专利名称：电动车辆用电池的连接器构造的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在如电动汽车或混合动力车辆这种搭载电动机的电动车辆中，用于将电动机用电池与车体侧电装系统之间电气连接的连接器构造。
背景技术：
在如电动汽车或混合动力车辆这种电动车辆中，需要电动机用的大容量且大型的电池(将多个电池壳彼此连接而单元化后的装置)。上述电池不仅是大型的，而且很重(例如，在电动汽车的情况下为400kg的程度)， 在向车体上自由拆卸或者永久地安装时，需要设法避免车体的重心变高而造成不稳定，以及设法实现车宽方向的车辆重量平衡。因此，在车体上安装大型且很重的电池时，通常以下述方式安装，S卩，将该电池配置在车体地板的下方，另外，使电池的车宽方向中央位于车体车宽方向的大致中间而配置。另外，在该安装时，使电池在车辆上下方向的引导下上升，而向车体地板的下方安装的情况下，由车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件构成的连接器单元构成为，在电池的上升行程中，电池侧连接器部件与车体侧连接器部件以电气连接状态嵌合，这在使电池的安装自动化方面非常有利。作为电动车辆用电池的连接器构造，在现有技术中提出了例如专利文献1中记载的技术。在该提出的技术中，前提是在车体地板下方某一高度上将电池沿车宽方向插入， 从而向车体地板的下方进行安装，而不是使电池如上述所示上升而向车体地板的下方进行安装，构成为在电池的插入方向后端面(车宽方向上的一个面)上设置电池侧连接器部件， 在将电池通过上述插入而向车体地板下方安装后，将车体侧连接器部件与电池侧连接器部件以电气连接状态嵌合。专利文献1 日本特开2002-362261号公报(图3) 发明内容但是，上述现有技术的前提是在车体地板下方某一高度上将电池沿车宽方向插入，从而向车体地板的下方安装的方式的电动车辆，没有涉及在使电池上升并向车体地板的下方安装时，用于以电气连接状态彼此嵌合的车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件之间的定心技术。因此，在使电池上升并向车体地板的下方进行安装的方式的电动车辆中，使用上述现有技术的情况下，在为了将电池向车体地板的下方安装而使其上升的期间，无法保证将车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件之间准确地定心。另外，伴随着车体组装误差，无法避免车体侧连接器部件相对于车体的安装位置偏移，另外，也无法避免电池侧连接器部件相对于电池的安装位置偏移。而且，由于车体侧连接器部件相对于车体的安装、和电池侧连接器部件相对于电
3池的安装，分别是连接器部件相对于不同物体的安装，所以车体侧连接器部件相对于车体的安装位置偏移，与电池侧连接器部件相对于电池的安装位置偏移不同。因此，很可能在电池的上升中，车体侧连接器部件和电池侧连接器部件之间的相互嵌合部产生偏心。另外，车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件之间的上述偏心，可能由于以下原因而产生。S卩，电池在安装于车体地板的下方的期间，承担车体刚性的一部分，在将电池拆卸后，与电池所承担的刚性对应地，车体的刚性以微小量降低。这样，如果车体刚性降低，则车体与刚性降低量对应而以微小量变形。上述车体的变形，随着车体上的重量分配等而分别不同，这样，在每次电池拆卸时，随着重量分配等而分别不同的车体变形，也成为使车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件之间产生上述偏心的原因。并且，车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件之间的偏心产生下述问题，S卩，向在电池的上升中嵌合的上述两个连接器部件的相互嵌合部，施加横穿嵌合方向的方向上的横向负载，使连接器单元的耐久性降低。本实用新型的目的在于，提供一种电动车辆用电池的连接器构造，其基于下述事实认识，而将该构思具体化，即，为了消除由上述横向负载引起的与连接器单元的耐久性降低相关的问题，重要的是，在车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件的彼此嵌合前，消除上述两个连接器部件之间的偏心，由此可以解决上述问题。为了该目的，本实用新型中的电动车辆用电池的连接器构造，如下述所示而构成。首先，作为本实用新型主要结构基础前提的电动车辆，使电池上升而将其向车体地板的下方安装。另外，在上述电动车辆中使用的本实用新型的电池的连接器构造的前提是，具有连接器单元，该连接器单元由在上述电池的上升行程中彼此以电气连接状态嵌合的车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件构成。本实用新型的特征在于，在上述电动车辆用电池的连接器构造中，设置连接器部件定心单元，该连接器部件定心单元用于在上述电池的上升行程中，将上述车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件的嵌合部彼此定心，该连接器部件定心单元构成为，在上述电池的上升行程中的车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件的彼此嵌合开始前，通过该连接器部件定心单元完成车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件的嵌合部的彼此定心。发明的效果在上述本实用新型的电动车辆用电池的连接器构造中，可以得到以下的作用效
