Brevet FR2749437A1 — publié le 19971205

La présente invention concerne un ensemble for- mant capuchon de pile, et plus particulièrement un ensem- ble formant capuchon de pile qui peut évacuer de manière efficace un gaz produit à l'intérieur de la pile. La figure 1 représente un exemple de pile habi- tuelle ayant un élément en caoutchouc en forme d'hexaè- dre. Comme représenté sur la figure 1, il est fourni un boîtier cylindrique 20 dans lequel est placé un rouleau constitué de plaques d'anode et de cathode 21 et 22, ayant un séparateur 23 intercalé entre elles. Le sépara- teur 23 est destiné à isoler les deux plaques 21 et 22. Aussi, un ensemble 10 formant capuchon constitué par un capuchon ayant un élément en caoutchouc 14 et une enve- loppe de capuchon 11, est installé sur la partie supé- rieure des plaques d'anode et de cathode 21 et 22. Un joint (nonreprésenté) est installé autour de la partie o le capuchon 12 est contact avec l'enveloppe de capu- chon 11 de sorte que l'anode et la cathode sont isolées et qu'une solution électrolytique ne puisse fuir, pour ainsi protéger la pile. Une pile produit de l'électricité par l'inter- médiaire d'une réaction chimique qui amène des électrons à s'écouler depuis la cathode vers l'anode. A ce moment, lorsqu'une surcharge survient, un gaz est créé en grande quantité, ce qui augmente de manière aigue la pression intérieure de la pile. L'augmentation de la pression intérieure de la pile peut entraîner une explosion du boîtier 20. L'ensem- ble 10 formant capuchon comportant l'élément en caout- chouc 14 est installé pour empêcher l'explosion. Ici, lorsque la pression existant à l'intérieur du boîtier augmente jusqu'à un niveau prédéterminé, l'élément en caoutchouc 14 recouvrant un trou 13 d'évacuation des gaz de l'enveloppe de capuchon 11 est séparé de l'enveloppe de capuchon 11, en ouvrant ainsi le trou 13 d'évacuation des gaz pour évacuer les gaz, ce qui empêche l'explosion du boitier 20. Les figures 2, 3 et 4 représentent différents types d'élément en caoutchouc habituel pour l'ensemble formant capuchon de la pile représentée sur la figure 1, l'indication (a) indiquant une vue en coupe et l'indica- tion (b) indiquant une vue de dessus. La figure 2 représente un élément en caoutchouc en forme d'hexaèdre, la figure 3 représente un élément en caoutchouc en forme de chapeau ayant une tête cylindri- que, et la figure 4 représente un ensemble formant élé- ment en caoutchouc constitué par un ressort, une plaque d'acier, et un élément en caoutchouc. L'élément en caoutchouc s'incline lorsqu'il est inséré dans l'ensemble formant capuchon. A ce moment, si l'élément en caoutchouc penche dans une direction dans l'ensemble formant capuchon, une déviation de la pres- sion appliquée sur la partie inférieure est créée. Ainsi, il est naturel qu'une partie sur laquelle est appliquée une pression plus faible soit levée plus facilement. En conséquence une quantité plus important de gaz est évacué à travers la partie sur laquelle est appliquée une pres- sion plus faible. Un tel phénomène entraîne une réduction de la durée de vie de la pile en durcissant partiellement l'élément en caoutchouc. Lorsque le durcissement partiel de l'élément en caoutchouc et la réduction de la durée de vie de la pile deviennent sérieux avec l'augmentation de la déviation de pression, un ajustement approprié de la déviation de pression est très important pour améliorer la qualité de la pile. En général, il est préférable que la déviation de pression appliquée sur la surface inférieure de l'élé- ment en caoutchouc soit ajustée dans la plage de 15 2 kgf/cm2. 15 2 kgf/cm Cependant, dans le cas de l'élément en caout- chouc en forme de chapeau ayant une tête cylindrique ou de l'élément en caoutchouc en hexaèdre, la force n'est pas appliquée uniformément sur la surface inférieure du fait de l'inclinaison créée lors de l'insertion dans l'ensemble formant capuchon, de sorte que le problème de déviation de pression devient plus sérieux. C'est-à-dire que comme représenté sur la figure a, si l'élément en caoutchouc en hexaèdre est sollicité vers le côté gauche lorsqu'il est inséré dans l'ensemble formant capuchon, la force est susceptible de se concen- trer uniquement sur la surface inférieure du côté gauche. Cette tendance est représentée par une flèche. Aussi, comme représenté sur la figure 5b, si l'élément en caoutchouc en forme de chapeau ayant une tête cylindrique est sollicité vers le côté gauche, une force est appliquée en direction du côté gauche, en n'étant pas appliquée de manière uniforme sur la surface inférieure de l'élément en caoutchouc. Ce phénomène est représenté par une flèche. Si une force est exercée en direction d'un cô- té, une grande quantité de gaz est évacuée à travers l'autre côté sur lequel est appliquée une force relative- ment