DE29722131U1 - Diagnose-Sonde für eine Mehrzellen-Batterie - Google Patents

Description

Akkumulatorenfabrik Moll GmbH + Co. KG 06777-97 Z/sch

D-96231 Staffelstein 15.12.1997

Diagnose-Sonde für eine Mehrzellen-Batterie

Die Erfindung betrifft eine Diagnose-Sonde für eine Batterie, insbesondere eine Mehrzellen-Batterie. Die Erfindung betrifft ferner einen Deckel für eine derartige Batterie sowie eine Batterie, insbesondere eine Mehrzellen-Batterie, insbesondere eine Starterbatterie.

Aus der DE-GM 90 15 535 ist eine Batterie bekannt, die ein Batteriegehäuse und eine Batteriehaube bzw. einen Batteriedeckel aufweist. In dem Batteriegehäuse sind mehrere, beispielsweise sechs Zellen vorgesehen. Ferner ist mindestens eine Öffnung vorhanden, die dazu dient, die aus den Zellen austretenden Gase abzuleiten. In die Öffnung ist eine Rückzündungsschutzfritte eingesetzt, die dazu dient, eine explosionsartige Entzündung der aus dem Batteriegehäuse austretenden Gase durch Zündfunken zu verhindern.

Bei der vorbekannten Batterie handelt es sich insbesondere um eine Mehrzellen-Batterie, vorzugsweise eine Starterbatterie, beispielsweise für Kraftfahrzeuge.

Aus der DE-OS 34 44 011 ist eine sogenannte Kamina-Batterie bekannt. In der Haube bzw. dem Deckel der zentralentgasten Kamina-Batterie befinden sich sechs Öffnungen. Für jede der sechs Zellen ist also eine Öffnung vorhanden, die dazu dient, Schwefelsäure (H₂SO₄) in die jeweilige Zelle einzufüllen. Der Verschluß der Zellenöffnungen erfolgt mittels Gewindestopfen in beispielsweise metrischer Ausführung, z.B. M16, M18, M20, wobei die Gewindestopfen zusätzlich durch eine O-Ring-Dichtung gegen Gas- und Säureaustritt einzeln gesichert sind.

Die vorbekannten Batterien werden in der Fahrzeugindustrie als komplett wartungsfreie Batterien eingesetzt. Allerdings können beim Letztverbraucher Unsicherheiten hinsichtlich der Gebrauchsfähigkeit der Batterie entstehen. Der Ladezustand der Batterie kann nämlich nur durch ein geeignetes Spannungsmeßgerät erkannt werden, das dem Letztverbraucher jedoch normalerweise nicht zur Verfügung steht und dessen Handhabung kompliziert ist.

Um den Ladezustand erkennen zu können, ist es bereits bekannt, in den Batteriedeckel über eine dort vorgesehene öffnung Hilfsmittel einzusetzen, die als Sonde ausgebildet sind. Derartige Sonden werden im außereuropäischen Ausland bereits verwendet. An der Sonde wird über eine prismatische Kunststoff-Linse ein kleiner Kunststoffbehälter befestigt, in dem Schwimmerkugeln mit der unterschiedlichen Säuredichte in der Zelle reagieren, d.h. schwimmen. Wenn eine bestimmte Dichte in der Säure unterschritten wird, verändert die entsprechend dimensionierte Kugel ihre Lage vor der Linse, und im Linsenschaft, der auch „optisches Auge" („magic eye") genannt wird, kann eine Farbveränderung erkannt werden, beispielsweise von grün auf rot oder von grün auf schwarz. Diese Farbveränderung wird durch die Lageveränderung der Kugel verursacht, die ihrerseits von der Dichte in der Säure abhängig ist, wobei die Säuredichte ihrerseits von dem Ladezustand der Batterie abhängig ist.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die vorhandene Elektrolytflüssigkeit nicht nur nach der Dichte zu bestimmen, sondern auch hinsichtlich der Verfügbarkeit, also der Niveauhöhe der Elektrolytflüssigkeit in der Batterie bzw. Zelle.

