KR20150145268A - 재충전가능한 전지용 밀봉가능한 단자 - Google Patents

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Abstract

전지용 단자는 장착 섹션 및 접속 섹션을 가진다. 장착 섹션과 접속 섹션 사이에 토크 링이 존재한다. 장착 섹션은 전지 커버 내에 단자를 유지하기 위한 것이며, 그 내로 바람직하게는 사출 성형된다. 단자는 중공형 본체이며, 이는 외측 벽 및 내측 벽을 가진다. 접속 섹션에서, 외측 벽은 원뿔형으로 성형된다. 장착 섹션에서, 외측 벽은 래버린스를 형성하는 하나 이상의 래버린스 링을 가진다. 내측 벽은 둘 이상의 섹션들을 포함한다. 상측 섹션은 접속 섹션에 의해 필히 둘러싸이고 바람직하게는 원뿔 형상을 가진다. 하측 섹션은 장착 섹션에 의해 필히 둘러싸인다. 하측 섹션은 바람직하게는 측단면도에서 오목 형상을 가진다. 상측 섹션과 하측 섹션 사이에, 에지가 존재한다. 내측 벽에서의 에지는 필히 외측 벽에서 토크 링에 의해 둘러싸인다.

Description

재충전가능한 전지용 밀봉가능한 단자 {SEALABLE TERMINAL FOR A RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 재충전가능한 전지용 연결 폴(connecting pole)들로 또한 불리는, 재충전가능한 전지용 단자, 특히 축전지(accumulator)들로 또한 불리는 전지의, 자세하게는 연축전지(lead acid battery)의 연결 폴들에 관한 것이다. 본 발명의 다른 양태는 하우징들을 위한 커버들 및/또는 이러한 전지들의 하우징들 및 이러한 전지들에 관한 것이다.
전지 커버 내로 몰딩될 수 있고 래버린스 밀봉부를 형성하는 복수의 홈들을 가질 수 있는 전지용 단자는 유럽 특허 공개 EP 0 601 268 B1에서 개시된다.
내부 표면 부분 내에 형성되는 복수의 길이방향 채널들 또는 오목부들을 형성하는 전지 단자가 US 2011/0250493에 개시된다.
미국 특허 출원서 US 6,030,723에서, 리드 부싱(lead bushing)이 개시되며, 이는 전도성 접착제에 의해 전지의 단자 포스트(terminal post)에 연결된다. 리드 부싱 내로의 단자 포스트의 삽입을 간소화시키기 위해, 단자 포스트는 리드 부싱보다 상당히 더 작은 직경을 가진다. 단자 포스트와 리드 부싱 사이의 간격은 상기 전도성 접착제에 의해 충전된다.
본 발명에 의해 해결될 과제는 개선된 밀봉 및 개선된 기계적인 안정성을 제공하는 전지용 단자를 제공하는 것이다. 게다가, 단자는 전지의 용이한 조립 그리고 따라서 조립 동안 낮은 마찰에 의한 단자 내로의 단자 포스트 삽입을 허용해야 한다. 단자를 제작하는 공정 및 전지 커버를 사출 성형하는 공정은 간소화되어야 하고 더 정확하고 신뢰가능하게 되어야 한다.
문제들의 해결책들은 독립항들에서 설명된다. 종속항들은 본 발명의 추가적인 개선예들에 관한 것이다.
