具有螺栓未对准特征的定位器紧固件的制作方法

本公开涉及一种紧固件组件，尤其涉及一种用于组装机动车辆的电池组的紧固件组件。

背景技术：

现今的许多机动车辆被配置为由电机而不是由内燃机进行驱动，或者除内燃机之外还由电机进行驱动。这样的车辆包括混合动力电动车辆(hev)、插电式混合动力电动车辆(phev)和电动车辆(ev)。这样的车辆通常设置有高电压电池组，以存储电能供将来消耗。

技术实现要素：

根据本公开的一种紧固件组件包括螺柱和螺母。螺柱具有近端和远端，主体位于所述近端和远端之间。螺柱还具有从所述近端延伸到所述远端的中心轴线。所述近端具有连接到表面的凸缘。所述主体具有位于所述远端处的通向孔的空腔。螺母保持在所述空腔内。螺母绕中心轴线的旋转被抑制。

根据第一实施例，所述主体包括与所述空腔连通的狭槽，所述螺母包括凸舌。在这样的实施例中，所述凸舌与所述狭槽接合，以抑制所述螺母相对于所述中心轴线的旋转。

根据第二实施例，所述空腔的内部容积大于所述螺母的体积，使得所述螺母能够相对于所述中心轴线枢转。

根据第三实施例，所述紧固件组件还包括围绕所述螺柱的远端设置的盖。所述盖将所述螺母保持在所述空腔中。在第一变型中，所述远端具有外螺纹部分，所述盖具有内螺纹部分，所述外螺纹部分与所述内螺纹部分接合。在第二变型中，所述盖通过钎焊或粘合剂连接到所述远端。

根据本公开的一种组装机动车辆的方法包括：提供用于组装的第一部件、用于组装的第二部件、定位销和紧固件。所述第二部件具有尺寸适于容纳所述销的开口。所述销具有第一端和第二端，中心轴线从所述第一端延伸到所述第二端。所述销还包括靠近所述第二端的凹腔和保持在所述凹腔内的螺母。所述螺母相对于所述中心轴线旋转地固定。该方法还包括：将所述第一端连接到所述第一部件，使得所述第二端从所述第一部件突出。该方法还包括：将所述第二端插入到所述开口中，以将所述第二部件相对于所述第一部件定位在期望的位置。该方法还包括：将所述紧固件组装到所述螺母，以将所述第二部件相对于所述第一部件保持在期望的位置。

根据第一实施例，所述销包括位于所述第一端处的焊接凸缘。在这样的实施例中，将所述第一端连接到所述第一部件包括将所述焊接凸缘焊接到所述第一部件。

根据第二实施例，所述凹腔的内部容积大于所述螺母的外部体积，使得所述螺母能够相对于所述中心轴线枢转。

根据第三实施例，提供销包括将螺母设置在所述凹腔中以及将盖组装在所述第二端上。根据该实施例的变型，将盖组装在所述第二端上可包括将所述盖螺纹连接到所述第二端上和/或通过钎焊或粘合剂将所述盖连接到所述第二端。

根据第四实施例，所述销包括与所述凹腔连通的狭槽，所述螺母包括凸舌，所述凸舌与所述狭槽接合以抑制螺母相对于中心轴线的旋转。

根据第五实施例，第一部件包括电池组壳体，第二部件包括电池组。

根据本公开的一种电池组组件包括具有安装孔的电池组、电池组壳体和安装螺柱。所述安装螺柱具有连接到所述壳体的第一端和从所述壳体突出的第二端。所述第二端插入到所述安装孔中。所述螺柱具有从所述第一端延伸到所述第二端的中心轴线。所述螺柱具有位于所述第二端的通向孔的凹腔，螺母保持在所述凹腔内。所述螺母绕所述中心轴线旋转地固定。所述电池组组件还包括紧固件，所述紧固件连接到所述螺母以将所述电池组保持在所述壳体中。

根据第一实施例，所述螺柱包括与所述凹腔连通的狭槽。此外，所述螺母包括凸舌，所述凸舌与所述狭槽接合，以抑制所述螺母相对于所述中心轴线的旋转。

根据第二实施例，所述凹腔的内部高度大于所述螺母的外部高度，使得所述螺母可相对于中心轴线枢转。

根据第三实施例，所述电池组组件还包括围绕所述螺柱的第二端设置的盖，以将所述螺母保持在所述凹腔中。在第一变型中，所述第二端具有外螺纹部分，所述盖具有内螺纹部分，其中，外螺纹部分与内螺纹部分接合。在第二变型中，所述盖通过钎焊或粘合剂连接到所述第二端。

根据本公开的实施例提供了许多优点。例如，本公开提供了一种结合定位销和安装螺母的效用的紧固件组件，从而节省了空间。此外，本公开提供了一种具有能够接纳偏心紧固件的螺母的紧固件组件。

