JP4967966B2 - 充電口構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電気自動車の電源として用いられるバッテリユニットの充電口構造に関する。

電気自動車は、走行するための電源として、バッテリユニットを搭載している。バッテリユニットは、バッテリモジュールと、当該バッテリモジュールを収容するバッテリケースとなどを備えている。

バッテリモジュールは充電される必要がある。このため、車体の外壁には、充電口が設けられている。一般に、充電口は、車体の外壁に形成される凹部内に設けられている。この凹部は、リッドによって覆われている。リッドは、凹部の周縁に設けられるヒンジによって、凹部を開閉可能に覆っている。

充電口には、充電ガンの端子と電気的に接続される端子や、充電ガンが挿入されているかどうかを確認するスイッチが配置されている。そして、上記端子や上記スイッチは、充電口キャップによって開閉可能に覆われている。充電口キャップは、ヒンジによって、充電口内を覆っている。

一方、リッドが閉まっている状態であっても、充電口キャップが最後まで閉まっていない状態が起こりえる。これは、例えば、充電口キャップの開閉方向とリッドの開閉方向とが同じ場合に発生しやすい。

この点について具体的に説明すると、リッドの開閉方向と充電口キャップの開閉方向とが同じである場合、充電口キャップが開いている状態においてリッドを閉めようとすると、リッドが充電口キャップに当接する。このとき、充電口キャップの開閉方向とリッドの開閉方向とが同じであるので、充電口キャップは、リッドに付勢されて閉まる方向に回動する。この状態でリッドが閉まると、当該リッドによって凹部が覆われるので、充電口キャップが最後まで閉まっているどうかを目視することができず、それゆえ、リッドが閉まっていても充電口キャップが開いている状態が生じえる。

リッドが閉まっていても充電口キャップが開いている状態では、自動車の走行中の振動によって充電口キャップが振動し、この振動によって充電口キャップがリッドや充電口にぶつかることが考えられる。充電口キャップがリッドや充電口にぶつかると騒音が発生するので好ましくない。

また、充電口キャップ部が完全に閉まっていない状態で充電口の防水を確保しようとすると、凹部とリッドとの間でも防水性を持たせなければならず、２重の防水構造が必要となってしまう。

このため、充電口キャップを確実に閉めるようにする構造が提案されている。この種の構造では、リッドのヒンジ軸と充電口キャップのヒンジ軸とは、それぞれの延長線が９０で交われるように配置されている。これは、充電口キャップの開閉方向とリッドの開閉方向とが異なることに起因して、充電口キャップが開いている状態でリッドを閉めようとして当該リッドが充電口キャップに当接しても、リッドによる付勢によっては充電口キャップが閉まらないことを利用するものである。この結果、リッドと充電口キャップとを別々に閉めるようになり、それゆえ、充電口キャップが最後まで閉められるようになる（例えば、特許文献１参照。）。
特開平７−２９６３５号公報

特許文献１のように、充電口キャップのヒンジ軸とリッドのヒンジ軸とが、それぞれの延長線が交差するように配置されると、それぞれの開閉方向が異なるようになり、それゆえ、リッドを閉める際に当該リッドが充電口キャップに当接しても、充電口キャップはリッドの付勢によっては閉まらなくなる。

しかしながら、特許文献１のように、充電口キャップのヒンジ軸とリッドのヒンジ軸とのそれぞれの延長線が交差するような場合では、充電口キャップとリッドとの衝突の衝撃は、充電口キャップのヒンジへ当該ヒンジの可動方向ではない方向に作用する。

ヒンジの可動方向（折れ曲がる方向）ではない方向に荷重が入力すると、ヒンジがねじれるなどするので、ヒンジが可動しなくなる破損が生じやすくなる。ヒンジが可動しなくなると、充電口キャップの防水性が損なわれる可能性があり好ましくない。

したがって、本発明の目的は、ヒンジが可動しなくなる破損を抑制しつつ、リッドが閉まっている状態において充電口キャップが開いている状態が生じることを防止できる充電口構造を提供することである。

