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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungselement, das gestaltet ist, um befestigte Körper an zwei axialen Enden einer Stütze zu befestigen.
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STAND DER TECHNIK
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Patentdokument 1 offenbart ein Befestigungselement, das gestaltet ist, um zwei Arten von befestigten Körpern (Sammelschienen) an jeweils zwei axiale Enden einer Stütze (pressgepasste Komponente) zu befestigen.
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DOKUMENT DES STANDES DER TECHNIK PATENTDOKUMENT
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- Patentdokument 1: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 5-205791
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN SIND
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In dem Befestigungselement von Patentdokument 1, sind verschiedene Arten von befestigten Körpern jeweils an Schrauben befestigt, die an einem ersten axialen Ende und einem zweiten axialen Ende einer Stütze angeordnet sind. Somit, wenn die zwei Schrauben verschiedene Längen gemäß der Arten der befestigten Körper haben, kann ein befestigter Körper, der an das zweite Ende der Stütze zu befestigen ist, fälschlicherweise an das erste Ende befestigt werden. In solch einem Fall wäre die Schraube an dem ersten Ende zu lang oder zu kurz.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Befestigungselement vorzusehen, das ein falsches Befestigen eines befestigten Körpers vermeidet.
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MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
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Ein Befestigungselement, das das obige Problem löst, umfasst eine Stütze, die ein erstes Ende und ein zweites Ende in einer Axialrichtung, eine erste Schraube, die an dem ersten Ende angeordnet ist und gestaltet ist, um an den ersten befestigten Körper befestigt zu werden, und eine zweite Schraube umfasst, die an dem zweiten Ende angeordnet ist und gestaltet ist, um an den zweiten befestigten Körper befestigt zu werden. Die Stütze ist so gestaltet, dass eine Vorrichtung an die Stütze von dem zweiten Ende in die Axialrichtung angebracht wird und die an die Stütze angebrachte Vorrichtung so rotiert wird, dass die erste Schraube mit dem ersten befestigten Körper eingreift. Die erste Schraube und die zweite Schraube haben unterschiedliche Axiallängen. Die Stütze umfasst einen Flansch, der das Anbringen der Vorrichtung an die Stütze von dem ersten Ende zu einer Position, die der Vorrichtung ermöglicht, die Stütze zu drehen, beschränkt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Vorderansicht, die eine erste Ausführungsform einer Batteriepackung zeigt.
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines in 1 gezeigten Batteriemoduls.
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines in 1 gezeigten Befestigungselements.
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4 ist eine Querschnittsansicht des in 3 gezeigten Befestigungselements.
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5A und 5B sind Querschnittsansichten, wobei jede das Befestigungselement von 3 zeigt.
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6 ist eine perspektivische Ansicht, die eine zweite Ausführungsform eines Batteriemoduls zeigt.
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7A ist eine Querschnittsansicht des in 6 gezeigten Batteriemoduls.
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7B ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht von 7A.
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8A ist eine geschnittene Teilquerschnittsansicht des in 6 gezeigten Batteriemoduls.
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8B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines in 8A gezeigten Befestigungselements.
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9A bis 9C sind Querschnittsansichten, wobei jede ein Befestigungselement eines modifizierten Beispiels zeigt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Erste Ausführungsform
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Ein Befestigungselement 31 einer ersten Ausführungsform wird nun beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine Batteriepackung 10 ein Gehäuse 11. Das Gehäuse 11 nimmt Batteriemodule 21 auf. Das Gehäuse 11 umfasst einen Verbinder 12, mit dem eine externe Verbindungseinrichtung (z. B. ein Ladegerät oder ein Verbraucher) verbunden ist. Eine Vielzahl von (zwei in der vorliegenden Ausführungsform) Ausgangskabelsträngen 13 sind mit dem Verbinder 12 verbunden.
