-
Die Erfindung betrifft eine Batteriewanne mit einem Boden und im Wesentlichen senkrecht vom Boden abstehenden Seitenwänden und von den Seitenwänden abstehenden Flanschen, hergestellt aus einer biegetechnisch umgeformten und gefügten Platine oder einer tiefgezogenen Platine,
-
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Batteriewannenanordnung mit einer derartigen Batteriewanne sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriewanne.
-
Im modernen Automobilbau liegt ein wesentlicher Schwerpunkt auf elektrisch betriebenen Fahrzeugen. Derartige Fahrzeuge benötigen Energiespeicher, die in Form von Batteriezellen oder Batteriemodulen, gemeinsam kurz Batterien genannt, in dem Fahrzeug montiert werden. Zur Aufnahme von Batterien sind Batteriewannen vorgesehen, die insbesondere gegenüber einem unerwünschten Austritt von Batterieflüssigkeiten oder dem Eindringen von Spritzwasser und Luftfeuchtigkeit abgedichtet werden müssen.
-
Gleichermaßen ist es notwendig, dass Batteriewanne eine ausreichende Crashsteifigkeit aufweisen, damit bei einem Unfall die Batterien nicht beschädigt werden und einen Brand oder eine Explosion auslösen.
-
Ebenso ist es wichtig, dass Bauraumvorgaben in möglichst einfacher Weise umgesetzt werden können, um den Fertigungsaufwand möglichst gering zu halten Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die
DE 10 2017 118 742 B3 bekannt, aus der ein Wannenteil für ein Batteriegehäuse hervorgeht, das als gefaltetes Bauteil ausgestaltet ist.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine bauraumgerechte Batteriewanne sowie eine Batteriewannenanordnung mit einer derartigen Batteriewanne zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Steifigkeit aufweisen und einfach zu fertigen sind.
-
Es ist weiterhin die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur einfachen Herstellung einer bauraumgerechten Batteriewanne mit hoher Steifigkeit zur Verfügung zu stellen.
-
Die gegenständliche Aufgabe wird gelöst durch eine Batteriewanne mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einer Batteriewannenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Die verfahrensmäßige Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 18 oder 19. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
-
Die Erfindung betrifft eine Batteriewanne mit einem Boden und im Wesentlichen senkrecht vom Boden abstehenden Seitenwänden und von den Seitenwänden abstehenden Flanschen, hergestellt aus einer biegetechnisch umgeformten und gefügten Platine oder einer tiefgezogenen Platine wobei in dem Boden zumindest eine Ausnehmung vorgesehen ist, wobei ein Verstärkungselement an oder in der Ausnehmung angeordnet ist, wobei das Verstärkungselement mit der Wanne fluiddicht gefügt ist.
-
Eine solche Batteriewanne ist gemeinhin aus einem metallischen Material, beispielsweise Stahl, rostfreier Stahl oder Aluminium gefertigt. Nach Aufnahme der Batterien wird sie mit einem flächigen Deckel oder einer weiteren umgedrehten Batteriewanne fluiddicht verschlossen.
-
Die Batteriewanne ist insbesondere für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug vorgesehen.
-
Bei der Platine kann es sich insbesondere um einen Platinenzuschnitt handeln der beispielsweise aus einem Coil geschnitten wird. Durch einen geeigneten Zuschnitt kann auch dem Materialfluss beim tiefziehtechnischen Umformen Rechnung getragen werden. Wird die Batteriewanne biegetechnisch hergestellt, so kann entspricht der Platinenzuschnitt im Wesentlichen der auseinandergefalteten Form der Wanne.
-
Ein Verstärkungselement versteift die Batteriewanne, so dass bei einem Unfall eine ausreichende Steifigkeit gegeben ist, um ein Verwinden oder Aufreißen der Wanne und/oder ein Eindringen von Gegenständen in den Innenraum zu vermeiden. Bevorzugt sind mehrere Verstärkungselemente und dementsprechende Ausnehmungen vorgesehen, beispielsweise zwei, drei oder mehr Verstärkungselemente mit zugehörigen Ausnehmungen.
