JP5942072B1 - 充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電装置に適したコネクタの保護機能を有する充電装置を提供する。【解決手段】充電装置１は、装置本体２上に配置される充電対象物７の充電端子１６に接触して充電用電力を供給するための給電端子１０と、外部から充電用の電力の供給を受けるためのＢ端子３５と、Ｂ端子３５が固定され、Ｂ端子３５と給電端子１０との間を接続する導線の一端とＢ端子３５とを接続する回路が設けられたメイン基板３６と、メイン基板３６が取り付けられるアーム部３７と、アーム部３７を装置本体２上で支持する支持機構とを備える。支持機構は、アーム支持部３８の円筒部４０、アーム部３７の被支持部４２及びねじ３９により構成し、アーム部３７の基端部を、所定の回転軸のまわりで回転可能に支持する。【選択図】図２

Description

本発明は、装置上に配置される充電対象物に対して外部から電力の供給を受けて充電を行う充電装置に関する。

従来、外部との接続を行うためのコネクタをプリント基板に半田付けして固定するようにした携帯機器において、コネクタの半田付け部分の破損を防止するコネクタ保護機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のコネクタ保護機構では、携帯機器用の部品等を搭載するプリント基板とコネクタを搭載するプリント基板とを分離し、これらをフレキシブルプリント基板で接続するとともに、コネクタを携帯機器の筺体の保持機構で保持することにより、外部との接続に際して外部からのコネクタから受ける外力をフレキシブルプリント基板により吸収し、コネクタの半田付け部の破損を防止するようにしている。

特開２０１０−１２９３７７号公報

しかしながら、フレキシブルプリント基板を適用するほどのプリント基板を有していない携帯端末用の充電装置に対して上記従来のコネクタ保護機構を適用するのは、費用対効果などの点で好ましくない。また、コネクタは携帯機器の筺体に固定されるので、このコネクタに外部からのコネクタを挿入する際に位置がずれていると、各コネクタを破損する恐れがある。

本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、充電装置に適したコネクタのより高度な保護機能を有する充電装置を提供することにある。

第１発明に係る充電装置は、
装置上に配置される充電対象物に対して外部から電力の供給を受けて充電を行う充電装置であって、
装置本体と、
前記装置本体上に配置される充電対象物の充電端子に接触して充電用の電力を供給するための給電端子と、
外部から充電用の電力の供給を受けるためのコネクタと、
前記コネクタが固定され、該コネクタと前記給電端子との間を接続する導線の一端と該コネクタとを接続する回路が設けられたコネクタ基板と、
前記コネクタが固定されたコネクタ基板が先端部に取り付けられるアーム部と、
前記アーム部の基端部を前記装置本体上で支持する支持機構とを備え、
前記支持機構は、前記アーム部の基端部を、所定の回転軸のまわりで回転可能に支持するものであることを特徴とする。

第１発明では、充電装置のコネクタは、回転軸の周りで自由に移動させることができるので、充電装置のコネクタに対する外部からのコネクタの差込み角度がある程度傾いていたり、差込み位置がある程度ずれていたりした場合でも、外部からのコネクタに充電装置のコネクタを追従させて、支障なく外部からのコネクタを充電装置のコネクタに挿入し、接続させることができる。

あるいは、外部からのコネクタと充電装置のコネクタとがずれた状態で無理に外部からのコネクタを充電装置のコネクタに挿入しようとしても、充電装置のコネクタが外部からのコネクタに押されて容易に退避するので、充電装置のコネクタがコネクタ基板からはがれたり、コネクタが破損したりすることが回避される。

このようにしてコネクタを保護する高度な保護機能を、第１発明によれば、充電装置において、アーム部と支持機構により、充電装置に適した簡便な構成で実現することができる。

第２発明に係る充電装置は、第１発明において、前記支持機構は、前記アーム部の基端部を、前記回転軸と直交する軸のまわりで回転可能に支持するものであることを特徴とする。

