JPH06208850A - バッテリ端子並びにその製造装置及び製造方法 - Google Patents

バッテリ端子並びにその製造装置及び製造方法

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JPH06208850A
JPH06208850A JP5220296A JP22029693A JPH06208850A JP H06208850 A JPH06208850 A JP H06208850A JP 5220296 A JP5220296 A JP 5220296A JP 22029693 A JP22029693 A JP 22029693A JP H06208850 A JPH06208850 A JP H06208850A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 バッテリ容器から偶発的に外れないバッテリ
端子を提供する。 【構成】 バッテリ容器から伸長する嵌合突出部と協働
する３つの側部を有する截頭円錐形の凹所を用いること
により、バッテリ端子が提供される。バッテリ端子は、
パンチ５２の一端部を予備加工された鉛スラグ４０に押
し込むことにより、水平冷間成形される。パンチ５２の
一端部は、スラグ４０を貫通する軸方向の開口を形成す
る。パンチの第１及び第２の部分が金型室を封鎖し、パ
ンチの第３の部分が、鉛スラグを半径方向に膨張させて
完成されたバッテリ端子の形状にする。バッテリ端子を
形成する金型は、スラグの周囲で半径方向内方に収縮す
る４分割型の可動金型５０と、バッテリ端子の頂部を形
成するための截頭円錐形の金型７２とを備える。冷間成
形プロセスが完了した後に、エジェクタ・スリーブ７４
が完成されたバッテリ端子を取り除く。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に、バッテリ端子、
並びに、冷間成形によってバッテリ端子を形成する改善
された方法に関する。本件発明者の対応する従来技術の
米国特許出願は、鉛のスラグ（塊）を円筒形のコップ状
に成形し、次に、上記鉛のスラグの端部を打抜くと共
に、上記鉛のスラグを半径方向外方に膨張させて最終的
なバッテリ端子の形状を有するダイにするプロセスによ
ってバッテリ端子を冷間成形することを開示している。
【０００２】本発明は、そのフランジの周囲に伸長する
細い領域を有するバッテリ端子を冷間成形することを可
能とすることにより、上述のプロセスを改善する。
【０００３】
【従来の技術】金属を冷間成形するプロセスは当業界に
おいて周知である。一般に、変形可能なすなわち可鍛性
の金属は、一連の圧縮及び／又は膨張工程によって、室
温で変形される。冷間成形は、点火プラグのハウジング
及びバッテリ端子の如き自動車用部品を含む種々の物品
を形成するために使用されている。一般に、点火プラグ
のハウジングは鋼合金から形成され、また、バッテリ端
子を含む他の物品は、鉛又は鉛合金の如きより軟らかい
金属から形成される。鋳造バッテリ端子は良好に使用さ
れてきたが、冷間成形プロセスの間の金属の加工作業に
より空気ポケットが除去されるように思われるので、冷
間成形されたバッテリ端子は好ましいものであろう。冷
間成形を用いることにより、端子を通って電解質が逃げ
るのを防止するより密度の高い端子が得られる。鉛は極
めて容易に冷間成形することができるが、端子を形成し
た後にバッテリ容器に対して鉛の端子の耐漏洩性のシー
ルを行うことは困難であり、その理由は、バッテリ端子
も、該端子とバッテリの壁部との間に耐漏洩性のシール
を必要とするからである。バッテリの製造者が、冷間成
形されたバッテリ端子をバッテリ容器に対して耐漏洩性
の関係でシールすることを可能とするシール材が開発さ
れた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、鉛のスラグ
を、バッテリ容器の中へ直接挿入することができる細い
ネック領域を有する最終的なバッテリ端子に冷間成形す
るためのプロセスすなわち方法を提供しようとするもの
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、バッテリ容器
から伸長する嵌合突出部と協働する３つの側部を有する
截頭円錐形の端子凹所を用いることにより、高いトルク
抵抗性を有するバッテリ端子を提供する。本方法は、パ
ンチの一端部を予備加工された鉛スラグに押し込むこと
により、該鉛スラグから完成されたバッテリ端子を水平
冷間成形するプロセスであり、上記パンチの一端部は、
上記スラグを貫通する軸方向の開口を形成すると共に過
剰の材料を除去する。上記パンチの第１及び第２の部分
が金型室を封鎖し、上記パンチの第３の部分が、上記鉛
スラグを半径方向に膨張させて最終的なすなわち完成さ
れたバッテリ端子の形状にする。バッテリ端子を形成す
る金型は、上記スラグの周囲で半径方向内方に収縮する
４分割型の可動金型と、上記バッテリ端子の頂部を形成
するための截頭円錐形の金型とを備える。上記冷間成形
プロセスが完了した後に、エジェクタ・スリーブが完成
されたバッテリ端子を取り除く。本発明はまた、細いネ
ックを有するフランジを具備する完成されたバッテリ端
子を形成するための冷間成形方法も含み、該方法におい
ては、最初に金属を半径方向外方に膨張させてバッテリ
端子の金型空所を上記金属で部分的に充填し、次に、上
記金属を膨張させてバッテリ端子の金型空所の変形充填
を完了し、これと同時に、バッテリ端子のフランジに細
いネック領域を形成する。
【０００６】
【実施例】図１においては、参照符号１０は、熱可塑性
のバッテリ容器１１に設けられている冷間成形された高
トルク鉛のバッテリ端子を全体的に示している。図２
は、中央のすなわち軸方向の貫通路すなわち開口１４を
有する端子１０を示しており、上記開口はその後融解し
