DE102009016386B4

DE102009016386B4 - Batterie mit einem Gehäuse

Info

Publication number: DE102009016386B4
Application number: DE102009016386A
Authority: DE
Inventors: Peter Streuer; Anja Schwarze
Original assignee: VB Autobatterie GmbH and Co KGaA
Current assignee: Clarios Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2029-04-08
Also published as: DE102009016386A1

Abstract

Batterie mit einem Gehäuse (5) und wenigstens einer für den Anschluss einer Polklemme eingerichteten Anschlussbuchse (1), wobei die Anschlussbuchse (1) a) an dem Gehäuse (5) befestigt ist, b) das Gehäuse (5) durchdringt, c) in dem Gehäuse (5) elektrisch mit wenigstens einer Batterieelektrode verbunden ist, d) einen außerhalb des Gehäuses (5) liegenden Anschlussbereich (2) aufweist, der zum elektrischen Anschluss der Polklemme (7) ausgebildet ist, und e) ein den Anschlussbereich (2) umgebender Bereich (4) der Oberfläche des Gehäuses (5) erhaben ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass f) der erhabene Bereich (4) der Oberfläche des Gehäuses (5) eine Ablaufschräge (9) zur Abfuhr von Flüssigkeit aufweist, g) die Ablaufschräge (9) wenigstens bis zu einem Ringspalt (8) reicht, der zwischen dem Anschlussbereich (2) und dem erhabenen Bereich (4) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einem Gehäuse und wenigstens einer Anschlussbuchse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine solche Batterie ist beispielsweise aus der DE 10 2005 046 256 A1 , der EP 0 601 268 A1 oder der US 2,960,560 A bekannt.
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 ein 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.
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.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erhöhte Korrosion der Polklemmen zu vermeiden oder zumindest zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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.
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 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 bis 4 – einen Ausschnitt eines oberen Teils eines Batteriegehäuses mit einer Anschlussbuchse in perspektivischer Darstellung mit verschiedenen Ausführungen der Ablaufschräge und
5 und 6 – die Bereiche von Anschlussbuchsen in Draufsicht und
7 – eine Seitenansicht des in der 1 dargestellten Ausschnitts mit montierter Polklemme.
In den Figuren werden für einander entsprechende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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).
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).
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Batterie mit einem Gehäuse (5) und wenigstens einer für den Anschluss einer Polklemme eingerichteten Anschlussbuchse (1), wobei die Anschlussbuchse (1) a) an dem Gehäuse (5) befestigt ist, b) das Gehäuse (5) durchdringt, c) in dem Gehäuse (5) elektrisch mit wenigstens einer Batterieelektrode verbunden ist, d) einen außerhalb des Gehäuses (5) liegenden Anschlussbereich (2) aufweist, der zum elektrischen Anschluss der Polklemme (7) ausgebildet ist, und e) ein den Anschlussbereich (2) umgebender Bereich (4) der Oberfläche des Gehäuses (5) erhaben ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass f) der erhabene Bereich (4) der Oberfläche des Gehäuses (5) eine Ablaufschräge (9) zur Abfuhr von Flüssigkeit aufweist, g) die Ablaufschräge (9) wenigstens bis zu einem Ringspalt (8) reicht, der zwischen dem Anschlussbereich (2) und dem erhabenen Bereich (4) gebildet ist.
Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufschräge (9) bis zu dem Anschlussbereich (2) reicht.
Batterie nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erhabene Bereich (4) an seiner Innenseite ein zahnartiges Profil aufweist, das mit einem zahnartigen Außenprofil (10) der Anschlussbuchse (1) in Eingriff steht und eine Verdrehsicherung für die Anschlussbuchse (1) bildet.
Batterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne des zahnartigen Außenprofils (10) mit der Ablaufschräge (9) fluchtend abgeschrägt sind.
Batterie nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenseite des Gehäuses (5) in einem den Anschlussbereich (2) umgebenden Bereich (4) wenigstens ein Abstandselement (6) vorgesehen ist, das verhindert, dass die Polklemme (7) bei ihrer Montage an dem Anschlussbereich (2) mit der Oberfläche des den Anschlussbereich (2) umgebenden Bereichs (4) und/oder der Oberfläche des zahnartigen Außenprofils (10) in Berührung kommt.
Batterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Abstandselementen (6) vorgesehen ist, die den Anschlussbereich (2) umgeben.
Batterie nach wenigstens einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement bzw. die Abstandselemente (6) einstückig mit der Anschlussbuchse (1) oder dem Gehäuse (5) ausgebildet sind.