第２発明によれば、アーム部を、その回転軸と直交する軸の周りでも回転できるので、アーム部先端のコネクタは、外力に応じてさらに高い自由度で移動することができる。したがって、上述のコネクタの保護機能をさらに向上させることができる。

第３発明に係る充電装置は、第２発明において、
前記支持機構は、
前記装置本体に立設され、先端側からねじが螺合するねじ孔を有し、円筒状の外形を呈する円筒部と、
前記円筒部の外径に適合しかつ該円筒部の基端側に向かって漸次大きくなる内径を有して該基端側に開口し、該円筒部の外側に配置された筒状部を備え、該円筒部の該基端側と反対側に、該内径よりも小さく、前記ねじが通る寸法の内径を有する小径部が設けられた被支持部と、
前記筒状部が前記円筒部の外側に前記小径部まで挿入された前記被支持部を、該円筒部に対し、前記小径部を通して前記ねじ孔に螺合させることにより取り付けているねじとを備え
前記被支持部の外周に、径方向に前記アーム部が伸びる姿勢で前記アーム部の基端側が固定されることを特徴とする。

第３発明によれば、ほぼ小径部の中心点を中心とする球面の一部に沿ってコネクタが自由に移動することができる。したがって、上述のコネクタの保護機能をさらに向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る充電装置の断面図である。 図１の充電装置の充電対象物を配置したときの様子を示す断面図である。 図１の充電装置の構成部品を示す分解斜視図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、実施形態に係る充電装置１は、装置本体２と、装置本体２に支持される第１回転軸３と、装置本体２に対して一端側の端部が第１回転軸３を介して回転自在に支持されるリンク部材４と、リンク部材４の他端側の端部において第１回転軸３に平行に設けられる第２回転軸５と、リンク部材４に対して一端側の端部が第２回転軸５を介して回転自在に支持されるレバー部材６とを備える。

装置本体２は、充電対象物７（図２参照）が配置される配置部８の一部である本体側配置部９を構成する。レバー部材６の他端側の端部には、充電を行うための給電端子１０が設けられる。リンク部材４は、配置部８の他の部分を構成するリンク部材側配置部１１を有する。リンク部材側配置部１１は、配置部８に配置される充電対象物７の重量を専ら支持する。充電対象物７としては、例えば、スマートホンや携帯電話、モバイル端末などが該当する。

装置本体２及びレバー部材６は、そのうちの一方に設けられた案内面及び他方に設けられた被案内部材により、リンク部材４及びレバー部材６を第１位置と第２位置との間で移動し得るように案内する案内部１２を有する。被案内部材は、第２回転軸５に平行に延びたカムロッド１３で構成され、案内面は、カムロッド１３と協働するカム溝１４で構成される。

図１では、第１位置に位置するときのリンク部材４及びレバー部材６が示されている。図２では、第２位置に位置するときのリンク部材４及びレバー部材６が示されている。

装置本体２とレバー部材６との間には、リンク部材４及びレバー部材６を第１位置に向けて付勢する付勢部材が設けられる。付勢部材は、装置本体２とリンク部材４との間に設けてもよい。付勢部材としては、スプリングやゴムなどを用いることができるが、ここでは圧縮スプリング１５が用いられる。

配置部８に充電対象物７が配置されていないとき、圧縮スプリング１５は、リンク部材４及びレバー部材６が、第１回転軸３及び第２回転軸５により拘束されながら案内部１２の案内に従って重力により移動しようとする力に抗して、第１位置に位置させる。

また、配置部８に充電対象物７が配置されているとき、圧縮スプリング１５は、充電対象物７に働く重力によりリンク部材４に対して追加的に付与される力に抗しきれずに、リンク部材４及びレバー部材６が第２位置に位置するのを許容する。すなわち、圧縮スプリング１５は、充電対象物７の有無に応じてこのような第１位置及び第２位置間の移動が生じる程度の付勢力又はばね定数を有する。

