バッテリ固定装置およびバッテリ交換装置
【課題】 ねじ山の潰れ、焼き付きやかじり等の破損を抑制できるバッテリ固定装置およびバッテリ交換装置を提供する。
【解決手段】 バッテリ固定装置１３は、小径部１８ａと大径部１８ｂとからなる取り付け孔１８を有する車両側被固定部１６と、大径部１８ｂよりも外形の大きなロックベース２１と、ロックベース２１を貫通し小径部１８ａを挿通可能なボルト２２と、ボルト２２に螺合し大径部１８ｂを挿通可能なロックナット２３と、を有するバッテリ側固定部１７と、を備える。
【解決手段】 バッテリ固定装置１３は、小径部１８ａと大径部１８ｂとからなる取り付け孔１８を有する車両側被固定部１６と、大径部１８ｂよりも外形の大きなロックベース２１と、ロックベース２１を貫通し小径部１８ａを挿通可能なボルト２２と、ボルト２２に螺合し大径部１８ｂを挿通可能なロックナット２３と、を有するバッテリ側固定部１７と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ固定装置およびバッテリ交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のバッテリ固定装置では、車体側のロケートボルトをバッテリ側の係止孔に挿入後、ボルトにナットを締め付けることで、バッテリを車両に固定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３２４１８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術にあっては、バッテリを交換する都度、ナットをロケートボルトから外し、再び取り付ける必要があるため、ねじ山の潰れ、焼き付きやかじり等の破損が発生しやすいという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、ねじ山の潰れ、焼き付きやかじり等の破損を抑制できるバッテリ固定装置およびバッテリ交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、小径部と大径部とからなる取り付け孔を有する車両側被固定部と、小径部よりも外形の大きなベースと、このベースを貫通し小径部を挿通可能なボルトと、このボルトに螺合し大径部を挿通可能なナットとを有するバッテリ側固定部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明にあっては、ボルトからナットを取り外すことなくバッテリを交換できるため、ねじ山の潰れ、焼き付きやかじり等の破損を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１のバッテリ交換装置７の概略図である。
【図２】実施例１のバッテリ固定装置１３を示す縦方向一部断面図である。
【図３】実施例１の車両側被固定部１６を示す平面図である。
【図４】実施例１のバッテリ側固定部１７を示す縦方向一部断面図である。
【図５】実施例１のバッテリ交換装置７によるバッテリ交換手順の流れを示すフローチャートである。
【図６】ボルト２２の締め込み方向へ回転させたときの回転角度に対するナットランナ１４の負荷トルクの特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のバッテリ固定装置およびバッテリ交換装置を実施するための形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
【００１１】
［バッテリ交換装置］
実施例１では、電動車両の下側、すなわち、車体フロアの下面側からバッテリを交換するバッテリ交換スタンドについて説明する。電動車両は、車両の下面に搭載された大容量バッテリを動力源として電動機の出力のみで走行する車両である。この電動車両では、バッテリSOCが所定量以下になると、ドライバに対し満充電されたバッテリとの交換を促す。
【００１２】
図１は、実施例１のバッテリ交換装置７の概略図である。
バッテリ交換装置の概要について説明すると、車両がバッテリ交換スタンドに入り、下面を洗浄する洗浄エリアを経由して交換エリアに自動して入る。この交換エリアの縦断面概要を示すのが図１である。
【００１３】
交換エリアには、交換作業を行うための車両用基台１を敷設する。この車両用基台１は、２つのストッパ２と複数の位置センサ３を備える。ストッパ２は、車両用基台１の上面１ａから出没自在である。ストッパ２は、出現時には車両用基台１上に停車した車両４の前輪５を前方から固定する。位置センサ３は、車両４の正確な位置および傾きを検出する。コントローラ６は、位置センサ３により車両４が車両用基台１に進入したことを確認すると、ストッパ２を出現させて前輪５を係止する。
【００１４】
車両用基台１において、車両４の車体フロア４ａと対向する位置には、開閉部１ｂを設けた。コントローラ６は、位置センサ３により車両４が適正位置に停止したことを確認すると開閉部１ｂを開口させる。これにより、地下から昇降するバッテリ交換装置７が車体フロア４ａに対してアクセス可能となる。
【００１５】
バッテリ交換装置７は、昇降アクチュエータ８と、バッテリ固定用治具９とを備える。昇降アクチュエータ８は、バッテリBATを昇降させる。この昇降アクチュエータ８は、昇降アクチュエータ８の高さ（＝バッテリBATの高さ）を検出する高さセンサ８ａを備える。コントローラ６は、高さセンサ８ａにより検出された実際の高さに応じて、昇降アクチュエータ８の高さをフィードバック制御する。バッテリ固定用治具９は、バッテリBATを昇降する際、コントローラ６からの指令に応じてバッテリBATの固定および固定解除を行う。
【００１６】
ここで、バッテリBATは、車体フロア４ａの下方位置に複数のバッテリ固定装置１３（図２参照）を用いて取り付ける。このバッテリ固定装置１３は、昇降アクチュエータ８と共に昇降するナットランナ（自動ねじ締め機）１４（図２参照）によって自動的にロック状態とアンロック（ロック解除）状態とを切り替える。バッテリ固定装置１３がロック状態のとき、バッテリBATは車両４から取り外し可能となる。バッテリ固定装置１３がアンロック状態のとき、バッテリBATは車両４に固定される。なお、バッテリ固定装置１３の詳細については後述する。
ナットランナ１４は、コントローラ６からの指令に応じて駆動する。なお、バッテリ交換装置７に設けることができる。
【００１７】
また、昇降アクチュエータ８には、バッテリBATと車両４の電源ライン（不図示）の接続、切り離しを行う図外のアクチュエータを設けている。なお、電源ラインは車両４とバッテリBATとの距離に応じて自動的に接続、切り離しされるような構造としてもよい。
【００１８】
昇降アクチュエータ８は、バッテリBATとバッテリ交換設備であるバッテリ交換装置７との位置決めを行う手段として、バッテリBATに形成した複数のロケート孔１０と対応する複数のロケートピン１１を備える。
昇降アクチュエータ８は、昇降アクチュエータ８の傾きおよび車両４に対する位置を変更する位置調整装置１２を備える。コントローラ６は、位置センサ３により検出された車両４の傾き（ロール，ピッチ）に合わせて昇降アクチュエータ８の傾きを変更することで、バッテリBATと昇降アクチュエータ８とを平行な状態とすることができる。また、位置センサ３により検出された車両４の位置に合わせて昇降アクチュエータ８の位置（車両４の前後方向位置および車幅方向位置）を変更することで、形状の異なる複数車種に対応できる。
