CN116829392A - 用于机动车的电能存储器的存储器壳体 - Google Patents

用于机动车的电能存储器的存储器壳体 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的电能存储器(36)的存储器壳体，其具有至少一个壳体部件(1)，所述壳体部件具有环绕的密封法兰(2)，在所述密封法兰处，壳体部件(1)能与所述存储器壳体的至少一个另外的壳体部件(4)连接，并且所述密封法兰由钢框架(6)形成，所述钢框架与由轻金属材料、特别是铝材料制成的闭合部件(8)连接。为了提供一种在其重量方面以及在其简单性和密封性方面优化的壳体部件(1)设定：钢框架(6)构造为由钢材料制成的一件式成形构件。

Description

用于机动车的电能存储器的存储器壳体
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于机动车的电能存储器的存储器壳体。此外，本发明涉及一种具有这种存储器壳体的用于可电驱动的机动车的能量存储器-地板组件。
背景技术
从EP 3 486 101 B1中已经知晓，用于机动车的电能存储器的存储器壳体的至少一个壳体部件由多个构件组成。在这种情况下，设有钢框架，其由在外周侧环绕的型材部件和角部件构成，在角部件之间延伸有相应的横梁和纵梁。在这种钢框架上可以附接闭合部件，该闭合部件可以例如由轻金属材料制成。在与闭合部件相对置的一侧上，钢框架具有环绕的密封法兰，通过该密封法兰，壳体部件可与另一壳体部件连接以形成存储器壳体。
此外，由现有技术已经给出纯铝结构形式的存储器壳体，但是其非常耗费并且因此成本高昂。特别是，这种铝结构形式特别耗费，因为其在密封法兰到另外的壳体部件的区域中具有许多接合点，因此必须花费大量的工作来获得密封的存储器壳体。此外，还有钢结构形式的存储器壳体，其仅通过许多特殊措施和对应的结构空间来满足在侧面碰撞、从下面的负载或腐蚀保护方面的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种开头所述类型的存储器壳体和能量存储器-地板组件，其一方面在重量方面是优化的并且另一方面以简单和可靠的方式确保存储器壳体的所需的密封性。
根据本发明，该目的由具有权利要求1的特征的存储器壳体以及具有权利要求8的特征的能量存储器-地板组件来实现。本发明的有利扩展方案是各从属权利要求的主题。
根据本发明的用于机动车的电能存储器的存储器壳体包括至少一个壳体部件，该壳体部件具有环绕的密封法兰，在该密封法兰处所述壳体部件可与存储器壳体的至少一个另外的壳体部件连接，所述至少一个壳体部件由钢框架形成，所述钢框架与由轻金属材料、特别是铝材料制成的闭合部件连接。
为了提供在其重量但也在其简单性和密封性方面优化的壳体部件，根据本发明设定，钢框架构造为由钢材料制成的一件式成形构件。因此，根据本发明，设有由钢框架和轻合金闭合部件、特别是铝闭合部件构成的混合结构，由此形成的壳体部件在环绕的密封法兰上与至少一个另外的壳体部件连接以形成存储器壳体。在这种情况下，本发明的核心是通过作为一件式成形构件由钢材料形成的钢框架来实现环绕的一件式密封法兰，其制造比根据EP 3 486 101 B1的先前已知的框架的密封法兰简单得多，该先前已知的框架由多个框架构件组成并且因此具有一个密封法兰，该密封法兰必须在框架部件的接合部位处以耗费的方式加工，以确保存储器壳体的密封性。与此不同，根据本发明的作为钢框架的一件式成形构件实现能够容易得多地制造的密封法兰，所述密封法兰需要少得多的加工耗费并且从而以成本有利且可靠的方式确保存储器壳体的密封性。同时，通过钢框架与轻金属闭合部件的混合结构形式，可以制造出极为重量有利的存储器壳体。另一个优点是，通过使用钢框架，另外的壳体部件也可以以简单的方式同样由钢材料制成。此外，存储器壳体由此可以以更简单的方式且无需耗费的腐蚀措施地固定在机动车的钢车身上、例如其侧门槛上。