-
Durch die Ausnehmung wird Material und damit Gewicht gespart. Gleichzeitig wird die Fertigung vereinfacht, da das separate Einbringen des Verstärkungselements einfacher zu bewerkstelligen ist, als das Verstärkungselement in einem Umformvorgang auszubilden. Das Verstärkungselement kann dabei direkt in die Ausnehmung eingefügt sein. Es ist aber auch möglich, das Verstärkungselement beispielsweise über der Ausnehmung anzubringen.
-
Vorteilhaft ist es, wenn sich die Ausnehmung und/oder das Verstärkungselement zwischen zwei Seitenwänden erstreckt. Dabei kann sich die Ausnehmung ebenfalls zwischen den Seitenwänden erstrecken oder davon beabstandet sein. Dann kann sich das Verstärkungselement an den Seitenwänden abstützen und Crashenergie aufnehmen und weiterleiten.
-
Das Verstärkungselement kann auch dazu vorgesehen sein, dass Batterien daran befestigt werden, und zu diesem Zweck entsprechende Anbindungsstellen vorsehen, beispielsweise angefügte Gewindehülsen, Stanzmuttern, Buckelschweißmutter, Einrastelemente.
-
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn sich das Verstärkungselement zwischen zwei in Längsrichtung der Batteriewanne gegenüber angeordneten Seitenwänden erstreckt und/oder sich zwischen zwei in Querrichtung der Batteriewanne gegenüber angeordneten Seitenwänden erstreckt. Unter Längsrichtung und Querrichtung ist jeweils die Richtung gemeint, die in Einbaulage der Batteriewanne der Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise -querrichtung entspricht.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Ausnehmung zumindest bereichsweise in die Seitenwände erstreckt. Die Breite der Ausnehmung in den Seitenwänden ist dabei vorteilhafterweise gleich oder kleiner als im Boden. Durch diese Ausgestaltung wird weiteres Material und damit Gewicht eingespart. Weiterhin bietet diese Ausgestaltung fügetechnische Vorteile, da bei einem die Seitenwand durchdringenden Verstärkungselement ein Fügen von beiden Seiten der Seitenwand möglich ist.
-
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Verstärkungselement ein halboffenes Profil ist. Auch hier wird dem Aspekt der Gewichtseinsparung Rechnung getragen. Die konkrete Ausgestaltung des Verstärkungselements kann an die technischen Randbedingungen angepasst werden. So können beispielsweise, auch lokal, Schultern vorgesehen sein, um dort Batterien zu befestigen.
-
Um Bauraumvorgaben zu genügen und Freiraum für andere Fahrzeugkomponenten, beispielsweise Quer- und/oder Längsstreben, Querträger oder Tunnel, zur Verfügung zu stellen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Öffnung des Profils zur Außenseite der Batteriewanne hin gerichtet ist.
-
Vorteilhafterweise weist das Verstärkungselement im Querschnitt eine U-Form oder eine Hutform auf. Ein Verstärkungselement mit U-Form kann beispielsweise unmittelbar in eine Ausnehmung eingefügt werden. Es kann aber auch über der Ausnehmung auf dem Boden der Batteriewanne angeordnet sein. Ein hutförmiges Verstärkungselement kann über der Ausnehmung angebracht werden, so dass es diese vollständig überdeckt. Gleichzeitig ist sie vor dem Fügen leicht zu positionieren, da ausgestellten Kanten des Verstärkungselements, die Auflageflächen ausbilden, auf dem Boden der Batteriewanne aufgelegt werden können.
-
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die freien Kanten der Ausnehmung mit dem Verstärkungselement gefügt sind. Vorzugsweise sind bei Verstärkungselementen mit hutförmigem Querschnitt die Auflageflächen mit den freien Kanten der Ausnehmungen gefügt. Bei Verstärkungselementen mit U-förmigem Querschnitt sind deren eigene freien Kanten vorzugsweise mit den freien Kanten der Ausnehmungen oder dem Boden der Batteriewanne gefügt.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Verstärkungselement zwischen zwei gegenüber angeordneten Seitenwänden der Batteriewanne angeordnet ist, wobei die zugehörige Ausnehmung unmittelbar benachbart und parallel zu einer dritten Seitenwand der Batteriewanne angeordnet ist.
