CN103687738A - 用于将能量存储模块紧固在模块载体上的配置系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种配置系统（21），其包括能量存储模块（1）、模块载体（19）、尤其是车身、以及构成为用于将能量存储模块（1）紧固在模块载体（19）上的球锁定栓（22）。

Description

用于将能量存储模块紧固在模块载体上的配置系统
技术领域
本发明涉及一种用于将能量存储模块紧固在模块载体、尤其是车身上的配置系统。
背景技术
在通常称为蓄电池的用于为机动车供给电压的装置中，通常使用多个能量存储模块，用以驱动车辆、例如电动车或混合动力车辆。一个相应的能量存储模块典型地包括多个堆叠的棱柱形的存储单元。各单独的存储单元包含蓄电池的各电化学电池。在各单独的存储单元上的堆叠大多通过机械的端板（也称为压板）和角牵板（Zuganker：拉杆）张紧成能量存储模块。所述端板和角牵板除了将模块彼此机械固定之外尤其是用于抵抗通过气压变化引起的变形，所述气压变化在运行时在设置在所述模块内部中的电化学电池中出现。
所述能量存储模块安装在用于供给电压的装置中，尤其是安装在机动车中。这通常利用紧固机构、例如螺栓或螺钉进行。为了在螺栓和能量存储模块之间进行连接，至今在能量存储模块上设置有突起。紧固机构插入通过这些突起并且因此可以例如在机动车中拧紧。这些突起伸出超过能量存储模块并且因此以不利的方式增大能量存储模块的结构空间。此外利用螺栓和螺母的该紧固方法在装配中是耗费的。图2示出能量存储模块1在模块载体19上的不按照本发明的螺纹连接。如在这里描述的，在这种常规的方法中，突起103伸出超过能量存储模块1的端板17。在该突起103中，螺栓101作为紧固机构插入。该螺栓101借助螺纹连接装置102固定。
发明内容
本发明的任务是，提供一种用于将能量存储模块紧固在模块载体上的配置系统，该配置系统以简单的方式可制造和可装配并且在尽可能小的结构空间的情况下能够实现简单和可靠的紧固。
该任务通过各独立权利要求的各自的特征组合解决。各从属权利要求分别示出本发明的有利的设计。
因此该任务通过一种如下配置系统解决，其包括能量存储模块、模块载体、尤其是车身、以及构成为用于将能量存储模块紧固在模块载体上的球锁定栓。
在优选的实施方式中设定，球锁定栓的第一端部固定地与模块载体连接。能量存储模块插套到球锁定栓的另一个端部上并且借助球锁定栓中的球闭锁。对此备选地也可能，球锁定栓的第一端部固定地与能量存储模块连接。在装配中，然后能量存储模块与在其上紧固的球锁定栓插入模块载体中并且模块载体借助在球锁定栓上的球闭锁。
所述球锁定栓优选包括多个在球锁定栓的圆周上的球和一个在球锁定栓内部的解锁销。该解锁销在此优选被这样弹簧加载，使得该解锁销向外挤压球。由此所述球稍微超出球锁定栓的圆周并且由此插套上的构件、即能量存储模块或模块载体可以夹紧在所述球和球锁定栓的固定的端部之间。在优选的实施方式中设定，在球锁定栓上在（固定的）第一端部和球之间设置有夹紧套筒，所述夹紧套筒用于在所述球和插套上的构件之间的力传递。为此，插套上的构件优选包括带有凸肩的通孔。因此，夹紧套筒的其中一个端侧贴靠在球上并且夹紧套筒的另一个端侧贴靠在凸肩上。
在特别优选的实施方式中设定，夹紧套筒在朝向球的端侧上具有漏斗形的夹紧圆锥体作为用于球的支承面。由此确保在夹紧套筒和球之间的无间隙的夹紧。