【００１９】
［バッテリ固定装置］
図２は、実施例１のバッテリ固定装置１３を示す縦方向一部断面図である。
バッテリ固定装置１３は、バッテリBATを車体下部のサイドメンバ１５に取り付けたブラケット１５ａに固定するためのものである。ブラケット１５ａおよびバッテリ固定装置１３は、例えば、バッテリBATの四隅およびバッテリBATの長さ方向中央と対応する位置にそれぞれ配置する。
【００２０】
バッテリ固定装置１３は、ブラケット１５ａ側に設けた車両側被固定部１６と、バッテリBAT側に設けたバッテリ側固定部１７とを備える。
車両側被固定部１６は、取り付け孔１８と第１ストッパ１９と第２ストッパ２０とを有する。取り付け孔１８は、ブラケット１５ａに形成した開口であり、図３にも示すように、略円形の小径部１８ａと略方形の大径部１８ｂとからなる。大径部１８ｂの長辺は、小径部１８ａの直径よりも長く設定し、バッテリ側固定部１７のロックナット２３を挿通可能とする。図３のＯは、小径部１８ａと大径部１８ｂの中心である。取り付け孔１８の縁部には、ブラケット１５ａよりも肉厚の補強部１８ｃを設けて補強する。この補強部１８ｃには、バッテリ側固定部１７のロックナット２３（図４参照）が着座するナット着座面１８ｄを設定する。
【００２１】
第１ストッパ１９と第２ストッパ２０は、取り付け孔１８の縁部に互いに対向して配置する。第１ストッパ１９は、大径部１８ｂからブラケット１５ａ内に進入したロックナット２３が締め込み方向（図３の矢印方向）へ90度回転したとき、ロックナット２３と当接し、ロックナット２３の同方向への回転を規制する。一方、第２ストッパ２０は、大径部１８ｂからブラケット１５ａ内に進入したロックナット２３の反締め込み方向（図３の矢印と反対方向）への回転を規制する。
【００２２】
図４は、実施例１のバッテリ側固定部１７を示す縦方向一部断面図である。
バッテリ側固定部１７は、ロックベース２１と、ボルト２２と、ロックナット２３と、コイルスプリング（付勢手段）２４とを有する。
ロックベース２１は、取り付け孔１８の大径部１８ｂよりも外形の大きな平面略円形状に形成し、その中心には、ボルト２２が貫通するボルト孔２１ａを有する。このボルト孔２１ａは、小径部２１ｂと大径部２１ｃとからなる。小径部２１ｂと大径部２１ｃとの間には、ボルト２２のボルトヘッド２２ａが着座するボルト着座面２１ｄを設定する。
【００２３】
ボルト２２は、ナットランナ１４で締め込み可能な、例えば、六角ボルトである。このボルト２２は、ボルトヘッド２２ａをロックベース２１側、ねじ部２２ｂをロックナット２３側に向けた状態でロックベース２１のボルト孔２１ａを貫通する。ボルトヘッド２２ａは、ボルト孔２１ａの小径部２１ｂよりも小径であるため、ボルト孔２１ａのボルト着座面２１ｄと当接する拡径部２２ｃを形成し、ロックベース２１からの抜けを防止する。また、ボルトヘッド２２ａには、コイルスプリング２４と当接するスプリング当接面（着座面）２２ｄを形成する。
ねじ部２２ｂの先端には、ロックナット２３の脱落を防止するストッパ２２ｅを設定する。
【００２４】
ロックナット２３は、ボルト２２のねじ部２２ｂと螺合し、ボルト２２に対してロックベース２１とストッパ２２ｅとの間を相対移動可能である。ロックナット２３は、図３にも示すように、取り付け孔１８の小径部１８ａの外径よりも大きく、大径部１８ｂの外形よりも小さな平面形状を有する略直方体とする。
【００２５】
コイルスプリング２４は、ボルトヘッド２２ａのスプリング当接面２２ｄとロックナット２３との間に介在する。コイルスプリング２４には、所定のセット荷重を付与し、ロックナット２３をボルト２２から離れる方向（ストッパ２２ｅの方向）へ付勢する。
【００２６】
［バッテリ交換手順および処理］
図５は、実施例１のバッテリ交換装置７によるバッテリ交換手順の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
ステップS1では、ドライバが車両４を車両用基台１に進入させる。
ステップS2では、位置センサ３により車両４が車両用基台１上の適正位置まで進入したか否かを判定し、車両が適正位置まで進入した場合、ストッパ２を出現させ、前輪５を係止する。
【００２７】
ステップS3では、音声等によりドライバにイグニッションオフを要求する。
ステップS4では、開閉部１ｂを開口させてバッテリ交換装置７を上昇させ、各ロケートピン１１と各ロケート孔１０とを嵌合させ、設備と車両との位置決めを行う。
ステップS5では、ナットランナ１４によりバッテリ側固定部１７のボルト２２を反締め込み方向に回転させることにより、バッテリ固定装置１３をアンロック状態とする。
【００２８】
ステップS6では、バッテリ固定用治具９により使用済みバッテリを固定すると共に、電源ラインを外し、昇降アクチュエータ８を下降させる。
ステップS7では、使用済みバッテリを取り外した後、満充電バッテリを搭載してバッテリ固定用治具９により固定すると共に、昇降アクチュエータ８を上昇させて電源ラインを接続する。ここで、満充電バッテリの昇降アクチュエータ８への搭載は、図外のベルトコンベア等により行う。
【００２９】
ステップS8では、ナットランナ１４によりバッテリ側固定部１７のボルト２２を締め込み方向に回転させることにより、バッテリ固定装置１３をロック状態とする。このとき、コントローラ６では、ボルト２２の回転角度と駆動電流等から得られるボルト締め込み時の負荷トルクとの関係が、図６のような特性を示すか否かに基づいて、バッテリ固定装置１３のロック状態、すなわち、ロックナット２３がアンロック状態から90度回転して第１ストッパ１９に当接しているか否かを確認する（ナット位置検出手段に相当）。
【００３０】
図６は、ボルト２２の締め込み方向へ回転させたときの回転角度に対するナットランナ１４の負荷トルクの特性図である。バッテリ固定装置１３が正常に動作しているとき、負荷トルクは、ボルト２２が90度回転して第１ストッパ１９に当接するまではほぼ一定の値を示し、回転角度が90度となったときコイルスプリング２４の作用により増加方向へ変動する。さらにボルト２２を回転させると、ロックナット２３が補強部１８ｃに着座するまでは緩やかに増加し、ロックナット２３の着座後は急激に上昇するという特性となる。
【００３１】
コントローラ６は、ボルト２２の回転に対する負荷トルクの変化特性が図６の特性から外れた場合、バッテリ固定装置１３がロック状態ではないと判定し、一旦ボルト２２を反締め込み方向へ回転させた後、再度締め込み方向へ回転させるようにナットランナ１４を駆動する。なお、この工程を複数回繰り返してもバッテリ固定装置１３がロック状態とならない場合、バッテリ固定装置１３の故障と判定する。コントローラ６は、バッテリ固定装置１３の故障と判定された場合、バッテリ交換を停止する。
【００３２】
ステップS9では、昇降アクチュエータ８を下降させて開閉部１ｂを閉じると共に、ロケートピン１１を下降させる。同時に、ストッパ２を埋没させる。このとき、音声等によりドライバに交換終了を通知してもよい。
【００３３】
次に、実施例１のバッテリ固定装置１３の作用を説明する。
［バッテリロック］
