CN102472346A - 非线性弹簧结构体及利用该结构体的加压间隔件 - Google Patents

Abstract

本发明的非线性弹簧结构体具有一对加压板和配置在加压板之间的弹簧部(2)。弹簧部(2)具有多个弹簧(20)。弹簧(20)的截面形状包括：向和伸缩方向正交的方向突出的大致圆弧状的中央曲面部(21)；在中央曲面部(21)的两端的延长部处向和中央曲面部(21)相反的方向突出的大致圆弧状的一对端部曲面部(22)；使端部曲面部(22)的端部在和伸缩方向正交的方向上大致平行地向中央曲面部(21)的突出方向延长的基部(23)，通过分别固定到加压板上，将基部(23)配置在该一对加压板之间。优选地，弹簧(20)，在自然长度状态下，在中央曲面部(21)与端部曲面部(22)之间具有直线状的直的部分(24)。

Description

非线性弹簧结构体及利用该结构体的加压间隔件

技术领域

本发明涉及例如能够应用于对蓄电池组电池加压用的加压间隔件等的具有非线性特性的弹簧结构体(下面，称之为非线性弹簧结构体)。

背景技术

例如，提出了将锂离子电池、电容器等能够进行电的存储及放出的多个电池组电池叠层、使之大容量化的电池组件的方案(参照专利文献1～3)。

在将这样的多个电池组电池叠层以构成电池组件的情况下，为了充分发挥各个电池组电池的性能，利用变动小的稳定的压力持续地对电池组电池加压是有效的。

专利文献1：特开平10-261426号公报

专利文献2：特开2001-167745号公报

专利文献3：特开2000-195480号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在将多个电池组电池叠层的情况下，为了对各个电池组电池加压，优选地，通过在各个电池组电池相互之间或者叠层方向的两端或者一端夹装加压用的间隔件，在叠层结构的一部分上追加适度的加压功能。另外，作为加压特性，即使电池组电池反复膨胀收缩，也能够持续地赋予力的大小的变动少的稳定的加压力的特性是优选的。即，优选地，采用具有下述特性的间隔件，即，所述间隔件具有非线性弹簧常数的特性，即弹簧的反弹力与位移不成比例、当位移增加到某个程度时弹簧常数降低的特性。

但是，目前，还不能说已经开发了利用简单的结构发挥适合于电池组电池等的加压特性的加压间隔件。

例如，专利文献1所示的结构是配备了波纹管压力调整装置的复杂结构，其控制也不简单。

另外，专利文献2所示的碟形弹簧，尽管发挥大体上的非线性特性，但是，在与支承碟形弹簧的弹簧保持件之间，力的作用点一边偏移一边位移。从而，在使碟形弹簧位移的情况下，借助作用点偏移时的摩擦力，不可避免地会发生滞后现象。这种摩擦滞后会妨碍获得反复稳定的加压力。

另外，在专利文献3中所示的弹簧板，不能认为是发挥非线性特性的弹簧。

本发明是鉴于这种现有技术的问题完成的，其目的是提供一种利用比较简单的结构，发挥滞后少的非线性特性的非线性弹簧结构，以及对于电池组电池等被加压构件赋予变动少的稳定的加压力的加压间隔件。

解决课题的方案

第一个发明是一种非线性弹簧结构体，所述非线性弹簧结构体具有一对加压板、和配置在该加压板之间的弹簧部，

该弹簧部具有一个或多个弹簧，

该弹簧的沿着伸缩方向切断的截面形状(下面，适当地称之为纵截面形状)，具有：中央曲面部，所述中央曲面部为向与伸缩方向正交的方向突出的大致圆弧状；一对端部曲面部，所述一对端部曲面部为在该中央曲面部的两端的延长部处向与该中央曲面部相反方向突出的大致圆弧状；基部，所述基部是使该端部曲面部的端部在与伸缩方向正交的方向上大致平行地向上述中央曲面部的突出方向延长而成，通过将该基部分别固定到上述加压板上，将该基部配置在所述一对加压板之间。

第二个发明是一种加压间隔件，在将一个或者多个被加压构件夹持并约束在一对约束构件之间的叠层结构体中，将该加压间隔件与上述被加压构件一起被夹装在上述约束构件之间，用于产生施加到上述被加压构件上的加压力，其中，

该加压间隔件包括第一个发明的非线性弹簧结构体。

发明的效果

如上所述，上述非线性弹簧结构体具有一对加压板、和配置在该加压板之间的弹簧部，该弹簧部具有一个或者多个弹簧。各个弹簧的纵向截面形状具有上述中央曲面部、上述端部曲面部和上述基部。即，上述弹簧，可以说，其纵向截面形状呈大致M字形状，呈该M字的中央的角部构成圆弧状的上述中央曲面部，两侧的角部构成上述端部曲面部的形状。并且，两端的基部固定在一对加压板上。借助这样的结构，在向压缩一对加压板的方向上作用力的情况下，在上述弹簧部的特性中呈现出非线性特性。

即，上述弹簧，由于在其纵向截面形状中具有上述中央曲面部，所以，在赋予该弹簧压缩力并且发生位移的情况下，上述中央曲面部及一对上述端部曲面部以曲率半径减小并压溃的方式变形。由于伴随着这种变形而发挥加压力，所以，上述弹簧从自然状态进行位移，向负荷高的一侧位移之后，弹簧常数降低，发挥负荷的增加相对于弯曲量的增加的比例变小的所谓的非线性特性。

另外，通过将经由上述端部曲面部延伸设置的上述基部固定到加压板上，上述弹簧固定到该加压板上。因此，在弹簧伸缩时，以与加压板之间的作用点不会偏移，可以抑制由于摩擦等引起的滞后的发生。因此，上述弹簧发挥滞后少的特性。

由于具有这种非线性特性的一个弹簧或将多个弹簧组合的集合体构成上述弹簧部，所以上述非线性弹簧结构体整体成为具有非线性特性且滞后少的弹性体。因此，对于作为加压力要求非线性特性的用途而言，应用上述非线性弹簧结构体是非常有效的。

