DE1937269A1

DE1937269A1 - Verbindung zwischen Batteriepolbolzen und Batterieabdeckung

Info

Publication number: DE1937269A1
Application number: DE19691937269
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. M HOIm 13-00 Antrag
Original assignee: Gould National Batteries Inc
Current assignee: Gould National Batteries Inc
Priority date: 1968-09-03
Filing date: 1969-07-22
Publication date: 1970-09-03
Also published as: FR2017261A1; BE738349A; LU58999A1; US3522105A; GB1218329A; NL6913388A

Description

Dipl.-Ing. W. PAAP 8 MÖNCHEN 22, Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH SS*^ Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Dr. rer. nat.W. KÖRBER ^{22m 3vli} ¹⁹⁶⁹ PATENTANWÄLTE Br/Me

GOULD-NATIONAL BATTERIES INC.
First National Bank Building,
St. Paul, Minnesota / V.St.A.

Pat entanme1dung

Verbindung zwischen Batteriepolbolzen und Batterieabdeckung

Die Erfindung "bezieht sich auf Akkumulator-Porbolzenverbindungen und insbesondere auf eine, einem hohen Drehmoment widerstehende, Verbindung zwischen einer Batterieabdeckung und einem Polbolzen.

Zur Schaffung einer, einem Drehmoment widerstehenden und flüssigkeitsdichten, Verbindungen zwischen einer Batterieabdeckung aus Hartgummi und einem durch sie hindurchgeführten metallischen Batteriebolzen ist es bekannt, rund um die Öffnung in der Abdeckung eine metallische Einführungstülle vorzusehen, die durch Giesschmelzen in eine über der genannten Öffnung angeordnete Form hergestellt wurde. Biese geschmolzene Zuführung verband den Batteriepolbolzen und die Einführungstülle zu einer zusammenhängenden Einheit. Dieses Verfahren ergibt eine gegen Verdrehen sichere und flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Hartgummi, der Batterieabdeckung und dem Polbolzen. Es bewährt sich bei Hartgummibatterien, wo der geschmolzene EinfÜhrungsleiter das Hartgummi nicht zerstört, es ist aber ungeeignet bei Kunststoff-

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batterien, weil der Einführungsleiter den Kunststoff angreift und diesen unansehnlich macht.

Zur Herstellung einer flüssigkeitsdichten Dichtung zwischen einem metallischen Batteriepolbolzen und einer aus Kunststoff

: bestehenden Batterieabdeckung ohne deren Zerstörung sind Ab-

deckungen bekannt ₃ die eine elastische Einführungstülle um

[ den Polbolzen herum und unter der Öffnung der Batterieab- ' deckung aufweisen. Um die/ Verbindung gegen Verdrehen zu sichern,; : hat man die Unterseite der Kunststoff—Abdeckung mit einer Uut . ; zur Aufnahme einer Lasche versehen, die sieh "vom Polbolzen aus -■ j radial nach aussen erstreckt« Dies ergibt einen vernuteten j Sitz zwischen der Unterseite der Batterieabdeckung und der

■ radialen Ausdehnung des Polbolzens. Diese Methode schafft eine

■ verdrehungssichere Verbindung zwischen der Kunststoffabdeckung ι und dem metallischen Pol, die genügend kräftig ist, um einer j normalen Abnutzung zu widerstehen, wobei sie stets eine flüs-

j sigkeitsdichte Abdichtung herstellt. Diese Abdeckungen sind aus

j thermoplastischen Stoffen, wie z. B. aus Polypropylen, herge- ! stellt. Es ist jedoch klar, dass auch andere Materialien gleich : gut verwendbar sind. i

j Die bekannten Verbindungen zwischen einem Polbolzen und Hartgummiabdeckungen wie auch einem Polbolzen und Kunststoffabdeckungen sind kräftig genug, um die rauhe Behandlung auszuhalten, wie sie bei in Kraftwagen, lastkraftwagen o. dgl. benutzten Batteriepolbolzen vorkommt. JTeuerdings werden diese Batterien mehr und mehr verwendet, z. B. in batteriebetriebenen Golfkarren o. dgl., bei denen der Batteriepolbolzen mit einem Stift versehen ist. Diese Batteriepolbolzen werden häufig von unerfahrenen Personen durch ungeeignete Werkzeuge überdreht. Weil dadurch die Polbolzen aus den Kunststoff-Batterieabdeckungen und von den Batteriezellen los- bzw» herausgerissen wurden, sehen die Besitzer oder Hersteller diese batteriebetriebenen Fahrzeuge als ungeeignet an, weil die Batterie unbrauchbar ist, wenn die Verbindung zwischen den Pollsölzen und der Batteriezelle unterbrochen ist. Infolgedessen hat man die festeren Ver-

