JP3841836B2

JP3841836B2 - バッテリ端子並びにその製造装置及び製造方法

Info

Publication number: JP3841836B2
Application number: JP22029693A
Authority: JP
Inventors: ロバート・ラッテ; ロナルド・ケイン; ノーマン・ピーターソン
Original assignee: Water Gremlin Co
Current assignee: Water Gremlin Co
Priority date: 1992-09-03
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2021-11-08
Also published as: CA2103759A1; EP0590284B1; JPH06208850A; EP0590284A2; CA2103759C; US5373720A; DE69311660D1; ES2104008T3; EP0590284A3; ATE154727T1; DE69311660T2

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は一般に、バッテリ端子、並びに、冷間成形によってバッテリ端子を形成する改善された方法に関する。本件発明者の対応する従来技術の米国特許出願は、鉛のスラグ（塊）を円筒形のコップ状に成形し、次に、上記鉛のスラグの端部を打抜くと共に、上記鉛のスラグを半径方向外方に膨張させて最終的なバッテリ端子の形状を有するダイにするプロセスによってバッテリ端子を冷間成形することを開示している。
【０００２】
本発明は、そのフランジの周囲に伸長する細い領域を有するバッテリ端子を冷間成形することを可能とすることにより、上述のプロセスを改善する。
【０００３】
【従来の技術】
金属を冷間成形するプロセスは当業界において周知である。一般に、変形可能なすなわち可鍛性の金属は、一連の圧縮及び／又は膨張工程によって、室温で変形される。冷間成形は、点火プラグのハウジング及びバッテリ端子の如き自動車用部品を含む種々の物品を形成するために使用される。一般に、点火プラグのハウジングは鋼合金から形成され、また、バッテリ端子を含む他の物品は、鉛又は鉛合金の如きより軟らかい金属から形成される。鋳造バッテリ端子は良好に使用されてきたが、冷間成形プロセスの間の金属の加工作業により気泡が除去されるので、冷間成形されたバッテリ端子は好ましいものであろう。冷間成形を用いることにより、バッテリ端子を通って電解質が逃げるのを防止する密度の高い端子が得られる。鉛は極めて容易に冷間成形することができるが、バッテリ端子を形成した後にバッテリ容器に対して鉛のバッテリ端子の耐漏洩性のシールを行うことは困難である。その理由は、バッテリ端子がバッテリ端子とバッテリの壁部との間に耐漏洩性のシールを必要とするからである。冷間成形されたバッテリ端子をバッテリ容器に対し耐漏洩性を備えてシールすることが可能なシール材が開発された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、鉛のスラグを、バッテリ容器の中へ直接挿入することができる細いネック領域を有する最終的なバッテリ端子に冷間成形するためのプロセスすなわち方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、バッテリ容器から伸長する嵌合突出部と協働する３つの側部を有する截頭円錐形の端子凹所を用いることにより、高いトルク抵抗性を有するバッテリ端子を提供する。本方法は、パンチの一端部を予備加工された鉛スラグに押し込むことにより、該鉛スラグから完成されたバッテリ端子を水平冷間成形するプロセスであり、上記パンチの一端部は、上記スラグを貫通する軸方向の開口を形成すると共に過剰の材料を除去する。上記パンチの第１及び第２の部分が金型室を封鎖し、上記パンチの第３の部分が、上記鉛スラグを半径方向に膨張させて最終的なすなわち完成されたバッテリ端子の形状にする。バッテリ端子を形成する金型は、上記スラグの周囲で半径方向内方に収縮する４分割型の可動金型と、上記バッテリ端子の頂部を形成するための截頭円錐形の金型とを備える。上記冷間成形プロセスが完了した後に、エジェクタ・スリーブが完成されたバッテリ端子を取り除く。本発明はまた、細いネックを有するフランジを具備する完成されたバッテリ端子を形成するための冷間成形方法も含み、該方法においては、最初に金属を半径方向外方に膨張させてバッテリ端子の金型空所を上記金属で部分的に充填し、次に、上記金属を膨張させてバッテリ端子の金型空所の変形充填を完了し、これと同時に、バッテリ端子のフランジに細いネック領域を形成する。
【０００６】
【実施例】
図１においては、参照符号１０は、熱可塑性のバッテリ容器１１に設けられている冷間成形された高トルク鉛のバッテリ端子を全体的に示している。図２は、中央のすなわち軸方向の貫通路すなわち開口１４を有する端子１０を示しており、上記開口はその後融解した鉛で充填され、バッテリ容器の中のバッテリ・グリッドに対する機械的且つ電気的な接続部を形成する。
【０００７】
