JP4208708B2 - 車両用の電源装置 - Google Patents

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Description

本発明は自動車等の車両に搭載される電源装置に関し、とくに樹脂部品をベース部にネジやナットで緩まないように固定している電源装置に関する。
自動車に搭載する電源装置は、たとえば自動車を走行させるモーターを駆動する電池を内蔵している。この電源装置は、内蔵する電池や電子機器をメンテナンスするために、カバー等を脱着できるように、ネジやナットで固定している。この電源装置は、メンテナンスのときにネジやナットを外してカバーを外すことができる。カバーは、軽くて製造コストを安くするためにプラスチックを成形している樹脂部品が使用される。ところが、樹脂部品のカバーをネジやナットで固定すると緩みやすい欠点がある。とくに、自動車は温度変化が激しく、さらに振動も多いので緩みやすい。図1は、ベース部11に樹脂部品12を固定するネジ13が緩む状態を示している。この図において、最初にネジ13は完全に締め付けられている。しかしながら、低温と高温の繰り返しにより樹脂部品12が膨張、収縮して、ネジ頭13Aと樹脂部品12との間に隙間ができて、緩みやすい状態となる。この状態でさらに走行時の振動が加えられると、さらにネジ13は緩んでしまう。
ネジやナットの緩みを防止するために、ネジの頭部やナットに割りピンを挿通する構造が採用される。しかしながら、この構造のネジやナットは、緩めるときに割りピンを外し、また固定するときに割りピンをセットするので、脱着に極めて手間がかかる欠点がある。このため、とくに自動車にとって極めて重要な部分、たとえばサスペンションやハンドルリンク等にしか使用されない。ネジやナットを簡単に脱着するために、種々の構造のロックナットが開発されている。(特許文献1参照)。
特開平7−151129号公報
この公報にも記載されるように、緩み止構造のロックナットは全体の構造が複雑になってしまう。このため、通常のネジやナットに比較すると製造コストが極めて高くなる。また、複数のパーツを決められた順番に使用して締め付けするので、締め付けしたり外すのに手間がかかる欠点もある。
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、極めて簡単な構造で、温度変化に対するネジやナットの緩みを効果的に防止して、樹脂部品をしっかりとベース部に固定できる車両用の電源装置を提供することにある。
本発明の請求項1の車両用の電源装置は、車両に搭載されるベース部1と、このベース部1に固定されるプラスチック製の樹脂部品2と、樹脂部品2に設けている貫通孔5に挿通されて樹脂部品2をベース部1に固定する一端に頭部3Aを有する金属ネジ3と、樹脂部品2の貫通孔5に挿通されて内側に金属ネジ3が挿通され、かつ樹脂部品2よりも熱膨張の小さい金属で製作してなる金属筒スペーサー4とを備える。樹脂部品2の成形工程で、金属筒スペーサー4を樹脂部品2にインサートして、金属筒スペーサー4を樹脂部品2の貫通孔5に固定し、ベース部1は、金属ネジ3の先端部をねじ込むネジ孔6を金属材9に設けると共に、ネジ孔6の外周部分であって金属筒スペーサー4との当接面を金属材9で構成している。金属ネジ3は、頭部3Aとベース部1の金属材9とで金属筒スペーサー4の両端を挟着する状態にねじ込まれる。この電源装置は、金属ネジ3の頭部3Aと金属材9とで金属筒スペーサー4を挟着して樹脂部品2をベース部1に固定する。
