(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第1ワイヤー及び前記第2ワイヤーが巻き取られるときに、前記コイル部の内径側が滑り接触する摺接案内部を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の索体巻取装置。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下に説明する「発明の実施形態」は実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されるものではない。
【0016】
本実施形態は、電動車両用充電ケーブル(以下、充電ケーブルという。)の巻取装置に本発明を適用したものである。電動車両とは、走行用の電動モータを有する車両をいう。具体的には、例えば、駆動源として電動モータのみ有する電気自動車や電動モータと内燃機関とを有するプラグ・イン・ハイブリッド自動車等をいう。
【0017】
各図に付された方向を示す矢印等は、各図相互の関係を理解し易くするために記載したものである。本発明は、各図に付された方向に限定されるものではない。
少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「複数」や「2つ以上」等の断りをした場合を除き、少なくとも1つ設けられている。以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
【0018】
(第1実施形態)
1.巻取装置の概要
巻取装置1は、
図1に示すように、充電ケーブル3を中心軸線Loと平行な方向に巻き取るための装置である。充電ケーブル3は、索体状の部材であって、螺旋状に湾曲したコイル部3Aを有する。当該コイル部3Aは可撓性を有する。
【0019】
このため、コイル部3Aは、その中心軸線Loと平行な方向(以下、中心軸線方向Loと記す。)に伸張した状態(
図2参照)と中心軸線方向Loに縮んだ状態(
図1参照)との間で伸縮変形可能である。
【0020】
本実施形態に係る巻取装置1は、天井等の電動車両より鉛直方向上方側に設けられた部材Rに設置される。そして、コイル部3Aの中心軸線方向Loは鉛直方向と略平行な方向となる。つまり、本実施形態に係るコイル部3Aは、充電ケーブル3のうち鉛直方向を中心とした螺旋を描くように湾曲した索体部分である。
【0021】
なお、充電ケーブル3の長手方向一端には、電動車両に接続するためのプラグ部3B(
図1参照)が設けられている。充電ケーブル3の長手方向他端側は、巻取装置1に固定された状態で商用電源(図示せず。)側に電気的に接続されている。
【0022】
コイル部3Aは、
図1に示すように、プラグ部3Bより長手方向他端側に設けられている。このため、コイル部3Aの上端側は、巻取装置1を介して天井等の電動車両より鉛直方向上方側に部材Rに固定された状態となる。
【0023】
巻取装置1は、
図3に示すように、第1ワイヤー5、第2ワイヤー7、第1巻取ドラム9及び第2巻取ドラム11を少なくとも備える。第1ワイヤー5及び第2ワイヤー7は、充電ケーブル3に連結された可撓性を有する紐状の部材である。
【0024】
第2ワイヤー7と充電ケーブル3との連結箇所7Aは、
図2に示すように、コイル部3Aが伸張した場合においては、第1ワイヤー5と充電ケーブル3との連結箇所5Aより先端側に位置する。つまり、コイル部3Aが伸張した場合には、連結箇所7Aは、第1巻取ドラム9に対して連結箇所5Aより離間した位置、つまり鉛直方向下方側に位置する。
【0025】
第1巻取ドラム9は第1ワイヤー5を巻き取る巻取部である。第2巻取ドラム11は第2ワイヤー7を巻き取る巻取部である。第2巻取ドラム11のドラム径D2は、
図3に示すように、第1巻取ドラム9のドラム径D1より大きい。ドラム径とは、円筒状又は円柱状に形成されたワイヤーを巻き取る部分の直径寸法をいう。
【0026】
2.巻取装置の詳細
第1巻取ドラム9及び第2巻取ドラム11等(以下、巻取機構13という)は、
図4に示すように、覆い部材15により覆われている。巻取機構13は、
図5に示すように、フレーム13Aに組み付けられている。
【0027】
フレーム13Aは、第1巻取ドラム9及び第2巻取ドラム11を支持するともに、巻取装置1を天井等に固定するための部材である。なお、本実施形態では、覆い部材15もフレーム13Aに組み付けられている(
図4参照)。
【0028】
第1巻取ドラム9と第2巻取ドラム11とは、
図6に示すように、互いの回転中心線が一致するように同軸上に配設されている。第1巻取ドラム9の筒部9Aと第2巻取ドラム11の筒部11Aとは一体化されている。
【0029】
以下、一体化された筒部9A及び筒部11Aを筒部13Bという。なお、筒部9Aと筒部11Aとは樹脂にて一体成形されて一体化されている。支持軸13Cは筒部13Bを回転可能に支持する。
