EP0069803B1

EP0069803B1 - Batterieklemme

Info

Publication number: EP0069803B1
Application number: EP81109356A
Authority: EP
Inventors: Dieter Sander; Norbert Büchele; Karl Kübler
Original assignee: Karl Pfisterer Elektrorechnische Spezialartikel GmbH and Co KG
Current assignee: Karl Pfisterer Elektrorechnische Spezialartikel GmbH and Co KG
Priority date: 1981-07-10
Filing date: 1981-10-30
Publication date: 1986-07-30
Also published as: DE3127284A1; EP0069803A3; ATE21191T1; EP0069803A2; DE3127284C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterieklemme mit einem metallischen Klemmenkörper in Form eines Ringes, der auf seiner dem Zentrum zugekehrten Seite einstückig mit ihm ausgebildete Zähne aufweist, deren als Kontaktfläche dienenden Kopfflächen einen Teil einer konischen Fläche bildet, und mit einer Anschlußvorrichtung für einen mit der Klemme zu verbindenden elektrischen Leiter.
Bei einer bekannten Klemme dieser Art (US-A-1 786 369) ist der Ring vollständig geschlossen und die starren Zähne weisen alle in radialer Richtung gegen das Zentrum des Ringes hin. Dies hat zur Folge, daß die Kontaktverhältnisse sich erheblich verschlechtern, wenn die Batterieklemme sich auch nur geringfügig in Richtung von dem im Durchmesser größeren Ende des konischen Batteriepols zu dem im Durchmesser kleineren Ende hin, beispielsweise infolge von Erschütterungen, bewegt. Daher ist bei dieser Klemme eine gleichbleibend gute Kontaktbildung ebenso wenig gewährleistet wie bei denjenigen bekannten Batterieklemmen, bei denen die Innenmantelfläche des den Batteriepol aufnehmenden Ringes nur durch einen radialen Schlitz unterbrochen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine auch für sehr hohe Ströme geeignete Batterieklemme zu schaffen, die es ermöglicht, mit geringem Aufwand eine hohe und sich auch über lange Zeiträume hinweg nicht oder zumindest nicht wesentlich verschlechternde Kontaktqualität zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird bei einer Batterieklemme der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der den Ring bildende Teil des Klemmenkörpers einen radialen Schlitz aufweist, dass an den Ringenden eine Spannvorrichtung angreift und dass die im Bereich zwischen dem radialen Schlitz und der ihm gegenüberliegenden Stelle angeordneten Zähne gegenüber der radialen Richtung in Umfangsrichtung des Klemmenkörpers gegen die dem radialen Schlitz gegenüberliegende Stelle hin geneigt sind.
Infolge ihres geneigten Verlaufes erfahren die Zähne, wenn die Spannvorrichtung geschlossen wird, eine gewisse elastische Verformung. Diese relativ geringe Federung der Zähne reicht nicht nur aus, um selbst große Toleranzen auszugleichen. Die federnde Vorspannung der Zähne im montierten Zustand gewährleistet vor allem auch, negative Einflüsse auf die Kontaktqualität durch Wärmedehnung zu unterdrücken. Außerdem wirkt diese Vorspannung einer Verschiebung der Batterieklemme und einer daraus resultierenden Kontaktverschlechterung entgegen. Dank des radialen Schlitzes des Ringes und der an den Ringenden angreifenden Spannvorrichtung kann unabhängig von Toleranzen stets die für eine gute Kontaktqualität erforderliche Klemmkraft aufgebracht werden.
Um eine gleichmäßige Biegebeanspruchung des Ringes sicherzustellen, was im Hinblick auf eine gleichmäßige Anlage der Zähne am Batteriepol ebenfalls vorteilhaft ist, ist vorzugsweise der Querschnitt des die Zähne tragenden, ringförmigen Teils des Klemmenkörpers im Bereich des Grundes der zwischen den Zähnen vorhandenen Nuten rechteckförmig. Dieser rechteckförmige Querschnitt führt außerdem zu Nuten, deren Längsachse parallel zur Längsachse des vom ringförmigen Teil des Klemmenkörpers gebildeten Kanalsverläuft, was für die Herstellung der Batterieklemme aus einem Ziehprofil, aber auch für ein Herausarbeiten der Nuten aus einem ringförmigen Körper, von großem Vorteil ist.
