JP7677564B2 - コンダクティブ充電システムのための電気コネクタ、コネクタアセンブリ、および充電ロボット - Google Patents

Description

本発明は、電気コネクタに関し、より詳細には、充電システム、特に電気自動車用バッテリ、トラクションバッテリなどのコンダクティブ充電システムのための電気コネクタに関する。さらに、本発明は、そのような電気コネクタを備えるコネクタアセンブリおよび充電ロボットに関する。

エレクトロモビリティの分野において、バッテリの充電システムは、高い効率で動作するとともに、耐用年数にわたってその機能性を維持する必要がある。誘導原理（すなわち、ソース側モジュールと負荷側モジュールとの間の電磁誘導によるエネルギー伝達）に従って動作する充電システムは、多くの場合、エネルギー損失が大きく、比較的大きい空間を占める。これは、例えば、電気自動車用バッテリなどの大型充電システムには特に不都合となる。

充電システムでは、ソース側導体と負荷側導体との間を直接流れる電流によってエネルギー伝達が行われる（すなわちコンダクティブ充電システム）ため、効率的なエネルギー伝達を実現するにはそれぞれの導体間に十分な接触力が必要である。この接触力は、通常、それぞれの導体を構成するばね状電気コンタクト要素によって加えられる。したがって、嵌合プロセス中に大きい嵌合力が必要となる。さらに、嵌合プロセス中に導体のコンタクト面が互いに摺動して擦れるため、導体間の電気接触抵抗を減らすための導電層で通常覆われているコンタクト面の摩耗および損傷のリスクが生じる。コンタクト面の損傷により、電気接触抵抗が増加し、充電システムの効率が低下する。

本発明の課題は、上記の問題の少なくとも１つを軽減することにより、充電システムをその嵌合プロセスおよび／または寿命に関して改良することである。

この目的は、電気コネクタ、例えば、電気自動車用バッテリ、トラクションバッテリなどのコンダクティブ充電システムのための電気コネクタであって、１５ｋＷ超、好ましくは２２ｋＷ超の伝送容量を有し、嵌合方向に沿って相手側コネクタと嵌合するように構成され、導電性コンタクト面をそれぞれ有する少なくとも２つの、好ましくは同一の剛性コンタクト要素を備え、各コンタクト面は、嵌合方向に対して少なくとも部分的に傾斜（inclined）し、好ましくは斜め（oblique）であり、少なくとも２つのコンタクト要素は、嵌合方向に対して周方向に沿って互いに離間している、電気コネクタを提供することによって達成される。特に、各コンタクト面は少なくとも１つの面法線ベクトル（surface normal vector）を有し、この面法線ベクトルは、嵌合方向を向く第１のベクトル成分と嵌合方向に垂直な第２のベクトル成分とを含むことができる。

この解決策は、コンタクト面の傾斜によって、コンタクト面が相手側コネクタの対応するコンタクト面で摺動することを防ぐことができるため、有利である。言い換えると、電気コネクタのコンタクト面を、当接のみによって、相手側コネクタの対応するコンタクト面に電気的に接触させることができる。したがって、嵌合プロセス中に生じる摩耗の量が減り、必要な嵌合力が小さくなる。

互いに分離した少なくとも２つのコンタクト要素を設けることにより、電気コネクタを、交流電流、好ましくは１０Ａ～１００Ａなどの４０Ａ前後の交流電流を通すために使用することができる。さらに、傾斜したコンタクト面を有する少なくとも２つのコンタクト要素を、以下でさらに説明するように、セルフセンタリング機能を満たすように構成することができる。

上記の解決策を、以下の任意選択の特徴のうちの１つまたは複数を追加することによってさらに改良することができる。以下の任意選択の特徴の各々は、それ自体有利であり、他の任意選択の特徴と独立して組み合わせることができる。

第１の実施形態によれば、電気コネクタの各々は、例えば三相電流を通すための３つのコンタクト要素を備えることができる。さらに、３つのコンタクト要素は、３つの機械的当接点を提供することができる。これは、３つの機械的当接点により、安定位置のための平面を正確に画定する（すなわち３点安定性）ため、電気コネクタにとって安定性の点で有利である。

場合により、必要な電気エネルギー伝達に応じて、電気コネクタは、好ましくは円形構成に配置されて同じ半径を有する４つ以上の複数のコンタクト要素を備えていてもよい。

別の実施形態によれば、少なくとも２つのコンタクト要素は、単独構造（solitary structure）であってよく、少なくとも１つの間隙を少なくとも２つのコンタクト要素間に形成することができる。より正確には、少なくとも２つのコンタクト要素は、分離構造（detached structure）、独立型（freestanding）、自立式（self-supporting）、および／または自立型（self-standing）であってよい。電気コネクタに３つ以上のコンタクト要素が含まれる場合、すべてのコンタクト要素が対になって間隙を形成することができる。前記間隙を用いて、必要な隙間距離および沿面距離を維持することができる。

本発明の別の態様によれば、電気コネクタは、ベースプレート、好ましくは円形、矩形、長円形、および多角形のディスク状ベースプレートのうちの１つを備えることができ、少なくとも２つのコンタクト要素は、嵌合方向に沿ってベースプレートを通って延びることができる。特に、各コンタクト要素は、ベースプレートを貫通し、ベースプレートによりしっかりと保持され得る。ベースプレートは、コンタクト要素を取り付ける手段として機能することができ、したがってコンタクト要素の紛失を防ぐため、これは特に有利である。ベースプレートを電気絶縁材料、好ましくは樹脂から形成して、少なくとも２つのコンタクト要素間の電気絶縁体として機能するようにしてもよい。

