CN112219309A - 电池壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池壳体，包括：盖区段(3)和底部区段(5)，该盖区段和该底部区段限定了用于一个或多个储能器(7)的容纳空间(6)；以及底部保护装置(8)，该底部保护装置布置在底部区段(5)下方，其中盖区段(3)、底部区段(5)和底部保护装置(8)通过多个固定装置(9)彼此连接，其中每个固定装置(9)具有布置在盖区段(3)和底部区段(5)之间的、具有纵向孔(11)的套筒(10)，以及被引导经过纵向孔(11)且具有杆(20)和被设计在一侧的支座头(22)的固定元件(19)，其中，在纵向孔(11)中布置了被杆(20)穿过的或者待被杆(20)穿过的密封圈(23)；以及在底部保护装置(8)与底部区段(5)之间布置了被杆(20)穿过的密封装置，该密封装置密封底部区段(5)到套筒(10)的过渡区域。

Description

电池壳体
技术领域
本发明涉及一种电池壳体，包括：盖区段和底部区段，该盖区段和该底部区段限定了用于一个或多个储能器的容纳空间；以及底部保护装置，该底部保护装置布置在该底部区段之下，其中，盖区段、底部区段和底部保护装置通过一个或多个固定装置彼此连接，其中，所述固定装置或每个固定装置包括：套筒和固定元件，该套筒布置在盖区段和底部区段之间且具有纵向孔，该固定元件被引导穿过纵向孔且具有杆和被设计在一侧的支座头。
背景技术
这种电池壳体例如用于制造机动车的储能器。这样的电池壳体通常包括具有盖区段的盖子，以及例如具有底部区段和与之邻接的侧壁的电池槽，其中该盖子在边缘处固定在电池槽上，为此，大多数情况下使用穿过边缘凸缘的连接螺栓。盖子和电池槽界定了一容纳空间，在该容纳空间中容纳一个或通常多个储能器。
使用多个固定装置来连接盖和底部区段，其中每个固定装置具有布置在盖区段和底部区段之间的套筒，该套筒具有纵向孔，以及被引导穿过纵向孔的固定元件，通常是连接螺栓，其具有杆(在大多数情况下是螺纹杆)和被设计在一侧的支座头。可以使用各单独的套筒，然而也可以使用长形的、桥状的套筒构件，其具有相应的纵向孔，这些纵向孔在容纳空间中沿壳体纵轴的纵向方向和/或横向方向延伸，且同时将容纳空间划分成相应的容纳区段，在这些容纳区段中于是容纳储能器模块。由DE 10 2016 214 289A1已知了这种固定的示例。在此设有用于隔开盖和底部的撑杆，该撑杆具有纵向孔，在纵向孔中插入了额外的套筒。撑杆一方面被固定在底部侧，另一方面被固定在盖侧。使连接螺栓伸过套筒，该连接螺栓的螺栓头被放置在该套筒上，该套筒以肩部支撑在撑杆钻孔中、即纵向孔中。连接螺栓在另一端从撑杆或套筒伸出，并且可以穿过车身中的相应开口，以将电池壳体安装在车身上，在开口处拧紧空心螺栓，从而实现了固定安装。
由于电池壳体通过固定元件固定在车身上，因此存在大量单独的固定点或车身螺纹连接点。必须以合适的方式保护车身免受湿气或类似物质的侵入。
从DE 10 2015 204 841A1中已知一种用于电能存储器的固定结构，该电能存储器具有多个布置为若干列的储能器模块，从而在相邻的列之间形成长形的空腔。空腔在相邻列的两个彼此对置的储能器模块之间具有横截面，该横截面在两个彼此对置的侧面上由对置的储能器模块的各自的端板界定，在另一侧面上由承载着储能器模块的支撑结构界定，以及在另一侧面上由加强元件界定。加强元件使界定了空腔的两个端板彼此刚性连接。
DE 10 2016 214 289A1公开了一种具有高压存储器的车辆，该高压存储器具有：壳体，该壳体具有底部以及从该底部突起的多个侧壁，以及盖；以及至少一个撑杆，该撑杆布置在壳体内部并且连接两个侧壁。在此设有通孔，该通孔延伸穿过底部、撑杆和盖，其中高压存储器通过延伸穿过通孔的连接元件与车身结构件连接。
