DE102010021459B4

DE102010021459B4 - Zum Zusammenpressen eines Abschnitts eines Batteriemoduls ausgelegte Klemme

Info

Publication number: DE102010021459B4
Application number: DE102010021459.0A
Authority: DE
Inventors: Robert J. Scheuerman; Rick F. Rourke
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2019-08-22
Anticipated expiration: 2030-05-26
Also published as: US8177206B2; CN101901931A; DE102010021459A1; CN101901931B; US20100299888A1

Abstract

Klemme (10), die zum Zusammenpressen eines Abschnitts (15) eines Batteriemoduls (16) ausgelegt ist, wobei die Klemme (10) umfasst:
einen Körper (26);
eine erste Backe (30), die mit dem Körper (26) funktionell verbunden ist;
einen Arm (28), der mit dem Körper (26) funktionell verbunden ist;
eine zweite Backe (32), die mit dem Arm (28) funktionell verbunden ist;
einen Klemmmechanismus (34), der den Körper (26) und den Arm (28) funktionell miteinander verbindet;
wobei jede der Backen (30, 32) zum Eingriff mit gegenüberliegenden Enden (20) des Abschnitts (15) des Batteriemoduls (16) ausgelegt ist;
wobei der Arm (28) gleitend an dem Körper (26) angebracht ist, um eine lineare Bewegung des Arms (28) relativ zu dem Körper (26) entlang einer Achse (A) zu ermöglichen;
wobei sich die zweite Backe (32) mit dem Arm (28) eine Klemmstrecke (L5) lang zwischen einer ausgefahrenen Stellung (44) zum Freigeben des Abschnitts (15) des Batteriemoduls (16) und einer zusammengepressten Stellung (46) zum Halten des Abschnitts (15) des Batteriemoduls (16) zusammengepresst zwischen den Backen (30, 32) bewegt;
wobei der Klemmmechanismus (34) ausgelegt ist, um den Arm (28) zu betätigen und es ihm selektiv zu ermöglichen, sich relativ zu dem Körper (26) zwischen der ausgefahrenen Stellung (44) und der zusammengepressten Stellung (46) zu bewegen; und
wobei der Klemmmechanismus (34) eine Kniehebel-Formschließeinheit (47) umfasst, die den Körper (26) und den Arm (28) funktionell miteinander verbindet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klemme, die zum Zusammenpressen eines Abschnitts eines Batteriemoduls ausgelegt ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein typisches Batteriemodul umfasst mehrere Abschnitte, die in benachbarter Beziehung zueinander angeordnet sind. Jeder Abschnitt umfasst mehrere Zellen, die in benachbarter Beziehung zueinander angeordnet sind. Wenn das Batteriemodul vollständig zusammengebaut ist, wird jede der Zellen jedes Abschnitts durch mehrere Stäbe, die sich durch alle Abschnitte erstrecken, zusammengepresst gehalten. Wenn eine oder mehrere der Zellen in einem einzigen Abschnitt nicht mehr funktionieren und die Stäbe entfernt werden, um die Zellen zu ersetzen, geht die Pressung zwischen den Zellen verloren und das gesamte Batteriemodul muss ersetzt werden.
US 6 196 536 B1 offenbart einen anpassbaren Schraubstock mit einer festen Backe und einer sich bewegenden Backe, die mittels eines Gewindeschraubenelements zusammenwirken. Der Schraubstock weist zudem einen Körper mit einer Basis auf, an der die feste Backe angebracht ist. Durch das Gewindeschraubenelement kann die bewegliche Backe in Bezug auf die feste Backe bewegt werden. Jede Backe umfasst mehrere Greifblöcke, die durch Bolzen abnehmbar an den Backen angebracht sind. Die Greifblöcke weisen eine ausgesparte Schulter auf, die dazu dient, ein Werkstück zu halten.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Klemme bereitzustellen.
