(57)【要約】【課題】スタックブラケット及び電池スタックを締結固定する際の作業時間の短縮化及び作業負担の軽減を目的とする。【解決手段】電池スタックの外面にスタックブラケットを締結固定する際に用いられる位置決め治具であって、前記スタックブラケットに形成されたブラケット位置決め開口部に挿入される位置決めガイド部と、前記電池スタックに形成されるスタック位置決め開口部であって、前記ブラケット位置決め開口部よりも開口径が小さいスタック位置決め開口部に挿入され、該スタック位置決め開口部の内面に圧接する第１の状態と、前記第１の状態よりも前記スタック位置決め開口部に対する圧接力が緩和される第２の状態との間で変化する仮止め部材と、を有することを特徴とする位置決め治具。【選択図】図５
2014060060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池スタックの外面にスタックブラケットを締結固定する際に用いられる位置決め治具であって、
前記スタックブラケットに形成されたブラケット位置決め開口部に挿入される位置決めガイド部と、
前記電池スタックに形成されるスタック位置決め開口部であって、前記ブラケット位置決め開口部よりも開口径が小さいスタック位置決め開口部に挿入され、該スタック位置決め開口部の内面に圧接する第１の状態と、前記第１の状態よりも前記スタック位置決め開口部に対する圧接力が緩和される第２の状態との間で変化する仮止め部材と、
を有することを特徴とする位置決め治具。
【請求項２】
前記仮止め部材は、ゴムであることを特徴とする請求項１に記載の位置決め治具。
【請求項３】
第１のボックスと、
前記第１のボックスの内部に形成された貫通孔を進退可能なゴム調節バーと、
前記ゴム調節バーの先端部に形成され、該ゴム調節バーの径方向に張り出すゴム当接部と、を有し、
前記仮止め部材は、前記ゴム調節バーの外周面であって、かつ、前記ゴム当接部及び前記第１のボックスの間に設けられており、
前記ゴム調節バーを移動させて、前記仮止め部材を前記ゴム当接部及び前記第１のボックスを用いて挟圧することにより、前記仮止め部材を前記第２の状態から前記第１の状態に変化させることを特徴とする請求項２に記載の位置決め治具。
【請求項４】
前記ゴム調節バーに巻き回されたコイルバネと、
前記第１のボックスに形成され、前記コイルバネの一端が接触するバネ接触面を有するバネ収容部と、
前記ゴム調節バーに螺合し、前記コイルバネの他端が接触するナット部と、を有し、
前記バネ接触面及び前記ナット部に挟まれることにより圧縮方向にチャージされた前記コイルバネのバネ力を用いて前記ゴム調節バーを移動させることにより、前記仮止め部材を前記第２の状態から前記第１の状態に変化させることを特徴とする請求項３に記載の位置決め治具。
【請求項５】
前記第１のボックスは、前記スタックブラケットに接触して前記スタックブラケットの傾倒を抑制するブラケット接触面を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の位置決め治具。
【請求項６】
前記ゴム調節バーの後端部が固定される第２のボックスを有することを特徴とする請求項３乃至５のうちいずれか一つに記載の位置決め治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタックブラケットを電池スタックに締結固定する際に用いられる位置決め治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、ハイブリッド自動車などに用いられる電源装置として、複数の単電池を積層した電池スタックを含む電池パックが知られている。電池スタックをロアケースに取り付ける際に、コスト及び作業性の観点から、電池スタックとロアケースとの間にスタックブラケットを介在させる場合がある。
【０００３】
従来の組み立て工程では、電池スタックを作業しやすい位置まで持ち上げた後、７５度傾けた状態で電池スタックの下面にスタックブラケットをボルト締結していた。ここで、スタックブラケットを電池スタックの下面にボルト締結する際に、スタックブラケット及び電池スタック双方の穴部を締結部材によって同時に仮止めして、スタックブラケットの落下を防止する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８５８１５号公報
