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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsvorrichtung für eine Batterie in einem Kraftfahrzeug und auf ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Befestigungsvorrichtung.
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Obwohl auf beliebige Fahrzeuge anwendbar, wird die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf ein Personenkraftfahrzeug näher erläutert.
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Ein Kraftfahrzeug weist meist zumindest eine Batterie auf. Die Batterie dient beispielsweise dem Starten einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges mittels eines Elektromotors und dem Speichern von elektrischer Energie. Weiterhin werden mit der Batterie zahlreiche weitere elektrische Verbraucher wie beispielsweise ein Klimaanlagenkompressor oder eine Kraftstoffpumpe des Kraftfahrzeuges versorgt. Um den Erfordernissen hinsichtlich der Abgabe und der Speicherung von elektrischer Energie gerecht zu werden ist die Batterie als wiederaufladbarer Bleiakkumulator ausgebildet. Die Elektroden eines Bleiakkumulators bestehen aus Blei bzw. aus Bleiverbindungen, woraus ein hohes Gewicht der Batterie resultiert. Dieses hohe Gewicht kann dazu führen, dass im Falle eines Crashs des Kraftfahrzeuges, aufgrund der hohen auf die Batterie wirkenden Massenkräfte diese aus ihrer Verankerung losgerissen wird. Eine losgerissene Batterie kann alleine aufgrund ihrer hohen Masse enorme Schäden verursachen. Weiterhin wird als Elektrolyt in der Batterie Schwefelsäure eingesetzt, welche bei einem Austritt aus der Batterie schwere Verätzungen an Fahrzeuginsassen verursachen kann. Daher ist eine zuverlässige Befestigung der Batterie unabdingbar, wobei an die Befestigung die Anforderung zu stellen ist, dass auch im Crashfall die Batterie nicht aus ihrer Verankerung gerissen wird.
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Die
US 6,102,356 beschreibt demgemäß eine Befestigungsvorrichtung für eine Batterie in einem Fahrzeug, bei welcher die Batterie in einem wannenförmigen Batterieträger angeordnet ist und die Batterie mittels eines flexiblen aber im Wesentlichen undehnbaren Zurrgurtes, der sowohl die Batterie als auch den Batterieträger umschließt, befestigt ist. Der Zurrgurt weist ein Schloss auf, welches es ermöglicht den um die Batterie und den Batterieträger gelegten Zurrgurt zu schließen. An dieser Anordnung hat sich allerdings als nachteilig herausgestellt, dass der Zurrgurt nicht mit einer Vorspannung beaufschlagbar ist und es so beispielsweise durch Vibrationen in einem Motorraum des Fahrzeuges zu einem Lösen oder zumindest zu einem Lockern des Zurrgurtes kommen kann. Eine Crashsichere Befestigung der Batterie ist somit nicht gewährleistet.
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Die
JP 2004362826 A beschreibt eine Befestigungsvorrichtung für eine Batterie mit einem Batterieträger, welcher einen Fußbereich der Batterie umschließt, und mit einem Spannmittel in Form eines dehnbaren Spanngurtes. Der Spanngurt weist an seinen beiden Enden Metallösen auf, welche jeweils mit entsprechenden an einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Batterieträgers angeordneten Eingriffsabschnitten in Wirkverbindung stehen. Der dehnbare Spanngurt ist über eine Oberseite der Batterie geführt und legt diese kraftschlüssig in dem Batterieträger fest. Zur Montage des Spanngurtes wird dieser gedehnt und die Metallösen werden in die Eingriffsabschnitte des Batterieträgers eingehängt. Durch die Verwendung eines dehnbaren Materials für den Spanngurt ist zuverlässig eine Fixierung der Batterie gewährleistet da der Spanngurt nach der Montage unter einer Vorspannung steht. An diesem Lösungsansatz hat sich allerdings als nachteilig herausgestellt, dass die in dem Spanngurt erzeugte Vorspannung letztendlich nur durch die Materialeigenschaften des Spanngurtes vorgegeben ist und somit beispielsweise durch Materialermüdung oder durch eine Beschädigung des Materials, beispielsweise durch Benetzung mit Kraftstoff, nachlassen kann. Weiterhin ist bei sehr großen mechanischen Belastungen, beispielsweise im Falle eines Crashs des Fahrzeuges nicht gewährleistet, dass der dehnbare Spanngurt die Batterie sicher in der gewünschten Position hält, da bei der Auslegung der Wandstärke des Spanngurtes und des verwendeten Materials ein Kompromiss zwischen einfacher Montierbarkeit und erreichbarer Vorspannung in dem Spanngurt einzugehen ist. Somit ist auch mit diesem Lösungsansatz ein Crashsicheres Befestigen der Batterie nicht möglich.
