DE2206013B2 - Endpol eines Akkumulators od.dgl - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Endpol eines Akkumulators wie einer elektrischen Batterie für Automobile oder sonstige Fahrzeuge, der einstückig mit der betreffenden Polbrücke des Akkumulators ausgebildet und in die Seitenwand des Blockkastens des Akkumulators eingeformt ist.

Die in letzter Zeit am häufigsten verwendeten Automobil-Batterien besitzen als Endpol aus Blei bestehende Zapfen, die jeweils an einem der beiden Enden der Batterie an einer der beiden Polbrücken derselben angebracht sind und senkrecht nach oben durch den Dekkel des Blockkastens der Batterie herausragen. Im Dekkel befinden sich aus Blei bestehende Hülsen, welche mit den durch sie hindurchgeführten Endpol-Zapfen mit Hilfe eines Gasbrenners oder einer Gasflamme, gegebenenfalls unter Zugabe von weiterem geschmolzenem Blei, zusammengeschmolzen werden.

Eine derartige Anordnung der Endpole hat eine Reihe von Nachteilen. Es ist viel Handarbeit erforderlich, so daß die Herstellungskosten hoch sind. Außerdem wird für die Endpole eine verhältnismäßig große Menge Blei benötigt, und es ergeben sich lange elektrische Strompfade mit entsprechend hohen elektrischen Widerständen. Wenn das Verschmelzen der Endpol-Zapfen mit den sie umgebenden Hülsen nicht sorgfältig durchgeführt wird, kann der Deckel des Blockkastens beschädigt und/oder die Verbindung undicht werden. Auch besteht die Gefahr, daß sich Risse in den Schmelzverbindungen ergeben, wenn derartig'. Batterien aufeinandergestapelt gelagert werden.

Es ist auch bekannt, die Endpole durch die Seitenwände des Blockkasten eines Akkumulators herauszuführen, wobei in einigen Fällen die Endpole etwa in Höhe der betreffenden Polbrücken aus dem Blockkasten herausgeführt sind. Auf diese Weise werden die elektrischen Strompfade verkürzt und der Bleibedarf ebenso wie der innere Verlust des Akkumulators verringert. Auch ist vielfach eine Verkürzung der zum Akkumulator führenden Kabel möglich, was besonders bei Massenprodukten wie Automobil-Batterien wirtschaftliehe Bedeutung hat.

Bei einer derartigen Anordnung der Endpole ist es möglich, viel Handarbeit durch Maschinenarbeit zu ersetzen Beispiele für eine derartige Anordnung der Endpole offenbaren die US-PS 3 303 056 und 3 457 ! 18 Gemäß US-PS 3 303 056 bestehen die Endpole aus zwei Teilen, von denen der eine im Inneren des Blockkastens der Batterie angebracht ist und eine Polbrücke aufweist, während der andere Teil an der Außenseite des Blockkastens sitzt und eine öffnung zum formschlüssigen Einhängen eines Anschlußstückes des Batteriekabels aufweist

Die beiden Teile dieses Endpols werden durch eine in der Seitenwand des Blockkastens befindliche öffnung zusammengesteckt und damit miteinander verbunden Der Endpol besteht also aus zwei Teilen, wobei sich an der Verbindungsstelle dieser Teile Verluste durch eine unvollständige Verbindung ergeben können. Auch kann die Steckverbindung zwischen dem äußeren Teil des Endpols und den Anschlußstück eines Batteriekabels unvollständig sein und sich durch Bewegungen wie die Fahrbewegungen eines Automobils lockern und sogar lösen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Elektrolyt aus der Batterie ausläuft, wenn die Verbindung zwischen den beiden Teilen der Endpole fehlerhaft ist und dementsprechend die betreffende öffnung in der Seitenwand des Blockkastens nicht dicht ist.