た鉛で充填され、バッテリ容器の中のバッテリ・グリッ
ドに対する機械的且つ電気的な接続部を形成する。
【０００７】図２、図３及び図４は、端子のトルクロッ
ク領域１５、並びに、熱可塑性樹脂の如き成形可能な容
器材料１９の協働作用によりトルクに抵抗する関係で、
バッテリ容器１１と一体に成形されるか、あるいは、該
バッテリ容器に固定されるバッテリ端子１０を示してい
る。容器材料１９の環状のリング１９ａが、端子１０か
ら半径方向外方に伸長し且つ平行に隔置された酸封止リ
ング１６、１７、１８の間に位置する一連の環状の開口
を充填している。バッテリ端子１０は、截頭円錐形の中
空の頂部１２を有しており、該頂部は、バッテリのコネ
クタに対する電気的な接続部を形成するための外側面１
３を有している。図２に示すように、突出部材２０が嵩
のあるベースを有しており、この嵩のあるベースを設け
る理由は、突出部材は、酸リングすなわち酸封止リング
１６に当接する環状のカバー部材２０ａから垂直方向上
方に伸長するからである。その結果、突出部材２０は、
端子リング１３ａ及び酸リング１６によって、容器１１
の中で垂直方向において拘束される。
【０００８】図３はトルクロック１５を示す端面図であ
り、該トルクロックは、３つの側部を有する概ね角錐型
の一連の凹所１５をバッテリ・ポスト１０のスカートに
形成している。凹所１５は、頂部の寸法Ｗ2よりも実質
的に大きい基部の寸法Ｗ1を有し、これにより、凹所１
５に嵌合するバッテリ容器の材料１９の嵌合する突出部
が、狭い頂部に向かって細くなる嵩のある支持ベースを
有するという特徴を有している。
【０００９】図４は図３の線４−４に沿って示す断面図
であって、３つの側部を有する角錐型の突出部材２０を
形成するバッテリ容器の材料がトルクロック１５の中へ
突出し、これにより、バッテリ端子１０を容器１１に係
止するための円周方向において隔置された保持突起を形
成する態様を示している。トルクロック１５は、端子１
０の周囲で円周方向に配列されている。トルクロック１
５の間の間隔は互いに等しく、その中心線ＣXは、各々
のトルクロックを通過して中心点Ｐと交わっている。バ
ッテリ端子にトルクロック１５を用いることにより、バ
ッテリ端子１０と容器１１との間に十分に強固で且つ堅
固なトルク抵抗性のサポートを設けることが可能とな
る。すなわち、テストの結果によれば、トルクロック１
５、並びに、成形された容器から正のバッテリ端子のト
ルクロックの中へ伸長する３つの側部を有する突出部２
０を使用することにより、容器と正のバッテリ端子との
間に堅固な且つ一体の接続がもたらされ、これにより、
ある場合においては、頂部１２が高いねじりトルクを受
けた時に、バッテリ端子の頂部１２は、上記端子が容器
から自由にねじれる前に破断することが分かっている。
【００１０】好ましい実施例においては、内側の突出部
材２０は、バッテリ端子１０の周囲で円周方向において
隔置され且つ内方に突出する。３つの側部を有する１２
の突出部材２０がバッテリ端子１０の周囲に配列され、
１２のトルクロックを端子１０に一体に係合させる。
【００１１】端子１０は、押し出し成形された鉛スラグ
をバッテリ容器に装着できるような完成されたバッテリ
端子に変換する水平冷間成形プロセスによって容易に成
形可能である。図５は、通常の押し出し成形プロセスに
よって形成された円筒形の鉛スラグ４０を示している。
鉛スラグ４０は、円筒形の外側面４２と、第１の端部４
３と、第２の端部４１とを備えている。スラグの直径は
Ｄ1で示されており、スラグの長さはＬ1で示されてい
る。スラグ４０を完成されたバッテリ端子に成形する前
に、スラグを加工して該スラグの両端部及び該スラグの
直径を仕上げした形状にし、これにより、バッテリ端子
の冷間成形を単一の冷間成形操作で行うことができるよ
うにする。また、鉛を予備加工するのが望ましく、その
理由は、鉛を予備加工した場合には鉛は良好に冷間成形
えるからである。
【００１２】図６は、更に部分的な予備加工を行った後
の鉛スラグ４０を示している。スラグの端面４１、４３
は直角にされ、直径Ｄ2は直径Ｄ1と実質的に同一のまま
である。端部を直角にするプロセスの結果、スラグ４０
の長さＬ2は、予備加工段階の前のスラグの長さＬ1より
も若干短くなっているかも知れない。
【００１３】図７は、冷間成形するためのスラグを形成
する最終的な予備加工段階を行った後の円筒形の鉛スラ
グ４０を示している。上記最終的な予備加工段階の間
に、円筒形のパンチがスラグ４０の端部４１の中央部に
導入され、鉛スラグの深さの約半分程度にわたって伸長
する直径Ｄ4の円筒形の空所４４が形成される。この段
階においては、スラグ４０の長さが増大するが、その理
由は、鉛スラグは直径Ｄ2の円筒形の室（図示せず）に
よって拘束されているので、パンチがスラグの中央部の
鉛を該スラグの端部へ押しやるからである。最終的な予
備加工段階の後に、スラグ４０は直径Ｄ2の外径と、直
径Ｄ4の空所とを有する。最終的な予備加工段階の後
に、スラグは、完成されたバッテリ端子に冷間成形され
る準備が整う。上述のように、鉛スラグを予備加工する
目的は、その金属を冷間成形する準備を行うためであ
り、その理由は、予備加工された金属は容易に冷間成形
することができるからである。また、冷間成形は、金型
及びパンチの協働作用により冷間成形を可能とする適宜
な寸法を鉛スラグにもたらす。スラグ４０は、該スラグ
４０の概ね半分にわたって伸長する空所４３を有する状
態で示されている。ある用途においては、空所４３は鉛
スラグを完全に貫通することができ、また、別の用途に
おいては、鉛スラグ４０は空所を設けることなく処理す
ることができる。
【００１４】図８Ａ乃至図１２は、予備加工された円筒
形の鉛スラグ４０をバッテリ端子に成形するプロセスを
詳細に示している。参照符号５０は可動金型ケースを示
しており、参照符号７０は固定金型ケースを示してい