バッテリBATと車両４との位置合わせ（車両側被固定部１６とバッテリ側固定部１７との位置合わせ）後、昇降アクチュエータ８によりバッテリBATを上昇させ、バッテリ側固定部１７のロックナット２３を車両側被固定部１６の取り付け孔１８からブラケット１５ａの内部に進入させる（図３のアンロック位置）。このとき、バッテリ側固定部１７のロックベース２１とブラケット１５ａとが当接した状態となる。
【００３４】
続いて、ボルト２２のボルトヘッド２２ａにナットランナ１４を装着し、ナットランナ１４によりボルト２２を締め込み方向へ90度回転させる。このとき、ロックナット２３には、ボルト２２に対してボルト２２との接触部分（ねじ部分）に作用する摺動抵抗と、コイルスプリング２４の反力による摺動抵抗とが作用する。このため、ロックナット２３はボルト２２と一体に図３のロック位置まで回転する。
【００３５】
この状態からボルト２２をさらに締め込むと、ロックナット２３は取り付け孔１８の縁部に設けた第１ストッパ１９と当接して回転不能であるため、ロックナット２３とボルト２２とが相対回転を開始する。このとき、上記コイルスプリング２４の反力は、ボルト２２とロックナット２３との相対回転を妨げる力として作用し、ナットランナ１４の負荷トルクが急増する。
【００３６】
ボルト２２を締め込んでいくと、ロックナット２３は徐々にボルトヘッド２２ａ側へ移動し、ロックナット２３はナット着座面１８ｄに当接（着座）する。この状態からさらにボルト２２を締め込むことで、ボルト軸力により、バッテリBATとブラケット１５ａとが強固に固定される。
【００３７】
［バッテリアンロック］
ナットランナ１４によりバッテリ固定装置１３のボルト２２を反締め込み方向に回転させると、ロックナット２３は徐々にボルトヘッド２２ａから遠ざかる方向（ストッパ２２ｅの方向）へと移動する。そして、ロックナット２３と補強部１８ｃとの摺動抵抗が小さくなったとき、ロックナット２３はボルト２２と一体に図３のアンロック位置まで回転し、第２ストッパ２０と当接して回転を停止する。この状態で昇降アクチュエータ８を下降させることで、ロックナット２３を取り付け孔１８から引き抜くことができる。
【００３８】
以上のように、実施例１のバッテリ固定装置１３では、バッテリBATにボルト２２とロックナット２３とを有するバッテリ側固定部１７を設け、車両４側に形成した取り付け孔１８にロックナット２３を進入し、ロックナット２３を取り付け孔１８の縁部に係止させた状態で、ボルト２２を締め込むことにより、バッテリBATを車両４に固定する構造とした。
【００３９】
このため、バッテリを交換する都度、ロックナット２３をボルト２２から外すことなくバッテリBATを交換できるため、ねじ山の潰れ等の破損を抑制でき、特に、ナットランナ１４を用いてボルト２２を締め込む際の焼き付きやかじり等の発生を抑制できる。また、バッテリBAT側にボルト２２およびロックナット２３を設けているため、ねじ山の潰れ等により故障が発生した場合も、バッテリBATの交換のみで済むため、車両側を修理する時間と手間を省くことができ、利便性に優れる。さらに、ボルト２２の軸力でバッテリBATを車両４に固定する構造であるため、作業者が手動でバッテリBATのロックおよびアンロックを行うことができる。
【００４０】
また、実施例１のバッテリ固定装置１３では、車両側被固定部１６に、ボルト２２を締め込み方向に回転させているとき、ロックナット２３のロック位置を超える回転を規制する第１ストッパ１９と、ボルト２２を反締め込み方向へ回転させているとき、ロックナット２３のアンロック位置を超える回転を規制する第２ストッパ２０とを設けた。
【００４１】
バッテリ側固定部１７のロックナット２３を車両側被固定部１６の取り付け孔１８に進入させたとき、ロックナット２３の位置は、ブラケット１５ａおよびロックベース２１に隠れて外部からは見えない状態であるが、両ストッパ１９，２０を設けたことで、ボルト２２を回転させる工程のみでロックナット２３をロック位置またはアンロック位置へと回転させることができる。
【００４２】
また、実施例１のバッテリ固定装置１３では、ボルトヘッド２２ａとロックナット２３との間にコイルスプリング２４を介装し、ボルトヘッド２２ａにコイルスプリング２４と当接するスプリング当接面２２ｄを設定した。実施例１では、ロックナット２３を取り付け孔１８からブラケット１５ａ内に進入させた後、ボルト２２を90度回転させることでロックナット２３をアンロック位置からロック位置まで回転させる。
【００４３】
上述したように設備側からはロックナット２３が見えないため、ボルト２２を90度回転させたとき、ロックナット２３が実際に90度回転したか否かを正確に判定できない。このため、経時変化によるボルト２２とロックナット２３との摩擦係数の変動、固着等により、ボルト２２を90度回転させたとき、ロックナット２３が90度回転していない状態も想定される。
【００４４】
そこで、実施例１では、ボルトヘッド２２ａとロックナット２３との間に所定のセット荷重を与えたコイルスプリング２４を介装することで、ボルト２２とロックナット２３との間の摺動抵抗を増大させ、ボルト２２とロックナット２３との一体回転を担保している。
【００４５】
また、コイルスプリング２４をボルトヘッド２２ａとロックナット２３との間に介装したことにより、ナットランナ１４でボルト２２を締め込む際の負荷トルクとボルト２２の回転角度とに基づいて、ロックナット２３がロック位置まで回転したか否かを、設備側から判断できるという利点もある。
【００４６】
図６に示したように、ボルト２２を90度回転させるまでの間、コイルスプリング２４の反力はボルト２２の回転を妨げる力としてほとんど作用しないため、負荷トルクは僅かである。ところが、ロックナット２３が90度回転して第１ストッパ１９と当接したとき、コイルスプリング２４の反力のほとんどはボルト２２の回転を妨げる力として作用するため、負荷トルクは急激に増加する。このときの負荷トルクの変動を見ることで、設備側でロックナット２３がロック位置まで回転したか否かを判定できる。
【００４７】
仮に、コイルスプリング２４をロックベース２１とロックナット２３との間に介装した場合、コイルスプリング２４の反力は、常にボルト２２の回転を妨げる力として作用し、このときのボルト２２の回転と負荷トルクとの関係は、図６の破線（適用なし）に示す特性となり、ロックナット２３がロック位置まで回転したか否かを判定できない。
【００４８】
これに対し、実施例１では、コイルスプリング２４による負荷トルクの変動を利用して設備側でロックナット２３の位置を確認できるため、バッテリBATを自動交換するバッテリ交換装置７において、ロック工程のやり直しや故障時における交換作業の中止等が可能となる。
【００４９】
さらに、負荷トルクに加えてボルト２２の回転角度を見ることで、ボルト２２とロックナット２３との間に異物が噛み込んで負荷トルクが変動した状態と、ロックナット２３がロック位置まで回動したことで負荷トルクが変動した状態とを区別できる。つまり、ロックナット２３の補強部１８ｃへの着座時を除き、ボルト２２の回転角度が90度以外のときに負荷トルクの変動が生じた場合には、ボルト２２とロックナット２３との間に異物が噛み込む等の不具合が生じていると判断でき、ロック位置との誤検出を防止できる。
【００５０】
次に、効果を説明する。
実施例１のバッテリ固定装置１３は、以下に列挙する効果を奏する。
