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Der Gegenstand betrifft eine Batteriepolklemme mit zumindest zwei einen Batteriepol zumindest teilweise umgreifenden Klemmbacken, wobei die Klemmbacken an ihren jeweiligen Enden einen Spalt zueinander ausbilden, und von den jeweiligen Enden der Klemmbacken sich radial nach außen erstreckende Vorsprünge angeordnet sind, wobei der Spalt sich zwischen den Vorsprüngen erstreckt und die Vorsprünge zur Aufnahme eines Klemmstücks gebildet sind. Die Vorsprünge sind bevorzugt an den jeweiligen Enden der Klemmbacken von dem Batteriepol abgewandt.
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Batteriepolklemmen sind dazu ausgelegt, an den Batteriepol einer Batterie, insbesondere einer Starter-Bordnetz, oder Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs, angebracht zu werden. Batterien von Kraftfahrzeugen können genormt sein und genormte Batteriepole aufweisen. An diesen Batteriepolen werden die Batteriepolklemmen angeordnet und kraftschlüssig mit den Batteriepolen verbunden. Hierzu werden die Klemmbacken der Batteriepolklemmen gegen den Batteriepol gepresst, so dass die Batteriepolklemme bzw. die Klemmbacken der Batteriepolklemme den Batteriepol verliersicher umgreifen. Bei Hochvoltbatterien kann auch eine Verbindung mit dem Bordnetz über einen Kabelschuh samt Verschraubung erfolgen.
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Um die Montage der Batteriepolklemme möglichst einfach zu gestalten, sind die Klemmbacken so ausgestaltet, dass diese im ungespannten Zustand, d. h. in einer geöffneten Position (Offenposition), einen größeren Durchmesser aufweisen, als im gespannten Zustand, d. h. in einer geschlossenen Position. Somit wird in einer geöffneten Position der Klemmbacken das Aufschieben der Batteriepolklemme auf dem Batteriepol erleichtert. Sobald die Batteriepolklemme über den Pol gesteckt worden ist, werden die Klemmbacken zueinander bewegt, so dass der Pol durch die Klemmbacken fest umgriffen wird.
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Batteriepolklemmen sind in der Regel dazu ausgelegt, mittels einer Verschraubung von der Seite an dem Batteriepol befestigt zu werden. Hierdurch wird die Montagefreundlichkeit sowie Zugänglichkeit maßgeblich beeinträchtigt. Auch sind Batteriepolklemmen bekannt, bei denen Schnellspanner verwendet werden, um die Batteriepolklemmbacken aufeinander zuzubewegen. Bei all diesen bekannten Lösungen ist der konstruktive Aufwand erheblich, da für das Spannen des Klemmrings an dem Batteriepol ein beträchtlicher mechanischer Aufwand betrieben wird.
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Um die Klemmbacken aufeinander zu zubewegen, sind in der Vergangenheit verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden. So sind die meisten Batteriepolklemmen dazu ausgelegt, mittels einer Verschraubung an dem Pol befestigt zu werden. Durch die Verschraubung werden die Klemmbacken aufeinander zu bewegt und ein zwischen den Klemmbacken sich ausbildender Spalt wird verkleinert, so dass sich der Durchmesser der Öffnungen der Batteriepolklemme verkleinert und der Batteriepol zwischen den Klemmbacken eingeklemmt wird.
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Auch sind Batteriepolklemmen bekannt, bei denen Schnellspanner verwendet werden, um die Batteriepolklemmen aufeinander zu zubewegen.
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Bei all diesen bekannten Lösungen ist der konstruktive Aufwand erheblich, da für das Spannen der Klemmbacken an dem Batteriepol ein beträchtlicher mechanischer Aufwand betrieben wird.
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Außerdem sind die bekannten Batterieklemmen zumeist als Schmiedeteile gebildet und daher in der Herstellung sehr teuer. Andererseits haben Schmiedeteile den Vorteil, dass sie gegenüber plastischer Verformung resistenter sind als z. B. Blechteile. Dies wird in der Regel als Vorteil der Schmiedeteile angesehen, insbesondere, wenn die Klemmbacken an den Batteriepol gedrückt werden, soll eine plastische Verformung möglichst verhindert werden.
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Aus diesem Grunde lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache, leicht montierbare Batteriepolklemme zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird gegenständlich durch eine Batteriepolklemme nach Anspruch 1 gelöst.
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Die gegenständliche Batteriepolklemme verfügt über einen speziellen Spannmechanismus. Die Problematik insbesondere bei einer Batteriepolklemme aus Blech besteht meistens darin, dass ein direktes spannen von oben nicht möglich ist. Durch den hier beschriebenen Klemmenaufbau ist ein verspannen von oben möglich.
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Das Klemmstück ist an den Vorsprüngen angeordnet ist. Das Klemmstück weist eine zwei unterschiedliche Durchmesser aufweisende Öffnung auf. Das Klemmstück ist zwischen einer Offenposition und einer Klemmposition verdrehbar und/oder verschwenkbar an den Vorsprüngen gelagert. In der Offenposition liegen die einander gegenüberliegenden Seiten der Öffnung mit dem größeren Durchmesser an den Vorsprüngen, insbesondere an dort vorgesehenen Ausnehmungen an. In der Klemmposition liegen die einander gegenüberliegenden Seiten der Öffnung mit dem kleineren Durchmesser an den Vorsprüngen, insbesondere an dort vorgesehenen Ausnehmungen an. Im Falle der Klemmposition wird durch den kleineren Durchmesser erreicht, dass die Klemmbacken zusammengedrückt sind und der Spalt verkleinert ist. Dadurch wird ein Verspannen der Klemmbacken an dem Batteriepol ermöglicht.
