DE102017215524A1 - Polklemme - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Polklemme zum Bereitstellen eines elektrischen Kontakts zu einem Pol (10), dessen Polachse (16) eine axiale Richtung definiert, mit einem Kraftelement und einem Kontaktierelement, wobei das Kraftelement, das dazu dient, eine Kraft auf das Kontaktierelement auszuüben, einen Kompressionsbereich und einen Kraftbereich umfasst, das Kontaktierelement, das dazu dient, den elektrischen Kontakt bereitzustellen, einen Grundkörper aufweist, der eine Aufnahme zum Aufnehmen des Pols aufweist, wobei in dem Grundkörper eine Anzahl von Trennfugen vorgesehen ist, das Kraftelement und das Kontaktierelement derart zueinander angeordnet sind, dass das Kraftelement zumindest abschnittsweise das Kontaktierelement umgibt und dass das Kraftelement und das Kontaktierelement zumindest abschnittsweise über jeweilige Kontaktflächen miteinander verbunden sind, entlang denen das Kraftelement und das Kontaktierelement beim Betätigen der Polklemme (12) sich relativ zueinander bewegen. The invention relates to a pole terminal for providing an electrical contact to a pole (10), whose polar axis (16) defines an axial direction, with a force element and a contact element, wherein the force element which serves to exert a force on the contact element, a Compression area and a force range comprises, the contact element, which serves to provide the electrical contact, a base body having a receptacle for receiving the pole, wherein in the base body a number of joints is provided, the force element and the contacting arranged in such a manner in that the force element at least partially surrounds the contacting element and that the force element and the contacting element are interconnected at least in sections via respective contact surfaces along which the force element and the contacting element move relative to each other when the pole terminal (12) is actuated n.
Description
Die Erfindung betrifft eine Polklemme für einen Pol, insbesondere einen Batteriepol, zur Bereitstellung eines elektrischen Kontakts zu diesem Pol.The invention relates to a pole terminal for a pole, in particular a battery pole, for providing an electrical contact to this pole.
Stand der TechnikState of the art
Polklemmen werden eingesetzt, um einen elektrischen Kontakt zu einem Pol, wie bspw. einem Pol einer Batterie, herzustellen. Soll ein elektrischer Kontakt zu einem Batteriepol bereitgestellt werden, so spricht man auch von einer Batteriepolklemme oder Batterieklemme.Pole terminals are used to make electrical contact to a pole, such as a pole of a battery. If an electrical contact to a battery terminal is to be provided, this is also referred to as a battery pole terminal or battery terminal.
Als Batterieklemmen für einen Einsatz im Kraftfahrzeug werden bspw. schmiedend geformte Bauteile verwendet. Diese Schmiedeklemmen sind sehr stabil, jedoch verhältnismäßig schwer. Es sind weiterhin Batteriepolklemmen bekannt, die dazu ausgebildet sind, einen elektrischen Kontakt zu konischen Polen von Autobatterien herzustellen, insbesondere solche Klemmen, bei denen der Anziehprozess während der Montage mit einer tangentialen Gleitbewegung relativ zur Poloberfläche verbunden ist.As battery terminals for use in motor vehicles, for example, forged components are used. These forging clamps are very stable, but relatively heavy. Battery pole terminals are also known, which are designed to make electrical contact with conical poles of car batteries, in particular those terminals in which the tightening process is connected during assembly with a tangential sliding movement relative to the pole surface.
Es wird angestrebt, einen Polklemmenaufbau bereitzustellen, der eine abgleitfeste Fixierung eines elektrischen Kontakts auf konusförmigen Batteriepolen ermöglicht. Bei bekannten Polklemmen ist bekannt, dass beim Anziehprozess, d. h. nach dem Aufschieben der Polklemme auf den Pol und während der Betätigung eines Anzugsmechanismus, die Polklemmen ohne aufwändige Vorkehrungen vom Pol abgleiten. Weiterhin zeigt sich, dass nach der Montage auf den Pol die Polklemmen keine ausreichend hohe Klemmkraft erzeugen, um den Anforderungen an die Klemmfestigkeit zu genügen.It is an object of the invention to provide a pole terminal structure which permits a sliding-resistant fixation of an electrical contact on cone-shaped battery poles. In known pole terminals, it is known that during the tightening process, i. H. after pushing the pole terminal onto the pole and during the actuation of a tightening mechanism, slide the pole terminals out of the pole without any elaborate precautions. Furthermore, it shows that after mounting on the pole, the pole terminals do not generate a sufficiently high clamping force to meet the requirements of the clamping strength.