図２、図３及び図４は、端子のトルクロック領域１５、並びに、熱可塑性樹脂の如き成形可能な容器材料１９の協働作用によりトルクに抵抗する関係で、バッテリ容器１１と一体に成形されるか、あるいは、該バッテリ容器に固定されるバッテリ端子１０を示している。容器材料１９の環状のリング１９ａが、端子１０から半径方向外方に伸長し且つ平行に隔置された酸封止リング１６、１７、１８の間に位置する一連の環状の開口を充填している。バッテリ端子１０は、截頭円錐形の中空の頂部１２を有しており、該頂部は、バッテリのコネクタに対する電気的な接続部を形成するための外側面１３を有している。図２に示すように、突出部材２０が嵩のあるベースを有しており、この嵩のあるベースを設ける理由は、突出部材は、酸リングすなわち酸封止リング１６に当接する環状のカバー部材２０ａから垂直方向上方に伸長するからである。その結果、突出部材２０は、端子リング１３ａ及び酸リング１６によって、容器１１の中で垂直方向において拘束される。
【０００８】
図３はトルクロック１５を示す端面図であり、該トルクロックは、３つの側部を有する概ね角錐型の一連の凹所１５をバッテリ・ポスト１０のスカートに形成している。凹所１５は、頂部の寸法Ｗ₂よりも実質的に大きい基部の寸法Ｗ₁を有し、これにより、凹所１５に嵌合するバッテリ容器の材料１９の嵌合する突出部が、狭い頂部に向かって細くなる嵩のある支持ベースを有するという特徴を有している。
【０００９】
図４は図３の線４−４に沿って示す断面図であって、３つの側部を有する角錐型の突出部材２０を形成するバッテリ容器の材料がトルクロック１５の中へ突出し、これにより、バッテリ端子１０を容器１１に係止するための円周方向において隔置された保持突起を形成する態様を示している。トルクロック１５は、端子１０の周囲で円周方向に配列されている。トルクロック１５の間の間隔は互いに等しく、その中心線Ｃ_Xは、各々のトルクロックを通過して中心点Ｐと交わっている。バッテリ端子にトルクロック１５を用いることにより、バッテリ端子１０と容器１１との間に十分に強固で且つ堅固なトルク抵抗性のサポートを設けることが可能となる。すなわち、テストの結果によれば、トルクロック１５、並びに、成形された容器から正のバッテリ端子のトルクロックの中へ伸長する３つの側部を有する突出部２０を使用することにより、容器と正のバッテリ端子との間に堅固な且つ一体の接続がもたらされ、これにより、ある場合においては、頂部１２が高いねじりトルクを受けた時に、バッテリ端子の頂部１２は、上記端子が容器から自由にねじれる前に破断することが分かっている。
【００１０】
好ましい実施例においては、内側の突出部材２０は、バッテリ端子１０の周囲で円周方向において隔置され且つ内方に突出する。３つの側部を有する１２の突出部材２０がバッテリ端子１０の周囲に配列され、１２のトルクロックを端子１０に一体に係合させる。
【００１１】
端子１０は、押し出し成形された鉛スラグをバッテリ容器に装着できるような完成されたバッテリ端子に変換する水平冷間成形プロセスによって容易に成形可能である。図５は、通常の押し出し成形プロセスによって形成された円筒形の鉛スラグ４０を示している。鉛スラグ４０は、円筒形の外側面４２と、第１の端部４３と、第２の端部４１とを備えている。スラグの直径はＤ₁で示されており、スラグの長さはＬ₁で示されている。スラグ４０を完成されたバッテリ端子に成形する前に、スラグを加工して該スラグの両端部及び該スラグの直径を仕上げした形状にし、これにより、バッテリ端子の冷間成形を単一の冷間成形操作で行うことができるようにする。また、鉛を予備加工するのが望ましく、その理由は、鉛を予備加工した場合には鉛は良好に冷間成形えるからである。
【００１２】
図６は、更に部分的な予備加工を行った後の鉛スラグ４０を示している。スラグの端面４１、４３は直角にされ、直径Ｄ₂は直径Ｄ₁と実質的に同一のままである。端部を直角にするプロセスの結果、スラグ４０の長さＬ₂は、予備加工段階の前のスラグの長さＬ₁よりも若干短くなっているかも知れない。
【００１３】
図７は、冷間成形するためのスラグを形成する最終的な予備加工段階を行った後の円筒形の鉛スラグ４０を示している。上記最終的な予備加工段階の間に、円筒形のパンチがスラグ４０の端部４１の中央部に導入され、鉛スラグの深さの約半分程度にわたって伸長する直径Ｄ₄の円筒形の空所４４が形成される。この段階においては、スラグ４０の長さが増大するが、その理由は、鉛スラグは直径Ｄ₂の円筒形の室（図示せず）によって拘束されているので、パンチがスラグの中央部の鉛を該スラグの端部へ押しやるからである。最終的な予備加工段階の後に、スラグ４０は直径Ｄ₂の外径と、直径Ｄ₄の空所とを有する。最終的な予備加工段階の後に、スラグは、完成されたバッテリ端子に冷間成形される準備が整う。上述のように、鉛スラグを予備加工する目的は、その金属を冷間成形する準備を行うためであり、その理由は、予備加工された金属は容易に冷間成形することができるからである。また、冷間成形は、金型及びパンチの協働作用により冷間成形を可能とする適宜な寸法を鉛スラグにもたらす。スラグ４０は、該スラグ４０の概ね半分にわたって伸長する空所４３を有する状態で示されている。ある用途においては、空所４３は鉛スラグを完全に貫通することができ、また、別の用途においては、鉛スラグ４０は空所を設けることなく処理することができる。
【００１４】