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Durch die hier vorgeschlagene Batteriepolklemme aus Blech ist es möglich, anhand weniger Einzelteile, eine montagefreundliche sowie relativ einfach umsetzbare und kostengünstige Batteriepolklemme zur Verfügung zu stellen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch den dargestellten Spannmechanismus eine definierte Krafteinleitung (zusammenziehen des Klemmrings) und somit eine immer gleich bleibende Verspannung der Batteriepolklemme auf den Batteriepol, ohne die Batterieklemme sowie den Batteriepol plastisch zu verformen, gegeben ist. Hierdurch ist unter anderem eine mehrfache Montage der Batteriepolklemme, im Gegensatz zu anderen Batteriepolklemmen aus Blech, möglich. Hinzu kommt, dass das Klemmstück möglichst aus Blech hergestellt wird, um eine Batteriepolklemme in einem einzigen Fertigungsverfahren zur Verfügung stellen zu können.
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Es hat sich gezeigt, dass durch geeignete Wahl des Klemmstücks eine plastische Verformung der Batteriepolklemme im Gebrauch selbst dann verhindert werden kann, wenn diese aus einem Blech geformt ist. Aus Blech geformte Batteriepolklemmen sind gegenüber Schmiedeteilen jedoch wesentlich einfacher und kostengünstiger herzustellen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Klemmbacken und die Vorsprünge aus einem Blech gestanzt oder gezogen sind. Durch das Stanzen oder Ziehen, insbesondere Tiefziehen, ggf. auch durch eine Kombination wird der Herstellungsprozess besonders einfach. Die Batteriepolklemme lässt sich so in einer großen Stückzahl kostengünstig herstellen. Auch kann die Batteriepolklemme in einem Stanz-Biegeprozess hergestellt werden.
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Besonders einfach lässt sich das Klemmstück auf die Vorsprünge aufstecken, wenn sich die Vorsprünge L-förmig ausgehend von den Klemmbacken erstrecken. In diesem Fall kann das Klemmstück insbesondere auf den endständigen Schenkel des Vorsprungs aufgesteckt werden. Dies vereinfacht die Montage erheblich, da es vorzugsweise möglich ist, das Klemmstück von oben auf den Vorsprung aufzuschieben. Der Vorsprung erstreckt sich vorzugsweise zunächst ausgehend von den Klemmbacken radial nach außen, womit er insbesondere winklig, vorzugsweise rechtwinklig zur Längsachse des Batteriepols und der Mittelachse zwischen den Klemmbacken verläuft. Entlang dieser Achse wird die Polklemme auf den Pol aufgesteckt. Verläuft nun der endständige Schenkel des Vorsprungs hierzu im Winkel, vorzugsweise rechtwinklig, kann dieser Schenkel parallel zu der Längsachse des Batteriepols verlaufen. Dies ermöglicht es, das Klemmstück in der gleichen Richtung auf den Schenkel aufzustecken, wie die Klemmbacken auf den Batteriepol.
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Die Vorsprünge sind bevorzugt aus mehreren Abschnitten gebildet, wobei ein erster Abschnitt radial nach außen weist. An diesem ersten Abschnitt kann ein zweiter Abschnitt angeordnet sein, der wiederum axial, d. h. im Wesentlichen parallel zum Batteriepol. Zumindest aber in einem Winkel zum ersten Abschnitt geführt ist. Das Klemmstück kann an einem dieser Abschnitte aufgenommen werden. Aufnehmen bedeutet hierbei, dass das Klemmstück an dem Abschnitt des Vorsprungs angeordnet ist und der Vorsprung in diesem Bereich in die Öffnung des Klemmstücks eingreift und an diesem schwenkbar oder drehbar gelagert ist. Somit kann das Klemmstück entweder an einem radial nach außen weisenden Abschnitt des Vorsprungs oder an einem axial zum Batteriepol verlaufenden Teil des Vorsprungs angeordnet sein.
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Auch kann das Klemmstück in einer Vorkonfiguration schon vorzugsweise unverlierbar auf die Vorsprünge aufgesteckt sein. Beim Aufschieben der Polklemme auf den Batteriepol ist das Klemmstück vorzugsweise in der Offenposition. Dadurch ist der Abstand der Klemmbacken gegenüber der Klemmposition vergrößert und die lichte Weite zwischen den Klemmbacken ist vorzugsweise größer oder gleich dem Durchmesser des Batteriepols. Nach dem Aufstecken auf den Pol kann das Klemmstück verschwenkt oder verdreht werden, insbesondere von der Offenposition in die Klemmposition. Dies bewirkt ein Zusammenziehen der Klemmbacken zueinander, so dass die Klemmbacken an dem Batteriepol anklemmen. Das Verdrehen bzw. Verschwenken des Klemmstücks ist besonders einfach mit einem Werkzeug von oben möglich. Auch hierbei stellt sich die L-Form des Vorsprungs als vorteilhaft heraus.
