CN103733385B - 金属件的铆接结构及使用该铆接结构的汇流条 - Google Patents

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Abstract

提供金属件的铆接结构，在所述铆接结构中，金属件彼此的接合变得稳定且牢固，并且即使要接合的金属件为彼此不同种类的材料，也能够使电阻降低。所述金属件的铆接结构具备：开设有孔部（14）的金属板（12）；和嵌入所述孔部（14）后，铆接于孔部（14）的周围的圆盘状的导电部件（13），在所述孔部（14）的周围，在至少一面侧设有槽部（17），另一方面，在所述导电部件（13）的外周，设有从至少一面侧突出的垂直凸缘（21），在将导电部件（13）嵌入所述孔部（14）并将导电部件（13）铆接于金属板（12）时，所述导电部件（13）的垂直凸缘（21）被压溃，由该压溃的垂直凸缘（21）填满金属板（12）的槽部（17）。

Description

金属件的铆接结构及使用该铆接结构的汇流条
技术领域
本发明涉及在一个金属件中嵌入并固定其他金属件的金属件铆接结构及使用该铆接结构的汇流条。
背景技术
以往，在金属件彼此的结合固定中，利用铆接结构的情况较多。在该铆接结构中，例如是通过如下方式来进行的：在将由其他金属件形成的嵌合体嵌入设于一个金属件的孔部后，将设于该嵌合体的爪部压溃以使其钩挂于所述一个金属件。这样的铆接结构多用于电池等的端子和各种连接器部分。
作为使用上述铆接结构的例子，具有用于将电池间的端子电极彼此连结的连结板（汇流条）。近年来，在搭载于替代以往的汽油动力车的混合动力车和电动车中的电池组（电池模组）中，该汇流条的需求在提高。在这样的车载用途中，为了得到高输出电压，使用将多个作为蓄电池中的一种的锂离子电池串联连接而成的电池模组。为构成该电池模组，使用了将组合后的多个锂离子电池（电池单元）的电极端子彼此电连接的汇流条。该汇流条是由具备供所述电极端子插入的一对电极端子孔的短条状的金属板形成的（专利文献1、2）。
另外，所述一对电极端子存在由不同种类的金属材料形成的情况，因此存在在所述金属板中嵌入形成有导电部件的情况，所述导电部件由与该金属板不同种类的金属材料形成、并具有供所述一方的电极端子插入的端子孔。例如，若所述电池单元是锂离子电池，则正极为铝材，负极为铜材，因此金属板由铜材形成，所述导电部件由与一方的电极端子相同种类的铝材形成。
所述汇流条架在所述多个电池单元间，利用螺栓和螺母等将插入的电极端子紧固于金属板，由此实现彼此的电连接。这样，为构成电池模组，要根据电池单元的组合数量使用多个汇流条，因此该汇流条自身的电阻也变高。并且，如前所述，在混合动力车和电动车等中被较多采用的锂离子电池中所使用的汇流条是在金属板上组合由不同种类的金属材料形成的导电部件而形成的，因此也不能忽视接合部分的电阻，这对电转换效率和耐久性造成影响。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-82164号公报
专利文献2：日本特开2011-60623号公报
发明内容
发明所要解决的课题
为在不损失导电性的情况下将金属件彼此接合，多使用不借助粘结剂等接合部件即可进行接合的上述铆接结构。特别是，在如上所述的汇流条中，金属板和导电部件是由不同种类的金属材料形成的，因此，对于降低电阻和确保接合强度，这样的铆接固定是最有效的手段。
然而，在以往的一般的铆接结构中，如上所述，在将由其他金属件形成的嵌合体嵌入设于一个金属件的孔部后，将设于该嵌合体的爪部压溃以使其钩挂于所述一个金属件，因此，存在接合部分的紧密性不充分的情况。并且，存在在接合部分的表面产生凹凸的情况。若将这样的铆接结构应用于电接点部分，则除了导电性变差以外，还存在由于接合部分的腐蚀等而使接合强度降低的问题。特别是，在应用于车载用的电池模组的情况下，存在不能稳定地供给电源并且电池寿命变短的问题。