此外优选设定，夹紧套筒具有至少一个碟形弹簧和/或至少一个用于沿轴向方向补偿间隙的弹性元件。在这里，球锁定栓的或能量存储模块中的或模块载体中的通孔的轴向延伸方向应理解为轴向方向。
本发明此外包括一种配置系统，其包括能量存储模块、模块载体、尤其是车身、以及构成为用于将能量存储模块紧固在模块载体上的夹紧装置，其中夹紧装置具有夹紧螺栓和通过夹紧螺栓扩张的夹紧套筒。
在优选的实施方式中在此设定，夹紧螺栓的第一端部拧入到模块载体中，而能量存储模块能插套到夹紧螺栓的另一个端部上并且借助夹紧套筒的扩张能夹紧。在一种备选的变型方案中，夹紧螺栓的第一端部拧入到能量存储模块中，而模块载体插套到夹紧螺栓的另一个端部上并且借助夹紧套筒的扩张而夹紧。为了拧入夹紧螺栓，尤其是在模块载体中或在能量存储模块中设有拧入套筒。
在优选的实施方式中设定，夹紧套筒在夹紧螺栓上设置在（固定的）第一端部和夹紧螺栓头之间，用以在夹紧螺栓头和插套上的构件、即能量存储模块或模块载体之间的力传递。夹紧套筒在此轴环状围绕夹紧螺栓安放。夹紧螺栓的固定的端部拧入模块载体或能量存储模块中。相应另一个构件没有与夹紧螺栓直接接触，而是仅与夹紧套筒接触。通过拧入夹紧螺栓，夹紧套筒被扩张并且因此能够实现需要紧固的构件在夹紧螺栓上的夹紧。
在这种借助夹紧螺栓和夹紧套筒的紧固中，优选在插套上的构件中的通孔以统一的直径实施。在这里不是必需在通孔中的凸肩。通孔具有夹紧套筒的统一的直径或只不显著地大于夹紧套筒。
在另一种优选的构成方案中设定，夹紧套筒的朝向夹紧螺栓的端侧具有漏斗形的夹紧圆锥体，其中在夹紧螺栓头上的外圆锥体面状地贴靠在夹紧圆锥体上并且因此在拧入该螺栓时扩张夹紧套筒。通过漏斗形的夹紧圆锥体在夹紧螺栓头上的面状贴靠，确保夹紧套筒的可靠的扩张和从夹紧螺栓头向夹紧套筒的可靠的力传递。
此外优选设定，夹紧套筒沿轴向方向具有缝隙。由此，夹紧套筒能够良好扩张。
此外按照本发明设置一种配置系统，其包括能量存储模块、模块载体、尤其是车身、以及构成为用于将能量存储模块紧固在模块载体上的卡锁装置。卡锁装置在此按照本发明具有包括至少一个卡锁凸起部的支架和卡入到卡锁凸起部后面的卡锁舌片。卡锁凸起部在这里优选作为卡锁板条构成并且因此形成足够的面，卡锁舌片可以卡入在该面后面。
此外优选设定，支架的第一端部固定地与模块载体连接，而能量存储模块能插套到支架的另一个端部上并且借助卡锁凸起部和卡锁舌片能闭锁和能解锁。对此备选地设定，支架的第一端部固定地与能量存储模块连接，而模块载体能插套到支架的另一个端部上并且借助卡锁凸起部和卡锁舌片能闭锁和能解锁。在第一种变型方案中，卡锁舌片紧固在能量存储模块上。在第二种变型方案中，支架紧固在能量存储模块上，而卡锁舌片紧固在模块载体上。
在有利的实施方式中设定，卡锁舌片为在卡锁凸起部后面自主地卡入而构成为有弹性的和/或被弹簧加载。由此在装配时各构件只须被插在一起并且卡入自动进行。
此外优选设定，支架包括多个相继设置的、有利地多个平行设置的卡锁凸起部。由此可以补偿制造公差，因为卡锁舌片卡入相应配合的卡锁凸起部中。
尤其是卡锁舌片在能量存储模块上或在模块载体上通过旋转轴可旋转地支承。由此，卡锁舌片可以在旋转轴的其中一侧在支架上卡入。在旋转轴的另一侧优选设有脱开杠杆。通过拉起或按压该脱开杠杆，卡锁舌片再次从支架脱开并且能量存储模块可拆卸。
所有三种按照本发明的配置系统具有如下共同点，即，代替常规的螺纹连接，这些配置系统在能量存储模块和模块载体之间设置夹紧的连接。