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bindung en zwischen den Hartgummi-Batterieabdeckungen "bevorzugt, jedoch sind oft sogar hierbei die Verbindungen zwischen den Polbolzen und den Hartgummi-Abdeckungen beim Entfernen und Anschliessen des Batteriekabels von bzw. an die Polbolzen unterbrochen worden. Auch haben die Hersteller von Golfkarren o. dgl. die Erfahrung gemacht, dass der Polbolzen oft schon während des Zusammenbaus von der Abdeckung abbricht. Deshalb muss man bei der Verwendung dieser aus Kunststoff bestehenden Batterien für eine gegen Verdrehung sehr widerstandsfähige Verbindung zwischen der Batterieabdeckung und den Polbolzen sorgen, wobei dennoch ein flüssigkeitdichter Verschluss zwischen den Polbolzen und der Batterieabdeckung erhalten bleiben muss. Die Erfindung schafft eine solche gegen Verdrehung sehr widerstandsfähige Verbindung, die bei Versuchen einer auf den Polbolzen ausgeübten Drehkraft von 300 Zoll-Pfund widerstanden hat, im Gegensatz zu den bekannten Verbindungen zwischen der aus Kunststoff bestehenden Batterieabdeckung und den metallischen Polbolzen, die einer Drehkraft von weniger als 100 Zoll-Pfund haben, widerstehen können.

Ausgangspunkt der Erfindung ist demgemäss eine gegen Verdrehen widerstandsfähige Verbindung zwischen einem Batteriepolbolzen und einer Batterieabdeckung mit einer kreisförmigen Öffnung zur Aufnahme des Polbolzens.

Diese Verbindung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite der Abdeckung unterhalb der genannten Öffnung ein nach unten sich erstreckender zylindrischer Kragen mit einer darin eingepassten zylindrischen, elastischen Durchführungstülle mit einer äusseren, inneren und oberen abdichtenden Fläche vorgesehen ist, und die Öffnung einen ringförmigen, nach innen vorstehenden Ansatz mit unregelmässig geformtem I· Innenrand aufweist, der an die obere Fläche der elastischen j Durchführungstülle dichtend angrenzt und bei eingesetztem PoI- ; bolzen einen ringförmigen Hohlraum bildet, und dass nach Aus-' füllen dieses Hohlraums mit einem schwer sich erhärtenden Ma-

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terial sich eine feste mechanische Bindung zwischen dem Batteriepolbolzen und dem unregelmässig geformten Innenrand des Ansatzes bildet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen sowie aus den Ansprüchen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Schrägansicht, teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform der unregelmässig geformten Öffnung in der Batterieabde ckung,

Fig. 2 eine Schrägansicht, teilweise im Schnitt, eines Batteriepolbolzens in der Öffnung der Fig. 1, enthaltend ein schwer hart werdendes Material,

Fig. 3 eine Schrägansicht, teilweise im Schnitt, einer anderen unregelmässig geformten Öffnung in einer Batterieäbdeckung,

Fig. 4 eine Schrägansicht, teilweise im Schnitt, einer unregelmässig geformten Öffnung der Fig. 3, die ein schwer hart v/erdendes Material und einen Batteriepolbolzen enthält,

Fig. 5 eine Schrägansicht, teilweise im Schnitt, einer anderen unregelmässig geformten Öffnung in einer Batterieabdeckung,

Fig. 6 eine Schrägansicht, teilweise im Schnitt, einer unregelmässig geformten Öffnung der Fig. 5, die ein schwer hart werdendes Material und einen Batteriepolbolzen enthält ,

