DE102015112088A1 - Fastening element for a battery receptacle of a body - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung stellt ein Befestigungselement (10) für eine Batterieaufnahme einer Karosserie mit den folgenden Merkmalen bereit: das Befestigungselement (10) umfasst ein in einen Querträger der Karosserie einlegbares Deformationselement (14) zum Aufnehmen einer entlang einer Wankachse der Karosserie wirkenden Deformationskraft; das Befestigungselement (10) umfasst eine an das Deformationselement (14) angeformte Verbindungsfläche (19); und die Verbindungsfläche (19) wird von einer senkrechten Bohrung (15) zum Aufnehmen einer die Batterieaufnahme am Querträger befestigenden Schraube durchzogen. Die Erfindung stellt ferner eine entsprechende Karosserie bereit.The invention provides a fastening element (10) for a battery receptacle of a body with the following features: the fastening element (10) comprises a deformation element (14) which can be inserted into a cross member of the body to absorb a deformation force acting along a roll axis of the body; the fastening element (10) comprises a connection surface (19) integrally formed on the deformation element (14); and the connecting surface (19) is penetrated by a vertical bore (15) for receiving a screw securing the battery holder to the cross member. The invention further provides a corresponding body.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungselement für eine Batterieaufnahme einer Karosserie. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine entsprechende Karosserie. The present invention relates to a fastening element for a battery receptacle of a body. The present invention also relates to a corresponding body.

Auf dem Gebiet der Elektromobilität bekannt sind Elemente zum Befestigen einer Traktionsbatterie oder deren Aufnahme am Fahrzeugträger der Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs. In the field of electromobility are known elements for securing a traction battery or its inclusion on the vehicle carrier of the body of an electric or hybrid vehicle.

In EP 2 070 754 B1 wird ein Befestigungselement für eine Hochvoltbatterie in einem Elektrofahrzeug beschrieben, welches innerhalb eines Längsträgers positioniert ist. Das Befestigungselement weist eine Verschraubungsöffnung zwischen zwei Plattenelementen auf, durch das ein Befestigungsmittel von unten eingeführt wird. An dem oberen Plattenelement sind Seitenelemente gefügt, sodass diese mit den inneren Wänden des Längsträgers verbunden werden. In EP 2 070 754 B1 a fastener for a high-voltage battery is described in an electric vehicle, which is positioned within a longitudinal member. The fastening element has a screwing opening between two plate elements, through which a fastening means is introduced from below. On the upper plate member side elements are joined, so that they are connected to the inner walls of the longitudinal member.

Aus DE 10 2012 015 817 A1 ist ein Deformationselement einer Batterie oder eines Batteriemoduls bekannt, welches zwischen der Batterie oder dem Batteriemodul und einem Batteriegehäuse oder einer Karosseriestruktur positioniert ist. Das Deformationselement dient zur mittelbaren Befestigung der Batterie oder des Batteriemoduls an dem Batteriegehäuse oder der Karosseriestruktur. In einer Ausgestaltungsform ist das Deformationselement im Querschnitt U-förmig oder wannenförmig ausgebildet. Out DE 10 2012 015 817 A1 a deformation element of a battery or a battery module is known, which is positioned between the battery or the battery module and a battery case or a body structure. The deformation element is used for indirect attachment of the battery or the battery module to the battery case or the body structure. In one embodiment, the deformation element is U-shaped or trough-shaped in cross-section.

JP 07-081431 A offenbart ein Element zum Befestigen einer Batterie an einem Träger eines Kraftfahrzeugs, wobei das mehrteilige Befestigungselement in einem oberen und einem unteren Bereich jeweils einen Schlitz aufweist, um bei einer Kraftbeaufschlagung Energie zu absorbieren und eine gezielte Bewegung der Batterie einzuleiten. JP 07-081431 A discloses an element for securing a battery to a support of a motor vehicle, wherein the multi-part fastener in each of an upper and a lower portion having a slot to absorb energy upon a force application and to initiate a targeted movement of the battery.

US 9 027 684 B2 beschreibt ein Element zum Befestigen einer Batterie an einem Träger eines Kraftfahrzeugs, wobei das Befestigungselement einen inneren Flansch und einen äußeren Flansch in Fahrzeugquerrichtung aufweist. Der innere Flansch löst sich bei einer seitlichen Kraftbeaufschlagung – beispielsweise bei einem Seitencrash – früher als der äußere Flansch. US Pat. No. 9,027,684 B2 describes an element for securing a battery to a support of a motor vehicle, wherein the fastening element has an inner flange and an outer flange in the vehicle transverse direction. The inner flange dissolves in a lateral application of force - for example, in a side crash - earlier than the outer flange.

