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Die
Erfindung betrifft ein Kontaktstück
für einen
Batterieverbinder, einen Batterieverbinder mit einem derartigen
Kontaktstück,
eine Batterieverbinder-Anordnung
mit einem Batterieverbinder und einer Polschraube, sowie einen Batterieanschluss
mit einer Batterieverbinder-Anordnung und einem Batteriepol.
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Aus
der WO 00/08718 ist ein Batterieverbinder bekannt, bei dem an den
Enden eines isolierten Kupferdrahtkabels jeweils ein Kontaktstück aus Kupfer
oder Messing befestigt ist. Die Kontaktstücke weisen Löcher auf,
durch welche eine Polschraube gesteckt und im Batteriepol einer
Akkumulatorbatterie festgeschraubt werden kann, um die Zellen der
Batterie elektrisch an den Batterieverbinder zu koppeln. Durch eine
Ultraschallverschweißung
wird eine gute Verbindung zwischen den Drähten des Batterieanschlusskabels
und dem Kontaktstück
erreicht, welche für
die elektrische Leitung der entnommenen, typischerweise hohen Ströme geeignet
ist. Die Kontaktstücke
des genannten Batterieverbinders werden aus einem bandförmigen Flachmaterial
gestanzt und haben in der Draufsicht eine im Wesentlichen rechteckige
Form.
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Vor
diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Batterieverbinder bereitzustellen, welcher verbesserte Eigenschaften
hinsichtlich seiner Montage und Wartung aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Kontaktstück mit
den Merkmalen des Anspruchs 1, durch einen Batterieverbinder mit
den Merkmalen des Anspruchs 4, durch eine Batterieverbinder-Anordnung
mit den Merkmalen des Anspruchs 7, sowie durch einen Batterieanschluss
mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen
enthalten.
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Das
erfindungsgemäße Kontaktstück für einen
Batterieverbinder enthält
ein Durchgangsloch zur Durchführung
einer Polschraube sowie Anschlussmittel zum Anschluss eines elektrischen
Kabels. Bei dem Anschlussmittel kann es sich insbesondere um eine
Anschlussplatte handeln, an welcher Drähte des Kabels (z.B. mittels
Ultraschall entsprechend der WO 00/08718) festgeschweißt werden können. Das
Kontaktstück
ist dadurch gekennzeichnet, dass seine (aus der Draufsicht gesehene)
Außenkontur
abgerundete Bereiche aufweist. Die abgerundeten Bereiche liegen
vorzugsweise gegenüber den
Abschnitten der Außenkontur,
an denen sich das genannte Anschlussmittel befindet.
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Durch
die abgerundete Ausbildung des Kontaktstückes kann ein Batterieverbinder,
welcher ein derartiges Kontaktstück
enthält,
sehr viel Platz sparender ausgebildet werden. Ein solcher Batterieverbinder
lässt sich
daher zusammen mit weiteren Einrichtungen wie etwa Versorgungsschläuchen für die Batteriezellen
leichter montieren. Dies ist vor allem bei kleineren Batterietypen
(zum Beispiel 2PzS oder 2PzB-Zellen) mit ohnehin beengten Platzverhältnissen
von großem
Vorteil. Durch die abgerundete Form des Kontaktstückes ist
auch eine einfachere Anordnung des Batterieverbinders unter verschiedenen Abgangswinkeln
des Kabels möglich.
Ein weiterer wichtiger Vorteil eines abgerundeten Kontaktstückes besteht
in der erleichterten Wartung bzw. Pflege einer hiermit ausgerüsteten Batterie,
da anders als bei den bekannten eckigen Kontaktstücken bzw.
Batterieverbindern weniger Möglichkeiten
für das
Anhaften und Ablagern von Schmutz bestehen.
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Vorzugsweise
sind die abgerundet ausgebildeten Bereiche der Außenkontur
des Kontaktstückes im
Wesentlichen in der Form eines Kreisbogens ausgebildet, welcher
zum (vorzugsweise kreisförmigen) Durchgangsloch
des Kontaktstückes
konzentrisch ist. Auf diese Weise wird ein symmetrischer Aufbau des
Kontaktstückes
und eine gleichmäßige Randstärke um das
Durchgangsloch herum erreicht.