る。参照符号４９は、可動金型ケースを中央軸線４８に
沿って動かすための上方及び下方の部材を示している。
予備加工された鉛スラグ４０は、パンチ５２の端部５７
に位置する状態で示されており、上記パンチは、円筒形
の多数の段付き部分、並びに、截頭円錐形の接続領域を
備えている。パンチ５２は、円筒形の端面５３と、截頭
円錐形の接続領域５４と、円筒形の部分５５と、別の截
頭円錐形の接続領域５６と、端面５８を有する円筒形の
部分５７とを備えている。部分５７の直径は直径Ｄ4よ
りも若干大きく、これにより、鉛スラグ４０は、該スラ
グ４０とパンチの部分５７との間の摩擦的な係合によっ
て、パンチの部分５７に保持される。パンチ５２は、駆
動源（図示せず）によって駆動されてスリーブ６３の中
で摺動し、該スリーブは、４つの部分から成り且つ半径
方向に収縮可能な金型部分５０ａを支持し、該金型部分
は、金型ケース５０の中で軸方向に運動可能である。金
型部分５０ａの四分円部分６０、６１が図８Ａに示され
ている。図８Ｂは、可動金型５０の端部を示し、４つの
四分円部分６０、６１、６２、６３を総て示している。
金型部分６０、６１、６２、６３は、截頭円錐形の表面
６４の上で摺動し、各金型部分が鉛スラグ４０の周囲で
軸方向及び半径方向に移動することを許容する。一組の
半径方向のピン５０ｃ、５０ｄ、５０ｂ、５０ｅが、金
型部分に対するストップすなわち停止部として作用する
ように内方へ伸長しており、また、一組のクロスピン６
０ａ、６１ａ、６０ｂ、６１ｂが側方のガイドとして作
用し、金型部分が、互いに整合した状態を維持しなが
ら、半径方向内方へ動くのを許容している。可動金型ケ
ース５０の前方部は截頭円錐形のガイド面６４を有して
おり、従って、金型部分６０、６１、６２、６３はスラ
グ４０の周囲で収縮することができる。金型部分６０、
６１、６２、６３は鉛スラグ４０の周囲で収縮すること
ができるが、金型部分６０、６１、６２、６３は、その
収縮段階の間に鉛スラグ４０を変形させることはない。
すなわち、金型部分６０、６１、６２、６３は収縮し、
酸封止リング１６、１７、１８を形成する突出部及び凹
所を含むバッテリ端子の下方部の形状を有する金型室を
形成する。
【００１５】可動金型ケース５０と協働するのは固定金
型ケース７０であり、該固定金型ケースは、外側部材７
１と、バッテリ端子の頂部１２を形成するための金型７
２とを備えている。金型７２は、截頭円錐形の部分７３
を備えており、該截頭円錐形の部分は、バッテリ端子の
頂部を形成するための空所７３を形成している。エジェ
クタ・スリーブすなわち排出スリーブ７４が金型７２の
中で摺動する。エジェクタ・スリーブ７４は、端面７４
ａと、第１の内側面７５と、該内側面よりも若干大きな
直径を有する第２の内側面７７とを備えている。廃棄物
保持リップ７６が、第１の内側面７５と第２の内側面７
７とを接続している。エジェクタ・スリーブ７４の右側
に位置するのは、鉛スラグの冷間加工の間に取り除かれ
た鉛を排出するための通路７８である。金型７０の端部
は、金型５０が固定金型７０に向かって軸方向に移動す
る時に、閉じた四分割型の金型部分６０、６１、６２、
６３に当接する部材８０を有している。図９及び図１０
は、金型５０及び金型７０の協働関係を示している。図
９は、金型部分６０、６１、６２、６３並びに金型部分
７２の中に閉じ込められている鉛スラグ４０を示してい
る。スラグ４０の一端部は、パンチの部分５７の端部５
８によって部分的に移動された状態で示されている。パ
ンチの部分５７は、鉛スラグ４０の部分４０ａを排出ス
リーブ７４の内側へ入れることにより、鉛スラグ４０の
貫通孔を形成している。円筒形のパンチの部分５７によ
る第１の貫通孔のパンチ加工段階の間には、金型部分６
０、６１、６２、６３及び金型部分７２が鉛スラグ４０
の半径方向外方への膨張を阻止はしないが、鉛スラグ４
０は半径方向外方には膨張しない。
【００１６】図１０は、より前進した状態にある冷間成
形プロセスを示されており、スラグ４０は半径方向に変
形して過剰の鉛４０ａから分離されている。図１０は、
円筒形のパンチの部分５５が、金型部分６０、６１、６
２、６３及びエジェクタ・スリーブ７４に向けて、中空
の鉛スラグを半径方向外方に膨張させている状態を示し
ている。余剰の鉛４０ａは、エジェクタ・スリーブ７４
の内側に位置し、エジェクタ・スリーブ７４の中にある
余剰の鉛スラグ４０ｂを押圧している。作用に際して
は、図１０に示すように、余剰の鉛４０ｃは、余剰の鉛
４０ａ及び余剰の鉛４０ｂによってエジェクタ・スリー
ブ７４から押し出される。
【００１７】図１１は、可動金型５０が後退位置にあ
り、完成されたバッテリ端子として成形された鉛スラグ
４０が、金型７０の金型部分７２の側部によって摩擦的
に保持されている状態を示している。
【００１８】図１２は、完成されたバッテリ端子４０を
固定金型７０から押し出すエジェクタ・スリーブ７４を
示している。
【００１９】上述のように、本発明のプロセスにおいて
は、円筒形のコップ形状の鉛スラグを金型の中に置き、
段付きのパンチが、単一の操作で、鉛スラグに貫通孔を
形成し、該鉛スラグから過剰の鉛を取り除き、鉛スラグ
の残りの部分を半径方向に変形させてバッテリ容器に装
着することのできる完成されたバッテリ端子を形成す
る。
【００２０】排出スリーブ７４で余剰の鉛４０ａを除去
する作業を理解するために、円筒形のリップ７６によっ
て接続された円筒形の内側面７４、７５の拡大図である
図１３を参照する。リップ７６を設ける目的は、余剰の
鉛４０ａを捕捉する手段を提供することであり、これに
より、ピン５７がスラグ４０から引抜かれる際に、上記
リップ７６は、余剰のスラグ４０ａがパンチ５７と共に
引き出されるのを防止する。
【００２１】冷間成形プロセスの間に、パンチ及びエジ
ェクタ・スリーブは協働し、最終的な冷間成形段階の間
に、適正な量の鉛が金型の中に残るようにする。図１４
