CN108063197A - 具有公差补偿元件的电池支架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有公差补偿元件的电池支架，该电池支架安装在电动车辆的底部区域中，其中，所述电池支架(1)具有用于容纳多个电池的盆形部(2)并且可选地具有封闭该盆形部(2)的盖，并且该盆形部(2)具有底部(4)以及环绕该底部(4)的边缘(3)，并且其特征在于，所述盆形部(2)构成为由板坯件制成的一件式的薄壁的深冲构件，并且在盆形部(2)内部设置有从一个壁侧(7)朝向相对置的壁侧(7)延伸的加强支柱(6)，其中，在加强支柱(6)的端侧上设置有公差补偿元件(8)。

Description

具有公差补偿元件的电池支架
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分特征的用于电动车辆的电池支架。
背景技术
随着电动汽车的增加，越来越多的电动车辆被生产并且允许在道路交通中行驶。与带有内燃机的机动车相反，电动车辆使用电能，电能通过驱动总成转化为前进运动能。
电池(也称作储能器)设置用于存储所述电能，这些电池部分地相对于机动车具有相当高的体积占比以及高的自重。通常，多个这种电池置入机动车的底部区域中。为了容纳并且同时保护电池，由现有技术已知多种电池支架、也称作电池托盘(Battery Tray)。这些电池支架大多构成为盆形的并且具有盖，该盖用于封闭所述电池支架以及因此容纳在其中的电池。这在大多情况下为电池提供针对外部天气影响的保护并且同时提供如下可能性：从电池中排出的蒸汽或液体被收集到盆状的电池支架中并且不会到达周围环境中。
为了满足对机动车车身的碰撞要求和刚度要求，电池支架逐步被这样构造，使得这些电池支架在安装状态下也对机动车车身进行相应地加固。
为了加固相应大地确定尺寸的电池支架，该电池支架大多从一个车辆侧延伸到相对置的车辆侧上，在电池支架内部设置多个加强支柱。这些加强支柱大多从电池支架的一侧朝向相对置的一侧延伸。
因为电池支架本身设置在机动车的不可见的底部区域中，对于其制造来说存在相当大的成本压力。因为多个零件必须被彼此耦联并且接合，这些零件在制造时又经受生产公差。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种电池支架，该电池支架能够简单、有效且低成本地被制造，该电池支架同时满足碰撞要求和刚度要求。
之前所述的任务由一种具有权利要求1的特征的用于电动车辆的电池支架得以解决。
本发明的有利的变型构造方案在从属权利要求中说明。
用于电动车辆的电池支架安装在车身的底部区域中。所述电池支架具有用于容纳多个电池的盆形部并且可选地具有封闭该盆形部的盖。该盆形部本身具有底部以及环绕的边缘。按照本发明，所述电池支架的特征在于，在所述盆形部内部设置有从边缘的一个壁侧朝向相对置的壁侧延伸的加强支柱。在一个、尤其是在每个加强支柱的端侧上设置有公差补偿元件。
因此，按照本发明，所述盆形部的内部空间尺寸和/或加强支柱的长度的生产公差能够被补偿。结果是可以提供一种电池支架，其盆形部的底部不会由于太长的或太短的加强支柱而构成为拱形的。
所述盆形部可以构造为一件式的、薄壁的板构件、尤其是深冲构件。该盆形部也可以由底部以及与该底部耦联的外部环绕的框架构成。然而，该盆形部也可以制造成折叠盆形部或弯折盆形部。因此，首先板坯件被剪下/冲裁。事后该板坯件于是在弯折技术上或折叠技术上被加工。为此，侧向的壁相对于底板被弯折并且在所产生的角部处互相耦联。尤其是在此设置有接片。所述折叠盆形部或弯折盆形部的优点是，能实现特别小的曲率半径、尤其是小于等于(≤)壁厚的1.5倍。因此，在具有1mm至2mm厚度的板坯件中，曲率半径在1mm至3mm之间是可能的。能够实现在内部中最优的空间利用率。尤其是，设置在电池支架的盆形部中的电池能够尽可能被推至边缘上。
优选地，加强支柱通过挤出或滚压成型被制成型材构件。通过按照本发明的公差补偿元件同样省去提高的且昂贵的措施来精确地切割加强支柱。
所述公差补偿元件优选设置在每个加强支柱的端侧上。在另一种优选的变型构造方案中，也可以在加强支柱的两个端侧上分别设置一个公差补偿元件。这些加强支柱优选在端侧与盆形部边缘的内壁耦联。此外优选地，所述加强支柱也可以在其纵向延伸部上与盆形部的底部耦联。
