ГЕРМЕТИЗИРУЕМЫЙ ВЫВОД ДЛЯ ПЕРЕЗАРЯЖАЕМОЙ БАТАРЕИ Российский патент 2017 года по МПК H01M2/30 H01M2/06 H01M10/12 

Область изобретения

Изобретение относится к выводам для перезаряжаемых батарей, также называемым соединительными полюсами, для перезаряжаемых батарей, прежде всего для соединительных полюсов батарей, особенно свинцово-кислотных батарей, также называемых аккумуляторами. Еще один аспект изобретения относится к крышкам для корпусов и/или корпусам таких батарей и таким батареям.

Описание уровня техники

Вывод для батареи, который может быть заформован в крышку батареи и имеет множество канавок, образующих лабиринтное уплотнение, раскрыт в европейской патентной публикации ЕР 0601268 В1.

Вывод батареи, образующий множество продольных каналов или углублений, образованных в части внутренней поверхности, раскрыт в US 2011/0250493.

В американской патентной публикации US 6030723 раскрыта свинцовая втулка, которая соединена с полюсным штырем батареи проводящим клеем. Для упрощения вставки полюсного штыря в свинцовую втулку, полюсный штырь имеет значительно меньший диаметр, чем свинцовая втулка. Зазор между полюсным штырем и свинцовой втулкой заполнен указанным проводящим клеем.

Краткое описание изобретения

Задача, которая должна быть решена изобретением, состоит в том, чтобы предоставить вывод для батареи, который обеспечивает улучшенную герметизацию и улучшенную механическую стабильность. Кроме того, вывод должен обеспечивать возможность простой сборки батареи и поэтому вставки полюсного штыря в вывод во время сборки с низким трением. Процесс изготовления вывода и процесс инжекционного заформования крышки батареи должен быть упрощен и должен быть сделан более точным и надежным.

Решения задачи описаны в независимых пунктах формулы изобретения. Зависимые пункты относятся к дальнейшим усовершенствованиям изобретения.

В первом варианте осуществления вывод для батареи имеет монтажный участок и контактный участок. Между монтажным участком и контактным участком имеется кольцо передачи крутящего момента, которое предпочтительно имеет выполненные в форме зуба выступы. Монтажный участок предназначен для удержания вывода в крышке батареи, в которую он предпочтительно вставлен способом инжекционного заформования. Снаружи батарея подсоединена посредством контактного участка. Вывод является полым телом, которое имеет внешнюю стенку и внутреннюю стенку. На контактном участке внешняя стенка имеет предпочтительно коническую форму с уменьшающимся диаметром к верхней стороне вывода. На монтажном участке внешняя стенка предпочтительно имеет по меньшей мере один периферийный выступ, образующий лабиринт. Далее он называется лабиринтным кольцом. Внутренняя стенка содержит по меньшей мере два участка. Верхний участок по существу окружен контактным участком и предпочтительно имеет коническую форму с уменьшающимся диаметром к верхней стороне вывода. Он также может иметь цилиндрическую форму. Нижняя часть по существу окружена монтажным участком. Нижняя часть предпочтительно имеет в виде в разрезе сбоку вогнутую форму. Между верхним участком и нижним участком имеется грань. Грань на внутренней стенке по существу окружена кольцом передачи крутящего момента на внешней стенке.

Вогнутый нижний участок внутренней стенки обеспечивает пространство для пластмассы крышки батареи. В то время как выводы батареи, известные в уровне техники, удерживаются в крышке батареи только своими внешними стенками, этот вариант вывода полностью вделан в материал крышки батареи в своем монтажном участке, включая внешнюю стенку и внутреннюю стенку вывода. Это придает большую стабильность выводу батареи и приводит к значительно более высокой силе удержания. Это несравнимо с тонкими скользящими элементами. В отличие от них, имеется пространство для значительного слоя материала крышки батареи, покрывающего внутреннюю стенку монтажного участка вывода. Толщина материала крышки батареи может составлять 1 мм или больше, предпочтительно 3 мм. Для заформовки вывода в крышку батареи штырь формовочного инструмента вставляется в вывод, чтобы ограничить поток материала крышки батареи внутри вывода. Кольцевая грань на внутренней стенке вывода межу верхним участком и нижним участком находится в контакте со штырем формовочного инструмента и обеспечивает герметизацию области, в которую может течь материал крышки батареи. Это приводит к четкому ограничению материала крышки батареи нижним участком вывода.

