JP2012026522A - ボルト及びこれを用いたバッテリーの搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 アンダーカバーをバッテリーケースに確実に固定でき、かつ、絶縁性を確保したボルト及びこれを用いたバッテリーの搭載構造を提供する。
【解決手段】 ボルトは、ネジ部１０１と、ネジ部の一端側に設けられた頭部１０２とを備え、頭部の外周側は絶縁性樹脂２００からなり、その内側及び前記ネジ部が金属からなり、金属に絶縁性樹脂が一体成型されてなる。バッテリーの搭載構造はこのボルトを有する。
【選択図】図４

Description

本発明はボルト及びこれを用いたバッテリーの搭載構造に関する。

従来、電気自動車では、車体フロアの下側に専用のバッテリーフレームを配設し、このバッテリーフレーム内に複数個のバッテリーを搭載したバッテリーケースを載置し、このバッテリーケースの下面側には、バッテリー保護のためのアンダーカバーを配している。このアンダーカバーは、例えばバッテリーケースに金属ボルトにより締結され固定されている。

ところで、車体をリフトアップして点検等を行う場合には、この金属ボルトに作業員が触れる場合が考えられる。この場合に、バッテリーケース内には、蓄電されたバッテリーが載置されており、バッテリーケースに固定された金属ボルトが通電された状態で作業員がこの金属ボルトに接触する虞がある。

このため、絶縁性を確保するために、例えば絶縁材料で構成されたキャップをボルトの頭部にかぶせてなるボルトや（例えば、特許文献１参照）、樹脂製のボルトが知られている（例えば、特許文献２参照）。

実開平２―８２８２０号公報 特開平９−２５４２６６号公報

しかしながら、ボルトの頭部にキャップをかぶせて絶縁性を確保する場合には、走行中の振動等によりボルトの頭部にかぶせたキャップが外れてしまうことが考えられる。また、異物の跳ね上がりでキャップが外されてしまったり、水はねによりキャップの耐久性が低下し劣化することでキャップが外れてしまうことが考えられ、確実に絶縁性を確保することができない場合がある。また、樹脂製のボルトの場合には、ネジ部も樹脂製であることから締め付けを十分に行うことができず、締結した後にゆるみが生じる可能性がある。

そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、アンダーカバーをバッテリーケースに確実に固定でき、かつ、絶縁性を確保したボルト及びこれを用いたバッテリーの搭載構造を提供しようとするものである。

本発明のボルトは、ネジ部と、該ネジ部の一端側に設けられた頭部とを備え、該頭部の外周側は絶縁性樹脂からなり、その内側及び前記ネジ部が金属からなり、該金属に前記絶縁性樹脂が一体成型されてなることを特徴とする。本発明のボルトは、該頭部の外周側の絶縁性樹脂が一体成型により設けられていることで、外れにくく、作業者が接触したとしても、絶縁性を確実に確保できる。かつ、ネジ部は金属であることで、十分締め付けることができる。

本発明の好ましい実施形態としては、前記絶縁性樹脂は、ポリアミド系樹脂とガラス繊維とからなることが挙げられる。この場合に、前記ガラス繊維の絶縁性樹脂中における含有率が、３０〜６０％であることが好ましい。この範囲であれば、耐トルク性が高く、かつ、加工性がよい。

前記頭部と前記ネジ部との間には円盤状の座金部が設けられ、該座金部の周縁を前記絶縁性樹脂が覆っていることが好ましい。このように構成されていることで、より絶縁性樹脂が外れにくく、より絶縁性を確実に確保できる。

本発明のバッテリーの搭載構造は、バッテリーが収容されるバッテリーケースと、バッテリーケースの下面側に設けられたアンダーカバーとを備え、前記アンダーカバーと前記バッテリーケースとを固定するボルトが、ネジ部と、該ネジ部の一端側に設けられた頭部とを備え、該頭部の外周側は絶縁性樹脂からなり、該頭部が前記アンダーカバーの下面側に臨んでいることを特徴とする。頭部の外周側の絶縁性樹脂が一体成型により設けられていることで、外れにくく、作業者が接触したとしても、絶縁性を確実に確保できる。かつ、ネジ部は金属であることで、十分締め付けることができ、アンダーカバーをバッテリーケースに確実に固定することができる。