下面还描述有利的构成方案，如其在所有三种按照本发明的配置系统、即借助球锁定栓、夹紧装置和卡锁装置的紧固中优选使用的：能量存储模块尤其是用于供给电压的装置，包括多个在两个端板之间通过角牵板张紧的存储单元。特别优选在能量存储模块和模块载体之间的紧固通过这些端板进行。为此，端板为借助球锁定栓或夹紧装置的紧固优选具有通孔。球夹紧螺栓或夹紧螺栓和夹紧套筒于是伸入端板中的这些通孔中。在借助卡锁装置的紧固中，端板尤其是具有空腔。带卡锁凸起部的支架于是伸入该空腔中并且卡锁舌片也优选在该空腔中紧固。
特别优选地将一个能量存储模块利用两个、尤其是四个上述的配置系统、更准确地说是球锁定栓、夹紧装置或卡锁装置紧固在模块载体上。在此也可以组合上述的不同的紧固配置系统。
此外优选上下相叠地设置一堆能量存储模块。为此有两种基本的布置结构：优选最下面的能量存储模块借助所述三种按照本发明的配置系统之一紧固在模块载体上。关于（插套到第一能量存储模块上的）第二能量存储模块，处于下面的能量存储模块是“模块载体”。这就是说，处于上面的能量存储模块利用所述三种按照本发明的配置系统之一紧固在处于下面的能量存储模块上。
在用于紧固堆叠的能量存储模块的一种备选的变型方案中设定，球锁定栓、夹紧螺栓或支架这样长或高地构成，使得第一能量存储模块仅可插套到球锁定栓、夹紧螺栓或支架上。然后另一个能量存储模块同样插套到同一球锁定栓、夹紧螺栓或支架上，其中仅所述另一个能量存储模块利用球锁定栓、夹紧螺栓或支架闭锁、夹紧或卡锁。
能量存储模块的端板可以在此优选由压铸件、尤其是铝压铸件、挤压型材或金属板制成。
附图说明
下面借助在附图中示出的三个实施例更准确地解释本发明。在此：
图1示出按照所有实施例的能量存储模块的存储单元；
图2示出能量存储模块在模块载体上按照现有技术的常规紧固；
图3示出按照本发明的配置系统的第一实施例；
图4示出按照本发明的配置系统的第二实施例；
图5示出按照本发明的配置系统的第三实施例；
图6示出堆叠的能量存储模块按照所有实施例的按照本发明的紧固，以及
图7示出堆叠的能量存储模块按照所有实施例的另一种按照本发明的紧固。
具体实施方式
下面借助图1和3至7更准确地解释本发明。图2示出能量存储模块1在模块载体19上的常规的、不按照本发明的螺纹连接。
在图1中可看出一个按照本发明使用的能量存储模块1的一个单独的棱柱形的存储单元10的透视图。存储单元10典型地包括一个或多个单独的电化学电池，所述电化学电池在这里所选择的示图中隐藏地处于存储单元10的内部。存储单元10在前侧13上具有第一极性的连接端子11和第二极性的连接端子12。在存储单元10的在图1中未示出的背侧14上没有设置连接端子。存储单元10的连接端子11、12之一、典型地正极可以与存储单元10的壳体电连接。因为在按照本发明使用的能量存储模块1中，多个存储单元10至少在一个序列中堆叠相继地设置，所以至少相对置的主面15、16设有电绝缘的材料。在图1所示的示例中，将粘合薄膜20施加到主面15、16上。为了制造能量存储模块，多个存储单元10相继地堆叠。在此各单独的存储单元10在主面15、16上相互接触。于是在第一存储单元10的主面15上和在堆叠的序列中的最后一个存储单元10的主面16上分别设有一个端板17（也称为压板）。两个端板17通过角牵板18相互张紧。
能量存储模块与模块载体的下面描述的连接可能性优选作用在能量存储模块1的端板17上。