(1) 小径部１８ａと大径部１８ｂとからなる取り付け孔１８を有する車両側被固定部１６と、小径部１８ａよりも外形の大きなロックベース２１と、ロックベース２１を貫通し小径部１８ａを挿通可能なボルト２２と、ボルト２２に螺合し大径部１８ｂを挿通可能なロックナット２３と、を有するバッテリ側固定部１７と、を備える。
【００５１】
これにより、ナットランナ１４を用いてボルト２２を締め込む際のねじ山の潰れ、焼き付きやかじり等の発生を抑制できる。また、ねじ山の潰れ、焼き付きやかじり等により故障が発生した場合も、バッテリBATの交換のみで済むため、車両側を修理する時間と手間を省くことができる。さらに、作業者が手動でバッテリBATのロックおよびアンロックを行うことができる。
【００５２】
(2) ロックベース２１を大径部１８ｂよりも大きな外形としたため、車両４の走行時、ロックベース２１により取り付け孔１８を完全に塞ぐことができ、ブラケット１５ａ内への雨水の浸入を抑制できる。
【００５３】
(3) ボルト２２にロックナット２３と対向するスプリング当接面２２ｄを形成し、このスプリング当接面２２ｄとロックナット２３との間にコイルスプリング２４を介装したため、ボルト２２とロックナット２３との一体回転を担保できる。また、ロックナット２３がロック位置まで回転したか否かの設備側からの検知が容易となる。
【００５４】
(4) 車両側被固定部１６は、取り付け孔１８の縁部に配置し、取り付け孔１８を挿通したロックナット２３の締め込み方向への90度を超える回転を規制する第１ストッパ１９と、取り付け孔１８の縁部に配置し、取り付け孔１８を挿通したロックナット２３の反締め込み方向への回転を規制する第２ストッパ２０と、を備える。これにより、ボルト２２を回転させる工程のみでロックナット２３を必要な位置へと回転させることができる。
【００５５】
(5) 車両４の下面からバッテリBATを取り付けるバッテリ交換装置７において、バッテリBATを車両４に固定するバッテリ固定装置として、実施例１のバッテリ固定装置１３を適用し、ボルト２２を締め込むナットランナ１４と、ナットランナ１４のボルト締結負荷に基づいて、ロックナット２３がロック位置まで回転したか否かを検出するナット位置検出手段（コントローラ６）と、を備える。これにより、ナットランナ１４を用いてボルト２２を締め込む際の焼き付きやかじり等の発生を抑制できる。また、バッテリBATのロックおよびアンロックの切り替えを自動で行うことができるため、バッテリBATを自動交換するシステムのバッテリ固定装置として好適である。
【００５６】
(6) コントローラ６は、ロックナット２３がロック位置まで回転したか否かをナットランナ１４のボルト締結負荷とボルト２２の回転角度とに基づいて検出するため、異物の噛み込み等に起因する誤検出を防止できる。
【００５７】
(7) コントローラ６は、ボルト２２の締め込み時にロックナット２３がロック位置まで回転したことを検出しない場合、一旦ボルト２２を反締め込み方向へ回転させた後、再度締め込み方向へ回転させる。これにより、バッテリ交換時におけるバッテリロックの確実性を高めることができる。
【００５８】
(8) バッテリ交換装置７は、バッテリ交換作業を自動化したため、作業者がバッテリBATTおよび車両４に触れることなくバッテリBATの交換作業を行うことができる。
【００５９】
（他の実施例）
以上、本発明の車両のバッテリ交換装置を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６０】
例えば、実施例では、本発明のバッテリ固定装置をバッテリ交換装置に適用した例を示したが、本発明のバッテリ固定装置は、作業者が手動でバッテリを車両に固定することも可能である。
実施例では、電動車両について説明したが、バッテリを下方から交換する車両であれば、エンジンと電動モータにより駆動するハイブリッド車両にも適用できる。
【００６１】
実施例１では、ナットを略直方体とし、ナットの長さ方向両端を取り付け孔の縁部に係止させる例を示したが、ナットの形状はアンロック位置で取り付け孔を挿通可能であり、ロック位置で取り付け孔の縁部に係止可能であれば、その形状は任意であり、一端のみを取り付け孔の縁部に係止させる構成としてもよい。
付勢手段はコイルスプリングに限らない。
【符号の説明】
【００６２】
BAT バッテリ
４ 車両
６ コントローラ（ナット位置検出手段）
７ バッテリ交換装置
１３ バッテリ固定装置
１４ ナットランナ
１６ 車両側被固定部
１７ バッテリ側固定部
１８ 取り付け孔
１８ａ 小径部
１８ｂ 大径部
１９ 第１ストッパ
２０ 第２ストッパ
２１ ロックベース（ベース）
２２ ボルト
２２ｄ スプリング当接面（着座面）
２３ ロックナット
２４ コイルスプリング（付勢手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ固定装置およびバッテリ交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のバッテリ固定装置では、車体側のロケートボルトをバッテリ側の係止孔に挿入後、ボルトにナットを締め付けることで、バッテリを車両に固定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３２４１８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術にあっては、バッテリを交換する都度、ナットをロケートボルトから外し、再び取り付ける必要があるため、ねじ山の潰れ、焼き付きやかじり等の破損が発生しやすいという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、ねじ山の潰れ、焼き付きやかじり等の破損を抑制できるバッテリ固定装置およびバッテリ交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、小径部と大径部とからなる取り付け孔を有する車両側被固定部と、小径部よりも外形の大きなベースと、このベースを貫通し小径部を挿通可能なボルトと、このボルトに螺合し大径部を挿通可能なナットとを有するバッテリ側固定部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明にあっては、ボルトからナットを取り外すことなくバッテリを交換できるため、ねじ山の潰れ、焼き付きやかじり等の破損を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１のバッテリ交換装置７の概略図である。
【図２】実施例１のバッテリ固定装置１３を示す縦方向一部断面図である。
【図３】実施例１の車両側被固定部１６を示す平面図である。
【図４】実施例１のバッテリ側固定部１７を示す縦方向一部断面図である。
【図５】実施例１のバッテリ交換装置７によるバッテリ交換手順の流れを示すフローチャートである。
【図６】ボルト２２の締め込み方向へ回転させたときの回転角度に対するナットランナ１４の負荷トルクの特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のバッテリ固定装置およびバッテリ交換装置を実施するための形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
【００１１】
［バッテリ交換装置］