因此，本发明的目的在于提供金属件的铆接结构及使用该铆接结构的汇流条，在所述铆接结构中，金属件彼此的接合变得稳定且牢固，并且即使接合的金属件为彼此不同种类的材料，也能够使电阻降低。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的金属件的铆接结构的特征在于，所述金属件的铆接结构具备：开设有孔部的平板状的第1金属件；和嵌入所述孔部后，铆接于孔部的周围的圆盘状的第2金属件，在所述第1金属件的孔部的周围，在至少一面侧设有槽部，另一方面，在所述第2金属件的外周，设有从至少一面侧突出的垂直凸缘，在将第2金属件嵌入所述第1金属件的孔部并将第2金属件铆接于第1金属件时，所述第2金属件的垂直凸缘被压溃，由该压溃的垂直凸缘填满第1金属件的槽部。
另外，本发明的汇流条的特征在于，所述汇流条具备：开设有至少一对孔部的金属板；和嵌入并铆接于所述一对孔部中的一方的导电部件，所述金属板和导电部件通过本发明的铆接结构而被固定。
发明效果
根据本发明的金属件的铆接结构，在第1金属件的孔部的周围具有槽部，在第2金属件的外周具有嵌合于所述槽部的能够变形的凸缘，通过压溃所述凸缘来填满槽部，能够进行无间隙的牢固的铆接固定。由此，在所述第1金属件与第2金属件的接合部分无间隙地紧密接触的同时，接合部分的表面成为没有凹凸的同一平面且连续，从而能够抑制电阻的偏差，并实现总体上的电阻降低。另外，通过利用凸缘填满所述槽部，能够扩大第1金属件和第2金属件的接合截面，因此也能够提高接合内部的导电性。
另外，利用上述铆接结构，即使是在所述第1金属件为铜板、第2金属件为铝板这样的不同种类的金属件彼此之间，也能够得到降低电阻和提高导电性的效果。
根据本发明的汇流条，由第2金属件形成的导电部件通过上述铆接结构紧密且牢固地固定于由第1金属件形成的金属板，因此能够得到基于低电阻的高导电性。由此，在将多个电池的电极端子彼此连接时，能够在无损失且稳定的状态下进行电源供给。
附图说明
图1是通过本发明的铆接结构形成的汇流条的立体图。
图2是上述汇流条的组装立体图。
图3是上述汇流条的A-A剖视图。
图4是金属板及铆接前的导电部件的剖视图。
图5是将导电部件嵌入金属板时的剖视图。
图6是将导电部件铆接于金属板时的剖视图。
图7的（a）是示出导电部件的铆接前的状态的立体图，图7的（b）是示出铆接后的状态的立体图。
图8是使用本发明的汇流条的电池模组的立体图。
具体实施方式
以下，基于附图，对本发明的金属件的铆接结构及使用该铆接结构的汇流条的实施方式进行详细说明。图1是使用本发明的铆接结构形成的汇流条11的外观形状，图2至图7示出了上述汇流条11的铆接结构部分的形态。本发明的铆接结构将由第2金属件形成的圆盘状的导电部件13嵌入并固定于由第1金属件形成的平板状的金属板12。
如图2及图3所示，所述金属板12由作为第1金属件的铜材形成为平板状，并在规定部位开设有第1孔部14。所述导电部件13由作为第2金属件的铝材形成为能够嵌入所述孔部14的圆盘状，导电部件13具备：躯干部19，所述躯干部19嵌入所述孔部14；垂直凸缘21，所述垂直凸缘21一体形成于该躯干部19的上端；以及水平凸缘22，所述水平凸缘22一体形成于该躯干部19的下端。所述水平凸缘22形成为与所述躯干部19垂直的环状，并直接嵌合于在所述金属板12的孔部14的周围设置的下表面侧的下槽部18。该水平凸缘22形成为形状与所述下槽部18大致相同，且宽度和厚度也大致一致，当嵌合于下槽部18时，与金属板12的下表面12b成为大致同一平面。
如图4所示，所述垂直凸缘21沿所述躯干部19的外周面垂直地延伸，当嵌入开设于所述金属板12的第1孔部14时，由于从上表面12a侧突出的圆形状的外周面23和向下方倾斜成锥状的内周面24而形成为截面呈大致三角形状。如图5所示，内周面24相对于所述躯干部19的上表面的仰角α设定为约60度。通过具备这样的仰角α，在利用冲头等按压夹具从上方按压时容易变形，容易使整个垂直凸缘21向外周方向扩展。这样，通过从上方沿内周面24对垂直凸缘21施加一定的按压力，如图6所示，外周面23被朝向在所述金属板12的孔部14的周围设置的上表面侧的上槽部17压延而崩溃。由此，所述上槽部17由被压溃的垂直凸缘12填满，从而能够在将导电部件13与金属板12密接成一体的状态下进行铆接固定。所述垂直凸缘21在被压溃时与金属板12的上表面12a成为同一平面，能够精加工成没有凹凸的平坦面。
