Brevet FR2737939A1 — publié le 19970221

La présente invention concerne un joint d'étanchéité réalisé en résine, qui est placé entre un boîtier et une plaque de couvercle sur une ouverture d'une batterie et un procédé pour fabriquer un tel joint. En général la fabrication d'une batterie peut être expliquée comme suit. Un ensemble d'électrodes consistant en une électrode positive et une électrode négative isolée par un séparateur est placé dans un boîtier métallique. Une plaque de couvercle métallique est placée sur l'ouverture du boîtier métallique au moyen d'un joint d'étanchéité annulaire réalisé en résine de sorte que l'ouverture du boîtier métallique peut être scellé hermétiquement. Le joint d'étanchéité est normalement fabriqué par moulage par injection. La figure 1 représente un exemple. Sur cette figure, la partie hachurée représente la résine et la partie qui n'est pas hachurée représente un moule métallique. Ce moule métallique comprend une cavité 111 et une porte 112. De la résine fondue est injectée dans la cavité 111 par la porte 112. La cavité 111 a la même configuration que le joint. Après que la résine fondue s'est solidifiée, elle est coupée ou déchirée au niveau de la porte 112. Ainsi, un joint peut être obtenu. En général, lorsque ce moulage par injection est utilisé, la porte 112 correspond à une partie de la surface d'extrémité supérieure d'un joint annulaire (demandes de brevets japonais publiés 61-27061 et 61-118961). Ceci peut être reconnu sur la figure 1: la porte 112 est prévue sur une partie de la surface d'extrémité supérieure de la cavité 111. Ce moulage par injection présente un problème. En hiver, lorsque le taux d'absorption d'humidité de la résine diminue, des fissures 113 se forme sur la 2 2737939 surface d'extrémité supérieure du joint, là o la résine solidifiée a été coupée (zone de coupure de la porte). Un exemple est représenté sur la figure 2. Un tel fissurage détériore l'herméticité de la pile, résultant en une fuite d'électrolyte. La figure 3 est une image de polarisation d'une vue en section transversale d'un joint ayant une telle zone de coupure de porte. Comme visible à partir de cette figure, une partie de contrainte résiduelle 115 est générée au niveau de la zone de coupure de porte 114. Et la zone de coupure de porte 114 s'est microfissurée, ce qui détériore sa résistance. Afin d'éviter un tel fissurage d'un joint, il est possible de prévoir une porte 116 sur une partie de surface interne de la cavité 117, comme représenté sur la figure 4. Toutefois, même dans ce cas, une partie de contrainte résiduelle 118 est générée sur une partie correspondant à la zone de coupure de porte 119, ce qui résulte en une faible qualité du joint. Un exemple est représenté sur la figure 5. Il existe deux procédés pour fabriquer un joint d'étanchéité au moyen du moulage par injection. L'un d'eux est le procédé de coulée froide, qui a souvent été utilisé. Un exemple est représenté sur la figure 6, dans lequel 40 joints ont été produits en une fois. De la résine fondue est injectée dans le trou d'injection de résine 120 et se propage à travers des canaux 121 dans chaque cavité 122 o elle se solidifie. Ensuite, elle est coupée au niveau des portes entre les canaux 121 et les cavités 122. Un joint peut être obtenu de cette manière. Selon ce procédé, la résine solidifiée dans les canaux doit être jetée. Normalement lorsque la 3 2737939 quantité de résine jetée est supérieure à celle utilisée pour un joint, la mise au rebut d'un tel déchet de résine est indispensable. L'autre procédé est appelé procédé de coulée chaude. Selon ce procédé, des canaux similaires à ceux utilisés pour le procédé de coulée froide ne sont pas nécessaire. Il est possible d'injecter de la résine fondue directement dans les cavités. La figure 7 représente un exemple. Afin de maintenir la résine à l'état fondu, un dispositif de chauffage de corps 124 est placé dans un passage 123 à travers lequel la résine fondue s'écoule. La résine fondue est directement injectée dans une cavité 126 à travers une buse d'injection de résine 125 qui est un prolongement du passage 123. Dans ce cas, le bout de la buse d'injection de résine 125 correspond à une porte 127 qui est une entrée vers la cavité 126. Un