^ οS卩，在将电池向车体地板下方安装时的上升行程中，连接器部件定心单元在电池的上升行程中的车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件的彼此嵌合开始前，将上述车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件的嵌合部彼此定心。因此，在车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件的彼此嵌合时，已经将上述连接器部件之间的偏心消除，将车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件的嵌合部彼此定心。[0028]因此，在电池的上升行程中的车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件的彼此嵌合时，不会向上述连接器部件的相互嵌合部作用横穿嵌合方向的方向上的横向负载，可以避免由于该横向负载而使连接器单元的耐久性降低的上述问题。
图1是表示可以使用本实用新型的连接器构造的电池相对于电动汽车的车体的配置例的、从车辆的左前方上方观察的斜视图。图2是表示从车辆上方观察图1的电动汽车的电池配置例的俯视图。图3是表示从车辆侧方观察图1的电动汽车的电池配置例的侧视图。图4是表示图1所示的电动汽车的车体地板构造的斜视图。图5是表示从车辆下方观察具有成为本实用新型的一个实施例的连接器构造的电动汽车的底视图。图6是表示从车体地板的下方观察图5所示的电动汽车中的电池引导单元的斜视图。图7是表示在图6的VII-VII线上作为剖面，沿箭头方向观察图6的电池引导单元的剖面图。图8是图6、7所示的电池引导单元的分解斜视图。图9是以非锁止位置表示图5所示的电动汽车中的螺钉式锁止机构的从锁止螺母侧观察的整体斜视图。图10是以锁止位置表示图5所示的电动汽车中的螺钉式锁止机构的从锁止螺母侧观察的整体斜视图。图11是将图5所示的电动汽车中的螺钉式锁止机构的锁止螺母强制联动旋转部分解而表示的螺钉式锁止机构的要部分解斜视图。图12是表示将图11中的锁止螺母强制联动旋转部放大的放大详细分解斜视图。图13是用于说明图9 12中的螺钉式锁止机构的锁止时的锁止螺母强制联动旋转动作的斜视图，(a)是以锁止螺母强制联动旋转前的非锁止位置表示螺钉式锁止机构的斜视图，(b)是以锁止螺母强制联动旋转后的锁止位置表示螺钉式锁止机构的斜视图。图14是用于说明图9 12中的螺钉式锁止机构的锁止螺母强制联动旋转动作的正视图，(a)是以与图13(b)相同的锁止螺母强制联动旋转后的锁止位置表示螺钉式锁止机构的正视图，(b)是在锁止螺母强制联动旋转后，锁止螺母沿螺入方向移动的状态下表示螺钉式锁止机构的正视图。图15是用于说明在图9 12中的螺钉式锁止机构从图14(a)的状态向该图(b) 的状态转换时，锁止螺母强制联动旋转部件释放锁止螺母强制联动旋转力的情况下的动作的说明图，(a)是表示锁止螺母强制联动旋转部件释放锁止螺母强制联动旋转力之前的状态的动作说明图，(b)是表示锁止螺母强制联动旋转部件释放锁止螺母强制联动旋转力时的状态的动作说明图。图16是用于说明图9 12中的螺钉式锁止机构的锁止解除动作的正视图，(a)是以锁止解除开始前的状态表示螺钉式锁止机构的正视图，(b)是以锁止解除刚开始后的状态表示螺钉式锁止机构的正视图。[0045]图17是用于说明图9 12中的螺钉式锁止机构的锁止解除时的锁止螺母强制联动旋转动作的斜视图，(a)是以锁止螺母强制联动旋转前的锁止位置表示螺钉式锁止机构的斜视图，(b)是以锁止螺母强制联动旋转后的非锁止位置表示螺钉式锁止机构的斜视图。图18是用于说明在图9 12中的螺钉式锁止机构从图16 (a)的状态向该图(b) 的状态转换时，锁止螺母强制联动旋转部件可以产生锁止螺母强制联动旋转力的情况下的动作的说明图，(a)是表示锁止螺母强制联动旋转部件可以产生锁止螺母强制联动旋转力之前的状态的动作说明图，(b)是表示锁止螺母强制联动旋转部件可以产生锁止螺母强制联动旋转力时的状态的动作说明图。图19是利用与车体地板通道部正交的面作为剖面而表示图5所示的电动汽车中的连接器单元的纵剖正视图。图20是表示在图19的XX-XX线上作为剖面，从箭头方向观察图19所示的连接器单元的斜视图。图21是表示在图5所示的电动汽车中，使电池上升至电池收容空间时的电池引导单元、螺钉式锁止机构以及连接器单元的相对高度的说明图，(a)是表示电池引导单元的高度的说明图，(b)是表示螺钉式锁止机构的高度的说明图，(c)是表示连接器单元的高度的说明图。图22是表示在图5所示的电动汽车中，使电池在电池引导单元的引导下与图21 相比进一步上升，通过螺钉式锁止机构进行的对电池的定位功能开始时的电池引导单元、 螺钉式锁止机构以及连接器单元的相对高度的说明图，(a)是表示电池引导单元的高度的说明图，(b)是表示螺钉式锁止机构的高度的说明图，(c)是表示连接器单元的高度的说明图。
具体实施方式
下面，基于附图所示的一个实施例，详细说明本实用新型的实施方式。<整体结构>图1 3表示可以应用本实用新型的连接器构造的电动汽车中电池配置在车体上的例子，图1是表示从车辆的左前方上方观察的斜视图，图2是表示从车辆的上方观察的俯视图，图3是表示从车辆的左侧方观察的侧视图。在这些图中，1表示作为电动车辆的电动汽车的车体，2表示电动机(未图示)用电池。图示的电动汽车，以上述电动机(未图示)作为动力源，并将其搭载在车辆前方的电动机室内，可以利用该电动机驱动左右前轮3L、3R而行驶。此外，在图1 3中，作为从动轮的左右后轮分别由4L、4R表示。电动汽车需要电动机用的大容量且大型的电池2，该电池2通常将多个电池壳彼此连接而构成1个单元。因此，电池2不仅大型而且很重(例如400kg的程度)，在相对于车体1自由拆卸或者永久地安装时，从安全的角度出发，设法避免车体的重心变高而造成行驶不稳定、以及设法得到车宽方向的车辆重量平衡这两点是很重要的。