JP5477627B2 - 蓄電池用蓋、蓄電池用蓋の射出成形方法、及びその蓄電池用蓋を備えた蓄電池 - Google Patents

Description

本発明は、特に自動二輪車用への搭載に適した蓄電池に関し、詳しくは、蓄電池用蓋、蓄電池用蓋の射出成形方法、及びその蓄電池用蓋を備えた蓄電池に関するものである。

上記の自動二輪車用への搭載に適した蓄電池は、電槽側から上方へ突出する極柱が挿入されて溶接される筒状のブッシングを蓋の内部に備えさせ、そのブッシングから水平方向前方側に形成された切欠き部に配置される端子を該ブッシングに連結することにより端子が蓋から飛び出すことがない上下方向にコンパクトな蓄電池を構成することができるようになっている。このような構成とすることで、従来と同様な大きさの蓄電池を構成した場合には、出力を従来に比べて大きくすることができる利点があり、近年用いられている構成である。

そして、このような蓄電池として、図５に示すように、電槽を閉じるための合成樹脂製の蓋２に、切欠き部３又は凹部を形成し、切欠き部３又は凹部に端子４を備え、電槽から延びる、電力を取り出すための極柱５が挿入されて溶接される筒状のブッシング６を蓋２内に備え、このブッシング６の上部側とブッシング６と水平方向で並置される端子４の下部側とを連結するための導通部７を備え、蓋２内に備えさせたブッシング６を上方から覆うための補助蓋９を備えてなる蓄電池において、端子４とブッシング６と導通部７とが一体成形により端子部８を構成するとともに、前記導通部７の側面に外側に突出する環状の突起部７Ｔを備え、端子部８のうちの少なくともブッシング６の下側部分６Ｂと該導通部７とがインサート成形により蓋２に埋め込まれているものが公知である（特許文献１参照）。
また、同様の構造の蓄電池は、特許文献２にも示されている。

特許文献１に記載された蓄電池においては、端子４にナットは固定されていない。
このような蓄電池への外部リード線の接続は、特許文献１の段落［００１７］に記載されたように、端子４の内部（空洞部）にナットを位置させ（図６に示された端子４の左板部４Ｄの四角穴から直方体のナットを空洞部に挿入し）、天板部（上面板部）４Ａと前板部（前面板部）４Ｂに形成された貫通孔４Ｋ１、４Ｋ２からボルトを挿入し、螺合させることで行っている。そして、締付け時のトルクによって樹脂から端子部８が剥離するのを防止するために、図５に示され、段落［００１６］に記載されたように、端子４の下端に蓋成形時の樹脂にて埋設されてアンカー効果を発揮する板状で小判状のアンカー部４Ｔを一体形成している。

ところが、特許文献１に記載されているようなナットは、ネジ孔が一つであり、端子の貫通孔４Ｋ１、４Ｋ２のいずれか一方からしかボルトが挿入できないため、外部リード線を接続したい方の貫通孔とナットのネジ孔とが一致するように、その都度ナットの向きを変更せざるをえないので、外部リード線の接続時に端子の空洞部にナットを挿入するのに手間がかかり、また、ナットが落下するという問題があった。