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Wie bereits erläutert, wird vorgeschlagen, dass sich die endständigen Schenkel der L-förmigen Vorsprünge winklig, vorzugsweise im Wesentlichen rechtwinklig, zur der radial nach außen weisenden Ausbreitungsrichtung der Schenkel verlaufen. Dies erleichtert das Montieren des Klemmstücks bzw. das Verdrehen des Klemmstücks von der Offenposition in die Klemmposition und zurück. Durch das Klemmstück wird eine definierte Klemmposition erreicht. Die mechanische Belastung der Klemmbacken, insbesondere deren Verformung ist durch das Klemmstück eindeutig begrenzt. Hierdurch wird erreicht, dass die Klemmbacken maximal bis zu ihrer Elastizitätsgrenze (vorzugsweise der Rp0,2 Wert) verformt werden.
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Ein Verdrehen bzw. Verschwenken des Klemmstücks von der Offenposition in die Klemmposition und zurück wird dadurch erleichtert, dass die Vorsprünge zumindest im Bereich der endständigen Schenkel jeweils einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen. Insbesondere entspricht der Querschnitt der Vorsprünge zumindest in Teilen der Öffnung in dem Klemmstück. Vorzugsweise hat das Klemmstück zwei aneinander angrenzende Bereiche in der Öffnung, wobei jeder Bereich in etwa zu dem Querschnitt eines Vorsprungs korrespondiert. Die beiden Bereiche sind bevorzugt miteinander in Verbindung und durch die Rippen in der Öffnung voneinander abgegrenzt.
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Um zu verhindern, dass das Klemmstück sich von den Vorsprüngen löst, insbesondere um das Klemmstück verliersicher an den Vorsprüngen zu halten, haben die Vorsprünge nach einem Ausführungsbeispiel an ihren jeweiligen Enden radial nach außen weisende Kragen. Insbesondere ist die lichte Weite eines jeweiligen Bereichs der Öffnung in dem Klemmstück entsprechend dem Querschnitt des Kragens. Vorzugsweise hat der Spalt eine erste, größte Breite ohne das Klemmstück an den Vorsprüngen. In diesem Fall ist der Abstand der äußeren Kanten der Kragen bevorzugt auch größer als der größte Durchmesser der Öffnung in dem Klemmstück. Durch Zusammendrücken der Vorsprünge wird der Spalt verkleinert und der Abstand der äußeren Kanten der Kragen entspricht dabei insbesondere dem größten Durchmesser der Öffnung in dem Klemmstück. Bei einander korrespondierenden Formen der lichten Öffnung in dem Klemmstück in einem jeweiligen Bereich und dem Querschnitt des Vorsprungs am Kragen lässt sich das Klemmstück einfach über den Kragen schieben. Durch lösen der Kraft zum Zusammendrücken der Vorsprünge weitet sich der Spalt wieder, solange bis die Vorsprünge jeweils an dem Innenumfang der Öffnung anliegen. Die Vorsprünge sind dann bevorzugt mit einer Vorspannung versehen.
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Um zu verhindern, dass sich das Klemmstück selbsttätig aus der Klemmposition in die Offenposition bewegt, wird vorgeschlagen, dass die Vorsprünge jeweils Ausnehmungen zur Aufnahme von Rippen des Klemmstücks aufweisen. In der Klemmposition liegen die Rippen dann insbesondere in den Ausnehmungen. Da die Rippen als nach innen weisende Nasen in der Öffnung des Klemmstücks gebildet sein können, wird erreicht, dass eine Verdrehsicherung des Klemmstücks eintritt.
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Die Ausnehmungen erstrecken sich bevorzugt als Langloch entlang der Vorsprünge. Hierdurch kann das Klemmstück in der Klemmposition entlang der Achse der Ausnehmungen bewegt werden. Beim Verdrehen des Klemmstücks in die Klemmposition Verrasten die Rippen in dem Langloch. Die Lage des Klemmstücks entlang der Längsachse des Schenkels ist variabel, ohne dass ein Verrasten verhindert wird. Die Rippen greifen vorzugsweise in das Langloch ein. Auch wird vorgeschlagen, dass sich die Ausnehmungen längs der endständigen Schenkel erstrecken.
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Ein Verrasten bzw. ein Einschieben der Rippen in die Ausnehmung wird dadurch ermöglicht, dass an den gegenüberliegenden Seiten der Öffnung mit dem kleineren Durchmesser die jeweils nach innen weisenden Rippen am Innenumfang vorgesehen sind. Die Rippen sind bevorzugt nasenförmig nach innen weisend ausgebildet. Die Rippen sind bevorzugt einstückig aus dem Klemmstück gebildet.
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Die Variation der Spaltbreite durch Verdrehen oder Verschwenken des Klemmstücks von der Offenposition in die Klemmposition wird bevorzugt dadurch erreicht, dass das Klemmstück eine im Wesentlichen elliptische Form aufweist, wobei im Bereich des kleineren Durchmessers vorzugsweise zwei nach innen weisenden Rippen am Innenumfang der Öffnung vorgesehen sind. In der Offenposition liegen die Vorsprünge mit ihren Ausnehmungen an der Innenkante der Öffnung der Klemmstücks im Bereich des größeren Durchmessers an. Der Spalt liegt dann am Bereich des kleineren Durchmessers des Klemmstücks an. Durch ein Verdrehen bzw. Verschwenken um in etwa 90° um die Achse der Öffnung wird das Klemmstück aus der Offenposition in die Klemmposition gebracht. Dann liegen die Vorsprünge mit den Ausnehmungen an der Innenkante der Öffnung im Bereich des kleineren Durchmessers bzw. den Rippen des Klemmstücks an. Die Rippen greifen in die Ausnehmung ein. Der Spalt liegt dann am Bereich des größeren Durchmessers des Klemmstücks an.
