-
Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul-Gehäuse mit einem sich durch einen Innenraum erstreckenden Stützträger sowie einen Stützträger zur Anordnung in einem Batterie-Modulgehäuse. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Stützträgers zur Anordnung in einem Batteriemodulgehäuse für ein Batteriemodul.
-
Aus
DE 10 2016 222 264 A1 ist ein Batteriemodul bekannt, wobei das Batteriemodul ein Batteriemodulgehäuse mit einer Vielzahl von einen Innenraum ausbildenden Gehäusewänden aufweist. Das Batteriemodulgehäuse weist darüber hinaus noch eine Kühlelementaufnahme zur Aufnahme eines Kühlelements auf. Die Kühlelementaufnahme kann in Form einer Öffnung in einer der Gehäusewände gebildet sein oder eine Gehäusewand kann als Kühlelementaufnahme eine partiell geringere Materialstärke aufweisen. Das Batteriemodulgehäuse kann insbesondere aus Kunststoff gebildet und das Kühlelement kann insbesondere aus einem metallischen Werkstoff als ein Strangpressprofil hergestellt sein. Aus
DE 10 2016 110 330 A1 ist ein gattungsgemäßes Gehäuse für eine Fahrzeugbatterie bekannt, wobei das Gehäuse eine Deckelplatte und eine Bodenplatte aufweist, zwischen denen ein Rahmen angeordnet ist. In dem von dem Rahmen umschlossenen Raum ist mindestens ein Querträgerelement angeordnet. In dem Querträgerelement kann eine Verstärkung angeordnet sein.
-
Aus
DE 296 12 571 U1 ist eine Akkumulatorenbatterie bekannt, wobei in einem Batterietrog prismatische Zellen eingesetzt sind. Die Abstände zwischen den Zellen und den Trogwänden werden durch Abstandshalter erzeugt, die eine Wand mit gleichmäßigen Erhebungen aufweisen.
-
Aus
DE 10 2017 213 202 A1 ist ein Hohlkammerprofil zur Befestigung eines Batteriemoduls bekannt. Das Hohlkammerprofil weist mindestens eine Zwischenwandung auf, die sich zwischen zwei Seitenwandungen von einer Deckelwandung in Richtung einer Bodenwandung erstreckt. Ein Befestigungsmittel soll zumindest teilweise in die Wanddicke der mindestens einen Zwischenwandung einbringbar sein.
-
Aus
US 2012/0301765 A1 ist ein Batteriegehäuse bekannt, welches ein Trägerelement aus Harz, eine Abdeckung und einen unteren Rahmen umfasst. Das Trägerelement weist eine Vielzahl von Vorsprüngen auf, zwischen welchen Batteriemodule angeordnet werden können. Auf dem unteren Rahmen sind L-förmige Verstärkungsrippen ausgebildet, welche in die Vorsprünge des darüber angeordneten Trägerelementes eingreifen.
-
Aus
DE 10 2016 222 094 A1 ist ein Batteriegehäuse einer Traktionsbatterie bekannt, mit einem Gehäuseboden, der zumindest eine Gehäuseboden-Basis und eine davon in Richtung Gehäuse-Innenraum hochgezogene Kühlverprägung aufweist, und mit einem Schraubdom. Der Schraubdom weist ein zwischen einer Nichtgebrauchsstellung und einer Stützstellung hubverstellbares Anschlagelement auf.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Batteriemodul-Gehäuse, einen Stützträger zur Anordnung in einem Batterie-Modulgehäuse, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Stützträgers zur Anordnung in einem Batteriemodul-Gehäuse zur Verfügung zu stellen, welche eine einfache und kostengünstige Herstellung eines Stützträgers ermöglichen, welcher gleichzeitig eine hohe Steifigkeit bei geringem Bauteilgewicht und geringem Bauraumbedarf aufweist.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
-