图3示出包括一个用于将能量存储模块1紧固在模块载体19上的配置系统21的第一实施例。为此，一个球锁定栓22的第一端部23固定地与模块载体19连接。能量存储模块1的端板17插套到该球锁定栓22上并且利用该球锁定栓闭锁。
球锁定栓22包括一个锁定栓壳体25。在该锁定栓壳体25的圆周上设置有多个空隙，多个球28安放在这些空隙中。在锁定栓壳体25的内部设有一个空腔。在该空腔中设置有一个解锁销26。解锁销26具有一个变细部27。在闭锁的状态中，一个设置在锁定栓壳体25的空腔中的压力弹簧24这样对解锁销加载，使得变细部27不处于球28的高度上。由此，解锁销26将球28向外挤压这样远，使得球28稍微超过锁定栓壳体25的圆周伸出。通过克服压力弹簧24的力挤压解锁销26，变细部27移动到球28的高度上。由此，球28可以稍微向内偏离，由此球28不再超过锁定栓壳体25的圆周伸出。
一个夹紧套筒29在球28之下插在球锁定栓22上。夹紧套筒29的朝向球28的端侧具有漏斗形的夹紧圆锥体31作为用于球28的支承面。夹紧套筒29的对置的端侧安放在端板17中的通孔中的凸肩33上。夹紧套筒29此外包括至少一个碟形弹簧30。该碟形弹簧30将夹紧套筒29的两个端侧沿轴向方向32稍微挤压开。由此，在球28和凸肩33之间的无间隙的夹紧是可能的。
能量存储模块1的在这里示出的紧固变型方案非常快速地被安装，因为能量存储模块1仅须插套到所述一个球锁定栓22（或多个球锁定栓22）上。拆卸通过挤压解锁销26进行。
图4示出按照本发明的配置系统21的第二实施例。在这里在能量存储模块1或能量存储模块1的端板17和模块载体19之间的紧固借助一夹紧装置34进行。夹紧装置34包括一个夹紧螺栓35、一个相对于第一实施例改变的夹紧套筒29以及一个拧入套筒37。
拧入套筒37处于模块载体19中并且提供用于夹紧螺栓35的内螺纹。夹紧螺栓35在其（固定的）第一端部36上具有外螺纹。夹紧螺栓35以该端部36拧入到拧入套筒37中。夹紧螺栓35在对置的端部上具有一个夹紧螺栓头38。夹紧套筒29处于夹紧螺栓头38和固定的端部36之间。夹紧套筒29在这里作为开缝的套筒构成。在夹紧螺栓头38和夹紧套筒29之间的接触面作为夹紧螺栓头38上的外圆锥体39和作为夹紧套筒29上的漏斗形的夹紧圆锥体31构成。由此一方面确保夹紧螺栓头38在夹紧套筒39上的面状的贴靠并且另一方面可以通过拧入夹紧螺栓35使夹紧套筒39扩张。
压板17具有一个通孔40。该通孔40具有连续的统一的直径。通孔40的直径大致等于夹紧套筒29的外径。由此在将能量存储模块1安装到模块载体19上之前已经可以将夹紧螺栓35包括夹紧套筒29拧入模块载体19中。在装配中，然后能量存储模块1被安装并且夹紧螺栓35被进一步拧入到模块载体19或拧入套筒37中。由此，夹紧套筒29扩张并且相对于夹紧螺栓头38夹紧能量存储模块1。
图5示出按照本发明的配置系统21的第三实施例。在这里，在能量存储模块1或端板17和模块载体19之间的紧固借助一个卡锁装置41进行。
卡锁装置41包括一个支架42和一个卡锁舌片44。支架42利用（固定的）第一端部45紧固在模块载体19上。支架42伸入端板17中并且包括多个卡锁凸起部43。卡锁凸起部43在这里构成为卡锁板条，所述卡锁板条平行地上下相叠地设置。