Die Erfindung stellt ein Befestigungselement für eine Batterieaufnahme einer Karosserie sowie eine Karosserie mit einem derartigen Element gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit. The invention provides a fastener for a battery receptacle of a body as well as a body with such an element according to the independent claims.

Ein Vorzug dieser Lösung liegt in ihrer geometrischen Ausgestaltung, die eine robuste Anbindung der Batterieaufnahme über eine Schraubverbindung mit einer energieabsorbierenden Struktur vereint. Dies hat dann den positiven Effekt, dass bei einem Heckanprall eine gezielte Kinematik der Batterie gewährleistet und Aufprallenergie in Deformationsenergie bei Auflaufen dieser effektiv umgewandelt wird. One advantage of this solution lies in its geometric configuration, which combines a robust connection of the battery receptacle via a screw connection with an energy-absorbing structure. This then has the positive effect that in a Heckanprall a targeted kinematics of the battery ensures and impact energy is effectively converted into deformation energy at emergence of this.

Der Erfindung liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, dass eine HV-Batterie „weich" an Rohbau angebunden werden muss. Die Anbindung muss dabei sichergestellt sein, um einschlägigen Gesetzesanforderungen zu genügen, wie sie beispielsweise in §571.305 des US-amerikanischen Federal Motor Vehicle Safety Standards (FMVSS) Nr. 305 normiert sind. The invention is based on the finding that a high-voltage battery must be connected to the bodyshell "softly." The connection must be ensured in order to comply with relevant legal requirements, as described, for example, in §571.305 of the US Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS) No. 305 are normalized.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So kann das Befestigungselement derart ausgelegt sein, dass das Deformationselement einer entlang der Wankachse der Karosserie wirkenden Deformationskraft bis zu einer vorgegebenen Belastungsgrenze widersteht und jenseits der Belastungsgrenze kollabiert. Durch diesen kontrollierten Vorgang wird die Belastung auf die Batterie nach oben begrenzt. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims. Thus, the fastening element can be designed such that the deformation element of a deformation force acting along the roll axis of the body resists to a predetermined load limit and collapses beyond the load limit. This controlled process limits the load on the battery.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and will be described in more detail below.

1 ist die perspektivische Ansicht eines ersten Befestigungselements. 1 is the perspective view of a first fastener.

2 ist die Ansicht von unten eines Vorderwagens, welcher das erste Befestigungselement und ein zweites Befestigungselement in ihrem verbauten Zustand zeigt. 2 is the bottom view of a front end, showing the first fastener and a second fastener in its installed state.

3 ist eine perspektivische Ansicht des ersten Befestigungselements bei teiltransparenter Darstellung des Vorderwagens. 3 is a perspective view of the first fastener in partially transparent representation of the front end.

4 ist die entsprechende Ansicht des zweiten Befestigungselements aus einer entgegen gerichteten Perspektive. 4 is the corresponding view of the second fastener from an opposite perspective.

5 ist eine entsprechende Rückansicht des zweiten Befestigungselements. 5 is a corresponding rear view of the second fastener.

6 ist eine entsprechende Seitenansicht des zweiten Befestigungselements. 6 is a corresponding side view of the second fastener.

7 ist eine entsprechende Ansicht von unten des zweiten Befestigungselements. 7 is a corresponding view from below of the second fastener.

8 ist eine entsprechende perspektivische Ansicht des zweiten Befestigungselements bei teiltransparenter Darstellung der Batterieaufnahme. 8th is a corresponding perspective view of the second fastener in partially transparent representation of the battery holder.

9 ist eine perspektivische Ansicht beider Befestigungselemente mitsamt Querträger und Batterieaufnahme. 9 is a perspective view of both fasteners together with cross member and battery holder.

10 ist ein der 5 entsprechender Querschnitt des zweiten Befestigungselements. 10 is one of the 5 corresponding cross section of the second fastening element.

1 illustriert den grundlegenden Aufbau eines erfindungsgemäßen Befestigungselementes 10. Das als integriertes Stahlbauteil ausgeführte Befestigungselement 10 umfasst erkennbar ein Deformationselement 14 sowie eine hieran angeformte Verbindungsfläche 19. Letztere wiederum wird von einer senkrechten Bohrung 15 sowie einer achsparallel hierzu gerichteten weiteren Bohrung 18 geringeren Durchmessers durchzogen. 1 illustrates the basic structure of a fastener according to the invention 10 , The designed as an integrated steel component fastener 10 Visibly comprises a deformation element 14 as well as a connecting surface formed thereon 19 , The latter in turn is from a vertical bore 15 and an axially parallel thereto directed further bore 18 traversed by a smaller diameter.