は、円筒形のパンチ５５の第１の部分が鉛スラグ４０の
周囲の金型室の一端部を封止する際の鉛スラグの最終的
な膨張を示している。図１４は、鉛スラグをバッテリ・
ポストすなわちバッテリ端子に成形するための金型室が
完全に封鎖された時点における鉛スラグ４０を示す拡大
図である。パンチの円筒形の表面５５は、エジェクタ・
スリーブ７４の開口の中に緊密に嵌合し、これにより、
鉛スラグ用の金型室の一端部を封止するような外径を有
している。すなわち、截頭円錐形のベース表面５６（領
域５６ａ）がエジェクタ７４の内側面７５に係合する
と、上記表面は、鉛スラグ４０用の金型室の一端部を完
全に封止し、余剰の鉛４０ａをスラグ４０から切断す
る。同様に、パンチの面５３が、金型室の反対側の端部
を完全に封止する。図１４は、余剰の鉛の部分４０ａの
切断が始まった時点において、パンチピン５２のベース
部分５３が最終的な位置から距離ｘだけ隔置されること
を示している。すなわち、鉛スラグ４０の最終的な膨張
の前に、余剰の鉛４０ａが鉛スラグ４０から分離され、
金型室の両端部が封止される。鉛スラグの周囲の金型室
が封止されても、鉛スラグ４０の最終的な半径方向の膨
張及び変形が完了する前に、十分なパンチピンのストロ
ークが残っている。すなわち、室の中に残っている鉛ス
ラグ４０の部分は実際に、最終的な圧縮段階のために適
正に計量された量の鉛である。最終的な圧縮段階の間
に、パンチの面５３は完全な又は部分的な距離ｘだけ移
動してバッテリ端子の最終的な形成を行う。鉛は比較的
変形し易く且つ非圧縮性であるので、鉛が閉止された金
型室を充填すると、金型に作用する圧力は急激に増大す
る。金型の破壊を防止するために、圧縮性のガスを有す
る加圧された室（図示せず）を用いて部分６０、６１、
６２、６３を閉じ、これにより、十分な圧力をピン５２
に与えて鉛スラグ４０の最終的な変形を行う。これは結
果的に、十分な圧力が鉛スラグ４０に与えられ、スラグ
４０を完成されたバッテリ端子に完全に変形させること
を確実にする。
【００２２】円筒形の端子として成形される円筒形のス
ラグに関して本発明のプロセスを説明しているが、この
プロセスは、米国特許第４，６６２，２０５号に示され
る如き側方に伸長する部材を有するバッテリ端子を成形
するのにも適している。
【００２３】図１６の参照符号５２は、図８Ａ乃至図１
２に概略的に示した段付きの改善されたパンチを示して
いる。パンチ５２の前方部には截頭円錐形の部分５６が
設けられ、該截頭円錐形の部分は、パンチ５２の円筒形
の端部分５７と、円筒形の中間部分５５との間の遷移部
分を形成している。パンチの遷移部分の円錐角θを調節
することにより、一般的には最終的なすなわち完成され
た部品に存在するバリを減少させることができることが
判明した。
【００２４】バッテリ端子のバリを示すために、図１８
は、端子１２の内側のコーナ部から外方に伸長するバリ
１０１を有するバッテリ端子１２の部分を拡大してい
る。バリ１０１は一般に、押し出された金属の薄い部分
を含み、該部分は、距離ｙだけ半径方向内方に伸長し、
また、距離ｘだけ下方に伸長している。バリの寸法は変
化するが、代表的なバリは、約０．１２７ｍｍ（０．０
０５インチ）の寸法ｘ、及び、約０．１２７ｍｍ（０．
００５インチ）の寸法ｙを有し、その厚みｚは約０．０
０２５ｍｍ（０．０００１インチ）である。内部領域１
０３は鉛で満たされるので、内側領域にバリ１０１が存
在することは通常は何等問題を生じない。しかしなが
ら、端子が粗雑に取り扱われた場合には、バリ１０１が
剥離してバッテリ端子の周囲にバッテリ・カバーを成形
するために使用されるプラスチックの中へ入り、これに
より、バッテリに短絡すなわちショートを生じさせる恐
れがある。
【００２５】本プロセスの改善点は、バリを除去する方
法並びに手段を含む。バリを除去するための周知の方法
の１つは、正確に必要な量の鉛を金型１３０の中で膨張
させることである。他の方法においては、冷間成形プロ
セスの間に鉛が金型を均一に充填するように、その鉛を
金型の中に位置させる。しかしながら、冷間成形プロセ
スの間に、金型を充満するだけの量の鉛を正確に制御す
ることは困難である。
【００２６】別の方法においては、既知の過剰の鉛で鉛
スラグを形成し、次に、冷間成形プロセスの間にその過
剰な鉛を除去する。本プロセスにおいては、過剰の鉛は
２つの段階において除去される。最初に、円筒形の鉛ス
ラグの端部にパンチ加工を行い、次に、残っている過剰
の鉛を、ピン５２の周囲に延在する環状の部材の中へ押
し出す。スラグ１００（図１７）は、ｂtで示す底部の
厚みを有するものとして図示されていることに注意する
必要がある。円筒形の底部１００ａを設ける目的は、成
形段階の間の鉛スラグの取り扱いを容易にするためであ
る。すなわち、スラグ１００の底部１００ａは、ピンの
端部５７が確実にスラグ１００に係合し、該スラグをス
リーブ７４（図９及び図１９）の端部に圧接させる。そ
のように圧接されると、スラグ１００の端部１００ａ
は、ピンの端部５７が円筒形のプラグ１００ａ（図１
９）の形状の過剰の鉛を除去するために前進し続ける際
に除去される。従って、他の手段を用いてスラグ１００
を金型の中に着座させる場合には、円筒形のコップ型の
スラグではなく環状のスラグを用い、金型１３０の中で
バッテリ端子を半径方向に変形させることができる。
【００２７】部品を冷間成形する際にはバリは問題であ
るが、鉛スラグを閉鎖型の冷間変形する際の、特に、部
品を高速で冷間成形する際の他の問題の１つは、金型を
閉じる前に金型から空気を完全に追い出せないことであ
る。従って、冷間成形された部品には局部的な不規則な
変形が生ずる恐れがある。捕捉された空気に起因する局
部的な変形の問題を解消するために、本発明者は、過剰
の材料が追い出される金型の端部付近に、円周方向に隔
置された細長い金型通気孔を設けることを提案する。図
