DE102013218811A1

DE102013218811A1 - Anordnung zur Lagerung mindestens eines, in einer Aufnahmevorrichtung angeordneten Antriebsenergiespeichers in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102013218811A1
Application number: DE201310218811
Authority: DE
Inventors: Philipp Marcks; Verena Martin; Manfred Helm; Jürgen Cordes; Manuel Hentrich; Thorsten Lahmann; Ansgar Wagner; Matthias Goepfert; Fabian Reder
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2015-03-19
Anticipated expiration: 2033-09-20
Also published as: DE102013218811B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung mindestens eines, in einer Aufnahmevorrichtung angeordneten Antriebsenergiespeichers in einem Kraftfahrzeug. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Lagerung eines in einer Aufnahmevorrichtung angeordneten Antriebsenergiespeichers für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, die ein großes Vorrichtungsvolumen ermöglicht und gleichzeitig eine hohe Sicherheit in einem Crashfall gewährleistet. Gemäß einer erfindungsgemäßen Anordnung (10) zur Lagerung mindestens eines, in einer Aufnahmevorrichtung (12) angeordneten Antriebsenergiespeichers (14) in einem Kraftfahrzeug ist die Aufnahmevorrichtung (12) um einen zentralen Anbindungspunkt (26) des Kraftfahrzeugs drehbar gelagert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung mindestens eines, in einer Aufnahmevorrichtung angeordneten Antriebsenergiespeichers in einem Kraftfahrzeug. Als Antriebsenergiespeicher werden insbesondere Batterien zur Bereitstellung von Antriebsenergie für das Kraftfahrzeug verstanden. Solche Batterien werden teilweise auch als Traktionsbatterien bezeichnet. Als Aufnahmevorrichtung dienen in diesem Fall meist geschlossene Gehäuse, die auch als Batterieboxen oder Batteriekästen bezeichnet werden.
Aus DE 10 2012 007 814 A1 ist ein Fahrzeug mit zumindest einem außerhalb eines Fahrzeuginnenraumes angeordneten pyrotechnischen auslösbaren Energieabsorptionselement bekannt, das bei einer erfassten, dem Fahrzeug bevorstehenden Kollision oder bei einer Kollision auslösbar und zur Entfaltung mit einem Gas beaufschlagbar ist. Dieses Energieabsorptionselement ist als entfaltbarer Metall- und/oder Kunststoffhohlkörper ausgebildet. Das Element soll insbesondere im Frontbereich von Fahrzeugen zum Schutz von Einbauteilen, wie z.B. Kühlmodulen, angeordnet sein. Die DE 10 2012 007 814 A1 nimmt keinen Bezug auf Fahrzeuge mit Antriebsenergiespeichern.
Aus DE 10 2010 050 826 A1 ist eine Anordnung eines als Traktionsbatterie bezeichneten Antriebsenergiespeichers bekannt, gemäß welcher der Antriebsenergiespeicher zwischen längs verlaufenden, seitlichen Schwellern am Unterboden des Fahrzeugaufbaus und mit einem definierten Abstand zu den Schwellern in einer als Batteriekasten bezeichneten Aufnahmevorrichtung gelagert ist, wobei der Antriebsenergiespeicher zwischen Vorder- und Hinterachse zentral im Fahrzeug angeordnet und durch in einem Seitencrash wirksame Deformationelemente zusätzlich vor Beschädigung geschützt ist.
