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Die
Erfindung betrifft eine Batterie mit einem Gehäuse und
wenigstens einer Anschlussbuchse gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Batterien
der zuvor erwähnten Art werden beispielsweise als Starterbatterien
in Fahrzeugen eingesetzt. Solche Batterien sind üblicherweise
als Blei-Säure-Batterien ausgebildet, wobei innerhalb des
Gehäuses der Batterie Elektroden in Form von Bleiplatten
und Elektrolyt in Form flüssiger Säure vorgesehen
ist. Als elektrischen Anschluss weist eine derartige Batterie in
der Regel zwei Anschlussbuchsen auf, die über Polklemmen
kontaktierbar sind, die angeklemmt oder angeschraubt werden. Die
Polklemmen wurden in früheren Zeiten aus einem bleihaltigen
Material gefertigt, ähnlich wie die Batterieelektroden.
Derzeitige Polklemmen sind aus Umweltschutzgründen jedoch
nicht mehr verbleit.
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Beim
Betrieb von Batterien in Verbindung mit den modernen, bleifreien
Polklemmen wurde festgestellt, dass die Polklemmen im Vergleich
zu früheren Polklemmen zu einer stärkeren Korrosion
neigen, was Beschädigungen der Polklemmen bis hin zu deren
Ausfall zur Folge haben kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erhöhte Korrosion
der Polklemmen zu vermeiden oder zumindest zu verringern.
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Diese
Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Erfindung
gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dem Problem der erhöhten Korrosion
der Polklemmen durch eine kostengünstige konstruktive Maßnahme
an der Batterie zu begegnen, nämlich durch das Vorsehen
wenigstens einer Ablaufschräge zur Abfuhr von Flüssigkeit,
die wenigstens bis zu einem Ringspalt reicht. Die Erfindung setzt
somit nicht etwa bei einer Veränderung der Polklemmen an,
sondern erlaubt es, die Polklemmen unverändert zu lassen,
was den besonderen Vorteil hat, dass die Erfindung vorteilhaft eingesetzt
werden kann, ohne dass derjenige Teil des Fahrzeugs, an dem die
Polklemmen vorgesehen sind, nämlich der Kabelbaum, verändert
werden muss. Hierdurch kann die Erfindung auch in einer laufenden
Fahrzeugserie ohne große Umstellungen eingesetzt werden.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass im Bereich der Oberfläche
der Batterie an der Außenseite des Gehäuses vom
Fertigungsvorgang her Reste von Säure und Waschwasser vorliegen können,
die für die erhöhte Korrosion ursächlich
sind. Es wurde insbesondere bei Batterien, bei denen das Gehäuse
aus einem Material, z. B. Kunststoff, gefertigt wird, festgestellt,
dass das Gehäusematerial nach der Fertigung einer gewissen
Schrumpfung unterliegt. Die erwähnte Feuchtigkeit (Säure
und Waschwasser) kann sich bei solchen Batterien insbesondere in
einem sich zwischen der Anschlussbuchse und dem umgebenden Gehäusematerial
sich in Folge der Schrumpfung bildenden, sehr feinen Spalt sammeln.
Diese Feuchtigkeit kann aus dem Spalt beim Betrieb der Batterie
im Fahrzeug austreten und die Polklemme im unteren Bereich, der
häufig den Spalt berührt, benetzen. Eine solche
Benetzung mit der Säurereste enthaltenden Feuchtigkeit
kann zu der erhöhten Korrosion der Polklemme führen.
Die Erfindung vermeidet dies auf konstruktiv einfach zu realisierende
Weise, indem im Bereich eines den Anschlussbereich umgebenden erhabenen
Bereichs die erwähnte Ablaufschräge zur Abfuhr
von Flüssigkeit vorgesehen ist. Mittels der Ablaufschräge
kann Feuchtigkeit von einem Spalt, der sich in Folge von Materialschrumpfung
eventuell gebildet hat, definiert abgeführt werden. Hierdurch
wird die Gefahr der Korrosion weiter verringert. Vorteilhaft kann
der erhabene Bereich für die Integration der Ablaufschräge
verwendet werden.
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Die
Ablaufschräge bewirkt eine Abfuhr der Flüssigkeit
von der Anschlussbuchse weg hin zu anderen Bereichen der Gehäuseoberfläche
der Batterie. In solchen Bereichen der Gehäuseoberfläche
ist das Vorhandensein der Flüssigkeit weniger problematisch,
da das verwendete Material ohnehin säurebeständig
ist.
