【手続補正書】
【提出日】平成17年5月26日(2005.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】蓄電池及び蓄電池用蓋の製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池用蓋の上面に突出したブッシングの筒状孔に極柱を挿通し、前記ブッシングの上部と前記極柱の上部とを溶接して一体化する蓄電池の製造方法において、
前記ブッシングは蓄電池用蓋に一体成型されたものであるとともに、前記ブッシングの筒状孔が、ブッシング底部から上方に向かって孔径が小さくなる第１の筒状孔と、第１の筒状孔の上端に連続し、ブッシング上方に向かって孔径が大きくなる第２の筒状孔とを備えること特徴とする、蓄電池の製造方法。
【請求項２】
筒状孔を有するブッシング形成工程と、前記工程で得られたブッシングをインサート成型して蓄電池用蓋を得るインサート成型工程とを備えた蓄電池用蓋の製造方法において、
前記インサート成型工程に使用する鋳型は、前記ブッシングの筒状部に上部側から挿入される第一の突状体を備えた上側鋳型と、前記筒状部に下部側から挿入される第二の突状体を備えた下側鋳型を備え、
前記第一の突状体は先端に向かって径が小さくなるよう構成されたものであり、前記第二の突状体は先端の向かって径が小さくなる小さくなるよう構成されたものであり、
前記インサート成型工程において、前記ブッシングの筒状孔はブッシング底部から上方に向かって孔径が小さくなる第１の筒状孔と、第１の筒状孔の上端に連続し、ブッシング上方に向かって孔径が大きくなる第２の筒状孔とを備えるよう形成されることを特徴とする、蓄電池用蓋の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蓄電池、特には鉛蓄電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池の端子には各種の形状があるが、図４に示すように自動車用の鉛蓄電池１１にはテーパー端子と称される円錐台形状の端子１２がよく使用される。一般にこのテーパー端子１２は、図５に断面を示すように、蓄電池用蓋２１にインサート成型された鉛合金製ブッシング２２の筒状孔２３に、図示しない発電要素のストラップ２４に設けられた鉛または鉛合金製の極柱２５を通し、ブッシング２２の上部と極柱２５の上部とを溶接することによって形成される。
【０００３】
ブッシングは蓄電池用蓋にインサートされる鍔部（図６参照）と、端子として使用される端子部（図６参照）とで構成される。ブッシングの鍔部は蓄電池端子にリード部材が取り付けられるときに加えられる回転トルクなどによって、ブッシングが回転し、蓄電池用蓋とブッシングとの間に隙間ができるのを防止するためにブッシング外周に設けられる凸状部である。ブッシングは通常、鋳造または鍛造によって形成されるが、鋳造法がその生産速度が速く一般に採用される。形状が複雑であるこの鍔部の鋳造には割り型が使用される。割り型はその接合部にバリが発生しやすいが、ブッシングの鍔部は蓄電池用蓋にインサートされる部分であるため、蓄電池用蓋においては目視されることのない部分である。また、蓄電池用蓋のインサート成型鋳型に配しても、ブッシングの額部にバリがあっても問題は生じない。
【０００４】
しかし、ブッシングの端子部は、蓄電池としたときに目視される部分であるため、バリがあると外観上の美観を損なうために割り型の使用は好ましくない。さらにブッシングの端子部にバリを生じると、そのバリによって蓄電池用蓋のインサート成型鋳型にうまく配置させることができなくなる場合もある。このため、ブッシングの端子部の鋳型には単一鋳型が使用される場合が多い。
【０００５】