Aus EP 1 992 513 A1 ist eine Anordnung eines Antriebsenergiespeichers in einem Fahrzeug bekannt, gemäß welcher der Antriebsenergiespeicher in einem Gehäuse im Bereich einer Fahrzeugachse angeordnet ist. Das Gehäuse ist über im Bereich der Außenseiten des Gehäuses angreifende Sicherungselemente mit ebenfalls seitlichen Tragstrukturen verbunden, wobei es die Verbindung ermöglichen soll, dass der Antriebsenergiespeicher zusammen mit der Aufnahmevorrichtung bei Einwirkung äußerer Kräfte verschwenkbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Lagerung eines in einer Aufnahmevorrichtung angeordneten Antriebsenergiespeichers für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, die ein großes Volumen ermöglicht und gleichzeitig eine hohe Sicherheit in einem Crashfall gewährleistet.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Lagerung mindestens eines, in einer Aufnahmevorrichtung angeordneten Antriebsenergiespeichers in einem Kraftfahrzeug ist die Aufnahmevorrichtung um einen zentralen Anbindungspunkt drehbar gelagert. Eine Aufnahmevorrichtung im Sinne der Erfindung ist dabei jede den Antriebsenergiespeicher aufnehmende und diesen umgebende, formstabile Schutzstruktur. Aufnahmevorrichtungen sind insbesondere geschlossene Gehäuse bzw. sogenannte Batterieboxen/Batteriekosten für eine Traktionsbatterie. Aufnahmevorrichtungen sind aber auch Gasflaschenhalterungen, welche aus Gestängen bestehen können und somit keinen abgeschlossenen bzw. abgedichteten Raum umschließen. Als zentraler Anbindungspunkt im Sinne der Erfindung ist jede Lagerung mit einem oder zwei rotatorischen Freiheitsgraden geeignet, der auch bei hohen von außen auf das Fahrzeug einwirkenden Kräften und Momenten (z.B. im Crashfall) eine sichere Verbindung mit dem Kraftfahrzeug gewährleistet. Bevorzugt handelt es sich bei dem Anbindungspunkt um eine Lagerung mit nur einem rotatorischen Freiheitsgrad. Weiter bevorzugt handelt es sich um eine Lagerung um eine in Fahrzeughochrichtung verlaufende Drehachse, beispielsweise einen Drehbolzen oder ähnliches. Der erfindungsgemäßen Anordnung liegt die Idee zugrunde, einen Antriebsenergiespeicher über einen zentralen Anbindungspunkt des Kraftfahrzeuges sicher mit dem Fahrzeug zu verbinden und zusätzliche Sicherheit vor mechanischer Beschädigung des Antriebsenergiespeichers bzw. dessen Aufnahmevorrichtung durch eine konstruktiv ermöglichte Drehung der Aufnahmevorrichtung zu gewährleisten. Diese Möglichkeit kann als bedarfsgerechte Freigabe von Verformungsweg bezeichnet werden. Der Antriebsenergiespeicher soll sich im Bedarfsfall drehend von einem Intrusionskörper entfernen können. Dadurch sind die Anforderungen an die Steifigkeit der Aufnahmevorrichtung geringer, so dass Werkstoffkosten und Fahrzeuggewicht eingespart werden können. Die Aufnahmevorrichtung kann beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt werden, insbesondere aus Faserverbundkunststoff. Alternativ oder in Ergänzung dazu können die Kapazität des Antriebsenergiespeichers und somit die Reichweite erhöht werden, da bauteilfestigkeitsbedingte Einsparungen an der Aufnahmevorrichtung zur Erhöhung des für den Antriebsenergiespeicher zur Verfügung stehenden Volumens genutzt werden können.
In einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung ist der zentrale Anbindungspunkt in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet im Bereich einer Fahrzeugachse angeordnet. Der Begriff Fahrzeugachse umfasst bei einem konventionellen, zweiachsigen Fahrzeug die Vorderachse und die Hinterachse. Als „Bereich der Vorderachse“ bzw. „Bereich der Hinterachse“ wird der gesamte Raum zwischen der vordersten und der hintersten, sich in Fahrzeughochrichtung erstreckenden Ebene verstanden, welche ein Element der jeweiligen Achse schneidet. Als „Elemente der Achse“ werden insbesondere sämtliche Achslenker, die Radträger und die Räder verstanden. Eine Anordnung des zentralen Anbindungspunktes kann beispielsweise über eine Hilfskonstruktion erfolgen, die fest mit einem Element oder mehreren Elementen der Fahrzeugkarosserie verbunden ist, oder über einen oder mehrere Träger einer Achskonstruktion. Ein besonderer Vorteil der Anordnung des zentralen Anbindungspunktes im Bereich einer Fahrzeugachse besteht darin, dass nahezu alle Kraftfahrzeuge in diesem Bereich eine besonders hohe Quersteifigkeit aufweisen. Dadurch ist insbesondere bei seitlichen mechanischen Einwirkungen, wie z.B. bei einem Seiten-Pfahlaufprall, das Risiko einer Beschädigung des Anbindungspunktes durch Intrusion in diesen Bereichen gering.
