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Die Erfindung betrifft einen Batterieanschluss mit einem Kontaktstück und einer Polschraube.
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Aus der
WO 00/08718 A1 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 Batterieelektrisch 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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Aus den Druckschriften
US 5 346 408 A ,
US 3 775 730 A ,
US 4 643 511 A und
DE 79 30 150U1 sind Batterieanschlüsse mit zumindest teilweise abgerundeten metallischen Kontaktstücken bekannt, welche ein Durchgangsloch für eine Polschraube sowie eine Anschlussplatte für ein Batteriekabel aufweisen. Teilweise sind die Kontaktstücke dabei mit einer Isolierung umgeben.
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Aus den Druckschriften
US 1 175 651 A ,
DE 196 00 417 A1 ,
US 4 049 335 A ,
US 4 118 097 A ,
US 5 620 338 A und
US 4 126 367 A sind Batterieanschlüsse mit zumindest teilweise abgerundeten metallischen Kontaktstücken bekannt, welche ein Durchgangsloch für den Gewindebolzen eines Batteriepols sowie eine Anschlussplatte für ein Batteriekabel aufweisen, wobei das Kontaktstück mit Hilfe einer Polmutter auf dem genannten Gewindebolzen festgeschraubt werden kann. Das Kontaktstück ist bei einigen Ausführungsformen bis zum Batteriekabel hin in eine Isolierung eingebettet.
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Die Druckschriften
DE 696 02 908 T2 sowie
DE 43 23 272 A1 betreffen Batterieanschlüsse mit einem zylindrischen bzw. konusförmigen Kontaktstück, das an einen Batteriepol geklemmt werden kann, wobei das Kontaktstück aus einem verzinnten Messingmaterial besteht.
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In der nachveröffentlichten
DE 103 02 270 A1 wird ein gattungsgemäßer Batterieanschlussmit einem beschichteten Kontaktstück beschrieben.
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Die Druckschrift
DE 92 08 963 U1 betrifft eine Polschraube für einen Batterieanschluss, deren Kopfstück von einer Kunststoffkappe umgeben ist.
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Die Druckschriften
AT 359 782 B und
EP 0 187 244 B1 betreffen Schrauben, an deren Schraubenkopfunterseite selbstsichernde Profile ausgebildet sind.
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Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Batterieanschluss bereitzustellen, welcher neben einer guten Montierbarkeit auch eine sichere mechanische und elektrische Kontaktierung eines isolierten Kontaktstückes an einem Batteriepol gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird durch einen Batterieanschluss mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Das Kontaktstück für einen erfindungsgemäßen Batterieanschluss enthält ein Durchgangsloch zur Durchführung einer Polschraube sowie Anschlussmittel zum Anschluss eines elektrischen Kabels. Bei dem Anschlussmittel handelt es sich um eine Anschlussplatte, an welcher Drähte des Kabels (z. B. mittels Ultraschall entsprechend der
WO 00/08 718 A1 ) festgeschweißt werden können. Das Kontaktstück ist optional dadurch gekennzeichnet, dass eine (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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Das Kontaktstück sowie ein mit dem Kontaktstück verbundenes Kabel des Batterieanschlusses 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, sodass 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. Das Kabel ist in der Regel von einer Isolierummantelung umgeben.
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Des Weiteren ist der Batterieanschluss dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mit dem Batterieanschluss in Kontakt tretenden Flächen einen (durchlaufenden oder unterbrochenen) in Richtung zum Kontaktstück abstehenden Kragen aufweist. Das heißt, dass die Polschraube an ihrer mit dem Kontaktstück in Kontakt kommenden Unterseite und/oder die mit dem Kontaktstück in Kontakt kommende Fläche des Batteriepols einen hochstehenden Kragen aufweist.
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Der Kragen verhindert vorteilhafterweise, dass beim Anziehen der Polschraube das verhältnismäßig weiche Kupfer des Kontaktstückes radial nach außen ausweichen bzw. weg fließen kann.
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Durch die abgerundete Ausbildung des Kontaktstückes kann ein Batterieanschluss, welcher ein derartiges Kontaktstück enthält, sehr viel Platz sparender ausgebildet werden. Ein solcher Batterieanschluss 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 Abgangswinkelndes Kabels möglich.
