DE102018123972A1 - Cooling plate and method for producing a cooling plate - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte 1 zur Batteriekühlung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Kühlvorrichtung für eine Batterie mit zumindest einer solchen Kühlplatte 1. Die Kühlplatte 1 weist einen Plattenkörper 2 mit einem Anschlussstutzen 3 auf. Über den Anschlussstutzen 3 wird ein Kühlfluid der Kühlplatte 1 zu- oder abgeführt. Der Anschlussstutzen 3 weist einen Montageflansch 5 und einen Steckabschnitt 6 auf. Der Montageflansch 5 liegt einseitig am Plattenkörper 2 der Kühlplatte flächig an. Der Steckabschnitt 6 ist in einer Montageöffnung 8 des Plattenkörpers 2 positioniert sowie plastisch verformt. Durch die plastische Verformung des Steckabschnitts 6 sind der Anschlussstutzen 3 und der Plattenkörper 2 der Kühlplatte miteinander gefügt.The invention relates to a cooling plate 1 for battery cooling and a method for producing a cooling plate 1. Furthermore, the invention relates to a cooling device for a battery with at least one such cooling plate 1. The cooling plate 1 has a plate body 2 with a connecting piece 3. A cooling fluid is supplied to or removed from the cooling plate 1 via the connecting piece 3. The connecting piece 3 has a mounting flange 5 and a plug section 6. The mounting flange 5 lies flat on one side on the plate body 2 of the cooling plate. The plug-in section 6 is positioned in a mounting opening 8 of the plate body 2 and plastically deformed. Due to the plastic deformation of the plug section 6, the connecting piece 3 and the plate body 2 of the cooling plate are joined together.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlplatte zur Batteriekühlung, insbesondere zur Kühlung einer Batterie von Kraftfahrzeugen sowie ein Verfahren zur Herstellung von Kühlplatten. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kühlvorrichtung für eine Batterie mit zumindest einer solchen Kühlplatte.The present invention relates to a cooling plate for battery cooling, in particular for cooling a battery of motor vehicles, and a method for producing cooling plates. The invention further relates to a cooling device for a battery with at least one such cooling plate.

Bei Elektrofahrzeugen gleich ob rein elektrisch betriebene Fahrzeuge, Hybridfahrzeuge oder Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge kommen wiederaufladbare Batterien zum Einsatz, die üblicherweise eine Vielzahl von in Reihe und/oder parallel geschaltete elektrische Speicherzellen aufweisen. Hierbei können elektrische Speicherzellen zu Batteriemodulen zusammengefasst sein, aus denen die Batterie aufgebaut ist.In electric vehicles, whether purely electrically powered vehicles, hybrid vehicles or plug-in hybrid vehicles, rechargeable batteries are used, which usually have a large number of electrical storage cells connected in series and / or in parallel. In this case, electrical storage cells can be combined to form battery modules from which the battery is constructed.

Zur Sicherung der Reichweite, Fahrleistung und Ladeleistung ebenso wie der Lebensdauer von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ist ein definiertes Thermomanagement der Batterien erforderlich. Die Batterien sind empfindlich im Hinblick auf eine unterschiedliche Temperaturverteilung, wodurch es zu einer Überhitzung und einem vorzeitigen Altern kommen kann. Um die Batterien in einem optimalen Temperaturbereich zu halten, kommen Kühlvorrichtungen zum Einsatz. Diese sollen sicherstellen, dass nicht benötigte Abwärme, die beim Betreiben der Batterien entsteht, von den Batterien abgeführt und die Batterie auf einem gleichmäßigen Temperaturniveau temperiert wird.Defined thermal management of the batteries is required to ensure the range, mileage and charging power as well as the service life of electrically powered vehicles. The batteries are sensitive to a different temperature distribution, which can lead to overheating and premature aging. Cooling devices are used to keep the batteries in an optimal temperature range. These are intended to ensure that waste heat that is not required when the batteries are operated is dissipated from the batteries and the battery is kept at a constant temperature level.

Zur Kühlung von Batterien bzw. Batteriemodulen werden Kühlplatten eingesetzt, welche die Batterien direkt oder indirekt kontaktieren. Häufig werden zur Kühlung der Batterien bzw. Batteriemodule Kühlplattenanordnungen oberhalb und/oder unterhalb der Batterien angebracht. Die Kühlplatten werden von einem Kühlfluid durchflossen. Solche Kühlplatten bestehen üblicherweise aus zwei plattenartigen Bauteilen bzw. Plattenkörpern, die zusammengesetzt einen oder mehrere dazwischenliegende Kühlkanäle begrenzen. Häufig sind die Kühlplatten aus Leichtmetallblechen, insbesondere Aluminiumblechen, oder stangengepressten Leichtmetallprofilen, insbesondere Aluminiumprofilen, gefertigt.Cooling plates are used to cool batteries or battery modules, which contact the batteries directly or indirectly. Cooling plate arrangements are often mounted above and / or below the batteries for cooling the batteries or battery modules. A cooling fluid flows through the cooling plates. Such cooling plates usually consist of two plate-like components or plate bodies which, when put together, delimit one or more cooling channels located between them. The cooling plates are often made of light metal sheets, in particular aluminum sheets, or extruded light metal profiles, in particular aluminum profiles.