제 1 실시예에서, 전지용 단자는 장착 섹션 및 접속 섹션을 가진다. 장착 섹션과 접속 섹션 사이에 토크 링이 존재하며, 이는 바람직하게는 나사산형 돌출부를 가진다. 장착 섹션은 전지 커버 내에 단자를 유지하기 위한 것이며, 그 내로 바람직하게는 사출 성형된다. 전지는 접속 섹션에 의해 외부에서 연결된다. 단자는 중공형 본체이며, 이는 외측 벽 및 내측 벽을 가진다. 접속 섹션에서, 외측 벽은 바람직하게는 단자의 상측면으로 감소하는 직경으로 원뿔형으로 성형된다. 장착 섹션에서, 외측 벽은 바람직하게는 래버린스를 형성하는 하나 이상의 원주방향 돌기를 가진다. 이것은 래버린스 링으로서 추가적으로 지칭된다. 내측 벽은 둘 이상의 섹션들을 포함한다. 상측 섹션은 접속 섹션에 의해 필히 둘러싸이고 바람직하게는 단자의 상측면으로 직경을 감소시키는 원뿔 형상을 가진다. 상기 상측 섹션은 원통 형상을 또한 가질 수 있다. 하측 섹션은 장착 섹션에 의해 필히 둘러싸인다. 하측 섹션은 바람직하게는 측단면도에서 오목 형상을 가진다. 상측 섹션과 하측 섹션 사이에, 에지가 존재한다. 내측 벽에서의 에지는 외측 벽에서 토크 링에 의해 필히 둘러싸인다.
내측 벽의 오목한 하측 섹션은 전지 커버의 플라스틱 재료를 위한 공간을 제공한다. 종래 기술에서 공지되는 바와 같은 전지 단자들이 그의 외측 벽들에 의해 전지 커버 내에 전적으로 유지되는 동안, 단자의 이러한 실시예는 그의 장착 섹션 내의 전지 커버의 재료 내에 완전히 매립되어서, 단자의 외측 벽 및 내측 벽을 포함하게 한다. 이것은 전지 단자에 대한 강화된 안정성을 제공하고 상당히 더 높은 유지력(retention force)을 발생시킨다. 이것은 얇은 슬라이딩 요소들과 비교할 수 없다. 이의 반대로, 단자의 장착 섹션의 내측 벽을 커버하는 전지 커버의 재료의 중요한 층을 위한 간격이 존재한다. 전지 커버의 재료의 두께는 1 mm 또는 그 초과일 수 있으며, 바람직하게는 3 mm일 수 있다. 전지 커버 내로 단자를 몰딩하기 위해, 몰딩 툴의 핀은 단자 내로의 전지 커버의 재료의 유동을 제한하기 위해 단자 내로 삽입된다. 상측 섹션과 하측 섹션 사이의 단자의 내측 벽에서의 원형 에지는 몰딩 툴의 핀과 접속하고 전지 커버의 재료가 흐를 수 있는 영역의 밀봉을 보장한다. 이것은 단자의 하측 섹션에 대한 전지 커버의 재료의 명백한 제한을 발생시킨다.
원형 에지는 바람직하게는 몰딩 툴의 핀에 맞닿아 가압된다. 안전한 밀봉을 획득하기 위해, 몰딩 툴의 핀은 원형 에지 직경 내에 적어도 꼭 맞게 맞춰져야 한다. 몰딩 툴의 핀은 단자 내로 또한 가압될 수 있어서, 원형 에지의 내경을 약간 확대시킨다. 따라서, 원형 에지가 단자의 외측 벽의 돌출부에 반대편에 있다면, 바람직한데, 이 돌출부가 보강재로서의 역할을 하고 단자의 변형 없이 비교적 큰 힘들의 흡수를 허용하기 때문이다.
추가적인 실시예에서, 장착 섹션은 토크 링으로부터 시작하여 장착 섹션의 단부로 감소하는 재료 두께를 가진다. 가능한 유지력들이 래버린스 링들의 앵커링 힘(anchoring force)들로 인해 장착 섹션의 단부를 향하여 감소하기 때문에, 벽들의 두께는 감소될 수 있으며, 따라서 추가적인 재료 및 질량을 절약하게 한다.
다른 실시예는 본원에 설명되는 바와 같은 하나 이상의 단자를 가지는 전지 커버에 관한 것이다.
다른 실시예는 본원에 설명되는 바와 같은 하나 이상의 단자 및/또는 전지 커버를 가지는 전지에 관한 것이다.
