DE102016113759A1

DE102016113759A1 - Befestigungsanordnung einer Batterieeinrichtung an einem Rahmen eines Nutzfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016113759A1
Application number: DE102016113759.6A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hänßler; Andreas Höfert; Sven Sakrzewski; Eugen Sologub; Sven Sonntag; Martin Zeilinger; Maik Ziegler
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2017-04-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung einer Batterieeinrichtung (28) an einem Rahmen (10) eines Nutzfahrzeugs, bei welcher die Batterieeinrichtung (28) über eine Halteeinrichtung (48() am jeweiligen Längsträger (12, 14) des Rahmens (10) gehalten ist, wobei die Batterieeinrichtung (28) zwischen den beiden Längsträgern (12, 14) des Rahmens (10) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung einer Batterieeinrichtung an einem Rahmen eines Nutzfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2014 013 536 A1 und aus der DE 10 2013 020 229 A1 sind bereits jeweilige Rahmenkonstruktionen von Nutzfahrzeugen bekannt, bei welchen unterseitige jeweiliger Rahmenlängsträger eine Mehrzahl von in Fahrzeugquerrichtung und horizontal verlaufenden, trägerartigen Anbindungselementen befestigt sind, welche sich über den jeweils zugehörigen Rahmenlängsträger hinaus zur jeweiligen Außenseite des Nutzfahrzeugs erstrecken. Auf diese, gegenüber dem jeweiligen Rahmenlängsträger überstehende Teile der Anbindungselemente sind diverse Anbauteile, beispielsweise Kraftstofftanks oder dergleichen, aufstellbar. Da sich die rahmenartigen Anbindungselemente über die zumindest annähernd gesamte Fahrzeugbreite erstrecken, reduzieren sich jeweilige, durch das Anbauteil verursachte Momente, insbesondere Torsionsmomente, welche in den seitlich zugeordneten Rahmenlängsträger eingeleitet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche hinsichtlich der in die jeweiligen Längsträger des Rahmens eingeleiteten Momente optimiert ist und überdies einen besonders guten Schutz der Batterieeinrichtung bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Um eine Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche hinsichtlich der in die Längsträger des Rahmens eingeleiteten Kräfte und Momente optimiert ist und welche einen besonderen Schutz der Batterieeinrichtung bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung bietet, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Batterieeinrichtung zwischen den beiden Längsträgern des Rahmens angeordnet ist. Im Unterscheid zum bisherigen Stand der Technik ist somit erfindungsgemäß die Batterieeinrichtung, welche gegebenenfalls ein erhebliches Gewicht aufweisen kann, zwischen den beiden Längsträgern unter Vermittlung einer Halteeinrichtung gehalten, sodass jeweilige Kräfte und Momente, welche insbesondere zu einer erheblichen Torsionsbeanspruchung der jeweiligen Längsträger des Rahmens führen können, erheblich reduziert sind. Ein weiterer Vorteil ist es, dass durch die Positionierung der Batterieeinrichtung im Mittenbereich des Fahrzeugs ein günstiger Gesamtschwerpunkt erreicht werden kann, was sich beispielsweise auf den Fahrkomfort des Fahrzeugs, aber auch auf die Achs- bzw. Radlasten, die Ladungsverteilung und ähnliche Eigenschaften des Fahrzeugs positiv auswirkt. Schließlich ist es ein weiterer Vorteil, dass die Batterieeinrichtung durch die Anordnung zwischen den beiden Längsträgern des Rahmens besonders vorteilhaft vor Kollisionen und eine damit einhergehende unfallbedingte Kraftbeaufschlagung geschützt ist.
Die vorstehende Befestigungsanordnung eignet sich für jedwede Art von Nutzfahrzeugen, also insbesondere für Lastkraftwagen, Sattelzüge oder Gespanne. Dabei können die Befestigungsanordnungen sowohl auf Seiten des Rahmens des Lastkraftwagens bzw. der Zugmaschine als auch auf Seiten des Sattelauflegers bzw. des Anhängers angeordnet sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Halteeinrichtung wenigstens einen Batteriekäfig umfasst, durch welchen jeweilige Batteriemodule umgeben und eingesetzt sind. Zum einen sind hierdurch die jeweiligen Batteriemodule besonders günstig gegen eine unfallbedingte Kraftbeaufschlagung geschützt. Zum anderen ist somit eine in einfacher Weise formentierbare Baugruppe zu erreichen, welche dann in einfacher Weise am Rahmen des Nutzfahrzeugs angeordnet werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Halteeinrichtung elastische Aufnahmen auf, über welche die Batterieeinrichtung am Rahmen des Nutzfahrzeugs gehalten ist. Durch diese elastische Lagerung wird der Einfluss von Biege- und Torsionskräften auf die Batterieeinrichtung deutlich reduziert.