在上述加压间隔件中，作为加压力发生机构，配备有上述非线性弹簧结构体。因此，在以与电池组电池和其它被加压构件接触并使上述非线性弹簧结构体的弹簧部适度地收缩而赋予负荷的状态使用的情况下，即使被加压构件反复进行膨胀收缩等位移，也可以持续地从加压间隔件对被加压构件赋予力的大小的变动少的稳定的加压力。因此，如果使用上述加压间隔件，则利用比较简单的结构，就可以将电池组电池及其它被加压构件保持在适合于它们的加压状态，可以充分发挥被加压构件的特性。

附图说明

图1是表示在实施例1中，自然状态的加压间隔件的透视图。

图2是在实施例1中，图1的C-C线剖视图。

图3是表示在实施例1中薄板弹簧的透视图。

图4是表示在实施例1中构成加压板的狭缝板的平面图。

图5是表示在实施例1中构成加压板的压板的平面图。

图6是表示在实施例1中使薄板弹簧贯通重叠的两个狭缝板的纵向狭缝孔的状态的说明图。

图7是表示在实施例1中将两个狭缝板扩展至与薄板弹簧的基部接触的状态的说明图。

图8是表示在实施例1中将主压板重叠接合到狭缝板上的状态的说明图。

图9是表示在实施例1中将薄板弹簧配置到狭缝板的横向狭缝孔中的状态的说明图。

图10是表示在实施例1中赋予加压间隔件负荷而缩回的状态的说明图。

图11是表示在实施例1中电池组件的结构的说明图。

图12是表示在实施例2中由于薄板弹簧的中央曲面部的突出量的不同而引起的行程与负荷的关系的变化的说明图。

图13是表示在实施例2中由于薄板弹簧的基部间的距离不同而引起的行程与负荷的关系的变化的说明图。

图14是表示在实施例2中由于薄板弹簧的板厚不同而引起的行程与负荷的变化的说明图。

图15是表示在实施例3中固定到薄板弹簧的基部上的单体固定板的结构的展开图。

图16是表示在实施例3中固定到薄板弹簧的基部上的单体固定板的规定位置的说明图。

图17是表示在实施例3中固定到薄板弹簧的基部上的单体固定板的焊接位置的说明图。

图18是表示在实施例3中将单体固定板齐平地接合的状态的说明图。

图19是表示在实施例3中将与弹簧组正交的薄板弹簧的单体固定板接合到弹簧组的单体固定板上的状态的说明图。

图20是表示在实施例3中以覆盖单体固定板全体的方式重叠固定板的顺序的说明图。

图21是表示在实施例3中以覆盖单体固定板全体的方式将固定板重叠并接合的状态的说明图。

图22是表示在实施例4中非线性弹簧结构体的结构的说明图。

图23是表示在实施例5中非线性弹簧结构体的结构的展开说明图。

图24是表示在实施例5中非线性弹簧结构体的结构的说明图。

图25是表示在实施例6中加压间隔件的结构的说明图。

图26是表示在实施例6中构成加压间隔件的非线性弹簧结构体的排列的说明图。

图27是表示在实施例7中非线性弹簧结构体的压缩距离与负荷的关系的说明图。

图28是表示在实施例7中非线性弹簧结构体的压缩距离与形状变化的关系的说明图。

图29是表示在实施例7中，(a)非线性弹簧结构体的压缩前的自然状态，(b)压缩距离为1mm的状态，(c)压缩距离为2mm的状态，(d)压缩距离为3mm的状态，(e)压缩距离为4mm的状态，(f)压缩距离为5mm的状态的形状的说明图。

图30是表示在实施例8中从平面观察加压间隔件的说明图。

图31是表示在实施例8中从图31的箭头a方向观察的加压间隔件的正视图。

图32是表示在实施例8中从图31的箭头b方向观察的加压间隔件的侧视图。

图33是表示在实施例9中电池组件的结构的说明图。

图34是表示在实施例10中电池组件的结构的说明图。

具体实施方式

在本发明中，优选地，上述弹簧在不被加压的自然长度状态下，在与伸缩方向正交的方向上的上述中央曲面部与上述一对端部曲面部之间的距离，比一对上述基部的间隔小。通过采取这种结构，与相反的结构相比，即，与在和伸缩方向正交的方向上的上述中央曲面部与上述一对端部曲面部之间的距离大于等于一对上述基部的间隔的情况相比，可以增大发挥非线性特性的伸缩距离，并且，可以耐负荷也增大。

另外，优选地，上述弹簧，在自然长度状态下，上述中央曲面部的曲率半径与上述端部曲面部的曲率半径大致相等。借此，可以容易确保后面描述的直的部分。

另外，优选地，上述弹簧，在未被加压的自然长度状态下，在上述中央曲面部与上述端部曲面部之间具有直线状的直的部分。借此，容易确保弹簧的行程和耐负荷。

另外，优选地，上述弹簧，在未被加压的自然长度状态下，夹着上述中央曲面部的一对上述直的部分构成的角度是钝角。通过制成这种结构，更容易确保弹簧的行程及负荷。在至少一对上述直的部分构成的角度在90°以下的情况下，与是钝角的情况相比，充分确保发挥非线性特性的伸缩距离及耐负荷是困难的。更优选地，在自然长度状态下的夹着上述中央曲面部的一对上述直的部分构成的角度，优选在145～175°范围内。

另外，优选地，上述弹簧由钛或者钛合金构成。

上述弹簧如果是具有足够的弹性特性的材料的话，就可以应用弹簧钢等各种材料。最优选地，是弹性范围宽并且在其弹性特性中滞后少的材料。作为该特性优异的材料，可以列举出钛或钛合金。钛或钛合金除了在上述机械特性方面是优异的这一点上之外，还具有重量轻、不容易生锈等在实用上的有效的特性。

另外，作为上述加压板，可以利用包含复合钢在内的各种金属板、包含炭纤维强化塑料等在内的各种树脂板等，只要具有适当强度即可，没有特定的限制，也可以使用今后开发的未知的材质。