2 zeigt die Einbauposition des Befestigungselementes 10 sowie eines weiteren, spiegelbildlich geformten Befestigungselementes 10 anhand einer Karosserie 13. Die Befestigungselemente 10 sind hier beidseitig in einen parallel zur Nickachse einer Karosserie 13 verlaufenden Querträger 12 eingelegt und dienen zur Befestigung einer Batterieaufnahme 11. Hierzu ist diese durch die Befestigungselemente 10 mittels jeweils eines Winkelelementes 17 mit dem Querträger 12 verschraubt, wie die einander entsprechenden Ansichten der 3 und insbesondere 4 beleuchten. Das jeweilige Befestigungselement 10 vermag in dieser Lage eine etwa im Fall eines Heckaufpralls entlang einer Wankachse X der Karosserie 13 wirkende Deformationskraft aufzunehmen. 2 shows the installation position of the fastener 10 and another, mirror-image shaped fastener 10 based on a body 13 , The fasteners 10 are here on both sides in a parallel to the pitch axis of a body 13 extending cross member 12 inserted and used to attach a battery holder 11 , For this purpose, this is due to the fasteners 10 by means of one angle element each 17 with the crossbeam 12 screwed, as the corresponding views of the 3 and particularly 4 illuminate. The respective fastener 10 can in this position, for example in the case of a rear impact along a roll axis X of the body 13 absorb acting deformation force.

Die zueinander orthogonalen Darstellungen der 5 bis 7 geben die geometrische Struktur des erfindungsgemäßen Befestigungselementes 10 im Einzelnen wieder. 5 zeigt dabei deutlich eine die Batterieaufnahme 11 am Querträger 12 befestigende Schraube 16. 6 deutet das zu den Seitenwänden des Querträgers hin abgeschrägte Profil der Verbindungsfläche an. 7 wiederum lässt eine rechteckige Stirnfläche 20 und zwei gegenüber der Stirnfläche 20 abgewinkelte Schenkelflächen 21 des Deformationselementes 14 erkennen. Hierbei erstreckt sich die der Verbindungsfläche 19 zugewandte Schenkelfläche 21 rechtwinklig zu jeweils der Verbindungsfläche 19 und der Stirnfläche 20, die der Verbindungsfläche 19 abgewandte Schenkelfläche 21 hingegen stumpfwinklig zu der Stirnfläche 20. Sichtbar ist in dieser Ansicht ferner eine an eine der Schenkelflächen 21 angeformte trapezförmige Hakenfläche 22 des Deformationselementes 14, welche sich rechtwinklig zu jeweils der Stirnfläche 20 und der sie tragenden Schenkelfläche 21 erstreckt. The orthogonal representations of the 5 to 7 give the geometric structure of the fastener of the invention 10 in detail again. 5 clearly shows the battery intake 11 on the cross member 12 fixing screw 16 , 6 indicates the tapered profile of the connecting surface towards the side walls of the cross member. 7 in turn leaves a rectangular face 20 and two opposite the face 20 angled thigh surfaces 21 of the deformation element 14 detect. In this case, that of the connection surface extends 19 facing leg surface 21 perpendicular to each of the connection surface 19 and the face 20 that of the interface 19 opposite leg surface 21 but obtuse to the face 20 , Also visible in this view is one on one of the leg surfaces 21 molded trapezoidal hook surface 22 of the deformation element 14 , which are perpendicular to each of the end face 20 and the thigh area carrying it 21 extends.

