DE102009011934A1

DE102009011934A1 - Batteriepolklemme

Info

Publication number: DE102009011934A1
Application number: DE200910011934
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Lietz; Sebastian Dipl.-Ing. Martens; Martin Schloms; Peter Philip
Original assignee: Auto Kabel Management GmbH
Current assignee: Auto Kabel Management GmbH
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2029-03-11
Also published as: DE102009011934B4; WO2010102845A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriepolklemme 2 mit zumindest zwei Klemmbacken 4a, 4b und einem einstückig mit den Klemmbacken 4a, 4b verbundenen Anschlussstück 8. Eine kostengünstig herstellbare und leichte Batteriepolklemme ist dadurch erhältlich, dass die Klemmbacken 4a, 4b und das Anschlussstück 8 aus Aluminium gebildet sind und dass eine Aluminiumoxidschicht auf zumindest den Klemmbacken 4a, 4b nasschemisch entfernt ist und unmittelbar auf der Aluminiumoberfläche eine Schutzschicht 14 aufgebracht ist.

Description

Der Gegenstand betrifft eine Batteriepolklemme mit zumindest zwei Klemmbacken, und einem einstückig mit den Klemmbacken verbundenen Anschlussstück. Darüber hinaus betrifft der Gegenstand ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Batteriepolklemme.
Batteriepolklemmen im automobilen Bereich sind hinlänglich bekannt. Mit Hilfe der Batteriepolklemmen lässt sich die Fahrzeugelektrik mit der Batterie elektrisch verbinden. Hierzu werden die Batteriepolklemmen auf die Pole der Batterien gesteckt und mittels Klemmbacken mit diesen in festen Kontakt gebracht. Die Klemmbacken werden hierbei durch eine Schraubvorrichtung gegeneinander gezogen, so dass diese die Batteriepole fest umgreifen.
Herkömmliche Batteriepolklemmen sind aus Messing geschmiedet. Die Batteriepolklemmen, die heutzutage zum Einsatz kommen, werden in einem Stück als Schmiedeteile hergestellt. Dies hat zum einen den Nachteil, dass die Schmiedeteile aus Messing ein hohes Gewicht haben. Zum anderen sind Schmiedeteile aufwändig in der Herstellung und somit teuer.
Vor dem Hintergrund des wachsenden Kosten- und Gewichtsdrucks in der Automobilzuliefererindustrie lag dem Gegenstand somit die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig herstellbare, leichte Batteriepolklemme zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gegenständlich dadurch gelöst, dass die Klemmbacken und das Anschlussstück aus Aluminium gebildet sind, und dass eine Aluminiumoxidschicht auf zumindest den Klemmbacken nasschemisch entfernt ist und unmittelbar auf der Aluminiumoberfläche eine elektrisch leitende Schutzschicht aufgebracht ist.
Es ist erkannt worden, dass nicht nur die Energieverkabelung innerhalb eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe von Aluminiumleitungen bewerkstelligt werden kann, sondern auch der unmittelbare Anschluss an die Batterie. Gegenständlich wird die Batteriepolklemme aus Aluminium gebildet. Dies bringt Vorteile hinsichtlich der Herstellung mit sich. Aluminium lässt sich leichter verformen als beispielsweise Messing und es ist beispielsweise möglich, dass die Batteriepolklemme aus Aluminium gegossen oder geschmiedet ist. Das Verformen von Aluminium ist jedoch erheblich leichter, so dass der Herstellungsprozess für die Batteriepolklemme sehr viel kostengünstiger ist, als es dies wäre, wenn die Batteriepolklemme aus Messing geformt wäre.
