用于固定电池模块的空腔型材的制作方法

本发明涉及一种用于将电池模块固定在车辆中的经挤出的空腔型材。

背景技术：

目前使用铝挤压型材来将电池模块固定在高压存储器中，电池模块夹在所述铝挤压型材上。在这种情况下，铝挤压型材通常具有两个基本上彼此平行地延伸的侧壁，这两个侧壁通过底壁彼此连接，并且这两个侧壁在与底壁相对置的侧上通过盖壁封闭。为了能够在挤压型材中螺接，首先将多个钻孔施加到经挤出的型材的盖壁中并且然后将螺纹套压入或焊入到这些钻孔中，或者将带有压入/焊入的螺母的板条插入或装入这些钻孔中。

在此，由于大量必须接合的单独部件，插入螺纹套或螺母导致高的生产成本和增加的装配耗费。此外，挤压型材尤其是在力导入的区域中由于插入螺纹套而被弱化，使得在轴套压入时可能产生材料裂纹，所述材料裂纹可能导致电池模块有缺陷的固定。

此外，将焊接螺母插入到型材中也会导致构件非常重。此外，在板条的情况下的高表面压力和在焊接时的热影响区域也导致型材的弱化，尤其是在力导入的区域中弱化，从而在其他已知替代的固定可能性的情况下使用寿命减小并且不能确保电池模块的可靠固定。

此外，在已知的型材中在超过弹性地拧紧用于电池模块的固定器件的情况下，型材可能整体变形，这也可能导致过早失效。为了防止这种变形，型材必须尽可能结实地构成并且因此导致重量大并且因此导致较高的成本。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种用于将电池模块固定在高压存储器中的挤压型材，所述挤压型材改善了上述缺点。

该目的通过根据权利要求1的优选经挤出的空腔型材实现。

下面提出了一种用于将电池模块固定在车辆中的空腔型材，其中，该空腔型材具有第一侧壁和与第一侧壁相对置的第二侧壁、使第一侧壁和第二侧壁连接的底壁和与底壁相对置的盖壁。在此，这些侧壁以及底壁和盖壁优选可以基本上彼此平行地延伸。

术语“基本上平行”在上下文中意味着，这些壁可以实际上彼此平行地延伸，但是也可能的是，这两个壁仅朝向相应的另一壁彼此错开，从而它们也可以彼此成角度地延伸。

此外，盖壁与至少一个固定器件、尤其是螺钉共同作用，以固定电池模块。

为了改善现有技术中使用附加的螺纹套带来的缺点，所提出的空腔型材具有至少一个中间壁，所述中间壁在侧壁之间从盖壁朝向底壁延伸，其中，所述至少一个中间壁的壁厚这样确定尺寸，使得固定器件能够至少部分地引入到所述至少一个中间壁的壁厚中。在此，壁厚可以选择为，使得固定器件在引入的状态中在整个环周上由中间壁的材料包围，但是也可能的是，固定器件在安装的状态中仅部分地由所述中间壁的材料包围。螺钉或钻孔例如可以直接拧入或施加到中间壁中。因此，螺纹套的功能任务可以由中间壁本身承担，从而可以取消使用螺纹套。

为了提供一种尽可能轻的空腔型材，空腔型材也可以具有第一中间壁和第二中间壁，而不是具有实心的中间壁，所述第一中间壁和第二中间壁相互间隔开并且在它们之间形成空心空间，所述固定器件能够引入到所述空心空间中。在这种情况下有利的是，第一中间壁和第二中间壁的壁厚与具有单个实心中间壁的实施例相比减小了，从而可以节省重量、材料和成本。此外，这种方案确保固定器件不仅在中间壁处由盖壁支撑，而且在空心空间的区域中也在盖侧受到支撑。此外，通过这种方案可以提高型材的整体稳定性。

此外，为了省去更多的重量，盖壁可以具有第一盖壁区段和第二盖壁区段，所述第一盖壁区段与第一侧壁和第一中间壁连接，所述第二盖壁区段与第二侧壁和第二中间壁连接，其中，第一中间壁和第二中间壁在它们之间形成凹槽，固定器件能够引入到所述凹槽中。