In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass im automobilen Einsatz die mechanisch und elektrisch zuverlässige Kontaktierung der Batterie zur Versorgung der elektrischen Systeme einen sicherheitsrelevanten Stellenwert hat. Bei den Fahrzeugherstellern sind Batteriesysteme mit konusförmigen Polen, z. B. gemäß
Eine mechanisch feste und gleichzeitig reversibel lösbare elektrische Kontaktierung solcher Pole muss daher reibschlüssig realisiert werden. Neben den relativ weichen und in gewissen Grenzen formbaren Bleipolen werden zukünftig deutlich härtere Pole, z. B. Pole aus Messing, einen zunehmend höheren Marktanteil haben. Letztere erschweren eine feste reibschlüssige Kontaktierung, da plastische Einformungseffekte, wie bei Bleipolen, kaum realisierbar sind. Gleichzeitig schränkt die Funktion als elektrischer Stromabnehmer die Auswahl möglicher Werkstoffe und Oberflächenmodifikationen stark ein. Bekannt ist zudem der Einsatz von Metallwerkstoffen, wie z. B. verzinnte Cu- oder Al-Legierungen, in Schmiede- und Stanz-Biege-Fertigung.A mechanically fixed and simultaneously reversible detachable electrical contacting of such poles must therefore be realized by friction. In addition to the relatively soft and within certain limits malleable lead poles significantly harder poles, z. As poles made of brass, have an increasingly higher market share. The latter complicate a firm frictional contact, since plastic Einformungseffekte, as with lead poles, are hardly feasible. At the same time, the function as an electric current collector greatly restricts the selection of possible materials and surface modifications. Also known is the use of metal materials, such. B. tin-plated Cu or Al alloys, in forging and stamping-bending production.
Besondere Herausforderungen für die mechanische Festigkeit der Polverbindung gegen Abgleiten entstehen durch Belastungen im Betrieb, wie bspw. durch Vibrationen, thermische Dehnungszyklen, sowie insbesondere durch überhöhte Kräfte bei der Handhabung und unter Crash-Bedingungen. Letztere Herausforderungen sind als standardisierte Testanforderungen bzgl. Verdrehmoment und Abzugskraft formuliert. Diese müssen nicht nur beim erstmaligen Verbinden, sondern auch nach mehrfachen An- und Ablösevorgängen von dem gleichen Klemmmechanismus gewährleistet werden. Es muss folglich die Alterung der Bauteile berücksichtigt werden.Particular challenges for the mechanical strength of the pole connection against sliding caused by stresses during operation, such as by vibration, thermal expansion cycles, and in particular by excessive forces during handling and under crash conditions. The latter challenges are formulated as standardized test requirements with regard to torque and pull-off force. These must be guaranteed not only when connecting for the first time, but also after multiple attachments and detachments of the same clamping mechanism. Consequently, the aging of the components must be taken into account.
Die Klemmenmontage auf den Pol sollte unkompliziert und schnell zu bewerkstelligen sein. Das bedeutet im Einzelnen unter anderem den Gebrauch von Standardwerkzeugen, wie bspw. Schraubern, die Nutzung nur eines Bedienelements, wie bspw. einer Verschraubung bzw. eines Hebels, mit zumutbaren manuellen Kräften und Momenten zu deren Bedienung und keine aufwändigen Positionierungs- oder Haltehilfen. Schließlich sollte der korrekte Sitz nach dem Festziehen durch leicht einsehbare optische Kriterien, z. B. hinsichtlich Spaltbreite, Hebelposition, Klemmensitz auf dem Pol, überprüfbar sein.The terminal mounting on the pole should be uncomplicated and fast to accomplish. This means, in particular, the use of standard tools, such as screwdrivers, the use of only one operating element, such as. A screw or a lever, with reasonable manual forces and moments for their operation and no complex positioning or holding aids. Finally, the correct fit after tightening by easily visible optical criteria, eg. B. in terms of gap width, lever position, terminal seat on the pole, be verifiable.