通过下面结合附图对优选实施例进行的详细描述，本公开的上述优点和其他优点和特征将显而易见。

附图说明

图1示出了根据现有技术的电池组组件的截面图；

图2示出了根据本公开的电池组组件的截面图；

图3a至图3d示出了根据本公开的定位器螺柱紧固件组件的第一实施例的各种视图；

图4a至图4d示出了根据本公开的定位器螺柱紧固件组件的第二实施例的截面图；和

图5是示出了根据本公开的组装机动车辆的部件的方法的流程图。

具体实施方式

根据需要，在此公开本发明的详细实施例；然而，应理解，公开的实施例仅为本发明的示例，本发明可以以各种可替代的形式实施。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。

在hev、phev和bev的设计中，增加电池容量的需求必须与车辆的封装约束相平衡。因此，用于高电压电池组的相对有限的车辆封装罩(packageenvelope)使得期望增加电池组设计的能量密度。

与高电压电池组相关联的一个挑战是为定位器和用于电池组的内部部件的附连特征提供空间。附连特征必须提供足够的工具间隙，并确保足够的支承表面和螺纹啮合。

现在参照图1，以截面示出了使用传统安装特征的示例性电池组组件10。电池组12包括多个电池单元。凸缘14从电池组12的侧部延伸。凸缘14具有第一紧固件孔16。安装支架18具有第二紧固件孔20。第二紧固件孔20的尺寸和位置对应于第一紧固件孔16的尺寸和位置。螺母22焊接到第二紧固件孔20的下侧表面。此外，定位销(在该视图中未示出)从安装支架18的内表面突出。凸缘14中的对应的孔与定位销对准，并且定位销插入到凸缘14中的孔中，以确保电池组12相对于安装支架18适当定位。紧固件(未示出)拧入到螺母22中，以将凸缘14紧固到安装支架18。然后将电池组12设置在壳体24中。随后可以将安装支架18紧固或焊接到壳体24。设置凸缘14和安装支架18是因为：否则会由于电池组12在壳体24内的相对紧密的封装，而没有足够的工具间隙来将电池组12直接紧固到壳体24。

这种布置提供了电池组12相对于壳体24的合意的定位，还提供了电池组12与壳体24的合意的附接。然而，安装支架18从电池组12的侧壁延伸了距离a。距离a基于特定应用而变化，但是(如下面将讨论的)使电池组组件10增加了大量的宽度。而且，在电池组12的相对侧使用了额外的安装支架18。此外，许多车辆包括并排配置的至少两个电池组组件10。因此，由于安装支架18而增加的总宽度可能是4a或更大。

现在参照图2，示出了根据本公开的电池组组件30。电池组组件30包括电池组32。安装孔34设置在电池组32的端部。电池组32设置在壳体36内。安装螺柱38设置在壳体36内。安装螺柱38用作定位销和紧固件接纳器两者，如将在下面进一步详细讨论的。在将电池组32组装到壳体36中期间，将安装孔34与安装螺柱38对准，并且将安装螺柱38插入到安装孔34中。然后可使用紧固件40将安装孔34固定到安装螺柱38，并且因此将电池组32固定在壳体36内。

安装孔34从电池组32的端部延伸距离b。尽管距离b可取决于特定应用，但是距离b可比传统设计的距离a小15mm至30mm。此外，类似的安装孔和安装螺柱布置位于电池组组件30的相对侧。因此，在具有并排布置的两个电池组组件30的机动车辆中，根据本公开的实施例可节省高达120mm的宽度。

作为另外的优点，根据本公开的实施例消除了安装到安装支架18的下侧的螺母22，因此也节省了垂直空间。根据配置，可节省大约12mm至15mm的垂直空间。

由于根据本公开的实施例在水平和垂直方向上都提供了显著的空间节省，因此这些实施例可使得更大的电池组能够被使用，或者使得车辆能够被制造得更小或者两者。

现在参照图3a至图3b，更详细地示出了安装螺柱38。安装螺柱38具有沿着中心轴线z从近端44延伸到远端46的细长的主体42。焊接凸缘48从近端44延伸。近端44可通过将焊接凸缘48焊接到壳体壁50而被固定到壳体壁50。至少一个通道52沿着主体42的至少一部分延伸。具有至少一个凸舌(tang)56的螺母54保持在主体42内并靠近远端46。凸舌56与通道52接合，以抑制螺母54绕中心轴线z的旋转。

现在参照图3c，以截面示出了安装螺柱38。在该实施例中，主体42包括围绕内套筒60延伸并保持内套筒60的外套筒58。外套筒58和内套筒60两者均大体上沿着中心轴线z延伸。外套筒58和内套筒60均为具有沿着中心轴线z延伸的中心孔的中空构件。外套筒58可通过各种已知的技术(诸如，粘合剂、钎焊、紧固件、螺纹连接或任何其它合适的技术)连接到内套筒60。