-
Das hier vorgesehene Verstärkungselement weist vorzugsweise einen L-förmigen Querschnitt auf und ist oberhalb der Ausnehmung angeordnet, wobei ein erster Schenkel des L-förmigen Querschnitts mit dem Boden und ein zweiter Schenkel des L-förmigen Querschnitts mit der dritten Seitenwand der Batteriewane gefügt sind. So wird ebenfalls ein Freiraum unterhalb des Verstärkungselements erzeugt.
-
Das Fügen des Verstärkungselements mit der Batteriewanne erfolgt bevorzugt stoffschlüssig, insbesondere schweiß-, löt- und/oder klebtechnisch. Ein solches Fügen bringt den Vorteil mit sich, dass hier bei einer Fügestelle, die sich über den vollen Umfang des Verstärkungselements erstreckt, von vorneherein eine fluiddichte Fügestelle erzeugt wird.
-
Insbesondere kann die Fügestelle mit einem Dichtmittel zusätzlich abgedichtet sein. Dies gilt sowohl bei einer stoffschlüssigen Verbindung als auch bei mechanisch angefügten Verstärkungselementen. Wird beispielsweise das Verstärkungselement nicht über die gesamte Kantenlänge gefügt, sondern nur bereichs- oder abschnittsweise, so ist ein Dichtmittel notwendig, um ein fluiddichtes Fügen zu ermöglichen.
-
Um die versteifende Wirkung der Verstärkungselemente zu optimieren, kann vorgesehen sein, dass die Wanddicke des Verstärkungselements im Wesentlichen größer ist als die Wanddicke der Batteriewanne. Das bedeutet, dass die Wanddicke nicht durchgehend größer sein muss. Die differierende Wanddicke soll für den überwiegenden Anteil der Komponenten gelten, insbesondere so dass eine versteifende Funktion durch das Verstärkungselement erfüllt wird. Insbesondere bedeutet das, dass sowohl Verstärkungselement als auch Batteriewanne lokal variierende Wanddicken aufweisen können.
-
Zusätzlich oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Zugfestigkeit des Verstärkungselements größer ist als die Zugfestigkeit der Batteriewanne. Hier gelten die Ausführungen zur Wanddicke analog.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Batteriewannenanordnung mit einer Batteriewanne wie vorstehend beschrieben, wobei die Batteriewanne in dem Außenrahmen angeordnet ist. Eine derartige Batteriewannenanordnung ist besonders crashsicher, da der Außenrahmen die Batteriewanne zusätzlich schützt und stabilisiert.
-
Vorteilhafterweise sind mehrere Batteriewannen in dem Außenrahmen angeordnet. Somit können die einzelnen Batteriewannen, in denen beispielsweise nur einzelne oder wenige Batterien oder Batteriemodule angeordnet sind, unabhängig voneinander montiert und ausgetauscht werden.
-
Besonders vorteilhaft ist es im Hinblick auf den zur Verfügung stehenden Bauraum ist es, wenn der Außenrahmen Quer- und/oder Längsstreben aufweist, die in einem durch das Verstärkungselement gebildeten Freiraum angeordnet sind. Die den Freiraum generierenden Verstärkungselemente können dabei auf die Dimensionen der Quer- und/oder Längsstreben angepasst werden. Bei einem Unfall wird Crashenergie über die Quer- und/oder Längsstreben aufgenommen abgeleitet, was die Sicherheit der Batteriewanne zusätzlich erhöht.
-
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Batteriewannenanordnung sieht vor, dass die Batteriewanne zwischen zwei Schwellern angeordnet ist, zwischen den denen sich ein Querträger erstreckt, wobei der Querträger in einem durch das Verstärkungselement gebildeten Freiraum angeordnet ist. Auch hier wird dem Gedanken der bauraumgerechten Ausgestaltung der Erfindung Rechnung getragen, indem die den Freiraum generierenden Verstärkungselemente gemäß der Lage der Querträger ausgestaltet und angeordnet werden. Auch hierbei wird der Crashsicherheit der Batteriewanne erhöht, da Crashenergie über den Querträger aufgenommen wird und gewissermaßen an der Batteriewanne vorbei geleitet wird.