本発明の充電口構造は、車体に搭載されるバッテリユニットを充電する際に用いられる充電口を備える充電口構造である。前記充電口構造は、前記車体に形成されて外側に円形状に開口する凹部と、前記凹部を開閉可能に覆うリッドと、ヒンジ軸を備えて前記車体に設けられるとともに前記ヒンジ軸回りに前記リッドを回動可能に支持するリッド用ヒンジと、前記凹部内に設けられて、円筒状であって端面に端子を備える前記充電口と、前記端子を開閉可能に覆う充電口キャップと、前記端面の縁にヒンジ軸を備えて前記充電口に設けられるとともに前記ヒンジ軸回りに前記充電口キャップを回動可能に支持する充電口キャップ用ヒンジとを備える。前記充電口キャップ用ヒンジのヒンジ軸は、前記リッド用ヒンジのヒンジ軸と平行であるとともに、前記充電口において前記リッド用ヒンジと反対側に配置される。前記充電口キャップは、前記バッテリを充電するべく開いた位置をより開いた位置で前記凹部の開口縁に当接する。

本発明によれば、ヒンジが可動しなくなる損傷を抑制しつつ、リッドが閉まっている状態において充電口キャップが開いている状態が生じることを防止できる。

本発明の一実施形態に係る充電口構造を、図１〜４を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る充電口構造を備える電気自動車１０の一例を示している。図１に示すように、電気自動車１０は、車体１１の後部に配置された走行用のモータ１２および充電装置１３と、車体１１の床下に配置されるバッテリユニット１４などを備えている。

図１は、車体１１からバッテリユニット１４が取り外された状態を示している。バッテリユニット１４は、ハウジングとしてのバッテリケース５０と、当該バッテリケース５０内に収容されるバッテリモジュール６０（図中一部示す）となどを備えている。なお、バッテリモジュール６０は、図中点線で示されている。

バッテリモジュール６０は、充電される必要がある。このため、車体１１の後部の側壁部には、充電口８００（図３に示す）が設けられている。充電口８００は、後述される凹部８０１（図３に示す）内に収容されている。凹部８０１は、外部へ向かって開口しており、当該開口がリッド８０２によって覆われている。充電口８００は、充電装置１３と電気的に接続されており、図示しない充電ガンから供給される電力が充電口８００を介して充電装置１３に送られる。充電装置１３に送られた電力が、バッテリモジュール６０に送られる。

図２は、図１中に示されるＦ２の範囲を拡大して示している。図２は、車体１１においてリッド８０２の近傍を拡大して示している。図３は、図２中に示されるＦ３−Ｆ３線に沿って示す、リッド８０２の近傍を示す断面図である。図３は、本実施形態の充電口構造８０３を示している。

図３に示すように、リッド８０２は、リッド用ヒンジ８０４によって凹部８０１の開口を開閉可能に覆っている。なお、図３中において、閉まった状態にあるリッド８０２を２点鎖線で示すとともに、開いた状態にあるリッド８０２を実線で示している。また、図２中、リッド用ヒンジ８０４のヒンジ軸８０５を２点鎖線で示している。

図３に示すように、充電口８００は、凹部８０１内に収容されている。充電口８００は、凹部８０１の底面８０６から外側に向かって突出する形状である。充電口８００の端面８０７は、充電口キャップ８０８によって開閉可能に覆われている。図４は、充電口キャップ８０８とリッド８０２とが開いている状態を示す平面図である。図４は、凹部８０１内と、充電口８００の端面８０７とを示している。

図４に示すように、凹部８０１の外形形状は、略円形である。それゆえ、リッド８０２も円形状である。充電口８００は、凹部８０１と略同心上に配置される円筒状である。充電口８００の端面８０７には、バッテリモジュール６０を充電する際に凹部８０１内に挿入される充電ガン（図示せず）の端子と電気的に接続される一対の端子８０９と、充電ガンの端子と充電口８００の端子８０９とが電気的接続しているかどうかを検出するスイッチ８１０とが設けられている。

充電口キャップ８０８は、充電口キャップ用ヒンジ８１１によって、充電口８００に固定されており、端面８０７（端子８０９とスイッチ８１０と）を開閉可能に覆っている。図３，４に示すように、充電口キャップ用ヒンジ８１１は、充電口８００の端面８０７の縁において、リッド用ヒンジ８０４と反対側に配置されている。そして、充電口キャップ用ヒンジ８１１のヒンジ軸８１２は、リッド用ヒンジ８０４のヒンジ軸８０５と平行に配置されている。

なお、図３中、閉じた状態にある充電口キャップ８０８は実線で示されており、開いた状態にある充電口キャップ８０８は、２点鎖線で示されている。なお、充電口キャップ８０８は、開く方向に付勢されている。

