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Der Gegenstand betrifft eine Batteriepolklemme. Weiter betrifft der Gegenstand ein System zum Verbinden eines Leiters mit einer Batterie, insbesondere einer Kraftfahrzeugbatterie, mit einer solchen Batteriepolklemme. Der Gegenstand betrifft zudem eine Verwendung einer solchen Batteriepolklemme in einem Kraftfahrzeug.
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Batteriepolklemmen dienen in der Kraftfahrzeugtechnik dazu, eine lösbare Verbindung zwischen einem mit der Batteriepolklemme verbundenen Leiter und einem Batteriepol einer Kraftfahrzeugbatterie herzustellen. Die Batteriepolklemme sitzt im montierten Zustand auf dem Batteriepol, so dass über die Batteriepolklemme eine leitende Verbindung zwischen dem Batteriepol und dem Leiter gebildet ist.
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Die lösbare Verbindung zwischen der Batteriepolklemme und dem Batteriepol wird in der Praxis beispielsweise dadurch realisiert, dass die Batteriepolklemme den Batteriepol umgreift und mit Hilfe von Spannmitteln gegen den Batteriepol verspannt wird.
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Um den jeweiligen Anforderungen der Kraftfahrzeughersteller hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Bauraums und der Kabelführung im Motorraum sowie der geforderten Verbindungstechnik zwischen der Batteriepolklemme und den jeweils anzuschließenden Leitern gerecht zu werden, sind Batteriepolklemmen zunehmend fahrzeugspezifisch individualisiert. Die Zulieferer solcher Batteriepolklemmen bieten daher meist eine Vielzahl verschiedener Produktvarianten an, wobei die immer größer werdende Variantenvielfalt die Fertigungsstückkosten insgesamt erhöht.
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Der mit dem Batteriepol zu verbindende Leiter ist üblicherweise über eine nicht zerstörungsfrei lösbare Verbindung fest mit der Batteriepolklemme verbunden. Ist bei der Wartung oder Reparatur eines Fahrzeugs der verschleiß- oder defektbedingte Austausch der Batteriepolklemme oder des Leiters erforderlich, muss häufig die gesamte Einheit aus Batteriepolklemme und Leiter erneuert werden. Dies führt zu einem hohen Material- und Montageaufwand, was wiederum hohe Reparaturkosten mit sich bringt.
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Vor diesem Hintergrund lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, eine Batteriepolklemme und ein System zum Verbinden eines Leiters mit einer Batterie anzugeben, welche die zuvor genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweisen, in Herstellung und Wartung kostengünstig und insbesondere auf einfache Art und Weise individualisierbar sind.
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Diese Aufgabe wird gegenständlich durch eine Batteriepolklemme nach Anspruch 1, ein System nach Anspruch 15 und eine Verwendung nach Anspruch 16 gelöst.
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Dem Gegenstand liegt die Erkenntnis zugrunde, dass man eine in Herstellung und Wartung kostengünstige und insbesondere auf einfache Art und Weise individualisierbare Batteriepolklemme dadurch bereitstellen kann, dass die Batteriepolklemme zumindest zweigeteilt ist. So ist es durch die gegenständliche Ausgestaltung einer Batteriepolklemme möglich, plattformübergreifend einsetzbare Elemente der Batteriepolklemme in einem ersten Bauteil zu standardisieren und mit jeweils individuell gestalteten Bauteilen modular zu kombinieren.
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Beispielsweise kann die häufig aufwändig zu fertigende Geometrie zur Aufnahme von Spannmitteln in einem als Standardbauteil geformten Klemmring der gegenständlichen Batteriepolklemme realisiert werden. Ein solches Standardbauteil kann in Kombination mit einem Spannmittel eine Spannvorrichtung zum Verspannen der Batteriepolklemme gegen einen Batteriepol bilden. Mit diesem Standardbauteil kann ein zweiter, individualisierter Klemmring als weiteres Bauteil kombiniert werden, welcher beispielsweise – je nach Kundenwunsch – individuell gestaltete Anschlussabschnitte für die mit der Batteriepolklemme zu verbindenden Leiter umfasst.
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Mit Hilfe der gegenständlich zumindest zweiteiligen Ausgestaltung der Batteriepolklemme kann daher im Fertigungsprozess die Fertigung der Geometrie zum Zusammenwirken mit einem Verspannmittel, von der Fertigung individueller Anschlusselemente zum Anschließen von Leitern entkoppelt werden. Dies hat gegenüber einstückig ur- oder umformend hergestellten Batteriepolklemmen den Vorteil, dass die Komplexität der zur Herstellung einer speziellen Variante einer Batteriepolklemme erforderlichen Form- oder Umformvorgänge reduziert werden kann.
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Gegenständlich ist ein geschlitzter, im montierten Zustand einen Batteriepol zumindest teilweise umschließender erster Klemmring vorgesehen. Dieser Klemmring kann ein standardisiertes und in großer Stückzahl kostengünstig herstellbares Standardbauteil sein.
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Bevorzugt kann der erste Klemmring zum Zusammenwirken mit einem dem Klemmring zugeordneten Spannmittel gebildet sein. Auf diese Weise kann die vergleichsweise komplex geformte und entsprechend aufwändig zu fertigende Geometrie zum Zusammenwirken der Batteriepolklemme mit einem Spannmittel in einem standardisierten Bauteil abgebildet werden. Die zur Befestigung der Batteriepolklemme an einem Batteriepol erforderlichen Verspannkräfte können bei der Montage über das Spannmittel in den ersten Klemmring der Batteriepolklemme eingeleitet werden.
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Der erste Klemmring weist zumindest zwei an dem ersten Klemmring angeformte Spannbacken auf. Die Spannbacken sind zur Aufnahme von Spannmitteln geformt. Der erste Klemmring kann mit Hilfe von Spannmitteln gegen einen Batteriepol verspannt werden. Die Spannmittel bewirken dabei über die Spannbacken ein radial nach innen gerichtetes Bewegen/Zusammenziehen des ersten Klemmrings. Die Spannbacken können dabei mit einem Spannmittel nach Art der in
EP 0 582 854 B1 beschriebenen Weise verspannt werden.