另外，优选地，上述弹簧部至少配备有一组在上述纵向截面形状的上述中央部突出部的突出方向的朝向相互指向相反方向地排列两个上述弹簧而构成的单位结构部。在这种情况下，可以防止指向相反方向的上述两个弹簧伸缩时的偏向一方的反弹力的发生，可以使上述单位结构部形成在结构上稳定的状态。另外，上述非线性弹簧结构体可以由一组上述单位结构部构成，也可以将多个该单位结构部配置在同一面上。因此，如果利用上述单位结构部，则与加压面积相一致的设计变更也是容易的。

另外，在利用多个弹簧构成上述弹簧部的情况下，优选地，上述纵向截面形状的上述中央突出部的突出方向的朝向不完全相同，至少一部分朝向与其它的不同的方向地排列。在这种情况下，在伸缩时，可以抑制上述弹簧倾斜而使上下加压板向左右偏移的现象，可以提高结构稳定性。

另外，优选地，在上述弹簧是如后面所述的薄板弹簧的情况下，与伸缩方向正交的面的方向、即长度方向的朝向的排列，至少在一部分上不与其它排列相互平行地配置。即，上述薄板弹簧虽然也可以存在多个长度方向的朝向平行的薄板弹簧，但是，优选地，至少一部分以它们与长度方向的朝向成为非平行的朝向的方式配置。借此，可以防止在伸缩时薄板弹簧倾斜而使上下加压板左右偏移的现象，可以提高结构稳定性。

另外，上述弹簧部也可以至少具有一组弹簧组，所述弹簧组以上述纵向截面形状的配置的朝向相同的方式，将多个上述弹簧具有规则性地排列。

在这种情况下，通过构成上述弹簧组，可以缩小邻接的弹簧的间隔，可以获得单位面积配置更多的弹簧的结构。另外，通过与上述弹簧组分开地配置改变了纵向截面形状的配置朝向的弹簧，可以提高在伸缩时的结构稳定性。

特别是，在上述弹簧是薄板弹簧的情况下，优选地，具有在上述长度方向的朝向平行、且使上述中央曲面部的突出方向在相同的方向相一致的弹簧组，在该弹簧组的长度方向两端，以长度方向与该弹簧组正交且上述中央曲面部的突出方向朝向与上述弹簧组相反的外方的方式，配置上述薄板弹簧。

在这种情况下，通过构成上述弹簧组，可以缩小相邻的薄板弹簧的间隔，可以获得每单位面积配置更多的薄板弹簧的结构。另外，通过与上述弹簧组分开地配置在其长度方向两端改变了朝向的薄板弹簧，可以防止在伸缩时薄板弹簧倾斜而使上下加压板左右偏移的现象，可以提高结构稳定性。

另外，也采用至少设置两组上述弹簧组，以其长度方向相互平行且上述中央曲面部的突出方向相互朝向相反的外方的方式配置构成所述两组的薄板弹簧的结构。在这种情况下，可以容易地实现取得左右对称的平衡的弹簧配置。

另外，优选地，上述加压板包括具有多个与上述弹簧的排列相一致地排列的狭缝孔的狭缝板、和平板状的压板，上述弹簧通过上述狭缝板的上述狭缝孔，以将上述基部夹持在该狭缝板与上述压板之间的状态，将该基部固定。

在这种情况下，借助上述狭缝板和上述压板，可以夹着上述弹簧的基部牢固地固定。因此，可以提高加压间隔件整体的结构稳定性。另外，通过上述狭缝孔的存在，上述弹簧的定位是容易的。

另外，优选地，上述基部在上述狭缝板和上述压板之间的固定，通过电阻焊接、YAG激光焊接及其它焊接(下面，适当地，简单地称为焊接)进行。另外，可以通过铆接接合，也可以利用粘结剂接合。

另外，上述弹簧的上述基部也可以在被两个长方形的单体固定板夹持的状态下固定，该单体固定板配置在同一平面上，其相邻的端部被接合起来，并且，通过以覆盖该单体固定板全体的方式将固定板重叠并接合，借此构成上述加压板。

在这种情况下，可以不用具有上述狭缝孔的狭缝板进行制作。

优选地，通过焊接或铆接进行基部向上述单体固定板上的固定。借此，可以容易并且牢固地将位于内侧的单体固定板、基部及位于外侧的单体固定板三层接合起来。

另外，上述单体固定板彼此的端部的接合，可以通过焊接或者铆接来进行。另外，上述单体固定板和上述固定板的接合，可以通过焊接或者铆接来进行。另外，也可以代替焊接或者铆接，而采用粘结剂接合。

构成上述弹簧部的弹簧，不限于明确说明的薄板弹簧，也可以采用不是板状的其它形状的弹簧，只要其纵向截面形状具有上述中央曲面部、上述端部曲面部和上述基部，就可以采用。

其中，特别优选地，上述弹簧由薄板弹簧构成。在薄板弹簧的情况下，通过弯曲加工薄板状的弹簧材料，可以容易地进行制作，进而，由于是板状的，所以根据方向获得高的刚性，可以提高上述非线性弹簧结构体整个的结构稳定性。

对于上述薄板弹簧的厚度，没有特定的限制，但是，作为实用的范围，可以选择0.01～0.2mm的范围。

另外，上述弹簧也可以是横截面形状为圆形的细圆棒弹簧。在这种情况下，比薄板弹簧更容易制造，并且，由于使用的细圆棒弹簧的数目，能够容易地进行加压力的调整。

另外，上述细圆棒的尺寸也没有特定的限制，但是，优选地，其外径在0.01～1.0mm的范围内。

另外，上述非线性弹簧结构体适合于用于如上所述的电池组电池的加压间隔件。这里所说的电池组电池，意味着锂离子电池、电容器等能够进行电的存储及放出的制品。进而，上述非线性弹簧结构体能够应用于即使被加压构件引起体积变动等，也要求对于被加压构件赋予稳定的加压力的各种各样的用途。例如，能够用于尽管体积变化，也必须在密闭的状态下调整到一定的压力的烹调装置、制药装置、无菌实验室、食品及药品的保管仓库等的加压机构。

