DE69835906T2 - Verbesserter Bleiakkumulator und Verfahren zur Verbindung von Batterieanschlussklemmenbuchsen und -kontakten - Google Patents

Verbesserter Bleiakkumulator und Verfahren zur Verbindung von Batterieanschlussklemmenbuchsen und -kontakten Download PDF

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Batterien und insbesondere ein verbessertes Verfahren zum Verbinden von Batteriezellen-Polköpfen mit entsprechenden Buchsen in dem Batteriegehäuse, um Batteriepole der endgültigen Batterie auszubilden.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Bei der Herstellung von Bleisäure-Industrie- und Fahrzeug-Sekundärbatterien ist es üblich, Bleibuchsen in der Kunststoffabdeckung der Batterie zu formen und die Buchsen danach mit Köpfen (posts) der Batteriezellen-Baugruppen zu verschmelzen. Typischerweise müssen sowohl die Köpfe als auch die Buchsen auf Temperaturen über ihren Schmelzpunkten erhitzt werden, so dass eine Verschmelzung der Materialien der zwei Komponenten erfolgt.
  • Es ist lange Zeit Praxis gewesen, die Enden der Köpfe und Buchsen mittels manuell betätigter Acetylen-Lötlampen zu verschmelzen. Obwohl es mittlerweile nicht mehr unmöglich ist, solches manuelles Acetylen-Lötlampen-Verlöten (acetylene torch buming) der Köpfe und Buchsen in vollautomatischen Batterie-Fertigungsstraßen einzusetzen, kann die Qualität und Tiefe der verschmolzenen Bereiche nicht gleichmäßig gesteuert werden. Des Weiteren muss spezielle Sorgfalt darauf verwendet werden, den Teil der Kunststoffabdeckung, der unmittelbar an die Buchse angrenzt, nicht zu schmelzen oder anderweitig zu beschädigen, wodurch die Batterie unbrauchbar gemacht werden kann oder die Dichtung und Halterung zwischen der Kunststoffabdeckung und den Buchsen in ausreichendem Maß geschwächt werden können, um während des Einsatzes der Batterie einen potenziell gefährlichen Zustand zu schaffen. Solches Acetylen-Lötlampen-Verlöten ist ferner langwierig und potenziell schädlich für die Arbeitsumgebung, und es ist schwierig, den Fluss von geschmolzenem Blei zu steuern, was zu unansehnlichen Unregelmäßigkeiten in den Oberflächen der fertigen Batteriepole führt.
  • Obwohl verschiedene Vorschläge zum automatischen Verschmelzen von Batterie-Polköpfen und Abdeckungsbuchsen mittels Acetylen-Lötlampen-Verlöten, Wolfram-Schutzgasschweißen, Erhitzen durch elektrischen Widerstand und elektrische Induktionsheizung gemacht wurden, sahen sich alle solchen Vorschläge mit verschiedenen Nachteilen konfrontiert, einschließlich des Unvermögens, zuverlässige Verschmelzungstiefen innerhalb der erforderlichen Verarbeitungszeit zu erhalten, unerwünschtem Verschmelzen der Abdeckung um die Buchsen, nicht akzeptablem äußerem Erscheinungsbild der endgültigen Pole, oder der Notwendigkeit, zum Steuern von geschmolzenem Blei und Erhalten eines akzeptablen äußeren Pol-Erscheinungsbilds Zusatzformen zu verwenden.
  • AUFGABEN UND KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert, wobei optionale Merkmale in den abhängigen Ansprüchen definiert sind. Die im Folgenden festgestellten Aufgaben der Erfindung beziehen sich nicht notwendigerweise auf wesentliche Elemente der Erfindung.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bleisäure-Sekundärbatterie bereitzustellen, in welcher die Abdeckung integral ausgebildete Formabschnitte aufweist, welche die Köpfe und Buchsen vollständig umgeben, um Dämme für die geschmolzenen Buchsen während des Verbindens auszubilden, und welche die Pole in die endgültige Form formen.
  • Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Batterie des vorgenannten Typs bereitzustellen, in welchem die integralen Formabschnitte der Abdeckung die Batteriepole in ästhetischer und für die Lebensdauer der Batterie schützender Weise enthalten.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, eine solche Bleisäure-Sekundärbatterie bereitzustellen, in welcher die integralen Formabschnitte der Abdeckung einen Ausrichtungs-Bezugspunkt bereitstellen zum Positionieren von Induktions-Heizspulen während des Verbindens von Köpfen und Buchsen, um die Gleichmäßigkeit der sich daraus ergebenden Verbindungen in automatisierten Fertigungsstraßen zu verbessern.
  • Noch eine weitere Aufgabe ist es, eine Batterie des vorgenannten Typs bereitzustellen, in welcher die integralen Formabschnitte zu einer abschließenden äußeren Abdeckung der Batterie verbunden sind, um eine redundante Dichtung zwischen der Abdichtung und den Buchsen für eine langfristige zuverlässige Nutzung auszubilden.
  • Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung und unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen offensichtlich:
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Perspektive einer Bleisäure-Sekundärbatterie, welche die vorliegende Erfindung verkörpert;
  • 2 ist ein vergrößerter bruchstückhafter Abschnitt von einem der verschmolzenen Pole der Batterie, die in 1 gezeigt ist, entlang der Ebene der Linie 2-2;
  • 3 ist ein vergrößerter bruchstückhafter Abschnitt, der eine Batterie in einer wirkend positionierten Beziehung mit einer Induktions-Heizspule der Induktions-Heizvorrichtung, die in 4 gezeigt ist, vor dem Verbinden des Polkopfs und der Abdeckungsbuchse zeigt;
  • 4 ist eine vordere Draufsicht der dargestellten Induktions-Heizvorrichtung;
  • 5 ist ein bruchstückhafter Abschnitt eines alternativen Verfahrens zum Verbinden der Buchse und des Kopfs; und
  • 6 ist eine bruchstückhafte Auswahl einer weiteren Ausführungsform einer Bleisäure-Sekundärbatterie gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Obwohl die Erfindung für verschiedene Modifizierungen und alternative Ausführungsformen empfänglich ist, sind gewisse dargestellte Ausführungsformen davon in den Zeichnungen gezeigt und werden im Folgenden ausführlich beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, dass nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die spezifischen offenbarten Formen zu begrenzen, sondern dass im Gegenteil beabsichtigt ist, alle Modifizierungen, alternativen Bauweisen und Entsprechungen abzudecken, die unter den Gedanken und Umfang der Erfindung fallen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Unter Bezugnahme auf 1 und 2 der Zeichnungen wird eine veranschaulichende Bleisäure-Sekundärbatterie 10 gezeigt, die auf einer Oberseite davon Pole 11 aufweist. Die dargestellte Batterie 10 umfasst ein Gehäuse 12, das vorzugsweise aus Kunststoff besteht und eine Vielzahl von Batteriezellen-Elementen enthält, die elektrisch an die Pole 11 gekoppelt sind.
  • Bei der Herstellung von Bleisäure-Sekundärbatterien eine solchen Typs ist es üblich, auf dem Gehäuse 12 eine Abdeckung 20 zu montieren, welche Polbuchsen 21 aufweist, die darin angebracht sind, wobei sich Polköpfe 22 der Batteriezellen-Elemente durch entsprechende Buchsen 21, wie in 3 dargestellt, nach oben erstrecken. Die Polköpfe 22, welche aus einer herkömmlichen Bleilegierung bestehen können, weisen eine leichte, nach oben gerichtete äußere Abschrägung auf und sind in entsprechenden sich verjüngenden axialen Öffnungen 24 der Buchsen 21 positionierbar, die im Allgemeinen komplementär zu den Polköpfen 22 geformt sind. Das unterste Ende jeder Buchsenöffnung 24 weist eine nach außen konisch erweiterte Auskehlung 25 auf, um den entsprechenden Polkopf 22 während der Montage der Abdeckung 20 auf das Gehäuse 12 in eine korrekte Sitz-Beziehung mit der Buchse 21 zu führen. Zum zuverlässigen Aufnehmen der Buchsen in dem Gehäuse 20 weisen die Buchsen 21 jeweils einen gerippten äußeren Umfangsbefestigungsabschnitt 25 auf, der so ausgelegt ist, dass er eine starke mechanische Verbindung mit dem Kunststoffgehäuse 20 bereitstellt, wobei er eine wirkungsvolle Dichtung um den Umfang der Abdeckung und die Buchse bereitstellt.