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Es ist erkannt worden, dass die Klemmbacken durch ein einfaches Klemmstück mit dem Batteriepol verklemmt werden können. Hierzu muss das Klemmstück gegenständlich lediglich zwei verschiedene Durchmesser haben und das Klemmstück muss zwischen diesen zwei Durchmessern gegenüber dem Vorsprung verschwenkbar oder verdrehbar sein. Die Vorsprünge sind dabei zumindest teilweise in der Öffnung des Klemmstücks angeordnet. Somit kann in einer ersten Offenposition das Klemmstück derart an den Vorsprüngen angeordnet sein, dass die Vorsprünge in Richtung des größeren Durchmessers der Öffnung bewegt sind. In diesem Fall sind die Klemmbacken entspannt und der Spalt ist so groß, dass der innere Durchmesser der Batteriepolklemme ausreicht, diese über einen Batteriepol zu schieben.
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Nachdem die Batteriepolklemme auf dem Batteriepol aufgeschoben worden ist, kann das Klemmstück gegenüber den Vorsprüngen verschwenkt oder verdreht werden, so dass nach dem Verschwenken oder Verdrehen die Vorsprünge an den Innenwänden der Öffnung des Klemmstücks anliegen, die weniger weit auseinander liegen. In diesem Fall wird durch die Öffnung gewährleistet, dass die Vorsprünge zueinander bewegt werden. Dadurch verkleinert sich der Spalt zwischen den Klemmbacken und die Klemmbacken werden aufeinander zu bewegt. Das führt dazu, dass der Durchmesser der Batteriepolklemme verkleinert wird und diese mit ihren Innenflächen der Klemmbacken gegen den Batteriepol gepresst wird.
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Es versteht sich, dass in der Offenposition die Vorsprünge nicht unmittelbar an den Innenwänden der Öffnung anliegen müssen. In der Offenposition sind bevorzugt die Klemmbacken entspannt und der Spalt weist eine Größe auf, die größer ist, als diejenige in der Klemmposition.
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Wenn das Klemmstück in die Klemmposition verschwenkt oder verdreht wird, so werden die inneren Mantelflächen der Öffnung, die einen geringeren Abstand zueinander aufweisen, gegen die Vorsprünge gedrückt, so dass die Vorsprünge aufeinander zu bewegt werden, so dass sich der Spalt zwischen den Klemmbacken verkleinert.
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Wie erwähnt, wird vorgeschlagen, dass in der Offenposition die Rippen an dem Spalt zwischen den Vorsprüngen anliegen und/oder dass in der Klemmposition die Rippen in die Ausnehmungen der Vorsprünge eingreifen.
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Die Öffnung kann in etwa die Form von zwei aneinander anliegenden „D” haben, die jeweils einen Bereich bilden. Im Bereich des Übergangs von den beiden Bereichen verlaufen die Innenkanten aufeinander zu. Die Stelle, an der sich ausgehend von dem äußeren Ende eines Bereichs die lichte Weite zwischen zwei gegenüberliegenden Kanten des Bereichs wieder verkleinert, kann als Wurzel der jeweiligen Rippe verstanden werden. Die lichte Weite der Öffnung von gegenüberliegenden Wurzeln der Rippen ist bevorzugt kleiner ist als der größere Durchmesser der Öffnung. Dies stellt sicher, dass das Klemmstück verliersicher an dem Vorsprung gehalten werden kann.
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Die lichte Weite zwischen gegenüberliegenden Spitzen der Rippen bildet bevorzugt den kleinsten Durchmesser der Öffnung. Durch die Rippen wird somit die Klemmkraft bestimmt, wobei die Rippen in der Klemmposition zumindest zu einem Teil in die Ausnehmungen eintauchen. Die Breite der Rippen ist bevorzugt größer als die Breite der Ausnehmungen.
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Um zu verhindern, dass durch eine Dehnung des Klemmstücks die Klemmkraft verringert wird, wird vorgeschlagen, dass die elastische Dehnung des Klemmstücks im Bereich der lichten Weite zwischen gegenüberliegenden Spitzen der Rippen weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 5% beträgt.
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Eine besonders komfortable Bedienung des Klemmstücks, insbesondere das Verdrehen des Klemmstücks, ist dann möglich, wenn das Klemmstück einen vieleckigen Außenumfang, insbesondere einen 6 eckigen Außenumfang aufweist. Dann kann das Klemmstück mit einem geeigneten Werkzeug, z. B. einer Nuss, mit einem ausreichend großen Drehmoment beaufschlagt werden, um von der Offenposition in die Klemmposition verdreht zu werden.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Klemmstück metallisch oder aus Kunststoff gebildet ist. In beiden Fällen muss das Klemmstück eine ausreichend hohe Festigkeit aufweisen, um die in der Klemmposition auftretenden, entgegen der Bewegungsrichtung der Vorsprünge wirkenden Kräfte aufzunehmen.