Es ist auch bekannt, die Endpole an der Seite des Blockkastens einer Batterie einzuformen (vgl. beispielsweise US-PS 1 829 935 und 1 980 902), jedoch ist hierfür ein Brennvorgang oder eine andere Bearbeitung innerhalb des Blockkastens erforderlich, um den betreffenden Endpol mit den Elektroden bzw. einer dieselben verbindende Polbrücke zu verbinden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß lange elektrische Stromkabel notwendig sind und sich dementsprechend verhältnismäßig große innere Verluste ergeben.

Auch ist ss bekannt, die Anschlußkabel einer Batterie an die Endpole derselben mit Hilfe von Muttern und Schrauben anzuschrauben. Dabei erhält man einen guten elektrischen Kontakt und dementsprechend eine verbesserte elektrische Leitung, jedoch sind zum Anbringen und Lösen dieser Verbindungen Werkzeuge erforderlich.

Schließlich ist es bei Trockenbatterien bekannt, mehrere hintereinandergeschaltete Elemente über eine formschlüssige Verbindung wie einen Bajonettverschluß, einen Schraubverschluß oder einen Druckknopfverschluß miteinander zu verbinden. Es handelt sich jedoch um einfache, aus Blechteilen bestehende Verschlüsse, die sich bei Erschütterungen wie den durch die Fahrbewegungen eines Automobils hervorgerufenen Erschütterungen schnell lösen. Auch ist ein guter elektrischer Kontakt nicht gewährleistet (DT-PS 494 929).

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Endpol für Akkumulatoren zu schaffen, der bei absoluter Abdichtung aus der Seitenwand des Blockkastens herausragt und an den ein Kabel schnell mit guter elektrischer Leitung angebracht werden kann, ohne irgendein Werkzeug verwenden zu müssen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Endpol der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß er als Bajonettfassung mit nach innen vorstehenden Verriegelungselementen ausgebildet ist. Diese Bajonettfassung öffnet sich zur Außenseite des Blockkastens, besteht aber mit der betreffenden Polbrücke aus einem Stück, so daß der innere elektrische Widerstand des Akkumulators auf einem Minimum gehalten werden kann. Die Bajonettfassung ist in die Seitenwand des Blockkastens diesen abdichtend eingeformt, so daß kei-

ne Handarbeit und insbesondere keine Wärmebehandlung notwendig ist, um den Endpol anzubringen. Die nach innen vorstehenden Verriegelungselemente ermöglichen es, das als Gegenstück der Bajonettverbindung dienende Anschlußstück einis Batteriekabels durch einfache Drehbewegung einzusetzen und dabei so festzuziehen, daß ein guter elektrischer Kontakt zwischen den beiden Teilen besteht, wobei diese Verbindung fest genug ist, um auch durch die Fahrerschütterungen eines Automobils nicht gelockert oder gelöst zu werden. Andererseits kann man diese Verbindung aber ohne Verwendung von Werkzeugen von Hand jederzeit wieder lösen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bajonettfassung eine Verlängerung der ihr zugeordneten Polbrücke, d. h., sie besteht mit dieser Polbrücke rieht nur aus einem Stück, sondern liegt auch in Hone der betreffenden Polbrücke in der Seitenwand des Blockkastens. Somit benötigt man für den Endpol so wenig Material wie eben möglich. Auch ist der elektrische Strompfad so kurz wie möglich und dementsprechend der innere Widerstand des Akkumulators nicht überflüssig hoch. Vorzugsweise sind die Verriegelungselemente der Bajonettfassung nach innen vorstehende, gegeneinander versetzte Keilzungen. Diese Keilzungen gewährleisten, daß das in die Bajonettfassung einsteckbare Anschlußstück für ein Battei iekabel. das mit nach außen vorstehenden entsprechenden Keilnasen versehen ist, mit Flächenkontakt angeschlossen werden kann, wobei man die Steigung der Keilzungen und der entsprechenden Keilnasen so wählen kann, daß sich die Verbindung nicht selbständig löst. Wegen des auf diese Weise zu erzielenden Flächenkontaktes ist die elektrische Verbindung gut, d. h., der elektrische Widerstand an der Verbindung ist gering.