【0030】
つまり、支持軸13Cの長手方向一端側はフレーム13Aに固定されている。筒部13Bは、支持軸13Cの外周面に滑り接触可能である。このため、筒部13Bは支持軸13Cに対して回転できる。
【0031】
筒部13B内には、渦巻き状のぜんまいばね13Dが収納されている。ぜんまいばね13Dは巻取駆動部を構成する。巻取駆動部は、第1ワイヤー5及び第2ワイヤー7を巻き取る向き(以下、巻取向きという。)に第1巻取ドラム9及び第2巻取ドラム11(筒部13B)を回転させる回転力を発揮する。
【0032】
具体的には、ぜんまいばね13Dの渦巻き中心は支持軸13Cに係止されている。ぜんまいばね13Dの渦巻き外方端は筒部13Bに係止されている。筒部13Bが巻取向きと反対向きに回転すると、ぜんまいばね13Dの外形寸法が縮小し、ぜんまいばね13Dの弾性変形量が増大する。
【0033】
したがって、ぜんまいばね13Dの復元力(弾性力)は、巻取向きに筒部13Bを回転させる回転力として筒部13Bに作用する。このため、筒部13Bは、常に巻取向きの回転力をぜんまいばね13Dから受ける。
【0034】
ラチェット機構17は、筒部13Bが巻取向きに回転することを規制し、巻取向きと反対側に回転することを許容する。ラチェット機構17は、筒部13Bと一体的に回転するラチェット歯車(図示せず。)及び歯止部材(図示せず。)等を有して構成されている。
【0035】
なお、歯止部材は、ラチェット歯車と噛み合ってラチェット歯車の回転を禁止するとともに、ラチェット歯車と噛み合う噛合位置とラチェット歯車から離間した離間位置との間で変位可能である。
【0036】
図3に示すように、中心軸線方向Lo、つまり鉛直方向に垂下している第1ワイヤー5は、第1案内部19に案内されて第1巻取ドラム9に導かれる。同様に、鉛直方向に垂下している第2ワイヤー7は、第2案内部21に案内されて第2巻取ドラム11に導かれる。
【0037】
本実施形態に係る第1案内部19及び第2案内部21は、覆い部材15に回転可能に組み付けられたボビン(糸巻き)状のローラにより構成されている。そして、覆い部材15のうち各案内部19、21の近傍には、
図7に示すように、第1開口部19A及び第2開口部21Aが設けられている。
【0038】
第1開口部19Aは、第1ワイヤー5を覆い部材15内に導入するための開口である。第2開口部21Aは、第2ワイヤー7を覆い部材15に導入するための開口である。第1案内部19と第2案内部21とは、第1巻取ドラム9及び第2巻取ドラム11を挟んで少なくとも横方向にずれた位置に配設されている。
【0039】
横方向とは中心軸線方向Loと直交する方向をいう。なお、本実施形態では、第1案内部19と第2案内部21とは、横方向のうち支持軸13Cの軸線方向と直交する方向にずれて配設されている。
【0040】
コイル部3Aが縮んだ状態、つまり第1ワイヤー5及び第2ワイヤー7が巻き取られた状態では、
図1に示すように、コイル部3A内に覆い部材15が位置する。このため、覆い部材15は、第1ワイヤー5及び第2ワイヤー7が巻き取られるときに、コイル部3Aの内径側が滑り接触する摺接案内部として機能する。
【0041】
つまり、コイル部3Aが伸張した状態から圧縮した状態に変形する際に、コイル部3Aの内径側が覆い部材15の外表面に滑り接触する。このため、第1ワイヤー5及び第2ワイヤー7が巻き取られていくときに、コイル部3Aは、覆い部材15の外表面形状に沿うように案内されながら縮んでいく。
【0042】
覆い部材15、つまり摺接案内部は、
図8に示すように、筒面15A、15B及び傾斜面15C、15D等を有して構成されている。筒面15A、15Bは、
図7に示すように、コイル部3Aの内径側が描く仮想の円筒面(以下、仮想内筒面という。)に沿うように湾曲した曲面である。
【0043】
「筒面15A、15Bが仮想内筒面に沿うように湾曲した」とは、例えば、筒面15A、15Bの曲率半径が仮想内筒面の半径以下であればよい。具体的には、筒面15Aは第1巻取ドラム9等を挟んで横方向一端側に配設されている。
【0044】
筒面15Bは第1巻取ドラム9等を挟んで横方向他端側に配設されている。つまり、筒面15A、15Bは、巻取機構13を横方向から覆う。筒面15A、15B間の距離は、仮想内筒面の直径寸法以下であって、コイル部3Aの内径側に接触可能な寸法である。筒面15A、15Bの曲率半径は仮想内筒面の半径以下である。
【0045】
傾斜面15C、15Dは、
図8に示すように、筒面15A、15Bの中心軸線方向Lo一端側に設けられている。傾斜面15C、15Dは、当該一端側から離間するほど中心軸線Loに近づくように中心軸線Loに対して傾斜している。
【0046】