Der Nachteil bei der Verwendung von Aluminium für elektrische Verbindungen liegt in der sich auf dem Aluminium bildenden Aluminiumoxidschicht. Diese Aluminiumoxidschicht erhöht den Übergangswiderstand zwischen elektrischen Komponenten und kann schlimmstenfalls die zu verbindenden elektrischen Komponenten gegeneinander elektrisch isolieren. Aus diesem Grunde müssen Maßnahmen getroffen werden, die ein verlustarmes elektrisches Kontaktieren der Batteriepolklemme mit dem Batteriepol und/oder einer Anschlussfahne und/oder einem Schraubkontakt ermöglichen. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass die Aluminiumoxidschicht nasschemisch entfernt wird. Dies kann beispielsweise durch Aufbrechen der Aluminiumoxidschicht in einem nasschemischen Prozess erfolgen. Beispielsweise kann die Aluminiumoxidschicht mittels einer Säure entfernt werden. Auch kann die Oxidschicht geätzt werden.
Die elektrisch leitende Schutzschicht bietet einen chemisch stabilen Schutz für die Batteriepolklemme, insbesondere für das Aluminium der Batteriepolklemme.
Nachdem die Aluminiumoxidschicht entfernt wurde, kann unmittelbar danach eine Schutzschicht auf die Aluminiumoxidschicht aufgebracht werden. Hierbei kann eine Zink-, Kupfer- oder Nickelschicht aufgebracht werden.
Sowohl das Entfernen der Oxidschicht als auch das Aufbringen der Schutzschicht kann in einem nasschemischen, galvanischen Prozess erfolgen. Auch kann die elektrisch leitende Schicht in einem Schmelztauchprozess aufgebracht werden. Es ist auch möglich, dass nach dem Aufbringen der Zink-, Kupfer- oder Nickelschicht das Bauteil verzinnt wird. Hierbei kann die Zinnschicht mittels Feuerverzinnen, galvanischem Verzinnen, Reflow-Verzinnen oder chemischen Verzinnen aufgebracht werden.
Die Schutzschicht ist derart, dass diese elektrisch leitend ist. Die Schutzschicht wird gegenständlich direkt auf die Aluminiumoberfläche, bevor sich eine Aluminiumoxidschicht gebildet hat, aufgebracht. Hierdurch wird erreicht, dass sich auf der Oberfläche der Batteriepolklemme, die aus Aluminium gebildet ist, keine Aluminiumoxidschicht bildet und diese somit mit geringem elektrischen Widerstand mit dem Batteriepol verbunden werden kann.
Die gegenständliche Batteriepolklemme ist somit kostengünstig in der Herstellung und weist ein geringes Gewicht auf. Die Nachteile von Aluminium werden durch die Verwendung der Schutzschicht umgangen. Im Vergleich zu einer geschmiedeten Klemme aus Messing oder Kupfer, welche ca. 60 g wiegt, wiegt die gegenständliche Klemme ca. 18 g. Auch muss für den Anschluss an den Batteriepol, der häufig aus Blei gebildet ist, das Konusloch der Batteriepolklemme nicht nachbearbeitet werden. Die Batteriepolklemme kann in einem Druckgussverfahren hergestellt werden. Das Konusloch kann bereits für den Anschluss an den Batteriepol geformt sein.
Die Schutzschicht kann gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels aus Kupfer, Nickel, Zink und/oder Zinn oder Legierungen davon gebildet sein. Mittels der Schutzschicht wird die Bildung einer Aluminiumoxidschicht verhindert. Das Aluminium wird durch die Schutzschicht gegenüber Umwelteinflüssen geschützt. Die Schutzschicht bietet einen guten elektrischen Kontakt mit der Polklemme.
Auch wird vorgeschlagen, dass die Klemmbacken und das Anschlussstück aus Aluminium-Vollmaterial gebildet sind. Sowohl die Klemmbacken als auch das Anschlussstück können somit vollständig, mit Ausnahme der Schutzschicht, aus Aluminium oder Legierungen davon gebildet sein. Bei Herstellen der Batteriepolklemme kann ein Druckgussverfahren zum Einsatz kommen. Das verwendete Aluminium kann eine hochfeste Druckgusslegierung sein. Hierbei kommen AL 99,5 oder AlMg_XSi_YMn_Z mit X, Y, Z zwischen 1 und 10, bevorzugt X = 5, Y = 2, Z = l mit einer Abweichung von ca. +/–0,5 in Frage. Auch kann eine Aluminiumlegierung der Gruppe EN AW 2xxx/oxxx/7xxx verwendet werden.