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Das
Kontaktstück
für einen
Batterieverbinder ist vorzugsweise zumindest in den Bereichen seiner Oberfläche, die
im montierten Zustand mit dem Batteriepol und/oder mit einer Polschraube
in Kontakt treten, mit einer metallischen Beschichtung versehen,
welche weicher als das Kernmaterial des Kontaktstückes ist,
da hierdurch eine Verbesserung des Stromflusses erzielt werden kann.
Das Kernmaterial des Kontaktstückes
kann dabei insbesondere Kupfer oder Messing sein beziehungsweise
diese Metalle zu typischerweise mehr als 90 Gewichtsprozent enthalten.
Die metallische Beschichtung kann insbesondere aus Zinn und/oder
Nickel bestehen oder diese Metalle zumindest enthalten, vorzugsweise
zu mehr als 50 Gewichtsprozent. Typischerweise wird das Kontaktstück hinsichtlich
seines Querschnittes so ausgelegt, dass Ströme in der Größenordnung
von 1000 A fließen
können.
Die Beschichtung auf dem Kontaktstück weist vorzugsweise eine
Dicke von ca. 0,5 μm bis
10 μm, besonders
bevorzugt von ca. 3 μm
bis 5 μm
auf.
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Die
Erfindung betrifft ferner einen Batterieverbinder, welcher mindestens
ein Kontaktstück
der oben erläuterten
Art, d.h. mit einem abgerundeten Randbereich, sowie ein mit dem
Kontaktstück
verbundenes Kabel aufweist. Vorzugsweise enthält der Batterieverbinder jeweils
eines der genannten Kontaktstücke
an den beiden Enden des Kabels. Das Kabel ist in der Regel von einem
Isolierummantelung umgeben.
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Das
Kontaktstück
des Batterieverbinders ist vorzugsweise von einer Isolierumspritzung
umgeben bzw. hierin eingebettet, so dass nur ein Randbereich um
das Durchgangsloch des Kontaktstückes
herum für
einen elektrischen Kontakt zu einer Polschraube frei bleibt. Die
Isolierumspritzung trägt
vorteilhafterweise in den abgerundeten Bereichen des Kontaktstückes gleichmäßig dick
auf, so dass die abgerundete Form auch an der Außenkontur der Umspritzung erhalten
bleibt. Die mit der Abrundung bzw. Kreisbogenform verbundenen Vorteile
(Platzgewinn; weniger Möglichkeit
für eine
Schmutzablagerung; frei einstellbare Kabelwinkel) bleiben daher
auch bei einem umspritzten Kontaktstück erhalten.
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Die
Isolierumspritzung ist vorzugsweise so geformt, dass sie (in der
Draufsicht) in einem Abschnitt die Form eines zum Durchgangsloch
des Kontaktstückes
konzentrischen Kreisbogens aufweist.
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Des
Weiteren betrifft die Erfindung eine Batterieverbinder-Anordnung,
welche eine Polschraube sowie einen Batterieverbinder enthält, und
welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die (beliebigen) Außenkonturen
des Polschraubenkopfes und des Batterieverbinder im montierten Zustand
zumindest abschnittsweise miteinander fluchten. Vorzugsweise fluchten
die Außenkonturen über einen
Winkelbereich zwischen ca. 45° und
ca. 180° (Aufsicht
auf die Polschraube). Durch eine derartige fluchtende Abstimmung
der Außenkonturen
von Polschraubenkopf und Batterieverbinder wird erreicht, dass die
Ausbildung von Stufenkanten oder gar Hinterschneidungen vermieden
wird. Daher kann sich weniger Schmutz an der Batterieoberfläche ablagern
bzw. dort befindlicher Schmutz kann leichter wieder entfernt werden. Dies
erhöht
die Wartungsfreundlichkeit des Systems und verringert die Gefahr
von Störungen.
