WO2014007019A1

WO2014007019A1 - 電動車両の充電ポート装置

Info

Publication number: WO2014007019A1
Application number: PCT/JP2013/065538
Authority: WO
Inventors: 中島　剛
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2014-01-09
Also published as: JP2015207565A; US9168840B2; KR101630589B1; KR20150017779A; CN104380540A; CN105186219B; EP2871723B1; CN105186219A; KR20150116901A; EP2871723A1; JP5773079B2; EP3079211B1; US20150151644A1; KR101579414B1; EP3079211A1; EP2871723A4; JPWO2014007019A1; JP6014724B2

Abstract

　本発明の電動車両の充電ポート装置では、係合部材を有する充電用コネクタにより充電するにあたり、制限部材の動作によりロック状態とアンロック状態とに切り替え可能としている。このとき、制限部材をロック状態もしくはアンロック状態である所定位置まで移動させるときに、所定位置よりも手前側位置までをモータにより電気的にトルクを付与することで移動させる電気式駆動機構と、前記手前側位置から前記所定位置までを機械的にトルクを付与することで移動させる機械式駆動機構と、を有し、制限部材の一部は、ロック状態へ移動させるときの手前側位置において離間方向から見て係合部材とオーバーラップするように構成した。

Description

電動車両の充電ポート装置

　本発明は、車両に搭載されたバッテリを充電するための電動車両の充電ポート装置に関する。

　電動車両の充電ポート装置に関する技術として、特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報には、電気自動車の充電ポートと電力供給手段である充電スタンドとを接続する充電用コネクタが開示され、操作者のボタン操作に連動し回動自在に設けられたリンク４１を有し、充電インレット１１内の突起３４と係合することで充電コネクタと充電インレットが充電中に抜けないようにしている。また、充電中に充電ケーブルが取り外され盗難されることを回避するために、リンク４１を回転不能にするスライド式ロックバー（以下、ロック機構と記載する。）を備えた構成も開示されている。

特開２０１０－２６４８４７号公報

　ここで、上述のロック機構をモータにより作動させる場合、常時モータとロックバーとが連動するように構成すると、モータやリンク機構等に過剰な負荷がかかり、耐久性に問題があった。

　本発明は、上記問題に着目してなされたもので、充電ポートと充電用コネクタとの接続が充電中に不意に解除されることを回避可能であって、かつ、耐久性に優れた電動車両の充電ポート装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本発明の電動車両の充電ポート装置では、係合部材を有する充電用コネクタにより充電するにあたり、制限部材の動作によりロック状態とアンロック状態とに切り替え可能としている。このとき、制限部材をロック状態もしくはアンロック状態である所定位置まで移動させるときに、所定位置よりも手前側位置までをモータにより電気的にトルクを付与することで移動させる電気式駆動機構と、前記手前側位置から前記所定位置までを機械的にトルクを付与することで移動させる機械式駆動機構と、を有し、制限部材の一部は、ロック状態へ移動させるときの手前側位置において離間方向から見て係合部材とオーバーラップするように構成した。

　よって、制限部材の作動範囲全域をモータにより動作させないため、制限手段に過剰な負荷が作用することを回避することができ、耐久性の向上を図ることができる。また、手前側位置すなわち電気式駆動機構の作動範囲内でアンロック状態を得ることができ、制限手段の信頼性を高めることができる。

実施例１の電動車両の充電ポート装置を備えた車両の充電時の様子を表す概略図である。実施例１の充電用コネクタと充電ポートとを接続した状態を表す概略断面図である。実施例１のロック機構の構成を表す側面図である。実施例１のロック機構の構成を表す底面図である。実施例１のロック機構の機械構成を表す内部構造図である。実施例１のロック機構のスイングアームの構成を表す上面図である。実施例１の充電用コネクタと充電ポートとを接続した状態における概略斜視図である。実施例１の充電用コネクタと充電ポートとを接続した状態における斜視図である。実施例１の係合部材とスイングアームとの位置関係を表す概略断面図である。実施例１の係合部材を無理に離間方向に作動させたときの係合部材とスイングアームとの位置関係を表す概略断面図である。実施例１のトグルスプリングを備えた部分の概略説明図である。実施例１のトグルスプリングの機械的な動作を表す概略図である。実施例１のトグルスプリング及びモータのトルク作用範囲とスイングアームの位置関係を表す特性図である。実施例１の係合部材とスイングアームとの位置関係を表す上面視概略図である。

１　　充電スタンド
２　　充電用コネクタ
４　　充電ポート
６　　車載バッテリ
７　　ロック機構
８　　ロック機構
９　　カバー部材
２３　　係合部材
２３ａ　　解除ボタン
２３ｃ　　支持点
２３ｄ　　爪部
３１　　ボンネットフード
３２　　充電リッド
４１　　被挿入部材
４１ａ　　凸部
７１　　スイングアーム
７１ｆ　　最外径部
７１ｇ　　上面視側端部
７２　　固定ネジ
７３　　ロックアクチュエータ
７４ａ　　フェール時強制作動用開口
７４ｂ　　支持延設部
７４ｇ　　カバー部材
８１　　ロータリプレート
８２　　緊急用ネジ
８３　　ロックアクチュエータ