本発明の請求項2の車両用の電源装置は、車両に搭載されるベース部1と、このベース部1に固定されるプラスチック製の樹脂部品2と、樹脂部品2に設けている貫通孔5に挿通されて先端部をベース部1に連結している金属ネジ3と、この金属ネジ3の後端部にねじ込まれて、樹脂部品2をベース部1に固定する金属ナット7と、樹脂部品2の貫通孔5に挿通されて内側に金属ボルトが挿通され、かつ樹脂部品2よりも熱膨張の小さい金属で製作してなる金属筒スペーサー4とを備える。樹脂部品2の成形工程で、金属筒スペーサー4を樹脂部品2にインサートして、金属筒スペーサー4を樹脂部品2の貫通孔5に固定し、ベース部1は、金属ネジ3の先端部を連結する部分であって、金属筒スペーサー4との当接面とを金属材9で構成している。金属ネジ3は、先端部をベース部1に連結すると共に、金属筒スペーサー4に挿通される状態で、金属ネジ3に後端からねじ込まれる金属ナット7とベース部1の金属材9とで金属筒スペーサー4の両端を挟着するように金属ナット7をねじ込んでいる。この電源装置は、金属ナット7とベース部1の金属材9とで金属筒スペーサー4の両端を挟着して樹脂部品2をベース部1に固定する。
金属筒スペーサー4の全長は、貫通孔5の長さと等しくすることができる。
さらに、本発明の電源装置は、金属ネジ3の頭部3A、または金属ナット7で、金属筒スペーサー4の端面と樹脂部品2の表面の両方を押圧して、金属ネジ3または金属ナット7で樹脂部品2をベース部1に固定することができる。
さらに、本発明の電源装置は、プラスチック製のベース部1に、ネジ孔6を有する金属材9を固定して、金属筒スペーサー4との当接面を金属面とすることができる。
本発明は、極めて簡単な構造で、温度変化に対するネジやナットの緩みを効果的に防止して、樹脂部品をしっかりとベース部に固定できる特長がある。それは、本発明の車両用の電源装置が、樹脂部品の貫通孔に、樹脂部品よりも熱膨張の小さい金属筒スペーサーを挿通し、この金属筒スペーサーに金属ネジを挿通して、金属筒スペーサーをベース部と金属ネジの頭部又は金属ナットで挟着して、樹脂部品をベース部に固定しているからである。この金属筒スペーサーは、樹脂部品に比較して熱膨張が小さいので、温度変化による変形量を小さくできる。このため、樹脂部品が熱膨張と熱収縮を繰り返す状態となって、金属ネジや金属ナットと樹脂部品との間に隙間ができ、あるいは樹脂部品が金属ネジや金属ナットで充分な強度で挟着されない状態となっても、金属ネジや金属ナットで金属筒スペーサーをしっかりと挟着して固定し、この金属筒スペーサーを介して樹脂部品をベース部に固定できる。したがって、本発明は、温度変化に対する金属ネジや金属ナットの緩みを効果的に防止して、樹脂部品をしっかりとベース部に固定できる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための車両用の電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
図2に示す車両用の電源装置は、両端に樹脂部品2を金属ネジ3で固定している。図の樹脂部品2は、金属ネジ3でベース部1に固定されるカバーである。樹脂部品2は、全体をプラスチックで一体的に成形している。樹脂部品2は、ガラス繊維等の補強繊維を埋設して補強されたプラスチックである。ただ、樹脂部品2は、補強繊維を埋設しないプラスチックで成形することができる。また、樹脂部品2は、熱硬化性あるいは熱可塑性のプラスチックであって、車両に搭載されて充分な強度のもので成形できる。
金属ネジ3が樹脂部品2をベース部1に固定する構造を、図3と図4に示す。図3の電源装置は、金属ネジ3の先端部をベース部1に設けたネジ孔6にねじ込んで、金属ネジ3で樹脂部品2をベース部1に固定する。図4の電源装置は、金属ネジ3に後端から金属ナット7をねじ込んで樹脂部品2をベース部1に連結している。
図3に示す電源装置は、車両に搭載されるベース部1と、このベース部1に固定される樹脂部品2と、樹脂部品2に設けている貫通孔5に挿通されて樹脂部品2をベース部1に固定する一端に頭部3Aを有する金属ネジ3と、樹脂部品2の貫通孔5に挿通されて内側に金属ネジ3を挿通しており、かつ樹脂部品2よりも熱膨張の小さい金属で製作してなる金属筒スペーサー4とを備える。