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Die gegenständliche Batteriepolklemme weist zumindest einen geschlitzten, im montierten Zustand den Batteriepol zumindest teilweise umschließenden zweiten Klemmring auf. Der zweite Klemmring kann ein individualisiertes Bauteil sein.
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Der zweite Klemmring kann, z. B. je nach Einbausituation im fertig montierten Zustand fahrzeugspezifisch gestaltet sein. Dies gilt beispielsweise für die Anzahl oder auch die Dimensionierung etwaiger Verbindungsabschnitte, die an dem zweiten Klemmring zur Anbindung von Leitern vorgesehen sein können. Auch die zum Anschließen des jeweiligen Leiters gewählte Verbindungstechnik kann kundenspezifischen Vorgaben angepasst sein.
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Zwischen dem ersten Klemmring und dem zweiten Klemmring ist eine Wirkverbindung gebildet. Insbesondere ist diese Wirkverbindung zwischen dem ersten und zweiten Klemmring derart gestaltet, dass der zweite Klemmring einem radial nach innen gerichteten Bewegen/Zusammenziehen des ersten Klemmrings folgt. Ein radiales Verspannen des ersten Klemmrings bewirkt folglich ein radial nach innen gerichtetes Verspannen bzw. Verformen des zweiten Klemmrings. Der zweite Klemmring kann daher über in den ersten Klemmring eingeleitete Verspannkräfte gegen einen Batteriepol verspannt werden.
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Gemäß einer gegenständlichen Lösung ist es folglich möglich, mittels eines ersten Klemmrings die sichere Befestigung der Batteriepolklemme an einem Batteriepol zu gewährleisten. Gegenständlich kann eine Batteriepolklemme daher einen ersten Klemmring aufweisen, der mit einer Vielzahl verschiedener, individuell gestalteter zweiter Klemmringe modular kombinierbar ist, wobei die individuell gestalteten zweiten Klemmringe über den ersten Klemmring an einem Batteriepol festgelegt werden können.
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Die Fertigungskosten einer gegenständlichen Batteriepolklemme können folglich dadurch gesenkt werden, dass ein erster Klemmring und ein zweiter Klemmring der Batteriepolklemme separat und unabhängig voneinander herstellbar sind. Weiter können die Wartungskosten einer gegenständlichen Batteriepolklemme dadurch gesenkt werden, dass ein erster oder zweiter Klemmring in einem Fahrzeug einzeln ausgetauscht werden können, ohne das jeweilige Gegenstück erneuern zu müssen.
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Eine erste Ausführungsform betrifft eine Batteriepolklemme, insbesondere für eine Kraftfahrzeugbatterie, mit einem geschlitzten, im montierten Zustand einen Batteriepol zumindest teilweise umschließenden ersten Klemmring und zumindest zwei an dem ersten Klemmring angeordnete Spannbacken. Die Spannbacken sind zur Aufnahme von Spannmitteln geformt. Die Batteriepolklemme hat einen geschlitzten, im montierten Zustand den Batteriepol zumindest teilweise umschließenden zweiten Klemmring, wobei zwischen dem ersten und zweiten Klemmring eine Wirkverbindung gebildet ist, so dass der zweite Klemmring einem radial nach innen gerichteten Bewegen/Zusammenziehen des ersten Klemmrings folgt.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weisen der erste Klemmring und/oder ein dem ersten Klemmring zugeordneter Klemmring sich in axialer Richtung erstreckende Formelemente auf. Die Formelemente können insbesondere in axialer Richtung ineinandergreifen. Diese Formelemente dienen der Übertragung radial nach innen gerichteter Klemmkräfte von dem ersten Klemmring auf den dem ersten Klemmring zugeordneten Klemmring. Die Klemmringe können zur Montage bzw. Demontage insbesondere entlang der axialen Richtung stirnseitig ineinandergeschoben bzw. auseinandergezogen werden. Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Wirkverbindung zwischen den Klemmringen auf beliebige Art und Weise erfolgen. So können die Klemmringe stoffschlüssig gefügt werden, insbesondere durch Schweiß-, Klebe- oder Lötverbindungen. Alternativ oder ergänzend können in beliebiger Weise gestaltete Formelemente zum Ausbilden der Wirkverbindung zwischen den Klemmringen vorgesehen sein. So können die Klemmringe beispielsweise nach Art einer Planverzahnung und/oder ähnlich einer Klauenkupplung ineinandergreifen. Alternativ oder ergänzend kann zwischen den Klemmringen eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt sein. Hier können beliebige geeignete Verbindungsarten vorgesehen sein, wie sie beispielsweise von Welle-Nabe-Verbindungen bekannt sind.
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So kann zwischen den Klemmringen ein Presssitz durch Warmschrumpfen und/oder Kaltdehnen vorgesehen sein.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, eine Kombination aus kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssiger Verbindung zum Ausbilden der Wirkverbindung zwischen den Klemmringen vorzusehen.
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Wenn hier von einer axialen Richtung gesprochen wird, so kann diese entlang oder im Wesentlichen parallel zu einer Achse, die der erste und/oder der zweite Klemmring im Wesentlichen umgreifen, verlaufen. Im fertig montierten Zustand kann ein im Wesentlichen zylinderförmiger Batteriepol entlang dieser Achse erstreckt sein, so dass der im Wesentlichen zylinderförmige Batteriepol in einer insbesondere kreisrunden Öffnung des ersten und/oder des zweiten Klemmrings sitzt. Wenn hier von einer radialen Richtung gesprochen wird, so ist dies eine quer zu der Richtung der vorgenannten Achse verlaufende Richtung.
