用于将能量存储模块连接到模块承载件、特别是冷却元件的方法与流程

1.本发明涉及一种用于将能量存储模块连接到模块承载件、特别是冷却元件的方法，其中该能量存储模块借助于多个连接螺钉固定在模块承载件上，所述连接螺钉分别被旋入设置在模块承载件中的螺纹孔，在能量存储模块的底部和模块承载件的底部之间设有间隙，在所述间隙中引入导热物质，所述导热物质在对能量存储模块进行螺纹操作时由于间隙宽度的减小而以填充间隙的方式分布开。


背景技术：

2.电动汽车需要一个或多个能量存储器，也称为电池，这些能量存储器通常包括多个单独的能量存储模块。这些能量存储模块牢固地连接到模块承载件，特别是冷却元件，经由该冷却元件可以冷却能量存储模块。众所周知，例如参见ep 2 104 121 a1，将通常为糊状的导热物质引入到能量存储模块底部和模块承载件底部之间存在的间隙中，在上紧连接螺钉的情况下由于旋紧时引起的间隙宽度减少而将导热物质压紧。通常被称为“间隙填充物”的物质分布在整个间隙中，从而在能量存储模块的底部和模块承载件(特别是冷却元件)之间存在热耦合。能量存储模块的这种固定方式的问题在于，在拧紧螺钉时会发生软上紧，也就是说，螺钉头会稍微旋入例如能量存储器模块外壳的软表面。在此，虽然旋转运动被制动，但没有停止，从而最终扭矩增加较低，并且因此提供了“软”螺纹连接。因此，并非总是能够在所有螺纹连接上设置相同的拧紧率，并且存在返工的情况。此外，通过该系统经常只能设置较大的间隙。
3.此外，已知在这种能量存储器的工厂生产中使用公差补偿元件，这些公差补偿元件被放置在能量存储模块和模块承载件之间，并且被相应的连接螺钉穿过。这种公差补偿元件是由两部段组成的部件，其包括固定在模块承载件上的第一部段和与连接螺钉协同作用并逆着旋入方向移动，在连接位置中贴靠在能量存储模块上的第二部段。这种公差补偿元件的设置使得能够实现最小的间隙，其中在该已知方法中，不是通过螺纹连接，而是经由施加大约10kn的压力的压力机来压紧导热物质。在压紧之后，为了最终固定已被压紧的能量存储模块，使用连接螺钉，其中在旋入连接螺钉时，将公差补偿元件的第二部段旋出，并在达到固定终端位置时连接螺钉打滑。
4.虽然可以在工厂选择这种连接技术，但不能在小型车间/手工作坊选择，因为那里没有相应的压力机。如果尝试使用这种公差补偿元件和普通的连接螺钉来拧紧能量存储模块并同时压紧物质，则不会导致物质的完全分布，因为公差补偿元件会冻结在开始拧紧时出现的间隙，因为第二部段在拧紧时会离开第一部段，并且一旦它贴靠在能量存储模块的底部上，就会限制进一步的压紧运动。