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Wie in 2 gezeigt ist, umfasst jedes der Batteriemodule 21 Batteriehalter 22 und Batteriezellen 23. Jede Batteriezelle 23 ist durch den entsprechenden Batteriehalter 22 gehalten und umfasst eine positive Elektrodenklemme 24 und eine negative Elektrodenklemme 25. Die Batteriezellen 23 sind in einer Reihe angelegt und das Batteriemodul 21 umfasst Endplatten 28, die an den zwei Enden in der Anlegerichtung der Batteriezellen 23 angeordnet sind. Die Endplatten 28 halten die Batteriezellen 23. Die Batteriezellen 23 sind so angeordnet, dass die positive Elektrodenklemme 24 von einer von zwei Batteriezellen 23, die in der Anlegerichtung benachbart sind, benachbart zu der negativen Elektrodenklemme 25 der anderen von den Batteriezellen 23 angeordnet ist und die positive Elektrodenklemme 24 und die negative Elektrodenklemme 25, die zueinander benachbart sind, durch eine Sammelschiene 26 verbunden sind. Dies verbindet die Batteriezellen 23 in Reihe. Verbindungskabelstränge 27 sind mit den Batteriezellen 23 verbunden, die an den zwei Enden in der Anlegerichtung gelegen sind.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist eine erste Klemmenbasis 14 und eine zweite Klemmenbasis 15 im Inneren des Gehäuses 11 angeordnet. Die zwei Verbindungskabelstränge 27, die sich von jedem Batteriemodul 21 erstrecken, sind mit der ersten Klemmenbasis 14 beziehungsweise der zweiten Klemmenbasis 15 verbunden. Jede der Klemmenbasen 14 und 15 ist mit den Verbindungssträngen 27 der gleichen Polarität verbunden. Somit sind die Batteriemodule parallel verbunden.
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Kabelstränge 16, die mit den Ausgangskabelsträngen 13 elektrisch verbunden sind, sind mit den Klemmenbasen 14 und 15 verbunden. Jeder Kabelstrang 16 ist durch das entsprechende Befestigungselement 31, das in dem Gehäuse 11 angeordnet ist, an dem entsprechenden Ausgangskabelstrang 13 in Kontakt mit dem Ausgangskabelstrang 13 fixiert. Dies verbindet elektrisch jeden Kabelstrang 16 mit dem entsprechenden Ausgangskabelstrang 13. Die Kabelstränge 16 sind mit den Batteriezellen 23 durch die Klemmenbasen 14 und 15 und den Verbindungkabelsträngen 27 elektrisch verbunden.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist eine Vielzahl von (zwei in der vorliegenden Ausführungsform) Befestigungselementen 31 an einer Wand 17 des Gehäuses 11 angeordnet. Jedes Befestigungselement 31 umfasst eine sechseckige Stütze 32. Wie in 4 gezeigt ist, umfasst die Stütze 32 in der Axialrichtung ein erstes Ende 33 und ein zweites Ende 35. Eine erste Schraube 34 ist an dem ersten Ende 33 angeordnet und eine zweite Schraube 36 ist an dem zweiten Ende 35 angeordnet. Die Stütze 32 ist aus einem Harz gebildet und die erste Schraube 34 und die zweite Schraube 36 sind aus einem Metall gebildet. Die erste Schraube 34 ist von der zweiten Schraube 36 durch die Stütze 32 isoliert. Die Axiallänge der ersten Schraube 34 ist größer als die Axiallänge der zweiten Schraube 36. Das erste Ende 33 des Befestigungselement 31 umfasst einen ringförmigen Flansch 37, der in eine Richtung geflanscht ist, die die Axialrichtung des Befestigungselement 31 schneidet (genauer gesagt eine radiale Richtung des Befestigungselement 31), und der sich entlang des gesamten Umfangs der Stütze 32 erstreckt.
