DE102021110021A1 - Automotive starter battery clamp assembly - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kfz-Starterbatterie-Klemmanordnung (12) mit einer fahrzeugfesten Batteriewanne (30) zur Aufnahme einer Starterbatterie (20), die einen seitlichen Batterie-Keilflansch (22') mit einer zur Horizontalebene (H) in einem Flanschwinkel (A2) geneigten Keilflansch-Klemmfläche (24') aufweist. Die Klemmanordnung (12) weist auf einen Doppelkeil-Klemmschlitten (60) mit einer unteren Gegen-Klemmfläche (62), die komplementär geneigt ist zu der Keilflansch-Klemmfläche (24'), eine oberen Spannklemmfläche (66), die in einem Spannwinkel (A1) zur Horizontalebene (H) geneigt ist, der kleiner als 45° ist, und ein separates Spannelement (70), durch das der Klemmschlitten (60) parallel zu seiner Keilflansch-Klemmfläche (24') spannend bewegt wird.Durch die Hebelwirkung der Spannklemmfläche können sehr hohe Normalkräfte auf die Keilflansch-Verbindung zur Fixierung der Batterie aufgebracht werden.The invention relates to a motor vehicle starter battery clamping arrangement (12) with a vehicle-mounted battery tray (30) for receiving a starter battery (20) which has a lateral battery wedge flange (22') with a flange angle ( A2) inclined wedge flange clamping surface (24'). The clamp assembly (12) has a double wedge clamp carriage (60) with a lower mating clamping surface (62) complementary inclined to the wedge flange clamping surface (24'), an upper clamping clamping surface (66) inclined at a clamping angle ( A1) is inclined to the horizontal plane (H) by less than 45°, and a separate clamping element (70) through which the clamping carriage (60) is moved parallel to its wedge flange clamping surface (24').Through the leverage of the Clamping surface allows very high normal forces to be applied to the wedge flange connection to fix the battery.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kfz-Starterbatterie-Klemmanordnung mit einer fahrzeugfesten Batteriewanne zur Aufnahme einer Starterbatterie.The invention relates to a motor vehicle starter battery clamp arrangement with a vehicle-mounted battery tray for receiving a starter battery.
Unter einer Starterbatterie ist vorliegend eine elektrische Kraftfahrzeug-Batterie zu verstehen, die nicht als Energiequelle für den Traktionsantrieb dient. Der Traktionsantrieb ist beispielsweise ein Verbrennungsmotor. Typische Nennspannungen einer Kfz-Starterbatterie sind 12 V, 24 V oder 48 V. Die Starterbatterie kann unter anderem als Energiequelle für einen elektrischen Startermotor zum Anlassen des Verbrennungsmotors eingerichtet sein. Starterbatterien haben eine begrenzte Lebensdauer, weshalb sie relativ einfach ausgetauscht werden können und daher herstellerübergreifend standardisiert sind. In dem Kraftfahrzeug ist in der Regel im Motorraum eine von oben zugängliche Batteriewanne vorgesehen, die der Aufnahme der Starterbatterie dient. Die standardisierten Starterbatterien weisen in ihrer Bodenebene seitliche Batterie-Keilflansche auf, die aus der Silhouette des Batteriekörpers seitlich herausragen und die eine in einem Flanschwinkel von typisch 45° geneigte Keilflansch-Klemmfläche aufweisen.In the present case, a starter battery is to be understood as meaning an electric motor vehicle battery that is not used as an energy source for the traction drive. The traction drive is, for example, an internal combustion engine. Typical nominal voltages of a motor vehicle starter battery are 12 V, 24 V or 48 V. The starter battery can be set up, among other things, as an energy source for an electric starter motor for starting the internal combustion engine. Starter batteries have a limited service life, which is why they can be replaced relatively easily and are therefore standardized across manufacturers. In the motor vehicle, a battery tray that is accessible from above and serves to accommodate the starter battery is generally provided in the engine compartment. The standardized starter batteries have lateral battery wedge flanges in their floor level, which protrude laterally from the silhouette of the battery body and which have a wedge flange clamping surface inclined at a flange angle of typically 45°.