  • Zum Verbinden der Polköpfe 22 und der Buchsen 21 ist eine Induktions-Heizvorrichtung 27 bereitgestellt, die vorzugsweise Teil einer automatisierten Fertigungsstraße ist, die eine Förderanlagenbahn 28 aufweist, auf welcher Batterien 10, die zusammengebaut werden sollen, durch aufeinander folgende Arbeitsstationen (4) bewegt werden. Eine Vielzahl von selektiv betätigbaren, als Drehpunkt dienenden Haltestellen 29 ist auf einer Unterseite der Bahn 28 angebracht, um die Batterien an vorgegebenen Arbeitssta tionen anzuhalten, einschließlich einer Induktions-Heizstation, wie in 4 gezeigt. Eine Hebeeinrichtung 30, die von einem Luftzylinder 31 betrieben wird, hebt nacheinander die Batterie 10 von der Bahn 26 an der Induktions-Heizstation ab, um die Polköpfe 22 und Buchsen 21 davon in wirkender Beziehung für einen Induktionsheizungszyklus zu positionieren, und setzt die Batterie danach in ihre abgesenkte Position auf der Bahn 28 zum weiteren Verbringen und Bearbeiten zurück.
  • Die Induktions-Heizvorrichtung 27, welche ausführlicher in der oben referenzierten Anmeldung mit der Serien-Nr. 08/799,294 beschrieben ist, umfasst eine Vielzahl von Induktions-Heizspulen 35, die betriebsfähig sind zum Ausführen von gleichzeitigem Verbinden einer entsprechenden Anzahl von Polköpfen 22 und Buchsen 21 von Batterien, die bearbeitet werden. Die Spulen 35 sind auf einem T-Bus 36 befestigt, der auskragend von einem Hochspannungs-Induktions-Heizgenerator 38 getragen wird, der zum Beispiel eine Kapazität von 30 Kilowatt bei 450 kHz aufweist.
  • Jede Induktions-Heizspule 35 wird aus einer entsprechenden durchgehenden Länge von Kupferrohrleitung ausgebildet, die in diesem Fall eine ringförmige Spulenwicklung 39 und ein Paar von aufrecht stehenden Befestigungsschenkeln 40 definiert, die einstellbar von dem T-Bus 36 zum selektiven vertikalen Positionieren entlang einer Z- oder vertikalen Achse aufgenommen werden. Obwohl in der veranschaulichten Ausführungsform die Spulen 35 so gezeigt sind, dass sie eine einzige ringförmige Wicklung 39 aufweisen, ist klar, dass die Spulen mit einer Vielzahl von spiralförmigen Wicklungen ausgebildet sein können. Für Zwecke hierin umfasst der Begriff "Spule" Induktions-Heizspulen, die eine oder mehrere Wicklungen aufweisen.
  • In Übereinstimmung mit einem wichtigen Gesichtspunkt der Erfindung können die Buchsen und Köpfe bei bedeutend niedrigeren Induktions-Heiztemperaturen verbunden werden als dies bisher möglich war. Insbesondere bestehen die Buchsen aus einem Matenal, das eine merklich niedrigere Schmelztemperatur als die Polköpfe aufweist, und während eines Induktions-Heizzyklus werden die Polköpfe und Buchsen auf einen Temperaturbereich erhitzt, der über dem Schmelzpunkt der Buchsen liegt, wobei er unter dem Schmelzpunkt der Polköpfe bleibt. Zu diesem Zweck bestehen die Buchsen 21 in der dargestellten Ausführungsform aus einem Lötmetalllegierungsmaterial, das vorzugsweise eine Schmelztemperatur aufweist, die um wenigstens 37,77 °C (100 Grad F) nied riger als die Schmelztemperatur des Bleilegierungsmaterials der Polköpfe 22 ist. Angenommen, dass die Polköpfe aus einem herkömmlichen Bleilegierungsmaterial bestehen, wie beispielsweise Pb- und Sb- und/oder Sn-Legierungen, welche Schmelztemperaturen von ungefähr 315,55 °C (600 Grad F) aufweisen, so kann ein Lötmetallmaterial, wie beispielsweise eine eutektische (Mindest-Schmelzpunkt) Legierung aus Blei und Antimon verwendet werden, die einen Schmelzpunkt von ungefähr 247,22 °C (477 Grad F) aufweist. Es ist klar, dass andere Lötmetalllegierungsmaterialien ebenfalls verwendet werden können, solange das Material keiner übermäßigen Korrosion unterliegt, wenn es längere Zeit einem Schwefelsäure-Elektrolyten von Batteriestärke ausgesetzt ist und die Bleisäure-Batteriechemie nicht verunreinigt.