図4の電源装置は、車両に搭載されるベース部1と、このベース部1に固定される樹脂部品2と、樹脂部品2に設けている貫通孔5に挿通されて先端部をベース部1に連結している金属ネジ3と、この金属ネジ3の後端部にねじ込まれて、樹脂部品2をベース部1に固定する金属ナット7と、樹脂部品2の貫通孔5に挿通されて内側に金属ネジ3を挿通しており、かつ樹脂部品2よりも熱膨張の小さい金属で製作してなる金属筒スペーサー4を備える。
ベース部1は、車両本体と別のパーツで構成されて車両本体に固定され、あるいは車両の一部を構成するパーツである。ベース部1は、金属ネジ3の連結部分のみを金属材9で構成し、あるいは全体を金属材で構成する。プラスチックと金属材9で構成するベース部1は、たとえばプラスチック部を成形するときに金属材9をインサートしてプラスチック部に固定し、あるいは接着してプラスチック部に固定し、あるいはまた、嵌着する構造でプラスチック部に固定する。
図3のベース部1は、部分的に金属材9で構成して、金属ネジ3の先端部をねじ込むネジ孔6を金属材9に設け、さらにネジ孔6の外周部分であって金属筒スペーサー4との当接面を金属材9で構成している。この図の電源装置は、ベース部1に設けた金属材9に金属ネジ3の先端部をねじ込んで、樹脂部品2をベース部1に固定するので、金属材9にネジ孔6を設けている。ただ、ベース部は、全体を金属材で構成することもできる。この電源装置は、金属ネジの先端部を金属材であるベース部にねじ込んで、樹脂部品をベース部に固定するので、金属材であるベース部にネジ孔を設ける。
図4のベース部1は、金属ネジ3の先端部を連結する部分であって、金属筒スペーサー4との当接面を金属材9で構成する。この図の電源装置は、金属ネジ3に後端から金属ナット7をねじ込んで、樹脂部品2をベース部1に固定するので、金属材9には必ずしもネジ孔を設ける必要はない。図の金属材9は、内面にネジ孔のない「バカ孔8」を設けて、ここに金属ネジ3を挿通している。金属ネジ3は、先端の頭部3Aをベース部1の外側に係止して、ベース部1に連結される。本明細書において「金属ネジの先端部」とは、ベース部1に連結される端部を意味するものとする。ただ、ベース部は、全体を金属材で構成して、ベース部にネジ孔のないバカ孔を設けることもできる。さらに、金属ネジは、金属材に設けたネジ孔にねじ込んで固定することもできる。この金属ネジは、先端を金属材にねじ込み、後端には金属ナットがねじ込まれて、樹脂部品をベース部に固定する。
金属筒スペーサー4は、鉄や鉄合金等の金属を筒状に加工して、表面をクローム、錫、亜鉛等の金属メッキして製作される。ただし、金属筒スペーサー4は、樹脂部品2よりも熱膨張の小さい全ての金属、たとえばステンレス、シンチュウ、銅や銅合金、あるいはアルミニウムやアルミニウム合金等の金属で製作できる。金属筒スペーサー4は、金属ネジ3又は金属ナット7の締め付け状態で変形しない厚さを有する。締め付け力は金属ネジ3のボルト部3Bの太さで異なる。したがって、金属筒スペーサー4の厚さも、内部に挿通するボルト部3Bの太さで異なり、ボルト部が太くなって金属筒スペーサーの内径が大きくなると厚くし、反対にボルト部が細くなって金属筒スペーサーの内径が小さくなると薄くする。また、金属筒スペーサー4は、材質によって強度が変化するので、材質を考慮して最適な厚さとする。たとえば鉄製の金属筒スペーサーであって、M4の金属ネジを挿通する金属筒スペーサーにあっては、厚さを0.5〜2mmとする。ただし、金属筒スペーサーは、長くなっても厚くして強靭な構造とする。金属筒スペーサーは円筒状でるあるが、必ずしも円筒状とする必要はなく、たとえば多角柱状とすることもできる。