Das vorstehend beschriebene Risiko einer Beschädigung des zentralen Anbindungspunktes ist besonders gering, wenn der zentrale Anbindungspunkt in Fahrzeugquerrichtung betrachtet im mittleren Bereich des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, da der Intrusions- und Deformationsweg von den Fahrzeugaußenseiten (rechts bzw. links) bis zur Fahrzeugmitte maximal sind. Als „mittlerer Bereich“ wird in diesem Zusammenhang ein beidseitiger Abstand von der Fahrzeuglängsachse von maximal 20% (vorzugsweise maximal 10%) der gesamten Fahrzeugbreite angesehen. In den meisten Fällen ist eine Anordnung des zentralen Anbindungspunktes auf der Fahrzeuglängsachse (Mittelachse) besonders bevorzugt, damit der Abstand von den Fahrzeugaußenseiten (rechts bzw. links) von beiden Seiten aus gleich groß ist. Ferner ergeben sich in diesem Fall die geringsten Einflüsse des Antriebsenergiespeichers auf das gesamte Kraftfahrzeug.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung erstreckt sich die Aufnahmevorrichtung von einem Bereich der Fahrzeugachse nach vorne und/oder nach hinten bis in einen Bereich außerhalb der Fahrzeugachse, um ein besonders großes Volumen für den Antriebsenergiespeicher zur Verfügung zu stellen. In Verbindung mit dieser Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die Aufnahmevorrichtung in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet von einem Bereich der Fahrzeugachse nach vorne bis in einen Bereich außerhalb der Fahrzeugachse erstreckt und der zentrale Anbindungspunkt in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet im hinteren Bereich der Aufnahmevorrichtung angeordnet ist. Bei dieser Variante kann in Bestandskraftfahrzeugen mit geringen Einschränkungen hinsichtlich des Kofferraumvolumens, des Innenraumkomforts und der Fahrdynamik ein relativ großes Volumen für Aufnahmevorrichtungen sicher zur Verfügung gestellt werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann insbesondere für Pfahl-Seitenaufprallsituationen vorteilhaft eingesetzt werden, wenn die Aufnahmevorrichtung bei Einwirkung einseitiger Kräfte in Fahrzeugquerrichtung (Seitenaufprall) um den zentralen Anbindungspunkt um einen Winkel von mindestens 3°, bevorzugt mindestens 5° und weiter bevorzugt mindestens 10° verdrehbar angeordnet ist. In den meisten Fällen ist eine Verdrehbarkeit von maximal 15° ausreichend. Unter einer verdrehbaren Anordnung wird verstanden, dass die Aufnahmevorrichtung ohne mechanische Beschädigung um den zentralen Anbindungspunkt aktiv verdreht wird oder durch mechanische Krafteinwirkung von außen verdreht werden kann. Dies ist auch dann gewährleistet, wenn die Verdrehung unter Krafteinwirkung, beispielsweise gegen Verformungswiderstand von Deformationselementen, erfolgt. Entscheidend ist insofern nur, dass die gewünschte Mindestverdrehung der Aufnahmevorrichtung sichergestellt ist, bevor diese sich möglicherweise zu deformieren beginnt.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Aufnahmevorrichtung zwischen sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Seitenschwellern angeordnet. Dabei ist die Anordnung der Aufnahmevorrichtung in Fahrzeughochrichtung vorzugsweise so gewählt, dass die Seitenschweller die Aufnahmevorrichtung vor seitlicher Intrusion schützten, d.h. dass die Seitenschweller zumindest teilweise auf dem gleichen Höhenniveau angeordnet sind wie die Aufnahmevorrichtung.
Um das Schwingungsverhalten einer Aufnahmevorrichtung im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges zu verbessern und einer Schädigung der Aufnahmevorrichtung zusätzlich entgegenzuwirken, kann die Aufnahmevorrichtung in Fahrzeugquerrichtung über ergänzende Anbindungsstrukturen gehalten sein, wobei diese ergänzenden Anbindungsstrukturen auf kontrolliertes Versagen bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenzbelastung ausgelegt sind. Als Anbindungsstrukturen kommen zum einen Deformationselemente in Frage, welche bei mechanischer Belastung komprimiert werden und somit Energie absorbieren. Zum anderen sind ergänzend oder alternativ auch Spannelemente oder sonstige Elemente geeignet, die primär der Lagestabilisierung und weniger der Energieabsorption dienen.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung ist die Aufnahmevorrichtung mit mindestens einer Antriebsvorrichtung gekoppelt, mittels welcher die Aufnahmevorrichtung im Falle einer festgestellten und/oder prognostizierten Seitenkrafteinwirkung aktiv um den zentralen Anbindungspunkt verdrehbar ist. Als eine solche Antriebsvorrichtung aber teilweise auch als zusätzliche, bedarfsweise zur Verfügung gestellte Schutzstrukturen geeignet sind insbesondere die folgenden Elemente:

a) aufblasbare Strukturen,
b) Seilzugsysteme,
c) pyrotechnische Systeme,
d) elektromechanische Systeme,
e) elektromagnetische Systeme,
f) pneumatische Systeme.

Die Systeme können alternativ oder kumulativ installiert sein. Unter aufblasbaren Strukturen werden nicht nur bekannte textile Airbagsysteme, sondern auch aufblasbare Strukturen aus Metall, Kunststoff und anderen Werkstoffen verstanden. Diesbezüglich wird insbesondere auf Hohlkörper aus Metall und/oder Kunststoff verwiesen.