优选地，所述盆形部由钢材或轻金属材料制成。此外优选地，加强支柱同样由轻金属或钢材制成。特别优选地，加强支柱由7000系铝合金制成。尤其是，所述加强支柱具有大于300MPa、尤其是大于450MPa的屈服极限Rp0.2。在至少一个端侧上，加强支柱在装入公差补偿元件的情况下与边缘的内壁耦联。公差补偿元件同样可以与边缘或与加强支柱通过粘接或焊接耦联。公差补偿元件也可以至少与加强支柱通过形锁合的方法、例如通过铆接以及咬合连接(Clinchen)耦联。
为此，公差补偿元件尤其是固定在壁侧的内侧上并且侧向地、尤其是在两侧、至少部分地包围加强支柱的端部。为此，公差补偿元件具有两个构成为C形或U形的支腿，所述支腿侧向地包围加强支柱。
此外特别优选地，在加强支柱的端侧与壁侧的内侧之间构造有间隙。因此，所述加强支柱生产为尺寸不足的，其中，所述尺寸不足通过公差补偿元件被补偿。因此按照本发明，避免了在生产公差之外的加强支柱的尺寸过长。盆形部或框架的公差也可以通过尺寸不足的加强支柱被补偿。
所述公差补偿元件本身优选构成为挤出构件。替代地或补充地，该公差补偿元件也可以制造为板成型构件。在挤出构件的情况下，公差补偿元件尤其是被构成为在横截面中为U形的或C形的亦或T形的且具有两个接板。因此此外优选地，该挤出构件在切割技术上并且随后在成形技术上以及可选地切削地加工。
尤其是，公差补偿元件具有用于与电池耦联的容纳部。在此，该容纳部可以是支承面。然而容纳部也可以是例如具有焊接螺母或拉铆螺母或螺纹区段的安装容纳部，电池支架中的电池被固定在该安装容纳部中。
此外特别优选地，所述边缘具有向外定向的成型部。公差补偿元件置入在所述成型部的区域中。因此，尽管在背侧固定公差补偿元件，盆形部的内周壁面构成为基本上平的或齐平的。可能由此得到的壁的加厚部通过向外定向的成型部被补偿。
附图说明
其他优点、特征、特性和方面是以下说明书的主题。在示意性的附图中示出优选的实施变型方案。这些附图有助于筒单地理解本发明。其中：
图1示出由现有技术已知的电池支架的透视图，
图2示出具有加强支柱的公差补偿元件的示意性视图，
图3至图6示出具有置入的公差补偿元件的电池支架的内部空间的不同详细视图，
图7示出通过挤出和成形制成的公差补偿元件的透视图，
图8示出图7的具有公差补偿元件的电池支架，
图9示出通过挤出和成形制成的一种备选的公差补偿元件，
图10示出通过板成形制成的公差补偿元件，
图11和图12示出具有由图10示出的公差补偿元件的电池支架，以及
图13和图14示出加强支柱的一种备选的变型构造方案，以及公差补偿元件耦联在盆形部的边缘上，
图15a和图15b示出制造成折叠构件的盆形部，
图16a和图16b示出在根据图15的盆形部中不同地定向延伸的接片。
具体实施方式
在附图中，即使当为简略起见取消重复说明时，相同的附图标记用于相同的或类似的构件。
图1示出电池支架1的透视图。该电池支架1具有盆形部2，其中，该盆形部2具有外部环绕的边缘3以及底部4。在盆形部2的内部空间5中设置有多个加强支柱6。在此，这些加强支柱6从一个壁侧7朝向一个相对置的壁侧7延伸。
图2示出按照本发明的公差补偿元件8的俯视图。所述公差补偿元件利用其两个支腿14包围加强支柱6的端部。在加强支柱6的端侧9与背侧的接板27之间构造有间隙10，从而加强支柱6和/或盆形部2的不同的制造公差能够被补偿。所述接板27的背侧28与盆形部2的未示出的壁侧耦联。于是例如可以通过铆钉或点焊在支腿14与加强支柱的相应的侧30之间建立点状的接合连接部29。
公差补偿元件8在图3的详细视图中示出。公差补偿元件8构成为在横截面中基本上C形的。公差补偿元件8的背侧与壁侧7耦联。加强支柱6的端侧9未被引导至壁侧7上。因此，根据图4，在加强支柱6的端侧9与盆形部2的边缘3的壁侧7之间保留有间隙10或者说距离。
此外，在图4中可见，构造有盆形部2的外部伸出的法兰11并且所述法兰放置在外部环绕的框架12上。该框架12也可以由空心型材、尤其是由多腔室空心型材构成。
根据图5可见，所述框架12还具有在下方伸出的接板13。在此，该接板13靠置在加强支柱6的下方，从而加强支柱6在装入底部4的情况下靠置在接板13上。
