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Die Erfindung betrifft eine Batteriepolklemmenanordnung mit einer Batteriepolklemme und einem Batteriesensor, die miteinander verbunden sind und zusammen die Batteriepolklemmenanordnung bilden.
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Stand der Technik
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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 von einer Batteriepolklemme oder Batterieklemme.
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Batteriepolklemmen werden bspw. dazu verwendet, um elektronische Batteriesensoren oder Erdungskabel an den Batteriepol eines Kraftfahrzeugs anzuschließen. Die Hauptfunktion der Batteriepolklemme besteht darin, während des Betriebs der Batterie einen elektrischen Strom von dem Batteriepol zu dem Erdungskabel oder dem Batteriesensor zu leiten. Hierbei hält die Batteriepolklemme Ziehkräften des Erdungskabels, des Batteriesensors und anderen Lasten beim Zusammenbau und bei der Wartung während der Betriebsdauer des Fahrzeugs, in dem die Batterie verbaut ist, stand.
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Zu beachten ist, dass bekannte, derzeit erhältliche Batteriepolklemmen, die üblicherweise einen Klemmmechanismus umfassen, einige Befestigungsanforderungen der Erstausrüster bzw. OEMs (OEM: Original Equipment Manufanufacturer) nicht erfüllen. Daher wird eine universelle Lösung gesucht, die die Anforderungen aller Kunden erfüllt.
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Alle Batteriepolklemmen, die zur Zeit verfügbar sind, basieren auf Reibung, was bedeutet, dass die Stärke der Verbindung hauptsächlich auf der Kraft, die auf den Pol durch Schrauben oder durch einen Auslegerarm ausgeübt wird, der Form des Klemmkörpers und dem Reibungskoeffizienten zwischen dem Pol und dem Klemmmechanismus beruht. Daher sind diese Verbindung hinsichtlich der mechanischen Fixierung beschränkt und in hohem Maße abhängig von der Oberflächenqualität und Materialgrößen, wie bspw. einem plastischen Verformen.
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Aus der Druckschrift
EP 2 396 857 B1 ist eine Vorrichtung zur Befestigung eines Bolzens in einer Polklemme bekannt. Diese Vorrichtung umfasst eine Polklemme zum Anschluss an einen Batteriepol, eine Elektronikeinheit, die mit der Polklemme verbunden ist, einen Bolzen zum Anschluss eines Batteriekabels, wobei der Bolzen über eine Verbindung mit der Polklemme mechanisch befestigt ist, und zumindest einen Isolierkörper, der den Bolzen und die Polklemme voneinander isoliert. Es sind weiterhin Mittel zur Verdrehsicherung des Bolzens gegenüber der Polklemme vorgesehen.
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Um den Betrieb einer Batterie im Kraftfahrzeug zu überwachen, sind sogenannte Batteriesensoren bekannt. Diese müssen elektrisch mit der Batterie verbunden werden. Weiterhin erscheint es zweckmäßig, den Batteriesensor in der Nähe der zu überwachenden Batterie anzuordnen.
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Bekannte Polklemmen bzw. Batteriepolklemmen verfügen über Schraubverbindungen, um das Sensorgehäuse eines Batteriesensors an der Polklemme zu befestigen. Dies erfordert jedoch zu viel Raum für die Befestigung. Außerdem können Schraubverbindungen bei hohen Laten, die bspw. durch das Gehäuse verursacht werden, und bei Temperaturschwankungen während der Betriebsdauer sich lösen.