図８Ａ乃至図１２は、予備加工された円筒形の鉛スラグ４０をバッテリ端子に成形するプロセスを詳細に示している。参照符号５０は可動金型ケースを示しており、参照符号７０は固定金型ケースを示している。参照符号４９は、可動金型ケースを中央軸線４８に沿って動かすための上方及び下方の部材を示している。予備加工された鉛スラグ４０は、パンチ５２の端部５７に位置する状態で示されており、上記パンチは、円筒形の多数の段付き部分、並びに、截頭円錐形の接続領域を備えている。パンチ５２は、円筒形の端面５３と、截頭円錐形の接続領域５４と、円筒形の部分５５と、別の截頭円錐形の接続領域５６と、端面５８を有する円筒形の部分５７とを備えている。部分５７の直径は直径Ｄ₄よりも若干大きく、これにより、鉛スラグ４０は、該スラグ４０とパンチの部分５７との間の摩擦的な係合によって、パンチの部分５７に保持される。パンチ５２は、駆動源（図示せず）によって駆動されてスリーブ６３の中で摺動し、該スリーブは、４つの部分から成り且つ半径方向に収縮可能な金型部分５０ａを支持し、該金型部分は、金型ケース５０の中で軸方向に運動可能である。金型部分５０ａの四分円部分６０、６１が図８Ａに示されている。図８Ｂは、可動金型５０の端部を示し、４つの四分円部分６０、６１、６２、６３を総て示している。金型部分６０、６１、６２、６３は、截頭円錐形の表面６４の上で摺動し、各金型部分が鉛スラグ４０の周囲で軸方向及び半径方向に移動することを許容する。一組の半径方向のピン５０ｃ、５０ｄ、５０ｂ、５０ｅが、金型部分に対するストップすなわち停止部として作用するように内方へ伸長しており、また、一組のクロスピン６０ａ、６１ａ、６０ｂ、６１ｂが側方のガイドとして作用し、金型部分が、互いに整合した状態を維持しながら、半径方向内方へ動くのを許容している。可動金型ケース５０の前方部は截頭円錐形のガイド面６４を有しており、従って、金型部分６０、６１、６２、６３はスラグ４０の周囲で収縮することができる。金型部分６０、６１、６２、６３は鉛スラグ４０の周囲で収縮することができるが、金型部分６０、６１、６２、６３は、その収縮段階の間に鉛スラグ４０を変形させることはない。すなわち、金型部分６０、６１、６２、６３は収縮し、酸封止リング１６、１７、１８を形成する突出部及び凹所を含むバッテリ端子の下方部の形状を有する金型室を形成する。
【００１５】
可動金型ケース５０と協働するのは固定金型ケース７０であり、該固定金型ケースは、外側部材７１と、バッテリ端子の頂部１２を形成するための金型７２とを備えている。金型７２は、截頭円錐形の部分７３を備えており、該截頭円錐形の部分は、バッテリ端子の頂部を形成するための空所７３を形成している。エジェクタ・スリーブすなわち排出スリーブ７４が金型７２の中で摺動する。エジェクタ・スリーブ７４は、端面７４ａと、第１の内側面７５と、該内側面よりも若干大きな直径を有する第２の内側面７７とを備えている。廃棄物保持リップ７６が、第１の内側面７５と第２の内側面７７とを接続している。エジェクタ・スリーブ７４の右側に位置するのは、鉛スラグの冷間加工の間に取り除かれた鉛を排出するための通路７８である。金型７０の端部は、金型５０が固定金型７０に向かって軸方向に移動する時に、閉じた四分割型の金型部分６０、６１、６２、６３に当接する部材８０を有している。図９及び図１０は、金型５０及び金型７０の協働関係を示している。図９は、金型部分６０、６１、６２、６３並びに金型部分７２の中に閉じ込められている鉛スラグ４０を示している。スラグ４０の一端部は、パンチの部分５７の端部５８によって部分的に移動された状態で示されている。パンチの部分５７は、鉛スラグ４０の部分４０ａを排出スリーブ７４の内側へ入れることにより、鉛スラグ４０の貫通孔を形成している。円筒形のパンチの部分５７による第１の貫通孔のパンチ加工段階の間には、金型部分６０、６１、６２、６３及び金型部分７２が鉛スラグ４０の半径方向外方への膨張を阻止はしないが、鉛スラグ４０は半径方向外方には膨張しない。
【００１６】
図１０は、より前進した状態にある冷間成形プロセスを示されており、スラグ４０は半径方向に変形して過剰の鉛４０ａから分離されている。図１０は、円筒形のパンチの部分５５が、金型部分６０、６１、６２、６３及びエジェクタ・スリーブ７４に向けて、中空の鉛スラグを半径方向外方に膨張させている状態を示している。余剰の鉛４０ａは、エジェクタ・スリーブ７４の内側に位置し、エジェクタ・スリーブ７４の中にある余剰の鉛スラグ４０ｂを押圧している。作用に際しては、図１０に示すように、余剰の鉛４０ｃは、余剰の鉛４０ａ及び余剰の鉛４０ｂによってエジェクタ・スリーブ７４から押し出される。
【００１７】
図１１は、可動金型５０が後退位置にあり、完成されたバッテリ端子として成形された鉛スラグ４０が、金型７０の金型部分７２の側部によって摩擦的に保持されている状態を示している。
【００１８】
図１２は、完成されたバッテリ端子４０を固定金型７０から押し出すエジェクタ・スリーブ７４を示している。
【００１９】
上述のように、本発明のプロセスにおいては、円筒形のコップ形状の鉛スラグを金型の中に置き、段付きのパンチが、単一の操作で、鉛スラグに貫通孔を形成し、該鉛スラグから過剰の鉛を取り除き、鉛スラグの残りの部分を半径方向に変形させてバッテリ容器に装着することのできる完成されたバッテリ端子を形成する。
【００２０】
排出スリーブ７４で余剰の鉛４０ａを除去する作業を理解するために、円筒形のリップ７６によって接続された円筒形の内側面７４、７５の拡大図である図１３を参照する。リップ７６を設ける目的は、余剰の鉛４０ａを捕捉する手段を提供することであり、これにより、ピン５７がスラグ４０から引抜かれる際に、上記リップ７６は、余剰のスラグ４０ａがパンチ５７と共に引き出されるのを防止する。