　〔実施例１〕
　図１は実施例１の電動車両の充電ポート装置を備えた車両の充電時の様子を表す概略図である。車両３の前方であって、ボンネットフード３１より更に前方側には、車両３のフロアに搭載された車載バッテリ６とケーブル４３により電気的に接続された充電ポート４が設けられている。この充電ポート４は、タイヤホイルアーチ３３の上端と略同じ高さであってサイドミラー３４よりも低い位置に設けられ、非充電時は充電リッド３２により閉塞されている。充電スタンド１には、電力供給用の充電用コネクタ２が設けられており、充電時には、充電リッド３２を開き、充電用コネクタ２を充電ポート４に差し込んで接続することで、充電を実施する。尚、実施例１の車両では、急速充電器に接続する場合の急速充電ポートと、家庭用電気等で充電する場合の通常充電ポートとの両方を備えており、実施例１の場合は通常充電ポートを例に説明する。急速充電ポートを使用する場合、比較的短時間の接続であり、長時間放置するような場面は少ないからである。尚、急速充電ポート側にロック機構を備えてもよいことは言うまでもない。

　図２は実施例１の充電用コネクタと充電ポートとを接続した状態を表す概略断面図である。充電ポート４は、ボディ構成部材B1にブラケット７４を介して車両側に固定され充電用コネクタ２が挿入される被挿入部材４１と、被挿入部材４１と車体内側において接続されたケーブル４３と、このケーブル４３の接続部を被覆するチューブ４２とを有する。被挿入部材４１の外周には凸部４１ａ（被係合部）が形成され、被挿入部材４１の内周には挿入部２２と所定の位置関係においてのみ挿入可能とする挿入穴が形成されている。

　充電用コネクタ２は、一般に広く設置されるタイプであり、統一規格により形式やサイズが決定された規格品であり、操作者によって車両の充電ポート４に接続される。充電用コネクタ２は、操作者が把持するグリップ部２１と、車両側の充電ポート４に対して挿入される挿入部２２と、操作者により充電ポート４との間で係合・解除が可能な係合部材２３とを有する。係合部材２３は、充電用コネクタ２を充電ポート４に接続したときに、充電ポート４側に設けられた凸部４１ａと係合することで、充電ポート４から充電用コネクタ２を抜き出す方向への移動を規制する。

　係合部材２３は、充電用コネクタ２のケース部材に対して固定された支持点２３ｃを中心として回動する部材である。係合部材２３は、図示しない弾性体により解除ボタン２３ａが図２中上方に位置するように（爪部２３ｄが図２中下方に位置するように）付勢されている。グリップ部２１側の端部には、操作者がグリップ部２１を把持したまま押圧可能な解除ボタン２３ａを有する。一方、挿入部２２側の端部には、凸部４１ａと係合する爪部２３ｄを有する。爪部２３ｄは先端部分が挿入方向に対して滑らかな曲面を有する曲面部２３ｄ１と、抜き方向に対して鋭角な段部２３ｄ２と、を有するカギ爪形状である。一方、凸部４１ａの車体外側となる端面には斜面４１ａ１が形成され、車体内側となる端面には抜き方向に対して略垂直な係合面４１ａ２が形成され、これにより異方凸形状を形成している。

　充電用コネクタ２を充電ポート４に挿入するときには、特段の解除ボタン２３ａ操作をすることなく、爪部２３ｄの先端部分の曲面部２３ｄ１が凸部４１ａの斜面を乗越えられる。その後、段部２３ｄ２が係合面４１ａ２を通過すると、図外の弾性体の作用により爪部２３ｄが下方に押し下げられ、爪部２３ｄと凸部４１ａとが係合する。尚、解除ボタン２３ａを押しながら充電用コネクタ２を挿入してもよい。これにより、操作者が解除ボタン２３ａを操作しない状態で充電用コネクタ２を抜き出す方向に引っ張ったとしても、段部２３ｄ２と係合面４１ａ２とが係合することで抜き出す方向への移動を規制する。この係合を解除する際には、解除ボタン２３ａを押し込むことで係合部材２３を支持点２３ｃ中心に回動させ、爪部２３ｄを係合面４１ａ２よりも上方に移動させることで係合が解除される。

　図３は実施例１のロック機構の構成を表す側面図、図４は実施例１のロック機構の構成を表す底面図である。
　充電ポート４の上方には、係合部材２３の回動を制限するロック機構７が設けられている。ロック機構７は、爪部２３ｄが凸部４１ａから離間する方向に位置することで離間を制限する状態（以下、ロック状態）を達成し、離間する方向に位置しないことで離間を制限しない状態（以下、アンロック状態）を達成するスイングアーム７１と、このスイングアーム７１を駆動するロックアクチュエータ７３と、ロックアクチュエータ７３及び充電ポート４の被挿入部材４１を固定支持するブラケット７４とを有する。

