DE102020001259A1

DE102020001259A1 - Method for gluing housing parts of a battery

Info

Publication number: DE102020001259A1
Application number: DE102020001259.0A
Authority: DE
Inventors: Christian Stasch; Gerrit Conermann; Marius Gäckle
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2020-02-26
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2021-08-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkleben von Gehäuseteilen (1, 2) einer Fahrzeugbatterie, wozu diese Gehäuseteile (1, 2) in einer vorgegebenen Position zueinander fixiert werden, wonach ein Kleber (K) in die zwischen den Gehäuseteilen (1, 2) verbleibenden Spalte injiziert wird.Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber (K) im Zeitbereich weniger Sekunden bis zur Handhabungsfestigkeit durchhärtet.The invention relates to a method for gluing housing parts (1, 2) of a vehicle battery, for which purpose these housing parts (1, 2) are fixed to one another in a predetermined position, after which an adhesive (K) is applied to the parts remaining between the housing parts (1, 2) The invention is characterized in that the adhesive (K) hardens in the time range of a few seconds until it is ready for use.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkleben von Gehäuseteilen einer Batterie, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a method for gluing housing parts of a battery according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1.

Den gattungsgemäßen Stand der Technik bildet dabei die eigene DE 10 2018 000 313 A1 . In dieser ist der Aufbau eines Gehäuses für eine Fahrzeugbatterie beschrieben. Gehäuseelemente, wie eine Bodenplatte und Kühlmittelkanäle, werden dabei in einer vorgegebenen Position zueinander fixiert und ein Kleber wird in den verbleibenden Spalt zwischen den beiden Bauteilen injiziert und ausgehärtet. Hierfür kann ein Zweikomponentenkleber eingesetzt werden, welcher gemäß der genannten Schrift bereits nach wenigen Minuten ausgehärtet ist.The generic state of the art forms its own DE 10 2018 000 313 A1 . This describes the structure of a housing for a vehicle battery. Housing elements, such as a base plate and coolant channels, are fixed to one another in a predetermined position and an adhesive is injected into the remaining gap between the two components and cured. For this purpose, a two-component adhesive can be used which, according to the cited document, has already cured after a few minutes.

Ein weiteres Verfahren gemäß dem allgemeinen Stand der Technik ist das Verkleben und ein anschließendes Verschweißen der Bauteile, um diese bis zur Aushärtung des Klebers fixiert zueinander zu halten. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass durch diese Schweißnähte häufig ein hoher Verzug auftritt, welcher das Einhalten von Herstellungstoleranzen schwierig macht und schlimmstenfalls zu einer Undichtheit der entsprechenden Gehäuseteile führen kann, insbesondere, wenn es sich dabei um dünnwandige wannenförmige Gehäuseteile, z.B. aus Aluminium, handelt.Another method according to the general prior art is the gluing and subsequent welding of the components in order to keep them fixed to one another until the adhesive hardens. In practice, however, it has been shown that these weld seams often lead to high distortion, which makes it difficult to adhere to manufacturing tolerances and, in the worst case, can lead to a leak in the corresponding housing parts, especially if these are thin-walled, trough-shaped housing parts, e.g. made of aluminum , acts.

Zum weiteren Stand der Technik kann außerdem auf die CN 203 339 230 U hingewiesen werden, welche das Verkleben von Gehäuseteilen einer Batterie zeigt. Die KR 101 217 449 B1 zeigt und beansprucht das Verkleben von Einzelteilen innerhalb einer Batterie.For the further state of the art can also refer to the CN 203 339 230 U be pointed out, which shows the gluing of housing parts of a battery. the KR 101 217 449 B1 shows and claims the gluing of individual parts within a battery.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, das Verfahren aus dem gattungsgemäßen Stand der Technik weiter zu verbessern.The object of the present invention is now to further improve the method from the generic prior art.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.This object is achieved by a method having the features in claim 1, and here in particular in the characterizing part of claim 1. Advantageous refinements and developments of the method according to the invention result from the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Verkleben von Gehäuseteilen einer Batterie, hier insbesondere einer Fahrzeugbatterie, wobei die Gehäuseteile in einer vorgegebenen Position zueinander fixiert werden, wonach ein Kleber in die zwischen den Gehäuseteilen verbleibenden Spalte injiziert wird. Dies ist soweit wie im eingangs genannten gattungsgemäßen Stand der Technik.The method according to the invention is used to glue housing parts of a battery, here in particular a vehicle battery, the housing parts being fixed in a predetermined position to one another, after which an adhesive is injected into the gaps remaining between the housing parts. This is as far as in the generic prior art mentioned at the beginning.

Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass der Kleber im Zeitbereich weniger Sekunden bis zur Handhabungsfestigkeit durchhärtet.. Ein solcher im Zeitbereich von wenigen Sekunden bis zur Handhabungsfestigkeit durchhärtender Kleber, der gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere in weniger als 20 Sekunden durchhärtet, ermöglicht eine außerordentlich schnelle Prozesszeit bei dem Verkleben der Gehäuseteile. Dies ist besonders vorteilhaft und gegenüber einem Verschweißen deutlich schonender für das Material der Gehäuseteile. Die Fehleranfälligkeit und die Gefahr von potenziellen Undichtheiten wird damit deutlich reduziert.According to the invention, it is now provided that the adhesive hardens in the time range of a few seconds until it is fully manageable an extremely fast process time when gluing the housing parts. This is particularly advantageous and, compared to welding, is significantly gentler on the material of the housing parts. The susceptibility to errors and the risk of potential leaks are thus significantly reduced.

Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es dabei so, dass die Fixierung der Gehäuseteile so erfolgt, dass eventuelle Fertigungstoleranzen der Gehäuseteile zueinander durch eine Krafteinwirkung ausgeglichen werden. Die Gehäuseteile werden also so gegeneinander fixiert, dass potenzielle Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden. Über eine Krafteinwirkung werden die Gehäuseteile beispielsweise gegen eine Referenzfläche gepresst und in dieser Position gehalten. Dadurch, dass nun ein Kleber injiziert wird, welcher im Sekundenbereich aushärtet, kann die Krafteinwirkung für die Aushärtezeit von beispielsweise vier Sekunden aufrechterhalten werden. Außerordentlich effizient, schonend und passgenau werden die Teile so aneinander fixiert, ohne dass langwierige Prozesszeiten entstehen. Der ausgehärtete Kleber fixiert die Bauteile dann in der Position, in welcher diese durch Krafteinwirkung gehalten wurden, reduziert also eventuell in den Gehäuseteilen bestehende Fertigungstoleranzen, sodass das durch das Verfahren hergestellte Bauteil aus den Gehäuseteilen eine geringere Fertigungstoleranz aufweist als die hierzugefügten Einzelteile, was ein entscheidender Vorteil ist.According to an extremely favorable development of the method according to the invention, the fixing of the housing parts takes place in such a way that any manufacturing tolerances of the housing parts with respect to one another are compensated for by the action of force. The housing parts are therefore fixed to one another in such a way that potential manufacturing tolerances are compensated for. The housing parts are pressed against a reference surface, for example, by the action of force and held in this position. Because an adhesive is now injected, which hardens in a matter of seconds, the application of force can be maintained for the hardening time of, for example, four seconds. The parts are fixed to one another in an extremely efficient, gentle and precise manner, without lengthy process times. The hardened adhesive then fixes the components in the position in which they were held by the action of force, i.e. it reduces any manufacturing tolerances that may exist in the housing parts, so that the component made from the housing parts by the method has a lower manufacturing tolerance than the individual parts added here, which is a decisive factor Advantage is.

Als Kleber kann dabei ein Zweikomponenten-Polyurethankleber eingesetzt werden, welcher wie bereits erwähnt im Sekundenbereich, bis zur Handhabungsfestigkeit durchhärtet. Die Fixierung kann dabei, wie bereits erwähnt, mittels einer Vorrichtung erfolgen, sodass die Teile beispielsweise gegen eine Referenzfläche gepresst und in dieser Position aneinander fixiert werden.A two-component polyurethane adhesive can be used as the adhesive, which, as already mentioned, hardens in a matter of seconds until it is hard to handle. As already mentioned, the fixation can take place by means of a device so that the parts are pressed against a reference surface, for example, and fixed to one another in this position.