本発明のボルト及びこれを用いたバッテリーの搭載構造によれば、アンダーカバーをバッテリーケースに確実に固定でき、かつ、絶縁性を確保できるという優れた効果を奏し得る。

バッテリーケースの設置を示すための電気自動車の模式的斜視図である。 バッテリーケース及びアンダーカバーの模式的斜視図である。 バッテリーケースの搭載構造におけるボルトの取付を締めす断面模式図である。 ボルトの斜視図及び断面図である。

以下、初めに車両のバッテリーケースの搭載構造について図１及び図２を用いて説明する。

電気自動車Ｉは、バッテリーケース１０を搭載する。バッテリーケース１０は、バッテリー３０（図２参照）が収容されている。バッテリー３０は、電力が蓄電され電気自動車Ｉの図示しない走行用モータや電気負荷に電力を供給するものである。

バッテリーケース１０は、車体のフロア下においてフレームにより固定されている。バッテリーケース１０の下方には、アンダーカバー２０が配されている。アンダーカバー２０は、本実施形態では、前半部２１と後半部２２とに分割されており、これらの前半部２１と後半部２２とを接続することにより１つのアンダーカバー２０となっている。なお、分割せずに全長に亘った一つのアンダーカバーとしていてもよい。

アンダーカバー２０は、樹脂製であり、バッテリーケース１０を保護している。このアンダーカバー２０は、詳しくは後述するが、車体の下側、即ちアンダーカバー２０の下面側から挿入されたボルト１００（図２参照）によりバッテリーケース１０に固定される。なお、図示しないがこのようなアンダーカバー２０は、バッテリーケース１０を支持するフレームにも固定されて車両に搭載される。

バッテリーケース１０は、複数のバッテリーが搭載されるバッテリートレイ１１と、バッテリートレイ１１の上面側に設けられ、バッテリートレイ１１を封止するバッテリーカバー１２とを備える。

バッテリートレイ１１の外周側の両側面には、その長手方向に沿って離間して延設部材１１ａ〜１１ｄが設けられている。この延設部材１１ａ〜１１ｄは、電気自動車Ｉに設けられた図示しないフレームに固定される。これにより、バッテリーケース１０がフレームに固定される。なお、バッテリートレイ１１の外周側には、バッテリートレイ１１を補強するための金属製フレームがさらに設けられていても良い。

バッテリートレイ１１とバッテリーカバー１２とで形成されるバッテリーケース１０内部には、複数のバッテリー３０が収容される。なお、図中では説明のため車両後方にのみバッテリー３０が配されている。バッテリートレイ１１には、車体の前後方向に並設された縦リブ１３と、車体の左右方向に併設された横リブ１４とが立設されている。この縦リブ１３及び横リブ１４は、各バッテリー３０が収容される領域を区画すると共に、バッテリートレイ１１の剛性を高める役割を果たしている。即ち、各バッテリーは、これらの縦リブ１３及び横リブ１４により区画される空間内に載置される。

また、図示しないがバッテリートレイ１１とバッテリーカバー１２との間にはシール部材が設けられており、このシール部材によってバッテリーケース１０内に水などが侵入しないように構成されていている。

図３は、本実施形態の取付構造について説明するための一部断面図である。バッテリートレイ１１に形成された縦リブ１３内には、金属フレーム１５が配されて、樹脂製のバッテリートレイ１１の剛性を高めている。この金属フレーム１５は、縦リブ１３の上面に臨んでいると共に、バッテリートレイ１１の下面にも臨んでいる。金属フレーム１５の縦リブ１３の上面に露出した部分には、ねじ孔１５ａが設けられていると共に、バッテリートレイ１１の下面に露出した部分には、ねじ孔１５ｂが設けられている。なお、図３には図示しないが横リブ１４にも金属フレーム１５が配されている。

この縦リブ１３及び横リブ１４（図２参照）により区画された位置に載置された複数のバッテリー３０の上面に亘ってバッテリーホルダー１６が設けられている。このバッテリーホルダー１６は、ボルト１５０、１６０によりバッテリートレイ１１に固定される。バッテリーホルダー１６がバッテリートレイ１１に固定されることで、バッテリーホルダー１６から押圧されてバッテリー３０がバッテリートレイ１１に固定されるようになっている。