faible. Ainsi, une partie à travers laquelle beau- coup de gaz est évacué commence à durcir plus tôt qu'une autre partie. Par ailleurs, il n'y a pas de problème d'incli- naison dans l'ensemble formant élément en caoutchouc constitué du ressort, de la plaque d'acier et de l'élé- ment en caoutchouc représenté sur la figure 4. Cependant, puisque l'ensemble formant élément en caoutchouc ci-dessus doit être assemblé en utilisant trois consti- tuants différents, ceci prend plusieurs étapes et accroît le coût de fabrication de l'ensemble formant élément en caoutchouc. De plus, l'ensemble formant élément en caout- chouc ci-dessus n'est pas adapté pour un ensemble formant capuchon d'une pile haute tension qui crée une quantité de gaz importante, du fait de la limite élastique du res- sort. Pour résoudre les problèmes ci-dessus des élé- ments en caoutchouc habituels, c'est un but de la pré- sente invention de fournir un ensemble formant capuchon ayant un élément en caoutchouc qui est capable d'empêcher une déviation de pression qui peut être créée du fait d'une inclinaison de l'élément en caoutchouc, pendant l'évacuation de gaz et supportant une tension élevée. Pour aboutir au but ci-dessus, on fournit un ensemble formant capuchon pour pile, comportant: une enveloppe de capuchon sur laquelle est for- mé un trou d'évacuation de gaz, un capuchon installé sur l'extrémité supérieure de ladite enveloppe de capuchon pour agir en tant que prise d'anode, et un élément en caoutchouc disposé entre les ex- trémités supérieure et inférieure de ladite enveloppe de capuchon, pour bloquer ledit trou d'évacuation de gaz, dans lequel ledit élément en caoutchouc a une forme de chapeau ayant une tête en quadrilatère. Les buts et avantages ci-dessus de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description dé- taillée qui va suivre d'un mode préféré de réalisation de la présente invention, faite en référence aux dessins an- nexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective re- présentant la structure d'une pile habituelle comportant un élément en caoutchouc en hexaèdre, - les figures 2a et 2b sont une vue en coupe et une vue avant, respectivement, représentant chacune un ensemble formant capuchon de la pile habituelle, ayant l'élément en caoutchouc en hexaèdre, - les figures 3a et 3b sont une vue en coupe et une vue avant, respectivement, représentant chacune un ensemble formant capuchon de pile habituelle comportant un élément en caoutchouc en forme de chapeau ayant une tête cylindrique, - les figures 4a et 4b sont une vue en coupe et une vue avant, respectivement, représentant chacune un ensemble formant capuchon de pile habituelle comportant un ensemble formant élément en caoutchouc constitué par un ressort, une plaque d'acier et un élément en caout- chouc, - la figure 5a représente un état de réparti- tion d'une force créée du fait d'une inclinaison lors de l'assemblage de l'ensemble formant capuchon habituel com- portant l'ensemble en caoutchouc représenté sur les figu- res 2a et 2b, - la figure 5b représente un état de réparti- tion d'une force créée du fait d'une inclinaison lors de l'assemblage de l'ensemble formant capuchon habituel com- portant l'élément en caoutchouc représenté sur les figu- res 3a et 3b, - la figure 6 est une vue en perspective d'une pile comportant un élément en caoutchouc en forme de cha- peau ayant une tête en quadrilatère selon la présente in- vention, - les figures 7a et 7b sont une vue en coupe et une vue avant, respectivement, représentant chacune un ensemble formant capuchon de la pile représentée sur la figure 6, et - la figure 8 représente un état de réparti- tion d'une force créée du fait d'une inclinaison lors de l'assemblage de l'ensemble formant capuchon selon la pré- sente invention. La figure 6 est une vue en perspective repré- sentant une pile cylindrique comportant un ensemble for- mant capuchon selon la présente invention. Comme repré- senté sur la figure 6, la pile ayant l'ensemble formant capuchon selon la présente invention est munie d'un boî- tier cylindrique 20 dans lequel est placé un rouleau constitué de plaques d'anode et de cathode 21 et 22 ayant un séparateur 23 agencé entre elles. Un ensemble formant capuchon constitué par une enveloppe de capuchon 11 et un capuchon 12 ayant un élément en caoutchouc 14 est instal- lé sur la partie d'extrémité supérieure du rouleau cons- titué des plaques d'anode et de cathode 21 et 22. Aussi, un joint (nonreprésenté) est agencé autour de la partie de contact du capuchon 12 et de l'enveloppe de capuchon 11 afin d'isoler l'anode et la cathode et de protéger la pile en empêchant la fuite de solution électrolytique. De plus, les figures 7a et 7b sont une vue en coupe et une vue avant, respectivement, représentant cha- cune l'ensemble formant capuchon selon la présente