FI61774B - Genomfoeringsanordning vid skiljevaegger i ackumulatorbatterier - Google Patents

Description

RÄr7! M (11) kuulutusjulka.su 617 7 4 JSTä lJ ' ' UTLÄGGNINCSSKRIFT ol ' C Patentti ray':>netty 10 09 19-32 •5SS («) Patent neddelat ^ T ^ (51) K».ik.3/i«rt.a.3 H 01 M 2/24 SUOM I —Fl N LAND (21) PiMnttlhtkemu* — Pitenttniöknlng 3797/73 (22) Htktmitplfyi — Aniöknlngtdtg 11.12.73 ^ ^ (23) AlkupUvft — Glltlghattdag 11.12.73 (41) Tullut julkiseksi — Bllvlt offantllg 13.06.7^

Patentti· ja rekisteri hai Utu. NthtivilCpwon |« kuuLjulk..™ Pvm._ 31.05.82

Patent- och registerstyralsan Anidkan utUgd och utUkrifun pubiicend (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus —Begird prlorltet 12.12.72

Norja-Norge(NO) 1+572/72 (71) S^nnak Batterier A/S, Rolf Wickstr(/ms vei 15, Oslo k, Norja-Norge (NO) (72) Gunnar Bergh, Oslo, Kjell Brass, Oslo, Jörgen Hessner, Oslo,

Thomas Varberg, Hosle, Norja-Norge(NO) (7I+) Berggren Oy Ab (5I+) Läpivientijärjestelmä akun kennojen välisissä erotusseinissä -Genomföringsanordning vid skiljeväggar i ackumulatorbatterier

Esillä oleva keksintö kohdistuu läpivientijärjestelmään akun kennojen välisissä erotusseinissä sellaisten akkuparistojen kokoami- t seksi, jotka käsittävät kestomuovia olevat paristokotelot, joissa sisätila on jaettu kennoihin erotusseinien avulla, ja joissa jokaiseen kennoon on sovitettu sähköinen elementti, joka on yhdistetty naapurikennon elementteihin erotusseinien poikki kulkevilla liitän-nöillä. Kotelot suljetaan kannella kuumennushitsauksen tai liimauksen avulla, sen navat liitetään ja tämän jälkeen se on valmis täytettäväksi elektrolyytillä.

Jatkuvasti lisääntyvät vaatimukset mahdollisimman suuresta paristopinnasta enemmän tai vähemmän standardisoiduissa ulkomitoissa ovat johtaneet yhä enemmän kompakteihin akkuparistoihin. Aikaisemmin olivat kennojen väliset liitäntäelimet akun ulkopuolella, mutta mainitut vaatimukset ovat johtaneet siihen, että liitäntäosat on sovitettu akun kotelon sisään ulottuen kennojen välisten erotus-seinien läpi.

Tunnetuissa menetelmissä yhteyksien järjestämiseksi erotus-seinien läpi sovitetaan liitännät esim. hitsaamalla elementit yhdessä kohdassa toisiinsa erotusseinässä olevan reiän kautta sen jälkeen kun elementit on sijoitettu kennoihinsa, tai hitsaamalla elementit sisäänsovittamisen jälkeen päältä päin toisiinsa liitännän kautta, 2 617 7 4 joka on tavalla tai toisella valettu erotusseinän läpi, tai sovittamalla kaikki elementit samanaikaisesti sen jälkeen kun ne on jollakin tavalla yhdistetty keskenään liitännöillä, jotka ulottuvat ero-tusseinien läpi niissä olevan ylöspäin avoimen loven kautta.

Kaikissa näissä menetelmissä on vaatimuksena se, että akku tiivistetään liitännän ympäri ja että erotusseinä saadaan varmistetuksi vuotovirtoja vastaan, ja että erotusseinä saadaan muodostetuksi niin, että kotelon ja kannen välinen sulatushitsaus tai liimaus myös mahdollistaa vuotovirrattoman tiivistyksen kennojen välillä.

Aivan erityisiä ongelmia aiheuttaa erikoiskäyttö, kuten akun käyttö autoissa, joissa tärinä aiheuttaa helposti aineksien väsymistä, josta tavallisesti seuraa vuotovirtojen huomattava suureneminen. Koska tavallisesti käytetty koteloaines, polypropeeni ei suoranaisesti kiinnity lyijyyn, täytyy lyijyn ja polypropeenin välille tehtyyn liitokseen kohdistaa paine, jotta liitos olisi tiivis. Tiivistävää painetta on yritetty aikaansaada monimutkaisten lyijyosien avulla tai käyttämällä kaksiosaisia liitoskappaleita, jotka puristetaan yhteen.