在本发明的另一实施方案中设定，钢框架具有连续延伸的密封法兰。
本发明的另一有利实施方式设定，壳体部件构造为壳体下部部件，闭合部件构造为地板。在这种混合结构形式中，恰恰壳体下部部件被特别有利地构造，因为因此钢框架在存储器壳体的密封性方面的优点可以被利用，并且同时轻金属材料、特别是铝材料可以被用作地板，以便例如优化壳体下部部件在因特殊或误用事件引起的缆柱驶过(Pollerüberfahrt)或类似力加载方面的特性。
此外已证明有利的是，钢框架被阴极浸漆涂层，并且通过构成密封件的胶粘剂连接到另外的壳体部件、特别是壳体上部部件。由此特别是可以使用用作分配密封件的胶粘剂。
此外已证明有利的是，钢框架利用胶粘剂和利用机械连接机构、特别是半空心冲压铆钉连接到闭合部件。通过这种胶粘剂也可以以简单的方式在钢框架和闭合部件之间建立密封性。通过机械连接机构、特别是半空心冲压铆钉，在此在钢框架或者说另外的框架结构和闭合部件之间局部地形成连接，该连接仅局部地且点状地被加载力，因此在壳体部件、特别是壳体下部部件内部不引起翘曲。
在本发明的另一实施方案中，在钢框架的各外部纵向侧上固定有由钢材料制成的相应的能量吸收元件。这样的能量吸收元件(其例如可以作为轧制型材或类似物由钢材料形成)对于侧面碰撞保护特别有效。
本发明的另一有利实施方式设定，在钢框架内部布置有连接到闭合部件或地板的铝支架元件，并且铝支架元件通过钢适配器连接到钢框架。这种铝支架元件有助于壳体部件、特别是壳体下部部件的特别重量有利的加强，并且可以通过对应的钢适配器简单地且在考虑到对应的腐蚀保护的情况下连接到钢框架上。
关于根据本发明的存储器壳体描述的优点同样适用于根据权利要求7所述的能量存储器-地板组件。
此外，能量存储器-地板组件的特征在此是至少一个相应的布置在侧门槛下方的并与存储器壳体分开地构造的能量吸收元件，其能够以简单的方式标定并可匹配于各种边界条件、例如能量存储器的重量、整个车辆的重量、车辆的构造等。
在此在本发明的另一实施方案中已证明有利的是，这些能量吸收元件构造为铝挤压型材。这种铝挤压型材可以成本有利地制造并且可以根据要求容易地标定。
本发明的其他特征从权利要求、附图和附图描述中获得。上述描述中提到的特征和特征组合以及以下附图描述中提到的和/或仅在附图中示出的特征和特征组合不仅可用于各给出的组合，而且可用于其他组合或单独使用。
附图说明
现在通过优选实施例并参考附图来更详细地说明本发明。在附图中：
图1示出用于乘用车的电能存储器的存储器壳体的壳体下部部件的示意透视图，其具有制造为一件式成形构件的与由铝材料制成的闭合部件连接的钢框架；
图2示出根据图1的壳体下部部件的长边的局部透视图，其中可以看到相应的间隔环，借助于这些间隔环，壳体下部部件或者说存储器壳体可以连接到机动车车身的侧向对应的侧门槛，并且还可以看到构造为挤压型材的能量吸收元件，该能量吸收元件通过相应图示的衬套直接连接在对应的侧门槛上；
图3示出存储器壳体的局部剖面图以及存储器壳体固定在其上的对应的侧门槛，以及此外示出侧向对应的侧能量吸收元件的剖面图；
图4示出加强壳体下部部件的铝横梁的固定部位的局部透视图，其借助于相应的钢适配器固定在钢框架上；以及
图5a-5c示出在对应的车辆侧上在侧门槛的区域中将存储器壳体固定在机动车车身上的相应的局部剖面图，其中在图5a中可以看到型材在壳体下部部件的钢框架外侧的布置和固定，图5b示出了壳体下部部件或者说存储器壳体在侧门槛上的固定，图5c示出了构造为能量吸收元件的挤压型材与存储器壳体分开地在对应的侧门槛上的接着的固定。