所述公差补偿元件本身具有两个支腿14，该公差补偿元件利用所述两个支腿分别侧向地包围加强支柱6。根据图6例如可以实现两个塞焊部15，从而加强支柱6与公差补偿元件8耦联。
另一种优选的变型构造方案在图7中示出。公差补偿元件8制造成挤压型材并且随后在背侧的接板27的下方区域中被开槽并且弯折，从而存在有在此容纳底座形式的容纳部16，该容纳底座用于与未进一步示出的电池耦联。优选地，所述容纳部16利用(例如通过焊接制造的)接缝17与支腿14在弯折的边缘上耦联，从而为容纳部16提供较高的刚度。
在图8中，由图7示出的公差补偿元件8装入在电池支架1中。公差补偿元件8与加强支柱6耦联。加强支柱6将各个容纳腔18分开，未进一步示出的电池可以设置到这些容纳腔中。在加强支柱6本身上，容纳部16也同样构造用于与未进一步示出的电池耦联。在此，在安装位置中加强支柱6主要沿机动车横向方向Y定向。如在此同样示出的，加强支柱6m也可以沿机动车纵向方向X延伸地设置，因此加强支柱6和6m交叉。在单个加强支柱6、6m中可可以存在有空隙部或切槽部，从而所述加强支柱可以插入到彼此中。同样示出外部环绕的框架12。
盆形部2的法兰11靠置在框架12上。该框架12在此处示出的变型构造方案中构成为在横截面中为L形的多腔室空心型材。L形支腿向外指离定向地构造。
一种备选的变型构造方案在图9中示出。所述公差补偿元件8同样制成为具有两个支腿14和一个背侧的接板27的挤压型材构件。所述支腿14在切边19上切入并且朝向容纳部16侧向地弯折。在此可选地也设置有接缝17，从而容纳部16位置固定地构造在公差补偿元件8上。容纳部16可以具有安装开口20，该安装开口例如用于引导通过螺栓亦或用于与螺母或铆钉耦联。
公差补偿元件8的另一种备选的变型构造方案在图10中示出。在此，公差补偿元件8构成为板成型构件并且尤其是由卡箍构件构成。该公差补偿元件具有至少一个、在此示出两个耦联区段21，该耦联区段用于与电池支架1的未进一步示出的壁侧耦联。该耦联区段21一件式地并且材料一致地与第二耦联区段22连接。所述第二耦联区段22适合于固定在盆形部2的底部4上。此外，公差补偿元件8具有保持区段23。该保持区段23构成为镫形体并且侧向地包围加强支柱6并且也在与底部4相对置的上侧上搭接加强支柱6。因此，保持区段23构成为搭接加强支柱6的卡箍区段。
图11示出在按照本发明的电池支架1中的安装位置中的公差补偿元件8。加强支柱6构成为从一个壁侧7朝向一个相对置的壁侧7延伸。在边缘3的壁侧7中构造有向外指向的成型部24。在底部4上也构造有向外指向的成型部24。耦联区段21和第二耦联区段22能够利用相应的点焊与壁侧7和/或底部4耦联。保持区段23利用接缝25与加强支柱6耦联。加强支柱6本身可以具有法兰26，加强支柱利用该法兰例如也通过点焊耦联在底部4上。因此，加强支柱6可以构成为板成型构件。
图12示出图11的电池支架1的总体视图。公差补偿元件8不仅设置在相应的壁侧7上，而且也设置在中间的加强支柱6m上，从而各个沿机动车横向方向Y延伸的加强支柱6在其每个端侧上由公差补偿元件8抓住。
图13示出加强支柱6的一种备选的变型构造方案。该加强支柱设置成在横截面中为双T形的。长的双T形接板31在两个相对置的T形接板32之间延伸。附加地构造有向下伸出的加强接板33。根据图14示出，公差补偿元件8(在此以L形支腿为形式)与边缘3的壁侧7耦联。然后另一个部分贴靠在长的双T形接板31上并且与所述双T形接板通过接合连接部34、例如通过连接件33例如点焊。能实现特别良好的侧向可接近性以及因此所进行的自动的例如机器人焊接。通过公差补偿元件8构成从加强支柱6到盆形部2的环绕的边缘3的充分连接。
图15a和图15b示出制造为折叠构件的按照本发明的盆形部2。该盆形部2具有底板4，该底板具有环绕的边缘3以及从边缘3伸出的法兰35。盆形部2在图15b中示出。然而在此首先在切割技术上加工根据图15a的板坯件36，以便于是将所述板坯件成型为在图15b中所示出的构件。所述成型通过弯折或折叠进行。为此，尤其是剪切的板坯件36具有接片37，该接片于是之后被翻折并且例如通过焊接或粘接与边缘3接合。图15b的放大视图示出按照本发明的优点，据此在从边缘3至底部4的过渡部中可以形成特别小的曲率半径R。在此，所述曲率半径R小于等于(≤)壁厚W的1.5倍。所述外部伸出的法兰35通过倾斜定向向外延伸的接缝38耦联、优选以45°的角度耦联。