Die optischen Erkennungsmerkmale und Bestimmungsmöglichkeiten für den Ladezustand der Batterie sind bei der Generation der komplett „wartungsfreien Batterien", also bei den Batterien, die über ihre gesamte Lebensdauer wartungsfrei sein sollen, von besonderer Wichtigkeit. Bisher werden die Erkennungs-Sonden bzw. Diagnose-Sonden für den Ladungszustand der Batterie (im englischen Sprachgebrauch als

„magic eye" bezeichnet) im Batteriedeckel an spezifisch werkzeugabhängigen Stellen durch spezielle Öffnungen mit definiertem Hohlraum-Futter von beispielsweise 19 bis 21 mm eingepreßt bzw. untergebracht. Bei der Konstruktion der Batterie wird also eine geeignete Stelle festgelegt, an der sich die Diagnose-Sonde befinden soll. Die Verfügbarkeit und die Meßstelle ist damit abhängig von der vorher im Spritzwerkzeug für die Batterie bzw. den Batteriedeckel genau definierten Stelle. Diese vorbestimmte Stelle, an der sich die Diagnose-Sonde im Batteriedeckel befindet, kann zu einem späteren Zeitpunkt nicht mehr verlegt bzw. geändert werden.

In der Automobilindustrie wird allerdings der Batteriedeckel zunehmend als Tragekonsole für andere Geräte, beispielsweise Sicherungsboxen, Zentralabschaltungen der Batteriespannung usw. benutzt. Dadurch erfolgt zwangsläufig eine teilweise Abdeckung der Batteriedeckel-Oberfläche. Die Anbringung bzw. Einbringung einer Ladezustand-Diagnose-Sonde scheitert dann in vielen Fällen an dieser vorbelegten, sehr unterschiedlichen Stelle, die fahrzeugabhängig gestaltet ist. Wenn sich die Diagnose-Sonde an einer Stelle befindet, die von einem Zusatzgerät abgedeckt wird, kann sie nicht genutzt werden. Sie müßte dann verlegt werden, was allerdings nicht möglich ist, da das Werkzeug für den Batteriedeckel nicht geändert werden kann.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine flexibel einsetzbare Diagnose-Sonde der eingangs angegebenen Art vorzuschlagen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Batterie und einen Deckel für eine Batterie vorzuschlagen, bei denen die Diagnose-Sonde auf einfache Weise an eine andere Stelle verlegt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Diagnose-Sonde der eingangs angegebenen Art gelöst, die einen Sondenkörper aufweist, an dem eine Linse mit mindestens einer Schwimmerkugel, ein Gewinde und ein Einschraubkopf vorgesehen sind. Die erfindungsgemäße Batterie und der erfindungsgemäße Batteriedeckel sind mit einer erfindungsgemäßen Diagnose-Sonde versehen.

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Dadurch ist die Stelle, an der sich die Diagnose-Sonde in der Batterie befindet, nicht von vorn herein festgelegt. Die Diagnose-Sonde kann vielmehr in jede der Öffnungen der Batterie bzw. des Batteriedeckels eingeschraubt werden. Wenn die Batterie beispielsweise sechs Zellen aufweist, sind auch sechs Stellen für die Diagnose-Sonde möglich. Die Diagnose-Sonde kann in jede der mit einem Gewinde versehenen Zellenöffnungen im Batteriedeckel eingeschraubt und dann an dieser Stelle verwendet werden. Die weiteren, ebenfalls mit einem gleichartigen Gewinde versehenen Zellenöffnungen im Batteriedeckel werden mit einem Gewindestopfen verschlossen. Damit kann die erfindungsgemäße Diagnose-Sonde bei allen Batterien bzw. Starterbatterien, die mit einem Gewinde-Stopfen-Verschlußsystem ausgerüstet sind, verwendet werden. Nach Wahl des jeweiligen Automobilherstellers kann von den Zellenöffnungen der Mehrzellen-Batterie eine beliebige Zelle bzw. Zellenöffnung ausgewählt werden, die sichtbar ist, die also nicht von einem Zusatzgerät, das mit dem Batteriedeckel verbunden ist oder verbunden werden soll, verdeckt ist. Dort wird dann die erfindungsgemäße Diagnose-Sonde eingeschraubt.