Кольцевая грань предпочтительно прижата к штырю формовочного инструмента. Чтобы добиться надежной герметизации, штырь формовочного инструмента должен, по меньшей мере, плотно входить в диаметр кольцевой грани. Штырь формовочного инструмента также может быть вдавлен в вывод, несколько увеличивая внутренний диаметр кольцевой грани. Поэтому является предпочтительным, если кольцевая грань противоположна выступу на внешней стенке вывода, и этот выступ действует как усиление и позволяет поглощать сравнительно большие силы без деформации вывода.

В еще одном варианте осуществления монтажный участок имеет уменьшающуюся толщину материала, начиная от кольца передачи крутящего момента до конца монтажного участка. Так как возможные удерживающие силы уменьшаются в сторону конца монтажного участка благодаря скрепляющим силам лабиринтных колец, толщина стенок может быть уменьшена, таким образом экономя дополнительный материал и массу.

Другой вариант осуществления относится к крышке батареи, имеющей по меньшей мере один вывод, описанный здесь.

Другой вариант осуществления относится к батарее, имеющей по меньшей мере один вывод и/или крышку батареи, описанную здесь.

Еще один вариант осуществления относится к способу заформования вывода в крышку батареи. Крышка батареи может быть изготовлена литьем под давлением или формованием под давлением с использованием формовочного инструмента, имеющего форму крышки батареи. Сначала штырь формовочного инструмента вталкивается в вывод до тех пор, пока штырь не будет в кольцевом контакте с гранью. Подразумевается, что это то же самое, если вывод будет надет на штырь нажимом, что может быть сделано при вставлении вывода в инструмент. Далее, инструмент закрывается. Вталкивание штыря в вывод также может быть произведено во время или посредством закрывания формы. Далее, формовочный инструмент заполняется пластмассой, предпочтительно позволяя пластмассе по существу заключить монтажный участок. После того как пластмасса остыла, так что она больше не является жидкой, форма открывается, и штырь удаляется из вывода. Удаление штыря может быть произведено с открыванием инструмента или перед открыванием, или после открывания, но не тогда, когда пластмасса является жидкой.

Описание чертежей

В дальнейшем изобретение будет описано в качестве примера, без ограничения общего изобретательского замысла, на примерах осуществления со ссылками на чертежи.

Показано на:

Фиг. 1: предпочтительный вариант осуществления вывода батареи.

Фиг. 2: вид сбоку первого варианта осуществления.

Фиг. 3: вид сверху первого варианта осуществления.

Фиг. 4: вид в разрезе вывода, вделанного в крышку батареи.

Фиг. 5: вариант осуществления со вставленным штырем формовочного инструмента.

Фиг. 6: первый вариант осуществления вывода со вставленным полюсным штырем.

Фиг. 7: второй вариант осуществления вывода.

Фиг. 8: еще один вариант осуществления.

Фиг. 9: вид в разрезе варианта осуществления вывода.

Фиг. 10: расстояние просачивания между материалом крышки батареи и выводом.

На фиг. 1 показан предпочтительный вариант осуществления вывода 100 батареи. Вывод батареи имеет контактный участок 110 для контактирования батареи и монтажный участок 112 для монтажа и удержания вывода внутри крышки батареи. Между контактным участком 110 и монтажным участком 112 имеется кольцо 111 передачи крутящего момента, которое обеспечивает выводу высокое сопротивление крутящему моменту. Предпочтительно монтажный участок имеет по меньшей мере одно, предпочтительно два лабиринтных кольца 131, 132. Вывод является полым телом, причем большая часть тела, за исключением кольца вращающего момента, является вращательно-симметричным вокруг центральной оси 150. Оно имеет внутреннюю стенку 101 и внешнюю стенку 102. Внутренняя стенка 101 имеет верхний участок 154 и нижний участок 155. Между участками имеется кольцевая грань 151. Эта кольцевая грань между участками расположена против кольца передачи крутящего момента на внешней стенке 102. Предпочтительно верхний участок 154 имеет слегка коническую форму с уменьшающимся диаметром к верхней стороне вывода. Он имеет уменьшающееся поперечное сечение, начиная с кольцевой грани 151 до верхней стороны 115 вывода. В альтернативном варианте он может быть цилиндрическим. Нижний участок 155 имеет уменьшающееся поперечное сечение от внешней стороны к нижней стороне 114 вывода до кольцевой грани 151. В продольном разрезе, форма внутренней стенки в нижнем участке 155 является вогнутой. Такая вогнутая форма позволяет лучше образовать кольцевую грань 151 и, кроме того, допускает на конце вывода большее расстояние от центральной оси 150.