因此，在车体1上安装大型且很重的电池2时，可以如图1 3所示，将该电池2配置在车体地板5的下方，另外，以使电池2的车宽方向中央位于车体车宽方向的大致中间的方式配置并安装。此外，图1 3中的6是车体地板通道部(通道部件)，其在车体地板5的车宽方向中间向车辆前后方向延伸。下面，基于图4、5，概略说明车体地板5。图4是表示从车辆的左斜上方观察车体地板5的斜视图，图5是表示在车体地板 5的下方安装有电池2的状态下，从车辆的下方观察车体地板5的底视图。车体地板5具有下述部件作为主要的车体骨架部件，即通道部件6，其如图4所示，在车宽方向中间，提供向车辆前后方向延伸的凸起形状的通道部；左右前纵梁7、8，它们如图4、5所示，在车宽方向两侧以与通道部件6大致平行的方式向车辆前后方向延伸；左右侧梁9、10，它们同样地如图4、5所示，以沿上述左右前纵梁7、8的车宽方向外侧的方式向车辆前后方向延伸；左右后纵梁11、12，它们如图5所示，分别经由纵梁结合部7a、8a，与左右前纵梁7、8的车辆前后方向后端结合，并从结合部处向车辆前后方向后方延伸。在车体地板5组装时，首先利用车体组装夹具(未图示)进行车体骨架部件6 12之间的彼此定位，此时，在设置于上述车体骨架部件6 12上的作为基准位置的定位孔 (在图5中以左右前纵梁7、8的定位孔7b、8b表示)中，插入车体组装夹具的对应的定位销，进行车体骨架部件6 12的彼此定位。然后，保持该彼此定位状态，利用焊接等将车体骨架部件6 12之间彼此结合。然后，如图4所示，通过安装前地板13以及后地板14，以将车体骨架部件6 12 之间的间隙堵塞，从而高精度地组装车体地板5。此外，为了实现上述高精度的组装，组装时成为基准位置的定位孔(在图5中以左右前纵梁7、8的定位孔7b、8b表示)，以成对的定位孔位于车宽方向两侧的方式配置。对于图1 3，如上述所示将电池2配置在车体地板5的下方，另外，在配置安装使得电池2的车宽方向中央位于车体车宽方向的大致中间时，使电池2相对于车体地板5，如图5所示位于前后方向相对位置，由此如后面的详细记述所示，可以使电池5的大部分由构成车体前侧部分的通道部件6、以及左右前纵梁7、8支撑，这些部件与车体后侧部分相比在强度方面优越，且有利于维持电池安装精度。此外，电池2如图5所示，在电池框架加内收容多个电池壳(未图示)，上述多个电池壳彼此电气连接而构成1个单元，可以实现作为用于电动机的充分的大容量化。在将上述电池2如上述所示配置在车体地板5的下方并安装时，在本实施例中，在利用图5所示的引导单元21进行的沿车辆上下方向的引导下，使该电池2上升，最终如图 1 3及图5所示，到达车体地板5的下方的安装位置，在该位置处，利用螺钉式锁止机构 22将电池2锁止并安装在车体地板5的下方。另一方面，电池2在进行上述的车体安装时，必须与电动机等车体侧电装系统电气连接，负责该电气连接的连接器构造是不可缺少的。因此，在本实施例中，如图5所示，设置连接器单元23，其由与上述的车体侧电装系统连接的车体侧连接器部件、以及与电池2连接的电池侧连接器部件构成。此外，如上述所示，在利用引导单元21进行的沿车辆上下方向的引导下使电池2 上升后，将该电池2利用螺钉式锁止机构22安装于车体地板5下方的情况下，由车体侧连
7接器部件以及电池侧连接器部件构成的连接器单元23构成为，在电池2的上升行程中，电池侧连接器部件与车体侧连接器部件以电气连接状态嵌合，这在使电池2的安装自动化方面非常有利。〈引导单元〉详细记述将电池2向车体安装时使电池2上升的期间，用于沿车辆上下方向进行引导的引导单元21。该引导单元21以使上升中的电池2相对于车体地板5下表面的朝下的电池收容空间整齐排列的方式将其定位在车辆前后方向位置以及车宽方向位置上，所以对于图6 8，该引导单元21由后述的定位销等构成。由上述定位销等构成的引导单元21，按照上述的设置目的，当然必须作为2个一组而设置。并且，如果引导单元21不能将电池2相对于车体地板5下表面的朝下的电池收容空间而高精度地整齐排列，则电池2在上升行程中，会与电池收容空间的开口缘发生干涉， 在最差的情况下，无法安装电池2。为了将电池2相对于车体地板5下表面的朝下的电池收容空间以高精度整齐排列，必须将为了发挥该作用而设置的2个一组的电池引导单元21，配置在上述车体地板组装时的高精度的基准位置、即车体前侧部分的车宽方向两侧的2个一组的定位孔(例如图 5所示的前纵梁7、8的定位孔7b、8b)的附近。其原因如下。电池引导单元21和车体地板5的定位孔(例如图5所示的前纵梁7、8的定位孔 7b,8b)之间的距离越远，电池引导单元21的设置部位处的车体地板组装误差的累积值就越大，电池引导单元21相对于车体地板5越具有较大的相对位置偏移，与其对应地，电池2 相对于电池收容空间的整齐排列精度越低。但是，如果将电池引导单元21配置在车体地板定位孔附近，则上述车体组装误差的累积值较小，电池引导单元21相对于车体地板5的相对位置偏移也小，电池相对于电池收容空间的整齐排列精度变高。由于上述原因，如果2个一组的电池引导单元21配置在车体地板组装时的高精度基准位置、即车体前侧部分的车宽方向两侧的2个一组的车体地板定位孔7b、8b的附近，则 2个一组的电池引导单元21可以将电池2相对于车体地板5下表面的朝下的电池收容空间高精度地整齐排列，可以避免电池2在上升行程中与电池收容空间的开口缘发生干涉的问题。这样，在将2个一组的电池引导单元21，配置于同样地2个一组的车体地板5的定位孔7b、8b的附近时，在本实施例中，由于上述定位孔7b、8b在车体地板5的前侧部分位于车宽方向两侧，所以将电池引导单元21如图5所示，设置在电池2的车宽方向两侧、且与电池2的前端接近的部位。这样配置的电池引导单元21，分别由图6 8所示结构的定位销构成。S卩，在电池2的电池框架加上经由托架M而设置定位销主体25，该定位销主体 25从托架M向上方凸出。在前纵梁7(8)上设置有定位套筒沈，其在电池2的上升中，使定位销主体25插