実施例１では、電動車両の下側、すなわち、車体フロアの下面側からバッテリを交換するバッテリ交換スタンドについて説明する。電動車両は、車両の下面に搭載された大容量バッテリを動力源として電動機の出力のみで走行する車両である。この電動車両では、バッテリSOCが所定量以下になると、ドライバに対し満充電されたバッテリとの交換を促す。
【００１２】
図１は、実施例１のバッテリ交換装置７の概略図である。
バッテリ交換装置の概要について説明すると、車両がバッテリ交換スタンドに入り、下面を洗浄する洗浄エリアを経由して交換エリアに自動して入る。この交換エリアの縦断面概要を示すのが図１である。
【００１３】
交換エリアには、交換作業を行うための車両用基台１を敷設する。この車両用基台１は、２つのストッパ２と複数の位置センサ３を備える。ストッパ２は、車両用基台１の上面１ａから出没自在である。ストッパ２は、出現時には車両用基台１上に停車した車両４の前輪５を前方から固定する。位置センサ３は、車両４の正確な位置および傾きを検出する。コントローラ６は、位置センサ３により車両４が車両用基台１に進入したことを確認すると、ストッパ２を出現させて前輪５を係止する。
【００１４】
車両用基台１において、車両４の車体フロア４ａと対向する位置には、開閉部１ｂを設けた。コントローラ６は、位置センサ３により車両４が適正位置に停止したことを確認すると開閉部１ｂを開口させる。これにより、地下から昇降するバッテリ交換装置７が車体フロア４ａに対してアクセス可能となる。
【００１５】
バッテリ交換装置７は、昇降アクチュエータ８と、バッテリ固定用治具９とを備える。昇降アクチュエータ８は、バッテリBATを昇降させる。この昇降アクチュエータ８は、昇降アクチュエータ８の高さ（＝バッテリBATの高さ）を検出する高さセンサ８ａを備える。コントローラ６は、高さセンサ８ａにより検出された実際の高さに応じて、昇降アクチュエータ８の高さをフィードバック制御する。バッテリ固定用治具９は、バッテリBATを昇降する際、コントローラ６からの指令に応じてバッテリBATの固定および固定解除を行う。
【００１６】
ここで、バッテリBATは、車体フロア４ａの下方位置に複数のバッテリ固定装置１３（図２参照）を用いて取り付ける。このバッテリ固定装置１３は、昇降アクチュエータ８と共に昇降するナットランナ（自動ねじ締め機）１４（図２参照）によって自動的にロック状態とアンロック（ロック解除）状態とを切り替える。バッテリ固定装置１３がロック状態のとき、バッテリBATは車両４から取り外し可能となる。バッテリ固定装置１３がアンロック状態のとき、バッテリBATは車両４に固定される。なお、バッテリ固定装置１３の詳細については後述する。
ナットランナ１４は、コントローラ６からの指令に応じて駆動する。なお、バッテリ交換装置７に設けることができる。
【００１７】
また、昇降アクチュエータ８には、バッテリBATと車両４の電源ライン（不図示）の接続、切り離しを行う図外のアクチュエータを設けている。なお、電源ラインは車両４とバッテリBATとの距離に応じて自動的に接続、切り離しされるような構造としてもよい。
【００１８】
昇降アクチュエータ８は、バッテリBATとバッテリ交換設備であるバッテリ交換装置７との位置決めを行う手段として、バッテリBATに形成した複数のロケート孔１０と対応する複数のロケートピン１１を備える。
昇降アクチュエータ８は、昇降アクチュエータ８の傾きおよび車両４に対する位置を変更する位置調整装置１２を備える。コントローラ６は、位置センサ３により検出された車両４の傾き（ロール，ピッチ）に合わせて昇降アクチュエータ８の傾きを変更することで、バッテリBATと昇降アクチュエータ８とを平行な状態とすることができる。また、位置センサ３により検出された車両４の位置に合わせて昇降アクチュエータ８の位置（車両４の前後方向位置および車幅方向位置）を変更することで、形状の異なる複数車種に対応できる。
【００１９】
［バッテリ固定装置］
図２は、実施例１のバッテリ固定装置１３を示す縦方向一部断面図である。
バッテリ固定装置１３は、バッテリBATを車体下部のサイドメンバ１５に取り付けたブラケット１５ａに固定するためのものである。ブラケット１５ａおよびバッテリ固定装置１３は、例えば、バッテリBATの四隅およびバッテリBATの長さ方向中央と対応する位置にそれぞれ配置する。
【００２０】
バッテリ固定装置１３は、ブラケット１５ａ側に設けた車両側被固定部１６と、バッテリBAT側に設けたバッテリ側固定部１７とを備える。
車両側被固定部１６は、取り付け孔１８と第１ストッパ１９と第２ストッパ２０とを有する。取り付け孔１８は、ブラケット１５ａに形成した開口であり、図３にも示すように、略円形の小径部１８ａと略方形の大径部１８ｂとからなる。大径部１８ｂの長辺は、小径部１８ａの直径よりも長く設定し、バッテリ側固定部１７のロックナット２３を挿通可能とする。図３のＯは、小径部１８ａと大径部１８ｂの中心である。取り付け孔１８の縁部には、ブラケット１５ａよりも肉厚の補強部１８ｃを設けて補強する。この補強部１８ｃには、バッテリ側固定部１７のロックナット２３（図４参照）が着座するナット着座面１８ｄを設定する。
【００２１】
第１ストッパ１９と第２ストッパ２０は、取り付け孔１８の縁部に互いに対向して配置する。第１ストッパ１９は、大径部１８ｂからブラケット１５ａ内に進入したロックナット２３が締め込み方向（図３の矢印方向）へ90度回転したとき、ロックナット２３と当接し、ロックナット２３の同方向への回転を規制する。一方、第２ストッパ２０は、大径部１８ｂからブラケット１５ａ内に進入したロックナット２３の反締め込み方向（図３の矢印と反対方向）への回転を規制する。
【００２２】
図４は、実施例１のバッテリ側固定部１７を示す縦方向一部断面図である。
バッテリ側固定部１７は、ロックベース２１と、ボルト２２と、ロックナット２３と、コイルスプリング（付勢手段）２４とを有する。
ロックベース２１は、取り付け孔１８の大径部１８ｂよりも外形の大きな平面略円形状に形成し、その中心には、ボルト２２が貫通するボルト孔２１ａを有する。このボルト孔２１ａは、小径部２１ｂと大径部２１ｃとからなる。小径部２１ｂと大径部２１ｃとの間には、ボルト２２のボルトヘッド２２ａが着座するボルト着座面２１ｄを設定する。
【００２３】
ボルト２２は、ナットランナ１４で締め込み可能な、例えば、六角ボルトである。このボルト２２は、ボルトヘッド２２ａをロックベース２１側、ねじ部２２ｂをロックナット２３側に向けた状態でロックベース２１のボルト孔２１ａを貫通する。ボルトヘッド２２ａは、ボルト孔２１ａの小径部２１ｂよりも小径であるため、ボルト孔２１ａのボルト着座面２１ｄと当接する拡径部２２ｃを形成し、ロックベース２１からの抜けを防止する。また、ボルトヘッド２２ａには、コイルスプリング２４と当接するスプリング当接面（着座面）２２ｄを形成する。
ねじ部２２ｂの先端には、ロックナット２３の脱落を防止するストッパ２２ｅを設定する。
【００２４】
ロックナット２３は、ボルト２２のねじ部２２ｂと螺合し、ボルト２２に対してロックベース２１とストッパ２２ｅとの間を相対移動可能である。ロックナット２３は、図３にも示すように、取り付け孔１８の小径部１８ａの外径よりも大きく、大径部１８ｂの外形よりも小さな平面形状を有する略直方体とする。
【００２５】
コイルスプリング２４は、ボルトヘッド２２ａのスプリング当接面２２ｄとロックナット２３との間に介在する。コイルスプリング２４には、所定のセット荷重を付与し、ロックナット２３をボルト２２から離れる方向（ストッパ２２ｅの方向）へ付勢する。
