JP5343350B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents

Description

本発明は運搬用の取っ手を備えた鉛蓄電池に関するものである。

鉛蓄電池はメンテナンス性や荷扱い性、サービス性などを考慮し、多くの商品に取っ手構造が付加して販売されている。これら取っ手構造を付加した多くの商品は補修市場用であって、新車組立ライン取付けのために車両メーカへの納入するものではない。車両メーカのライン用途に取っ手が不要なのは、鉛蓄電池生産元から車両メーカ取付けまでの一連の工程が殆ど自動化され、実際に人間の手が必要となることがないためである。

近年では環境対応ハイブリッド車両の市場展開が目覚しく進展しており、これに合わせ鉛蓄電池の搭載場所も従来のエンジンルームからラゲッジルームへと移行しつつある。ラゲッジルーム搭載に関しては、荷室の空間確保を前提に各種部品配置設計が図られるため、結果的に電気駆動電源用高電圧バッテリユニットおよび１２Ｖ電源系用の鉛蓄電池などは容易にメンテナンスおよび着脱できないラゲッジルームの奥に配置されている。

その結果、従来のエンジンルーム搭載形では自動搭載可能であったものが、ラゲッジルームの奥まった配置にあっては自動搭載が困難な車両が増えており、更に補修交換時の着脱作業も困難である。この状況を受けて、ラゲッジルーム搭載形であって、更に着脱やメンテナンスが困難な搭載を必要とする車両に関しては、選択的に取っ手構造付きの鉛蓄電池の要求が高まってきている。

これまで鉛蓄電池関連では多くの取っ手構造が検討されており、例えば特許文献１および特許文献２には、取っ手構造部品を樹脂成型等により一体成型品で用いるものが示されている。また特許文献３および特許文献４では、取っ手構造部品に耐酸性を有する樹脂繊維の編みバンド材を用いたものが開示されている。

これらの従来の事例において、特許文献１および特許文献２は取っ手構造部品を樹脂成型にて構成の場合、取っ手構造部品が鉛蓄電池に装着のまま車両へ搭載固定すると、取っ手構造部品自体の剛性によりが大きく突出したままであるため取っ手の上から鉛蓄電池を締付固定出来ず、最後は取っ手を取り外すのを基本としている。その結果、メンテナンス時またはバッテリ交換等の際には、初期段階に取り外した取っ手部品は廃棄処理される事が殆どで、後日必要な場合には再利用出来ない。

一方 特許文献３および特許文献４のように耐酸性を有する樹脂繊維の編みバンド材を取っ手部品に用いたものは柔軟性が高く、取っ手部品装着のままでも車両搭載は可能な場合が多い。反面取っ手材を鉛蓄電池に固定し信頼性を維持するため、バンド式取っ手の取付け構造に配慮する必要性が生じ、複雑な係止構造を採用するために取っ手のコストや取付け工数にも影響を及ぼしている。

さらに、バンド材先端部を折り返して縫製し、鉛蓄電池に大きめのフック分を設けて、そこにバンド材を通して折り返し部をフックする方法等が考案されているが、バンド材の縫製処理やバンド材をフックするための鉛蓄電池側面に突起物を設けなければならず、この突起を前提とした鉛蓄電池の車両配置設計が必要になるため、車両設計の自由度に影響を及ぼしている。
特開平１１−４０１２１号公報 特開２０００−２２３１０１号公報 特開平１０−２８９７０１号公報 特開平１０−２２３１９３号公報

本発明は、前記したように車両へ搭載固定時に障害となることなく、且つ安価で容易に取っ手部品を鉛蓄電池に装着でき、取っ手部品装着のまま寿命末期まで車両搭載使用可能な取っ手部品を供給するとともに、取っ手部品を必要としない自動搭載が可能な車両に対しても取っ手部品の装着を選択的に行わないだけで供給出来る構造化が望ましいが、現状は選択的に取っ手部品を装着しない場合でも、鉛蓄電池において取っ手部品装着のためのフック部が突出し、車両搭載設計に影響を及ぼすという課題があった。

前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、耐酸性樹脂繊維からなる編みバンドの両端部にインサート樹脂成型による固定部を一体に設けるとともに鉛蓄電池の両側面にはバンドの両端部の樹脂成型による固定部に対応する差込口を有し、前記差込口に前記固定部が嵌合されており、前記固定部には係止用凸部を設け、蓄電池側面の差込口には前記係止用凸部に相対する嵌合穴を有し、両者の嵌め合いにより前記係止用凸部は１度挿入後には取り外しが出来ない構造であり、前記バンドと前記固定部を前記差込口に挿入する方向との角度が９０°以下である鉛蓄電池を示すものである。

本発明の請求項２にかかる発明は、前記鉛蓄電池の両側面の差込口は蓄電池用カバーに設けることを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池を示すものであり、さらに、本発明の請求項３にかかる発明は、前記鉛蓄電池の両側面の差込口は鉛蓄電池の内側に存在し、前記差込口が鉛蓄電池の外側に突出していない形状であることを特徴とする請求項２に記載の鉛蓄電池を示すものである。

