KR101565041B1 - 접합형 배터리 포스트 연결단자 및 이를 배터리 포스트에 연결하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본 발명은 자동차 등의 배터리의 배터리 포스트 연결단자와 배터리 포스트의 높은 체결력 등을 요구하는 곳에 이용되는 배터리 포스트 연결단자 및 이를 배터리 포스트에 연결하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 온도에 의해 팽창 또는 수축이 가능한 원통 형상이며, 원기둥 형상의 배터리 포스트의 외주면을 둘러싸 결합면을 형성할 수 있는 결합부 등를 포함함으로써, 접합형 배터리 포스트 연결단자와 배터리 포스트의 결합면에 금속간 화합물을 형성하고, 두 금속이 일체화 되어 체결력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 금속간 접촉저항이 감소되는 효과가 있으며, 진동 등에 의해 종래 체결 볼트와 체결 너트의 풀림에 의해 배터리 포스트 연결단자가 배터리 포스트에서 풀리거나 이탈되는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 장점이 있는 접합형 배터리 포스트 연결단자 및 이를 배터리 포스트에 연결하는 방법에 관한 것이다.

Description

접합형 배터리 포스트 연결단자 및 이를 배터리 포스트에 연결하는 방법{Junction type battery post connecting terminal and method of connecting with the battery post}

본 발명은 자동차 등의 배터리의 배터리 포스트 연결단자와 배터리 포스트의 높은 체결력 등을 요구하는 곳에 이용되는 배터리 포스트 연결단자 및 이를 배터리 포스트에 연결하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 온도에 의해 팽창 또는 수축이 가능한 원통 형상이며, 원기둥 형상의 배터리 포스트의 외주면을 둘러싸 결합면을 형성할 수 있는 결합부 등을 포함하는 접합형 배터리 포스트 연결단자 및 배터리 포스트와 연결방법에 관한 것이다.

자동차 등에 적용되는 배터리는 축전 및 방전을 위한 플러스(+) 및 마이너스(-) 단자가 돌출 형성되는데, 이것을 배터리 포스트라고 한다. 상기 배터리 포스트에는 축전 및 방전을 위한 접속단자인 배터리 포스트 연결단자가 결합된다. 즉, 상기 배터리 포스트 연결단자는 배터리에 체결되고 전선과 연결되어 정션박스 및 각 전장품에 전류를 공급하는 역할을 한다. 상기 연결단자는 자동차 등의 전원 공급의 출발점이기 때문에 그 접촉이 좋지 못하면 시동 조차 잘 걸리지 않을 수 있다.

현재 배터리의 배터리 포스트와 배터리 포스트 연결단자를 연결할 때, 체결 볼트를 이용하여 배터리 포스트와 단자 사이를 조여 체결하는 방식으로 체결이 되고 있다. 상기 연결단자의 체결 볼트를 일정 수준의 토크로 조임으로써 배터리 포스트에 강하게 체결할 수 있으나, 차량의 진동이나 충격에 의해 체결 볼트의 풀림 및 헐거움이 발생하면 상기 배터리 포스트와 배터리 포스트 연결단자의 체결력이 감소하기 때문에 상기 배터리 포스트와 연결단자 사이의 접촉저항이 증가하는 문제가 발생되며, 이와 같은 형상이 더 진행되면 최종적으로 연결단자가 배터리 포스트에서 이탈되는 심각한 현상이 발생할 수 있다.

또한, 적정 조임 토크를 상회하는 힘으로 체결 볼트를 조일 경우, 연결단자가 변형되거나 끊어질 수 있으며 반대로 체결 볼트를 적정 조임 토그 이하의 힘으로 조일 경우, 연결단자와 배터리 포스트간 접촉저항 증가 및 단자 이탈 등의 문제가 발생할 수 있었다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리 포스트 연결단자와 배터리 포스트에 최적의 결합면 등을 설정함과 아울러 상기 결합면을 설정하기 위한 방법을 제공하여 배터리 포스트 연결단자와 배터리 포스트 간의 체결력 향상시키고 경시균열의 발생을 감소시키는 동시에 접촉저항을 낮추는데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 온도에 의해 팽창 또는 수축이 가능한 원통 형상이며, 원기둥 형상의 배터리 포스트의 외주면을 둘러싸 결합면을 형성할 수 있는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 결합면은 금속간 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 결합부의 내주면은 상기 내주면을 따라 연속적으로 이어진 고리 모양의 돌출부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 결합부를 포함하는 배터리 포스트 연결단자의 소재는 구리인 것이 바람직하다.