dispositif de chauffage de bout 128 est placé dans la buse d'injection de résine 125. Après que la résine fondue est injectée dans la cavité 126, le dispositif de chauffage de bout 128 est arrêté. Ensuite, la résine fondue dans la buse d'injection de résine 125 et dans la cavité 126 se solidifie. Après quoi, la résine solidifiée est coupée au niveau de la porte 127, et un joint est retiré du moule métallique. En allumant à nouveau le dispositif de chauffage de bout 128, la résine fondue dans la buse d'injection de résine 125 est fondue. La résine fondue est injectée dans la cavité 126 pour le prochain moulage par injection. Toutefois, selon ce procédé, une construction de buse d'injection de résine 125 devient importante en taille. Par conséquent, même s'il est possible d'injecter la résine fondue à partir de la surface d'extrémité supérieure de la cavité comme représenté 4 2737939 sur la figure 7, il est difficile de l'injecter à partir d'une partie de la surface interne de la cavité. Par conséquent, afin de surmonter cette difficulté, un second canal 129 devrait être utilisé pour l'injection, comme cela est représenté sur la figure 8. De la résine fondue est injectée dans la cavité 130. Après que la résine fondue s'est solidifiée, elle devrait être coupée entre le second canal 129 et la buse d'injection de résine 131. En outre la résine solidifiée 132 dans le second canal 129 sur la figure 9 devrait être coupée du joint 133 sur la même figure, il est nécessaire de jeter la résine 132 dans le second canal 129. C'est un objet de la présente invention que d'améliorer la fiabilité d'une pile, en empêchant toute contrainte résiduelle dans la couronne d'un joint d'étanchéité de manière à fournir un joint d'étanchéité qui ne se fissure pas. Cet objet peut être atteint par les caractéristiques suivantes. (1) Joint d'étanchéité pour une pile produit par injection de résine fondue dans une cavité à partir d'une porte qui correspond à un bout d'une buse d'injection de résine d'un moule métallique comprenant; - une couronne formant un corps du joint; et - une protubérance intérieure faisant saillie vers l'intérieur à partir d'une surface interne de la couronne: la porte étant prévue dans une partie qui correspond à la protubérance intérieure. (2) Procédé de fabrication d'un joint d'étanchéité comprenant une couronne formant un corps d'un joint et une protubérance intérieure faisant 2737939 saillie vers l'intérieur à partir d'une surface interne de la couronne, comprenant les étapes de: - charger un moule métallique avec de la résine fondue par injection de la résine fondue dans une cavité ayant la même configuration que le joint à partir d'une porte qui correspond à un bout d'une buse d'injection de résine du moule métallique et qui est prévue sur une partie de surface interne de la cavité, la partie correspondant à la protubérance intérieure; et - solidifier la résine fondue injectée. Dans le joint d'étanchéité produit ci-dessus, une contrainte résiduelle est générée dans la protubérance intérieure. Par conséquent, la résistance de la couronne ne se détériore pas en raison des effets de la contrainte résiduelle et tout fissurage du joint peut être évité. Ici, il est préférable de déterminer la dimension de la protubérance intérieure de manière à être contenu dans un espace à l'intérieur de la pile. Si de la résine fondue est injectée au moyen du procédé de coulée chaude, la construction d'une buse d'injection de résine comprenant la porte devient plutôt importante en taille étant donné qu'elle devrait intégrer un dispositif de chauffage. Par conséquent, il est difficile de prévoir la porte sur la surface interne de la cavité, qui correspondant à la surface interne de la couronne. Toutefois, selon la deuxième caractéristique, étant donné que la porte est prévue sur une partie de la surface interne de la cavité, la partie correspondant à la protubérance intérieure, il est possible d'utiliser le procédé de coulée chaude. Ce procédé de coulée chaude présente un avantage sur le procédé de coulée froide, puisqu'il est 6 2737939 possible de réduire la quantité de résine perdue générée par la production d'un joint. Ces objets, avantages et caractéristiques et d'autres de l'invention deviendront visibles