Zur Lösung der Aufgabe ist eine Klemme mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Eine Klemme ist zum Zusammenpressen eines Abschnitts eines Batteriemoduls ausgelegt. Die Klemme umfasst einen Körper, einen Arm, eine erste Backe und eine zweite Backe. Die erste Backe ist mit dem Körper funktionell verbunden. Der Arm ist mit dem Körper funktionell verbunden. Die zweite Backe ist mit dem Arm funktionell verbunden. Jede Backe ist dafür ausgelegt, ein gegenüberliegendes Ende des Batteriemoduls zu greifen. Der Arm ist gleitend an dem Körper angebracht, um eine lineare Bewegung des Arms relativ zum Körper entlang einer Achse zu ermöglichen. Die zweite Backe bewegt sich mit dem Arm eine Klemmstrecke lang zwischen einer ausgefahrenen Stellung zum Freigeben des Abschnitts des Batteriemoduls und einer zusammengepressten Stellung zum Halten des Abschnitts des Batteriemoduls zusammengepresst zwischen den Backen. Die Klemme umfasst zudem einen Klemmmechanismus, der den Körper und den Arm funktionell miteinander verbindet. Der Klemmmechanismus ist ausgelegt, um den Arm zu betätigen und es ihm selektiv zu ermöglichen, sich relativ zu dem Körper zwischen der ausgefahrenen Stellung und der zusammengepressten Stellung zu bewegen. Der Klemmmechanismus umfasst eine Kniehebel-Formschließeinheit, die den Körper und den Arm funktionell miteinander verbindet.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Klemme, um einen Abschnitt eines Batteriemoduls auf eine Solldruckbelastung zusammenzupressen, umfasst das Ausrichten eines Paars gegenüberliegender Backen einer Klemme mit gegenüberliegenden Enden des Abschnitts des Batteriemoduls, wenn sich die Klemme in einer ausgefahrenen Stellung befindet. Die gegenüberliegenden Backen der Klemme werden von einer ausgefahrenen Stellung zu einer zusammengepressten Stellung bewegt, so dass sich die gegenüberliegenden Backen entlang einer Achse linear aufeinander zu bewegen, um den Abschnitt des Batteriemoduls auf die Solldruckbelastung zusammengepresst zu halten.
Ein Verfahren zum Erzeugen eines Batteriemoduls, um einen von mehreren Abschnitten eines Batteriemoduls zu entfernen, umfasst das Vorsehen eines Paars von Klemmen, die einem Paar entsprechender Seiten für jeden der mehreren Abschnitte entsprechen. Ein Paar gegenüberliegender Backen jeder Klemme ist mit gegenüberliegenden Enden einer der Seiten des jeweiligen Abschnitts des Batteriemoduls ausgerichtet, wenn sich die Klemme in einer ausgefahrenen Stellung befindet. Die gegenüberliegenden Backen jeder der Klemmen werden von der ausgefahrenen Stellung zu einer zusammengepressten Stellung bewegt, so dass sich die gegenüberliegenden Backen entlang einer Achse linear aufeinander zu bewegen, um die Seite des jeweiligen Abschnitts des Batteriemoduls auf eine Solldruckbelastung zusammengepresst zu halten. Mindestens ein Stab, der sich durch jeden der mehreren Abschnitte zu gegenüberliegenden Enden des Batteriemoduls erstreckt, wird entfernt, so dass die Druckbelastung jedes der mehreren Abschnitte durch das jeweilige Paar von Klemmen in der zusammengepressten Stellung gehalten wird.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen ohne Weiteres aus der folgenden eingehenden Beschreibung der besten Methoden zum Ausführen der Erfindung in Verbindung mit den Begleitzeichnungen hervor.