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Wie in 4 gezeigt ist, ist die erste Schraube 34 gestaltet, um an einem ersten befestigten Körper befestigt zu werden, nämlich die Wand 17 des Gehäuses 11, und die zweite Schraube 36 steht in das Gehäuse 11 vor, wenn die erste Schraube 34 an der Wand 17 befestigt ist. Die Wand 17 des Gehäuses 11 umfasst ein Gewindeloch 18 und die Wandfläche des Gewindelochs 18 ist mit einem Gewinde versehen. Wenn die erste Schraube 34 mit dem Gewindeloch 18 im Eingriff ist, ist die erste Schraube 34 an der Wand 17 befestigt. Eine U-förmiges Verbindungsmetallanschlussstück 16a ist an dem Ende von jedem Kabelstrang 16 angeordnet und ein U-förmiges Verbindungsmetallanschlussstück 13a ist an dem Ende von jedem Ausgangskabelstrang 13 angeordnet. Das Verbindungsmetallanschlussstück 16a des Kabelstrangs 16 und das Verbindungsmetallanschlussstück 13a des Ausgangskabelstrangs 13 sind übereinander um die zweite Schraube 36 angeordnet. Wenn ein zweiter befestigter Körper, nämlich eine Mutter N1, an der zweiten Schraube 36 befestigt ist und die zwei Verbindungsmetallanschlussstück 13a und 16a durch die Mutter N1 in Richtung der Stütze 32 gedrückt werden, ist der Ausgangskabelstrang 13 mit dem Kabelstrang 16 elektrisch verbunden und an dem Befestigungselement 31 fixiert.
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Die Axiallänge der ersten Schraube 34 ist im Wesentlichen gleich zu der Tiefe des Gewindelochs 18 und das Verhältnis der Axiallänge der ersten Schraube 34 und der Tiefe des Gewindelochs 18 ist mindestens so festgelegt, dass das Befestigungselement 31 einem Neigen standhält wenn eine Vibration oder Ähnliches auftritt.
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Die Axiallänge der zweiten Schraube 36 ist festgelegt, um mindestens die Summe von der Dicke des Verbindungsmetallanschlussstück 13a, der Dicke des Verbindungsmetallanschlussstück 16a und einer Hälfte der Axiallänge des Durchgangslochs der Mutter N1 zu sein. Wenn die zweite Schraube 36 in der Axialrichtung zu lang ist, erhöht sich die Vorstehlänge der zweiten Schraube 36. Das kann das Anordnen der Objekte, die in dem Gehäuse 11 aufgenommen sind, beeinträchtigen. Des Weiteren, wenn die Axiallänge der zweiten Schraube 36 kleiner als die Summe von der Dicke des Verbindungsmetallanschlussstück 13a, der Dicke des Verbindungsmetallanschlussstück 16a und einer Hälfte der Axiallänge des Durchgangslochs der Mutter N1 ist, kann sich die Mutter N1 von der ersten Schraube 36 trennen. Solange sich die Mutter N1 nicht von der ersten Schraube 36 trennt, kann die Axiallänge der zweiten Schraube 36 geringer als die Summe von der Dicke des Verbindungsmetallanschlussstück 13a, der Dicke des Verbindungsmetallanschlussstück 16a und einer Hälfte der Axiallänge des Durchgangslochs der Mutter N1 sein.
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Wie oben beschrieben ist, sind die Längen der ersten Schraube 34 und der zweiten Schraube 36 festgelegt, um die obigen Bedingungen zu erfüllen. Des Weiteren haben die erste Schraube 34 und die zweite Schraube 36 unterschiedliche Längen.
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Wie in 5A gezeigt ist, beim Befestigen des Gehäuses 11 und der Mutter N1 an dem Befestigungselement 31, wird die erste Schraube 34 zuerst an die Wand 17 des Gehäuses 11 befestigt. Wenn die erste Schraube 34 an der Wand 17 befestigt wird, wird eine Vorrichtung 41 an der Stütze 32 von dem zweiten Ende 35 in der Axialrichtung angebracht und die Vorrichtung 41 wird rotiert. Die Rotation der Vorrichtung 41 rotiert die erste Schraube 34 einstückig mit der Stütze 32 und befestigt die erste Schraube 34 an das Gewindeloch 18 der Wand 17. Die Vorrichtung 41 hat die Form eines sechseckigen Rohrs. Die Diagonalen des Sechsecks der Innenfläche der Vorrichtung 41 sind geringfügig größer als die Diagonalen der sechseckigen Stütze 32 und kleiner als der Außendurchmesser des ringförmigen Flansches 37.
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Der Betrieb des Befestigungselements 31 der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben.
