DE102019117524B3

DE102019117524B3 - Batterieträger und Verfahren zur Anordnung mehrerer Stützhülsen in einem Hohlprofil eines Rahmens eines solchen Batterieträgers

Info

Publication number: DE102019117524B3
Application number: DE102019117524.0A
Authority: DE
Inventors: Konstantin Tatarinov; Thomas Günther
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2039-06-29

Abstract

Batterieträger für ein Kraftfahrzeug, mit einem Rahmen 2 der ein Hohlprofil 3 aufweist und dazu ausgebildet ist, mit einem Fahrzeugrahmen 4 verschraubt zu werden, wobei das Hohlprofil 3 im Abstand zueinander verlaufende Wände 6, 7 mit gegenüberliegenden Öffnungen 8, 9 für Schraubbolzen 5 besitzt, wobei im Bereich der Öffnungen 8, 9 Stützhülsen 10 angeordnet sind, um Schraubenkräfte von durch die Stützhülsen 10 und Öffnungen 8, 9 steckbaren Schraubbolzen 5 aufzunehmen. Die Stützhülsen 10 sind von Positionierelementen 14 im Inneren des Hohlprofils 3 lageorientiert. Die Stützhülsen 10 stützen sich unter dem Einfluss der Schraubenkräfte in der Einbaulage an Innenseiten 12, 13 der Wände 6, 7 des Hohlprofils 3 ab.

Description

Die Erfindung betrifft einen Batterieträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Anordnung einer Stützhülse in einem Hohlprofil eines Rahmens eines Batterieträgers gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 13.
Elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge setzen leistungsfähige Energiespeicher voraus. Dies können Batterien, Akkumulatoren, Hochvoltbatterien oder auch sogenannte Fahrbatterien sein, die bei den heutigen Leistungsdichten noch ein erhebliches Volumen und ein relativ hohes Eigengewicht haben. Zur Aufnahme dieser Energiespeicher werden Batterieträger im Unterflurbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet. Ein solcher Batterieträger besteht aus einem Batteriegehäuse mit einem Rahmen, der als Hohlprofil konfiguriert sein kann und gleichzeitig als umlaufende Wand das wannenförmige Batteriegehäuse umschließt. Der Rahmen des Batterieträgers muss sicher am Fahrzeugrahmen befestigt werden. Dies kann durch Schraubverbindungen erfolgen. Über die Schraubpunkte werden Zug- und Druckkräfte sowie Biegemomente übertragen. Daher wird ein Rahmen in Hohlprofilbauweise zusätzlich durch Distanzelemente bzw. Stützhülsen lokal verstärkt. Die Stützhülsen werden eingeschweißt. Eingeschweißte Stützhülsen werden mit einer oder mit mehreren Schweißnähten materialschlüssig mit einem Obergurt bzw. Untergurt des Hohlprofils verbunden. Die Schweißverbindung resultiert in einer Wärmeeinflusszone, welche die Festigkeit insbesondere von benachbarten Aluminiumteilen maßgeblich reduzieren kann. Aluminium ist wegen seines geringen Gewichts ein bevorzugter Werkstoff für Elektrofahrzeuge. Die Rahmen können insbesondere als stranggepresste Hohlprofile hergestellt sein. Wird ein solches stranggepresstes Bauteil, das herstellungsbedingt eine konstante Wanddicke besitzt, lokal durch eine Wärmeeinflusszone in seiner Festigkeit geschwächt, muss ein Ausgleich dafür geschaffen werden. Die Stützhülsen müssten einen größeren Querschnitt bekommen und die beiden Profilgurte müssten dicker ausgelegt werden. Dies führt jedoch insbesondere bei stranggepressten Bauteilen dazu, dass die Profilgurte auf ihrer gesamten Länge verdickt sind und dadurch der Rahmen unnötig schwer wird.