あるいは、少なくとも２つのコンタクト要素のうちの少なくとも一方を、ナックル継手などの継手を介してベースプレートに取り付けて、嵌合方向に垂直に延びる旋回軸の周りを旋回可能にしてもよい。本実施形態により、少なくとも２つのコンタクト要素のコンタクト面と相手側コネクタの対応するコンタクト面との位置ずれを、継手の動きの範囲内で補償することができるため、食込みおよび接触不良を防ぐ。

各コンタクト要素は接触部と端子部とを含むことができ、接触部は、コンタクト面を含み、ベースプレートから嵌合方向に突出する。端子部は、例えば、ベースプレートの外縁部からベースプレートの反対側縁部に向かって延びるスリットを通って、嵌合方向に逆らってベースプレートを貫通することができる。端子部は、例えばクランピング、溶接、はんだ付け、または同等の結合方法によって、電気コネクタの内部ケーブルまたはワイヤをそれぞれのコンタクト要素に接続するように機能することができる。加えてまたはあるいは、端子部は、それぞれのコンタクト要素を上記継手に取り付けるように機能することができる。

さらに、電気コネクタは、電気絶縁材料、好ましくは樹脂から形成されたコネクタハウジングを備えることができる。コネクタハウジングは、少なくとも２つのコンタクト要素および／または電気コネクタの内部ケーブルもしくはワイヤを少なくとも部分的に囲むことができる。コネクタハウジングは、ベースプレートに固定して取り付けられたコネクタケーシングまたはコネクタシェルであってよい。特に、コネクタハウジングのハウジング壁は、ベースプレートの外周に沿って延び、嵌合方向に沿って突出することができる。したがって、コネクタハウジングは、電気コネクタを、外的影響、化学的影響、機械的影響、または水、汚れ、もしくは埃などの他の有害な影響から保護することができる。

あるいは、コネクタハウジングは、ベースプレートにばねで可動に取り付けられたコネクタケーシングまたはコネクタシェルであってよい。本実施形態において、コネクタハウジングを、非嵌合状態で少なくとも２つのコンタクト要素を保護する位置から、嵌合状態で少なくとも２つのコンタクト要素を露出させる位置へ動かすことができる。言い換えると、コネクタハウジングを、嵌合プロセスの前または間に嵌合方向に逆らって後退させることかできる。

場合により、ベースプレートは、少なくとも２つのコンタクト要素が取り付けられる少なくとも１つのソケットを備えることができる。好ましくは、少なくとも２つのコンタクト要素は少なくとも１つのソケットにしっかりと取り付けられ、それぞれの傾斜位置に固定して保持される。少なくとも１つのソケットは、それぞれのコンタクト要素を機械的に支持するため、全体的な安定性が高まる。

さらに別の可能な実施形態において、各コンタクト要素を別々のソケット、好ましくは単独のソケットに位置決めすることができる。本実施形態は、電気コネクタの材料節約設計を示し、より軽量になるため有利である。より正確には、ソケットの材料は、それぞれのコンタクト要素を機械的に支持する必要がある場合にのみ集中され限定される。

各ソケットは、ペデスタル状またはピラー状ブロックとしてベースプレートから嵌合方向に沿って突出することができる。ソケットをベースプレートにより一体に形成して、部品の数を減らすことが好ましい。さらに、少なくとも２つのコンタクト要素は、打ち抜きまたは型押しによるプレート状コンタクト要素であってよく、それぞれのソケットの周りで曲げられ、ソケットは、それぞれのコンタクト要素のコンタクト面に平行な傾斜取付面を有し、コンタクト要素は取付面を少なくとも部分的に覆う。したがって、取付面は、それぞれのコンタクト要素が当接し押圧する機械的支持部を提供することができる。

さらに別の実施形態によれば、少なくとも２つのコンタクト要素のコンタクト面は、ベースプレートの中心に対して、外方、好ましくは斜め外方、および内方、好ましくは斜め内方のうちの一方を向き、ベースプレートの中心は、質量中心、重心、またはベースプレートの２つ以上の対称軸の交点である。場合により、ベースプレートの中心を通るベースプレートの中心軸が、嵌合方向に平行に延びることができ、少なくとも２つのコンタクト要素のコンタクト面は、中心軸に斜めに向かう方向、および中心軸から斜めに離れる方向のうちの一方を向くことができる。より正確には、コンタクト面は少なくとも１つの面法線ベクトルを有することができ、この面法線ベクトルは、嵌合方向を向く第１のベクトル成分と、中心および／または嵌合方向に垂直な中心軸の方向を向く、またはこれから離れる方向を向く第２のベクトル成分とを含む。

