JP5112691B2 - バッテリおよび密封式の接触端子ブッシングの製造法 - Google Patents
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Description
本発明は、ハウジングに設けられた少なくとも１つのセルと、少なくとも１つのセルに電気接続されておりかつハウジング壁部を通って延びているコンタクトエレメントとを具備するバッテリに関し、コンタクトエレメントの回りは、夫々、プラスチック密封要素で注入成形されており、各々のプラスチック密封要素は、ハウジング壁部に平らに形成されている支え面を有する。
更に、本発明は、複数のバッテリにおける密封式の接触端子ブッシングを製造する方法に関する。コンタクトエレメントは、少なくとも１つのセルに電気接続されており、ハウジング壁部を通って延びている。
DE 28 33 416 B1およびEP 0 105 416 B1からは、バッテリ用の気密または液密の端子密封部材が公知である。これらの端子密封部材では、セルの結合のために用いられる端子の回りは、熱可塑性プラスチックのコンパウンドで注入成形されている。このコンパウンドはバッテリのハウジング壁部と接触され、突合せ溶接で溶着されている。それ故に、環状の溶接シームはコンパウンドとカバーの間の外側シームに形成される。突合せ溶接の代わりに、超音波溶接法または摩擦溶接が提案される。
これらの端子密封部材は、用いられる材料（例えば、ニッケル、アルミニウム、銅、鋼）の故に、鉛バッテリには適切であるが、ニッケル金属水酸化物（ＮｉＭＨ）のおよびリチウム・イオンのバッテリには適切ではない。
従って、本発明の課題は、ハウジングに設けられた少なくとも１つのセルと、複数のコンタクトエレメントとを有し、これらのコンタクトエレメントは密封式にハウジング壁部を通って延びていてなる、改善されたバッテリ、特に、ニッケル金属水酸化物のまたはリチウム・イオンのバッテリを、提供することである。
上記課題は、本発明に係わるバッテリによって、本発明に基づき、第１の溶着部分である支え面が、この支え面に直接隣接しておりかつ第２の溶着部分であるハウジング壁部に、コンタクトエレメントの回りを囲みかつ支え面とハウジング壁部との間の接触面に形成された溶接シームによって、レーザ透過溶着されており、２つの溶着部分の一方は、レーザビームに対し少なくとも部分的に透過性を有し、他方の溶着部分はレーザ光を吸収し、その結果、支え面は、レーザビームを隣接の他方の溶着部分に透過させかつ支え面に吸収させることによって、ハウジング壁部に溶着されることができることによって、解決される。
レーザ透過性のまたはレーザ吸収特性のプラスチックからなる縦形の管要素および／または壁要素を結合するための、原理的には例えばDE 199 16 786 A1から公知のレーザ透過溶着法によって、出来る限り僅かな熱供給で、プラスチック密封要素とハウジング壁部との非接触の摩耗のない結合を形成することが可能である。レーザ透過溶着法は、短い加工時間しか要しないので、比較的速い。その上、ツールコストは僅かであり、レーザ透過溶着法は、製造上、高い融通性を供する。
更に、プラスチック密封要素の支え面を、ハウジング壁部に、従来の突合せ溶接で外縁に製造される溶接シームの代わりに、支え面とハウジング壁部の間の接触面に形成される溶接シームによって溶着することは、デッドスペースが全然必要でなく、プラスチック密封要素の、ハウジング壁部への溶着が、製造技術的な理由から、レーザ透過溶着法によって初めて可能になる、という利点を有する。
コンタクトエレメントが、その周囲に、環状の突起部を有し、プラスチック密封要素が突起部を完全に囲繞することは、好都合である。かくして、平滑なコンタクトエレメントの回りの注入成形に比較して改善された気密性および液密性が達成される。その代わりにまたはそれに加えて、コンタクトエレメントは、その周囲に、環状の複数の窪みをも有する。プラスチック密封要素が窪みを完全に充填するのは、プラスチック密封要素が、突起部および／または窪みの領域で、コンタクトエレメントの回りに注入成形された後である。
吸収特性を改善するために、プラスチック密封要素の支え面および／またはハウジング壁部が、割り当てられた支え面の領域で、添加剤または充填剤を有することは好ましい。その代わりにまたはそれに加えて、レーザ光を吸収する着色層も、吸収特性を改善するために、支え面および／または、ハウジング壁部の、支え面に直接当接する表面に設けられていてもよい。