傾斜面15Cは筒面15Aから連接して巻取機構13を中心軸線方向Lo一端側から覆う。傾斜面15Dは筒面15Bから連接して巻取機構13を中心軸線方向Lo一端側から覆う。
【0047】
なお、中心軸線方向Lo一端側とは、巻取装置1が設置された状態において鉛直方向下端側に相当する。つまり、傾斜面15C、15Dは巻取機構13の鉛直方向下方側を覆う。筒面15A、15Bは巻取機構13を水平方向から覆う。
【0048】
第1案内部19及び第2案内部21は、筒面15A、15Bと傾斜面15C、15Dとの境界部15E、15Fに位置している。すなわち、筒面15A、15Bは中心軸線Loに対して略平行である。傾斜面15C、15Dは中心軸線Loに対して傾斜している。
【0049】
そして、境界部15E、15F、つまり覆い部材15のうち第1案内部19及び第2案内部21を覆う部分は、筒面15A、15Bに対する傾斜面15C、15Dの角度が、0度より大きく、かつ、45度より小さい範囲に位置している。
【0050】
なお、本実施形態に係る第1案内部19と第2案内部21とは、第1巻取ドラム9の回転中心を通る中心軸線Lo(鉛直方向の仮想線)に対して対称の位置にあって、巻取機構13の回転中心Oより鉛直方向下方側に位置している。
【0051】
3.本実施形態に係る巻取装置の特徴
本願発明では、第2ワイヤー7を巻き取る第2巻取ドラム11のドラム径は、第1ワイヤー5を巻き取る第1巻取ドラム9のドラム径より大きい。つまり、第2巻取ドラム11の巻取長さを第1巻取ドラム9の巻取長さより長くすることができる。
【0052】
したがって、第1ワイヤー5の巻取長さと第2ワイヤー7の巻取長さとの違いを吸収することが可能となるので、螺旋状態を維持させた状態でカールコード(コイル部3A)を縮ませることが可能となる。
【0053】
本実施形態では、第2案内部21が第1案内部19に対して少なくとも横方向にずれた位置に配設されている。これにより、第1ワイヤー5及び第2ワイヤー7の巻き取りが進行したとき、連結箇所5A、7Aが互いに近づいていくことを抑制でき得る。したがって、カールコード(コイル部3A)が縮んだときに、整った螺旋状態を維持することが可能となる。
【0054】
本実施形態では、第1ワイヤー5及び第2ワイヤー7が巻き取られるときに、コイル部3Aの内径側が滑り接触する覆い部材15を備える。これにより、コイル部3Aが縮んで行く際に、その縮み変形の方向が覆い部材15により規制されるので、整った螺旋状態を維持しながらカールコード(コイル部3A)を縮み変形させることが可能となる。
【0055】
本実施形態では、第1巻取ドラム9と第2巻取ドラム11とが一体化されているので、容易に第1巻取ドラム9及び第2巻取ドラム11を同期させて回転又は停止させることができる。
【0056】
例えば、第1巻取ドラム9と第2巻取ドラム11とが独立して回転又は停止可能な構成であると、各巻取ドラム9、11にラチェット機構17を設ける必要がある。そして、第1巻取ドラム9が停止するタイミングと第2巻取ドラム11が停止するタイミングがずれる可能性が高い。
【0057】
停止するタイミングが大きくずれると、第1ワイヤー5と充電ケーブル3との連結箇所5Aが第2ワイヤー7と充電ケーブル3との連結箇所7Aに対して大きくずれてしまうので、コイル部3Aの螺旋形状が大きく乱れてしまう可能性が高い。
【0058】
これに対して、本実施形態では、第1巻取ドラム9及び第2巻取ドラム11を同期させて回転又は停止させることができるので、第1巻取ドラム9が停止するタイミングと第2巻取ドラム11が停止するタイミングが大きくずれることはない。したがって、コイル部3Aの螺旋形状が大きく乱れてしまうことを抑制できる。
【0059】
(第2実施形態)
第1実施形態では、第1案内部19及び第2案内部21を構成するローラを介して各ワイヤー5、7が巻取機構13に導かれていた。これに対して、本実施形態は、
図9A及び
図9Bに示すように、第1案内部19及び第2案内部21を廃止したものである。このため、第1開口部19A及び第2開口部21Aを通過した各ワイヤー5、7は、直接的に巻取機構13に導かれる。
【0060】
(第3実施形態)
上述の実施形態では、第1巻取ドラム9と第2巻取ドラム11とは一体的に同一の向きに回転する構成であった。これに対して、本実施形態は、
図10A〜
図10Cに示すように、各ワイヤー5、7を巻き取る際に第1巻取ドラム9と第2巻取ドラム11とが互いに反対向きに回転する構成としたものである。
【0061】
これにより、各ワイヤー5、7を巻き取る際に、第1ワイヤー5の転向角又は第2ワイヤー7の転向角が大きくなることを抑制でき得る。したがって、各ワイヤー5、7を巻き取る際の巻き取り抵抗が大きくなることを抑制できる。
【0062】
転向角とは、ワイヤー5、7の張架方向(張力の方向)が変わる箇所(例えば、第1案内部19及び第2案内部21)を頂点とワイヤー5、7とが描く外角をいう。例えば、