상기 접합형 배터리 포스트 연결단자를 가열하여 팽창시키는 제1단계; 상기 팽창된 연결단자를 배터리 포스트의 외주면에 위치시켜 결합면에 금속간 화합물을 형성시키는 제2단계; 및 상기 배터리 포스트의 외주면에 위치한 연결단자를 냉각하여 수축시켜 상기 배터리 포스트 연결단자를 배터리 포스트에 접합하는 제3단계; 등을 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제1단계의 가열 온도는 310~340℃인 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 접합형 배터리 포스트 연결단자와 배터리 포스트의 결합면에 금속간 화합물을 형성함으로써, 두 금속이 일체화 되어 체결력 등을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 금속간 접촉저항이 감소되는 효과가 있으며, 진동 등에 의해 종래 체결 볼트와 체결 너트의 풀림에 의해 배터리 포스트 연결단자가 배터리 포스트에서 풀리거나 이탈되는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 접합형 배터리 포스트 연결단자를 배터리 포스트에 결합하기 위하여 상기 연결단자를 가열 및 냉각과정 등을 거치는데, 상기 가열 및 냉각으로 상기 연결단자뿐만 아니라 그것과 결합하는 배터리 포스트도 열처리 효과를 얻을 수 있기 때문에 경시균열 가능성이 저감되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 접합형 배터리 포스트 연결단자의 사시도이다.
도 2는 접합형 배터리 포스트 연결단자(10)의 평면도이다.
도 3은 접합형 배터리 포스트 연결단자(10)의 AA′의 단면도이다.
도 4는 배터리 포스트 연결단자와 배터리 포스트의 결합면에 형성된 금속간 화합물이 형성된 사진이다.
도 5는 경시균열 시험에서 배터리 포스트 연결단자에 크랙이 발생하지 않은 실시예 7의 사진이다.
도 6은 경시균열 시험에서 배터리 포스트 연결단자에 크랙이 발생한 비교예 6의 사진이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 도면 등을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 접합형 배터리 포스트 연결단자 및 이를 배터리 포스트에 연결하는 방법에 관한 것이며, 일 관점에서, 본 발명은 접합형 배터리 포스트 연결단자 및 배터리 포스트에 관한 것이다.

본 발명에 따른 접합형 배터리 포스트 연결단자는 배터리의 포스트와 연결될 수 있는 단자이다. 상기 접합형 배터리 포스트 연결단자는 배터리 포스트와 접촉력 향상을 위해 배터리 포스트의 외주면을 둘러싸는 구조를 통해 결합할 수 있으며, 종래 체결 볼트와 체결 너트 등의 사용 없이 상기 배터리 포스트 연결단자는 열팽창 및 열수축 등을 통해 배터리 등의 배터리 포스트와 결합할 수 있기 때문에 배터리 포스트의 표면에 균일하고 우수한 체결력으로 결합할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 접합형 배터리 포스트 연결단자는 온도에 의해 팽창 또는 수축이 가능한 원통 형상이며, 원기둥 형상의 배터리 포스트의 외주면을 둘러싸 결합면을 형성할 수 있는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 도 1은 본 발명의 접합형 배터리 포스트 연결단자의 사시도이다. 상기 도면에 명시된 바와 같이, 배터리 포스트 연결단자(10)는 원통 형상의 결합부(11)를 갖는 것이 바람직하며, 배터리(20)에 있는 원기둥 형상의 배터리 포스트(21)의 외주면을 둘러싸면서 결합하는 것이 바람직하다.

상기 배터리 포스트 연결단자(10)의 결합부(11)는 가열에 의해 팽창 및 냉각에 의해 수축할 수 있으므로, 이와 같은 열에 의해 팽창 및 수축되는 재질의 특성을 이용하여 배터리 포스트(21)와 체결될 수 있는 것이 바람직하다. 즉, 상기 결합부(11)는 가열에 의해 팽창된 후 배터리 포스트(21)의 외주면과 접촉한 다음, 상기 결합부(11)의 냉각에 의한 수축에 의해 상기 결합부(11)는 배터리 포스트(21)와 체결할 수 있게 된다.

한편, 도 2는 접합형 배터리 포스트 연결단자(10)의 평면도이며, 도 3은 접합형 배터리 포스트 연결단자(10)의 AA′의 단면도이다. 상기 단면도에 도시된 바와 같이, 접합형 배터리 포스트 연결단자(10)의 결합부(11) 단면의 중간부분에 상기 결합부 내주면으로 돌출된 돌출부(30)를 포함하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 결합부(11)의 내주면은 상기 내주면을 따라 연속적으로 이어진 고리 모양의 돌출부(30)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 상기 결합부(11) 내주면은 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는데, 상기 돌출부(30)는 결합부(11) 내주면에 부착된 상태에서 상기 내주면을 따라 연속적으로 이어진 고리 모양인 것이 바람직하다. 상기 돌출부(30)는 결합부(11)가 배터리 포스트(21)에 체결 시, 상호 체결 위치를 정확히 찾을 수 있도록 기준 역할을 하여 체결을 용이하게 하며, 체결 후 배터리 포스트 연결단자와 배터리 포스트가 쉽게 이탈하지 않도록 하는 걸림돌 역할 등을 할 수 있다.