-
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Längsprofile eines Außenrahmens und die Schweller als ein integriertes Bauteil ausgebildet sind.
-
Ebenso ist bevorzugt vorgesehen, dass ein sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckender Tunnel in einem durch das Verstärkungselement gebildeten Freiraum angeordnet ist. Ein solcher Tunnel dient zumeist als Verlegungsraum für Strom- und Kühlmittelleitungen oder Getriebekomponenten. Der Tunnel kann auf diese Weise platzsparend angeordnet werden.
-
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriewanne mit einem Boden und im Wesentlichen senkrecht vom Boden abstehenden Seitenwänden und von den Seitenwänden abstehenden Flanschen sowie zumindest einem Verstärkungselement mit folgenden Schritten:
- • Bereitstellen einer Platine
- • Erzeugen zumindest einer Vorausnehmung in der Platine,
- • Umformen der Platine zu einer Batteriewanne, so dass die Vorausnehmung zu einer Ausnehmung in einem Boden der Batteriewanne wird,
- • Bereitstellen zumindest eines Verstärkungselements,
- • Anordnen des Verstärkungselements an oder in der Ausnehmung,
- • Fluiddichtes Fügen des Verstärkungselements mit der Batteriewanne.
-
Bei der Platine kann es sich auch um einen Platinenzuschnitt handeln, wobei beim Zuschneiden der Platine gleichzeitig die Vorausnehmung erzeugt wird. Es kann abhängig von den technischen Notwendigkeiten nur eine Vorausnehmung erzeugt werden, aber auch zwei, drei oder mehr Vorausnehmungen.
-
Beim Erzeugen der Vorausnehmung in der Platine oder dem Platinenzuschnitt wird der nachfolgende Umformprozess berücksichtigt, so dass die Ausnehmung an der vorgesehenen Stelle in der fertigen Batteriewanne angeordnet ist.
-
Ein alternatives Verfahren sieht folgende Schritte vor:
- • Bereitstellen einer Platine
- • Umformen der Platine zu einer Batteriewanne
- • Erzeugen zumindest einer Ausnehmung in dem Boden der Batteriewanne
- • Bereitstellen zumindest eines Verstärkungselements
- • Anordnen des Verstärkungselements an oder in der Ausnehmung
- • Fluiddichtes Fügen des Verstärkungselements mit der Batteriewanne.
-
Im Unterschied zum ersten Verfahren wird hier die Ausnehmung nach dem Umformvorgang erzeugt. Dies ist dann vorteilhaft, wenn der Umformvorgang mit hohen Umformgraden oder starken Materialflüssen behaftet ist.
-
Bei der Platine kann es sich auch hier um einen Platinenzuschnitt handeln. Gleichermaßen können hier je nach den technischen oder konstruktiven Randbedingungen zwei, drei oder mehr Ausnehmungen erzeugt werden.
-
Das Verstärkungselement kann beispielsweise in einem Biege- oder Tiefziehprozess hergestellt werden. Die Herstellung ist äußerst einfach, da ein einfach geformtes Blechstück oder ein Blechstreifen zu einem Verstärkungselement umgeformt wird.
-
Alternativ kann das Verstärkungselement auch als Strangpressprofil ausgestaltet sein.
-
Jeweils ist es möglich, das Verstärkungselement als geschlossenes oder offenes Profil auszugestalten.
-
In bevorzugter Weise wird das Verstärkungselement so mit der Batteriewanne gefügt, dass es sich zwischen zwei Seitenwänden erstreckt. Hinsichtlich der technischen Vorteile einer solchen Anordnung wird auf vorstehende Ausführungen hinsichtlich der Batteriewanne verwiesen. Das Erzeugen der Vorausnehmung und das Umformen kann so erfolgen, dass die Ausnehmung sich von einer Seitenwand zu der anderen Seitenwand erstreckt. Die Ausnehmung kann aber auch von den Seitenwänden beabstandet sein oder sich in die Seitenwände erstrecken.