Um den Materialaufwand und die mit der Spannvorrichtung aufzubringende Spannkraft sowie den Raumbedarf der erfindungsgemäßen Klemme so gering wie möglich zu halten, nimmt der Querschnitt des den Ring bildenden Teils des Klemmenkörpers einer besonders vorteilhaften Ausführungsform von den Ringenden gegen die dem radialen Schlitz gegenüberliegende Stelle hin ab. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn der Querschnitt des Ringes eine Größe hat, die eine wenigstens annähernd gleiche Biegebeanspruchung ergibt.
Für eine hohe und über lange Zeiträume hinweg zumindest annähernd gleichbleibende Kontaktqualität ist auch die Ausbildung der Anschlußvorrichtung für den elektrischen Leiter von großer Bedeutung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist deshalb die Anschlußvorrichtung als eine Preßhülse mit in Umfangsrichtung variierender Wandstärke ausgebildet. Eine Preßhülse ist in mancherlei Hinsicht gegenüber anders ausgebildeten Anschlußvorrichtungen vorteilhaft. Erwähnt sei hierbei beispielhaft nur die Brauchbarkeit auch für Aluminiumkabel und der erzielbare hohe Kontaktdruck. Eine optimale Kontaktqualität erhält man mit einfachen Mitteln jedoch erst durch die variable Wandstärke der Preßhülse, weil hierdurch beim Verpressen eine unterschiedlich starke radiale Druckbeanspruchung des Leiters erreicht wird, was bei Seilen, und zwar auch bei sehr feindrähtigen Seilen und solchen aus Aluminium, zu einer optimalen Kontaktierung des Seiles und einer optimalen, eine hervorragende Querleitfähigkeit ergebenden Verdichtung des Seiles führt.
Hinsichtlich des Fertigungs- und Montageaufwandes besondersvorteilhaft ist eine Form der Preßhülse gemäß Anspruch 5, weil eine kreiszylindrische Längsbohrung_ der Preßhülse fertigungstechnisch besonders' günstig ist und die Verpressung mittels eines einen kreiszylindrischen Preßkanal aufweisenden Preßwerkzeuges erfolgen kann. Da mit zunehmender Anzahl der Ecken des'die äußere Kontur der Preßhülse bildenden Polygons die Unterschiede in der radialen Verpressung geringer werden, ist es zweckmäßig, die Eckenzahl nicht größer als acht zu wählen.
Einen dichten Verschluß der Preßhülse, der eine Beeinträchtigung der Kontaktqualität zwischen der Preßhülse und dem Leiter durch äußere Störeinflüsse verhindert, läßt sich in besonders einfacher Weise erreichen, wenn die Preßhülse gemäß Anspruch 8 ausgebildet ist, da dann beim Verpressen der im .Inneren der Preßhülse liegende Endabschnitt der Kabelisolation eine Dichtung bildet.
Sowohl im Hinblick auf den Widerstand, den die Klemme für den zu übertragenden Strom bildet, als auch aus Raum- und Fertigungsgründen ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klemme, die sich an die Ringenden anschliessende Flansche aufweist, die mit je einer Durchgangsbohrung zur Aufnahme einer Spannschraube versehen sind, die Preßhülse an den einen Flansch gleichachsig mit dessen Durchgangsbohrung angeformt, wobei im Anschluß an den der Aufnahme des Leiterendes dienenden Abschnitt der Hülsenlängsbohrung der Kopf der Spannschraube liegt. Beim Verpressen der Preßhülse im Bereich des Kopfes dieser Schraube wird die Schraube gegen ein Verdrehen gesichert. Außerdem wird die Preßhülse mit Hilfe des Schraubenkopfes auch an diesem Ende dicht verschlossen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind der Klemmenkörper und die Preßhülse durch ein von einem Profilstab abgelängtes Stück gebildet. Hierdurch wird der Fertigungsaufwand minimiert. Außerdem ist die rechteckförmige oder quadratische äußere Kontur der Preßhülse, die sich beim Ablängen von einem Profilstab ergibt, für eine in Umfangsrichtung des Leiters unterschiedliche radiale Verpressung beim Rundpressen der Preßhülse besonders vorteilhaft. Das Rundpressen der Preßhülse beim Verpressen ist auch insofern vorteilhaft, als das hierzu erforderliche Preßwerkzeug besonders einfach ausgebildet ist und in beliebiger Winkellage an die Preßhülse angesetzt werden kann.
Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.
Es zeigen :