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Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Befestigungsvorrichtung für eine Batterie zur Verfügung zu stellen, welche die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Befestigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst.
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Demgemäß ist eine Befestigungsvorrichtung für eine Batterie in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, mit: einer Trägereinrichtung zum Tragen der Batterie; einem Spannmittel, welches die Batterie zumindest abschnittsweise umschließt und mit einem ersten Endabschnitt an der Trägereinrichtung befestigt ist; und einer Spannanordnung, welche mit einem zweiten Endabschnitt des Spannmittels gekoppelt ist, ein Betätigungsmittel zum Einstellen einer Vorspannung in dem Spannmittel aufweist und den zweiten Endabschnitt des Spannmittels mit der Trägereinrichtung verbindet.
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Ferner ist ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Befestigungsvorrichtung vorgesehen.
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Die Grundidee der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Spannanordnung mit einem Betätigungsmittel vorzusehen, welches zum Einstellen der Vorspannung in dem Spannmittel dient. Somit ist eine zuverlässige Befestigung der Batterie gewährleistet, ohne dass die Vorspannung in dem Spannmittel von den Materialeigenschaften des Spannmittels abhängt. Weiterhin ist mittels der Spannanordnung in dem Spannmittel eine nahezu beliebig hohe Vorspannung erzeugbar, die nur durch die Materialeigenschaften des Spannmittels und durch die Stabilität der Batterie begrenzt ist.
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In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Befestigungsvorrichtung.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Trägereinrichtung einen Batterieträger auf, wobei der Batterieträger insbesondere eine Rahmenstruktur aufweist. Dies ermöglicht vorteilhaft einen leichten und steifen Aufbau der Trägereinrichtung.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Trägereinrichtung eine Batterieschale zur Aufnahme der Batterie auf, wobei die Batterieschale insbesondere zwischen dem Batterieträger und der Batterie angeordnet ist. Hierdurch ist die Batterie vor einer endgültigen Befestigung gegen ein Verrutschen geschützt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Batterieschale als integraler Bestandteil des Batterieträgers ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige und gewichtsoptimierte Herstellung der Trägereinrichtung.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der erste Endabschnitt des Spannmittels an einem ersten Befestigungspunkt der Trägereinrichtung kraft- und/oder formschlüssig befestigt, insbesondere verschraubt. Hierdurch ist eine sichere Kraftübertragung von dem Spannmittel auf die Trägereinrichtung gewährleistet, wodurch die Zuverlässigkeit der Befestigungsvorrichtung erhöht wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Spannanordnung ein mit dem zweiten Endabschnitt des Spannmittels gekoppeltes, insbesondere mit dem zweiten Endabschnitt des Spannmittels vernähtes, Spannelement auf, wodurch eine zuverlässige Kopplung des Spannmittels mit der Spannanordnung gewährleistet ist.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Spannelement derart ausgebildet ist, dass eine Stirnfläche des Spannelementes nach dem Einstellen einer Vorspannung in dem Spannmittel von der Trägereinrichtung beabstandet ist. Hierdurch ist stets die Aufrechterhaltung einer ausreichend großen Vorspannung gewährleistet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist das Betätigungsmittel der Spannanordnung einen Eingriffsabschnitt auf, welcher mit einem dazu komplementären Gegeneingriffsabschnitt eines zweiten Befestigungspunktes der Trägereinrichtung kraft- und/oder formschlüssig in Eingriff steht, wobei das Betätigungsmittel insbesondere als Gewindeschraube und der zweite Befestigungspunkt insbesondere als Gewindebohrung ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Montage der Befestigungsvorrichtung.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Spannanordnung ein Federelement zum Aufrechterhalten der einstellbaren Vorspannung in dem Spannmittel auf, wodurch ein Setzverlust des Spannmittel zuverlässig ausgeglichen wird. Dies erhöht die Betriebssicherheit der Befestigungsvorrichtung.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das Spannmittel als flexibles aber im Wesentlichen undehnbares Spannband, insbesondere als mit einem hochfesten Kunststoffgewebe gebildetes Spannband, ausgebildet. Aufgrund der materialbedingten Flexibilität und des geringen Gewichts des Spannbandes ergibt sich eine besonders einfache Montage desselben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Spannmittel an seinem ersten Endabschnitt zum Befestigen desselben an der Trägereinrichtung eine Öse oder einen mit dem ersten Endabschnitt vernähten Gurtendbeschlag auf, wodurch zuverlässig eine hohe Kraftübertragung von dem Spannmittel auf die Trägereinrichtung gewährleistet ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Figuren der Zeichnung näher erläutert.