Aus
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Kfz-Starterbatterie-Klemmanordnung mit verbesserten Kraftschluss zwischen dem batterieseitigen Keilflansch und der Klemmanordnung zu schaffen.In contrast, the object of the invention is to create a motor vehicle starter battery clamping arrangement with an improved frictional connection between the wedge flange on the battery side and the clamping arrangement.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Kfz-Starterbatterie-Klemmanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved according to the invention with a motor vehicle starter battery clamp arrangement having the features of claim 1.
Die erfindungsgemäße Kfz-Starterbatterie-Klemmanordnung weist eine fahrzeugfeste Batteriewanne zur Aufnahme einer Starterbatterie auf. Die Batteriewanne ist in der Regel von oben aus zugänglich, und ist beispielsweise mit einem entfernbaren Deckel verschließbar. Die Batteriewanne dient der Aufnahme der Starterbatterie. Die Starterbatterie weist mindestens einen seitlichen Batterie-Keilflansch mit einer zur Horizontalebene in einem Flanschwinkel geneigten Keilflansch-Klemmfläche auf. Der Flanschwinkel der Keilflansch-Klemmfläche beträgt mindestens 25°, und beträgt typisch ungefähr 45°. Vorzugsweise weist die Starterbatterie mindestens zwei zueinander parallele Batterie-Keilflansche entlang zweier einander gegenüberliegender Längs- oder Querseiten auf.The motor vehicle starter battery clamp arrangement according to the invention has a vehicle-mounted battery tray for accommodating a starter battery. The battery tray is generally accessible from above and can be closed, for example, with a removable cover. The battery tray is used to hold the starter battery. The starter battery has at least one lateral battery wedge flange with a wedge flange clamping surface inclined at a flange angle to the horizontal plane. The flange angle of the wedge flange clamping surface is at least 25°, and is typically about 45°. The starter battery preferably has at least two parallel battery wedge flanges along two opposite longitudinal or transverse sides.
Die Klemmanordnung weist einen Doppelkeil-Klemmschlitten mit einer unteren Gegen-Klemmfläche auf, die komplementär geneigt ist zu der Keilflansch-Klemmfläche, typisch also beispielsweise in einem Winkel von 45° geneigt ist zur terrestrischen Horizontalebene. Ferner weist der Doppelkeil-Klemmschlitten eine obere Spannklemmfläche auf, die in einem Spannwinkel zur terrestrischen Horizontalebene geneigt ist, der vorzugsweise kleiner ist als 45°, und der besonders bevorzugt kleiner ist als der Flanschwinkel der Keilflansch-Klemmfläche bzw. der korrespondierenden Gegen-Klemmfläche. Der Klemmschlitten bewegt sich in seiner Spannbewegung parallel zu seiner Keilflansch-Klemmfläche, wobei er dabei vertikal versetzt. Die Klemmanordnung weist ferner ein separates Spannelement auf, durch das der Klemmschlitten parallel zu seiner Keilflansch-Klemmfläche spannend bewegt werden kann, bzw. in seiner Endposition gehalten wird. Das Spannelement ist vorzugsweise ein Zugelement, das den Doppelkeil-Klemmschlitten in seine Klemmrichtung bzw. in seine Klemmposition zieht. Die Spannbewegung erfolgt vorzugsweise exakt parallel zu der Vertikalebene der Längserstreckung des Batterie-Keilflansches.The clamp assembly includes a double wedge clamp carriage having a lower mating clamping surface which is complementary inclined to the wedge flange clamping surface, typically inclined at an angle of 45° to the terrestrial horizontal plane. Furthermore, the double wedge clamping slide has an upper clamping surface which is inclined at a clamping angle to the terrestrial horizontal plane which is preferably less than 45° and which is particularly preferably smaller than the flange angle of the wedge flange clamping surface or the corresponding counter clamping surface. The clamping carriage moves parallel to its wedge flange clamping surface during its clamping movement, whereby it is vertically offset. The clamping arrangement also has a separate clamping element, by means of which the clamping carriage can be moved parallel to its wedge flange clamping surface or is held in its end position. The clamping element is preferably a tension element that pulls the double-wedge clamping carriage in its clamping direction or in its clamping position. The clamping movement preferably takes place exactly parallel to the vertical plane of the longitudinal extent of the battery wedge flange.