추가적인 실시예는 단자를 전지 커버 내로 몰딩하는 방법에 관한 것이다. 전지 커버는 다이 캐스트에 의해 또는 전지 커버의 형상을 가지는 몰딩 툴을 사용함으로써 가압 성형(pressure mold)될 수 있다. 우선적으로, 핀이 에지와 원형 접속할 때까지, 몰딩 툴의 핀은 단자 내로 푸쉬된다. 단자가 핀 내로 푸쉬되는 경우에 그것은 동일하며, 이는 단자를 툴 내로 삽입시킬 때 이루어질 수 있다는 것이 이해된다. 게다가, 툴은 폐쇄된다. 핀을 단자 내로 푸쉬하는 단계는 또한 틀을 폐쇄하는 동안 또는 틀을 폐쇄함으로써 이루어질 수 있다. 다음으로, 몰딩 툴은 플라스틱 재료로 충전되어서, 바람직하게는 플라스틱 재료가 장착 섹션을 필히 둘러싸는 것을 허용하게 한다. 플라스틱 재료가 냉각된 후에, 상기 플라스틱 재료가 더 이상 액체가 아니도록, 틀이 개방되며, 핀이 단자로부터 제거된다. 핀을 제거하는 단계는 툴을 개방하거나 개방 전에 또는 그 후에 이루어질 수 있지만, 플라스틱 재료가 액체인 한 이루어지지 않는다.
다음으로, 본 발명은 일반적인 발명 개념의 제한 없이 도면들을 참조로 한 실시예의 예들에 대해서 예로서 설명될 것이다.
도 1은 전지 단자의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 2는 제 1 실시예의 측면도를 도시한다.
도 3은 제 1 실시예의 정면도를 도시한다.
도 4는 전지 커버 내에 매립된 단자에 대한 단면도를 도시한다.
도 5는 삽입된 몰딩 툴 포스트를 갖는 실시예를 도시한다.
도 6은 삽입된 단자 포스트 내의 단자의 제 1 실시예를 도시한다.
도 7은 단자의 제 2 실시예를 도시한다.
도 8은 추가적인 실시예를 도시한다.
도 9는 단자의 실시예에 대한 단면도를 도시한다.
도 10은 전지 커버의 재료와 단자 사이에 있는 연면 거리(creeping distance)를 도시한다.
도 1에서, 전지 단자(100)의 바람직한 실시예가 도시된다. 전지 단자는 전지를 접속하기 위한 접속 섹션(110), 및 전지 커버 내의 단자를 장착하고 유지시키기 위한 장착 섹션(112)을 가진다. 토크 링(111)은 접속 섹션(110)과 장착 섹션(112) 사이에 있으며, 이는 단자에 높은 토크 저항성을 제공한다. 바람직하게는, 장착 섹션은 적어도 하나, 바람직하게는 두 개의 래버린스 링(131, 132)들을 가진다. 단자는 중공형 본체이며, 여기서 토크 링을 제외하고, 대부분의 본체는 중심 축선(150)을 중심으로한 회전 대칭형(rotationally symmetrical)이다. 상기 본체는 내측 벽(101) 및 외측 벽(102)을 가진다. 내측 벽(101)은 상측 섹션(154) 및 하측 섹션(155)를 가진다. 이들 섹션들 사이에, 원형 에지(151)가 존재한다. 상기 섹션들 사이의 이러한 원형 에지는 외측 벽(102)에서 토크 링에 반대편에 위치된다. 바람직하게는, 상측 섹션(154)는 단자의 상측면으로 직경을 감소시키는 약간 원뿔 형상을 가진다. 상기 상측 섹션은 원형 에지(151)로부터 시작하여 단자의 상측면(115)으로 감소하는 횡단면을 가진다. 대안적인 실시예에서, 상기 상측 섹션은 원통형일 수 있다. 하측 섹션(155)은 단자의 바닥 측면(114)의 외측면으로부터 원형 에지(151)로 감소하는 횡단면을 가진다. 길이방향 섹션에서, 하측 섹션(155) 내의 내측 벽의 형상은 오목형이다. 이러한 오목 형상은 원형 에지(151)를 더 양호하게 형성하는 것을 허용하고 추가적으로 중심 축선(150)으로부터 단자의 단부에서 더 큰 거리를 허용한다.
도 2에서, 제 1 실시예의 측면도가 도시된다.
도 3에서, 제 1 실시예의 정면도가 도시된다. 여기서, 토크 링(111)의 돌출부(118)들이 도시된다.