图16a、16b示出备选的变型方案。在此，用于耦联外部环绕的法兰35的接缝38的定向以不同的方式指向。尤其是，所述定向正好朝向头部侧的端壁延伸。在根据图16a的变型构造方案中接片37在外部耦联在边缘3上，在根据图16b的变型构造方案中接片37在内部耦联在边缘3上。
于是，在根据图15a、15b和16a、16b的所有变型方案中，可以在内部设置按照本发明的公差补偿元件。
附图标记
1 电池支架
2 盆形部
3 边缘
4 底部
5 内部空间
6 加强支柱
6m 中间的加强支柱
7 壁侧
8 公差补偿元件
9 加强支柱6的端侧
10 间隙
11 边缘3的法兰
12 框架
13 框架12的接板
14 公差补偿元件8的支腿
15 塞焊部
16 容纳部
17 接缝
18 容纳腔
19 切边
20 安装开口
21 耦联区段
22 第二耦联区段
23 保持区段
24 成型部
25 接缝
26 加强支柱6的法兰
27 公差补偿元件8的接板
28 接板27的背侧
29 点状的接合连接
30 加强支柱6的侧
31 接板
32 接板
33 加强接板
34 接合连接
35 法兰
36 板坯件
37 接片
38 接缝
R 曲率半径
W 壁厚
X 机动车纵向方向
Y 机动车横向方向

Claims (11)

1.用于电动车辆的电池支架(1)，该电池支架安装在电动车辆的底部区域中，其中，所述电池支架(1)具有用于容纳多个电池的盆形部(2)并且可选地具有封闭该盆形部(2)的盖，该盆形部(2)具有底部(4)以及环绕该底部(4)的边缘(3)，其特征在于，在所述盆形部(2)内部设置有从一个壁侧(7)朝向相对置的壁侧(7)延伸的加强支柱(6)，其中，在至少一个加强支柱(6)的端侧上设置有公差补偿元件(8)。
2.根据权利要求1所述的电池支架(1)，其特征在于，所述加强支柱(6)构成为挤压型材、尤其是空心型材或者所述加强支柱(6)构成为板成型构件、尤其是滚压成型构件，所述加强支柱具有大于300MPa、优选大于450MPa的屈服极限Rp0.2。
3.根据权利要求1或2所述的电池支架(1)，其特征在于，所述盆形部(2)由轻金属合金或钢合金制成和/或所述加强支柱(6)由轻金属合金或钢合金制成，其中，所述盆形部(2)尤其是制成为由板坯件构成的一件式的、薄壁的深冲构件。
4.根据权利要求1至3之一所述的电池支架(1)，其特征在于，所述公差补偿元件(8)固定在所述边缘(3)的壁侧(7)的内侧上并且至少部分地包围加强支柱(6)的一个端部和/或与加强支柱(6)的该端部耦联。
5.根据权利要求1至4之一所述的电池支架(1)，其特征在于，在所述加强支柱(6)的端侧与壁侧(7)的内侧之间构造有间隙(10)。
6.根据权利要求1至5之一所述的电池支架(1)，其特征在于，所述公差补偿元件(8)构成为在横截面中为C形的或U形的，或者构成为L形的公差补偿元件。
7.根据权利要求1至6之一所述的电池支架(1)，其特征在于，所述公差补偿元件(8)具有用于固定电池的容纳部(16)，尤其是公差补偿元件(8)具有多个螺纹载体形式的固定元件。
8.根据权利要求1至7之一所述的电池支架(1)，其特征在于，所述公差补偿元件(8)构成为挤压型材或冷挤出构件，可选地在成形技术上和/或在切割技术上和/或切削地加工或该公差补偿元件(8)构成为板成型构件。
9.根据权利要求1至8之一所述的电池支架(1)，其特征在于，所述公差补偿元件(8)形锁合地和/或材料锁合地和/或力锁合地与壁侧(7)的内侧和/或加强支柱(6)的端部耦联。
10.根据权利要求1至9之一所述的电池支架(1)，其特征在于，所述公差补偿元件(8)附加地与所述底部(4)耦联。
11.根据权利要求1所述的电池支架(1)，其特征在于，所述加强支柱(6)构成为在横截面中为双T形的，其中，所述公差补偿元件(8)与环绕的边缘(3)以及加强支柱(6)的长的双T形接板耦联。
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