à partir de sa description suivante faite en référence aux dessins joints qui illustrent un mode de réalisation spécifique de l'invention. Sur les dessins: - la figure 1 est une vue en section transversale représentant un procédé conventionnel pour produire un joint; - la figure 2 est une vue frontale d'un joint ayant une fissure produite par le procédé de la figure 1; - la figure 3 est une vue en section transversale d'une partie du joint selon le procédé de la figure 1; - la figure 4 est une vue en section transversale représentant un procédé conventionnel pour produire un joint, dans lequel une porte est prévue sur la surface interne de la cavité; - la figure 5 est une vue en section transversale d'une partie du joint selon le procédé de la figure 4; - la figure 6 est une vue en plan représentant un procédé conventionnel pour produire un joint selon le procédé de coulée froide; - la figure 7 est une vue en section transversale représentant un procédé conventionnel pour produire un joint selon le procédé de coulée chaude; - la figure 8 est une vue en section transversale représentant un procédé conventionnel pour produire un joint selon le procédé de coulée chaude; 7 2737939 - la figure 9 est une vue en plan d'un joint produit par le procédé de la figure 8; - les figures 10 à 12 sont des vues en section transversale représentant un dispositif de production de joint selon une première forme de réalisation de la présente invention; - la figure 13 est un agrandissement de la figure 10; - la figure 14 est une vue en plan d'un joint produit par le procédé des figures 10 à 12; - la figure 15 est une vue en section transversale d'une partie du joint de la figure 14; - la figure 16 est une vue en section transversale représentant d'un procédé pour produire un joint selon une seconde forme de réalisation de la présente invention; - la figure 17 est une vue en plan d'un joint produit par le procédé de la figure 16; - la figure 18 est une vue en section transversale représentant un joint selon la première forme de réalisation ou la seconde forme de réalisation installé dans une pile. Les figures 10 à 12 sont des vues en section transversale d'un dispositif de production de joint selon une première forme de réalisation de la présente invention. La figure 13 est une vue agrandie de la figure 10. La figure 14 est une vue en plan d'un joint produit par ce dispositif. La figure 15 est une partie des vues en section transversale d'un tel joint. Comme cela est apparent sur la figure 14, un joint 60 comprend une couronne 61 et une protubérance intérieure 62 faisant saillie vers l'intérieur à partir d'une partie de la surface interne de la couronne 61. Ce joint est produit par 8 2737939 moulage par injection, en utilisant le procédé de coulée chaude. Le type de résine utilisé ici est résiliant et fondu par chaleur tel que du nylon. Comme représenté sur les figures 10 à 12, le dispositif de production de joint comprend les éléments: un premier moule métallique 10, un second moule métallique 20 ayant un espace creux 22; un bloc d'insert de noyau cylindrique 30 placé dans une position de manière à pénétrer dans le premier moule métallique 10, de manière à être engagé dans l'espace creux 22; et un canal chaud 40 prévu dans le second moule métallique 20. Le bloc d'insert de noyau 30 est fixé à une plaque de noyau (non représentée). Le premier moule métallique 10 et le second moule métallique 20 sont supportés par un support (non représenté) de telle sorte que le premier moule métallique 10 glisse sur le bloc d'insert de noyau 30 et que le second moule métallique 20 glisse vers ou en éloignement du bloc d'insert de noyau 30. Par coulissement du premier moule métallique 10 vers ou en éloignement du second moule métallique , une face 11 du premier moule métallique 10 et une face 21 du second moule métallique 20 peuvent être mises en contact l'une de l'autre (voir figure ) ou séparées (voir figures 11 et 12). Lorsque les faces 11 et 21 sont en contact l'une de l'autre, il y a un espace entre le bord frontal 21 du bloc d'insert de noyau 30, l'espace creux 22, et la face 11. Cet espace est une cavité 50 qui a la même configuration que le joint 60. En coulissant le moule métallique 10 sur le bloc d'insert de