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Um eine formschlüssige Kopplung der Klemmringe in radialer Richtung zu erreichen, kann der erste Klemmring einen dem ersten Klemmring zugeordneten Klemmring wenigstens abschnittsweise zumindest zweiseitig umgreifen. Ein radial nach innen gerichtetes Zusammenziehen des umgreifenden, ersten Klemmrings kann so auf den dem ersten Klemmring zugeordneten Klemmring übertragen werden.
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Die Wirkverbindung kann bei ineinandergreifenden, in axialer Richtung erstreckten Formelementen insbesondere formschlüssig und zerstörungsfrei lösbar gebildet sein. Eine derart gestaltete Batteriepolklemme ist besonders einfach montierbar und wartungsfreundlich. Die Batteriepolklemme kann durch einfaches Zusammenstecken und Auseinanderziehen gefügt bzw. demontiert werden.
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Es versteht sich, dass beim Verspannen der Batteriepolklemme mittels eines Spannmittels ebenfalls zumindest ein Kraft- bzw. Reibschluss zwischen den Klemmringen in axialer Richtung ausgebildet sein kann.
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Die Formelemente können frei gestaltet sein. So kann an dem ersten Klemmring ein in axialer Richtung erstreckter, im Wesentlichen kreisrund umlaufender äußerer Steg angeformt sein. Dieser äußere Steg des ersten Klemmrings kann einen ebenfalls in axialer Richtung erstreckten, im Wesentlichen kreisrund umlaufenden inneren Steg eines dem ersten Klemmring zugeordneten Klemmrings umgreifen. Der erste Klemmring und der dem ersten Klemmring zugeordnete Klemmring können in axialer Richtung derart ineinandergeschoben sein, dass eine radial nach innen gewandte, innere Mantelfläche des äußeren Stegs an einer radial nach außen gewandten, äußeren Mantelfläche des inneren Stegs anliegt. Eine Verkleinerung des Durchmessers des ersten Klemmrings hat eine Verkleinerung des Durchmessers des dem ersten Klemmring zugeordneten Klemmrings zur Folge.
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Nach einer Ausführungsform sind die Formelemente Stege und Ausnehmungen. Die Stege und Ausnehmungen sind insbesondere stirnseitig an den Klemmringen an- und/oder eingeformt. Greifen beispielsweise wenigstens zwei Stege in zwei komplementär geformte Ausnehmungen, ist neben der Kopplung der radialen Verformung zwischen dem ersten Klemmring und einem dem ersten Klemmring zugeordneten Klemmring zudem eine Verdrehsicherung der beiden Klemmringe gegeneinander gegeben.
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Selbstverständlich kann auch im Fall der zuvor beschriebenen, im Wesentlichen kreisrund umlaufenden Stege eine solche relative Verdrehsicherung der Klemmringe vorgesehen sein. Dies kann durch eine beliebige geeignete Welle-Nabe Verbindung erfolgen, z. B. eine Passfeder- oder Stiftverbindung.
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Eine zwischen den Klemmringen formschlüssig vorgesehene Verdrehsicherung hat den Vorteil dass die relative Lage des ersten Klemmrings zu einem dem ersten Klemmring zugeordneten Klemmring festgelegt werden kann. Weist beispielsweise der erste Klemmring eine Aufnahme für Spannmitteln und der dem ersten Klemmring zugeordnete Klemmring einen oder mehrere Verbindungsabschnitte zum Anschließen von Leitern auf, kann deren relative Position zueinander, insbesondere deren umfangsseitiger Winkelversatz, mittels der formschlüssig wirkenden Verdrehsicherung definiert sein.
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Die Stege und Ausnehmungen können eine kreisförmige Grundfläche haben und sich im Wesentlichen zylinderförmig entlang einer axialen Richtung erstrecken. Es wird vorgeschlagen, dass die Stege und Ausnehmungen eine im Wesentlichen rechteckige Grundform aufweisen und im Wesentlichen quaderförmig entlang einer axialen Richtung erstreckt sind. Selbstverständlich können die Stege und Ausnehmungen Montagefasen oder ähnliche Kanten- und/oder Eckverrundungen aufweisen, um ein Ineinanderschieben der der Klemmringe zu vereinfachen.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Formelemente des jeweiligen Klemmrings zueinander in vorzugsweise regelmäßigen Winkelabständen angeordnet sein. Die jeweils ineinandergreifenden Klemmringe können so jeweils in verschiedenen festgelegten Positionen zueinander positioniert werden. Zwei Klemmringe, die stirnseitig zwei paarweise gegenüberliegend angeordnete Stege und Ausnehmungen aufweisen, können in einer ersten Position und, um 180° gegeneinander verdreht, in einer zweiten Position in axialer Richtung ineinander geschoben werden.
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Je nach Anzahl der Stege und Ausnehmungen bzw. deren gewählten, vorzugsweise gleichverteilten Winkelabständen, ergeben sich mehrere relative Einbaupositionen zwischen dem ersten Klemmring und einem dem ersten Klemmring zugeordneten Klemmring. Diese Einbaupositionen unterscheiden sich jeweils um eine inkrementelle Verdrehung der Klemmringe gegeneinander, wobei der Betrag der Verdrehung dem Betrag des Winkelabstands zwischen den Stegen und Ausnehmungen entspricht.
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Es versteht sich, dass an dem ersten Klemmring beliebige Formelemente, insbesondere Stege und/oder Ausnehmungen zum Übertragen radial nach innen gerichteter Klemmkräfte von einem ersten auf den dem ersten Klemmring zugeordneten Klemmring vorgesehen sein können. Alternativ oder ergänzend können am dem dem ersten Klemmring zugeordneten Klemmring Stege und/oder Ausnehmungen zur Aufnahme radial nach innen gerichteter Klemmkräfte des ersten Klemmrings vorgesehen sein.
