JP4208708B2

JP4208708B2 - 車両用の電源装置

Info

Publication number: JP4208708B2
Application number: JP2003423228A
Authority: JP
Inventors: 渉岡田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: JP2005178615A

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。

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

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。
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。
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。
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。
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。