Ein erfindungsgemäßes Batteriemodul-Gehäuse umfasst mehrere, einen Innenraum umschließende Gehäusewände und mindestens einen, sich durch den Innenraum erstreckenden Stützträger. Der Stützträger erstreckt sich dabei mindestens über einen Teil der Länge oder einen Teil der Breite des Innenraums des Batteriemodul-Gehäuses und dient insoweit als ein Trägerelement, beispielsweise als ein Längsträger oder ein Querträger für das Batteriemodul-Gehäuse. Insbesondere sind mehrere Stützträger in dem Innenraum angeordnet, wobei zwischen zwei gegenüberliegenden Gehäusewänden vorzugsweise eine durchgehende Verbindung mittels eines Stützträgers oder mehrerer aneinander anliegender Stützträger vorgesehen ist. Über die Länge und/oder Breite verteilt können mehrere parallel zueinander verlaufende Stützträger in dem Innenraum angeordnet sein. Insbesondere sind die Stützträger derart angeordnet, dass jeweils zwischen zwei Stützträgern mindestens ein Batteriemodul und/oder eine Batterieelektronik angeordnet ist. Die Stützträger sind insbesondere mit den Gehäusewänden verschweißt, verklebt und/oder verschraubt. Alternativ oder in Ergänzung können die Stützträger auch formschlüssig fixiert sein, beispielsweise durch geeignete Ausbildung und Anordnung relativ zu einer Gehäusewand oder mehreren Gehäusewänden. Insbesondere sind Stützträger mit einem Boden und/oder einem Deckel und/oder einer Gehäusewand des Batteriemodul-Gehäuses verschraubt.
-
Der mindestens eine Stützträger ist aus mindestens zwei Teilelementen mit einem, einen Hohlraum aufweisenden Außenelement und einem den Hohlraum zumindest teilweise ausfüllenden Einsatzelement gebildet. Das Außenelement ist insbesondere u-förmig ausgebildet und umschließt den Hohlraum - im Querschnitt betrachtet - von drei Seiten. Das Einsatzelement ist vorzugsweise skelettartig ausgebildet und füllt den Hohlraum nur teilweise aus. Das Einsatzelement ist aus einem Werkstoff mit geringerer Dichte gebildet als das Außenelement. Alternativ ist auch ein geschlossenes Querschnittsprofil als Außenelement geeignet, in welches stirnseitig mindestens ein Einsatzelement eingeschoben ist.
Ferner ist
- a) das Einsatzelement zur Bildung des Stützträgers durch Einführen in eine Einschubrichtung montiert und an dem Einsatzelement ist ein sich quer zur Einschubrichtung erstreckendes, als Anschlagelement dienendes Kragenelement vorgesehen, welches derart ausgebildet ist, dass es das Außenelement zumindest über einen Teil seiner Länge außenseitig umschließt und/oder
- b) an dem Außenelement mindestens eine, in den Hohlraum hineinragende Lasche ausgebildet, welche mit einer an dem Einsatzelement ausgebildeten Sperrfläche eine formschlüssige Fixierung des Einsatzelementes in dem Außenelement bewirkt.
-
Ein Batteriemodul-Gehäuse mit einem solchen zweiteilig ausgebildeten Stützträger eignet sich insbesondere zur Aufnahme von (Hochvolt-)Batteriemodulen zum Antrieb eines Fahrzeuges bzw. ist dafür vorgesehen. Üblicherweise wird das Batteriemodul-Gehäuse im Bereich oder sogar unterhalb eines Unterbodens des Fahrzeuges montiert und ist damit im Falle eines Crashs hohen Kräften in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) und/oder in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) ausgesetzt. Der zweiteilig ausgebildete Stützträger bildet insoweit einen Schutz von in dem Batteriemodul-Gehäuse angeordneten Batteriemodulen, als das Außenelement mit der höheren Dichte zur Aufnahme hoher Kräfte geeignet ist. Insbesondere weist das Außenelement einen hohen Elastizitätsmodul von mindestens 40.000 MPa und bevorzugt mindestens 70.000 MPa und besonders bevorzugt mindestens 150.000 MPa auf. Zur Einsparung von Gewicht ist der Stützträger zudem als hybrides, zweiteiliges Element konstruiert, wobei das Einsatzelement mit geringerer Dichte in dem Hohlraum angeordnet ist. Das Einsatzelement wirkt einem Einknicken der Wände des Außenelementes stützend entgegen, insbesondere wenn es sich zwischen zwei Gehäusewänden erstreckt. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, kann das Einsatzelement zusätzlich zur Realisierung weiterer Funktionen vorgesehen sein, beispielsweise zur Abdichtung des Hohlraums und/oder zur Bereitstellung einer Anbindungsfläche. Insgesamt kann durch die Anordnung eines mindestens zweiteilig ausgebildeten Stützträgers ein besonders leichtes, aber auch robustes und steifes Batteriemodul-Gehäuse realisiert werden.