  • Es wurde unerwartet herausgefunden, dass während eines Induktions-Heizzyklus die Polköpfe 22 und Buchsen 21 nur auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt der Lötmetalllegierung der Buchsen 21 erhitzt werden müssen, um eine sichere Verbindung zwischen den Buchsen 21 und den Polköpfen 22 zu erhalten. Geeignete Flussmittel eines bekannten Typs können an der Schnittstelle von Polkopf und Buchse verwendet werden, um eine Lötverbindung zwischen der Buchse und dem Kopf zu verbessern. Obwohl die sich daraus ergebenden Verbindungen nicht im Sinn des Stands der bisherigen Technik verschmelzen, bei dem sich geschmolzene Materialien der Buchse und des Kopfs miteinander vermischen und verschmelzen, ist die sich daraus ergebende Verbindung ausreichend, um eine mechanisch starke und leckfreie Verbindung zwischen dem Kopf und der Buchse zu erzielen, die einer langfristigen Verwendung der Batterie standhält.
  • Einem Fachmann ist klar, dass die Buchsen 21 nicht für stromführende Leistungen ausgelegt sein müssen. Stattdessen können die Batteriezellen-Polköpfe 22 so dimensioniert sein, dass sie den Nenn-Arbeitsstrom der Batterie während der Nutzung leiten. In der veranschaulichten Ausführungsform weist jeder Polkopf 22 zum Erhöhen der Stromleitung durch die Polköpfe 22 einen zylindrischen Kupfereinsatz 42 auf, der sich konzentrisch in ein oberes Ende davon windet.
  • Wenn entsprechende Blei- und Lötmetalllegierungsmaterialien für die Batterie-Polköpfe 22 und Buchsen 21 ausgewählt werden, ist klar, dass Verbinden zwischen den zwei Elementen optimal und gleichmäßig sogar in einer automatisierten Fertigungsstraße ge steuert werden kann. Da solches Verbinden schnell bei Induktions-Heiztemperaturen ausgeführt werden kann, die niedriger sind, als bisher möglich war, können Batterien mit erhöhter Produktivität und geringerer Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Kunststoffabdeckung oder der Dichtung zwischen der Kunststoffabdeckung und der Buchse erzeugt werden.
  • In Übereinstimmung mit einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung weist die Batterie-Abdeckung integral geformte Formabschnitte 45 auf, die jede Buchse 21 und jeden Kopf 22 vollständig umgeben, um einen Damm 46 zum Steuern des geschmolzenen Materials der Buchse 21 während eines Induktions-Heizvorgangs und zum Ausbilden des Batteriepols in endgültiger Form zu definieren. In der veranschaulichten Ausführungsform liegt jeder integrale Formabschnitt 45 in der Form einer aufrecht stehenden ringförmigen Nabe oder Lippe vor, die im Wesentlichen mit dem Kopf 22 und der Buchse 21, die verbunden werden sollen, konzentrisch verläuft. Jeder Formabschnitt 45 steht um einen relativ kleinen Abstand L, wie beispielsweise in der Größenordnung von 0,15 cm (0,060 Zoll) von der oberen Fläche der Buchse 21 nach oben vor. Da die Formabschnitte 45 die Buchsen 21 und Köpfe 22 vollständig umschließen, schließen sie beide geschmolzenes Material der Buchse während eines Verbindungsvorgangs ein und formen die Batteriepole in endgültige Form. Nachdem die Formabschnitte 45 ein integraler Teil der Abdeckung 20 sind, ist es auch nicht notwendig, der Batterie während des Induktions-Heizvorgangs separate Hilfsformen zuzuführen oder anderweitig bereitzustellen. Da die Formabschnitte 45 ein integraler Teil der Batterie-Abdeckung sind, enthalten sie ferner in ästhetischer und schützender Weise die ausgebildeten Batteriepole während der gesamten Lebensdauer der Batterie. Obwohl die dargestellten Formabschnitte 45 ringförmige Naben sind, die konzentrisch zu den Polköpfen 22 und Buchsen 21 verlaufen, die verbunden werden sollen, ist klar, dass die Formabschnitte andere, nicht-konzentrische Auslegungen aufweisen können.
