ITMI971481A1 - Morsetto anticorrosione con ancoraggio corto senza linee di unione per batterie di accumulatori - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda principalmente un morsetto anticorrosione con ancoraggio corto, senza linee di unione, per batterie di accumulatori che fornisce vantaggi importanti derivanti dalla sua minima corrosione a causa di migrazione dell'elettrolita interno, dal suo peso sostanzialmente inferiore a quello dei morsetti sino ad ora prodotti, e dalla minore manutenzione richiesta durante il funzionamento delle batterie in cui è utilizzato detto morsetto.

Più specificatamente, la presente invenzione protegge un morsetto del tipo specificato per la sua utilizzazione in batterie di accumulatori, che è stato concepito e sviluppato in conseguenza dell'esperienza acquisita nell'impiego di tali dispositivi per generare energia elettrica, e delle prove di laboratorio previste per studiare il processo altamente nocivo della corrosione dei morsetti a lega di piombo, generato dalla migrazione dell'elettrolita verso la superficie esterna del metallo, durante il funzionamento della batteria. In tale senso, il morsetto secondo l'invenzione riduce al minimo detta migrazione e, conseguentemente, la sua superficie esterna rimane pulita, preservando un buon contatto elettrico con il morsetto del circuito esterno a cui esso è vincolato. Analogamente, la sostanziale riduzione della corrosione precedentemente menzionata consente il funzionamento della batteria praticamente senza necessità delle convenzionali operazioni di manutenzione previste per la pulitura del morsetto. D'altro canto, grazie al fatto di includere una quantità di materiale inferiore a quella dei morsetti sino ad ora utilizzati, esso risulta più leggero, con l'addizionale vantaggio di un suo minor costo di produzione relativamente al materiale e alla semplicità delle attrezzature impiegate nella sua fabbricazione.

Come è noto, la batteria di accumulatori comprende un contenitore, generalmente di materiale termoplastico, nel cui interno sono alloggiati l'elettrolita e le piastre di piombo di polarità positiva e negativa. In corrispondenza della sua parte superiore, detto contenitore presenta un coperchio o elemento di copertura, anch'esso di materiale termoplastico, attraverso il quale, nella maggior parte delle strutture di batterie, sporge la parte superiore di due morsetti di piombo. Tale porzione superiore può assumere varie configurazioni, essendo peraltro generalmente costituita da un corpo cavo di configurazione troncoconica, le cui dimensioni sono stabilite dalle norme DIN, SAE, SETIA ed altre. Nelle adiacenze della sua estremità inferiore di diametro maggiore, detto corpo troncoconico cavo si prolunga con una porzione inferiore, anch'essa cava, che è annegata nel materiale termoplastico, e costituisce la porzione del morsetto prevista per il suo ancoraggio nel coperchio o elemento di copertura. D'altro canto, la cavità interna del corpo troncoconico superiore e la porzione inferiore di detti morsetti definisce lo spazio di alloggiamento di corrispondenti steli, vincolati rispettivamente alle piastre interne di polarità positiva e negativa.

Ciascuno stelo interno è collegato al rispettivo morsetto di piombo, adiacentemente alla sua estremità superiore, tramite un processo di saldatura al piombo o lega di tale metallo, essendo così ottenuta la necessaria continuità elettrica.

Come è noto, la tecnologia di fabbricazione dei coperchi per batterie consiste nell'impiegare macchine di iniezione, tramite le quali si inietta il materiale termoplastico nella matrice di definizione del coperchio. In una prima operazione, i morsetti sono posizionati, manualmente o in modo automatico, in rispettivi orifizi di detta matrice, e in seguito all'iniezione ad elevata pressione della materia plastica fusa, detti morsetti vengono fatti aderire al coperchio, tramite la propria porzione inferiore parzialmente annegata nella materia termoplastica.

