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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Haltevorrichtung zum Halten von elektrischen Energiespeichern.
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Elektrische Energiespeicher wie beispielsweise Akkuzellen werden häufig zu einer Baugruppe zusammengefasst. In dem Fall von Akkuzellen erhält man so eine auch als Akkupack bezeichnete Zellbaugruppe. Die einzelnen Akkuzellen in einem solchen Akkupack sind elektrisch miteinander verbunden. Auf diese Weise kann eine höhere Spannung erreicht werden, wenn die Akkuzellen in Reihe geschaltet sind. Bei einer Parallelschaltung der Akkuzellen lässt sich eine höhere Kapazität erzielen. Die elektrische Verbindung erfolgt z. B. mithilfe von Kabeln, Nickelband, Verbindern mit Schweißwarzen oder Blechabschnitten.
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Die Akkuzellen eines Akkupacks werden in einem sogenannten Zellhalter gehalten. Dieser wird bislang zumeist für einen bestimmten Zellendurchmesser angepasst oder mit einer Klemmung versehen, die ein „Wachsen” des Zellhalters verursacht. Mit anderen Worten können entweder nur Akkuzellen mit einem ganz bestimmten Durchmesser verwendet werden, wobei die Fehlertoleranz gegenüber Durchmesserabweichungen sehr gering ist, oder aber Außenabmessungen des Zellhalters und damit auch des Akkupacks vergrößern sich. Weitere bisher zum Einsatz kommende Klemmarten, bei denen nur ein Klemmpunkt verwendet wird oder zwei Klemmpunkte verwendet werden, verhindern ein Drehen und/oder Kippen einer Akkuzelle nicht sicher.
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Bei den bekannten Zellhaltern ist ein Toleranzausgleich – wenn überhaupt – höchstens in einem Bereich von ±0,15 mm prozesssicher möglich. Somit muss bei einem z. B. durch einen Wechsel des Zulieferers bzw. Herstellers der Akkuzelle bedingten Wechsel der Akkuzelle oftmals ein für die Herstellung eines Zellhalters aus Kunststoff verwendetes Kunststoffwerkzeug angepasst werden. Insbesondere bei großen Zellhaltern für mehr als 20 Akkuzellen ist eine Montage nicht prozesssicher, da in einen Zellhalter eingesetzte Akkuzellen axial kippen und verkanten können. Zudem wird die Klemmung für verschiedene Arten der Anordnung der Akkuzellen wie beispielsweise Trapez- oder Rechteckanordnung meistens unterschiedlich gestaltet, was einen zusätzlichen Entwicklungsaufwand für jede weitere Art der Anordnung bedingt. Ferner lässt sich ein Kunststoffwerkzeug für bisherige Zellhalter mit einer Klemmung teilweise nur sehr aufwendig herstellen.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Haltevorrichtung zum Halten von zumindest einem elektrischen Energiespeicher bereitzustellen, bei der alle oder zumindest ein Teil der vorstehend aufgeführten Nachteile des Stands der Technik nicht auftreten. insbesondere soll die Haltevorrichtung bei nicht vergrößerten Außenabmessungen ein sicheres seitliches Klemmen des elektrischen Energiespeichers ermöglichen.
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Diese Aufgabe kann durch eine Haltevorrichtung nach Anspruch 1 gelöst werden. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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In einer ersten Ausgestaltung umfasst eine Haltevorrichtung zum Halten von zumindest einem elektrischen Energiespeicher zumindest eine Ausnehmung zum Aufnehmen eines elektrischen Energiespeichers und zumindest eine sich in den Innenraum der Ausnehmung erstreckende elastische Klemmeinrichtung zum Festklemmen des elektrischen Energiespeichers. Die elastische Klemmeinrichtung ist zum Verhindern einer Bewegung des elektrischen Energiespeichers um eine Längsachse der Ausnehmung oder quer zu ihr eingerichtet.