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Wie in den 4 und 5A gezeigt ist, wird die erste Schraube 34 zuerst an die Wand 17 des Gehäuses 11 unter Einsatz der Vorrichtung 41 befestigt. Nachdem die erste Schraube 34 an der Wand 17 des Gehäuses 11 befestigt ist, wird die Mutter N1 an die zweite Schraube 36 befestigt, um das Verbindungsmetallanschlussstück 16a des Kabelstrangs 16 und das Verbindungsmetallanschlussstück 13a des Ausgangskabelstrangs 13 an dem Befestigungselement 31 zu fixieren.
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Bezugnehmend auf 5B, beim Fixieren des Befestigungselement 31 an das Gehäuse 11, falls die Vorrichtung 41 von dem ersten Ende 33 an die Stütze 32 angebracht wird, beschränkt der Flansch 37 das Anbringen der Vorrichtung 41 an die Stütze 32. Somit, wenn das Befestigungselement 31 an die Wand 17 des Gehäuses 11 unter Einsatz der Vorrichtung 41 gekoppelt wird, ist nur das Befestigen der ersten Schraube 34 an der Wand 17 möglich.
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Dementsprechend hat die obige Ausführungsform die unten beschriebenen Vorteile.
- (1) Der Flansch 37 beschränkt das Anbringen der Vorrichtung 41 an die Stütze 32 von dem ersten Ende 33 und vermeidet das Befestigen der zweiten Schraube 36 an der Wand 17 des Gehäuses 11. Dies vermeidet ein falsches Befestigen der Mutter N1 an die erste Schraube 34 und ein falsches Befestigen der zweiten Schraube 36 an die Wand 17 des Gehäuses 11.
- (2) Da die Stütze 32 aus einem Harz gebildet ist, ist die erste Schraube 34 von der zweiten Schraube 36 elektrisch isoliert. Dies begrenzt ein Kurzschließen der Batteriezellen 23.
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Zweite Ausführungsform
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Ein Befestigungselement 81 einer zweiten Ausführungsform wird nun beschrieben.
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Wie in 6, 7A und 7B gezeigt ist, umfasst ein Batteriemodul 50 Batteriehalter 51 und Batteriezellen 61. Jede Batteriezelle 61 ist durch den entsprechenden Batteriehalter 22 gehalten und umfasst eine positive Elektrodenklemme 66 und eine negative Elektrodenklemme 67. Die Batteriezellen 61 sind in einer Reihe angelegt und die Batteriemodule 50 umfassen Endplatten 52, die an den zwei Enden in der Anlegerichtung der Batteriezellen 61 angeordnet sind.
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Jede Batteriezelle 61 umfasst eine Batterieeinhausung 62 und eine Elektrodenbaugruppe 63, die in der Batterieeinhausung 62 aufgenommen ist. Die Batterieeinhausung 62 umfasst einen kastenförmigen Einhausungskörper 64, der eine Bodenwand und eine Öffnung umfasst, und einen flachen Deckel 65, der die Öffnung des Einhausungskörpers 64 schließt. Die positive Elektrodenklemme 66 und die negative Elektrodenklemme 67 stehen von dem Deckel 65 vor. Jede der positive Elektrodenklemme 66 und der negativen Elektrodenklemme 67 umfasst eine Stange 68, die von der Batterieeinhausung 62 nach außen freiliegend ist. Des Weiteren umfasst jede der positiven Elektrodenklemme 66 und der negativen Elektrodenklemme 67 ein Gewindeloch 69, das sich von einem Ende des Stabs 68, das von der Batterieeinhausung 63 freiliegend ist, in die Axialrichtung erstreckt. Die Wandfläche von jedem der Gewindelöcher 69 ist mit einem Gewinde versehen.
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Die Batteriezellen 61 sind so angeordnet, dass die positive Elektrodenklemme 66 von einer von zwei Batteriezellen 61, die in der Anlegerichtung benachbart sind, benachbart zu der negativen Elektrodenklemme 67 der anderen von den Batteriezellen 61 angeordnet ist und die positive Elektrodenklemme 66 und die negative Elektrodenklemme 67, die zueinander benachbart sind, durch eine Sammelschiene 70 verbunden sind. Dies verbindet die Batteriezellen 61 in Reihe.
