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特許6559342バッテリ電極、及びバッテリ電極と自動車の電気システムとの間に電気的結合を形成するための電気的接点ユニット
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6559342
(24)【登録日】2019年7月26日
(45)【発行日】2019年8月14日
(54)【発明の名称】バッテリ電極、及びバッテリ電極と自動車の電気システムとの間に電気的結合を形成するための電気的接点ユニット
(51)【国際特許分類】
H01M 2/30 20060101AFI20190805BHJP
B60R 16/04 20060101ALI20190805BHJP
H01M 2/20 20060101ALI20190805BHJP
H01B 17/56 20060101ALI20190805BHJP
H02G 15/02 20060101ALN20190805BHJP
【ＦＩ】
H01M2/30 D
B60R16/04 T
H01M2/20 A
H01B17/56 F
!H02G15/02
【請求項の数】9
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2018-518994(P2018-518994)
(86)(22)【出願日】2016年10月14日
(65)【公表番号】特表2018-534739(P2018-534739A)
(43)【公表日】2018年11月22日
(86)【国際出願番号】EP2016001705
(87)【国際公開番号】WO2017063745
(87)【国際公開日】20170420
【審査請求日】2018年4月12日
(31)【優先権主張番号】102015013472.8
(32)【優先日】2015年10月17日
(33)【優先権主張国】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】598051819
【氏名又は名称】ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト
【氏名又は名称原語表記】Ｄａｉｍｌｅｒ ＡＧ
(74)【代理人】
【識別番号】100101856
【弁理士】
【氏名又は名称】赤澤 日出夫
(72)【発明者】
【氏名】シューマッハ，エリック
【審査官】
冨士 美香
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許第０４５６０２３０（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｍ ２／３０
Ｂ６０Ｒ １６／０４
Ｈ０１Ｂ １７／５６
Ｈ０１Ｍ ２／２０
Ｈ０２Ｇ １５／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
接点部分（２．１．２）を有するバッテリのバッテリ電極（１）用の電極カバー（２．１）であって、前記接点部分は、前記バッテリ電極（１）での固定方向に円錐状に広がっていく外周を有する、電極カバーにおいて、
前記接点部分（２．１．２）は、スリーブ状であり、前記バッテリ電極（１）での固定方向に円錐形に狭まっていく内周が形成されていることを特徴とする、電極カバー。
前記接点部分（２．１．２）は、スリーブ状であり、前記バッテリ電極（１）での固定方向に円錐形に狭まっていく内周が形成されていることを特徴とする、電極カバー。
【請求項2】
前記電極カバー（２．１）は、スリーブ状の前記接点部分（２．１．２）の中央下部に、電気システム側接触面（３）と結合するための固定部分（２．１．１）を有し、前記固定部分は、開口部（２．１．１．１）を有することを特徴とする、請求項１に記載の電極カバー（２．１）。
【請求項3】
前記開口部（２．１．１．１）は、雌ねじ山を有することを特徴とする、請求項２に記載の電極カバー（２．１）。
【請求項4】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の少なくとも１つの電極カバーを有する、バッテリ。
【請求項5】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極カバー（２．１）をバッテリ側接触面（２）として有するバッテリ電極（１）と結合するための端子（３）であって、
前記端子（３）は、二重壁の端子スリーブ（３．２）として、内壁（３．２．１）及び外壁（３．２．２）を有し、前記内壁及び前記外壁は、共に環状の襟部（３．２．４）によって保持され、前記電極カバー（２．１）のスリーブ状の前記接点部分（２．１．２）を形状結合的に受容するために前記襟部（３．２．４）に向かい狭まっていく環状の間隙を形成していることを特徴とする、端子（３）。