最后，由DE 2015 007 960A1已知了一种电池壳体，该电池壳体具有至少一个底部区域和盖区域，以用于相对于环境界定用于至少一个电池的至少一个容纳空间；以及具有至少一个穿通通道，该穿通通道在底部区域和盖区域之间延伸。在穿通通道中布置有用于使穿通通道相对于环境密封的套筒元件。
发明内容
因此，本发明基于这样的问题，即给出一种电池壳体，该电池壳体对于在装配期间出现的车身固定点具有改进的保护。
为了解决该问题，在前述类型的电池壳体中，根据本发明规定了，在纵向孔中位置固定地布置了被杆穿过的或待被杆穿过的密封圈，以及在底部保护装置与底部区段之间布置了被杆穿过的密封装置，该密封装置密封底部区段到套筒的过渡区域。
根据本发明实现了两个彼此分开的且设置在不同位置的或在不同构件之间起作用的密封层面。在套筒内实现了第一密封层面，该第一密封层面将套筒内部或纵向孔相对于固定元件(即连接螺栓)的杆密封。为此，在纵向孔中设置了在装配位置被杆穿过的密封圈，该密封圈在固定元件被插入后紧密地贴靠在杆上并阻止了湿气经由纵向孔进入车身固定部的区域中。同时，密封圈还对于连接螺栓具有固定功能，因为密封圈略微夹紧地贴靠在螺栓上以用于密封，从而在安装的框架内固定该螺栓以防止掉落。
在从套筒到底部区段的过渡区域中存在第二密封层面。在根据本发明的电池壳体中，同时还借助于固定元件固定了底部保护装置，也就是说，在底部保护装置中设有与套筒的纵向孔对齐的相应的开口。固定元件利用杆穿过底部保护装置开口和纵向孔，支座头(例如螺栓头)放置在底部保护装置的外侧或下侧处，并将底部保护装置压向套筒或底部区段。底部区段具有相应的开口，从而得到朝向套筒或纵向孔的通道。根据本发明在此规定，在底部区段和套筒之间的过渡部也通过密封装置密封，也就是说，在该位置处也实现有针对性的密封，在该位置处也存在要保护的开口或要保护的过渡部，通过该有针对性的密封防止湿气经由该开口或连接点进入容纳空间中。也就是说，在该区域中使固定装置相对于底部区段密封。
因此，通过将这两个分开的密封层面的集成，实现了完全的密封，即一方面通过密封圈在纵向孔中相对于车身密封，另一方面通过密封装置在底部区域中实现在套筒和底部区段之间密封。
所述密封圈本身优选具有至少一个径向向内突出的密封区段，该密封区段以密封方式贴靠在插入到密封圈中的杆上。通过该环形的、优选构造为环绕的密封唇或密封肋的密封区段提供了相对于杆的可靠的密封以及同时还有夹紧或固定。然而也可以在密封圈的轴向长度上设置两个或更多这种密封区段或密封唇。
密封圈优选位置不动地布置在纵向孔中，从而密封圈在轴向上被固定并且在插入连接螺栓时不能被移动。该位置不动的固定可以通过不同方式进行。一方面，优选地由塑料制成的密封圈可以通过夹紧配合或借助于粘合剂被固定在纵向孔中。在夹紧固定的情况下，密封圈的外径优选比纵向孔的内径稍大，从而通过夹紧配合或压配合将密封圈在轴向上固定。替代地，也可以通过粘合剂将密封圈粘附在套筒中。为了确保密封圈即使在单独安装时也始终位于纵向孔中的相同位置上，优选在纵向孔中形成轴向止动肩，密封圈放置在该轴向止动肩上。
用于插入单独的密封圈的替代设计方案规定了，密封圈被成型到空心螺栓上，该空心螺栓以外螺纹旋拧至套筒的内螺纹区段中，且使盖区段相对套筒夹紧。为了将盖固定在套筒上或具有纵向孔的套筒构件上，使用空心螺栓，该空心螺栓被旋拧至套筒的内螺纹中，同时将盖压向套筒。连接螺栓穿过具有相应的纵向孔的空心螺栓。根据本发明，密封圈在此直接地且防丢失地成型在空心螺栓上，从而密封圈随着空心螺栓的旋拧被一并带动和强制定位。