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Die Druckschrift
EP 2 219 269 B1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbinden mindestens zweier elektrischer Anschlüsse, nämlich einer Polklemme mit einem Messwiderstand. Die beiden Anschlüsse sind dabei mittels Durchsetzfügens miteinander verbunden, Die Polklemme weist zumindest eine Öffnung auf, in der der andere Anschluss mittels Durchsetzfügens zumindest teilweise verformt ist. Die Öffnung ist mit einer Anfassung versehen und der andere Anschluss bildet durch Durchsetzfügen im Bereich der Anfassung einen Hinterschnitt aus.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird eine Batteriepolklemmenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
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Die vorgestellte Batteriepolklemmenanordnung umfasst eine Batteriepolklemme und einen Batteriesensor, die miteinander verbunden sind und im zusammengebauten Zustand eine Einheit, die Batteriepolklemmenanordnung, bilden. Die Anordnung ist dazu ausgebildet, eine sichere Verbindung zwischen der Batteriepolklemme und dem Batteriesensor zu gewährleisten. Auf diese Weise wird der insbesondere elektronische Batteriesensor mechanisch und elektrisch mit einem Batteriepol eines Kraftfahrzeug verbunden. Es wird somit ein elektrischer Kontakt und eine mechanische Befestigung bereitgestellt.
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Daneben besteht eine der Hauptaufgaben der Batteriepolklemme als Komponente der Batteriepolklemmenanordnung darin, Zugkräften vom Massekabel, dem Batteriesensor und von anderen Lasten, insbesondere beim Zusammenbau und bei der Wartung, während der Betriebsdauer des Kraftfahrzeugs standzuhalten.
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Die Batteriepolklemme als eine Komponente der Batteriepolklemmenanordnung weist einen Klemmkörper zum Kontaktieren eines Pols einer Batterie und einen Haltearm auf. Dieser Haltearm ist mit dem Klemmkörper verbunden, bspw. ist der Haltearm an dem Klemmkörper angeformt. Der Haltearm dient zum Halten des Batteriesensors bzw. eines Anschlusselements, das wiederum mit dem Batteriesensor bzw. einem Gehäuse des Batteriesensors verbunden ist.
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Dieser Haltearm ist derart ausgebildet, dass dieser einen Kontaktbereich aufweist, der in Kontakt zu dem Anschlusselement des Batteriesensors steht, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen dem Anschlusselement und dem Haltearm und damit der Batteriepolklemme besteht. Dieser elektrische Kontakt besteht auch zu dem Batteriepol, der mit der Batteriepolklemme bzw. mit deren Klemmkörper kontaktiert wird.
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Das Anschlusselement ist derart im Gehäuse des Batteriesensors angeordnet bzw. befestigt, dass dieses mit seinen beiden freien Enden jeweils an gegenüberliegenden Seiten aus dem Gehäuse ragt. Ein erstes freies Ende dient zur Bereitstellung eines ersten Befestigungsbereichs mit der Batteriepolklemme, d. h. in diesem Bereich ist das Anschlusselement mit der Batteriepolklemme bzw. mit dem Haltearm der Batteriepolklemme verbunden. Ein zweites freies Ende dient zur Bereitstellung eines zweiten Befestigungsbereichs mit der Batteriepolklemme, d. h. in diesem Bereich ist das Anschlusselement ebenfalls mit der Batteriepolklemme bzw. mit dem Haltearm der Batteriepolklemme verbunden. Weiterhin umfasst das zweite freie Ende einen Anschlussbereich zum Anschließen eines Kabels, wobei das zweite freie Ende durch die Öffnung im Haltearm der Batteriepolklemme durchgeführt. Im Bereich dieser Durchführung ist das Anschlusselement mit der Batteriepolklemme bzw. mit dessen Haltearm verbunden. Dieser Bereich stellt den zweiten Befestigungsbereich dar. In diesem zweiten Bereich ist die Verbindung bspw. durch eine Presspassung gegeben.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuterten 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.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Batteriepolklemmenanordnung nach dem Stand der Technik.
- 2 zeigt die Batteriepolklemmenanordnung aus 1 in vergrößerter Darstellung.
- 3 zeigt eine Ausführung einer Batteriepolklemmenanordnung.
- 4 zeigt Details der Batteriepolklemmenanordnung aus 3.