充電口キャップ用ヒンジ８１１の構造を具体的に説明すると、図４に示すように、充電口８００には、充電口キャップ８０８に向かって突出する一対の充電口側突部８３０が形成されている。充電口キャップ８０８には、キャップ側突部８３１が形成されている。キャップ側突部８３１は、一対の充電口側突部８３０間に収容されている。このように、一列に並んだ充電口側突部８３０とキャップ側突部８３１をヒンジ軸８１２が貫通することによって、充電口キャップ８０８は、ヒンジ軸８１２回りに回動自由に充電口８００に固定される。

充電口８００の周縁部において充電口キャップ用ヒンジ８１１の反対側（リッド８０２側）には、ロック部８２０が設けられている。ロック部８２０は、充電口８００に設けられるロック部用ヒンジ８２１と、ロック部用アーム８２２とを備えている。

ロック部用ヒンジ８２１は、充電口キャップ用ヒンジ８１１と反対側に配置されており、ヒンジ軸８２３回りにロック部用アーム８２２を回動自由に支持している。ヒンジ軸８２３は、充電口キャップ用ヒンジ８１１のヒンジ軸８１２と平行に配置されている。それゆえ、ロック部用アーム８２２は、図３中に２点鎖線で示すように、ロック位置Ｐ１と解除位置Ｐ２との間で回動自由となる。なお、解除位置Ｐ２は、ロック位置Ｐ１に対して外側に開いた位置である。

ロック部用アーム８２２の先端部には、当該ロック部用アーム８２２がロック位置Ｐ１にある状態（閉じている状態）において閉まった状態にある充電口キャップ８０８の縁に係合する係合部８２４が設けられている。ロック部用アーム８２２が解除位置Ｐ２まで回動すると、係合部８２４と充電口キャップ８０８の周縁との係合が解除される。

図３，４には、リッド８０２の開方向Ａ１と閉方向Ａ２と、充電口キャップ８０８の開方向Ｂ１と閉方向Ｂ２とが示されている。上記のように、リッド用ヒンジ８０４のヒンジ軸８０５と充電口キャップ用ヒンジ８１１のヒンジ軸８１２とが、凹部８０１と充電口８００とにおいて互いに反対側に位置する端部に配置されることによって、リッド８０２の開閉方向Ａ１，Ａ２と、充電口キャップ８０８の開閉方向Ｂ１，２とが異なる。

具体的には、リッド８０２が閉まる際には、当該リッド８０２の先端部８０２ａ（リッド用ヒンジ８０４と反対側の端部）は、リッド用ヒンジ８０４から充電口キャップ用ヒンジ８１１側に向かって移動する。また、リッド８０２が開く際には、当該リッド８０２の先端部８０２ａは、充電口キャップ用ヒンジ８１１側からリッド用ヒンジ８０４側に移動する。

これに対して、充電口キャップ８０８が閉まる際には、当該充電口キャップ８０８の先端部８０８ａ（充電口キャップ用ヒンジ８１１と反対側の端部）は、充電口キャップ用ヒンジ８１１側からリッド用ヒンジ８０４側へ移動する。また、充電口キャップ８０８が開く際には、充電口キャップ８０８の先端部８０８ａは、リッド用ヒンジ８０４側から充電口キャップ用ヒンジ８１１側へ移動する。

このように、リッド８０２の開方向Ａ１と充電口キャップ８０８の開方向Ｂ１とが互いに異なり、かつ、リッド８０２の閉方向Ａ２と充電口キャップ８０８の閉方向Ｂ２とが互いに異なることによって、リッド８０２を閉める際にリッド８０２が充電口キャップ８０８に衝突しても、充電口キャップ８０８は、リッド８０２の付勢によっては閉まらない。

しかしながら、リッド８０２と充電口キャップ８０８との衝突の際に充電口キャップ８０８に入力される衝撃は、充電口キャップ８０８の可動方向（折れ曲がる方向）に沿って入力される。

言い換えると、リッド用ヒンジ８０４のヒンジ軸８０５と充電口キャップ用ヒンジ８１１のヒンジ軸８１２とが平行であることによって、リッド８０２と充電口キャップ８０８との衝突に起因する荷重の入力方向は、それぞれのヒンジ８０４，８１１の可動方向（折曲がる方向）に沿う。