前記端子（３）は、二重壁の端子スリーブ（３．２）として、内壁（３．２．１）及び外壁（３．２．２）を有し、前記内壁及び前記外壁は、共に環状の襟部（３．２．４）によって保持され、前記電極カバー（２．１）のスリーブ状の前記接点部分（２．１．２）を形状結合的に受容するために前記襟部（３．２．４）に向かい狭まっていく環状の間隙を形成していることを特徴とする、端子（３）。
【請求項6】
前記端子スリーブ（３．２）の前記外壁（３．２．２）は、前記電極カバー（２．１）のスリーブ状の接触部分（２．１．２）の外周に正確に合うように形成され、前記内壁（３．２．１）は、前記電極カバー（２．１）のスリーブ状の前記接触部分（２．１．２）の内周に正確に合うように形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の端子（３）。
【請求項7】
前記電極カバー（２．１）を有する前記端子（３）は、中央の固定ねじ（３．４）を使用して、前記電極カバー（２．１）のスリーブ状の接触部分（２．１．２）下部の、固定部分（２．１．１）に形成された、雌ねじ山を有する開口部（２．１．１．１）に摩擦結合的に結合可能であることを特徴とする、請求項５又は６に記載の端子（３）。
【請求項8】
前記端子スリーブ（３．２）の前記環状の襟部（３．２．４）は、その上部内側に環状のストッパ（３．２．３）を有し、前記ストッパによって、前記端子（３）が、前記電極カバー（２．１）との結合の際に、前記固定ねじ（３．４）のフランジ（３．４．２）により、前記電極カバー（２．１）のスリーブ状の接触部分（２．１．２）に対して押されることを特徴とする、請求項７に記載の端子（３）。
【請求項9】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の前記バッテリに配置された電極カバー（２．１）をバッテリ側接触面（２）として有し、請求項５〜８のいずれか一項に記載の端子（３）を電気システム側接触面として有する、バッテリと自動車の電気システムとの間に電気的結合を形成するための電気的接点ユニット（Ｅ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バッテリと自動車の電気システムとの間に電気的結合を形成するための電気的接点ユニット、バッテリ用の電極カバー及びその電極カバーに接続するための端子に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に記載されたような先行技術から、蓄電池などの電極に電気ケーブルを固定するためのバッテリ接続端子が公知である。バッテリ接続端子は、実質的に円筒状又は円錐状の端子部分を有し、この端子部分により、蓄電池などの円筒状又は円錐状の電極に、バッテリ接続端子が嵌入方向に差し込まれる。更に、バッテリ接続端子は、端子部分に固定された電気ケーブル用固定部分を有し、端子部分は、互いに対向するように配置され、連結金具状に互いに屈曲し、かつ蓄電池の電極形状に合う、２つの端子クランプから形成されており、その端子クランプは、蓄電池の電極を両側から部分的に把持し、連結金具状に屈曲した端子クランプの互いに対向する端部には、その間に間隙が形成されている。
【0003】
更に、特許文献２には、バッテリの電極に電気的接点を形成するためのバッテリ端子が開示されている。バッテリ端子は、バッテリの電極に電気的接点を形成するための内部クリップと、この内部クリップを電極に固定し、かつ内部を機械的に安定させるための外部クリップと、を有する。その際、内部クリップは、電流伝達のために設計され、外部クリップは、固定ねじの受容又は位置決めのために、また内部クリップの安定化、挟持又は固定のために設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】独国特許第１０２０１３００５９６２ Ａ１号明細書
【特許文献2】独国実用新案２０２０１００１６５２０ Ｕ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の課題は、基本的に、先行技術と比較して、改良された電極カバー又は改良されたバッテリ及び改良された端子に基づいて、バッテリと自動車電気システムとの間に電気的結合を形成するための改良された電気的接点ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本課題は、本発明により、請求項１による電極カバー及び請求項４によるバッテリ、並びに請求項５による端子及び請求項９による電気的接点ユニットによって解決される。
【0007】
本発明の有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【0008】
バッテリと自動車電気システムとの間に電気的結合を形成するための電気的接点ユニットは、バッテリ側接触面を提供するための、バッテリの電極に配置可能な電極カバーを含み、このバッテリ側接触面は、端子の形をとる電気システム側接触面と結合可能である。
