JP6156867B2 - 電池用端子部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リチウムイオン電池などの電池の正極端子又は負極端子に接続させて用いられる電池用端子部材の製造方法に関する。

近年、リチウムイオン電池は、その性能向上にともない、自動車などに搭載され、広く使用されている。リチウムイオン電池が収容される場所には、収容されたときにその正極端子及び負極端子が接続されるそれぞれの電池用端子部材が設けられている。リチウムイオン電池は、これらの電池用端子部材を介して、所要の電力を他の電気部品に供給する。

特許文献１及び２には、電池用端子部材の例が示されており、電池の正極端子又は負極端子に接続される基部と、他部材（他の導電部材、及びそれと電池用端子部材の間に介在する絶縁部材）に固定するために基部から突出する突出部と、から成る電池用端子部材が記載されている。特許文献１では、突出部の端部をネジでもって他部材に固定しており、特許文献２では、突出部の端部をかしめることによって（塑性変形させることによって）他部材に固定している。

特開２００８−３４２９８号公報 特開２０１２−４９０７６号公報

ところで、電池用端子部材は、リチウムイオン電池の形状や他の電気部品の配置位置などにより、図１に示すように、所要の形状が単純ではない場合がある。

図１に示す電池用端子部材１は、所定輪郭を有する薄肉の基部２と、その基部２からその厚さ方向に突出する中間突出部３と、中間突出部３の端面から中間突出部３の外径Ｄよりも小さい外径ｄで突出する突出部４と、を備えるものである。中間突出部３と突出部４は、円柱形状になっており、突出部４の端面には凹部４ａが形成されている。そして、基部２の裏面２ａにリチウムイオン電池の正極端子又は負極端子のいずれかを機械的に接続させることができる。また、突出部４の周面４ｂを他の導電部材に、中間突出部３の周面３ａを絶縁部材に、それぞれ機械的に接続させて電池用端子部材１を位置固定することができる。

このような電池用端子部材１を製造するとき、一般的に、いくつかの製造方法が考えられる。一つは、板材を原材料とし、鍛造加工によって、中間突出部３及び突出部４の部分を増肉して行くというものである。しかし、この製造方法は、中間突出部３及び突出部４の合計した突出の長さＬが長く、また、段部が有るため、塑性流動により、それらの成形が困難である。

他の一つは、以下のとおりである。すなわち、先ず、図１１（ａ）に示すような断面円形のワイヤを切断して円柱形状の加工部材１０１を形成する。次に、図１１（ｂ）に示すように、鍛造加工によって、加工部材１０１の外径を変化させて中間突出部３と突出部４を形成し、中間突出部３に連接部１０２を形成する。また、この鍛造加工とは別に、図１２（ａ）に示すような板材１０３から、プレス加工によって挿入孔１０４が形成された図１２（ｂ）に示すような基部２を形成する。そして、連接部１０２を挿入孔１０４に挿入し、連接部１０２をかしめ、図１３に示すように、中間突出部３などが形成された加工部材１０１を基部２に結合させる。こうして出来上がった電池用端子部材１’は、連接部１０２が若干、基部２の裏面２ａから突出したものとなる。

しかし、図１１〜図１３に示したような製造方法では、中間突出部３などが形成された加工部材１０１と基部２とを別々に作製してから結合しているので、外力（例えば、自動車などに用いられた場合に受ける振動等）によって変形してスパークや通電不良などが発生し易くなるため、高強度かつ高精度に製造しておくためのコストが増大し易い。また、工程自体が複雑であるため、本質的に、製造コストが増大し易い。

本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、所定輪郭を有する薄肉の基部と、その基部からその厚さ方向に突出する中間突出部と、中間突出部の端面から中間突出部の外径よりも小さい外径で突出する突出部と、を備える電池用端子部材を製造するときに、高強度かつ高精度に製造でき、しかも製造コストが低減できる製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の電池用端子部材の製造方法は、所定輪郭を有する薄肉の基部と、該基部からその厚さ方向に突出する中間突出部と、該中間突出部の端面から該中間突出部の外径よりも小さい外径で突出する突出部と、を備える電池用端子部材の製造方法であって、断面円形のワイヤを切断して円柱形状の加工部材を作成する加工部材作成工程と、該加工部材の円柱形状の側面に、端面が略Ｄ形となるように、フラット面を形成するフラット面形成工程と、該フラット面が形成された前記加工部材に、該フラット面が上向きになるように保持して、前記突出部を形成する突出部形成工程と、前記突出部が形成された前記加工部材に、前記中間突出部及び薄肉部を形成する中間突出部形成工程と、前記所定輪郭とするように該薄肉部の周辺部分を切除して前記基部を形成する基部形成工程と、を含むことを特徴とする。