Der Zuziehvorgang selbst führt in der Praxis häufig zum partiellen bis vollständigen Abgleiten der Klemme vom Pol. Der Grund dafür liegt in der Kegelform des Pols, die bei Klemmkräften FA senkrecht zur Polachse neben den flächennormalen Kontaktkräften immer auch eine Kraftkomponente in abgleitende Polachsrichtung nach sich zieht. Es wird hierzu auf
Die mechanische Klemmfestigkeit kann durch maximale Anpresskräfte bei maximalen Reibkoeffizienten an den Polkontaktflächen optimiert werden. Herausforderung ist hierbei die Realisierung als kompakter Mechanismus, der auch in Leichtbauweise, z. B. mit Blechwerkstoffen, darstellbar ist, bspw. durch Zuzug einer tangentialen Umschlingung.The mechanical clamping strength can be optimized by maximum contact forces at maximum friction coefficients at the pole contact surfaces. The challenge here is the realization as a compact mechanism, which also in lightweight construction, z. B. with sheet materials, can be displayed, for example. By addition of a tangential looping.
Vor dem Hintergrund dieser Anforderungen sind eine Aufteilung der Funktionen Anpresskraftaufbringung und elektrische bzw. mechanische Polkontaktierung auf zwei getrennte Komponenten: Klemmkraftkomponente, im Folgenden auch als Kraftelement bezeichnet, und Kontaktierkomponente, im Folgenden auch als Zwischenelement bezeichnet, bekannt.Against the background of these requirements, a division of the functions Anpresskraftaufbringung and electrical or mechanical Polkontaktierung on two separate components: clamping force component, hereinafter also referred to as a force element, and Kontaktierkomponente, hereinafter also referred to as an intermediate element known.
Durch die strukturelle Aufteilung in zwei aufeinander abgestimmte Designelemente lassen sich die jeweiligen Eigenschaften funktionsspezifisch durch Werkstoff- und Geometriegestaltung optimieren. Im Vordergrund standen dabei bisher der elektrische Klemmenwiderstand, nämlich Gestaltung Kontaktierkomponente, und die mechanische Klemmfestigkeit, nämlich Gestaltung Klemmkraftkomponente. Due to the structural division into two coordinated design elements, the respective properties can be optimally optimized by material and geometry design. In the foreground were so far the electrical terminal resistance, namely design Kontaktierkomponente, and the mechanical clamping strength, namely design clamping force component.
Die Druckschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund wird eine Polklemme gemäß Anspruch 1 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.Against this background, a pole terminal according to claim 1 is presented. Embodiments emerge from the dependent claims and from the description.
Die vorgestellte Polklemme dient zum Bereitstellen eines elektrischen Kontakts zu einem Pol. Die Polachse bzw. Mittelachse des Pols definiert dabei eine axiale Richtung. Die Polklemme umfasst ein Kraftelement und ein Kontaktierelement. Das Kraftelement, das dazu dient, eine Kraft auf das Kontaktierelement zu übertragen, umfasst einen Kompressionsbereich und einen Kraftbereich. Das Kontaktierelement dient dazu, den elektrischen Kontakt zum Batteriepol bereitzustellen, den Stromtransport zu gewährleisten und den mechanischen Reibkontakt mit der Poloberfläche sowie die Kontaktfläche zum Kraftelement zu gestalten. Es weist einen Grundkörper auf, der eine Aufnahme zum Aufnehmen des Pols aufweist, wobei in dem Grundkörper eine Anzahl von Trennfugen vorgesehen ist. Diese Trennfugen, die typischerweise im wesentlichen in axialer Richtung, d. h. im Wesentlichen parallel zur Polachse ausgerichtet sind, wenn das Kontaktierelement auf dem Pol angeordnet ist, erleichtern die Verformung des Kontaktierelements, sobald die Polklemme betätigt wird, d. h. wenn das Kraftelement eine eingeleitete Kraft auf das Kontaktierelement überträgt. Bei dieser Betätigung schmiegt sich das Kontaktierelement bzw. die zwischen den Trennfugen gebildeten Segmente des Kontaktierelements an den Pol an. Die Segmente werden gegen den Pol gedrückt, ohne dass es zu einem Gleiten der Segmente über die Poloberfläche kommt.The presented pole terminal serves to provide an electrical contact to a pole. The pole axis or central axis of the pole defines an axial direction. The pole terminal comprises a force element and a contact element. The force element, which serves to transmit a force to the contact element, comprises a compression region and a force region. The contact element serves to provide the electrical contact to the battery pole, to ensure the current transport and to make the mechanical friction contact with the pole surface and the contact surface to the force element. It has a base body which has a receptacle for receiving the pole, wherein a number of parting lines are provided in the base body. These joints, which are typically substantially in the axial direction, d. H. are aligned substantially parallel to the pole axis, when the contacting is arranged on the pole, facilitate the deformation of the contacting, as soon as the pole terminal is actuated, d. H. when the force element transmits an introduced force to the contacting element. During this actuation, the contacting element or the segments of the contacting element which are formed between the parting lines conforms to the pole. The segments are pressed against the pole, without causing the segments to slide over the pole surface.