8入。根据上述电池引导单元21，在电池2的上升中，设置于电池引导单元21上的定位销主体25如图6、7所示，向设置于前纵梁7(8)上的定位套筒沈内插入，上升中的电池2 在车辆前后方向以及车宽方向上被约束。由此，引导单元21将电池2以相对于车体地板5下表面的朝下的电池收容空间高精度地整齐排列的状态，沿车辆上下方向进行引导，可以避免电池2在上升行程中与电池收容空间的开口缘发生干涉的问题。另外，在本实施例中，通过将电池引导单元21如图5所示，设置在电池2的车宽方向两侧、且与电池2的前端接近的部位，从而与车体地板5组装时的高精度基准位置、即车体地板前侧部分的定位孔7b、8b接近配置，因此，可以将电池2相对于车体地板5下表面的朝下的电池收容空间以更高精度整齐排列，可以得到更显著的上述作用效果。<螺钉式锁止机构的结构>下面，详细记载螺钉式锁止机构22，其用于将利用上述定位销式电池引导单元21 进行引导而如图1 3及图5所示上升至车体地板5下方的安装位置的电池2锁止并安装在车体地板5的下方。在本实施例中，如图5所示，在与左侧前纵梁7和左侧后纵梁11之间的左侧纵梁结合部7a、以及右侧前纵梁8和右侧后纵梁12之间的右侧纵梁结合部8a相比位于车辆前后方向前方的位置，设置6个该螺钉式锁止机构22，在与上述左右的纵梁结合部7a、8a相比位于车辆前后方向后方的位置，设置2个该螺钉式锁止机构22。前侧的6个螺钉式锁止机构22，将其中4个分为2组，分别设置在电池2 (电池框架2a)的前侧的车宽方向两侧，将电池2前侧的车宽方向两侧安装在前纵梁7、8上，将其余 2个螺钉式锁止机构22配置在电池2 (电池框架2a)的车辆前后方向前端，在车宽方向上彼此分离，将电池2的前端安装在前纵梁7、8以及通道部件6之间的桥接部件15、16上。后侧的2个螺钉式锁止机构22形成为，分别配置在电池2 (电池框架加)的车辆前后方向后侧的车宽方向两侧，将电池2后侧的车宽方向两侧安装在后纵梁11、12上。在这里，说明螺钉式锁止机构22在与左右的前后纵梁结合部7a、8a相比的前方位置配置得较多(6个)，在与左右的前后纵梁结合部7a、8a相比的后方位置配置得较少Q 个)的原因。在车体地板5中，与前后纵梁结合部7a、8a相比的前方的构成车体地板部分的骨架部件之间的结合强度，大于与前后纵梁结合部7a、8a相比的后方的构成车体地板部分的骨架部件之间的结合强度，难以发生车辆上下方向上的变形，容易确保平面度。并且，低强度的车体地板5的后侧部分，相对于高强度的车体地板5的前侧部分， 容易向车辆上下方向发生相对位移，如果使车体地板5的后侧部分过多地分担电池2的支撑强度，则不仅使电池2的支撑强度不足，而且会使得电池2的支撑姿态不稳定。因此，在本实施例中，为了使高强度的车体地板5的前方部分较多地分担电池2的支撑强度，从而消除电池2的支撑强度不足，并且使电池2的支撑姿态稳定，在图5中如上述所示，将螺钉式锁止机构22在与左右的前后纵梁结合部7a、8a相比的前方位置配置得较多(6个)，在与左右的前后纵梁结合部7a、8a相比后方位置配置得较少0个)。由于8个螺钉式锁止机构22全部采用相同的结构，所以下面，针对在电池2 (电池框架加)的前端部配置于车宽方向两侧的螺钉式锁止机构22，说明其详细构造。图9、10分别表示螺钉式锁止机构22的整体构造，图9以非锁止状态表示该螺钉式锁止机构22，另外，图10以锁止状态表示该螺钉式锁止机构22。并且，图11、12分别是表示将图9、10所示的螺钉式锁止机构22的要部分解的斜视图。图9、10中表示整体的螺钉式锁止机构22，通过与紧固在车体地板5 (前纵梁7、8) 上的锁止板27的共同动作，而将电池2可自由拆卸地锁止在车体地板5的下方安装位置上，因此，在锁止板27上，穿透设置矩形开口 27a，并且，穿透设置圆形开口 27b，其配置在矩形开口 27a的中央。在将锁止板27向车体地板5上紧固时，利用插入锁止板27的四角上的边角孔27c 中的螺栓等紧固单元，将锁止板27安装在对应侧的前纵梁7(8)上。螺钉式锁止机构22具有下述部件作为主要的结构要素，即锁止基座31，其安装在电池2(电池框架2a)上；螺栓32，其安装在锁止基座31上；以及锁止螺母33，其与螺栓 32螺合。螺栓32可自由旋转地插入锁止基座31中，并且，利用与图9 11中的螺栓32下端一体成型的螺栓头(未图示)，防止在图9 11中向上方脱离。如上述所示，防止脱离并可自由旋转地设置在锁止基座31上的螺栓32，在上述防止脱离端部的相反侧端部，螺合设置锁止螺母33。该锁止螺母33构成为从其螺入方向观察为四边形(矩形等)剖面的螺母，在其中央具有用于向螺栓32螺入的内螺纹。另外，如图9 11所示，在锁止基座31的中心圆形凸起部31a上，设置2个止动器31b、31c，其将锁止螺母33的旋转限制在图9所示的松弛方向限制位置即非锁止位置、以及图10、11所示的紧固方向限制位置即锁止位置之间。在设置于锁止板27上的矩形孔27a以及圆形孔27b中，前者的矩形孔27a容许位于图9所示的非锁止位置的锁止螺母33通过，并成为将锁止螺母33在与其通过方向正交的全部方向上准确地定位的状态，后者的圆形孔27b容许设置于锁止基座31上的中心圆形凸起部31a的嵌合。但是，圆形孔27b的直径的大小为，不容许位于图10、11所示的锁止位置的锁止螺母33通过。此外，在锁止螺母33上，对其插入通过方向前端的长边侧边角分别进行倒角而形成锥面33a，另外，对短边侧边角分别进行倒角而形成锥面33b。上述锥面33a、3 分别如下述所示起作用。S卩，电池引导单元21如上述所示，将电池2在其上升行程中沿横向定位，从而将电池2相对于电池收容空间整齐排列，但仅利用该排列，无法将构成连接器单元23的车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件的嵌合部彼此正确地定心。如果存在上述定心不良，则在两个连接器部件的相互嵌合部上，会施加横穿嵌合方向的方向的横向负载，不仅使连接器单元23的耐久性降低，而且成为使连接器部件的相互嵌合部局部产生间隙而产生火花的原因。另外，在本实施例中，在使锁止螺母33沿向锁止板27的矩形孔27a中插入的方向