Dadurch, daß die Endpole erfindungsgemäß in die Seitenwand des Blockkastens des Akkumulators eingeformt sind, kann man die Abdichtung zwischen dem Blockkasten und seinem Deckel in einfacher Weise mit Hilfe automatischer Heizplatten oder Heizdrähte durchführen, was bei bekannten Automobil-Batterien nicht ohne weiteres möglich ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Ausbildung eines erfindu igsgemäßen Endpols und eines diesem zugeordneten Anschlußstückes für ein Batteriekabel dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 eine schaubildliche Ansicht einer Automobil-Batterie mit abgehobenem Deckel,

F i g. 2 eine schaubildliche Ansicht eines Teiles der Wand des Batteriegehäuses, aus der ein erfindungsgemäßer elektrischer Anschluß zu erkennen ist,

F i g. 3 eine Stirnansicht des an eine Wand des Gehäuses der Batterie angebrachten Anschlusses aus F i g. 2,

F i g. 4 einen Teilschnitt durch das Batteriegehäuse nach Linie A-A in F i g. 1 in vergrößertem Maßstab,

F i g. 5 eine schaubildl iche Explosionsdarstellung eines in den erfindungsgemäßen Anschluß einzusetzenden Anschlußstückes mit einem Kabelende, an welches das Anschiußstück angebracht wird,

F i g. 6 eine Vorderansicht des Anschlußstückes aus F i g. 5 mit angebautem Batteriekabel,

F i g. 7 eine Seitenansicht des Anschlußstückes aus F i g. 6 mit angebautem Batteriekabel,

F i g. 8 eine Ansicht des Anschlußstückes aus F i g. 6 von hinten,

F i g. 9 eine Vorderansicht eines anderen Anschlußstückes, das ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Anschluß verwendet weiden kann, und

F i g. 10 einen Längsschnitt durch das Anschlußstücl aus F i g. 9.

F i g. 1 zeigt in vereinfachter Form eine Automobil Batterie. Diese Automobilbatterie besitzt einen Behäl ter 10, der Seitenwände 12, Stirnwände 14 und inner« Trennwände 16, die den Innenraum des Behälters ir mehrere, einzelne Zellen aufnehmende Abteile 18 un terteilt, aufweist Wie besondere deutlich F i g. 4 zeigt

ίο sind in jedem Abteil 18 mehrere positive Elektroden 2( und negative Elektroden 22 angeordnet, die einandei abwechselnd im Abstand und parallel zueinander an geordnet sind In den Zwischenräumen zwischen dieser Elektroden 20 und 22 ist jeweils ein Trennelement 2< angeordnet Die positiven Elektroden 20 sind mittel! eines Verbindungsstreifens 26 und die negativen Elek troden 22 mittels eines ähnlichen Verbindungsstreifen! 28 untereinander verbunden. Die Verbindungsstreifer der einzelnen Abteile 18 sind elektrisch mit einem ent sprechenden Verbindungsstreifen entgegengesetztei Polarität in einem anstoßenden Abteil verbunden. Auch zeigt F i g. 1 einen Deckel 30, der als einer der letzter Schritte bei der Herstellung der Batterie dichtend aui dem Battenegehäuse 10 befestigt wird. Die Unterseite des Deckels 30 hat zu diesem Zweck eine Oberfläche ₍die mil der Oberseite des Batteriegehäuses in Kontak 'kommt und auf diese '""-Lerr- 'te paßt.