特開２００９−０４３４４１号公報 ＷＯ ２００９／１３１２２８ Ａ１

本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、外部リード線の接続時に端子の空洞部にナットを挿入する手間を省くことができ、ナットの落下を防止することができるような蓄電池用蓋、蓄電池用蓋の射出成形方法、及びその蓄電池用蓋を備えた蓄電池を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
（１）空洞部を有する端子と、電槽内の極板群から延びる極柱が挿入されて溶接される筒状のブッシングと、両者を連結する導通部が一体成形により構成された端子部が、合成樹脂製の蓋にインサート成形された蓄電池用蓋において、ナットが前記端子の空洞部に挿入されてインサート成形されることにより固定されたことを特徴とする蓄電池用蓋である。
（２）前記インサート成形時の合成樹脂の射出成形圧力により前記端子の底部が変形し、前記ナットが押圧されて前記端子の空洞部に固定されたことを特徴とする前記（１）の蓄電池用蓋である。
（３）前記端子及び前記端子の空洞部に挿入されたナットがそれぞれ直方体状を有し、前記端子の貫通孔及びその貫通孔と連通するナットのネジ孔が、長方形状の上面から下面に向けた箇所及び長方形状の前面から背面に向けた箇所の少なくとも２箇所に、かつ互いに交差しない位置に形成されていることを特徴とする前記（１）又は（２）の蓄電池用蓋である。
（４）空洞部を有する端子と、電槽内の極板群から延びる極柱が挿入されて溶接される筒状のブッシングと、両者を連結する導通部とを一体成形により構成した端子部を、蓋の成形金型にインサートして、合成樹脂を射出成形する蓄電池用蓋の射出成形方法において、前記合成樹脂の蓋の射出成形時にナットを前記端子の空洞部に挿入して射出成形し、射出成形圧力により、前記端子の底部を変形させて、前記ナットを前記端子の空洞部に固定することを特徴とする蓄電池用蓋の射出成形方法である。
（５）前記端子の底部に、切り欠き又は穴を中央部に有するアンカー部を突設し、前記切り欠き又は穴に対応する前記端子の底部を変形させることを特徴とする前記（４）の蓄電池用蓋の射出成形方法である。
（６）前記端子及び前記端子の空洞部に挿入されるナットをそれぞれ直方体状とし、前記端子の貫通孔を、長方形状の上面板部及び長方形状の前面板部の少なくとも２箇所に形成するとともに、前記ナットのネジ孔を、長方形状の上面から下面に向けた箇所及び長方形状の前面から背面に向けた箇所の少なくとも２箇所に、かつ互いに交差しない位置に形成し、前記端子の貫通孔と前記ナットのネジ孔が連通するように、前記ナットを前記端子の空洞部に挿入することを特徴とする前記（４）又は（５）の蓄電池用蓋の射出成形方法である。
（７）隔壁によって内部が複数のセルに区画され、各セルに極板群が収納され、前記極板群から延びる極柱を有する合成樹脂製の電槽と、前記電槽を上方から被覆する合成樹脂製の蓋とを備えた蓄電池において、前記（１）〜（３）のいずれか一項の蓄電池用蓋を備えたことを特徴とする蓄電池である。

本発明における端子の空洞部にナットが挿入された状態でインサート成形する手段を採用することにより、外部リード線の接続時に端子の空洞部にナットを挿入する手間を省くことができ、ナットの落下を防止することができるようになった。
また、ナットは鉛又は鉛合金でないため、鉛又は鉛合金からなる端子のリサイクル時には、空洞部に挿入したナットを分離する必要があるが、本発明のように端子の底部を変形させることによってナットを固定したものでは、挿入されたナットを強打することで容易に端子から分離することができるので、リサイクルの点においても好ましい。

図１に、本発明の蓄電池の斜視図を示す。この蓄電池１０は、平面視矩形状の電槽１と、この電槽１の上端開口を閉じるための平面視矩形状の合成樹脂製の蓋２と、この蓋２の上端開口を閉じるための補助蓋９とを備えている。

図１に示すように、長方形状の蓋２の４つの角部のうち、蓋２の一方の長辺の両側となる２つの角部にそれぞれ、切欠き部３を形成し、それら切欠き部３，３に正極及び負極を構成する端子４，４（右側の端子が正極端子で左側の端子が負極端子になっている）をそれぞれ配置して、蓋２の上端２Ａよりも端子４，４の上面板部４Ａ，４Ａの上面４ａ，４ａが突出することがないようにしている。ここでは、端子４，４を蓋２の角部に形成した切欠き部３，３に配置しているが、蓋２の内側に入り込んだ部分に凹部を形成して、それら形成した凹部のそれぞれに、端子４，４を配置してもよい。

本発明は、上記のような合成樹脂製の蓋２に配置された端子４の空洞部に、ナット１１が挿入されて固定されていることが特徴である。
図２に示すように、ナットを端子の空洞部に挿入して、合成樹脂を射出成形して蓋を形成する際の射出成形圧力によって、鉛又は鉛合金製の端子の底部を変形させて、前記ナットを前記端子の空洞部に固定する。この方法によれば、物理的な接着方法である溶接やかしめ等の工程なしでナットを端子の空洞部に固定することができる。
蓋２及び補助蓋９の材料としては、ポリプロピレン樹脂等の熱硬化性樹脂が好ましいが、他の合成樹脂であってもよい。