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Durch die Verwendung des Klemmstücks ist zumindest in der Klemmposition ein definierter Abstand zwischen den Klemmbacken realisiert. Der Abstand ist durch den kleineren Durchmesser des Klemmstücks definiert. Sobald das Klemmstück in die Klemmposition verschwenkt oder gedreht wird, werden die Klemmbacken soweit aufeinander zu bewegt, wie sich der kleinere Durchmesser des Klemmstücks gegenüber dem größeren Durchmesser des Klemmstücks verkleinert, wobei das Eingreifen der Rippen in die Ausnehmung hiervon abgezogen werden muss. Ein Anpressen der Klemmbacken gegen den Batteriepol über das Maß hinaus, welches durch den kleineren Durchmesser des Klemmstücks definiert ist, ist bei der vorliegenden Lösung nicht möglich. Vielmehr wird sichergestellt, dass der Anpressdruck, im Rahmen der üblichen Fertigungstoleranzen, in der Klemmposition stets gleich ist. Die Relativbewegung der Klemmbacken als auch der Vorsprünge zueinander ist eindeutig durch den Unterschied der Durchmesser in dem Klemmstück definiert. Somit kann es auch nicht dazu kommen, dass durch zu festes Anziehen des Klemmstücks der Vorsprung oder die Klemmbacke bricht sich plastisch verformt oder sonstige Beschädigungen an der Batteriepolklemme oder den Batteriepol auftreten. Dies ist gerade bei den aus Blech gebildeten Batteriepolklemmen vorteilhaft, da diese eher zu plastischen Verformungen neigen als Schmiedeteile.
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Auch ist bevorzugt die Befestigung der Batteriepolklemme an dem Batteriepol durch eine Vierteldrehung des Klemmstücks realisiert, da durch eine Vierteldrehung des Klemmstücks dieses so gedreht oder verschwenkt ist, dass nicht mehr die inneren Mantelflächen des größeren Durchmessers der Öffnung den Vorsprüngen zugewandt sind, sondern nunmehr die inneren Mantelflächen der Öffnung mit dem kleineren Durchmesser an dem Vorsprung anliegen. In der Klemmposition liegen die inneren Mantelflächen der Öffnung, die einen kleineren Abstand zueinander haben, fest an den Vorsprüngen an. In der Offenposition sind die inneren Mantelflächen der Öffnung, die einen größeren Abstand zueinander haben, wahlweise entweder unmittelbar an den Vorsprüngen anliegend, oder zumindest vom Spalt aus gesehen an nach außen weisenden Flächen der Vorsprünge zugewandt.
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Auch ist ein elektrischer Abgang an der Batteriepolklemme notwendig. Es hat sich gezeigt, dass bei einer Batteriepolklemme aus Blech dieser elektrische Abgang unmittelbar während des Herstellungsprozesses der Klemme realisieren lässt. Der elektrische Abgang kann als Flachteil einstückig zusammen mit der Polklemme aus einem Blech gestanzt werden. Insbesondere in einem Stanz-Biege Prozess kann ein radial nach außen weisender Abgang als Flachteil geformt werden. Der Abgang kann abgesehen von den Vorsprüngen an jeder beliebigen Winkelposition angeordnet sein.
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An diesen Abgang wird insbesondere eine elektrische Leitung, entweder eine Rundleitung oder eine Flachleitung angeschlossen werden.
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Bei einem Anschluss einer Rundleitung hat es sich herausgestellt, dass diese insbesondere in einem Rotationsreibschweißverfahren mit dem Abgang verbunden werden kann. Hierbei ist es von Vorteil, wenn an dem Abgang ein tiefgezogener Napf vorgesehen ist. Der Napf ist vorzugsweise rund. Der Napf kragt vorzugsweise radial nach außen weisend aus und verfügt über eine Anschlussfläche, die radial nach außen weisend ist. An diese Anschlussfläche kann mittels Rotationsreibschweißen besonders einfach eine Rundleitung angeschlossen werden. Bevorzugt ist der Abgang gebogen, so dass ein erster Schenkel radial nach außen weisend ist, und ein endständiger Schenkel des Abgangs vorzugsweise winklig hierzu, insbesondere in Richtung der Längsachse der Polklemme verläuft. In diesem endständigen Schenkel kann der Napf geformt sein. Eine Verbindung mit dem Abgang kann auch als Crimpverbindung ausgestaltet sein.
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Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1a eine erste Ansicht einer Batteriepolklemme;
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1b einen Seitenansicht einer Polklemme vor dem Fügen des Klemmstücks;
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1c eine Schnittansicht entlang des Schnitts Ic-Ic gemäß 1b durch die Vorsprünge und die Polklemme vor dem Fügen des Klemmstücks;
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2 eine Ansicht eines Klemmstücks;
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3a eine Batteriepolklemme mit einem Klemmstück in einer Offenposition;
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3b einen Seitenansicht einer Polklemme mit dem Klemmstück in der Offenposition;
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3c eine Schnittansicht entlang des Schnitts IVc-IVc gemäß 4b durch die Vorsprünge und die Polklemme mit dem Klemmstück in der Offenposition;
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4a eine Batteriepolklemme mit einem Klemmstück in einer Klemmposition;
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4b einen Seitenansicht einer Polklemme mit dem Klemmstück in der Klemmposition;
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4c eine Schnittansicht entlang des Schnitts IVc-IVc gemäß 4b durch die Vorsprünge und die Polklemme mit dem Klemmstück in der Klemmposition;
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5 eine weitere Batteriepolklemme mit Klemmstück;
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6 eine weitere Batteriepolklemme mit einem elektrischen Abgang;
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1 zeigt eine Batteriepolklemme 2 mit zwei Klemmbacken 4a, 4b. Die Klemmbacken 4a, 4b sind einstückig gebildet. Die Klemmbacken 4a, 4b spannen eine Öffnung 3 zur Aufnahme eines Batteriepols auf. Die Klemmbacken 4a, 4b bilden keinen geschlossenen Ring, sondern zwischen den Klemmbacken 4a, 4b ist an deren äußeren Enden ein Spalt 6 vorgesehen, der die Klemmbacken 4a, 4b räumlich voneinander trennt. Der Spalt 6 dient dazu, die Klemmbacken 4a, 4b radial in Richtung der Öffnung 3 zu verspannen. Diese Verspannung radial nach innen der Klemmbacken 4a, 4b bewirkt, dass ein in der Öffnung 3 angeordneter Batteriepol kraftschlüssig mit der Batteriepolklemme 2 verspannt werden kann.