Die 8 bis 10 schließlich zeigen aus unterschiedlichen Perspektiven eine kreisrunde mittige Aussparung 23 beider Schenkelflächen. In Kombination mit den oben erörterten Merkmalen ergibt sich so eine Auslegung derart, dass das Deformationselement 14 der Deformationskraft bis zu einer vorgegebenen Belastungsgrenze widersteht und jenseits der Belastungsgrenze kollabiert. The 8th to 10 Finally, from different perspectives, a circular central recess 23 both leg surfaces. In combination with the features discussed above, this results in a design such that the deformation element 14 the deformation force resists to a predetermined load limit and collapses beyond the load limit.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Befestigungselement (10) für eine Batterieaufnahme (11) einer Karosserie (13), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – das Befestigungselement (10) umfasst ein in einen Querträger (12) der Karosserie (13) einlegbares Deformationselement (14) zum Aufnehmen einer entlang einer Wankachse der Karosserie (13) wirkenden Deformationskraft, – das Befestigungselement (10) umfasst eine an das Deformationselement (14) angeformte Verbindungsfläche (19) und – die Verbindungsfläche (19 wird von einer senkrechten Bohrung (15) zum Aufnehmen einer die Batterieaufnahme (11) am Querträger (12) befestigenden Schraube (16) durchzogen. Fastening element ( 10 ) for a battery receptacle ( 11 ) of a body ( 13 ), characterized by the following features: - the fastening element ( 10 ) comprises in a cross member ( 12 ) of the body ( 13 ) insertable deformation element ( 14 ) for receiving a along a roll axis of the body ( 13 ) acting deformation force, - the fastener ( 10 ) comprises one of the deformation element ( 14 ) molded connection surface ( 19 ) and - the interface ( 19 is from a vertical bore ( 15 ) for receiving a battery receptacle ( 11 ) on the cross member ( 12 ) fixing screw ( 16 ). Befestigungselement (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – das Befestigungselement (10) ist derart ausgelegt, dass das Deformationselement (14) der Deformationskraft bis zu einer vorgegebenen Belastungsgrenze widersteht und jenseits der Belastungsgrenze kollabiert. Fastening element ( 10 ) according to claim 1, characterized by the following feature: - the fastening element ( 10 ) is designed such that the deformation element ( 14 ) Resists the deformation force up to a predetermined load limit and collapses beyond the load limit. Befestigungselement (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – das Befestigungselement (10) ist ein integriertes Stahlbauteil. Fastening element ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized by the following feature: - the fastening element ( 10 ) is an integrated steel component. Befestigungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – das Befestigungselement (10) wird von einer achsparallel zu der Bohrung (15) gerichteten weiteren Bohrung (18) eines geringeren Durchmessers durchzogen. Fastening element ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized by the following feature: - the fastening element ( 10 ) is from an axis parallel to the bore ( 15 ) further drilling ( 18 ) of a smaller diameter. Befestigungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – das Deformationselement (14) umfasst eine rechteckige Stirnfläche (20) und gegenüber der Stirnfläche (20) abgewinkelte Schenkelflächen (21). Fastening element ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized by the following feature: - the deformation element ( 14 ) comprises a rectangular end face ( 20 ) and opposite the face ( 20 ) angled thigh surfaces ( 21 ). Befestigungselement (10) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – eine der Verbindungsfläche (19) zugewandte Schenkelfläche (21) erstreckt sich rechtwinklig zu jeweils der Verbindungsfläche (19) und der Stirnfläche (20). Fastening element ( 10 ) according to claim 5, characterized by the following feature: - one of the connecting surfaces ( 19 ) facing leg surface ( 21 ) extends at right angles to each of the connecting surface ( 19 ) and the face ( 20 ). Befestigungselement (10) nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – eine der Verbindungsfläche (19) abgewandte Schenkelfläche (21) erstreckt sich stumpfwinklig zu der Stirnfläche (20). Fastening element ( 10 ) according to claim 5 or 6, characterized by the following feature: - one of the connecting surface ( 19 ) facing away from the thigh surface ( 21 ) extends at an obtuse angle to the end face ( 20 ). Befestigungselement (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – das Deformationselement (14) umfasst eine an eine der Schenkelflächen (21) angeformte trapezförmige Hakenfläche (22) und – die Hakenfläche (22) erstreckt sich rechtwinklig zu jeweils der Stirnfläche (20) und der sie tragenden Schenkelfläche (21). Fastening element ( 10 ) according to one of claims 5 to 7, characterized by the following features: - the deformation element ( 14 ) includes one on one of the thigh surfaces ( 21 ) molded trapezoidal hook surface ( 22 ) and - the hook surface ( 22 ) extends at right angles to each of the end face ( 20 ) and the leg surface ( 21 ). Befestigungselement (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – zumindest eine der Schenkelflächen (21) weist eine vorzugsweise kreisrunde mittige Aussparung (23) auf. Fastening element ( 10 ) according to one of claims 5 to 8, characterized by the following feature: - at least one of the thigh surfaces ( 21 ) has a preferably circular central recess ( 23 ) on. Karosserie (13), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – einen parallel zu einer Nickachse (Y) der Karosserie (13) verlaufenden Querträger (12), – ein in den Querträger (12) eingelegtes Befestigungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und – eine durch das Befestigungselement (10) vorzugsweise mittels eines Winkelelementes (17) mit dem Querträger (12) verschraubte Batterieaufnahme (11). Bodywork ( 13 ), characterized by the following features: - one parallel to a pitch axis (Y) of the body ( 13 ) extending cross member ( 12 ), - in the crossbeam ( 12 ) inserted fastener ( 10 ) according to one of claims 1 to 9 and - a through the fastener ( 10 ) preferably by means of an angle element ( 17 ) with the cross member ( 12 ) screwed battery holder ( 11 ).
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