Um das Kühlfluid der Kühlplatte zu- und abzuführen werden die Platten mit Anschlussstutzen versehen. In der Regel werden die Anschlussstutzen formgebend oder spanabhebend gefertigt. Die Verbindung der Anschlussstutzen an die Kühlplatte wird stoffschlüssig durch Schweißen, Löten oder Kleben vorgenommen, auch Schraubverbindungen sind bekannt.In order to supply and remove the cooling fluid from the cooling plate, the plates are provided with connecting pieces. As a rule, the connecting pieces are manufactured to give shape or cut. The connection of the connecting piece to the cooling plate is made cohesively by welding, soldering or gluing, screw connections are also known.

Eine Kühlvorrichtung für eine Fahrzeugbatterie mit einer Kühlplatte, welche einen stoffschlüssig gefügten Anschluss bzw. Anschlussstutzen aufweist zählt durch die EP 2 828 922 B1 zum Stand der Technik.A cooling device for a vehicle battery with a cooling plate, which has a materially joined connection or connecting piece counts through the EP 2 828 922 B1 the state of the art.

Aus der DE 10 2015 216 719 A1 ist eine Kühlplatte bekannt. In der Kühlplatte ist ein Kühlkanal und ein damit kommunizierender Zulauf und ein Ablauf angeordnet. Im Bereich des Zulaufs und des Ablaufs ist jeweils ein Anschlussstutzen vorgesehen, der zwischen dem Oberteil und dem Unterteil der Kühlplatte eingeklemmt ist.From the DE 10 2015 216 719 A1 a cooling plate is known. A cooling duct and an inlet and an outlet communicating therewith are arranged in the cooling plate. In the area of the inlet and the outlet, a connection piece is provided, which is clamped between the upper part and the lower part of the cooling plate.

Eine löttechnisch gefügte Kühlplatte gebildet aus einer Strukturplatte und einer Deckplatte ist in der DE 10 2014 217 728 A1 beschrieben.A cooling plate joined by soldering technology is formed from a structure plate and a cover plate DE 10 2014 217 728 A1 described.

Des Weiteren offenbart die DE 10 2014 217 931 A1 eine Kühlvorrichtung für ein Batteriesystem eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Diese weist einen Anschlussflansch zur Verbindung der Kühlvorrichtung mit einem fahrzeugseitigen Kälte- bzw. Kühlmittelkreislauf auf. Der Anschlussflansch besitzt eine Grundplatte aus Kunststoff, die wenigstens eine, insbesondere zwei, Anschlussstellen aufweist.Furthermore, the DE 10 2014 217 931 A1 a cooling device for a battery system of an electrically powered vehicle. This has a connection flange for connecting the cooling device to a vehicle-side refrigeration or coolant circuit. The connection flange has a base plate made of plastic, which has at least one, in particular two, connection points.

Nachteilig sind bei stoffschlüssigen Verbindungen von Kühlplatte und Anschlussstutzen mögliche Undichtigkeiten, insbesondere in Folge von thermischen Verzügen und der damit verbundene Nachbearbeitungsaufwand. Klebetechnische Verbindungen sind demgegenüber durch ihre kostenintensive Oberflächenvorbereitung (Beizen u.a.), aufwendig.In the case of cohesive connections between the cooling plate and the connecting piece, possible leaks, in particular as a result of thermal distortions and the associated reworking effort, are disadvantageous. In contrast, adhesive connections are complex due to their cost-intensive surface preparation (pickling, etc.).

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde eine Kühlplatte aufzuzeigen mit einem funktional und montagetechnisch verbesserten Anschlussstutzen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte zu schaffen, welches eine montagegerechte, prozesssichere und günstige Fügung eines Anschlussstutzens an der Kühlplatte ermöglicht.Based on the prior art, the invention is based on the object of demonstrating a cooling plate with a functionally and assembly-technically improved connecting piece, and to provide a method for producing a cooling plate which enables a connecting piece to be attached to the cooling plate in a process-reliable and economical manner.

Die Lösung des gegenständlichen Teils der Aufgabe besteht in einer Kühlplatte gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.The solution to the objective part of the task consists in a cooling plate according to the features of claim 1.