noyau 30, le bord frontal du bloc d'insert de noyau 30 peut être placé dans une position o il fait saillie à travers la face 11 9 2737939 (voir figures 10 et 11) ou une position o il est retiré de la face 11 (voir figure 12). La configuration du canal chaud 30 peut être expliqué comme suit. Dans le second moule métallique 20, afin de chauffer la résine, un dispositif de chauffage de corps 41 est placé au centre d'un passage cylindrique 23 à travers lequel de la résine fondue injectée s'écoule. Une buse d'injection de résine conique 24 est réalisée sous la forme d'un prolongement du passage 23. Le bout de la buse d'injection de résine 24, qui est une porte 25, est aligné avec une partie de l'espace creux 22 de sorte que la résine fondue s'écoule hors de la porte 25. La partie de l'espace creux 22 deviendra une partie d'une protubérance intérieure 52 de la cavité 50. Au centre de la buse d'injection de résine conique 24, un dispositif de chauffage de bout 42 est placé de manière à chauffer la résine dans la buse d'injection de résine 24. Le canal chaud 40 devrait être assez gros pour comprendre le dispositif de chauffage de corps 41 et le dispositif de chauffage de bout 42. Par conséquent, il est difficile d'injecter la résine fondue directement dans une porte prévue sur une surface interne de la couronne 51 de la cavité 50, mais il est facile d'injecter la résine fondue dans la porte 25 prévue sur la protubérance intérieure 52. Le joint 60 peut être produit par moulage par injection avec ce dispositif de production de joint de la manière suivante. La figure 10 représente de quelle manière de la résine fondue est injectée à partir du canal chaud 40. Premièrement, le dispositif de chauffage de 2737939 corps 41, le dispositif de chauffage de bout 42 sont allumés. Ensuite la résine dans la passage 23 et dans la buse d'injection de résine 24 peut être maintenue à l'état fondu et injectée dans la cavité à travers la porte 25. Elle s'écoule à travers la protubérance intérieure 52 et se propage dans la couronne 51 de la cavité 50 (voir figure 13). Après que la cavité 50 est chargée avec la résine fondue, le dispositif de chauffage de bout 42 est éteint. Ensuite, la résine fondue dans la cavité 50 et dans la buse d'injection de résine 24 se solidifie. A ce niveau, le joint solidifié 60 dans la cavité 50 est connecté à la résine solidifiée dans la buse d'injection de résine 24 au niveau de la porte 25. Bien que cela ne soit pas représenté sur les figures, le joint 60 est légèrement en prise avec la bord frontal 31. La figure 11 représente le second moule métallique 20 retiré du joint 60. Après solidification de la résine fondue, le premier moule métallique 10 est retiré du second moule métallique 20 par glissement. Ensuite le joint est retiré de l'espace creux 22 d'une manière dans laquelle le joint 60 est mis en prise avec le bord frontal 31, et la résine solidifiée est coupée au niveau de la porte 25. Pendant la solidification et le coupage susmentionnés, le dispositif de chauffage de corps 41 est allumé de manière à maintenir la résine dans le passage 23 à l'état fondu. La figure 12 représente le joint 60 écarté du bord frontal 31. Par glissement du premier moule métallique 10, le bord frontal 31 du bloc d'insert de corps 30 peut être placé dans une position o il est retiré de la 1 1 2737939 face 11. Ensuite, le joint 60 est retiré du bord frontal 31. Pour le moulage par injection suivant, le dispositif de chauffage de bout 42 est allumé dans un état représenté sur la figure 10 de manière à faire fondre la résine dans la buse d'injection de résine 24. Ensuite, la résine fondue est injectée comme susmentionné. Les figures 14 et 15 sont des exemples d'image de polarisation de joint 60 produit de la manière susmentionnée. Comme cela est visible à partir de ces figures, une partie de contrainte résiduelle 63 est générée dans la protubérance intérieure 62 mais pas dans la couronne 61. C'est à dire, une partie ayant une résistance mécanique faible qui cause un fissurage n'est pas générée dans la couronne 61. La référence 65 représente la position de la porte 25. La figure 16 est une vue en section transversale représentant un procédé pour produire un joint selon la seconde forme de réalisation de