Figurenliste
Unter Bezug nun auf die Figuren, die beispielhafte Ausführungsformen sind und bei denen gleiche Elemente gleich nummeriert sind, ist

1 eine schematische perspektivische Vorderansicht einer Klemme in einer zusammengepressten Stellung zum Greifen von Endrahmen eines Abschnitts eines Batteriemoduls;
2 eine schematische perspektivische Rückansicht der Klemme von 1 in der zusammengepressten Stellung;
3 eine schematische perspektivische Vorderansicht der Klemme von 1 in einer ausgefahrenen Stellung;
4 eine schematische perspektivische Rückansicht der Klemme von 1 in der ausgefahrenen Stellung; und
5 eine schematische perspektivische Draufsicht auf das Batteriemodul, das mehrere Abschnitte aufweist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Unter Bezug auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen, zeigen 1 - 4 eine Klemme 10, die zum Zusammenpressen und Halten eines in 5 gezeigten Abschnitts 15 eines Batteriemoduls 16 bei einer Solldruckbelastung ausgelegt ist. Die Klemme 10 ist dazu ausgelegt, mit Arretierungen 12 zu greifen, die in Endrahmen 14 des Abschnitts 15 des Batteriemoduls 16 ausgebildet sind, wie nachstehend näher beschrieben wird.
Unter Bezug auf 5 umfasst das Batteriemodul 16 ein oder mehrere Abschnitte 15. In der gezeigten Ausführungsform liegen drei Abschnitte 15 in dem Batteriemodul 16 vor. Es versteht sich, dass, wie dem Fachmann bekannt ist, mehr oder weniger Abschnitte 15 für das Batteriemodul 16 verwendet werden können. Jeder Abschnitt 15 umfasst ein Paar der Endrahmen 14 und mehrere Zellen 18. Einer der Endrahmen 14 ist an gegenüberliegenden Enden jedes Abschnitts 15 angeordnet, und die Zellen 18 sind zwischen jedem Paar von Endrahmen 14 angeordnet. Die Abschnitte 15 sind miteinander ausgerichtet und liegen aneinander an, so dass einer der Endrahmen 14 eines Abschnitts 15 an einem der Endrahmen 14 des benachbarten Abschnitts 15 anliegt. Daher ist auch ein einzelner Endrahmen 14 an den gegenüberliegenden Enden 20 des Batteriemoduls 16 angeordnet. In der in den Figuren gezeigten Ausführungsform bildet jeder Endrahmen 14 zwei Paar der Arretierungen 12 aus. Unter Bezug auf 5 ist zwischen den Arretierungen 12 an gegenüberliegenden Enden des jeweiligen Abschnitts 15 eine Strecke L1, L2, L3 ausgebildet. Die Strecken L1, L2, L3 sind durch die Gesamtzahl an Zellen 18 bestimmt, die in dem jeweiligen Abschnitt 15 angeordnet sind. Es versteht sich, dass, wenn jeder Abschnitt 15 eine gleiche Anzahl an Zellen 18 umfasst, dann die Strecken L1, L2, L3 zueinander gleich sein werden. Mehrere Stäbe 22 erstrecken sich jeweils zwischen den gegenüberliegenden Enden 20 des Batteriemoduls 16, so dass sich die Stäbe 22 durch jeden der Endrahmen 14 und jede der Batteriezellen 18 erstrecken. Jedes Paar der Arretierungen 12 ist an gegenüberliegenden Seiten 24 des Endrahmens 14 voneinander angeordnet. Ein Paar Stäbe 22 erstreckt sich durch gegenüberliegende Seiten 24 des Batteriemoduls 16. Jeder Stab 22 ist befestigt oder anderweitig gesichert, um das gesamte Batteriemodul 16 zwischen den Enden bei der Solldruckbelastung zusammengepresst zu halten. Dies bedeutet, dass jede der Zellen 18 für jeden der Abschnitte 15 relativ zueinander zusammengepresst gehalten wird.