１９は、鉛スラグ１００を半径方向に膨張させてバッテ
リ端子にするように協働する金型１３０及び多段型のパ
ンチ５２を示している。図１９においては、前進ストロ
ークを完了していないパンチ５２を示しており、図２０
は、前進ストロークを完了したパンチ５２を示してい
る。図１９は、半径方向の膨張プロセスの間に、過剰の
鉛１０１が環状の部分１０１を形成し、パンチ５２が前
方へ移動する際に、部分５６の前方へ押し出される状態
を示している。
【００２８】金型１３０の周囲には、幅が狭く長い一連
の通気通路１２０、１２１が設けられている。通気通路
１２１はより大きな排気通路１２３に接続され、また、
通気通路１２０はより大きな排気通路１２２に接続され
ている。通気通路は、空気が逃げることができる程度に
狭く、通気通路が金型の空所として作用するのを防止す
るために、金型の端部に位置している。一般に、通気通
路１２０、１２１は、最大約３．１８ｍｍ（０．１２５
インチ）までの幅を有することができるが、その深さｄ
xは僅かに約０．０１３ｍｍ（０．０００５インチ）で
ある。小さな深さの排気通路は空気が逃げるのを許容
し、従って、金型の中に空気が捕捉されることにより生
ずる局部的な変形を防止する。２つの排気通路だけが図
示されているが、２つよりも多い又は２つよりも少ない
排気通路を半径方向に隔置することができる。一般に、
金型１３０の周囲で半径方向に隔置された４乃至６の排
気通路が、捕捉された空気を金型から取り除く手段を提
供する。
【００２９】図１９は、本プロセスの他の特徴を示して
いる。端部プラグ１００ａがピンの端部５７に設けられ
ていることに注意する必要がある。端部プラグ１００ａ
は、スラグ１００（図１７）の底部から押し出され、金
型１３０の中で半径方向に膨張する環状のスラグ１００
をもたらす。ピン５２の急速な前進運動（矢印で示す）
によって、端部プラグ１００ａは、エジェクタ・スリー
ブ７４の外方へ押し出され、ピン５２がその前進ストロ
ークの終端に到達するに従い、ピンの端部５７から脱落
する。従って、余剰の鉛１００ａの第１の部分は、せん
断又はパンチ加工プロセスによって、ピン５７によりス
ラグ１００から除去される。スラグ１００から除去され
た余剰の鉛の第２の部分は、部分５６の前方で半径方向
外方且つ前方へ押圧された際に遷移部分５６の周囲に形
成された環状の鉛部材１０１（図１９）を含む。パンチ
５２が前方へ移動し続ける際に、環状の余剰の鉛部材１
０１は、パンチの部分５５が、金型１３０、及びスリー
ブ７４の端部と協働することにより、スラグ１００の端
部から切断される。パンチ５２の中央を伸長しているの
は中央軸線１１０である。中央軸線１１０は、金型１３
０及びスリーブ７４と同心円状の関係にある。図１９
は、ピンの円筒形の部分５５及び５７の間に設けられ且
つこれら部分を互いに円滑に接続する截頭円錐形の遷移
部分５６を示している。遷移領域５６は、１５°よりも
小さな角度θに維持されている。１１°の遷移角度が好
ましい。
【００３０】角度θが大きくなればなるほど、金型の中
に発生する圧力は大きくなり、半径方向の膨張プロセス
により端子を冷間成形する間にバリが生じる可能性が大
きくなる。反対に、遷移角度が小さくなると、遷移領域
５６は長くなる。遷移領域が過度に長くなり、従って、
ピン５２の所要ストローク長が大きくなるのを避けるた
めに、遷移角度θの最小値は約８°にするのが好まし
い。
【００３１】約１１°の遷移角度を用いた場合には、金
型部分５５とスリーブ７４の内側との間にバリの形態の
金属を形成しようとする過度の変形力を生ずることな
く、過剰の金属１０１が端子１００の端部から切断され
る。遷移領域の最適な角度は種々の要素に応じて変化し
得るものであるが、完成された部品を観察することによ
り適正な角度を容易に決定することができる。完成され
た部品が完全に充填されていない場合、すなわち、完成
された部品の密度が低い場合には、遷移角度が小さ過ぎ
ると言うことができる。反対に、遷移角度が大き過ぎる
場合には、金型の中に過剰の変形圧力が生じ、金型１３
０とスリーブ７４との間の分離面からバリが出てしま
う。
【００３２】冷間成形を用いてバッテリ端子を形成する
のが好ましいが、ある種のバッテリ端子の形態において
は、冷間成形によっては適正な寸法に形成することがで
きない。その顕著な例は、外側フランジを有し、該フラ
ンジの下側に何等かのタイプの溝すなわち酸封止リング
が設けられているバッテリ端子である。図２１及び図２
２は、冷間成形することが困難なそのようなバッテリ端
子を示している。図２１は、そのようなバッテリ端子の
側面図であり、図２２は、そのような端子の断面図であ
る。
【００３３】図２１は、截頭円錐形の頂部１５１と、半
径方向に伸長するフランジ１５２とを備えるバッテリ端
子１５０を示しており、上記フランジには、バッテリ端
子の周囲で半径方向に伸長する円筒形のスカート１５３
が設けられている。矩形状の一連の突起１５４が、フラ
ンジ１５４から下方に伸長し、且つ、端子の下方部分１
５５から半径方向外方に伸長している。
【００３４】図２３は、フランジ１５２の下側の全周に
わたって伸長するＶ字型の溝１５６を示している。Ｖ字
型の溝１５６の存在は、通常のバッテリ端子の冷間成形
に問題を生ずる。すなわち、バッテリ端子の冷間成形プ
ロセスにおいては、鉛は、金型の空所が完全に充填され
るまで、パンチによって半径方向外方へ変形され、これ
により、完成されたバッテリ端子を形成する。図２１及
び図２２に示すバッテリ端子を成形するために半径方向
外方へ変形すべき鉛に関しては、この鉛は、半径方向外
方へ流動するだけではなく、Ｖ字型の溝１５６の狭い部
分の周囲を逆方向に流動する必要がある。Ｖ字型の溝
は、図２３に詳細に示されている。フランジ１５２が半
径方向外方へ伸長し、溝１５６の半径方向外方にはスカ
ート１５３が設けられていることに注意する必要があ
