまり充電コイル１８が移動することになる。
　また、短辺側モータ１６が駆動されると、短辺側送りネジ１５が回転され、それによってこれに噛合する第２のピニオン２４が回転されることになる。
　このとき、第２の駆動軸２３の両端部の第２のピニオン２４はいずれも、短形ラック１４上を転動する状態となっているので、ころころと極めてスムーズな移動が行われることになる。
　また、第２の駆動軸２３は上述のごとく、充電コイル体８の基台１７に設けた短辺側貫通口２０を貫通した状態となっているので、上述した第２のピニオン２４の移動方向に充電コイル体８の基台１７、つまり充電コイル１８が移動することになる。
　このような充電コイル１８の移動状況において、充電コイル体８の基台１７に設けた短辺側貫通口２０は、上述のごとく、基板６側が開口した溝形状としているので、充電コイル１８の移動はスムーズに行われるものとなる。この際、短辺側貫通口２０の溝形状により、第２の駆動軸２３の回転軸と直交する方向の応力を吸収して充電コイル体８をスムーズに移動できる。
　また、充電コイル体８の基台１７に設けた長辺側貫通口１９は、図５、図６に示すように基台１７の充電コイル１８側において、この基台１７を両側の長形ラック１１に向けて貫通した形状となっている。そして、短辺側貫通口２０は、基台１７の充電コイル１８とは反対側、すなわち基板６側に配置され、基台１７を両側の短形ラック１４に向けて貫通した形状となっている。しかも基台１７の短辺側貫通口２０は、基板６側が開口した溝形状とした。このように、本実施の形態では、第１の駆動軸２１と第２の駆動軸２３を、互いに直交する方向に、充電コイル体８の厚さ方向において位置をずらしてねじれの位置となるよう重ねて配置し、長い方の第２の駆動軸２３を溝形状の短辺側貫通口２０によって受ける構成としている。溝形状によって第２の駆動軸２３を回転軸に対し垂直方向へ若干変位できるようにすることで、駆動軸が回転する際の摩擦を低減でき、摩擦により充電コイル体８の移動がスムーズに行われない状態を抑制できる。
　この結果、充電コイル１８は長辺側、および短辺側にスムーズに移動することが出来るようになる。
　さらに、この状況において、溝形状となった短辺側貫通口２０の一方は、他方に比べて開口径を大きくしているので、この点からも充電コイル１８を長辺側、および短辺側にスムーズに移動することが出来るようになる。対向する二つの短辺側貫通口２０の一方の開口径を他方に比べて大きくする場合、例えば、短辺側駆動体１０より遠い側、つまり短辺側駆動体１０からの駆動力が伝達される方向とは反対側、駆動源に遠い側の開口径を大きくする。これにより、第２の駆動軸２３の回転軸と直交する方向の応力を吸収して充電コイル体８をスムーズに移動できるとともに、短辺側駆動体１０からの駆動力の伝達ロスを少なくできる。なお、長辺側貫通口１９についても、一方を若干長穴として他方より開口径を大きくしてもよい。
　つまり、この短辺側貫通口２０には図５、図６のごとく長い第２の駆動軸２３が貫通した状態となっており、この長い第２の駆動軸２３は短い第１の駆動軸２１に対して変形量が大きいので、その変形を吸収してスムーズな動作が行われるようにしたものである。駆動時の変形量が大きくなり、摩擦が大きく生じる可能性の高い、長い方の駆動軸を受ける貫通口を溝形状とすることで、より高い効果が得られる。
　以上のごとく本実施の形態においては、長辺側モータ１３および短辺側モータ１６は、下ケース２に固定され、充電コイル体８とは移動の観点において、分離されたものとなっている。充電コイル体８を駆動する際に、移動する部分は、充電コイル１８及び基台１７と、第１の駆動軸２１及び第１のピニオン２２と、第２の駆動軸２３及び第２のピニオン２４のみとなっている。その結果として、充電コイル体８の重量が軽くなって慣性力の影響を受けにくくなり、これにより携帯電話の充電コイルとの対向関係がずれにくく、その結果として充電効率の低下を抑制することができるのである。
　以上のように本発明における一実施の形態の車載用充電装置は、基板の長方形設置エリアの長辺側に設けた長辺側駆動体と、前記長方形設置エリアの短辺側に設けた短辺側駆動体とを備え、前記長辺側駆動体は、前記長方形設置エリアの両長辺に配置した長形ラックと、少なくとも一方の長辺に配置した長辺側送りネジと、この長辺側送りネジに連結された長辺側モータとを有し、前記短辺側駆動体は、前記長方形設置エリアの両短辺に配置した短形ラックと、少なくとも一方の短辺に配置した短辺側送りネジと、この短辺側送りネジに連結された短辺側モータとを有し、前記充電コイル体は、基台と、この基台に装着した充電コイルとを有し、前記基台には前記長方形設置エリアの長辺間に向かって貫通する長辺側貫通口と、前記長方形設置エリアの短辺間に向かって貫通する短辺側貫通口とを設け、前記長辺側貫通口を貫通する第１の駆動軸の両端部には、前記長形ラックに噛合する第１のピニオンを設け、前記短辺側貫通口を貫通する第２の駆動軸の両端部には、前記短形ラックに噛合する第２のピニオンを設けたものである。このため、長辺側モータおよび短辺側モータは、充電コイル体とは移動の観点において、分離されたものとなり、その結果として、充電コイル体の重量が軽くなって慣性力の影響を受けにくくなり、これにより充電効率の低下を抑制することができるのである。