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Das
Vorsehen des den Anschlussbereich umgebenden erhabenen Bereichs
hat den weiteren Vorteil, dass die Wandung des Gehäuses
in dem Bereich der Anschlussbuchse mechanisch robuster ausgestaltet
wird. Zudem kann eine Verdrehsicherung, die ein Verdrehen der Anschlussbuchse
in dem Gehäuse verhindert, mechanisch robuster angeordnet
werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung reicht die Ablaufschräge
bis zu dem Anschlussbereich, d. h. dem Anschlusspol. Hierdurch wird
die Abfuhr von Flüssigkeit in der Umgebung der Anschlussbuchse
weiter verbessert. Insbesondere werden Rückstände
unmittelbar in der Nähe der Anschlussbuchse vermieden.
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Auf
der anderen Seite kann die Ablaufschräge vorteilhaft bis
zu der Gehäuseoberfläche reichen oder auch davor
enden. Sofern die Ablaufschräge bis zur Gehäuseoberfläche
ausläuft, ergibt sich ein gleichmäßiger Übergang
zwischen der Gehäuseoberfläche und dem erhabenen
Bereich.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der erhabene Bereich
an seiner Innenseite ein zahnartiges Profil auf, das mit einem zahnartigen
Außenprofil der Anschlussbuchse in Eingriff steht und eine
Verdrehsicherung für die Anschlussbuchse bildet. Hierdurch
wird die Anschlussbuchse fester in dem Gehäuse verankert
und insbesondere gegen Verdrehen gesichert.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Zähne
des zahnartigen Außenprofils mit der Ablaufschräge
fluchtend abgeschrägt. Der Abschrägungswinkel
der Zähne des Außenprofils und der Ablaufschräge
sind somit zumindest in etwa gleich groß und gehen ineinander
ohne Absatz über. Hierdurch kann die erfindungsgemäße
Anschlussbuchse weniger verschmutzungsanfällig gestaltet werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein Abstandselement
auf der Außenseite des Gehäuses der Batterie vorgesehen,
das verhindert, dass die Polklemme bei ihrer Montage an dem Anschlussbereich
der Anschlussbuchse mit der Oberfläche des Gehäuses
bzw. der Oberfläche des zahnartigen Außenprofils
in Berührung kommt. Hierdurch ermöglicht die Erfindung
eine zusätzliche kostengünstige Verbesserung der
Batterie im Hinblick auf das genannte Korrosionsproblem.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der für
die Montage der Polklemme vorgesehene Anschlussbereich der Anschlussbuchse, dessen
Form und Maße einer Industrie-Norm unterliegen, im Wesentlichen
unverändert normgerecht weiter verwendet werden kann. Hierfür
wird einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Anschlussbereich
etwa um die Höhe des Abstandselements bzw. der Abstandselemente
verlängert. Die relativ geringe Verlängerung des
Anschlussbereichs führt nicht zu Einbauproblemen in bestehenden
Fahrzeugkonfigurationen. Vorteilhaft können jedoch vorhandene,
normgerechte Polklemmen weiterhin verwendet werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine Mehrzahl von
Abstandselementen vorgesehen, die den Anschlussbereich umgeben. Die
Abstandselemente können beispielsweise gleichmäßig
um den Umfang der Anschlussbuchse herum verteilt sein. Hierdurch
wird eine ungleichmäßige Montage der Polklemme
vermieden. Die Polklemme wird in der durch die Abstandselemente
vorgegebenen Lage zur Gehäuseoberfläche der Batterie
montiert. Die Abstandselemente weisen in einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung jeweils gleiche Höhen auf. Hierdurch wird
eine parallele Montage der Polklemme zur Gehäuseoberfläche
der Batterie gewährleistet.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind das Abstandselement
bzw. die Abstandselemente einstückig mit der Anschlussbuchse oder
dem Gehäuse ausgebildet. Sofern die Abstandselemente einstückig
mit der Anschlussbuchse ausgebildet sind, können sie beispielsweise
als aus der Anschlussbuchse herausragende, an deren Umfang verteilte
Nasen von der Oberfläche der Anschlussbuchse fort ragen.
Im Falle der einstückigen Ausbildung mit dem Gehäuse
können die Abstandselemente beispielsweise bei einem Spritzgießvorgang
eines Batteriedeckels in einem Arbeitsgang mit der Herstellung des
Batteriedeckels gefertigt werden. Hierdurch sind insbesondere kostengünstige
Fertigungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen
Abstandselemente gegeben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 bis 4 – einen
Ausschnitt eines oberen Teils eines Batteriegehäuses mit
einer Anschlussbuchse in perspektivischer Darstellung mit verschiedenen
Ausführungen der Ablaufschräge und
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5 und 6 – die
Bereiche von Anschlussbuchsen in Draufsicht und
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7 – eine
Seitenansicht des in der 1 dargestellten Ausschnitts
mit montierter Polklemme.