Vorteilhaft für die Kontaktierung der Batteriepolklemme mit dem elektrischen Versorgungsnetz ist, wenn auch das Anschlussstück elektrisch leicht kontaktierbar ist. Aus diesem Grunde wird auch vorgeschlagen, dass eine Aluminiumoxidschicht auf dem Anschlussstück nasschemisch entfernt ist und unmittelbar auf der Aluminiumoberfläche eine Schutzschicht aufgebracht ist. Neben den Klemmbacken kann auch das Anschlussstück unmittelbar nachdem die Aluminiumoxidschicht entfernt wurde mit einer Schutzschicht überzogen werden. In diesem Fall lässt sich auch das Anschlussstück leicht mit einem elektrischen Kabel verbinden.
Ein weiterer Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriepolklemme nach Anspruch 5.
Die Klemmbacken und das Anschlussstück können mittels Druckguss oder Schmieden, bevorzugt Gesenk-Schmieden geformt werden.
Gemäß des gegenständlichen Verfahrens wird die auf den Klemmbacken sich bildende Aluminiumoxidschicht zunächst nasschemisch entfernt. Dies kann mittels einer chemischen Reaktion erfolgen. Das blanke Aluminium wird daraufhin unmittelbar mit einer Schutzschicht überzogen. Beispielsweise ist es möglich, dass nachdem die Aluminiumoxidschicht nasschemisch entfernt wurde, die Batteriepolklemme unter Schutzatmosphäre einem Tauchbad zugeführt wird, in dem eine Schutzschicht aufgebracht wird. Dies verhindert, dass sich auf dem blanken Aluminium eine Aluminiumoxidoberfläche bildet.
Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels wird vorgeschlagen, dass die Schutzschicht unmittelbar nach dem Entfernen der Aluminiumoxidschicht, bevor sich eine neue Aluminiumoxidschicht bildet, aufgebracht wird. Beim Aufbringen der Schutzschicht muss verhindert werden, dass sich eine neue Aluminiumoxidschicht bildet, die einen elektrischen Isolator darstellt.
Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels wird vorgeschlagen, dass die Schutzschicht in einer Schutzatmosphäre aufgebracht wird.
Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels wird auch vorgeschlagen, dass die Schutzschicht in einem nasschemischen Prozess aufgebracht wird. Beispielsweise kann die Schutzschicht galvanisiert werden. Auch kann die elektrisch leitende Schicht in einem Schmelztauchprozess aufgebracht werden. Es ist auch möglich, dass nach dem Aufbringen der Zink-, Kupfer- oder Nickelschicht das Bauteil verzinnt wird. Hierbei kann die Zinnschicht mittels Feuerverzinnen, galvanischem Verzinnen, Reflow-Verzinnen oder chemischen Verzinnen aufgebracht werden.
Im Bereich einer Nahtstelle mit einem Kabel, das beispielsweise mittels Ultraschallschweißen oder Widerstandsschweißen mit der Batteriepolklemme verbunden wird, kann die Schutzschicht vor dem Verschweißen entfernt werden. Hierzu kann die Schutzschicht beispielsweise mittels Bürsten oder Fräsen entfernt werden.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Ansicht einer Batteriepolklemme;
2 einen Schnitt durch eine gegenständliche Batteriepolklemme;
3 schematisch den Ablauf eines gegenständlichen Verfahrens.