또한, 상기 결합부(11)의 내주면과 결합하는 배터리 포스트(21)의 외주면은 상기 결합부(11)의 돌출부(30)와 이격됨 없이 결합되어 고정될 수 있는 함몰부(40)가 포함되는 것이 바람직하지만, 필수적인 것은 아니다.

한편, 결합부(11)를 포함한 배터리 포스트 연결단자(10)의 소재는 구리(Cu) 등인 것이 바람직하다. 상기 구리(Cu)는 큰 열팽창 능력과 큰 열수축 능력이 있으며, 전기전도도 등이 우수하기 때문이다. 또한, 상기 배터리 포스트(21)의 소재는 납(Pb) 등인 것이 바람직한데, 자동차 배터리의 전극은 납(Pb) 등으로 이루어지기 때문이다.

또한, 도 4는 배터리 포스트 연결단자와 배터리 포스트의 결합면에 형성된 금속간 화합물이 형성된 사진이다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 결합면은 금속간 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 접합형 배터리 포스트 연결단자(10)의 결합부(11)의 내주면과 배터리 포스트(21)의 외주면의 결합면에는 배터리 포스트(21)의 납(Pb)과 결합부(11)의 구리(Cu) 등으로 이루어진 금속간 화합물(50)이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 금속간 화합물(50)은 결합부(11)와 배터리 포스트(21)의 결합면을 일체화 시킬 수 있기 때문에 상호 체결력을 극대화 할 수 있으며, 상기 결합면의 두 금속 간 접촉저항을 낮출 수 있으며, 자동차 운행 중 발생할 수 있는 진동 등으로 발생할 수 있는 접촉면의 이탈을 어렵게 할 수 있다.

또한, 상기 배터리 포스트 연결단자와 결합부의 두께와 지름 등은 상기 연결단자가 가열을 통해 팽창했을 때 배터리 포스트에 체결될 수 있도록 상기 연결단자와 결합부의 두께와 지름 등을 조절하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 접합형 배터리 포스트 연결단자는 배터리의 배터리 포스트 연결단자와 결합하는데 사용되는 것이 바람직하며, 특히 자동차용 배터리의 배터리 포스트와 결합하는데 사용되는 것이 보다 바람직하다.

또 다른 관점에서, 본 발명은 접합형 배터리 포스트 연결단자를 배터리 포스트에 연결하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 접합형 배터리 포스트 연결단자를 배터리 포스트에 연결하는 방법은 상기 접합형 배터리 포스트 연결단자를 가열하여 팽창시키는 제1단계; 상기 팽창된 연결단자를 배터리 포스트의 외주면에 위치시켜 결합면에 금속간 화합물을 형성시키는 제2단계; 및 상기 배터리 포스트의 외주면에 위치한 연결단자를 냉각하여 수축시켜 상기 배터리 포스트 연결단자를 배터리 포스트에 접합하는 제3단계; 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1단계의 가열 온도는 약 310~340℃인 것이 바람직하며, 약 327℃인 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 온도에서 구리 성분의 배터리 포스트 연결단자와 납 성분의 배터리 포스트는 금속간 화합물을 형성할 수 있는 공융점(eutectic point)에 도달할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 금속간 화합물을 형성할 때, 배터리 포스트 연결단자 및 배터리 포스트에 가열 및 냉각 등이 가해지는데, 이와 같은 가열 및 냉각으로 인한 열처리 효과에 의해 상기 배터리 포스트 연결단자와 배터리 포스트는 잔류 응력이 제거되어 경시균열(season cracking)의 가능성이 저감될 수 있다.

또한, 상기 배터리 포스트 연결단자와 결합부의 두께와 지름 등은 상기 연결단자가 가열을 통해 팽창했을 때 배터리 포스트에 체결될 수 있도록 상기 연결단자와 결합부의 두께와 지름 등을 조절하는 것이 바람직하다.

[실시예]

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

본 발명에 따른 접합형 배터리 포스트 연결단자를 제조 후 배터리 포스트와 결합한 실시예;와 종래 배터리 포스트 연결단자를 제조 후 배터리 포스트와 결합한 비교예; 각각의 체결력, 경시균열 및 접촉저항을 비교하였다.

구 분	체결력(kgf)	구 분	체결력(kgf)
실시예 1	390.8	비교예 1	195.9
실시예 2	382.2	비교예 2	206.5
실시예 3	399.8	비교예 3	197.2
실시예 4	419.1	비교예 4	213.5
실시예 5	420.3	비교예 5	204.8
평 균	402.4	평 균	203.6

상기 표 1은 본 발명에 따른 접합형 배터리 포스트 연결단자를 제조 후 배터리 포스트와 결합한 실시예 1 내지 실시예 5와 종래 배터리 포스트 연결단자를 제조 후 결합 볼트와 결합 너트를 이용하여 배터리 포스트와 결합한 비교예 1 내지 비교예 5의 체결력을 비교한 표이다.