本実施形態において、少なくとも２つのコンタクト要素を、それぞれのコンタクト面が、嵌合方向に広がるまたは細くなる多面体、例えば角錐台形、または中心軸周りの回転体、例えば円錐台形の面の一部となるように配置することができる。このために、各コンタクト面は、中心軸周りの回転面、例えば円錐、回転放物面、または半球に対する接線である少なくとも１つの平坦部を含むことができる。あるいは、少なくとも２つのコンタクト要素の各コンタクト面は、中心軸周りの回転面、例えば円錐、回転放物面、または半球の一部である、少なくとも１つの湾曲した、好ましくは円弧状の部分を含むことができる。より正確には、少なくとも２つのコンタクト要素のコンタクト面を、円形構成において等角形および／または等距離に分散させることができ、これらのコンタクト面は各々、中心および／または中心軸に対して周方向にベースプレートのセグメントに沿って延びることができる。

この構成は、相手側コネクタが相補的に構成されたコンタクト面（すなわち、コンタクト面は、それぞれ嵌合方向に細くなるまたは広がる多面体、例えば角錐台形、または中心軸周りの回転体、例えば円錐台形の面の一部である）を含む適用に有利である。それぞれのコンタクト面は、当接のみによって接触することができるとともに、セルフセンタリング機能を提供する。言い換えると、コンタクト面の幾何構成を使用して、電気コネクタと相手側コネクタとの相対運動を、嵌合方向の並進運動から嵌合方向に垂直な並進運動に変換することができる。これにより、中心軸に向かう並進運動が生じる。したがって、電気コネクタと相手側コネクタとの位置合わせ、特に対応するコンタクト面の位置合わせを容易にすることができる。

加えてまたはあるいは、コネクタハウジングを備える電気コネクタの実施形態において、ハウジング壁を使用してセルフセンタリング機能を実施することができる。特に、ハウジング壁は、嵌合方向に細くなる面取り外縁部を有することができる。相手側コネクタは、電気コネクタを受けるためのレセプタクル開口部を有する相手側ハウジングを備えることができ、レセプタクル開口部は、コネクタハウジングと相補的に形成され、すなわち、レセプタクル開口部は、嵌合方向に広がる面取り内縁部を有する。上記の相対運動の変換を、前記面取り縁部を用いて同様に行うことができる。

１つの可能な実施形態によれば、ハウジング壁およびレセプタクル開口部の形状は、電気コネクタと相手側コネクタとが誤った位置に嵌合することを防ぐための挙動適合機構を含むことができる。より正確には、ハウジング壁およびレセプタクル開口部は、所定の別々の位置のみで互いに挿入可能なキーロック対を形成することができる。本実施形態は、電気コネクタと相手側コネクタとを手で嵌合させる適用に特に有利である。

本発明の別の態様によれば、少なくとも２つのコンタクト要素は、嵌合方向に関して同じ高さを有する。特に、少なくとも２つのコンタクト要素は、嵌合方向に関して同じレベルに位置決めされるため、嵌合プロセス中に、それぞれのコンタクト面が相手側コネクタの対応するコンタクト面に同時に当接することができる。

本発明のさらに別の態様によれば、少なくとも２つのコンタクト要素の各コンタクト面は、こぶ（knob）またはくぼみ（dimple）などの少なくとも１つの凸状突起を有することができる。少なくとも１つの凸状突起を、例えば加圧または鍛造プロセスによってコンタクト要素の製造中に形成することができる。この凸状突起は、電気接触点を画定する手段となる。

場合により、少なくとも２つのコンタクト要素の各コンタクト面は、複数の凸状突起を有することができ、複数の凸状突起のすべての頂点が、共通の多面体および回転体のうちの一方の面に配置される。したがって、複数の電気接触点が画定されることにより、電流のために使用可能な断面積が大きくなる。

別の可能な実施形態において、電気コネクタは、カップリングの一部をさらに含むことができ、カップリングは、以下で説明するように、磁気カップリングおよび機械的カップリングのうちの一方、または両方の組合せである。

特に、電気コネクタは、好ましくはベースプレートの中心に対して同心に取り付けられた、相手側コネクタを引き付けるための、磁気カップリングの有効部分、例えば電磁石、および、磁気カップリングの受動部分、例えば相手側強磁性要素のうちの一方を含むことができる。磁気カップリングの磁力を使用して、電気コネクタおよび相手側コネクタの対応するコンタクト要素間に必要な接触力を生じさせ、同時に、発生する磁力の所定の向きによって対応するコンタクト面間の位置合わせを助けることができる。

加えてまたはあるいは、電気コネクタは、機械的カップリングの機械的ロックデバイスを備えることができ、この機械的ロックデバイスは、相手側コネクタの機械的カップリングの相補ロックデバイスに機械的な噛み合い接続で係合するように構成される。本実施形態は、追加の接触力が必要な適用、または電気コネクタの重量および／またはコストに関する仕様により磁気カップリングを使用できない適用に有利である。

さらに、電気コネクタは、少なくとも１つの、好ましくはばね式のコンタクトピンを備えることができる。このコンタクトピンは可動であり、例えば嵌合方向に逆らって後退可能であり、嵌合方向を向く導電性端部を有する。少なくとも１つのコンタクトピンはポゴピン（pogo pin）であり、補助コンタクトとして機能することができる。このコンタクトピンは、嵌合プロセス中に、少なくとも２つのコンタクト要素のコンタクト面より先に相手側コネクタに当接するため、相手側コネクタに近接している合図となる。ばね式コンタクトピンを設けることにより、ばね式コンタクトピンは、普通なら少なくとも２つのコンタクト要素に損傷を与える機械的衝撃を吸収するダンパとして機能することができる。