Die DE 10 2009 020 602 A1 offenbart ein Hohlprofil, das im automobilen Karosseriebau eingesetzt werden kann, wobei das Hohlprofil im Abstand zueinander verlaufende Wände mit gegenüberliegenden Öffnungen für Schraubbolzen besitzt. Das Hohlprofil weist im Bereich der Öffnungen Stützhülsen auf, um Schraubenkräfte von durch die Stützhülsen und Öffnungen steckbare Schraubbolzen aufzunehmen. Die Stützhülsen werden von wenigstens einem Positionierelement im Inneren des Hohlprofils lageorientiert. Die Stützhülsen stützen sich unter dem Einfluss der Schraubenkräfte in der Einbaulage an Innenseiten der Wände des Hohlprofils ab. Bei längeren Hohlprofilen und einer entsprechenden Anzahl von Befestigungspunkten, müssen die Stützhülsen in einer entsprechenden Anzahl eingebracht und positioniert werden. Das ist nicht unproblematisch.
Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, einen Batterieträger für ein Kraftfahrzeug mit einem Rahmen, der ein Hohlprofil aufweist, derart weiterzubilden, dass bei materialsparender Bauweise des Rahmens hohe Schraubenkräfte übertragen werden können. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Batterieträgers aufgezeigt werden, bei welchem Stützhülsen in einem Hohlprofil eines Rahmens kostengünstig lageorientierbar sind, ohne dass das Materialvolumen der Stützhülsen oder des Materialvolumen des Rahmens erhöht werden muss.
Der gegenständliche Teil der Erfindung wird durch einen Batterieträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche 2 bis 12 sind vorteilhafte Weiterbildungen des Batterieträgers.
Der verfahrensmäßige Teil der Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Maßnahmen des Patentanspruchs 13 gelöst. Der Patentanspruch 14 betrifft eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens.
Der erfindungsgemäße Batterieträger für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, besitzt einen Rahmen, der ein Hohlprofil aufweist. Insbesondere ist der gesamte Rahmen als Hohlprofil ausgebildet. Der Rahmen ist dazu vorgesehen, mit einem Fahrzeugrahmen des Kraftfahrzeugs verschraubt zu werden. Um beim Verschrauben hinreichende Schraubkräfte zu übertragen sind Stützhülsen vorgesehen, die in das Hohlprofil eingesetzt sind. Die Stützhülsen befinden sich dabei zwischen zwei zueinander im Abstand verlaufenden Wänden, d. h. vollständig im Inneren des Hohlprofils. In den Wänden sind gegenüberliegende Öffnungen angeordnet. Die Stützhülsen sind dazu ausgebildet, einen durch die gegenüberliegenden Öffnungen eingesteckten Schraubbolzen aufzunehmen um Schraubenkräfte des Schraubbolzen auf die einander gegenüberliegenden Wände zu übertragen.
Die Stützhülsen sind von wenigstens einem Positionierelement im Inneren des Hohlprofils lageorientiert. Sowohl die Stützhülsen befinden sich vollständig im Inneren des Hohlprofils als bevorzugt auch die Positionierelemente. Die Stützhülsen stützen sich unter dem Einfluss der Schraubenkräfte bei einem eingesetzten und angezogenen Schraubbolzen in der Einbaulage an Innenseiten der Wände des Hohlprofils ab. Die Schraubenkräfte werden daher nicht über die Wände des Rahmens übertragen, sondern über die Stützhülsen. Die Stützhülsen besitzen einen äußeren Durchmesser der größer ist als der Durchmesser der Öffnungen, damit sie beim Anziehen der Schraubbolzen nicht aus den Öffnungen herausrutschen. Die beiden gegenüberliegenden Wände des Hohlprofils werden zwischen einem Bolzenkopf und der Stützhülse bzw. zwischen der Stützhülse und dem Fahrzeugrahmen geklemmt. Andere Bereiche des Hohlprofils werden entlastet.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Batterieträgers hat den Vorteil, dass die Stützhülsen nicht in das Hohlprofil eingeschweißt werden müssen. Es gibt keine Wärmeeinflusszone durch den Schweißvorgang. Es kommt zu keiner Entfestigung, weil die Stützhülsen durch ein „kaltes“ Verfahren im Inneren des Hohlprofils lageorientiert sind. Aus fertigungstechnischer Sicht entfällt bei dem erfindungsgemäßen Batterieträger mindestens ein Schweißvorgang pro Stützhülse. Durch die nicht auftretende, thermisch bedingte Materialschwächung ist es auch nicht erforderlich, Materialzugaben im Bereich der Hülse oder der Wände des Hohlprofils vorzusehen. Der Batterieträger kann dadurch leichter gestaltet sein, weil sowohl die Stützhülsen dünnwandiger ausfallen können, als auch die gegenüberliegenden Wände bzw. Profilgurte. Auch hier ist keine Materialzugabe wie bei einem Schweißverfahren erforderlich.