Unter Bezug auf 1 - 4 umfasst die Klemme 10 einen Körper 26, einen Arm 28, eine erste Backe 30, eine zweite Backe 32 und einen Klemmmechanismus 34. Der Arm 28 ist mit dem Körper 26 funktionell verbunden. Im Einzelnen erstreckt sich der Arm 28 über eine lineare Länge L4 und ist an dem Körper 26 gleitend angebracht, um eine lineare Bewegung des Arms 28 relativ zum Körper 26 entlang einer Achse A zu ermöglichen. Der Körper 26 umfasst ein Paar Flansche 35, die sich in beabstandeter und paralleler Beziehung zueinander erstrecken, und der Arm 28 ist gleitend zwischen den Flanschen 35 angeordnet. Unter Bezug auf 2 und 4 bildet der Arm 28 ein Paar Schlitze 36 aus. Ein Stift 38 erstreckt sich durch jeden der Schlitze 36 und in den Körper, so dass der Arm 28 relativ zu dem Körper 26 entlang der Achse A gleitet. Daher erleichtert der Stift 38 nicht nur eine lineare Bewegung entlang der Achse A, sondern hält auch den Arm 28 an dem Körper 26 fest. Jedoch versteht sich, dass die Schlitze 36 alternativ in dem Körper 26 ausgebildet sein können, so dass sich die Stifte 38 durch den Arm 28 erstrecken und der Arm 28 relativ zu dem Körper 26 entlang der Achse A gleitet. Die erste Backe 30 ist mit dem Körper 26 funktionell verbunden, und die zweite Backe 32 ist mit dem Arm 28 funktionell verbunden, so dass die Backen 30, 32 sich entlang der Achse A relativ zueinander linear bewegen. Die Backen 30, 32 sind in beabstandeter Beziehung zueinander angeordnet. Die Backen 30, 32 sind jeweils im Allgemeinen C-förmig. Jede Backe 30, 32 umfasst einen Grundteil, der mindestens einen Finger 40 aufweist, der zur Anordnung in einer der Arretierungen 12 in dem entsprechenden Endrahmen 14 ausgelegt ist. Der Grundteil und die Finger 40 der zweiten Backe 32 erstrecken sich in beabstandeter und im Allgemeinen paralleler Beziehung zu dem Grundteil und den Fingern 40 der ersten Backe 30. Unter Bezug auf die in 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen umfasst jede Backe 30, 32 ein Paar Finger 40, die sich in beabstandeter und im Allgemeinen parallelen Beziehung zueinander erstrecken. Es versteht sich, dass mehr oder weniger Finger 40 verwendet werden können, wie dem Fachmann bekannt ist. Jeder Finger 40 umfasst einen Vorsprung 42, der zum Greifen mit der jeweiligen Arretierung 12 in dem entsprechenden Endrahmen 14 ausgelegt ist. Jeder Vorsprung 42 erstreckt sich im Allgemeinen senkrecht von dem jeweiligen Finger 40. Es versteht sich, dass die Vorsprünge 42 von jeder dem Fachmann bekannten Form sein können, die mit der jeweiligen Arretierung 12 in Eingriff tritt. Die Backen 30, 32 können aus Stahl, beispielsweise aus gehärtetem Werkzeugstahl, oder jedem anderen geeigneten Material sein, das dem Fachmann bekannt ist.