-
Wenn sich die Ausnehmung in die Seitenwände erstreckt, kann das Verstärkungselement, wie weiter oben bereits beschrieben, so angeordnet werden, dass ein Freiraum gebildet wird, in dem andere Fahrzeugkomponenten angeordnet werden können.
-
In einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Umformen tiefziehtechnisch erfolgt. Dies ist vorteilhaft, weil die Batteriewanne in ihren Kanten und Ecken von vorneherein fluiddicht ist.
-
In einer anderen Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Umformen biegetechnisch erfolgt, wobei die Seitenwände an ihren aneinanderstoßenden Kanten fluiddicht gefügt werden. Hieran ist vorteilhaft, dass die Kanten zwischen Boden und Seitenwänden mit einem äußerst geringen Biegeradius ausgeformt werden können, so dass Batterie platzsparend in der Batteriewanne angeordnet werden können.
-
Bevorzugt erfolgt das Fügen des Verstärkungselements mit der Batteriewanne stoffschlüssig, insbesondere schweiß-, löt- und/oder klebtechnisch. Ein solches Fügen bringt den Vorteil mit sich, dass hier bei einer Fügestelle, die sich über den vollen Umfang des Verstärkungselements erstreckt, von vorneherein eine fluiddichte Fügestelle erzeugt wird.
-
Weiterhin bevorzugt wird die Fügestelle mit einem Dichtmittel zusätzlich abgedichtet. Dies gilt sowohl bei einer stoffschlüssigen Verbindung als auch bei mechanisch angefügten Verstärkungselementen. Wird beispielsweise das Verstärkungselement nicht über die gesamte Kantenlänge gefügt, sondern nur bereichs- oder abschnittsweise, so ist ein Dichtmittel notwendig, um ein fluiddichtes Fügen zu ermöglichen.
-
In den nachfolgenden Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Batteriewanne mit Verstärkungselementen,
- 2 eine erfindungsgemäße Batteriewanne ohne Verstärkungselemente,
- 3 ein Verstärkungselement mit einem hutförmigen Profil,
- 4 einen Ausschnitt aus 1,
- 5 eine Schnittdarstellung des Verstärkungselementes in der Batteriewanne,
- 6 eine Schnittdarstellung analog zu 5 mit einem Verstärkungselement mit U-förmigem Profil.
- 7 eine erfindungsgemäße Batteriewanne Sicht von unten,
- 8 einen Ausschnitt aus 6,
- 9 einen Außenrahmen für eine Batteriewannenanordnung,
- 10 eine Batteriewannenanordnung mit einem Querträger,
- 11 eine Batteriewannenanordnung mit einem Tunnel,
- 12 eine Batteriewannenanordnung mit integriertem Außenrahmen mit einem Tunnel
- 13 einen Platinenzuschnitt für eine falttechnisch hergestellte Batteriewanne.
-
Die 1 und 2 zeigen jeweils eine Batteriewanne 1 mit einem Boden 2 und im Wesentlichen senkrecht vom Boden 2 abstehenden Seitenwänden 3, 4, 5, 6 und von den Seitenwänden abstehenden Flanschen 7. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Batteriewanne 1 aus einer biegetechnisch umgeformten Platine hergestellt. Die Seitenwände 3, 4, 5, 6 sind jeweils an Fügekanten 8 miteinander gefügt. Dies erfolgt schweißtechnisch, insbesondere laserschweißtechnisch. Im Boden 2 sind in 2 zwei Ausnehmungen 9 zu erkennen. An beiden Ausnehmungen 9 ist jeweils ein Verstärkungselement 10 angeordnet und mit der Batteriewanne 1 fluiddicht gefügt.
-
Die nachfolgenden Ausführungen gelten gleichermaßen für eine tiefziehtechnisch hergestellte Batteriewanne 1.