-
Gemäß Variante a) ist das Einsatzelement zur Bildung des Stützträgers durch Einführen in einer Einschubrichtung (E) montiert, und an dem Einsatzelement ist ein sich quer zur Einschubrichtung (E) erstreckendes, als Anschlagelement dienendes Kragenelement vorgesehen. Das Außenelement weist insbesondere eine Einschuböffnung auf, durch welche das Einsatzelement in Einschubrichtung (E) in den Hohlraum eingeführt werden kann. Das Anschlagelement bewirkt unter anderem eine haptische Rückmeldung, sobald das Einsatzelement eine Endmontagelage erreicht hat und ausreichend weit in den Hohlraum eingeschoben ist. Das Kragenelement kann ebenfalls zur Abdichtung des Hohlraums genutzt werden. Das Kragenelement ist derart ausgebildet, dass es das Außenelement zumindest über einen Teil seiner Länge außenseitig umschließt. Eine solche zumindest teilweise verschließende Anordnung bewirkt eine verbesserte Abdichtung des Hohlraums, da die Dichtfläche, an welcher das Außenelement und das Einsatzelement aneinander anliegen, vergrößert wird.
-
Eine formschlüssige Verbindung zwischen Einsatzelement und dem Außenelement wird gemäß Variante b) durch mindestens eine an dem Außenelement ausgebildete, in den Hohlraum hineinragende Lasche realisiert, welche mit einer an dem Einsatzelement ausgebildeten Sperrfläche eine Fixierung des Einsatzelementes in dem Außenelement bewirkt. Vorzugsweise sind mehrere Laschen vorgesehen, wobei die Laschen an verschiedenen Seitenflächen des Außenelementes ausgebildet sind. Insbesondere sind in Längsrichtung des Stützträgers betrachtet mindestens zwei Laschen vorgesehen, welche jeweils an den Enden des Stützträgers ausgebildet sind. Die Sperrflächen sind insbesondere von Querrippen des Einsatzelementes gebildet. Die stoffschlüssige Fixierung des Einsatzelementes an dem Außenelement erfolgt insbesondere mittels Schweißen und/oder Kleben.
-
In einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriemodul-Gehäuses ist die Dichte des Werkstoffes des Außenelementes mindestens doppelt so groß ist wie die Dichte des Werkstoffs des Einsatzelementes. Vorzugsweise ist die Dichte des Außenelementes mindestens 3, 4 oder 5 mal so groß wie die Dichte des Einsatzelementes. Besonders vorteilhaft ist eine Kombination aus einem Außenelement aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder Stahl, und einem Einsatzelement aus Kunststoff. Bei dem Einsatzelement aus Kunststoff kommen insbesondere thermoplastische Kunststoffe und/oder duroplastische Kunststoffe in Betracht. Alternativ kann es sich bei dem Einsatzelement um einen Schaum bzw. einen geschäumten Kunststoff handeln. Eine Kombination aus Metall und Kunststoff ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil sie kostengünstig herstellbar ist und das Außenelement aus Metall einen hohen Elastizitätsmodul aufweist und entsprechend zur Aufnahme hoher Kräfte geeignet ist und das Einsatzelement aus Kunststoff ein nur geringes Gewicht aufweist und gleichzeitig die Knicksteifigkeit erhöht. Besonders kostengünstig sind das Außenelement und das Einsatzelement jeweils, wenn diese als Strangpressprofile, Pultrusionsprofile oder Endlosprofile hergestellt sind. Ein Einsatzelement aus Kunststoff kann alternativ auch kostengünstig (insbesondere als Massenware) im Spritzgussverfahren hergestellt werden.