具体的には、バッテリーホルダー１６には金属フレーム１５のねじ孔１５ａに対向する位置に開口１６ａが設けられていると共に、バッテリーホルダー１６の、バッテリー３０の側面に対応する位置にもネジ溝である凹部１６ｂが設けられている。そして、断面視においてＬ字状である板状の固定部材１７が、バッテリーホルダー１６の溝部、即ち、縦リブ１３上からバッテリーホルダー１６の側面に亘って設けられている。固定部材１７にも、開口１６ａ及び凹部１６ｂに対応する位置に貫通孔１７ａ、１７ｂが設けられている。

この状態で、ボルト１５０を、貫通孔１７ａ、開口１６ａ及びねじ孔１５ａに挿入して螺合させて締結して固定部材１７を固定する。また、ボルト１６０を、貫通孔１７ｂ及び凹部１６ｂに挿入し螺合させて固定部材１７を固定する。このようにして、バッテリーホルダー１６を固定部材１７を介してバッテリートレイ１１に固定することにより各バッテリー３０をバッテリートレイ１１に固定する。

また、ねじ孔１５ｂには、アンダーカバー２０の下面側から本発明のボルト１００が螺合され、これによりアンダーカバー２０がバッテリートレイ１１に固定されている。

ボルト１００について、図４を用いて詳細に説明する。ボルト１００は、図４（ａ）に示すように、ネジ溝が形成された棒状のネジ部１０１と、ネジ部１０１の一端側に設けられた頭部１０２と、頭部１ネジ部１０１との間に設けられた座金部１０３とを備える。頭部１０２は、上面視において六角形状であり、座金部１０３は、上面視において円形状である。

本実施形態において、ボルト１００は、図４（ｂ）に示すように、頭部１０２及び座金部１０３の外周側が絶縁性樹脂２００からなり、それ以外の部分、即ち、ネジ部１０１、並びに、頭部１０２及び座金部１０３の内周側（以下、ネジ本体１０４という）が例えば炭素鋼等の金属から構成されている。即ち、ボルト１００は、この金属製のネジ本体１０４と、絶縁性樹脂２００からなる。このように頭部１０２及び座金部１０３の外周側が絶縁性樹脂２００からなることで、アンダーカバー２０（図２参照）から頭部１０２及び座金部１０３が臨んでいたとしても絶縁性を確保することができる。

即ち、上述したようにバッテリートレイ１１内にバッテリー３０を載置した場合に、万一、電流がバッテリーホルダー１６、ボルト１５０、金属フレーム１５を介してボルト１００に伝達されたとしても絶縁性樹脂２００により電流を遮断することができ、感電を防止できる。

そして、この場合にネジ部１０１が金属製であることから、本実施形態におけるボルト１００は締め付け時の力を樹脂製のボルトよりも大きくすることができ、確実に締結することができるのでアンダーカバー２０から外れにくい。従って、より確実にアンダーカバー２０をバッテリーケース１０に固定することができる。

また、本実施形態におけるボルト１００は、ネジ本体１０４に対して絶縁性樹脂２００が一体成型により形成されたものである。従って、ボルトと絶縁部分とが別体として構成されたものよりも耐久性が高く、振動等により外れることが防止できる。さらにまた、本実施形態においては、ボルト１００では、絶縁性樹脂２００が座金部１０３の周縁を覆っている。即ち、絶縁性樹脂２００が、座金部１０３のネジ部１０１側まで回り込んでいる。詳細に説明すると、ネジ本体１０４は、ネジ部１０１と、ネジ部１０１の一端側に設けられた本体頭部１０５と、本体頭部１０５にその径方向に立設された本体座金部１０６からなる。そして、本体座金部１０６は、その両面が、それぞれ頭部１０２の面に対して斜面となっており（例えば傾斜が本実施形態では１５度）、その肉厚が外側にいくにつれて薄くなるようになっている。この本体座金部１０６のネジ部１０１側の斜面まで絶縁性樹脂２００が回り込んでおり、これにより、一体成型により形成された絶縁性樹脂２００がよりネジ本体１０４から外れ難くなっている。