Seilzugsysteme können insbesondere eingesetzt werden, um eine Aufnahmevorrichtung von einer crashabgewandten Seite aus mit Hilfe der auf der crashzugewandten Seite wirkenden Intrusionskräfte vom Intrusionskörper (z.B. einem in das Fahrzeug eindringenden Pfahl) wegzuziehen.
Mit pyrotechnischen Systemen sind insbesondere die von Airbags und anderen Schutzsystemen bekannten Systeme gemeint, die bei einem zu erwartenden oder festgestellten Unfall (z.B. gemessen mit Hilfe von Beschleunigungssensoren) innerhalb kürzester Zeit – basierend auf Pyrotechnik – energieabsorbierende Strukturen entfalten oder anderen Elementen mittels einer Zusatzstruktur zusätzliche Steifigkeit verleihen.
Wenn die Antriebsvorrichtung mittels magnetischer oder pneumatischer Energie einer mechanischen Schädigung der Aufnahmevorrichtung entgegenwirkt, spricht man von (elektro)magnetischen bzw. pneumatischen Systemen.
Ebenfalls vorteilhaft für eine erfindungsgemäße Anordnung sind ein oder mehrere der folgenden Gestaltungsvarianten:

a) Die Aufnahmevorrichtung umfasst ein geschlossenes Gehäuse und eine zweidimensionale Dichtung. In diesem Fall ergeben sich Vorteile hinsichtlich der Konstruktion und Funktion (Zuverlässigkeit und Langlebigkeit) einer Aufnahmevorrichtung.
b) Die Aufnahmevorrichtung umfasst ein geschlossenes Gehäuse und weist eine Umfangswandstärke auf, die das Einschrauben eines Bodens und/oder Deckels in Wand-Erstreckungsrichtung zulässt. Ein derartiges Gehäuse wird insbesondere geschweißt oder aus Kunststoff- oder Gussmaterial hergestellt. Es ergibt sich eine einfache geometrische Gestaltung, die eine kostengünstige Herstellung ermöglicht.
c) Der Auslass einer zusätzlichen Abgasanlage des Kraftfahrzeuges endet in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet vor der Aufnahmevorrichtung. Diese Variante hat den Vorteil, dass der für das Passieren der Abgasleitung erforderliche Bauraum für einen größeren Antriebsenergiespeicher genutzt werden kann.

Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung einer Aufnahmevorrichtung vor einer seitlichen Intrusion,
2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß 1 nach einer seitlichen Intrusion,
3 die in 1 gezeigte Anordnung in einer Seitenansicht gemäß dem Pfeil III in 1,
4 die in 1 gezeigte Anordnung in einer Ansicht von vorne gemäß dem Pfeil IV in 1,
5 eine weitere erfindungsgemäße Anordnung mit Darstellung der Position der Aufnahmevorrichtung vor und nach einer Intrusion,
6 eine schematische Darstellung einer Aufnahmevorrichtung gemäß dem Stand der Technik im Vergleich zu einer Aufnahmevorrichtung einer erfindungsgemäßen Anordnung,
7 eine dreidimensionale Darstellung der in 6 gezeigten Aufnahmevorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
8 eine dreidimensionale Darstellung der in 7 gezeigten Aufnahmevorrichtung einer erfindungsgemäßen Anordnung,
9a/b eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Seilzugsystem,
10a/b eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung mit einem weiteren Seilzugsystem,
11a/b eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Deformationselement,
12a/b eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung mit einer aufblasbaren Metallstruktur,
13a/b eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Airbag als Anschubelement,
14a/b eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung mit einem pneumatischen Muskel als Zugelement und
15 weitere erfindungsgemäße Anordnungen mit Darstellung der Position der Aufnahmevorrichtung vor einer Intrusion.
Die im folgenden im Detail beschriebenen Figuren zeigen – sofern nicht ausdrücklich als Stand der Technik gekennzeichnet und/oder beschrieben – verschiedene erfindungsgemäße Anordnungen 10 zur Lagerung von Antriebsenergiespeichern 14 (nur in den 6 und 9–14 erkennbar) in Aufnahmevorrichtungen 12 in einem Kraftfahrzeug (nicht gezeigt).
Für identische oder funktionsgleiche Elemente sämtlicher Ausführungsformen werden im Folgenden zur Erleichterung des Verständnisses – soweit möglich – die gleichen Bezugszeichen verwendet.
In den Figuren sind die Fahrzeuglängsrichtung mit x, die Fahrzeugquerrichtung mit y und die Fahrzeughochrichtung mit z gekennzeichnet. In einigen Figuren ist ferner die Längsachse des jeweiligen Kraftfahrzeuges mit L kennzeichnet.