In diesem Zusammenhang hat es sich als weiter vorteilhaft gezeigt, wenn die elastischen Aufnahmen der Halteeinrichtung an zugeordneten Querträgern des Rahmens des Nutzfahrzeugs angeordnet sind. Somit können die jeweiligen Batteriekäfige nach Art von Körben in einfacher Weise zwischen den jeweiligen Längsträgern und den entsprechenden Querträgern eingehängt werden.
In diesem Zusammenhang hat es sich über dies als vorteilhaft gezeigt, wenn der jeweilige Batteriekäfig auf den elastischen Aufnahmen abgestützt ist. Hierdurch lässt sich eine besonders wirkungsvolle und einfache Lagerung der jeweiligen Batterieeinrichtung erreichen.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Halteeinrichtung und die Batterieeinrichtung sich unterhalb einer Oberseite des Rahmens erstrecken. Hierdurch ergibt sich nicht nur ein besonders günstiger, tiefer Schwerpunkt der gesamten Batterieeinrichtung, sondern auch eine weitgehend störungsfreie Positionierung, sodass beispielweise ein oberhalb der Oberseite des Rahmens angeordneter Aufbau ohne Beeinträchtigung durch die Batterieeinrichtung oberseitig des Rahmens angeordnet werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigen:
1 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eine Befestigungsanordnung einer Batterieeinrichtung in einem Rahmen eines Nutzfahrzeugs, bei welcher die Batterieeinrichtung über eine Halteeinrichtung zwischen jeweiligen Längsträgern des Rahmens angeordnet ist; und in
2a, 2b, 2c eine Abfolge jeweiliger, ausschnittsweiser Perspektivansichten, welche den Einbau der Batterieeinrichtung am Rahmen des Nutzfahrzeugs erläutern, wobei 2a jeweilige Batteriekäfige der Batterieeinrichtung zeigt, welche jeweilige Batteriemodule aufnehmen und umgeben, 2b die in den jeweiligen Batteriekäfigen aufgenommenen Batteriemodule vor dem Anordnung am Rahmen des Nutzfahrzeugs zeigt, und 2c die endgültige Halterung der Batterieeinrichtung mit den beiden Batteriekäfigen am Rahmen des Nutzfahrzeugs unter Vermittlung der jeweiligen elastischen Aufnahmen zeigt.
In 1 ist in einer ausschnittsweisen Perspektivansicht ein Rahmen 10 eines vorliegend als dreiachsigen Lastkraftwagen ausgebildeten Nutzfahrzeugs erkennbar. Der Rahmen 10 umfasst dabei zwei Längsträger 12, 14, welche sich über die zumindest annähernd gesamte Fahrzeuglänge erstrecken. Die Längsträger 12, 14 sind dabei über mehrere Querträger 16 miteinander verbunden. Im Bereich einer Vorderachse 18 ist zusätzlich die vordere Rahmenstruktur 20 mit einem Unterfahrschutz 22 erkennbar. Im hinteren Bereich des Rahmens 10 sind jeweilige Hinterachsen 24, 26 erkennbar.
Im zumindest annähernd kompletten Längenbereich zwischen der Vorderachse 18 und der ersten Hinterachse 24 des Rahmens 10 ist eine Befestigungsanordnung einer Batterieeinrichtung 28 am Rahmen 10 erkennbar, welche im weiteren in Zusammenschau mit den 2a bis 2c erläutert werden soll.
Wie dabei in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist, umfasst die Batterieeinrichtung 28 vorliegend zwei Pakete 30, 32 jeweiliger Batteriemodule 34, 36, welche in einem jeweils zugehörigen Batteriekäfig 38, 40 aufgenommen sind. 2a zeigt dabei die Batteriemodule 34, 36 in separatem Zustand, damit die konkrete Ausgestaltung der Batteriekäfige 38, 40 besser zu erkennen ist.
Die Batteriekäfige 38, 40 umfassen jeweilige, fachwerkartige bzw. mit Streben versehene Seitenwände 42 und einen Boden 44. Oberseitig sind die jeweils längeren Seitenwände 42 über jeweilige Bänder 46 miteinander verbunden. Die Seitenwände 42 sind im vorliegenden Fall fachwerkartig offen gestaltet, wobei hier prinzipiell auch andere Gestaltungen denkbar sind. Insbesondere ist es auch denkbar, die Batteriekäfige 38, 40 geschlossen zu gestalten. Im vorliegenden Fall sind die Batteriekäfige 38, 40 beispielsweise aus Metallblechen oder dergleichen gebildet, wobei auch Kunststoffgebilde, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff, oder andersartige Gestaltungen denkbar sind.