На фиг. 2 показан вид сбоку первого варианта осуществления.

На фиг. 3 показан вид сверху первого варианта осуществления. Здесь показаны выступы 118 кольца 111 передачи крутящего момента.

На фиг. 4 показан вид в разрезе вывода, вделанного в крышку 200 батареи. Здесь монтажный участок 112 вывода 100 полностью вделан в материал крышки батареи, включая внешнюю стенку и внутреннюю стенку. Это улучшает скольжение полюсного штыря в вывод во время сборки и еще более увеличивает механическую стабильность, так как материал крышки батареи лучше поддерживает монтажный участок 112 вывода.

На фиг. 5 показан вариант со вставленным штырем формовочного инструмента. Это может быть стадией во время инжекционного заформования крышки 200 батареи. Чтобы предотвратить течение материала крышки батареи в верхний участок вывода, штырь формовочного инструмента 300 вставлен в вывод. Инструмент, предпочтительно, имеет коническую форму и размер, так что он точно входит в диаметр кольцевой грани 151. Это не дает в дальнейшем пластмассе крышки батареи вытекать за пределы кольцевого ребра. Предпочтительно диаметр штыря 300 несколько больше, чем диаметр кольцевой грани 151, таким образом, слегка сжимая кольцевую грань и достигая лучшей герметизации.

На фиг. 6 показан первый вариант вывода с вставленным полюсным штырем 500. Полюсный штырь 500 соединен с элементами батареи, которые расположены на нижней стороне и не показаны. На своей верхней стороне он будет нагреваться, чтобы сплавиться с выводом и получить герметичное и электрически надежное соединение. Полюсный штырь 500 имеет диаметр, который несколько меньше, чем внутренний диаметр вывода. Предпочтительно полюсный штырь имеет цилиндрическую форму с диаметром меньше, чем наименьший диаметр внутренней стенки вывода. Наиболее предпочтительно диаметр полюсного штыря на 0,5 - 3 мм меньше, чем диаметр кольцевой грани.

На фиг. 7 показан второй вариант вывода. Здесь вместо кольцевой грани имеется ступень 152. Ступень также подходит для уплотнения вывода относительно штыря формовочного инструмента 300. Кроме того, она позволяет производить точное измерение длины нижнего участка 155.

На фиг. 8 показан еще один вариант осуществления. Здесь монтажный участок 112 имеет несколько модифицированный лабиринт. Вместо наличия прямых плоскостей между лабиринтными кольцами 131, 132 имеются выступы 140 и 141, имеющие поперечное сечение в форме арки. Такие поперечные сечения в форме арки уменьшают механические напряжения в материале вывода и крышки батареи, увеличивая таким образом механическую стабильность и срок службы.

На фиг. 9 показан вид в разрезе варианта осуществления вывода. Здесь опять, штырь формовочного инструмента вставлен в демонстрационных целях. Благодаря полному окружению монтажного участка 112 материалом крышки 200 батареи, толщина стенок может быть уменьшена. Поэтому является предпочтительным, если толщина 134 стенки в первом месте между кольцом передачи крутящего момента и первым лабиринтным кольцом 131 больше, чем толщина 135 стенок между первым лабиринтным кольцом 131 и вторым лабиринтным кольцом 132. Максимальная толщина 210 материала крышки батареи на внутренней стенке вывода определяется формой нижнего участка и штырем формовочного инструмента. Она предпочтительно составляет от 1 до 5 мм, наиболее предпочтительно от 2 до 3 мм.