【００２１】
冷間成形プロセスの間に、パンチ及びエジェクタ・スリーブは協働し、最終的な冷間成形段階の間に、適正な量の鉛が金型の中に残るようにする。図１４は、円筒形のパンチ５５の第１の部分が鉛スラグ４０の周囲の金型室の一端部を封止する際の鉛スラグの最終的な膨張を示している。図１４は、鉛スラグをバッテリ・ポストすなわちバッテリ端子に成形するための金型室が完全に封鎖された時点における鉛スラグ４０を示す拡大図である。パンチの円筒形の表面５５は、エジェクタ・スリーブ７４の開口の中に緊密に嵌合し、これにより、鉛スラグ用の金型室の一端部を封止するような外径を有している。すなわち、截頭円錐形のベース表面５６（領域５６ａ）がエジェクタ７４の内側面７５に係合すると、上記表面は、鉛スラグ４０用の金型室の一端部を完全に封止し、余剰の鉛４０ａをスラグ４０から切断する。同様に、パンチの面５３が、金型室の反対側の端部を完全に封止する。図１４は、余剰の鉛の部分４０ａの切断が始まった時点において、パンチピン５２のベース部分５３が最終的な位置から距離ｘだけ隔置されることを示している。すなわち、鉛スラグ４０の最終的な膨張の前に、余剰の鉛４０ａが鉛スラグ４０から分離され、金型室の両端部が封止される。鉛スラグの周囲の金型室が封止されても、鉛スラグ４０の最終的な半径方向の膨張及び変形が完了する前に、十分なパンチピンのストロークが残っている。すなわち、室の中に残っている鉛スラグ４０の部分は実際に、最終的な圧縮段階のために適正に計量された量の鉛である。最終的な圧縮段階の間に、パンチの面５３は完全な又は部分的な距離ｘだけ移動してバッテリ端子の最終的な形成を行う。鉛は比較的変形し易く且つ非圧縮性であるので、鉛が閉止された金型室を充填すると、金型に作用する圧力は急激に増大する。金型の破壊を防止するために、圧縮性のガスを有する加圧された室（図示せず）を用いて部分６０、６１、６２、６３を閉じ、これにより、十分な圧力をピン５２に与えて鉛スラグ４０の最終的な変形を行う。これは結果的に、十分な圧力が鉛スラグ４０に与えられ、スラグ４０を完成されたバッテリ端子に完全に変形させることを確実にする。
【００２２】
円筒形の端子として成形される円筒形のスラグに関して本発明のプロセスを説明しているが、このプロセスは、米国特許第４，６６２，２０５号に示される如き側方に伸長する部材を有するバッテリ端子を成形するのにも適している。
【００２３】
図１６の参照符号５２は、図８Ａ乃至図１２に概略的に示した段付きの改善されたパンチを示している。パンチ５２の前方部には截頭円錐形の部分５６が設けられ、該截頭円錐形の部分は、パンチ５２の円筒形の端部分５７と、円筒形の中間部分５５との間の遷移部分を形成している。パンチの遷移部分の円錐角θを調節することにより、一般的には最終的なすなわち完成された部品に存在するバリを減少させることができることが判明した。
【００２４】
バッテリ端子のバリを示すために、図１８は、中空の頂部１２の内側のコーナ部から外方に伸長するバリ１０１を有する中空の頂部１２の部分を拡大している。バリ１０１は一般に、押し出された金属の薄い部分を含み、該部分は、距離Ｙだけ半径方向内方に伸長し、また、距離Ｘだけ下方に伸長している。バリの寸法は変化するが、代表的なバリは、約０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）の距離Ｘ、及び、約０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）の距離Ｙを有し、その厚みｔは約０．００２５ｍｍ（０．０００１インチ）である。内部領域１０３は鉛で満たされるので、内側領域にバリ１０１が存在することは通常は何等問題を生じない。しかしながら、端子が粗雑に取り扱われた場合には、バリ１０１が剥離してバッテリ端子の周囲にバッテリ・カバーを成形するために使用されるプラスチックの中へ入り、これにより、バッテリに短絡すなわちショートを生じさせる恐れがある。
【００２５】
本プロセスの改善点は、バリを除去する方法並びに手段を含む。バリを除去するための周知の方法の１つは、正確に必要な量の鉛を金型１３０の中で膨張させることである。他の方法においては、冷間成形プロセスの間に鉛が金型を均一に充填するように、その鉛を金型の中に位置させる。しかしながら、冷間成形プロセスの間に、金型を充満するだけの量の鉛を正確に制御することは困難である。
【００２６】
別の方法においては、既知の過剰の鉛で鉛スラグを形成し、次に、冷間成形プロセスの間にその過剰な鉛を除去する。本プロセスにおいては、過剰の鉛は２つの段階において除去される。最初に、円筒形の鉛スラグの端部にパンチ加工を行い、次に、残っている過剰の鉛を、ピン５２の周囲に延在する環状の部材の中へ押し出す。スラグ１００（図１７）は、ｂ_tで示す底部の厚みを有するものとして図示されていることに注意する必要がある。円筒形の底部１００ａを設ける目的は、成形段階の間の鉛スラグの取り扱いを容易にするためである。すなわち、スラグ１００の底部１００ａは、ピンの端部５７が確実にスラグ１００に係合し、該スラグをスリーブ７４（図９及び図１９）の端部に圧接させる。そのように圧接されると、スラグ１００の端部１００ａは、ピンの端部５７が円筒形のプラグ１００ａ（図１９）の形状の過剰の鉛を除去するために前進し続ける際に除去される。従って、他の手段を用いてスラグ１００を金型の中に着座させる場合には、円筒形のコップ型のスラグではなく環状のスラグを用い、金型１３０の中でバッテリ端子を半径方向に変形させることができる。