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Die Haltevorrichtung hält den elektrischen Energiespeicher seitlich sicher. Bei einem elektrischen Energiespeicher mit einem runden Querschnitt bedeutet dies, dass er radial sicher gehalten wird. Falls mehrere Klemmeinrichtungen, z. B. drei oder vier Stück, pro Ausnehmung vorgesehen sind, wird der elektrische Energiespeicher auch in der Ausnehmung zentriert. Dies wird durch eine sich nach innen erstreckende elastische Klemmeinrichtung erreicht. Somit behält die Haltevorrichtung ihre Außenmaße und Form. Falls die Haltevorrichtung aus Kunststoff hergestellt wird, so ist ein für ihre Produktion verwendetes Kunststoffwerkzeug einfach anzufertigen. Dadurch können Ersparnisse bei den Initialkosten erreicht werden. Ein die Haltevorrichtung bildendes Spritzteil lässt sich einfach füllen und auswerfen, wodurch auch Ersparnisse bei den Kosten einer einzelnen Haltevorrichtung realisiert werden. Das verwendete Klemmsystem kann für verschiedene Bauformen von elektrischen Energiespeichern skaliert werden. Es ist ein evaluiertes System und daher bei Neukonstruktionen von Haltevorrichtungen einfach einsetzbar.
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In einer zweiten Ausgestaltung erstreckt sich die elastische Klemmeinrichtung im Wesentlichen in der gleichen Richtung wie die Ausnehmung. Dadurch wird eine zuverlässige seitliche Führung des elektrischen Energiespeichers erreicht. Somit kippt dieser nicht quer zu seiner Längsachse und verkantet nicht, wenn er in die Ausnehmung eingeführt wird. Daher ist eine Montage selbst bei Haltevorrichtungen für eine größere Anzahl von elektrischen Energiespeichern prozesssicher.
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In einer dritten Ausgestaltung erstreckt sich die elastische Klemmeinrichtung im Wesentlichen halb so weit wie die Ausnehmung. Auch dies trägt zu einer zuverlässigen seitlichen Führung und prozesssicheren Montage bei. Zudem wird der elektrische Energiesicher dadurch nach seiner Einführung in die Aufnehmung seitlich sicher gehalten.
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In einer vierten Ausgestaltung umfasst die Haltevorrichtung zumindest einen Anschlag, der auf einer einer Seite der Ausnehmung, von der der elektrische Energiespeicher einsetzbar ist, gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung angeordnet ist. Der Anschlag ist zum Verhindern einer Bewegung des elektrischen Energiespeichers in Richtung der Längsachse der Ausnehmung eingerichtet. Die elastische Klemmeinrichtung ist von dem Anschlag abgelöst. Der Anschlag sorgt dafür, dass der elektrische Energiespeicher in seiner Längsrichtung sicher gehalten wird. Bei einem elektrischen Energiespeicher mit einem runden Querschnitt bedeutet dies, dass er axial sicher gehalten wird. Durch die Ablösung der elastischen Klemmeinrichtung von dem Anschlag hat sie einen größeren Bewegungsspielraum. Dadurch ist sie elastischer bzw. kann sie in einem größeren Ausmaß deformiert werden als dies sonst der Fall wäre. Somit lässt sich ein besserer Toleranzausgleich bzw. eine höhere Fehlertoleranz hinsichtlich Abmessungsschwankungen bei eingesetzten elektrischen Energiespeichern erreichen.
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In einer fünften Ausgestaltung sind zumindest drei sich in den Innenraum der Ausnehmung erstreckende elastische Klemmeinrichtungen mit im Wesentlichen gleichen Abständen voneinander vorgesehen. Die elastischen Klemmeinrichtungen sind zum Zentrieren des elektrischen Energiespeichers eingerichtet. Dadurch kann der elektrische Energiespeicher nicht nur seitlich sicher gehalten, sondern auch in der Ausnehmung zentriert werden.