-
Das Kragenelement kann alternativ (in Zusammenhang mit Variante b) senkrecht zur Einschubrichtung (E) gegenüber dem Außenelement hervorragen und entsprechend nach Art eines Flansches eine Anbindungsfläche bilden, welche zur Fixierung des Stützträgers an dem Batteriemodul-Gehäuse dient, beispielsweise durch Schrauben oder Schweißen.
-
An dem Kragenelement sind insbesondere Fixierstrukturen vorgesehen, welche zur Fixierung des Einsatzelementes an dem Außenelement dienen. Insbesondere sind solche Fixierstrukturen in dem Bereich des Kragenelementes vorgesehen, welche das Außenelement außenseitig umschließen. Bei den Fixierstrukturen handelt es sich insbesondere um federelastische Clipelemente, welche mit entsprechenden, an dem Außenelement ausgebildeten Rückhalteflächen zusammenwirken. Alternativ können als Fixierstrukturen Vorsprünge vorgesehen sein, die mit an dem Außenelement ausgebildeten Vertiefungen zusammenwirken.
-
Alternativ oder in Ergänzung zu der vorstehend beschriebenen Art der Fixierung des Einsatzelementes an dem Außenelement mittels Fixierstrukturen sind das Außenelement und das Einsatzelement insbesondere kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Die kraftschlüssige Verbindung erfolgt insbesondere in einer besonders einfachen Weise durch Verstemmen des Außenelementes und des Einsatzelementes. Die wie vorstehend beschriebenen, an dem Kragenelement ausgebildeten Clipelemente können zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung eingesetzt werden.
-
In einer weiteren praktischen Ausführungsform ist das Einsatzelement zumindest teilweise durch eine sich über einen Teil der Einschubhöhe (H) erstreckende Längsrippe mit einer oder mehreren daran ausgebildeten Querrippen gebildet. Alternativ oder in Ergänzung dazu ist das Einsatzelement durch ein geschlossenes Hohlprofil, wie beispielsweise ein Rechteckprofil oder ein anderes Polygonprofil gebildet. Ein solches Einsatzelement ist besonders gewichtssparend und kann kostengünstig als Strangpressprofil, Pultrusionsprofil oder Endlosprofil oder mittels Spritzguss hergestellt werden. Ein skelettartiges Einsatzelement weist insbesondere eine Längsrippe auf, welche sich über einen Teil der Einschubhöhe (H) erstreckt und welche im Querschnitt betrachtet zentral in dem Hohlraum angeordnet ist. Die Längsrippe erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Stützträgers. Die Längsrippe wirkt einem Einknicken des Stützträgers bei auf den Stützträger und insbesondere auf das Außenelement wirkenden Kräften entgegen. Quer - und insbesondere senkrecht zu der Längsrippe - erstreckt sich mindestens eine Querrippe, welche sich vorzugsweise an gegenüberliegenden Wänden des Außenelementes abstützt und damit die Knicksteifigkeit des Stützträgers verbessert.
-
Um ein Verschrauben des Stützträgers an dem Batteriemodul-Gehäuse zu ermöglichen bzw. zu erleichtern, ist das Einsatzelement an mindestens einer Stirnseite derart angeordnet bzw. ausgebildet, dass die Stirnseite nicht - oder zumindest nicht vollflächig - an dem Außenelement anliegt. Dies kann insbesondere dadurch realisiert sein, dass sich die Stirnseite des Einsatzelementes nicht bis zu einer korrespondierenden Wandfläche des Außenelementes erstreckt, sondern von dieser beabstandet ist. Alternativ kann das Einsatzelement skelettförmig ausgebildet sein, und es liegen jeweils Enden von mindestens einer Rippe an dem Außenelement an. Entsprechend ist zwischen der mindestens einen Stirnseite des Einsatzelementes und der korrespondierenden Wandfläche des Außenelementes ein Freiraum gebildet, so dass eine in das Außenelement führende Schraube nicht in das Einsatzelement geschraubt werden muss. Insbesondere bei Einsatzelementen aus Kunststoff wird somit ein Schraubeneingriff in ein Kunststoffelement vermieden, was vorteilhaft für eine dauerfeste und auch nach Jahren noch sichere Verbindung ist.
