JP5541443B2 - 蓄電池用蓋、その蓄電池用蓋を備えた蓄電池、及び蓄電池用端子部 - Google Patents

蓄電池用蓋、その蓄電池用蓋を備えた蓄電池、及び蓄電池用端子部 Download PDF

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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、その蓄電池用蓋を備えた蓄電池、及び蓄電池用端子部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。前記アンカー部4Tは、前記端子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。
また、特許文献2には、アンカー部について、「図9(b)、(c)においては、アンカー部4Tの底面は平坦であるが、端子部8に合成樹脂をインサート成型する際に、端子部8を固定するための金型が凸部を有したものであれば、アンカー部4Tの底面中央から連結部4Gに至るような凹部を設けておいて、互いに嵌合させるようにしてもよく、同様に端子部8を固定するための金型が凹部を有したものであれば、アンカー部4Tの底面に中央が突出するような円錐状の凸部を設けておいて、互いに嵌合させるようにしてもよい。」(段落[0066])という記載があるが、アンカー部を端子の底部の少なくとも中央部を除いた箇所に突設することは示唆されていない。
ところが、特許文献1及び2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。
さらに、特許文献1及び2に記載されている端子の下端には、上記のようなアンカー部が連結部を介して一体形成されたものであり、端子の下端(底部)を変形させて、空洞部に挿入したナットを固定できるものではなかった。
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、その蓄電池用蓋を備えた蓄電池、及び蓄電池用端子部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、前記端子の底部の少なくとも中央の領域を除いた箇所にアンカー部が突設され、かつ、ナットが前記端子の空洞部に挿入されて固定されていることを特徴とする蓄電池用蓋である。
(2)前記アンカー部が、切り欠き又は穴を中央部に有するものであり、同形状の切り欠き又は穴を有する連結部を介して突設されたことを特徴とする前記(1)の蓄電池用蓋である。
(3)前記切り欠きを中央部に有するアンカー部が、U字状であることを特徴とする前記(2)の蓄電池用蓋である。
(4)前記端子の底部のアンカー部が突設されていない少なくとも中央部が変形することにより、前記ナットが前記端子の空洞部に固定されていることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか一項の蓄電池用蓋である。
(5)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)〜(4)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。
(6)ナットが挿入される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蓄電池用端子部において、前記端子の底部の少なくとも中央の領域を除いた箇所にアンカー部が突設されたことを特徴とする蓄電池用端子部である。
(7)前記アンカー部が、切り欠き又は穴を中央部に有するものであり、同形状の切り欠き又は穴を有する連結部を介して突設されたことを特徴とする前記(6)の蓄電池用端子部である。
(8)前記切り欠きを中央部に有するアンカー部が、U字状であることを特徴とする前記(7)の蓄電池用端子部である。
本発明において、端子の底部の少なくとも中央の領域を除いた箇所にアンカー部が突設された蓄電池用端子部を採用することにより、蓄電池用蓋のインサート成型時に、端子の底部を変形させて、ナットを端子の空洞部に固定することができるので、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を特徴とする。
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。
また、本発明は、図3に示すように、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蓄電池用端子部8において、端子4の底部4Fの少なくとも中央の領域を除いた箇所にアンカー部4Tが突設されたこと、例えば、切り欠きを中央部に有するU字状のアンカー部4Tが同形状の切り欠きを有するU字状の連結部4Gを介して突設されたことを特徴とする。
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、図3に示すように、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4T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、図4に示すように、底部の少なくとも中央の領域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。すなわち、図4において、(a)及び(b)は、図3に示すU字の底を無くし、中央部を空間として左右2列としたアンカー部(左右2列をaは端を除いた中央部寄り、bは端に突設)、(c)及び(d)は、切り欠きの代わりに穴を中央部に有するアンカー部(cは丸い穴、dは四角い穴)、(e)は、左右2列を繋いだアンカー部(底部を変形させるためには矢印の部分に先行して樹脂が入ることが必要)、(f)は、端にある左右2列の縦板状アンカー部(板状体の穴に樹脂が入ってアンカー効果を発揮)であるが、このようなアンカー部を採用すれば、端子の底部の少なくとも中央部を変形させることができる。
切り欠き又は穴を中央部に有するアンカー部4T、並びに、空間を中央部に有する2列のアンカー部は、図3、図4(c)及び(d)、並びに、図4(a)及び(b)に示すように、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同形状の切り欠き又は穴を有する連結部4G、並びにアンカー部と同じ空間部を有する2列の連結部の下端に、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に示すように、端子4は、空洞部を有する直方体の形状であり、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。
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。
図2に示される本発明の蓄電池用端子部は、以下のような方法で作製する。
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、端子4の底部4Fに、U字状のアンカー部4Tが、U字状の連結部4Gを介して突設されるように、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。
上記のようにして作製した端子部8を用いて、蓄電池用蓋2を作製する場合には、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に示す本発明の蓄電池用蓋2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U字状のアンカー部4Tの有する切り欠きに対応する端子4の底部4F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。
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。 本発明の蓄電池用端子部の一例を示す下方斜視図である。 本発明の蓄電池用端子部の他の例を示す下方斜視図である。 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、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 (8)

  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、前記端子の底部の少なくとも中央の領域を除いた箇所にアンカー部が突設され、かつ、ナットが前記端子の空洞部に挿入されて固定されていることを特徴とする蓄電池用蓋。
  2. 前記アンカー部が、切り欠き又は穴を中央部に有するものであり、同形状の切り欠き又は穴を有する連結部を介して突設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. 前記切り欠きを中央部に有するアンカー部が、U字状であることを特徴とする請求項2に記載の蓄電池用蓋。
  4. 前記端子の底部のアンカー部が突設されていない少なくとも中央部が変形することにより、前記ナットが前記端子の空洞部に固定されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓄電池用蓋。
  5. 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1〜4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。
  6. ナットが挿入される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蓄電池用端子部において、前記端子の底部の少なくとも中央の領域を除いた箇所にアンカー部が突設されたことを特徴とする蓄電池用端子部。
  7. 前記アンカー部が、切り欠き又は穴を中央部に有するものであり、同形状の切り欠き又は穴を有する連結部を介して突設されたことを特徴とする請求項6に記載の蓄電池用端子部。
  8. 前記切り欠きを中央部に有するアンカー部が、U字状であることを特徴とする請求項7に記載の蓄電池用端子部。
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