CN108140798B - 电极帽、电池、端子以及电接触单元 - Google Patents

电极帽、电池、端子以及电接触单元 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于建立电池极(1)或电池与车辆的车载供电系统之间的电连接的电接触单元(E)，包含设于所述电池极(1)上的充当电池侧接触面(2)的电极帽(2.1)，其能够与形式为端子的车载供电系统侧接触面(3)导电连接。根据本发明，所述电极帽(2.1)具有套筒状接触区段(2.1.2)，其具有朝向电池极(1)呈锥状逐渐变宽的外周和朝向电池极(1)呈锥状逐渐变细的内周。本发明的端子构建为具有内壁(3.2.1)和外壁(3.2.2)的双壁夹紧套筒(3.2)，这两个壁部均被凸缘(3.2.4)保持，其中所述壁部构成朝向凸缘(3.2.4)逐渐变细的环形间隙，用于以形状配合的方式容置套筒状电极帽(2.1)。本发明还涉及一种具有本发明的电极帽(2.1)的电池。

Description

电极帽、电池、端子以及电接触单元
技术领域
本发明涉及一种用于建立电池与车辆的车载供电系统之间的电连接的电接触单元，一种用于电池的电极帽，以及一种用于连接在所述电极帽上的端子。
背景技术
在现有技术中，如在DE 10 2013 005 962 A1中，揭示过一种用于将电力电缆固设在蓄电池的电极或诸如此类上的电池接线端子。该电池接线端子具有大体呈圆柱形或锥形的夹紧区段，其用于将电池接线端子沿插接方向插接至蓄电池的圆柱形或锥形的电极或诸如此类。该电池接线端子还具有固设在夹紧区段上的用于电力电缆的固定区段，其中该夹紧区段由两个相对布置、呈接片状朝向彼此弯曲并且与蓄电池的电极的形状配合的卡箍构成，这些卡箍在两侧将蓄电池的电极局部环扣，且接片状弯曲的卡箍的相对的末端在彼此之间形成间隙。
此外，在DE 20 2010 016 520 U1中揭示过一种用于建立与电池的电极的电接触的电池端子。该电池端子具有用于建立与电池的电极的电接触的内卡箍，以及用于将该内卡箍固定在电极上并实现内卡箍的机械稳定化的外卡箍。其中该内卡箍适于传输电流，该外卡箍适于将紧固螺钉容置或定位，并且适于将内卡箍稳定化、夹紧或固设。
发明内容
本发明的目的在于，以经改进的电极帽或经改进的电池以及经改进的端子为基础，提供一种较现有技术有所改进的用于建立电池与车辆的车载供电系统之间的电连接的电接触单元。
本发明用以达成上述目的的解决方案为一种下文所述的电极帽、一种下文所述的电池、一种下文所述的端子和一种下文所述的电接触单元。
本发明的优选设计方案参阅下文的描述。
用于建立电池与车辆的车载供电系统之间的电连接的电接触单元包括可布置在电池的电极上的电极帽，其用于提供能够与形式为端子的车载供电系统侧接触面连接的电池侧接触面。
本发明的电极帽的特征在于，其在一个用于与所述车载供电系统侧端子接触的区段中构建为套筒状锥体，所述锥体具有朝向在电池极上的固定部呈锥状逐渐变宽的外周和沿相同方向呈锥状逐渐变细的内周。基于电极帽的这个接触区段的套筒形状，以叠加内周侧接触面的方式将外周侧接触面增大。借助如此增大的用于电接触的面，接触功能有所改进。与已知的电极帽相比，本发明的电极帽实现更大的接触面且因而能够传输更高的电流，故电池(特别是起动器电池)与车辆的车载供电系统之间的电连接较现有技术有所改进。