密封圈本身优选地由塑料制成，由此可以实现与杆的非常好的密封。此外，如果将密封圈作为单独的构件来制造，则可以通过注塑工艺以简单的方式制造密封圈。同时也可以以简单的方式将密封圈以防丢失的方式注塑到(即也在注塑过程中)金属的空心螺栓上，从而得到两件式构件。
如上所述，在底部保护装置的区域中存在第二密封层面，该第二密封层面密封了套筒和底部区段的开口边缘之间的过渡部。为了实现该密封装置，有利地设置了支承圈，该支承圈带有用于密封件的容纳部/接纳部，该支承圈抵靠在底部保护装置上，其中，密封件抵靠在底部区段和套筒处。因此，支承圈起到了密封件的承载件作用，密封件能够通过该易于操作的、作为稳定构件的支承圈被相应地定位。由此简化了安装。
所述底部区段和在开口中穿过底部区段的套筒在密封区域中优选被布置成处于同一平面上且彼此齐平，从而形成了近似于跨接了密封件的密封层面。根据开口(该开口大多是圆形的)的几何形状，在套筒和底部区段之间得到相应的、例如环形的间隙，该间隙由密封件密封，如果用于密封件的相应的各接触面是平面平行的且处于同一层面中，则这种密封是很容易实现的。
优选使用装配后硬化的粘合剂作为密封件本身。使用在装配位置中被支撑在底部保护装置上的支承圈的一个特殊优点还在于，最终仅经由密封件相对于套筒和底部区段粘接了支承圈，然而底部保护装置本身并不被粘接。因此，由于没有粘合连接需要被撕掉，所以还能够方便地拆除底部保护装置。作为使用粘合剂的替代方案，当然也可以考虑使用密封圈，该密封圈则同样由塑料、泡沫或永久弹性的密封材料制成，其中该密封圈具有足够的柔性和弹性。
支承圈上的容纳部优选是环形槽，这使得能够精确地引入密封件，并且另一方面，在膏状或流体的粘性密封件的情况下，防止了密封件流向侧面。
为了使支承圈必须跨接的、在底部保护装置与套筒/底部区段之间的距离不至于过大，并且为了使底部保护装置相对于套筒牢固地拧紧，底部保护装置优选具有朝向底部区段突起的略圆的弯曲部，套筒和承载件放置在该弯曲部上。因此在连接区域中只有作为密封件的承载件的支承圈所必须跨接的相对狭小的距离。
附图说明
本发明的其他优点和细节从下面描述的实施例并且根据附图得出。附图示出：
图1以局部剖视图示出了根据本发明的电池壳体的原理图，
图2放大示出了图1的区域II，以及
图3放大示出了图1的区域III。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的电池壳体1，其包括形成盖区段3的盖2和形成底部区段5的电池槽4。在盖2和电池槽4之间形成容纳空间6，在该容纳空间中可以布置(在此仅以虚线示出的)储能器7。底部区段5或电池槽4在底侧由底部保护装置8搭接，其中底部保护装置8牢固地布置在底部区段5的下方。
电池壳体1具有多个固定装置9，在所示的示例中，该固定装置用于将盖2和电池槽4间隔开，并且在所示的示例中，还用于固定底部保护装置8，然而另一方面也用于将电池壳体1连接至支撑结构，通常是车辆的车身。
固定装置9包括套筒10，其中套筒10可以是柱形的构件，然而也可以是接板或类似形式的长形构件。高度10具有纵向孔11，其中在套筒10的作为细长接板的实施例中，也可以在接板长度上形成多个这样的纵向孔11。套筒10布置在底部区段5上，例如焊接或粘合在那里。套筒从底部区段5的内侧朝着盖区段3的内侧延伸，并在该处被支撑。底部区段5具有开口12，套筒10(见图3)穿过该开口。底部保护装置8在套筒下方延伸，该底部保护装置具有例如略圆的弯曲部13，该弯曲部朝着底部区段5或套筒10突起，并且在装配位置中牢固地贴靠在套筒10的端面上。