本発明においては、ナットが端子の空洞部に固定されているから、従来の蓄電池のように、外部リード線を接続したい端子の貫通孔として、天板部（上面板部）又は前板部（前面板部）のいずれかの貫通孔を選択し、その選択した貫通孔とナットのネジ孔とが一致するように、ナットの向きを変更して端子の空洞部に挿入し直すことはできない。
したがって、以下のように、端子とナットを構成する。
図１及び図３（１）に示すように、端子４は、空洞部を有する直方体状であり、長方形状の上面板部４Ａと、この上面板部４Ａの４辺から下方へ垂下している長方形状の前面板部４Ｂと、長方形状の後板部４Ｃと、左板部４Ｄ、右板部４Ｅとを備え、上面板部４Ａと前面板部４Ｂには、ボルトを貫通させるための貫通孔４Ｋ１，４Ｋ２が形成され、右板部４Ｅには、空洞部にナット１１を横方向から挿入するための四角穴が形成されている。このとき、端子４の空洞部にナット１１を挿入した場合、端子４の貫通孔４Ｋ１，４Ｋ２と連通するナット１１のネジ孔１１Ｋ１，１１Ｋ２が互いに交差しないように、一方の貫通孔４Ｋ１は長方形状の左に、他方の貫通孔４Ｋ２は長方形状の右に偏った位置に形成する。
図１及び図３（２）に示すように、端子４に挿入するナット１１も直方体の形状とし、そのナット１１に、ネジ孔を長方形状の上面から下面に向けた箇所１１Ｋ１及び長方形状の前面から背面に向けた箇所１１Ｋ２の２箇所に形成する。このとき、２箇所のネジ孔１１Ｋ１，１１Ｋ２は、互いに交差しないように、一方のネジ孔は長方形状の左に、他方のネジ孔は長方形状の右に偏った位置に形成する。
なお、端子４は、直方体に限定されるものではなく、左右の形状も必ずしも同様でなくてもよく、上面板部４Ａにおける貫通孔４Ｋ１の位置や前面板部４Ｂにおける貫通孔４Ｋ２の位置も図示したものに限定されるものではない。また、ナットも、直方体に限定されるものではなく、図４に示すように、上下あるいは左右方向の誤挿入が防止できるように、面取りを設けたものや段差を設けたものでもよい。また、図４（ｂ）の横Ａと縦Ｂの寸法を変更して、誤挿入を防止することも考えられる。さらに、ナット１１は、ネジ孔１１Ｋ１，１１Ｋ２が交差しない位の大きさの立方体状のものであれば、その位置は偏らせる必要はなく、一方のネジ孔のみを使用するのであれば、ネジ孔１１Ｋ１，１１Ｋ２は交差していてもよい。
本発明においては、上記のような異形のもの、立方体状のものを含めて直方体状と総称し、また、その面についても、異形のもの、正方形状のものを含めて長方形状と総称する。

上記のような端子４の空洞部に、図１に示す左板部４Ｄの四角穴からナット１１を挿入して固定することにより、端子４の貫通孔４Ｋ１及び貫通孔４Ｋ１と連通するナット１１のネジ孔１１Ｋ１が、長方形状の上面４ａから下面（底部４Ｆ）に向けた箇所に形成され、また、端子４の貫通孔４Ｋ２及び貫通孔４Ｋ２と連通するナット１１のネジ孔１１Ｋ２が、長方形状の前面（前面板部４Ｂ）から背面（後板部４Ｃ）に向けた箇所に形成され、かつ、その２箇所の孔は、互いに交差しない位置に形成されている蓋２が得られる。
このような蓋２の構成とすることにより、ボルト（図示せず）を上面の貫通孔４Ｋ１及び前面の４Ｋ２のいずれか一方又は両方から挿入し、ボルトの先端をナットに螺合させることができる。そして、これらボルトとナットの間に、図示していない外部リード線（電装品等に接続可能な線）等を挟み込んで固定する。
なお、孔は２箇所ではなく、必要に応じて、３箇所以上とすることもできる。また、本発明は端子の空洞部にナットを固定するものであるから、孔が一箇所のものにも適用することができる。