Kaikissa tunnetuissa menetelmissä on omat ongelmansa - lähtien monimutkaisista kotelorakenteista kalliine muotteineen, tai alhaiseen tuotantoon pystyvistä tai vääränmuotoisiln koteloihin johtavista muoteista, tai monimutkaisista koteloratkaisuista, jotka johtavat vaikeuksiin paristoa koottaessa sekä huonoon tuotantoon ja suureen hylkyprosenttiin - aina erittäin kalliin ja monimutkaisen val-mistuslaitteiston tarpeeseen kalliine seisonta-aikoineen.

Eräs laite, jolla on tiivistyksen suhteen huomattavia ominaisuuksia, on esitetty saksalaisessa hakemusjulkaisussa 2 206 649. Tässä laitteessa on yhdyselin sangan muotoinen ja siinä on ies, jonka poikkileikkaus on läpivientialueella pyöreä, sekä sen jalat ovat laakeat ja ne peittävät ruiskutetun muovimassan molemmilta puolilta seinämää. Sopivasti mitoitettuna vetäytyy muovi ikeen ympärillä kasaan, kun se kutistuu jäähtyessään, jolloin saadaan aikaan tiivistävä paine. Koska yhdyselimen jalkojen etäisyys toisistaan on sama kuin tiivistyslistojen leveys lisättynä erotusseinän paksuudella, on ies melkoisen pitkä, jonka takia on mahdollista muotoilla ikeen ympärille ripa, joka pidentää vuotovirran kulkemaa matkaa ja joka samalla muodostaa sopivia tiivistyspintoja muovia vasten. Edelleen voi sopivan mitoituksen seurauksena olla mahdollista sinetöidä ruiskutettu kestomuovi loveuksen reunaan kiinni.

Julkaisussa tuodaan esille, että ruiskuvalumuotti tuodaan paikalleen niin, että muotin ontelo ympäröi yhdyselimen. Itse muottia 3 61 774 ei selitetä tarkemmin, mutta kuvioista ilmenevän muotin asettaminen tiiviisti paikoilleen ei varmastikaan aina onnistu. Lisäksi eivät laakeat jalkaosat ole paras mahdollinen suoritusmuoto, kun kysymyksessä on lyijyn käyttäminen yhdysosassa sähkönjohtotarkoitukseen ja jolloin yhdysosan tulisi olla mekaanisesti luja, puhumattakaan siitä, että vaikka pyöreä muoto muuten ehkä olisikin hyvä, vaatii se kuitenkin huomattavasti tilaa korkeussuunnassa. Sitä paitsi aiheuttaa massiivinen lyijyjalka huomattavia jäähdytysongelmia lyijyn valamisen aikana, josta seuraa tuotannon aleneminen.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on huomattavasti yksinkertaistaa niitä olosuhteita, jotka liittyvät kestomuovikoteloon/ kanteen sijoitettujen paristojen kokoamiseen, ja erikoisesti pienehköille akunvalmistajille, joiden on tyydyttävä pieniin tuotantosarjoihin sekä kohtuullisiin investointeihin akkutyyppiä kohti.

Keksinnön mukaisen ratkaisun etuina mainittakoon vielä esim. se, että keksinnön mukainen muotti on helppo keskittää kaarevien jaikaosien ja niiden ulkopuolelle pistävien tiivistyslistojen avulla. Lisäksi valumenettelystä seuraa, että tiivistyminen ikeen ympärillä on tehokaä, jopa niin, että voidaan käyttää puolipyöreää ikeen poikkileikkausta, ja myös valaminen voidaan tehdä käyttäen alhaista painetta, koska kapeita osia, joihin on vaikea saada menemään muovia, ei ole. Vielä on mainittava etuina, että kennojen seinämien ja elektrodien pienet väärät asennot oikeavat keksinnön mukaisella järjestelyllä.

Keksinnön mukaan tämä aikaansaadaan yhdistämällä tunnettuja ja uusia ratkaisuja, jolloin kaikki elementit ja liitännät tehdään valmiina elementtiyksikkönä sijoitettavaksi paristokoteloon, jonka erotusseinät varustetaan avoimilla lovilla, jotka antavat tilaa lii-tännöille elementtiyksikköjä sovitettaessa paikoilleen koteloon.

Keksinnön pääasialliset tunnusmerkit selviävät oheisesta patenttivaatimuksesta 1.