カム溝１４及びカムロッド１３は、リンク部材４及びレバー部材６が第１位置から第２位置に移動するとき、給電端子１０が充電対象物７の充電端子１６の方に移動して充電端子１６に接触するように形成される。

図３に示すように、装置本体２は、上述の配置部８を充電装置１の前方側（装置前方側）で形成する中核部品１７と、中核部品１７の上側及び周囲を覆う上カバー１８と、中核部品１７の下側を覆う底カバー１９と、上述のカムロッド１３を支持するロッド支持部２０とで構成される。

中核部品１７は、ねじ２１により上カバー１８に取り付けられる。ロッド支持部２０は、ロッド支持部２０上のねじ孔２２及び中核部品１７上のボス２３を介してねじ２４により中核部品１７に固定される。底カバー１９は、ねじ２５により中核部品１７に固定される。

中核部品１７には、配置部８の左右方向中間部に、リンク部材４が挿入される挿入部２６が設けられる。第１回転軸３は、中核部品１７により、挿入部２６の装置前方側において支持される。リンク部材４の一方の側の端部には、断面がＵ字状の溝の形態を有する嵌合軸穴２７が設けられる。リンク部材４は、嵌合軸穴２７を第１回転軸３に嵌合させることにより、第１回転軸３によって回転自在に支持される。

第２回転軸５は、リンク部材４の他方の側の端部において、右方に突出するようにして支持される。レバー部材６は、この第２回転軸５の突出部分が通る軸孔２８を有しており、この軸孔２８及び第２回転軸５を介し、リンク部材４に対して回転自在に連結される。

充電を行うための給電端子１０は、端子基板２９上に設けられる。端子基板２９は、ねじ３０によりレバー部材６に固定される。レバー部材６は、上述のカム溝１４が形成された２枚の側板３１を有する。両側板３１のカム溝１４に対し、ロッド支持部２０のカムロッド１３の両端部が配置される。

ロッド支持部２０には、上方に突出した円筒状の突出部２０ａが設けられる。レバー部材６には、突出部２０ａに対向して下方に突出した突出部６ａが設けられる。圧縮スプリング１５は、突出部２０ａと突出部６ａとの間に設けられ、レバー部材６に対して上方向の力を付与する。

中核部品１７の本体側配置部９における充電対象物７の充電端子１６（図２参照）に対応する部分には、レバー部材６の給電端子１０と充電端子１６との接触を可能にする端子窓３３が設けられる。

カム溝１４のカムプロファイルは、レバー部材６が第１位置に位置するとき、給電端子１０が端子窓３３の内側に退避し、レバー部材６が第２位置に位置するとき、給電端子１０の先端が端子窓３３の外側に移動して充電端子１６と接触するように設計される。

中核部品１７の下面における装置前方側には、給電端子１０に導線を介して接続されたコネクタを保持するコネクタ保持部３４が設けられる。ここでは、コネクタとして、給電端子１０にＵＳＢケーブルで電力を供給するために、ミニ又はマイクロのＵＳＢコネクタのＢ端子３５が用いられる。

コネクタ保持部３４は、Ｂ端子３５が固定されたコネクタ基板としてのメイン基板３６と、メイン基板３６が固定されるアーム部３７とを備える。Ｂ端子３５と給電端子１０との接続は、メイン基板３６及び端子基板２９を介して、これらの基板間を接続する図示していない導線を経て行われる。アーム部３７は、中核部品１７の下面の装置前方側に設けられたアーム支持部３８（図１参照）に対し、ねじ３９により取り付けられる。

図１で示されるように、アーム支持部３８は、ねじ３９が螺合するねじ孔を有して下方に延びた円筒状の外形を呈する円筒部４０を有する。アーム部３７は、内部にねじ３９が通る小径部４１を有し、その下方の側にねじ３９の頭が収容される筒状の被支持部４２と、被支持部４２から径方向外方に鋭角を成して延びた２本のアーム４３と、両アーム４３の先端部設けられた基板固定部４４とを備える。アーム支持部３８の円筒部４０、アーム部３７の被支持部４２、及びねじ３９により本発明の支持機構が構成される。