-
In der Batteriewanne 1 werden Batterien angeordnet und nachfolgend die Batteriewanne 1 mit einem hier nicht näher dargestellten Deckel verschlossen. Der Deckel kann ein weitgehend flächiges Bauteil sein, das an den Flanschen 7 der Batteriewanne 1 mit dieser gefügt wird. Es ist alternativ auch möglich, eine weitere identische oder mehr oder weniger tiefe Batteriewanne 1 auf der hier dargestellten Batteriewanne 1 aufzusetzen und beide Wannen an den jeweiligen Flanschen zu fügen. Bei der als Deckel ausgeführten Batteriewanne 1 sind Verstärkungselemente 10, und damit auch Ausnehmungen 9, nicht zwingend notwendig.
-
Die Verstärkungselemente 10 der in 1 und 2 dargestellten Batteriewanne erstrecken sich zwischen zwei in Querrichtung Y der Batteriewanne 1 angeordneten Seitenwänden 4, 5. Die Querrichtung Y entspricht in diesem Fall der Fahrzeugquerrichtung im eingebauten Zustand der Batteriewanne 1. Die Verstärkungselemente 10 haben einen halboffenen, hutförmigen Querschnitt, wie die Einzeldarstellung eines Verstärkungselements in 3 zeigt. Das Verstärkungselement 10 umfasst einen Deckabschnitt 11 und Seitenwangen 12, die den Profilinnenraum 13 begrenzen. An die Seitenwangen 12 schließen flanschartige Auflageabschnitte 14 an. Mit diesen Auflageabschnitten 14 kommt das Verstärkungselement 10 mit dem Boden 2 der Batteriewanne 1 in Anlage. Die Stirnflächen 15 des Verstärkungselements 10 kommen mit den Seitenwänden 4, 5 der Batteriewanne 1 in Anlage.
-
Die fluiddichte Verbindung wird durch Schweißverbindungen 16 zwischen den Verstärkungselementen 10, konkret deren Auflageabschnitten 14, und dem Boden 2 beziehungsweise den Seitenwänden 4, 5 hergestellt. Bevorzugt wird hier Laserkaltdrahtschweißen eingesetzt.
-
Falls notwendig können die Fügestellen zusätzlich durch ein hier nicht näher dargestelltes Dichtmittel, beispielsweise ein Kunststoff, Klebstoff oder Polymer, abgedichtet sein.
-
4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Darstellung der Batteriewanne 1 in 1.
-
In 5 ist eine Schnittdarstellung durch einen Abschnitt einer Batteriewanne 1 gezeigt. Es ist zu erkennen, dass das Verstärkungselement 10 mit den Auflageabschnitten 14 auf dem Boden 2 der Batteriewanne 1 aufliegt. Das Verstärkungselement 10 ist mittels Schweißverbindungen 16 von der Unterseite der Batteriewanne 1 her an den Auflageflächen 14 mit der freien Kante 17 der Ausnehmung 9 gefügt.
-
Die Öffnung 18 des Verstärkungselements 10 ist zur Außenseite 19 der Batteriewanne 1 hin gerichtet, so dass ein Freiraum 20 gebildet wird.
-
6 zeigt eine alternative Ausführungsform mit einem Verstärkungselement 10 mit U-förmigen Querschnitt. Das Verstärkungselement 10 steht mit seinen freien Kanten auf dem Boden 2 der Batteriewanne 1 über der Ausnehmung 9 auf und ist mit Schweißverbindungen 16 mit dem Boden 2 gefügt.
-
Dies ist in den 7 und 8 ebenfalls gezeigt. Dort ist eine erfindungsgemäße Batteriewanne 1 in einer Ansicht von unten dargestellt, wobei 8 einen Ausschnitt von 7 darstellt. Die Freiräume 20 erstrecken sich im eingebauten Zustand der Batteriewanne 1 in Fahrzeugquerrichtung.
-
Die Freiräume 20 können dazu ausgebildet sein, eine Querstrebe 24 eines Außenrahmens 21 oder einen Querträger 25, der sich zwischen zwei Schwellern 26, 27 erstreckt, aufzunehmen. Dann ist selbstverständlich der jeweilige Freiraum 20 und damit auch das Verstärkungselement 10 in seinen Dimensionen an die Querstrebe 24 oder den Querträger 25 angepasst, um den zur Verfügung stehenden Bauraum optimal zu nutzen.