实施例

(实施例1)

下面，利用图1～图11说明由根据本发明的实施例的非线性弹簧结构体构成的加压间隔件。

由本例的非线性弹簧结构体构成的加压间隔件1，如图11所示，是用于对多个电池组电池8的叠层体加压的加压间隔件。

加压间隔件1，如图1所示，包括一对加压板10和配置在该加压板10之间的弹簧部2。

如图2、图6～图9所示，排列多个薄板弹簧20，构成弹簧部2。

薄板弹簧20，如图3所示，其纵向截面形状包括：向与伸缩方向A正交的方向B突出的大致圆弧状的中央曲面部21；在中央曲面部21的两端的延长部，向与中央曲面部21相反的方向突出的大致圆弧状的一对端部曲面部22；使端部曲面部22的端部在与伸缩方向正交的方向B上大致平行地延长的基部23。通过将基部23分别固定到加压板10上，薄板弹簧部20被配置在所述一对加压板20之间。

下面，更详细地进行说明。

如图3所示，薄板弹簧20在自然长度状态下，当在使中央曲面部21向下方突出的状态下观察其纵向截面形状时，呈大致M字形，即，呈将字母M字向横向方向拉长的形状，呈M字的中央的角部构成圆弧状的上述中央曲面部21、两侧的角部构成端部曲面部23的形状。

另外，薄板弹簧20，在自然长度状态下，在中央曲面部21与端部曲面部22之间具有直线状的直的部分24。在自然长度状态下，一对直的部分24构成的角度α是钝角，具体地说，为170～175°。

另外，在自然长度状态下，薄板弹簧20的中央曲面部21的曲率半径R₁为1mm，端部曲面部22的曲率半径R₂为1mm。从而，薄板弹簧20的中央曲面部21的曲率半径R₁与端部曲面部22的曲率半径R₂相等。

另外，在自然长度状态下，与一对基部23的间隔W相比，在与薄板弹簧20的伸缩方向A正交的方向B上的中央曲面部21与一对端部曲面部22之间的距离D(突出量D)十分小。

另外，采用薄板弹簧20的宽度尺寸(基部23的间隔)W为27mm，长度方向的长度L为45mm和90mm的薄板弹簧。

另外，薄板弹簧20利用厚度在0.12～0.13mm范围内的钛合金制作。

其次，如图2、图4、图5所示，本例的加压板10由狭缝板11和平板状的压板12构成，所述狭缝板11具有多个与后面描述的薄板弹簧20的排列相一致地排列的狭缝孔110、111。

如图4所示，狭缝板11具有四角形的外形形状，由不锈钢钢板制成。狭缝板11，如该图所示，在左右两个部位具有分别在纵向方向上平行地等间隔设置13条纵向狭缝孔110的狭缝组110A、110B。另外，在各个狭缝组110A、110B的两端外方，在与这些纵向狭缝孔110正交的横向方向上分别设置横向狭缝孔111。

与一个狭缝板11重叠的压板12，由覆盖上述狭缝组110A、110B的一个主压板121和覆盖上述横向狭缝孔111的两个侧压板122构成。它们由铝合金制作。

下面，对于由这种狭缝板11和压板12构成的加压板10和上述薄板弹簧20的接合关系，和它们的组装顺序一起进行说明。

首先，作为上述薄板弹簧20，准备26个长度L＝90mm的长的薄板弹簧，4个长度L＝45mm的短的薄板弹簧。

另外，准备2个上述狭缝板11，2个构成上述压板12的主压板121，4个侧压板122。

其次，如图6所示，将2个狭缝板11重叠，使长的薄板弹簧20通过它们的纵向狭缝孔110。这时，通过狭缝组110A的薄板弹簧20，全部使中央曲面部21与向狭缝组110B相反侧突出的方向相一致，通过狭缝组110B的薄板弹簧20，全部使中央曲面部21与向狭缝组110A的相反侧突出的方向相一致。

其次，如图7所示，使2个狭缝板11以两者的间隔扩大的方式隔离，与各个薄板弹簧20的两端的基部23的内侧面接触。这时，在狭缝板11与基部23之间夹装粘结剂，借此将两者固定。

其次，如图8所示，将主压板121重叠到各个狭缝板11的狭缝组110A、110B所在的表面上。这时，在两者之间夹着与上述同样的粘结剂进行固定。借此，在狭缝板11与主压板121之间，以薄板弹簧20的基部23被夹持的状态固定。

其次，如图9所示，将短的薄板弹簧20的基部23插入到狭缝板11的横向狭缝孔112中。这时，薄板弹簧20以其中央曲面部21的突出方向朝向外侧的方式配置。

其次，如图1所示，将侧压板122重叠到各个狭缝板11的横向狭缝孔112所在的表面上。这时，将两者之间夹着和上述同样的粘结剂进行固定。借此，狭缝板11和侧压板122之间，以薄板弹簧20的基部23被夹持的状态被固定。并且，借此，完成本例的加压间隔件1。

在获得的加压间隔件1中，如上所述，薄板弹簧20被分成插入上述狭缝组110A中的第一弹簧组和插入上述狭缝组110B中的第二弹簧组。属于相同弹簧组的薄板弹簧20，全部的中央曲面部21的突出方向与相同的方向相一致。因此，即使在伸缩时中央曲面部21的突出量增加，相邻的薄板弹簧20相互之间也不会相互干扰。因此，在结构上能够使薄板弹簧20的配置间隔尽可能地窄，可以增多单位面积的薄板弹簧20的配置数。

另外，在上述弹簧组的长度方向的两端，设置有插入上述横向狭缝孔111中配置的薄板弹簧20。它们在上述弹簧组与长度方向正交的同时，中央曲面部21的突出方向朝向与上述弹簧组相反的外方。即，薄板弹簧20的与伸缩方向正交的方向、即长度方向的朝向的排列，以一部分与其它的排列正交、相互不平行的方式配置。借此，在伸缩时，可以防止薄板弹簧20倾斜而使上下加压板10左右偏移的现象，结构上变成稳定。