Es sind mehrere der Stützhülsen von einem einzigen Positionierelement gehalten. Üblicherweise erstreckt sich der Rahmen eines Batteriekastens über eine erhebliche Länge des Fahrzeugrahmens im Bereich des Unterbodens. Es gibt daher auf jeder Seite des Fahrzeugrahmens mehrere Befestigungspunkte und daher auch den Bedarf für mehrere Stützhülsen. Diese Stützhülsen müssen bei der erfindungsgemäßen Weiterbildung nicht einzeln positioniert werden, sondern sind von einem einzigen, langgestreckten Positionierelement gehalten.
Das Hohlprofil kann mindestens einen inneren Vorsprung aufweisen. Ein solcher innerer Vorsprung des Hohlprofils kann durch Krafteinwirkung von außen auf die Wand des Hohlprofils erzeugt werden, bspw. durch mindestens eine nach innen gerichtete Verprägung. Derartige Verprägungen können bspw. drei- oder viermal über den Umfang der Stützhülse verteilt angeordnet sein. Eine einseitige Verprägung nur einer Wand reicht hierbei aus, um eine seitliche Verschiebung der Stützhülse relativ zu den zugehörigen Öffnungen zu verhindern.
Der wenigstens eine innere Vorsprung kann von einer nach innen gerichteten Führung gebildet sein, die sich in Längsrichtung des Hohlprofils erstreckt. Derartige Führungen können insbesondere bei Hohlprofilen vorgesehen sein, die durch Strangpressen hergestellt sind, wie bspw. Hohlprofile aus Aluminiumwerkstoffen. Zwei solcher Führungen im Abstand des Außendurchmessers der Stützhülse zueinander ermöglichen es, Stützhülsen korrekt quer zur Einschubrichtung unterhalb der Öffnungen zu positionieren. Befindet sich die Stützhülse in der richtigen Position, d. h. im richtigen Abstand von einer Stirnseite des Hohlprofils und im Wesentlichen deckungsgleich mit den zugehörigen Öffnungen, kann in einem weiteren Schritt bspw. eine Verprägung hergestellt werden, um die Stützhülse in dieser Lage zu orientieren. Es können wenigstens eine, vorzugsweise wenigstens zwei Verprägungen und mindestens eine durch das Strangpressen hergestellte Führung in Längsrichtung am Hohlprofil vorgesehen sein. Das Ziel ist es, die Freiheitsgrade der Bewegung der Stützhülse auf null zu reduzieren.
Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das wenigstens eine Positionierelement streifenförmig ausgebildet ist. Es soll sich in Längsrichtung des Hohlprofils erstrecken. Es befindet sich innerhalb des Hohlprofils und steht mit den Stützhülsen in Eingriff. Ein solches streifenförmige Positionierelement kann bspw. aus einem Metall- oder Kunststoffstreifen gebildet sein oder auch aus einem Draht oder Drahtgeflecht. Es können auch Hybridwerkstoffe zum Einsatz kommen. Wichtig ist, dass das Positionierelement in Längsrichtung eine gewisse Steifigkeit aufweist, damit insbesondere beim Positionieren von mehreren Stützhülsen alle Stützhülsen im richtigen Abstand zueinander bleiben.
Das Positionierelement muss nicht der über seine gesamte Länge einen einheitlichen Querschnitt besitzen. Das Positionierelement kann Aufnahmen in Form von Buchsen aufweisen, in welche die Stützhülsen eingesetzt sind. Buchsen oder auch strebenartige Verstärkungen oder Verdickungen eines streifenförmigen Positionierelements können bei Kunststoffstreifen sehr einfach hergestellt werden. Kunststoffstreifen können durch Spritzgießen kostengünstig und mit hoher Genauigkeit gefertigt werden und gleichzeitig so biegesteif sein, dass die in Buchsen eingesetzten Stützhülsen exakt positioniert werden können. Über eine solche Positioniereinheit können bspw. 3 bis 5 Stützhülsen gleichzeitig positioniert werden. Die Lageorientierung von mehr als fünf Stützhülsen mit nur einem einzigen Positionierelement ist ebenfalls möglich. Mehrere der Positioniereinheiten sind miteinander koppelbar.