具体实施方式
图1在透视图中示出了用于乘用车的电能存储器36(图2)的存储器壳体的壳体下部部件1。该壳体下部部件1以还将另外详细描述的方式配备有环绕的密封法兰2，通过该密封法兰，该壳体下部部件可借助于密封件5与壳体上部部件4的在图3中示出的密封法兰3连接。
在当前情况中，壳体下部部件1具有钢框架6，在此该钢框架被设计为由钢材料、例如BH钢制成的一件式成形构件。在这种情况下，钢框架6可以在一次或多次拉伸中拉深。钢框架6当前具有中心开口7，其通过由轻金属材料、特别是铝材料制成的闭合部件8闭合。在当前情况中，闭合部件8例如由AL6-OUD等材料的铝板材构成。当然这里也可以想到其他铝板材或轻金属板材以及由轻金属材料制成的其他板状元件。
在当前情况中，闭合部件8在与钢框架6连接之前经受阴极浸漆，因此设有对应的涂层。对此替代地，闭合部件8也可以钝化。接着，闭合部件8通过构成密封件的胶粘剂连接到钢框架6。此外，例如机械连接机构、特别是半空心冲压铆钉也可以用于将钢框架6连接到闭合部件8。在连接之后，钢框架6和闭合部件8再次经受阴极浸漆。
此外，还设置铝支架元件9，以加强壳体下部部件1或者说闭合部件8，该铝支架元件例如通过成形的铝板材或挤压型材构成并且例如通过粘接和/或通过半空心冲压铆钉连接到闭合部件8。相应的支架元件9与钢框架6的在腐蚀方面特别重要的连接通过相应的钢适配器10实现，该钢适配器一方面例如通过接合与钢框架6的竖直边11和水平边12连接。钢适配器10与相应的铝支架元件9的连接例如通过在对应的开口13上的机械连接机构实现。在这种情况下特别是可使用挤孔螺钉等。作为这里设置的支架元件(该支架元件可以特别是设计为由铝板材制成的挤压型材或成形构件)的替代，例如也可以使用轧制的最大强度的钢型材。因而在必要时应避免对应的钢适配器10，但这些钢型材也可在必要时直接通过接合、特别是也通过焊接连接到钢框架6。
连同图2和3(其在车辆外侧之一的区域中以局部透视的剖面图示出壳体下部部件1或者在沿着在车辆高度方向或车辆横向方向上延伸的剖切平面的局部剖面图中示出存储器壳体在机动车车身上的布置)，现在要论述壳体下部部件1的侧向设计以及存储器壳体在车辆外侧的区域中的固定。
如从图2和3可见，在沿车辆高度方向延伸的边11上从外部布置碰撞型材14，该碰撞型材至少在壳体下部部件1或者说存储器壳体的相应车辆外侧的大部分长度区域上延伸。该碰撞型材14例如由高强度或最大强度的钢例如CP钢形成，并通过滚压成形或类似的成形技术制造。此外，可以看到，沿车辆高度方向延伸的边11过渡到密封法兰2并且接着随着壁区域沿车辆高度方向向下延伸，然后在车辆横向方向上或水平延伸地连接另一个法兰16。因此，碰撞型材14在此构造成使得其一方面利用型材区域17在外周侧被边11、密封法兰2和壁区域15包围。此外，碰撞型材14具有连接到钢框架的沿车辆横向方向且至少基本上水平延伸的边12的内部法兰18以及连接到钢框架6的法兰16的法兰19。
此外可以看到，在壁区域15的外侧以及在钢框架6的法兰16的上侧例如通过焊接或其他接合连接固定有一个另外的相应的侧向型材部件20，其例如由与碰撞型材14相同的材料制成。通过该型材部件20，壳体下部部件1或者说存储器壳体通过相应的螺钉连接21整体固定在乘用车的侧向对应的侧门槛22上。为此，相应的螺钉连接21包括布置在侧门槛22内侧的螺钉衬套23，在螺钉衬套中容纳螺钉24。在此，型材部件20的法兰19借助于垫片或类似支撑元件38支撑在侧门槛22的下侧。
与侧向型材部件20类似，也在钢框架6的前端部和后端部上，相应的型材部件37通过焊接或其他接合连接固定在钢框架上。在图1中，仅可看到其中的前部的型材部件37，其连接到前剪切区和/或前横梁。后部的不可见的型材部件例如间接连接到机动车车身的地板组件和后桥支架。