【００２７】
部品を冷間成形する際にはバリは問題であるが、鉛スラグを閉鎖型の冷間変形する際の、特に、部品を高速で冷間成形する際の他の問題の１つは、金型を閉じる前に金型から空気を完全に追い出せないことである。従って、冷間成形された部品には局部的な不規則な変形が生ずる恐れがある。捕捉された空気に起因する局部的な変形の問題を解消するために、本発明者は、過剰の材料が追い出される金型の端部付近に、円周方向に隔置された細長い金型通気孔を設けることを提案する。図１９は、鉛スラグ１００を半径方向に膨張させてバッテリ端子にするように協働する金型１３０及び多段型のパンチ５２を示している。図１９においては、前進ストロークを完了していないパンチ５２を示しており、図２０は、前進ストロークを完了したパンチ５２を示している。図１９は、半径方向の膨張プロセスの間に、過剰の鉛１０１が環状の部分１０１を形成し、パンチ５２が前方へ移動する際に、部分５６の前方へ押し出される状態を示している。
【００２８】
金型１３０の周囲には、幅が狭く長い一連の通気通路１２０、１２１が設けられている。通気通路１２１はより大きな排気通路１２３に接続され、また、通気通路１２０はより大きな排気通路１２２に接続されている。通気通路は、空気が逃げることができる程度に狭く、通気通路が金型の空所として作用するのを防止するために、金型の端部に位置している。一般に、通気通路１２０、１２１は、最大約３．１８ｍｍ（０．１２５インチ）までの幅を有することができるが、その深さｄ_xは僅かに約０．０１３ｍｍ（０．０００５インチ）である。小さな深さの排気通路は空気が逃げるのを許容し、従って、金型の中に空気が捕捉されることにより生ずる局部的な変形を防止する。２つの排気通路だけが図示されているが、２つよりも多い又は２つよりも少ない排気通路を半径方向に隔置することができる。一般に、金型１３０の周囲で半径方向に隔置された４乃至６の排気通路が、捕捉された空気を金型から取り除く手段を提供する。
【００２９】
図１９は、本プロセスの他の特徴を示している。端部プラグ１００ａがピンの端部５７に設けられていることに注意する必要がある。端部プラグ１００ａは、スラグ１００（図１７）の底部から押し出され、金型１３０の中で半径方向に膨張する環状のスラグ１００をもたらす。ピン５２の急速な前進運動（矢印で示す）によって、端部プラグ１００ａは、エジェクタ・スリーブ７４の外方へ押し出され、ピン５２がその前進ストロークの終端に到達するに従い、ピンの端部５７から脱落する。従って、余剰の鉛１００ａの第１の部分は、せん断又はパンチ加工プロセスによって、ピン５７によりスラグ１００から除去される。スラグ１００から除去された余剰の鉛の第２の部分は、部分５６の前方で半径方向外方且つ前方へ押圧された際に遷移部分５６の周囲に形成された環状の鉛部材１０１（図１９）を含む。パンチ５２が前方へ移動し続ける際に、環状の余剰の鉛部材１０１は、パンチの部分５５が、金型１３０、及びスリーブ７４の端部と協働することにより、スラグ１００の端部から切断される。パンチ５２の中央を伸長しているのは中央軸線１１０である。中央軸線１１０は、金型１３０及びスリーブ７４と同心円状の関係にある。図１９は、ピンの円筒形の部分５５及び５７の間に設けられ且つこれら部分を互いに円滑に接続する截頭円錐形の遷移部分５６を示している。遷移領域５６は、１５°よりも小さな角度θに維持されている。１１°の遷移角度が好ましい。
【００３０】
角度θが大きくなればなるほど、金型の中に発生する圧力は大きくなり、半径方向の膨張プロセスにより端子を冷間成形する間にバリが生じる可能性が大きくなる。反対に、遷移角度が小さくなると、遷移領域５６は長くなる。遷移領域が過度に長くなり、従って、ピン５２の所要ストローク長が大きくなるのを避けるために、遷移角度θの最小値は約８°にするのが好ましい。
【００３１】
約１１°の遷移角度を用いた場合には、金型部分５５とスリーブ７４の内側との間にバリの形態の金属を形成しようとする過度の変形力を生ずることなく、過剰の金属１０１が端子１００の端部から切断される。遷移領域の最適な角度は種々の要素に応じて変化し得るものであるが、完成された部品を観察することにより適正な角度を容易に決定することができる。完成された部品が完全に充填されていない場合、すなわち、完成された部品の密度が低い場合には、遷移角度が小さ過ぎると言うことができる。反対に、遷移角度が大き過ぎる場合には、金型の中に過剰の変形圧力が生じ、金型１３０とスリーブ７４との間の分離面からバリが出てしまう。
【００３２】
冷間成形を用いてバッテリ端子を形成するのが好ましいが、ある種のバッテリ端子の形態においては、冷間成形によっては適正な寸法に形成することができない。その顕著な例は、外側フランジを有し、該フランジの下側に何等かのタイプの溝すなわち酸封止リングが設けられているバッテリ端子である。図２１及び図２２は、冷間成形することが困難なそのようなバッテリ端子を示している。図２１は、そのようなバッテリ端子の側面図であり、図２２は、そのような端子の断面図である。
【００３３】