为了能够将所述(充当电池侧接触元件的)电极帽与在车载供电系统侧提供接触面的车载供电系统侧端子连接，优选(在电极帽的套筒状区段的下方中央)设有包含凹口的固定区段。车载供电系统侧接触元件可以在套筒状区段的下方中央锚定在所述凹口中，故能建立极佳且持久的接触，因为电池侧与车载供电系统侧接触元件能够藉此高效地相互抵靠。其中可以以不同的方式将车载供电系统侧触点锚定在所述凹口中：例如通过自攻螺纹或者胀紧。
若所述固定区段中的中央凹口配设有内螺纹，则能借助螺钉特别简单、安全、反复且可靠地将车载供电系统侧接触元件与电极帽连接。
本发明的电池具有至少一个本发明的电极帽。故本发明的电池必然能够展现本发明的电极帽在改进与车载供电系统的接触方面的所有特性和优点。
根据本发明，提供用于与配备有如上文所述充当电池侧接触面的电极帽的电池极连接的车载供电系统侧接触面的端子构建为双壁夹紧套筒，其包含被环形凸缘保持的内壁和外壁，其中所述壁部构成朝向所述凸缘逐渐变细的环形间隙，用于以形状配合的方式容置上述电极帽的套筒状区段。
基于所述端子的套筒形状，在车载供电系统侧提供的用于电接触的面也有所增大，故在接触时能够对电极帽的套筒状区段的侧面上的经增大的接触面加以最优利用。这样一来，本发明的端子也在电池与车辆的车载供电系统之间实现较现有技术有所改进的电连接，特别是用于传输更高的电流。
在所述形式为端子的车载供电系统侧接触面的外壁与所述电极帽的外周精确配合，且所述内壁与电极帽的内周精确配合的情况下，能够实现极佳的接触。此设计方案确保电池侧与车载供电系统侧接触元件之间的最紧密的连接，进而确保在电流方面的最佳功能性。
在所述端子能够借助在如上文详细描述的电极帽的固定区段的(配备有内螺纹的)凹口中设于中央的紧固螺钉以压紧配合的方式连接的情况下，能够实现端子与电极帽的一个特别有利的连接形式。若所述电池侧凹口也相对所述套筒状接触区段设于中央，则在端子与电极的螺接过程中将相应的接触面均匀地压向彼此，这对连接的持久性和可重复性有利。
根据所述螺接的另一有利设计方案，所述夹紧套筒的环形凸缘在其上部内侧具有环形止挡，借助该止挡将所述端子在固定在所述电极帽上的过程中通过所述紧固螺钉的凸环压向电极帽的套筒状接触区段。此外，所述凸环与止挡在螺接过程中相互抵靠的面实现额外的摩擦，进而实现更加牢固的连接。
借助根据本发明的、具有本发明的充当电池侧接触面的电极帽的电池，和根据本发明的充当车载供电系统侧接触面的端子，产生本发明的用于建立电池与车辆的车载供电系统之间的电连接的电接触单元，具体方式为，如上文所述将电极帽与端子相连。故本发明的电接触单元具有上文就电极帽和端子述及的所有特性和优点。
附图说明
下面结合图式对本发明的实施例进行详细说明。
其中：
图1为包含电极帽的电池侧接触面的示意透视图，
图2为如图1所示电池侧接触面的示意剖视图，
图3为接触卡圈的示意透视图，
图4为夹紧套筒的示意透视图，
图5为如图4所示夹紧套筒的示意剖视图，
图6为盖元件的示意透视图，
图7为如图6所示盖元件的示意剖视图，
图8为紧固螺钉的示意透视图，
图9为由所述接触卡圈、所述夹紧套筒、所述紧固螺钉和所述盖元件构成的车载供电系统侧接触面的示意透视图，
图10为所述车载供电系统侧接触面的示意剖视图，
图11为由所述车载供电系统侧接触面和所述电池侧接触面构成的电接触单元的根据本发明的实施例的示意剖视图，
图12为在用于建立螺接的安装步骤中，所述车载供电系统侧接触面和所述电池侧接触面的示意透视图，
图13为在用于解除螺接的拆卸步骤中，所述车载供电系统侧接触面和所述电池侧接触面的示意透视图，以及