　図３の側面図及び図４の底面図に示すように、ブラケット７４は、ロックアクチュエータ７３をボルト７４ｅにより固定支持する上面部７４ｄと、上面部７４ｄからスイングアーム７１の可動範囲を覆うように延設された支持延設部７４ｂと、上面部７４ｄに対して略直角に折り曲げられ被挿入部材４１等がボルトにより取り付けられる側面部７４ｃと、上面部７４ｄに対向する側から取り付けられ、ロックアクチュエータ７３を上面部７４ｄと挟み込むカバー部材７４ｇを有する。上面部７４ｄとロックアクチュエータ７３とカバー部材７４ｇとは、複数のボルト７４ｅ及びナット７４ｆにより一体に組み付けられる。上面部７４ｄには、後述する固定ネジ７２を操作可能なフェール時強制作動用開口７４ａが形成され（図２，７等参照）、操作者がボンネットフードを開けてドライバ等で回動可能とされている。尚、理由については後述する。また、支持延設部７４ｂとスイングアーム７１との間には、スイングアーム７１の動作をアシストするトグルスプリング１００が設けられている。トグルスプリング１００は、スイングアーム７１がロック状態となる位置よりも手前位置からロック状態となる位置に向けてトルクを付与する。同様に、スイングアーム７１がアンロック状態となる位置よりも手前位置からアンロック状態となる位置に向けてトルクを付与する。尚、トグルスプリング１００の詳細については後述する。

　図５は実施例１のロック機構の機械構成を表す内部構造図である。ロックアクチュエータ７３は、外部電源及びコントローラと接続するコネクタ部７３ａと、指令信号に基づいて回転駆動するモータ731と、モータ731のロータと一体に回転するウォーム732と、ウォーム732と噛合し回転するウォームホイール734と、ウォームホイール734より小径であってウォームホイール734と同一回転軸を有し、ウォームホイール734と相対回転する駆動ギヤ734aと、駆動ギヤ734aと噛合し外周に歯面を有する従動部材735と、を有する。ウォームホイール734の盤面には部分的に隆起した係合凸部7341が設けられ、駆動ギヤ734aの外径には、略扇形に延在された被係合部734a1が形成されている。ウォームホイール734が回転すると、係合凸部7341も回動する。このとき、係合凸部7341と被係合部734a1とが係合していない状態では、駆動ギヤ734aは回動しない。係合凸部7341と被係合部734a1とが係合すると、これにより駆動ギヤ734aは回動を始める。この動作は、ウォームホイール734が図５中、時計回りに回転する場合であっても、反時計回りに回転する場合であっても、同様に作用する。

　実施例１では、スイングアーム７１がロック状態もしくはアンロック状態となる位置よりも手前側までモータ731のトルクにより回動させる構成（電気式駆動機構に相当）となっており、それ以降、すなわちロック状態もしくはアンロック状態となる位置まではトグルスプリング１００のトルクによってスイングアーム７１を回動させる（機械式駆動機構に相当）。このとき、従動部材735は、トグルスプリング１００のトルクにより更に回動する。このとき、モータ731と一体に作動するウォームホイール734の係合凸部7341に対し、従動部材735と一体に作動する被係合部734a1とが離間する方向に回動するため、モータ731の動きはこの回動に影響を与えない。このように構成することで、仮に、モータ731に異常が生じて回転駆動できなくなった場合であっても、手動操作でスイングアーム７１を回動させて解除する際、容易に回動することができるものである。尚、トグルスプリング１００との関係については後述する。

　従動部材735は、略扇形であって外周に歯面が形成された噛合部735aと、スイングアーム７１と一体となるように組みつけられる回動軸部735bとを有する。スイングアーム７１は回動軸部735bを回動軸として作動する部材であり、言い換えると、充電用コネクタ２の抜き差し方向と異なる方向であって、かつ、係合部材２３の回動軸方向と異なる回動軸を有する。実施例１のロック機構は、スイングアーム７１が所定角度範囲で作動すればよいため、部分的に歯面を有する従動部材735を用いることで、小さなモータ731であってもトルクを確保した作動を実現できる。尚、このロックアクチュエータ７３は、一般の車両のオートドアロック機構等にも採用されているものであり、これらの部品をそのまま流用することで製造コストの低減を図ることもできる。

　図６は実施例１のロック機構のスイングアームの構成を表す上面図である。スイングアーム７１は、ロックアクチュエータ７３の回動軸部735bに相対回転しないように取り付けられる取り付け部710と、取り付け部710の外周を覆う円筒状の円筒壁713とを有する。取り付け部710には円周上に三箇所の凹部712が形成され、この凹部712に回動軸部735b側に形成された凸部が嵌り込むことで回転方向への相対移動を規制する。取り付け部710の中心には貫通孔711が形成され、スイングアーム７１と回動軸部735とを一体に固定する固定ネジ７２が貫通する。この貫通孔711は、スイングアーム７１の上部とロックアクチュエータ７３側とを連通状態とするため、仮に凍結等によってスイングアーム７１の作動が困難となり、お湯をかけて凍結状態を改善する場合には、お湯が流通する流通路としても機能することで、素早く凍結状態を改善するものである。固定ネジ７２は、回動軸部735側に設けられた雌ネジ部によりネジ止めされ、これにより回動軸部735とスイングアーム７１とが一体に作動する。

　ここで、固定ネジ７２の締め付け方向は、スイングアーム７１がロック解除方向に回動する方向と同じに設定している。すなわち、ロックアクチュエータ７３にフェール等が発生し、全く解除動作が出来なくなった場合であっても、この固定ネジ７２を締めこむことで、スイングアーム７１を解除方向に回動させることを可能とするためである。