固定装置9还包括空心螺栓14，其利用外螺纹15旋拧至套筒10的内螺纹区段16中(对此也参见图2)。外螺纹15和内螺纹区段16的连接的密封通过合适的螺纹密封来进行，其中必须确保旋入力矩保持在恒定范围内。空心螺栓14具有与套筒10的纵向孔11对准的纵向孔17。在装配位置，将盖2或盖区段3相对于套筒10牢固地拧紧，参见图2，该盖2或盖区段3具有相应的开口18，空心螺栓14被引导穿过该开口18。
此外，固定装置9具有通常为螺栓形式的细长固定元件19，该固定元件具有螺栓杆20，该螺栓杆例如具有螺纹区段21，螺栓通过该螺纹区段插入或旋拧至车身开口中。此外设置了支座头22，即螺栓头，其在装配位置中(还参见图3)在弯曲部13的区域中在外侧贴靠在底部保护装置8上并使底部保护装置相对于套筒10夹紧。为了组装，在将各种固定装置9插入电池槽4中并且装入了储能器模块7之后，放置盖2并借助于空心螺栓14固定。然后安装底部保护装置8，并插入固定元件19，然后将其螺纹连接至车身侧。
为了使相应的螺纹连接位置或1固定位置或过渡部相对彼此密封，以便例如阻止湿气进入车身螺纹连接区域中，或者进入容纳空间6中，实现了两个单独的密封层面A和B，像图2和3中详细示出的那样。
密封层面A借助于密封圈23实现，该密封圈具有径向向内突出的密封区段24，该密封区段例如呈密封唇的形式，该密封区段在装配位置中紧密地抵靠在杆20或螺纹区段21上。密封圈23轴向地抵靠在套筒10的止动肩25上。密封圈23可以作为单独的构件通过夹紧配合固定在纵向孔11中，但密封圈也可以被粘合。然而，特别优选的是，由塑料制成的密封圈23以防丢失的方式在具有外螺纹16的螺纹区段的轴向延伸部中成型或注塑在空心螺栓14上，也就是说，空心螺栓14是两件式构件。
当固定元件19(即连接螺栓)被推入时，固定元件自动地被推过密封圈23，从而在到达终端位置时密封区段24紧紧地抵靠在杆20上；与此同时，连接螺栓也被夹紧固定在密封圈中。
还如图2所示，在空心螺栓14上形成环形槽33，在该环形槽中设有密封件34，例如密封圈或必要时永久弹性的密封材料。通过该密封件将旋入的空心螺栓14相对于盖区段3密封。
参见图3，在底部保护装置8的区域中形成第二密封层面B。设置了具有凹槽形容纳部27的支承圈26，在该容纳部中容纳有密封件28，例如膏状粘性的密封件。在拧紧固定元件19时，当支座头22牢固地相对底部保护装置8夹紧时，该密封件28被相对套筒10压紧，在开口12的区域中被朝向底部区段5的外侧压紧，但也被朝向套筒10的端面29压紧，其中套筒10的端面29与底部5的外表面30齐平，从而得到均匀的密封-或接触平面。因此，在装配位置中套筒10与底部区段5之间的间隙被密封。
支承圈26(优选为塑料构件)具有相应的定心凹部31，其形状与弯曲部13的几何形状大致相符，从而可以简单地将支承圈定位在弯曲部13处或上。支承圈在已经装有了的密封件28的情况下被定位，从而当向底部区段5处放置底部保护装置8时，密封件28自动贴靠在密封面上，然后在拧紧固定元件19时将密封件28相对密封面压紧。同时，由于密封件28在容纳槽27被压紧，因此这也确保了所限定的粘合宽度以及进而密封宽度。替代于膏状粘性的密封件28，当然也可以使用密封圈。
通过把支承圈26用作密封件28(优选地为膏状粘性的密封件28)的承载件，而支承圈26仅放置在底部保护装置8上，使得底部保护装置8本身不被粘合，从而它能够轻松地从底部区段5再次被取下。
底部保护装置8本身牢固且紧密地贴靠在套筒10的端面处(参见图3)，从而在这里也获得了密封，因为支座头22在大面积上搭接并封闭底部保护装置8中的开口32，且支承圈26通过底部保护装置8被牢固地压向底部区段5，由此密封件28也被压紧。

