Batteriepol, Fahrzeugbatterie und Kombination aus Fahrzeugbatterie mit Polklemme

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Batteriepol, insbesondere einen Batteriepol einer Fahrzeugbatterie, mit einer Mantelfläche, die als Klemmfläche zur kraftschlüssigen Verbindung mit einer Polklemme ausgebildet ist, wobei der Batteriepol im Bereich der Klemmfläche im Querschnitt kegelstumpfförmig mit einem zum Batteriekasten der Fahrzeugbatterie hin geöffneten Kegelwinkel ausgebildet ist.

Ferner betrifft die Erfindung eine Fahrzeugbatterie mit einem Batteriekasten und zwei Batteriepolen.

Schließlich betrifft die Erfindung eine Kombination aus Fahrzeugbatterie und einem Satz Polklemmen, die zur kraftschlüssigen Verbindung mit jeweils einem Batteriepol der Fahrzeugbatterie ausgebildet sind.

Fig. 1a zeigt im Rahmen einer ersten Explosionsdarstellung eine herkömmliche und nach dem Stand der Technik bekannte Kombination aus einer Fahrzeugbatterie 1 mit zwei Batteriepolen 2, 2‘ und einem Satz Polklemmen 3, 3‘, die zur Herstellung eines geschlossenen Stromkreises innerhalb eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) mit den Batteriepolen 2, 2‘ lösbar verbunden werden können. Hierzu sind die Polklemmen 3, 3‘ als geöffnete Ringform ausgebildet und lassen sich in Pfeilrichtung 4 auf die Batteriepole 2, 2‘ aufstecken, wo die Polklemmen 3, 3‘ durch das Festziehen von Klemmschrauben 5, 5‘ kraftschlüssig mit den Batteriepolen 2, 2‘ verbunden werden können.

Fig. 1b zeigt beispielhaft eine Detailansicht des positiven Batteriepols 2 und der korrespondierenden Polklemme 3, ebenfalls in einer Explosionsdarstellung. Der Batteriepol 2 besitzt in einem Querschnitt entlang der Längsachse eine kegelstumpfförmige bzw. konische Mantelfläche 6, die als Klemmfläche 61 zur kraftschlüssigen Verbindung mit der Polklemme 3 ausgebildet ist. Quer zur Längsachse sind die Querschnittsflächen (A-A) kreisrund ausgebildet. Typischerweise besitzt ein positiver Batteriepol 2 am Übergang zum Batteriekasten einen Durchmesser Di von 19,5 mm und ein negativer Batteriepol 2‘ einen Durchmesser Di von 17,9 mm. An der Stirnseite besitzt ein positiver Batteriepol 2 üblicherweise einen Durchmesser D2 von 17,5 mm und ein negativer Batteriepol 2‘ einen Durchmesser D2 von 15,9 mm. Bei der Montage wird so eine Verpolung wirksam vermieden, weil die korrespondierenden Polklemmen 3, 3‘ für die positiven und negativen Batteriepole 2, 2‘ im Durchmesser entsprechend angepasst sind. Die Höhe H der positiven und negativen Batteriepole 2, 2‘ beträgt in beiden Fällen typischerweise 18 mm.

Fig. 1c zeigt schließlich eine Detailansicht des positiven Batteriepols 2 der Fahrzeugbatterie 1 mit einer montierten Polklemme 3.

Auch US 4,560,230 A1 zeigt einen gattungsgemäßen Batteriepol einer Fahrzeugbatterie, die zusätzlich eine Aufnahme mit einer Ringnut zur klemmenden Halterung einer Klemme eines Überbrückungskabels besitzt, wobei die Aufnahme die Spitze des konischen Batteriepols nicht überragt, um eine Befestigung der Polklemme nicht zu behindern.

Eine vergleichbare Ausgestaltung von Batteriepolen einer Fahrzeugbatterie sowie von korrespondierend ausgebildeten Polklemmen wird in US 6,227,914 B1 offenbart.

Weitere Batteriepole, Fahrzeugbatterien und Kombinationen aus Fahrzeugbatterien und einem Satz Polklemmen sind aus KR 1020010103329 A, DE 7025741 U, CN 213673042 U,

DE 3421025 A1 und US 20030199209 A1 bekannt.