상기 체력력의 기준은 100kgf 이상으로서 상기 실시예 및 비교예 모두 체결력의 기준을 만족하지만, 상기 실시예 1 내지 5의 처결력 평균은 비교예 1 내지 비교예 5의 체결력 평균인 203.8kgf 보다 약 2배 정도 높다는 것을 알 수 있었다.

이와 같은 상기 실시예의 높은 체결력은 실시예의 배터리 포스트 연결단자와 배터리 포스트 사이에 형성된 금속간 화합물의 영향과 상기 배터리 포스트 연결단자의 돌출부와 배터리 포스트의 함몰부가 서로 맞물리는 형태이기 때문인 것으로 판단된다.

구분	실시예 6	비교예 6
경시균열 발생 유무	크랙이 발생하지 않음	크랙이 발생

상기 표 2는 실시예 및 비교예의 경시균열 시험을 통해 균열의 발생유무를 비교한 표이다. 도 5는 경시균열 시험에서 배터리 포스트 연결단자에 크랙이 발생하지 않은 실시예 7의 사진이며, 도 6은 경시균열 시험에서 배터리 포스트 연결단자에 크랙이 발생한 비교예 6의 사진이다.

상기 경시균열은 시기균열이라고도 하는데, 일정한 시일이 경과한 후 나타나는 균열을 말하는 것으로 KS규격에 의한 경시균열의 가속평가를 기준으로 실시예 6 및 비교예 6을 암모니아 분위기에서 2시간 방치 후 크랙의 유무를 확인하였다. 시험 결과 실시예 6은 크랙이 발생하지 않았지만, 비교예 6은 크랙(60)이 발생한 것을 확인할 수 있었다.

구 분	접속저항(mΩ)
실시예 7	0.05
실시예 8	0.11
비교예 7	0.09
비교예 8	0.24

상기 표 3은 실시예 7, 실시예 8, 비교예 7 및 비교예 8의 각각에 존재하는 배터리 포스트 연결단자와 배터리 포스트의 결합면의 접촉저항을 비교한 표이다. 상기 실시예 7 및 실시예 8의 평균 접속저항은 0.08mΩ으로서, 비교예 7 및 비교예 8의 평균 접속저항인 0.165mΩ보다 약 50% 낮아 그만큼 전기전도 효율이 높다는 것을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명에 따른 실시예는 비교예보다 배터리 포스트 연결단자와 배터리 포스트 간의 체결력이 우수하였으며, 접촉저항이 낮았다. 또한, 상기 배터리 포스트 연결단자에 경시균열이 발생하지 않았기 때문에 본 발명은 종래 배터리 연결단자보다 내구성이 크고 전기전도 효율이 높다는 것을 확인할 수 있었다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

10 : 연결단자
11 : 결합부
20 : 배터리
21 : 배터리 포스트
30 : 돌출부
40 : 함몰부
50 : 금속간 화합물
60 : 크랙

Claims (6)

1. 온도에 의해 팽창 또는 수축이 가능한 원통 형상이며, 원기둥 형상의 배터리 포스트의 외주면을 둘러싸 결합면을 형성할 수 있는 결합부를 포함하되,
   상기 결합부의 내주면은 배터리 포스트의 외주면의 함몰부와 이격됨 없이 결합할 수 있으며, 상기 내주면을 따라 연속적으로 이어진 고리 모양의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 접합형 배터리 포스트 연결단자.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 결합면은 금속간 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 접합형 배터리 포스트 연결단자.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 결합부를 포함하는 배터리 포스트 연결단자의 소재는 구리인 것을 특징으로 하는 접합형 배터리 포스트 연결단자.
   
5. 접합형 배터리 포스트 연결단자를 가열 팽창시키는 제1단계;
   상기 팽창된 연결단자를 배터리 포스트의 외주면에 위치시켜 결합면에 금속간 화합물을 형성시키는 제2단계; 및
   상기 배터리 포스트의 외주면에 위치한 연결단자를 냉각 수축시켜 상기 배터리 포스트 연결단자를 배터리 포스트에 접합하는 제3단계;를 포함하되,
   상기 결합면을 형성할 수 있는 결합부의 내주면은 배터리 포스트의 외주면의 함몰부와 이격됨 없이 결합할 수 있으며, 상기 내주면을 따라 연속적으로 이어진 고리 모양의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 접합형 배터리 포스트 연결단자를 배터리 포스트에 연결하는 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1단계의 가열 온도는 310~340℃인 것을 특징으로 하는 접합형 배터리 포스트 연결단자를 배터리 포스트에 연결하는 방법.

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