通过由各中间壁形成的该凹槽，也可以省去使用螺纹套，因为由空腔型材一体地提供的凹槽可以承担螺纹套的功能任务。

此外，在空腔型材中可以设置至少一个加强壁，所述加强壁在底壁和盖壁之间从第一侧壁延伸到第二侧壁，和/或设置至少一个第一加强壁区段，所述第一加强壁区段从所述侧壁中的一个侧壁延伸直到至少一个中间壁。由此可以确保，即使在空腔型材是薄壁的情况下，空腔型材的造型在力导入大的情况下也基本保持不变。在这种情况下，也可以设置多个加强壁或加强壁区段，所述加强壁或加强壁区段尤其是支撑中间壁，以确保特别好地保持固定器件。

此外，为了还更好地承担螺纹套的功能任务，有利的是，至少一个中间壁至少延伸直到加强壁和/或加强壁区段并且与加强壁和/或加强壁区段连接。从而不仅各侧壁而且至少一个中间壁或第一中间壁和第二中间壁形状稳定地保持在它们的位置中，从而中间壁的造型、或空心空间的造型或凹槽的沿着中间壁的造型即使在力导入大的情况下仍然保持不变。

此外，加强壁可以是一体的并且因此形成空心空间底部或凹槽底部，但是也可能的是，加强壁具有第一加强壁区段和第二加强壁区段，所述第一加强壁区段从第一侧壁延伸直到第一中间壁，所述第二加强壁区段从第二侧壁延伸直到第二中间壁。这种方案确保，在凹槽中也能够容纳特别长的固定器件。

根据另一实施例，固定器件的直径比中间壁的壁厚w小或者比由这些中间壁限定的凹槽的净宽度大，并且中间壁的壁厚这样确定尺寸，使得所述固定器件也在其引入到凹槽中的状态中由足够的材料包围，从而空腔型材不会受损。替换地或附加地，固定器件的直径比中间壁的壁厚w大或者比由这些中间壁限定的凹槽的净宽度和中间壁的壁厚w大，其中，在这种情况下中间壁的壁厚也这样确定尺寸，使得固定器件也在其引入到凹槽中的状态中由足够的材料包围，从而空腔型材不会受损。在这种情况下，壁厚尤其可以适配于预期的力导入。根据一个特别有利的实施例，固定元件的直径d、中间壁的壁厚w和/或凹槽的净宽度b选择为，使得适用如下公式：

|w-d|或|(2w+b)-d|≥0.5mm。

根据另一有利的实施例，中间壁的壁厚调整为，使得该壁厚比固定元件的直径小至多30％。由此，中间壁足够刚性，固定器件、例如螺纹的承载能力足够高，并且该经挤出的型材的单位面积重量最小化。

这例如在使用螺钉作为固定器件时意味着，螺钉被拧入到侧壁的材料中，但是该材料没有被穿透。由此可以确保，一方面固定器件可靠地固定在凹槽中并且另一方面中间壁即使在力导入大的情况下也不会发生材料疲劳。在此特别有利的是，在固定器件引入的情况下，剩余的壁厚具有原始壁厚的至少1/8、较好为至少1/4并且特别好为至少1/3。由此可以确保，中间壁在固定器件的区域中也保持足够的稳定性并且保证稳固地保持固定器件。由此，即使在力导入大的情况下也可以确保材料稳定性和材料完整性。

根据另一有利的实施例，中间壁的高度这样调整，使得该高度至少是由中间壁限定的凹槽的净宽度的和/或固定元件直径的两倍、优选至少三倍。因此，高度h与直径d的关系h/d>2是有利的。由此可以确保，固定器件在其纵向方向上也被中间壁的材料充分地支撑，从而即使在力导入大的情况下这里也不会发生中间壁的损坏。

根据另一有利的实施例，固定器件是螺钉和/或钻孔，螺钉可以引入到所述钻孔中。同样可能的是，通过钻孔将螺纹切入到侧壁中。此外，可以使用自攻螺钉，所述自攻螺钉在旋入到中间壁、空心空间或凹槽中时将螺纹切入到中间壁中。

根据另一实施例，空腔型材是挤出型材，尤其是挤压型材和/或铝挤压型材。这种型材可以简单且成本低廉地制造并且具有小的重量。

在说明书、附图和权利要求书中给出了其他的优点和有利的实施方式。在此，尤其是说明书和附图中给出的特征组合纯粹是示例性的，从而这些特征也可以单独存在或以其他方式组合。

附图说明

下面参考附图中示出的实施例详细地描述本发明。在此，实施例和实施例中示出的组合纯粹是示例性的并且不应限定本发明的保护范围。本发明的保护范围仅由所附的权利要求书限定。