图14为在如图13所示安装步骤后，所述车载供电系统侧接触面和所述电池侧接触面的示意透视图。
具体实施方式
在所有附图中，相互等同的部件均用相同的附图标记表示。
图1和图2分别示出与电池极1连接的电极帽2.1，其提供用于建立电池极1与车辆的未详细绘示的车载供电系统之间的电连接的电池侧接触面2。其中图1以透视图示出电极帽2.1，图2以剖视图、特别是以纵剖视图示出该电极帽。
电池极1例如为未详细绘示的车辆起动器电池的电极，该起动器电池为驱动单元以及其他连入车载供电系统的车辆组件提供电能。
电极帽2.1与电池极1导电连接，并且优选由诸如金属的导电材料构成。电极帽2.1具有面向电池极1的固定区段2.1.1和背离电池极1的套筒状接触区段2.1.2。
固定区段2.1.1配设有沿轴向延伸的电极帽侧凹口2.1.1.1，在所述凹口中例如置入有未详细绘示的螺纹、例如内螺纹，或者，所述凹口提供未经压型的面，用以建立与自攻螺纹的型面连接。电极帽侧凹口2.1.1.1的面向电池极1的末端在此逐渐变尖。
套筒状接触区段2.1.2(自上而下视之)由朝向电池极1呈锥状逐渐变宽的外周和朝向电池极1呈锥状逐渐变细的内周构成，这使得电池侧接触面2较现有技术有所增大，并且能够传输更高的电流。
与电极帽侧凹口2.1.1.1相比，借助接触区段2.1.2的套筒状外形构成的通孔的直径更大，故在电极帽侧在固定区段2.1.1与套筒状区段2.1.2之间的过渡区域内构成止挡2.1.3，其沿周向延伸并在所示实施例中构成一个环形止挡面，下文还将对此进行详细说明。
图3至图8示出车载供电系统侧接触面的组件，下文对这些组件进行单独描述。随后结合先前描述的组件，对通过如图9和图10所示端子3实现的车载供电系统侧接触面进行详细说明。
图3为接触卡圈3.1的透视图。
环形的接触卡圈3.1具有凹口3.1.1。为了建立电池极1与车载供电系统之间的电连接，接触卡圈3.1与该车载供电系统的至少一个未绘示的连接元件导电连接。接触卡圈3.1优选由诸如金属的导电材料构成。
图4和图5分别示出夹紧套筒3.2，其中图4以透视图示出夹紧套筒3.2，图5以剖视图、特别是以纵剖视图示出该夹紧套筒。
夹紧套筒3.2采用双壁设计，即具有内壁3.2.1和外壁3.2.2，这些壁部在其上端与环形凸缘3.2.4连通。在所述壁部之间构建有用于以形状配合的方式容置电极帽2.1的套筒状接触区段2.1.2的间隙。夹紧套筒3.2.4在此采用一体式设计方案。
在所示实施方式中，外壁3.2.2的外周(自上而下视之)具有呈锥状或圆锥状逐渐变宽的区段和随后的以不变或呈圆柱形的方式延伸的区段，其中后者面向电极帽2.1。外壁3.2.2的内周采用与套筒状接触区段2.1.2的外周对应或精确配合的设计方案，故以朝向电极帽2.1呈锥状逐渐变宽的方式延伸。
此外，就内壁3.2.1而言，将远离旋转对称的夹紧套筒3.2中央的半径称作“外周”，并且将靠近该中央的半径称作“内周”。
内壁3.2.1的外周采用与电极帽2.1的内周对应或精确配合的设计方案，并且(朝向电极帽2.1视之)以呈锥状逐渐变细的方式延伸。内壁3.2.1的内周在此为圆柱形。
此外，在环形凸缘3.2.4的内部，在至内壁3.2.1的过渡处在夹紧套筒侧形成有止挡3.2.3，其在所示实施例中构成用于螺接或诸如此类的环形止挡面。
此外，在夹紧套筒3.2的背离电极帽2.1的一端上构建有凸缘3.2.4，其用于建立与如图6和图7所示盖元件3.3的扩口式连接。