Keksinnön mukaan siis tehdään erotusseiniin lovet, jotka vastaanottavat liitännät kun elementtiyksikkö sovitetaan koteloon, ja kaikki akun elementit ja liitännät valetaan yhteen samassa työvaiheessa koteloon sijoitettavaksi valmiiksi yksiköksi, jolloin kahden elementin välinen liitos yhtyy kahteen vierekkäiseen siltaan, jotka yhdistävät elementin samannimiset levyt toisiinsa, ja ruisku-tusvalutyökalu, joka on yksinkertainen suutinväline, yhdessä lii- 14 61774 tännän ja erotusseinän kanssa muodostaa riittävän tiiviin ruisku-tusvalumuotinj joka juoksevaa kestomuoviainetta valettaessa, sopivan paineenvaihtelun avulla infisoituna ruiskutusvalujakson aikana, pysyy koossa vain kotelon pohjan aikaansaaman, suhteellisen heikkojen elementtien välittämän vastavoiman vaikutuksesta, jolloin tässä ruiskutusvalussa aikaansaadaan erotusseinän vuotovirraton uudelleenmuodostus sekä tiivistys liitännän ympäri, erotusseinän reunan ollessa sopiva kuumennushitsattavaksi tai liimattavaksi kiinni kanteen.

Keksinnön erään edelleenkehityksen mukaan ovat lovet ja liitännät siten mitoitetut toisiinsa nähden, että loven reunat muodostavat ohjauksen liitännälle elementtiyksikköä sovitettaessa koteloon, jolloin yksikkö hakee suunnilleen oikean asentonsa paristo-kotelossa ruiskutusvalutyövälineen työalueen määräämissä rajoissa ja työkalun sovittaminen liitännän ja loven yli aiheuttaa liitännän ohjausta lopulliseen asentoonsa loveen ja siten elementtien ohjausta koteloon nähden välittömästi ennen ruiskutusvalua.

Mainittua elementtien ohjausta varten voidaan vielä keksinnön mukaisesti muodostaa loviin ainakin yksi kalteva reuna, joka voi olla tasaisesti kalteva pohjasta suuaukkoon tai kalteva vain yläosaltaan, tai loven reunojen sisä-(ala-)osissa voi kaltevuus olla vastakkainen yläosiin verrattuna.

Keksinnön toteuttamiseksi tarvittava ruiskutusvalutyökalu on edullisesti yksionteloinen työkalu, joka uudelleen muodostaa yhden erotusseinän kerralla tiivistäen liitännän ympäri, tai useam-pionteloinen työkalu, joka täydentää kaikki erotusseinät yhdellä kerralla samalla kun se tiivistää liitäntöjen ympäri.

Keksintöä selostetaan seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen akkupariston rakenneosia, kuviot 2, 3 ja 4 esittävät erilaisia muotoja paristokotelon erotusseinien loville, kuvio 5 esittää suurennetussa mittakaavassa vierekkäisten kennojen kahden elementin välistä liitäntää, kuvio 6 esittää työkalua erotusseinän uudelleenmuodostami-seksi loven kohdalla, jossa liitäntä sijaitsee, ja kuvio 7 esittää uudelleen muodostettua erotusseinää.

Kuviossa 1 on akun osat esitetty erillään havainnollisuuden vuoksi; paristo käsittää kotelon 1, jossa on erotusseinät 2 niin, että syntyy kennoja 3, joihin elementit 4 sijoitetaan. Ele- 3 61774 mentit 4 muodostuvat positiivisista ja negatiivisista levyistä, jolloin samaa polariteettia omaavat levyt yhdistetään jokaisen elementin ylänurkassa silloilla, kohdassa 5» kun taas vastakkaisnimi-set levyt yhdistetään toisessa ylänurkassa vastaavilla silloilla 6, ja sillat 5 ja 6 on liitetty toisiinsa liitännällä 7 niin, että kennot tulevat kytketyksi sarjaan, jolioin esitetty kuusikennoinen lyijyakku antaa 12 V:n ulostulojännitteen.

Elementit 4, 5j 6, 7 asetetaan paikoilleen koteloon 1 yhdessä työvaiheessa ja erotusseinissä 2 on lovet 8, jotka vastaanottavat liitännät 7· Kun erotusseinä 2 on uudelleenmuodostettu loven 8 kohdalla ja tiivistetty liitännän 7 ympäri, lukitaan kotelo 1 kannella 95 joka on etukäteen valettu ja jonka alasivussa on matalat ero-tusseinät 10, jotka sopivat erotusseiniin 2 ja jotka liitetään näihin kuumennushitsauksella tai liimaamalla. Kannessa on tunnetulla tavalla täyttöaukot elektrolyytille, ja nämä on lukittu tulpilla 11. Edelleen on kannessa navat 12, 13, jotka kantta paikoilleen sovitettaessa yhdistyvät elementtiyksikön uloimmilla silloilla 5> 6 oleviin napakenkiin 14, 15.