In der Praxis hat sich die kraftschlüssige Verbindung zwischen den Polklemmen und den Batteriepolen als verbesserungsbedürftig gezeigt, da gelegentlich zu beobachten ist, dass sich die Verbindung löst, insbesondere dann, wenn die Polklemmen bei einer fehlerhaften Montage nicht hinreichend weit auf die Batteriepole aufgesteckt sind. Vor allem bei Elektrofahrzeugen ist eine stabile Verbindung zwischen Polklemmen und Batteriepolen zwingend erforderlich, auch weil Rückhaltesysteme und sonstige sicherheitsrelevante Komponenten des Fahrzeugs ausschließlich durch eine Fahrzeugbatterie mit elektrischer Energie versorgt werden.

Mithin ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Batteriepol, eine Fahrzeugbatterie und eine Kombination aus Fahrzeugbatterie und einem Satz Polklemmen vorzuschlagen, die die genannten Nachteile behebt und die eine stabile Verbindung zwischen einer Polklemme und einem Batteriepol schafft. Diese Aufgabe wird durch den Batteriepol nach Anspruch 1 , die Fahrzeugbatterie nach Anspruch 10 und die Kombination aus einer Fahrzeugbatterie und einem Satz Polklemmen nach Anspruch 11 gelöst.

Erfindungsgemäß ist mindestens ein Formschlusselement vorgesehen, das eine formschlüssige Verbindung des Batteriepols mit der Polklemme erlaubt, wobei das mindestens eine Formschlusselement die Mantelfläche des Batteriepols in radialer Richtung zumindest abschnittsweise überragt, so dass zumindest abschnittsweise eine Hinterschneidung ausgebildet ist, in die die Polklemme im montierten Zustand zur Bildung der formschlüssigen Verbindung eingreift. Insbesondere ist vorgesehen, dass das mindestens eine Formschlusselement tellerförmig oder ringförmig ausgebildet ist und in radialer Richtung die Mantelfläche des Batteriepols vollständig überragt, so dass eine ringförmige Hinterschneidung ausgebildet ist, in die die Polklemme im montierten Zustand zur Bildung der formschlüssigen Verbindung eingreift.

In beiden Fällen umgreift die Polklemme die als Klemmfläche ausgebildete Mantelfläche des Batteriepols und ist dort kraftschlüssig mit dem Batteriepol verbunden. Dabei ruht die Polklemme zwischen dem Batteriekasten der Batterie einerseits und dem Formschlusselement des Batteriepols andererseits, so dass sich ergänzend zu der kraftschlüssigen Verbindung auch eine formschlüssige Verbindung ergibt, die auch im Falle einer leicht gelösten kraftschlüssigen Verbindung für einen hinreichenden Halt der Polklemme am Batteriepol sorgt. Hierdurch wird zweierlei bewirkt. Zunächst vereinfacht die ergänzende formschlüssige Verbindung eine Kontrolle, ob die Polklemme korrekt montiert wurde, denn nur wenn die Polklemme in den Formschluss eingreift, wurde die Polklemme korrekt montiert. Ferner sorgt die ergänzende formschlüssige Verbindung auch dann für einen sicheren Halt der Polklemme am Batteriepol, wenn sich die kraftschlüssige Verbindung leicht löst. Insofern kann auch im Störfall eine ausreichende Stromversorgung sichergestellt werden.

Bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend und in den Unteransprüchen angegeben.

Nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der als Klemmfläche ausgebildete Abschnitt der Mantelfläche des Batteriepols gewindefrei ausgestaltet ist. Insbesondere die gewindefreie Ausgestaltung der Klemmfläche erlaubt eine einfache und gleichwohl stabile Verbindung zwischen Batteriepol und Polklemme. Ferner ist ein Batteriepol mit einer gewindefreien Klemmfläche einfach und kostenschonend herstellbar. Zur Vereinfachung der Montage der Polklemme ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Oberseite des Formschlusselementes eine abgerundete Außenkante aufweist, was als Einführhilfe des Batteriepols in die Polklemme wirkt.