図２１は、截頭円錐形の頂部１５１と、半径方向に伸長するフランジ１５２とを備えるバッテリ端子１５０を示しており、上記フランジには、バッテリ端子の周囲で半径方向に伸長する円筒形のスカート１５３が設けられている。矩形状の一連の突起１５４が、フランジ１５４から下方に伸長し、且つ、端子の下方部分１５５から半径方向外方に伸長している。
【００３４】
図２３は、フランジ１５２の下側の全周にわたって伸長するＶ字型の溝１５６を示している。Ｖ字型の溝１５６の存在は、通常のバッテリ端子の冷間成形に問題を生ずる。すなわち、バッテリ端子の冷間成形プロセスにおいては、鉛は、金型の空所が完全に充填されるまで、パンチによって半径方向外方へ変形され、これにより、完成されたバッテリ端子を形成する。図２１及び図２２に示すバッテリ端子を成形するために半径方向外方へ変形すべき鉛に関しては、この鉛は、半径方向外方へ流動するだけではなく、Ｖ字型の溝１５６の狭い部分の周囲を逆方向に流動する必要がある。Ｖ字型の溝は、図２３に詳細に示されている。フランジ１５２が半径方向外方へ伸長し、溝１５６の半径方向外方にはスカート１５３が設けられていることに注意する必要がある。矢印は、冷間成形プロセスの間に金属が流れる概ね半径方向外方の方向を示している。Ｖ字型の溝１５６がない場合には、図８Ａ乃至図１２に示すように、金属を半径方向外方に容易に成形することができる。しかしながら、溝１５６の頂点付近で金属を変形させてスカート１５３を形成することは困難となり、その理由は、金型の間にバリを生ずる恐れのある過剰な圧力が必要とされ、また、ある場合には、空所の中に空隙が残り、欠陥のあるバッテリ端子を生ずる恐れがあるからである。
【００３５】
本プロセスは、フランジを有し、該フランジには狭いネックすなわち細いネック領域が設けられるバッテリ端子を冷間成形するための方法及び装置を提供する。バッテリ端子のフランジに細いネック領域を形成するための本装置のプロセスを理解するために、図２４乃至図２８を参照する。
【００３６】
図２４は、可動金型２００、並びに固定金型２０１を示している。金型２０１は金型７０と同様であり、バッテリ端子の頂部を形成するための截頭円錐形の凹所２２１を有する金型空所２２０を備えている。エジェクタ・スリーブ７９と同様であり完成された部品を排出するためのインジェクタ・スリーブ２２３が、金型２０１の中に設けられている。可動金型２００は摺動可能なパンチピン２０２を備えている。パンチピン２０２は、環状の端面２１３と、円筒形の部分と、截頭円錐形の接続領域２０５と、別の截頭円錐形の領域２０６と、端面２１６を有する円筒形の部分２０７とを備えている。
【００３７】
部分２０７の直径は、鉛スラグ１５０の内径よりも若干大きく、従って、鉛スラグは、該スラグ１５０とパンチの部分２０７との間の摩擦的な係合により、パンチの部分２０７に摩擦的に接触した状態に保持される。パンチ２０２は、図示しない駆動源によって駆動され、スリーブ２６３の中で摺動する。
【００３８】
ピン２０２に設けられているのはスリーブ金型２０４であり、このスリーブ金型は、図２１及び図２２に示すようなバッテリ端子のフランジの下側のＶ字型の環状の溝、並びに、バッテリ端子の周囲に設けられるロック突起を形成する。
【００３９】
完成されたバッテリ端子を２段階の操作で成形するプロセスを理解するために、図２４乃至図２８を参照する。図２４は、金型２００及び２０１の間でピン２０７の適所に保持された鉛スラグ１５０を示している。この位置において、スラグは変形プロセスを開始するための準備が調っている。
【００４０】
図２５は、金型２００が金型２０１に当接し、また、パンチ２０２が鉛スラグ１５０の中に伸長して該鉛スラグを貫通している状態を示している。図２５は、鉛スラグ１５０が、空所２２１ａの中へ向けて半径方向外方に押圧されている状態を示している。スラグの一端部１７５が金型２０１から押し出されている。図２５に示す状態においては、金型スリーブ２０４は、環状の室２１６の中に設けられる圧縮バネ２１５の作用により、パンチの端面２１３に当接している。図２５に示す状態においては、金属１５０ａは、バッテリ端子の空所２２１ａを部分的に充填しているだけであることに注意する必要がある。
【００４１】
図２６は、バッテリ端子のフランジ領域にＶ字型の溝１５６（図２３）を形成し始めている状態を示している。金型スリーブ２０４は、円筒形の端面２１３によって、距離ｘpだけ前方へ移動されていることに注意する必要がある。バネ２１５が、金型スリーブ２０４の前方への運動を許容する。半径方向外方に位置する鉛１５０ｂはフランジ１５２を形成し、ピン２０２に沿って軸方向に摺動可能な金型２０４によってフランジ１５２の下側にＶ字型の溝１５６が形成される。
【００４２】
図２７は、ピン２０２がそのストロークの底部にあり、スリーブ２０４がｘfで示す距離だけ伸長している状態を示している。バネ２１５は環状の室２１６の中で完全に圧縮されていることに注意する必要がある。これは、上記ストロークの後の部分にある。スリーブ２０２の対向する端部は、フランジ１５２を変形させてフランジ１５２の下側にＶ字型の溝１５６（図２３）すなわち酸封止リングを形成する。金型スリーブが図２７に示す位置にある時に、バッテリ端子１５０は完成された状態にあり、使用することができる。
【００４３】