Der verfahrensmäßige Teil der Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst.The procedural part of the task is solved by a method according to claim 6.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 5 bzw. 7 bis 9.Advantageous refinements and developments of the invention are the subject of dependent claims 2 to 5 and 7 to 9.

Anspruch 10 ist auf eine Kühlvorrichtung für eine Fahrzeugbatterie mit einer erfindungsgemäßen Kühlplatte bzw. einer erfindungsgemäß hergestellten Kühlplatte gerichtet.Claim 10 is directed to a cooling device for a vehicle battery with a cooling plate according to the invention or a cooling plate produced according to the invention.

Im Rahmen der Erfindung wird unter einer Kühlplatte sowohl ein einzelne Platte als auch eine aus zwei Plattenbauteilen bzw. Plattenkörpern zusammengesetzte Kühlplatte verstanden. In the context of the invention, a cooling plate is understood to mean both a single plate and a cooling plate composed of two plate components or plate bodies.

Gemäß der Erfindung weist der Anschlussstutzen einen Montageflansch sowie einen Steckabschnitt auf. Der Montageflansch liegt an einem Plattenkörper der Kühlplatte an. Der Steckabschnitt ist in einer Montageöffnung der Kühlplatte bzw. des Plattenkörpers positioniert sowie plastisch verformt. Durch die zumindest bereichsweise partielle Umformung des Steckabschnitts ist der Anschlussstutzen mit der Kühlplatte gefügt. Dies erfolgt in erster Linie formschlüssig. Möglich ist es einen oder beide Fügepartner zu erwärmen und die Fügung im warmen Zustand durchzuführen. Nach dem Abkühlen entsteht durch Schrumpfung zusätzlich ein Kraftschluss.According to the invention, the connecting piece has a mounting flange and a plug section. The mounting flange rests on a plate body of the cooling plate. The plug section is positioned in a mounting opening of the cooling plate or the plate body and plastically deformed. Due to the partial reshaping of the plug-in section at least in some areas, the connecting piece is joined to the cooling plate. This takes place primarily in a form-fitting manner. It is possible to heat one or both joining partners and to carry out the joining in a warm state. After cooling, shrinkage also creates a frictional connection.

Der Anschlussstutzen liegt mit seinem Montageflansch an der Außenseite der Kühlplatte bzw. einem Plattenkörper der Kühlplatte an. Der Steckabschnitt ist durch die in den geometrischen Abmessungen auf den Steckabschnitt angepasste Montageöffnung in den Plattenkörper hindurchgeführt und auf der dem Montageflansch gegenüberliegenden Seite des Kühlplattenkörpers plastisch verformt. Hierdurch entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen Anschlussstutzen und Kühlplatte. Die Umformung wird mit einem Umformwerkzeug, beispielsweise einem Umformstempel, vorgenommen. Dies kann sowohl in Richtung des oberen Plattenkörpers der Kühlplatte, als auch entgegengesetzt von der unteren Seite des oberen Plattenkörpers vorgenommen werden.The connecting piece lies with its mounting flange on the outside of the cooling plate or a plate body of the cooling plate. The plug-in section is passed through the mounting opening, which is adapted to the plug-in section in the geometrical dimensions, into the plate body and plastically deformed on the side of the cooling plate body opposite the mounting flange. This creates a positive connection between the connection piece and the cooling plate. The shaping is carried out with a shaping tool, for example a shaping stamp. This can be done both in the direction of the upper plate body of the cooling plate and in the opposite direction from the lower side of the upper plate body.

Die Erfindung schafft eine vorteilhafte und schnelle, montagegerechte sowie prozesssichere Verbindung zwischen Anschlussstutzen und Kühlplatte. Eine hohe Prozessstabilität ist gewährleistet. Es erfolgt keine thermische Beeinflussung umgebender Bauteile oder Bauteilkomponenten. Auf einen Beizprozess kann vollkommen verzichtet werden. Eine geringe Taktzeit lässt sich realisieren. Weiterhin besteht die Möglichkeit im Schadensfall einen Anschlussstutzen auszutauschen.The invention creates an advantageous and quick, assembly-friendly and process-reliable connection between the connecting piece and the cooling plate. A high process stability is guaranteed. There is no thermal influence on surrounding components or component components. There is no need for a pickling process. A short cycle time can be realized. It is also possible to replace a connection piece in the event of damage.

Durch den Umformvorgang und die partielle Verformung des Steckabschnitts wird der Montageflansch des Anschlussstutzens gegen den Plattenkörper gezogen. Due to the forming process and the partial deformation of the plug section, the mounting flange of the connecting piece is pulled against the plate body.