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In einer sechsten Ausgestaltung umfasst die Haltevorrichtung zumindest eine weitere Ausnehmung, die der Ausnehmung zum Aufnehmen des elektrischen Energiespeichers benachbart ist. Die elastische Klemmeinrichtung wird durch zumindest einen Teil einer Begrenzungswand der weiteren Ausnehmung gebildet. Da die elastische Klemmeinrichtung als integraler Bestandteil der Haltevorrichtung ausgestaltet ist, lässt sich die Haltevorrichtung einstückig und damit kostengünstig herstellen.
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In einer auf der sechsten Ausgestaltung basierenden siebten Ausgestaltung weist die weitere Ausnehmung im Wesentlichen die Form eines Kegelstumpfs oder Kegelstumpfabschnitts auf. Ein Winkel zwischen einer Längsachse der weiteren Ausnehmung und ihrer Begrenzungswand ist derart gewählt, dass eine Dicke der Begrenzungswand an einem tiefsten Punkt der weiteren Ausnehmung ein vorgegebenes Mindestmaß nicht unterschreitet. Somit lässt sich die Haltevorrichtung nach einem Fertigungsvorgang leicht entnehmen und daher einfach herstellen.
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Zudem ist die Begrenzungswand stabil genug, um weder bei der Fertigung noch während des Betriebs der Haltevorrichtung beschädigt zu werden.
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In einer auf der sechsten Ausgestaltung basierenden achten Ausgestaltung erfüllt ein Winkel zwischen einer Längsachse der weiteren Ausnehmung und ihrer Begrenzungswand die folgende Gleichung: tanFS = Dz – Dk + 2(K2 – K1) / H + tanr, mit
- FS:
- Winkel zwischen der Längsachse der weiteren Ausnehmung und ihrer Begrenzungswand,
- Dz:
- maximaler Durchmesser der Ausnehmung auf einer einer Seite der Ausnehmung, von der der elektrische Energiespeicher einsetzbar ist, gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung,
- Dk:
- minimaler Durchmesser der Ausnehmung auf der der Seite der Ausnehmung, von der der elektrische Energiespeicher einsetzbar ist, gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung,
- K1:
- Dicke der Begrenzungswand der weiteren Ausnehmung an einem offenen Ende der weiteren Ausnehmung,
- K2:
- Dicke der Begrenzungswand der weiteren Ausnehmung an einem ihrem offenen Ende gegenüberliegenden Ende der weiteren Ausnehmung,
- H:
- Tiefe der Ausnehmung, und
- r:
- Winkel zwischen einer Längsachse der Ausnehmung und einer Begrenzungswand der Ausnehmung.
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Wenn der Winkel die vorstehende Gleichung erfüllt, dann unterschreitet die Dicke der Begrenzungswand an dem tiefsten Punkt der weiteren Ausnehmung das vorgegebene Mindestmaß nicht. Dadurch ist die Begrenzungswand stabil genug, um weder bei der Herstellung noch im Betrieb der Haltevorrichtung beschädigt zu werden.
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In einer neunten Ausgestaltung sind zumindest drei Ausnehmungen in einer Rechteckanordnung, einer Trapezanordnung oder einer kombinierten Rechteck- und Trapezanordnung vorgesehen. Durch das Vorhandensein von mehreren Ausnehmungen können mehrere elektrische Energiespeicher durch die Haltevorrichtung gehalten werden. Je nach Verschaltung der elektrischen Energiespeicher miteinander kann somit eine höhere Spannung und/oder eine höhere Kapazität als mit einem einzelnen elektrischen Energiespeicher erreicht werden. Durch die Verwendung einer Rechteckanordnung, einer Trapezanordnung oder einer kombinierten Rechteck- und Trapezanordnung von Ausnehmungen kann die Form der Haltevorrichtung für verschiedene Geräte oder Anlagen, die mit elektrischer Energie versorgt werden sollen, angepasst werden. Dabei kann für jede Art von Anordnung die gleiche Klemmung verwendet werden, wodurch deren Ausgestaltung nicht angepasst werden muss.