一実施形態によれば、電気コネクタは、少なくとも２つのコンタクトピンを備えることができ、少なくとも１つのコンタクトピンは電気コネクタの中性線に接続され、少なくとも１つの他のコンタクトピンは電気コネクタの接地線に接続されるため、それぞれ電気コネクタの中性コンタクトおよび接地コンタクトとして機能する。特に、少なくとも２つのコンタクトピンを、ベースプレートの中心とコンタクト面の接続周線、すなわち、各コンタクト面の最内点もしくは最外点または各コンタクト面の他の明瞭な幾何形状点を通る円形線との間の円形空間内に配置することができる。

少なくとも３つのコンタクト要素と磁気カップリングとを備える実施形態において、少なくとも２つのコンタクトピンを、磁気カップリングと少なくとも３つのコンタクト要素との間の空間に配置することができる。この構成において、上記の３点安定性はコンタクトピンの影響を受けないため、維持される。

加えてまたはあるいは、電気コネクタは、嵌合方向を向く導電性端面を有する少なくとも１つのコンタクトパッドを備えることができる。少なくとも１つのコンタクトパッドを、相手側コネクタの対応するコンタクトピンを鏡写し（mirroredly）で位置決めすることができ、対応するコンタクトピンの端部が当接するように構成することができる。特に、コンタクトパッドの端面は円形または円弧状、特に周方向に延びる円弧状で、コンタクトパッドの延長線の範囲内で一定の位置ずれ、例えば中心軸に対する周方向の回転位置ずれを埋め合わせることができる。

電気コネクタは少なくとも２つのコンタクトパッドを備えることができ、少なくとも１つのコンタクトパッドは電気コネクタの中性線に接続され、少なくとも１つの他のコンタクトパッドは電気コネクタの接地線に接続されることが好ましい。本実施形態は、コンタクトパッドが通常、同等のコンタクトピンよりも軽く、かつ電気コネクタの中性コンタクトおよび接地コンタクトのそれぞれとして同様に機能するため、電気コネクタの重量に関する厳格な仕様がある適用に有利である。

最初に述べた目的を、少なくとも２つのコンタクト要素のコンタクト面が外方を向く、上記実施形態のうちの１つによる電気コネクタと、少なくとも２つのコンタクト要素のコンタクト面が内方を向く、上記実施形態のうちの１つによる相手側コネクタとを備えるコネクタアセンブリであって、電気コネクタのコンタクト面と相手側コネクタのコンタクト面とのすべての接触点が、多面体、例えば角錐台形、および中心軸周りの回転体、例えば円錐台形のうちの一方の面に配置されている、コネクタアセンブリによって達成することもできる。

そのようなコネクタアセンブリは、それぞれのコンタクト面を当接のみによって電気的に接触させることができ、それぞれのコンタクト面間の相対的な摺動がないため有利である。これにより、それぞれのコンタクト面に対する嵌合力が小さくなり、擦れが少なくなるため、嵌合プロセスが容易になり、充電システムの寿命が延びる。

上記コネクタアセンブリの可能な実施形態によれば、コネクタのうちの１つのみが、それぞれのコンタクト面に凸状突起を含むことができ、他のコネクタは、平坦な、平らな、および／または平滑なコンタクト面を有する。したがって、電気接触点が正確に画定される。

別の実施形態によれば、電気コネクタは、磁気カップリングの有効部分、例えば電磁石、および、磁気カップリングの受動部分、例えば相手側強磁性要素のうちの一方を有することができ、相手側コネクタはそれぞれの他方の部分を有する。したがって、電気コネクタと相手側コネクタとの引付け（attraction）を確立することができる。

場合により、コネクタのうちの一方がコンダクティブ充電システムの接地側コネクタであり、他方のコネクタがコンダクティブ充電システムの車両側コネクタである。本実施形態において、本発明を電気自動車用バッテリ、トラクションバッテリなどのコンダクティブ充電システムで使用することができる。

また、上記の目的を、３軸、４軸、または５軸ロボットアームなどのロボットアームと、上記実施形態のうちの１つによる電気コネクタとを備える充電ロボットであって、電気コネクタはロボットアームの端部に取り付けられた接地側コネクタであり、ロボットアームは、自動で動いて、電気コネクタを車両側コネクタに嵌合させるように構成されている、充電ロボットによって達成することができる。したがって、嵌合プロセスを自動化によりさらに容易にすることができる。このために、充電ロボットは、充電ロボットの制御システムに測定値を与えてロボットアームの動きを案内するように構成されたセンサ、好ましくは非接触センサ、例えばカメラおよび／または距離センサをさらに備えることができる。

以下で、図面を参照しながら本発明の例示的な実施形態を説明する。図示し記載する実施形態は説明のためのものにすぎない。実施形態に示す特徴の組合せを上記の説明に従って変更することができる。例えば、実施形態で図示しないが上述した特徴を、その特徴に関連する技術的効果が特定の適用に有利であれば、追加することができる。逆に、実施形態の一部として示す特徴に関連する技術的効果が特定の適用に不要であれば、その特徴を省略することができる。