Die 1 bis 4 zeigen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung, wobei in den 1 und 2 Ansichten von oben, in 3 eine Ansicht von der Seite gemäß dem Pfeil III in 1 und in 4 eine Ansicht von der Fahrzeugvorderseite aus gemäß dem Pfeil IV in 1 gezeigt ist.
1 zeigt die Anordnung 10 unmittelbar vor dem seitlichen Aufprall eines Pfahls 16, 2 die gleiche Anordnung nach dem seitlichen Aufprall des Pfahls 16.
Wie zu erkennen ist, ist die Aufnahmevorrichtung 12 zwischen sich in Längsrichtung x des Kraftfahrzeuges erstreckenden Längsträgern 18, 20 sowie zwischen sich in Querrichtung y des Kraftfahrzeugs erstreckenden Querträgern 22, 24 angeordnet. Die Aufnahmevorrichtung 12 ist drehbar um einen zentralen Anbindungspunkt 26 gelagert, der sich auf der Längsachse L des Kraftfahrzeuges befindet. Der zentrale Anbindungspunkt 26 umfasst einen sich in Fahrzeughochrichtung z erstreckenden, schematisch dargestellten Bolzen 28, der in eine entsprechend ausgebildete, nicht dargestellte Bolzenaufnahme in der Aufnahmevorrichtung 12 eingreift und somit im Crashfall als Drehachse für die Aufnahmevorrichtung 12 dient. Der Bolzen 28 ist fest mit einem als Hilfskonstruktion dienenden Querträger 30 verbunden, insbesondere angeschweißt oder einstückig an dem Querträger 30 ausgebildet. Der Querträger 30 wiederum ist über seitliche Träger 40, 42 fest mit den Längsträgern 18, 20 und somit mit der Karosserie des Kraftfahrzeuges verbunden.
Im normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges ist die Aufnahmevorrichtung 12 – wie in 1 gezeigt – über ergänzende Anbindungsstrukturen 32 zusätzlich mit der Karosserie des Kraftfahrzeuges verbunden, insbesondere mit den Querträgern 22, 24 und/oder mit den Längsträgern 18, 20. Die in den 1 und 2 und schematisch dargestellten Anbindungsstrukturen 32 sind so ausgelegt, dass diese bei Überschreitung einer bestimmten Kraft und/oder eines bestimmten Moments versagen, so dass die Aufnahmevorrichtung 12 dann nur noch durch den zentralen Anbindungspunkt 26 (hier: über den Bolzen 28) gehalten ist und um diesen verdreht werden kann. 2 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung 10 nach Intrusion des Pfahls 16 in den – in Fahrtrichtung 34 des Kraftfahrzeuges betrachtet – linken Längsträger 18. Die Verbindung zwischen den Anbindungsstrukturen 32 hat sich aufgrund der Intrusion des Pfahls 16 gelöst und die Aufnahmevorrichtung 12 hat sich um den Winkel α um den zentralen Anbindungsbindungspunkt 26 verdreht. In der in den 1–4 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 10 wurde die Verdrehung der Aufnahmevorrichtung 12 unmittelbar durch die Krafteinwirkung des deformierten Längsträgers 18 auf die Aufnahmevorrichtung 12 bewirkt, wobei der Längsträger 18, die Aufnahmevorrichtungen 12 und die Anbindungsstrukturen 32 so ausgelegt sind, dass eine vollständige Verdrehung ohne Beschädigung des nicht gezeigten Antriebsenergiespeichers sichergestellt ist. Die Anbindungsstrukturen 32 müssen dazu die Verbindung zur Karosserie freigeben, bevor eine den Antriebsenergiespeicher schädigende Verformung der Aufnahmevorrichtung eintreten könnte.
Mit den Pfeilen 36a/36b in 3 soll gezeigt werden, dass die Position des zentralen Anbindungspunktes 26 in Fahrzeuglängsrichtung x variierbar ist. Der Anbindungspunkt 26 kann in Längsrichtung auch vor die Vorderseite 40 oder hinter die Rückseite 42 der Aufnahmevorrichtung 12 verlagert werden.
Mit den Pfeilen 38a/38b in 4 soll gezeigt werden, dass die Position des zentralen Anbindungspunktes 26 in Fahrzeugquerrichtung y variierbar ist. In Fahrzeugquerrichtung y wird der Anbindungspunkt 26 vorzugsweise im Bereich der Längsachse L angeordnet. Der Anbindungspunkt 26 weist vorzugsweise einen Abstand von maximal 20 Prozent der Gesamtbreite des Fahrzeuges zur Längsachse L auf, d.h. er ist bei einer Fahrzeugbreite von 160 cm maximal um 32 cm nach rechts oder links von der Längsachse L in Fahrzeugquerrichtung y verschoben.