在端板17的内部，卡锁舌片通过一旋转轴47与能量存储模块1连接。在旋转轴47的其中一侧，卡锁舌片44卡入到一个对应的卡锁凸起部43后面。在旋转轴47的另一侧设有卡锁舌片44的一个脱开杠杆48。通过按压该脱开杠杆48可以再次脱开卡锁舌片44和支架42之间的连接。此外在这里卡锁舌片44借助压紧弹簧46朝向模块载体19被弹簧加载。由此在能量存储模块1插套到支架42上时实现卡锁舌片44的自动卡入。
图6和7示出用于将堆叠的能量存储模块1紧固在一个模块载体19上的两种可能性。在这里可以分别使用按照第一、第二或第三实施例的配置系统21。
图6示出两个上下相叠地堆叠的能量存储模块1。为了紧固，在这里球锁定栓22、夹紧螺栓35或支架42固定地与模块载体19连接并且向上延伸。首先将下面的能量存储模块1插套到球锁定栓22、夹紧螺栓35或支架42上。接着插套上间隔套筒50和中间板49。在中间板49之后插套上第二能量存储模块1。然后仅该第二能量存储模块1利用球锁定栓22、夹紧螺栓35或支架42闭锁、夹紧或卡锁。
图7示出用于紧固多个堆叠的能量存储模块1的第二变型方案。在这里，下面的能量存储模块1如在按照所述三种实施例之一所说明的配置系统21中一样直接地紧固在模块载体19上。对于处于其上的第二能量存储模块1来说，处于其下的能量存储模块1构成“模块载体”。这意味着，处于上方的能量存储模块1借助按照所述三种实施例之一的配置系统21之一直接紧固在处于其下的能量存储模块1上。
附图标记列表
1      能量存储模块
10     存储单元
11、12 连接端子
13     前侧
14     背侧
15、16 主面
17     端板
18     角牵板
19     模块载体
20     粘合薄膜
21     配置系统
22     球锁定栓
23     球锁定栓的（固定的）第一端部
24     压力弹簧
25     锁定栓壳体
26     解锁销
27     变细部
28     球
29     夹紧套筒
30     碟形弹簧
31     夹紧圆锥体
32     轴向方向
33     凸肩
34     夹紧装置
35     夹紧螺栓
36     夹紧螺栓的夹紧固定的第一夹紧端部
37     拧入套筒
38     夹紧螺栓头
39     夹紧螺栓头外圆锥体
40     通孔
41     卡锁装置
42     支架
43     卡锁凸起部
44     卡锁舌片
45     支架的夹紧固定的第一夹紧端部
46     压紧弹簧
47     旋转轴
48     脱开杠杆
49     中间板
50     间隔套筒
101    螺钉/螺栓
102    螺母
103    突起

Claims (15)

1.配置系统（21），包括：
-能量存储模块（1），
-模块载体（19）、尤其是车身，以及
-构成为用于将能量存储模块（1）紧固在模块载体（19）上的球锁定栓（22）。
2.按照权利要求1所述的配置系统，其特征在于，
-球锁定栓（22）的第一端部（23）固定地与模块载体（19）连接，而能量存储模块（1）能插套到球锁定栓（22）的另一个端部上并且借助在球锁定栓（22）的圆周上的球（28）能闭锁和能解锁，或
-球锁定栓（22）的第一端部（23）固定地与能量存储模块（1）连接，而模块载体（19）能插套到球锁定栓（22）的另一个端部上并且借助在球锁定栓（22）的圆周上的球（28）能闭锁和能解锁。