Bei der vorgestellten Polklemme sind das Kraftelement und das Kontaktierelement derart zueinander angeordnet, dass das Kraftelement zumindest abschnittsweise das Kontaktierelement umgibt und dass das Kraftelement und das Kontaktierelement zumindest abschnittsweise über jeweilige Kontaktflächen miteinander verbunden sind, entlang denen das Kraftelement und das Kontaktierelement beim Betätigen der Polklemme sich relativ zueinander bewegen. Dies bedeutet, dass beim Betätigen bzw. Zuziehen der Polklemme eine Relativbewegung zwischen Kraftelement und Kontaktierelement, typischerweise eine Gleitbewegung entlang der einander zugewandten Kontaktflächen erfolgt.In the presented pole terminal, the force element and the contact element are arranged to each other such that the force element at least partially surrounding the contact element and that the force element and the contact element are at least partially connected to each other via respective contact surfaces along which the force element and the contact element upon actuation of the pole terminal itself move relative to each other. This means that upon actuation or closing of the pole terminal takes place a relative movement between the force element and contacting element, typically a sliding movement along the facing contact surfaces.
Mit der vorgestellten Polklemme können, zumindest in einigen der Ausführungen, die eingangs genannten Probleme gelöst werden. Der Montageprozess wird vereinfacht, indem die Abgleittendenz reduziert wird, der Widerstand gegen äußere Abzugskräfte oder Verdrehmomente wird erhöht. Insbesondere ermöglicht die beschriebene Polklemme auch die Realisierung einer entsprechenden Polklemme mit Blechbiege-Bauteilen.With the presented pole terminal, at least in some of the embodiments, the problems mentioned above can be solved. The assembly process is simplified by reducing the tendency to slip, the resistance to external pull-off forces or twisting torques is increased. In particular, the pole terminal described also allows the realization of a corresponding pole terminal with sheet metal bending components.
Die vorgestellte Polklemme baut auf der funktionalen Aufteilung in zwei Designelemente, nämlich in ein Kraftelement und ein Kontaktierelement, auf. Grundsätzlich ist dabei ein einteiliger bzw. einstückiger oder ein mehrteiliger, insbesondere ein zweiteiliger Aufbau möglich. Dabei können beide Komponenten auch aus mehreren Teilkomponenten bestehen. Die Polklemme geht in der Abstimmung der beiden Designelemente durch Spezifizieren der Aspekte Kontaktgeometrie und Reibung über den Stand der Technik hinaus: So werden konstruktive Maßnahmen beschrieben, die das Zuzugsverhalten bei der Montage sowie das sich dabei ergebende Gleitverhalten adressieren und damit auch die zuverlässige Bereitstellung der notwendigen Klemmfestigkeit und elektrischen Kontaktierung.The presented pole terminal is based on the functional division into two design elements, namely a force element and a contacting element. Basically, a one-piece or one-piece or a multi-part, in particular a two-part construction is possible. Both components can also consist of several subcomponents. The pole terminal goes beyond the state of the art in the coordination of the two design elements by specifying the aspects of contact geometry and friction: Constructive measures are described which address the fitting behavior during assembly as well as the resulting sliding behavior and thus the reliable provision of the necessary Clamping strength and electrical contact.