　図７は実施例１の充電用コネクタと充電ポートとを接続した状態における概略斜視図である。図７及び図２を参照して詳述すると、この固定ネジ７２は、フェール時強制作動用開口７４ａ内であって、ボンネットフード内に露出するように設けられている。ボンネットフードを開けるには、通常、車室内のボンネットフード解除レバーを操作する。この解除レバー操作ができれば、簡単にアクセス可能な位置とされており、言い換えると、充電リッド３２を開けたとしてもアクセスできない位置とされている。よって、車室内にアクセスできない他者が勝手に操作することはできないように工夫されている。また、車載工具等に装備されているプラスドライバ等で簡単に操作可能とされているため、操作者により解除可能である。

　円筒壁713から図６中の左側には板状のアーム部材７１ｄが延在されている。このアーム部材７１ｄは先端において扇状に拡大し、爪部２３ｄと上面視において重なるように設計されている（係合部材の離間方向に位置したときに相当）。アーム部材７１ｄには、軽量化を図るための肉抜き部７１ｄ１と、必要な強度を確保するためのリブ714が形成されている。

　スイングアーム７１は、樹脂により成形されており、図６に示すように上面視において上下非対称な形状に形成されている。以下、スイングアーム７１の回動中心（スイングアーム７１の厚さ方向の中心と回動軸とが一致する点）と、ロック状態において係合部材２３の回動中心（係合部材２３の幅方向の中心と回動軸と一致する点）とを結ぶ線である軸線０１を上面視において基準線とし、上下で対称な対称仮想線を点線で描き、この対称仮想線との関係に基づいて説明する。軸線０１よりも下側部分は、言い換えると、ロック機構による制限状態から非制限状態に移行するときにスイングアーム７１が脱出していく領域である。よって、軸線０１より下の領域を脱出領域、上の領域を通過領域と定義する。

　スイングアーム７１が脱出領域と通過領域において対称形状であると、爪部２３ｄよりも脱出領域側に位置する領域が多く存在する。この場合、以下に示す問題があった。すなわち、充電ポート４の位置は比較的車両の低い位置に設けられていることから、他車両が近くを走行するとシャーベット状の雪や泥水等を巻き上げ、充電ポート４に飛散してくる場合が想定される。また、極低温環境下で充電を行なう場合、これら飛散してきたシャーベット状の雪や泥水が凍結し、スイングアーム７１のアーム部材７１ｄを屋根としてツララ状の障害物を形成することが想定される。この場合、脱出領域においてアーム部材７１ｄの領域が広いと、ツララ状の障害物等を形成しやすくなり、ロック解除指令を出力したとしても、スイングアーム７１の障害物と爪部２３ｄとが引っかかり、ロックを解除できないおそれがある。

　そこで、対称仮想線から爪部２３ｄの辺りまでアーム部材７１ｄを大きく削り取ることとした。言い換えると、アーム部材７１ｄの脱出領域に存在する面積７１ｄ３（爪部２３ｄの離間方向に位置したときのスイングアーム７１の回動中心と爪部２３ｄの回動中心とを結ぶ線を基準として、制限する状態への回動方向側の上面視面積）が、アーム部材７１ｄの通過領域に存在する面積７１ｄ２（爪部２３ｄの離間方向に位置したときの回動中心と爪部２３ｄの回動中心とを結ぶ線を基準として、制限しない状態への回動方向側の上面視面積）よりも小さくすることとした。よって、脱出領域における屋根部分を小さくすることができ、ツララ状の障害物等が形成しにくくなるため、ロック解除時にスイングアーム７１をスムーズに作動させることができる。特に、上面視において爪部２３ｄと重なる領域ぎりぎりまで削り取ることで、爪部２３ｄの離間方向への動きを確実に制限しつつ、より障害物等が形成される可能性を低くすることができる。

　次に、スイングアーム７１の最外径部７１ｆの上面視形状にあっては、軸線０１を基準線として対称な形状とした。すなわち、ロックアクチュエータ７３の作動によりスイングアーム７１が回動するとき、フェール等によって十分に回動しない場合を想定すると、やはり最外径部７１ｆの長さが確保されるほうが、より確実に爪部２３ｄの離間方向にスイングアーム７１を位置させることができるからである。

　図８は実施例１の充電用コネクタと充電ポートとを接続した状態における斜視図である。充電ポート４に充電用コネクタ２を挿入し、ロック機構７を作動させてスイングアーム７１が爪部２３ｄの離間方向に位置することで、解除ボタン２３ａを押しても爪部２３ｄが離間方向に移動できない。これにより、凸部４１ａと爪部２３ｄとの係合を外すことができず、充電用コネクタ２を抜き出すことを禁止している。このとき、車両の充電ポート４には、ロック機構７等へのゴミ等の侵入を保護するためのカバー部材９が設けられている。カバー部材９は、ロック機構７を充電用コネクタ２の抜き差し方向側から覆うと共に、爪部２３ｄを挿入可能であってスイングアーム７１の一部が露出する開口部９１を有する。