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In einer auf einer der vorhergehenden Ausgestaltungen basierenden zehnten Ausgestaltung umfasst ein Haltesystem zumindest zwei Haltevorrichtungen. Den Haltevorrichtungen ist jeweils zumindest eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden der Haltevorrichtungen miteinander zugeordnet. Jeweils korrespondierende Verbindungseinrichtungen der Haltevorrichtungen sind derart miteinander verbindbar, dass der zumindest eine elektrische Energiespeicher zwischen den Haltevorrichtungen eingeklemmt ist. Bei dem zusammengesetzten Haltesystem werden elektrische Energiespeicher nicht nur in ihrer jeweiligen Ausnehmung seitlich festgeklemmt und somit gehalten, sondern auch von oben und unten festgeklemmt bzw. festgehalten.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht (von schräg oben) eines beispielhaften Haltesystems für elektrische Energiespeicher gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 eine Querschnittsansicht einer oberen Haltevorrichtung des Haltesystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel längs einer Linie A-A in 1;
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3 eine Draufsicht auf die obere Haltevorrichtung des Haltesystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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4 eine schematische Ansicht der oberen Haltevorrichtung des Haltesystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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5 eine schematische Ansicht einer Haltevorrichtung bzw. eines Haltesystems für elektrische Energiespeicher gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
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6 eine schematische Ansicht einer Haltevorrichtung bzw. eines Haltesystems für elektrische Energiespeicher gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht (von schräg oben) eines beispielhaften Haltesystems 1 für elektrische Energiespeicher gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Haltesystem 1 umfasst eine obere Haltevorrichtung 2 und eine untere Haltevorrichtung 3. Bei dem gezeigten beispielhaften Aufbau sind die Haltevorrichtungen 2 und 3 identisch gestaltet, wobei die untere Haltevorrichtung 3 um 180° gedreht und der oberen Haltevorrichtung 2 gegenüberliegend angeordnet ist. Bei dem Haltesystem 1 bzw. den Haltevorrichtungen 2 und 3 kann es sich beispielsweise um sogenannte Zellhalter, Zellspacer oder Zellaufnahmen handeln.
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Die obere Haltevorrichtung 2 umfasst drei Ausnehmungen 4, 5 und 6 in einer Trapezanordnung zum Aufnehmen von elektrischen Energiespeichern 7, 8 und 9. Zwischen den Ausnehmungen 4, 5 und 6 verbleiben Stege 10, 11 und 12, die diese voneinander trennen. Die Ausnehmungen 4, 5 und 6 sind bei dem in 1 dargestellten beispielhaften Aufbau ebenso wie die elektrischen Energiespeicher 7, 8 und 9 im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet.
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Die Ausnehmungen 4, 5 und 6 sind bei dem in 1 gezeigten beispielhaften Aufbau als Durchgangslöcher ausgestaltet. Sie können bei einer Herstellung der oberen Haltevorrichtung 2 als Spritzgussteil aus Kunststoff über das dabei verwendete Kunststoffwerkzeug realisiert werden. Auch eine Erzeugung mithilfe eines Bohrer, eines Lasers oder auf andere Weise ist möglich.
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Bei den elektrischen Energiespeichern 7, 8 und 9 kann es sich um Akkuzellen, Batterien oder andere zur Speicherung von elektrischer Energie geeignete Einrichtungen handeln. Beispielsweise können die elektrischen Energiespeicher 7, 8 und 9 Akkuzellen der Bauform 18650 oder 26650 sein.
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Der ersten Ausnehmung 4 benachbart sind drei weitere Ausnehmungen 13, 14 und 15 angeordnet. Der zweiten Ausnehmung 5 benachbart sind drei weitere Ausnehmungen 13, 16 und 17 angeordnet. Der dritten Ausnehmung 6 benachbart sind drei weitere Ausnehmungen 13, 18 und 19 angeordnet.