このようなブッシングの鋳型を模式的に図２に示す。ブッシング２２は、その鍔部を形成するための２つ以上の割り型４２と、その端子部を形成するための単一鋳型４１と、図示しないブッシングの筒状孔２３を形成するための型とを用いて鋳造される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ブッシング２２の上部と極柱２５の上部との溶接は、上方から炎やアークをあてることによってなされるが、品質のよい溶接をするためには、主にブッシング２２と極柱２５との隙間に炎やアークを当てる必要がある。
【０００７】
ブッシング２２の上部と極柱２５の上部との溶接の際に、炎を充分にあてるとブッシング２２と極柱２５との溶接量を満足することができやすいが、その一方、溶接時の溶融した鉛がブッシング２２の筒状孔２３から蓄電池内部に滴り落ち、蓄電池の内部短絡を引き起こす場合があった。このような現象を鉛ダレと称することもある。
【０００８】
その反対に、ブッシング２２の上部と極柱２５の上部との溶接の際に、あてるべき炎の量が少ないと、前述のような鉛ダレは生じにくいが、ブッシング２２と極柱２５との溶接量を満足させることができずに機械的強度が不足したり、大電流が流れたときにその溶接部分が発熱したりする場合があった。
【０００９】
この様子の断面を図６に示す。図６（Ａ）はブッシング２２と極柱２５とが溶接によって一体化され、充分な溶接量を備える場合を模式的に示した図（鉛ダレが生じやすい）であり、図６（Ｂ）はブッシング２２と極柱２５とが溶接によって一体化され、充分な溶接量を備えない場合を模式的に示した図（鉛ダレが生じにくい）である。このようにブッシング２２と極柱２５との溶接には手作業においては熟練を要し、自動化の際にも細かな調整が必要となる。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、作業者の熟練や装置の細かな調整を必要とせずに、容易に、鉛ダレを起こさずかつ充分な溶接量を得られるブッシングと極柱との溶接を可能にするブッシングを備えた蓄電池用蓋を使用した品質のよい蓄電池を提供するためのものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになした第1の発明は、蓄電池用蓋の上面に突出したブッシングの筒状孔に極柱を挿通し、前記ブッシングの上部と前記極柱の上部とを溶接して一体化する蓄電池の製造方法において、前記ブッシングは蓄電池用蓋に一体成型されたものであるとともに、前記ブッシングの筒状孔が、ブッシング底部から上方に向かって孔径が小さくなる第１の筒状孔と、第１の筒状孔の上端に連続し、ブッシング上方に向かって孔径が大きくなる第２の筒状孔とを備えること特徴とする、蓄電池の製造方法である。また、第２の発明は、筒状孔を有するブッシング形成工程と、前記工程で得られたブッシングをインサート成型して蓄電池用蓋を得るインサート成型工程とを備えた蓄電池用蓋の製造方法において、前記インサート成型工程に使用する鋳型は、前記ブッシングの筒状部に上部側から挿入される第一の突状体を備えた上側鋳型と、前記筒状部に下部側から挿入される第二の突状体を備えた下側鋳型を備え、前記第一の突状体は先端に向かって径が小さくなるよう構成されたものであり、前記第二の突状体は先端の向かって径が小さくなる小さくなるよう構成されたものであり、前記インサート成型工程において、前記ブッシングの筒状孔はブッシング底部から上方に向かって孔径が小さくなる第１の筒状孔と、第１の筒状孔の上端に連続し、ブッシング上方に向かって孔径が大きくなる第２の筒状孔とを備えるよう形成されることを特徴とする、蓄電池用蓋の製造方法である。これにより、第１の発明に用いる蓄電池用蓋を効率的に得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上記第１の発明に用いるブッシングの実施例の断面図を図１に示す。本ブッシングの特徴は、極柱が通過するブッシング２２の筒状孔２３に、ブッシング底部（図１下側）から上方に向かって狭くなる第１の筒状孔３１と、第１の筒状孔３１の上端３３に連続し、ブッシング上面（図１上側）に向かって広くなる第２の筒状孔３２とを備えることである。