在近端44处，焊接凸缘48从外套筒58的外周延伸。焊接凸缘48可以是与外套筒58接合的单独的部件，或者可以是外套筒58的一体形成的特征。

在远端处，盖62设置在外套筒58的开口端处。盖62部分地闭合外套筒58的开口端，同时留出敞开的孔64以接纳紧固件40。在该实施例中，盖62具有锥形轮廓以帮助相对于安装螺柱38定位安装孔。在其它实施例中，可使用其它轮廓形状，诸如设置具有相对平坦的上表面的盖。

外套筒58沿着中心轴线z的长度超过内套筒60的长度。因此，凹腔或空腔66形成在远端处，位于内套筒60的端部和盖62的内表面之间的空间中。螺母54被保持在空腔66内并被定位为接纳紧固件40。

在优选的实施例中，空腔66的容积超过螺母54的体积，例如，空腔66的内部高度大于螺母54的高度。因此，如图3d所示，螺母54可相对于中心轴线z枢转。因此，螺母54可容纳相对于中心轴线z偏离中心或偏离轴线插入的紧固件40。由于如图2所示，用于组装电池组的紧固件可能相对较长，因此紧固件头部处相对较小的未对准可能导致紧固件尖端处的实质性未对准。因此，图3a至图3d所示的紧固件组件容纳未对准的紧固件的能力有助于鲁棒性和易组装性。

参考图4a至图4d，示出了根据本公开的紧固件组件的替代实施例。在该实施例中，安装螺柱70从近端72延伸到远端74。安装螺柱70包括外套筒76和内套筒78，两者都大体上沿着中心轴线z延伸。外套筒76和内套筒78均为具有沿着中心轴线z延伸的中心孔的中空构件。近端72(例如)通过焊接凸缘(在该视图中未示出)连接到壳体壁80。内套筒78的高度超过外套筒76的高度，使得在近端72处内套筒78被保持在外套筒76内，并且在远端74处内套筒78从外套筒76突出。外套筒76可通过各种已知的技术(诸如，粘合剂、钎焊、紧固件、螺纹连接或任何其它合适的技术)连接到内套筒78。在替代实施例中，外套筒76和内套筒78形成为一体件。内套筒78靠近远端74设置有外螺纹部分82。

在远端74处，在内套筒78中设置有凹腔或空腔84。螺母86被保持在空腔84中。图4b示出了图4a的详细视图a-a，如图4b所示，空腔84的轮廓和螺母86的轮廓对应以抑制螺母86围绕中心轴线z的旋转。

具有内螺纹部分90的可移除的盖88通过与外螺纹部分82接合而组装到远端74上。可移除的盖88部分地闭合内套筒78的开口端，同时留出敞开的孔92以接纳紧固件94。可移除的盖88将螺母86保持在空腔84内。

在优选实施例中，空腔84的容积超过螺母86的体积，例如，空腔84的内部高度大于螺母86的高度。因此，如图4c所示，螺母86可相对于中心轴线z枢转。因此，如图4c所示，螺母86可容纳相对于中心轴线z偏离中心或偏离轴线插入的紧固件94，同时产生合意的组装(如图4d所示)。如上面参照图3a至图3d所讨论的，容纳未对准的紧固件的这种能力可提高组件的鲁棒性。

对以上所述进行变型当然是可能的。作为示例，在图4a至图4d所示的实施例的变型中，可移除的盖可通过钎焊或粘合剂而非螺纹连接被固定到内套筒78，或者除螺纹连接之外还可通过钎焊或粘合剂被固定到内套筒78。

现在参照图5，以流程图的形式示出了根据本公开的组装机动车辆的部件的方法。如框100所示，提供紧固件、用于组装的第一部件和用于组装的第二部件。第二部件具有定位孔。如框102所示，第一部件和第二部件可以分别是电池组和壳体。

如框104所示，提供定位销。定位销具有第一端、第二端和靠近第二端的凹腔。凹腔用于保持螺母。如框106所示，提供步骤可包括将螺母设置在凹腔中，以及将盖组装在第二端上。盖可通过螺纹连接、钎焊、粘合剂或其它合适的技术进行组装。

如框108所示，将定位销的第一端连接到第一部件。第二端从第一部件突出。如框110所示，所述连接可包括在销的第一端焊接焊接凸缘，所述焊接凸缘焊接到第一部件。

如框112所示，将定位销的第二端插入到定位孔中，以将第二部件相对于第一部件定位和保持在期望的位置。

然后，如框114所示，将紧固件接合到螺母，以将第二部件保持在期望的位置。

可以看出，本公开提供了一种结合定位销和安装螺母的效用的紧固件组件，从而节省了空间。此外，本公开提供了一种具有能够容纳偏心的紧固件的螺母的紧固件组件，从而提高了鲁棒性和易使用性。

尽管上文主要针对电池组组件讨论了紧固件组件，但是应当注意，当在其它应用中使用时，根据本公开的实施例可提供类似的益处。

虽然上文描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。更确切地，说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种变化。此外，可组合各个实施的实施例的特征以形成本发明的进一步的实施例。