金属筒スペーサー4は、樹脂部品2の貫通孔5に圧入して樹脂部品2に固定される。この構造は、金属筒スペーサー4を簡単に樹脂部品2に固定できる。この金属筒スペーサー4は、樹脂部品2の貫通孔5の内形よりもわずかに外形を大きく、いいかえると太くしている。この金属筒スペーサー4は、樹脂部品2にしっかりと圧入される。金属筒スペーサー4の表面に貫通孔5の内面が押圧状態で圧着されるからである。金属筒スペーサーは、接着材を介して貫通孔に圧入して、しっかりと固定することもできる。また、金属筒スペーサーは、樹脂部品のプラスチックにインサートして固定することもできる。この金属筒スペーサーは、樹脂部品をプラスチックで成形する金型に仮止めされて、樹脂部品を成形するプラスチックにインサートして固定される。樹脂部品にインサートして固定される金属筒スペーサーは、外側の表面に凹凸を設けて、抜けないように樹脂部品に固定される。
樹脂部品2に固定される金属筒スペーサー4は、樹脂部品2と一体構造となるので便利に組み立てできる。ただし、金属筒スペーサーは、必ずしも樹脂部品に固定する必要はない。図3に示すように、ベース部1と金属ネジ3で金属筒スペーサー4と樹脂部品2の両方を挟着して固定し、あるいは図4に示すように、ベース部1と金属ナット7とで金属筒スペーサー4と樹脂部品2の両方を挟着して固定する構造は、金属ネジや金属ナットで樹脂部品をベース部に固定できるからである。これ等の図に示す樹脂部品2は、金属筒スペーサー4を貫通孔5の長さとして、金属ネジ3や金属ナット7で、金属筒スペーサー4と樹脂部品2の両方をベース部1に挟着できる構造としている。この構造は、金属筒スペーサー4でもって、金属ネジ3や金属ナット7が緩むのを防止しながら、金属ネジ3や金属ナット7で樹脂部品2をベース部1に固定する。
金属筒スペーサー4は、理想的には、図3と図4に示すように、貫通孔5の長さに等しくして、樹脂部品2に圧入、接着、インサート等の構造で固定される。この構造は、金属ネジ3や金属ナット7とベース部1で、樹脂部品2と金属筒スペーサー4の両方を挟着して固定し、さらに金属筒スペーサー4を樹脂部品2に固定する。この構造によると、理想的な状態で樹脂部品2をベース部1に固定できる。それは、樹脂部品2が熱膨張と熱収縮を繰り返して、金属ネジ3や金属ナット7と樹脂部品2との間に隙間ができ、あるいは樹脂部品2が金属ネジ3や金属ナット7で充分な強度で挟着されない状態となっても、金属ネジ3や金属ナット7は金属筒スペーサー4をしっかりと挟着して固定し、この金属筒スペーサー4を介して樹脂部品2をベース部1に固定するからである。
以下の工程で、図3に示す構造で10個の金属ネジ3をベース部1に締め付け、樹脂部品2をベース部1に固定して、金属ネジ3の緩みを試験すると表1に示す結果となる。
ただし、10個の金属ネジをM4、締付トルクを3N・mとし、金属筒スペーサーは、厚さを0.6mm、内径を4.1mm、材質を鉄、形状を円筒状、長さを3.0mmとするものである。金属筒スペーサーを使用する状態と、使用しない状態で、熱衝撃試験と振動試験を連続して実施した後、金属ネジの戻しトルクを検出して、金属ネジの緩み状態を測定すると表1のようになる。熱衝撃試験は−40℃を4時間、85℃を4時間として、これを4サイクル繰り返す試験である。
Figure 0004208708
この表からも明らかなように、金属筒スペーサーを使用する構造にあっては、締め付けトルクの3N・mに対して、戻しトルクの平均値が1.418N・mと強くなって緩まず、とくに戻しトルクが0となって完全に緩む金属ネジが皆無となる。これに対して、金属筒スペーサーを使用しない構造にあっては、熱衝撃試験と振動試験の後では戻しトルクの平均値が0.328N・mと約1/10に減少し、さらに完全に緩んでしまう金属ボルトが4本にもなる。このことからも、本発明の構造は、極めて簡単な構造で極めて優れた特徴を有することが明らかになる。