請求項２に記載の電池用端子部材の製造方法は、所定輪郭を有する薄肉の基部と、該基部からその厚さ方向に突出する突出部と、を備える電池用端子部材の製造方法であって、断面円形のワイヤを切断して円柱形状の加工部材を作成する加工部材作成工程と、該加工部材の円柱形状の側面に、端面が略Ｄ形となるように、フラット面を形成するフラット面形成工程と、該フラット面が形成された前記加工部材に、該フラット面が上向きになるように保持して、前記突出部及び薄肉部を形成する突出部形成工程と、前記所定輪郭とするように該薄肉部の周辺部分を切除して前記基部を形成する基部形成工程と、を含むことを特徴とする。

請求項３に記載の電池用端子部材の製造方法は、請求項１又は２に記載の電池用端子部材の製造方法において、前記電池用端子部材は、突出部の端面に凹部が形成されており、前記突出部形成工程の後に、上金型の突起部で前記加工部材を押圧して前記凹部を形成する凹部形成工程を更に含むことを特徴とする。

請求項４に記載の電池用端子部材の製造方法は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池用端子部材の製造方法において、前記基部の所定輪郭は大略長方形であり、前記突出部は、前記基部の長辺方向の中央から外れた位置において、又は該中央の位置において形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の電池用端子部材の製造方法は、請求項４に記載の電池用端子部材の製造方法において、前記突出部は、前記基部の長辺方向の中央から外れた位置において形成されており、前記突出部形成工程では、前記突出部に対応する形状の孔部が成形面に形成された上金型を、該孔部が前記フラット面の長辺方向の中央から外れた位置に合うように配置して、該上金型で前記フラット面を押圧することを特徴とする。

本発明に係る電池用端子部材の製造方法によれば、電池用端子部材を高強度かつ高精度に製造でき、しかも製造コストが低減できる。

本発明の実施形態に係る電池用端子部材の製造方法が適用されて製造される電池用端子部材を示すもので、（ａ）が平面図、（ｂ）が断面図、（ｃ）が斜視図である。 同上の電池用端子部材の製造方法における加工部材の形状を示す斜視図であって、（ａ）は加工部材形成工程後のもの、（ｂ）はフラット面形成工程後のものである。 同上の電池用端子部材の製造方法での上金型の動きを示すための製造装置の概略図であって、（ａ）がフラット面形成工程、（ｂ）が突出部形成工程、（ｃ）が中間突出部形成工程、（ｄ）が凹部形成工程、（ｅ）が基部形成工程におけるものである。 同上の電池用端子部材の製造方法における加工部材の形状を示す斜視図であって、（ａ）は突出部形成工程後のもの、（ｂ）は中間突出部形成工程後のものである。 同上の電池用端子部材の製造方法の中間突出部形成工程後の加工部材の形状を示す断面図である。 同上の電池用端子部材の製造方法の凹部形成工程後の加工部材の形状を示す斜視図である。 同上の電池用端子部材の製造方法の凹部形成工程で用いる上金型の一部を示す拡大断面図である。 同上の電池用端子部材の製造方法での突出部形成工程における加工部材と上金型を説明するためのものであって、（ａ）平面図、（ｂ）が断面図である。 同上の電池用端子部材の製造方法が適用されて製造される電池用端子部材の一形態例を示す斜視図である。 同上の電池用端子部材の製造方法が適用されて製造される電池用端子部材の一形態例を示す斜視図である。 一般的に考えられる電池用端子部材の製造方法における一の工程で形成された部材形状を示す斜視図である。 一般的に考えられる電池用端子部材の製造方法における他の工程で形成された部材形状を示す斜視図である。 一般的に考えられる電池用端子部材の製造方法が適用されて製造された電池用端子部材を示す斜視図である。