Es wird somit die Gestaltung einer Polklemme beschrieben, die sich in einfacher Weise auf dem Pol positionieren und ohne Abgleiten montieren lässt und die gleichzeitig die Klemmverbindung im Hinblick auf ihre mechanische Klemmfestigkeit und ihren elektrischen Kontaktwiderstand optimiert, wobei die vorstehend genannten Nachteile, zumindest in einigen der Ausführungen, vermieden werden. Eine solche Polklemme kann insbesondere auch aus Blechbiege-Bauteilen realisiert werden.It is thus described the design of a pole terminal, which can be easily positioned on the pole and mount without sliding and simultaneously optimizes the clamping connection in terms of their mechanical clamping strength and their electrical contact resistance, the disadvantages mentioned above, at least in some of Designs, to be avoided. Such a pole terminal can be realized in particular from sheet metal bending components.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained not only in the combination given, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Figurenlistelist of figures
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1 zeigt einen Pol mit Polklemme zur Verdeutlichung der Kräftewirkung auf Kontaktflächen.1 shows a pole with Polklemme to illustrate the force on contact surfaces. -
2 eine Ausführungsform eines Kontaktierelements.2 an embodiment of a contacting element. -
3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine geometrische Gestaltung eines Kontaktierelements, das eine Kegelform eines Pols gegenüber einem Kraftelement kompensiert.3 shows a schematic representation of a geometric design of a contacting, which compensates a cone shape of a pole relative to a force element. -
4 zeigt eine weitere Ausführung der vorgestellten Polklemme.4 shows a further embodiment of the presented pole terminal. -
5 zeigt eine Polklemme, die nach dem Zangenprinzip arbeitet.5 shows a Polklemme that works on the pliers principle. -
6 zeigt eine Polklemme, die nach dem Zugprinzip arbeitet.6 shows a Polklemme that works on the train principle.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Auf der rechten Seite der
Die Trennfugen
Es können in Ausgestaltung Maßnahmen zum Fixieren des Kraftelements
Die Darstellung zeigt weiterhin auf der rechten Seite im Schnitt ein besonders ausgebildetes Kontaktierelement
In
Der Kompressionsbereich
Die vorgestellte Polklemme umfasst alle Ausführungen des Kraftelements, bei denen der Klemmkraftaufbau mit einer □ächigen Relativbewegung zwischen Kontaktfläche des Kraftelements und Poloberfläche verbunden ist. Dazu gehören insbesondere Kraftelemente, die auf dem Prinzip der Umschlingung beruhen. Der Aufbau einer zur Polachse normalen Kraftwirkung geschieht hier durch Betätigung eines Anzugmechanismus, etwa durch Zuziehen oder Verspannen einer Schlinge, womit der Aufbau einer tangentialen Spannung in der Umschlingung eine zugehörige Längung und damit eine Relativbewegung zwischen Schlinge und Poloberfläche bezüglich des Umfangswinkels, ein sogenanntes Längungsgleiten, verbunden ist. Insbesondere im Fall einer Schrägverschraubung als Anzugmechanismus kommt es neben der Längung auch zu einer Scherung und damit verbunden zu einem Schergleiten.The presented pole terminal comprises all embodiments of the force element in which the clamping force structure is connected to a □ lächigen relative movement between the contact surface of the force element and pole surface. These include in particular force elements that are based on the principle of wrap. The structure of a force normal to Polachse force occurs here by actuation of a tightening mechanism, such as by pulling or clamping a loop, whereby the structure of a tangential stress in the loop an associated elongation and thus a relative movement between the loop and pole surface with respect to the circumferential angle, a so-called longitudinal sliding, connected is. In particular, in the case of a diagonal screw as a tightening mechanism it comes in addition to the elongation also to a shear and thus connected to a sliding.
Die vorgestellte Polklemme kann in Ausgestaltung folgende charakteristische Eigenschaften aufweisen, die in beliebigen Kombinationen auftreten können.The presented pole terminal can have the following characteristics in design, which can occur in any combination.