Nicht zuletzt bietet die abgestimmte Form von Batterieverbinder
und Polschraube auch einen ästhetisch
vorteilhaften Eindruck.
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Bei
einer Batterieverbinder-Anordnung der vorstehend genannten Art weist
die Polschraube vorzugsweise einen kreisförmigen Kragen und der Batterieverbinder
eine abschnittsweise abgerundete Außenkontur auf, wobei der Radius
des Kragens im Wesentlichen gleich dem Radius des Batterieverbinders im
Bereich von dessen abgerundeter Außenkontur ist. Ein "kreisförmiger Kragen" soll dabei den Fall
einschließen,
dass der gesamten Kopf der Polschraube zylindrisch ist (z.B. bei
einer Inbus-Schraube). Durch die kreis(bogen)förmige Ausbildung von Polschraube und
Batterieverbinder mit abgestimmten Radien wird die fluchtende Anordnung
unter beliebigen Drehwinkeln der Polschraube sichergestellt.
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Der
Kopf der Polschraube wird außen
vorzugsweise durch ein Isoliermaterial gebildet, welches zum Beispiel
um einen metallischen Kernkopf der Polschraube herum gespritzt oder
hieran angegossen sein kann. Die Außenform des Isoliermaterials kann
dann in der beschriebenen Weise kreisförmig bzw. mit einem kreisförmigen Kragen
ausgebildet sein.
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Die
Erfindung betrifft ferner einen Batterieanschluss enthaltend einen
Batteriepol und eine Batterieverbinder-Anordnung. Die Batterieverbinder-Anordnung
umfasst eine Polschraube sowie einen Batterieverbinder und kann
insbesondere in der oben beschriebenen Art (d.h. mit fluchtenden
Außenkonturen)
ausgebildet sein. Der Batterieanschluss ist dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine der am Batterieverbinder zusammenkommenden
Kontaktflächen
selbstsichernd profiliert ist. Das heißt, dass
- – die Polschraube
an ihrer mit dem Batterieverbinder in Kontakt kommenden Unterseite,
- – das
Kontaktstück
des Batterieverbinders an seiner mit der Polschraube in Kontakt
kommenden Oberseite,
- – das
Kontaktstück
des Batterieverbinders an seiner mit dem Batteriepol in Kontakt
kommenden Unterseite, und/oder
- – die
mit dem Batterieverbinder in Kontakt kommende Fläche des Batteriepols
selbstsichernd
profiliert ist. Insbesondere kann die betreffende Fläche als
eine Schrägzahn-Pressfläche ausgebildet
sein, die radial verlaufende, im Querschnitt sägezahnförmige Rippen aufweist. Die Selbstsicherung
sorgt dafür,
dass die Polschraube verhältnismäßig leicht
festgezogen, jedoch nur sehr viel schwerer wieder gelöst werden
kann.
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Die
Erfindung betrifft des Weiteren eine zweite Ausführungsform eines Batterieanschlusses
enthaltend einen Batteriepol und eine Batterieverbinder-Anordnung, wobei
insbesondere wie vorstehend erläutert
selbstsichernde Flächen
vorgesehen sein können.
Die zweite Batterieverbinder-Anordnung umfasst eine Polschraube
sowie einen Batterieverbinder und kann diesbezüglich in der oben beschriebenen
Art (d.h. mit fluchtenden Außenkonturen)
ausgebildet sein. Die zweite Art des Batterieanschlusses ist dadurch
gekennzeichnet, dass mindestens eine der mit dem Batterieverbinder
in Kontakt tretenden Flächen
einen (durchlaufenden oder unterbrochenen) in Richtung zum Batterieverbinder
abstehenden Kragen aufweist. Das heißt, dass
- – die Polschraube
an ihrer mit dem Batterieverbinder in Kontakt kommenden Unterseite,
und/oder
- – die
mit dem Batterieverbinder in Kontakt kommende Fläche des Batteriepols
einen
hochstehenden Kragen aufweist. Der Kragen verhindert vorteilhafterweise,
dass beim Anziehen der Polschraube das verhältnismäßig weiche Kupfer des Kontaktstückes radial
nach außen
ausweichen bzw. wegfließen
kann.