Aus F i g. 1 bis 4 ist ein erfindungsgemäßer Anschlu[ 32 zu erkennen. Jeder dieser Anschlüsse 32 ist einstük kig ausgebildet und in beispielsweise eine Stirnwand I^ oder eine Seitenwand 12 des Behälters 10 eingeform und durchsetzt diese Wand. Der Anschluß 32 steht mi einem der Verbindungsstreifen 26 oder 28 in Verbin dung und ist mit diesem aus einem Stück hergestellt. Ir einem der am Ende des Behälters 10 befindlichen Ab teile 18 ist der Anschluß 32 mit dem Verbindungsstrei fen 28 für die negativen Elektroden verbunden, wäh rend im Abteil 18 am entgegengesetzten Ende des Be hälters 10 eine Verbindung zwischen dem in der Zeich nung nicht zu erkennenden Anschluß 32 und dem Ver bindungsstreifen 26 für die positiven Elektroden be steht. Aus F i g. 5 bis 8 ist ein Anschlußstück 34 für eir Batteriekabel dargestellt, das aus einem guten Leitei wie Blei besteht. Dieses Anschlußstück 34 ist mit den Endstück 36 des Batteriekabels 38 mittels eines Befesti gungselementes wie einer Schraube 40 verbunden. Zwi sehen den Kopf der Schraube 40 und das Endstück 3< des Kabels ist eine Scheibe 42 eingelegt

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß dei Anschluß 32 Einrichtungen aufweist, die mit dem An schlußstück 34 eines Batteriekabels 38 derart zusam menwirken, daß das Anschlußstück 34 durch Verdrehet desselben mit dem Anschluß 32 verbunden werdei kann. Wie am besten aus F i g. 2 und 4 zu erkennen isl besitzt der Anschluß 32 zwei nach innen stehendi flanschartige Zungen 44 mit keilförmigem Querschnitt die mit am Anschlußstück 34 befindlichen, nach außei vorstehenden Nasen 46 mit ebenfalls keilförmigen Querschnitt zusammenwirken. Die Zungen 44 sind ai der Innenseite eines Rohrstückes 50 im Abstand vo der Bodenfläche einer so gebildeten Ausnehmung de Anschlusses 32 angeordnet, wobei sich zwischen dei beiden Zungen 44 verhältnismäßige große öffnungei 52 befinden. Um eine feste elektrisch leitende Verbin dung zwischen dem Anschlußstück 34 und dem An schluß 32 herzustellen, wird das Anschlußstück 34 so it die Ausnehmung des Anschlusses 32 eingesteckt, dal die Nasen 46 durch die Öffnungen 52 hindurchgeher

und in den Zwischenraum zwischen den Zungen 44 und der Bodenfläche gelangen. Dann wird das Anschlußstück 34 verdreht, wobei sich die in entgegengesetzter Richtung keilförmigen Zungen 44 und Nasen 46 gegeneinanderlegen und eine feste Keilverbindung bilden. wodurch die Stirnseite 54 des Anschlußstückes 34 in Kontakt mit der Fläche 48 des Anschlusses 32 gelangt. Das Anschlußstück 34 besitzt außerdem an der Außenseite ein scheibenartiges Ende 56 mit größerem Durchmesser, das beim Festdrehen des Anschlußstückes 34 mit der äußeren Stirnfläche des Anschlusses 32 in Kontakt kommen kann.

Das Anschlußstück 34 kann dadurch verdreht werden, daß man das Endstück 36 des Batleriekabels 38 verdreht, wenn diese beiden Teile derart miteinander verbunden sind, daß sie sich nicht gegeneinander verdrehen lassen. Dies kann man beispielsweise dadurch erreichen, daß man, wie in der Zeichnung dargestellt, das Anschlußstück 34 und das Endstück 36 als getrennte Teile herstellt und diese beiden Teile dann zusammenschweißt oder in anderer Weise undrehbar miteinander verbindet oder daß man das Anschlußstück 34 mit dem Endstück 36 schon bei der Herstellung undrehbar miteinander verbindet, beispielsweise in einem Stück herstellt, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Bei allen beiden möglichen Ausführungsformen kann das Anschlußstück 34 dadurch verdreht werden, daß man das Endstück 36 des Batteriekabels 38 verdreht oder verschwenkt, wodurch ein Schnellverschluß zum Anschließen oder Lösen des Kabeis und der Batterie erzielt wird, ohne daß hierzu irgendwelche Werkzeuge erforderlich wären. Der Anschluß 32 und das Anschlußstück 34 können so ausgebildet sein, daß eine gegenseitige Verdrehung von 90° oder weniger ausreicht, um die erforderliche elektrische Verbindung zu erzielen.