本発明の運搬用の取っ手を備えた鉛蓄電池は、上記構成を有し、取っ手部品には樹脂繊維性編みバンド材を用いるため形状的な自由度が得られ、鉛蓄電池の外形寸法に対し突出しないように鉛蓄電池に取っ手部品挿入部を設けることにより信頼性の高い取っ手部品の装着状態で車両搭載が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図とともに説明する。図１は、本発明の実施形態による鉛蓄電池の外観を示す図である。電槽１の上部に一体に蓋２が溶着されており、蓋２の両側面に電池内部に向かい取っ手部品３を取り付ける差し込み口４が設けられている。

図２の鉛蓄電池は、取っ手を装着していない状態の鉛蓄電池の外観を示す図で、取っ手部品３を装着していない図１に示した鉛蓄電池と同じものである。図３は本発明の取っ手を示す図であり、図２の鉛蓄電池に、取っ手部品３を装着した場合、図１の取っ手部品３付きの鉛蓄電池の構成が得られる。

図４は、図１における取っ手および取っ手挿入部の詳細断面を示す図である。取っ手部品３は、ポリプロピレン樹脂製の繊維バンド３ａと前記樹脂繊維バンド３ａの両サイドには同様にポリプロピレン樹脂を用い、バンドを一体にするためインサート成型部３ｂを形成し、さらにインサート成型部３ｂの上部には係止用凸部３ｃが設けられている。

一方、蓋２に設けた差し込み口４の上部に、取っ手部品３のインサート成型部３ｂを差込んだ後に容易に外れないようにインサート成型部３ｂをＡ側より押し込むだけで差し込み装着が可能であり、係止用凸部３ｃと対応する位置に嵌合穴５が設けられ、前記嵌合穴５において前記係止用凸部３ｃがロックされ、荷扱い強度の高い信頼性に優れた構成となる。もし、前記係止用凸部３ｃのロック部が存在しない場合、取っ手装着部位は単純なインサート成型部３ｂ外周面の接触抵抗だけの嵌合設計に信頼性が委ねられるため、１０ｋｇ以上の質量を有する鉛蓄電池の荷扱いでは取っ手が外れることで電池が落下する事故等の発生が考えられる。

また、本発明による係止用凸部３ｃと相対する位置に設けた嵌合穴５によるロック機能を有してはいるが、量産性を考慮してこれらの嵌合部の構成材料にはコスト性と加工性に優れたポリプロピレン樹脂等が最適である。一方、品質的な課題点として、万一樹脂繊維バンド３ａをインサート成型部３ｂの差し込み方向Ａとは反対に引き抜こうとした場合に、係止用凸部３ｃの凸部がつぶれロック機能がなくなり差し込み口４から外れてしまうことであり、市場において荷扱い時の外れが生じた場合、事故に至ることが最も心配される。

上記に示したように、引き抜く方向に力が加わった場合の信頼性について次のような試験を行った。ＪＩＳＤ５３０１始動用鉛蓄電池に記載されたＤ２３タイプに合致するような構造設計を有した供試電池を用い、樹脂繊維バンドは幅１５ｍｍ、厚みは約１．５ｍｍのポリプロピレン繊維製既成バンドを用い、先端のインサート成型による固定部の樹脂も通常の鉛蓄電池用の電槽やふたに使用したポリプロピレン樹脂材を用いた。また、インサート成型による固定部の奥行きは約１５ｍｍ、幅は２０ｍｍ、最大厚みは約６ｍｍとして設定し、インサート成型による固定部をふたの差込み口に係止用凸部が嵌合するまで挿入した。差込口に固定部が嵌合された場合のバンドとの角度を変化させて引張強度について調査した。

この結果を図５に取っ手部品を片側面に装着した状態での角度別引っ張り強度試験結果として示した。図５は、本発明の構造に対し、片側面にインサート成型による固定部を挿入し、図３の鉛蓄電池の差込み口と取っ手の角度を任意に調整し、角度別の引張強度試験を行った結果である。この結果から９０°以下の角度では、引張強度は材料破断による数値が得られ引抜角度への影響はなく安定した値となるが、この引張角度を拡げるにしたがって比例的に引張強度は低下し、１８０°つまり差込み方向とは正反対側への引抜きを意味した引張強度では９０°以下の引張強度に対して約１／５以下の強度しか得られない結果であった。

上記の引張強度低下の主な要因は、係止用凸部のつぶれによる外れによるもので、したｇって、係止用凸部のつぶれが発生しない角度すなわち９０°以下であれば、構成材および構造自身による設計期待強度が１００％得られることになる。なお、係止用凸部を含めた高さを変更してもふたの差込み口の強度不足により嵌合部が破壊されたり、係止用凸部のつぶれにより抜けたりする同様な傾向であった。