-
In einer weiteren praktischen Ausführungsform ist an dem Stützträger mindestens eine Ausnehmung zur Anordnung eines sich quer zur Erstreckungsrichtung des Außenelementes erstreckenden Schraubdomelementes vorgesehen. Ein solches Schraubdomelement ist insbesondere als Durchsteckelement ausgebildet, welches das Außenelement und/oder das Einsatzelement durchragend anordenbar ist. Das Einsatzelement kann insbesondere derart ausgelegt sein, dass es ein oder mehrere Schraubdomelemente, welche durch den Stützträger durchgesteckt sind, kraft- und/oder formschlüssig an dem Stützträger fixiert. Die Schraubdomelemente weisen vorzugsweise zwei Schraubdome auf, welche ein Verschrauben in Einschubrichtung (E) ermöglichen und insbesondere zur Verschraubung der Batteriemodule dienen. Vorzugsweise sind die ein oder mehreren Schraubdomelemente kostengünstig als Strangpressprofile, Pultrusionsprofile oder Endlosprofile aus Metall hergestellt.
-
Die Erfindung betrifft auch einen Stützträger zur Anordnung in einem Batteriemodul-Gehäuse eines Batteriemoduls. Der Stützträger umfasst ein im Querschnitt u-förmig ausgebildetes oder ein einen geschlossenen Querschnitt aufweisendes Außenelement, welches einen Hohlraum mit einer Einschuböffnung bildet. In dem Hohlraum ist ein Einsatzelement angeordnet oder ausgebildet, wobei das Einsatzelement einen aus dem Hohlraum quer zu einer Einschubrichtung (E) hinausragenden Abschnitt aufweist, wobei
- a) es sich bei dem hinausragenden Abschnitt um ein Kragenelement handelt, welches derart ausgebildet ist, dass es das Außenelement zumindest über einen Teil seiner Länge außenseitig umschließt
und/oder
- b) an dem Außenelement mindestens eine, in den Hohlraum hineinragende Lasche ausgebildet ist, welche mit einer an dem Einsatzelement ausgebildeten Sperrfläche eine formschlüssige Fixierung des Einsatzelementes in dem Außenelement bewirkt.
-
In Bezug auf die Vorteile eines solchen zweiteilig ausgebildeten Stützträgers wird auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines wie vorstehend beschriebenen Stützträgers zur Anordnung in einem Batteriemodul-Gehäuse für ein Batteriemodul mit den folgenden Verfahrensschritten:
- a) Herstellen eines u-förmigen oder geschlossenen Außenelementes aus einem ersten Werkstoff, insbesondere aus einem Metallwerkstoff,
- b) Herstellen und Anordnen eines rippenförmigen Einsatzelementes aus einem zweiten Werkstoff, insbesondere aus Kunststoff, in einem von dem u-förmigen oder geschlossenen Außenelement gebildeten Hohlraum,
- c) kraftschlüssiges, formschlüssiges und/oder stoffschlüssiges Fixieren des Einsatzelementes in dem Außenelement.
-
Das Einsatzelement wird in Verfahrensschritt b) in den Hohlraum, insbesondere durch eine Einschuböffnung, in Einschubrichtung (E) eingeführt und angeordnet. Insbesondere wird das Einsatzelement so weit in Einschubrichtung (E) geführt, bis ein an dem Einsatzelement vorgesehenes Kragenelement, welches sich quer zur Einschubrichtung (E) erstreckt, an dem Außenelement anliegt bzw. anschlägt. Gleichzeitig kann das Einsatzelement mittels Clipelementen mit dem Außenelement verclipst werden. Die Clipelemente sind insbesondere in einem Bereich des Kragenelementes vorgesehen, welcher das Außenelement außenseitig umschließt.
-
Das kraftschlüssige Fixieren in Schritt c) erfolgt vorzugsweise mittels Verstemmen und/oder Verpressen. Die formschlüssige Fixierung kann dadurch erfolgen, dass nach Anordnen des Einsatzelementes in dem Außenelement an dem Außenelement ausgebildete bzw. ausgestanzte Laschen in den Hohlraum hineingeführt werden, so dass diese mittels an dem Einsatzelement ausgebildeten Sperrflächen zusammenwirken. Stoffschlüssiges Fixieren erfolgt insbesondere mittels Verschweißen und/oder Verkleben.