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Jede der weiteren Ausnehmungen 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 19 weist bei dem in 1 gezeigten beispielhaften Aufbau im Wesentlichen die Form eines Kegelstumpfs oder Teilkegelstumpfs bzw. Kegelstumpfabschnitts auf, wobei als Übergang zwischen einer Mantelfläche und einer Deckfläche des jeweiligen Kegelstumpfs oder Kegelstumpfabschnitts ein umlaufender Radius vorgesehen ist. Die weiteren Ausnehmungen 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 19 sind bei dem in 1 gezeigten beispielhaften Aufbau als Blindlöcher ausgebildet, wobei auch eine Verwendung von Durchgangslöchern vorstellbar ist. Sie können bei einer Herstellung der oberen Haltevorrichtung 2 als Spritzgussteil aus Kunststoff über das dabei verwendete Kunststoffwerkzeug realisiert werden. Auch eine Erzeugung mithilfe eines Bohrer, eines Lasers oder auf andere Weise ist möglich.
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Aufgrund der durch die drei weiteren Ausnehmungen 13, 14 und 15 reduzierten Stärke einer Begrenzungswand der ersten Ausnehmung 4 entsteht jeweils eine Sollbiegestelle. Jede der Begrenzungswände der weiteren Ausnehmungen 13, 14 und 15 oder zumindest ein jeweiliger Teil jeder dieser Begrenzungswände bildet somit eine sich in den Innenraum der ersten Ausnehmung 4 erstreckende federnde bzw. elastische Klemmeinrichtung. Ebenso entsteht aufgrund der durch die drei weiteren Ausnehmungen 13, 16 und 17 reduzierten Stärke einer Begrenzungswand der zweiten Ausnehmung 5 jeweils eine Sollbiegestelle. Jede der Begrenzungswände der weiteren Ausnehmungen 13, 16 und 17 oder zumindest ein jeweiliger Teil jeder dieser Begrenzungswände bildet somit eine sich in den Innenraum der zweiten Ausnehmung 5 erstreckende federnde bzw. elastische Klemmeinrichtung. Gleichermaßen entsteht aufgrund der durch die drei weiteren Ausnehmungen 13, 18 und 19 reduzierten Stärke einer Begrenzungswand der dritten Ausnehmung 6 jeweils eine Sollbiegestelle. Jede der Begrenzungswände der weiteren Ausnehmungen 13, 18 und 19 oder zumindest ein jeweiliger Teil jeder dieser Begrenzungswände bildet somit eine sich in den Innenraum der dritten Ausnehmung 6 erstreckende federnde bzw. elastische Klemmeinrichtung.
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Eine Tiefe der weiteren Ausnehmungen 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 19 ist identisch mit einer Höhe eines Klemmbereichs zum Festklemmen der elektrischen Energiespeicher 7, 8 und 9. Sie ist im Wesentlichen halb so groß wie eine Tiefe der Ausnehmungen 4, 5 und 6. Dabei verlaufen jeweilige Längsachsen der weiteren Ausnehmungen 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 19 im Wesentlichen parallel zu Längsachsen der Ausnehmungen 4, 5 und 6. Somit erstrecken sich die durch die Begrenzungswände der weiteren Ausnehmungen 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 19 oder einen jeweiligen Teil davon gebildeten elastischen Klemmeinrichtungen bzw. Federelemente im Wesentlichen in der gleichen Richtung wie die Ausnehmungen 4, 5 und 6 sowie im Wesentlichen halb so weit wie diese, wobei auch andere Varianten möglich sind.
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Der ersten Ausnehmung 4 ist ein erster Anschlag 20, der zweiten Ausnehmung 5 ein zweiter Anschlag 21 und der dritten Ausnehmung 6 ein dritter Anschlag 22 zugeordnet. Jeder der drei Anschläge 20, 21 und 22 erstreckt sich nur über einen Teil des Umfangs und einen Teil des Querschnitts der jeweiligen Ausnehmung, so dass Einrichtungen zum elektrischen Verbinden der elektrischen Energiespeicher 7, 8 und 9 untereinander und mit einem Gerät oder einer Anlage, das oder die mit elektrischer Energie versorgt werden soll, durch verbleibende Öffnungen geführt werden können. Die elektrische Verbindung kann beispielsweise über Kabel, Nickelband, Verbinder mit Schweißwarzen oder Blechabschnitte erfolgen.