る。矢印は、冷間成形プロセスの間に金属が流れる概ね
半径方向外方の方向を示している。Ｖ字型の溝１５６が
ない場合には、図８Ａ乃至図１２に示すように、金属を
半径方向外方に容易に成形することができる。しかしな
がら、溝１５６の頂点付近で金属を変形させてスカート
１５３を形成することは困難となり、その理由は、金型
の間にバリを生ずる恐れのある過剰な圧力が必要とさ
れ、また、ある場合には、空所の中に空隙が残り、欠陥
のあるバッテリ端子を生ずる恐れがあるからである。
【００３５】本プロセスは、フランジを有し、該フラン
ジには狭いネックすなわち細いネック領域が設けられる
バッテリ端子を冷間成形するための方法及び装置を提供
する。バッテリ端子のフランジに細いネック領域を形成
するための本装置のプロセスを理解するために、図２４
乃至図２８を参照する。
【００３６】図２４は、可動金型２００、並びに固定金
型２０１を示している。金型２０１は金型７０と同様で
あり、バッテリ端子の頂部を形成するための截頭円錐形
の凹所２２１を有する金型空所２００を備えている。エ
ジェクタ・スリーブ７９と同様であり完成された部品を
排出するためのインジェクタ・スリーブ２２３が、金型
２０１の中に設けられている。可動金型２００は摺動可
能なパンチ２０２を備えている。パンチ２０２は、環状
の端面２１３と、円筒形の部分２０３と、截頭円錐形の
接続領域２０５と、別の截頭円錐形の領域２０６と、端
面２１６を有する円筒形の部分２０７とを備えている。
【００３７】部分２０７の直径は、鉛スラグ１５０の内
径よりも若干大きく、従って、鉛スラグは、該スラグ１
５０とパンチの部分２０７との間の摩擦的な係合によ
り、パンチの部分２０７に摩擦的に接触した状態に保持
される。パンチ２０２は、図示しない駆動源によって駆
動され、スリーブ２６３の中で摺動する。
【００３８】ピン２０２に設けられているのはスリーブ
金型２０４であり、このスリーブ金型は、図２１及び図
２２に示すようなバッテリ端子のフランジの下側のＶ字
型の環状の溝、並びに、バッテリ端子の周囲に設けられ
るロック突起を形成する。
【００３９】完成されたバッテリ端子を２段階の操作で
成形するプロセスを理解するために、図２４乃至図２８
を参照する。図２４は、金型２００及び２０１の間でピ
ン２０７の適所に保持された鉛スラグ１５０を示してい
る。この位置において、スラグは変形プロセスを開始す
るための準備が調っている。
【００４０】図２５は、金型２００が金型２０１に当接
し、また、パンチ２０２が鉛スラグ１５０の中に伸長し
て該鉛スラグを貫通している状態を示している。図２５
は、鉛スラグ１５０が、空所２２１ａの中へ向けて半径
方向外方に押圧されている状態を示している。スラグの
一端部１７５が金型２０１から押し出されている。図２
５に示す状態においては、金型スリーブ２０４は、環状
の室２１６の中に設けられる圧縮バネ２１５の作用によ
り、パンチの端面２１３に当接している。図２５に示す
状態においては、金属１５０ａは、バッテリ端子の空所
２２１ａを部分的に充填しているだけであることに注意
する必要がある。
【００４１】図２６は、バッテリ端子のフランジ領域に
ネックを形成し始めている状態を示している。金型スリ
ーブ２０４は、円筒形の端面２１３によって、距離ｘp
だけ前方へ移動されていることに注意する必要がある。
バネ２１５が、金型スリーブ２０４の前方への運動を許
容する。半径方向外方に位置する鉛１５０ｂはフランジ
１５２を形成し、ピン２０２に沿って軸方向に摺動可能
な金型２０４によってフランジ１５２の下側にＶ字型の
溝が形成される。
【００４２】図２７は、ピン２０２がそのストロークの
底部にあり、スリーブ２０４がｘfで示す距離だけ伸長
している状態を示している。バネ２１５は環状の室２１
６の中で完全に圧縮されていることに注意する必要があ
る。これは、上記ストロークの後の部分にある。スリー
ブ２０２の対向する端部は実際に、フランジ１５２を変
形させて該フランジにネックを形成し、これにより、フ
ランジ１５２の下側にＶ字型の溝すなわち酸封止リング
を形成する。金型スリーブが図２７に示す位置にある時
に、バッテリ端子１５０は完成された状態にあり、使用
することができる。
【００４３】図２８は、金型２００及び２０１が分離さ
れ、完成されたバッテリ端子１５０が、エジェクタ・ス
リーブ２２３によって取り出される準備が調っている状
態を示している。金型スリーブ２０４はその後退した状
態に戻り、圧縮バネ２１５は膨張して金型スリーブ２０
４を左側へ移動させ、別のバッテリ端子を形成するため
の適所に位置させていることに注意する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、バッテリ・カバーに挿入されたバッテ
リ端子を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の線２−２に沿って示す断面図で
ある。
【図３】図３は、図１の線２−２に沿って示す断面図で
あるが、バッテリ端子は断面で示されていない。
【図４】図４は、図３の線４−４に沿って示す断面図で
ある。
【図５】図５は、本発明の教示に従ってバッテリ端子に
冷間成形するために使用される円筒形の金属スラグを示
している。
【図６】図６は、図５の円筒形のスラグの面を直角にし
た状態を示している。
【図７】図７は、図６の円筒形のスラグの一端部に円筒
形の空所すなわち凹所を形成した状態を示している。
【図８】図８Ａは、スラグをバッテリ端子に冷間成形す
るための可動金型ケース及びこれと協働する固定金型ケ
ースを示す断面図であって、これら金型は開位置にある
状態で示されている。図８Ｂは、図８Ａの線８Ａ−８Ａ
に沿って可動金型ケースを示す図である。
【図９】図９は、図８Ａの可動金型ケース及びこれと協
働する固定金型ケースが部分的に閉じた位置にある状態
を示す図である。
【図１０】図１０は、図８Ａの可動金型ケース及びこれ