-
Insbesondere vor dem Verfahrensschritt b) kann eine Anordnung mindestens eines Schraubdomelements erfolgen, wobei das Schraubdomelement durch Aussparungen in dem Außenelement hindurchgeschoben wird und so das Außenelement zumindest teilweise durchragend angeordnet ist. Durch Anordnen des Einsatzelementes in dem Hohlraum wird das Schraubdomelement formschlüssig fixiert.
-
Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Batteriemodul-Gehäuse in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben,
- 2 den mit IIa gekennzeichneten Ausschnitt des Batteriemodul-Gehäuses aus 1 in einer Schnittdarstellung gemäß Linie IIb-IIb aus 1,
- 3 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßes Stützträgers in einer perspektivischen Ansicht,
- 4 den Stützträger aus 3 in einer Schnittdarstellung gemäß Linie IV-IV aus 3,
- 5 den Stützträger aus 3 in einer Explosionsansicht,
- 6 ein Schraubdomelement in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben,
- 7 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützträgers in einer perspektivischen Ansicht und
- 8 den Stützträger aus 7 in einer Schnittdarstellung gemäß Linie VIII-VIII aus 7.
-
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Batteriemodul-Gehäuse 10 dargestellt. Das Batteriemodul-Gehäuse 10 weist einen von vier umlaufenden Gehäusewänden 12 und einem Boden 14 gebildeten Innenraum 16 auf. Zum Verschließen des Innenraums 16 ist in dem Ausführungsbeispiel ein Deckel vorgesehen, welcher vorliegend nicht dargestellt ist.
-
Durch den Innenraum 16 erstrecken sich vorliegend ein durchgehender Stützträger 18 (im Weiteren als Längsträger 20 bezeichnet) und weitere acht, senkrecht dazu ausgerichtete Stützträger 18 (im Folgenden als Querträger 22 bezeichnet). Die Querträger 22 erstrecken sich dabei jeweils von einer Gehäusewand 12 bis zu dem Längsträger 20. Jeweils begrenzt von zwei parallel zueinander angeordneten Querträgern 22 und einem Teil des Längsträgers 20 können zehn Batteriemodule in dem Batteriemodul-Gehäuse 10 angeordnet werden. Vorliegend ist exemplarisch nur ein Batteriemodul 24 in den 1 und 2 dargestellt.
-
Es wird darauf hingewiesen, dass auch lediglich der Längsträger 20 und/oder die Querträger 22 und/oder nur ein Teil des Längsträgers 20 und/oder ein Teil der Querträger 22 als Stützträger 18 ausgebildet sein können.
-
Die Stützträger 18 sind vorliegend mit den Gehäusewänden 12 verschweißt. Ferner sind die Querträger 22 mit dem Längsträger 20 verschweißt. Die Stützträger 18 werden darüber hinaus mit dem Boden 14 und dem Deckel verschraubt (nicht erkennbar).
-
Wie in 2 bis 8 gut erkennbar ist, sind die Stützträger 18 zweiteilig ausgebildet. Sie weisen ein erstes Teilelement 26 in Form eines u-förmig ausgebildeten Außenelementes 28 auf. Bei dem Außenelement 28 handelt es sich vorliegend um ein Strangpressprofil aus Aluminium. Das u-förmige Außenelement 28 bildet einen von drei Seiten umschlossenen Hohlraum 30 (vgl. 3 bis 8), welcher im Querschnitt betrachtet eine Einschuböffnung 32 aufweist. Ferner weist der Stützträger 18 jeweils ein offenes Ende 34 in Längsrichtung betrachtet auf. In dem Hohlraum 30 ist durch Einschieben durch die Einschuböffnung 32 in Einschubrichtung (E) als zweites Teilelement 36 ein Einsatzelement 38 angeordnet. Das Einsatzelement 38 ist vorliegend einstückig aus einem Strangpressprofil aus Kunststoff ausgebildet und weist eine geringere Dichte auf als das Außenelement 28. Das Einsatzelement 38 füllt den Hohlraum 30 nur teilweise aus.