図中、機能および／または構造に関して互いに対応する要素は、同一の参照符号で示されている。

本開示の１つの可能な実施形態による電気コネクタの概略斜視図である。 本開示の別の可能な実施形態による電気コネクタの概略斜視図である。 図１に示す実施形態による電気コネクタが相手側コネクタと嵌合している様子を示す概略斜視図である。 図３に示す実施形態による電気コネクタおよび相手側コネクタの概略側面図である。 本発明の可能な実施形態によるコネクタアセンブリの概略斜視図である。 本開示の別の可能な実施形態による電気コネクタの概略側面図である。

図１～図６に示す例示的な実施形態を参照しながら、本発明による電気コネクタ１およびコネクタアセンブリ２の可能な実施形態の構造について説明する。

図１は、本発明の例示的な一実施形態による、電気自動車用バッテリ（図示せず）のコンダクティブ充電システムのための電気コネクタ１の斜視図である。電気コネクタ１を、嵌合方向１４に沿って相手側コネクタ１０（図３参照）と嵌合するように構成することができる。このために、電気コネクタ１は、導電性コンタクト面５をそれぞれ有する少なくとも２つの、好ましくは同一の剛性コンタクト要素３を備えることができる。図示した実施形態によれば、少なくとも２つのコンタクト要素３は同じ高さ１６を有し、嵌合方向１４に関して同じレベル１８（図４参照）に位置決めされる。

各コンタクト面５は、嵌合方向１４に対して少なくとも部分的に傾斜（inclined）し、好ましくは斜め（oblique）である。各コンタクト面５が少なくとも１つの面法線ベクトル６を有し、この面法線ベクトル６は、嵌合方向１４を向く第１のベクトル成分７と嵌合方向１４に垂直な第２のベクトル成分８とを含むことがわかる。

さらに、電気コネクタ１はベースプレート２６を備えることができる。図１の例示的な実施形態において、円形のディスク状ベースプレート２６が示される。あるいは、ベースプレート２６は、矩形、長円形、および多角形の１つであってもよい。

図１および図２に示すように、少なくとも２つのコンタクト要素３は、嵌合方向１４に沿ってベースプレート２６を通って延び、ベースプレート２６を貫通し、ベースプレート２６によりしっかりと保持され得る。特に、各コンタクト要素３は、接触部２８と端子部３０とを含むことができ、接触部２８は、コンタクト面５を含み、ベースプレート２６から嵌合方向１４に突出する。端子部３０は、ベースプレート２６の外縁部３４からベースプレート２６の反対側縁部３６に向かって延びるスリット３２を通って、嵌合方向１４に逆らってベースプレート２６を貫通することができる。

ベースプレート２６は、少なくとも２つのコンタクト要素３が取り付けられる少なくとも１つのソケット３８を備えることができる。少なくとも２つのコンタクト要素３が少なくとも１つのソケット３８にしっかりと取り付けられることにより、それぞれの傾斜位置に固定して保持されることが好ましい。

図１および図２に示す実施形態において、電気コネクタ１は３つのコンタクト要素３ａ、３ｂ、３ｃを備え、これらのコンタクト要素３ａ、３ｂ、３ｃは、嵌合方向１４に対して周方向１２に沿って互いに離間している。３つのコンタクト要素３ａ、３ｂ、３ｃは単独型、好ましくは独立型であってよく、対になって間隙４０を形成することができる。さらに、３つのコンタクト要素３ａ、３ｂ、３ｃは、相手側コネクタ１０の対応するコンタクト要素４、４ａ、４ｂ、４ｃ（図３参照）のための３つの機械的当接点４２を提供することができる。

図１において、３つのコンタクト要素３ａ、３ｂ、３ｃのコンタクト面５ａ、５ｂ、５ｃは、ベースプレート２６の中心４４に対して斜め外方を向く。ベースプレート２６の中心４４はベースプレート２６の重心である。３つのコンタクト要素３ａ、３ｂ、３ｃはさらに、ベースプレート２６の中心４４を通り嵌合方向に平行に延びる、ベースプレート２６の中心軸４６から離れる方向を向くことができる。要するに、コンタクト面５ａ、５ｂ、５ｃは各々少なくとも１つの面法線ベクトル６ａ、６ｂ、６ｃを含むことができる。これらの面法線ベクトル６ａ、６ｂ、６ｃは、嵌合方向１４を向く第１のベクトル成分７ａ、７ｂ、７ｃと、嵌合方向１４に垂直な第２のベクトル成分８ａ、８ｂ、８ｃとを含む。第２のベクトル成分８ａ、８ｂ、８ｃは、中心４４および／または中心軸４６から離れる方向を向く。

特に、コンタクト面５ａ、５ｂ、５ｃは、嵌合方向１４に細くなる角錐台形５２の外面４８の一部であり得る。このために、各コンタクト面５ａ、５ｂ、５ｃは、図１に示す少なくとも１つの平坦部５４を含むことができる。あるいは、各コンタクト面５ａ、５ｂ、５ｃは、中心軸４６周りの回転面、例えば円錐、回転放物面、または半球の一部である、少なくとも１つの湾曲した、好ましくは円弧状の部分を含むことができる。さらに、コンタクト面５ａ、５ｂ、５ｃを、円形構成において等角形および等距離に分散させることができ、コンタクト面５ａ、５ｂ、５ｃは各々、中心４４および／または中心軸４６に対して周方向１２にベースプレート２６のセグメントに沿って延びることができる。