  • In Übereinstimmung mit der Erfindung definieren die integralen Formabschnitte der Abdeckung des Weiteren einen Bezugspunkt zum zuverlässigen und wiederholbaren Fixieren der Induktions-Heizspulen 35 in Bezug auf die Batterie während Induktions-Heizzyklen zum Erleichtern einer gleichmäßigen Verbindung von Polköpfen und Buchsen auch in automatisierten Batterie-Fertigungsstraßen. Wie in 3 dargestellt, definieren die ringförmigen Formabschnitte 45 der Abdeckung 20 jeweils eine flache obere Be zugsfläche 48 zum Eingriff in eine entsprechende Induktions-Heizspulenwicklung 39, wie beispielsweise bei der Aufwärtsbewegung der Batterie 10 durch die Hebevorrichtung 30. Wenn daher die Batterie 10 in eine betriebsfähige Beziehung zu der Induktions-Heizvorrichtung 27 bewegt wird, wird jede Bezugsfläche 48, wie durch den entsprechenden integralen Formabschnitt 45 definiert, mit einer Unterseite einer entsprechenden ringförmigen Spulenwicklung 39 in Eingriff gebracht, um eine wiederholbare vorgegebene Position der Buchse 21 und des Polkopfs 22 in Bezug auf die Spule herzustellen. In der veranschaulichten Ausführungsform ist jede Spule in einer solchen gelagerten Position leicht über dem oberen Ende der entsprechenden Buchse 21 beabstandet, wobei sich der Kopf 22 teilweise, in diesem Fall ungefähr zur Hälfte, in die ringförmige Öffnung erstreckt, die von der Spule definiert wird.
  • Wenn sich die Spulenwicklung 39 in einer solchen vorgegebenen beabstandeten Beziehung sowohl zu der Buchse 21 als auch dem Polkopf 22 befindet, induziert der Stromfluss durch den T-Bus 36 und die Spulen 35 nach dem Einschalten des Induktions-Heizgenerators 38 eine im Wesentlichen sofortige und gleichmäßige Hochspannungsheizung in den Buchsen 21 und Köpfen 22, die in koaxialer Beziehung zu den Spulen angeordnet sind. Für den Fachmann ist klar, dass durch selektiven Betrieb der Induktions-Heizvorrichtung 27 eine solche Induktionsheizung gesteuert werden kann, um die Buchsen 21 konsistent auf einen engen Temperaturbereich zu erhitzen, der über dem Schmelzpunkt des Lötmetalllegierungsmaterials der Buchse, aber unter dem Schmelzpunkt des Bleilegierungsmaterials des Polkopfs liegt. Auf Grund der im Wesentlichen gleichmäßigen Ausrichtung jeder Spule 35 der Induktions-Heizvorrichtung 27 in Bezug auf die Buchsen 21 und Polköpfe 22 kann Verbinden der Buchsen und Polköpfe gleichmäßig ohne Beschädigung des umgebenden Kunststoffmaterials der Abdeckung 20 erfolgen. Obwohl in der veranschaulichten Ausführungsform die integralen Formabschnitte 45 der Batterie-Abdeckung 20 in Zusammenhang mit dem Verbinden von Lötmetalllegierungs-Buchsen mit Bleilegierungs-Polköpfen beschrieben sind, ist klar, dass solche integralen Formabschnitte der Abdeckung ebenfalls von Vorteil sind, wenn herkömmliche Bleilegierungs-Buchsen und -Köpfe durch Induktionsheizung verschmolzen werden.