　操作者が充電ポート４に充電用コネクタ２を挿入し、ロック機構７を作動させることで、その場を離れ、充電を開始したとする。このとき、図８のように、スイングアーム７１の最外径部７１ｆは露出した状態となる。仮に、カバー部材９と最外径部７１ｆとの隙間が大きいと、その隙間に指等を入れてスイングアーム７１を強制的にこじ開けることが可能となる。そこで、スイングアーム７１とカバー部材９との間の隙間は接触しない範囲で狭く設定する。

　更に、ロック機構７により充電用コネクタ２の取り外しが制限されている状態では、開口部９１の全てがスイングアーム７１の最外径部７１ｆにより閉塞された状態とする。言い換えると、最外径部７１ｆの回動方向長さは、開口部９１の開口幅（回動方向の長さ）よりも長く設定した。これは、上述のように、開口部９１の端部と、スイングアーム７１の端部との間に隙間があった場合、そこに指等を入れてスイングアーム７１が強制的にこじ開けられる可能性を排除するためである。

　更に、図６に戻ってカバー部材９とスイングアーム７１との関係について詳述する。図６に示すように、カバー部材９の内周面とスイングアーム７１が回動したときの最外径部７１ｆの軌跡との間隔は、開口部９１から離れるに連れて大きくなるように設定されている。すなわち、爪部２３ｄにゴミ等（ガムや、泥、埃の塊等）が付着している状態で充電ポート４に充電用コネクタ２を接続した場合、スイングアーム７１が回動することで、それらゴミを擦り取りながら（スウィープ）作動することになる。このとき、仮にカバー部材９の内周面と最外径部７１ｆの軌跡との間隔が徐々に狭くなっていくように設定すると、擦り取られたゴミがこの間隔に嵌り込んでしまい、大きな抵抗となってスイングアーム７１の作動を阻害するおそれがある。そこで、カバー部材９の内周面と最外径部７１ｆの軌跡との間隔が、開口部９１から離れるに連れて大きくなるように設定することで、擦り取られたゴミが適宜下方に落下し、ゴミ詰まり等を回避している。

　図９は実施例１の係合部材とスイングアームとの位置関係を表す概略断面図である。スイングアーム７１の上面と支持延設部７４ｂとの間には所定の隙間ａ１を有し、スイングアーム７１の下面と爪部２３ｄとの間にも所定の隙間ｂ１を有する。よって、スイングアーム７１が回動するにあたり、支持延設部７４ｂや爪部２３ｄと接触することがないため、スムーズにスイングアーム７１を作動させることができる。ここで、充電用コネクタ２を抜き差しする方向から見て、段部２３ｄ２と係合面４１ａ２の重なる領域の高さをｃ１とすると、ｃ１＞（ａ１＋ｂ１）の関係が成立するように構成されている。よって、図１０に示すように爪部２３ｄを無理に押し上げて隙間ａ１，ｂ１が無くなったとしても、段部２３ｄ２と係合面４１ａ２との係合が維持される。

　図１０は実施例１の係合部材を無理に離間方向に作動させたときの係合部材とスイングアームとの位置関係を表す概略断面図である。ロック機構７が作動し、係合部材２３の離間方向への移動が制限されている状態で、仮に解除ボタン２３ａを押し込むと、爪部２３ｄの上面がスイングアーム７１の下面に当接してスイングアーム７１を押し上げる。このとき、スイングアーム７１自体は樹脂製であり、ロックアクチュエータ７３の回動軸部735bもさほど強固に設計されているものではないため、スイングアーム７１は変形もしくは回動軸の倒れによって容易に上方に押し上げられてしまう。しかしながら、支持延設部７４ｂが設けられているため、この支持延設部７４ｂとの当接によりそれ以上の変形は抑制される。また、スイングアーム７１の厚み方向に力が加わるだけであるから、樹脂製のスイングアーム７１であっても圧縮力に対して十分な強度を確保できる。すなわち、スイングアーム７１の回動軸は、充電用コネクタ２の抜き差し方向と異なる方向であって、かつ、係合部材２３の回動軸方向と異なる回動軸を有する。更に言い換えると、スイングアーム７１の回動軸方向と係合部材２３の回動軸方向とが平行関係になく、爪部２３ｄの離間方向にスイングアーム７１を介在させて制限する構成であり、かつ、支持延設部７４ｂを備えた。よって、無理な力が爪部２３ｄから入力されたとしても、スイングアーム７１の回動方向には作用しないため、スイングアーム７１を回動方向に対して頑強にする必要もなく、また、回動軸付近の構造を頑強にする必要もないまま、十分な制限状態の維持を達成することができる。

　次に、トグルスプリングの作用について説明する。図１１は実施例１のトグルスプリングを備えた部分の概略説明図、図１２は実施例１のトグルスプリングの機械的な動作を表す概略図、図１３は実施例１のトグルスプリング及びモータのトルク作用範囲とスイングアームの位置関係を表す特性図である。横軸はスイングアーム７１の回動位置を表し、ロック状態の位置（以下、ロック位置）と、アンロック状態の位置（以下、アンロック位置）と、その中央位置とを表す。縦軸は、スイングアーム７１に作用するトルクを示す。縦軸上方は、ロック方向に作用するトグルスプリングトルクを表し、縦軸下方は、アンロック方向に作用するトグルスプリングトルクを表す。