Die Verwendung des Verfahrens sieht es dabei vor, dass dieses eingesetzt wird, um ein wannenförmiges Bauteil mit einem umlaufenden Rahmen zu verkleben, um so insbesondere das Gehäuseunterteil eines Batteriegehäuses zu schaffen. Insbesondere für diesen Einsatzzweck hat sich das erfindungsgemäße Verfahren als besonders effizient erwiesen. Das wannenförmige Bauteil bzw. die Wanne ist relativ anfällig gegen thermische Beeinträchtigungen, wie sie beispielsweise beim Verschweißen auftreten können. In der Praxis hat sich gezeigt, dass die in sich geschweißte Wanne, wenn sie einmal hergestellt und dicht ist, durch weitere Schweißvorgänge, insbesondere ein Anschweißen an den eine sehr viel größere Masse und Querschnittsfläche aufweisenden Rahmen stark belastet wird. Häufig kommt es bei einer solchen Herstellung zu Undichtheiten im Bereich der Wanne. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich dies vermeiden. Außerdem kann die relativ dünnwandige Wanne, welche beispielsweise aus Aluminiumblechen in sich verschweißt ist, durch eine entsprechende Krafteinwirkung exakt in der gewünschten Lage positioniert werden, um so eventuelle Fertigungstoleranzen der Wanne auszugleichen. Wird sie dann mit dem Rahmen verklebt, stabilisiert dieser die Wanne und hält sie in der Position, in welche sie vor dem Verkleben gebracht worden ist. Potenzielle Fertigungstoleranzen von den vorherigen Fertigungsschritten lassen sich so ausgleichen bzw. reduzieren, sodass das fertige Gehäuseunterteil aus Wanne und Rahmen einer sehr hohen Maßhaltigkeit unterliegt.The use of the method provides that it is used to glue a tub-shaped component to a circumferential frame, in order in particular to create the housing lower part of a battery housing. The method according to the invention has proven to be particularly efficient for this purpose in particular. The tub-shaped component or the tub is relatively susceptible to thermal impairments such as can occur, for example, during welding. In practice it has been shown that the welded tub, once made and is tight, is heavily stressed by further welding processes, in particular welding to the frame, which has a much larger mass and cross-sectional area. Such a production often leads to leaks in the area of the tub. This can be avoided by the method according to the invention. In addition, the relatively thin-walled tub, which is welded into itself from aluminum sheets, for example, can be positioned exactly in the desired position by applying a corresponding force in order to compensate for any manufacturing tolerances of the tub. If it is then glued to the frame, the latter stabilizes the tub and holds it in the position in which it was brought before gluing. Potential manufacturing tolerances from the previous manufacturing steps can be compensated or reduced in this way, so that the finished lower part of the housing consisting of the tray and frame is subject to a very high degree of dimensional accuracy.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher dargestellt ist.Further advantageous refinements of the method according to the invention also result from the exemplary embodiment, which is illustrated in more detail below with reference to the figures.

Dabei zeigen:

1 eine Wanne als Teil des herzustellenden Gehäuseunterteils eines Gehäuses einer in ihrer Gesamtheit nicht dargestellten Fahrzeugbatterie;
2 die Wanne gemäß 1 auf eine Negativform aufgebracht;
3 ein Rahmen bei seiner Positionierung über der auf der Negativform befindlichen Wanne;
4 das Positionieren und Halten des Rahmens gegenüber der Wanne und der Negativform;
5 das Injizieren des Klebers; und
6 das fertige Gehäuseunterteil nach dem Aushärten des Klebers.

Show:

1 a tub as part of the lower housing part to be produced of a housing of a vehicle battery (not shown in its entirety);
2 the tub according to 1 applied to a negative mold;
3 a frame when it is positioned over the tray located on the negative mold;
4th positioning and holding the frame in relation to the tub and the negative mold;
5 injecting the glue; and
6th the finished lower part of the housing after the adhesive has hardened.

In der Darstellung der 1 ist eine mit 1 bezeichnete Wanne zu erkennen. Diese kann beispielsweise aus Aluminiumblechen durch Schweißen hergestellt sein. Sie dient als Teil eines Gehäuseunterteils für eine Fahrzeugbatterie. Sie wird später noch mit einem in den 3 ff. dargestellten Rahmen 2 entsprechend verstärkt. Hierzu wird die Wanne 1 auf eine mit 3 bezeichnete Negativform der Wanne 1 aufgebracht. Dies ist in der Darstellung der 2 zu erkennen. Über diesen Aufbau der auf der Negativform 3 befindlichen Wanne 1 wird dann der bereits angesprochene Rahmen 2 gestülpt und positioniert. Dieses Aufsetzen des Rahmens 2 ist in der Darstellung der 3 angedeutet.In the representation of the 1 a tub labeled 1 can be seen. This can for example be made of aluminum sheets by welding. It serves as part of a lower housing part for a vehicle battery. She'll be in den with one later 3 ff. shown frame 2 reinforced accordingly. The tub is used for this 1 on a designated 3 negative shape of the tub 1 upset. This is in the representation of the 2 to recognize. About this structure on the negative form 3 located tub 1 then becomes the framework already mentioned 2 everted and positioned. This putting on the frame 2 is in the representation of the 3 indicated.