Figur 1 das Ausführungsbeispiel teils in Ansicht und teils im Längsschnitt,
Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,
Figur 3 einen schematisch dargestellten Schnitt entsprechend Fig. 2 nach dem Verpressen.

Eine Batterieanschlußklemme zur Herstellung einer für hohe Ströme geeigneten Verbindung zwischen einem Aluminiumkabel 1 und dem durch einen nicht dargestellten, konischen Bolzen gebildeten Pol einer Batterie weist einen Klemmenkörper 2 in Form eines radial geschlitzten Ringes auf. An das eine Ringende ist ein Flansch 3, an das andere Ringende ein zu ihm parallel liegender Flansch 4 angeformt, zwischen denen sich der radiale Schlitz 7 des Klemmenkörpers 2 nach außen hin fortsetzt. Eine Durchgangsbohrung 5 des Flansches 3 steht mit ihrer Längsachse lotrecht auf der durch das Zentrum des vom Klemmenkörper 2 gebildeten Klemmkanals 6 gehenden, radial verlaufenden Mittelebene des den Klemmenkörper 2 teilenden Schlitzes 7.
Der andere Flansch 4, der mit einer mit der Durchgangsbohrung 5 fluchtenden Durchgangsbohrung 8 versehen ist, ist auf der dem Flansch 3 abgekehrten Seite einstückig mit einer Preßhülse 9 ausgebildet, deren Längsachse mit der Längsachse der Durchgangsbohrung 8 fluchtet.
Wegen der einstückigen Ausbildung der Preßhülse 9 mit dem Klemmenkörper 2 ist das Material, aus dem diese beiden Teile bestehen, ein verpreßbares Aluminium. Um die erfindungsgemäße Klemme möglichst kostengünstig herstellen zu können, werden der Kleminenkörper 2 und die Preßhülse 9 von einem Ziehprofil abgelängt. Die Preßhülse 9 hat deshalb im unverpreßten Zustand eine rechteckige Außenkontur, wie Fig. 2 zeigt. Sie besteht aus einer Aluminiumlegierung, die wesentlich härter ist als das Aluminium, aus dem die feindrähtige Seele 11 besteht.
Der Innendurchmesser der Längsbohrung 10 der Preßhülse 9 ist mit Ausnahme eines Abschnittes am freien Ende der Preßhülse 9 auf den Außendurchmesser der als Seil ausgebildeten Seele 11 des Aluminiumkabels 1 angepaßt. Im Bereich des vorstehend erwähnten Abschnittes ist der Innendurchmesser der Längsbohrung 10 auf den Außendurchmesser der Isolation 12 des Aluminiumkabels 1 abgestimmt. Es ist dann gewährleistet, daß bei einem Rundverpressen, bei dem die Preßhülse eine im wesentlichen kreiszylindrische Außenmantelfläche erhält, wie Fig. 3 zeigt, der Preßhülse im Bereich der schematisch angedeuteten Preßstellen 13 nicht nur eine optimale Kontaktbildung mit der Seele 11 einschließlich einer optimalen Komprimierung dieser Seele dank der ungleichmäßigen radialen Verpressung erreicht wird, sondern auch ein völlig dichter Verschluß in dem die Isolation 12 aufnehmenden Endabschnitt. Von diesem freien Ende der Preßhülse 9 her können also keine Feuchtigkeit oder andere äußere Störeinflüsse in das Innere der Preßhülse und zu dem abisolierten Endabschnitt der Seele 11 gelangen.