【特許文献２】特開２００９−２３６２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の方法では、仮止めに要する時間が長くなったり、寸法誤差等によりスタックブラケット及び電池スタック双方の穴部において位置ずれが生じた場合には、仮止めができなくなるおそれがある。そこで、本願発明は、スタックブラケット及び電池スタックを締結固定する際の作業時間の短縮化及び作業負担の軽減を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願発明に係る位置決め治具は、（１）電池スタックの外面にスタックブラケットを締結固定する際に用いられる位置決め治具であって、前記スタックブラケットに形成されたブラケット位置決め開口部に挿入される位置決めガイド部と、前記電池スタックに形成されるスタック位置決め開口部であって、前記ブラケット位置決め開口部よりも開口径が小さいスタック位置決め開口部に挿入され、該スタック位置決め開口部の内面に圧接する第１の状態と、前記第１の状態よりも前記スタック位置決め開口部に対する圧接力が緩和される第２の状態との間で変化する仮止め部材と、を有することを特徴とする。
【０００７】
（２）上記（１）の構成において、前記仮止め部材として、ゴムを用いることができる。
【０００８】
（３）上記（２）の構成において、  第１のボックスと、前記第１のボックスの内部に形成された貫通孔を進退可能なゴム調節バーと、前記ゴム調節バーの先端部に形成され、該ゴム調節バーの径方向に張り出すゴム当接部と、を有し、前記仮止め部材は、前記ゴム調節バーの外周面であって、かつ、前記ゴム当接部及び前記第１のボックスの間に設けられており、前記ゴム調節バーを移動させて、前記仮止め部材を前記ゴム当接部及び前記第１のボックスを用いて挟圧することにより、前記仮止め部材を前記第２の状態から前記第１の状態に変化させることを特徴とする。（３）の構成によれば、ゴム調節バーを移動させるたけで、仮止め状態と仮止め解除状態との切替を簡単に行うことができる。これにより、より一層の作業負担の軽減と作業時間の短縮化が図られる。
【０００９】
（４）上記（３）の構成において、前記ゴム調節バーに巻き回されたコイルバネと、
前記第１のボックスに形成され、前記コイルバネの一端が接触するバネ接触面を有するバネ収容部と、前記ゴム調節バーに螺合し、前記コイルバネの他端が接触するナット部と、を有し、前記バネ接触面及び前記ナット部に挟まれることにより圧縮方向にチャージされた前記コイルバネのバネ力を用いて前記ゴム調節バーを移動させることにより、前記仮止め部材を前記第２の状態から前記第１の状態に変化させる。（４）の構成によれば、第２の状態から第１の状態に仮止め部材を変化させる際の作業負担が軽減される。また、ナット部を操作することにより、コイルバネのバネ力を簡単に調節することができる。
【００１０】
（５）上記（３）又は（４）の構成において、前記第１のボックスは、前記スタックブラケットに接触して前記スタックブラケットの傾倒を抑制するブラケット接触面を有する。（５）の構成によれば、ブラケット接触面においてスタックブラケットの傾倒を抑制することができる。
【００１１】
（６）上記（３）〜（５）の構成において、前記ゴム調節バーの後端部が固定される第２のボックスを有する。（６）の構成によれば、第２のボックスを用いてゴム調節バーを簡単に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電池スタック及びスタックブラケットの底面斜視図である。
【図２】位置決め治具の断面図である（縮径状態）。
【図３】位置決め治具の断面図である（拡径状態）。
【図４】位置決め治具の動作説明図である（非圧接状態）。
【図５】位置決め治具の動作説明図である（圧接状態）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を参照しながら、本発明の一実施形態である位置決め治具と、位置決め治具を用いて位置決めされる電池スタック及びスタックブラケットについて説明する。図１は電池スタック及びスタックブラケットの底面斜視図である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに異なる直交する三軸を示している。
【００１４】
図１を参照して、電池スタック１は、複数の単電池１１と、エンドプレート１２と、拘束ロッド１３とを含む。複数の単電池１１は、Ｙ軸方向に積層されている。単電池１１は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの二次電池、或いはキャパシタであってもよい。また、単電池１１は、電池セル、或いは複数の電池セルからなる電池モジュールであってもよい。ここで、電池セルとは充放電可能な最小単位の要素のことである。