Der Doppelkeil-Klemmschlitten bewirkt durch seine zur Horizontalebene geneigte obenliegende Spannklemmfläche eine Hebelwirkung in Bezug auf die durch das Spannelement aufgebrachte Spannkraft. Hierdurch kann die zwischen der Keilflansch-Klemmfläche und der Gegen-Klemmfläche wirkende Normalkraft ein Vielfaches der Spannkraft des Spannelements betragen. Hierdurch wiederum wird der Kraftschluss zwischen der Keilflansch-Klemmfläche und der korrespondierenden Gegen-Klemmfläche des Klemmschlittens erheblich vergrößert, sodass die Starterbatterie gut gegen Verrutschen parallel zu ihrem sich an mindestens einer in Starterbatterie-Längsrichtung bzw. -Querrichtung erstreckenden Keilflansch gesichert ist.The double-wedge clamping slide causes a leverage effect in relation to the clamping force applied by the clamping element due to its upper clamping surface inclined to the horizontal plane. As a result, the normal force acting between the wedge flange clamping surface and the counter clamping surface can be a multiple of the clamping force of the clamping element. This in turn considerably increases the frictional connection between the wedge flange clamping surface and the corresponding counter-clamping surface of the clamping carriage, so that the starter battery is well secured against slipping parallel to its wedge flange extending on at least one longitudinal or transverse direction of the starter battery.
Vorzugsweise weist die Klemmanordnung eine fahrzeugfeste Gegen-Spannklemmfläche auf, die in dem Spannwinkel der Spannklemmfläche des Klemmschlittens zur Horizontalebene geneigt ist, allerdings komplementär zu der Klemmschlitten-Spannklemmfläche. Während einer Spannbewegung des Klemmschlittens gleitet also die Klemmschlitten-Spannklemmfläche auf der fahrzeugfesten Gegen-Spannklemmfläche, so dass die Gegen-Klemmfläche des Klemmschlittens höhenmäßig versetzt wird, also vertikal versetzt wird, jedoch nicht in Richtung auf die Starterbatterie oder von ihr weg bewegt wird.Preferably, the clamping arrangement has a vehicle-fixed counter-clamping surface which is inclined at the clamping angle of the clamping surface of the clamping carriage to the horizontal plane, but complementary to the clamping carriage clamping surface. During a clamping movement of the clamping carriage, the clamping carriage clamping surface slides on the counter-clamping surface fixed to the vehicle, so that the counter-clamping surface of the clamping carriage is offset in terms of height, i.e. vertically offset, but is not moved towards or away from the starter battery.
Vorzugsweise ist der Spannwinkel größer als 3°, jedoch kleiner als 30°, und ist besonders bevorzugt kleiner als 20°. Die Wahl des Spannwinkels hängt unter anderem von dem gewünschten Hebelarm und dem in der Bewegungsrichtung des Klemmschlittens zur Verfügung stehenden Freiraum ab. Desto kleiner der Spannwinkel ist, desto größer ist der Hebelarm, desto mehr Freiraum ist jedoch erforderlich, um alle innerhalb des zulässigen Maßtoleranzbereichs liegenden Batterie-Keilflansche sicher fixieren zu können.Preferably, the rake angle is greater than 3° but less than 30°, and is more preferably less than 20°. The selection of the clamping angle depends, among other things, on the desired lever arm and the free space available in the direction of movement of the clamping carriage. The smaller the clamping angle, the larger the lever arm, but the more clearance is required to securely fix all battery wedge flanges that are within the permissible dimensional tolerance range.