図３のように、基板固定部４４には、Ｂ端子３５の側面を支持する端子支持穴４５が設けられる。メイン基板３６は、Ｂ端子３５を端子支持穴４５で支持させ、メイン基板３６をねじ４８で基板固定部４４にねじ止めすることにより、アーム部３７に固定される。

底カバー１９の装置後方寄りの中央部には、下方に開放した凹状空間を構成する凹状空間部４６が設けられる。凹状空間部４６のアーム部３７側の側壁は、アーム部３７に固定されたメイン基板３６上のＢ端子３５が凹状空間に臨むことができるように、切り欠かれている。凹状空間部４６の装置後方側の側壁には、下方に開いたＵ字状の凹部４７が設けられる。この凹部４７を経てＵＳＢケーブルを凹状空間部４６内に導入し、Ｂ端子３５に接続できるようになっている。

アーム部３７の被支持部４２は、その小径部４１よりも上側の部分がアーム支持部３８の円筒部４０の外径に適合したこれよりもやや大きい内径を有し、かつその内径は、上方に向かって漸次大きくなっている。このため、ねじ３９の螺合量において、完全に締め付ける場合の螺合量に対してある程度の余裕を与えることにより、被支持部４２は、小径部４１の中心点をほぼ中心として、中心軸線に対して傾く方向にある程度回転させることができる。

また、中心軸線の周りの方向に対しては、被支持部４２は、コネクタ保持部３４が他の部分と干渉しない範囲で回転させることができる。したがって、メイン基板３６上のＢ端子３５は、小径部４１の中心点を中心とする球面の一部に沿って、自由に移動させることができる。

この構成において、ＵＳＢケーブルをメイン基板３６のＢ端子３５に接続する際には、凹状空間部４６の凹部４７を経て凹状空間部４６内にＵＳＢケーブルが導入され、ＵＳＢケーブルのＡ端子がメイン基板３６上のＢ端子３５に挿入される。

このとき、Ｂ端子３５は、小径部４１の中心点を中心とする球面の一部に沿って自由に移動させることができるので、Ｂ端子３５に対するＡ端子の差込み角度がある程度傾いていたり、差込み位置がある程度ずれていたりした場合でも、Ａ端子にＢ端子３５を追従させて、支障なくＡ端子をＢ端子３５に挿入し、接続させることができる。

あるいは、Ａ端子とＢ端子３５がずれた状態で無理にＢ端子３５にＡ端子を挿入しようとしても、Ｂ端子３５がＡ端子に押されて容易に退避するので、Ｂ端子３５がメイン基板３６からはがれたり、Ｂ端子３５やＡ端子が破損したりすることが回避される。

この後、充電対象物７に充電を行う際には、図１に示す第１位置に位置するリンク部材４と中核部品１７とで構成される配置部８上に充電対象物７が配置される。これにより、充電対象物７の重力がリンク部材４のリンク部材側配置部１１に付与され、圧縮スプリング１５はこれに抗しきれずに、リンク部材４及びレバー部材６が、図２で示される第２位置に移動するのを許容する。

このとき、装置本体２に固定されたカムロッド１３に対して、レバー部材６のカム溝１４が追従するので、レバー部材６は、やや下方に下がるとともにやや前方に傾く。これにより、レバー部材６に固定された給電端子１０は、カム溝１４のカムプロファイルに応じた軌跡を描きながら移動する。これにより、給電端子１０の先端部は、端子窓３３の外側に移動し、充電対象物７の充電端子１６に接触する。

これにより、給電端子１０が充電端子１６からの力を受けると、圧縮スプリング１５の力（ばね定数）が所定値以下であれば、レバー部材６は停止し、そのときの押圧力で給電端子１０が充電端子１６に接触し続けることになる。