その他、本発明の蓄電池用蓋の基本的な構造は、図５に示す従来のものと同様である。以下、図５に基づいて、本発明の蓄電池用蓋の構造について説明する。前記蓋２内には、前記電槽１の極板群（図示せず）から延びる、電力を取り出すための極柱５が挿入されて溶接される筒状のブッシング６が備えられている。前記ブッシング６の上部側と該ブッシング６と水平方向で並置される前記端子４の下部側とを連結するための導通部７を備え、前記端子４とブッシング６と導通部７とを鉛又は鉛合金にて一体成形することにより端子部８を構成している。図５に示す５Ａは、前記極柱５の下端に一体化されたストラップである。また、図に示す黒く塗りつぶしている部分Ｂは、前記ブッシング６と極柱５とがバーナー溶接された溶接部分を示し、半田付けに比べて強度面において有利になる。

さらに、前記蓋２内に備えさせたブッシング６を上方から覆う、つまり蓋２の上端２Ａの開口を閉じるための矩形状（長方形）の補助蓋９を備えている。この補助蓋９はそれの下側を熱溶融してから蓋２に被せることによって、蓋２の開口を密閉した状態で固着できるようになっている。すなわち、補助蓋９のリブ９Ｒ（９ｒ）の下側を熱溶融してから、補助蓋９のスカート部９Ｓを溝部２Ｍ内に入り込ませるとともに補助蓋９のリブ９Ｒ（９ｒ）を蓋２のリブ２Ｒ（２ｒ）に押し付けることによって、補助蓋９のリブ９Ｒ（９ｒ）を蓋２のリブ２Ｒ（２ｒ）に溶着することでリブ９Ｒ（９ｒ），２Ｒ（２ｒ）によって囲まれた内側を密閉状態にすることができるようにしている。

前記端子部８のうちのブッシング６の上側部分６Ａを除いた下側部分６Ｂと導通部７とがインサート成形により前記蓋２に埋め込まれている。前記蓋２の縦板部２Ｃから端子４側へ膨出した膨出部２Ｆ，２Ｆにて導通部７の縦板部７Ｂが覆われている。前記のようにブッシング６が蓋２にインサート成形され、さらにブッシング６の外側に上下方向に沿って複数の環状の突起部６Ｔを備えるようにすることが好ましい。そうすることにより、蓄電池１０からの電解液がブッシング６と蓋２との間から上方の蓋２の空間Ｋ内に移動し難くなるが、万一その電解液がブッシング６と蓋２との間から上方の蓋２の空間Ｋ内に移動してきたとしても、リブ９Ｒ（９ｒ），２Ｒ（２ｒ）によって囲まれた内側を密閉状態にしているから、補助蓋９の表面（蓄電池１０の外部）に漏出し難い。

前記導通部７が、前記ブッシング６の上部から水平方向に延びる第１水平板部７Ａと、この第１水平板部７Ａの端部から下方へ垂下する縦板部７Ｂと、この縦板部７Ｂの下端から水平方向へ延びて前記端子４の下部に接続される第２水平板部７Ｃとからなり、縦板部７Ｂの中央部付近に外側に突出する環状の突起部７Ｔを２個（１個又は３個以上でもよい）所定間隔を隔てて備えるようにしてもよい。この場合、前述のように、蓋２の上部の空間Ｋ内に移動してきた電解液が導通部７と蓋２の膨出部２Ｆの間を通って端子４に移動することを突起部７Ｔ，７Ｔにて一層確実に阻止することができるようになる。なお、突起部７Ｔは、上記のように、電解液の端子４への移動を阻止するためのものであるから、その沿面距離が長くできる形状、例えば環状の凹部にしてもよく、この環状の凹部と前記環状の突起部７Ｔとを組み合わせてもよい。

本発明の蓄電池用蓋は、空洞部を有する端子４と、電槽内の極板群から延びる極柱５が挿入されて溶接される筒状のブッシング６と、両者を連結する導通部７とを一体成形により構成した上記のような端子部８を採用し、端子４の空洞部にナットを挿入してインサート成形したものであるが、その製造方法は以下のとおりである。