【００１５】
単電池１１の側面には、凸状の端子１１ａが形成されている。隣接する単電池１１の端子１１ａは図示しないバスバーを介して電気的及び機械的に接続される。接続方法には、直列接続、或いは並列接続を用いることができる。積層方向の端部に位置する単電池１１に設けられた端子１１ａは、電池スタック１の総プラス端子及び総マイナス端子として用いられる。これらの総プラス端子及び総マイナス端子を用いて、各単電池１１において発電された電力を電池スタック１の外部に取り出すことができる。取り出された電力は、車両走行用モータを作動させる作動エネルギとして用いられる。
【００１６】
エンドプレート１２は、複数の単電池１１を挟む位置に設けられている。エンドプレート１２には、樹脂を用いることができる。エンドプレート１２には、構造を強化するための複数のリブ１２ａが形成されている。エンドプレート１２の上端面及び下端面には拘束ロッド保持部１２ｂが形成されている。拘束ロッド１３は、単電池１１の積層方向に延びており、その両端部は拘束ロッド保持部１２ｂに締結されている。拘束ロッド１３が拘束ロッド保持部１２ｂに締結されることにより、エンドプレート１２に対して複数の単電池１１を挟圧する挟圧力が付与される。これにより、複数の単電池１１の位置ずれなどが抑制される。
【００１７】
スタックブラケット２は、第１のスタックブラケット２１及び第２のスタックブラケット２２から構成される。これらの第１及び第２のスタックブラケット２１、２２は平板状に形成されている。第１のスタックブラケット２１は電池スタック１の底面における一端部に取り付けられており、第２のスタックブラケット２２は電池スタック１の底面における他端部に取り付けられている。スタックブラケット２には、金属を用いることができる。
【００１８】
第１のスタックブラケット２１には、ロアケース用開口部２１ａと、ブラケット位置決め開口部２１ｂと、ボス嵌合孔部２１ｃとが形成されている。ロアケース用開口部２１ａは、第１のスタックブラケット２１をロアケースに固定するために用いられる。ブラケット位置決め開口部２１ｂは、単電池１１の積層方向に複数形成されている。これらのブラケット位置決め開口部２１ｂはそれぞれ、電池スタック１の底面に形成された図示しない開口部と向き合っており、これらの開口部に締結部材を締結することにより、第１のスタックブラケット２１が電池スタック１に対して固定される。なお、本実施形態の位置決め治具３は、この締結作業を行う際の仮止め治具として用いられる。ボス嵌合孔部２１ｃには、エンドプレート１２の図示しないボスが嵌合する。
【００１９】
ここで、電池スタック１は、図示しないアッパーケース及びロアケースからなるパックケースに収容されており、このロアケースをフロアパネルに締結することにより、電池パックが固定される。第２のスタックブラケット２２は、第１のスタックブラケット２１と同じ構成であるから、説明を繰り返さない。
【００２０】
図２及び図３は位置決め治具の断面図であり、図２がクランプゴムの縮径状態を示しており、図３がクランプゴムの拡径状態を示している。図２を参照して、位置決め治具３は、第１のボックス３１、第２のボックス３２、スクリュー３３、第１のナット３４（ナット部に相当する）、第２のナット３５、ゴム調節バー３６、コイルバネ３７、ゴム当接部３８及びクランプゴム３９を含む。なお、図２及び図３の一点鎖線は、位置決め治具３の中心軸を示している。
【００２１】
第１のボックス３１は、Ｙ軸方向に張り出す取っ手部３１１と、ブラケット接触面３１２と、位置決めガイド面３１３と、バネ収容部３１４と、調節バー移動通路３１５とを含む。取っ手部３１１は、第１のボックス３１における第２のボックス３２側の端部に形成されている。ブラケット接触面３１２は、第１のボックス３１におけるクランプゴム３９側の端部に形成されており、Ｙ軸方向に延びている。ブラケット接触面３１２は、位置決め治具３による位置決め時に、第１のスタックブラケット２１（第２のスタックブラケット２２）に接触する。位置決めガイド面３１３は、ブラケット接触面３１２の端部に形成されている。位置決めガイド面３１３は、Ｘ軸方向に延びており、位置決め治具３の中心軸周りに円状に形成されている。位置決めガイド面３１３は、位置決め治具３を用いて位置決めを行う際に、第１のスタックブラケット２１におけるブラケット位置決め開口部２１ｂに挿入される。
【００２２】