将所述导电部件13从金属板12的第1孔部14的下表面侧嵌入，使水平凸缘22嵌合于下槽部18，然后载置于平坦的工作台。图7的（a）示出了导电部件13的铆接前的状态。而且，如图5所示，通过利用冲头等按压夹具将从上槽部17突出的所述垂直凸缘21的上部压溃，使得以大约60度的仰角倾斜的内周面24向外侧扩展，从而能够以由所述垂直凸缘21填满上槽部17内的方式紧密接触。这样，通过一次按压工序，就能够如图7的（b）所示那样，进行使导电部件13与金属板12的上表面12a及下表面12b分别成为同一平面且一体化的铆接固定。
另外，也可以是，首先，沿着所述内周面24插入冲头等的按压夹具，在压溃的同时朝外方向按压扩展外周面23，然后使用平面状的按压夹具朝向上槽部17进一步按压。在最初的按压时，可以一边利用倾斜的内周面24引导冲头的前端一边进行按压，因此能够均匀地按压扩展整个垂直凸缘21。
接着，对使用上述铆接结构的汇流条的实施方式进行说明。如图1所示，本发明的汇流条11是用于如下情况的导电连结板：通过将图8所示的多个电池所具备的电极端子之间连结并连接，由此构成输出容量大的电池组（电池模组）。如前所述，该汇流条11构成为具备由第1金属件构成的金属板12、和铆接固定于该金属板12的由第2金属件形成的导电部件13。如图2所示，所述金属板12由导电性高的铜材形成为短条型的平板状，并在规定部位开设有第1孔部14和第2孔部16。将所述导电部件13从下方嵌入所述第1孔部14，通过压溃从所述金属板12的上表面12a突出的部分进行铆接，由此进行固定。另外，开设所述第2孔部16作为用于供要连结的电池单元32的电极端子（负极端子）34（参照图8）直接插入的负极端子孔。
所述导电部件13由铝材形成为能够嵌入所述孔部14的圆盘状，在中心部开设有用于供所述电池单元32的电极端子（正极端子）33（参照图8）贯穿插入的正极端子孔15。该正极端子孔15形成为通孔，并在这里插入由与导电部件13相同种类的铝材制成的所述电极端子，由此实现与由铜材制成的金属板12之间的不同种类金属彼此的导通。所述正极端子孔15被开设成适合于根据电池的种类不同的电极端子的直径。并且，如图3及图4所示，在所述导电部件13的下表面，以所述正极端子孔15为中心呈方形状或圆形状地凹陷形成有用于承托电极端子的下端部的端子托部25。另外，通过在所述第2孔部16中直接插入由与金属板12相同种类的金属件形成的电极端子来实现导通。在该第2孔部16的下表面，也呈方形状或圆形状地凹陷形成有用于承托电极端子的下端部的端子托部26。
作为一个例子，所述金属板12由厚度为2mm～3mm的铜板形成，并以规定的间隔开设有φ17mm左右的第1孔部14和φ6mm左右的第2孔部16。另外，在所述第1孔部14的上表面侧周围和下表面侧周围分别设有环状的上槽部17和下槽部18。所述上槽部17和下槽部18在所述第1孔部14的周围大约3mm的宽度内，形成为深度大约为0.5mm。
所述导电部件13的贯通躯干部19的中心部的正极端子孔15与所述第2孔部16相同，为φ6mm左右。所述水平凸缘22形成为与所述躯干部19垂直的圆盘状，并直接嵌合于开设在所述金属板12上的下槽部18。该水平凸缘22形成为形状与所述下槽部18相同，且宽度及厚度也一致，因此与金属板12的下表面12b成为同一平面。
如图3及图4所示，所述导电部件13在所述金属板12的内部的接合部分成为由卡合于上槽部17的垂直凸缘21和卡合于下槽部18的水平凸缘22呈阶梯状组装的结构，因此能够扩大接合面积。并且，由于以压溃垂直凸缘21的方式进行铆接固定，所以导电部件13的躯干部19无间隙地紧密接合在第1孔部14内。由此，能够大幅降低金属板12与导电部件13的接合部的电阻，能够明显提高彼此为不同种类金属件的金属板12与导电部件13的导电性。而且，导电部件13以与金属板12的上表面12a和下表面12b成为同一平面的方式、在一体化的状态下嵌入，因此既降低了电阻变动这样的制造上的偏差，又使作为汇流条的品质变得稳定。
在上述实施方式中，导电部件13的一面是水平凸缘22，另一面是垂直凸缘21，但也可以构成为使两个凸缘形成为垂直凸缘，并从金属板12的上表面及下表面双方进行铆接固定。