  • Unter folgender Bezugnahme auf 5 wird eine alternative Ausführungsform der Erfindung gezeigt, in der Elementen, die denjenigen ähnlich sind, die oben beschrieben worden sind, ähnliche Bezugszeichen mit dem hinzugefügten unterscheidenden Suffix "a" zugewiesen worden sind. In dieser Ausführungsform sind die aufrecht stehenden Formabschnitte 45a der Batterie-Abdeckung 20a so ausgelegt, dass sie konzentrisch in die Induktions-Heizspulenwicklung 39a passen, um die Batterie-Polköpfe 22a und Köpfe 21a zu fixieren, die in der horizontalen Ebene, d.h. der X- und der Y-Richtung, sowie in der vertikalen, d.h. der Z-Richtung verbunden werden sollen. Die Formabschnitte 45a sind vorzugsweise geringfügig kleiner im Durchmesser als die ringförmige Wicklung 39a der Spule, um eine leichte Positionierung der Formabschnitte 45a in die ringförmigen Spulenwicklungen 39a in einer automatisierten Fertigungsstraße zu ermöglichen, wobei ein Bezugspunkt für die Polköpfe und Buchsen in der X- und der Y-Richtung hergestellt wird. Es ist klar, dass die Induktions-Heizspule entsprechende Messfühler aufweisen kann, die mit einer oberen Fläche der Abdeckung 20a zum Herstellen einer vorgegebenen vertikalen Positionierung der Batterie in Bezug auf die Spule in Eingriff gebracht werden können.
  • Unter folgender Bezugnahme auf 6 wird eine weitere alternative Ausführungsform einer Batterie in Übereinstimmung mit der Erfindung gezeigt, in der Elementen, die denjenigen ähnlich sind, die oben beschrieben worden sind, ähnliche Bezugszeichen mit dem hinzugefügten unterscheidenden Suffix "b" zugewiesen worden sind. In dieser Ausführungsform sind die Buchsen 21b, die verbunden werden sollen, in einer Zwischenabdeckung 20b der Batterie befestigt, und eine äußere bzw. endgültige Abdeckung 50 ist auf dem Batteriegehäuse in einer vertikal beabstandeten Beziehung über der Zwischenabdeckung 20b befestigt. Die Zwischenabdeckung 20b weist in diesem Fall integral ausgebildete Formabschnitte 45b auf, die sich nach oben in abdichtendem Kontakt mit der endgültigen bzw. äußeren Abdeckung 50 erstrecken, um eine redundante hermetische Dichtung um den ausgebildeten Pol bereitzustellen. Es ist klar, dass nach dem Induktionsheizungs-Verbinden oder Verschmelzen der Buchsen und Köpfe, wie vorher beschrieben, die endgültige Abdeckung 50 auf dem Batteriegehäuse positioniert und mit dem oberen Umfang der Formabschnitte 45b verbunden werden kann, wie beispielsweise durch Ultraschallschweißen. Die aufrecht stehenden Formabschnitte 45b stellen wiederum Hohlräume 46b für das geschmolzene Buchsenmaterial während der Induktionsheizung bereit, enthalten in schützender Weise die endgültigen Batteriepole, definieren einen Bezugspunkt für die Induktions-Heizspulen und stellen zusätzlich eine redundante hermetische Dichtung um die Buchsen und Polköpfe in der endgültigen Batterie bereit.
  • Aus dem Vorgenannten ist ersichtlich, dass, da die Polköpfe und Buchsen nur auf über den relativ niedrigeren Schmelzpunkts der Buchsen erhitzt werden müssen, der Induktionsheizungsvorgang bei niedrigeren Temperaturen ausgeführt werden kann als bisher möglich, wodurch die Möglichkeit einer Beschädigung der Kunststoffabdeckung reduziert wird. Da die integral ausgebildeten Formabschnitte der Abdeckung jedes geschmolzene Material der Buchse während des Verbindungsvorgangs vollständig umgeben, einschließen und formen, besteht keine Notwendigkeit einer Zuführung und Handhabung von separaten Formen. Das Verfahren ist des Weiteren für eine effiziente und wirtschaftliche Herstellung in automatisierten Fertigungsstraßen geeignet.
  • Die vorliegende Anmeldung ist eine Teilanmeldung von EP 98 938 121.5 (der Hauptanmeldung). Die folgenden nummerierten Paragrafen waren Ansprüche der Hauptanmeldung, wie eingereicht, und sind Erfindungsgegenstand, aber keine Ansprüche, der vorliegenden Anmeldung.