I fabbricanti di batterie e le società finali costruttrici dei veicoli stabiliscono la forza assiale e la coppia di torsione minime che ciascun morsetto deve sopportare, senza che abbia a verificarsi la rottura del metallo e/o del materiale termoplastico del coperchio. Al fine di soddisfare tale esigenza di fissaggio meccanico, sono state sviluppate varie strutture della porzione inferiore del morsetto, tutte le quali garantiscono l'ancoraggio di detta porzione nel materiale del coperchio.

Tali strutture sono in generale costituite da una pluralità di sporgenze circonferenziali e parallele che impediscono lo spostamento assiale, mentre i mezzi di bloccaggio del movimento di rotazione possono assumere varie configurazioni, come ad esempio una pluralità di cavità in cui è alloggiato il materiale termoplastico iniettato, e che sono definite nel perimetro della parete laterale, o anche una pluralità di sporgenze o denti sporgenti radialmente, eccetera. Esempi di configurazione di tali mezzi di ancoraggio della porzione inferiore del morsetto possono essere osservati nelle illustrazioni dei brevetti US 5.296.317 e EP 261.311.

Come è possibile osservare nei citati brevetti di invenzione, la configurazione della porzione inferiore del morsetto è tale che, nel procedimento di fabbricazione di questo elemento metallico, devono essere impiegate matrici - nel caso di stampaggio a freddo e anche di pressofusione o stampi - nel caso di colata - che, una volta terminato il pezzo, a causa della sua geometria, devono necessariamente essere aperti orizzontalmente cioè perpendicolarmente all'asse di simmetria del morsetto, per poterlo rimuovere dalla sua cavità di alloggiamento nell'attrezzatura. Queste matrici o questi stampi devono quindi essere costituiti da due o più parti mobili che, una volta spostate radialmente, danno luogo nella superficie laterale della porzione inferiore del morsetto formato, a bave o linee di unione del materiale parallele al proprio asse di simmetria, in corrispondenza delle facce affacciate ed in contatto delle parti adiacenti della matrice o stampo. Lo spessore di queste bave o linee di unione aumenta man mano che la matrice o stampo subisce invecchiamento, in conseguenza delle continue operazioni di apertura e di chiusura dei suoi componenti.

Tramite sporgenze realizzate con colori penetranti, è stato determinato che queste bave o linee di unione costituiscono percorsi attraverso i quali l'elettrolita fluisce all'esterno, favorendo la corrosione del morsetto, e conseguentemente influenzando il suo contatto elettrico con il morsetto a cui esso viene collegato. A tale migrazione dell'elettrolita attraverso le bave o linee di unione, si somma la migrazione per effetto capillare generato dalla porosità interna della lega di piombo, quando il morsetto è fabbricato mediante i procedimenti di colata o pressofusione. Tutti i morsetti sino ad ora utilizzati nei coperchi o elementi di copertura di materiale termoplastico per batterie soddisfano il requisito dell'ancoraggio o del fissaggio meccanico precedentemente menzionato tramite una porzione inferiore annegata nel coperchio, la cui conformazione richiede l’impiego di matrici o stampi, che necessariamente devono essere aperti spostando le loro parti componenti perpendicolarmente all'asse di simmetria del morsetto, per la sua estrazione una volta terminato. Questi morsetti, oltre all'inconveniente di presentare le bave o le linee di unione longitudinali, che si ripercuotono in modo assai rilevante nel procedimento di corrosione della loro superficie esterna, presentano l'ulteriore inconveniente che la loro porzione inferiore - la cui lunghezza può arrivare a 1/3 della lunghezza totale del morsetto, presenta una quantità di lega di piombo che, oltre a non soddisfare alcuna funzione dal punto di vista elettrico, fa indesiderabilmente aumentare il peso totale del morsetto.

Gli inconvenienti citati vengono risolti grazie al morsetto anticorrosione ad ancoraggio corto, senza linee di unione, per batterie di accumulatori secondo l’invenzione, il quale, oltre a soddisfare il requisito dell'ancoraggio o del fissaggio meccanico nel materiale del coperchio, con una quantità di piombo sostanzialmente inferiore - di sino al 40% del peso totale - di quella dei morsetti simili noti, presenta 1'importante vantaggio di non presentare nella propria porzione inferiore le bave o linee di unione longitudinali che favoriscono la corrosione, garantendo una sigillatura ermetica che impedisce la migrazione dell’elettrolita all’esterno.