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Die Reihe der Batteriehalter 51 hält eine Montageplatte 72, an der Elektronikkomponenten und Ähnliches montiert sind. Die Montageplatte 72 erstreckt sich in die Anlegerichtung der Batteriezellen 61. Ein Relais 74, das ein Entladen und eine Entladeunterbrechung der Batteriezellen 61 steuert, ist an der Montageplatte 72 montiert. Das Relais 74 ist durch eine kastenförmige Relaisabdeckung 75 abgedeckt. Eine flache Sammelschiene 71, die mit dem Relais 74 verbunden ist, ist in der Relaisabdeckung 75 angeordnet. Ein Batteriesteuergerät (ECU) 77, die die Batteriezellen 61 steuert, ist an der Montageplatte 72 montiert. Das Batteriesteuergerät (ECU) 77 ist durch eine kastenförmige Steuergerätabdeckung 78 abgedeckt.
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Wie in 8A und 8B gezeigt ist, umfasst die Montageplatte 72 ein Durchgangsloch 72a. Das Befestigungselement 81 ist durch das Durchgangsloch 72a eingesetzt und verbindet elektrisch eine der zwei Batteriezellen 61, die an den zwei Enden in der Anlegerichtung angeordnet sind, mit der flachen Sammelschiene 71. Das Befestigungselement 81 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine sechseckige Stütze 82, die ein erstes Ende 83 und ein zweites Ende 85 in der Axialrichtung umfasst, eine erste Schraube 84, die an den ersten Ende 83 angeordnet ist, und eine zweite Schraube 86, die an dem zweiten Ende 85 angeordnet ist. Die Stütze 82, die erste Schraube 84 und die zweite Schraube 86 sind jeweils aus einem Metall gebildet. Die erste Schraube 84 ist in der Axialrichtung länger als die zweite Schraube 86. Das erste Ende 83 der Stütze 82 umfasst einen ringförmigen Flansch 87, der in die radiale Richtung entlang der Endfläche des ersten Endes 83 geflanscht ist.
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Die erste Schraube 84 ist an (im Eingriff mit) einem ersten befestigten Körper, nämlich dem Gewindeloch 69 der negativen Elektrodenklemme 67 der Batteriezelle 61, befestigt. Ein zweiter befestigter Körper, nämlich eine Mutter N2, ist an (im Eingriff mit) einem Abschnitt der zweiten Schraube 86, der von der flachen Sammelschiene 71 vorsteht, befestigt.
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Die Axiallänge der ersten Schraube 84 ist im Wesentlichen gleich zu der Tiefe des Gewindelochs 69 der negativen Elektrodenklemme 67 und die Axiallänge der ersten Schraube 84 und die Tiefe des Gewindelochs 69 sind so festgelegt, dass mindestens ein Neigen des Befestigungselements 81, das durch Vibration oder Ähnliches verursacht wird, nicht auftritt. Wenn die erste Schraube 84 in der Axialrichtung zu lang oder zu kurz in Bezug auf die Tiefe des Gewindelochs 69 ist, ist das Befestigungselement 81 geeignet, um durch Vibration geneigt zu werden. Des Weiteren, wenn die erste Schraube 84 in der Axialrichtung zu kurz ist, ist der Kontaktbereich zwischen der ersten Schraube 84 und der negativen Elektrodenklemme 67 klein. Dies erhöht den Widerstand an dem Kontaktabschnitt. Die erste Schraube 84 kann in der Axialrichtung länger oder kürzer sein als die Tiefe des Gewindelochs 69, solange das Befestigungselement 81 durch Vibrationen oder Ähnliches nicht geneigt wird und der Kontaktbereich zwischen der ersten Schraube 84 und der negativen Elektrodenklemme 67 ausreichend ist.