3.按照权利要求2所述的配置系统，其特征在于，在球锁定栓（22）上在第一端部（23）和球（28）之间设置有夹紧套筒（29），所述夹紧套筒用于在所述球（28）和插套上的构件、即能量存储模块（1）或模块载体（19）之间的力传递。
4.按照权利要求3所述的配置系统，其特征在于，夹紧套筒（29）在朝向球（28）的端侧上具有漏斗形的夹紧圆锥体（31）作为用于球（28）的支承面。
5.按照权利要求3或4之一所述的配置系统，其特征在于，夹紧套筒（29）包括至少一个碟形弹簧（30）和/或至少一个用于沿轴向方向（32）补偿间隙的弹性元件。
6.配置系统，包括：
-能量存储模块（1），
-模块载体（19）、尤其是车身，以及
-构成为用于将能量存储模块（1）紧固在模块载体（19）上的夹紧装置（34），
-其中，夹紧装置（34）具有夹紧螺栓（35）和通过夹紧螺栓（35）扩张的夹紧套筒（29）。
7.按照权利要求6所述的配置系统，其特征在于，
-夹紧螺栓（35）的第一端部（36）拧入到模块载体（19）中，而能量存储模块（1）能插套到夹紧螺栓（35）的另一个端部上并且借助夹紧套筒（29）的扩张能夹紧，或
-夹紧螺栓（35）的第一端部（36）拧入到能量存储模块（1）中，而模块载体（19）能插套到夹紧螺栓（35）的另一个端部上并且借助夹紧套筒（29）的扩张能夹紧。
8.按照权利要求7所述的配置系统，其特征在于，夹紧套筒（29）在夹紧螺栓（35）上设置在第一端部（36）和夹紧螺栓头（38）之间，用以在夹紧螺栓头（38）和插套上的构件、即能量存储模块（1）或模块载体（19）之间的力传递。
9.按照权利要求8所述的配置系统，其特征在于，夹紧套筒（29）的朝向夹紧螺栓头（38）的端侧具有漏斗形的夹紧圆锥体（31），其中，在夹紧螺栓头（38）上的外圆锥体（39）面状地贴靠在夹紧圆锥体（31）上并且因此在拧入夹紧螺栓（35）时扩张夹紧套筒（29）。
10.按照权利要求6至9之一所述的配置系统，其特征在于，夹紧套筒（29）沿轴向方向（32）具有缝隙。
11.配置系统，包括：
-能量存储模块（1），
-模块载体（19）、尤其是车身，以及
-构成为用于将能量存储模块（1）紧固在模块载体（19）上的卡锁装置（41），
-其中，卡锁装置（41）包括带有至少一个卡锁凸起部（43）的支架（42）和卡入到卡锁凸起部（43）后面的卡锁舌片（44）。
12.按照权利要求11所述的配置系统，其特征在于，
-支架（42）的第一端部（45）固定地与模块载体（19）连接，而能量存储模块（1）能插套到支架（42）的另一个端部上并且借助卡锁凸起部（43）和卡锁舌片（44）能闭锁和能解锁，或
-支架（42）的第一端部（45）固定地与能量存储模块（1）连接，而模块载体（19）能插套到支架（42）的另一个端部上并且借助卡锁凸起部（43）和卡锁舌片（44）能闭锁和能解锁。
13.按照权利要求11或12之一所述的配置系统，其特征在于，卡锁舌片（44）为在卡锁凸起部（43）后面自主地卡入而构成为有弹性的和/或被弹簧加载。
14.按照权利要求11至13之一所述的配置系统，其特征在于，支架（42）包括多个平行的卡锁凸起部（43）。
15.按照上述权利要求之一所述的配置系统，其特征在于，能量存储模块（1）是用于供给电压、尤其是为机动车供给电压的装置，包括多个在两个端板（17）之间通过角牵板（18）张紧的存储单元（10）。
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