Kontaktierelement mit Trennfugen im KontaktbereichContacting element with joints in the contact area
Das Kontaktierelement ist mindestens im Bereich des Kraftelementkontakts entlang der Umfangsrichtung durch Unterbrechung des strukturellen Werkstoffzusammenhalts, durch sogenannte Trennfugen, in mindestens zwei Kontaktsektionen bzw. Kontaktsegmente, in sogenannte Kontaktfinger, unterteilt, wobei die Kontaktsegmente zur gleichen oder auch zu mehreren getrennten Teilkomponenten gehören können. Auf diese Weise sind die radialen Positionen und Deformationen der einzelnen Kontaktsegmente im Klemmkontaktbereich kräftemäßig weitgehend gegeneinander entkoppelt. So werden die zur Polachse normalen Anteile der vom äußeren Kraftelement generierten Kontaktkräfte auf der Außenseite des Kontaktierelements weitgehend ohne Schwächung durch strukturmechanische Deformationskräfte als Anpresskraft des Kontaktierelements auf die Poloberfläche weitergereicht. Insbesondere können dadurch radiale Polvariationen bei der Kontaktierung der Poloberfläche durch die Kontaktsegmente ausgeglichen werden bei minimalen Anpresskraftverlusten. Umgekehrt sind auch die notwendigen Abzugskräfte bei der Demontage der Klemme vom Pol nach dem Lösen des Kraftelements nur noch durch die elastischen Restkontaktkräfte zwischen Pol und Kontaktfingern bestimmt.The contact element is at least in the region of the force element contact along the circumferential direction by interrupting the structural material cohesion, divided by so-called parting lines, in at least two contact sections or contact segments, so-called contact fingers, wherein the contact segments may belong to the same or to several separate sub-components. In this way, the radial positions and deformations of the individual contact segments in the clamping contact region are largely decoupled from each other in terms of power. Thus, the normal to the pole axis portions of the contact force generated by the external force element on the outside of the contacting substantially largely passed without weakening by structural deformation forces as the contact pressure of the contacting on the pole surface. In particular, this radial polar variations in the contact of the pole surface can be compensated by the contact segments with minimal contact force losses. Conversely, the necessary withdrawal forces during disassembly of the terminal from the pole after release of the force element are determined only by the elastic residual contact forces between the pole and contact fingers.
Je nach gewünschtem Verhalten bei der Montage lassen sich zwei Ausführungen der Trennfugen jeweils als Dehnfugen oder als Schrumpffugen unterscheiden und in ihrer jeweiligen Funktion optimieren. Je nach Optimierung des Gesamtdesigns auf den Montageprozess können beide Varianten gemeinsam oder ausschließlich auftreten:
- 1a) Bei der Montage werden durch axiales Aufschieben des Kontaktelements auf den Pol die Kontaktfinger durch Abgleiten auf der konischen Polober□äche radial nach außen bewegt und die Dehnfugen dadurch in Umfangsrichtung geweitet. Vorteil: Vorfixierung durch elastische Klemmkräfte, die ein Verrutschen der Klemme durch die beim anschließenden Anziehen des Kraftelements wirkenden äußeren Kräfte erschweren.
- 1b) Durch das Anziehen des Kraftelements bei der Montage werden die Kontaktsegmente in radialer Richtung auf die Polober□äche hinbewegt und noch offene innere Kontakte zwischen Pol und Zwischenelement dadurch geschlossen. Das erfordert die Auslegung der Trennfugen als hinreichend breite Schrumpffugen.
- 1a) During assembly, the contact fingers are moved by sliding axially on the conical Polober □ surface radially outwards by axial sliding of the contact element on the pole and the expansion joints thereby widened in the circumferential direction. Advantage: Pre-fixing by elastic clamping forces, which make it difficult for the clamp to slip due to the external forces acting on the subsequent tightening of the force element.
- 1b) By tightening the force element during assembly, the contact segments are moved in the radial direction on the Polober □ ache and still open inner contacts between the pole and intermediate element thereby closed. This requires the design of the joints as sufficiently wide shrinking joints.
Einkopplung der Tangentialbewegung zwischen Kraftelement und Pol vom Zwischenelement.Coupling of the tangential movement between the force element and pole of the intermediate element.
Die Kontakt□nger sollen beim Anzugsprozess nach dem Aufschieben auf den Polkonus möglichst wenig oder gar nicht auf der Polober□äche gleiten. Dies kann durch folgende Eigenschaften, die einzeln oder in Kombination auftreten können, erreicht werden:
- 2a) Die innere Reibung µi zwischen Kontaktierelement und Polfläche ist großer als die entsprechend zu gestaltende äußere Reibung µa zwischen Kraftelement und Kontaktierelement. Dies geschieht bspw. durch konstruktive Maßnahmen, wie z. B. durch die Wahl von Werkstoff, Beschichtung, Rauigkeiten, Verwendung von Schmierstoffen. Damit wird ermöglicht, dass das Klemmkraftelement während des Anzugsprozesses auf der Außenseite des Kontaktierelements großflächig gleiten kann, während gleichzeitig die Kontaktierung an der Poloberfläche im oder nahe am Haftzustand bleibt. Mit einer generellen Minimierung von µa kann darüber hinaus sogar der Anteil der vom Zuzugsmechanismus aufgebrachten Tangentialkraft minimiert werden, der von der tangentialen Reibvorspannung im äußeren Reibkontakt kompensiert wird. Dadurch steht ein höherer Kraftanteil für die strukturmechanische Umleitung als Normalkraft in den inneren Kontakt zur Verfügung. Mit einer davon unabhängigen generellen Maximierung von µi kann die Halbtreibkraft maximiert werden, die nach der Montage zum Abgleiten des Zwischenelements vom Pol zu überwinden ist.