【0009】
本発明による電極カバーは、電気システム側の端子との接触に用いられる部分が、バッテリ電極に固定する方向に円錐状に広がっていく外周と、同方向に円錐状に狭まっていく内周とを有するスリーブ状の円錐体として形成されていることを特徴とする。電極カバーのこの接点部分のスリーブ形状のため、外周側接触面は、内周側接触面の周りを囲んで拡大される。そのように拡大された電気的接触用の表面によって、接触の機能性が改良される。本発明による電極カバーは、より高電流の伝達用に、公知の電極カバーと比較して拡大された接触面を可能とするため、バッテリ、特にスタータバッテリと自動車電気システムとの間の電気的結合が、先行技術と比較して改良される。
【0010】
電極カバーを（バッテリ側の接点要素として）、電気システム側の接触面を提供する電気システム側の端子と結合可能にするためには、有利には、（電極のスリーブ状部分の中央下部に）開口部を有する固定部分が設けられる。電気システム側の接点要素を、スリーブ状部分の中央下部にある開口部に固定可能にすることから、特に良好かつ丈夫な接点を形成できるのは、バッテリ側及び電気システム側の接点要素が、この方法で効果的に互いに当接するようにできるからである。その際、開口部における電気システム側の固定について様々な手法、例えば、セルフタッピングねじ山又はアンカーによる固定が考えられる。
【0011】
固定部分の中央の開口部に、雌ねじ山が設けられている場合、電気システム側の接点要素は、特に簡単に、安全に、かつ繰り返される使用において信頼できるように、ねじを使用して電極カバーに結合することができる。
【0012】
本発明によるバッテリは、本発明による少なくとも１つの電極カバーを有する。それによって、本発明によるバッテリは、電気システムとの改良された接触に関して、本発明による電極カバーが有する全ての性質及び利点を必然的に示す。
【0013】
バッテリ電極と結合する電気システム側接触面を提供するための端子は、上記のように、電極キャップをバッテリ側接触面として有し、この端子は、本発明により内壁及び外壁を有する環状の襟部によって保持される二重壁の端子スリーブとして形成されており、それらの壁が、上記の電極カバーのスリーブ状部分を形状結合的に受容するために、襟部に向かい狭まっていく環状の間隙を形成する。
【0014】
端子のスリーブ形状のため、電気システム側にも拡大された電気的結合表面が提供されるため、電極カバーのスリーブ状部分の側面の拡大された接触面は、接続の際、最適に利用できる。それによって、本発明による端子もまた、特に、バッテリと自動車電気システムとの間のより高電流の伝達のために、先行技術と比較して改良された電気的結合を可能にする。
【0015】
特に良好な接触は、端子の形をとる電気システム側接触面の外壁が、電極カバーの外周に正確に合うように、かつ内壁が電極カバーの内周に正確に合うように形成されたときに可能になる。この形態は、バッテリ側接点要素と電気システム側接点要素との間に、最も密な結合を保証し、それによって、電流の点から最良の機能性が保証される。
【0016】
電極カバーとの端子の結合の特に有利な形式は、端子が、中央に配置された固定ねじを使用して、詳細に上述した電極カバーの固定部の、雌ねじ山を有して形成された開口部に、摩擦結合的に結合されているときに達成される。バッテリ側の開口部もまた、スリーブ状の接点部分の中央に配置されている場合、電極及び端子のねじ固定の際、それぞれの接触面が互いに均等に押され、これが、結合の維持と反復可能性に役立つ。
【0017】
ねじ結合の更なる有利な形態は、端子スリーブの環状の襟部が、その上部内側に環状のストッパを有している場合であり、そのストッパによって、端子が、電極カバーへの固定時に固定ねじのフランジによって、電極カバーのスリーブ状の接触部分に対して押される。更に、フランジ及びストッパがねじ結合時に共に当接することとなる平面は、更なる摩擦及びそれによるより強固な結合をもたらす。
【0018】
バッテリと自動車電気システムとの間に電気的結合を形成するための本発明による電気的接点ユニットは、本発明による電極カバーをバッテリ側接触面として、また本発明による端子を電気システム側接触面として有する本発明によるバッテリを使用して、電極カバー及び端子を、上述したように、互いに結合することによって製造される。したがって、本発明による電気的接点ユニットは、電極カバー及び端子に関して更に上述したすべての性質及び利点を有する。
【0019】
以下に、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】電極カバーを有するバッテリ側接触面の概略斜視図である。
【図3】接点クリップの概略斜視図である。
【図4】端子スリーブの概略斜視図である。
【図6】蓋体の概略斜視図である。