如图10所示，上述加压间隔件1，在压缩一对加压板10的状态下使用，成为总是赋予电池组电池由弹簧部2产生的力。并且，本例的加压间隔件1，由于具有配备了多个上述特殊形状的薄板弹簧20的弹簧部2，所以，在力沿着压缩一对加压板10的方向作用的情况下，在弹簧部2的特性中显示出非线性特性。

即，薄板弹簧20，由于具有中央曲面部21，所以，在赋予薄板弹簧20压缩力而位移了的情况下，中央曲面部21及端部曲面部22，以其曲率半径减少而被压溃的方式变形。由于伴随着这种变形而发挥加压力，所以，薄板弹簧20进入从自然状态的位移，向负荷高的一侧位移之后，弹簧常数降低，发挥负荷的增加相对于弯曲量的增加的比例变小的非线性特性。

另外，通过将经由端部曲面部22延伸设置的基部23固定到加压板10上，将薄板弹簧20固定到该加压板10上。因此，在薄板弹簧20伸缩时，作用点不会偏移，可以抑制由于摩擦引起的滞后的发生。因此，薄板弹簧20发挥滞后少的特性。

加压间隔件1，由于将多个具有这种非线性特性的薄板弹簧20合并起来的集合体构成弹簧部2，因此，整个加压间隔件1具有非线性特性，并且，构成滞后少的弹性体。因此，如图11所示，在使加压间隔件1与电池组电池8接触而赋予一定程度的负荷、并将弹簧部2压缩的状态下使用的情况下，即使电池组电池8反复进行膨胀收缩等位移，也可以连续地对电池组电池8赋予变动少的稳定的加压力。因此，如该图所示，如果使用加压间隔件1，则利用比较简单的结构就可以构成能够充分发挥电池组电池8的特性的电池组件7。

另外，电池组件7，如图11所示，例如，可以制成将的在厚度方向(箭头Y方向)上叠层的多个电池组电池8容纳在由上下左右的顶板71、底板72及两个侧板73、74包围的壳体内的电池组件。即，电池组件7是将多个被加压构件、即电池组电池8夹持并约束在一对约束构件、即顶板71及底板72之间的叠层结构体。在该叠层结构体中，在各个电池组电池8之间，夹着上述加压间隔件1，在对这些加压间隔件1赋予负荷的状态下，即，在减少规定量的厚度的状态下，容纳到上述壳体内。从而，赋予加压间隔件1内的弹簧部2的负荷，变成作为加压力作用到上述各个电池组电池8上的状态。

另外，加压间隔件1，除了如该图所示，在全部各个电池组电池8之间各配置一个加压间隔件的结构之外，也可以采取这样的结构，即，直接地或者夹着上述加压间隔件1之外的间隔件，将多个电池组电池8叠层，在该叠层体的一端或者两端叠层配置一个或者两个加压间隔件1。具体地说，也可以制成这样的结构，即，只在图11中的叠层体中的间隔件位置1(a)的部分处配置上述加压间隔件1，在其它间隔件位置1(b)～(f)，配置通风用的不伸缩的间隔件。

另外，在本例中，利用比较长的薄板弹簧20构成弹簧部2，但是，也可以制成将长度稍短的薄板弹簧连接起来的结构，或者，不用薄板弹簧，而是采用横截面形状为圆形的细圆棒弹簧。另外，可以借助弹簧的数目或形状调整加压力。

(实施例2)

在本例中，以实施例1所示的薄板弹簧20为基础，研究通过改变各部分的尺寸关系等，弹簧特性发生什么样的变化、及其倾向。

首先，使薄板弹簧20的中央曲面部21的突出量D(图3)变化，测定行程与负荷的关系。当加大突出D时，中央曲面部21的曲率半径相应地缩小，另外，一对直的部分24构成的角度α(图3)也相应地缩小。

在图12中，以横轴为行程，纵轴为负荷，用实线D1表示上述突出量D大的情况，用实线D2表示上述突出量D小的情况。如由该图可以看出的那样，存在着这样的倾向，即，突出量D越大，到达充分获得非线性特性的区域所必需的行程变得越大，在获得非线性区域的负荷变得越小。

其次，使薄板弹簧20的突出量D相同，使基部23之间的距离W(图3)变化，测定行程与负荷的关系。

图13中，以横向为行程，纵轴为负荷，用实线W1表示上述距离W最大的情况，用实线W3表示距离W最小的情况，用实线W2表示距离W在两者的中间的情况。如可以从该图看出的那样，存在着这样的倾向，即，越加大距离W，达到充分获得非线性区域所必需的行程变得越大，在获得非线性特性的区域中的负荷变得越小。

其次，使薄板弹簧20的形状相同，使板厚t发生变化，测定行程与负荷的关系。

在图14中，以横轴为行程，纵轴为负荷，用实线t1表示上述板厚t最厚的情况，用实线t3表示板厚t最薄的情况，用实线t2表示板厚t在两者的中间的情况。如可以从该图看出的那样，存在着这样的倾向，即，板厚t越薄，达到充分获得非线性特性的区域所必需的行程变得越大，在获得非线性区域区域中的负荷变得越小。

如果明白了上述尺寸与特性的倾向，则按照所要求的特性，通过调整各部分的尺寸等，比较容易地制作所希望的薄板弹簧20。

另外，以上的特性，并不局限于薄板弹簧，只要是纵向截面形状具有向与伸缩方向正交的方向突出的大致圆弧状的中央曲面部、在该中央曲面部的两端的延长部处向与该中央曲面部相反的方向突出的大致圆弧状的一对端部曲面部、在和伸缩方向正交的方向上与该端部曲面部的端部大致平行地向上述中央曲面部的突出方向延长的基部的弹簧，在细圆棒弹簧等也是同样的。

(实施例3)