- 2b) Durch eine in entsprechender Richtung abgerundete geometrische Gestaltung der Kontaktfinger zusammen mit einer konstruktiven Drehmöglichkeit der Finger um die jeweilige Rundungsachse kann die tangentiale Zuziehbewegung des Kraftelements bei der Montage in eine Abroll-Bewegung der Kontaktfinger auf der Poloberfläche umgesetzt werden. Die Kinematik des Abrollens kann insbesondere durch den axialen Verlauf von Kontakt□ächenradien und Dicke der Kontaktfinger an die Zuziehbewegung des Kraftelements angepasst und auf eine optimale Druckverteilung am Ende des Montageprozesses hin optimiert werden.
- 2c) entsprechend 2b, jedoch befindet sich zwischen Kontaktfinger und Poloberfläche eine zusätzliche Pressfläche des Kontaktelements, auf dessen Außenseite die Kontaktfinger abrollen und dessen Innenseite den eigentlichen Reibschluss zur Poloberfläche herstellt. In dieser Weise wird eine strukturelle Trennung entsprechend den Teilfunktionen „Abstützen der äußeren Kräfte am Pol“ und „Entkopplung von Tangentialkräften zwischen Kraftelementkontakt und Polkontakt“ eingeführt, die eine weitergehende konstruktive Optimierung der Teilfunktionen im Vergleich zu Punkt 2b ermöglicht.
- 2a) The internal friction μ i between the contacting element and the pole face is greater than the corresponding external external friction μ a between the force element and the contacting element. This happens, for example. By constructive measures such. B. by the choice of material, coating, roughness, use of lubricants. This makes it possible for the clamping force element to slide over a large area on the outside of the contacting element during the tightening process, while at the same time the contacting at the pole surface remains in or near the adhesion state. In addition, with a general minimization of μ a , even the proportion of the tangential force applied by the feed mechanism can be minimized, which is compensated by the tangential frictional bias in the outer frictional contact. As a result, a higher proportion of force is available for the structural mechanical diversion as a normal force in the inner contact. With an independent general maximization of μ i , the half-drive force can be maximized, which must be overcome after assembly to slide the intermediate element from the pole.
- 2b) By a rounded in a corresponding direction geometric design of the contact fingers together with a constructive rotation possibility of the fingers around the respective rounding axis, the tangential closing movement of the force element can be implemented during assembly in a rolling movement of the contact fingers on the pole surface. The kinematics of unwinding can be adjusted in particular by the axial course of the contact surface radii and the thickness of the contact fingers to the closing movement of the force element and optimized for optimum pressure distribution at the end of the assembly process.
- 2c) according to FIG. 2b, however, an additional pressing surface of the contact element is located between the contact finger and the pole surface, on the outer side of which the contact fingers roll and whose inner side produces the actual frictional connection with the pole surface. In this way, a structural separation according to the sub-functions "supporting the external forces at the pole" and "decoupling of tangential forces between force element contact and pole contact" is introduced, which allows a more constructive optimization of the sub-functions compared to point 2b.
Maßnahmen zur Fixierung des Kraftelements in axialer Polrichtung während des AnzugsprozessesMeasures for fixing the force element in the axial pole direction during the tightening process
Durch die spezielle Geometrie des inneren Kontaktierelements soll das Abgleiten des äußeren Kraftelements in axiale Polrichtung während des Zuzugs verhindert werden. Dies kann durch zwei Maßnahmen geschehen:
- 3a) Das innere Kontaktelement kompensiert geometrisch die Konusform des Pols gegenüber der Kontakt□läche des äußeren Klemmkraftelements. Auf der Außenseite des Kontaktierelements können dadurch Klemmkräfte normal zur Polachse aufgebracht werden, ohne dass das entsprechende äußere Klemmkraftelement eine axiale Kraft in abgleitender Richtung erfährt. Insbesondere ist aus Toleranzgründen auch eine Überkompensation möglich und sinnvoll, die unter Anzugsbedingungen eine zum Polboden gerichtete Nettokraft auf das äußere Kraftelement generiert.