1 zeigt eine Batteriepolklemme 2. Die Batteriepolklemme 2 ist aus zwei Klemmbacken 4a und 4b sowie einem Anschlussstück 8, welches einstückig mit den Klemmbacken 4 verbunden ist, gebildet. Die Klemmbacken 4a, 4b werden zum Anschluss an eine Batterie auf einen Batteriepol aufgeschoben und mittels einer Verschraubung 6 derart verschraubt, dass beim Anziehen der Verschraubung 6 die Klemmbacken 4a, 4b aufeinander zu bewegt werden und somit kraftschlüssig mit dem Batteriepol verbunden werden. Über einen Steg ist das Anschlussstück 8 einstückig mit den Klemmbacken verbunden. An dem Steg kann beispielsweise ein Anschlussbolzen 10 angeordnet sein, der einen Abgriff für ein elektrisches Kabel darstellt.
Im Bereich des Anschlussstücks 8 kann beispielsweise ein Aluminiumrundkabel oder Flachkabel mit der Batterieklemme 2 verbunden werden. Hierbei kann beispielsweise vor einem stoffschlüssigen Verbinden des Anschlussstücks 8 mit dem Aluminiumkabel die Schutzschicht im Bereich der Nahtstelle entfernt werden. Insbesondere beim Ultraschallschweißen zwischen Anschlussstück 8 und Kabel sollte die Schutzschicht entfernt werden. Auch kann das Anschlussstück 8 mittels Widerstandsschweißen mit dem Kabel verbunden werden.
Der Anschlussbolzen 10 ist ebenfalls mit einer Schutzschicht beschichtet. Der Anschlussbolzen 10 kann ein Schraubgewinde zur Aufnahme eines Kabelschuhs aufweisen. Der Anschlussbolzen 10 kann auch als Crimpanschluss für ein Kabel gebildet sein. Der Anschlussbolzen 10 kann beispielsweise in den Steg oder ein anderes Teil der Batteriepolklemme eingepresst werden. Der Anschlussbolzen kann ein gerändelter Anschlussbolzen sein.
Die gegenständliche Batteriepolklemme 2 zeichnet sich durch ihren inneren Aufbau auf, welcher im Schnitt A-A, der in 2 dargestellt ist, erkennbar ist.
2 zeigt den Schnitt A-A der 1. Zu erkennen ist, dass die Klemmbacken 4 in ihrem Kern 12 aus Aluminium gebildet sind. Der Kern 12 wird, nachdem die Batteriepolklemme 2 geformt wurde, einem nasschemischen Prozess unterzogen, bei dem vom Kern 12 die Aluminiumoxidschicht, die sich beim Kontakt des Kerns 12 mit Umgebungsluft bildet, entfernt wird. Auch kann die Oxidschicht mittels Säure entfernt werden. Unmittelbar im Anschluss daran, bevor sich eine neue Aluminiumoxidschicht um den Kern 12 legen kann, wird eine Schutzschicht 14 auf den Kern 12 aufgebracht. Die Schutzschicht 14 kann dabei in einem nasschemischen Prozess oder einem Schmelztauchprozess, mittels Tauchlackieren, mittels Pulverbeschichten oder sonstiger Beschichtungsverfahren aufgebracht werden.
Beim Aufbringen der Schutzschicht 1 muss verhindert werden, dass sich eine neue Aluminiumoxidschicht auf dem Kern 12 bildet. Die Schutzschicht 14 kann aus Kupfer, Nickel, Zinn oder Legierungen davon gebildet sein. Andere Materialien sind ebenfalls möglich. Nach dem Aufbringen der Zink-, Kupfer- oder Nickelschicht kann die Batteriepolklemme 2 verzinnt werden.
Das Herstellen einer Batteriepolklemme 2 ist schematisch in 3 dargestellt. In einem ersten Schritt 20 werden sowohl die Klemmbacken 4a, 4b als auch das Anschlussstück 8 geformt. Dies kann mittels Schmieden oder Giessen geschehen.