도 4에서, 전지 커버(200) 내에 매립된 단자에 대한 단면도가 도시된다. 여기서, 단자(100)의 장착 섹션(112)은 전지 커버 재료 내로 완전하게 매립되어서, 외측 벽 및 내측 벽을 포함하게 한다. 이것은 조립 동안 단자 내로의 단자 포스트의 슬라이딩을 개선시키고 기계적 안정성을 더 증가시키는데, 이는 전지 커버 재료가 단자 장착 섹션(112)를 더 양호하게 지지하기 때문이다.
도 5에서, 삽입된 몰딩 툴 포스트를 갖는 실시예가 도시된다. 이것은 전지 커버(200)의 사출 성형 동안의 한 단계일 수 있다. 단자의 상측 섹션 내로의 전지 커버 재료의 유동을 막기 위해, 몰딩 툴(300)의 핀이 단자 내로 삽입된다. 상기 툴은 바람직하게는 상기 툴이 원형 에지(151)의 직경에 정확하게 맞추는 정도의 원뿔 형상 및 크기를 가진다. 이것은 전지 커버의 추가적인 플라스틱 재료가 원형 에지를 넘어 흐르는 것을 방지한다. 바람직하게는, 핀(300)의 직경은 원형 에지(151)의 직경보다 약간 더 크며, 따라서 원형 에지를 약간 압축시키고 더 양호한 밀봉을 달성하게 한다.
도 6에서, 삽입된 전지 단자 포스트(500) 내의 단자의 제 1 실시예가 도시된다. 전지 단자 포스트(500)는 전지 셀들에 연결되며, 이는 바닥 측면에 위치되고 도시되지 않는다. 이의 상측면에서, 상기 전지 단자 포스트는 단자와 함께 용융하도록 그리고 기밀형(gas-tight) 그리고 전기적으로 안전한 연결을 획득하도록 가열될 것이다. 단자 포스트(500)는 단자의 내경보다 약간 더 작은 직경을 가진다. 바람직하게는, 단자 포스트는 단자의 내측 벽의 가장 작은 직경보다 더 작은 직경을 갖는 원통 형상을 가진다. 가장 바람직하게는, 단자 포스트의 직경은 원형 에지의 직경보다 0.5 내지 3 mm 사이 만큼 더 작다.
도 7에서, 단자의 제 2 실시예가 도시된다. 여기서, 원형 에지 대신에, 계단부(step)(152)가 존재한다. 이 계단부는 또한 몰딩 툴(300)의 핀에 맞닿게 단자를 밀봉시키는데 적합하다. 상기 계단부는 하측 섹션(155)의 길이의 정확한 측정을 더 허용한다.
도 8에서, 추가적인 실시예가 도시된다. 여기서, 장착 섹션(112)은 약간 개선된 래버린스를 가진다. 래버린스 링(131, 132)들 사이에서 직선형 평면들을 가지는 대신에, 아치형 횡단면을 가지는 돌출부(140 및 141)들이 존재한다. 이러한 아치형 횡단면들은 단자의 그리고 전지 커버의 재료 내에서 기계적 장력들을 감소시키며, 따라서 기계적 안정성 및 수명을 증가시키게 한다.
도 9에서, 단자의 실시예에 대한 단면도가 도시된다. 여기서 다시, 몰딩 툴의 핀은 시범 목적들을 위해 삽입된다. 전지 커버(200)의 재료에 의한 장착 섹션(112)의 완전한 둘러쌈으로 인해, 벽들의 두께는 감소될 수 있다. 따라서, 토크 링과 제 1 래버린스 링(131) 사이의 제 1 위치에서의 벽의 두께(134)가 제 1 래버린스 링(131)과 제 2 래버린스 링(132) 사이의 벽들의 두께(135)들보다 더 크다면, 바람직하다. 단자의 내측 벽에서의 전지 커버의 재료의 최대 두께(210)가 하측 섹션의 형상 및 몰딩 툴의 핀에 의해 결정된다. 상기 최대 두께는 바람직하게는 1 내지 5 mm 사이의 범위에 있으며, 가장 바람직하게는 2 내지 3 mm 이다.