【図8】固定ねじの概略斜視図である。
【図9】接点クリップ、端子スリーブ、固定ねじ及び蓋体から形成された、電気システム側接触面の概略斜視図である。
【図10】電気システム側接触面の概略断面図である。
【図11】本発明の実施例による電気システム側接触面及びバッテリ側接触面から形成された電気的接点ユニットの概略断面図である。
【図12】ねじ結合を形成するための組立工程における、電気システム側接触面及びバッテリ側接触面の概略斜視図である。
【図13】ねじ結合を緩めるための分解工程における、電気システム側接触面及びバッテリ側接触面の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
互いに対応する部分には、図面全体で同じ参照符号が付されている。
【0022】
図１及び図２は、バッテリ電極１に結合された電極カバー２．１を図示する。この電極カバー２．１は、バッテリ電極１と自動車電気システム（詳細には図示せず）との間に電気的結合を形成するためのバッテリ側接触面２を提供する。その際、図１は電極カバー２．１を斜視図で示し、図２は断面図、特に縦断面図で示す。
【0023】
バッテリ電極１は、例えば、自動車のスタータバッテリ（詳細には図示せず）の電極である。このスタータバッテリは、駆動ユニットに、そして電気システムへ繋がれた更なる自動車構成要素に、電気エネルギを供給する。
【0024】
電極カバー２．１は、バッテリ電極１に導電的に結合されており、便宜上導電性を有する物質、例えば、金属から形成されている。電極カバー２．１は、バッテリ電極１に向けられた固定部分２．１．１と、バッテリ電極１から離れる向きに向けられたスリーブ状の接点部分２．１．２と、を有する。
【0025】
固定部分２．１．１は、軸線方向に延在する電極カバー側開口部２．１．１．１が設けられており、その開口部の中に、例えば、ねじ山（詳細には図示せず）、例えば、雌ねじ山が導入されるか、又はその開口部が、セルフタッピングねじ山との形状結合を形成するための溝切りされていない平面を備える。電極カバー側の開口部２．１．１．１の、バッテリ電極１に向けられた端部は、この場合は、その先端が尖るように形成されている。
【0026】
スリーブ状の接点部分２．１．２は、上から見ると、バッテリ電極１の方向に円錐状に広がっていく外周及びバッテリ電極１の方向に円錐状に狭まっていく内周によって形成されている。これにより、バッテリ側接触面２が、先行技術と比較して拡大されており、より高圧電流を伝達できる。
【0027】
接点部分２．１．２をスリーブ状に成形することによって形成された貫通開口部は、直径が、電極カバー側の開口部２．１．１．１と比較して拡大されているため、固定部分２．１．１とスリーブ状部分２．１．２との間の移行領域において、電極カバー側にストッパ２．１．３が形成され、そのストッパは、円周方向に延在し、示した実施例によると、環状の当接面を形成する。これについては後に詳細に説明する。
【0028】
図３〜図８では、電気システム側接触面の構成要素が図示され、これらの構成要素を以下でそれぞれ説明する。それに続いて、図９及び図１０に示された端子３によって実現される電気システム側接触面を、上述した構成要素に関連付けて詳細に説明する。
【0029】
図３は、接点クリップ３．１を斜視図で示す。
【0030】
環状の接点クリップ３．１は、開口部３．１．１を有する。バッテリ電極１と電気システムとの間に電気的結合を形成するため、接点クリップ３．１が、電気システムの少なくとも１つの結合要素（図示せず）に導電的に結合される。便宜上接点クリップ３．１は、その際、導電性を有する物質、例えば、金属から形成される。
【0032】
端子スリーブ３．２は、内壁３．２．１及び外壁３．２．２を有する二重壁に形成されており、その上側端部で環状の襟部３．２．４に繋がる。それらの壁の間には、電極カバー２．１のスリーブ状の接点部分２．１．２を形状結合的に受容するための間隙が形成されている。端子スリーブ３．２．４は、本明細書において、一体的に形成されている。
【0033】
図示された実施形態では、外壁３．２．２の外周は、上から見ると、円錐状又は円錐形に広がっている部分と、それに続いて一定に又は円筒状に延びている部分を有しており、その末端部は、電極カバー２．１の方を向いている。外壁３．２．２の内周は、スリーブ状の接点部分２．１．２の外周に対応して又は正確に合うように形成され、それにより電極カバー２．１の方向に円錐状に広がっている。
【0034】
内壁３．２．１に関して、以下において、回転対称体である端子スリーブ３．２の中心から離れた半径を「外周」と呼び、中心により近い半径をが「内周」と呼ぶ。
【0035】
内壁３．２．１の外周は、電極カバー２．１の内周に対応して又は正確に合うように形成され、電極カバー２．１の方向に見て、円錐状に狭まっていくように延びる。内壁３．２．１の内周は、この場合は、円筒状である。