必要な電気エネルギー伝達に応じて、電気コネクタ１は、４つ以上の複数のコンタクト要素３を備えていてもよいことを理解されたい。この場合、複数のコンタクト要素３は、ベースプレート２６の中心４４の周りに円形構成に配置され、同じ半径を有することができる。さらに、コンタクト面５を、嵌合方向１４に広がるまたは細くなる任意の種類の多面体の面の一部として、あるいは、嵌合方向１４に広がるまたは細くなる、ベースプレート２６の中心軸４６の周りの任意の種類の回転体の面の一部として配置することができる。

図２において、３つのコンタクト要素３ａ、３ｂ、３ｃのコンタクト面５ａ、５ｂ、５ｃは、中心４４に対して斜め内方を向く。したがって、コンタクト面５ａ、５ｂ、５ｃは、嵌合方向１４に広がる角錐台形５２の内面５０の一部であり得る。

さらに、図１および図２に示す実施形態において、各コンタクト要素３ａ、３ｂ、３ｃは、嵌合方向１４に沿って突出する別々の単独のソケット３８に位置決めされている。各ソケット３８を、取付面５８を有するペデスタル状ブロック５６として、ベースプレート２６により一体に形成することができ、取付面５８は嵌合方向１４に対して傾斜している。

コンタクト要素３ａ、３ｂ、３ｃは、それぞれのソケット３８の周りで曲げられて取付面５８を少なくとも部分的に覆うプレート状コンタクト要素３であってよい。各コンタクト面５ａ、５ｂ、５ｃがそれぞれの取付面５８に平行になるように、コンタクト要素３ａ、３ｂ、３ｃを曲げることが好ましい。これにより、取付面５８は、それぞれのコンタクト要素３ａ、３ｂ、３ｃが当接し押圧する機械的支持部６０を提供することができる。

再び図１を参照すると、各コンタクト面５ａ、５ｂ、５ｃは、こぶ６４またはくぼみ６６などの少なくとも１つの凸状突起９を有することができる。図１に示す実施形態において、各コンタクト面５ａ、５ｂ、５ｃは３つの凸状突起９を有する。必要な電流搬送能力に応じて、各コンタクト面５ａ、５ｂ、５ｃは、４つ以上の複数の凸状突起９を有していてもよい。複数の凸状突起９のすべての頂点６８が、共通の多面体および回転体のうちの一方の面に配置されることが好ましい。

さらに、電気コネクタ１は、少なくとも１つの、好ましくはばね式のコンタクトピン７０を備えることができる。このコンタクトピン７０は可動であり、例えば嵌合方向１４に対して後退可能であり、嵌合方向１４を向く導電性端部７２を有する。少なくとも１つのコンタクトピンは、曲面７８を有する先端７６が嵌合方向１４を向くポゴピン７４であることが好ましい。

図１に示す実施形態において、電気コネクタ１は少なくとも２つのコンタクトピン７０ａ、７０ｂを備えることができる。少なくとも１つのコンタクトピン７０ａは電気コネクタ１の中性線８０（図４参照）に接続され、少なくとも１つの他のコンタクトピン７０ｂは電気コネクタ１の接地線８２（図４参照）に接続されるため、それぞれ電気コネクタ１の中性コンタクト８４および接地コンタクト８６として機能する。

加えてまたはあるいは、電気コネクタ１は、嵌合方向１４を向く導電性の円形端面９４を有する少なくとも１つのコンタクトパッド９２を備えることができる。図２に示す実施形態は、２つのそのようなコンタクトパッド９２ａ、９２ｂを備える。少なくとも１つのコンタクトパッド９２ａは電気コネクタ１の中性線（図示せず）に接続され、少なくとも１つの他のコンタクトパッド９２ｂは電気コネクタ１の接地線（図示せず）に接続される。

各コンタクトピン７０ａ、７０ｂは、位置および大きさという点で、相手側コネクタ１０の対応するコンタクトパッド９２ａ、９２ｂと鏡写しになっていることができる。これは図５に示される。また、図５に見られるように、コンタクトピン７０および／またはコンタクトパッド９２を、ベースプレート２６の中心４４とコンタクト要素３ａ、３ｂ、３ｃおよび／または対応するコンタクト要素４ａ、４ｂ、４ｃの接続周線（connecting circumference）９０との間の円形空間８８内に配置することができる。

さらに図１を参照すると、電気コネクタ１は、（図３および図４に示すように、好ましくはベースプレート２６の中心４４に対して同心に取り付けられた、相手側コネクタ１０を引き付けるための、）磁気カップリング９６の有効部分９８、例えば電磁石１００などの、カップリング９５の一部を含むことができる。この場合、相手側コネクタ１０を、図２に示す実施形態による電気コネクタ１によって構成することができる。特に、相手側コネクタ１０は、磁気カップリング９６の受動部分１０２、例えば相手側強磁性要素１０４を含むことができる。これにより、磁気カップリング９６の磁力１０５を使用して、電気コネクタ１のコンタクト要素３ａ、３ｂ、３ｃと相手側コネクタ１０の対応するコンタクト要素４ａ、４ｂ、４ｃとの間に接触力１０６を生じさせることができる。

加えてまたはあるいは、電気コネクタ１は、機械的カップリング（図示せず）の機械的ロックデバイス（図示せず）を備えることができ、相手側コネクタ１０は、機械的カップリング（図示せず）の相補ロックデバイスを備えることができる。