Seine endgültige Position enthält der Rahmen 2 erst durch das Einwirken von Kräften F, welche in der Darstellung der 4 angedeutet sind, in seine endgültige Position gebracht. Die Negativform 3 weist dabei eine mit 4 bezeichnete Referenzfläche auf, gegen welche durch die Kräfte F der Rahmen 2 und mittelbar über ihn ein Flansch der Wanne 1 gedrückt wird. Eventuell bestehende Fertigungstoleranzen lassen sich so durch die Einwirkung der Kräfte F ausgleichen, da sowohl die Flansche der Wanne 1 als auch der Rahmen 2 durch die Referenzfläche 4 in die gewünschte Position gebracht werden.The frame contains its final position 2 only through the action of forces F, which in the representation of the 4th are indicated in its final position. The negative form 3 has a reference surface, denoted by 4, against which the frame is countered by the forces F 2 and indirectly through it a flange of the tub 1 is pressed. Any existing manufacturing tolerances can thus be compensated for by the action of the forces F, as both the flanges of the tub 1 as well as the frame 2 through the reference surface 4th be brought into the desired position.

Bei weiterhin aufrechterhaltenen Kräften F wird dann, wie es in der Darstellung der 5 angedeutet ist, ein Kleber K zwischen den Rahmen 2 und die Wanne 1 injiziert. Dieser Kleber K, bei welchem es sich beispielsweise um ein Zweikomponenten-Polyurethankleber handeln kann, härtet dabei innerhalb von wenigen Sekunden bis zur Handhabungsfestigkeit durch und ist nach wenigen Minuten vollständig druchgehärtet.. Dies ist möglich, da die Positionierung des Rahmens 2 und der Wanne 1 bereits vor der Injizierung des Klebers K erfolgt war, sodass diese Bauteile nicht mehr verrückt werden, bis der injizierte Kleber ausgehärtet ist. Die durch die Einwirkung der Kräfte F ausgeglichenen Toleranzen bleiben dann ausgeglichen, da die Bauteile durch den Kleber K in der vorgegebenen Position, insbesondere der durch die Referenzfläche 4 vorgegebenen Position, fixiert sind.If the forces F are still maintained, then, as shown in the illustration of 5 is indicated, an adhesive K between the frames 2 and the tub 1 injected. This glue K , which can be, for example, a two-component polyurethane adhesive, cures within a few seconds until it is ready for use and is completely cured after a few minutes. This is possible because the positioning of the frame 2 and the tub 1 even before the glue is injected K was done so that these components no longer move until the injected adhesive has cured. The tolerances balanced by the action of the forces F then remain balanced because the components are affected by the adhesive K in the predetermined position, in particular that by the reference surface 4th predetermined position.

In der Darstellung der 6 ist dann abschließend das von der Negativform 3 abgenommene Gehäuseunterteil 5 aus der Wanne 1 und dem mit der Wanne 1 verklebten Rahmen 2 nochmals zu erkennen. Der ausgehärtete Kleber K ist wiederum kreuzschraffiert dargestellt, analog zur Darstellung in 5.In the representation of the 6th is then finally that of the negative form 3 removed lower part of the housing 5 out of the tub 1 and the one with the tub 1 glued frame 2 to recognize again. The hardened glue K is again shown cross-hatched, analogous to the illustration in 5 .

Alles in allem entsteht so mit sehr kurzer Prozesszeit ein sehr stabiler und zuverlässiger Aufbau, welcher enge Toleranzen einhalten kann, und bei welchem die Gefahr einer potenziellen Undichtheit der Wanne 1 durch das Fügen mit dem Rahmen 2 praktisch ausgeschlossen ist.All in all, with a very short process time, a very stable and reliable structure is created, which can adhere to tight tolerances and in which there is a risk of a potential leak in the tub 1 by joining with the frame 2 is practically impossible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102018000313 A1 [0002]
CN 203339230 U [0004]
KR 101217449 B1 [0004]

Claims

Method for gluing housing parts (1, 2) of a vehicle battery, for which purpose these housing parts (1, 2) are fixed to one another in a predetermined position, after which an adhesive (K) is injected into the gap remaining between the housing parts (1, 2), characterized in that the adhesive (K) hardens in the time range of a few seconds until it is ready for use.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the time range for the adhesive (K) to cure until it is hard to handle is less than 20 seconds.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the fixing of the housing parts (1, 2) takes place in such a way that any manufacturing tolerances of the housing parts (1, 2) with respect to one another are compensated for by the action of force (F).

Procedure according to Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the housing parts (1, 2) are fixed to one another by means of a device (3).

Method according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that a two-component polyurethane adhesive is used as the adhesive (K).

Use of the method according to one of the Claims 1 until 5 , for gluing a tub-shaped component (1) in a circumferential frame (2) as a lower housing part (5) for a vehicle battery.