На фиг. 10 показано расстояние просачивания или расстояние утечки между материалом крышки 200 батареи и выводом 100. Путь 305 просачивания, по которому кислота изнутри батареи должна просачиваться, пока она не достигнет внешней стороны, находится между точками 301 и 306. Это значительно увеличивается пластмассой крышки, ограждающей внутреннюю стенку монтажного участка.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Изобретение относится к выводу для аккумуляторной батареи, расположенному на крышке, а также к способу формования вывода в крышке батареи. Вывод для батареи имеет монтажный участок и контактный участок. Между монтажным участком и контактным участком предусмотрено кольцо передачи крутящего момента. Монтажный участок предназначен для удержания вывода в крышке батареи, в которую он предпочтительно вставлен способом инжекционного формования. Вывод является полым телом, которое имеет внешнюю стенку и внутреннюю стенку. На контактном участке внешняя стенка имеет коническую форму. На монтажном участке внешняя стенка имеет по меньшей мере одно лабиринтное кольцо, образующее лабиринт. Внутренняя стенка содержит по меньшей мере два участка. Верхний участок по существу окружен контактным участком и предпочтительно имеет коническую форму. Нижняя часть по существу окружена монтажным участком. Нижняя часть предпочтительно имеет в виде в разрезе сбоку вогнутую форму. Между верхним участком и нижним участком имеется грань. Грань на внутренней стенке по существу окружена кольцом передачи крутящего момента на внешней стенке. Улучшение герметизации вывода аккумуляторной батареи за счет повышения механической прочности вывода, расположенного на крышке аккумуляторной батареи, изготовленного методом литья под давлением, является техническим результатом изобретения. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Вывод (100) для батареи, имеющий полое тело, которое имеет внешнюю стенку (102) и внутреннюю стенку (101), обеспечивающий, кроме того, монтажный участок (112), контактный участок (110) и кольцо (111) передачи крутящего момента между монтажным участком (112) и контактным участком (110),

причем внешняя стенка (102), предпочтительно, имеет по меньшей мере одно лабиринтное кольцо (131, 132) на монтажном участке (112), образующее лабиринт,

отличающийся тем, что

внутренняя стенка (101) имеет, по меньшей мере, верхний участок (154), который окружен контактным участком (110), нижний участок (155), который окружен монтажным участком и который имеет в виде в разрезе сбоку вогнутую форму, и грань (151) между верхним участком (154) и нижним участком (155).

2. Вывод (100) для батареи по п. 1, отличающийся тем, что грань (151) окружена кольцом (111) передачи крутящего момента.

3. Вывод (100) для батареи по п. 1, отличающийся тем, что верхний участок (154) имеет коническую форму с уменьшающимся диаметром к верхней стороне (115) вывода.

4. Вывод (100) для батареи по п. 2, отличающийся тем, что верхний участок (154) имеет коническую форму с уменьшающимся диаметром к верхней стороне (115) вывода.

5. Вывод (100) для батареи по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что монтажный участок (112) имеет коническую форму с уменьшающимся диаметром к верхней стороне (115) вывода.

6. Вывод (100) для батареи по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что кольцевая ступень (152) смежна кольцевой грани (151).

7. Вывод (100) для батареи по п. 5, отличающийся тем, что кольцевая ступень (152) смежна кольцевой грани (151).

8. Вывод (100) для батареи по любому из пп. 1-4 или 7, отличающийся тем, что монтажный участок (112) имеет уменьшающуюся толщину материала, начиная от кольца (111) передачи крутящего момента к концу монтажного участка.

9. Вывод (100) для батареи по п. 5, отличающийся тем, что монтажный участок (112) имеет уменьшающуюся толщину материала, начиная от кольца (111) передачи крутящего момента к концу монтажного участка.

10. Вывод (100) для батареи по п. 6, отличающийся тем, что монтажный участок (112) имеет уменьшающуюся толщину материала, начиная от кольца (111) передачи крутящего момента к концу монтажного участка.

11. Крышка (200) батареи, имеющая по меньшей мере один вывод (100) по любому из предшествующих пунктов.

12. Крышка (200) батареи по п. 11, отличающаяся тем, что по меньшей мере один вывод (100) заформован в крышку (200) батареи.

13. Крышка (200) батареи по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что монтажный участок (112) вывода (100) окружен пластмассой крышки (200) батареи.

14. Батарея, имеющая по меньшей мере один вывод (100) по любому из пп. 1-10.

15. Батарея, имеющая крышку (200) батареи по п. 11, или 12, или 13.

16. Способ заформования вывода (100) по любому из пп. 1-10 в крышку (200) батареи, включающий следующие шаги:

- вталкивание штыря (300) формовочного инструмента для образования крышки (200) батареи в вывод (100) до тех пор, пока штырь не будет в кольцевом контакте с гранью (151),

- заполнение формовочного инструмента пластмассой,

- удаление штыря из вывода (100).

17. Способ по п. 16, включающий окружение монтажного участка (112) вывода (100) пластмассой на втором шаге.