Hierbei kommt es auch zu einem Anlegen des Stutzenabschnitts bzw. des Werkstoffs des Stutzenabschnitts an und/oder in der Montageöffnung, wodurch eine erste metallische Abdichtung entsteht. Im weiteren Umformverlauf bewegt sich der Anschlussstutzen axial in Richtung zum Plattenkörper weiter. Hierdurch kommt es zu einer zusätzlichen Abdichtwirkung. Des Weiteren kann zwischen dem Montageflansch und der Kühlplatte bzw. dem Plattenkörper eine Dichtung bzw. ein Dichtelement eingegliedert werden. Durch die Umformbewegung und das gegeneinander verspannen von Anschlussstutzen und Plattenkörper wird das Dichtelement gegen den Plattenkörper gepresst und bis zur vollständigen Anlage des Anschlussstutzens an den Plattenkörper elastisch verformt. Hierdurch entsteht eine zweite formschlüssige und dichte Verbindung.This also results in the nozzle section or the material of the nozzle section coming into contact with and / or in the assembly opening, as a result of which a first metallic seal is created. In the further forming process, the connecting piece moves axially in the direction of the plate body. This creates an additional sealing effect. Furthermore, a seal or a sealing element can be incorporated between the mounting flange and the cooling plate or the plate body. Due to the reshaping movement and the bracing of the connecting piece and plate body against one another, the sealing element is pressed against the plate body and elastically deformed until the connecting piece is fully in contact with the plate body. This creates a second positive and tight connection.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Steckabschnitts sieht vor, dass dieser endseitig einen verbreiterten Schulterbereich aufweist. Dieser verbreitete Schulterbereich erstreckt sich radial nach innen. Der Steckabschnitt hat dementsprechend an seiner mündungsseitigen Öffnung einen geringeren Innendurchmesser als in seinem übrigen Längenbereich.A particularly advantageous embodiment of the plug-in section provides that it has a widened shoulder area at the end. This common shoulder area extends radially inwards. The plug-in section accordingly has a smaller inner diameter at its mouth-side opening than in its remaining length range.

Wie bereits ausgeführt ist die Montage des Anschlussstutzens einfach und prozesssicher. Es wird ein Anschlussstutzen bereitgestellt, welcher einen Montageflansch und einen Steckaufschnitt aufweist. Des Weiteren wird der Plattenkörper einer Kühlplatte bereitgestellt. Im Plattenkörper ist eine Montageöffnung eingebracht. Diese Montageöffnung weist einen Durchmesser auf, der auf den Außendurchmesser des Steckabschnitts abgestimmt ist. Der Steckabschnitt wird in die Montageöffnung eingeführt, bis der Montageflansch an der Kühlplatte bzw. dem Plattenkörper anliegt. Anschließend erfolgt das Fügen des Anschlussstutzens mit dem Plattenkörper, wozu der Steckabschnitt mittels eines Umformwerkzeuges plastisch, insbesondere bereichsweise, plastisch verformt wird.As already stated, the assembly of the connection piece is simple and reliable. A connection piece is provided, which has a mounting flange and a plug-in cutout. Furthermore, the plate body of a cooling plate is provided. A mounting opening is made in the plate body. This mounting opening has a diameter that is matched to the outer diameter of the plug section. The plug-in section is inserted into the mounting opening until the mounting flange rests on the cooling plate or the plate body. The connecting piece is then joined to the plate body, for which purpose the plug-in section is plastically deformed, in particular in some areas, by means of a shaping tool.

Insbesondere wird das freie Ende des Steckabschnitts durch das Umformwerkzeug aufgeweitet und nach außen in Richtung zur Unterseite des Plattenkörpers geformt.In particular, the free end of the plug-in section is widened by the shaping tool and shaped outwards in the direction of the underside of the plate body.

Hierbei wird das Umformwerkzeug beim Formvorgang relativ zum Steckabschnitt bewegt. Das Umformwerkzeug kann beim Formvorgang axial relativ zum Steckabschnitt bewegt werden. Auch eine rotatorische Bewegung des Umformwerkzeugs relativ zum Steckabschnitt ist vorteilhaft. Die Kombination einer axialen und einer rotatorischen Bewegung des Umformwerkzeugs beim Formvorgang relativ zum Steckabschnitt ist ebenfalls vorteilhaft. Insbesondere die Überlagerung einer axialen und einer rotatorischen Relativbewegung ist effizient.Here, the forming tool is moved relative to the plug section during the molding process. The forming tool can be moved axially relative to the plug section during the molding process. A rotational movement of the forming tool relative to the plug section is also advantageous. The combination of an axial and a rotary movement of the forming tool during the molding process relative to the plug-in section is also advantageous. In particular, the superposition of an axial and a rotary relative movement is efficient.