Keksinnölle on erikoisesti tunnusomaista, että liitäntä 7 sijaitsee kahden vierekkäisen sillan 5, 6 päällä. Tämä näkyy selvästi kuviossa 5S ja tällä sijoituksella joutuvat sillat 5, 6 sekä liitäntä 7 sellaiseen asentoon jokaiseen loveen 8 nähden, että siltojen 5, 6 osien 16 tasapinta voi muodostaa ruiskutusvalutyökalun pohjan ja tulla riittävästi tuetuksi suhteellisen heikoilla alla olevilla elementeillä, jotta se kestäisi ruiskutusvalupaineen.

Tarkoituksenmukaista ruiskutusvalutyökalua on esitetty kuviossa 6 ja se on tehty yhtenä ainekappaleena 17 valuonteloineen kestomuoviainetta varten. Valuontelo voidaan muotoilla tavallisen jyrsimen avulla, ja siinä on osa l8, joka sopii tiiviisti liitännän 7 viivoitetun osan 19 ympäri, sekä osa 20, jossa itse ruiskutus-valu tapahtuu. Osan 20 muoto on sellainen, että infisoitu aine muodostaa kakun 21, kuten on esitetty kuviossa 7, erotusseinän 2 toiselle puolelle. Kuten on esitetty katkoviivoin kuviossa 6 on ruiskutusvalutyökalun toinen puolisko tehty symmetriseksi niin, että se sopii liitännän 7 viivoitetun osan 22 yli ja jättää muovikakun 23 erotusseinän 2 toiselle puolelle, kuten ilmenee kuviosta 7· Työkalussa 17 on rako 24, joka sopii tiiviisti erotusseinän 2 yli ja on-ylhäältä suljettu niin, että ruiskutusvalutyökaluun, tämän seinämien sekä loven 8 väliin, syntyy muuhun valuonteloon liittyvä ontelo, jossa loven 8 yläosa täytetään muovlaineella 25j kuten ilme- 6 61774 nee kuviosta 7, jolloin erotusseinä 2 muodostuu täyteen korkeuteensa kannen 9 alasivussa oleviin erotusseiniin 10 liittämistä varten, kuten on esitetty kuviossa 1. Samalla muodostaa paksu muoviainesul-jenta 21, 23 erotusseinän 2 molemmilla puolilla vuotovirrattoman tiivistyksen liitännän 7 ympäri. Kakuntapaiset muoviosat 21, 23 jatkuvat siltojen 5 ja 6 osista 16 (kuvio 5) ja samat siltaosat 16 on esitetty viivoitettuina kuviossa 7. Siltojen 5, 6 symmetrisellä sijoituksella loviin nähden aikaansaadaan se, kuten on edellä mainittu, että työkaluun 17 syötetyn kestomuoviaineen ruiskutusvalupaine jakautuu tasaisesti alla oleville suhteellisen heikoille elementin osille, jotka tämän tasaisen jakautumisen ansiosta kykenevät vastaanottamaan tarvittavan ruiskutusvalupaineen niin, ettei lisätoimenpiteisiin tarvitse ryhtyä. Tämä yksinkertaistaa valmistamista huomattavasti ja työkalu on helppo valmistaa niin, että se voidaan myös tehdä monionteloisena, jolloin voidaan uudelleenmuodostsa useampia tai kaikki paristokotelon erotusseinät yhdessä työvaiheessa, mikä edelleen pienentää valmistuskustannuksia.

On tärkeätä, että elementit, kun ne sovitetaan koteloon, tulevat niin keskitetyksi, että kuvion 6 mukainen työkalu 17 voidaan viedä liitäntöjen 7 yli ilman elementtien asennon korjausta kotelossa. Sellainen toivottava keskitys voidaan aikaansaada muodostamalla erotusseinien 2 loviin kaltevat reunat. Tästä on esitetty kolme esimerkkiä kuvioissa 2, 3 ja 4, jolloin kuviossa 2 loven reunat 26 ovat kaltevia ulospäin loven pohjasta sen aukkoon. Kun liitäntäosa 7 tulee loveen 8 vinosti, ohjaavat kaltevat reunat liitäntäosaa ja siten elementtiä paremmin keskitettyyn asentoon paristokoteloon. Sama vaikutus aikaansaadaan jos vain loven 8 ulko-osa 27 on viis-tottu, kuten on esitetty kuviossa 3, kun taas kuvion 4 suoritusmuodossa on sama viistotus 27 sekä sisäosassa vastakkaissuuntainen viistotus 28. Viimemainitun suoritusmuodon etuna on se, että jää paljon tilaa muoviaineen täyttöä varten liitännän 7 molemmin puolin (katsottuna erotusseinän 2 suuntaan).