도 10에서, 전지 커버(200)의 재료와 단자(100) 사이에 있는 연면 거리 또는 누설 거리(leakage distance)를 도시한다. 배터리의 내부로부터의 산(acid)이 외측면에 도달할 때까지 크립핑해야 하는 연면 경로(305)는 지점(301)과 지점(306) 사이에 있다. 이것은 장착 섹션의 내측 벽을 둘러싸는 커버의 플라스틱 재료에 의해 상당히 증가된다.
100: 전지 단자
101: 내측 벽
102: 외측 벽
110: 접속 섹션
111: 토크 링
112: 장착 섹션
114: 단자의 바닥 측면
115: 단자의 상측면
118: 토크 링의 돌출부들
131: 제 1 래버린스 링
132: 제 2 래버린스 링
134: 토크 링과 제 1 래버린스 링 사이의 벽의 두께
135: 제 1 래버린스 링과 제 2 래버린스 링 사이의 벽의 두께
140, 141: 아치-형상 횡단면들을 갖는 돌출부들
150: 중심 축선
151: 원형 에지
152: 계단부
154: 상측 섹션
155: 하측 섹션
200: 전지 커버
210: 최대 두께
300: 몰딩 툴의 핀
301, 306: 전지 산의 크립핑하기 위한 경로의 지점들
305: 연면 경로
500: 전지 단자 포스트

Claims (13)

  1. 외측 벽(102) 및 내측 벽(101)을 가지고, 장착 섹션(112), 접속 섹션(110) 및 장착 섹션(112)과 접속 섹션(110) 사이에 있는 토크 링(111)을 더 제공하는 중공형 본체를 가지며,
    외측 벽(102)이 바람직하게는 래버린스를 형성하는, 장착 섹션(112)에 하나 이상의 래버린스 링(131, 132)을 가지는 전지용 단자(100)에 있어서,
    내측 벽(101)은 적어도 접속 섹션(110)에 의해 둘러싸이는 상측 섹션(154), 장착 섹션에 의해 둘러싸이고 측단면도에서 오목한 형상을 가지는 하측 섹션(155), 및 상측 섹션(154)과 하측 섹션(155) 사이에 있는 에지(151)를 가지는 것을 특징으로 하는,
    전지용 단자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    에지(151)는 토크 링(111)에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는,
    전지용 단자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상측 섹션(154)는 단자의 상측면(115)으로 직경이 감소하는 원뿔 형상을 가지는 것을 특징으로 하는,
    전지용 단자.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    장착 섹션(112)은 단자의 상측면(115)으로 직경이 감소하는 원뿔 형상을 가지는 것을 특징으로 하는,
    전지용 단자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    원형 계단부(152)가 원형 에지(151)에 인접한 것을 특징으로 하는,
    전지용 단자.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    장착 섹션(112)은 토크 링(111)으로부터 시작하여 장착 섹션의 단부까지로 감소된 재료 두께를 가지는 것을 특징으로 하는,
    전지용 단자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 단자(100)를 가지는 전지 커버(200).
  8. 제 7 항에 있어서,
    하나 이상의 단자(100)는 전지 커버(200) 내로 몰딩되는 것을 특징으로 하는,
    전지 커버.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    단자(100)의 장착 섹션(112)은 전지 커버(200)의 플라스틱 재료에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는,
    전지 커버.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 단자(100)를 가지는 전지.
  11. 제 7 항 , 제 8 항 또는 제 9 항에 따른 전지 커버(200)를 가지는 전지.
  12. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 단자(100)를 전지 커버(200) 내로 몰딩하는 방법에 있어서,
    핀이 에지(151)와 원형 접촉할 때까지 전지 커버(200)를 단자(100) 내로 형성시키기 위해 몰딩 툴의 핀(300)을 푸쉬하는 단계;
    몰딩 툴을 플라스틱 재료로 충전시키는 단계; 및
    단자(100)로부터 핀을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    단자를 전지 커버 내로 몰딩하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    제 2 계단부 내의 플라스틱 재료에 의해 단자(100)의 장착 섹션(112)을 둘러싸는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    단자를 전지 커버 내로 몰딩하는 방법.
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