Vorzugsweise liegen die vertikale Bewegungskomponente und die horizontale Bewegungskomponente der Spannbewegung des Klemmschlittens in einer einzigen Vertikalebene, sodass durch die spannende Bewegung des Klemmschlittens die Gegen-Klemmfläche des Klemmschlittens vertikal auf die Keilflansch-Klemmfläche der Batterie gedrückt wird.The vertical component of movement and the horizontal component of movement of the clamping movement of the clamping carriage preferably lie in a single vertical plane, so that the clamping movement of the clamping carriage presses the counter-clamping surface of the clamping carriage vertically onto the wedge-flange clamping surface of the battery.
Vorzugsweise weist der Klemmschlitten eine in einer Vertikalebene stehende Führungswand auf, die gleitend an einer fahrzeugfesten und ebenfalls in einer Vertikalebene stehenden Gegen-Führungswand der Batteriewanne anliegt. Die Gegen-Führungswand bildet also ein fahrzeugfestes Gleit-Gegenlager in Bezug auf senkrecht zur Bewegungsrichtung des Klemmschlittens wirkende Horizontalkräfte.Preferably, the clamping carriage has a guide wall that is in a vertical plane and that slides against a counter-guide wall of the battery tray that is fixed to the vehicle and is also in a vertical plane. The counter-guide wall thus forms a vehicle-fixed sliding counter-bearing with respect to horizontal forces acting perpendicularly to the direction of movement of the clamping carriage.
Vorzugsweise weist die Batteriewanne in einer Seitenwand eine Spannelement-Zugriffsöffnung auf, durch die ein im Wesentlichen axialer Zugriff auf das Spannelement von außerhalb der Batteriewanne besteht bzw. möglich ist. Nach dem Einsetzen einer neuen Starterbatterie in die Batteriewanne muss das Spannelement betätigt werden, um den Doppelkeil-Klemmschlitten in seine Klemmposition zu bewegen. Durch die Spannelement-Zugriffsöffnung kann dies auf einfache Weise von der Seite und von außerhalb der Batteriewanne aus erfolgen.The battery tray preferably has a clamping element access opening in a side wall, through which there is or is possible a substantially axial access to the clamping element from outside the battery tray. After inserting a new starter battery in the battery tray, the clamping element must be actuated in order to move the double-wedge clamping slide into its clamping position. The spanner access opening allows this to be easily done from the side and outside of the battery tray.
Vorzugsweise weist die Batteriewanne auf ihrer dem Doppelkeil-Klemmschlitten gegenüberliegenden Seite eine fahrzeugfeste zweite Gegen-Klemmfläche auf, in die ein zweiter Batterie-Keilflansch eingeklemmt ist. Der zweite Batterie-Keilflansch ist spiegelsymmetrisch zu dem ersten Batterie-Keilflansch an der ihm gegenüberliegenden Längsseite oder Querseite der Starterbatterie angeordnet. Da durch die den Doppelkeil-Klemmschlitten auch eine horizontale Kraftkomponente auf die Starterbatterie einwirkt, wird hierdurch der zweite Batterie-Keilflansch in die komplementäre statische Keilflansch-Aufnahme der Batteriewanne horizontal gedrückt.On its side opposite the double-wedge clamping carriage, the battery pan preferably has a second counter-clamping surface fixed to the vehicle, into which a second battery wedge flange is clamped. The second battery wedge flange is arranged mirror-symmetrically to the first battery wedge flange on the opposite longitudinal side or transverse side of the starter battery. Since a horizontal force component also acts on the starter battery due to the double wedge clamping carriage, this causes the second battery wedge flange to be pressed horizontally into the complementary static wedge flange mount of the battery tray.