Nachdem die Batteriepolklemme 2 mit den Klemmbacken 4 und dem Anschlussstück 8 geformt wurde (20), wird diese einem nasschemischen Prozess zugeführt, bei dem die sich auf der Oberfläche der Klemmbacken 4 und dem Anschlussstück 8 bildende Aluminiumoxidschicht aufgebrochen wird (22). Hierzu wird die Batteriepolklemme in ein Tauchbad gegeben, in welchem die Aluminiumoxidschicht aufgebrochen wird. Beispielsweise kann die Aluminiumoxidschicht mittels Zinkatieren aufgebrochen werden. Auch kann die Aluminiumoxidschicht mittels einer Säure entfernt werden.
Nachdem die Aluminiumoxidschicht aufgebrochen wurde (22), wird die Batteriepolklemme unmittelbar einem Beschichtungsprozess (24) zugeführt. In dem Beschichtungsprozess wird, bevor sich eine neue Aluminiumoxidschicht auf dem Kern 12 bildet, eine Schutzschicht 14 aufgetragen.
Die Schutzschicht 14 kann beispielsweise mittels Galvanisieren aufgebracht werden. Auch ist es möglich, dass die Schutzschicht mittels Tauchlackieren oder Pulverbeschichten aufgebracht wird, wobei hierbei eine elektrisch leitende Schicht aufgebracht wird. Nachdem die Schutzschicht aufgebracht wurde (24), kann sich auf der Batteriepolklemme 2 kein neues Aluminiumoxid bilden, so lange die Schutzschicht 14 unversehrt ist.
Mit Hilfe der gegenständlichen Batteriepolklemme ist es möglich, eine leichte und kostengünstig herstellbare Batteriepolklemme zur Verfügung zu stellen. Die Verwendung von Aluminium für die Batteriepolklemme bietet somit eine kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Batteriepolklemmen.

Claims

Batteriepolklemme (2) mit – zumindest zwei Klemmbacken (4a, 4b), und – einem einstückig mit den Klemmbacken (4a, 4b) verbundenen Anschlussstück (8), dadurch gekennzeichnet, – dass die Klemmbacken (4a, 4b) und das Anschlussstück (8) aus Aluminium gebildet sind, und – dass eine Aluminiumoxidschicht auf zumindest den Klemmbacken (4a, 4b) nasschemisch entfernt ist und unmittelbar auf der Aluminiumoberfläche eine elektrisch leitende Schutzschicht (14) aufgebracht ist.
Batteriepolklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (14) aus Kupfer, Nickel oder Zinn oder Legierungen davon gebildet ist.
Batteriepolklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken (4a, 4b) und das Anschlussstück (8) aus Aluminium-Vollmaterial (12) gebildet sind.
Batteriepolklemme nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aluminiumoxidschicht auf dem Anschlussstück (8) nasschemisch entfernt ist und unmittelbar auf der Aluminiumoberfläche eine Schutzschicht (14) aufgebracht ist.
Verfahren zur Herstellung einer Batteriepolklemme (2) mit den Schritten, – Formen (20) zweier einstückig aus Aluminium gebildeten Klemmbacken, und – Formen (20) eines einstückig mit den Klemmbacken verbundenem, aus Aluminium gebildeten Anschlussstück, gekennzeichnet durch – nasschemisches Entfernen (22) einer Aluminiumoxidschicht auf zumindest den Klemmbacken, und – Aufbringen (24) einer elektrisch leitenden Schutzschicht unmittelbar auf der Aluminiumoberfläche.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht unmittelbar nach dem Entfernen (22) der Aluminiumoxidschicht, bevor sich eine neue Aluminiumoxidschicht bildet, aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht in einer Schutzatmosphäre aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht in einem nasschemischen Prozess aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht vor einem Ultraschallschweißen zwischen dem Anschlussstück und einem Aluminiumleiter entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht mittels Bürsten oder Fräsen entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlussstück mit einem Befestigungsbolzen für einen Kabelschuh gebildet wird.