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Nach einer Variante liegen der erste Klemmring und wenigstens ein dem ersten Klemmring zugeordneter Klemmring in axialer Richtung im Wesentlichen spielfrei aufeinander und/oder sind im Wesentlichen koaxial/kollinear zueinander angeordnet. Die in axialer Richtung gemessene Höhe eines Klemmrings ist bevorzugt kleiner als der Durchmesser des jeweiligen Klemmrings. Die Klemmringe können bevorzugt im Wesentlichen flach aufeinanderliegende Ringe sein. So kann eine besonders kompakte Bauweise der Batteriepolklemme erreicht werden. Bevorzugt gehen die äußeren Abmessungen der gegenständlichen Batteriepolklemmen nicht über die Abmessungen bekannter Batteriepolklemmen hinaus.
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Nach einer Variante kann die gegenständliche Batteriepolklemme mit konventionellen, standardisierten Batteriepolen verwendet werden. Derartige standardisierte Batteriepole sind aus der Kraftfahrzeugtechnik hinlänglich bekannt.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Batteriepolklemme einen geschlitzten, im montierten Zustand den Batteriepol zumindest teilweise umschließenden dritten Klemmring, wobei zwischen dem ersten und dritten Klemmring eine Wirkverbindung gebildet ist, so dass der dritte Klemmring dem radial nach innen gerichteten Zusammenziehen des ersten Klemmrings folgt. So kann die Batterieklemme durch den dritten Klemmring, oder auch durch weitere zusätzliche Klemmringe, an die jeweilige Einbausituation in einem Fahrzeug angepasst werden.
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Die zuvor für den ersten und zweiten Klemmring und auch für den ersten Klemmring und einem diesem Klemmring zugeordneten Klemmring beschriebenen Eingriffverhältnisse zwischen den Klemmringen, die strukturellen und körperlichen Ausgestaltungen der Klemmringe, sowie die beschriebenen Form- und Lagebeziehungen können gleichermaßen ebenso für den dritten und/oder weitere Klemmringe, und/oder ein Zusammenwirken zwischen dem dritten und/oder weiteren Klemmringen mit dem ersten und/oder dem zweiten Klemmring, gelten.
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Dabei kann der dritte Klemmring gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel insbesondere zwischen dem ersten und dem zweiten Klemmring angeordnet sein. Der zweite oder der dritte Klemmring kann der zuvor genannte, dem ersten Klemmring zugeordnete Klemmring sein. Der dritte Klemmring kann an einer dem ersten Klemmring zugewandten ersten Stirnseite eine Wirkverbindung zu dem ersten Klemmring ausbilden. Weiterhin kann an einer dem zweiten Klemmring zugeordneten zweiten Stirnseite des dritten Klemmrings eine Wirkverbindung zwischen dem zweiten Klemmring und dem dritten Klemmring gebildet sein, so dass der zweite Klemmring einem radial nach innen gerichteten Zusammenziehen des dritten Klemmrings und somit mittelbar dem radial nach innen gerichteten Zusammenziehen des ersten Klemmrings folgt.
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Die Wirkverbindung zwischen dem ersten und zweiten Klemmring kann daher bei zwischen diesen Klemmringen angeordnetem drittem Klemmring mittelbar, d. h. über eine Wirkverbindung zwischen dem ersten und dritten Klemmring und eine Wirkverbindungen zwischen dem zweiten und dritten Klemmring, gebildet sein.
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Nach einer Ausgestaltung weisen der erste Klemmring und der dritte Klemmring in axialer Richtung ineinandergreifende Formelemente zum Übertragen radial nach innen gerichteter Klemmkräfte zwischen dem ersten und dem dritten Klemmring auf. Bevorzug werden dabei Klemmkräfte von dem ersten auf den dritten Klemmring übertragen, so dass der dritte Klemmring einem radial nach innen gerichteten Zusammenziehen des ersten Klemmrings folgt.
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Nach einer Ausgestaltung weisen der zweite Klemmring und der dritte Klemmring in axialer Richtung ineinandergreifende Formelemente zum Übertragen radial nach innen gerichteter Klemmkräfte zwischen dem zweiten und dem dritten Klemmring auf. Bevorzugt werden dabei die Klemmkräfte von dem dritten auf den zweiten Klemmring übertragen, so dass der zweite Klemmring einem radial nach innen gerichteten Zusammenziehen des dritten Klemmrings folgt.
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Der dritte Klemmring kann zumindest teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt sein. Insbesondere können der erste und der zweite Klemmring mit Hilfe eines zwischen dem ersten und zweiten Klemmring angeordneten isolierenden Klemmrings im montierten Zustand zwei separate Pole bilden.
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Eine solche Batteriepolklemme mit zwei voneinander elektrisch isolierten Klemmringen kann im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugbatterien zum Einsatz kommen, die insgesamt drei elektrische Pole aufweisen. Derartige Kraftfahrzeugbatterien haben insbesondere einen in konventioneller Weise ausgestalteten, standardisierten und im Wesentlichen zylinderförmigen Batteriepol. Die beiden weiteren Pole sind übereinanderliegend in einem den Standardabmessungen des ersten Batteriepols entsprechenden Zylinder vereint. Diese übereinanderliegenden Pole sind ebenfalls gegeneinander isoliert.
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Eine gegenständliche Batteriepolklemme kann derart auf einen solchen zwei Pole umfassenden Zylinder einer zuvor beschriebenen Kraftfahrzeugbatterie aufgeschoben werden, dass die beiden übereinanderliegenden Batteriepole weiterhin gegeneinander isoliert sind. So können an den separaten Polen über die separaten Klemmringe der Batterieklemme unterschiedliche Ströme und/oder Spannungen abgegriffen werden, bzw. es kann eine separate Ansteuerung der Pole erfolgen.