Das Umformwerkzeug ist entsprechend für den Formvorgang konfiguriert. Bei dem Umformwerkzeug kann es sich um einen Umformstempel mit einem endseitigen Aufweitkegel handeln. Der Aufweitkegel kann sich konisch verjüngen oder auch konisch verbreitern. Auch ein mehrteiliges Umformwerkzeug mit einem Stempelkörper und einem konischen Spreizring bzw. -konus, welche gegeneiner verlagert werden, ist möglich.The forming tool is configured accordingly for the molding process. The forming tool can be a forming die with an expansion cone at the end. The expanding cone can taper conically or widen conically. Also a multi-part forming tool with a stamp body and a conical expansion ring or cone, which are displaced against one another, is possible.

Durch die plastische Verformung des Steckabschnitts werden die Bauteile gegeneinander verspannt und dichten gegenseitig ab. Vorzugsweise ist zwischen Montageflansch und Kühlplatte eine Dichtung eingegliedert, die ebenfalls beim Umformvorgang bzw. der Fügung von Anschlussstutzen und Plattenkörper der Kühlplatte verspannt wird.Due to the plastic deformation of the plug-in section, the components are braced against one another and seal one another. Preferably, a seal is incorporated between the mounting flange and the cooling plate, which is also clamped during the forming process or the joining of the connecting piece and plate body of the cooling plate.

Der mit dem zumindest einem Anschlussstutzen versehene Plattenkörper wird dann zur Kühlplatte komplettiert. Hierbei kann der Plattenkörper mit einem weiteren plattenförmigen Bauteil gefügt werden. Auf diese Weise wird eine Kühlplatte mit einem geschlossenen Leitungssystem hergestellt. Grundsätzlich ist es auch möglich zunächst einen Plattenkörper mit einem weiteren Plattenkörper oder einem Plattenelement zur Kühlplattenanordnung zu fügen und anschließend die notwendigen Anschlussstutzen in vorbereitete Montageöffnungen im Plattenkörper gemäß der Erfindung zu fügen.The plate body provided with the at least one connecting piece is then completed to form the cooling plate. The plate body can be joined with another plate-shaped component. In this way, a cooling plate with a closed pipe system is produced. In principle, it is also possible first to add a plate body with a further plate body or a plate element to the cooling plate arrangement and then to add the necessary connecting pieces into prepared mounting openings in the plate body according to the invention.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

  • 1 einen Ausschnitt einer Kühlplatte mit Anschlussstutzen während des Montagevorgangs;
  • 2a bis 2c den Montagevorgang des Anschlussstutzens gemäß der Darstellung von 1 in drei Montagesituationen und
  • 3a bis 3c den Montagevorgang von Anschlussstutzen und Plattenkörper der Kühlplatte in drei Montagesituationen bei Verwendung eines anderen Umformwerkzeugs.
The invention is described below with reference to drawings. Show it:
  • 1 a section of a cooling plate with connecting piece during the assembly process;
  • 2a to 2c the assembly process of the connector according to the representation of 1 in three assembly situations and
  • 3a to 3c the assembly process of the connection piece and plate body of the cooling plate in three assembly situations when using a different forming tool.

Die 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Kühlplatte 1. Die Kühlplatte 1 weist einen Plattenkörper 2 und einen am Plattenkörper 2 festgelegten Anschlussstutzen 3 für ein Kühlfluid auf.The 1 shows a section of a cooling plate 1 . The cooling plate 1 has a plate body 2nd and one on the plate body 2nd specified connection piece 3rd for a cooling fluid.

Üblicherweise besitzt die Kühlplatte 1 zwei Anschlussstutzen 3 für den Zulauf und Ablauf von Kühlfluid. Komplettiert wird die Kühlplatte 1 durch einen hier nicht dargestellten zweiten unteren Plattenkörper bzw. ein unteres Plattenelement. Dieses bildet den Boden bzw. den bodenseitigen Abschluss der Kühlplatte 1. Zwischen dem oberen Plattenkörper 2 und dem unteren Plattenelement verlaufen ein oder mehrere Kühlkanäle.The cooling plate usually has 1 two connecting pieces 3rd for the inlet and outlet of cooling fluid. The cooling plate is completed 1 by a second lower plate body or a lower plate element, not shown here. This forms the bottom or the bottom end of the cooling plate 1 . Between the upper plate body 2nd and the lower plate element run one or more cooling channels.