5 zeigt eine weitere, erfindungsgemäße Anordnung 10 einer Aufnahmevorrichtung 12, 12’ für einen nicht dargestellten Antriebsenergiespeicher im Bereich einer Hinterachse 44 eines Kraftfahrzeuges. In 5 sind zwei Radträger 46a, 46b, zwei Längslenker 48a, 48b und ein Querlenker 50 zu erkennen. Die Längslenker 48a, 48b sind – in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges betrachtet – vor den Radträgern 46a, 46b an den Längsträgern 18, 20 befestigt. Die Aufnahmevorrichtung 12, 12’ ist drehbar um einen im Bereich der Hinterachse 44 und der Längsachse L des Kraftfahrzeugs positionierten, zentralen Anbindungspunkt 26 gelagert. Mit dem Bezugszeichen 12 ist die nicht verdrehte (neutrale) Position der Aufnahmevorrichtung 12 gekennzeichnet, mit dem Bezugzeichen 12’ ist die um den Winkel α maximal verdrehte Aufnahmevorrichtung 12’ gekennzeichnet.
Wie in 5 zu erkennen ist, ist der zentrale Anbindungspunkt 26 in dieser Ausführungsform in etwa zwischen den Radträgern 46a, 46b im Bereich der Hinterachse 44 angeordnet. In diesem Bereich weist das Kraftfahrzeug eine besonders hohe Quersteifigkeit auf, so dass eine seitliche Intrusion eines Gegenstandes bis zum zentralen Anbindungspunkt 26 nahezu ausgeschlossen ist. Je weiter man sich vom zentralen Anbindungspunkt 26 in Fahrtrichtung 34 auf der Fahrzeuglängsachse x bewegt, desto größer ist die Auslenkung und somit die Ausweichmöglichkeit der Aufnahmevorrichtung 12 im Falle einer seitlichen Intrusion, beispielsweise bei einem Seiten-Pfahlaufprall (vgl. Position der Aufnahmevorrichtung 12’). Dies ist insofern vorteilhaft, als der Betrag der möglichen Auslenkung durch Verdrehen der Aufnahmevorrichtung 12 dort größer wird, wo die Quersteifigkeit des Kraftfahrzeugs kleiner wird.
Die 6–8 zeigen eine aus dem Stand der Technik bekannte Aufnahmevorrichtung 112 (6 und 7) für einen nicht dargestellten Antriebsenergiespeicher sowie eine Aufnahmevorrichtung 12 einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 für einen Antriebsenergiespeicher (7 und 8). Beide Aufnahmevorrichtungen 12, 112 können in einer erfindungsgemäßen Anordnung (in den 6–8 nicht erkennbar) eingesetzt werden. Die Aufnahmevorrichtungen 12, 112 unterscheiden sich vor allem dadurch, dass die aus dem Stand der Technik bekannte Aufnahmevorrichtung 112 aus einem Gehäuse 152 mit einem Flansch 154 und einem Deckel 156 mit einem Flansch 158 besteht, die über die Flansche 154, 158 miteinander verbunden, insbesondere verschraubt, sind, während die Aufnahmevorrichtung 12 aus einem Gehäuse 52 mit Deckelelement 56 und Bodenelement 60 besteht, wobei das Deckelement 56 und das Bodenelement 60 aufgrund einer etwas größeren Umfangswandstärke d des Gehäuses 52 (vgl. 6) in Wanderstreckungsrichtung in dieses eingeschraubt werden können. Dies ist durch die gestrichelten Linien 62, 64 angedeutet.
Konstruktionsbedingt ergibt sich bei der Aufnahmevorrichtung 12 ein größeres Volumen für Antriebsenergiespeicher und eine zweidimensionale Dichtebene 66 zwischen Deckelelement 56 und Gehäuse 52 und eine zweidimensionale Dichtebene 68 zwischen Bodenelement 60 und Gehäuse 52 (vgl. 6). Bei der Aufnahmevorrichtung 112 hingegen ist der Dichtungsverlauf 166 dreidimensional. Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 kann die Aufnahmevorrichtung 12 gemäß den 6 und 8 anstelle einer Aufnahmevorrichtung 112 gemäß den 6 und 7 eingesetzt werden, da der in 6 gekennzeichnete seitliche Sicherheitsabstand s als Volumen für Antriebsenergiespeicher genutzt werden kann. Bei einer seitlichen Intrusion kann die Aufnahmevorrichtung 12 sich um den zentralen Anbindungspunkt 26 verdrehen, so dass das Risiko einer Schädigung der Antriebsenergiespeicher in diesem Fall im Vergleich zu einer bekannten Anordnung 10 mit Sicherheitsabstand s nicht erhöht ist.