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Derartige Systeme können insbesondere im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen, die eine Start-/Stopp Automatik zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs aufweisen. Hier kann mit Hilfe des zusätzlichen Batteriepols die Versorgung des Bordnetzes vom Starterstrom beim Anlassen des Motors entkoppelt werden, so dass eine zuverlässige Versorgung des Bordnetzes, insbesondere der Komfortfunktionen, wie z. B. des Bordcomputers, dem Radio und/oder dem Navigationsgerät, während des Start-/Stopp-Betriebs gewährleistet ist.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist wenigstens einer der Klemmringe einen Verbindungsabschnitt zum Anschließen eines Leiters auf. So kann ein Klemmring einen oder mehrere in radialer Richtung nach außen auskragende Verbindungsabschnitte haben. Diese Verbindungsabschnitte können nach der Art der jeweils vorgesehenen Verbindungstechnik zum Befestigen eines Leiters gestaltet werden. Der Verbindungsabschnitt und der Leiter können beispielsweise mit einer Crimp-, Reibschweiß-, oder Steckverbindung fest verbunden sein. Auch kann die Anordnung und Dimensionierung eines Verbindungsabschnitts den jeweiligen Platzverhältnissen und/oder der Kabelzuführrichtung in einem Motorraum angepasst sein. Jede der Klemmen kann eine oder mehrere solcher Verbindungsabschnitte aufweisen. Damit kann eine hohe Flexibilität und Individualisierbarkeit einer gegenständlichen Batteriepolklemme erreicht werden.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die gegenständliche Batteriepolklemme bevorzugt mit Hilfe eines Spannmittels im montierten Zustand an einem Batteriepol verspannt. Dazu kann zwischen den Spannbacken eine Ausnehmung zum Einsetzen eines Spannmittels gebildet sein. Ein solches Spannmittel kann beispielsweise nach Art einer einfachen Klemmringverschraubung ausgebildet sein.
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Nach einer Ausgestaltung sind die Spannbacken einander gegenüberliegend und mit einem Abstand zueinander angeordnet, wobei die Spannbacken einen Schlitz zweiseitig begrenzen. Beim Verspannen der Spannbacken verringert sich der Abstand der Spannbacken zueinander derart, dass sich die lichte Weite des Schlitzes verringert. Insbesondere liegen die Spannbacken im verspannten Zustand mit den ursprünglich den Schlitz zweiseitig begrenzenden, einander zugewandten Seiten aneinander an, so dass der Schlitz nicht mehr vorhanden ist. Durch die ursprüngliche Breite des Schlitzes kann so, bei bekanntem Durchmesser des Batteriepols, eine radiale Klemmkraft der Batteriepolklemme im fertig montierten und verspannten Zustand vorgegeben werden.
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Im montierten Zustand kann ein zumindest abschnittsweise flächiger Kontakt zwischen einer inneren Mantelfläche wenigstens eines Klemmrings und einer äußeren Mantelfläche eines Batteriepols vorliegen. Bevorzugt liegen im montierten Zustand alle Klemmringe der Batteriepolklemme an dem Batteriepol an. Ein Zusammenziehen der Batteriepolklemme sollte bevorzugt möglichst gleichmäßig erfolgen, so dass eine möglichst homogene Anlage der Batteriepolklemme an einem Batteriepol gebildet wird.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel kann an wenigstens einer der Spannbacken wenigstens eine zumindest abschnittsweise schräg oder gekrümmt zu einer Haupterstreckungsebene des Schlitzes verlaufende Gleitfläche vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, mit einem eine zumindest abschnittsweise komplementär geformte Gleitfläche aufweisenden Spannmittel derart zusammenzuwirken, dass eine im Wesentlichen entlang der Haupterstreckungsebene des Schlitzes verlaufende Verspannbewegung des Spannmittels in das radial nach innen gerichtete Zusammenziehen des ersten Klemmrings umgesetzt wird. Dabei können ein möglichst gleichmäßiges Verspannen der Batteriepolklemme erreicht und insbesondere ein Verkanten der Batteriepolklemme während des Montagevorgangs vermieden werden.
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Die einzelnen Klemmringe können beispielsweise im Schmiede-, im Druckguss- oder im Spritzgussverfahren hergestellt werden.
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Insbesondere können der erste und/oder der zweite Klemmring ein Schmiedeteil sein, welches aus einem Schmiedewerkstoff hergestellt ist. Der erste und/oder der zweite Klemmring können aus Nichteinsenmetall oder einer Legierung davon, z. B. einer Kupferlegierung hergestellt sein. Der erste und/oder der zweite Klemmring können aus Schmiede-Messing, wie z. B. CuZn39Pb2 (CW612N), CuZn39Pb3 (CW614N), CuZn40Pb2 (CW617N) oder anderen Legierungen hergestellt sein.
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Auch kann wenigstens einer der Klemmringe ein Druckgussteil sein. Hier können beliebige Druckgusswerkstoffe zum Einsatz kommen. Beispielsweise können Messing- oder Aluminiumlegierungen verwendet werden.
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Zur Verbesserung der Bauteileigenschaften wie z. B. der Leitfähigkeit, der Verschleiß- und/oder der Korrosionsbeständigkeit kann wenigstens einer der Klemmringe eine Beschichtung aufweisen.
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Der dritte Klemmring kann bevorzugt ein Spritzgussteil sein, insbesondere aus einem elektrischen Isolator, z. B. Kunststoff hergestellt sein. Der dritte Klemmring kann aus einem Material mit einem hohen spezifischen Oberflächenwiderstand gefertigt sein. Der dritte Klemmring kann aus einem Polyamidwerkstoff hergestellt sein. Der dritte Klemmring kann z. B. aus PA46 GF40 oder PA66 hergestellt sein.
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Der Gegenstand betrifft weiter ein System zum Verbinden eines Leiters mit einer Batterie, insbesondere einer Kraftfahrzeugbatterie, mit einer gegenständlichen Batteriepolklemme und einem Spannmittel zum Verspannen der Batteriepolklemme gegen einen Batteriepol der Kraftfahrzeugbatterie.
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Der Gegenstand betrifft zudem die Verwendung einer gegenständlichen Batteriepolklemme in einem Kraftfahrzeug.
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Die Merkmale der zuvor beschriebenen Batteriepolklemme sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können Merkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein.