図２８は、金型２００及び２０１が分離され、完成されたバッテリ端子１５０が、エジェクタ・スリーブ２２３によって取り出される準備が調っている状態を示している。金型スリーブ２０４はその後退した状態に戻り、圧縮バネ２１５は膨張して金型スリーブ２０４を左側へ移動させ、別のバッテリ端子を形成するための適所に位置させていることに注意する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、バッテリ・カバーに挿入されたバッテリ端子を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の線２−２に沿って示す断面図である。
【図３】図３は、図１の線２−２に沿って示す断面図であるが、バッテリ端子は断面で示されていない。
【図４】図４は、図３の線４−４に沿って示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の教示に従ってバッテリ端子に冷間成形するために使用される円筒形の金属スラグを示している。
【図６】図６は、図５の円筒形のスラグの面を直角にした状態を示している。
【図７】図７は、図６の円筒形のスラグの一端部に円筒形の空所すなわち凹所を形成した状態を示している。
【図８】図８Ａは、スラグをバッテリ端子に冷間成形するための可動金型ケース及びこれと協働する固定金型ケースを示す断面図であって、これら金型は開位置にある状態で示されている。
図８Ｂは、図８Ａの線８Ａ−８Ａに沿って可動金型ケースを示す図である。
【図９】図９は、図８Ａの可動金型ケース及びこれと協働する固定金型ケースが部分的に閉じた位置にある状態を示す図である。
【図１０】図１０は、図８Ａの可動金型ケース及びこれと協働する固定金型ケースが更に閉じた位置にある状態を示す図である。
【図１１】図１１は、図８Ａの可動金型ケース及びこれと協働する固定金型ケースが、バッテリ端子を成形した後の開位置にある状態を示している。
【図１２】図１２は、図８Ａの可動金型ケース及びこれと協働する固定金型ケースが排出位置にある状態を示している。
【図１３】図１３は、余剰の鉛を取り除くための保持リップを示す拡大図である。
【図１４】図１４は、最終的な変形を受ける前の鉛スラグを示す拡大図である。
【図１５】図１５は、金型が開く直前の最終的な変形を受けた鉛スラグを示している。
【図１６】図１６は、本発明のパンチを示す側面図である。
【図１７】図１７は、円筒形のコップの形状に冷間成形された鉛のスラグの断面図である。
【図１８】図１８は、バッテリ端子のバリを示す拡大断面図である。
【図１９】図１９は、余剰の鉛を金型から押し出す遷移ゾーンを示す断面図である。
【図２０】図２０は、余剰の鉛を金型から押し出すパンチを示す断面図である。
【図２１】図２１は、細いネック領域を有するフランジを備えたバッテリ端子の立面図である。
【図２２】図２２は、図２１のバッテリ端子の断面図であって、バッテリ端子のフランジの細いネック領域を示している。
【図２３】図２３は、図２２の一部を拡大して示している。
【図２４】図２４は、図２１のバッテリ端子を冷間成形するストロークの開始時点にある２つの金型を示している。
【図２５】図２５は、金属を半径方向外方へ膨張させてフランジ付きのバッテリ端子の空所を形成する金型パンチを示している。
【図２６】図２６は、バッテリ端子のフランジを細くするストロークの開始時点にある摺動可能なスリーブ金型を示している。
【図２７】図２７は、ストロークの終端にある摺動可能なスリーブ金型を示している。
【図２８】図２８は、図２７の完成されたバッテリ端子を成形した後に後退した状態にある摺動可能なスリーブ金型を示している。
【符号の説明】
１０バッテリ端子１１バッテリ容器
１２頂部１３外側面
１５凹所（トルクロック）１６、１７、１８酸封止リング
２０突出部材４０円筒形の鉛スラグ
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ過剰の鉛
４１第２の端部１４３第１の端部
５０可動金型ケース５２パンチ
７０固定金型ケース７１外側部材
７２金型７４エジェクタ・スリーブ

Claims

バッテリ容器（１１）から偶発的に外れないようにバッテリ容器に対して耐漏洩性を備えて係止可能なバッテリ端子（１０）であって、
バッテリ・グリッドに対する接続部を形成する開口（１４）、バッテリ容器（１１）に係合する部分、並びにバッテリ容器に係合しない部分を有し、
前記バッテリ容器に係合する部分は、該係合する部分の外周面に形成された複数の酸封止リング（１６、１７、１８）を含み、該酸封止リングは、該酸封止リングとバッテリ容器との間に形成される接合部から電解質が漏洩するのを防止し、
前記バッテリ容器に係合する部分は、複数の截頭円錐形の空所を有する環状のトルクロック部材（１５）を有し、前記截頭円錐形の空所は、ベース領域（Ｗ１）及び頂部領域（Ｗ２）を有し、前記ベース領域（Ｗ１）は頂部領域（Ｗ２）よりも大きく、前記ベース領域（Ｗ２）は、前記開口（１４）の中心に関し頂部領域（Ｗ１）の半径方向外方に設けられることを特徴とするバッテリ端子。
請求項１のバッテリ端子において、前記各々の截頭円錐形の空所は中央軸線（Ｃｘ）を有し、前記各々の截頭円錐形の空所の中央軸線（Ｃｘ）は、共通の点（Ｐ）に収束し、前記各々の截頭円錐形の空所は、隣接する截頭円錐形の空所から等間隔で隔置されることを特徴とするバッテリ端子。
請求項１又は２のバッテリ端子を冷間成形する方法において、
第１の端部及び第２の端部を有する鉛スラグ（４０）を２つの金型（５０、７２）の間に置く段階と、