と協働する固定金型ケースが更に閉じた位置にある状態
を示す図である。
【図１１】図１１は、図８Ａの可動金型ケース及びこれ
と協働する固定金型ケースが、バッテリ端子を成形した
後の開位置にある状態を示している。
【図１２】図１２は、図８Ａの可動金型ケース及びこれ
と協働する固定金型ケースが排出位置にある状態を示し
ている。
【図１３】図１３は、余剰の鉛を取り除くための保持リ
ップを示す拡大図である。
【図１４】図１４は、最終的な変形を受ける前の鉛スラ
グを示す拡大図である。
【図１５】図１５は、金型が開く直前の最終的な変形を
受けた鉛スラグを示している。
【図１６】図１６は、本発明のパンチを示す側面図であ
る。
【図１７】図１７は、円筒形のコップの形状に冷間成形
された鉛のスラグの断面図である。
【図１８】図１８は、バッテリ端子のバリを示す拡大断
面図である。
【図１９】図１９は、余剰の鉛を金型から押し出す遷移
ゾーンを示す断面図である。
【図２０】図２０は、余剰の鉛を金型から押し出すパン
チを示す断面図である。
【図２１】図２１は、細いネック領域を有するフランジ
を備えたバッテリ端子の立面図である。
【図２２】図２２は、図２１のバッテリ端子の断面図で
あって、バッテリ端子のフランジの細いネック領域を示
している。
【図２３】図２３は、図２２の一部を拡大して示してい
る。
【図２４】図２４は、図２１のバッテリ端子を冷間成形
するストロークの開始時点にある２つの金型を示してい
る。
【図２５】図２５は、金属を半径方向外方へ膨張させて
フランジ付きのバッテリ端子の空所を形成する金型パン
チを示している。
【図２６】図２６は、バッテリ端子のフランジを細くす
るストロークの開始時点にある摺動可能なスリーブ金型
を示している。
【図２７】図２７は、ストロークの終端にある摺動可能
なスリーブ金型を示している。
【図２８】図２８は、図２７の完成されたバッテリ端子
を成形した後に後退した状態にある摺動可能なスリーブ
金型を示している。
【符号の説明】
１０ バッテリ端子 １１ バッテリ容
器 １２ 頂部 １３ 外側面 １５ 凹所（トルクロック） １６、１７、１８
酸封止リング ２０ 突出部材 ４０ 円筒形の鉛
スラグ ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 過剰の鉛 ４１ 第２の端部１ ４３ 第１の端部 ５０ 可動金型ケース ５２ パンチ ７０ 固定金型ケース ７１ 外側部材 ７２ 金型 ７４ エジェクタ
・スリーブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナルド・ケイン アメリカ合衆国ミネソタ州55110，ホワイ ト・ベア・レーク，デブラ・ストリート 4858 (72)発明者 ノーマン・ピーターソン アメリカ合衆国ミネソタ州55092，ワイオ ミング，レールロード・ブールヴァード 5712

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バッテリ容器から偶発的に外れないよう
    にバッテリ容器に対して耐漏洩性の関係で係止可能なバ
    ッテリ端子において、 バッテリのグリッド・ポストに接続される円筒形の鉛の
    バッテリ端子を備え、該円筒形の鉛のバッテリ端子は、
    前記容器に係合する部分並びに前記容器に係合しない部
    分を有し、 前記容器に係合する部分は複数の酸リングを有し、該酸
    リングは、該酸リングとバッテリ容器との間に形成され
    る接合部から電解質が漏洩するのを防止する役割を果た
    し、 前記容器に係合する部分は、複数の截頭円錐形の空所を
    有する環状のトルクロック部材を有し、前記截頭円錐形
    の空所は、ベース領域及び頂部領域を有し、 前記ベース領域は前記頂部領域よりも大きく、前記ベー
    ス領域は、前記頂部領域の半径方向外方に設けられ、 これにより、バッテリ容器の突出部が前記截頭円錐形の
    空所の１つに嵌合して係合し、前記バッテリ容器を前記
    円筒形の鉛のバッテリ端子に係止させ、これにより、使
    用者が、前記円筒形の鉛のバッテリ端子を偶発的に回し
    て該バッテリ端子を前記バッテリ容器から外すのを阻止
    するように構成されたことを特徴とする、バッテリ端
    子。
  2. 【請求項２】 請求項１のバッテリ端子において、前記
    各々の截頭円錐形の空所は中央軸線を有し、 前記各々の截頭円錐形の空所の中央軸線は、前記截頭円
    錐形の空所の半径方向内方に位置する共通の点に収束
    し、 前記各々の截頭円錐形の空所は、隣接する截頭円錐形の
    空所から等間隔で隔置されていることを特徴とするバッ
    テリ端子。
  3. 【請求項３】 完成されたバッテリ端子を冷間成形する
    方法において、 第１の端部及び第２の端部を有する鉛スラグを２つの金
    型の間に置く段階と、 前記鉛スラグの周囲の少なくとも２つの金型部分を半径
    方向において閉鎖することにより、前記鉛スラグの周囲
    にバッテリ端子の形状の金型室を形成する段階と、 パンチの端部を前記鉛スラグの端部に押し込むことによ
    り、前記鉛スラグの第１の端部に穴空けを行う段階と、 前記パンチの端部を前記鉛スラグの中に押し込み、過剰
    の鉛を前記金型室から押し出す段階と、 前記過剰の鉛が前記鉛スラグの前記第１の端部から切断
    されるまで、前記パンチを前記鉛スラグの前記第１の端
    部の中へ押し込み続ける段階と、 前記鉛スラグを、前記金型室によって形成される完成さ
    れたバッテリ端子の形状に変形させる段階と、 前記鉛スラグの周囲の前記金型部分を分離させ、前記金
    型室を、前記完成されたバッテリ端子の外側形状から解
    放する段階と、 前記完成されたバッテリ端子を前記金型室から排出する