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Die Batterieklemme 2 ist aus einem Blech gebildet. Hierzu wurde ein Blech gestanzt und/oder gezogen, um die gezeigt Form der Klemme 2 zu erreichen. Auch kann die Batteriepolklemme 2 in einem Stanz-Biegeprozess hergestellt werden. Zu erkennen ist, dass die Batteriepolklemme 2 im Bereich der Klemmbacken 4a, 4b eine relativ dünne Wandstärke aufweist. Die Wandstärke ist durch die Stärke des Ausgangsbleches bestimmt.
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Um die Batteriepolklemme mit einer ausreichenden Elastizität zu versehen, wird an den Klemmbacken 4a, 4b jeweils an den oberen und unteren Enden ein Kragen 7a' 7a'' bzw. 7b', 7b'' vorgesehen. Durch die Kragen 7a' 7a'' bzw. 7b', 7b'' wird das Flächenträgheitsmoment der Batteriepolklemme 2 vergrößert und ein plastisches Verbiegen der Klemmbacken 4a, 4b wird hierdurch erschwert.
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Ferner haben die Klemmbacken einen teilweise umlaufenden Spalt 9.
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Auch ist in der 1a zu erkennen, dass sich Vorsprünge 10a, 10b radial nach außen von den Klemmbacken 4a, 4b weg erstrecken. Die Vorsprünge 10a, 10b, sind in Längsrichtung L-förmig und haben endständige Schenkel 1, 11b, welche auch als Stege 11a, 11b bezeichnet werden können.
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Zu erkennen ist, dass zu Aufnahme von Rippen eines Klemmstücks die Schenkel 11a, 11b jeweils in ihrer Ausbreitungsrichtung sich erstreckende Langlöcher 13a, 13b aufweisen.
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Die Langlöcher 13a, 13b sind besser in der 1b zu erkennen. Die 1b zeigt ein Langloch 13b, welches sich entlang der Längsrichtung des Steges 11b erstreckt. Die Breite b des Langlochs 13b ist bevorzugt kleiner als die Breite einer Rippe eines Klemmstücks, wie nachfolgend beschrieben. Dasselbe gilt natürlich auch für das Langloch 13a.
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In 1b ist gezeigt, dass die Vorsprünge 10a, 10b, die den Spalt 6 ausbilden, an den Enden 5 der Klemmbacken 4a, 4b vorgesehen sind. Die Vorsprünge 10a, 10b können aus verschiedenen Abschnitten gebildet sein. So kann ein erster Abschnitt 8a, 8b radial nach außen weisen. Im Wesentlichen normal zu dem ersten Abschnitt 8a, 8b können die Stege 11a, 11b als weiterer Abschnitt der Vorsprünge 10a, 10b vorgesehen sein. Die Stege 11a, 11b können an ihren jeweiligen distalen Enden jeweils einen radial nach außen weisenden Kragen 12a, 12b aufweisen.
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Wie in 1b zu erkennen ist, sind die Vorsprünge 10a, 10b in der Seitenansicht im Wesentlichen L-förmig, wobei erste Schenkel, die durch einen Abschnitt 8a, 8b gebildet sind, radial zur Achse der Öffnung 3 angeordnet sind und zweite, endständige Schenkel, die durch die Stege 11a, 11b gebildet sind, parallel zu der Achse der Öffnung 3 verlaufen.
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1c zeigt eine Schnittansicht entlang des Schnitts Ic-Ic durch die Stege 11a, 11b.
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Zu erkennen sind die Stege 11a, 11b der Vorsprünge 10a, 10b. Ferner ist zu erkennen, dass die Kragen 12a, 12b radial nach außen weisend angeordnet sind. Die äußeren Umfangslinien der Kragen 12a, 12b spannen eine Fläche auf. Diese von den Kragen 12a, 12b aufgespannte Fläche ist größer, als die Fläche in der Öffnung 15 des Klemmstücks 14. Die Innenkanten 21a, 21b der Bereiche 15a, 15b der Öffnung 15 des Klemmstücks 14 sind erkennbar innerhalb der durch die Kragen 12a, 12b aufgespannten Fläche. Nur durch ein Zusammendrücken der Stege 11a, 11b entlang der eingezeichneten Pfeile können die Innenkanten der Bereiche 15a, 15b und die Außenkanten der Kragen 12a, 12b zueinander deckungsgleich gemacht werden, um das Klemmstück 14 über den Kragen 12a, 12b auf den Steg 11a, 11b aufschieben zu können.
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Werden die Stege 11a, 11b aufeinander zu bewegt, so verringert sich der Abstand zwischen den Kragen 12a, 12b. In der Folge ergibt sich, dass die Bereiche 15a, 15b kongruent zu der Fläche der Kragen 12a, 12 werden, woraufhin sich das Klemmstück 14 über die Kragen 12a, 12b stülpen lässt. Sobald das Klemmstück 14 gänzlich über die Kragen 12a, 12b geschoben wurde, können sich die Klemmbacken 4a, b wieder entspannen und die Kragen 12a, 12b hintergreifen das Klemmstück 14 in den Bereiche 15a, 15b.