- 5 zeigt die Batteriepolklemmenanordnung aus 3.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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1 zeigt eine Polklemmenanordnung gemäß dem Stand der Technik, die insgesamt mit Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Die Darstellung zeigt eine Batteriepolklemme 12, die mit einem Batteriesensor 14 über eine Schraubverbindung verbunden ist. Die Schraubverbindung wird mit einem Schaft 16, der zumindest abschnittsweise ein Außengewinde trägt, und einer Mutter 18 bereitgestellt wird. Der Schaft 16 dient auch dazu, einen Anschluss zum Anschließen eines Kabels, bspw. eines Batteriekabels oder eines Masseanschlusskabels bereitzustellen. Anstelle des Schafts 16 kann auch eine Schraube verwendet werden.
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Die gezeigte Batteriepolklemmenanordnung 10 dient dazu, den Batteriesensor 14 mechanisch und elektrisch mit einem Pol einer Batterie eines Kraftfahrzeugs zu verbinden. Dabei soll sichergestellt sein, dass Zugkräften auf Kabel und sonstige Komponenten standgehalten wird. Die Schraubverbindung benötigt viel Raum beim Anziehen der Mutter 18. Weiterhin ist zu beachten, dass die Verschraubung sich lösen kann.
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2 zeigt oben die Polklemmenanordnung aus 1 in vergrößerter Darstellung. Zu erkennen ist wiederum die Batteriepolklemme 12 und der Batteriesensor 14, die über eine Verschraubung mit dem Schaft 16 und der Mutter 18 verbunden sind. Die Darstellung zeigt unten die Batteriepolklemme 12 mit einem Klemmkörper 20, der zur Aufnahme eines Batteriepols dient und der mittels einer Verschraubung 22 zu fixieren ist. Weiterhin ist an dem Klemmkörper 20 ein Haltearm 24 angeformt mit einer Öffnung 26, durch die der Schaft 16 durchgeführt werden kann. Zu beachten ist, dass axiale Kräfte auftreten, wenn die Schraube durch Anziehen der Mutter 18 befestigt wird. Der Haltearm 24 dient zum Halten des Batteriesensors 14 und gewährleistet auf diese Weise, dass der Batteriesensor 14 in der Nähe der Batterie, deren Pol in dem Klemmkörper 20 aufgenommen ist, angeordnet ist.
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3 zeigt eine Ausführungsform der Batteriepolklemmenanordnung, die insgesamt mit der Bezugsziffer 50 bezeichnet ist. Die Darstellung zeigt eine Batteriepolklemme 52 und einen Batteriesensor 54 mit einem Gehäuse 56. Durch das Gehäuse 54 ragt ein Anschlusselement 58, dessen erstes freies Ende 60 auf einer Seite des Gehäuses 54 herausragt und dessen zweites freies Ende 62 auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 54 herausragt und dort als flächiges Element mit einer Durchgangsöffnung 68 in einem Anschlussbereich 69ausgebildet ist. Bei dieser Ausführung ist das Anschlusselement 58 insgesamt als flächiges langgestrecktes Element ausgebildet. Die Durchgangsöffnung 68 bietet eine Möglichkeit zum Anschließen eines Kabels, bspw. eines Batteriekabels oder eines Masseanschlusskabels.
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Die Darstellung der 3 zeigt unten die Batteriepolklemme 52 mit dem Klemmkörper 70, an dem ein Haltearm 72 angeformt ist. In diesem Haltearm 72 ist eine Öffnung 74 vorgesehen, durch die, wie in der Darstellung oben zu erkennen ist, das zweite freie Ende des Anschlusselements 58 ragt. Es ist somit ein erster Befestigungsbereich 80 bei dem ersten freien Ende 60 und ein zweiter Befestigungsbereich 82 bei dem zweiten freien Ende 62 im Bereich des Durchtritts des Anschlusselements 58 durch die Öffnung 74 in dem Haltearm 72 bereitgestellt.
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Die Verbindung zwischen dem Anschlusselement 58 und dem Haltearm 72 im ersten Befestigungsbereich 80 kann bspw. durch eine Lötverbindung, eine Tox-Verbindung, eine Pressverbindung, eine Schweißverbindung oder eine andere geeignete Verbindungsart gegeben sein. Die Verbindung im zweiten Befestigungsbereich 82 zwischen dem Anschlusselement 58 und dem Haltearm 72 kann im Bereich der Öffnung 72 durch eine Presspassung gegeben sein.