Vorteilhaft ist es, wenn an dem Einschraubkopf eine Dichtung, vorzugsweise eine O-Ring-Dichtung, vorgesehen ist. Die permanente Abdichtung der Öffnung der Zelle ist durch die Gewindegestaltung und diese Abdichtung gewährleistet.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß an dem Einschraubkopf mindestens eine klauenförmige Vertiefung vorgesehen ist. Vorzugsweise handelt es sich um zwei gegenüberliegende, kreisbogenförmige Vertiefungen, die nach Art einer „Klauen-Schlitzung" ausgestaltet sind, so daß die Diagnose-Sonde mit einem Werkzeug eingeschraubt, aber nicht wieder herausgeschraubt werden kann. Die Diagnose-Sonde ist damit undemontierbar im Deckel befestigt. Sie kann vom Endverbraucher nicht demontiert werden.

Durch die erfindungsgemäße Diagnose-Sonde können die Anforderungen der Automobilindustrie auf Dichtigkeit, Unverlierbarkeit und fehlende Demontagemöglichkeit voll erfüllt werden. Die technische Lösung einer Ladezustand-Diagnose-Sonde mit Gewindefixierung im Batteriedeckel und Klauenbefestigung in einem vorhandenen Gewindeöffnungsloch in jedem Batteriedeckel bietet die Möglichkeit der unterschiedlichen Unterbringung dieser optischen Erkennungssonde unter Sichtbedingungen, die flexibel gehandhabt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Diagnose-Sonde in einer Seitenansicht,

Fig. 2 die Diagnose-Sonde gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von oben,

Fig. 3 die Diagnose-Sonde gemäß Fig. 1 und 2 in einer Ansicht von vorne, teilweise im Schnitt,

Fig. 4 die Einzelheit „X" aus der Fig. 3 in einer vergrößerten Schnittansicht, Fig. 5 eine Mehrzellen-Batterie in einer seitlichen Schnittansicht und

Fig. 6 die Mehrzellen-Batterie gemäß Fig. 5 in einer Ansicht von vorne, teilweise im Schnitt.

Die in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Diagnose-Sonde besitzt einen Sondenkörper 1, an dem eine Linse 2 mit mindestens einer Schwimmerkugel 3, ein Außengewinde 4 und ein Einschraubkopf 5 vorgesehen sind. Der Außendurchmesser des Gewindes 4 ist größer als der Außendurchmesser des oberen Teils 6 des Sondenkörpers 1. Der

Außendurchmesser des Einschraubkopfes 5 ist größer als der Außendurchmesser des Gewindes 4.

Die Linse 2 ist als prismatische Kunststoff-Linse ausgebildet. Sie kann beispielsweise aus Acrylglas gefertigt sein. Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich verjüngt sich die Linse 2 in Richtung nach unten. Am unteren Ende der Linse 2 ist ein Kunststoffbehälter 7 befestigt, in dem eine oder mehrere Schwimmerkugeln 3 vorhanden sind, die beispielsweise eine grüne oder andere Farbe aufweisen.

In einer Ringnut 8 im Einschraubkopf 5 ist eine O-Ring-Dichtung 9 vorgesehen, durch die die Diagnose-Sonde gegenüber dem Batteriedeckel abgedichtet wird.

An dem Einschraubkopf sind zwei klauenförmige Vertiefungen 10, 11 vorgesehen, durch die gewährleistet ist, daß die Diagnose-Sonde lediglich im Uhrzeigersinn eingeschraubt, dann aber nicht mehr herausgeschraubt werden kann. Zu diesem Zweck enden die klauenförmigen Vertiefungen 10, 11 an ihren in Richtung des Uhrzeigersinns gesehen vorderen Enden mit jeweils einer vertikalen Fläche 12, 13, an die sich beim Einschraubvorgang die entsprechende Druckfläche eines Eindrehwerkzeugs anlegen kann. An ihren in Richtung des Uhrzeigersinns gesehen jeweils hinteren Enden laufen die Vertiefungen 10, 11 in einer verhältnismäßig geringen Neigung 14, 15 nach oben, so daß diese Vertiefungen 10, 11 in dieser Richtung keine Angriffsfläche für ein Werkzeug bieten. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Diagnose-Sonde lediglich eingedreht, nicht aber wieder herausgedreht werden kann.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Starterbatterie, die als Mehrzellen-Batterie ausgebildet ist und die ein Gehäuse 16 aufweist, das von einem Deckel 17 verschlossen ist und das mehrere, nämlich sechs Zellen 18, 19, 20, 21, 22, 23 aufweist. Die Zellen 18-23 sind durch entsprechende Wände 24 des Gehäuses 16 und daran anschließende, ebenfalls vertikal verlaufende und mit den Wänden 24 fluchtende Wände 25 voneinander abgetrennt. Im Batteriedeckel 17 ist ein horizontaler Kanal 26 vorgesehen, der