【００２６】
［バッテリ交換手順および処理］
図５は、実施例１のバッテリ交換装置７によるバッテリ交換手順の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
ステップS1では、ドライバが車両４を車両用基台１に進入させる。
ステップS2では、位置センサ３により車両４が車両用基台１上の適正位置まで進入したか否かを判定し、車両が適正位置まで進入した場合、ストッパ２を出現させ、前輪５を係止する。
【００２７】
ステップS3では、音声等によりドライバにイグニッションオフを要求する。
ステップS4では、開閉部１ｂを開口させてバッテリ交換装置７を上昇させ、各ロケートピン１１と各ロケート孔１０とを嵌合させ、設備と車両との位置決めを行う。
ステップS5では、ナットランナ１４によりバッテリ側固定部１７のボルト２２を反締め込み方向に回転させることにより、バッテリ固定装置１３をアンロック状態とする。
【００２８】
ステップS6では、バッテリ固定用治具９により使用済みバッテリを固定すると共に、電源ラインを外し、昇降アクチュエータ８を下降させる。
ステップS7では、使用済みバッテリを取り外した後、満充電バッテリを搭載してバッテリ固定用治具９により固定すると共に、昇降アクチュエータ８を上昇させて電源ラインを接続する。ここで、満充電バッテリの昇降アクチュエータ８への搭載は、図外のベルトコンベア等により行う。
【００２９】
ステップS8では、ナットランナ１４によりバッテリ側固定部１７のボルト２２を締め込み方向に回転させることにより、バッテリ固定装置１３をロック状態とする。このとき、コントローラ６では、ボルト２２の回転角度と駆動電流等から得られるボルト締め込み時の負荷トルクとの関係が、図６のような特性を示すか否かに基づいて、バッテリ固定装置１３のロック状態、すなわち、ロックナット２３がアンロック状態から90度回転して第１ストッパ１９に当接しているか否かを確認する（ナット位置検出手段に相当）。
【００３０】
図６は、ボルト２２の締め込み方向へ回転させたときの回転角度に対するナットランナ１４の負荷トルクの特性図である。バッテリ固定装置１３が正常に動作しているとき、負荷トルクは、ボルト２２が90度回転して第１ストッパ１９に当接するまではほぼ一定の値を示し、回転角度が90度となったときコイルスプリング２４の作用により増加方向へ変動する。さらにボルト２２を回転させると、ロックナット２３が補強部１８ｃに着座するまでは緩やかに増加し、ロックナット２３の着座後は急激に上昇するという特性となる。
【００３１】
コントローラ６は、ボルト２２の回転に対する負荷トルクの変化特性が図６の特性から外れた場合、バッテリ固定装置１３がロック状態ではないと判定し、一旦ボルト２２を反締め込み方向へ回転させた後、再度締め込み方向へ回転させるようにナットランナ１４を駆動する。なお、この工程を複数回繰り返してもバッテリ固定装置１３がロック状態とならない場合、バッテリ固定装置１３の故障と判定する。コントローラ６は、バッテリ固定装置１３の故障と判定された場合、バッテリ交換を停止する。
【００３２】
ステップS9では、昇降アクチュエータ８を下降させて開閉部１ｂを閉じると共に、ロケートピン１１を下降させる。同時に、ストッパ２を埋没させる。このとき、音声等によりドライバに交換終了を通知してもよい。
【００３３】
次に、実施例１のバッテリ固定装置１３の作用を説明する。
［バッテリロック］
バッテリBATと車両４との位置合わせ（車両側被固定部１６とバッテリ側固定部１７との位置合わせ）後、昇降アクチュエータ８によりバッテリBATを上昇させ、バッテリ側固定部１７のロックナット２３を車両側被固定部１６の取り付け孔１８からブラケット１５ａの内部に進入させる（図３のアンロック位置）。このとき、バッテリ側固定部１７のロックベース２１とブラケット１５ａとが当接した状態となる。
【００３４】
続いて、ボルト２２のボルトヘッド２２ａにナットランナ１４を装着し、ナットランナ１４によりボルト２２を締め込み方向へ90度回転させる。このとき、ロックナット２３には、ボルト２２に対してボルト２２との接触部分（ねじ部分）に作用する摺動抵抗と、コイルスプリング２４の反力による摺動抵抗とが作用する。このため、ロックナット２３はボルト２２と一体に図３のロック位置まで回転する。
【００３５】
この状態からボルト２２をさらに締め込むと、ロックナット２３は取り付け孔１８の縁部に設けた第１ストッパ１９と当接して回転不能であるため、ロックナット２３とボルト２２とが相対回転を開始する。このとき、上記コイルスプリング２４の反力は、ボルト２２とロックナット２３との相対回転を妨げる力として作用し、ナットランナ１４の負荷トルクが急増する。
【００３６】
ボルト２２を締め込んでいくと、ロックナット２３は徐々にボルトヘッド２２ａ側へ移動し、ロックナット２３はナット着座面１８ｄに当接（着座）する。この状態からさらにボルト２２を締め込むことで、ボルト軸力により、バッテリBATとブラケット１５ａとが強固に固定される。
【００３７】
［バッテリアンロック］
ナットランナ１４によりバッテリ固定装置１３のボルト２２を反締め込み方向に回転させると、ロックナット２３は徐々にボルトヘッド２２ａから遠ざかる方向（ストッパ２２ｅの方向）へと移動する。そして、ロックナット２３と補強部１８ｃとの摺動抵抗が小さくなったとき、ロックナット２３はボルト２２と一体に図３のアンロック位置まで回転し、第２ストッパ２０と当接して回転を停止する。この状態で昇降アクチュエータ８を下降させることで、ロックナット２３を取り付け孔１８から引き抜くことができる。
【００３８】
以上のように、実施例１のバッテリ固定装置１３では、バッテリBATにボルト２２とロックナット２３とを有するバッテリ側固定部１７を設け、車両４側に形成した取り付け孔１８にロックナット２３を進入し、ロックナット２３を取り付け孔１８の縁部に係止させた状態で、ボルト２２を締め込むことにより、バッテリBATを車両４に固定する構造とした。
【００３９】
このため、バッテリを交換する都度、ロックナット２３をボルト２２から外すことなくバッテリBATを交換できるため、ねじ山の潰れ等の破損を抑制でき、特に、ナットランナ１４を用いてボルト２２を締め込む際の焼き付きやかじり等の発生を抑制できる。また、バッテリBAT側にボルト２２およびロックナット２３を設けているため、ねじ山の潰れ等により故障が発生した場合も、バッテリBATの交換のみで済むため、車両側を修理する時間と手間を省くことができ、利便性に優れる。さらに、ボルト２２の軸力でバッテリBATを車両４に固定する構造であるため、作業者が手動でバッテリBATのロックおよびアンロックを行うことができる。
【００４０】
また、実施例１のバッテリ固定装置１３では、車両側被固定部１６に、ボルト２２を締め込み方向に回転させているとき、ロックナット２３のロック位置を超える回転を規制する第１ストッパ１９と、ボルト２２を反締め込み方向へ回転させているとき、ロックナット２３のアンロック位置を超える回転を規制する第２ストッパ２０とを設けた。
【００４１】