Die 9a/b bis 14a/b zeigen verschiedene Konzepte für erfindungsgemäße Anordnungen 10, um eine Verdrehung der Aufnahmevorrichtung 12 um einen nicht dargestellten zentralen Anbindungspunkt in Richtung der jeweils dargestellten Pfeile 72 mittels einer aktiven oder passiven Antriebsvorrichtung 70 zu veranlassen bzw. zu unterstützen, um so einer Schädigung der Aufnahmevorrichtung 12 durch seitliche Intrusion entgegenzuwirken. In den mit a gekennzeichneten Figuren ist die Anordnung vor und in den mit b gekennzeichneten Figuren ist die Anordnung nach einer seitlichen Intrusion dargestellt, insbesondere nach einem Seiten-Pfahlaufprall. In den 11–13 ist nur die pfahlzugewandte Seite der Anordnung 10 mit dem intrudierenden Pfahl 16 dargestellt. In den 9, 10 und 14 ist nur die pfahlabgewandte Seite dargestellt.
In den 9 und 10 sind in schematischer Art und Weise Antriebsvorrichtungen 70 mit einem Seilzug angedeutet, wobei eine den Seilzug aktivierende Betätigungsvorrichtung 74 (Auslöser) bei der in 9 gezeigten Ausführungsform beabstandet und bei der in 10 gezeigten Ausführungsform unmittelbar benachbart zu der Aufnahmevorrichtung 12 angeordnet ist.
11 zeigt als passive Antriebsvorrichtung 70 ein Deformationselement 76, das die Drehbewegung der Aufnahmevorrichtung 12 mittelbar über den intrudierenden Pfahl 16 veranlasst.
Die 12–14 zeigen verschiedene aufblasbare Strukturen 78, wobei es sich bei der in 12 gezeigten aufblasbaren Struktur 78 um eine aufblasbare Metallstruktur 79, bei der in 13 gezeigten aufblasbaren Struktur 78 um einen Airbag 84 als „Anschubelement“ und bei der in 14 gezeigten aufblasbaren Struktur 78 um einen sogenannten pneumatischen Muskel 85 handelt. Alle aufblasbaren Strukturen 78 werden nach Erkennen einer bevorstehenden oder bereits erfolgten Intrusion aktiv angetrieben, insbesondere mittels eines pyrotechnischen Elements (12) und/oder mittels eines Gasgenerators 86 (13 und 14).
15 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Anordnung 10 im Bereich einer Hinterachse 44 mit einer Aufnahmevorrichtung 12. Hinsichtlich der einzelnen Elemente der Hinterachse 44 und der Anbindung der Aufnahmevorrichtung 12 an die Karosserie des Kraftfahrzeuges wird auf 5 verwiesen. Die gestrichelt gekennzeichneten Bereiche 80, 82 zwischen der Aufnahmevorrichtung 12 und den Längsträgern 18, 20 sind noch einmal vergrößert und perspektivisch dargestellt. Sie zeigen zwei Varianten, die alternativ oder komplementär beidseitig verbaut werden können, eine mit einer ergänzenden Anbindungsstruktur 32 und passiver Antriebsvorrichtung 70 (links, Bereich 82) und eine mit einer ergänzenden Anbindungsstruktur und einer aktiven Antriebsvorrichtung 70 (rechts, Bereich 80).
In dem Bereich 82 ist als ergänzende Anbindungsstruktur 32 und als passive Antriebsvorrichtung 70 ein Deformationselement 76 mit einer gitterartigen Struktur und einer erkennbaren Ausdehnung in Fahrzeughochrichtung z angeordnet, welche die Aufnahmevorrichtung 12 in Fahrzeugquerrichtung y fixiert und im normalen Fahrbetrieb Schwingungen entgegenwirkt.
In dem Bereich 80 ist als aktive Antriebsvorrichtung 70 ein Airbag 84 vorgesehen, der mit einem Gasgenerator 86 zusammenwirkt. Ferner ist die Aufnahmevorrichtung 12 über eine Gelenkverbindung 88 zusätzlich im Außenbereich so gelagert, dass die Drehbewegung um den zentralen Anbindungspunkt 26 unterstützt wird.