本発明の実施形態を、以下説明する。本発明の実施形態に係る電池用端子部材の製造方法が適用されて製造された電池用端子部材１は、前述した図１に示すように、所定輪郭を有する薄肉の基部２と、その基部２からその厚さ方向に突出する中間突出部３と、中間突出部３の端面から中間突出部３の外径Ｄよりも小さい外径ｄで突出する突出部４と、を備えるものである。中間突出部３と突出部４は、円柱形状になっており、突出部４の端面には凹部４ａが形成されている。

本発明の実施形態に係る電池用端子部材の製造方法は、加工部材作成工程と、フラット面形成工程と、突出部形成工程と、中間突出部形成工程と、凹部形成工程と、基部形成工程と、を含むものである。先ず、加工部材作成工程が行われ、この加工部材作成工程では、断面円形のワイヤ１０を切断して、図２（ａ）に示すような円柱形状の加工部材１１を作成する。ワイヤ１０は、限定されるものではないが、銅、アルミ又はその他の各種材料が可能である。

次に、フラット面形成工程が行われる。フラット面形成工程では、加工部材１１の円柱形状の側面に図２（ｂ）に示すような、フラット面１１ａを形成する。端面（軸方向の端面）は、略Ｄ形となる。より詳細には、加工部材１１を軸方向が水平になるように保持し、成形面（下方に向く面）がフラットな上金型Ｋ１を加工部材１１の上方に配置する。そして、上金型Ｋ１を図３（ａ）の矢印に示すように下ろし、上金型Ｋ１で加工部材１１を押圧して成形する。なお、加工部材１１を保持する下金型は、上記円柱形状の側面の曲率に応じた曲率で凹んだものを用いればよい。

このように加工部材１１を押圧して成形することによってフラット面１１ａを形成しておくと、次に述べる突出部形成工程で形成される突出部４の端面を精度良くフラットにすることができる。

次に、突出部形成工程が行われる。突出部形成工程では、フラット面１１ａが形成された加工部材１１に、そのフラット面１１ａ側を加工して、図４（ａ）に示すような突出した形状の突出部４を形成する。より詳細には、加工部材１１のフラット面１１ａが上向きになるように保持し、突出部４に対応する形状の孔部Ｋ２ａ（図８参照）が成形面に形成された上金型Ｋ２を加工部材１１の上方に配置する。そして、上金型Ｋ２を図３（ｂ）に示すように下ろし、上金型Ｋ２で加工部材１１（フラット面１１ａ）を押圧して成形する。そうすると、突出部４が形成され、それ以外の部分は横に広がる。

このように加工部材１１に先ず突出部４を形成しておき、突出部４と中間突出部３とを同時に形成しないようにすると、塑性流動の成形への影響を非常に少なくし、また、加工部材１１の形状変化による過度の負荷を上金型Ｋ２へかけないようにすることができる。

次に、中間突出部形成工程が行われる。中間突出部形成工程では、突出部４が形成された加工部材１１に、図４（ｂ）に示すように、中間突出部３及び薄肉部１２を形成する。中間突出部３と薄肉部１２は、一体的に（一体化して）形成されている。より詳細には、加工部材１１の突出部４が形成された面が上向きになるように保持し、中間突出部３（及び突出部４）に対応する形状の孔部が下面に形成され基部２の前記所定輪郭と略同一の輪郭形状を有する上金型Ｋ３を加工部材１１の上方に配置する。そして、上金型Ｋ３を図３（ｃ）に示すように下ろし、上金型Ｋ３で加工部材１１を押圧して成形する。そうすると、中間突出部３が形成され、厚みが薄い薄肉部１２が形成される。上金型Ｋ３が押し当たっていない（押圧していない）薄肉部１２の周辺部分１２ａは横に広がったり、また、図５に示すように、上方に立ち上がったりすることになる。