Die jeweiligen Batteriekäfige 38, 40 sind dabei Teil einer Halteeinrichtung 48, mittels welche die Batteriemodule 34, 36 der Batterieeinrichtung 20 am Rahmen 10 gehalten sind. Zu dieser Halteeinrichtung 48 gehören außerdem jeweilige elastische Lagerelemente 50, welche vorliegend – wie dies aus den 2a und 2b erkennbar ist – oberseitig jeweiliger, die Längsträger 12, 14 verbindender Querträger 16 angeordnet sind.
Im vorliegenden Fall ist dabei pro Batteriekäfig 38, 40 jeweils eine Dreipunktlagerung gewählt, wobei vorderseitig des Batteriekäfigs 38, 40 jeweils zwei Lagerelemente 50 und rückseitig ein zentrales Lagerelemente 50 mittig des zugehörigen Querträgers 16 vorgesehen ist. Durch diese Lagerelemente 50 wird der Einfluss der Biege- und Torsionskräfte auf die Batteriemodule 34, 36 reduziert.
2c zeigt schließlich die fertig eingehängten Batteriekäfige 38, 40 mit den darin verbauten Batteriemodulen 34, 36. Im vorliegenden Fall sind die Batteriekäfige 38, 40 demzufolge von oben her auf die jeweiligen Querträger 16 – unter Vermittlung der Lagerelemente 50 – aufgesetzt bzw. eingesetzt. Die Batteriekäfige 38, 40 sind dabei sowohl in Länge als auch in Breite auf die durch die Längsträger 12, 14 und die Querträger 16 definierten Öffnungen abgestimmt.
Die Halteeinrichtung 48 und die Batterieeinrichtung 28 erstrecken sich unterhalb einer Oberseite 52 des Rahmens 10. Hierdurch ergibt sich nicht nur ein besonders günstiger, tiefer Schwerpunkt der gesamten Batterieeinrichtung 28 und eine weitgehend störungsfreie Anordnung des oberhalb der Oberseite 52 des Rahmens 10 angeordneten Aufbaus.
Es ist erkennbar, dass sich die vorliegenden Batteriekäfige 38, 40 mit den zugehörigen Batteriemodulen 34, 36 in einfacher Weise vormontieren und am Rahmen 10 befestigen lassen. Dadurch lassen sich komplette Batteriesysteme im Bedarfsfall einfach austauschen. Gleichfalls wäre es auch denkbar, ein schnell wechselbares Tauschsystem zu schaffen, bei welchem entladene Batterieeinrichtungen 28 vom Rahmen 10 abgenommen und durch geladene Batterieeinrichtungen 28 ersetzt werden.
Bezugszeichenliste

10: Rahmen
12: Längsträger
14: Längsträger
16: Querträger
18: Vorderachse
20: Rahmenstruktur
22: Unterfahrschutz
24: Hinterachse
26: Hinterachse
28: Batterieeinrichtung
30: Paket
32: Paket
34: Batteriemodul
36: Batteriemodul
38: Batteriekäfig
40: Batteriekäfig
42: Seitenwände
44: Boden
46: Bänder
48: Halteeinrichtung
50: Lagerelement
52: Oberseite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014013536 A1 [0002]
DE 102013020229 A1 [0002]

Claims

Befestigungsanordnung einer Batterieeinrichtung (28) an einem Rahmen (10) eines Nutzfahrzeugs, bei welcher die Batterieeinrichtung (28) über eine Halteeinrichtung (48() am jeweiligen Längsträger (12, 14) des Rahmens (10) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinrichtung (28) zwischen den beiden Längsträgern (12, 14) des Rahmens (10) angeordnet ist.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (48) wenigstens einen Batteriekäfig (38, 40) umfasst, durch welchen jeweilige Batteriemodule (34, 36) der Batterieeinrichtung (28) umgeben und eingesetzt sind.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (48) elastische Lagerelemente (50) aufweist, über welche die Batterieeinrichtung (28) am Rahmen (10) des Nutzfahrzeugs gehalten ist.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Lagerelemente (50) der Halteeinrichtung (48) an zugeordneten Querträgern (16) des Rahmens (10) des Nutzfahrzeugs angeordnet sind.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Batteriekäfig (38, 40) auf den elastischen Lagerelementen (50) abgestützt ist.
Befestigungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (48) und die Batterieeinrichtung (28) sich unterhalb einer Oberseite (52) des Rahmens (10) erstreckt.