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Zum Verspannen wird ein Klemmstück 14 verwendet, wie es in 2 in einer Ansicht dargestellt ist.
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Das Klemmstück 14 hat eine im Wesentlichen elliptische Öffnung 15 welche zwei unterschiedliche Durchmesser 18 und 20 aufweist. Die Öffnung 15 ist aus zwei Bereichen 15a, 15b gebildet. Die Bereiche 15a, 15b grenzen aneinander an und sind durch Rippen 19a, 19b voneinander abgegrenzt. Die Rippen 19a, 19b sind nach innen weisende Vorsprünge der Innenkante 21a, 21b der Öffnung 15. Die Rippen 19a, 19b liegen einander gegenüber. Die lichte Weite zwischen den Rippen 19a, 19b an den einander gegenüberliegenden Spitzen bildet den kleineren Durchmesser 20. Wie zu erkennen ist, weitet sich zunächst der Abstand der Innenkanten 21a, 21b zueinander ausgehend von einem Ende eines Bereichs 15a, 15b. Im Übergang zu den Rippen 19a, 19b wird die lichte Weite zwischen den Innenkanten 21a, 21b dann wieder kleiner. Dieser Wendepunkt kann als Wurzel der Rippen 19a, 19b angesehen werden.
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Die Breite B der Rippen 19a, 19b ist in der Regel etwas größer als die Breite b der Langlöcher 13a, 13b. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Rippen 19a, 19b nur zu einem Teil in die Langlöcher 13a, 13b in der Klemmposition eintauchen.
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Der Außenumfang des Klemmstücks 14 ist vorzugsweise sechseckig, so dass mit einem geeigneten Werkzeug das Klemmstück 14 verdreht werden kann.
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3a zeigt eine Batteriepolklemme 2 in der Offenposition. Zu erkennen ist, dass das Klemmstück 14 über den Kragen 12a, 12b geschoben ist. Das Klemmstück 14 ist so ausgerichtet, dass dessen größerer Durchmesser 18 zwischen den äußeren Umfangslinien der Stege 11a, 11b der Vorsprünge 10a, 10b aufgespannt ist. Ferner liegen die Rippen 19a, 19b im Bereich des Spaltes 6 zwischen den Vorsprüngen 10a, 10b, respektive den Schenkeln 11a, 11b.
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In diesem Fall sind die Klemmbacken 4a, 4b ggf. nur leicht vorgespannt und die Öffnung 3 hat einen Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser eines Batteriepols. Die Batteriepolklemme 2 kann deshalb ohne Weiteres auf einen Batteriepol aufgeschoben werden.
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In der 3b ist das Klemmstück 14 in der auf die Stege 11a, 11b aufgesteckten Position in einer Seitenansicht dargestellt.
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Aus der 3c ist zu erkennen, dass die Stege 11a, 11b innerhalb der Innenkanten 21a, 21b des Klemmstücks 14 liegen.
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Um die Batteriepolklemme 2 mit dem Batteriepol zu verklemmen, muss der Durchmesser der Öffnung 3 verkleinert werden, wozu die Klemmbacken 4a, 4b radial nach innen weisend verspannt werden müssen. Um dies zu erreichen, wird der Spalt 6 durch ein Verdrehen des Klemmstücks 4 verkleinert, wie in den 4a–c zu erkennen ist.
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In der 4a ist das Klemmstück 14 gegenüber der in 3a gezeigten Position um eine Vierteldrehung gedreht. In diesem Fall liegen die Rippen 19a, 19b in den Ausnehmungen 13a, 13b, wie in 4c zu erkennen ist. Die Breite B der Rippen 19a, 19b ist bevorzugt breiter als die Breite b der Ausnehmungen 13a, 13b. Hierdurch liegt der kleinere Durchmesser 20 des Klemmstücks 14 zwischen den äußeren Umfangslinien der Stege 11a, b an. Dadurch, dass der Durchmesser 20 kleiner ist als der Durchmesser 18, wird der Abstand zwischen den Stegen 11a, b verringert, was auch bedeutet, dass der Spalt 6 verkleinert wird. Durch eine Verkleinerung des Spalts 6 werden die Klemmbacken 4a, 4b aufeinander zu bewegt und der Durchmesser der Öffnung 3 wird verkleinert. Befindet sich ein Pol in der Öffnung 3, so wird dieser Pol durch die Klemmbacken 4a, 4b eingepresst und die Batteriepolklemme 2 ist kraftschlüssig mit dem Pol verbunden.
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Durch die Rippen 19a, 19b, die in die Ausnehmungen 13a, 13b respektive eingreifen, wird ein selbsttätiges verdrehen des Klemmstücks 14 verhindert. Die Rippen 19a, 19b halten das Klemmstück 14 in der Klemmposition.
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5 zeigt eine weitere Batteriepolklemme 2 mit zwei Klemmbacken 4a, 4b entsprechend 1.
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Wie in 5 zu erkennen ist, sind an den Enden 5a, 5b der Klemmbacken 4a, 4b, die den Spalt 6 ausbilden, radial nach außen weisende Vorsprünge 10a', 10b' vorgesehen sind.