次に、凹部形成工程が行われる。凹部形成工程では、突出部４、中間突出部３及び薄肉部１２が形成された加工部材１１の突出部４の端面に、図６に示すように、凹部４ａを形成する。より詳細には、加工部材１１の突出部４が形成された面が上向きになるように保持し、上金型Ｋ４を加工部材１１の上方に配置する。上金型Ｋ４は、図７に示すような、中間突出部３（及び突出部４）に対応する形状の孔部Ｋ４ａａを有する基部Ｋ４ａと、凹部４ａに対応する形状であって基部Ｋ４ａと独立に上下動が可能な突起部Ｋ４ｂと、を有するようにできる。そして、上金型Ｋ４を図３（ｄ）に示すように下ろし、突起部Ｋ４ｂで加工部材１１を押圧して、凹部４ａを形成する。このとき、塑性流動により突出部４の突出の長さは少し長くなる。

このように、凹部４ａは、突出部形成工程において突出部４の形成と同時ではなく、その後の工程である凹部形成工程で形成される。これにより、突出部形成工程において加工部材１１の形状変化による過度の負荷を上金型Ｋ２へかけないようにすることができる。

次に、基部形成工程が行われる。基部形成工程では、所定輪郭とするように薄肉部１２の周辺部分１２ａを切除して基部２を形成する。より詳細には、加工部材１１の中間突出部３及び突出部４が形成された面が上向きになるように保持し、基部２の所定輪郭に対応する形状の上金型Ｋ５を加工部材１１の上方に配置する。そして、上金型Ｋ５を図３（ｅ）に示すように下ろし、上金型Ｋ５で加工部材１１を押圧して、不要な部分である薄肉部１２の周辺部分１２ａを切除する。

このような電池用端子部材の製造方法により、電池用端子部材１は、基部２と中間突出部３と突出部４が、１つの加工部材１１を加工することで、一体的に（一体化して）成形される。それにより、中間突出部３の引張強度と突出部４の引張強度などが高くなり、ひいては電池用端子部材１の全体を高強度のものとすることができる。

また、上記のフラット面形成工程、突出部形成工程、中間突出部形成工程、凹部形成工程、基部形成工程は、それぞれの上金型で押圧するプレス加工により加工することができ、しかも、それぞれの工程が完了した加工部材１１をその加工面を上にして順に搬送（トランスファー）し、それぞれの工程では上方から上金型を下ろして加工することができるので、高精度で高速な連続加工が可能である。

また、高速な連続加工であるため、まとまった個数を短時間に製造できるので、製造コストが低減できる。また、加工は汎用プレス機を使用して行うことが可能であり、そのことからも、製造コストが低減できる。

また、基部形成工程における周辺部分１２ａの切除までは原材料である加工部材１１から取り除かれる部分は存在しないため、基部形成工程において切除される周辺部分１２ａの量を少なくすることで、材料利用率を非常に高くすることができる。このようにして材料利用率を非常に高くすることからも、製造コストが低減できる。これに対し、前述した図１１〜図１３に示した製造方法では、挿入孔１０４の部分の切除などが必要なので、材料利用率を高くすることは容易ではない。

ここで、基部形成工程において切除される周辺部分１２ａの量を少なくするには、それ以前の各工程を適正化する。例えば、図１に示したような電池用端子部材１の基部２の所定輪郭が大略長方形（平面視で大略長方形であって、長方形又はトラック形状などが含まれる。）であり、突出部４が基部２の長辺方向の中央から外れた位置において形成されている場合、突出部形成工程において、図８に示すように、上金型Ｋ２を、突出部４に対応する形状の孔部Ｋ２ａ（図８（ａ）では一点鎖線で示す。）がフラット面１１ａの長辺方向の中央から外れた位置に合うように配置して、上金型Ｋ２でフラット面１１ａを押圧する。

そうすると、突出部形成工程後には、形成された突出部４の両側の部分は、片方（図８における孔部Ｋ２ａの左側）が狭く、もう片方（図８における孔部Ｋ２ａの右側）が広くなることになる。それにより、その次の中間突出部形成工程において薄肉部１２が形成されるとき、薄肉部１２の周辺部分１２ａの片方が多くもう片方が少ないということを抑制し、その結果、不要な部分である周辺部分１２ａ全体の総量を少なくすることができる。よって、切除される周辺部分１２ａの量を少なくすることができる。