-
In Zusammenhang mit den 3 bis 6 wird eine erste Ausführungsform eines Stützträgers 18 zum Einsatz in dem Batteriemodul-Gehäuse 10 beschrieben.
-
Das u-förmige Außenelement 28 weist vorliegend einen sich quer zur Einschubrichtung (E) erstreckenden flanschartigen Überstand 40 auf, welcher vorliegend an einem unteren Ende des Stützträgers 18 angeordnet ist und sich über die gesamte Länge des Stützträgers 18 erstreckt. Der Überstand 40 dient als Standfuß und schafft eine gute Voraussetzung, um den Stützträger 18 mit dem Boden 14 des Batteriemodul-Gehäuses 10 zu verschweißen. Zudem ist an einem oberen Ende des Außenelementes 28 eine sich über die gesamte Länge des Außenelementes 28 erstreckende hervorragende Rückhaltefläche 42 ausgebildet.
-
Das in dem Außenelement 28 angeordnete Einsatzelement 38 ist vorliegend skelettförmig ausgebildet und weist eine sich nur über einen Teil der Einschubhöhe H erstreckende Längsrippe 44 auf. Ausgehend von der Längsrippe 44 erstrecken sich mehrere Querrippen 46, wobei sich von der oberen Querrippe 46 wiederrum zwei voneinander beabstandete Längsrippen 48 erstrecken. Unterhalb der Längsrippe 44 ist ein rechteckförmiges geschlossenes Hohlprofil 50 angeordnet.
-
An dem Einsatzelement 38 ist ein als Anschlagelement 52 dienendes Kragenelement 54 ausgebildet, welches sich in einem Abschnitt senkrecht zur Einschubrichtung (E) erstreckt und davon ausgehend das Außenelement 28 teilweise umschließend angeordnet ist. Zum einen dichtet das Kragenelement 54 den Hohlraum 30 ab, zum anderen dient das Kragenelement 54 zur Fixierung des Einsatzelementes 38 an dem Außenelement 28, indem an dem Kragenelement 54 Clipelemente 56 ausgebildet sind, welche jeweils mit der Rückhaltefläche 42 an dem Außenelement 28 zusammenwirken, so dass ein Formschluss in einer Richtung entgegen der Einschubrichtung (E) bewirkt wird.
-
Zusätzlich sind das Einsatzelement 38 und das Außenelement 28 mittels Verstemmen kraftschlüssig fixiert. Durch das Verstemmen ergibt sich eine zum Teil gebogene Kontur 58 des Außenelementes 28, welche sich zwischen zwei Querrippen 46 erstreckt, wodurch einem Herausführen des Einsatzelementes 38 entgegen der Einschubrichtung (E) aus dem Außenelement 28 zusätzlich entgegengewirkt wird.
-
Das Einsatzelement 38 ist in dem Außenelement 28 vorliegend nur so weit eingeschoben, dass es in mit einer unteren Stirnseite 60 nicht an der korrespondierenden Wandfläche 62 des Außenelementes 28 anliegt und einen Freiraum 64 bildet. In den Freiraum 64 kann eine durch das Außenelement 28 führende Schraube (nicht dargestellt) hineinragen.
-
In dem Freiraum 64 ist jeweils an einem Ende 34 des Stützträgers 18 ein Schraubdomelement 66 (vgl. auch 6) eingesteckt, welches zur Anbindung der Batteriemodule 24 an das Batteriemodul-Gehäuse 10 dient. Dies ist in 2 gut erkennbar, wo Schrauböffnungen 68 an dem Batteriemodul 24 fluchtend zu Schraubdomen 70 in dem Schraubdomelement 66 ausgerichtet sind.
-
Das Schraubdomelement 66 ist in 6 im Detail gezeigt. Bei dem Schraubdomelement 66 handelt es sich um ein Strangpressprofil aus Aluminium. Das Schraubdomelement 66 umfasst zwei Schraubdome 70, welche eine Verschraubung von Batteriemodulen 24 in Einschubrichtung (E) ermöglichen, und einen die Schraubdome 70 verbindenden Mittelteil 72, welcher sich bei einer Anordnung an dem Stützträger 18 innerhalb des Außenelementes 28 erstreckt. Der Mittelteil 72 weist eine Vertiefung 74 auf, in welche das Einsatzelement 38 eingreift und das Schraubdomelement 66 an dem Stützträger 18 fixiert.