本例的加压间隔件102是改变实施例1中的加压板的结构，并且稍稍改变薄板弹簧20的排列，改变组装方法的加压间隔件。下面，利用图15～图21按照组装顺序说明加压间隔件102的结构。

如图15所示，首先，作为薄板弹簧20，准备28个长度L＝90mm的长的薄板弹簧。

另外，准备夹持各个薄板弹簧20的基部23用的长方形的单体固定板3。作为单体固定板3，由与基部23的外侧面接触的第一单体固定板31和与基部23的内侧面接触的第二单体固定板32构成。它们都是由防绣的不锈钢构成的。第一单体固定板31具有比基部23的宽度尺寸大的宽度尺寸，第二单体固定板32与第一单体固定板31相比，宽度尺寸小。

其次，如图16、图17所示，使第一单体固定板31与各个薄板弹簧20的基部23的外侧面接触，并且，使第二单体固定板32与基部23的内侧面接触，形成将这三层叠层的状态。并且，在长度方向的五个部位的焊接部35，将这三层全部电阻焊接起来。从而，获得将基部23夹持在单体固定板3上的状态。另外，上述电阻焊接，也可以用其它公知的焊接方法代替。

其次，如图18所示，将单体固定板3配置在同一个面上，利用YAG激光焊接将其邻接的端部焊接起来。该YAG激光焊接，也可以由其它公知的焊接方法来代替(下面，同样)。这时，利用13个薄板弹簧20，构成长度方向的朝向平行并且使中央曲面部21的突出方向与同一方向相一致的弹簧组。并且，以两个弹簧组朝向相互相反方向、中央曲面部21朝向外方的方式配置。

其次，如图19所示，在上述弹簧组的两端，以该弹簧组与长度方向正交，并且中央曲面部21的突出方向指向与上述弹簧组相反的外方的方式，各配置一个薄板弹簧20。在本例中，形成为一个薄板弹簧20跨过上述两个弹簧组的端部配置的状态。并且，通过YAG激光焊接，将与上述弹簧组正交的薄板弹簧20的单体固定板3焊接到上述弹簧组的单体固定板3上。另外，YAG激光焊接，也可以由TIG焊接(钨极电弧惰性气体保护焊)代替。

其次，如图20所示，准备覆盖如上所述接合的单体固定板3全体的大小的固定板32。固定板32由不锈钢构成。如图21所示，将该固定板32重叠到上述单体固定板3的外侧面上，利用YAG激光焊接将它们接合起来。焊接部位是固定板32的背面侧和单体固定板3的端部的交界部。

在这样获得的加压间隔件102中，将上述单体固定板3和固定板32叠层而成的叠层体，成为加压板30。

获得的加压间隔件102发挥和实施例1同样的作用效果。

(实施例4)

在本例中，如图22所示，作为弹簧部203，对于只由配备两个薄板弹簧231的单位结构部构成的弹簧结构体103进行说明。

弹簧结构体203，如该图所示，包括：一对加压板303和配置在该加压板303之间的弹簧部203。

构成弹簧部203的两个薄板弹簧231，都具有和实施例1的薄板弹簧20同样的纵向截面形状，包括：向和伸缩方向A正交的方向B突出的大致圆弧状的中央曲面部21、在中央曲面部21的两端的延长部处向与中央曲面部21相反的方向突出的大致圆弧状的一对端部曲面部22、和使端部曲面部22的端部与和伸缩方向正交的方向B基本上平行地延长的基部23。另外，对于功能共同的部分，适当地采用和实施例1相同的标号。

并且，弹簧部203以纵向截面形状的中央突出部21的突出方向的朝向指向相互相反方向的方式，配置两个薄板弹簧231。

将正方形的外板331和长方形的内板332组合起来构成加压板303。

如图22所示，利用外板331和内板332夹持各个薄板弹簧231的基部23，通过在接合部335处对该叠层结构全体进行翻边加工，将加压板303和薄板弹簧231的基部23接合起来。

只由获得的单位结构部构成的非线性弹簧结构体103，可以原封不动地作为各种用途的加压机构使用。另外，如后面的实施例6所示，也可以将多个非线性弹簧结构体103组合起来使用。

(实施例5)

如图23、图24所示，本例对于作为弹簧部204只由配备有两个细圆棒弹簧241的单位结构部构成的弹簧结构体104进行说明。

如该图所示，弹簧结构体104包括一对加压板304和配置该加压板304之间的弹簧部204。

构成弹簧部204的两个细圆棒241的横截面形状都是圆形，但是，具有和实施例1的薄板弹簧2同样的纵向截面形状，包括：向和伸缩方向A正交的方向B突出的大致圆弧状的中央曲面部21；在中央曲面部21的两端的延长部处向与中央曲面部21相反方向突出的大致圆弧状的一对端部曲面部22；使端部曲面部22的端部与和伸缩方向正交的方向B大致平行地延长的基部23。

另外，如图23所示，在上述基部23的前端设置有向伸缩方向的外侧弯曲的基部竖立设置部235。

弹簧部204以截面形状的中央突出部21的突出方向的朝向相互指向相反方向的方式排列两个细圆棒241，并固定到加压板304上。

加压板304呈正方形，具有用于插入上述基部竖立设置部235的插入孔345。

如图23所示，利用将上述基部竖立设置部235插入到加压板304的插入孔345中进行钎焊接合的方法，将加压板304和细圆棒241固定。

只由所获得的单位结构部构成的非线性弹簧结构体104，可以原封不动地作为各种用途的加压机构使用，或者，也可以将多个非线性弹簧结构体104组合起来使用。

另外，通过在上述两个细圆棒弹簧241的各自的相邻处以相同的姿势并列地配置一个或者多个细圆棒弹簧，可以提高耐负荷。

(实施例6)

本例是将多个实施例4的非线性弹簧结构体103组合起来构成一个加压间隔件105的例子。

如图25所示，本例的加压间隔件105具有面积比非线性弹簧结构体103的加压板303大的一对共用加压板351，具有在它们之间夹持16个非线性弹簧结构体103的结构。从而，加压间隔件105的加压板305成为将共用加压板351和非线性弹簧结构体103的加压板303叠层而成的结构。