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Von den Figuren zeigen:
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1 eine dreidimensionale Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Befestigungsvorrichtung für eine Batterie;
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2 eine Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung nach 1;
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3 eine Teilschnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Befestigungsvorrichtung für eine Batterie; und
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4 eine bevorzugte Ausführungsform eines Kraftfahrzeuges mit einer Befestigungsvorrichtung gemäß den 1 bis 3.
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In den Figuren der Zeichnung bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Befestigungsvorrichtung für eine Batterie wird anhand der 1 und 2 erläutert, auf die im Folgenden gleichzeitig Bezug genommen wird.
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Die 1 illustriert eine Befestigungsvorrichtung 1 für eine Batterie 2 zum Befestigen der Batterie 2 in einem Kraftfahrzeug. Die Befestigungsvorrichtung 1 weist bevorzugt eine Trägereinrichtung 31 zum Tragen der Batterie 2 auf. Die Trägereinrichtung 31 weist beispielsweise einen Batterieträger 3 auf, welcher bevorzugt mit einer tragenden Struktur des Kraftfahrzeuges wirkverbunden ist. Der Batterieträger 3 ist beispielsweise aus vier Trägerrohren 4 bis 7 in Form eines Batterierahmens 3 aufgebaut, wobei die Trägerrohre 4 bis 7 beispielsweise eine rahmenförmige Struktur des Batterierahmens 3 ausbilden. Die Trägerrohre 4 bis 7 sind beispielsweise als Rechteckrohre 4 bis 7, die mit einem Stahlwerkstoff gebildet sind, ausgebildet. Die Trägereinrichtung 31 weist ferner optional eine auf dem Batterieträger 3 angeordnete Batterieschale 8 zur Aufnahme eines Fußbereiches 9 der Batterie 2 auf. Die Batterieschale 8 ist bevorzugt zwischen der Batterie 2 und dem Batterieträger 3 angeordnet. Die Batterieschale 8 ist beispielsweise mit einem Stahlblech gebildet und mit dem Batterierahmen 3 verschraubt, verschweißt oder in einer anderen Art und Weise verbunden. Die Batterieschale 8 schützt beispielsweise die Batterie 2 vor einem Verrutschen in einer Querrichtung x und/oder in einer Längsrichtung y der Trägereinrichtung 31. Hierzu umgreift die Batterieschale 8 den Fußbereich 9 der Batterie 2 beispielsweise zumindest abschnittsweise. Beispielsweise ist die Batterieschale 8 integraler Bestandteil des Batterieträgers 3.
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Die Befestigungsvorrichtung 1 weist weiterhin bevorzugt ein Spannmittel 10 mit einem ersten Endabschnitt 11 und einem zweiten Endabschnitt 12 auf. Das Spannmittel 10 ist bevorzugt als flexibles aber im Wesentlichen undehnbares Spannband 10 ausgebildet. Bevorzugt ist das Spannmittel 10 mit einem hochfesten Kunststoffgewebe, beispielsweise mit einem Polyestermaterial gebildet. In einer alternativen Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung 1 ist das Spannmittel 10 beispielsweise als flexibles Metallband, insbesondere als flexibles Stahlband ausgeführt.