图6和图7示出盖元件3.3，其构建为用于建立前述扩口式连接的经卷边的盖部，且所述盖元件具有用于容置如图8所示紧固螺钉3.4的盖部侧凹口3.3.1。
图8为紧固螺钉3.4的透视图。
紧固螺钉3.4配设有外螺纹3.4.1，其在电接触单元E的组装完毕状态下与电极帽侧凹口2.1.1.1中的螺纹作用性啮合。
在紧固螺钉3.4的背离电极帽2.1的末端区域上(同样相对在电极帽上的固定部视之)构建有使紧固螺钉3.4的直径增大的凸环3.4.2。此外，所示实施例中的紧固螺钉3.4配设有内六角传动轮廓3.4.3，用以简单地安装和拆卸电接触单元E，下文还将对此进行详细描述。
在组装完毕状态下，如图9和图10示例性所示，前述组件构成车载供电系统侧端子3。
其中，图9以透视图示出组装完毕后的车载供电系统侧端子3，图10以剖视图，特别是以纵剖视图示出该组装完毕的端子。
所述组件通过以下方式相连：
环形接触卡圈3.1借助其凹口3.1.1将夹紧套筒3.2的外壁3.2.2的外周的均匀或呈圆柱形延伸的区段环扣，从而建立形状配合且导电的相互连接，其中接触卡圈3.1的环形凹口3.1.1(例如借助未绘示的螺钉)收缩并将夹紧套筒3.2夹紧，从而在接触卡圈3.1与夹紧套筒3.2之间建立压紧配合式连接。同样可以通过压紧、焊接或者钎焊建立夹紧套筒3.2与接触卡圈3.1之间的接触。
紧固螺钉3.4穿过盖部侧凹口3.3.1以及夹紧套筒3.2，其中紧固螺钉3.4的包括外螺纹3.4.1的区域局部从夹紧套筒3.2伸出，以及，紧固螺钉3.4的包括内六角传动轮廓3.4.3的末端借助盖元件3.3终止。紧固螺钉3.4的凸环3.4.2贴靠在夹紧套筒侧止挡3.2.3上。
为了将紧固螺钉3.4固设在车载供电系统侧端子3内，为盖元件3.3与夹紧套筒3.2建立压紧配合式连接，具体方式为，将盖元件3.3的经卷边的边缘以将凸缘3.2.4包围的方式布置在夹紧套筒3.2上。在将盖元件3.3布置完毕后，紧固螺钉3.4因扩径凸环3.4.2而无法穿过盖部侧凹口3.3.1运动，故紧固螺钉3.4以防丢、但可相对夹紧套筒和盖元件旋转的方式固设在车载供电系统侧端子3中。由于盖元件3.3还与夹紧套筒3.2压紧配合式连接，且该夹紧套筒又与接触卡圈3.1压紧配合式连接，故可将车载供电系统侧端子3作为一个结构单元与电池侧接触面2连接。
图11示出通过将车载供电系统侧接触面与电池侧接触面2连接而构成的电接触单元E。
借助螺接将车载供电系统侧端子3与电池侧套筒状接触区段2.1.2压紧配合式连接。其中，紧固螺钉3.4的外螺纹3.4.1的一个区段卡入电极帽侧凹口2.1.1.1的螺纹。借助内壁3.2.1与外壁3.2.2之间的间隙以形状配合的方式将电极帽2.1的套筒状接触区段2.1.2容置。
由于内壁3.2.1的内周以朝向电极帽2.1呈锥状逐渐变细的方式延伸，故在建立车载供电系统侧端子3与电池侧接触面2之间的螺接的过程中，能够在紧固螺钉3.4的特定施力下将内壁3.2.1径向向外挤压，从而在电极帽2.1与夹紧套筒3.2之间额外地建立夹紧连接。
图12示出电接触单元E的组装前的安装步骤，其中借助一个轴向箭头给出车载供电系统侧端子3的方向，所述端子沿这个方向朝向电极帽2运动并被布置在该电极帽上以进行安装。另一轴向箭头给出内六角扳手4的运动方向，用于插入紧固螺钉3.4的内六角传动轮廓3.4.3。一个弯曲箭头给出内六角扳手4的旋转方向，在此为顺时针方向，用于建立形式为端子3的车载供电系统侧接触面与形式为套筒状接触区段2.1.2的电池侧接触面2之间的螺接。