ベース部に樹脂部品を固定するネジが緩む原理を示す断面図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の一部拡大側面図である。 樹脂部品をベース部に固定する構造の一例を示す拡大断面図である。 樹脂部品をベース部に固定する構造の他の一例を示す拡大断面図である。
符号の説明
1…ベース部
2…樹脂部品
3…金属ネジ 3A…頭部 3B…ボルト部
4…金属筒スペーサー
5…貫通孔
6…ネジ孔
7…金属ナット
8…バカ孔
9…金属材
11…ベース部
12…樹脂部品
13…ネジ 13A…ネジ頭

Claims (5)

  1. 車両に搭載されるベース部(1)と、このベース部(1)に固定されるプラスチック製の樹脂部品(2)と、樹脂部品(2)に設けている貫通孔(5)に挿通されて樹脂部品(2)をベース部(1)に固定する一端に頭部(3A)を有する金属ネジ(3)と、樹脂部品(2)の貫通孔(5)に挿通されて内側に金属ネジ(3)を挿通しており、かつ樹脂部品(2)よりも熱膨張の小さい金属で製作してなる金属筒スペーサー(4)を備え、
    樹脂部品(2)の成形工程で、金属筒スペーサー(4)を樹脂部品(2)にインサートして、金属筒スペーサー(4)を樹脂部品(2)の貫通孔(5)に固定し、
    ベース部(1)は、金属ネジ(3)の先端部をねじ込むネジ孔(6)を金属材(9)に設けると共に、ネジ孔(6)の外周部分であって金属筒スペーサー(4)との当接面を金属材(9)で構成しており、
    金属ネジ(3)が、頭部(3A)とベース部(1)の金属材(9)とで金属筒スペーサー(4)の両端を挟着する状態にねじ込まれて、金属ネジ(3)の頭部(3A)と金属材(9)とで金属筒スペーサー(4)を挟着して樹脂部品(2)をベース部(1)に固定するようにしてなる車両用の電源装置。
  2. 車両に搭載されるベース部(1)と、このベース部(1)に固定されるプラスチック製の樹脂部品(2)と、樹脂部品(2)に設けている貫通孔(5)に挿通されて先端部をベース部(1)に連結している金属ネジ(3)と、この金属ネジ(3)の後端部にねじ込まれて、樹脂部品(2)をベース部(1)に固定する金属ナット(7)と、樹脂部品(2)の貫通孔(5)に挿通されて内側に金属ボルトを挿通しており、かつ樹脂部品(2)よりも熱膨張の小さい金属で製作してなる金属筒スペーサー(4)を備え、
    樹脂部品(2)の成形工程で、金属筒スペーサー(4)を樹脂部品(2)にインサートして、金属筒スペーサー(4)を樹脂部品(2)の貫通孔(5)に固定し、
    ベース部(1)は、金属ネジ(3)の先端部を連結する部分であって、金属筒スペーサー(4)との当接面を金属材(9)で構成しており、
    金属ネジ(3)が、先端部をベース部(1)に連結すると共に、金属筒スペーサー(4)に挿通される状態で、金属ネジ(3)に後端からねじ込まれる金属ナット(7)とベース部(1)の金属材(9)とで金属筒スペーサー(4)の両端を挟着するように金属ナット(7)をねじ込み、金属ナット(7)とベース部(1)の金属材(9)とで金属筒スペーサー(4)の両端を挟着して樹脂部品(2)をベース部(1)に固定するようにしてなる車両用の電源装置。
  3. 金属筒スペーサー(4)の全長が貫通孔(5)の長さに等しい請求項1又は2に記載される車両用の電源装置。
  4. 金属ネジ(3)の頭部(3A)、または金属ナット(7)が、金属筒スペーサー(4)の端面と樹脂部品(2)の表面の両方を押圧して、金属ネジ(3)または金属ナット(7)が樹脂部品(2)をベース部(1)に固定している請求項1又は2に記載される車両用の電源装置。
  5. プラスチック製のベース部(1)に、ネジ孔(6)を有する金属材(9)を固定して、金属筒スペーサー(4)との当接面を金属面としている請求項1に記載される車両用の電源装置。
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