图8示出了使用本发明的汇流条11的电池组（电池模组）31的结构例。该电池模组31是组合多个单体电池32（电池单元）而形成的。在所述各电池单元32中，设有正极端子33和负极端子34。在使用锂离子二次电池作为所述电池单元32的情况下，在正极使用锂离子金属氧化物，在负极使用石墨等碳素材料，因此正极端子33由铝材形成，负极端子34由铜材形成。这些电池单元32以正极端子33和负极端子32邻接的方式彼此不同地排列。而且，以使多个电池单元32成为串联连接的方式，在邻接的电池单元的正极端子33和负极端子34之间架设汇流条。此时，正极端子33插入设于导电部件13的正极端子孔15，负极端子34插入开设于金属板12自身的第2孔部16，并分别利用螺母35紧固。
这样，在各电池单元32间连结的汇流条11能够实现与所述正极端子33和负极端子34各自的同种金属件的直接电连接。特别地，对于所述正极端子33，由于由与该正极端子33相同种类的铝材形成的导电部件13通过接触面多的本铆接结构而组装于金属板12，因此能够得到电阻大幅降低的良好的导电性。由此，适合于要求高电转换效率的混合动力车和电动车、或者要求节电的各种电气产品等的蓄电用动力源。
如以上所说明的，根据本发明的金属件的铆接结构，成为将设于相互嵌合的金属件中的一方的凸缘压溃而使该凸缘与设于另一方的槽部紧密接触的状态，因此能够更加牢固地进行接合，且接合表面成为没有凹凸的平坦面。因此，最适合于对平面性有要求的部分的铆接结构。特别是，通过将该铆接结构应用于汇流条，即使要接合的金属件是彼此不同种类的金属件，由于成为将设于一方的金属件的凸缘压溃并使凸缘与设于另一方的金属件的槽部紧密接触的状态，所以能够在接合部分消除间隙、降低电阻。另外，由于所述槽部和凸缘的组合，接合面呈阶梯状扩展，因此还得到能够提高导电性的效果。
在本实施方式中，以用于构成电池模组的连结部件即汇流条为例对金属件的铆接结构进行了说明，但不限于这样的汇流条，也可以应用于各种连接器类。该铆接结构除了适合于相同种类的金属件以外，最适合于各种不同种类的金属彼此的接合。因此，不限于本实施方式那样的铝材和铜材的组合。
标号说明
11：汇流条；
12：金属板；
12a：上表面；
12b：下表面；
13：导电部件；
14：第1孔部；
15：正极端子孔；
16：第2孔部；
17：上槽部；
18：下槽部；
19：躯干部；
21：垂直凸缘；
22：水平凸缘；
23：外周面；
24：内周面；
25：端子托部；
26：端子托部；
31：电池模组；
32：电池单元；
33：正极端子；
34：负极端子；
35：螺母。

Claims (4)

1.一种金属件的铆接结构，其特征在于，
所述金属件的铆接结构具备：开设有孔部的平板状的第1金属件；和铆接于所述第1金属件的孔部的周围的圆盘状的第2金属件，该第2金属件具有嵌入所述孔部的躯干部和开设于该躯干部的中心部的通孔，
在所述第1金属件的孔部的周围，在两面侧设有槽部，另一方面，在所述第2金属件的躯干部的外周，设有当所述第2金属件的躯干部嵌入所述第1金属件的孔部时从所述第1金属件的一面侧突出的垂直凸缘、以及位于另一面侧的水平凸缘，并且所述垂直凸缘的至少内周面倾斜，其截面呈大致三角形状，
在将所述第2金属件的躯干部嵌入所述第1金属件的孔部并将第2金属件铆接于第1金属件时，第2金属件的水平凸缘嵌合于第1金属件的一个槽部，并且所述第2金属件的垂直凸缘被朝向外侧压溃，由该压溃的垂直凸缘填满第1金属件的另一个槽部。
2.根据权利要求1所述的金属件的铆接结构，其中，
在将所述第2金属件铆接于所述第1金属件时，第1金属件的一个面与第2金属件的被压溃的垂直凸缘成为同一平面。
3.根据权利要求1或2所述的金属件的铆接结构，其中，
在第2金属件的躯干部的一面侧的整个外周设有所述垂直凸缘。
4.一种汇流条，其特征在于，
所述汇流条具备：开设有至少一对孔部的金属板；和嵌入并铆接于所述一对孔部中的一方的导电部件，
所述金属板和导电部件通过权利要求1所述的金属件的铆接结构而被固定。
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