Der Anschlussstutzen 3 weist einen oberen Anschlussabschnitt 4 auf. Dieser ist zum Anschluss einer Kühlfluidleitung konfiguriert (nicht dargestellt). Des Weiteren weist der Anschlussstutzen 3 einen sich radial vom Anschlussabschnitt 4 nach außen erstreckenden Montageflansch 5 auf. In Verlängerung des Anschlussabschnitts 4 besitzt der Anschlussstutzen 3 unterhalb des Montageflanschs 5 einen Steckabschnitt 6 auf (siehe hierzu auch 2a bis 2c sowie die 3a bis 3c). Durch den Anschlussstutzen 3 erstreckt sich in dessen Längsrichtung eine Durchgangsöffnung 7.The connecting piece 3rd has an upper connection section 4th on. This is configured to connect a cooling fluid line (not shown). Furthermore, the connection piece has 3rd one radially from the connection section 4th outwardly extending mounting flange 5 on. In extension of the connection section 4th has the connecting piece 3rd below the mounting flange 5 a plug section 6 on (see also 2a to 2c as well as the 3a to 3c ). Through the connector 3rd a through opening extends in the longitudinal direction thereof 7 .

Im Plattenkörper 2 ist eine Montageöffnung 8 eingebracht. Die Montageöffnung 8 weist einen Durchmesser DM auf, der auf den Außendurchmesser DS des Steckabschnitts 6 abgestimmt ist. Endseitig des Steckabschnitts 6 ist im Bereich seiner unteren Öffnung ein verbreiterter Schulterbereich 9 vorgesehen. Der Schulterbereich 9 erstreckt sich umlaufend radial nach innen. Die 2a und 3a verdeutlichen, dass der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 7 im Schulterbereich 9 im Ausgangszustand des Anschlussstutzens 3 reduziert ist.In the plate body 2nd is an assembly opening 8th brought in. The assembly opening 8th has a diameter DM on that on the outside diameter DS of the plug section 6 is coordinated. End of the plug section 6 is a widened shoulder area in the area of its lower opening 9 intended. The shoulder area 9 extends all the way radially inwards. The 2a and 3a clarify that the inside diameter of the through hole 7 in the shoulder area 9 in the initial state of the connecting piece 3rd is reduced.

Der Montageflansch 5 weist an seiner zum Plattenkörper 2 gewandten Unterseite 10 eine Aufnahme 11 in Form einer Ringnut auf. In der Aufnahme 11 ist ein Dichtelement 12 in Form eines Dichtrings aufgenommen.The mounting flange 5 points to the plate body 2nd agile underside 10th a recording 11 in the form of an annular groove. In the recording 11 is a sealing element 12th in the form of a sealing ring.

Zur Montage des Anschlussstutzens 3 mit dem Plattenkörper 2 wird der Anschlussstutzen 3 mit seinem Steckabschnitt 6 in die Montageöffnung 8 eingeführt bis der Montageflansch 5 flächig oberseitig am Plattenkörper 2 anliegt. Durch axiale Verlagerung eines stempelförmigen Umformwerkzeugs 13 wird der Steckabschnitt 6 plastisch verformt. Hierbei wird das untere durch die Montageöffnung 8 ragende freie Ende 14 des Steckabschnitts 6 nach außen aufgeweitet und gebogen. Der Umformvorgang ist in der 1 durch die Pfeile V verdeutlicht. Durch die plastische Verformung des Steckabschnitts 6 wird der Werkstoff auch an die Bohrungskante der Montageöffnung 8 angeformt. Hierdurch entsteht eine metallische Abdichtung. In Folge der weiteren Umformung wird der Montageflansch 5 in Richtung zum Plattenkörper 2 gezogen. Hierbei wird das Dichtelement 12 gegen den Plattenkörper verspannt, wodurch eine weiter formschlüssige Dichtung erfolgt.For mounting the connecting piece 3rd with the plate body 2nd becomes the connector 3rd with its mating section 6 into the assembly opening 8th inserted until the mounting flange 5 flat on top of the plate body 2nd is present. Through axial displacement of a stamp-shaped forming tool 13 becomes the mating section 6 plastically deformed. Here, the bottom through the assembly opening 8th protruding free end 14 of the plug section 6 widened and bent outwards. The forming process is in the 1 through the arrows V clarifies. Due to the plastic deformation of the plug section 6 the material will also touch the hole edge of the assembly opening 8th molded. This creates a metallic seal. As a result of the further forming, the mounting flange 5 towards the plate body 2nd drawn. Here, the sealing element 12th clamped against the plate body, which results in a further positive seal.

Das Umformwerkzeug 13 kann beim Formvorgang auch rotatorisch bewegt werden. Möglich ist auch eine axiale Verlagerung bei gleichzeitiger rotatorischer Bewegung des Umformwerkzeugs.The forming tool 13 can also be rotated during the molding process. Axial displacement with simultaneous rotary movement of the forming tool is also possible.