図3の第2案内部21での転向角は、
図10Aの第2案内部21での転向角より大きい。
【0063】
なお、第1巻取ドラム9を第2巻取ドラム11に対して反対向きに回転させるには、例えば、以下の構成を採用すればよい。
(a)第1巻取ドラム9と第2巻取ドラム11とが独立して回転又は停止可能とし、第1巻取ドラム9用のぜんまいばね、及び第2巻取ドラム11用のぜんまいばねを設ける。(b)ぜんまいばね13Dに発生した回転力を歯車にて反転させて第1巻取ドラム9又は第2巻取ドラム11に伝達する。
【0064】
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、ぜんまいばね13Dを利用して第1巻取ドラム9及び第2巻取ドラム11を回転させる回転力を発生させたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、電動モータにて第1巻取ドラム9及び第2巻取ドラム11を回転させてもよい。
【0065】
上記の場合においては、1つの電動モータで第1巻取ドラム9及び第2巻取ドラム11を回転させる方式、及び各巻取ドラム9、11に電動モータを設ける方式のいずれであってもよい。
【0066】
上述の実施形態では、ワイヤー及び巻取ドラムそれぞれは2つであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第3ワイヤー及び第3巻取ドラムを備えた構成であってもよい。
【0067】
上述の実施形態に係る巻取装置1は覆い部材(摺接案内部)15を備えていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、覆い部材(摺接案内部)15を廃止してもよい。
上述の実施形態に係る覆い部材(摺接案内部)15は、
図7に示すように、中心軸線方向Loと直交する断面形状が略長円状であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、円形状又は楕円状等であってもよい。
【0068】
上述の実施形態に係る傾斜面15C、15Dは、筒面15A、15Bを湾曲させたような形状(湾曲した樋状)であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばドーム(球面)状の斜面、円錐面等であってもよい。
【0069】
上述の実施形態では、ワイヤー5、7が巻き取られると、コイル部3Aが縮む方式であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、ワイヤー5、7が巻き取られると、コイル部3Aが伸張する方式であってもよい。
【0070】
上述の実施形態では、コイル部3Aの内側にワイヤー5、7が位置していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、コイル部3Aの外側にワイヤー5、7が位置していてもよい。
【0071】
上述の実施形態に係る充電ケーブル3は、充電ケーブル3自体が螺旋状に湾曲したものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、(a)螺旋状に湾曲したチューブを充電ケーブル3に被せることによりコイル部3Aを構成した充電ケーブル3、又は(b)螺旋状に湾曲したチューブ若しくはコイルばねと充電ケーブル3とを並べた状態で両者を連結することによりコイル部3Aを構成した充電ケーブル3等であってもよい。
【0072】
上述の実施形態に係る第2案内部21は第1案内部19に対して横方向のみにずれていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第2案内部21が第1案内部19に対して横方向(水平方向)及び中心軸線方向Lo(鉛直方向)にずれていてもよい。
【0073】
上述の実施形態では、第1案内部19と第2案内部21とは、横方向のうち支持軸13Cの軸線方向と直交する方向にずれて配設されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、横方向のうち支持軸13Cの軸線方向と平行な方向にずれて配設されていてもよい。
【0074】
上述の実施形態では、充電ケーブル3を巻き取る巻取装置1に本発明を適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、例えば、空気圧を供給するホースの巻取装置等にも適用できる。
【0075】
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本願発明はカールコードをコイル部の中心軸線と平行な方向に巻き取るための巻取機構13であって、巻き取り方向が厳格な意味で中心軸線と平行な方向である必要はなく、巻き取り方向が概ね中心軸線と平行な方向であればよい。