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Die Vorsprünge 10a', 10b' können aus Abschnitten gebildet sein. Die Abschnitte können aus radial nach außen weisenden Stegen 11a', 11b' gebildet sein. Die Stege 11a', 11b' können an ihren jeweiligen Enden jeweils einen radial nach außen weisenden Kragen 12a', 12b' aufweisen. Ferner sind die Ausnehmungen 13a, 13b gezeigt, welche mit den Rippen 19a, 19b in der Klemmposition des Klemmstücks 14 zusammenwirken.
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Um eine elektrische Leitung mit der Batteriepolklemme 2 zu verbinden, können mehrere Möglichkeiten in Betracht gezogen werden. Hierbei kann ein Flachteil 22 einstückig aus dem Material der Polklemme 2 gebildet sein. Das Flachteil 22 kann radial nach außen erstreckend von einem Kragen 7a, 7b ausgehen. Dies ist in 6 gezeigt.
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Zur Kontaktierung der Batteriepolklemme 2 mit einem Kabel kann zum Beispiel eine einfache Verschraubung am Flachteil 22 mittels Gewindebolzen realisiert werden. Dabei kommt es zu einer Verschraubung des Gewindebolzens mit einer Leitung, welche an diesem Ende mit einem Kabelschuh o. ä. nur einer Durchgangbohrung versehen ist.
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Des Weiteren besteht die Möglichkeit das Flachteil 22 mit einem Crimpanschluss zu versehen und eine direkte Crimpverbindung mit der Batterieleitung zu realisieren, Auch ist es möglich, das Flachteil mittels Ultraschallschweißen mit der Batterieleitung zu verbinden.
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Oft wird jedoch eine direkte Verbindung von Batteriepolklemme 2 zur Batterieleitung ohne Verschraubung gewünscht. Oben genannte Crimpverbindungen sind für Kupferleitungen weitverbreitet, erweisen sich bei Aluminiumleitungen jedoch als weniger robust und sehr aufwändig in der Herstellung.
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Aus diesem Grund kann ein Flachteil 22, welches ebenfalls aus einem Aluminiumwerkstoff gebildet ist, unmittelbar von der Batteriepolklemme 2 ausgehend als elektrisches Kontaktteil dienen. Das Flachteil kann z. B. von einem Kragen 7a, 7b der Batteriepolklemme ausgehend sich radial nach außen erstrecken. An das Flachteil kann z. B. stoffschlüssig eine Aluminiumleitung angeschlossen werden. Auch ist es möglich, dass das Flachteil aus einem Kupferwerkstoff gebildet ist. Eine Batterieleitung kann auch aus einem Kupferwerkstoff gebildet sein.
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Somit ist eine Verbindung eines elektrischen Aluminiumkabels mit einem Flachteil 22 der Batteriepolklemme 2 möglich.
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Im Bereich des Flachteils 22 kann ein aus dem Blech der Batteriepolklemme 2 gezogener, insbesondere tiefgezogener, Napf 24 vorgesehen sein. In einem Ziehprozess kann der Napf 24 so geformt werden, dass er bedingt durch den Tiefziehprozess zu einer Seite hin einen Boden aufweist und zur anderen Seite hin offen ist. Der Boden kann als Kontaktierungsfläche für die elektrische Leitung des Kabels dienen.
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Um eine Verbindung zwischen dem Boden des Napfes 24 und einer elektrischen Leitung herzustellen, können unterschiedliche Schweißverfahren verwendet werden. Insbesondere kann ein Rotationsreibschweißen oder ein Ultraschallschweißen eingesetzt werden. Durch die stoffschlüssige Schweißverbindung ist eine elektrische Verbindung zwischen Boden des Napf 24 und einer Leitung gegeben.
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Bei Verwendung eines Reibschweißverfahrens entsteht die Schweißnaht zwischen dem Boden des Napfes 24 und der elektrischen Leitung. Durch das Rotationsreibschweißen wird sichergestellt, dass eine gute intermetallische Verbindung zwischen den Stirnseiten der Litzen einer Leitung 19 und dem Boden des Napfs 22 entsteht. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für eine dauerhafte, elektrisch leitende Verbindung.
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Da beim Rotationsreibschweißen rotationssymmetrische Bauteile miteinander gefügt werden, sollte der Boden des Napfs 24 mit einer kreisförmigen Anschlussfläche versehen sein, die vorzugsweise flach ist. An dieser Anschlussfläche kann die elektrische Leitung mit dem Napf 24 verschweißt werden.
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Beim Verschweißen einer Litzenleitung mit dem Napf muss das Leitungsende abisoliert und mit einer Stützhülse versehen sein. Anschließend wird die Stützhülse mit den Litzen verpresst, so dass die Litzen miteinander verpresst sind. Das so verpresste Ende des der Litzen kann anschließend durch einem Reibschweißprozess mit dem Napfboden gefügt werden.
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Vorzugsweise weisen beide Fügepartner (Napfboden und verpresste Leitung) kreisrunde Querschnitte auf. Andere Querschnitte sind jedoch auch möglich. Durch das soeben beschriebene Reibschweißverfahren ist es unter anderem möglich, artfremde Metalle miteinander zu verschweißen.
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Die Abgangsrichtung des Flachteils 22 kann in verschiedene Richtungen sein. Außerdem kann der Durchmesser des Napfes 24 variieren. Hierdurch ist es möglich unterschiedliche Leitungsquerschnitte mit dem Napfboden stoffschlüssig zu verbinden. Dabei kann der Durchmesser des Napfes 24 auf den Durchmesser der zu verschweißenden Leitung abgestimmt werden.