    • 1. Bleiakkumulatorbatterie mit einem Batteriegehäuse, einer Vielzahl von in dem Gehäuse verteilten Batteriezellen, wobei die Batteriezellen wenigstens eine Polklemme aufweisen, einem Deckel, wenigstens einer Durchführung, die in dem Deckel befestigt ist, wobei der Deckel auf dem Gehäuse positioniert werden kann, indem sich die Polklemme durch die Durchführung erstreckt, wobei die Durchführung aus einem Material besteht, das einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als dasjenige der Polklemme, und sicher mit der Polklemme verbunden werden kann, indem die Durchführung auf eine Temperatur über ihrem Schmelzpunkt, aber unter dem Schmelzpunkt der Polklemme erhitzt wird.
    • 2. Akkumulatorbatterie nach Anspruch 1, wobei die Durchführung aus einem Material besteht, das einen Schmelzpunkt von wenigstens ungefähr 37,8 °C (100 Grad F) unter dem Schmelzpunkt der Polklemme aufweist.
    • 3. Akkumulatorbatterie nach Anspruch 1, wobei die Polklemme aus einem Bleilegierungsmaterial besteht, und die Durchführung aus einem Lötmetalllegierungsmaterial besteht.
    • 4. Akkumulatorbatterie nach Anspruch 3, wobei das Lötmetalllegierungsmaterial einen Schmelzpunkt von wenigstens ungefähr 37,8 °C (100 Grad F) unter dem Schmelzpunkt des Bleilegierungsmaterials aufweist.
    • 5. Akkumulatorbatterie nach Anspruch 1, wobei der Deckel einen integral ausgebildeten Gussabschnitt aufweist, der die Durchführung und die Polklemme umgibt.
    • 6. Akkumulatorbatterie nach Anspruch 5, wobei der Gussabschnitt die Durchführung und die Polklemme vollständig umgibt.
    • 7. Akkumulatorbatterie nach Anspruch 1, wobei der Gussabschnitt ein ringförmiger Wulst ist, der die Durchführung vollständig umgibt.
    • 20. Verfahren zum Herstellen einer Bleiakkumulatorbatterie, umfassend die Bereitstellung eines Batteriegehäuses mit einer Vielzahl von Batteriezellen mit wenigstens einer Polklemme, die aus einem Bleilegierungsmaterial besteht, Bereitstellen eines Deckels mit einer dann gehaltenen Durchführung aus einem Material, das einen Schmelzpunkt von wenigstens ungefähr 37,8 °C (100 Grad F) unter dem Schmelzpunkt des Bleilegierungsmaterials der Polklemme aufweist, und Erhitzen der Polklemme und der Durchführung auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt der Durchführung, aber unter dem Schmelzpunkt der Polklemme, um die Durchführung mit der Polklemme über eine sichere und nicht leckende Verbindung zu verbinden.
    • 21. Verfahren nach Anspruch 20, umfassend die Positionierung der Polklemme und der Durchführung in einer vorbestimmten Beziehung zu einer Induktionserhitzungsspule und Erhitzen der Polklemme und der Durchführung durch das Zuführen von Strom zu der Spule, um einen Stromfluss durch die Polklemme und die Durchführung zu induzieren.
    • 22. Verfahren nach Anspruch 21, umfassend die Bereitstellung des Deckels mit einem integral ausgebildeten aufrechten Gussabschnitt, der die Durchführung vollständig umgibt, und Einschließen des geschmolzenen Metalls in dem Gussabschnitt während der Erhitzung zum Ausbilden der Durchführung in ihrer endgültigen Form.
    • 23. Verfahren zum Herstellen einer Bleiakkumulatorbatterie, umfassend die Bereitstellung eines Batteriegehäuses mit einer Vielzahl von Batteriezellen mit wenigstens einer Polklemme, die aus einem Bleilegierungsmaterial besteht, Bereitstellen eines Deckels mit einer Durchführung dann, die aus einem Lötmetalllegierungsmaterial besteht, das einen Schmelzpunkt unter dem Schmelzpunkt des Materials der Polklemme aufweist, und Erhitzen der Polklemme und der Durchführung auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt der Durchführung, aber unter dem Schmelzpunkt der Polklemme, um die Durchführung mit der Polklemme über eine sichere und nicht leckende Verbindung zu verbinden.