10通过时，锁止螺母33的锥面33a、3 与矩形孔27a的开口缘碰撞接触，利用与该矩形孔27a 的开口缘之间的相互作用，将锁止螺母33向锁止板27的矩形孔27a内引导，并且与该矩形孔27a内嵌合。此时，由于锁止螺母33在锁止板27的矩形孔27a内无间隙地紧密嵌合，所以可以将连接器单元23的电池侧连接器部件相对于车体侧连接器部件准确地定心，从而将电池2 定位，不会向两个连接器部件的相互嵌合部作用横穿嵌合方向的方向上的横向负载，可以避免下述问题，即，使连接器单元23的耐久性降低、或在连接器部件的相互嵌合部处局部地产生间隙而产生火花。因此，锁止螺母33的锥面33a、33b、以及与它们相互作用的锁止板27的矩形孔 27a (其开口缘)，起到定位部的作用，即，将电池2相对于车体地板5沿水平方向定位，从而将连接器单元23的电池侧连接器部件和车体侧连接器部件彼此定心，作为结果，构成用于对连接器单元23的电池侧连接器部件以及车体侧连接器部件之间进行定心的连接器部件
定心单元。下面，参照图11、12，详细记述锁止螺母联动旋转机构，其用于在螺栓32向紧固方向(在本实施例中作为右螺纹)旋转时及向松弛方向旋转时，使锁止螺母33向同一方向强制地联动旋转，向图10、11所示的紧固方向限制位置(锁止位置)以及图9所示的松弛方向限制位置(非锁止位置)旋转。如图11、12所示，通过在螺入锁止螺母33的螺栓32的前端部外周上，在圆周方向等间隔地形成多个轴线方向槽32a，从而使该螺栓32的前端部成为非圆形剖面形状。在上述螺栓32的前端部，如图9、10所示以嵌合连接的方式设置锁止螺母强制联动旋转部件；34。该锁止螺母强制联动旋转部件34，由板状部件3 和与其一体成型的2个脚部 34b构成。在板状部件3 的中心，贯穿设置与螺栓32的上述前端部非圆形剖面形状对应的非圆形孔34d，通过使该非圆形孔34d与螺栓32的前端部可自由滑动地嵌合，从而将锁止螺母强制联动旋转部件34设置为，与螺栓32的前端部旋转卡合并可以沿轴线方向滑动。锁止螺母强制联动旋转部件34，利用与螺栓32的前端部活动嵌合的弹簧35等弹性单元，向锁止螺母33预紧，因此，将距离锁止螺母强制联动旋转部件34较远的弹簧35的端部所抵接的弹簧座36，与螺栓32的前端部卡合而设置。在利用弹簧35等弹性单元向锁止螺母33预紧的锁止螺母强制联动旋转部件34 的脚部34b上，分别设定平坦凸轮面34c，其利用与锁止螺母33的上述长边侧锥面33a之间的相互作用，而产生以下的凸轮作用。锁止螺母强制联动旋转部件侧平坦凸轮面34c的倾斜，使得利用弹簧35的弹力， 将在螺栓32旋转时与螺栓32 —体旋转的锁止螺母强制联动旋转部件34的平坦凸轮面3 向锁止螺母长边侧锥面33a按压，从而可以使锁止螺母33联动旋转，但该倾斜角设定为还可以实现以下作用。S卩，锁止螺母强制联动旋转部件侧平坦凸轮面34c的倾斜角确定为，在锁止螺母 33利用止动器31b或31c而被抑制在对应方向限制位置上后，锁止螺母强制联动旋转部件 34的平坦凸轮面3 越过锁止螺母长边侧锥面33a，同时，伴随着该越过而压缩弹簧35并
11且向远离锁止螺母33的方向移动，同时，可以相对于锁止螺母33相对旋转，从而释放锁止螺母联动旋转力。利用弹簧35等弹性单元向锁止螺母33预紧的锁止螺母强制联动旋转部件34的行程极限位置，根据设置在螺栓32的前端部外周上的轴线方向槽32a的长度而规定。以下述方式确定轴线方向槽3 的长度，S卩，通过螺栓32向紧固方向旋转，将锁止螺母33设定在图10、11的锁止位置上，在开始紧固方向行程后不久，锁止螺母强制联动旋转部件34位于上述行程极限位置并在此处停止，在锁止螺母33进一步进行紧固方向行程时，锁止螺母33与锁止螺母强制联动旋转部件34的脚部34b分离。<螺钉式锁止机构的作用>上述结构的螺钉式锁止机构22在实际应用时，将锁止基座31如上述所示安装在电池2 (电池框架2a)上而设置在电池2侧，将锁止板27安装在车体地板5上而设置在车体侧，在将电池2向车体地板5下方的朝下开口的电池收容空间内可自由拆卸地收容并锁止时，螺钉式锁止机构22通过与锁止板27之间的相互作用，而如下述所示起到该锁止功能。首先，基于图13 15，说明电池安装时的锁止作用。在电池2的安装时，通过将螺栓32向图13(a)中箭头所示的松弛方向旋转，使锁止螺母33如后面的详细记述所示，利用锁止螺母联动旋转部件34而联动旋转，并利用止动器31b而停止在图9及图13(a)所示的松弛方向限制位置(非锁止位置)。在这里，如果使电池2上升至车体地板5下表面的朝下开口的电池收容空间内，则锁止螺母33利用锥面33a、3!3b和锁止板矩形孔27a之间的上述相互作用，从而相对于锁止板矩形孔27a进行定心，并且穿过图9及图13 (a)所示的锁止板矩形孔27a，同时，锁止基座 31的中心圆形凸起部31a陷入锁止板圆形孔27b中，使锁止螺母33位于电池收容空间内， 锁止基座31抵接在锁止板27的外部露出下表面上。在该状态下，如果利用拧螺母机等使螺栓32向图13(b)中箭头所示的紧固方向旋转，则与螺栓32 —起旋转的锁止螺母强制联动旋转部件34，经由平坦凸轮面34c以及锥面 33a,使锁止螺母33联动旋转，利用该锁止螺母33与止动器31c之间的碰撞接触，使该锁止螺母33位于图10、图13(b)及图14(a)所示的紧固方向限制位置(锁止位置)。锁止螺母33利用锁止螺母强制联动旋转部件34进行联动旋转，但不会越过该紧固方向限制位置(锁止位置)，而是如图10、图13(b)及图14(a)所示，停止在该旋转位置。