レーザ透過性のハウジング壁部の透過の際に、レーザ光は、プラスチック密封要素の、レーザ吸収特性の支え面において吸収され、場合によっては部分的に反射される。それ故に、支え面は加熱され、隣接のハウジング壁面に溶着される。
しかし、レーザビームの吸収は、ハウジング壁部の、プラスチック密封要素への境界面においてもなされることができる。それ故に、ハウジング壁部の全面が加熱される。
プラスチック密封要素がハウジング壁部を保持するための溝を有することは特に好都合である。このとき、プラスチック密封要素を、ハウジング壁部の貫通孔の領域で、溝によって、液密にハウジング壁部へ押さえ付けることができる。この実施の形態は、特に、セルから隔壁を通って隣接のセルへ延びているセル・コネクタのために適切である。この場合、溝の、ハウジング壁部への溶着は、必須というわけではない。従って、これらの溝を、製造中にレーザ透過溶着法が接近できない領域に形成することができることは好都合である。
コンタクトエレメントが、ハウジング壁部を構成するハウジングカバーを通って外側へ延びている端子、あるいは複数の隣接のセルの結合のためにバッテリ用ハウジングのハウジング壁部を構成する隔壁を通って延びているセル・コネクタであることは好ましい。
更に、本発明の課題は、上記バッテリにおける密封式の接触端子ブッシングを製造するための、改善された方法を提供することである。
上記課題は、以下の工程によって解決される。
-コンタクトエレメントの回りをプラスチック密封要素で注入成形すること。このプラスチック密封要素は、ハウジング壁部に平らに形成されることができる支え面を有する。
-プラスチック密封要素の支え面をハウジング壁部あてがうこと。
-支え面を、直接隣接しているハウジング壁部に、レーザビームでレーザ透過溶着すること。このレーザビームは、少なくとも部分的に透過性のあるハウジング壁部を通って、支え面が隣接のハウジング壁部に溶着されるように反射する支え面に当たる。溶接シームはコンタクトエレメントの回りを囲み、支え面とハウジング壁部との間の接触面にある。
本発明では、かくて、プラスチック密封要素で回りを注入成形された従来の接触端子ブッシングにおいて、ハウジング壁部に密接するプラスチック密封要素は、レーザ透過溶着法で溶着される。この場合、レーザ光は、少なくとも部分的に透過性のあるハウジング壁部を通って、レーザ吸収特性の支え面へ導かれる。レーザ光の吸収および場合によっては反射によって、支え面が加熱される。それ故に、支え面は、支え面とハウジング壁部との間の接触面で、隣接するハウジング壁部と共に溶着される。
吸収特性を改善するために、コンタクトエレメントの回りへの注入成形の前に、添加剤または充填剤をプラスチック材料に入れることができる。しかし、吸収特性の改善のために、レーザ光を吸収する着色層を支え面に形成することおよび／または、支え面との接触のために設けられている、ハウジング壁部の表面を形成することも可能である。
接触端子ブッシングを、ハウジング壁部に、しかもレーザ透過溶着法にとって接近できない個所に液密に取り付けるために、取分けそのために、溝をプラスチック密封要素に形成し、プラスチック密封要素を、溝によって、ハウジング壁部へ押さえ付けることは好都合である。この場合、溝の領域には、更なる溶着はもはや必須というわけではない。
以下、添付した図面を参照して、本発明を典型として詳述する。図１は、液密および気密に閉じられておりかつプラスチックからなるハウジング２を有するバッテリ１を示す。このハウジングを通って、バッテリ１を電気接続するための端子３ａ，３ｂが延びている。端子３ａ，３ｂはプラスチックのハウジング２のハウジングカバー４を通って、ハウジングカバーから突き出ている。これらの端子の回りにはプラスチック密封要素５が注入成形されている。プラスチック密封要素は、部分的には、ハウジングカバー４に形成された孔を通って、外側へ延びている。