其中：

图1示出了根据本发明第一实施例的空腔型材的示意性剖视图；

图2示出了根据本发明第二实施例的空腔型材的示意性剖视图；和

图3示出了根据本发明第三实施例的空腔型材的透视图。

具体实施方式

下面，相同的元件用相同的附图标记标示。

图1示出了空腔型材1、尤其是经挤出的挤压型材1的横截面，其中，所述空腔型材1具有第一侧壁2和第二侧壁4，所述第一侧壁和第二侧壁通过底壁6相互连接。此外图1示出了，盖壁8与底壁6相对置地设置，所述盖壁也与侧壁2、4连接。

此外，由图1可以看出，空腔型材1具有一个中间壁12，所述中间壁与盖壁8和加强壁16连接，所述加强壁在侧壁2和侧壁4之间延伸。特别有利的是，壁2、4、12，或6和16彼此基本平行地取向。

对在侧壁2、4之间延伸的加强壁16替代或附加地，还可以在中间壁12和侧壁2或4之间设置其他的加强壁区段16-1、16-2，所述加强壁区段如示意性示出的那样也可以倾斜地延伸。

此外可从图1中看出，侧壁2、4和底壁6构成空心空间24，并且中间壁12、加强壁16、侧壁2、4和盖壁8分别形成空心空间26、28，这些空心空间确保空腔型材1整体构成为非常轻的构件。

此外图1示出，中间壁12的壁厚w这样确定尺寸，使得固定器件20可以引入到中间壁12中，以便将待固定的元件22固定在空腔型材1上。在这种情况下，该固定器件可以是螺钉，所述螺钉直接拧入到中间壁12中。然而也可能的是，仅在中间壁中构造螺纹或钻孔，所述螺纹或钻孔然后再与螺钉或其他类型的固定元件共同作用。因此，中间壁12承担螺纹套的功能任务，从而可以省去额外安装衬套或螺母。

为了将固定器件20特别好地保持在中间壁12中，特别优选的是，中间壁12的高度h至少是固定器件20的直径d的两倍、优选至少三倍或四倍。通过高度与直径的这种关系h/d>2可以确保，该固定器件被可靠地容纳在中间壁中并且即使在力导入大时也可以可靠地阻止固定器件20从所述空腔型材1中脱出或可靠地防止型材损坏。

此外，固定器件20或钻孔的直径d可在壁12的整个壁厚w上延伸，从而产生空心空间，所述空心空间在中间壁12侧面过渡到空心空间26、28中。在这种情况下，固定器件20的直径d例如可以选择为比可用的壁厚大至多30％。

替代地，固定器件20、尤其是钻孔或螺纹元件可以这样确定尺寸，使得固定器件20的直径d小于中间壁12的壁厚w。在此特别有利的是，在固定器件20侧面剩余原始壁厚w的至少15％(壁厚w2)。根据经验的剩余壁厚最小值例如在0.5mm的范围内。由此，仍然可以接收预期的力而不用担心固定器件脱出或破裂。壁厚当然可以适配于预期的载荷。

图2示出了另一优选实施例，其中，空腔型材1具有第一中间壁12和第二中间壁14，所述第一中间壁和第二中间壁与第一盖壁区段8-1或第二盖壁区段8-2连接。在这种情况下，第一和第二中间壁12、14与侧壁2、4相对置并且第一中间壁和第二中间壁彼此对置。在此，壁2、4、12、14彼此基本平行的取向也是特别有利的。

为了确保中间壁12、14相对于侧壁2、4的取向或者基本平行的走向，并且也为了在力导入大时不发生中间壁12、14的弯曲，空腔型材1此外还具有第一加强壁区段16-1和第二加强壁区段16-2，所述第一加强壁区段和第二加强壁区段使第一和第二中间壁12、14与配属的第一和第二侧壁2、4连接并支撑在第一和第二侧壁上。如图2中所示，加强壁16可以具有两个区段16-1、16-2，所述两个区段使侧壁2、4与相应的中间壁12、14连接，但是也可能的是，如图1所示，加强壁16构造为使两个侧壁2、4彼此连接的、连续的壁，中间壁12、14连接在所述加强壁上。同样也可能的是，加强壁区段16-1、16-2倾斜地延伸，或还存在其他的加强壁区段、尤其是支撑中间壁12、14的加强壁区段。

如从图2中可以看出，两个中间壁12、14在它们之间构成凹槽18，固定器件20如图2所示可以引入到所述凹槽中，以便将待固定的元件22固定在空腔型材1上。该凹槽18可以是敞开的(在两个加强壁区段的情况下)，或是封闭的，于是加强壁16例如形成凹槽底部。