バッテリ側固定部１７のロックナット２３を車両側被固定部１６の取り付け孔１８に進入させたとき、ロックナット２３の位置は、ブラケット１５ａおよびロックベース２１に隠れて外部からは見えない状態であるが、両ストッパ１９，２０を設けたことで、ボルト２２を回転させる工程のみでロックナット２３をロック位置またはアンロック位置へと回転させることができる。
【００４２】
また、実施例１のバッテリ固定装置１３では、ボルトヘッド２２ａとロックナット２３との間にコイルスプリング２４を介装し、ボルトヘッド２２ａにコイルスプリング２４と当接するスプリング当接面２２ｄを設定した。実施例１では、ロックナット２３を取り付け孔１８からブラケット１５ａ内に進入させた後、ボルト２２を90度回転させることでロックナット２３をアンロック位置からロック位置まで回転させる。
【００４３】
上述したように設備側からはロックナット２３が見えないため、ボルト２２を90度回転させたとき、ロックナット２３が実際に90度回転したか否かを正確に判定できない。このため、経時変化によるボルト２２とロックナット２３との摩擦係数の変動、固着等により、ボルト２２を90度回転させたとき、ロックナット２３が90度回転していない状態も想定される。
【００４４】
そこで、実施例１では、ボルトヘッド２２ａとロックナット２３との間に所定のセット荷重を与えたコイルスプリング２４を介装することで、ボルト２２とロックナット２３との間の摺動抵抗を増大させ、ボルト２２とロックナット２３との一体回転を担保している。
【００４５】
また、コイルスプリング２４をボルトヘッド２２ａとロックナット２３との間に介装したことにより、ナットランナ１４でボルト２２を締め込む際の負荷トルクとボルト２２の回転角度とに基づいて、ロックナット２３がロック位置まで回転したか否かを、設備側から判断できるという利点もある。
【００４６】
図６に示したように、ボルト２２を90度回転させるまでの間、コイルスプリング２４の反力はボルト２２の回転を妨げる力としてほとんど作用しないため、負荷トルクは僅かである。ところが、ロックナット２３が90度回転して第１ストッパ１９と当接したとき、コイルスプリング２４の反力のほとんどはボルト２２の回転を妨げる力として作用するため、負荷トルクは急激に増加する。このときの負荷トルクの変動を見ることで、設備側でロックナット２３がロック位置まで回転したか否かを判定できる。
【００４７】
仮に、コイルスプリング２４をロックベース２１とロックナット２３との間に介装した場合、コイルスプリング２４の反力は、常にボルト２２の回転を妨げる力として作用し、このときのボルト２２の回転と負荷トルクとの関係は、図６の破線（適用なし）に示す特性となり、ロックナット２３がロック位置まで回転したか否かを判定できない。
【００４８】
これに対し、実施例１では、コイルスプリング２４による負荷トルクの変動を利用して設備側でロックナット２３の位置を確認できるため、バッテリBATを自動交換するバッテリ交換装置７において、ロック工程のやり直しや故障時における交換作業の中止等が可能となる。
【００４９】
さらに、負荷トルクに加えてボルト２２の回転角度を見ることで、ボルト２２とロックナット２３との間に異物が噛み込んで負荷トルクが変動した状態と、ロックナット２３がロック位置まで回動したことで負荷トルクが変動した状態とを区別できる。つまり、ロックナット２３の補強部１８ｃへの着座時を除き、ボルト２２の回転角度が90度以外のときに負荷トルクの変動が生じた場合には、ボルト２２とロックナット２３との間に異物が噛み込む等の不具合が生じていると判断でき、ロック位置との誤検出を防止できる。
【００５０】
次に、効果を説明する。
実施例１のバッテリ固定装置１３は、以下に列挙する効果を奏する。
(1) 小径部１８ａと大径部１８ｂとからなる取り付け孔１８を有する車両側被固定部１６と、小径部１８ａよりも外形の大きなロックベース２１と、ロックベース２１を貫通し小径部１８ａを挿通可能なボルト２２と、ボルト２２に螺合し大径部１８ｂを挿通可能なロックナット２３と、を有するバッテリ側固定部１７と、を備える。
【００５１】
これにより、ナットランナ１４を用いてボルト２２を締め込む際のねじ山の潰れ、焼き付きやかじり等の発生を抑制できる。また、ねじ山の潰れ、焼き付きやかじり等により故障が発生した場合も、バッテリBATの交換のみで済むため、車両側を修理する時間と手間を省くことができる。さらに、作業者が手動でバッテリBATのロックおよびアンロックを行うことができる。
【００５２】
(2) ロックベース２１を大径部１８ｂよりも大きな外形としたため、車両４の走行時、ロックベース２１により取り付け孔１８を完全に塞ぐことができ、ブラケット１５ａ内への雨水の浸入を抑制できる。
【００５３】
(3) ボルト２２にロックナット２３と対向するスプリング当接面２２ｄを形成し、このスプリング当接面２２ｄとロックナット２３との間にコイルスプリング２４を介装したため、ボルト２２とロックナット２３との一体回転を担保できる。また、ロックナット２３がロック位置まで回転したか否かの設備側からの検知が容易となる。
【００５４】
(4) 車両側被固定部１６は、取り付け孔１８の縁部に配置し、取り付け孔１８を挿通したロックナット２３の締め込み方向への90度を超える回転を規制する第１ストッパ１９と、取り付け孔１８の縁部に配置し、取り付け孔１８を挿通したロックナット２３の反締め込み方向への回転を規制する第２ストッパ２０と、を備える。これにより、ボルト２２を回転させる工程のみでロックナット２３を必要な位置へと回転させることができる。
【００５５】
(5) 車両４の下面からバッテリBATを取り付けるバッテリ交換装置７において、バッテリBATを車両４に固定するバッテリ固定装置として、実施例１のバッテリ固定装置１３を適用し、ボルト２２を締め込むナットランナ１４と、ナットランナ１４のボルト締結負荷に基づいて、ロックナット２３がロック位置まで回転したか否かを検出するナット位置検出手段（コントローラ６）と、を備える。これにより、ナットランナ１４を用いてボルト２２を締め込む際の焼き付きやかじり等の発生を抑制できる。また、バッテリBATのロックおよびアンロックの切り替えを自動で行うことができるため、バッテリBATを自動交換するシステムのバッテリ固定装置として好適である。
【００５６】
(6) コントローラ６は、ロックナット２３がロック位置まで回転したか否かをナットランナ１４のボルト締結負荷とボルト２２の回転角度とに基づいて検出するため、異物の噛み込み等に起因する誤検出を防止できる。
【００５７】
(7) コントローラ６は、ボルト２２の締め込み時にロックナット２３がロック位置まで回転したことを検出しない場合、一旦ボルト２２を反締め込み方向へ回転させた後、再度締め込み方向へ回転させる。これにより、バッテリ交換時におけるバッテリロックの確実性を高めることができる。
【００５８】
(8) バッテリ交換装置７は、バッテリ交換作業を自動化したため、作業者がバッテリBATTおよび車両４に触れることなくバッテリBATの交換作業を行うことができる。
【００５９】
（他の実施例）
以上、本発明の車両のバッテリ交換装置を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６０】
例えば、実施例では、本発明のバッテリ固定装置をバッテリ交換装置に適用した例を示したが、本発明のバッテリ固定装置は、作業者が手動でバッテリを車両に固定することも可能である。
実施例では、電動車両について説明したが、バッテリを下方から交換する車両であれば、エンジンと電動モータにより駆動するハイブリッド車両にも適用できる。