Quest:'ultima cosa è possibile grazie alla configurazione di detta porzione inferiore, che consente la fabbricazione del morsetto impiegando matrici o stampi che non richiedono la sua apertura radiale, per estrarre il morsetto gii terminato.

Un altro aspetto di somma importanza da tenere in considerazione è il fatto che la lega di piombo utilizzata nella fabbricazione del morsetto secondo 11invenzione non richiede alcuna percentuale o alcun contenuto di arsenico, che è un componente altamente pericoloso per la salute, per evitare la deformazione del materiale, sotto le elevate pressioni di iniezione della plastica fusa. Ciò è una conseguenza della configurazione o struttura della porzione inferiore del morsetto annegata nel coperchio, la quale presenta un'elevata resistenza alla deformazione provocata dalle menzionate pressioni.

Al fine di eliminare completamente la corrosione, il morsetto di piombo secondo l'invenzione sarà preferibilmente realizzato mediante il noto procedimento di stampaggio a freddo, partendo da un pezzo di piombo massiccio o cavo estruso, grazie alla qual cosa viene eliminata la porosità interna che facilita la migrazione dell'elettrolita a causa di capillarità verso l'esterno.

I menzionati risultati sono una diretta conseguenza della particolare configurazione e conformazione del morsetto anticorrosione con ancoraggio corto, senza linee di unione, per batterie di accumulatori secondo l'invenzione, il quale comprende una porzione superiore che sporge dal coperchio o elemento di copertura della batteria, preferibilmente costituita da una corpo cavo di configurazione troncoconica, nelle adiacenze dell'estremità di sezione maggiore del quale è prevista una porzione inferiore cava, di ancoraggio nella materia termoplastica, la cui cavità interna ha configurazione troncoconica. Questa porzione inferiore è costituita da due rami la cui configurazione esterna è tale che risulta impedito o bloccato il movimento assiale del morsetto. Il primo ramo ha configurazione cilindrica e diametro superiore a quello dell'estremità di sezione maggiore del corpo troncoconico, mentre il secondo ramo ha configurazione troncoconica, nelle adiacenze della cui estremità di sezione maggiore sono definiti mezzi di bloccaggio del movimento di rotazione del morsetto.

Per concretizzare i vantaggi così sommamente commentati, e per facilitare la comprensione delle caratteristiche costruttive, strutturali e funzionali del morsetto anticorrosione con ancoraggio corto, senza linee di unione, per batterie di accumulatori secondo l'invenzione, sarà qui di seguito descritto un esempio di realizzazione preferito, il quale è illustrato schematicamente e senza alcuna scala definita nelle tavole dì disegno accluse, dovendosi espressamente tenere presente che, proprio per il fatto che si tratta di un esempio, non si intende che esso abbia alcun carattere limitativo o restrittivo dell'ambito protettivo della presente invenzione, l'intento essendo semplicemente quello di fornire una mera spiegazione e illustrazione della concezione basilare su cui l'invenzione è fondata.

Nei disegni:

la figura 1 illustra una vista prospettica del morsetto anticorrosione con ancoraggio corto, senza linee di unione, per batterie di accumulatori secondo l'invenzione.

La figura 2 illustra una sezione longitudinale del medesimo morsetto della figura precedente, ancorato nel coperchio della batteria.

Le figure 3 e 4 illustrano il morsetto secondo l'invenzione con diverse varianti dei mezzi di bloccaggio del movimento di rotazione del morsetto stesso.

In tutte le figure, a numeri di riferimento uguali corrispondono le medesime parti o parti equivalenti o elementi strutturali del complesso, secondo la forma di realizzazione esemplificativa scelta per la presente descrizione del morsetto anticorrosione con ancoraggio corto, senza linee di unione, per batterie di accumulatori secondo l'invenzione.