另外，锁止螺母强制联动旋转部件34，从图15(a)的状态开始，如该图(b)所示，抵抗弹簧35而使平坦凸轮面3 越过锁止螺母长边侧锥面33a，同时伴随着该越过，弹簧35 被压缩，且向远离锁止螺母33的方向移动，并且可以相对于锁止螺母33相对旋转，从而可以释放锁止螺母联动旋转力。因此，不会由于锁止螺母强制联动旋转部件34的存在而妨碍螺栓32进一步向紧固方向旋转。如果使螺栓32进一步向紧固方向旋转，则锁止螺母33如图14(b)所示，保持紧固方向限制位置(锁止位置)而向该图的箭头方向螺入，与该图所示的下限位置的锁止螺母强制联动旋转部件34(脚部34b)分离，同时向与锁止基座31接近的方向移动。由此，在锁止螺母33以及锁止基座31这两者之间夹持锁止板27，可以将电池2锁止并保持在收容于电池收容空间内的位置上。[0141]下面，基于图16 18，说明电池拆卸时的非锁止作用。在解除锁止以将电池2从电池收容空间中取出时，在上述锁止状态下，利用拧螺母机等使螺栓32向图16(a)中箭头所示的松弛方向旋转。最初，由于锁止螺母33如图16(a)所示，在与图14(b)相同的锁止用螺入行程位置处，与下限位置的锁止螺母强制联动旋转部件34 (脚部34b)分离，所以与螺栓32 —起向松弛方向旋转的锁止螺母强制联动旋转部件34，可以相对于锁止螺母33而向同方向相对旋转，不会对螺栓32的上述松弛方向旋转造成任何妨碍。上述螺栓32的松弛方向旋转，使锁止螺母33向图16(b)及图17(b)中箭头所示的松弛方向移动，然后，如图18(a)所示，与下限位置的锁止螺母强制联动旋转部件34 (脚 ^ 34b)接触。但是，在图18(a)所示的接触状态下，锁止螺母强制联动旋转部件34 (脚部34b) 尚未越至锁止螺母33的螺入方向后端面上，无法产生锁止螺母联动旋转力，因此，锁止螺母强制联动旋转部件34(脚部34b)与螺栓32 —起相对于锁止螺母33向松弛方向相对旋转。通过上述相对旋转，锁止螺母强制联动旋转部件34如图18(b)所示，使脚部34b 的平坦凸轮面3 位于与锁止螺母长边侧锥面33a相对的旋转位置。此时，弹簧35将锁止螺母强制联动旋转部件34向图18(b)的箭头方向预紧，使锁止螺母强制联动旋转部件34成为其平坦凸轮面3 与锁止螺母长边侧锥面33a相对的行程位置。由此，如图16(b)及图17(a)所示，与锁止时相同地，紧固方向限制位置处的锁止螺母33和锁止螺母强制联动旋转部件34，通过锥面33a以及平坦凸轮面34c的相互作用， 而成为旋转卡合的状态。在该状态下，如果使螺栓32进一步向松弛方向旋转，则与螺栓32 —起旋转的锁止螺母强制联动旋转部件34，经由平坦凸轮面3 以及锥面33a，使锁止螺母33联动旋转，将该锁止螺母33如图17(b)所示强制旋转至与止动器31b碰撞接触的松弛方向限制位置(非锁止位置)处。但是，锁止螺母33利用锁止螺母强制联动旋转部件34进行联动旋转，但不会越过该松弛方向限制位置(非锁止位置)，而是如图17(b)所示停止在该旋转位置。另外，锁止螺母强制联动旋转部件34，从图18(b)的状态开始，如该图(a)所示，抵抗弹簧35而使平坦凸轮面3 越过锁止螺母长边侧锥面33a，同时，伴随着该越过而弹簧 35被压缩，且向远离锁止螺母33的方向移动，同时，可以相对于锁止螺母33而相对旋转，从而可以释放锁止螺母联动旋转力。因此，不会由于锁止螺母强制联动旋转部件34的存在而妨碍螺栓32进一步向松弛方向旋转。如果使螺栓32进一步向松弛方向旋转，则锁止螺母33如图17(b)所示保持松弛方向限制位置(非锁止位置)而向该图的箭头方向进行松弛行程，压缩弹簧35，同时使锁止螺母强制联动旋转部件34 (脚部34b)向同一方向产生位移，并且，向远离锁止基座31的方向移动。由此，解除通过锁止螺母33以及锁止基座31对锁止板27施加的夹压力(锁止)，可以使锁止螺母33穿过锁止板27的矩形孔27a，同时将锁止基座31的中心圆形凸起部31a 从锁止板27的圆形孔27b中拔出，同时将电池2从电池收容空间内拆卸。〈连接器单元〉此外，负责电池2与车体侧电装系统之间的电气连接的连接器构造是不可缺少的，因此，在本实施例中，在图5中如上述所示设置连接器单元23。该连接器单元23如图19、20所示，由与车体侧电装系统连接的车体侧连接器部件 41、和与电池2连接的电池侧连接器部件42构成。另外，如本实施例所示，在通过上述定位销式电池引导单元21进行引导，如图1 3及图5所示，使电池2上升至车体地板5的下方的安装位置，在该位置，利用上述的螺钉式锁止机构22将电池2锁止并安装在车体地板5的下方的电池收容空间内的情况下，由车体侧连接器部件41以及电池侧连接器部件42构成的连接器单元23构成为，在电池2的上升行程中，电池侧连接器部件42与车体侧连接器部件41以电气连接状态嵌合，这在使电池 2的安装自动化方面非常有利，在本实施例中，在图19、20中，如后述所示构成连接器单元 23。但是，在连接器单元23离2个一组的电池引导单元21 (参照图幻这两者较远时、 以及仅离这些电池引导单元23中的一个较远时，由于上述车体组装误差的累积，而使构成连接器单元23的电池侧连接器部件42和车体侧连接器部件41之间产生相对位置偏移，会使电池侧连接器部件42和车体侧连接器部件41之间的相互嵌合部产生偏心。上述电池侧连接器部件42以及车体侧连接器部件41之间的偏心，会向两个连接器部件41、42的相互嵌合部施加横穿嵌合方向的方向上的横向负载，不仅使连接器单元23 的耐久性降低，而且使连接器部件41、42的相互嵌合部局部地产生间隙而成为产生火花的原因。因此，在本实施例中，将由电池侧连接器部件42以及车体侧连接器部件41构成的连接器单元23如图5所示，配置在与设置于电池2的车宽方向两侧的电池引导单元21这两者接近的位置，即，与这些电池引导单元21等距离的中间位置上。