In dem sich unmittelbar an den Flansch 4 anschließenden Abschnitt der Preßhülse 9 liegt der Kopf 14 einer im Ausführungsbeispiel aus rostfreiem Stahl bestehenden Spannschraube 15, welche die beiden Durchgangsbohrungen 5 und 8 der Flansche 4 bzw. 3 durchdringt. Da die Preßhülse 9 auch in dem den Kopf 14 umgebenden Bereich so verpreßt wird, daß ein dichter Verschluß entsteht, können auch durch die Durchgangsbohrungen 8 hindurch-:keine Feuchtigkeit oder andere Störeinflüsse in das Innere der Preßhülse 9 gelangen. Kontaktfett, das vor dem Verpressen in die Preßhülse 9 eingefüllt wird, verhindert Lufteinschlüsse im Inneren der Preßhülse 9.
Durch die Verpressung der Preßhülse 9 im Bereich des Kopfes 14, der im Ausführungsbeispiel ein Vierkantkopf ist, aber auch ein Sechskantkopf sein könnte, kann sich die Spannschraube 15 nicht relativ zur Preßhülse 9 und den Flanschen 4 sowie 3 verdrehen. Eine an der dem Flansch 4 abgekehrten Seite des Flansches 3 anliegende Mutter 16 kann deshalb angezogen werden, ohne dabei die Spannschraube 15 mittels eines Werkzeuges gegen ein Verdrehen sichern zu müssen.
Das Zentrum des vom Klemmenkörper 2 gebildeten Klemmkanals 6 ist, wie Fig. 1 zeigt, aus dem Zentrum der zylindrischen Außenmantelfläche des Klemmenkörpers 2 heraus gegen die dem Schlitz 7 gegenüberliegende Stelle des Klemmenkörpers 2 hin versetzt. Dadurch nimmt der Querschnitt des ringförmigen Teils des Klemmenkörpers 2 von den die Flansche 3 bzw. 4 tragenden Enden aus gegen die dem Schlitz 7 gegenüberliegende Stelle hin ab, und zwar derart, daß bei einem Zusammenspannen der beiden Flansche eine annähernd gleiche Biegebeanspruchung des ringförmigen Teils des Klemmenkörpers erreicht wird.
Den Klemmkanal 6 begrenzen Zähne 17, zwischen denen je eine Nut 18 liegt. Im Ausführungsbeispiel sind neun Zähne vorgesehen. Die Kopffläche 17' jedes dieser Zähne 17, welche die Kontaktfläche des Zahnes bildet, liegt in der gemeinsamen konischen Fläche, welche an die konische Außenmantelfläche des Poles der Batterie angepaßt ist. Hingegen verläuft die Längsachse aller Nuten 18 parallel zur Längsachse des Klemmkanals 6. Der Querschnitt des ringförmigen Teils des Klemmenkörpers 2 ist deshalb im Bereich des Nutgrundes jeder Nut 18 ein Rechteck, was zu einer gleichen Biegespannung über die gesamte axiale Länge des Klemmenkörpers 2 führt. Außerdem können infolge dieser Lage der Nutlängsachse die Nuten 18 am Ziehprofil vorgesehen sein, was insofern vorteilhaft ist, als dann das Einarbeiten der Nuten 18 entfällt. Aber auch dann, wenn die Nuten 18 nachträglich eingearbeitet werden müssen, ist eine zur Längsachse des Klemmkanals 6 parallele Lage vorteilhaft.
Wie Fig. 1 zeigt, sind alle Zähne mit Ausnahme desjenigen, welcher an der dem Schlitz 7 gegenüberliegenden Stelle vorgesehen ist, in Umfangsrichtung gegen diese Stelle hin gegenüber der radialen Richtung geneigt, was eine gleichmäßige Anlage aller Kopfflächen 17 am Pol der Batterie fördert, weil so die Zähne 17 besser Toleranzen ausgleichen können. Wie die Figur zeigt, sind alle Nuten 18 mit Ausnahme der beiden neben dem mittleren Zahn liegenden Nuten parallelflankig ausgebildet.
Sofern die Nuten 18 bereits im Ziehprofil vorhanden sind, müssen nach dem Ablängen des Klemmenkörpers 2 und der Preßhülse 9 vom Ziehprofil nur dem Klemmkanal 6 seine konische Form gegeben sowie die beiden Flansche 3 und 4 und die Preßhülse 9 durchbohrt werden. Der Fertigungsaufwand ist deshalb relativ gering.