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Zwischen den Anschlägen 20, 21 und 22 sowie den weiteren Ausnehmungen 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 19 ist jeweils ein Spalt vorgesehen, so dass die Klemmeinrichtungen von den Anschlägen 20, 21 und 22 abgelöst sind. Dadurch sind die Klemmeinrichtungen elastischer bzw. können in einem größeren Ausmaß deformiert werden, wodurch ein besserer Toleranzausgleich bzw. eine höhere Fehlertoleranz hinsichtlich Abmessungsschwankungen bei eingesetzten elektrischen Energiespeichern erreichbar ist. Dies ermöglicht z. B. bei den zylinderförmigen elektrischen Energiespeichern 7, 8 und 9 wie in 1 dargestellt ein sicheres Festklemmen für einen Normdurchmesser ±0,5 mm, d. h. ein Toleranzausgleich ist innerhalb dieses Schwankungsbereichs prozesssicher möglich.
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Die vorstehende Beschreibung gilt gleichermaßen für die untere Haltevorrichtung 3. Daher ist diese in 1 nicht mit Bezugszeichen für die einzelnen Elemente versehen und nicht näher beschrieben.
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Bei dem in 1 gezeigten beispielhaften Aufbau sind der oberen Haltevorrichtung 2 drei Verbindungseinrichtungen 23a, 24a und 25a zum Verbinden der Haltevorrichtungen 2 und 3 miteinander zugeordnet. Der unteren Haltevorrichtung 3 sind drei entsprechende Verbindungseinrichtungen 23b, 24b und 25b zum Verbinden der Haltevorrichtungen 2 und 3 miteinander zugeordnet. Die jeweils korrespondierenden Verbindungseinrichtungen 23a und 23b, 24a und 24b sowie 25a und 25b sind derart miteinander verbindbar, dass ein zusammengesetzter Zustand des Haltesystems 1 wie in 1 dargestellt erreicht wird. In diesem Zustand sind die drei elektrischen Energiespeicher 7, 8 und 9 zwischen den Haltevorrichtungen 2 und 3 eingeklemmt, d. h. das Haltesystem 1 hält die drei elektrischen Energiespeicher 7, 8 und 9.
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Vor einem Zusammensetzen des Haltesystems 1 können die elektrischen Energiespeicher 7, 8 und 9 in die Ausnehmungen 4, 5 und 6 der oberen Haltevorrichtung 2 und die entsprechenden Ausnehmungen an der unteren Haltevorrichtung 3 eingeführt bzw. eingesetzt werden oder die Haltevorrichtungen 2 und 3 jeweils auf eines der beiden Enden der elektrischen Energiespeicher 7, 8 und 9 in Längsrichtung gesteckt werden. Daraufhin können die obere Haltevorrichtung 2 und die untere Haltevorrichtung 3 mithilfe der Verbindungseinrichtungen 23a, 23b, 24a, 24b, 25a und 25b miteinander verbunden werden. Anders ausgedrückt können die beiden Haltevorrichtungen 2 und 3 über die Verbindungseinrichtungen 23a, 23b, 24a, 24b, 25a und 25b verspannt werden.
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Die Verbindungseinrichtungen 23a, 23b, 24a, 24b, 25a und 25b können beispielsweise wie in 1 gezeigt stabförmig sein und jeweils auf einer Seite mit einer Mutter, einem Kreuzschlitz oder einem anderen ein Verschrauben ermöglichenden Element und auf einer gegenüberliegenden Seite mit einem Gewinde versehen sein. Zum Verbinden der Haltevorrichtungen 2 und 3 können dann die jeweils korrespondierenden Verbindungseinrichtungen 23a und 23b, 24a und 24b sowie 25a und 25b miteinander verschraubt werden. Auch ein Verklipsen, ein Zusammenstecken oder eine andere Art der Verbindung zwischen jeweils zwei sich entsprechenden Verbindungseinrichtungen ist möglich.