Claims (13)

1.一种电池壳体，包括：盖区段(3)和底部区段(5)，该盖区段和该底部区段限定了用于一个或多个储能器(7)的容纳空间(6)；以及底部保护装置(8)，该底部保护装置布置在底部区段(5)下方，其中，盖区段(3)、底部区段(5)和底部保护装置(8)通过一个或多个固定装置(9)彼此连接，其中，所述固定装置或每个固定装置(9)包括：套筒(10)和固定元件(19)，该套筒布置在盖区段(3)和底部区段(5)之间且具有纵向孔(11)，该固定元件被引导穿过纵向孔(11)且具有杆(20)和被设计在一侧的支座头(22)，其特征在于，在纵向孔(11)中布置了被杆(20)穿过的或者待被杆(20)穿过的密封圈(23)；以及在底部保护装置(8)与底部区段(5)之间布置了被杆(20)穿过的密封装置，该密封装置密封底部区段(5)到套筒(10)的过渡区域。
2.根据权利要求1所述的电池壳体，其特征在于，所述密封圈(23)具有至少一个径向向内突出的密封区段(24)，该密封区段以密封方式贴靠在插入到密封圈(23)中的杆(20)上。
3.根据权利要求2所述的电池壳体，其特征在于，所述密封区段(24)被设计为环绕的密封唇。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电池壳体，其特征在于，密封圈(23)通过夹紧配合或借助于粘合剂被固定在纵向孔(11)中。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的电池壳体，其特征在于，密封圈(23)被成型在空心螺栓(14)上，该空心螺栓以外螺纹(15)旋拧至套筒(10)的内螺纹区段(16)中，且使盖区段(3)相对套筒(10)夹紧。
6.根据权利要求5所述的电池壳体，其特征在于，在空心螺栓上形成环形槽(33)，在该环形槽中容纳有密封件(34)，该密封件相对于盖区段(3)密封。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电池壳体，其特征在于，在纵向孔(11)中形成轴向止动肩(25)，密封圈(23)放置在该轴向止动肩上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电池壳体，其特征在于，密封圈(23)由塑料制成。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电池壳体，其特征在于，密封装置具有支承圈(26)，该支承圈带有用于密封件(28)的容纳部(27)，该支承圈抵靠在底部保护装置(8)上，其中，密封件(28)抵靠在底部区段(5)和套筒(10)处。
10.根据权利要求9所述的电池壳体，其特征在于，所述底部区段(5)和在开口(12)中穿过底部区段(5)的套筒(10)在密封区域中被布置成处于同一平面上且彼此齐平。
11.根据权利要求9或10所述的电池壳体，其特征在于，密封件(28)是粘合剂或密封圈。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的电池壳体，其特征在于，容纳部(27)是环形槽。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的电池壳体，其特征在于，底部保护装置(8)具有朝向底部区段(5)突起的略圆的弯曲部(13)，套筒(10)和支承圈(26)放置在该弯曲部上。
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