Come è possibile osservare in figura 1, il morsetto secondo l'invenzione comprende una porzione superiore che, nell'esempio illustrato, è costituita da un corpo cavo 1 di conformazione troncoconica il quale, nelle adiacenze della propria estremità di sezione maggiore, presenta una porzione inferiore cava, indicata generalmente dal numero di riferimento 2, che è prevista per l'ancoraggio del morsetto nel materiale termoplastico. Detta porzione inferiore 2 è costituita da un primo ramo 3 di configurazione cilindrica, e di diametro superiore a quello dell'estremità di sezione maggiore del corpo troncoconico 1 che prosegue con un secondo ramo 4 di configurazione troncoconica.

Come è rappresentato, adiacentemente all'estremità di sezione maggiore del ramo 4, è definita una sporgenza circonferenziale 5, la cui parete definisce una pluralità di cavità perimetrali 6 aperte alternativamente verso l'alto e verso il basso, e in cui viene alloggiato il materiale termoplastico durante l'iniezione, costituendo un mezzo di bloccaggio del movimento di rotazione del morsetto.

In figura 2 è rappresentata una sezione longitudinale del medesimo morsetto della figura precedente, stampato nel coperchio o elemento di copertura 7 della batteria. Come è possibile osservare, la porzione cava inferiore 2 presenta una cavità interna 8 di conformazione troncoconica, e coassiale con la cavità interna del corpo troncoconico 1. Una scanalatura circonferenziale 9 definita nella faccia inferiore, alimenta il percorso di una possibile migrazione dell'elettrolita lungo la superficie di contatto tra la lega di piombo e il materiale termoplastico.

Come è mostrato, detta porzione inferiore 2 risulta completamente immersa nel materiale termoplastico, così da impedire il movimento assiale del morsetto, mentre le cavità perimetrali 6 bloccano il movimento di rotazione. Analogamente, questa porzione 2 presenta una configurazione tale da risultare altamente resistente alla deformazione provocata dalle elevate pressioni di iniezione, essendo conseguentemente possibile .utilizzare una lega di piombo senza nessun contenuto di arsenico.

La figura 3 illustra il morsetto secondo l'invenzione con mezzi di bloccaggio del movimento di reazione, definiti da una pluralità di scanalature circonferenziali 10, mentre la figura 4 illustra il medesimo morsetto, nella porzione inferiore 2 del quale sono definiti una pluralità di orifizi 11, in cui viene depositato o alloggiato il materiale termoplastico fuso.

L'ambito protettivo della presente invenzione è definito, oltre dalle varianti di realizzazione dell'esempio precedentemente illustrato, dalle rivendicazioni qui di seguito accluse.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Morsetto anticorrosione con ancoraggio corto, senza linee di unione, per batterie di accumulatori, del tipo costituito da una porzione superiore preferibilmente configurata come un corpo troncoconico cavo che sporge dal coperchio della batteria, caratterizzato dal fatto di comprendere, adiacentemente all'estremità di sezione maggiore di detto corpo troncoconico cavo, una porzione inferiore cava la cui cavità interna è coassiale con la cavità di detto corpo troncoconico; detta porzione inferiore cava avendo un primo ramo di configurazione cilindrica e diametro superiore a quello dell'estremità di sezione maggiore del corpo troncoconico cavo, che prosegue con un secondo ramo di configurazione troncoconica, adiacentemente alla cui estremità di sezione maggiore sono definiti mezzi di ancoraggio del morsetto costituiti da una sporgenza circonferenziale la cui parete definisce una pluralità di cavità perimetrali alternativamente aperte verso l'alto e verso il basso.
2. 2. Morsetto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta porzione inferiore cava presenta la cavità interna di configurazione troncoconica.
3. 3. Morsetto secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che detta porzione inferiore cava presenta, nella sua faccia inferiore sagomata, almeno una scanalatura circonferenziale.
4. 4. Morsetto, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi di ancoraggio del morsetto sono costituiti da una pluralità di gole o scanalature circonferenziali.
5. 5. Morsetto, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi di ancoraggio del morsetto sono costituiti da una pluralità di orifizi i cui centri sono disposti lungo una circonferenza.