バネ収容部３１４は、第１のボックス３１における第２のボックス３２側の端部に形成されており、Ｘ軸方向に延びている。バネ収容部３１４には、Ｘ軸方向に伸縮可能なコイルバネ３７が収容されており、コイルバネ３７の先端部はバネ収容部３１４の端部（バネ接触面に相当する）に固定されており、コイルバネ３７の後端部はバネ収容部３１４から延出している。調節バー移動経路３１５は、Ｘ軸方向に延びており、入口がバネ収容部３１４のＸ軸方向端部に形成されており、出口が第１のボックス３１のＸ軸方向端部に形成されている。
【００２３】
ゴム調節バー３６は、バネ収容部３１４及び調節バー移動経路３１５の内部に配置されるとともに、第１のボックス３１を貫通してＸ軸方向に延びている。なお、コイルバネ３７は、ゴム調節バー３６の周りに配置されている。ゴム調節バー３６の外周面にはネジ溝が形成されており、このネジ溝には第１のナット３４及び第２のナット３５が螺合している。第１のナット３４は、コイルバネ３７に接触している。第１のナット３４を回転させることにより、コイルバネ３７のバネ力を調節することができる。第２のナット３５は、第１のナット３４を挟んだコイルバネ３７の反対側に位置しており、第１のナット３４の緩み止めとしての機能を有する。
【００２４】
ゴム当接部３８は、ゴム調節バー３６の先端部に取り付けられている。ゴム当接部３８は、ゴム調節バー３６よりも径寸法が大きく形成されている。クランプゴム３９は、第１のボックス３１とゴム当接部３８とに挟まれている。クランプゴム３９は、第１のボックス３１とゴム当接部３８との間隔が変化することにより、外径が変わる。すなわち、図３に図示するように、第２のボックス３２が第１のボックス３１から離隔する方向に移動すると、クランプゴム３９は第１のボックス３１及びゴム当接部３８に挟圧されることにより拡径する。なお、図３ではクランプゴム３９が拡径する前の状態を点線で示している。
【００２５】
第２のボックス３２には、ナット収容部３２１、調節バー固定開口部３２２及びスクリュー通路３２３が形成されている。ナット収容部３２１は、Ｘ軸方向において第１のボックス３１と向き合っている。ナット収容部３２１には、第１のナット３４及び第２のナット３５が収容されている。これらの第１のナット３４及び第２のナット３５は、第２のボックス３２の外部から操作できるようになっている。
【００２６】
調節バー固定開口部３２２は、第２のボックス３２の後端部に形成されており、調節バー固定開口部３２２の内部には、ゴム調節バー３６の後端部が収められている。スクリュー通路３２３は、Ｙ軸方向に延びており、調節バー固定開口部３２２に連通している。スクリュー通路３２３の内周面にはネジ溝が切られており、このネジ溝にはスクリュー３３が螺合している。スクリュー３３は、回転動作に応じてスクリュー通路３２３内をＹ軸方向に進退する。スクリュー３３がゴム調節バー３６に当接することにより、ゴム調節バー３６を第２のボックス３２に固定することができる。これにより、第２のボックス３２をゴム調節バー３６とともにＸ軸方向に移動させることができる。
【００２７】
次に、図２乃至図５を参照しながら、位置決め治具３を用いた仮止め方法について説明する。ここで、図４及び図５はクランプゴムの動作説明図である。図４は図２に対応しており、クランプゴムをスタック位置決め開口部に挿入した直後の状態を示している。図５は図３に対応しており、クランプゴムをスタック位置決め開口部に圧接させたときの状態（つまり、仮止め時の状態）を示している。
【００２８】
Ｒ１、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ、ブラケット位置決め開口部２１ｂ、位置決めガイド面３１３及びスタック位置決め開口部１４の径寸法を表しており、大小関係はＲ１＞Ｒ２＞Ｒ３である。なお、図２及び図４に図示する状態では、取っ手部３１１を指で把持しながら第２のボックス３２を第１のボックス３１に向かって手の平で押し込むことにより、クランプゴム３９が縮径しているものとする。また、縮径状態のクランプゴム３９の外径は、電池スタック１に形成されたスタック位置決め開口部１４の径と同一若しくはそれより小さいものとする。
【００２９】
図４を参照して、作業者は、最初に位置決め治具３をスタックブラケット２１に向かって押し込むことにより、位置決めガイド面３１３及びクランプゴム３９をそれぞれブラケット位置決め開口部２１ｂ及びスタック位置決め開口部１４に挿入する。位置決めガイド面３１３がブラケット位置決め開口部２１ｂの縁の近傍を通過するように位置決め治具３を押し込むだけで、簡単にクランプゴム３９をスタック位置決め開口部１４に挿入することができる。なお、Ｒ１及びＲ２の比率は、作業者の位置決め作業が容易となるように適宜の値に設定されているものとする。
【００３０】