技术实现要素：

5.因此本发明要解决的技术问题是，提出一种用于将能量存储模块连接到模块承载
件、特别是冷却元件的改进方法，该方法尤其也可以在小型车间中进行。
6.为了解决这个问题，在根据本发明的开头提到的类型的方法中提出，在能量存储模块和模块承载件之间设置有多个公差补偿元件，这些公差补偿元件各自具有固定在模块承载件上的第一部段以及与连接螺钉协同作用并逆着旋入方向移动的第二部段，该第二部段在连接位置中贴靠在能量存储模块上，首先利用不与第二部段协同作用的压紧螺钉以如下方式将对能量存储模块进行螺纹操作，使得间隙的宽度减小并且所述物质以填充间隙的方式分布，然后取下压紧螺钉，使用连接螺钉并将使之旋动，所述连接螺钉与第二部段协同作用并使所述第二部段从第一部段旋出，直到所述第二部段贴靠在能量存储模块上。
7.在根据本发明的方法中，通过旋入专用的压紧螺钉来压紧物质，这些压紧螺钉构造为使得虽然能量存储模块在拧紧时抵靠模块承载件移动并压紧物质，但是同时在压紧螺钉与公差补偿元件的相应的第二部段之间没有机械的协同作用。也就是说，这些压紧螺钉仅用于将能量存储模块初始旋紧到模块承载件上，仅用于压紧物质，但不能在激活公差补偿元件的情况下将能量存储模块最终固定在模块承载件上。为此，设置实际的连接螺钉，这些螺钉代替压紧螺钉被旋紧，并且如先前通常使用的那样，该连接螺钉具有相应的螺纹部段，该螺纹部段一方面可以被旋入模块承载件一侧的螺纹孔中，另一方面，与第二部段配合使用以使之被旋出并抵靠模块底部运行。
8.因此，通过使用专用的压紧螺钉，可以在小型车间现场施加所需的较大的力，这是使能量存储模块足够有力力地抵靠到模块承载件并挤压物质、从而使物质完全填充间隙地分布所必不可少的，同时不会由公差补偿元件阻碍该运动或压紧，因为没有操作公差补偿元件。
9.为了使之成为可能，在本发明的进一步改进方案中，每个压紧螺钉可以具有螺纹部段，该螺纹部段的长度被确定为使得其可以被毫无问题地旋入模块承载件侧的螺纹孔中。直径减小的柄部段与该螺纹部段相邻。该减小的直径尤其在柄部段穿过公差补偿元件的区域中给出。减小的柄直径的尺寸设计为使得压紧螺钉不会与公差补偿元件的第二部段协同作用，因此即使压紧螺钉被旋入并拧紧，压紧螺钉也不会被操作。因此为了压紧，相应地使压紧螺钉穿过贯通部，并相对于模块承载件侧的螺纹孔定位，所述贯通部位于能量存储模块的壳体中或者位于相应在其上的、覆盖能量存储模块的盖件中。拧紧压紧螺钉时，螺钉头抵靠能量存储模块或固定盖的顶部运行，因此，随着螺钉逐步拧紧，能量存储模块被压在模块承载件上，从而以增加旋紧将能量存储模块压靠在模块承载件上，并压缩物质。该旋紧一直持续到确保物质被完全压紧并分布开，这一点例如在如下情况下实现：达到所需的旋紧扭矩从而在此定义了相应的间隙设置，或者通过模块侧的间隙填充物质出口等实现。
10.下一步，松开压紧螺钉，将连接螺钉，常见的标准紧固螺钉穿过贯通部插入，并旋入螺纹孔中。这可能会导致进一步的轻微挤压。但是，在任何情况下，公差补偿元件的第二部段都会被操作并旋出，且抵靠能量存储模块的底部运行，从而公差补偿元件在模块承载件和能量存储模块之间形成支撑。当到达这个终端位置时，每个连接螺钉都打滑，也就是说，一直到连接螺钉到达其终端位置第二部段都不再进一步旋出。该模块被紧固，但同时物质完全分布开。
11.显然，这种方法可以在小型车间中毫无问题地被执行，因为使用压紧螺钉可以进行牢固的压紧，可以设定很小的间隙宽度，这是因为可以施加很高的拧紧力并且同时公差
补偿元件不对间隙宽度造成限制。
12.如上所述，每个公差补偿元件以第二部段与连接螺钉协同作用。因此，每个公差补偿元件可以在第二部段中有利地具有与连接螺钉协同作用的弹簧元件，其中当第二部段贴靠在能量存储模块上时连接螺钉在弹簧元件内部打滑或不再与弹簧元件接触。因此，该弹簧元件是带动元件，该带动元件暂时与连接螺钉协同作用，直到连接螺钉打滑或不再与弹簧元件接触为止。
13.为了将每个公差补偿元件固定在模块承载件上，每个补偿元件的第一部段有利地具有螺纹部段，第一部段以该螺纹部段旋入设置在模块承载件上的螺纹孔中，第二部段相对于第一部段处于一预定的位置中。也就是说，公差补偿元件可以简单地旋入模块承载件侧的螺纹孔中并固定在其中。同时，相对于第一部段进行调整第二部段，使得第二部段相对于第一部段占据已定义的位置。第二部段可以以外螺纹部段旋入第一部段的内螺纹孔中，从而在旋入连接螺钉时可通过该连接螺钉使第二部段旋出，为此目的，螺纹逆着旋入方向上升。
14.任何期望的模块承载件都可以用作模块承载件，但是优选地是冷却元件，例如相应的冷却板等，经由该冷却元件来耗散在能量存储模块运行期间产生的热量。
附图说明
15.根据下面所述实施例，以及根据附图得出本发明的其他优点和特征。这里：
16.图1示出在利用压紧螺钉压紧前模块承载件上能量存储模块的原理图，
17.图2示出在使用压紧螺钉压紧后的、根据图1的布置，
18.图3示出在压紧螺钉被替换为连接螺钉后的、根据图2的布置，