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Die Trägereinrichtung 31 weist bevorzugt einen ersten Befestigungspunkt 13 auf, an welchem der erste Endabschnitt 11 des Spannmittels 10 beispielsweise kraft- und/oder formschlüssig befestigt ist. Der erste Befestigungspunkt 13 ist beispielsweise an einem seitlichen Trägerrohr 7 des Batterieträgers 3 vorgesehen. Der erste Befestigungspunkt 13 ist beispielsweise an einer der Batterie 2 abgewandten Seitenfläche des Trägerrohrs 7 angeordnet. Der erste Befestigungspunkt 13 ist bevorzugt als Gewindebohrung 13 ausgebildet. Bevorzugt ist der erste Endabschnitt 11 des Spannmittels 10 mit dem ersten Befestigungspunkt 13 des Batterieträgers 3 mittels eines Befestigungsmittels 33 verschraubt oder vernietet. Zum Befestigen des ersten Endabschnittes 11 des Spannmittels 10 an dem ersten Befestigungspunkt 13 der Trägereinrichtung 31 weist der erste Endabschnitt 11 bevorzugt eine Öse 14 oder beispielsweise einen mit dem ersten Endabschnitt 11 vernähten Gurtendbeschlag 14 auf. Die Trägereinrichtung 31 weist weiterhin bevorzugt einen zweiten Befestigungspunkt 15 auf, welcher bevorzugt an einem weiteren Trägerrohr 6 oder an einer Verstärkungsstrebe 34 des Batterieträgers 3 angeordnet ist. Der zweite Befestigungspunkt 15 weist beispielsweise einen Gegeneingriffsabschnitt 16 auf. Der zweite Befestigungspunkt 15 ist bevorzugt als Gewindebohrung 15 und der Gegeneingriffsabschnitt 16 ist bevorzugt als Gewindegang 16 der Gewindebohrung 15 ausgebildet. Bevorzugt sind die beiden Befestigungspunkte 13, 15 der Trägereinrichtung 31 in der Querrichtung x voneinander beabstandet angeordnet, beispielsweise in einem Abstand zueinander, der in etwa einer sich in Querrichtung x erstreckenden Breite der Batterie 2 entspricht.
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Mit dem zweiten Endabschnitt 12 des Spannmittels 10 ist bevorzugt eine Spannanordnung 17 gekoppelt, welche zum kraftschlüssigen Festlegen der Batterie 2 an der Trägereinrichtung 31 unter Ausbildung einer mittels der Spannanordnung 17 in dem Spannmittel 10 eingestellten Vorspannung den zweiten Endabschnitt 12 des Spannmittels 10 mit der Trägereinrichtung 31 verbindet.
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Die Spannanordnung 17 weist bevorzugt ein Spannelement 18 auf, welches mit dem zweiten Endabschnitt 12 des Spannmittels fest verbunden ist. Insbesondere ist das Spannelement 18 mit dem zweiten Endabschnitt 12 des Spannmittels 10 vernäht. Das Spannelement 18 ist bevorzugt als Spannpratze 18 oder als Spanneisen 18 ausgebildet. Das Spannelement 18 weist im Wesentlichen eine quaderförmige Grundform auf, wobei beispielsweise an einer Oberseite 19 des Spannelementes 18 eine Öse 20 vorgesehen ist, um welche beispielsweise der zweite Endabschnitt 12 des Spannmittels 10 herumgelegt und beispielsweise in Form einer Schlaufe vernäht ist. Das Spannelement 18 weist weiterhin bevorzugt eine Ausnehmung 35, die beispielsweise als Durchgangsbohrung 35 ausgebildet ist, auf. Die Ausnehmung 35 ist bevorzugt in etwa mittig in dem Spannelement 18 angeordnet. Eine Mittelachse 22 der Ausnehmung 20 ist bevorzugt kollinear zu einer Mittelachse 23 des zweiten Befestigungspunktes 15 der Trägereinrichtung 31 angeordnet. Das Spannelement 18 kann weiterhin eine Nase 24 aufweisen, welche den Fußabschnitt 9 der Batterie 2 zumindest abschnittsweise umgreift und so beispielsweise die Batterie 2 bei einer Beschädigung des Spannmittels 10 in Position hält.