　したがって、本発明の車載用充電装置としての活用が期待されるものとなる。
　なお、本発明は、本発明の趣旨ならびに範囲を逸脱することなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が様々な変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　本出願は、２０１１年９月２日出願の日本特許出願（特願2011-191346）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明は、充電効率の低下を抑制することができる効果を有し、車両に搭載される車載用充電装置等として有用である。
　１　本体ケース
　２　下ケース
　３　上ケース
　４　上面板
　５　長方形設置エリア
　６　基板
　７　側面板
　８　充電コイル体
　９　長辺側駆動体
　１０　短辺側駆動体
　１１　長形ラック
　１２　長辺側送りネジ
　１３　長辺側モータ
　１４　短形ラック
　１５　短辺側送りネジ
　１６　短辺側モータ
　１７　基台
　１８　充電コイル
　１９　長辺側貫通口
　２０　短辺側貫通口
　２１　第１の駆動軸
　２２　第１のピニオン
　２３　第２の駆動軸
　２４　第２のピニオン
　２５　Ｙ軸モータ制御部
　２６　制御部
　２７　Ｘ軸モータ制御部
　２８　充電用コイル制御部
　２９　位置検出コイル
　３０　検出用コイル制御部
　３１　第１のナットブロック
　３２　第２のナットブロック

Claims (8)

  1. 　長方形設置エリアを有する基板と、
    　前記基板の前記長方形設置エリアの上部に移動可能に配置された充電コイル体と、
    　前記長方形設置エリアの長辺側に配置された長辺側駆動体と、
    　前記長方形設置エリアの短辺側に配置された短辺側駆動体と、を備え、
    　前記長辺側駆動体は、前記長方形設置エリアの長辺方向に延在する長形ラックと、前記長形ラックに対して転動可能な第１のピニオンと、前記第１のピニオンが連結された第１の駆動軸と、前記基板に対して位置が固定され前記第１のピニオンを回転させる駆動力を発生する長辺側モータとを有し、
    　前記短辺側駆動体は、前記長方形設置エリアの短辺方向に延在する短形ラックと、前記短形ラックに対して転動可能な第２のピニオンと、前記第２のピニオンが連結された第２の駆動軸と、前記基板に対して位置が固定され前記第２のピニオンを回転させる駆動力を発生する短辺側モータとを有し、
    　前記充電コイル体は、基台と、前記基台に装着した充電コイルとを有し、
    　前記基台には、前記長方形設置エリアの長辺間に向かって前記第１の駆動軸が貫通する長辺側貫通口と、前記長方形設置エリアの短辺間に向かって前記第２の駆動軸が貫通する短辺側貫通口とを有する、車載用充電装置。
  2. 　前記基台において、前記充電コイル側に前記長辺側貫通口が、前記基板側に前記短辺側貫通口が設けられ、
    　前記第１の駆動軸と前記第２の駆動軸とは、互いに直交する方向に、前記充電コイル体の厚さ方向において位置をずらして重ねて配置される、請求項１に記載の車載用充電装置。
  3. 　前記短辺側貫通口は、前記基板側が開口した溝形状となっている、請求項２に記載の車載用充電装置。
  4. 　前記溝形状となった一対の前記短辺側貫通口の一方は、他方に比べて開口径が大きくなっている、請求項３に記載の車載用充電装置。
  5. 　前記長辺側モータの駆動部に連結された長辺側送りネジを有し、前記第１のピニオンの前記長辺側送りネジ側には、前記第１の駆動軸を回転可能に保持し前記長辺側送りネジと噛み合う第１のナットブロックが設けられ、前記長辺側モータの駆動力を前記第１のピニオン及び前記第１の駆動軸に伝える構造となっており、前記長辺側モータ及び前記長辺側送りネジの回転に伴って、前記第１のピニオンが回転して前記長形ラック上を転動する、請求項１から４のいずれか一項に記載の車載用充電装置。
  6. 　前記短辺側モータの駆動部に連結された短辺側送りネジを有し、前記第２のピニオンの前記短辺側送りネジ側には、前記第２の駆動軸を回転可能に保持し前記短辺側送りネジと噛み合う第２のナットブロックが設けられ、前記短辺側モータの駆動力を前記第２のピニオン及び前記第２の駆動軸に伝える構造となっており、前記短辺側モータ及び前記短辺側送りネジの回転に伴って、前記第２のピニオンが回転して前記短形ラック上を転動する、請求項１から４のいずれか一項に記載の車載用充電装置。
  7. 　前記長形ラックは、前記長方形設置エリアの対向する両長辺に配置され、前記第１のピニオンは前記第１の駆動軸の両端に設けられ、それぞれが前記両長辺の長形ラックに対して転動可能に噛合している、請求項１から４のいずれか一項に記載の車載用充電装置。
  8. 　前記短形ラックは、前記長方形設置エリアの対向する両短辺に配置され、前記第２のピニオンは前記第２の駆動軸の両端に設けられ、それぞれが前記両短辺の短形ラックに対して転動可能に噛合している、請求項１から４のいずれか一項に記載の車載用充電装置。
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