本発明では、プラスチック密封要素５は、レーザ透過溶着法で、ハウジングカバー４に溶着されている。レーザビームが、少なくとも部分的にレーザ光に対し透過性のハウジングカバー４を通って導かれ、プラスチック密封要素５の、ハウジングカバー４に隣接する支え面にぶつかるのである。プラスチック密封要素５のこの支え面は、レーザ光の吸収特性を有するので、プラスチック密封要素５の支え面を溶かしかつハウジングカバー４と溶着する熱が発生される。かくして形成された溶接シーム６は、プラスチック密封要素５の支え面とハウジングカバー４との間の接触面にあり、端子３ａおよび３ｂの回りにすべらかに環状に延びている。溶接シーム６を形成するために、ハウジングカバー４は、例えばクランプ装置によって、プラスチック密封要素５に押さえ付けられる。それ故に、支え面とハウジングカバー４との間の接触は、レーザ透過溶着中、保証されている。
接触面の十分な吸収度を保証するために、プラスチック密封要素５は、特に支え面に、適切な添加剤または充填剤を有してもよい。しかし、色付けによって、好ましくはレーザ光を吸収する着色層を用いて、プラスチック密封要素５の支え面と、例えばハウジングカバー４の、ハウジング壁部との間の接触面の、その吸収特性および場合によっては反射性を高めることも考えられる。
図２は図１のバッテリ１の部分の断面図を示す。プラスチック密封要素５が、端子３の周囲に、液密および気密に注入成形されていることが明らかになる。この場合、端子３の周囲に、環状の溝の形の窪みが設けられている。溝は、プラスチック密封要素５によって、完全に充填されている。プラスチック密封要素５は、ハウジングカバー４の内側に平らに形成されている支え面を有するフランジを具備する。フランジの領域には、プラスチック密封要素５が、レーザ透過溶着法で、すべらかに環状の溶接シーム６により、ハウジングカバー４に結合される。かくして、端子３をハウジングカバー４に液密および気密に貫通することが保証される。
更に、セル・コネクタ７が、左側のセル８ａおよび右側のセル８ｂに電気接続するために設けられていることが認められる。このセル・コネクタ７は、セル・コネクタ７のための貫通孔を有する隔壁９を通って、延びている。セル・コネクタ７の回りは、プラスチック密封要素５で注入成形されている。同様に、プラスチック密封要素５によって完全に充填される複数の追加の窪みまたは溝が設けられている。
プラスチック密封要素５の側縁および下縁には溝１０が設けられている。その目的は、プラスチック密封要素５を液密に隔壁９へ押さえ付けるためである。このとき、追加の溶着は溝１０の領域ではもはや不要である。プラスチック密封要素５は、レーザ透過溶着法によって、ハウジングカバー４への支え面のみに溶着される。
セル・コネクタ７は一部構成または複数構成であってもよい。セル・コネクタ７の結合は、着脱可能なまたは固定式の方法で、知られるように、例えばねじ、リベット、溶着、クリンチ、プレスまたはクレンチ接合（Durchsetzfuegen）によってなされることができる。
更に、ハウジングカバー４には、知られているように、充填用開口部１１およびバルブ用開口部１２が設けられていてもよい。これらの充填用開口部１１およびバルブ用開口部１２も、レーザ透過溶着することができることは好都合である。
Claims (11)
- ハウジング（２）内に設けられた少なくとも１つのセル（８ａ，８ｂ）と、少なくとも１つのセル（８ａ，８ｂ）に電気接続されておりかつプラスチックのハウジング壁部（４，９）を通って延びているコンタクトエレメント（３，７）とを具備するバッテリ（１）であって、前記コンタクトエレメント（３，７）の回りには、プラスチック密封要素（５）が注入成形されており、プラスチック密封要素（５）は、前記ハウジング壁部（４，９）の所定の平面と当接する平面を有する支え面を有してなるバッテリにおいて、
第１の溶着部分である前記支え面は、この支え面に当接しておりかつ第２の溶着部分であるハウジング壁部（４，９）の前記所定の平面に、前記コンタクトエレメント（３，７）の回りを囲みかつ前記支え面の平面と前記ハウジング壁部（４，９）の前記所定の平面との間の当接面に形成された溶接シームによって、レーザ透過溶着されており、前記第１並びに第２の溶着部分の一方は、レーザ光に対し少なくとも部分的に透過性を有し、他方の溶着部分はレーザ光を吸収し、その結果、前記支え面は、レーザ光を前記一方の溶着部分を透過させかつ前記支え面に吸収させることによって、前記ハウジング壁部（４，９）の前記所定の面に溶着されることができることを特徴とするバッテリ（１）。 - 前記コンタクトエレメント（３，７）は、その周囲に、環状の突起部を有し、前記プラスチック密封要素（５）は、前記突起部を囲繞することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ（１）。