まず、端子４とブッシング６と導通部７を、鉛又は鉛合金の鋳造法を採用して一体成形することにより端子部８を作製する。直方体の端子４が空洞部を有し、その端子４に、貫通孔４Ｋ１，４Ｋ２が長方形状の上面板部４Ａ及び長方形状の前面板部４Ｂの左右に偏った位置に形成されるように、金型を用いて鉛又は鉛合金を鋳造することが好ましい。
端子部８を作製する金型の、端子４が作製される部分及びブッシング６が作製される部分に、鉛又は鉛合金の溶湯を注入する方法が採用できる。ブッシング６の上部側と該ブッシング６と水平方向で並置される端子４の下部側とを連結するための導通部７は、金型が、ブッシング６と端子４の上下が逆になるように接続されるので、ブッシング６側の溶湯によって、あるいは、端子４側のオーバーフローした溶湯によって形成される。
鉛合金としては、Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ系合金、Ｐｂ−Ｓｎ系合金、Ｐｂ−Ｃａ系合金、Ｐｂ−Ｓｂ系合金等を用いることができる。

次に、上記のようにして作製した端子部８の貫通孔が２箇所ある端子４の空洞部に、ネジ孔が２箇所あるナット１１を、端子の貫通孔４Ｋ１とナットのネジ孔１１Ｋ１、端子の貫通孔４Ｋ２とナットのネジ孔１１Ｋ２が連通するように挿入する。そして、蓋２の成形金型に、上記のようにナット１１が挿入された端子部８をインサートして合成樹脂を射出成形する。射出成形圧力により、図２に示すように、鉛又は鉛合金製の端子の底部が変形し、ナット１１が端子４の空洞部に固定されて、図１に示す蓄電池用の蓋が作製される。

本発明においては、上記のような蓋２の射出成形方法を採用することにより、端子４とブッシング６と導通部７とが一体成形された端子部８のうちの少なくともブッシングの下側部分６Ｂと導通部７とがインサート成形により蓋２に埋め込まれ、インサート成形時の合成樹脂の射出成形圧力により端子４の底部が変形し、ナット１１が押圧されて端子４の空洞部に固定された蓄電池用蓋２が得られる。

従来の蓄電池用蓋においては、図５に示されているように、端子４の下端に蓋成形時の樹脂にて埋設されてアンカー効果を発揮する板状で小判状のアンカー部４Ｔを一体形成しているが、このように底部の中央にアンカー部を突設すると端子４の底部を変形させ難くなる。本発明においては、上記のように端子４の底部を変形させる必要があるから、アンカー部を突設する場合には、端子４の底部４Ｆに、切り欠きを中央部に有するアンカー部、例えば、板の中央部を大きく切り欠き、中央部の肉を無くしたＵ字状のアンカー部を突設し、その切り欠きに対応する肉厚が薄い端子の底部を変形させるようにする。本発明においては、アンカー部が端子の底部の全面を覆わないで、端子の底部に変形し得る肉厚が薄い部分が残っていればよいから、アンカー部はＵ字状に限らず、他の形状の切り欠きを有するものでもよく、あるいは、穴を中央部に有するアンカー部、空間を中央部に有する２列のアンカー部など、少なくとも中央部を除いた箇所にアンカー部が突設されるものであればよい。
Ｕ字状のアンカー部は、従来のアンカー部４Ｔと同様に、端子４の下端に一体形成されている平板状の底部４Ｆから下方に一体的に延びるＵ字状の連結部４Ｇの下端に、該連結部４Ｇよりも平面視において大きな寸法にて一体形成されている。他の形状の切り欠き、穴、又は空間を中央部に有するアンカー部の場合も、同様に一体形成することができる。アンカー部を別体形成して、端子４の下端に溶接等により一体化することもできる。

本発明の蓄電池用の蓋は、通常の鉛蓄電池の電槽、すなわち、隔壁によって内部が複数のセルに区画され、各セルに極板群が収納され、前記極板群から延びる極柱を有する合成樹脂製の電槽に適用でき、上記のように、電槽１内の極板群から延びる極柱５を、上方から被覆した蓋２のブッシング６に溶接することにより、電力を取り出すようにすることができる。