　図１１に示すように、トグルスプリング１００は弾性力を発生するコイル部100aと、コイル部100aから延在されスイングアーム７１と係合するスイングアーム側足部101と、スイングアーム側足部101を略直角方向に屈曲し、スイングアーム７１に形成された係合孔750内に回動自在に挿入される挿入部102を有する。同様に、トグルスプリング１００は、コイル部100aから延在され支持延設部７４ｂと係合する車体側足部103と、車体側足部103を略直角方向に屈曲し、支持延設部７４ｂに形成された係合孔７４ｂ１内に回動自在に挿入される挿入部104を有する。

　図１２の上面視概略図と対応して説明する。図１１はスイングアーム７１が中立位置における横方向から見た概略図であり、対応する上面構成は、図１２の中立位置の部分に示す図である。このとき、トグルスプリング１００は屈曲した状態とされている。この場合、トグルスプリング１００はそれぞれの足部101及び103を押し広げようとするが、その力はスイングアーム７１の回動中心に対して径方向に作用しており、スイングアーム７１を回動させる方向には作用しない。この状態から、スイングアーム７１がモータ731によりロック方向に回動すると、コイル部100aが図１２中の下方に変位する。これにより、トグルスプリング１００のそれぞれの足部101及び103を押し広げようとする力は、スイングアーム７１のロック方向への回転成分を有するようになり、このトルクによってスイングアーム７１はロック位置に向けて付勢される。同様に、スイングアーム７１がモータ731によりアンロック方向に回動すると、コイル部100aが図１２中の上方に変位する。これにより、トグルスプリング１００のそれぞれの足部101及び103を押し広げようとする力は、スイングアーム７１のアンロック方向への回転成分を有するようになり、このトルクによってスイングアーム７１はアンロック位置に向けて付勢される。

　このように、スイングアーム７１の回動とトグルスプリング１００の動作の関係を見ると、トグルスプリング１００がスイングアーム７１と支持延設部７４ｂとの間の隙間において移動していることが分かる。これらの移動に伴い、フリクションが発生することから、トグルスプリング１００には、挿入部７４ｂ１と挿入部750とがスイングアーム回動中心と一列に並んだ位置（以下、スプリング中心位置と記載する。）を中心として両方向に所定の不感帯が生じる。言い換えると、トグルスプリング１００がスプリング中心位置にあるときからある程度回動しないと、フリクションに打ち勝つ回動方向トルクを発生することはできないのである。

　上述のトグルスプリングの作用とモータ動作の関係を図１３の特性図及び図１４の係合部材とスイングアームとの位置関係を表す上面視概略図を用いて更に詳細に説明する。尚、実施例１における上面視とは、爪部２３ｄが係合面４１ａ２から離間する方向から見たものと略同一である。ロック機構において説明したように、モータ731は、スイングアーム７１をロック位置もしくはアンロック位置に至る手前側まで動作させる。このとき、モータトルクを出力する範囲は、ロック方向に作用する領域についてはアンロック位置から中央を越えて所定のロック領域に至るまでの範囲（以下、第１の領域と記載する。）であり、一方、アンロック方向に作用する領域についてはロック位置から中央を越えて所定のアンロック領域に至るまでの範囲（以下、第２の領域と記載する。）である。ここで、トグルスプリング１００には不感帯が存在することから、この不感帯内でモータ731の動作を止めてしまうと、スイングアーム７１はトグルスプリング力によって移動することができない。よって、モータ731を動作する際は、必ずトグルスプリング１００の不感帯を越えるように駆動する。言い換えると、第１の領域と第２の領域とがオーバーラップするようにモータ731を制御する。そして、トグルスプリング１００の不感帯は、このオーバーラップする領域と重なる位置に形成されている。これにより、スイングアーム７１をトグルスプリング１００のトルクによってロック位置もしくはアンロック位置に移動させることができる。

　ここで、スイングアーム７１がアンロック位置からロック位置に向けて移動する際のスイングアーム７１と爪部２３ｄとの位置関係について詳述する。図１４に示すように、第１の領域を形成する「手前側の位置」までスイングアーム７１が回動した場合、上面視においてスイングアーム７１と爪部２３ｄとはオーバーラップする。言い換えると、電気式駆動機構であるモータ731により電気的にトルクを付与して「手前側の位置」まで移動させる際、スイングアーム７１の一部である上面視側端部７１ｇは、離間方向から見て爪部２３ｄとオーバーラップする。スイングアーム７１が「手前側の位置」まで回動したときには、スイングアーム７１の上面視側端部７１ｇが爪部中心線よりもロック側に位置するように構成されており、スイングアーム７１の最外径部７１ｆは、回動方向長さに着目したとき、「手前側の位置」において離間方向から見て爪部２３ｄと半分以上オーバーラップするように構成されている。

　更に、実施例１では、スイングアーム７１の回動位置が、図１４に示す「中央の位置」（手前側の位置よりもアンロック側の位置）において、スイングアーム７１の上面視側端部７１ｇが爪部中心線よりもロック側に位置しており、言い換えると、「手前側の位置」よりもアンロック側の「中央の位置」においても、最外径部７１ｆが離間方向から見て爪部２３ｄと半分以上オーバーラップしている。