在图3中，此外在密封法兰2的上侧，可以看到壳体上部部件4的密封法兰3，该密封法兰安置到壳体下部部件1上并相对于壳体下部部件密封地封闭。壳体上部部件4可以例如构造为钢盖并且因此以简单的方式连接到壳体下部部件1。在壳体上部部件4的上方是车辆地板25，或者可以看到相关的支架元件，该支架元件在机动车车身的地板组件的相应的侧门槛22之间延伸。
此外，在图2和3中可以看到在侧门槛22上分别与存储器壳体和侧门槛22分开构造的具有铝挤压型材形式的增强和能量吸收元件27，其可通过相应的在图2中可见的螺钉连接26固定在相应的侧门槛22的下侧并且也固定在壳体下部部件1的法兰19的下侧。在这种情况下，如图2所示，法兰19具有相应的槽口28，使得碰撞型材27可以与存储器壳体或者说壳体下部部件1分开地固定在侧门槛22上。因此，在事后从侧门槛22上拆卸存储器壳体或者说壳体下部部件1的情况下，可以先取下能量吸收元件或者说碰撞型材27。为此，碰撞型材27具有在图2中可见的贯通开口29，使得从下方可接近相应的螺钉连接26。
但是，作为对此的替代，碰撞型材27也可以固定在存储器壳体上、例如壳体下部部件1上，并与其一起固定在地板组件、特别是侧门槛22上。
通过使用安装在侧门槛22上的碰撞型材27，碰撞性能可以特别是在缆柱的侧面碰撞方面得到显著优化并且特别是得到标定。这意味着，根据能量存储器36的大小或者说存储器壳体的大小，根据车辆的重量，根据车辆的结构类型或根据其他标准，选择可单独匹配的碰撞型材27，该碰撞型材例如且特别是构造为铝挤压型材。因此，碰撞型材27的尺寸、壁厚和腔室型廓能以简单的方式定尺寸和设定，以获得优化的碰撞性能。
此外从图3可见，存储器壳体本身的内部以及固定在钢框架6的边11外侧的碰撞型材14的相应腔室30、31、32都构造为干室。在所示的实施例中，在钢框架6的前部和后部碰撞型材37的相应的中空腔室也被构造为干室。另一方面，由铝形成的碰撞型材27的相应的中空腔室当前构造为湿室。
总而言之，从图1至4中可见，通过钢框架1的一件式设计，可以创建一件式或环绕的且连续的密封法兰2，该密封法兰在没有接合部位的情况下构成并且因此允许特别有利的连续密封件5。在此，密封法兰2当前至少基本上布置在水平的或沿车辆横向方向和车辆纵向方向延伸的平面中。然而，同时，密封法兰2的三维延伸也是可以想到的。这种由钢材料制成的密封法兰2的另一个优点是，壳体上部部件4也可以简单地由具有对应的密封法兰3的钢材料形成。构造为由轻金属材料、特别是铝材料制成的地板或底板的闭合部件8的使用极好地满足了在缆柱保护方面的要求(即保护以防从下面的损害)以及在腐蚀保护方面的优化。此外，通过闭合部件8可以实现优化的重量节省。闭合部件8本身可以通过粘接和/或通过机械连接机构、例如半空心冲压铆钉以简单的方式连接到钢框架6和铝支架元件9。
在图5a至5c中，在分别沿着在车辆高度方向和车辆横向方向上延伸的剖切平面的相应的局部剖面图中，示出了在略微修改的实施方式中的存储器壳体和碰撞型材27在车辆-地板组件上或在对应的侧门槛22上的布置。为了避免重复，因此仅论述差异。
在当前情况中，壳体下部部件1或其钢框架6具有连接到壁区段15上的法兰16，该法兰沿车辆横向方向并且水平地延伸直到侧门槛22的下方，并且因此(如图5b可以看到)用于将存储器壳体固定在机动车白车身上。与根据图1至图4的实施方式不同，因此当前钢框架6直接连接到对应的侧门槛22。因此，可以特别是避免可能不密封的接合部位。特别是在图5b中再次可见，钢框架6的法兰16可以通过螺钉连接21(螺钉衬套23、垫片24)固定在侧门槛22上。槽口28对应地设置在碰撞型材27中，以便使螺钉连接21可接近。