- 3b) Das innere Kontaktelement stellt geometrisch in axialer Polrichtung einen Formschluss mit dem äußeren Kraftelement her, bspw. durch eine Halteklammer, eine Stufe, eine umgekehrte Konusform oder eine Nut. Dadurch wird ein axiales Abgleiten des Kraftelements beim Anziehprozess und im Klemmzustand verhindert, während ein tangentiales Gleiten weiterhin möglich bleibt. Der Formschluss kann ausdrücklich auch durch die in Punkt 4 nachstehend geforderten Klemmabgänge dargestellt werden. insbesondere durch einen Klemmabgang an der Poloberseite.
- 3a) The inner contact element geometrically compensates the cone shape of the pole with respect to the contact surface of the outer clamping force element. Clamping forces normal to the polar axis can thereby be applied to the outside of the contacting element, without the corresponding external clamping force element experiencing an axial force in the sliding-down direction. In particular, for tolerance reasons, overcompensation is possible and useful, which generates a net force directed to the bottom of the pole under tightening conditions on the external force element.
- 3b) The inner contact element provides geometric in the axial pole direction a positive connection with the outer force element ago, for example. By a retaining clip, a step, a reverse cone shape or a groove. As a result, an axial sliding of the force element during the tightening process and in the clamping state is prevented, while a tangential sliding remains possible. The fit can be express also be represented by the terminal outlets required in point 4 below. in particular by a terminal outlet on the pole top.
Gestaltung des Kontaktelements für Stromableitung und Einleitung der mechanischen LastenDesign of the contact element for current dissipation and initiation of the mechanical loads
Das Kontaktierelement besitzt oberhalb und/oder unterhalb des Anpressbereichs einen Abgang zur Stromableitung sowie zum Einleiten der äußeren mechanischen Lasten. Auf diese Weise werden letztere über den Kontakt zum Pol direkt am Pol abgestützt. Die Batterieströme müssen dann nur den Kontaktwiderstand zwischen Pol und Kontaktelement passieren. Beides kann durch konstruktive Gestaltung der inneren Kontakt□äche des Zwischenelements gezielt optimiert werden, so dass die Kontaktreibung maximal und der Übergangswiderstand minimal ist.The contacting element has above and / or below the Anpressbereichs a departure for the current dissipation and for introducing the outer mechanical loads. In this way, the latter are supported via the contact with the pole directly on the pole. The battery currents must then pass only the contact resistance between the pole and contact element. Both can be specifically optimized by constructive design of the inner contact surface of the intermediate element, so that the contact friction is maximum and the contact resistance is minimal.
Formschlüssige Verdrehsicherung des Kraftelements auf dem KontaktelementPositive rotation of the force element on the contact element
Das Kontaktierelement enthält eine konstruktive Ausprägung. die als formschlüssige Verdrehsicherung des Kraftelements um die Polachse relativ zum Kontaktierelement dient. Ein solcher Abstützkontakt kann beispielsweise durch eine oder mehrere axiale Fortsatz am oberen oder unteren Begrenzungsrand des Kontaktierelements realisiert werden, welche sich in entsprechende Aussparungen des Zwischenelements gegen Verdrehung abstützen. Die Abstützung kann auch direkt am Klemmabgang erfolgen.The contacting element contains a constructive expression. which serves as a positive rotation of the force element about the pole axis relative to the contact element. Such a support contact can be realized for example by one or more axial extension on the upper or lower boundary edge of the contacting, which are supported in corresponding recesses of the intermediate element against rotation. The support can also be made directly at the terminal outlet.
Positionierhilfe beim axialen Aufschieben des Kontaktelements auf den PolPositioning aid in the axial sliding of the contact element on the pole
Das Kontaktierelement enthält konstruktive Ausprägungen zur Abstützung am Polboden und/oder zur Abstützung an der Oberseite als Anschlag beim Aufschieben der Klemmen auf den Pol. Beide wirken einzeln oder in Kombination als Positionierhilfe der Klemme in Polachsrichtung. Das vereinfacht die Kontrolle des Montageprozesses in Bezug auf die Sitzhöhe und der achsparallelen Ausrichtung der Klemme.The contacting contains constructive forms for support on the bottom of the pole and / or for support on the top as a stop when sliding the terminals on the pole. Both act individually or in combination as a positioning aid of the terminal in Polachsrichtung. This simplifies the control of the assembly process with regard to the seat height and the paraxial alignment of the clamp.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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