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Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
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1a eine zweigeteilte Batteriepolklemme mit einem Spannmittel in einer perspektivischer Ansicht;
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1b die Batteriepolklemme aus 1a in einer Untersicht (ohne Spannmittel);
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2a den ersten Klemmring der Batteriepolklemme nach 1 in einer perspektivischen Ansicht (Untersicht);
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2b den ersten Klemmring der Batteriepolklemme nach 1 in Untersicht;
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3 einen zweiten Klemmring für eine Batteriepolklemme nach 1 in einer perspektivischen Ansicht;
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4 eine dreiteilige Batteriepolklemme in perspektivischer Ansicht;
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5a–c die Klemmringe der Batteriepolklemme nach 4.
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Die in 1a dargestellte Batteriepolklemme 2 ist zweigeteilt und weist einen ersten Klemmring 4 und einen zweiten Klemmring 6 auf.
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Der in 1a und den 2a und 2b dargestellte erste Klemmring 4 hat im montierten Zustand eine dem zweiten Klemmring 6 zugewandte erste Stirnseite 8, eine dem zweiten Klemmring 6 abgewandte zweite Stirnseite 10 und eine äußere Mantelfläche 12. Der erste Klemmring 4 hat einen Schlitz 14. Im Bereich des Schlitzes 14 sind zwei Spannbacken 16 an den Klemmring 4 angeformt.
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Die Spannbacken 16 weisen dem Schlitz 14 zugewandte, einander im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnete Klemmflächen 18 auf. Die Klemmflächen 18 begrenzen den Schlitz 14 zweiseitig.
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Eine Öffnung 20 des ersten Klemmrings 4 ist entlang einer axialen Richtung einer Achse a erstreckt. Die Öffnung 20 weist einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf.
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An seiner dem zweiten Klemmring 6 zugewandten ersten Stirnseite 8 sind Ausnehmungen 22 in den ersten Klemmring 4 eingeformt. Die Ausnehmungen 22 sind in Richtung der Achse a offene Taschen bzw. Sacknuten, die in von der Achse a radial nach außen weisender Richtung jeweils durch Anschlagflächen 24 begrenzt sind. Die im Wesentlichen quer zu einer radialen Richtung erstreckten Anschlagflächen 24 gehen in die Arretierflächen 26 über. Die Ausnehmungen 22 sind mit im Wesentlichen regelmäßigem Winkelabstand um die Achse a herum angeordnet.
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Die Spannbacken 16 haben im Bereich der Klemmflächen 18 einander zugewandte Ausnehmungen 28 zum Einsetzen eines Spannmittels 30. Durch die im Wesentlichen halbkreisförmigen Ausnehmungen 28 ist eine im Wesentlichen kreisförmige Durchgangsöffnung 32 geformt. In der Durchgangsöffnung 32 sitzt das Spannmittel 30.
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Das Spannmittel 30 hat ein Klemmstück 34 und eine Sechskantmutter 36. Das Klemmstück 34 hat einen Schaft 38 und einen Kopf 40 (1a). Das Klemmstück 34 sitzt mit seinem Schaft 38 in der Durchgangsöffnung 32. Der Schaft 38 hat ein Außengewinde 42. Die Sechskantmutter 36 ist auf den Schaft 38 aufgeschraubt. Der Kopf 40 hat zwei Klemmbacken 44. Die Klemmbacken 44 umgreifen die Spannbacken 16. Die Klemmbacken 44 weisen nach außen gewölbte Gleitflächen 46 auf, die in komplementär geformten, gewölbten Ausnehmungen bzw. Gleitflächen 48 der Spannbacken 16 sitzen. Die Sechskantmutter 36 ist eine Bundmutter und liegt mit ihrem Bund auf Planflächen 50 der Spannbacken 16 auf. Die Planflächen 50 sind quer zur Achse a ausgerichtet.
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Der zweite Klemmring 6 hat eine erste Stirnseite 52, eine zweite Stirnseite 54 und eine äußere Mantelfläche 56. Der zweite Klemmring 6 ist durch einen Schlitz 58 unterbrochen. An dem zweiten Klemmring 6 sind gemäß 1a und 1b umfangsseitig in radialer Richtung nach außen ausgekragende Verbindungsabschnitte 60 zum Anschließen eines Leiters angeformt. Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines für eine Verwendung mit einer Batteriepolklemme 2 geeigneten zweiten Klemmrings 6 zeigt 3. Hier ist lediglich ein Verbindungsabschnitt 60 an dem zweiten Klemmring 6 angeformt.
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Die erste Stirnseite 52 des zweiten Klemmrings 6 ist dem ersten Klemmring 4 zugewandt. An der ersten Stirnseite 52 des zweiten Klemmrings 6 sind sich in axialer Richtung erhebende Stege 62 angeformt (3). Die Stege 62 sind im Wesentlichen in regelmäßigen Winkelabständen zueinander um die Achse a herum angeordnet. Die Stege 62 erstrecken sich in von der Achse a radial nach außen weisender Richtung, ausgehend von einer inneren Mantelfläche 64 des zweiten Klemmrings 6, über eine Teillänge der in radialer Richtung gemessenen Wandstärke des zweiten Klemmrings 6. Die äußere Mantelfläche 56 des zweiten Klemmrings 6 ist im Bereich des Schlitzes 58 abgeflacht (1b). In dem abgeflachten Bereich ist eine im Wesentlichen plane Anlagefläche 66 ausgebildet. Eine Öffnung 68 des zweiten Klemmrings 6 ist in der axialen Richtung entlang der Achse a erstreckt.
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Der erste Klemmring 4 und der zweite Klemmring 6 der Batteriepolklemme 2 liegen in axialer Richtung entlang der Achse a im Wesentlichen spielfrei aufeinander (1a). Zudem sind die ringförmigen Abschnitte der Klemmringe 4, 6 im Wesentlichen koaxial zueinander angeordnet. Die Klemmringe 4, 6 kontaktieren sich im Bereich der einander zugewandten ersten Stirnseiten 8, 52. Die an diesen Stirnseiten 8, 52 ausgebildeten Stege 62 und Ausnehmungen 22 greifen in axialer Richtung formschlüssig ineinander. Die Schlitze 14, 58 der Klemmringe 4, 6 sind in axialer Richtung im Wesentlichen fluchtend angeordnet. Die lichte Weite der Schlitze 4, 6 ist im Wesentlichen gleich.