在图26中，表示夹持在共用加压板351之间的非线性弹簧结构体103的配置方向。即，如前述图22所示，当将非线性弹簧结构体103中的一对薄板弹簧231的长度方向表示为箭头X方向时，如图26所示，在纸面上，上端的横的一列使其长度方向X朝着上下方向相一致，下端的横的一列也使其长度方向X朝着上下方向相一致，它们之间的中央的横的两列使其长度方向X朝着左右方向相一致。

在这种情况下，通过将多个非线性弹簧结构体103组合起来，可以提高整体的耐负荷，并且，由于多个非线性弹簧结构体103的配置方向成为中央突出部21的突出方向的朝向并不完全一致的方向，所以，进一步提高结构稳定性。

另外，作为非线性弹簧结构体103的排列方法，可以采取其它各种排列方法。

另外，也可以省略各个非线性弹簧结构体103的加压板303的外板331，制成将薄板弹簧231的基部23直接接合到共用加压板351上的结构。

(实施例7)

本例对实施例4的非线性弹簧结构体103进行研究其非线性特性的实验。

具体地说，利用压缩实验装置(图中省略)夹持前述图22所示的非线性弹簧结构体103的一对加压板303，以使整个厚度缩小的方式进行压缩，测定该压缩的距离(mm)和这时产生的加压力(kg)。

测定结果示于图27。该图中，以横轴为压缩了非线性弹簧结构体103的整体厚度的距离(mm)，纵轴为将产生的加压力作为负荷的轴(kg)。该图所示的曲线表示使压缩距离从0增加到9mm之后，从9mm减少到0的一个往复的情况。

如可以从该图看出的那样，压缩距离和负荷之间没有比例关系，表现出非线性特性。另外，可以看出，压缩距离(弹簧位移)在0～约2mm之间(该图中P的范围)，负荷的增加相对于压缩距离的比例比较大，但是，在超过2mm之后，相对于压缩距离的增加而言的负荷的增加率降低，即使位移，也可以获得加压力的变动小的加压特性。

进而，由该图可以看出，压缩距离的增减-往复的去路和回路的负荷的值非常接近，滞后非常小。

从而，由该图判断，至少，如果在压缩距离2mm～9mm的范围(该图中的Q)内使用，则非线性弹簧结构体103回发挥非常优异的特性。

在图28中，表示观察非线性弹簧结构体103的两个薄板弹簧231的形状是如何和压缩距离的变化一起变化的结果。

在该图中，表示在将薄板弹簧231的下方的基部23固定的状态下，压缩前的自然状态(a)的形状，压缩距离为1mm的状态(b)的形状，压缩距离为2mm的状态(c)的形状，压缩距离为3mm的状态(d)的形状，压缩距离为4mm的状态(e)形状，压缩距离为5mm的状态(f)的形状。各个状态的中央曲面部21的位置用黑圆强调地表示。

在图29中，对应于上述(a)～(f)的状态分别单独地表示薄板弹簧231的形状。另外，在该图中，表示中央曲面部21的两端的延长部构成的角度B和端部曲面部23的两端的延长部构成的角度A、C的实际测量值。另外，全部的角度由各个中央曲面部21及端部曲面部22之间的拐点处的切线彼此之间的角度定义。

如从图28看出的那样，非线性弹簧结构体103显示出在压缩距离0～2mm(a～c)的范围内，中央曲面部21进行最大的位移，之后的位移量逐渐变小的变形特性。

另外，如该图(b)所示，伴随着压缩距离的增加，端部曲面部22以曲率半径逐渐变小的方式变形，并且，在和伸缩方向正交的方向上，也后退规定的距离(Y)的量。可以认为，这种与伸缩方向正交的方向的位移也影响非线性特性。

首先，由图27及图29可以看出，在具有非线性弹簧结构体103的加压间隔件中，使弹簧伸缩时的形状，至少，通过在能够保持图29(c)～(f)之间的形状的方式压缩的状态下使用，会发挥优异的非线性特性。

(实施例8)

如图30～32所示，本例表示利用非线性弹簧结构体构成的加压间隔件的另外一个例子。

即，如该图所示，本例的加压间隔件106具有一对加压板308、和配置在该加压板308之间的弹簧部208。本例的弹簧部208具有12个薄板弹簧281。薄板弹簧281，与实施例1的薄板弹簧20一样，沿着伸缩方向切断的截面形状具有：在和伸缩方向正交的方向上突出的大致圆弧状的中央曲面部21；在中央曲面部21的两端的延长部处向和该中央曲面部的相反方向突出的大致圆弧状的一对端部曲面部22；使端部曲面部22的端部与和伸缩方向正交的方向大致平行地向中央曲面部21的突出方向延长的基部23。另外，薄板弹簧281，在自然长度状态，在中央曲面部21和端部曲面部22之间具有直线状的直的部分24。并且，通过将基部23分别固定到加压板308上，将基部23配置在该一对加压板308之间。

加压板308以正方形的外板381为主体，通过在其里侧配置固定薄板弹簧281的基部23用的长方形的内板382而构成。

如图30所示，薄板弹簧281的配置，在平面视图观察时，将长度方向朝向该图中的上下方向的纵向姿势的薄板弹簧，上下各配置4个，共计配置8个，将长度方向指向图中左右的横向姿势的薄板弹簧，在左右的侧部各配置2个，共计配置4个。

各个薄板弹簧281利用加压板308的外板381和内板382夹持基部23，将外板381、基部23及内板382重叠而成的叠层结构，在两个部位的接合部385处，通过翻边加工接合起来。

另外，在下侧的加压板308上，接合有4个作为防止一对加压板308的间隔过度缩小用的止动件的块体35。

在这种情况下，由于薄板弹簧281比实施例1的情况少，所以，适合于需要的加压力比实施例1小的情况。另外，通过翻边加工进行加压板308和薄板弹簧281的固定，所以，制造变得容易。