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In
den Figuren werden für einander entsprechende Elemente
gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt
in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt eines Teils eines
Gehäuses (5) einer Batterie. Das Gehäuse
(5) besteht vorteilhaft aus einem Unterteil, das wannenförmig
ausgebildet ist und zur Aufnahme der Elektroden und der Säure dient,
und einem Deckelteil, das während der Fertigung der Batterie
flüssigkeitsdicht auf das Unterteil gesetzt wird und damit
verschweißt wird. Das Deckelteil beinhaltet beispielsweise
ein Entgasungs-Labyrinth sowie elektrische Anschlussbuchsen zur elektrischen
Kontaktierung der Batterie.
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In
der 1 ist beispielhaft eine Anschlussbuchse (1)
dargestellt, die an dem Gehäuse (5) befestigt
ist. Die Anschlussbuchse (1) durchdringt das Gehäuse
(5) und ist in dem Gehäuse elektrisch mit wenigstens
einer Batterieelektrode verbunden. Außerhalb des Gehäuses
(5) weist die Anschlussbuchse (1) einen Anschlussbereich
(2) auf, der beispielsweise zur Erfüllung der
einschlägigen Norm konisch in Form eines Anschlusskonus
ausgebildet ist. Der Anschlussbereich (2) ist hierdurch
zum elektrischen Anschluss einer in der 1 nicht
dargestellten Polklemme eingerichtet.
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Das
Gehäuse (5) weist in dem den Anschlussbereich
(2) umgebenden Bereich (4) des Gehäuses
(5) einen erhabenen Bereich (4) auf, der zur mechanischen
Verstärkung des Gehäuses (5) dient. Der
erhabene Bereich (4) weist an seiner Innenseite ein zahnartiges
Profil auf, das mit einem zahnartigen Außenprofil (10)
der Anschlussbuchse (1) in Eingriff steht und eine Verdrehsicherung
für die Anschlussbuchse (1) bildet. Die Verdrehsicherung
verhindert ein Verdrehen der Anschlussbuchse (1) gegenüber dem
Gehäuse (5).
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Das
Gehäuse (5) wird vorteilhaft aus einem Kunststoff
hergestellt, beispielsweise aus Polypropylen (PP). Die Herstellung
erfolgt beispielsweise im Spritzgießverfahren. Hierbei
werden die Anschlussbuchsen (1) während des Herstellungsvorgangs
des Gehäuses (5) mit dem Kunststoffmaterial umspritzt und
hierdurch in den Deckel des Gehäuses (5) integriert.
Das Kunststoffmaterial kann jedoch nach der Fertigung einer gewissen,
minimalen Schrumpfung unterliegen, wodurch im Übergangsbereich
zwischen der Verdrehsicherung (10) und dem erhabenen Bereich
(4) ein geringer Spalt (8) entstehen kann. In
diesen Spalt (8) kann während der Fertigung der
Batterie Säure oder Waschwasser eindringen. Diese Feuchtigkeit
kann beim Betrieb der Batterie im Fahrzeug austreten und die Polklemmen
im unteren Bereich, der bei bekannten Batterien häufig
den Spalt (8) berührt, benetzen. Infolge der aus
Umweltschutzgründen heutzutage nicht mehr verbleit gefertigten Polklemmen
kann eine solche Benetzung mit austretenden Säureresten
zu einer erhöhten Korrosion und infolge dessen zu Reklamationen
führen.
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Gemäß der
Erfindung wird Abhilfe geschaffen, indem eine Ablaufschräge
(9) vorgesehen ist, die in dem erhabenen Bereich (4)
angeordnet ist und für einen Ablauf von Flüssigkeit
aus dem Bereich des Spalts (8) sorgt. Die Ablaufschräge
(9) verhindert insbesondere, dass im Fertigungsprozess
der Batterie Säuretropfen oder Waschwasser auf dem Spalt
(8) stehen bleiben und in diesen eindringen können.
Vorteilhaft kann ebenfalls eine Ablaufschräge (9)
an der Verdrehsicherung (10) der Anschlussbuchse (1)
vorgesehen sein, was den Ablauf von stehenden Flüssigkeiten
zusätzlich fördert.
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Gemäß 1 weist
das an einen unteren Bereich (3) des Anschlussbereichs
(2) angrenzende zahnartige Außenprofil (10)
der Anschlussbuchse (1) und der erhabene Bereich (4)
die gleiche Ablaufschräge (9) auf. Es hat sich
gezeigt, dass diese Ausführungsform besonders vorteilhaft
ist.
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Gemäß 2 ist
das an den unteren Bereich (3) angrenzende zahnartige Außenprofil
(10) in seinem zylindrischen Bereich parallel zur Oberfläche des
Gehäuses (5) bzw. parallel zur Oberfläche
von im Folgenden noch erläuterten Abstandselementen (6) ausgebildet,
d. h. sozusagen horizontal ausgebildet. Die Zähne des Außenprofils
(10) und der erhabene Bereich (4) weisen die gleiche
Ablaufschräge (9) auf.