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Die Spannbacken 16 sind in radial nach außen weisender Richtung über die Anlagefläche 66 hinweg erstreckt (1b). Die Durchgangsöffnung 32 zur Aufnahme des Spannmittels 30 liegt in radialer Richtung außerhalb der Anlagefläche 66. Die Verbindungsabschnitte 60 des zweiten Klemmrings 6 sind relativ zu den Spannbacken 16 um einen Winkelabstand um die Achse a versetzt angeordnet (1a, 1b). Das Klemmstück 34 des Spannmittels 30 liegt mit seinem Kopf 40 an der Anlagefläche 66 des zweiten Klemmrings 6 an (1a).
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Beim Verspannen der Batteriepolklemme 2 wird die Sechskantmutter 36 angezogen. Dabei werden die Sechskantmutter 36 und das Klemmstück 34 entlang einer im Wesentlichen parallel zur Achse a verlaufenden Verspannrichtung gegeneinander verspannt. Der Kopf 40 des Klemmstücks 34 gleitet dabei entlang der Anlagefläche 66 in Richtung der Spannbacken 16. Mit Hilfe der Anlagefläche 66 ist das Klemmstücks 34 während des Verspannvorgangs gegen ein Verdrehen gesichert.
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Die nach außen gewölbten Gleitflächen 46 der Klemmbacken 44 des Klemmstücks 34 gleiten beim Verspannen auf den Gleitflächen 48 der Spannbacken 16 ab, so dass sich die Spannbacken 16 quer zur Verspannrichtung aufeinander zu bewegen. Die Klemmflächen 18 der Spannbacken 16 nähern sich beim Verspannen des Spannmittels 30 einander an, so dass die lichte Weite der Schlitze 14, 58 verringert wird. Im fertig montierten Zustand können die Klemmflächen 18 der Spannbacken 16 aufeinanderliegen, so dass die Schlitze 14, 58 überbrückt und die Klemmringe 4, 6 umfangsseitig vollständig geschlossen sind.
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Die Batteriepolklemme 2 sitzt im fertig montierten Zustand mit den Öffnungen 20, 68 auf einem zylinderförmigen Batteriepol (nicht dargestellt). Beim Verspannen der Batteriepolklemme 2 gegen einen solchen Batteriepol wird der innere Durchmesser der Öffnungen 20, 68 durch eine Verformung der Klemmringe 4, 6 verringert. Die dafür erforderlichen Verspannkräfte werden über das Spannmittel 30 in die Spannbacken 16 eingeleitet. Mit Hilfe der Gleitflächen 46, 48 wird die im Wesentlichen parallel zur Achse a verlaufende Verspannbewegung des Spannmittels 30 in ein radial nach innen gerichtetes Bewegen, insbesondere ein Zusammenziehen bzw. Verformen, des ersten Klemmrings 4 umgesetzt.
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Der zweite Klemmring 6 ist durch die formschlüssig ineinandergreifenden Stege 62 und Ausnehmungen 22 derart mit dem ersten Klemmring 4 verkoppelt, dass der zweite Klemmring 6 einem radial nach innen gerichteten Zusammenziehen des ersten Klemmrings 4 folgt.
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Das Spannmittel 30 bewirkt folglich sowohl das Verspannen des ersten Klemmrings 4 gegen den Batteriepol, als auch das Verspannen des zweiten Klemmrings 6 gegen den Batteriepol. Weiterhin sind die Klemmringe 4, 6 durch die formschlüssig ineinandergreifenden Stege 62 und Ausnehmungen 22 gegen ein relatives Verdrehen zueinander gesichert. Die relative Position der Klemmringe 4, 6 ist einerseits durch die Stege 62 und Ausnehmungen 22 und andererseits durch den Kontakt zwischen der Anlagefläche 66 und dem Kopf 40 des Spannmittels 30 festgelegt.
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In dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsabschnitte 60 zum Anschließen eines Leiters zur Aufnahme eines leiterendseitigen Einpressbolzens vorgesehen. Nach weiteren Ausgestaltungen des Gegenstands ist es selbstverständlich möglich, beliebige geeignete Verbindungstechniken zum Anschließen eines Leiters an die Batteriepolklemme vorzusehen. So kann der Verbindungsabschnitt beispielsweise ein Reibschweiß- oder ein Crimpadapter sein.
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Zudem kann auch an dem ersten Klemmring ein solcher Verbindungsabschnitt zum Anschließen eines Leiters vorgesehen sein. Ein Klemmring kann weiterhin auch mehrere Verbindungsabschnitte zum Anschließen mehrerer Leiter an die jeweilige Klemme aufweisen. Dabei können gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Gegenstands an verschiedenen Verbindungsabschnitten einer oder mehrerer Klemmringe, verschiedene Verbindungstechniken kombiniert werden.
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4 zeigt eine dreiteilig ausgeführte Batteriepolklemme 70. Die Batteriepolklemme 70 unterscheidet sich von der zweiteiligen Batteriepolklemme 2 aus 1 im Wesentlichen dadurch, dass zwischen einem ersten Klemmring 72 und einem zweiten Klemmring 74 ein dritter Klemmring 76 vorgesehen ist. Der dritte Klemmring 76 ist im Wesentlichen aus elektrisch isolierendem Material hergestellt. Durch diese isolierende Zwischenlage können der erste Klemmring 72 und der zweite Klemmring 74 der Batteriepolklemme 70 voneinander elektrisch isoliert werden. Die Klemmringe 72, 74 und 76 sind in den 5a, 5b und 5c einzeln dargestellt.