Liitäntäosat 7 ja ruiskutusvalutyökalu ovat sovitetut siten toisiinsa, että elementtien lopullinen keskitys paristokoteloon tapahtuu kun työkalu viedään ohjatulla suoraviivaisella liikkeellä alas liitäntöjen yli, jolloin työkalu ohjaa liitäntöjä pois mahdollisista pienistä vääräasennoista ennen kuin erotusseinä 2 muodostetaan uudelleen ruiskuttamalla muoviainetta erotusseinien loviin.

Esitetyt esimerkit vain havainnollistavat keksintöä eivätkä rajoita patentin suoja-aluetta, koska voidaan helposti ajatella muita suoritusmuotoja keksinnön ajatuksen puitteissa.

Claims (2)

7 61774

1. Läpivientilaite akun kennojen välisissä erotusseinissä, jossa akussa on kotelo (1), kansi (9) ja erotusseinät (2) tehty muovista ja jossa kunkin kennon (3) levyelektrodit, joiden polariteetti on sama, on liitetty johtavasti ylhäältä sillan (5, 6) avulla ja jossa naapurikennoissa sijaitsevat sillat (5, 6), joiden napaisuudet ovat keskenään vastakkaiset, on yhdistetty johtavasti valetun, sangan muotoisen yhdysosan (7) avulla, jonka iesosa siltojen yläpuolella kulkee ylöspäin avoimen, kotelon erotusseinässä (2) olevan loven (8) läpi ja jonka molemmat haarat on muotoiltu siten, että siinä on ylöspäin vähän toisiaan lähenevät ulkopinnat ja kyseessä olevaa erotus-seinää kohti oleva kalteva tasainen sivu, joka päättyy alhaalla ero-tusseinää vasten olevaan tiivistyslistaan (16), jonka pituus on suurempi kuin loven (8) leveys ja jossa yhdysosa ja erotusseinä on tiivistetty toisiinsa yhdysosan ikeen ympärille ruiskuvalamalla valmistetun muovielementin (21, 25, 23) avulla, joka täyttää loven (8) ero-tusseinän (2) yläreunaan asti ja joka on sinetöity kiinni loven reunaosiin ja menee niiden kanssa limittäin molemmilta puolilta aina yhdysosan (7) iesosaan asti ja joka rajoittuu yhdysosan haarojen mainittuihin siteisiin sivuihin ja tiivistyslistan (16) yläpuoleen, tunnettu siitä, että yhdysosan (7) haara ja iesosa ovat poikkileikkaukseltaan oleellisesti puolipyöreitä ja että ne muuttuvat toisikseen kuperasti kaksoiskaarevilla ulkopinnoillaan, että tiivistyslls-toissa (l6), katsottuna erotusseinän (2) suunnassa, on osat, jotka pistävät molemmilta puolilta vastaavan yhdysosan (7) haaran ulkopuolelle ja että mainitut esiinpistävät osat erotusseinästä ja yhdysosasta poispäin olevilta sivuiltaan on muotoiltu siten, että niiden ulkopinnat lähenevät vähän toisiaan ylöspäin, jotka pinnat on tarkoitettu yhtenäisen ruiskuvalumuotin (17).jäykän paikoilleen laskemisen aikana olemaan yhteistyössä tämän vastaavien pintojen kanssa yhdysosan (7) lopulliseksi keskittämiseksi ennen ruiskuvalua ja jotka ovat suorassa linjassa valetun muovielementin (21, 23) vapaiden, korkeammalla sijaitsevien pinnan osien ulkopuolien kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen läpivientilaite, tunnet-t u siitä, että tiivistyslistat (16) on muotoiltu suoraan silloille (5, 6), niiden toisiaan päin oleville reunoille ja että yhdysosan (7) haara päättyy alhaalla siltoihin suoraan siihen kuuluvien elektrodi- ''levyjen yläpuolella ja että elektrodilevyt tukevat niitä siltojen kautta. 8 61774