Im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Formschlusselement einstückig mit dem Batteriepol verbunden ist. Hierzu kann der Batteriepol mit dem einstückig verbundenen Formschlusselement beispielsweise als Drehbauteil ausgebildet sein. Derartige Drehbauteile lassen sich einfach und aus nahezu beliebigen Materialien hersteilen, was das Vorhalten geeigneter Batteriepole erheblich erleichtert.

Im Rahmen einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Formschlusselement zweistückig mit dem Batteriepol verbunden ist. Hierzu sind unterschiedliche Ausführungsformen vorgesehen.

Nach einer ersten diesbezüglichen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Batteriepol abschnittsweise ein Außengewinde aufweist und das Formschlusselement als Ring mit einem korrespondierenden Innengewinde ausgebildet ist, so dass das Formschlusselement lösbar mit dem Batteriepol verbindbar ist. Im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels kann das Formschlusselement vor oder nach der Montage der Polklemme am Batteriepol durch einfaches Aufschrauben befestigt werden.

Im Rahmen einer alternativen Ausgestaltung eines zweistückig ausgestalteten Batteriepols mit Formschlusselement ist vorgesehen, dass das Formschlusselement als Teller ausgebildet ist, der mittels mindestens einer Schraube mit dem Batteriepol lösbar verbunden ist. Auch im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels kann das als Teller ausgebildete Formschlusselement vor oder nach der Montage der Polklemme am Batteriepol befestigt werden.

Konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a eine Fahrzeugbatterie mit Polklemmen nach dem Stand der Technik,

Fig. 1b eine Explosionsdarstellung eines Batteriepols mit einer Polklemme nach dem Stand der Technik,

Fig. 1c einen Batteriepol mit einer Polklemme nach dem Stand der Technik,

Fig. 2a eine Explosionsdarstellung einer Kombination aus Batteriepol und Polklemme,

Fig. 2b eine Kombination aus Batteriepol und Polklemme im montierten Zustand und Fig. 3a-e unterschiedliche Ausführungsformen eines Batteriepols mit einem Formschlusselement.

Fig. 2a zeigt im Rahmen einer Explosionsdarstellung eine erste konkrete Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriepols 10 mit einer Mantelfläche 6, die als Klemmfläche 61 zur kraftschlüssigen Verbindung mit einer Polklemme 3 ausgebildet ist, wobei auf der Stirnseite 11 des Batteriepols 10 ein Formschlusselement 12 angeordnet ist, das ergänzend zur kraftschlüssigen Verbindung eine formschlüssige Verbindung des Batteriepols 10 mit der Polklemme 3 erlaubt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Formschlusselement 12 einstückig mit dem Batteriepol 10 verbunden und ist tellerförmig mit einem Durchmesser D ₃ ausgestaltet, so dass das Formschlusselement 12 den Batteriepol 10 an dessen Stirnseite 11 in radialer Richtung um ein Maß überragt, so dass eine ringförmige Hinterschneidung 13 ausgebildet ist, in die die Polklemme 3 im montierten Zustand (Fig. 2b) eingreift und hierdurch eine formschlüssige Verbindung schafft. Zur Vereinfachung der Montage ist die Außenkante 14 der Oberseite des tellerförmigen Formschlusselementes 12 abgerundet ausgestaltet, was ein einfaches Einführen des Batteriepols 10 mitsamt seines Formschlusselementes 12 in die Polklemme 3 erlaubt. Nach einem vollständigen Aufstecken der Polklemme 3 auf den Batteriepol 10 (Fig. 2b) liegt die Polklemme 3 mit ihrer Unterkante am Batteriekasten 15 an und lässt sich über die Klemmschraube 5 soweit zusammenklemmen, dass die Polklemme 3 in die Hinterschneidung 13 eingreift, so dass die Polklemme 3 ergänzend zu ihrer kraftschlüssigen Verbindung auch formschlüssig zwischen dem Formschlusselement 12 und dem Batteriekasten 15 gelagert ist. Fig. 2b zeigt die Kombination aus Fahrzeugbatterie 1,

Batteriepol 10 und Polklemme 3 im montierten Zustand. Hiernach ist deutlich erkennbar, dass selbst bei einer geringfügig gelockerten Polklemme 3 ein vollständiges Ablösen der Polklemme 3 vom Batteriepol 10 verhindert wird, denn das Formschlusselement 12 überragt die Polklemme 3 um ein hinreichendes Maß, so dass ein versehentliches Lösen wirksam verhindert wird.