在图5a中首先在壳体下部部件1的密封法兰2上再次明确地示出和标记密封件5。此外可以看到，碰撞型材14可以以何种方式布置在壳体下部部件1的边11的外侧。例如，这可以通过在钢框架6和碰撞型材14之间的单侧接合技术来实现，例如通过从上方拧入的密封螺钉实现，该密封螺钉与碰撞型材14侧上的相应的固定的螺纹螺母34相互作用。
最后，图5c在具体实施方案中再次示出了将相应的碰撞型材27固定在侧向对应的侧门槛22上的可行方案。在这种情况下，例如可以设置布置在侧门槛22上的螺钉容纳部35，在螺钉容纳部上，相应的碰撞型材27可以通过相应的可通过对应的槽口29穿通***的螺钉被固定。在这种情况下，也如图2所示，法兰16在螺钉连接26的区域中具有槽口33，使得当前碰撞型材27可以直接固定在侧门槛22上。
附图标记列表
1 壳体下部部件
2 密封法兰
3 密封法兰
4 壳体上部部件
5 密封件
6 钢框架
7 开口
8 闭合部件
9 铝支架元件
10 钢适配器
11 边
12 边
13 开口
14 碰撞型材
15 壁区域
16 法兰
17 型材区域
18 法兰
19 法兰
20 型材部件
21 螺钉连接
22 侧门槛
23 螺钉衬套
24 螺钉
25 车辆地板
26 螺钉连接
27 碰撞型材
28 槽口
29 槽口
30 腔室
31 腔室
32 腔室
33 槽口
34 螺纹螺母
35 螺钉容纳部
36 能量存储器
37 型材部件

Claims (10)

1.用于机动车的电能存储器(36)的存储器壳体，该存储器壳体具有至少一个壳体部件(1)，所述壳体部件具有环绕的密封法兰(2)，在所述密封法兰处，壳体部件(1)能与所述存储器壳体的至少一个另外的壳体部件(4)连接，并且所述密封法兰由钢框架(6)形成，所述钢框架与由轻金属材料、特别是铝材料制成的闭合部件(8)连接，其特征在于，钢框架(6)构造为由钢材料制成的一件式成形构件。
2.根据权利要求1所述的存储器壳体，其特征在于，钢框架(6)具有连续延伸的密封法兰(2)。
3.根据权利要求1或2所述的存储器壳体，其特征在于，壳体部件(1)构造为壳体下部部件，而闭合部件(8)构造为地板。
4.根据前述权利要求中任一项所述的存储器壳体，其特征在于，钢框架(6)被阴极浸漆涂层，并通过构成密封件(5)的胶粘剂与所述另外的壳体部件、特别是壳体上部部件(4)连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的存储器壳体，其特征在于，钢框架(6)利用构成密封件的胶粘剂和利用机械连接机构、特别是半空心冲压铆钉与闭合部件(8)连接。
6.根据前述权利要求中任一项所述的存储器壳体，其特征在于，在钢框架(6)的各外部纵向侧上固定有由钢材料制成的相应的碰撞型材(14)，所述碰撞型材的相应的腔室(30、31、32)构造为干室，和/或在钢框架(6)的前端侧和/或后端侧上固定有由钢材料制成的相应的碰撞型材(37)，所述碰撞型材的相应的腔室构造为干室。
7.根据前述权利要求中任一项所述的存储器壳体，其特征在于，与闭合部件(8)或者说地板连接的铝支架元件(9)布置在钢框架(6)内部，并且铝支架元件(9)通过钢适配器(10)与钢框架(6)连接。
8.用于可电驱动的机动车的能量存储器-地板组件，该能量存储器-地板组件具有包括相应的侧门槛(22)的地板组件，在所述地板组件上固定有能量存储器(36)的根据权利要求1至7所述的存储器壳体。
9.根据权利要求8所述的能量存储器-地板组件，其特征在于，在侧门槛(22)上分别固定有至少一个与存储器壳体分开构造的碰撞型材(27)。
10.根据权利要求9所述的能量存储器-地板组件，其特征在于，碰撞型材(27)构造为铝挤压型材。
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