Sämtliche, vorstehend beschriebenen Aufnahmevorrichtungen 12 sind vorzugsweise unterhalb eines Fahrgastinnenraumes des Kraftfahrzeuges angeordnet.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden. Auch wenn in Verbindung mit den vorstehend beschriebenen Figuren ausschließlich erfindungsgemäße Anordnungen beschrieben sind, deren zentraler Anbindungspunkt nur einen rotatorischen Freiheitsgrad aufweist, wird an dieser Stelle noch einmal explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch Anordnungen umfasst, bei denen der zentrale Anbindungspunkt zwei rotatorische Freiheitsgrade aufweist. Die rotatorischen Freiheitsgrade können insbesondere aufgrund der Lagerung und/oder aufgrund der Einbaulage begrenzt sein.
Bezugszeichenliste

10: Anordnung
12: Aufnahmevorrichtung
14: Antriebsenergiespeicher
16: Pfahl
18: Längsträger (links)
20: Längsträger (rechts)
22: Querträger (vorne)
24: Querträger (hinten)
26: zentraler Anbindungspunkt
28: Bolzen
30: Querträger (Hilfskonstruktion)
32: Anbindungsstruktur
34: Fahrtrichtung
36a/b: Pfeil
38a/b: Pfeil
40: Träger
42: Träger
44: Hinterachse
46a/b: Radträger
48a/b: Längslenker
50: Querlenker
52: Gehäuse
54: Deckel
56: Deckelement
60: Bodenelement
62: strichpunktierte Linie
64: strichpunktierte Linie
66: Dichtebene
68: Dichtebene
70: Antriebsvorrichtung
72: Pfeil
74: Betätigungsvorrichtung
76: Deformationselement
78: aufblasbare Strukturen
79: aufblasbare Metallstruktur
80: Bereich
82: Bereich
84: Airbag
85: pneumatischer Muskel
86: Gasgenerator
88: Gelenkverbindung
112: Aufnahmevorrichtung (gemäß Stand der Technik)
152: Gehäuse
154: Flansch (des Gehäuses)
156: Deckel
158: Flansch (des Deckels)
166: Dichtungsverlauf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012007814 A1 [0002, 0002]
DE 102010050826 A1 [0003]
EP 1992513 A1 [0004]

Claims

Anordnung zur Lagerung mindestens eines, in einer Aufnahmevorrichtung (12) angeordneten Antriebsenergiespeichers (14) in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (12) um einen zentralen Anbindungspunkt (26) des Kraftfahrzeugs drehbar gelagert ist.
Anordnung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Anbindungspunkt (26) in Fahrzeuglängsrichtung x betrachtet im Bereich einer Fahrzeugachse angeordnet ist.
Anordnung gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Anbindungspunkt (26) in Fahrzeugquerrichtung y betrachtet im mittleren Bereich des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
Anordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aufnahmevorrichtung (12) in Fahrzeuglängsrichtung x betrachtet von einem Bereich der Fahrzeugachse nach vorne und/oder nach hinten bis in einen Bereich außerhalb der Fahrzeugachse erstreckt.
Anordnung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aufnahmevorrichtung (12) in Fahrzeuglängsrichtung x betrachtet von einem Bereich der Fahrzeugachse nach vorne bis in einen Bereich außerhalb der Fahrzeugachse erstreckt und der zentrale Anbindungspunkt (26) in Fahrzeuglängsrichtung x betrachtet im hinteren Bereich der Aufnahmevorrichtung (12) angeordnet ist.
Anordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (12) bei Einwirkung einseitiger Kräfte in Fahrzeugquerrichtung y um den zentralen Anbindungspunkt (26) um einen Winkel von mindestens 3° verdrehbar angeordnet ist.
Anordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (12) zwischen sich in Fahrzeuglängsrichtung x erstreckenden Seitenschwellern angeordnet ist.
Anordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (12) in Fahrzeugquerrichtung y über ergänzende Anbindungsstrukturen (32) gehalten ist, wobei diese ergänzenden Anbindungsstrukturen (32) auf kontrolliertes Versagen bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenzbelastung ausgelegt sind.
Anordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (12) mit mindestens einer Antriebsvorrichtung (70) gekoppelt ist, mittels welcher die Aufnahmevorrichtung (12) im Falle einer festgestellten und/oder prognostizierten Seitenkrafteinwirkung aktiv um den zentralen Anbindungspunkt (26) verdrehbar ist.
Anordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine oder mehrere der folgenden Gestaltungsvarianten: a) Die Aufnahmevorrichtung (12) weist ein geschlossenes Gehäuse (52) mit einer zweidimensionalen Dichtung auf, b) die Aufnahmevorrichtung (12) weist ein geschlossenes Gehäuse (52) und einer Umfangswandstärke auf, die das Einschrauben eines Bodens und/oder Deckels (54) in Wand-Erstreckungsrichtung zulässt. c) der Auslass einer Abgasanlage des Kraftfahrzeuges endet in Fahrzeuglängsrichtung x betrachtet vor der Aufnahmevorrichtung (12).