位置決め治具３をさらに押し込むと、位置決め治具３のブラケット接触面３１２がスタックブラケット２１の平面に接触する。これにより、スタックブラケット２１の倒れ込みなどが抑制される。
【００３１】
図３及び図５を参照して、取っ手部３１１及び第２のボックス３２から手を離すと、コイルバネ３７のバネ力により、ゴム調節バー３６が矢印方向に移動する。ゴム調節バー３６が矢印方向に移動すると、ゴム当接部３８が点線で示す位置から実線で示す位置に移動し、ゴム当接部３８及び第１のボックス３１によってクランプゴム３９がＸ軸方向に挟圧される。図５に図示するようにクランプゴム３９は、スタック位置決め開口部１４によってＹ−Ｚ面を含む面内方向に拡径することが妨げられるため、クランプゴム３９からスタック位置決め開口部１４に対して圧接力が付与される。これにより、電池スタック１及びスタックブラケット２１を仮止めすることができる。
【００３２】
すなわち、スタックブラケット２１が第１のボックス３１のブラケット接触面３１２、位置決めガイド面３１３などに当接した状態で、クランプゴム３９がスタック位置決め開口部１４に圧接するため、スタックブラケット２１の落下を抑制しながら、位置決め精度が高められる。電池スタック１及びスタックブラケット２１が精度よく仮止めされるため、電池スタック１及びスタックブラケット２１を、ボルトを用いて簡単に締結固定することができる。
【００３３】
また、ネジ止めを用いて仮止めを実施する必要がないため、治具の取り付け時間を大幅に削減することができる。さらに、ゴム調節バー３６を進退させるだけで、仮止め状態と仮止め解除状態とを簡単に切り替えることができるため、電池スタック１及びスタックブラケット２１（２２）を締結固定する際の作業時間を大幅に削減することができる。
【００３４】
ここで、スタックブラケット２１を電池スタック１に仮止めする方法として、スタックブラケット２１が取り付けられた平板状の仮止め治具を電池スタック１に取り付ける方法も考えられる。しかしながら、この方法では仮止め作業に要する時間が非常に長くなる。本実施形態の構成によれば、位置決め治具３をスタックブラケット２１に押し込み、クランプゴム３９をスタック位置決め開口部１４に圧接させるだけで、スタックブラケット２１を仮止めできるため、作業効率を高めることができる。
【００３５】
（変形例１）
上述の実施形態では、クランプゴム３９からスタック位置決め開口部１４に加わる圧接力を変化させることにより仮止め状態と仮止め解除状態とを切り替えたが、本発明はこれに限るものではなく、クランプゴム３９以外の他の部材を用いることもできる。当該他の部材として、膨張容器を用いることができる。この場合、膨張容器をゴム当接部３８と第１のボックス３１との間に設置し、膨張容器に気体を流入して膨張させ、スタック位置決め開口部１４に圧接させることにより仮止めを実施してもよい。膨張容器を用いる場合、ゴム調節バー３６をＸ軸方向に進退させなくても、仮止めを実施することができる。また、当該他の部材として、圧電素子を用いることができる。この場合、圧電素子をゴム当接部３８と第１のボックス３１との間に設置し、圧電素子に電圧を印加してスタック位置決め開口部１４に圧接させることにより仮止めを実施してもよい。圧電素子を用いた場合も、ゴム調節バー３６をＸ軸方向に進退させることなく、仮止めを実施することができる。
【００３６】
（変形例２）
上述の実施形態では、位置決め治具３をスタック位置決め開口部１４及びブラケット位置決め開口部２１ｂに挿入したが、本発明はこれに限るものではなく、他の開口部を仮止め用の開口部として用いることもできる。
【符号の説明】
【００３７】
１  電池スタック    ２  スタックブラケット    ３  位置決め治具    １１  単電池    １２  エンドプレート    １３  拘束ロッド    １４  スタック位置決め開口部
２１  第１のスタックブラケット    ２１ａ  ロアケース用開口部    
２１ｂ  ブラケット位置決め開口部    ２１ｃ  ボス嵌合孔部    
２２  第２のスタックブラケット    ３１  第１のボックス    ３２  第２のボックス    ３３  スクリュー    ３４  第１のナット    ３５  第２のナット    
３６  ゴム調節バー    ３７  コイルバネ    ３８  ゴム当接部    ３９  クランプゴム
【図１】
2014060060.tif 000003
【図２】
2014060060.tif 000004
【図３】
2014060060.tif 000005
【図４】
2014060060.tif 000006
【図５】
2014060060.tif 000007