Fig. 7 eine Ansicht von oben auf eine Batterieabdeckung mit einem unregelmässig geformten Bereich, mit dem Aussehen eines Pluszeichens,

Fig. 8 eine Querschnittsansieht entlang der Linie 8 - 8 der Fig. 7 mit einem um den Batteriepolbolzen herum angeordneten schwer hart werdenden Material,

Fig. 9 eine Ansicht von oben auf eine Batterieäbdeckung mit

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einem unre ge !massig geformten Bereich mit dem Aussehen eines Minuszeichens,

Pig.10 eine Querschnittansicht eines BatteriepoTbolzens mit einer unrege!massigen Oberfläche zur Aufnahme eines schwer hart werdenden Materials,

11 eine Querschnittansicht eines anderen unrege!massig geformten Batteriepolbolzens zur Aufnahme eines schwer hart werdenden Materials,

12 eine Schrägansicht, teilweise im Schnitt, einer bevorzugten Ausführungsform einer unregelmässig geformten Öffnung in einer Batterieabdeckung und

Pig. 13 eine Ansicht von oben auf die in Pig.12 gezeigte unregelmässig geformte Öffnung, die einen Batteriepolbolzen und ein schwer hart werdendes Material enthält.

In den Zeichnungen zeigen die Pig. 1 und 2 einen Teil einer Batterieabdeckung 10 mit einer darin befindlichen kreisförmigen Öffnung 11 zur Aufnahme eines Metall-Batteriepolbolzens 17· Auf der Oberseite der Abdeckung 10 ist ein ringförmiger Plansch 13 angebracht, der sich vertikal nach oben und um die kreisförmige Öffnung 11 herum erstreckt. Von dem kreisförmigen Plansch 13 aus ragt radial nach innen ein kreisförmiger Ansatz 14, der etwas tiefer liegt als das obere Ende des ringförmigen Plansches 13 und bildet so einen ringförmigen Hohlraum 16 zwischen dem ringförmigen Plansch 13 und dem einzusetzenden Batteriepolbolzen 17. Me Unterseite der Batterieabdeckung 10 weist einen ringförmigen Kragen 20 mit einer glatten Innenfläche 21 zur Aufnahme einer elastischen Durehführungstülle 22 auf. Diese Durchführungstülle liegt eng an der Innenfläche 21 an und schafft einen flüssigkeitsdichten Verschluss zwischen der Aussenfläche 23 der Durehführungstülle 22 und der Innenfläche 21 des Kragens 20, wenn ein Polbolzen durch die Öffnung in der Abdeckung 10 gedrückt wird. Die elastische Durchführungs-j tülle 22 hat einen etwas untermassigen Innendurchmesser, so j dass, wenn der Batteriebolzen 17 durch die öffnung 11 und die Durehführungstülle 22 weitergeführt wird, ein flüssigkeits-

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dichter Verschluss zwischen dem Batteriepolbolzen 17 und der Innenfläche 21 der elastischen Durchführungstülle 22 hergestellt wird.

Auf der Unterseite des Ansatzes 14 ist eine Reihe von radial nach innen sich erstreckenden Einkerbungen 30 vorgesehen. Sie bilden oben durch den Ansatz 14 und unten durch das obere Ende der elastischen Durchführungstülle 22 eingegrenzte Bereiche. Der Batteriebolzen 17, der leicht konisch ist, erstreckt sieh durch die elastische Durehführungstülle 22 und stellt einen flüssigkeitsdichten Verschluss zwischen der Batterieabdeckung 10 und dem Batteriepolbolzen 17 her.