ヒンジ軸８０５，８１２が平行でない場合は、衝突の際の荷重がそれぞれのヒンジ８０４，８１１の可動方向に沿って作用しないので、それぞれのヒンジ８０４，８１１がねじられる。このねじりによって、充電口キャップ用ヒンジ８１１の充電口側突部８３０とキャップ側突部８３１とが変形する。充電口側突部８３０とキャップ側突部８３１とが変形すると、充電口キャップ用ヒンジ８１１は、可動できなくなる。しかしながら、ヒンジ軸８０５，８１２が平行であることによって、衝撃が入力されても、ヒンジ８０４，８１１にねじれが生じることがない。

このように構成される充電口キャップ構造では、リッド８０２の開閉方向Ａ１，Ａ２と充電口キャップ８０８の開閉方向Ｂ１，Ｂ２とが逆であることによって、リッド８０２が閉まる際の当該リッド８０２による付勢力によっては、充電口キャップ８０８は閉まらない。それゆえ、充電口キャップ８０８とリッド８０２とは、それぞれ別々に閉めなければならいので、充電口キャップ８０８が最後まで閉められるようになる。

さらに、リッド８０２と充電口キャップ８０８との衝突に起因する荷重が、リッド用ヒンジ８０４の可動方向に沿って入力されるともに、充電口キャップ用ヒンジ８１１の可動方向に沿って入力されるので、これらヒンジ８０４，８１１がねじられることがなく、それゆえ、これらヒンジ８０４，８１１が可動できなくなるような変形が生じることが抑制される。

以上のことより、本実施形態の充電口構造では、リッド用ヒンジ８０４と充電口キャップ用ヒンジ８１１とが可動しなくなる損傷を抑制しつつ、リッド８０２が閉まっている状態において充電口キャップ８０８が開いている状態が生じることを防止できる。

なお、本実施形態では、車体１１の後部に配置されているモータ１２が説明されたが、モータ１２の配置位置はこれに限定されない。例えば、モータ１２は、車体１１の前部に配置されてもよい。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
車体に搭載されるバッテリユニットを充電する際に用いられる充電口を備える充電口構造であって、
前記車体に形成されて外側に開口する凹部と、
前記凹部を開閉可能に覆うリッドと、
ヒンジ軸を備えて前記車体に設けられるともに前記ヒンジ軸回りに前記リッドを回動可能に支持するリッド用ヒンジと、
前記凹部内に設けられて端子を備える前記充電口と、
前記端子を開閉可能に覆う充電口キャップと、
ヒンジ軸を備えて前記充電口に設けられるとともに前記ヒンジ軸回りに前記充電口キャップを回動可能に支持する充電口キャップ用ヒンジと
を具備し、
前記充電口キャップ用ヒンジのヒンジ軸は、前記リッド用ヒンジのヒンジ軸と平行であるとともに、前記充電口において前記リッド用ヒンジと反対側に配置されることを特徴とする充電口構造。

本発明の一実施形態に係る充電口構造を備える電気自動車の一例を示斜視図。 図１中に示されるＦ２の範囲を拡大して示す平面図。 図２中に示されるＦ３−Ｆ３線に沿って示す、リッドの近傍を示す断面図。 図２に示された充電口キャップとリッドとが開いている状態を示す平面図。

符号の説明

１１…車体、１４…バッテリユニット、８００…充電口、８０１…凹部、８０２…リッド、８０３…充電口構造、８０４…リッド用ヒンジ、８０５…ヒンジ軸、８０８…充電口キャップ、８０９…端子、８１１…充電口キャップ用ヒンジ、８１２…ヒンジ軸。

Claims (1)

1. 車体に搭載されるバッテリユニットを充電する際に用いられる充電口を備える充電口構造であって、
   前記車体に形成されて外側に円形状に開口する凹部と、
   前記凹部を開閉可能に覆うリッドと、
   ヒンジ軸を備えて前記車体に設けられるとともに前記ヒンジ軸回りに前記リッドを回動可能に支持するリッド用ヒンジと、
   前記凹部内に設けられて、円筒状であって端面に端子を備える前記充電口と、
   前記端子を開閉可能に覆う充電口キャップと、
   前記端面の縁にヒンジ軸を備えて前記充電口に設けられるとともに前記ヒンジ軸回りに前記充電口キャップを回動可能に支持する充電口キャップ用ヒンジと
   を具備し、
   前記充電口キャップ用ヒンジのヒンジ軸は、前記リッド用ヒンジのヒンジ軸と平行であるとともに、前記充電口において前記リッド用ヒンジと反対側に配置され、
   前記充電口キャップは、前記バッテリを充電するべく開いた位置をより開いた位置で前記凹部の開口縁に当接する
   ことを特徴とする充電口構造。

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