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Die Spannanordnung 17 weist weiterhin ein Betätigungsmittel 26, welches bevorzugt als Gewindeschraube 26 ausgebildet ist, auf. Das Betätigungsmittel 26 dient zum Einstellen einer Vorspannung in dem Spannmittel 10. Mittels einem Betätigen des Betätigungsmittels 26, d. h. durch ein Hinbewegen des Spannelementes 18 zu der Trägereinrichtung 31 wird in dem Spannmittel 10 eine definierte Vorspannung eingestellt. Mittels dieser Vorspannung wird die Batterie 2 an die Trägereinrichtung 31 angepresst und an derselben kraftschlüssig festgelegt. Das Betätigungsmittel 26 weist bevorzugt einen Eingriffsabschnitt 27 auf, welcher bevorzugt komplementär zu dem Gegeneingriffsabschnitt 16 des zweiten Befestigungspunktes 15 der Trägereinrichtung 31 ausgebildet ist und in diesen beispielsweise form- und oder kraftschlüssig eingreift. Eine Länge des Spannmittels 10 ist beispielsweise so bemessen, dass eine Stirnfläche 32 des Spannelementes 18 nach einem Einstellen der Vorspannung in dem Spannmittel 10 von der Trägereinrichtung 31 beabstandet ist. Beispielsweise ist die Stirnfläche 32 mit einem Abstand a von der Trägereinrichtung 31 beabstandet. Alternativ oder zusätzlich kann das Spannelement 18 derart ausgebildet sein, dass die Stirnfläche 32 des Spannelementes 18 nach dem Einstellen der Vorspannung in dem Spannmittel 10 von der Trägereinrichtung 31 beabstandet ist. Der Abstand a kann beispielsweise wenige Millimeter betragen.
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Zur Montage der Befestigungseinrichtung 1 wird zunächst die Batterie 2 auf der Trägereinrichtung 31 platziert. Das Spannmittel 10 wird zumindest abschnittsweise um die Batterie 2 herumgeführt und das Betätigungsmittel 26 der Spannanordnung 17 wird in Wirkeingriff mit dem zweiten Befestigungspunkt 15 der Trägereinrichtung 31 gebracht. Das heißt, das Betätigungsmittel 26 wird beispielsweise in den zweiten Befestigungspunkt 15 eingeschraubt. Mittels einem Betätigen des Betätigungsmittels 26, beispielsweise durch ein weiteres Einschrauben desselben in den zweiten Befestigungspunkt 15 wird in dem Spannmittel 10 die erforderliche Vorspannung eingestellt. Die Vorspannung wird beispielsweise durch elastische Materialeigenschaften des Betätigungsmittels 26 und/oder des Spannmittels 10 aufrechterhalten.
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Die 3 illustriert ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Befestigungsvorrichtung 1. Diese Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung 1 unterscheidet sich von der Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung 1 gemäß der 1 und 2 lediglich in der Ausführung der Spannanordnung 17.
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Die Spannanordnung 17 weist bevorzugt ein Federelement 28 auf, welches die Vorspannung in dem Spannmittel 10 zusätzlich erhöht und/oder aufrecht erhält. Das Federelement 28 ist beispielsweise zwischen dem zweiten Endabschnitt 12 des Spannmittels 10 und dem Spannelement 18 angeordnet. Das Federelement 28 ist mittels einem Betätigen des Betätigungsmittels 26 vorspannbar. Eine Kraftübertragung von dem Spannelement 18 auf das Spannmittel 10 erfolgt über das Federelement 28. Das Federelement 28 ist beispielsweise als Spiralfeder 28 oder als elastomere Feder 28 ausgebildet. Das Federelement 28 gleicht beispielsweise ein Setzen oder eine plastische Verformung des Spannmittels 10 aus. Das Federelement 28 kann alternativ beispielsweise integraler Bestandteil des Betätigungsmittels 26 sein. So kann das Federelement 28 beispielsweise als federelastisch verformbarer Schraubenschaft des Betätigungsmittels 26 ausgebildet sein.
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Die 4 illustriert eine bevorzugte Ausführungsform eines Kraftfahrzeuges 29 mit einer Befestigungsvorrichtung 1 gemäß den 1 bis 3.
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Die Befestigungsvorrichtung 1 mit der Batterie 2 ist beispielsweise in einem Motorraum 30 des Kraftfahrzeuges 29 angeordnet. Dadurch, dass das Spannmittel 10 die Batterie 2 zumindest abschnittsweise umschließt und an der Trägereinrichtung 31 kraftschlüssig festlegt, ist die Batterie 2 auch im Falle eines Crashs des Kraftfahrzeuges 29 sicher vor einem Verrutschen geschützt. Mittels der Befestigungsvorrichtung 1 wird zudem sogar bei einer Beschädigung der Batterie 2, beispielsweise bei einem Abbrechen des Fußabschnittes 9 oder bei einem Bersten der Batterie 2, diese sicher gehalten und so ein Umherfliegen von Einzelteilen der Batterie 2 zuverlässig verhindert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6102356 [0004]
- JP 2004362826 A [0005]