上述配置的连接器单元23与电池引导单元21这两者接近，车体侧连接器部件41 以及电池侧连接器部件42的位置使得由车体组装误差的累积造成的影响最小化，从而得到高精度。因此，可以几乎消除上述连接器部件41、42的相互嵌合部中的偏心，不会向两个连接器部件41、42的相互嵌合部作用横穿嵌合方向的方向上的横向负载，可以消除下述问题，即，使连接器单元23的耐久性降低、或使连接器部件41、42的相互嵌合部局部地产生间隙，从而产生火花。此外，如果按照上述思路，则连接器单元23配置在车体地板5的车宽方向中间。另外，在车体地板5的车宽方向中间，设定有向车辆前后方向延伸的凸起形状的通道部，其设置有通道部件6，以确保车体地板5的强度和用于车体侧电装系统的线束配置寸。因此，在本实施例中，将连接器单元23如图5、19、20所示，配置在凸起形状的通道部件6 (通道部)内，该通道部件6在车体地板5的车宽方向中间沿车辆前后方向延伸。在该配置时，如图5所示，可以在车体地板5的通道部件6 (通道部)和电池2 (电
14池框架2a)的前端面交叉的部位处的通道部件6 (通道部)内，配置连接器单元23。另外，如图19、20所示，在构成连接器单元23的车体侧连接器部件41以及电池侧连接器部件42中，车体侧连接器部件41在上述部位处，经由托架43而安装在车体地板5 的通道部件6 (通道部)内，电池侧连接器部件42在上述部位处，经由托架44而安装在电池2(电池框架2a)的前端面。此外，车体侧连接器部件41以及电池侧连接器部件42，当然设置为在电池2的上升行程中(优选在上升行程终端)，以电气连接状态彼此嵌合的安装位置，但也可以将车体侧连接器部件41以及电池侧连接器部件42的安装高度确定为，在通过螺钉式锁止机构22 进行电池2的安装后，不会使下方的电池侧连接器部件42从通道部件6(通道部)向下方伸出。<引导单元、锁止机构以及连接器单元的相关关系>在使电池2上升而向车体地板5的下方安装时，通过电池引导单元21进行的上述电池2的上下方向引导、通过螺钉式锁止机构22的锁止板27以及锁止螺母33进行的上述电池2的定位以及锁止功能、以及连接器单元23(连接器部件41、4幻的电气连接嵌合，必须在适当的定时进行。另外，如果通过电池引导单元21进行的电池2的上下方向引导，与通过螺钉式锁止机构22的锁止板27及锁止螺母33进行的电池2的定位及锁止功能的开始相比发生延迟，则成为锁止螺母33的设置有锥面33a、33b的前端与锁止板矩形孔27a发生干涉的状态，使得锁止螺母33进入锁止板矩形孔27a中，由于上述干涉而螺钉式锁止机构22不能锁止，无法将电池2锁止并安装在车体地板5的下方的电池收容空间中。另外，如果与通过螺钉式锁止机构22的锁止板27以及锁止螺母33进行的电池2 的定位以及锁止功能相比，连接器单元23(连接器部件41、4幻的电气连接嵌合过早进行， 则在通过锁止板27以及锁止螺母33进行的电池2的定位(连接器单元23的连接器部件 41、42之间的定心)进行前，连接器单元23的连接器部件41、42会彼此电气连接嵌合。上述连接器部件41、42之间的偏心，不仅向上述连接器部件41、42的相互嵌合部作用横穿嵌合方向的方向上的横向负载，使连接器单元23的耐久性降低，而且使连接器部件41、42的相互嵌合部局部地产生间隙，并产生火花。因此，在本实施例中构成为，通过电池引导单元21进行的电池2的上下方向引导、 通过螺钉式锁止机构22的锁止板27以及锁止螺母33进行的电池2的定位以及锁止功能、 以及连接器单元23(连接器部件41、4幻的电气连接嵌合，如图21、22所示在以下说明的定时进行。图21 (a)、(b)、(c)分别表示通过上升使电池2到达电池收容空间时的电池引导单元21 (定位销25)的高度、螺钉式锁止机构22的高度、以及连接器单元23 (电池侧连接器部件42)的高度。此时，如图21 (a)所示，定位销25开始进入定位套筒26，开始利用电池引导单元 21将电池2向上下方向引导。由此，锁止螺母33的设置有锥面33a、33b的前端不会与锁止板矩形孔27a发生干涉，在可以进入锁止板矩形孔27a的状态下使电池2上升，可以避免下述情况，即，由于该干涉而无法实现通过螺钉式锁止机构22的锁止板27以及锁止螺母33进行的电池2的定位以及锁止功能，无法将电池2向车体地板5的下方的电池收容空间中安装。但是，此时，如图21(b)所示，锁止螺母33尚未到达锁止板27，通过螺钉式锁止机构22的锁止板27以及锁止螺母33进行的电池2的定位以及锁止功能尚未开始。另外，如图21(c)所示，电池侧连接器部件42没有到达车体侧连接器部件41，连接器单元23 (连接器部件41、42)的电气连接嵌合也尚未开始。图22 (a)、(b)、(c)分别表示电池2在电池引导单元21的引导下进一步上升，通过螺钉式锁止机构22的锁止板27以及锁止螺母33进行的电池2的定位功能开始时的电池引导单元21 (定位销25)的高度、螺钉式锁止机构22的高度、以及连接器单元23 (电池侧连接器部件42)的高度。通过螺钉式锁止机构22的锁止板27以及锁止螺母33进行的电池2的定位功能， 如图22 (c)所示，将连接器单元23的电池侧连接器部件42相对于车体侧连接器部件41而准确地定心。在通过螺钉式锁止机构22的锁止板27以及锁止螺母33进行的电池2的锁止用上升行程中，电池侧连接器部件42从图22(c)所示的位置进一步上升时，电池侧连接器部件42与车体侧连接器部件41电气连接嵌合，但在此之前，如上述所示，电池侧连接器部件 42以及车体侧连接器部件41之间的准确定心完成，不会向上述连接器部件41、42的相互嵌合部作用横穿嵌合方向的方向上的横向负载，可以消除由于该横向负载而使连接器单元的耐久性降低的上述问题。