    段階とを備える方法。
  4. 【請求項４】 請求項３の方法において、前記金型室を
    閉鎖する段階を、前記パンチの２つの別個の領域で行う
    ことを特徴とする方法。
  5. 【請求項５】 完成されたバッテリ端子を形成する装置
    において、 第１の固定金型ケースと、 バッテリ端子のある部分の形状を有する空所を備える第
    １の金型と、 閉じた時にバッテリ端子の他の部分の形状を有する空所
    を備える分割型の金型と、 中央の開口を有すると共に、前記第１の固定金型ケース
    に対して相対的に摺動して前記第１の金型から完成され
    たバッテリ端子を排出するためのエジェクタ・スリーブ
    と、 前記分割型の金型が鉛スラグの周囲で収縮した時に、完
    成されたバッテリ端子を形成するための段付きのパンチ
    ピンとを備え、 該段付きのパンチピンは、前記分割型の金型の中に位置
    する前記鉛スラグの端部を穴空けするための第１の領域
    を有し、 また前記パンチピンは、前記鉛スラグを収容する室の一
    端部を封止すると共に前記鉛スラグから余剰の材料を切
    断するための第２の領域を有し、 更に前記パンチピンは、前記鉛スラグの中へ押し込まれ
    る際に、前記鉛スラグの残りの部分を半径方向に膨張さ
    せて完成されたバッテリ端子にするための第３の領域を
    有し、 これにより、前記パンチが前記完成されたバッテリ端子
    を形成した後に、前記パンチピンは前記完成されたバッ
    テリ端子から引抜くことができ、また、前記分割型の金
    型は、前記完成されたバッテリ端子とは関係無く自由に
    動けるように半径方向に膨張することができることを、
    特徴とする装置。
  6. 【請求項６】 請求項５の装置において、前記分割型の
    金型は４つの部分を有し、前記パンチピンは、前記パン
    チピンが前記室の中へ更に押し込まれることにより前記
    鉛スラグの前記残りの部分が前記金型室を完全に充填し
    て完成されたバッテリ端子を形成するように、前記鉛ス
    ラグを収容する前記室の両端部を閉止するための第３の
    領域を有し、また、前記パンチピンは、前記第１の円筒
    形の部分を前記第２の円筒形の部分に接続する遷移部分
    を有しており、該遷移部分は、１５°よりも小さな遷移
    領域の角度を有しており、 これにより、鉛が前記金型の中で半径方向に膨張された
    時に、前記鉛に作用する圧力が前記バッテリ端子の周囲
    にバリが形成されるような圧力まで増大することなく、
    前記スラグから鉛が切断されることを特徴とする装置。
  7. 【請求項７】 請求項３の方法において、遷移領域を有
    するパンチを前記鉛スラグに貫入させることによって、
    過剰の鉛を金型室の側方且つ前方へ押し出しながら、前
    記鉛スラグを前記金型室の中で半径方向に膨張させる段
    階を備え、 前記遷移領域は、前記パンチの中央軸線に対して約１１
    °の角度を形成し、これにより、前記鉛の一部を半径方
    向に押圧すると同時に鉛の別の部分を前記遷移領域の側
    方且つ前方へ押圧して前記別の部分を前記金型室の外側
    に出すことにより前記鉛スラグに作用する半径方向の膨
    張力を制限し、従って、実質的にバリのない完成された
    バッテリ端子を冷間成形することを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】 バッテリ端子から外方に伸長するフラン
    ジに細いネック領域を有する完成されたバッテリ端子を
    冷間成形する方法において、 中央軸線、第１の端部及び第２の端部を有する鉛スラグ
    を、半完成品のバッテリ端子の形状の金型空所を有する
    ２つの金型の間に置く段階と、 前記鉛スラグを前記金型空所の中で外方へ膨張させて前
    記金型空所を充填し、これにより、半径方向に部分的に
    伸長するフランジを有する半完成品の冷間成形されたバ
    ッテリ端子を形成する段階と、 別の金型を前記半径方向に伸長するフランジの中へ入れ
    て細いネック領域を有する前記フランジの形成を完了
    し、これにより、細いネック領域を有するフランジを具
    備する完成されたバッテリ端子を形成する段階と、を備
    える方法。
  9. 【請求項９】 完成されたバッテリ端子を形成するため
    の装置において、 半完成品のバッテリ端子のある部分の形状を有する空所
    を具備する第１の金型と、 バッテリ端子の別の部分の形状を有する空所を具備する
    第２の金型と、 中央軸線及び第１の表面を有すると共に、鉛スラグの中
    へ入って該鉛スラグを半径方向に膨張させる段付きのパ
    ンチと、 前記段付きのパンチに対して相対的に軸方向に摺動可能
    な別の金型とを備え、前記段付きのパンチが前記鉛スラ
    グの中へ入って半完成品のバッテリ端子を形成する時
    に、前記別の金型は、前記鉛スラグを軸方向及び半径方
    向に変形させ、これにより、細いネックを有するフラン
    ジを具備する完成されたバッテリ端子を形成することを
    特徴とする装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１９の装置において、通常は前
    記別の金型を後退した位置に保持する圧縮バネを備え、
    該圧縮バネは、前記パンチピンのストロークのある部分
    の間は圧縮する程度に十分に弱く、前記別の金型は、バ
    ッテリ端子のフランジに細いネック部分を形成するため
    のＶ字型の環状の突出部を有することを特徴とする装
    置。
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