Es wurde bereits erläutert, dass das Formschlusselement 12 in unterschiedlicher Weise mit dem Batteriepol 10 verbunden sein kann. Fig. 3a zeigt im Rahmen eines diesbezüglich ersten Ausführungsbeispiels, dass das Formschlusselement 12 tellerförmig ausgestaltet ist und die Stirnseite 11 des Batteriepols 10 in radialer Richtung allseitig überragt, so dass zwischen Batteriepol 10 und Formschlusselement 12 eine ringförmige Hinterschneidung 13 entsteht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Batteriepol 10 kegelstumpfförmig mit einem nach unten, d.h. zum Batteriekasten 15 hin geöffneten Kegelwinkel ausgebildet. Fig. 3b zeigt einen nach dem Stand der Technik bekannten Batteriepol 10, bei dem die Mantelfläche 6 zylinderförmig ausgestaltet ist.

Fig. 3c zeigt eine Ausgestaltung des Batteriepols 10 mit einem oberen Gewindeabschnitt 16 und einem ringförmigen Formschlusselement 12, das ein korrespondierendes Innengewinde 17 besitzt. Das ringförmige Formschlusselement 12 kann auf den Batteriepol 10 aufgeschraubt werden, so dass nach einer vollständigen Montage des Formschlusselementes 12 eine ringförmige Hinterschneidung 13 (in Fig. 3c nicht dargestellt) zwischen Formschlusselement 12 und Batteriepol 10 entsteht. Zwar ist in Fig. 3c ein kegelstumpfförmiger Batteriepol 10 dargestellt, allerdings ist die Ausgestaltung mittels eines ringförmigen Formschlusselementes 12 auch mit einem zylinderförmigen Batteriepol 10 möglich.

Fig. 3d zeigt eine vergleichbare Ausgestaltung mit einem kegelstumpfförmigen Batteriepol 10 und einem tellerförmigen Formschlusselement 12, wobei im Batteriepol 10 und im tellerförmigen Formschlusselement 12 korrespondierende Ausnehmungen 18, 18‘ ausgebildet sind, die im montierten Zustand von je einer Schraube 19, 19‘ durchgriffen sind. Das tellerförmige Formschlusselement 12 kann demnach mit dem Batteriepol 10 derart verbunden werden, dass das tellerförmige Formschlusselement 12 auf die Stirnfläche 11 des Batteriepols 10 aufgelegt wird und wonach die Schrauben 19, 19‘ das tellerförmige Formschlusselement 12 durchgreifen und in den Batteriepol 10 eingeschraubt werden. Auch im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels ist es optional möglich, den Batteriepol 10 mit einer zylinderförmigen Mantelfläche 6 auszustatten.

Schließlich zeigt Fig. 3e einen Batteriepol 10 bei dem die Klemmfläche 61 zur Bildung des Formschlusselementes 12 kegelstumpfförmig mit einem nach oben hin geöffneten Kegelwinkel ausgebildet ist, so dass sich durch die Form des Batteriepols 10 selbst eine formschlüssige Verbindung zwischen Batteriepol 10 und Polklemme 3 ergibt.

Bezugszeichenliste

I Fahrzeugbatterie , 2‘ Batteriepol (Stand der Technik)

3, 3‘ Polklemme Pfeilrichtung

5, 5‘ Klemmschraube Mantelfläche 1 Klemmfläche

10 Batteriepol (erfindungsgemäß)

I I Oberseite des Batteriepols

12 Formschlusselement

13 Hinterschneidung

14 Außenkante des Formschlusselementes

15 Batteriekasten

16 Gewindeabschnitt

17 Innengewinde

18, 18‘ Ausnehmungen

19, 19‘ Schrauben

Di Durchmesser (Batteriepol unten)

D ₂ Durchmesser (Batteriepol oben)

D ₃ Durchmesser (Formschlusselement)

H Höhe