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Die Funktionsweise des Verspannmechanismus zum Verspannen der einzelnen Klemmringe 72, 74, 76 basiert auf dem gleichen Prinzip, welches bereits mit Bezug zu dem ersten Ausführungsbeispiel der Batteriepolklemme 2 dargestellt worden ist.
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In dem hier vorliegenden Fall weist der dritte Klemmring 76 an seinen Stirnseiten 78, 80 sich in axialer Richtung erstreckende Stege 82, 84 auf (5b). Die erste Stirnseite 78 ist dem ersten Klemmring 72 zugeordnet. Die zweite Stirnseite 80 ist dem zweiten Klemmring 74 zugeordnet. Die Stege 82, 84 greifen formschlüssig in an den Klemmringen 72, 74 eingeformte Ausnehmungen 86, 88. So wird zwischen dem ersten Klemmring 72 und dem dritten Klemmring 76 eine Wirkverbindung gebildet. Gleichermaßen wird zwischen dem dritten Klemmring 76 und dem zweiten Klemmring 74 eine Wirkverbindung gebildet.
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Die dem ersten Klemmring 72 zugeordneten Stege 82 sind an dem dritten Klemmring 76 im Bereich einer inneren Mantelfläche 90 des dritten Klemmrings 76 angeordnet. Die Ausnehmungen 86 des ersten Klemmrings 72 umgreifenden im fertig montierten Zustand daher die Stege 82 des dritten Klemmrings 76. Die dem zweiten Klemmring 74 zugeordneten Stege 84 des dritten Klemmrings 76 sind umfangsseitig im Bereich einer äußeren Mantelfläche 92 des dritten Klemmrings 76 angeformt und greifen im fertig montierten Zustand in die Ausnehmungen 88 des zweiten Klemmrings 74 ein.
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Beim Verspannen eines dem Spanmittel 30 im Wesentlichen entsprechenden Spannmittels 94 folgt somit der dritte Klemmring 76 einem radial nach innen gerichteten Bewegen, insbesondere Zusammenziehen, des ersten Klemmrings 72. Ebenso folgt der zweite Klemmring 74 einem radial nach innen gerichteten Zusammenziehen des dritten Klemmrings 76.
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Die über das Spannmittel 94 in die Batteriepolklemme 70 eingeleiteten Verspannkräfte werden über Spannbacken 96, den ersten Klemmring 72 und den dritten Klemmring 76 auf den zweiten Klemmring 74 übertragen. Die drei Klemmringe 72, 74, 76 können folglich Mit Hilfe eines einzigen Spannmittels 94 im fertig montierten Zustand gegen einen Batteriepol verspannt werden.
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Der zweite Klemmring 74 und der dritte Klemmring 76 weisen im Bereich ihres jeweiligen Schlitzes 98, 100 abgeflachte Mantelflächen auf- die Anlageflächen 102, 104 (5b, 5c). Die Anlageflächen 102, 104 dienen wiederum der Anlage eines Kopfes 106 des Spannmittels 90. An dem ersten Klemmring 72 und dem zweiten Klemmring 74 sind Verbindungsabschnitte 108, 110 zum Anschließen von Leitern vorgesehen.
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Eine nach diesem Ausführungsbeispiel gestaltete Batteriepolklemme 70 kann dabei insbesondere im Zusammenhang mit einer 3-poligen Kraftfahrzeugbatterie (nicht dargestellt) eingesetzt werden. Derartige Kraftfahrzeugbatterien weisen insbesondere einen in konventioneller Weise ausgestalteten, standardisierten und im Wesentlichen zylinderförmigen Batteriepol auf. Die beiden weiteren Pole sind übereinanderliegend in einem den Standardabmessungen des ersten Batteriepols entsprechenden Zylinder vereint. Diese übereinanderliegenden Pole sind ebenfalls voneinander elektrisch isoliert.
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Eine Batterieklemme 70 kann der Art auf einen solchen zwei Pole umfassenden Zylinder einer zuvor beschriebenen Kraftfahrzeugbatterie aufgeschoben werden, dass die beiden Batteriepole weiterhin voneinander isoliert sind. Auf diese Weise können über den ersten Klemmring 72 und den zweiten Klemmring 74 der Batteriepolklemme 70 unterschiedliche Ströme und/oder Spannungen abgegriffen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Batteriepolklemme
- 4
- erster Klemmring
- 6
- zweiter Klemmring
- 8
- erste Stirnseite
- 10
- zweite Stirnseite
- 12
- äußere Mantelfläche
- 14
- Schlitz
- 16
- Spannbacken
- 18
- Klemmflächen
- 20
- Öffnung
- 22
- Ausnehmungen
- 24
- Anschlagflächen
- 26
- Arretierflächen
- 28
- Ausnehmungen
- 30
- Spannmittel
- 32
- Durchgangsöffnung
- 34
- Klemmstück
- 36
- Sechskantmutter
- 38
- Schaft
- 40
- Kopf
- 42
- Außengewinde
- 44
- Klemmbacken
- 46
- Gleitflächen
- 48
- Gleitflächen
- 50
- Planflächen
- 52
- erste Stirnseite
- 54
- zweite Stirnseite
- 56
- äußere Mantelfläche
- 58
- Schlitz
- 60
- Verbindungsabschnitt
- 62
- Stege
- 64
- innere Mantelfläche
- 66
- Anlagefläche
- 68
- Öffnung
- 70
- Batteriepolklemme
- 72
- erster Klemmring
- 74
- zweiter Klemmring
- 76
- Dritter Klemmring
- 78
- erste Stirnseite
- 80
- zweite Stirnseite
- 82
- Stege
- 84
- Stege
- 86
- Ausnehmung
- 88
- Ausnehmung
- 90
- innere Mantelfläche
- 92
- äußere Mantelfläche
- 94
- Spannmittel
- 96
- Spannbacken
- 98
- Schlitz
- 100
- Schlitz
- 102, 104
- Anlagefläche
- 106
- Kopf
- 108, 110
- Verbindungsabschnitte
- a
- Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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