Unter erneutem Bezug auf 1 und 3 verbindet der Klemmmechanismus 34 den Körper 26 und den Arm 28 funktionell miteinander. Der Klemmmechanismus 34 ist ausgelegt, um es dem Arm 28 selektiv zu ermöglichen, sich relativ zu dem Körper 26 zwischen einer ausgefahrenen Stellung 44, wie sie in 3 und 4 gezeigt ist, und einer zusammengepressten Stellung 46, wie sie in 1 und 2 gezeigt ist, zu bewegen. Der Klemmmechanismus 34 wird betätigt, um die Klemme 10 in der zusammengepressten Stellung 46 zu arretieren und zu halten. Der Klemmmechanismus 34 umfasst eine Kniehebel-Formschließeinheit 47 und kann eine Torsionsfeder 49 umfassen. Es versteht sich, dass der Klemmmechanismus 34 eine beliebige andere Feder umfassen kann, die dem Fachmann bekannt ist. Wenn die Klemme 10 sich in der ausgefahrenen Stellung 44 befindet, wie in 3 und 4 gezeigt ist, ist die Kniehebel-Formschließeinheit 47 entriegelt, so dass die zweite Backe 32 und der Arm 28 linear weg von der ersten Backe 30 und dem Körper 26 bewegt werden. Die ausgefahrene Stellung 44 ermöglicht es, die Klemme 10 den jeweiligen gegenüberliegenden Endrahmen 14 des jeweiligen Abschnitts 15 anzubieten oder von diesen zu lösen. Wenn die Klemme 10 dem jeweiligen Abschnitt 15 angeboten wird und der Vorsprung 42 jedes Fingers 40 mit der jeweiligen Arretierung 12 ausgerichtet ist, wird der Klemmmechanismus 34 zu der zusammengepressten Stellung 46 bewegt, wie in 1 und 2 gezeigt ist. Wenn sich die Klemme 10 in der zusammengepressten Stellung 46 befindet, ist die Kniehebel-Formschließeinheit 47 so verriegelt, dass die zweite Backe 32 linear hin zu der ersten Backe 30 und dem Körper 26 bewegt wird, wobei vorzugsweise die Vorsprünge 42 jedes Fingers 40 mit der jeweiligen Arretierung 12 in Eingriff treten. Zwischen den Fingern 40 der zweiten Backe 32 und den Fingern 40 der ersten Backe 30 ist eine Klemmstrecke L5 ausgebildet, wenn sich die Klemme 10 in der zusammengepressten Stellung 46 befindet. Die Klemmstrecke L5 kann gleich jeder Strecke L1, L2, L3 eines jeweiligen Abschnitts 15 sein. Wenn sich die Klemme 10 in der zusammengepressten Stellung 46 befindet, hält die Klemme 10 den jeweiligen Abschnitt 15 zusammengepresst, um der von den Stäben 22 vorgesehenen Druckbelastung zu entsprechen. Unter erneutem Bezug auf 3 ist eine Klemme 10 vorzugsweise an jeder Seite des jeweiligen Abschnitts 15 befestigt. Es versteht sich, dass die L5 der in 2 und 3 gezeigten Klemmen 10 durch Verändern der linearen Länge L4 des Arms 28 so ausgelegt sein kann, dass sie gleich der Sollstrecke L1, L2, L3 ist.
Sechs Klemmen 10 sind an den jeweiligen Seiten 24 der jeweiligen Abschnitte 15 angebracht, um das in 5 gezeigte Batteriemodul 16 zu zerlegen, während jeder Abschnitt 15 zusammengepresst gehalten wird. Jede Klemme 10 wird zu der zusammengepressten Stellung 46 bewegt, und die Zellen 18 jedes Abschnitts 15 werden zusammengepresst gehalten. Dann wird jeder Stab 22 aus dem Batteriemodul 16 entfernt. Sobald die Stäbe 22 entfernt sind, wird jeder gewünschte Abschnitt 15 des Batteriemoduls 16 entfernt und ohne Beeinträchtigen der Druckbelastung der verbleibenden Abschnitte 15 ersetzt oder repariert. Nachdem der gewünschte Abschnitt 15 repariert oder ersetzt wurde, wird dieser Abschnitt 15 ersetzt und an den verbleibenden Abschnitten 15 zum Anliegen gebracht. Dann werden die Stäbe 22 wieder zwischen die Enden eingeführt und erneut befestigt, um der Solldruckbelastung zu entsprechen. Dann werden alle Klemmen 10 zu der ausgefahrenen Stellung 44 bewegt und aus den jeweiligen Abschnitten 15 entfernt.