【００６１】
実施例１では、ナットを略直方体とし、ナットの長さ方向両端を取り付け孔の縁部に係止させる例を示したが、ナットの形状はアンロック位置で取り付け孔を挿通可能であり、ロック位置で取り付け孔の縁部に係止可能であれば、その形状は任意であり、一端のみを取り付け孔の縁部に係止させる構成としてもよい。
付勢手段はコイルスプリングに限らない。
【符号の説明】
【００６２】
BAT バッテリ
４ 車両
６ コントローラ（ナット位置検出手段）
７ バッテリ交換装置
１３ バッテリ固定装置
１４ ナットランナ
１６ 車両側被固定部
１７ バッテリ側固定部
１８ 取り付け孔
１８ａ 小径部
１８ｂ 大径部
１９ 第１ストッパ
２０ 第２ストッパ
２１ ロックベース（ベース）
２２ ボルト
２２ｄ スプリング当接面（着座面）
２３ ロックナット
２４ コイルスプリング（付勢手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
小径部と大径部とからなる取り付け孔を有する車両側被固定部と、
前記小径部よりも外形の大きなベースと、このベースを貫通し前記小径部を挿通可能なボルトと、このボルトに螺合し前記大径部を挿通可能なナットと、を有するバッテリ側固定部と、
を備えることを特徴とするバッテリ固定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリ固定装置において、
前記ベースを前記大径部よりも大きな外形としたことを特徴とするバッテリ固定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のバッテリ固定装置において、
前記ボルトに前記ナットと対向する座面を形成し、この座面と前記ナットとの間に前記ボルトと前記ナットとを離間する方向に付勢する付勢手段を介装したことを特徴とするバッテリ固定装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のバッテリ固定装置において、
前記車両側被固定部は、
前記取り付け孔の縁部に配置し、前記取り付け孔を挿通した前記ナットの締め込み方向への所定角度以上の回転を規制する第１ストッパと、
前記取り付け孔の縁部に配置し、前記取り付け孔を挿通した前記ナットの反締め込み方向への回転を規制する第２ストッパと、
を備えることを特徴とするバッテリ固定装置。
【請求項５】
車両の下面からバッテリを取り付けるバッテリ交換装置において、
前記バッテリを車体に固定するバッテリ固定装置として、請求項４に記載のバッテリ固定装置を適用し、
前記ボルトを締め込むナットランナと、
前記ナットランナのボルト締結負荷に基づいて、前記ナットと前記第１ストッパとの当接を検出するナット位置検出手段と、
を備えることを特徴とするバッテリ交換装置。
【請求項６】
請求項５に記載のバッテリ交換装置において、
前記ナット位置検出手段は、前記ボルト締結負荷と前記ボルトの回転角度とに基づいて前記ナットと前記第１ストッパとの当接を検出することを特徴とするバッテリ交換装置。
【請求項７】
請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載のバッテリ交換装置において、
ボルトの締め込み時に前記ナット位置検出手段が前記ナットと前記ストッパとの当接を検出しない場合、一旦ボルトを反締め込み方向へ回転させた後、再度締め込み方向へ回転させるように前記ナットランナを駆動することを特徴とするバッテリ交換装置。
【請求項８】
請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載のバッテリ交換装置において、
バッテリ交換作業を自動化したことを特徴とするバッテリ交換装置。
【請求項１】
小径部と大径部とからなる取り付け孔を有する車両側被固定部と、
前記小径部よりも外形の大きなベースと、このベースを貫通し前記小径部を挿通可能なボルトと、このボルトに螺合し前記大径部を挿通可能なナットと、を有するバッテリ側固定部と、
を備えることを特徴とするバッテリ固定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリ固定装置において、
前記ベースを前記大径部よりも大きな外形としたことを特徴とするバッテリ固定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のバッテリ固定装置において、
前記ボルトに前記ナットと対向する座面を形成し、この座面と前記ナットとの間に前記ボルトと前記ナットとを離間する方向に付勢する付勢手段を介装したことを特徴とするバッテリ固定装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のバッテリ固定装置において、
前記車両側被固定部は、
前記取り付け孔の縁部に配置し、前記取り付け孔を挿通した前記ナットの締め込み方向への所定角度以上の回転を規制する第１ストッパと、
前記取り付け孔の縁部に配置し、前記取り付け孔を挿通した前記ナットの反締め込み方向への回転を規制する第２ストッパと、
を備えることを特徴とするバッテリ固定装置。
【請求項５】
車両の下面からバッテリを取り付けるバッテリ交換装置において、
前記バッテリを車体に固定するバッテリ固定装置として、請求項４に記載のバッテリ固定装置を適用し、
前記ボルトを締め込むナットランナと、
前記ナットランナのボルト締結負荷に基づいて、前記ナットと前記第１ストッパとの当接を検出するナット位置検出手段と、
を備えることを特徴とするバッテリ交換装置。
【請求項６】
請求項５に記載のバッテリ交換装置において、
前記ナット位置検出手段は、前記ボルト締結負荷と前記ボルトの回転角度とに基づいて前記ナットと前記第１ストッパとの当接を検出することを特徴とするバッテリ交換装置。
【請求項７】
請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載のバッテリ交換装置において、
ボルトの締め込み時に前記ナット位置検出手段が前記ナットと前記ストッパとの当接を検出しない場合、一旦ボルトを反締め込み方向へ回転させた後、再度締め込み方向へ回転させるように前記ナットランナを駆動することを特徴とするバッテリ交換装置。
【請求項８】
請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載のバッテリ交換装置において、
バッテリ交換作業を自動化したことを特徴とするバッテリ交換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１８４６２１（Ｐ２０１０−１８４６２１Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３０５８４（Ｐ２００９−３０５８４）
【出願日】平成２１年２月１３日（２００９．２．１３）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１３日（２００９．２．１３）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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