　更に、アンロック位置から、「中央の位置」よりもアンロック側の位置である「不感帯開始位置」までスイングアーム７１が回動した場合も、同様に、スイングアーム７１の上面視側端部７１ｇは爪部２３ｄの中心線（図１４参照）をロック側に越える位置まで回動している。

　すなわち、実施例１では耐久性の向上等の観点から、モータ731を用いて電気的にトルクを付与する第１の領域と、トグルスプリング１００を用いて機械的にトルクを付与する領域とを形成する。これにより、スイングアーム７１の作動範囲全域をモータにより動作させないため、スイングアーム７１はモータ等に過剰な負荷が作用することを回避して耐久性の向上を図り、トグルスプリング１００により所定位置に付勢力を作用させることで安定して所定位置を維持する。

　ここで、仮に、トグルスプリング１００のみで作動する領域に到達した際に、スイングアーム７１と爪部２３ｄとが全く係合していない、すなわち離間する方向から見て全くオーバーラップしていない場合、トグルスプリング１００の弾性力のみにロック状態の達成を依存することになる。しかし、スイングアーム７１にはコンタミ（ごみや泥等）や寒冷地における氷結等によって小さなトルクでは動作が十分に確保されない場面が想定され、そのような場面でトグルスプリング１００の弾性力のみに依存すると、十分な回動が得られないおそれがあり、ロック動作に対する信頼性が懸念される。

　これに対し、モータ731により電気的にしっかりとトルクを付与可能な第１の領域が終了する前に、スイングアーム７１と爪部２３ｄとが上面視においてオーバーラップするように構成することで、ロック動作に対する信頼性を確保でき、耐久性の向上と信頼性の向上の両立を図ることができる。

　次に、不感帯は、スイングアーム７１の中央位置よりもロック側にオフセットした領域に設定する。言い換えると、不感帯が中立位置からアンロック側に存在する領域内よりも中立位置からロック側に存在する領域内に多く重なる位置に形成されている。ここで、具体的な不感帯オフセット方法について説明する。上記図１２の説明では、説明の簡単のため、中立位置において、挿入部７４ｂ１と挿入部750とがスイングアーム回動中心と一列に並んだスプリング中心位置として説明したが、このスプリング中心位置を若干ロック側にオフセットして形成することで、不感帯をオフセット配置できる。このように、不感帯をロック側にオフセット配置することで、より確実にアンロック状態を確保することができる。

　次に、アンロック状態を確保する理由について説明する。基本的に車両停止時であれば、特に振動等が入力されることはなく、スイングアーム７１が影響を受けることはないため、充電中のように車両停止状態であれば、ロック状態を維持することは困難ではない。これに対し、走行中は振動等が入力されるため、スイングアーム７１の共振周波数振動が入力されると、スイングアーム７１をアンロック状態にしているにも関わらずロック状態に移動するおそれがある。すると、いざ、操作者が車両を充電スタンドに停車して充電しようとしたときに、スイングアーム７１がロック状態にあるため、充電用コネクタ２を差し込むことができない。操作者は、特にロック機構を操作する訳ではない為、このような状況は違和感となる。そこで、走行中に振動等が入力された場合であっても確実にアンロック状態を確保することで、操作者の違和感を回避するものである。

　以上説明したように、実施例１にあっては下記に列挙する作用効果を奏する。
（１）使用者の操作により充電用コネクタ２の係合部と係合する凸部４１ａ（被係合部）を有し、係合状態において外部電源からの電力が供給される充電ポート４と、爪部２３ｄ（係合部）と凸部４１ａとが係合状態にある時に、爪部２３ｄが凸部４１ａと離間する解除操作を規制することで、係合状態の解除を制限するスイングアーム７１（制限部材）と、通電駆動によりスイングアーム７１を動作させることで、離間方向から見て爪部２３ｄとオーバーラップして爪部２３ｄの解除操作を規制するロック状態と、爪部２３ｄとオーバーラップせずに解除操作を許容するアンロック状態とを達成するロック機構７（ロック状態制御手段）と、を有し、ロック機構７は、スイングアーム７１をロック状態もしくはアンロック状態である所定位置まで移動させるときに、所定位置よりも手前側までモータ731により電気的にトルクを付与することで移動させる電気式駆動機構と、手前側から所定位置までをスイングアーム７１と車体側との間に設けたトグルスプリング１００（機械的にトルクを付与することで移動させる機械式駆動機構）とを有し、スイングアーム７１の一部は、ロック状態へ移動させるときの手前側位置において離間方向から見て爪部２３ｄとオーバーラップすることとした。
　よって、スイングアーム７１の作動範囲全域をモータにより動作させないため、スイングアーム７１はモータ等に過剰な負荷が作用することを回避することができ、耐久性の向上を図ることができる。また、トグルスプリング１００により移動させるため、所定位置に付勢力を作用させることができ、安定して所定位置を維持することができる。また、電気的にトルクを付与可能な位置でスイングアーム７１と爪部２３ｄとがオーバーラップするため、ロック動作に対する信頼性を確保できる。

　（２）スイングアーム７１の最外径部７１ｆは、手前側位置において離間方向から見て爪部２３ｄと半分以上オーバーラップする。よって、電気的にトルクを付与可能な位置でしっかりとロック状態を確保できるため、信頼性の向上を図ることができる。