-
Zusammen mit einem Außenrahmen 21, wie er in 9 gezeigt ist, bildet die Batteriewanne 1 eine Batteriewannenanordnung. Der Außenrahmen 21 ist hier Teil eines Fahrzeugunterbaus mit einem Vorderwagen 40 und einem Hinterwagen 41. Der Außenrahmen 21 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei Längsprofilen 22 und du zwei Querprofilen 23 gebildet, die sich jeweils gegenüberliegen und zusammen einen rechteckigen Außenrahmen 21 bilden. Die Längsprofile 22 und Querprofile 23 sind über Gussknoten 42 miteinander gefügt. Sie können als Strangpressprofil oder als Blechprofil, beispielsweise ein aus einem Blech gebogenes Profil, ausgebildet sein. Die Längsprofile 22 und Querprofile 23 können ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Sie können aus fachüblichen Stahl- Edelstahl- und/oder Aluminiummaterialien ausgebildet sein.
-
Jegliche andere Formgebung des Außenrahmens 21 ist ebenfalls möglich, auch die Anzahl der verwendeten Einzelprofile kann je nach den technischen Notwendigkeiten gewählt werden.
-
Der Außenrahmen 21 weist zudem Querstreben 24, die dem Außenrahmen 21 eine höhere Steifigkeit und Crashstabilität verleihen. Die hier nicht dargestellte, zugehörige Batteriewanne 1 wird in einen Aufnahmeraum 38 des Außenrahmens eingesetzt und mit diesem formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig gefügt. Die Längsprofile 22 und Querprofile 23 stabilisieren und schützen die Batteriewanne 1 insbesondere in einer Crashsituation und verhindern ein Eindringen von Gegenständen in den Innenraum der Batteriewanne 21.
-
Die Batteriewanne 1 weist Verstärkungselemente 10 auf, die wie in den vorstehenden Ausführungsbeispielen als Hohlprofil ausgeführt sind und einen Freiraum 20 bilden, in den die Querstreben 24 aufgenommen werden.
-
Alternativ können die Verstärkungselemente 10 beziehungsweise die Freiräume 20 so ausgestaltet werden, dass Karosserieteile wie Querträger 25 oder Tunnel 28 darin aufgenommen werden.
-
Derartige Ausführungsbeispiele sind in den 10 bis 12 dargestellt. Sie zeigen einen schematischen Schnitt durch eine Batteriewannenanordnung 29 mit Blickrichtung in Fahrzeuglängsrichtung von der Fahrzeugfront aus.
-
Die Batteriewannenanordnung 29 gemäß 10 umfasst eine Batteriewanne 1, bei der der Verlauf des Verstärkungselements 10 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, und einen Außenrahmen 21. Die Batteriewannenanordnung 29 und damit die Batteriewanne 1 selbst ist zwischen zwei Schwellern 26, 27 angeordnet. Zwischen den Schwellern 26, 27 verläuft ein Querträger 25, der der Aufnahme und Weiterleitung von Crashenergie dient. Er verläuft in dem Freiraum 20, der unterhalb der Batteriewanne 1 durch das Verstärkungselement 10 gebildet wird. Diese Anordnung führt einerseits zu einer optimierten Ausnutzung des Bauraums, andererseits wird die bei einem Unfall eingeleitete Energie durch den Querträger 25 unterhalb der Batteriewanne 1 vorbeigeleitet und so eine Zerstörung der Batteriewanne 1 vermeiden.
-
In ähnlicher Weise kann ein sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckender Tunnel 28 in einem durch ein Verstärkungselement 10 gebildeten Freiraum 20 aufgenommen werden. Die in 11 dargestellte Ausführungsform sieht ebenfalls vor, dass eine Batteriewannenanordnung 29 mit einer Batteriewanne 1 und einem Außenrahmen 21 zwischen zwei Schwellern 26, 27 positioniert ist. Das Verstärkungselement 10 erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel jedoch zwischen zwei in Längsrichtung einander gegenüberliegenden Seitenwänden 3, 6.