Claims

1. Batterieklemme mit einem metallischen Klemmenkörper (2) in Form eines Ringes, der auf seiner dem Zentrum zugekehrten Seite einstückig mit ihm ausgebildete Zähne (17) aufweist, deren als Kontaktfläche dienenden Kopfflächen (17') einen Teil einer konischen Fläche bildet, und mit einer Anschlußvorrichtung (9) für einen mit der Klemme zu verbindenden elektrischen Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß der den Ring bildende Teil des Klemmenkörpers (2) einen radialen Schlitz (7) aufweist, dass an den Ringenden eine Spannvorrichtung (14, 15, 16) angreift, und dass die im Bereich zwischen dem radialen Schlitz (7) und der ihm gegenüberliegenden Stelle angeordneten Zähne (17) gegenüber der radialen Richtung in Umfangsrichtung des Klemmenkörpers (2) gegen die dem radialen Schlitz (7) gegenüberliegende Stelle hin geneigt sind.

2. Batterieklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des den Ring bildenden Teils des Klemmenkörpers (2) im Bereich des Grundes der zwischen den.Zähnen (17) vorhandenen Nuten (18) rechteckig ist.

3. Batterieklemme nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des den Ring bildenden Teils des Klemmenkörpers (2) von den Ringenden gegen die dem radialen Schlitz (7) gegenüberliegende Stelle hin abnimmt.

4. Batterieklemme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des ringförmigen Teils des Klemmenkörpers (2) eine wenigstens annährend eine gleiche Biegebeanspruchung ergebende Größe hat.

5. Batterieklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußvorrichtung als eine Preßhülse (9) mit in Umfangsrichtung variierender Wandstärke ausgebildet ist.

6. Batterieklemme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Preßhülse (9) im unverpreßten Zustand außen durch ein konzentrisch zur zylindrischen Längsbohrung (10) angeordnetes, vorzugsweise regelmäßiges Polygon begrenzt ist.

7. Batterieklemme nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßhülse (9) mit der abisolierten, aus Aluminium bestehenden Seele (11) eines Kabels und dessen Isolation (12) zu einer zumindest im wesentlichen kreiszylindrischen Außenform verpreßt ist.

8. Batterieklemme nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßhülse (9) zumindest auf einem Teil ihrer Länge einen an den Außendurchmesser eines isolierten Kabels angepaßten und im verpreßten Zustand einen dichten Verschluß ergebenden Innendurchmesser ihrer Längsbohrung (10) hat..

9. Batterieklemme nach einem der Ansprüche 5 bis 8 mit sich an die Ringenden anschließenden Flanschen (3, 4), die mit je einer Durchgangsbohrung (5, 8) zur Aufnahme einer Spannschraube (15) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßhülse (9) an einen der Flansche (4) gleichachsig mit dessen Durchgangsbohrung (8) angeformt ist und im Anschluß an den der Aufnahme des Leiterendes (11) dienenden Abschnitt ihrer Längsbohrung (10) den Kopf (14) der Spannschraube (15) im verpreßten Zustand dicht schließend aufnimmt.

10. Batterieklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmenkörper (2) und die Preßhülse (9) durch ein von einem Profilstab abgelängtes Stück gebildet sind.