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2 zeigt eine Querschnittsansicht der oberen Haltevorrichtung 2 des Haltesystems 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel längs einer Linie A-A in 1. Gleiche Elemente wie in 1 sind auch mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Neben bereits unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Elementen sind in 2 eine Begrenzungswand 26 der Ausnehmung 4 und eine Begrenzungswand 27 der weiteren Ausnehmung 13 dargestellt. Zudem sind folgende Parameter eingezeichnet:
- FS:
- Winkel zwischen einer Längsachse der weiteren Ausnehmung 13 und ihrer Begrenzungswand 27
- Dz:
- maximaler Durchmesser der Ausnehmung 4 auf einer in 2 oben gelegenen Seite der Ausnehmung 4, d. h. auf der einer in 2 unten gelegenen Seite der Ausnehmung 4, von der der elektrische Energiespeicher 7 einführbar bzw. einsetzbar ist, gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung 4
- Dk:
- minimaler Durchmesser der Ausnehmung 4 auf der der Seite der Ausnehmung 4, von der der elektrische Energiespeicher 7 einführbar bzw. einsetzbar ist, gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung 4
- K1:
- Dicke der Begrenzungswand 27 der weiteren Ausnehmung 13 an einem offenen Ende der weiteren Ausnehmung 13, das in 2 oben gelegen ist
- K2:
- Dicke der Begrenzungswand 27 der weiteren Ausnehmung 13 an einem ihrem offenen Ende gegenüberliegenden Ende der weiteren Ausnehmung 13, das in 2 unten gelegen ist, bzw. ihrem tiefsten Punkt
- H:
- Tiefe der Ausnehmung 4
- r:
- Winkel zwischen einer Längsachse der Ausnehmung 4 und ihrer Begrenzungswand 26
- H/2:
- Tiefe der weiteren Ausnehmung 13
- R1:
- Radius des Übergangs zwischen der Begrenzungswand 27 der weiteren Ausnehmung 13 und ihrem Boden
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Der Winkel FS kann mithilfe der folgenden Gleichung berechnet werden: tan FS = Dz – Dk + 2(K2 – K1) / H + tan r.
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Wenn die vorstehende Gleichung erfüllt ist, dann ist sichergestellt, dass die Dicke K2 der Begrenzungswand 27 der weiteren Ausnehmung 13 an einem tiefsten Punkt der weiteren Ausnehmung 13 ein vorgegebenes Mindestmaß wie beispielsweise 0,8 mm nicht unterschreitet.
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3 zeigt eine Draufsicht auf die obere Haltevorrichtung 2 des Haltesystems 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Gleiche Elemente wie in 1 sind auch mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ein Parameter R bezeichnet einen Radius eines Übergangs zwischen der weiteren Ausnehmung 17 und einer Begrenzungswand der Ausnehmung 5.
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4 zeigt eine schematische Ansicht der oberen Haltevorrichtung 2 des Haltesystems 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Gleiche Elemente wie in 1 sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. In 4 sind die Klemmeinrichtungen durch schematisch dargestellte Federn veranschaulicht.
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Bei dem vorstehend beschriebenen beispielhaften Aufbau sind die obere Haltevorrichtung 2 und die untere Haltevorrichtung 3 um 180° gegeneinander verdreht, aber ansonsten gleich ausgestaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die beiden Haltevorrichtungen 2 und 3 sich voneinander unterscheiden. Dies kann z. B. dann so sein, wenn nicht wie in 1 dargestellt zylinderförmige elektrische Energiespeicher verwendet werden, sondern stattdessen asymmetrisch geformte elektrische Energiespeicher zum Einsatz kommen. In diesem Fall können sich voneinander unterscheidende Haltevorrichtungen verwendet werden, wobei jede der Haltevorrichtungen für eine Geometrie der elektrischen Energiespeicher auf einer entsprechenden Seite angepasst sein kann.