Der Batteriepolbolzen 17 ist im Durchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser des Ansatzes 14 und schafft so einen ringförmigen Spalt 25 zwischen dem radial nach innen weitergeführten Ende des Ansatzes 14 und dem Aussenumfang des Batteriebolzens 17· Dieser ringförmige Spalt 25 erstreckt sich jedoch nur bis zum oberen Ende der elastischen Durchführungs tülle 22 nach unten, wo dieses obere Ende der Durchführungstülle 22 _;.\ eine Abdichtung um den unteren Teil des ringförmigen Hohlraums 16 und so einen ringförmigen Hohlraumbereich bildet. ^ " ,.:->,■■'■

Fig. 2 zeigt den durch Füllen des ringförmigen Hohlraums 16\·:; und des ringförmigen Spalts 25 und der Hute zwischen dem Airsatz 14 und der elastischen Dur chführungs tülle 22 mit einem schwer hart werdenden Material an der Abdeckung 10 befestigten Polbolzen 17. Schwer hart werdende, für den beabsichtigten Zweck geeignete Materialien sind z. B, Epoxyd-Kunstharz und Polyurethan. Es wird jedoch Epoxyd-Kunstharz bevorzugt. Wenn sich das schwer hart werdende Material erhärtet, stellt es sowohl eine Bindung und einen mechanischen Verschluss zwischen sich und der Abdeckung als auch eine Bindung zwischen sich und dem Batteriepolbolzen her. Es ist jedoch schwer, eine Bindung zwischen der aus Kunststoff bestehenden Batterieabdeckung und dem sich sohwer erhärtenden Material zu erreichen, ohne eine

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vorherige Behandlung dieser Kunststoffabdeckung. Bei den typischen Verwendungen erzeugt das sich schwer erhärtende Material nur einen mechanischen Verschluss zwischen sich und der Abdeckung. Das genügt jedoch, um eine gegen Verdrehung sehr widerstandsfähige Verbindungen zwischen der Kunststoff-Abdeckung und dem erwähnten Material zu erzeugen.

Da gleiche Teile der Abdeckung, mit Ausnahme der unregelmässig geformten Bereiche, identisch sind, werden sie nicht im einzelnen beschrieben.

Die Pig. 3 und 4 zeigen eine Abänderung der Einkerbungen 30 auf dem Ansatz 14-. Anstelle der engen Einkerbungen 30 sind radial sich erstreckende vorspringende Kanten 30a vorgesehen, die vom Ansatz 14 nach unten zum oberen Ende der Durchführungstülle 22 weitergeführt sind. Dadurch erhält man einen viel grösseren Raum für das fliessende Kunstharz als bei dem Ausführungsbeispiel nach den Pig. 1 und 2.

Pig. 4 zeigt, wie die Polbolzen aussehen, wenn sie bis zum oberen Ende der Abdeckung 10 epoxidiert sind.

Pig. 5 zeigt eine Batterieabdeckung 10 mit einem ringförmigen Plansch 13, der innen eine polygonal geformte Öffnung 30b statt einer kreisförmigen Öffnung aufweist. Wenn dieser polygonale Bereich zwischen der Abdeckung und dem Batteriebolzen mit einem Epoxydharz gefüllt wird, stellt er einen mechanischen Verschluss zwischen der Abdeckung und dem Epoxydharz her.

Pig. 6 zeigt die Abdeckung 10 mit einem durch sie hindurchgefültrten und bis zu ihr epoxidierten Batteriepolbolzen 17. Zusätzlich zu der zwischen dem Kunstharz und der Abdeckung gebildeten mechanischen Verschluss wird eine mechanische Sperre zwischen dem Polbolzen 17 und dem Kunstharz geschaffen. Die mechanische Sperre besteht aus einer Anzahl von vertikalen auf dem Umfang des Polbolzens verteilt angeordneten Rillen 31, in die das Kunstharz eindringt.

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Die Pig. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung, bei der der ringförmige Flansch einen ringförmigen Hohlraum mit nutenf örmigen Einkerbungen 41 bis 44 aufweist. Diese Einkerbungen sind mit Abstand und senkrecht zueinander angeordnet und sehen wie ein Pluszeichen aus. Dies hat den Vorteil, dass ein mechanischer Verschluss zwischen dem Kunstharz und der Abdeckung geschaffen wird und ausserdem schnell zu erkennen ist, dass es sich hier um einen positiven Batterie-. polbolzen handelt.