Im Folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen vertikalen Querschnitt I - I einer Batteriewanne, einer Starterbatterie und einer erfindungsgemäßen Kfz-Starterbatterie-Klemmanordnung, und -
2 einen vertikalen Längsschnitt II - II der Kfz-Starterbatterie-Klemmanordnung der2 .
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1 a vertical cross section I - I of a battery tray, a starter battery and a motor vehicle starter battery clamp arrangement according to the invention, and -
2 a vertical longitudinal section II - II of the car starter battery terminal assembly2 .
In der
Die Starterbatterie 20 weist ein Kunststoff-Gehäuse 28 mit einer Fußplatte 29 auf. Die Fußplatte 29 ist insofern standardisiert, als sie in der Bodenebene über zwei seitliche Batterie-Keilflansche 22,22' verfügt, die spiegelsymmetrisch zueinander an gegenüberliegenden Längsseiten der Starterbatterie 20 angeordnet sind. Die beiden Batterie-Keilflansche 22,22' ragen lateral aus der Silhouette bzw. aus der betreffenden Seitenwand hervor. Jeder Batterie-Keilflansch 22,22' weist jeweils eine Keilflansch-Klemmfläche 24,24' auf, die jeweils einen identischen Flanschwinkel A2 von ungefähr 45° zur Horizontalebene H hat. Der rechts abgebildete Keilflansch 22' ist der erste Keilflansch, der links abgebildete Keilflansch 22 ist der zweite Keilflansch. Der zweite Keilflansch 22 ist eingeklemmt in eine hierzu komplementäre fahrzeugfeste Keilnut 32 mit einer fahrzeugfesten Gegen-Klemmfläche 34, die ebenfalls den Flanschwinkel A2 von 45° aufweist.The
Der erste Keilflansch 22' ist durch eine Spannanordnung 40 fixiert und eingespannt. Die Spannanordnung 40 wird im Wesentlichen gebildet durch einen Doppelkeil-Klemmschlitten 60 aus einem Metall-Schlittenkörper 60'. Der Doppelkeil-Klemmschlitten 60 weist eine untere Gegen-Klemmfläche 62 auf, die komplementär geneigt ist zu der Keilflansch-Klemmfläche 24', und weist eine obere Spannklemmfläche 66 auf, die in einem Spannwinkel A1 von ungefähr 10° geneigt ist zur terrestrischen Horizontalebene H. Ferner weist der Doppelkeil-Klemmschlitten 60 eine in einer Vertikalebene stehende distale Führungswand 64 auf. Die Vertikalebene der Führungswand 64 ist parallel zur Längserstreckung des ersten Keilflansches 22'.The
Der Doppelkeil-Klemmschlitten 60 ist in einer fahrzeugfesten Schlittenführung 50 der Batteriewanne 30 geführt. Die Schlittenführung 50 wird von einer fahrzeugfesten Gegen-Führungswand 52, auf der die Klemmschlitten-Führungswand 64 gleitend lateral abgestützt ist, sowie einer fahrzeugfesten Gegen-Spannklemmfläche 54 der Batteriewanne 30 gebildet, auf der die Schlittenkörper-Spannklemmfläche 66 gleitend abgestützt ist.The double-
Der Doppelkeil-Klemmschlitten 60 ist durch ein als Schraubbolzen 72 ausgebildetes Axial-Spannelement 70 zwischen der Schlittenführung 50 und dem Batterie-Keilflansch 22 klemmend eingespannt. Der Schraubbolzen 72 weist einen Schraubenkopf 76 und ein Außengewinde 74 auf, das in ein fahrzeugfestes Innengewinde 58' einer Gewindebohrung 58 eingeschraubt ist. Der Bolzenschaft des Schraubbolzens 72 steckt in einer Steckbohrung 73 des Doppelkeil-Klemmschlittens 60. Die Axiale 70' des Schraubbolzens 72, der koaxialen Steckbohrung 73 und der koaxialen Gewindebohrung 58 ist um den Spannwinkel A1 zur Horizontalebene H geneigt.The double-
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