〈实施例的效果〉根据上述本实施例的连接器构造，由于在螺钉式锁止机构22中设定连接器部件定心单元，即，在构成螺钉式锁止机构22的锁止螺母33的前端部设置锥面33a、33b，在伴随着电池2的上升，锁止螺母33的前端部进入锁止板27的矩形孔27a中时，通过上述锥面 33a,33b和锁止板矩形孔27a的开口缘之间的相互作用，将电池2相对于车体地板5沿水平方向定位，从而将连接器单元23的电池侧连接器部件42和车体侧连接器部件41彼此定心，该连接器部件定心单元构成为，在图21、22中如上述所示，在上述连接器部件41、42的电气连接嵌合开始前，完成通过该连接器部件定心单元进行的电池侧连接器部件42和车体侧连接器部件41之间的彼此定心，所以在车体侧连接器部件41以及电池侧连接器部件 42进行连接嵌合时，已经将上述连接器部件41、42之间的偏心消除，使车体侧连接器部件 41以及电池侧连接器部件42的嵌合部彼此定心。因此，在电池2的上升行程中的车体侧连接器部件41以及电池侧连接器部件42 的电气连接嵌合时，不会向上述连接器部件41、42的相互嵌合部，作用横穿嵌合方向的方向上的横向负载，可以避免由于该横向负载使连接器单元23的耐久性降低的上述问题。另外，在本实施例中，在图21、22中如上述所示构成为，在电池2的上升行程中将电池2向车辆上下方向引导的电池引导单元21开始其引导作用后，通过上述的连接器部件定心单元(锁止螺母锥面33a、33b以及锁止板矩形孔27a)进行的连接器部件41、42的彼此定心(电池2的水平方向定位)开始，所以锁止螺母33的设置有锥面33a、33b的前端部不会与锁止板矩形孔27a发生干涉，在可以进入锁止板矩形孔27a中的状态下，使电池2上升，可以避免下述情况，即，由于该干涉而无法实现通过螺钉式锁止机构22的锁止板27以及锁止螺母33而实现的电池2的水平方向定位以及锁止功能，无法将电池2向车体地板5的下方的电池收容空间中安装。〈其他实施例〉此外，在图示的实施例中，在螺钉式锁止机构22中内置有连接器部件定心单元， 该连接器部件定心单元设定定位部，即，在锁止螺母33的前端部上设置锥面33a、33b，通过上述锥面33a、3!3b和锁止板矩形孔27a的开口缘之间的相互作用，将电池2相对于车体地板5沿水平方向定位，从而将连接器单元23的电池侧连接器部件42和车体侧连接器部件 41彼此定心，但不需要一定将连接器部件定心单元如图示的实施例所示内置于螺钉式锁止机构22中，也可以在例如连接器部件41、42之间设定相同地起作用的专用连接器部件定心单元。但是，将连接器部件定心单元如图示的实施例所示，内置于螺钉式锁止机构22中这种方式，在空间以及成本方面有利。并且，在图示的例子中，说明了电池2为将多个电池壳彼此连接而构成1个单元的结构的情况，但在电池2为其他被称为电池模块的形式等、任何形式的电池的情况下，当然均可以使用上述本实用新型的构思，而得到相同的作用效果。
权利要求1.一种电动车辆用电池的连接器构造，其在使电池上升向车体地板的下方安装的电动车辆中使用，该连接器构造具有连接器单元，其由在所述电池的上升行程中彼此以电连接状态嵌合的车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件构成， 其特征在于，设置连接器部件定心单元，其用于在所述电池的上升行程中，将所述车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件的嵌合部彼此定心，该连接器部件定心单元构成为，在所述电池的上升行程中的车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件的彼此嵌合开始前，通过该连接器部件定心单元完成车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件的嵌合部彼此定心。
2.根据权利要求1所述的电动车辆用电池的连接器构造，其特征在于，利用设置于所述电池以及车体之间的锁止机构，使所述电池向车体地板下方的安装位置上升并且锁止在该安装位置，在所述锁止机构中设定定位部，其在通过该锁止机构使电池上升的过程中，将车体以及电池相对定位，从而将所述车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件的嵌合部彼此定心，该定位部作为所述连接器部件定心单元而构成。
3.根据权利要求1或2所述的电动车辆用电池的连接器构造，其特征在于，所述电池利用电池引导单元在车辆上下方向的引导而上升，向车体地板的下方安装， 所述电池引导单元、所述连接器部件定心单元、所述车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件沿电池行程方向相对配置，以使得在所述电池的上升行程中，在利用所述电池弓I导单元开始将电池向车辆上下方向引导后，开始通过所述连接器部件定心单元进行的车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件的嵌合部的彼此定心， 在该定心完成后，开始所述车体侧连接器部件以及电池侧连接器部件的彼此嵌合。
专利摘要本实用新型提供一种电动车辆用电池的连接器构造，其将在使电池上升并且向车体地板下方安装时使用的连接器单元的连接器部件，在彼此嵌合时之前进行定心。电池在引导单元的引导下上升，在其上升中，螺钉式锁止机构通过锁止螺母相对于锁止板的矩形孔的嵌合，而对电池进行水平方向的定位，将连接器单元的电池侧连接器部件相对于车体侧连接器部件而准确地定心。在上述定心后，伴随着电池进一步上升，使电池侧连接器部件与车体侧连接器部件嵌合，完成通过连接器单元进行的电池和车体侧电装系统之间的电气连接。另外，由于在电池侧连接器部件与车体侧连接器部件嵌合前，上述连接器部件之间的定心已经完成，所以不会向连接器单元作用横向负载。
文档编号B60R16/04GK202006770SQ201020680770
公开日2011年10月12日 申请日期2010年12月17日 优先权日2009年12月18日
发明者松本茂, 高木英夫 申请人:日产自动车株式会社