【００１３】
そして前記第１の筒状孔３１の上端３３を、希望する溶接深さになる位置に設けることによって、ブッシング２２と図１では図示しない極柱２５との溶接時に、多少炎をあてすぎても、第１の筒状孔３１の上端３３（筒状孔２３の最も狭くなる部分）で溶融した鉛または鉛合金がせき止められ、鉛ダレを防止する効果が得られると同時に、希望する溶接深さまでの溶接が確実に実行できることになる。
【００１４】
ブッシングの径に関する公知技術としては、実開平５−９０８１３号公報や特許第２６４３０１５８号公報に開示された、極柱が通過するブッシング２２の筒状孔２３に、ブッシング底部（図１下側）から上方に向かって狭くなる第１の筒状孔３１と、第１の筒状孔３１の上端３３に連続し、ブッシング上面（図１上側）に向かうテーパーのない円柱状の第２の筒状孔３２とを備えるものがある。しかしながらこれらのものは、後述するようにブッシングの鋳造性には優れるが、本発明のように鉛ダレを防止できる効果は認められない。
【００１５】
本発明にかかるブッシングは種々の方法で形成でき、割り型を使うこともできるが、前述の通り、割り型はバリが発生しやすい。
【００１６】
他の方法として、図２に示したような従来のブッシング鋳造を実施した後に、そのブッシング２２の筒状孔２３の上部から、テーパーリーマーなどで筒状孔２３を広げる方法がある。しかしこの方法は、ブッシングを形成してからの後工程になるため、ブッシングの製造単価が高くなってしまう場合がある（ブッシングのバリ取り工程にも同様のことが言える）。
【００１７】
そこで、第２の発明の好ましい実施例を以下に述べる。まず図２に示したような方法で従来のブッシングを形成する。このブッシングは孔径が下方から上方へ行くほど小さくなる従来公知のものである。このブッシングを蓄電池用蓋インサート成型鋳型に配する際に、図３に示すように、その鋳型のブッシングの筒状孔に嵌め込む部分５１ａ、５２ａを本願発明の特徴である形状に形成しておくことで蓄電池用蓋のインサート成型時に本願発明の形状にすることが可能である。図３の５１、５２は蓄電池用蓋インサート成型鋳型（割り型）の上側鋳型と下側鋳型を示す。但し、蓄電池用蓋の形状は複雑なことが多いため、図３に模式的に示したように上下２つのインサート成型鋳型ではなく、より多くの鋳型を組み合わせることが一般的である。
【００１８】
蓄電池用蓋の樹脂成型の際には、その樹脂のガラス転移点を超えた比較的高温の樹脂を、数百気圧程度の高圧でインサート成型鋳型に注入するため、３２７℃の融点を持つ鉛やその温度付近の融点を持つ鉛合金は、溶融はしないが比較的簡単に形状変形を生じる。このため、蓄電池用蓋のインサート成型が完了した後には、備えられたブッシングが本願発明の形状になる。なお、蓄電池用蓋のインサート成型時において、鉛合金製のブッシングは溶融しているわけではないので、図３のようにブッシンク２２の筒状孔２３に嵌め込まれる部分が割り型になっていても、その部分にバリを生じることはない。
【００１９】
上記ではテーパー端子を構成するブッシングについてのみ説明したが、極柱２５が通る筒状孔２３を備えたブッシングであれば、テーパー端子を構成するブッシングのみに限定されることなく、その形状は蓄電池または蓄電池用蓋の設計に関する事項である。また、この他、ブッシングの大きさ、材質（鉛合金組成）、その貫通孔の径、その貫通孔の形状（円錐台形状に限らず、楕円錐台、多角錐台形状）、ブッシングの鍔部の形状等、本願発明の本質以外の部分も設計に関する事項であり、任意に選択することが可能である。