另外，可以获得和实施例1同样的作用效果。

(实施例9)

如图33所示，本例是将作为本发明的实施例的加压间隔件107应用于将多个电池组电池81叠层而成的电池组件702的例子。

如该图所示，本例的电池组件702具有将多个电池组电池81夹持并约束在一对约束构件721、722之间的叠层结构体。并且，和作为被加压构件的电池组电池81一起，将产生对被加压构件的加压力用的加压间隔件107夹在约束构件721、722之间。

更具体地说，如该图所示，在一对约束构件721、722之间，交替地将电池组电池81和冷却用间隔件725叠层，在该叠层方向的一端配置有加压间隔件107。并且，一对约束构件721、722，利用螺栓728和螺母729将夹持它们的两组槽形构件726、727之间紧固，确保叠层方向的加压力。

作为上述加压间隔件107，例如，可以应用实施例1、3、6、8的加压间隔件1、102、105、106。另外，即使是和它们不同的结构，如果是包含本发明的非线性弹簧结构体的加压间隔件，就可以采用。并且，加压间隔件107以压缩到相当于前述的图27所示的Q的范围内的区域的状态。

本例的电池组件702，作为加压间隔件107，采用有具有上述非线性特性的弹簧构成的弹簧部的非线性弹簧结构体。因此，即使电池组电池81反复进行膨胀收缩等位移，也可以持续地由加压间隔件107对电池组电池81赋予变动少的稳定的加压力。因此，可以构成能够充分发挥电池组电池81的特性的电池组件702。

(实施例10)

如图34所示，本例也是在将多个电池组电池82叠层而成的电池组件703中采用作为本发明的实施例的加压间隔件108的例子。

如该图所示，本例的电池组件703，具有将多个电池组电池82夹持约束在一对约束构件731、732之间的叠层结构体。并且，将产生对被加压构件的加压力用的加压间隔件108和作为被加压构件的电池组电池82一起夹在约束构件731、732之间。

如该图所示，更具体地说，在一对约束构件731、732之间，配置直接将多个电池组电池82叠层的叠层体，在该叠层体的叠层方向的一端配置加压间隔件108。并且，对于一对约束构件731、732，将图中未示出的螺栓及螺母插入并紧固到设置在这些约束构件上的配合孔735、736中。

作为上述加压间隔件108，和实施例9一样，例如可以采用实施例1、3、6、8的加压间隔件1、102、105、106。另外，即使在与之不同的结构，如果是包含本发明的非线性结构体的加压间隔件，就可以采用。并且，加压间隔件108，也被设定在压缩到相当于前述的图27所示的Q的范围内的区域的状态。

在本例中，作为加压间隔件108，也采用由具有上述非线性特性的弹簧构成的弹簧部的非线性弹簧结构体，所以，即使电池组电池82反复进行膨胀收缩等位移，也能够持续地从加压间隔件107对电池组电池82赋予变动少的稳定的加压力。

Claims (12)

1.一种非线性弹簧结构体，具有一对加压板、和配置在该加压板之间的弹簧部，该弹簧部具有一个或多个弹簧，

该弹簧的沿着伸缩方向切断的截面形状，具有：中央曲面部，所述中央曲面部为向与伸缩方向正交的方向突出的大致圆弧状；一对端部曲面部，所述一对端部曲面部为在该中央曲面部的两端的延长部处向与该中央曲面部相反方向突出的大致圆弧状；基部，所述基部是使该端部曲面部的端部在与伸缩方向正交的方向上大致平行地向上述中央曲面部的突出方向延长而成，通过将该基部分别固定到上述加压板上，将该基部配置在所述一对加压板之间。

2.如权利要求1所述的非线性弹簧结构体，其特征在于，上述弹簧，在未被加压的自然长度状态下，在和伸缩方向正交的方向上的上述中央曲面部与上述一对端部曲面部之间的距离比一对上述基部的间隔小。

3.如权利要求1或2所述的非线性弹簧结构体，其特征在于，上述弹簧，在未被加压的自然长度状态下，在上述中央曲面部与上述端部曲面部之间具有直线状的直的部分。

4.如权利要求3所述的非线性弹簧结构体，其特征在于，上述弹簧，在未被加压的自然长度状态下，夹着上述中央曲面部的一对上述直的部分构成的角度为钝角。

5.如权利要求1～4中任何一项所述的非线性弹簧结构体，其特征在于，上述弹簧由钛或钛合金构成。

6.如权利要求1～5中任何一项所述的具有非线性特性的弹簧结构体，其特征在于，上述弹簧部配备有至少一组单位结构部，所述单位结构部以上述截面形状的上述中央突出部的突出方向的朝向相互指向相反方向的方式排列两个上述弹簧而构成。

7.如权利要求1～6中任何一项所述的非线性弹簧结构体，其特征在于，构成上述弹簧部的上述多个弹簧，上述截面形状的上述中央突出部的突出方向的朝向并不完全相同，至少一部分朝向与其它部分不同的方向地排列。

8.如权利要求1～7中任何一项所述的非线性弹簧结构体，其特征在于，上述弹簧部具有至少一组以上述截面形状的配置朝向相同的方式有规则性地排列多个上述弹簧而成的弹簧组。

9.如权利要求1～8中任何一项所述的非线性弹簧结构体，其特征在于，上述弹簧由薄板弹簧构成。

10.如权利要求1～8中任何一项所述的具有非线性特性的弹簧结构体，其特征在于，上述弹簧由细圆棒弹簧构成。

11.一种加压间隔件，在将一个或者多个被加压构件夹持并约束在一对约束构件之间的叠层结构体中，将该加压间隔件与上述被加压构件一起夹在上述约束构件之间，用于产生对上述被加压构件的加压力，其中，

该加压间隔件配备有权利要求1～10中任何一项所述的非线性弹簧结构体。

12.如权利要求11所述的加压间隔件，其特征在于，上述被加压构件是能够进行电的存储及放出的电池组电池。

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