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Gemäß 3 ist
das an den unteren Bereich (3) angrenzende zahnartige Außenprofil
(10) parallel zur Oberfläche der Abstandselemente
(6), d. h. ebenfalls horizontal, ausgebildet. Auch die
sich zwischen den Zähnen des Außenprofils (10)
befindenden Abschnitte des erhabenen Bereichs (4) sind
im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Abstandselemente (6)
horizontal ausgebildet. Erst außerhalb der Zähne des
Außenprofils (10) beginnt für den erhabenen
Bereich (4) die Ablaufschräge (9).
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Gemäß 4 ist
das an den unteren Bereich (3) angrenzende zahnartige Außenprofil
(10) parallel zur Oberfläche der Abstandselemente
(6) ausgebildet. Die sich zwischen den Zähnen
des Außenprofils (10) befindenden Abschnitte des
erhabenen Bereichs (4) weisen ebenso wie die übrigen
Oberflächen des erhabenen Bereichs (4) die Ablaufschräge (9)
auf. Hierdurch ergibt sich am Übergang der Zähne des
Außenprofils (10) zu dem erhabenen Bereich (4) ein
gewisser Absatz (14).
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Oberfläche
des Gehäuses (5), insbesondere im Bereich der
Ablaufschräge (9), aufgeraut ausgebildet. Hierdurch
wird das Ablaufen von Flüssigkeit von dem Spalt (8)
zusätzlich gefördert und beschleunigt.
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Zur
weiteren Verbesserung des Korrosionsschutzes ist wenigstens ein
Abstandselement (6) in dem Bereich (4) vorgesehen.
Gemäß 1 sind beispielhaft drei Abstandselemente
(6) vorgesehen, die um den Umfang der Anschlussbuchse (1)
verteilt, die Anschlussbuchse (1) umgebend angeordnet sind.
Infolge der perspektivischen Darstellung in der 1 ist
eines der Abstandselemente (6) nicht sichtbar, da es durch
den Anschlussbereich (2) verdeckt ist. Die Abstandselemente
(6) verhindern, dass eine auf den Anschlussbereich (2)
aufgesetzte Polklemme mit dem Spalt (8) in Berührung
kommt, da die Polklemme zunächst mit den Abstandselementen
in Berührung kommt und von diesen in einem gewissen Abstand zu
dem Spalt (8) gehalten wird.
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Zur
weiteren Optimierung, insbesondere für eine Kompatibilität
mit einschlägigen Normen, kann der konische Anschlussbereich
(2) in einem unteren Bereich (3) etwas verlängert
werden, z. B. um ca. 1 mm. Die Verdrehsicherung (10) wird
um einen solchen Abstand in Richtung der Innenseite der Batterie verschoben.
Hierdurch bleibt der genormte Anschlussbereich (2) in seiner
Lage unverändert. Der die Anschlussbuchse (1)
umgebende erhabene Bereich (4) wird dabei um dieses Maß,
ca. 1 mm, abgesenkt. Die Absenkung kann durch die Abstandselemente
(6) ausgeglichen werden, so dass die Höhe des
erhabenen Bereichs (4) erhalten bleiben kann. Dies bringt weitere
Vorteile bei der Produktion der erfindungsgemäßen
Batterien mit sich, da die erforderliche Spritzgießform
nur geringfügig geändert werden muss.
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Wie
insbesondere aus 7 ersichtlich ist, kommt eine
auf den Anschlussbereich (2) gesetzte Polklemme (7),
die gemäß 7 mit einem
elektrischen Anschlusskabel (11) versehen ist, mit den
Abstandselementen (6) zur Anlage und ist damit in ihrem
unteren Bereich ausreichend weit von dem Spalt (8) entfernt,
um im Normalfall nicht mit austretenden Säureresten beaufschlagt
zu werden. Hierdurch wird eine erhöhte Korrosion der Polklemme
(7) vermieden bzw. zumindest verringert.
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Die 5 und 6 zeigen
den erhabenen Bereich (4), den Anschlussbereich (2)
und die Verdrehsicherung (10) in Draufsicht. Wie erkennbar
ist, sind gemäß den vorteilhaften Ausgestaltungen
der 5, 6 gleichmäßig
um den Umfang des Anschlussbereichs (2) verteilte Abstandselemente
(6) vorgesehen. Die Abstandselemente (6) gemäß 5 sind
in Form von länglichen Rippen ausgebildet. In der 6 ist
eine vorteilhafte Ausgestaltung der Abstandselemente (6)
in Form von runden, noppenartigen Erhöhungen dargestellt.
Wie der Fachmann erkennt, sind auch beliebige andere Formen des
Abstandselements (6) vorteilhaft möglich, etwa kreisringartige
oder kreissegmentartige Abstandselemente, die den Anschlussbereich
(2) umgeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005046256
A1 [0002]
- - EP 0601268 A1 [0002]