前記鉛スラグの周囲の少なくとも２つの金型部分を半径方向において閉鎖することにより、前記鉛スラグの周囲にバッテリ端子の形状の金型室を形成する段階と、
パンチピン（５２）の端部を前記鉛スラグの端部に押し込むことにより、前記鉛スラグの第１の端部に穴空けを行う段階と、
前記パンチピンの端部を前記鉛スラグの中に押し込み、過剰の鉛を前記金型室から押し出す段階と、
前記過剰の鉛が前記鉛スラグの前記第１の端部から切断されるまで、前記パンチピンを前記鉛スラグの前記第１の端部の中へ押し込み続ける段階と、
前記鉛スラグを、前記金型室によって形成される完成されたバッテリ端子の形状に変形させる段階と、
前記鉛スラグの周囲の前記金型部分を分離させ、前記金型室を、完成されたバッテリ端子の外側形状から解放する段階と、
前記完成されたバッテリ端子を前記金型室から排出する段階とを含む方法。
請求項３の方法において、前記金型室を閉鎖する段階を、前記パンチピン（５２）の２つの別個の領域で行うことを特徴とする方法。
請求項１又は２のバッテリ端子を形成する装置において、
第１の固定金型ケース（７０）と、
バッテリ端子のある部分の形状を有する空所を備える第１の金型（７２）と、
閉じた時にバッテリ端子の他の部分の形状を有する空所を備える分割型の金型（６０−６３）と、
中央の開口を有すると共に、前記第１の固定金型ケースに対して相対的に摺動して前記第１の金型から完成されたバッテリ端子を排出するためのエジェクタ・スリーブ（７４）と、
前記分割型の金型が鉛スラグの周囲で収縮した時に、完成されたバッテリ端子を形成するための段付きのパンチピン（５２）とを備え、
前記パンチピンは、前記分割型の金型の中に位置する前記鉛スラグの端部を穴あけするための第１の領域（５７）を有し、
前記パンチピンは、前記鉛スラグを収容する金型室の一端部を封止すると共に前記鉛スラグから余剰の材料を切断するための第２の領域（５５）を有し、
前記パンチピンは、前記鉛スラグの中へ押し込まれる際に、前記鉛スラグの残りの部分を半径方向に膨張させて完成されたバッテリ端子にするための第３の領域（５４）を有し、
前記パンチピンが前記完成されたバッテリ端子を形成した後に、前記パンチピンは前記完成されたバッテリ端子から引抜くことができ、
前記分割型の金型は、前記完成されたバッテリ端子とは関係無く自由に動けるように半径方向に膨張することができることを特徴とする装置。
請求項５の装置において、前記分割型の金型（６０−６３）は４つの部分を有し、前記パンチピン（５２）は、前記パンチピンが前記金型室の中へ更に押し込まれることにより前記鉛スラグの残りの部分が前記金型室を完全に充填して完成されたバッテリ端子を形成するように、前記金型室の他端部を閉止するための端面（５３）を有し、前記パンチピンは、前記第１の領域（５７）を形成する第１の円筒形の部分を、前記第２の領域（５５）を形成する第２の円筒形の部分に接続する遷移部分（５６）を有しており、該遷移部分（５６）は、１５°よりも小さな角度を有しており、鉛が前記金型の中で半径方向に膨張された時に、前記鉛に作用する圧力が前記バッテリ端子の周囲にバリが形成されるような圧力まで増大することなく、前記スラグから鉛が切断されることを特徴とする装置。
請求項３の方法において、遷移部分（５６）を有するパンチピン（５２）を前記鉛スラグに貫入させることによって、過剰の鉛を金型室の側方且つ前方へ押し出しながら、前記鉛スラグを前記金型室の中で半径方向に膨張させる段階を備え、
前記遷移部分（５６）は、前記パンチピンの中央軸線に対して約１１°の角度を形成し、これにより、前記鉛の一部を半径方向に押圧すると同時に鉛の別の部分を前記遷移部分の側方且つ前方へ押圧して前記別の部分を前記金型室の外側に出すことにより前記鉛スラグに作用する半径方向の膨張力を制限し、実質的にバリのない完成されたバッテリ端子を冷間成形することを特徴とする方法。
請求項１又は２のバッテリ端子を冷間成形する方法において、
中央軸線、第１の端部及び第２の端部を有する鉛スラグ（１５０）を、半完成品のバッテリ端子の形状の金型空所を有する２つの金型（２００、２０１）の間に置く段階と、
前記鉛スラグを前記金型空所の中で外方へ膨張させて前記金型空所を充填し、半径方向に部分的に伸長するフランジ（１５２）を有する半完成品の冷間成形されたバッテリ端子を形成する段階と、
別の金型（２０２）を前記半径方向に伸長するフランジ（１５２）の中へ入れて前記フランジの形成を完了し、これにより、完成されたバッテリ端子を形成する段階と、を含む方法。
請求項１又は２のバッテリ端子を形成する装置において、
半完成品のバッテリ端子のある部分の形状を有する空所を具備する第１の金型（２００）と、
バッテリ端子の別の部分の形状を有する空所を具備する第２の金型（２０１）と、
中央軸線及び第１の表面を有すると共に、鉛スラグの中へ入って該鉛スラグを半径方向に膨張させる段付きのパンチピン（２０２）と、
前記段付きのパンチピンに対して相対的に軸方向に摺動可能な別の金型とを備え、前記段付きのパンチピンが前記鉛スラグの中へ入って半完成品のバッテリ端子を形成する時に、前記別の金型は前記鉛スラグを軸方向及び半径方向に変形させ、これにより、完成されたバッテリ端子を形成することを特徴とする装置。
請求項９の装置において、前記別の金型を後退した位置に保持する圧縮バネを備え、該圧縮バネは、前記段付きのパンチピン（２０２）のストロークのある部分の間は圧縮する程度に十分に弱いことを特徴とする装置。