【００２０】
【実施例】
（１）ブッシングの成型
本願発明を実施する際に使用したブッシングは、テーパー端子用のブッシングであり、図２に示したような割り型を使用して形成したものである。その寸法は総高さ３５ｍｍ、ブッシングの上端の径が１１ｍｍ、ブッシングの端子部基部の径が１３ｍｍの円錐台形状であり、その筒状孔上端の径は７ｍｍ、筒状孔下端の径は１０ｍｍと上端から下端に向かって単調に増加する筒状孔を設けた。ブッシングの材質はＰｂ−１ｗｔ％Ｓｎ合金とした。
【００２１】
この従来のブッシングを、ブッシングの筒状孔に嵌め込む部分を図３に示したような形状とした蓄電池蓋用インサート成型鋳型にセットした。上部鋳型５１の５１ａ部は深さ５ｍｍ、最大径７．５ｍｍ、最小径７ｍｍの円錐台形状である。同様に下部鋳型５２の５２ａ部は深さ３２ｍｍ、最大径１０ｍｍ、最小径７ｍｍの円錐台形状である。
【００２２】
このようにブッシングをセットした蓄電池蓋用インサート成型鋳型を閉じた後、一般グレードのポリプロピレンをシリンダ温度２５０℃、金型温度７５℃、射出圧力８００ｋｇｆ／ｃｍ２の条件で注入した。このときの蓋の大きさは１８５ｍｍ幅（２つの端子を直線で結ぶ方向）×１２６ｍｍ奥行き×２６ｍｍ高さ（ブッシング高さを除く）であった。
【００２３】
蓄電池用蓋の成型完了後にブッシングの形状を確認すると、本願発明の形状とすることができた。なお、インサート成型の条件、使用する樹脂の種類、ブッシングや蓋の大きさ等、本実施例はその一例にすぎず、さらに条件を最適化できる余地がある。
【００２４】
（２）ブッシングと極柱の溶接性
（Ａ）上記（１）記載によるブッシングの形成方法で形成したブッシングを備えた蓄電池用蓋、（Ｂ）従来の方法で蓄電池用蓋を形成した後に、テーパーリーマーを使用してブッシング上端の筒状孔を広げた蓄電池用蓋（ブッシングの寸法は（１）記載によるブッシングの形成方法と同じ）、そして、（Ｃ）従来の方法で形成した蓄電池用蓋の３種類を使用して、２７Ａｈ／５ｈＲ−１２Ｖの密閉形鉛蓄電池を作製した。ブッシングと極柱との溶接には、テーパー端子を備えた自動車用鉛蓄電池の製造ラインの自動溶接装置をそのまま使用した。
【００２５】
この３種類の蓄電池用蓋を用いて各２００個ずつ密閉形鉛蓄電池を製作したところ、上記（Ａ）、（Ｂ）の蓄電池用蓋を使用した密閉形鉛蓄電池には端子部の鉛ダレは一切発生しなかった。しかし溶接不足が１つだけ認められた。そして（Ｃ）の蓄電池用蓋を使用した密閉形鉛蓄電池には５つの鉛ダレと３つの溶接不足が認められた。溶接不足と鉛ダレの確認は、製造後の端子部を糸鋸で切り出し、端子部を樹脂に含浸、固化させた後、ブッシングに対して縦方向（ブッシング上から下方向）に約半分に切断してからその表面を鏡面状になるまで研磨し、それを拡大観察装置であるビデオスコープを使用して調べた。
【００２６】
【発明の効果】
本発明により、作業者の熟練や装置の細かな調整を必要とせずに、容易に、鉛ダレを起こさずかつ充分な溶接量を得られるブッシングと極柱との溶接を可能にするブッシングを備えた蓄電池用蓋を使用した品質のよい蓄電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例
【図２】ブッシングの鋳造法（従来）
【図３】本発明によるブッシングの成型法
【図４】テーパー端子を備えた鉛蓄電池
【図５】ブッシングと極柱（溶接前）
【図６】ブッシングと極柱（溶接後）
【符号の説明】
１１ 鉛蓄電池
１２ 端子
２１ 蓄電池用蓋
２２ ブッシング
２３ 筒状孔
２４ ストラップ
２５ 極柱
３１ 第１の筒状孔
３２ 第２の筒状孔
３３ 第１の筒状孔の上端
４１ 単一鋳型
４２ 割り型
５１ 上側鋳型
５２ 下側鋳型