-
Anhand von 5 wird die Montage der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stützträgers 18 beschrieben. Zunächst wird das Außenelement 28 aus einem Strangpressprofil aus Aluminium hergestellt. In dem Außenelement 28 sind Ausnehmungen 76 zur Anordnung der Schraubdomelemente 66 vorgesehen. Durch die Ausnehmungen 76 wird jeweils ein Schraubdomelement 66 eingesteckt, so dass der Mittelteil 72 der jeweiligen Schraubdomelemente 66 in dem Hohlraum 30 angeordnet ist und die Schraubdome 70 außenseitig des Außenelements 28 positioniert sind. Anschließend wird das Einsatzelement 38 in Einschubrichtung (E) in dem Hohlraum 30 durch Einstecken angeordnet. Dabei fixiert das Einsteckelement 38 die Schraubdomelemente 66, indem das Hohlprofil 50 in die Vertiefung 74 an dem Schraubdomelement 66 eingreift.
-
Anschließend werden das Außenelement 28 und das Einsatzelement 38 mittels Verstemmen miteinander verbunden.
-
In den 7 und 8 ist eine zweite Ausführungsform eines Stützträgers 18 dargestellt. Im Folgenden werden für identische oder zumindest funktionsgleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen wie vorstehend verwendet.
-
Dieser Stützträger 18 umfasst ebenfalls ein u-förmiges Außenelement 28 mit einem in dem Hohlraum 30 angeordneten Einsatzelement 38. Bei dem Außenelement 28 handelt es sich um ein Strangpressprofil als Aluminium und bei dem Einsatzelement 38 um ein Strangpressprofil aus Kunststoff.
-
Die Geometrie des Einsatzelementes 38 in dieser zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass das Einsatzelement 38 vorliegend mit dem als Anschlagelement 52 dienenden Kragenelement 54 unten angeordnet ist und das Kragenelement 54 einen flanschartigen Anbindungsabschnitt bildet.
-
Ferner erstreckt sich das Einsatzelement 38 vorliegend über die gesamte Einschubhöhe H. An der oberen Stirnseite 78 des Einsatzelementes 38 ist durch zwei voneinander beabstandete Längsrippen 48 der Freiraum 64 gebildet, in welchen eine das Außenelement 28 durchragende Schraube (nicht dargestellt) hineinragen kann.
-
Die Fixierung des Einsatzelementes 38 und des Außenelementes 28 erfolgt durch in dem Außenelement 28 ausgebildete Laschen 80, welche nach dem Einsetzen des Einsatzelementes 38 in den Hohlraum 30 nach innen in den Hohlraum 30 gebogen werden und dort mit durch Querrippen 46 gebildete Sperrflächen 82 zusammenwirken und einem Herausführen des Einsatzelementes 38 aus dem Außenelement 28 entgegen der Einführrichtung (E) entgegenwirken.
-
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 kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Batteriemodul-Gehäuse
- 12
- Gehäusewand
- 14
- Boden
- 16
- Innenraum
- 18
- Stützträger
- 20
- Längsträger
- 22
- Querträger
- 24
- Batteriemodul
- 26
- erstes Teilelement
- 28
- Außenelement
- 30
- Hohlraum
- 32
- Einschuböffnung
- 34
- Ende des Stützträgers
- 36
- zweites Teilelement
- 38
- Einsatzelement
- 40
- Überstand
- 42
- Rückhaltefläche
- 44
- Längsrippe
- 46
- Querrippe
- 48
- Längsrippe
- 50
- geschlossenes Hohlprofil
- 52
- Anschlagelement
- 54
- Kragenelement
- 56
- Clipelement
- 58
- gebogene Kontur
- 60
- untere Stirnseite
- 62
- Wandfläche
- 64
- Freiraum
- 66
- Schraubdomelement
- 68
- Schrauböffnung
- 70
- Schraubdom
- 72
- Mittelteil
- 74
- Vertiefung
- 76
- Ausnehmung
- 78
- obere Stirnseite
- 80
- Lasche
- 82
- Sperrfläche