图13示出用于将车载供电系统侧端子3与电池侧接触区段2.1.2之间的螺接解除的拆卸步骤，其中给出的内六角扳手4的旋转方向为逆时针方向。
图14示出执行完如图13所示拆卸步骤后的车载供电系统侧端子3和电池侧接触区段2.1.2，其中将端子3作为一个结构单元从电池侧接触面2分离。

Claims (9)

1.一种用于电池的电池极(1)的包含接触区段(2.1.2)的电极帽(2.1)，所述接触区段具有朝向在所述电池极(1)上的固定部呈锥状逐渐变宽的外周，
其特征在于，
所述接触区段(2.1.2)呈套筒状，配设有朝向在所述电池极(1)上的固定部呈锥状逐渐变细的内周。
2.根据权利要求1所述的电极帽(2.1)
其特征在于，
所述电极帽(2.1)在所述套筒状接触区段(2.1.2)的下方中央具有包含凹口(2.1.1.1)的用于与车载供电系统侧接触面(3)连接的固定区段(2.1.1)。
3.根据权利要求2所述的电极帽(2.1)，
其特征在于，
所述凹口(2.1.1.1)具有内螺纹。
4.一种电池，具有至少一个如权利要求1至3中任一项所述的电极帽。
5.一种用于与电池极(1)连接的端子(3)，所述电池极配备有充当电池侧接触面(2)的如权利要求1至3中任一项所述的电极帽(2.1)，
其特征在于，
所述端子(3)构建为具有内壁(3.2.1)和外壁(3.2.2)的双壁夹紧套筒(3.2)，这两个壁部均被环形凸缘(3.2.4)保持，其中所述壁部构成朝向所述凸缘(3.2.4)逐渐变细的环形间隙，用于以形状配合的方式容置电极帽(2.1)的套筒状接触区段(2.1.2)。
6.根据权利要求5所述的端子(3)，
其特征在于，
所述夹紧套筒(3.2)的外壁(3.2.2)形成为与所述电极帽(2.1)的套筒状接触区段(2.1.2)的外周精确配合，以及，所述内壁(3.2.1)形成为与电极帽(2.1)的套筒状接触区段的内周精确配合。
7.根据权利要求5或6所述的端子(3)，
其特征在于，
所述端子(3)能够借助所述电极帽(2.1)的套筒状接触区段(2.1.2)下方的固定区段(2.1.1)的配备有内螺纹的凹口(2.1.1.1)中的中央紧固螺钉(3.4)以压紧配合的方式与电极帽(2.1)连接。
8.根据权利要求7所述的端子(3)，
其特征在于，所述夹紧套筒(3.2)的环形凸缘(3.2.4)在其上部内侧具有环形止挡(3.2.3)，借助所述止挡将端子(3)在与所述电极帽(2.1)的连接过程中通过所述紧固螺钉(3.4)的凸环(3.4.2)压向电极帽(2.1)的套筒状接触区段(2.1.2)。
9.一种用于建立电池与车辆的车载供电系统之间的电连接的电接触单元(E)，包含设于所述电池上充当电池侧接触面(2)的如权利要求1至3中任一项所述的电极帽(2.1)，并且包含充当车载供电系统侧接触面的如权利要求5至8中任一项所述的端子(3)。
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DE102015013472.8A DE102015013472A1 (de) 2015-10-17 2015-10-17 Elektrische Kontakteinheit zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einem Batteriepol und einem Bordnetz eines Fahrzeugs
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