在图2示出的实施例中，固定器件20几乎沿着凹槽18的整个深度延伸。然而也可能的是，使用较长的固定器件，所述较长的固定器件延伸直到空心空间24中。在敞开的凹槽18的情况下，固定器件可以容易地延伸到空心空间24中。然而如果凹槽18由一体的加强壁16封闭，则可以在加强壁16或者凹槽底部中设置开口、例如孔或钻孔，所述开口能够实现固定器件20穿过。这种开口例如在图3中示出。然而，固定器件20也可以直接拧入到加强壁16或者凹槽底部中或与加强壁或者凹槽底部共同作用。

为了确保固定器件20特别好地保持在凹槽18中，在该实施例中也特别优选的是，中间壁12、14的高度h至少是固定器件20的直径d的两倍、优选至少三倍或四倍。通过高度与直径的这种关系h/d>2可以确保，该固定器件被可靠地容纳在凹槽中并且在力作用大时也可以可靠地防止固定器件20从所述空腔型材1中脱出或可靠地防止型材损坏。

替代图2中示出的空腔型材(在该空腔型材中设置仅仅一个凹槽18来容纳固定器件20)，如图3所示，空腔型材1也可以具有连续的盖壁8和连续的加强壁16，从而凹槽18被限定为由中间壁12、14，加强壁16和盖壁8封闭的空心空间。为了将固定器件固定在该空腔型材上，所述固定器件可以直接旋拧穿过盖元件8，例如通过使用自攻螺钉，但是也可能的是，如图3中所示，将后来的钻孔施加到空腔型材1中，该钻孔延伸直到加强壁16(盲孔)或甚至延伸穿过加强壁16。

此外，类似于图1的实施例，该钻孔的直径d在凹槽18的整个净宽度b和壁12、14的厚度w上延伸，从而产生空心空间18，所述空心空间在中间壁12、14侧面过渡到空心空间26、28中。

替代地，固定器件20、尤其是钻孔或螺纹元件可以这样确定尺寸，使得固定器件20的直径d大于凹槽18的净宽度b但小于所述凹槽的净宽度和中间壁的壁厚w的总和。因此，适用b<d<(b+2w)。由此，中间壁12、14没有被打通，从而能够实现将固定器件20特别好地固定在凹槽18中。

在此特别有利的是，侧壁12、14的壁厚w的仅仅很小的部分由固定器件、尤其是钻孔或螺纹件覆盖，从而在固定器件的区域中也剩余中间壁12、14的足够大的壁厚w2。这在图1和2中示意性地示出，在图1和2中可以清楚地看到，在固定器件的区域中的壁厚w2与没有固定器件的壁厚w之间的比例使得即使在力导入大时也保留用于良好固定的足够的壁材料。由此，一方面可以提供固定器件在凹槽18中特别良好和足够的固定。然而同时在固定器件的侧面保留了足够的材料，以便例如防止打通中间壁12、14并且因此防止材料损坏。在这种情况下，尤其是优选约0.5mm的最小壁厚或固定器件的裕量。然而，这也可以根据应用和预期的力导入更厚地或更薄地实施。

因此，可以根据该型材的尺寸和固定器件的方案设定在所述凹槽中的可用的承载性的固定面和空腔型材的重量之间的最佳值，从而可以使用最少的材料来实现该固定的成本最佳值和重量最佳值。

总的来说，通过挤压型材的根据本发明的方案可以实现省去额外制造步骤、尤其是省去螺纹套的制造和安装，从而显著地降低了用于制造电池模块的固定可能性的成本。此外，通过根据本发明的挤出型材在相同或较小重量的情况下可以实现高的构件强度，因为不必使用额外的螺纹套并且因此可以避免材料的弱化。此外，该构件整体上大大地简化了。因此，借助于根据本发明的挤压型材，可以实现较少的材料使用和较低的重量并且因此实现较低的成本。

附图标记列表

1空腔型材

2、4侧壁

6底壁

8盖壁

8-1、8-2盖壁区段

12、14中间壁

16加强壁

16-1、16-2加强壁区段

18凹槽

20固定器件

22固定元件

24、26、28空心空间

b凹槽的净宽度

d固定器件的直径

h中间壁的高度或凹槽的深度

w中间壁厚度

w2在固定器件的区域中的中间壁厚度