Während die besten Methoden zum Ausführen der Erfindung näher beschrieben wurden, wird der Fachmann, den diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Auslegungen und Ausführungsformen zum Umsetzen der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Klemme (10), die zum Zusammenpressen eines Abschnitts (15) eines Batteriemoduls (16) ausgelegt ist, wobei die Klemme (10) umfasst: einen Körper (26); eine erste Backe (30), die mit dem Körper (26) funktionell verbunden ist; einen Arm (28), der mit dem Körper (26) funktionell verbunden ist; eine zweite Backe (32), die mit dem Arm (28) funktionell verbunden ist; einen Klemmmechanismus (34), der den Körper (26) und den Arm (28) funktionell miteinander verbindet; wobei jede der Backen (30, 32) zum Eingriff mit gegenüberliegenden Enden (20) des Abschnitts (15) des Batteriemoduls (16) ausgelegt ist; wobei der Arm (28) gleitend an dem Körper (26) angebracht ist, um eine lineare Bewegung des Arms (28) relativ zu dem Körper (26) entlang einer Achse (A) zu ermöglichen; wobei sich die zweite Backe (32) mit dem Arm (28) eine Klemmstrecke (L5) lang zwischen einer ausgefahrenen Stellung (44) zum Freigeben des Abschnitts (15) des Batteriemoduls (16) und einer zusammengepressten Stellung (46) zum Halten des Abschnitts (15) des Batteriemoduls (16) zusammengepresst zwischen den Backen (30, 32) bewegt; wobei der Klemmmechanismus (34) ausgelegt ist, um den Arm (28) zu betätigen und es ihm selektiv zu ermöglichen, sich relativ zu dem Körper (26) zwischen der ausgefahrenen Stellung (44) und der zusammengepressten Stellung (46) zu bewegen; und wobei der Klemmmechanismus (34) eine Kniehebel-Formschließeinheit (47) umfasst, die den Körper (26) und den Arm (28) funktionell miteinander verbindet.
Klemme (10) nach Anspruch 1, wobei der Arm (28) mindestens einen Schlitz (36) und einen sich durch den mindestens einen Schlitz (36) und in den Körper (26) erstreckenden Stift (38) ausbildet; wobei der mindestens eine Schlitz (36) und der Stift (38) ausgelegt sind, um es dem Arm (28) und der zweite Backe (32) zu ermöglichen, sich nur die Klemmstrecke (L5) lang zu bewegen.
Klemme (10) nach Anspruch 1, wobei der Körper (26) ein Paar von Flanschen (35) umfasst, die sich in beabstandeter und paralleler Beziehung zueinander erstrecken, und der Arm (28) zwischen dem Paar von Flanschen (35) gleitend angeordnet ist.
Klemme (10) nach Anspruch 1, wobei jede der Backen (30, 32) einen Grundteil und mindestens einen Finger (40) umfasst, der zur Anordnung in einer jeweiligen Arretierung (12) ausgelegt ist, die in den gegenüberliegenden Enden des Abschnitts (15) des Batteriemoduls (16) ausgebildet ist.
Klemme (10) nach Anspruch 4, wobei jede der Backen (30, 32) einen Grundteil und ein Paar Finger (40) umfasst, die sich von dem jeweiligen Grundteil in beabstandeter und im Allgemeinen paralleler Beziehung zueinander erstrecken.
Klemme (10) nach Anspruch 5, wobei jeder der Finger (40) einen Vorsprung (42) umfasst, der zum Eingriff mit der jeweiligen Arretierung (12) in dem entsprechenden Ende des Abschnitts (15) ausgelegt ist.
Klemme (10) nach Anspruch 6, wobei sich jeder der Vorsprünge (42) von dem jeweiligen Finger (40) in beabstandeter und im Allgemeinen paralleler Beziehung zueinander erstreckt.
Klemme (10) nach Anspruch 1, wobei der Klemmmechanismus (34) weiterhin eine Torsionsfeder (49) umfasst.