Nach Beendigung des Montagevorgangs ist der Anschlussstutzen 3 stabil und dicht mit dem Plattenkörper 2 verbunden.After the installation process is complete, the connecting piece is 3rd stable and tight with the plate body 2nd connected.

Bei dem Montagevorgang wie anhand der 2a bis 2c dargestellt, kommt ein Umformwerkzeug 13 in Form eines Umformstempels zum Einsatz. Dieses wird axial in Richtung des Pfeils P1 verlagert. Der Stempelweg des Umformwerkzeugs 13 ist in Bildebene von oben nach unten in Richtung zum Plattenkörper 2 der Kühlplatte 1. Das Umformwerkzeug 13 weist einen konischen Aufweitkegel 15 auf. Dieser gelangt bei der Verlagerung innenseitig an dem nach innen ragenden Schulterbereich 9 zur Anlage (2a). Bei der weiteren Abwärtsbewegung entsprechend dem Pfeil P1 wird der Steckabschnitt 6 nach außen verformt (2b) bis die plastische Verformung abgeschlossen und der Anschlussstutzen 3 festgelegt ist (2c).In the assembly process as with the 2a to 2c shown, a forming tool comes 13 in the form of a stamp. This becomes axial in the direction of the arrow P1 shifted. The stamp path of the forming tool 13 is in the image plane from top to bottom towards the plate body 2nd the cooling plate 1 . The forming tool 13 has a conical expansion cone 15 on. When moving, this reaches the inside of the shoulder area that projects inwards 9 to the plant ( 2a) . With the further downward movement according to the arrow P1 becomes the mating section 6 deformed outwards ( 2 B) until the plastic deformation is complete and the connecting piece 3rd is fixed ( 2c ).

Die Darstellungen der 3a bis 3c entsprechen grundsätzlich der zuvor Beschrieben. Von daher sind einander entsprechende Bauteile bzw. Bauteilkomponente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The representations of the 3a to 3c basically correspond to that previously described. Therefore, corresponding components or component components are provided with the same reference numerals.

Beim Montagevorgang wie in den 3a bis 3c dargestellt, kommt ein Umformwerkzeug 13a mit einem sich konisch erweiternden Aufweitkegel 15a zur Anwendung. Das Umformwerkzeug 13a ist bereits im Anschlussstutzen 3 von unten eingeführt. Der Stempelweg ist entsprechend dem Pfeil P2 in Bildebene von unten nach oben. Bei der Verlagerung wird der Endbereich 16 des Steckabschnitts 6 durch den Aufweitkegel 15a nach außen plastisch verformt. Auf diese Weise wird der Anschlussstutzen 3 formschlüssig und dicht mit dem Plattenkörper 2 gefügt.During the assembly process as in the 3a to 3c shown, a forming tool comes 13a with a conically widening cone 15a to use. The forming tool 13a is already in the connector 3rd introduced from below. The stamp path is according to the arrow P2 in the image plane from bottom to top. When moving the end area 16 of the plug section 6 through the expanding cone 15a plastically deformed to the outside. In this way the connection piece 3rd form-fitting and tight with the panel body 2nd added.

Ein Plattenkörper 2 mit gefügten Anschlussstutzen 3 wird durch Anbau von notwendigen Bauteilkomponenten, insbesondere einem weiteren plattenförmigen Bauteil, zur Kühlplatte komplettiert.A plate body 2nd with joined connecting pieces 3rd is completed by adding necessary component components, in particular another plate-shaped component, to the cooling plate.

BezugszeichenlisteReference list

1 -1 -
KühlplatteCooling plate
2 -2 -
PlattenkörperPlate body
3 -3 -
AnschlussstutzenConnecting piece
4 -4 -
AnschlussabschnittConnection section
5 -5 -
MontageflanschMounting flange
6 -6 -
SteckabschnittPlug-in section
7 -7 -
DurchgangsöffnungThrough opening
8 -8th -
MontageöffnungAssembly opening
9 -9 -
SchulterbereichShoulder area
10-10-
Unterseitebottom
11 -11 -
Aufnahmeadmission
12 -12 -
DichtelementSealing element
13 -13 -
UmformwerkzeugForming tool
13a -13a -
UmformwerkzeugForming tool
14 -14 -
freies Ende v. 6free end of 6
15 -15 -
AufweitkegelExpanding cone
15a -15a -
Aufweitkegel Expanding cone
DM -DM -
Durchmesserdiameter
DS -DS -
Außendurchmesserouter diameter
V -V -
Pfeilarrow
P1 -P1 -
Pfeilarrow
P2 -P2 -
Pfeilarrow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 2828922 B1 [0006]EP 2828922 B1 [0006]
  • DE 102015216719 A1 [0007]DE 102015216719 A1 [0007]
  • DE 102014217728 A1 [0008]DE 102014217728 A1 [0008]
  • DE 102014217931 A1 [0009]DE 102014217931 A1 [0009]