la présente invention. La figure 17 est une vue en plan du joint produit par ce procédé. Comme cela est apparent à partir de la figure 17, le joint comprend une couronne 90 et une protubérance intérieure annulaire 92 qui s'étire le long de la protubérance interne de la couronne 91 et fait saillie vers l'intérieur à partir de sa surface interne. Une porte 75 est prévue sur une partie du moule métallique qui correspond à une partie d'une protubérance intérieure 82 d'une cavité 80. Ce joint est également produit par moulage par injection en utilisant le procédé de coulée chaude. Comme cela est représenté sur la figure 17, une partie de contrainte résiduelle 93 est générée dans la protubérance intérieure 92 mais pas dans la IY 12 2737939 couronne 91. La référence numérique 95 représente la position de la porte 75. La figure 18 représente le joint 60 (90) ayant la protubérance intérieure 62 (92), qui est soit un joint selon la première forme de réalisation soit un joint selon la seconde forme de réalisation, installé dans une pile. Sur cette figure, l'ensemble d'électrode 101 consistant en une électrode positive et une électrode négative isolée par un séparateur est placée dans un boîtier métallique 102. Une plaque de couvercle métallique 103 est fixée sur l'ouverture du boîtier métallique 102 au moyen du joint 60 (90) de sorte que l'ouverture du boîtier métallique 102 peut être scellée hermétiquement. Comme représenté sur la figure 18, une protubérance intérieure 62 (92) existe dans un espace situé entre l'ensemble d'électrode 101 et la plaque de couvercle d'électrode 103 lorsque le joint 60 (90) est installé dans une pile, les fonctions du joint 60 (90) et de l'ensemble d'électrode 101 ne sont pas détruites. La forme de la protubérance intérieure du joint peut être déterminée en fonction de l'espace intérieur d'une pile à utiliser. Bien que l'invention a été entièrement décrite au moyen d'exemples en référence aux dessins joints, il doit être noté que divers changements et modifications seront apparents aux spécialistes de l'art. Par conséquent, à moins que de tels changements et modifications s'écartent du cadre de la présente invention, ils devraient être considérés comme étant inclus. 13 2737939 Revendications: 1.- Joint d'étanchéité (60, 90) pour une pile produit par injection de résine fondue dans une cavité (50, 80) à partir d'une porte (25, 75) qui correspond à un bout d'une buse d'injection de résine (24) d'un moule métallique (20) caractérisé en ce qu'il comprend; - une couronne (51, 61, 91) formant un corps du joint; et - une protubérance intérieure (52, 62, 82, 92) faisant saillie vers l'intérieur à partir d'une surface interne de la couronne; la porte étant prévue dans une partie qui correspond à la protubérance intérieure. 2.- Joint d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel la protubérance intérieure comporte une partie ayant une contrainte résiduelle qui est générée lorsque le joint est produit. 3.- Joint d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel la forme de la protubérance intérieure est déterminée de manière à être contenue dans un espace à l'intérieur de la pile lorsque le joint est installé dans la pile. 4.- Procédé de fabrication d'un joint d'étanchéité (60, 90) comprenant une couronne (51, 61, 91) formant un corps d'un joint et une protubérance intérieure (52, 62, 82, 92) faisant saillie vers l'intérieur à partir d'une surface interne de la couronne, comprenant les étapes de: - charger un moule métallique (20) avec de la résine fondue par injection de la résine fondue dans une cavité (50, 80) ayant la même configuration que le joint à partir d'une porte (25, 75) qui correspond à un bout d'une buse d'injection de résine (24) du moule Ir, 14 2737939 métallique et qui est prévue sur une partie de surface interne de la cavité, la partie correspondant à la protubérance intérieure; et solidifier la résine fondue injectée. 5.- Procédé de fabrication d'un joint d'étanchéité selon la revendication 4, comprenant en outre l'étape de couper la résine solidifiée au niveau de la porte. 6.- Procédé de fabrication d'un joint d'étanchéité selon la revendication 5, dans lequel on utilise un dispositif de chauffage placé dans la buse d'injection de résine.