19.图4示出在螺纹连接的过程中的、公差补偿元件和压紧螺钉的原理图，以及
20.图5示出在螺纹连接的过程后的、公差补偿元件和连接螺钉的原理图。
具体实施方式
21.图1示出能量存储模块1和模块承载件2，例如冷却板3，该模块承载件具有两个侧壁4以及两个壁部段5，在这些壁部段上布置多个公差补偿元件6，这里示出了两个，下面将对这些公差补偿元件进行详细描述。每个公差补偿元件6具有第一部段，该第一部段在相应的壁部段5上，例如旋入到合适的螺纹孔中并被固定在其中。此外，每个公差补偿元件6具有第二部段，该第二部段可以经由螺纹连接而相对于第一部段被旋动，并在设置连接螺钉时从第一部段旋出。
22.能量存储模块2本身具有壳体7，在所示的示例中，两个壳体部段8设置在该壳体上，这些壳体部段具有相应的贯通部9，在所示的示例中，压紧螺钉10穿过该贯通部。压紧螺钉10各自具有在一端形成的螺纹部段11，该螺纹部段旋入壁部段5上的螺纹孔12中。如图1清楚所示，与螺纹部段11相邻的是直径减小的柄部段13。该柄部段位于压紧螺钉10的穿过公差补偿元件6的区域中。在所示的示例中，该减小的柄部段直径一直保持到螺钉头14。
23.此外还可以看出，在能量存储模块的壳体7的底部16与模块承载件2或冷却元件3的底部17之间形成有间隙15。在该间隙中，引入导热物质18的接缝部，该导热物质应当被压缩以使之在该间隙中分布(均匀)。
24.这是通过拧紧压紧螺钉10来实现的。该过程在图2中示出。压紧螺钉10利用螺纹部段11被旋入螺纹孔12中，使得贴靠在壳体部段8的上侧上的螺钉头14使能量存储模块1向模块承载件2运动。如图2所示，这导致间隙15的宽度的显着减小和物质18的压紧。
25.图2还示出了两个公差补偿元件6保持完全不被操作，也就是说，公差补偿元件16的第二部段不相对于第一部段移动。在组装位置中，在公差补偿元件6与相应的壁部段8之间留有狭窄的间隙19。
26.在图3所示的下一步骤中，再次取下压紧螺钉10并且将连接螺钉20旋入。所述连接螺钉20具有连续的螺纹部段21，即螺杆，该螺杆一方面被旋入螺纹孔12中，另一方面由于其直径而与第二部段协同作用，使得第二部段被从第一部段被旋出，直到该第二部段贴靠在相应壁部段的下侧。这种情况在图3中示出，其中一方面分别示出了公差补偿元件的第一部段22，该第一部段在其旋动位置方面不动地保持在壁部段5上，而第二部段23沿轴向看从第一部段22旋出。
27.在旋出的情况下，第二部段23移动到抵靠壳体部段8，这引起在此之前与第二部段协同作用的螺纹部段21现在相对于第二部段打滑，因此第二部段23从第一部段22旋出，并且因此第二连接螺钉20可以被略微地进一步旋入，直到到达最终组装位置，这例如可以通过检测相应的上紧扭矩来确定。
28.图4示出了具有其第一部段22和第二部段23的公差补偿元件6的更详细的视图。第一部段22被插入，例如旋入到形成在模块承载件2上的容纳部24中。在该容纳部24的延伸部中形成有螺纹孔12，压紧螺钉10的螺纹部段11以及连接螺钉20的螺纹部段21被旋入该螺纹孔中。
29.此外，示出了第一部段22的内螺纹孔25和第二部段23的外螺纹部段26，也就是说，两者可以相互螺纹连接。第二部段23具有端侧周向凸缘27，在最终组装位置中该第二部段利用该周向凸缘贴靠在相应的壳体部段8的下侧。
30.弹簧元件29容纳在第二部段23的通孔28中，该弹簧元件能够在连接螺钉20旋入时与螺纹部段21协同作用。这里，如上所述，第二部段23与旋入方向相反地被带动，也就是说，第二部段23被从第一部段22旋出，如下所述。
31.在根据图4的设计方案中，旋入压紧螺钉10。可以看出，虽然螺纹部段11接合在内螺纹孔12中，因此可以进行旋紧，因此可以将能量存储模块1拉向模块承载件2。然而，可以看出直径减小的柄部段13不与弹簧元件29协同作用，从而第二部段23不移动，无论将压紧螺钉10旋入多深都是如此。
32.而根据图5的情况则不同，在此旋入的是连接螺钉20。该连接螺钉被插入，并以螺纹部段21旋入螺纹孔12中。而与这种旋动运动同时出现的是螺纹部段21与弹簧元件29之间的协同作用，使得第二部段23运动，并且由于第一部段和第二部段22、23之间的螺纹连接的螺纹升程而逆着旋入方向从第一部段22旋出，如图5清楚地所示。这一直持续到周向凸缘27贴靠在相应的壁部段8的下侧为止。然后，第二连接螺钉20或螺纹部段21打滑/脱扣，也就是说，与弹簧元件29的夹紧作用不再起作用，并且可以最终上紧连接螺钉20。
33.可以看出，根据本发明的固定系统一方面使得可以仅通过螺纹连接，即通过使用压紧螺钉，以足够高的力将能量存储模块1相对模块承载件2旋紧，从而可以压紧物质18，并可以实现非常窄的间隙宽度。同时，通过接下来将压紧螺钉更换为连接螺钉，紧固系统还可
以操作所设定的、直到这时仍未操作的公差补偿元件，并近似于在相应的壁部段5和壳体部段8之间形成支撑，从而也在这里补偿可能的剩余间隙。