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Ein weiterer wichtiger Vorteil eines abgerundeten Kontaktstückes besteht in der erleichterten Wartung bzw. Pflege einer hiermit ausgerüsteten Batterie, da anders als bei eckigen Kontaktstücken 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 werden ein symmetrischer Aufbau des Kontaktstückes und eine gleichmäßige Randstärke um das Durchgangsloch herum erreicht.
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Die Außenkonturen des Polschraubenkopfes und des Batterieanschlusses sind im montierten Zustand zumindest abschnittsweise miteinander fluchten. Vorzugsweise fluchten die Außenkonturen über einen Winkelbereich zwischen ca. 450 und ca. 180' (Aufsicht auf die Polschraube).
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Durch eine derartige fluchtende Abstimmung der Außenkonturen von Polschraubenkopf und Batterieanschluss 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 Batterieanschluss und Polschraube auch einen ästhetisch vorteilhaften Eindruck.
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Die Polschraube weist einen kreisförmigen Kragen und der Batterieanschluss eine abschnittsweise abgerundete Außenkontur auf, wobei der Radius des Kragens im Wesentlichen gleich dem Radius des Batterieanschlusses 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 Imbus-Schraube). Durch die kreis(bogen)förmige Ausbildung von Polschraube und Batterieanschluss mit abgestimmten Radien wird die fluchtende Anordnung unter beliebigen Drehwinkeln der Polschraube sichergestellt.
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Das Kontaktstück für einen Batterieanschluss 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 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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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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Beim Batterieanschluss ist mindestens eine der am Batterieanschluss zusammenkommenden Kontaktflächen selbstsichernd profiliert. Das heißt, dass die Polschraube an ihrer mit dem Kontaktstück in Kontakt kommenden Unterseite, das Kontaktstück an seiner mit der Polschraube in Kontakt kommenden Oberseite, das Kontaktstück an seiner mit dem Batteriepol in Kontakt kommenden Unterseite, und/oder die mit dem Kontaktstück in Kontakt kommende Fläche des Batteriepols selbstsichernd profiliert ist.
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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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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 Batterieanschlusses im auf einen Bleipol aufgesetzten Zustand;
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2 eine Aufsicht auf das in 1 gezeigte Endstück des Batterieanschlusses;
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3 eine Aufsicht auf die in 1 gezeigte Polschraube;
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4 eine perspektivische Ansicht des Batterieanschlusses;
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5 einen Querschnitt durch ein Ende des erfindungsgemäßen Batterieanschlusses ohne isolierende Umspritzung des Kontaktstückes mit Verzahnung und Kragen an Polschraube und Batteriepol;
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6 eine Ansicht von unten auf die Polschraube von 5.
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1 zeigt teilweise im Schnitt das Ende eines erfindungsgemäßen Batterieanschlusses in einem auf den Batteriepol 1 einer Akkumulatorbatterie (nicht näher dargestellt) aufgesetzten Zustand vor dem Festziehen der Polschraube 6.
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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 Batterieanschluss besteht aus einem Batterieanschlusskabel 9, welches in einem Isoliermantel eine Vielzahl feiner Kupferdrähte 7 enthält. Weiterhin weist der Batterieanschluss 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 für den Batterieanschluss 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 Batterieanschluss 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.
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In 5 sind von der Ausgestaltung des Batterieanschlusses der Deutlichkeit halber nur die Polschraube 6, das Kontaktstück 3 und der Batteriepol 1 dargestellt. In 5 ist 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. weg fließt und sich die Verbindung dadurch lockert.
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6 zeigt die zugehörige Ansicht von unten auf die Polschraube 6. Bei dieser Ausführungsform des 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.
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In 2 ist der Batterieanschluss separat in einer Draufsicht dargestellt, wobei die Isolierumspritzung 4 auf halber Höhe geschnitten ist, um den Blick auf das Kontaktstück 3 frei zugeben. Aus 2 ist 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.
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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 Batterieanschlusses hat den Vorteil, dass der Batterieanschluss 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 Batterieanschlusses 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 des Batterieanschlusses von 1. Die in das Durchgangsloch 11 des Kontaktstückes 3 eingesetzte Polschraube 6 ist ferner in der perspektivischen Ansicht von 4 dargestellt.
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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 Batterieanschluss und der Polschraube 6 im montierten Zustand keine Übergangsstufe ergibt. Eine solche aufeinander abgestimmte, fluchtende Ausbildung minimiert die Gefahr von Verschmutzungen.