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Zu beachten ist, dass das Anschlusselement 58 bislang als ein durchgängiges Element beschrieben wurde, das durch das Gehäuse 56 ragt. Das Anschlusselement 58 kann auch unterbrochen bzw. mehrteilig ausgebildet sein.
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4 zeigt unterschiedliche Details der Batteriepolklemmenanordnung 50 aus 3. 4a zeigt die Batteriepolklemmenanordnung 50 mit der Batteriepolklemme 52 und dem Batteriesensor 54 vor der Montage bzw. vor dem Zusammenfügen der beiden Komponenten. Ein Pfeil 90 verdeutlicht, in welche Richtung der Batteriesensor 54 bewegt wird, so dass das zweite freie Ende 62 des Anschlusselements 58 durch die Öffnung 74 in dem Haltearm 72 gelangt.
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4b zeigt die Batteriepolklemmenanordnung 50, bei der der Batteriesensor 54 mit seinem Anschlusselement 58 in der Öffnung 74 des Haltearms 72 mittels Presspassung fest und sicher sitzt. Diese Presspassung gewährleistet die sichere Verbindung zwischen dem Anschlusselement 54 und damit dem Batteriesensor 54 und dem Haltearm 72 und damit der Batteriepolklemme 52 im zweiten Befestigungsbereich 82.
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4c zeigt die Batteriepolklemmenanordnung wie in 4b, wobei nunmehr im ersten Befestigungsbereich 80 eine sichere Verbindung zwischen dem Anschlusselement 58 und dem Haltearm 72 der Batteriepolklemme 52, bspw. durch Löten, Klemmen, Schweißen, Tox-Verbinden oder eine andere geeignete Verbindungstechnik, gegeben ist.
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4d und 4e zeigen aus unterschiedlichen Blickwinkeln einen Abschnitt der Batteriepolklemme 52 mit dem Klemmkörper 70 und dem Haltearm 72, in dem die Öffnung 74 zum Durchführen eines Abschnitts des Anschlusselements 58, in diesem Fall des zweiten freien Endes 62, vorgesehen ist. Die Darstellungen zeigen einen Auflagebereich 92 mit einem ersten ebenen Abschnitt 94 und einem gebogenen Abschnitt 96, der um die Öffnung 74 herum angeordnet ist. Die beiden Abschnitte 94 und 96 bilden diesen Auflagebereich 92, auf dem das Gehäuse 56 des Batteriesensors 54 aufliegen kann.
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4f zeigt ebenfalls den Abschnitt der Batteriepolklemme 52 mit dem Haltearm 72 und dem Klemmkörper 70, wobei bei dem Haltearm 70 nunmehr ein Kontaktbereich 98 markiert. In diesem Bereich ist ein elektrischer Kontakt zwischen dem Anschlusselement 58 und dem Haltearm 72 und damit der Batteriepolklemme bei einer zusammengesetzten Batteriepolklemmenanordnung 50 gegeben.
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Die Darstellung zeigen, dass der erste Abschnitt 94 des Auflagebereichs und der Kontaktbereich 98 jeweils eben ausgebildet sind und jeweils in einer Ebene liegen, wobei diese beiden Ebenen parallel zueinander ausgerichtet sind.
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In 5 ist in perspektivischer Ansicht die Batteriepolklemmenanordnung 50 neben der Batteriepolklemme 52 als Komponente der Batteriepolklemmenanordnung 50 in zusammengebauten Zustand dargestellt. Die Durchgangsöffnung 68 dient zum Anschluss eines Kabels. Der Haltearm 72 ist an dem Klemmkörper 70 angeformt, so dass sichergestellt ist, dass der Batteriesensor 54 in festem räumlichen Abstand zu dem Batteriepol, der mit dem Klemmkörper 70 kontaktiert wird, und damit zu der Batterie bleibt und der Betrieb dieser Batterie mit dem Batteriesensor 54 überwacht werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2396857 B1 [0006]
- EP 2219269 B1 [0009]