- 前記コンタクトエレメント（３，７）は、その周囲に、環状の窪みを有し、前記プラスチック密封要素（５）の一部は、前記窪みを充填することを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリ（１）。
- 前記プラスチック密封要素（５）の前記支え面の平面と前記ハウジング壁部（４，９）の前記所定の平面との少なくとも一方は、前記所定の平面と支え面の平面との少なくとも一方に当接した前記支え面の平面と所定の平面との少なくとも一方の領域で、レーザ光の吸収特性を改善するために、添加剤または充填剤を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記載のバッテリ（１）。
- 前記支え面の平面と前記ハウジング壁部（４，９）の前記所定の平面との少なくとも一方は、レーザ光の吸収特性を改善するために、レーザ光を吸収する着色層を有することを特徴する請求項１ないし４のいずれか１に記載のバッテリ（１）。
- 前記プラスチック密封要素（５）は、前記ハウジング壁部（４，９）を保持するための溝を有し、プラスチック密封要素（５）は、前記ハウジング壁部（４，９）に形成された貫通孔の領域で、前記溝によって、前記ハウジング壁部（４，９）へ液密に押さえ付けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１に記載のバッテリ（１）。
- 前記コンタクトエレメント（３，７）は、前記ハウジング壁部（４）を通って前記ハウジング（２）の外側に延びている端子（３）と、前記セル（８ａ，８ｂ）と前記ハウジング（２）内の隣接するセル（８ａ，８ｂ）へと電気的接続のために延びているセル・コネクタ（７）との少なくとも一方であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１に記載のバッテリ（１）。
- コンタクトエレメント（３，７）が、少なくとも１つのセル（８ａ，８ｂ）に電気的に接続されており、プラスチックのハウジング壁部（４，９）に形成された貫通孔を通って延びている、バッテリ（１）における密封式の接触端子ブッシングを製造する方法であって、この方法は、
前記貫通孔に、前記コンタクトエレメント（３，７）を挿入する工程と、
前記ハウジング壁部（４，９）に、前記コンタクトエレメント（３，７）の回りで前記貫通孔中にプラスチック密封要素（５）を、注入成形する工程と、
前記プラスチック密封要素（５）の支え面の平面を、前記ハウジング壁部（４，９）の所定の平面に当接させる工程と、
前記支え面の平面を、前記ハウジング壁部（４，９）の前記所定の平面に、レーザ光でレーザ透過溶着する工程とを具備し、
前記レーザ光は、少なくとも部分的に透過性のある前記ハウジング壁部（４，９）を通って、前記支え面の平面が前記ハウジング壁部（４，９）の前記所定の平面に溶着されるように前記支え面に当たる、方法。 - レーザ光の吸収特性を改善するために、添加剤または充填剤を前記プラスチック密封要素（５）のためのプラスチック材料に入れることを特徴とする請求項８に記載の方法。
- レーザ光の吸収特性の改善のために、レーザ光を吸収する着色層を前記支え面の平面に形成する工程と、前記ハウジング壁部（４，９）の前記所定の平面に形成する工程との少なくとも一方の工程を具備することを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
- 前記ハウジング壁部（４，９）を保持するために、溝を前記プラスチック密封要素（５）に形成し、このプラスチック密封要素（５）を、前記ハウジング壁部（４，９）の前記貫通孔の領域で、前記溝によって、前記ハウジング壁部（４，９）へ液密に押さえ付けることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１に記載の方法。
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