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Im
Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren beispielhaft
erläutert.
Es zeigt:
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1 einen Querschnitt durch
ein Ende eines erfindungsgemäßen Batterieverbinders
im auf einen Bleipol aufgesetzten Zustand;
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2 eine Aufsicht auf das
in 1 gezeigte Endstück des Batterieverbinders;
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3 eine Aufsicht auf die
in 1 gezeigte Polschraube;
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4 eine perspektivische Ansicht
der Batterieverbinder-Anordnung bestehend aus dem Endstück eines
Batterieverbinders und einer zugehörigen Polschraube;
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5 einen Querschnitt durch
ein Ende eines erfindungsgemäßen Batterieverbinders
und einen Batteriepol mit verdrehsichernder Verzahnung und einem
hochgezogenen Kragen des Batteriepols;
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6 eine Ansicht von unten
auf die Polschraube von 6.
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1 zeigt teilweise im Schnitt
das Ende eines erfindungsgemäßen Batterieverbinders
in einem auf den Batteriepol 1 einer Akkumulatorbatterie
(nicht näher
dargestellt) aufgesetzten Zustand vor dem Festziehen der Polschraube 6.
Der Batteriepol 1 wird nachfolgend auch als "Bleipol" bezeichnet, wobei
das die Polschraube 6 unmittelbar umgebende Material jedoch
in der Regel Messing, Kupfer oder ein anderes, mechanisch festeres
Metall ist.
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Der
Batterieverbinder besteht aus einem Batterieanschlusskabel 9,
welches in einem Isoliermantel eine Vielzahl feiner Kupferdrähte 7 enthält. Weiterhin
weist der Batterieverbinder ein Kontaktstück 3 auf, dessen Kern
aus Kupfer oder Messing besteht und das an einer Anschlussplatte 8 mit
den Drähten 7 des
Batterieanschlusskabels 9 verschweißt ist. Das Kontaktstück 3 ist
mit einem Durchgangsloch 11 versehen, durch welches die
Polschraube 6 eines Batterieanschlusses gesteckt ist. Durch
Einschrauben der Polschraube 6 in den Bleipol 1 kann
das Kontaktstück 3 zwischen
Polschraube und Bleipol eingeklemmt werden, wodurch die gewünschte elektrische
Verbindung zwischen Batterieanschlusskabel 9 und dem zu
den Zellen des Akkumulators führenden
Bleipol 1 entsteht.
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Des
Weiteren enthält
der Batterieverbinder eine Kunststoffumspritzung 4, welche
die blanken Drähte 7 des
Batterieanschlusskabels 9 sowie die blanken Flächen des
Kontaktstückes 3 (mit
Ausnahme der für
den Kontakt mit dem Bleipol 1 bzw. der Polschraube 6 benötigten,
vorzugsweise mit Zn oder Ni beschichteten Flächen 2, 5)
umgibt. In 2 ist der
Batterieverbinder separat in einer Draufsicht dargestellt, wobei
die Isolierumspritzung 4 auf halber Höhe geschnitten ist, um den
Blick auf das Kontaktstück 3 frei
zu geben.
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Der
bis hierher beschriebene Aufbau des Batterieverbinders entspricht
im Wesentlichen einem Stand der Technik, wie er zum Beispiel aus
der WO 00/08718 bekannt ist.
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Bei
der WO 00/08718 ist das Kontaktstück 3 in einer Draufsicht
entsprechend 2 im Wesentlichen
rechteckig ausgebildet, da es so beim einfachen Abschneiden von
einem Flachband anfällt. Demgegenüber ist
aus 2 ersichtlich, dass
das Kontaktstück 3 bei
der vorliegenden Erfindung in dem der Anschlussplatte 8 bzw.
dem Kabel 7, 9 gegenüberstehendem Bereich 13 seiner
Außenkontur
abgerundet ausgebildet ist. Im dargestellten Beispiel hat es dort
die bevorzugte Form eines Halbkreises 13 mit dem Radius
R1, welcher denselben Mittelpunkt wie das
Durchgangsloch 11 mit dem Radius r hat. Des Weiteren ist
in 2 erkennbar, dass
die Umspritzung 4 des Kontaktstückes 3 in der Zone
des halbkreisförmigen
Bereiches 13 ebenfalls die Form eines konzentrischen Halbkreises 12 mit
einem Radius R2 > R1 aufweist.