図３および図４に、図１の実施形態による電気コネクタ１と図２の実施形態による相手側コネクタ１０とを備えるコネクタアセンブリ２が示される。図示したように、電気コネクタ１のコンタクト面５ａ、５ｂ、５ｃは中心軸４６に対して外方を向き、相手側コネクタ１０の対応するコンタクト面１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃは中心軸４６に対して内方を向く。したがって、電気コネクタ１のコンタクト面５ａ、５ｂ、５ｃと相手側コネクタ１０の対応するコンタクト面１１ａ、１１ｂ、１１ｃとのすべての接触点が、同じ角錐台形５２（図１および図２参照）の両面４８、５０に配置される。

図５は、電気コネクタ１がコネクタハウジング１０８をさらに備えるコネクタアセンブリ２の別の可能な実施形態を示す。コネクタハウジング１０８は、電気コネクタ１の３つのコンタクト要素３ａ、３ｂ、３ｃを少なくとも部分的に囲む。特に、コネクタハウジング１０８は、ベースプレート２６に固定して取り付けられたコネクタケーシング１１０またはコネクタシェル１１２であってよい。図５に示す実施形態において、コネクタハウジング１０８のハウジング壁１１４が、ベースプレート２６の外周１１６に沿って延び、嵌合方向１４に沿って中空円筒１１８の形で突出する。

あるいは、コネクタハウジング１０８は、ベースプレート２６にばねで可動に取り付けられていてもよい。図６において、そのようなばね式コネクタハウジング１２０を有する電気コネクタ１の可能な実施形態が示される。図示したように、コネクタハウジング１０８は、ばね１２２を介してベースプレート２６に取り付けられている。これにより、ばね式コネクタハウジング１２０を、非嵌合状態で３つのコンタクト要素３ａ、３ｂ、３ｃを保護する位置１２４から、嵌合状態（点線で示す）で３つのコンタクト要素３ａ、３ｂ、３ｃを露出させる位置１２６へ動かすことができる。要するに、コネクタハウジング１０８、１２０を、嵌合プロセスの前または間に嵌合方向１４に逆らって後退させることができる。

図５にさらに示すように、ハウジング壁１１４は、嵌合方向１４に細くなる面取り外縁部１２８を有することができる。相手側コネクタは、レセプタクル開口部（図示せず）を有する相手側ハウジング（図示せず）を備えることができ、このレセプタクル開口部は、嵌合プロセス中に面取り外縁部１２８とともにセンタリング補助として機能するように構成された面取り内縁部（図示せず）を有する。

１ 電気コネクタ
２ コネクタアセンブリ
３、３ａ、３ｂ、３ｃ コンタクト要素
４、４ａ、４ｂ、４ｃ 対応するコンタクト要素
５、５ａ、５ｂ、５ｃ コンタクト面
６、６ａ、６ｂ、６ｃ 面法線ベクトル
７、７ａ、７ｂ、７ｃ 第１のベクトル成分
８、８ａ、８ｂ、８ｃ 第２のベクトル成分
９ 凸状突起
１０ 相手側コネクタ
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 対応するコンタクト面
１２ 周方向
１４ 嵌合方向
１６ 高さ
１８ レベル
２６ ベースプレート
２８ 接触部
３０ 端子部
３２ スリット
３４ 外縁部
３６ 反対側縁部
３８ ソケット
４０ 間隙
４２ 機械的当接点
４４ 中心
４６ 中心軸
４８ 外面
５０ 内面
５２ 角錐台形
５４ 平坦部
５６ ペデスタル状ブロック
５８ 取付面
６０ 機械的支持部
６４ こぶ
６６ くぼみ
６８ 頂点
７０、７０ａ、７０ｂ コンタクトピン
７２ 端部
７４ ポゴピン
７６ 先端
７８ 曲面
８０ 中性線
８２ 接地線
８４ 中性コンタクト
８６ 接地コンタクト
８８ 円形空間
９０ 接続周線
９２、９２ａ、９２ｂ コンタクトパッド
９４ 端面
９５ カップリング
９６ 磁気カップリング
９８ 有効部分
１００ 電磁石
１０２ 受動部分
１０４ 相手側強磁性要素
１０５ 磁力
１０６ 接触力
１０８ コネクタハウジング
１１０ コネクタケーシング
１１２ コネクタシェル
１１４ ハウジング壁
１１６ 外周
１１８ 中空円筒
１２０ ばね式コネクタハウジング
１２２ ばね
１２４ 位置
１２６ 位置
１２８ 面取り外縁部

Claims (20)

1. 嵌合方向（１４）に沿って相手側コネクタ（１０）と嵌合するように構成され、コンタクト面（５）をそれぞれ有する少なくとも２つのコンタクト要素（３）を備える電気コネクタ（１）であって、
   各コンタクト面（５）は、前記嵌合方向（１４）に対して少なくとも部分的に傾斜し、前記少なくとも２つのコンタクト要素（３）は、前記嵌合方向（１４）に対して周方向（１２）に沿って互いに離間しており、
   前記電気コネクタ（１）はモノリシックなベースプレート（２６）を備え、
   前記少なくとも２つのコンタクト要素（３）は、前記嵌合方向（１４）に沿って前記ベースプレート（２６）の厚さ方向を貫通して延び、
   前記少なくとも２つのコンタクト要素（３）の前記各コンタクト面（５）は、前記相手側コネクタ（１０）の対応するコンタクト面に当接するように構成されている、
   電気コネクタ（１）。
   