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In 1 ist beispielhaft ein Haltesystem mit zwei Haltevorrichtungen und für drei elektrische Energiespeicher gezeigt. Es können Haltesysteme und entsprechende Haltevorrichtungen für eine beliebige Anzahl von elektrischen Energiespeichern realisiert werden. Ein Haltesystem kann z. B. zum Halten eines einzelnen elektrischen Energiespeichers oder von sechs elektrischen Energiespeichern ausgelegt sein, wobei die Haltevorrichtungen jeweils entsprechend ausgestaltet sein können. Es ist auch vorstellbar, dass nur eine Haltevorrichtung oder mehr als zwei Haltevorrichtungen vorhanden sind. Falls sich beispielsweise die räumliche Orientierung eines Haltesystems nicht ändert, kann bereits eine untere Haltevorrichtung ausreichen, da die Gravitation dafür sorgt, dass ein in die untere Haltevorrichtung eingesetzter elektrischer Energiespeicher nicht herausfällt. Insbesondere bei anders als in 1 gezeigt nicht zylinderförmig gestalteten elektrischen Energiespeichern können auch mehr als zwei Haltevorrichtungen zum Einsatz kommen.
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Bei dem in 1 dargestellten beispielhaften Aufbau sind der oberen Haltevorrichtung 2 und der unteren Haltevorrichtung 3 jeweils drei Verbindungseinrichtungen zugeordnet. Es sind aber auch andere Anzahlen von Verbindungseinrichtungen möglich. So könnten z. B. anstatt jeweils einer Verbindungseinrichtung zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen an gleicher Steile zwei Verbindungseinrichtungen vorgesehen sein. Ebenso könnte bei einer anderen Ausgestaltung der weiteren Ausnehmungen als in 1 gezeigt bereits eine einzelne zentrale Verbindungseinrichtung für jede der Haltevorrichtungen 2 und 3 ausreichend sein.
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5 zeigt eine schematische Ansicht einer Haltevorrichtung 2 bzw. eines Haltesystems 1' für elektrische Energiespeicher gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind vier Ausnehmungen in einer Rechteckanordnung vorgesehen. Die einzelnen Elemente der Haltevorrichtung 2' bzw. des Haltesystems 1' gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechen denjenigen der Haltevorrichtung 2 sowie des Haltesystems 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Wie in 4 sind auch in 5 die Klemmeinrichtungen durch schematisch dargestellte Federn veranschaulicht.
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6 zeigt eine schematische Ansicht einer Haltevorrichtung 2'' bzw. eines Haltesystems 1'' für elektrische Energiespeicher gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind 16 Ausnehmungen in einer kombinierten Rechteck- und Trapezanordnung vorgesehen. Die einzelnen Elemente der Haltevorrichtung 2'' bzw. des Haltesystems 1'' gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechen denjenigen der Haltevorrichtung 2 sowie des Haltesystems 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Zusammenfassend bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Haltevorrichtung 2, 3 zum Halten von zumindest einem elektrischen Energiespeicher 7, 8, 9. Die Haltevorrichtung 2, 3 umfasst zumindest eine Ausnehmung 4, 5, 6 zum Aufnehmen eines elektrischen Energiespeichers 7, 8, 9 und zumindest eine sich in den Innenraum der Ausnehmung 4, 5, 6 erstreckende elastische Klemmeinrichtung zum Festklemmen des elektrischen Energiespeichers 7, 8, 9. Die elastische Klemmeinrichtung ist zum Verhindern einer Bewegung des elektrischen Energiespeichers 7, 8, 9 um eine Längsachse der Ausnehmung 4, 5, 6 oder quer zu ihr eingerichtet. Die Haltevorrichtung 2, 3 ermöglicht bei nicht vergrößerten Außenmaßen ein sicheres seitliches Klemmen des elektrischen Energiespeichers 7, 8, 9 und ist gegenüber Schwankungen seiner Abmessungen in einem größeren Ausmaß tolerant als bislang bekannte Haltevorrichtungen. Sie lässt sich einfach und damit kostengünstig herstellen.