inven- tion représenté sur la figure 6. La figure 8 représente un état de répartition (qui est représenté par une flè- che) d'une force appliquée sur la surface inférieure lorsque l'élément en caoutchouc s'incline pendant l'as- semblage de l'ensemble formant capuchon selon la présente invention. En se reportant à la figure 8, même si l'élé- ment en caoutchouc en forme de chapeau ayant une tête en quadrilatère s'incline lors de l'assemblage de l'ensemble formant capuchon, une force uniforme est appliquée sur la surface inférieure de l'élément en caoutchouc. Ainsi, la déviation de pression du gaz évacué est si faible que le durcissement partiel de l'élément en caoutchouc peut être empêché. Aussi, l'ensemble formant capuchon selon la présente invention comportant un élément en caoutchouc en forme de chapeau ayant une tête en quadrilatère est fa- briqué par l'intermédiaire d'un procédé simple et avec un faible coût et peut être appliqué à une pile haute-tension par comparaison à l'ensemble formant capu- chon habituel comportant un ensemble formant élément en caoutchouc constitué par un ressort, une plaque d'acier et un élément en caoutchouc. Ci-après, on va décrire les effets de la pré- sente invention, avec plus de détails en se reportant à un exemple et un exemple comparatif. On va tout d'abord décrire l'exemple. Cent piles ont été fabriquées en utilisant l'ensemble formant capuchon comportant un élément en caoutchouc en forme de chapeau ayant une tête en quadri- latère. Une plage de commande de pression de l'élément en caoutchouc est mesurée en faisant varier la pression intérieure de la pile. Alors, un taux de défaut a été me- suré en comptant le nombre de piles passant au-delà d'une plage de 15 2 kgf/cm2. Aussi, une mise en charge et une décharge de la pile ont été répétées et le nombre de cycles de charge et de décharge lorsque l'élément en caoutchouc commence à être durci est mesuré pour être enregistré en tant que durée de vie de la pile. Les résultats sont représentés dans le tableau qui suit. On va maintenant examiner l'exemple comparatif. Cent piles ont été fabriquées en utilisant un ensemble formant capuchon comportant un élément en caout- chouc en forme d'hexaèdre rectangulaire. Un taux de défaut et la durée de vie de la pile ont été mesurés de la même manière que dans l'exemple ci-dessus. Les résultats de l'exemple comparatif ci-dessus sont aussi représentés dans le tableau qui suit. Tableau 1 nombre de piles nombre de cycles ayant dépassé une de charge et de plage de commande décharge lorsque de pression de l'élément en 2 kgf/cm2 caoutchouc com- mence à durcir EXEMPLE 4 environ 1 000 EXEMPLE COMPARATIF 10 environ 500 Comme on peut le voir à partir des résultats, lorsqu'une pile utilise l'ensemble formant capuchon habi- tuel comportant l'élément en caoutchouc en hexaèdre, 10 % des piles se sont écartés de la plage de commande de pression prédéterminée et ont atteint une plage de 15 2 kgf/cm2 (c'est-à-dire que le taux de défaut est de %). D'autre part, dans le cas o une pile utilise l'ensemble formant capuchon comportant l'élément en caoutchouc en forme de chapeau ayant une tête en quadri- latère selon la présente invention, les piles restantes en dehors de quatre sont dans la plage de commande de pression prédéterminée (c'est-àdire un taux de défaut de 4 %). De plus, dans le cas de l'ensemble formant ca- puchon habituel, l'élément en caoutchouc commence à être durci après environ 500 cycles de charge et de décharge de sorte que la durée de vie de la pile est très réduite. Cependant, dans le cas de l'ensemble formant capuchon se- lon la présente invention, l'élément en caoutchouc ne commence pas à durcir avant que le nombre de cycles de charge et de décharge n'atteigne 1 000. En, conséquence, dans l'élément en caoutchouc en forme de chapeau ayant une tête en quadrilatère selon la présente invention, même si l'inclinaison de l'élément en caoutchouc survient, une force est appliquée réguliè- rement sur la surface inférieure de celui-ci, en empê- chant ainsi un durcissement partiel. Ainsi, l'ensemble formant capuchon selon la présente invention est avanta- geux en ce sens que la durée de vie d'une pile est forte- ment accrue et que le rendement de la production de celle-ci est aussi amélioré. REVENDICATION 1. Ensemble (10) formant capuchon pour pile comportant: une enveloppe (11) de capuchon sur laquelle est formé un trou (13) d'évacuation des gaz, un capuchon (12) installé sur l'extrémité supé- rieure de ladite enveloppe de capuchon, pour agir en tant que prise d'anode, et un élément en caoutchouc (14) disposé entre les extrémités supérieure et inférieure de ladite enveloppe de capuchon, pour bloquer ledit trou d'évacuation des gaz, caractérisé en ce que ledit élément en caoutchouc (14) a la forme d'un chapeau ayant une tête en quadrila- tère.