本発明の実施形態に係る電池用端子部材の製造方法は、図９に示すように中間突出部３が存在せずに、所定輪郭を有する薄肉の基部２と、その基部２からその厚さ方向に突出する突出部４と、を備える電池用端子部材１’’にも適用することができる。その場合、中間突出部形成工程が省略され、突出部形成工程において薄肉部１２を形成することになる。

以上、本発明の実施形態に係る電池用端子部材の製造方法について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな変更が可能である。例えば、必要に応じて、電池用端子部材の製造方法の各工程の前後に追加の工程（例えば、凹部形成工程と基部形成工程の間に薄肉部１２の肉厚を調整するような工程）を設け、或いは、各工程の中で追加の処理を設けることも可能である。

また、電池用端子部材１は種々の変形が可能であり、例えば図１０に示すような孔部２ｂを基部２に形成した電池用端子部材１’’’のような場合は、本発明の実施形態に係る電池用端子部材の製造方法に追加の孔あけ工程などを設けることも可能である。また、突出部４の凹部４ａは、電池用端子部材１の他部材への固定の方法によっては、省略され、従って、凹部形成工程が省略されることも可能である。また、電池用端子部材１の突出部４が基部２の長辺方向の中央の位置に形成されていても、本発明が適用可能なことは勿論である。また、中間突出部３と突出部４の間に、中間突出部３の外径Ｄよりも小さく突出部４の外径ｄよりも大きい１個又は２個以上の更なる中間突出部を設けることも可能である。

１ 電池用端子部材
２ 基部
３ 中間突出部
４ 突出部
１０ ワイヤ
１１ 加工部材
１１ａ 加工部材のフラット面
１２ 薄肉部
Ｄ 中間突出部の外径
ｄ 突出部の外径
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５ 上金型

Claims (5)

1. 所定輪郭を有する薄肉の基部と、該基部からその厚さ方向に突出する中間突出部と、該中間突出部の端面から該中間突出部の外径よりも小さい外径で突出する突出部と、を備える電池用端子部材の製造方法であって、
   断面円形のワイヤを切断して円柱形状の加工部材を作成する加工部材作成工程と、
   該加工部材の円柱形状の側面に、端面が略Ｄ形となるように、フラット面を形成するフラット面形成工程と、
   該フラット面が形成された前記加工部材に、該フラット面が上向きになるように保持して、前記突出部を形成する突出部形成工程と、
   前記突出部が形成された前記加工部材に、前記中間突出部及び薄肉部を形成する中間突出部形成工程と、
   前記所定輪郭とするように該薄肉部の周辺部分を切除して前記基部を形成する基部形成工程と、
   を含むことを特徴とする電池用端子部材の製造方法。
2. 所定輪郭を有する薄肉の基部と、該基部からその厚さ方向に突出する突出部と、を備える電池用端子部材の製造方法であって、
   断面円形のワイヤを切断して円柱形状の加工部材を作成する加工部材作成工程と、
   該加工部材の円柱形状の側面に、端面が略Ｄ形となるように、フラット面を形成するフラット面形成工程と、
   該フラット面が形成された前記加工部材に、該フラット面が上向きになるように保持して、前記突出部及び薄肉部を形成する突出部形成工程と、
   前記所定輪郭とするように該薄肉部の周辺部分を切除して前記基部を形成する基部形成工程と、
   を含むことを特徴とする電池用端子部材の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の電池用端子部材の製造方法において、
   前記電池用端子部材は、突出部の端面に凹部が形成されており、
   前記突出部形成工程の後に、上金型の突起部で前記加工部材を押圧して前記凹部を形成する凹部形成工程を更に含むことを特徴とする電池用端子部材の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池用端子部材の製造方法において、
   前記基部の所定輪郭は大略長方形であり、前記突出部は、前記基部の長辺方向の中央から外れた位置において、又は該中央の位置において形成されていることを特徴とする電池用端子部材の製造方法。
5. 請求項４に記載の電池用端子部材の製造方法において、
   前記突出部は、前記基部の長辺方向の中央から外れた位置において形成されており、
   前記突出部形成工程では、前記突出部に対応する形状の孔部が成形面に形成された上金型を、該孔部が前記フラット面の長辺方向の中央から外れた位置に合うように配置して、該上金型で前記フラット面を押圧することを特徴とする電池用端子部材の製造方法。

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