Andererseils ist es auch möglich, das Anschlußstück 34 durch Verdrehen der als Befestigungselement dienenden Schraube 40 zu drehen, ohne gleichzeitig das Endstück 36 des Batteriekabels 38 zu verdrehen, wozu es erforderlich ist, daß die Schraube 40 zwar undrehbar mit dem Anschlußstück 34 verbunden ist, jedoch gegenüber dem Endstück 36 verdreht werden kann. Mit einer derartigen Anordnung kann das Anschlußstück 34 in Kontakt mit dem Anschluß 32 verdreht werden, indem man mit Hilfe eines Schraubenschlüssels oder Schraubenziehers die Schraube 40 verdreht

Es versteht sich, daß die in den beiden vorhergehenden Absätzen besprochenen abgewandelten Ausführungsformen alle im Rahmen der vorliegenden Erfmdung liegen. Es handelt sich in jedem Falle um Konstruktionen, bei denen das Anschlußstück 34 für das Batteriekabel mit dem Anschluß 32 der Batterie durch relative Di ehbewegung verbunden und in derselben Weise auch wieder gelöst werden kann.

Ein Erfordernis der Erfindung besteht darin, daß je der Anschluß 32 mit einem Verbindungsstreifen oder einer Sammelschiene der Batterie verbunden ist. Aus F i g. 4 ist zu erkennen, daß das Anschlußstück 32 mit einem derartigen Verbindungsstreifen aus einem Stück besteht. Bei den meisten Batterien wird der Verbindungsstreifen außerhalb des Behälters des Batteriegehäuses mit den Elektroden verbunden, woraufhin man das Ganze in den Behälter einsetzt und schließlich innerhalb des Behälters den nach außen führenden An- Schluß mit dem Verbindungsstreifen verbindet. Dieser letztgenannte Arbeitsgang kann beispielsweise von einem Arbeiter mit Hilfe einer Gasflamme und eines Blcistabes, d. h. also durch einen Lötvorgang od. dgl. durchgeführt werden.

Nach einer anderen Ausführungsform ist es jedoch möglich, den Anschluß in einem Stück mil dem Ende des betreffenden Verbindungsstreifens oder der Sammelschiene herzustellen, wie in Fig.4 dargestellt. Die USA.-Palentschrift 3 519489 zeigt eine Batterie, bei welcher die im Inneren von Zellenabteilen des Batteriegehäuses angeordneten Verbindungsstreifen durch eine Trennwand hindurchragen, um in einem Zcllenabtcil als positiver Verbindungsstreifen und im anschließenden Zellenabteil als negativer Verbindungsstreifen zu dienen. Diese die einzelnen Zellen verbindenden Verbindungsstreifen sind Einsätze, die in die Trennwände des Behälters beim Herstellen desselben eingeformt werden. Daher können die Elektroden und Trennelemenlc in den Behälter nicht, wie bei anderen Batterien üblich, von oben eingesetzt werden, so daß man den Behälter so ausbilden muß, daß die Elektroden und Trennelemente durch eine andere öffnung eingebaut werden können. Die notwendige öffnung erhält man, wenn man den Boden des Behälters getrennt vom übrigen Teil des Behälters herstellt, so daß die Elektroden und Trcnnelemcnte von unten in den Behälter eingesetzt werden können. Anschließend werden die beiden Teile des Behälters dichtend miteinander verbunden. Diese entsprechende Dichtungsstelle oder Dichtungslinie ist in F i g. 1 durch die gestrichelte Linie 75 angedeutet.