Claims (11)

  1. Blei-Säure-Sekundärbatterie (10), die ein Batteriegehäuse (12), eine Vielzahl von Batteriezellen, die in dem Gehäuse (12) angeordnet sind, wobei die Batterezellen wenigstens einen Polkopf (22) haben, eine Abdeckung (20), eine Legierungsbuchse (21), die in der Abdeckung (20) angebracht ist, umfasst, wobei die Abdeckung so auf dem Gehäuse (12) angebracht werden kann, dass sich der Polkopf (22) durch die Buchse (21) hindurch erstreckt und starr mit der Buchse (21) verbunden ist, und die Abdeckung (20) einen integralen, aufrecht stehenden Abschnitt (45) hat, der die Buchse (21) vollständig umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der aufrecht stehende Abschnitt (45) ein Formabschnitt ist, der sich über der oberen Fläche der Buchse (21) erstreckt und dazu gedient hat, geschmolzenes Legierungsmaterial der Buchse (21) während der Verbindung der Buchse (21) und des Polkopfes (22) zurückzuhalten.
  2. Sekundärbatterie nach Anspruch 1, wobei der Formabschnitt (45) eine ringförmige Nabe ist.
  3. Sekundärbatterie nach Anspruch 1 oder 2, die eine äußere Batterieabdeckung enthält, die in vertikal beabstandeter Beziehung über der Abdeckung (20) angebracht ist, in der die Buchse (21) angebracht ist, und die Nabe mit einer Unterseite der äußeren Abdeckung verbunden ist.
  4. Verfahren zum Herstellen einer Blei-Säure-Sekundärbatterie (10), das Bereitstellen eines Batteriegehäuses (21) mit einer Vielzahl von Batterezellen, die wenigstens einen Polkopf (22) haben, Bereitstellen einer Batterieabdeckung mit einer darin aufgenommenen Buchse (21) und einem integralen aufrecht stehenden Formabschnitt (45) der Abdeckung, der die Buchse (21) vollständig umgibt, Positionieren der Abdeckung (20) auf dem Batteriegehäuse, wobei sich der Polkopf (22) durch die Buchse (21) hindurch nach oben erstreckt, Fixieren des Batteriegehäuses mit dem Abdeckungs-Formabschnitt in vorgegebener Beziehung zu einer Induktions-Heizspule (39), Anlegen von Spannung an die Induktions-Heizspule (39) umfasst, um Stromfluss durch den Polkopf (22) und die Buchse (21) zu induzieren und we nigstens einen Teil der Buchse (21) zum Schmelzen zu bringen und die Buchse (21) an dem Polkopf (22) zu befestigen, wobei der Formabschnitt (45) geschmolzenes Material der Buchse (21) zurückhält.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, das Fixieren des Batteriegehäuses einschließt, indem eine obere Fläche des Formabschnitts (45) mit der Spule (39) in Eingriff gebracht wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, das Fixieren des Batteriegehäuses einschließt, indem das Batteriegehäuse (12) nach oben angehoben wird, um eine obere Fläche des Formabschnitts (45) mit einer Unterseite der Spule (39) in Eingriff zu bringen.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, das Fixieren des Batteriegehäuses durch Positionieren des Formabschnitts (45) im Inneren der Spule (39) einschließt.
  8. Verfahren nach Anspruch 4, das Fixieren des Batteriegehäuses (12) durch Anheben des Gehäuses (12) nach oben einschließt, um den Formabschnitt (45) im Inneren der Spule (39) zu positionieren.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, das Anlegen von Spannung an die Spule einschließt, um die Buchse (21) auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Materials der Buchse (21), jedoch unter dem Schmelzpunkt des Materials des Polkopfs (22), zu erhitzen.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, das Positionieren einer äußeren Abdeckung an dem Gehäuse (22) in vertikal beabstandeter Beziehung über der Abdeckung (20), in der die Buchse (21) aufgenommen ist, nach Verbinden der Buchse (21) und des Polkopfs (22) und Verbinden der äußeren Abdeckung mit der Oberseite des Formabschnitts (45) einschließt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, das Positionieren einer äußeren Abdeckung an dem Gehäuse (22) in vertikal beabstandeter Beziehung über dem Gehäuse (20), in dem die Buchse (21) aufgenommen ist, nach Verbinden der Buchse (21) mit dem Polkopf (22) und Verbinden der äußeren Abdeckung mit dem Formabschnitt (45) einschließt.
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