【0036】
更に、環状の襟部３．２．４の内側には、内壁３．２．１との移行部分において、端子スリーブ側に、ストッパ３．２．３が形成され、そのストッパは、示した実施例によると、ねじ結合などのための環状の当接面を形成する。
【0038】
図６及び図７は、蓋体３．３を示し、その蓋体は、先に記載されたフランジ結合の形成のため、縁が曲げられた蓋として形成され、その蓋は、図８に示した固定ねじ３．４を受容するための蓋側の開口部３．３．１を有する。
【0039】
図８は、固定ねじ３．４を斜視図で示す。
【0040】
固定ねじ３．４は、雄ねじ山３．４．１が設けられ、その雄ねじ山は、電気的接点ユニットＥが組み立てられた状態では、電極カバー側の開口部２．１．１．１のねじ山と作用係合している。
【0041】
固定ねじ３．４の、電極カバー２．１から離れる向きに向けられた端部領域には、（電極カバーでの固定に関して再び見られるが）固定ねじ３．４の直径を拡大したフランジ３．４．２が形成されている。更に、示された実施形態による固定ねじ３．４は、後に詳細に説明するように、電気的接点ユニットＥの簡単な組立及び分解のため、六角溝穴３．４．３が形成されている。
【0044】
構成要素は、その際、以下の手法及び方法で互いに結合されている。
【0045】
環状の接点クリップ３．１は、その開口部３．１．１で端子スリーブ３．２の外壁３．２．２の外周の一定に又は円筒状に延びる部分を包摂するため、これらは、形状結合的かつ導電的に互いに結合され、接点クリップ３．１の環状の開口部３．１．１は、（例えば、図示していないねじを使用して）狭められ、端子スリーブ３．２を挟持し、その結果、接点クリップ３．１と端子スリーブ３．２との間に摩擦結合が形成される。端子スリーブ３．２と接点クリップ３．１との間の接点は、同様に、押圧、溶接又ははんだ付けによって形成されることができる。
【0046】
固定ねじ３．４は、蓋側の開口部３．３．１及び端子スリーブ３．２を貫いて配置され、固定ねじ３．４の雄ねじ山３．４．１を含む領域は、部分的に端子スリーブ３．２から突出し、固定ねじ３．４の六角溝穴３．４．３を含む端部は、蓋体３．３で止まっている。固定ねじ３．４のフランジ３．４．２は、端子スリーブ側のストッパ３．２．３上に載っている。
【0047】
固定ねじ３．４を電気システム側の端子３の内部で固定するために、蓋体３．３の曲げられた縁を襟部３．２．４を取り囲むように端子スリーブ３．２上に配置することによって、蓋体３．３は、端子スリーブ３．２と摩擦結合的に結合される。蓋体３．３を配置した後、固定ねじ３．４は、直径が拡大したフランジ３．４．２のため、蓋側の開口部３．３．１を貫通して動かされることはないため、固定ねじ３．４は、電気システム側の端子３において自由に移動できないが、ただし端子スリーブ及び蓋体に対して回転可能に取付けられている。蓋体３．３は、端子スリーブ３．２と追加的に摩擦結合的に結合され、また、この端子スリーブは、接点クリップ３．１と摩擦結合的に結合されているため、電気システム側の端子３は、構造上のユニットとしてバッテリ側接触面２と結合される。
【0048】
図１１は、電気システム側接触面が、バッテリ側接触面２と結合することよって形成された、電気的接触ユニットＥを示す。
【0049】
電気システム側の端子３は、ねじ固定によって、バッテリ側のスリーブ状接点部分２．１．２と摩擦結合的に結合される。その際、固定ねじ３．４の外部ねじ山３．４．１部分が、電極カバー側の開口部２．１．１．１のねじ山と係合する。電極カバー２．１のスリーブ状の接触部分２．１．２は、内壁３．２．１と外壁３．２．２との間の間隙によって形状結合的に受容される。
【0050】
内壁３．２．１の内周が、電極カバー２．１の方向に円錐状に狭まっていくように延びることから、電気システム側の端子３とバッテリ側接触面２との間にねじ結合が形成される際の、固定ねじ３．４による特定の力作用時に、内壁３．２．１が半径方向外側に押され、これによって、電極カバー２．１と端子スリーブ３．２との間に追加的に端子結合が形成される。
【0051】
図１２は、電気的接点ユニットＥを組み立てる前の組立工程を示す。軸線方向の矢印により電気システム側の端子３に関する方向が規定されており、この方向で端子３が電極カバー２に向けて移動されて、組立のために電極カバーの上に配置される。更なる軸線方向の矢印は、固定ねじ３．４の六角溝穴３．４．３の中へ挿入するための、六角締結具４の動線方向を規定する。屈曲した矢印は、この場合は時計回りであり、端子３の形をとる電気システム側接触面と、スリーブ状の接点部分２．１．２の形をとるバッテリ側接触面２との間のねじ結合を形成するための、内部六角締結具４の回転方向を規定する。
【0052】
図１３は、電気システム側の端子３とバッテリ側の接点部分２．１．２との間のねじ結合を取り外すための分解工程を示し、内部六角締結具４の回転方向は、反時計回りに規定されている。