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Wenn die zweite Schraube 86 in der Axialrichtung zu lang ist, erhöht sich die Höhe der Relaisabdeckung 75 (eine Länge einer Seitenfläche der Relaisabdeckung 75, die sich parallel zu der Axialrichtung des Befestigungselements 81 erstreckt). Dies vergrößert das gesamte Batteriemodul 50. Wenn die Axiallänge der zweiten Schraube 86 geringer als die Summe von der Dicke der flachen Sammelschiene 71 und einer Hälfte der Tiefe eines Durchgangslochs der Mutter N2 ist, kann sich die Mutter N2 von der zweiten Schraube 86 trennen. Somit ist die Axiallänge der zweiten Schraube 86 auf mindestens die Summe von der Dicke der flachen Sammelschiene 71 und einer Hälfte der Tiefe des Durchgangslochs der Mutter N2 festgelegt. Solange sich die Mutter N2 von der zweiten Schraube 86 nicht trennt, kann die Axiallänge der zweiten Schraube 86 geringer als die Summe von der Dicke der flachen Sammelschiene 71 und einer Hälfte der Tiefe des Durchgangslochs der Mutter N2 sein.
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Der Betrieb des Befestigungselements 81 der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben.
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Nachdem die erste Schraube 84 an dem Gewindeloch 69 der negativen Elektrodenklemme 67 unter Einsatz derselben Vorrichtung 41 wie in der ersten Ausführungsform befestigt ist, wird die Mutter N2 an die zweite Schraube 86 befestigt. In diesem Fall beschränkt der Flansch 87 ein Anbringen der Vorrichtung 41 an die Stütze 82 von dem ersten Ende 83.
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Dementsprechend hat die vorliegende Ausführungsform die unten beschriebenen Vorteile.
- (3) Der Flansch 87 beschränkt ein Anbringen der Vorrichtung 41 von dem ersten Ende 83. Dies vermeidet ein Befestigen der Mutter N2 an der ersten Schraube 84 und ein Befestigen der zweiten Schraube 86 an der negativen Elektrodenklemme 67.
- (4) Die Stütze 82, die erste Schraube 84 und die zweite Schraube 86 sind jeweils aus einem Metall gebildet. Dies ermöglicht dem Befestigungselement 81 die Batteriezelle 61 und die flache Sammelschiene 71 elektrisch zu verbinden.
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Die Ausführungsform kann wie folgt modifiziert werden.
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Der Flansch muss nicht ringförmig sein. Ein Flansch 91 kann die Form eines Vielecks haben, wie z. B. ein Sechseck, wie in 9A gezeigt ist. Alternativ kann sich ein Flansch 92 von einem Teil des Außenumfangs der Stütze 32 oder 82 erstrecken, wie in 9B gezeigt ist. Als weitere Option kann sich ein Flansch 93 von mehreren Abschnitten des Außenumfangs der Stütze 32 oder 82 erstrecken, wie in 9C gezeigt ist.
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Die Stütze 32 oder 82 kann eine andere vieleckige Form wie z. B. eine fünfeckige Form haben.
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In jeder der Ausführungsformen kann der Flansch 37 oder 87 geringfügig in Richtung des zweiten Endes 35 oder 85 von dem ersten Ende 33 oder 83 der Stütze 32 und 82 gelegen sein. In diesem Fall, obwohl die Vorrichtung 41 an der Stütze 32 oder 82 von dem ersten Ende 33 oder 83 geringfügig angebracht werden kann, muss der Flansch 37 oder 87 nur an einer Position gelegen sein, wo der Flansch 37 oder 87 es der Stütze 32 oder 82 nicht ermöglicht, einstückig mit der zweiten Schraube 36 oder 86 zu rotieren, wenn die Vorrichtung 41 rotiert wird. Das heißt der Flansch 37 oder 87 muss ein Anbringen der Vorrichtung 41 von dem ersten Ende 33 oder 83 auf eine Position beschränken, wo es der Flansch 37 oder 87 der Stütze 32 oder 82 ermöglicht zu rotieren. Mit anderen Worten funktioniert der Flansch 37 oder 87 als ein Beschränkungsabschnitt, der ein Befestigen der Vorrichtung 41 an das erste Ende 33 oder 83 der Stütze 32 oder 82 beschränkt.
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In jedem der Ausführungsformen kann die erste Schraube 34 oder 84 in der Axialrichtung kürzer als die zweite Schraube 36 oder 86 sein.
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In der zweiten Ausführungsform kann das Befestigungselement 81 an die positive Elektrodenklemme 66 befestigt werden.