F.in anderes in der USA.-Palentschrift 3 519 489 offenbartes Merkmal besteht darin, daß einer der in je dem stirnseitigen Zellenabteil befindlichen Verbindungsstreifen ein Einsatz sein kann, der bei der Herstellung des Gehäuses in den Behälter eingeformt ist und sich auf die Außenseite des Gehäuses erstreckt. ;!amit dieses herausragende Ende des Verbindungsstreifens als Anschluß verwendet werden kann. Der gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Anschluß kann ebenso wie die in der USA.-Patentschrift 3 519 489 beschriebenen Anschlüssen angebracht und verwendet werden, so daß es gegebenenfalls auch nicht erforderlich ist. den Anschluß im Inneren des Behälters des Batteriegehäuses durch einen besonderen Arbeitsgang mit einem Verbindungsstreifen zu verbinden. In diesem Falle ist also der erfindungsgemäße Anschluß einstük kig mit jeweils einem Verbindungsstreifen hergestellt und bildet eine Verlängerung des betreffenden Verbindungsstreifens, die auf die Außenseite des Batteriegchäuses führt.

Fig.9 und 10 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform eines Anschlußstückes 60 für ein Batteriekabel. Diese abgewandelte Ausführungsform eines Anschlußstückes 60 ermöglicht es, Batteriekabel, die sonst nicht geeignet sind, mit einem erfindungsgemäßen Anschluß zu verbinden. Das Anschlußstück 60 besitzt zwei nach außen vorstehende flanschartige Nasen, die mit dem Anschluß 32 in derselben Weise wie die Nasen 46 aus F i g. 5 zusammenwirken, und eine zusätzliche Einrichtung wie eine mit Innengewinde versehene Bohrung, welche es ermöglicht daß das Anschlußstück am Ende des Batteriekabels in geeigneter Weise angebracht werden kann. Aus der vorstehenden Beschreibung und der Zeichnung ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Batterie viele Vorteile hat. Da die Anschlüsse an der Seite angeordnet sind, wird verhältnismäßig wenig Blei oder sonstiges leitendes Material zum Herstel len derselben benötigt, und es ergibt sich ein Strompfad mit niedrigem elektrischem Widerstand. Da sich keine Anschlußzapfen durch den Deckel des Batteriegehäu-

ses nach oben erstrecken, wird das Verbinden des Behälters und Deckels und das Abdichten dieser Verbindung wesentlich einfacher. Wenn man den crfindungsgemäßen Anschluß 32 gemäß einem der in der USA.-Patentschrift ) 519 489 licschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet, ist kein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich, um den Anschluß mit einem Verbindungsstreifen innerhalb des Behälters des Batteriegehäuses /u verbinden. Auch ist es nicht erforderlich, eine

Schmcl/verbindung durch Schweißen, Löten od. dgl. zwischen einem Anschluß/.apfen und einer in den Dekkel oder eine Seitenwand des Gehäuses eingeformten Hülse vorzunehmen. Schließlich kann das Battcriekabel einfach und schnell durch einfache Drehbewegung mit dem Batterieanschluß fest und dauerhaft verbunden und ebenso schnell auch wieder von der Batterie gelöst werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Endpol eines Akkumulators od. dgl, der einstückig mit der betreffenden Polbrücke des Akkumulators ausgebildet und in die Seitenwand des Blockkastens des Akkumulators eingeformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß er als Bajonettfassung (48) mit nach innen vorstehenden Verriegelungselementen (44) ausgebildet ist

2. Endpol nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bajonettfassung (48) eine Verlängerung der ihr zugeordneten Polbrücke (26; 18) ist.

3. Endpol nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bajonettfassung (48) als Verriegelungselemente nach innen vorstehende, gegeneinander versetzte Keilzungen (44) enthält.

4. Endpol nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihm ein in ihn einsteckbares Anschlußstück (34) mit nach außen vorstehenden Keilnasen (46) zugeordnet ist.