同様に９０°以下の引張強度になるように設計した場合の妥当性を検証したのが図６である。図６は角度別の差込み口の両側面に取っ手部品を装着した状態での引っ張り強度試験結果として示した。この試験は、鉛蓄電池の両側面に取っ手部品を取付け、正規の荷扱いの状態と同様に鉛蓄電池を持ち上げるよう取っ手中央部を上方へ引張る試験を行ったものである。なお、角度Ｘを得るためにふたの差込み口の掘込み角度を切削により各種の角度を得て、引張試験を行った。

その結果、９０°以下の角度では、引張強度は材料破断による数値であり引抜角度への影響はなく安定した値であり、１２０°以上では係止部のつぶれによる外れであった。中間部の９５°〜１１５°では係止部のつぶれや材料部の破断によるものが混在していた。このように図６に示した試験結果においても、図５の傾向と同様の結果が得られた。つまり引張り角度を拡げるにつれ強度は低下するが、この角度を９０°以下とすることで取っ手構造の最大強度が得られることが判明した。

実際の商品設計において、９０°以下の引張り角度に留める手法としては、インサート成型による固定部を両側面に挿入後、樹脂繊維バンドを加圧して平坦にしてインサート成型による固定部の裏側でたるみがないように事前に長さを設定しておけば良い。つまり、インサート成型による固定部の裏側から引張ることのできる樹脂繊維バンドが、余裕を持たないような長さにすれば一体にインサート成型することができる。

本発明の実施例の構成における余裕部の寸法はバンド材を加圧してつぶした状態で最大約１０ｍｍ程度のゆるみ分に留めることができ、仮に１０ｍｍのバンド材長さでは指を挿入する隙間はなく、実質的に１８０°方向に引っ張ることができない。この状態では図５に示した引張強度が１０ｋｇｆの強度を超える力での引き抜きは不可能である。

以上の結果、取っ手構成材および構造自体の設計値まで有効に強度を引出す角度が明確になったため、量産商品設計の際には、鉛蓄電池の質量やユーザ側の要求強度等を踏まえて、材料の剛性選定や構造体サイズ等の設計を適宜行えば良い。ちなみに、コンパクトに設計ができるため電池構成部品配置との干渉性も心配なく、このインサート成型による固定部のサイズを収納するためのふたに設ける差込み口の設置設計は比較的容易に得られる。

なお、本発明における取っ手装着のための差込み口はふたに設けており、電槽に設置することも可能ではあるが、現実的には金型構造が複雑となり成型生産性および部品コストも含め電槽への設置は好ましくない。さらに、本発明の取っ手を必要としない車両については単に取っ手の装着を行わないという選択だけで鉛蓄電池自体も共用化できるため、生産標準化を踏まえたユーザに対応できる取っ手の取付け可能な構造を有した鉛蓄電池を提供できる。

さらに、フレキシブルな樹脂製の繊維バンドを用いているため鉛蓄電池上面にバンドが配置され、取っ手部品装着のまま車両に搭載することができ、寿命末期まで車両搭載が可能であるとともに電池交換の際にはこのバンドを用いて狭いラゲッジルームから引き出すことができる。

本発明の運搬用の取っ手を備えた鉛蓄電池は、安価で生産性に優れた取っ手の構造を有する信頼性に優れた鉛蓄電池を提供することができ、その工業的価値は高い。

本発明の鉛蓄電池の外観を示す図 取っ手を装着していない状態の鉛蓄電池の外観を示す図 本発明の取っ手を示す図 取っ手及び取っ手挿入部の詳細断面を示す図 取っ手部品を片側面に装着した状態での角度別引っ張り強度試験結果を示す図 角度別の差し込み口両側面に取っ手部品を装着した状態での引っ張り強度試験結果を示す図

符号の説明

１ 電槽
２ 蓋
３ 取っ手部品
３ａ 樹脂繊維バンド
３ｂ インサート成型部
３ｃ 係止用凸部
４ 差し込み口
５ 嵌合穴

Claims (3)

1. 耐酸性樹脂繊維からなる編みバンドの両端部にインサート樹脂成型による固定部を一体に設けるとともに鉛蓄電池の両側面にはバンドの両端部の樹脂成型による固定部に対応する差込口を有し、前記差込口に前記固定部が嵌合されており、前記固定部には係止用凸部を設け、蓄電池側面の差込口には前記係止用凸部に相対する嵌合穴を有し、両者の嵌め合いにより前記係止用凸部は１度挿入後には取り外しが出来ない構造であり、前記バンドと前記固定部を前記差込口に挿入する方向との角度が９０°以下である鉛蓄電池。
2. 前記鉛蓄電池の両側面の差込口は蓄電池用カバーに設けることを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池。
3. 前記鉛蓄電池の両側面の差込口は鉛蓄電池の内側に存在し、前記差込口が鉛蓄電池の外側に突出していない形状であることを特徴とする請求項２に記載の鉛蓄電池。

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