Claims (10)

Kühlplatte zur Batteriekühlung, welche einen Plattenkörper (2) mit einem Anschlussstutzen (3) für Kühlfluid aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (3) einen Montageflansch (5) und einen Steckabschnitt (6) aufweist, wobei der Montageflansch (5) am Plattenkörper (2) anliegt und der Steckabschnitt (6) in einer Montageöffnung (8) des Plattenkörpers (2) positioniert sowie plastisch verformt und mit dem Plattenkörper (2) gefügt ist.Cooling plate for battery cooling, which has a plate body (2) with a connection piece (3) for cooling fluid, characterized in that the connection piece (3) has a mounting flange (5) and a plug-in section (6), the mounting flange (5) on the plate body (2) abuts and the plug-in section (6) is positioned in an assembly opening (8) of the plate body (2) and is plastically deformed and joined to the plate body (2). Kühlplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (14) des Steckabschnitts (6) aufgeweitet ist.Cooling plate after Claim 1 , characterized in that the free end (14) of the plug section (6) is widened. Kühlplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckabschnitt (6) endseitig einen verbreiterten Schulterbereich (9) aufweist.Cooling plate after Claim 1 or 2nd , characterized in that the plug section (6) has a widened shoulder region (9) at the end. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Montageflansch (5) und dem Plattenkörper (2) ein Dichtelement (12) eingegliedert ist.Cooling plate according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that a sealing element (12) is incorporated between the mounting flange (5) and the plate body (2). Kühlplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (12) in einer Aufnahme (11) im Montageflansch (5) angeordnet ist.Cooling plate after Claim 4 , characterized in that the sealing element (12) is arranged in a receptacle (11) in the mounting flange (5). Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte mit einem Anschlussstutzen (3), gekennzeichnet durchfolgende Schritte: - Bereitstellen eines Anschlussstutzens (3), welcher einen Montageflansch (5) und einen Steckabschnitt (6) aufweist; - Bereitstellen eines Plattenkörpers (2), welche mit einer Montageöffnung (8) versehen ist, wobei die Montageöffnung (8) einen Durchmesser (DM) aufweist, der auf den Außendurchmesser (DS) des Steckabschnitts (6) abgestimmt ist; - Einführen des Steckabschnitts (6) in die Montageöffnung (8) bis der Montageflansch (5) am Plattenkörper (2) anliegt; - Fügen des Anschlussstutzens (3) mit dem Plattenkörper (2) durch plastische Verformung des Steckabschnitts (6) mittels eines Umformwerkzeugs (13, 13a); - Komplettieren des Plattenkörpers (2) zur Kühlplatte.Method for producing a cooling plate with a connecting piece (3), characterized by the following steps: - providing a connecting piece (3) which has a mounting flange (5) and a plug-in section (6); - Providing a plate body (2) which is provided with a mounting opening (8), the mounting opening (8) having a diameter (DM) which is matched to the outer diameter (DS) of the plug-in section (6); - Inserting the plug-in section (6) into the mounting opening (8) until the mounting flange (5) abuts the plate body (2); - Joining the connecting piece (3) with the plate body (2) by plastic deformation of the plug section (6) by means of a forming tool (13, 13a); - Complete the plate body (2) to the cooling plate. Verfahren nach Anspruch 6, das freie Ende (14) des Steckabschnitts (6) durch das Umformwerkzeug (13, 13a) aufgeweitet wird.Procedure according to Claim 6 , the free end (14) of the plug section (6) is widened by the forming tool (13, 13a). Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Umformwerkzeug (13, 13a) beim Formvorgang relativ zum Steckabschnitt (6) bewegt wird.Procedure according to Claim 6 or 7 , wherein the forming tool (13, 13a) is moved during the molding process relative to the plug section (6). Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei zwischen Montageflansch (5) und Plattenkörper (2) ein Dichtelement (12) eingegliedert wird.Procedure according to one of the Claims 6 to 8th , A sealing element (12) being incorporated between the mounting flange (5) and the plate body (2). Kühlvorrichtung für eine Fahrzeugbatterie mit einer Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9.Cooling device for a vehicle battery with a cooling plate according to one of the Claims 1 to 5 or produced by a method according to one of the Claims 6 to 9 .
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DE102023131965A1 (en) 2023-11-16 2024-02-22 Benteler Automobiltechnik Gmbh Temperature control plate and method for producing a temperature control plate

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