また、本実施形態におけるボルト１００は、樹脂で一体成型した頭部１０２を工具が嵌合する形状に合わせて形成しているため、頭部１０２を工具により回転させやすく、締結しやすい。即ち、本実施形態におけるボルト１００では、絶縁性樹脂をキャップ状としてボルトの頭部にかぶせるわけではなく、一体成型により絶縁性樹脂２００により覆われた頭部１０２を工具に合わせて形成している。この場合に、絶縁性樹脂で覆われた頭部１０２は、本実施形態では工具で締めることができる程度の硬度を有する。このような硬度を要する絶縁性樹脂としては、例えば、ポリアミド系樹脂にガラス繊維を含有させたものが挙げられる。好ましいガラス繊維（長繊維）の含有率としては、絶縁性樹脂全体の３０〜６０％である。この範囲であれば、耐トルク性が高く、かつ、加工性がよい。他方で、ガラス繊維の含有率が３０％未満であると、耐トルク性が低くなり、十分に工具でボルト１００を締められない場合がある。また、ガラス繊維の含有率が６０％を越えると、加工性が低く、所望の形状とすることができない場合がある。本実施形態では、ガラス繊維の含有率が全体の５０％であるポリアミド系樹脂（クラレ社製商品名ＰＡ―９Ｔ）である。因みに、従来のような金属ボルトを固定後、キャップとしての絶縁性樹脂を嵌める構成であれば、絶縁性樹脂は上記のような硬度を必要としない。

このようなボルト１００を用いてアンダーカバー２０をバッテリートレイ１１に固定することで、上述のように絶縁性を確保することが可能である。

本実施形態では、電気自動車を例にとって説明したが、これに限定されず、例えばハイブリッド車であってもよい。

本実施形態では、ボルト１００の頭部１０２は、上面視において六角形であるように構成したが、用いる工具に応じて構成することができる。例えば、ボルト１００は、六角レンチにより操作する場合には、六角穴ボルトとしてもよい。

本実施形態では、ボルト１００に座金部１０３を設けたが、これに限定されない。座金部１０３が別体となっていてもよい。

本発明のボルト及びバッテリーケースの搭載構造は、車輌製造分野において用いることができる。

１０ バッテリーケース
１１ バッテリートレイ
１２ バッテリーカバー
１３ 縦リブ
１４ 横リブ
１５ａ ねじ孔
１５ｂ ねじ孔
１５ 金属フレーム
１６ バッテリーホルダー
１６ａ 開口
１６ｂ 凹部
１７ａ 貫通孔
１７ｂ 貫通孔
１７ 固定部材
２０ アンダーカバー
２１ 前半部
２２ 後半部
３０ バッテリー
１００ ボルト
１０１ ネジ部
１０２ 頭部
１０３ 座金部
１０４ ネジ本体
１０５ 本体頭部
１０６ 本体座金部
１５０ ボルト
１６０ ボルト
２００ 絶縁性樹脂

Claims (5)

1. ネジ部と、該ネジ部の一端側に設けられた頭部とを備え、
   該頭部の外周側は絶縁性樹脂からなり、その内側及び前記ネジ部が金属からなり、該金属に前記絶縁性樹脂が一体成型されてなることを特徴とするボルト。
2. 前記絶縁性樹脂は、ポリアミド系樹脂とガラス繊維とからなることを特徴とする請求項１記載のボルト。
3. 前記ガラス繊維の絶縁性樹脂中における含有率が、３０〜６０％であることを特徴とする請求項２記載のボルト。
4. 前記頭部と前記ネジ部との間には円盤状の座金部が設けられ、
   該座金部の周縁を前記絶縁性樹脂が覆っていることを特徴とする請求項１又は２記載のボルト。
5. バッテリーが収容されるバッテリーケースと、
   バッテリーケースの下面側に設けられたアンダーカバーとを備え、
   前記アンダーカバーと前記バッテリーケースとを固定するボルトが、
   ネジ部と、該ネジ部の一端側に設けられた頭部とを備え、該頭部の外周側は絶縁性樹脂からなり、該頭部が前記アンダーカバーの下面側に臨んでいることを特徴とするバッテリーの搭載構造。

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