» 9 zeigt einen ähnlichen ringförmigen Flansch 13 mit einem ringförmigen Hohlraum 16 und zwei sich gegenüberliegenden nutenf örmigen Einkerbungen 45 und 46. Diese Einkerbungen haben das Aussehen eines Minuszeichens und sollen andeuten, dass es sieh um einen negativen Batteriepolbolzen handelt. Zusätzlich können die Bolzen farbig gekennzeichnet sein, um einen positiven bzw. einen negativen Batteriepolbolzen anzuzeigen, indem man die ringförmigen Hohlräume mit einem farbigen Kunstharz füllt, z. B. mit einem roten Kunstharz für den positiven und einem schwarzen Kunstharz für den negativen Pol.

Die Fig. 10 und 11 zeigen Abänderungen der Einkerbungen, die eine gute mechanische Verbindung zwischen dem Polbolzen und dem Kunstharz schaffen. Der Polbolzen 17 der Fig. 10 hat eine AnzahZ von kugelförmigen Einkerbungen 60 zum mechanischen Eingriff des Kunstharzes, während die Anordnung nach Fig. 11 für diesen Zweck eine verlängerte dreikantige Rille 61 aufweist.

Die Fig. 12 und 15 zeigen die bevorzugte Ausführungsform der Verbindung zwischen der Abdeckung und dem Polbolzen 17. Auf der Innenfläche des Ansatzes 14 sind eine Anzahl von vertikalen zylindrischen Einkerbungen 70 vorgesehen. Diese in Fig. 12 gezeigte Ausführung hat sich als die beste erwiesen. Versuche haben gezeigt, dass ein Polbolzen mit den zylindrischen Einkerbungen auf dem Ansatz 14 einer auf ihn ausgeübten Drehkraft

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von mehr als 300 Zoll-Pfund widersteht. Dieser Wert ist "bei den "bisher "bekannten Verbindungen nioht zu erreichen.

Ansprüche,

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Claims

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Ansprüche

Gegen Verdrehen widerstandsfähige Verbindung zwischen© inem Batteriepolbolzen und einer Batterieabdeekung mit einer kreisförmigen Öffnung zur Aufnahme des BatteriepollDolzens, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite der Abdekkung (10) unterhalb der Öffnung (11) ein nach unten sich erstreckender zylindrischer Kragen (20) mit einer darin eingepassten zylindrischen, elastischen Durchführungstülle (22) mit einer äusseren, inneren und oberen abdichtenden !Fläche vorgesehen ist, und die Öffnung (11) einen ringförmigen, nach innen vorstehenden Ansatz (14) mit unregelmässig geformtem Innenrand aufweist, der an die obere Fläche der elastischen Durchführungstülle (22) dichtend angrenzt und bei eingesetztem Polbolzen (17) einen ringförmigen Hohlraum (16) bildet, und dass nach Ausfüllen dieses Hohlraums mit einem schwer sich erhärtenden Material sich -eine feste mechanische Bindung zwischen dem Batteriepolbolzen (17) und dem unrege !massig geformten Innenrand des Ansatzes (14) bildet.
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der unregelmässig geformte Innenrand des Ansatzes (14) vertikal verlaufende Einkerbungen (30) aufweist«.
3. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der unregelmässig geformte Innenrand des Ansatzes (14) polygonal ausgebildete Flächen (30b) aufweist.
4. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der unregelmässig geformte Innenrand des Ansatzes (14) rechteckige Verlängerungen (30a) aufweist.
5. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der unregelmässig geformte Innenrand des Ansatezs (14)

vier um 90° gegeneinander versetzte, ein Pluszeichen andeutende Hüten (41, 42, 43, 44) aufweist.
6. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der unregelmässig geformte' Innenrand des Ansatzes (H) zwei gegenüberliegende, ein Minuszeichen andeutende Hüten (45» 46) aufweist.
7. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite der Abdeckung (10) sich um die kreisförmige Öffnung (11) herum ein ringförmiger Flansch (13) vertikal nach oben, erstreckt.
8. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polholzen (17) auf seinem Umfang mit einer Anzahl von

■ Einkerbungen (60; 61) versehen ist,, in die das schwer sich erhärtende Material zwecks Herstellung einer mechanischen Haftung eindringt.
9. Verbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das schwer sich erhärtende Material ein Epoxydkunstharz ist.

Der Patentanwalt

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