　（３）ロック機構７は、トグルスプリング１００のスプリング力によりスイングアーム７１が動作しない不感帯を有し、スイングアーム７１の最外径部７１ｆは、不感帯において離間方向から見て爪部２３ｄとオーバーラップすることとした。
　よって、不感帯においてスイングアーム７１の作動が確保できない場合であってもロック状態を確保できる。

　（４）ロック機構７は、スイングアーム７１をロック状態に動作させるときにモータ731のトルクが作用する第１の領域と、アンロック状態に動作させるときにモータ731のトルクが作用する第２の領域とがオーバーラップするようにモータ731を制御すると共に、トグルスプリング１００のスプリング力によりスイングアーム７１が動作しない不感帯が、オーバーラップする領域と重なる位置に形成されている。
　よって、不感帯にあってはモータ731により電気的にトルクを付与させることができるため、スイングアーム７１の作動を確保できる。また、不感帯以外ではスイングアーム７１をトグルスプリング１００のトルクによってロック位置もしくはアンロック位置に移動させることができる。

　（５）機械式駆動機構として、トグルスプリング１００を設けた。よって、簡単な構成で所望の領域にのみ付勢力を付与することができ、低コストで安定した作動を実現できる。

　（６）制限部材は、回動によりロック状態とアンロック状態とに切り替えるスイングアームである。よって、簡易な構成でありながら、十分な制限状態の維持を達成することができる。また、既存のオートドアロック機構等にも採用されている部品をそのまま流用することで製造コストの低減を図ることもできる。

　以上、実施例に基づいて本願発明を説明してきたが、他の構成であってもよい。実施例１では充電ポートとして車両前方に備えられた例を示したが、車両後方に備えた場合や車両側面に備えた場合でもよい。また、実施例では電気自動車について説明したが、プラグインハイブリッド車両等でも構わない。

　また、実施例１では、トグルスプリングとしてコイルばねを用いた構成を例に示したが、他の構成であっても同様の作用を示すものであれば、問題なく適用可能である。例えば、シーソー型のトグルスイッチのような付勢力の与え方でもよい。また、実施例１，２では、ロック機構として、回動により制限する状態と制限しない状態とを切り替える例について説明したが、回動に限らず、前後方向や左右方向にスライドする構成により切り替える構成であっても構わない。また、実施例では図１４に示すように、爪部中心線とロック位置とが同じ位置とされているが、ロック位置は更に回動した位置、もしくは若干手前側の位置であってもよい。

Claims

　使用者の操作により充電用コネクタの係合部と係合する被係合部を有し、係合状態において外部電源からの電力が供給される充電ポートと、
　前記係合部と前記被係合部とが係合状態にある時に、前記係合部が前記被係合部と離間する解除操作を規制することで、係合状態の解除を制限する制限部材と、
　通電駆動により前記制限部材を動作させることで、前記離間方向から見て前記係合部材とオーバーラップして前記係合部の解除操作を規制するロック状態と、前記係合部材とオーバーラップせずに前記解除操作を許容するアンロック状態とを達成するロック状態制御手段と、
　を有し、
　前記ロック状態制御手段は、前記制限部材をロック状態もしくはアンロック状態である所定位置まで移動させるときに、前記所定位置よりも手前側位置までをモータにより電気的にトルクを付与することで移動させる電気式駆動機構と、前記手前側位置から前記所定位置までを機械的にトルクを付与することで移動させる機械式駆動機構と、を有し、
　前記制限部材の一部は、ロック状態へ移動させるときの前記手前側位置において前記離間方向から見て前記係合部材とオーバーラップすることを特徴とする電動車両の充電ポート装置。
　請求項１に記載の電動車両の充電ポート装置において、
　前記制限部材は、前記手前側位置において前記離間方向から見て前記係合部材と半分以上オーバーラップすることを特徴とする電動車両の充電ポート装置。
　請求項１または２に記載の電動車両の充電ポート装置において、
　前記制限手段は、前記機械式駆動機構により前記制限部材が動作しない不感帯を有し、前記制限部材は、前記不感帯において前記離間方向から見て前記係合部材とオーバーラップすることを特徴とする電動車両の充電ポート装置。
　請求項３に記載の電動車両の充電ポート装置において、
　前記制限手段は、前記制限部材をロック状態に動作させるときに前記モータのトルクが作用する第１の領域と、前記アンロック状態に動作させるときに前記モータのトルクが作用する第２の領域とがオーバーラップするように前記モータを制御すると共に、前記不感帯が、前記第１の領域と前記第２の領域とがオーバーラップする領域と重なる位置に形成されていることを特徴とする電動車両の充電ポート装置。
　請求項１ないし４いずれか１つに記載の電動車両の充電ポート装置において、
　前記機械式駆動機構は、前記制限部材と前記車体側との間に設けられたトグルスプリングであることを特徴とする電動車両の充電ポート装置。
　請求項１ないし５いずれか一つに記載の電動車両の充電ポート装置において、
　前記制限部材は、回動によりロック状態とアンロック状態とに切り替えるスイングアームであることを特徴とする電動車両の充電ポート装置。