本発明の蓄電池の斜視図である。 本発明の蓄電池用蓋の特徴部分の構造を示す概略図である。 本発明の蓄電池の端子を示す写真である。 本発明の蓄電池の端子に挿入するナットを示す写真である。 本発明の蓄電池の端子に挿入するナットの一例を示す斜視図である。 従来の補助蓋が装着された蓋に埋設された端子部の断面図である。 従来の蓄電池の上側を示す斜視図である。

１：電槽、２：蓋、２Ａ：上端、２Ｂ：底面、２Ｃ：縦板部、２Ｆ：膨出部、２Ｍ：溝部、２Ｒ（２ｒ）：リブ、３：切欠き部、４：端子、４Ａ：天板部（上面板部）、４Ｂ：前板部（前面板部）、４Ｃ：後板部、４Ｄ：左板部、４Ｅ：右板部、４Ｆ：底部、４Ｇ：連結部、４Ｋ１，４Ｋ２：貫通孔、４Ｔ：アンカー部、４ａ：上面、５：極柱、６：ブッシング、６Ａ：上側部分、６Ｂ：下側部分、６Ｔ：突起部、７：導通部、７Ａ：水平板部、７Ｂ：縦板部、７Ｃ：水平板部、７Ｔ：突起部、８：端子部、９：補助蓋、９Ｒ（９ｒ）：リブ、９Ｓ：スカート部、１０：蓄電池、１１：ナット、１１Ｋ１，１１Ｋ２：ネジ孔、Ｂ：溶接部分、Ｋ：空間

Claims (7)

1. 空洞部を有する端子と、電槽内の極板群から延びる極柱が挿入されて溶接される筒状のブッシングと、両者を連結する導通部とが一体成形により構成された端子部が、合成樹脂製の蓋にインサート成形された蓄電池用蓋において、ナットが前記端子の空洞部に挿入されてインサート成形されることにより固定されたことを特徴とする蓄電池用蓋。
2. 前記インサート成形時の合成樹脂の射出成形圧力により前記端子の底部が変形し、前記ナットが押圧されて前記端子の空洞部に固定されたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池用蓋。
3. 前記端子及び前記端子の空洞部に挿入されたナットがそれぞれ直方体状を有し、前記端子の貫通孔及びその貫通孔と連通するナットのネジ孔が、長方形状の上面から下面に向けた箇所及び長方形状の前面から背面に向けた箇所の少なくとも２箇所に、かつ互いに交差しない位置に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電池用蓋。
4. 空洞部を有する端子と、電槽内の極板群から延びる極柱が挿入されて溶接される筒状のブッシングと、両者を連結する導通部とを一体成形により構成した端子部を、蓋の成形金型にインサートして、合成樹脂を射出成形する蓄電池用蓋の射出成形方法において、前記合成樹脂の蓋の射出成形時にナットを前記端子の空洞部に挿入して射出成形し、射出成形圧力により、前記端子の底部を変形させて、前記ナットを前記端子の空洞部に固定することを特徴とする蓄電池用蓋の射出成形方法。
5. 前記端子の底部に、切り欠き又は穴を中央部に有するアンカー部を突設し、前記切り欠き又は穴に対応する前記端子の底部を変形させることを特徴とする請求項４に記載の蓄電池用蓋の射出成形方法。
6. 前記端子及び前記端子の空洞部に挿入されるナットをそれぞれ直方体状とし、前記端子の貫通孔を、長方形状の上面板部及び長方形状の前面板部の少なくとも２箇所に形成するとともに、前記ナットのネジ孔を、長方形状の上面から下面に向けた箇所及び長方形状の前面から背面に向けた箇所の少なくとも２箇所に、かつ互いに交差しない位置に形成し、前記端子の貫通孔と前記ナットのネジ孔が連通するように、前記ナットを前記端子の空洞部に挿入することを特徴とする請求項４又は５に記載の蓄電池用蓋の射出成形方法。
7. 隔壁によって内部が複数のセルに区画され、各セルに極板群が収納され、前記極板群から延びる極柱を有する合成樹脂製の電槽と、前記電槽を上方から被覆する合成樹脂製の蓋とを備えた蓄電池において、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電池用蓋を備えたことを特徴とする蓄電池。