あるいは、圧縮スプリング１５の力（ばね定数）が前記所定値を超える場合には、給電端子１０が充電端子１６を押して充電対象物７を傾けさせる。この場合には、充電対象物７に付与される重力の分力が充電端子１６を介して給電端子１０に付与されるので、その分力の押圧力で充電端子１６と給電端子１０とが接触することになる。

充電対象物７が給電端子１０によって傾けられない前者と傾けられる後者の場合とでは、充電時におけるリンク部材４及びレバー部材６の位置である第２位置に若干のずれが生じ、充電端子１６に対する給電端子１０の押圧力が、前者の場合は後者の場合よりも小さい。しかし、いずれの場合も、充電対象物７を配置部８に配置した後は、一定の押圧力で給電端子１０が充電端子１６に接触し続けるので、その後、給電端子１０と充電端子１６との安定した導通が維持され、充電対象物７に対する安定した充電が行われる。

充電が完了すると、充電対象物７が配置部８から取り去られる。これに応じて、圧縮スプリング１５が、リンク部材４及びレバー部材６の重力に抗してこれらを案内部１２の案内に従って移動させ、図１の第１位置に戻す。

以上のように、本実施形態によれば、Ｂ端子３５を保護する保護機能を、アーム部３７と支持機構により、充電装置１に適した簡便な構成で実現することができる。また、支持機構を、装置本体２上の円筒部４０と、アーム部３７の基端側が固定された被支持部４２と、これらを連結させるねじ３９とで構成したので、被支持部４２の小径部４１のほぼ中心点を中心とする球面の一部に沿ってＢ端子３５が自由に移動することができる。したがって、上述のＢ端子３５の保護機能をさらに向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、カムロッド１３をレバー部材６に設け、カム溝１４を装置本体２に設けてもよい。また、圧縮スプリング１５は、リンク部材４と装置本体２との間に設けてもよい。

また、アーム部３７の基端側を装置本体２上で支持する支持機構は、アーム部３７の基端側を、さらにアーム部３７の回転軸と直交する軸のまわりで回転可能に支持するものであってもよい。

１…充電装置、２…装置本体、７…充電対象物、１０…給電端子、３５…Ｂ端子（コネクタ）、３６…メイン基板（コネクタ基板）、３７…アーム部、３９…ねじ、４０…円筒部、４１…小径部、４２…被支持部。

Claims (3)

1. 装置上に配置される充電対象物に対して外部から電力の供給を受けて充電を行う充電装置であって、
   装置本体と、
   前記装置本体上に配置される充電対象物の充電端子に接触して充電用の電力を供給するための給電端子と、
   外部から充電用の電力の供給を受けるためのコネクタと、
   前記コネクタが固定され、該コネクタと前記給電端子との間を接続する導線の一端と該コネクタとを接続する回路が設けられたコネクタ基板と、
   前記コネクタが固定されたコネクタ基板が先端部に取り付けられるアーム部と、
   前記アーム部の基端部を前記装置本体上で支持する支持機構とを備え、
   前記支持機構は、前記アーム部の基端部を、所定の回転軸のまわりで回転可能に支持するものであることを特徴とする充電装置。
2. 前記支持機構は、前記アーム部の基端部を、前記回転軸と直交する軸のまわりで回転可能に支持するものであることを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
3. 前記支持機構は、
   前記装置本体に立設され、先端側からねじが螺合するねじ孔を有し、円筒状の外形を呈する円筒部と、
   前記円筒部の外径に適合しかつ該円筒部の基端側に向かって漸次大きくなる内径を有して該基端側に開口し、該円筒部の外側に配置された筒状部を備え、該円筒部の該基端側と反対側に、該内径よりも小さく、前記ねじが通る寸法の内径をする小径部が設けられた被支持部と、
   前記筒状部が前記円筒部の外側に前記小径部まで挿入された前記被支持部を、該円筒部に対し、前記小径部を通して前記ねじ孔に螺合させることにより取り付けているねじとを備え、
   前記被支持部の外周に、径方向に前記アーム部が伸びる姿勢で前記アーム部の基端側が固定されることを特徴とする請求項２に記載の充電装置。