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Die
runde Außenkontur
des Batterieverbinders hat den Vorteil, dass der Batterieverbinder
sich leichter in der beengten Umgebung auf der Oberfläche einer
Batterie anbringen lässt,
da keine störenden
rechtwinkligen Ecken überstehen.
Ferner kann leichter eine Drehung des Batterieverbinders um die Achse
der Polschraube erfolgen, so dass das Kabel 9 in unterschiedlichen
Richtungen abstehen kann. Des Weiteren werden durch die abgerundete
Form weniger tote Winkel und Hohlräume auf der Oberfläche einer
Batterie gebildet, in denen sich Schmutz ansammeln und ablagern
kann.
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3 zeigt eine Aufsicht auf
die Polschraube 6 der Batterieverbinder-Anordnung von 1. Die in das Durchgangsloch 11 des
Batterieverbinders eingesetzte Polschraube 6 ist ferner
in der perspektivischen Ansicht von 4 dargestellt.
Die Polschraube 6 weist an der Unterseite ihres Kopfes
einen kreisförmigen
Kragen 10 mit dem Radius R3 auf, während im
dargestellten Beispiel der obere Teil des Kopfes als Sechskant ausgebildet
ist, um die Polschraube mit einem Schraubenschlüssel anziehen zu können. Die
kreisförmige
Außenkontur 12' des Kragens 10 hat
denselben Radius R3 = R2 wie
die Rundung 12 der Umspritzung 4 des Kontaktstückes 3,
so dass sich zwischen dem Batterieverbinder und der Polschraube 6 im
montierten Zustand keine Übergangsstufe
ergibt. Eine solche aufeinander abgestimmte, fluchtende Ausbildung
minimiert die Gefahr von Verschmutzungen. Diesem Aspekt wird bei herkömmlichen
Batterieverbinder-Anordnungen
keine Rechnung getragen.
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In
5 sind von einer alternativen
Ausgestaltung eines Batterieanschlusses der Deutlichkeit halber
nur die Polschraube
6, das Kontaktstück
3 und der Batteriepol
1 dargestellt.
6 zeigt die zugehörige Ansicht
von unten auf die Polschraube
6. Bei dieser Ausführungsform
eines Batterieanschlusses ist die Unterseite der Polschraube
6 mit
radial verlaufenden, im Querschnitt sägezahnförmigen Rippen
15 versehen,
die beim Kontakt mit dem Kontaktstück
3 eine Verdrehsicherung
bewirken. Hierdurch wird die Zellverbinder-Verschraubung auch unter
dynamischer Belastung stabilisiert. Andere geeignete Profilierungen
werden z.B. in der
EP
187 244 B1 ,
CH
614 024 A5 ,
AT 359 782 ,
AT 370 217 und
DE 37 41 510 A1 beschrieben.
Selbstverständlich
könnten
derartige Profilierungen bzw. Rippen auch zusätzlich oder alternativ am Kontaktstück
3 (oben
und/oder unten) bzw. an der Oberseite des Batteriepols
1 vorgesehen werden.
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Des
Weiteren ist in 5 ein
nach oben hochstehender Kragen 14 auf der Oberseite des
Batteriepols 1 erkennbar. Dieser kann insbesondere ringförmig umlaufend
ausgebildet sein. Der Kragen 14 verhindert, dass beim Anziehen
der Polschraube 6 oder später, insbesondere bei Erwärmung des
Batterieanschlusses (Stromfluss!), das verhältnismäßig weiche Kupfer des Kontaktstückes 3 radial
nach außen
ausweicht bzw. wegfließt
und sich die Verbindung dadurch lockert.