-
Die Ausführungsform gemäß 12 entspricht der Variante mit Tunnel 28 auf 11 mit dem Unterschied, dass die Schweller 39 und die Längsträger des Außenrahmens als integriertes Bauteil ausgeführt sind.
-
Bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Batteriewanne 1 wird zunächst eine Platine oder ein Platinenzuschnitt 30 bereitgestellt. 13 zeigt einen solchen Platinenzuschnitt 30, der für die biegetechnische Herstellung einer Batteriewanne 1 geeignet ist.
-
Der Platinenzuschnitt 30 kann beispielsweise aus einem von einem Coil abgewickelten Endlosblech stanz- oder schneidetechnisch erzeugt werden.
-
Der Platinenzuschnitt weist eine Fläche auf, die als Boden 2 der Batteriewanne vorgesehen ist. Der Boden 2 weist eine rechteckige Form auf. An den Seitenrändern des Rechtecks schließen Seitenvorflächen 31, 32, 33, 34 an, die nach dem Umformen zu Seitenwänden 3, 4, 5, 6 werden. Die Seitenvorflächen 31, 32, 33, 34 werden am den Seitenrändern des Bodenrechtecks nach oben - aus der Zeichnungsebene heraus - gebogen, so dass sie im Wesentlichen senkrecht vom Boden 2 abstehende Seitenwände 3, 4, 5, 6 bilden. Die aufeinander zuweisenden und im gebogenen Zustand aneinander anstoßenden freien Kanten 35 der Seitenvorflächen 31, 32, 33, 34 werden fluiddicht gefügt. Bevorzugt werden sie stoffschlüssig, insbesondere schweiß-, löt- und/oder klebtechnisch, gefügt. Falls notwendig, können auch diese Fügestellen mit einem Dichtmittel zusätzlich abgedichtet werden.
-
Die vom Boden 2 wegweisenden freien Kanten der Seitenvorflächen 31, 32, 33, 34 werden jeweils an einer Biegelinie 36 zu Flanschen 7 umgebogen.
-
Der Platinenzuschnitt 30 weist zudem Vorausnehmungen 37 auf, die sich im Boden 2 zwischen zwei Seitenvorflächen 32, 33 und auch in diese hinein erstreckten. Beim Umformen werden diese Vorausnehmungen 37 zu Ausnehmungen 9.
-
Nachfolgend werden Verstärkungselemente 10 an oder in den Ausnehmungen 9 angeordnet und schließlich mit der Batteriewanne 1 fluiddicht gefügt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Batteriewanne
- 2
- Boden von 1
- 3
- Seitenwand von 1
- 4
- Seitenwand von 1
- 5
- Seitenwand von 1
- 6
- Seitenwand von 1
- 7
- Flansch
- 8
- Fügekante
- 9
- Ausnehmung
- 10
- Verstärkungselement
- 11
- Deckabschnitt von 10
- 12
- Seitenwange von 10
- 13
- Profilinnenraum von 10
- 14
- Auflagefläche von 10
- 15
- Stirnfläche von 10
- 16
- Schweißverbindung
- 17
- freie Kante von 9
- 18
- Öffnung von 10
- 19
- Unterseite von 2
- 20
- Freiraum
- 21
- Außenrahmen
- 22
- Längsprofil
- 23
- Querprofil
- 24
- Querstrebe
- 25
- Querträger
- 26
- Schweller
- 27
- Schweller
- 28
- Tunnel
- 29
- Batteriewannenanordnung
- 30
- Platinenzuschnitt
- 31
- Seitenvorfläche von 30
- 32
- Seitenvorfläche von 30
- 33
- Seitenvorfläche von 30
- 34
- Seitenvorfläche von 30
- 35
- freie Kante
- 36
- Biegelinie
- 37
- Vorausnehmung
- 38
- Aufnahmeraum von 21
- 39
- Schweller mit integriertem Außenrahmen
- 40
- Vorderwagen
- 41
- Hinterwagen
- 42
- Gußknoten
- X
- Längsrichtung
- Y
- Querrichtung
-
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 102017118742 B3 [0005]