2. 前記少なくとも２つのコンタクト要素（３）は単独型であり、
   少なくとも１つの間隙（４０）が前記少なくとも２つのコンタクト要素（３）間に形成されている、
   請求項１に記載の電気コネクタ（１）。
   
3. 前記電気コネクタ（１）は、少なくとも３つのコンタクト要素（３）を備えている、
   請求項１または２に記載の電気コネクタ（１）。
   
4. 前記ベースプレート（２６）は、前記少なくとも２つのコンタクト要素（３）が取り付けられる少なくとも１つのソケット（３８）を備える、
   請求項１に記載の電気コネクタ（１）。
   
5. 各コンタクト要素（３）は別々のソケット（３８）に位置決めされている、
   請求項４に記載の電気コネクタ（１）。
   
6. 前記少なくとも２つのコンタクト要素（３）の前記コンタクト面（５）は、前記ベースプレート（２６）の中心（４４）に対して外方および内方のうちの一方を向く、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の電気コネクタ（１）。
   
7. 前記少なくとも２つのコンタクト要素（３）は、前記嵌合方向（１４）に関して同じ高さ（１６）を有する、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の電気コネクタ（１）。
   
8. 前記少なくとも２つのコンタクト要素（３）の各コンタクト面（５）は、少なくとも１つの凸状突起（９）を有する、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の電気コネクタ（１）。
   
9. 前記少なくとも２つのコンタクト要素（３）の各コンタクト面（５）は、複数の凸状突起（９）を有し、
   前記複数の凸状突起（９）のすべての頂点（６８）が、多面体および回転体のうちの一方の面に配置されている、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の電気コネクタ（１）。
   
10. 前記電気コネクタ（１）は、磁気カップリング（９６）および機械的カップリングのうちの一方であるカップリング（９５）の一部（９８、１０２）をさらに含む、
    請求項１から９のいずれか一項に記載の電気コネクタ（１）。
    
11. 前記電気コネクタ（１）は、少なくとも１つのコンタクトピン（７０）をさらに備え、
    前記コンタクトピン（７０）は前記嵌合方向（１４）に沿って可動であり、前記嵌合方向（１４）を向く端部（７２）を有する、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気コネクタ（１）。
    
12. 前記電気コネクタ（１）は、前記嵌合方向（１４）を向く端面（９４）を有する少なくとも１つのコンタクトパッド（９２）をさらに備える、
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の電気コネクタ（１）。
    
13. 前記少なくとも２つのコンタクト要素（３）の前記コンタクト面（５）が外方を向く、請求項１から１２のいずれか一項に記載の電気コネクタ（１）と、
    前記少なくとも２つのコンタクト要素（４）の前記コンタクト面（１１）が内方を向く、請求項１から１２のいずれか一項に記載の相手側コネクタ（１０）とを備えるコネクタアセンブリ（２）であって、
    前記電気コネクタ（１）の前記コンタクト面（５）と前記相手側コネクタ（１０）の前記コンタクト面（１１）とのすべての接触点が、多面体および回転体のうちの一方の面に配置されている、
    コネクタアセンブリ（２）。
    
14. 前記電気コネクタ（１、１０）のうちの一方がコンダクティブ充電システムの接地側コネクタであり、
    他方のコネクタ（１、１０）がコンダクティブ充電システムの車両側コネクタである、請求項１３に記載のコネクタアセンブリ（２）。
    
15. ロボットアームと、
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の電気コネクタ（１）とを備え、
    前記電気コネクタ（１）は前記ロボットアームの端部に取り付けられている、充電ロボット。
    
16. 前記ベースプレート（２６）は、平面視で円形の回転可能なベースプレート（２６）であり、
    前記各コンタクト面（５）は、前記嵌合方向（１４）に対して傾斜した平坦部（５４）を含む、
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の電気コネクタ（１）。
    
17. 前記ベースプレート（２６）は、平面視で円形の回転可能なベースプレート（２６）であり、
    前記電気コネクタ（１）の前記コンタクト面（５）は、前記嵌合方向（１４）に対して傾斜した平坦部（５４）を含み、かつ、
    前記相手側コネクタ（１０）の前記コンタクト面（１１）は、前記嵌合方向（１４）に対して傾斜した平坦部を含む、
    請求項１３または１４に記載のコネクタアセンブリ（２）。
    
18. 前記少なくとも２つのコンタクト要素（３）は、打ち抜きまたは型押しによるプレート状コンタクト要素である、
    請求項１から１２、１６のいずれか一項に記載の電気コネクタ（１）。
    
19. 前記電気コネクタ（１）の前記少なくとも２つのコンタクト要素（３）は、打ち抜きまたは型押しによるプレート状コンタクト要素である、
    請求項１３、１４、１７のいずれか一項に記載のコネクタアセンブリ（２）。
    
20. 前記各コンタクト面（５）は、前記コンタクト要素（３）の主面に形成されており、
    前記主面は、前記ベースプレート（２６）から前記嵌合方向（１４）に突出する、前記コンタクト要素（３）を構成する複数の面のうち、最も面積が大きい面である、
    請求項１から１２、１６、１８のいずれか一項に記載の電気コネクタ（１）。

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