zu jeder Zelle 18-23 hin offen ist und in dem die Dämpfe gesammelt und über Öffnungen 27 abgeleitet werden können.

In dem Batteriedeckel 17 ist für jede Zelle eine zu dieser hin führende, unterhalb des Kanals 26 liegende Gewindebohrung 28 vorgesehen, in die ein Verschlußstopfen 29 oder das Gewinde 4 einer Diagnose-Sonde eingeschraubt werden kann. Die Gewindestopfen 29 besitzten Gewindegänge 30, deren Enden einen bestimmten Abstand voneinander aufweisen, so daß sie von den aus der zugehörigen Zelle austretenden Gasen durchströmt werden können. Diese Gase können auf diese Weise den Kanal 26 erreichen. In ähnlicher Weise ist das Gewinde 4 der Diagnose-Sonde unterbrochen. Zwischen den Gewindegängen sind Lücken 31 vorhanden, die einen Strömungsweg für die Gase von der Zelle zu dem Kanal 26 bilden.

Der Kanal 26 ist dann allerdings im Bereich der Verschlußstopfen 29 und der Sonde nach oben hin abgedichtet. In der Sonde erfolgt die Abdichtung durch den bereits beschriebenen O-Ring 9 in der Nut 8.

Wenn sich der Säurestand in der Batterie zwischen dem Minimum 32 und dem Maximum 33 befindet, liegt die Kugel 3 an der in Fig. 3 gezeigten Stelle. Sie erscheint von oben betrachtet - in grüner Farbe. Wenn allerdings der Säurestand unter das Minimum 32 absinkt, rollt auch die Kugel 3 nach unten. Die hierdurch hervorgerufene Farbveränderung kann von oben, also an einer Stelle oberhalb des Batteriedeckels 17, gesehen werden.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist in fünf Gewinde 28 jeweils ein Gewindestopfen 29 eingeschraubt. In das sechste Gewinde 28 ist die Diagnose-Sonde eingeschraubt. Die Stelle, an der sich die Diagnose-Sonde befindet, ist allerdings nicht vorher festgelegt. Die Diagnose-Sonde kann vielmehr in jede der sechs Gewinde-Öffnungen 28 des Batteriedeckels 17 eingeschraubt werden. Die verbleibenden fünf Gewindeöffnungen 28 werden mit einem Gewindestopfen 29 verschlossen.

Claims (5)

Akkumulatorenfabrik Moll GmbH + Co. KG 06777-97 Z/sch D-96231 Staffelstein 15.12.1997 Schutzansprüche

1. Diagnose-Sonde für eine Batterie, insbesondere eine Mehrzellen-Batterie, mit einem Sonden-Körper (1), an dem eine Linse (2) mit mindestens einer Schwimmerkugel (3), ein Gewinde (4) und ein Einschraubkopf (5) vorgesehen sind.

2. Diagnose-Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Einschraubkopf (5) eine Dichtung, vorzugsweise eine O-Ring-Dichtung (9) vorgesehen ist.

3. Diagnose-Sonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Einschraubkopf (5) mindestens eine klauenförmige Vertiefung (10, 11) vorgesehen ist.

4. Deckel für eine Batterie, insbesondere eine Mehrzellen-Batterie, insbesondere eine Starterbatterie, gekennzeichnet durch eine Diagnose-Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3.

5. Batterie, insbesondere Mehrzellen-Batterie, insbesondere Starterbatterie, gekennzeichnet durch eine Diagnose-Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und/oder einen Deckel nach Anspruch 4.