Das wenigstens eine streifenförmige Positionierelement soll genauso wie die Stützhülsen mit Spiel in das Hohlprofil eingeführt werden. Es ist später von außen nicht sichtbar. Sein Gewicht ist sehr gering.
Das streifenförmige Positionierelement kann zumindest längenabschnittsweise eine Breite aufweisen, die an eine innere Breite des Hohlprofils angepasst ist, sodass über das streifenförmige Positionierelement eine Positionierung der Stützhülsen in Längsrichtung und Querrichtung im Hohlprofil erfolgt. Es ist nicht erforderlich, dass das streifenförmige Positionierelement über gesamte Länge eine einheitliche Breite besitzt. Die Breite kann insbesondere im Bereich der Stützhülsen etwas größer sein und in den dazwischenliegenden Abschnitten kleiner. Insbesondere kann die Breite im Bereich der Stützhülsen bzw. Buchsen so groß sein, dass die Stützhülsen mit hinreichender Genauigkeit quer zur Einsteckrichtung ober- bzw. unterhalb der Öffnungen positioniert sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die von dem wenigstens einem Positionierelement lageorientierten Stützhülsen durch Verpressen wenigstens einer der Wände in Axialrichtung der Stützhülsen zwischen den Wänden lageorientiert sind. Die Stützhülsen besitzen zum stirnseitigen Einfügen in das Hohlprofil eine axiale Länge, die etwas geringer ist, als der axiale Abstand der Innenseiten der Wände. Die Stützhülsen werden also mit axialem Spiel eingeführt. Anschließend kann wenigstens eine der Wände in Axialrichtung der Stützhülsen verpresst werden, um das Spiel der Stützhülse zu eliminieren. Die Stützhülsen sind dann klemmend zwischen den gegenüberliegenden Wänden gehalten. Die Stützhülsen können bei der weiteren Montage nicht verrutschen. Nun kann durch die Öffnungen in den Wänden und die Durchstecköffnungen in den Stützhülsen ein Schraubbolzen eingeführt werden und mit einem Gewindekörper am Fahrzeugrahmen verschraubt werden.
Damit durch das Verpressen kein außenseitiger Hohlraum an beiden Wänden entsteht, kann vorgesehen sein, dass eine der beiden gegenüberliegenden Wände zumindest in einem Umgebungsbereich der Öffnung eine größere Wanddicke besitzt als die andere Wand. Dadurch wird beim Verpressen vorzugsweise nur eine der Wände verformt. Die eine der beiden Wände kann daher eine geringere Wanddicke auf ihrer gesamten Länge aufweisen als die andere Wand. Das ist insbesondere bei Hohlprofilen leicht realisierbar, die in Strangpressprofilbauweise hergestellt sind. Die geringere Wanddicke spart Gewicht und Material.
Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, dass durch ein langgestrecktes Positionierelement mehrere Stützhülsen gleichzeitig lageorientiert werden können. Um die Lageorientierung beizubehalten ist eine formschlüssige Verbindung, eine Klemmverbindung, eine Schraubverbindung oder eine Klebeverbindung mit dem Hohlprofil erforderlich und zwar entweder zwischen wenigstens einer der Stützhülsen und dem Hohlprofil oder zwischen dem Positionierelement und dem Hohlprofil. Mit der Vorfixierung bzw. Lageorientierung an nur einem Punkt werden gleichzeitig auch alle weiteren Stützhülsen lageorientiert. Voraussetzung für eine korrekte Positionierung ist eine exakte Fertigung des Positionierelements und eine korrekte Lageorientierung des Positionierelements bzw. der wenigstens einen Stützhülse innerhalb des Hohlprofils, damit es keine Verschiebungen aller Stützhülsen relativ zu den Öffnungen gibt. Eine hohe Positioniergenauigkeit ist erreichbar, wenn zur Lageorientierung ein Zentrierdorn in eine der Stützhülsen eingesetzt wird, bevor die Vorfixierung durch formschlüssige Verbindungen, Klemmverbindung, Schraubverbindung oder Klebeverbindungen mit dem Hohlprofil erfolgt.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Batterieträgers ist es, dass das Hohlprofil aus einem Leichtmetall bestehen kann, während die Stützhülsen aus Stahl bestehen können. Da die beiden Bauteile nicht mit einander verschweißt werden, können unterschiedliche Materialien zum Einsatz kommen. Die Stützhülsen aus Stahl können insbesondere verzinkt sein, während das Hohlprofil z. B. aus Aluminium bestehen kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Anordnung einer Stützhülse in einem Hohlprofil eines Rahmens eines Batterieträgers sieht vor, dass einerseits ein solcher Rahmen zur Verfügung gestellt wird und andererseits die benötigten Stützhülsen. Ferner wird ein Positionierelement benötigt. Mehrere Stützhülsen werden in Aufnahmen des Positionierelements eingesetzt. Die Aufnahmen können insbesondere verstärkte Bereiche des Positionierelements sein. Solche verstärkte Aufnahmen werden als Buchsen bezeichnet. Die so in dem Positionierelement eingesetzte Stützhülse wird von einer offenen Stirnseite des Hohlprofils her in das Hohlprofil eingeschoben und in die richtige Position gebracht. Die Stützhülsen besitzen hierzu ein axiales Spiel gegenüber den Innenseiten der Wände des Hohlprofils. Dadurch können sie leicht in das Hohlprofil eingeschoben werden und an gegenüberliegenden Öffnungen in den Wänden des Hohlprofils positioniert werden. Wurde die Einbaulage erreicht, sollen insbesondere alle auf diese Art und Weise angeordneten Stützhülsen lageorientiert und in dieser Position auch fixiert werden. Im Anschluss an die Lageorientierung soll die Fixierung ohne Wärmeeinfluss auf das Hohlprofil erfolgen, um eine Entfestigung des Hohlprofils zu vermeiden. Daher erfolgt das Fixieren mittels eines kalten mechanischen Fügeverfahrens oder mittels eines kalten Befestigungsverfahrens. Hierunter sind Verfahren zu verstehen, wie das Verpressen, Verschrauben, Vernieten, Verplomben, Verkleben oder Kaltumformen.
Das Verpressen bezieht sich auf das relativ zur Stützhülse axiale Verpressen der Wände. Es können in den Wänden auch nach innen gerichtete Vorsprünge in Form von Wülsten erzeugt werden. Hierzu werden Außenbereiche der Wände nach innen verprägt. Sind diese nach innen gerichteten Vorsprünge bzw. Wülste den Rändern der Stützhülsen unmittelbar benachbart, wird die Stützhülse auf diese Art und Weise in der Position fixiert. Es ist auch möglich, die Enden des streifenförmigen Fixierelementes durch Umklappen bzw. Abwinkeln innerhalb des Hohlprofils zu fixieren. Insbesondere kann das Positionierelement verklebt aber auch mechanisch, z. B., durch Nieten mit dem Hohlprofil verbunden werden. Es können auch zusätzliche Befestigungselemente, bspw. hakenförmige Elemente in dem Hohlprofil angeordnet sein, um die Stützhülsen bzw. das Positionierelement verspannend innerhalb des Hohlprofils in der Lage zu fixieren. Bevorzugt wird das axiale Spiel zwischen der Buchse und den Innenseiten der Wände durch Verpressen reduziert.
Der Batterieträger, der auf diese Weise hergestellt wird, muss nicht zwingend aus einem Leichtmetall, insbesondere aus einem Aluminiumprofil bestehen. Neben insbesondere feuerverzinkten Stützhülsen aus Stahl kann auch das Außenprofil des Batterieträgers aus Stahl bestehen. Es kann sich daher bei dem Rahmen auch um ein Stahlprofil handeln.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 Eine Draufsicht auf einen Batterieträger mit einer Vergrößerung seines Rahmenbereiches;
2 Einen Querschnitt durch den Rahmen eines Batterieträgers und eines daran angrenzenden Fahrzeugrahmens in einer zweiten Ausführungsform;
3 Eine erste Ausführungsform eines streifenförmigen Positionierelements in einer Seitenansicht;
4 Die erste Ausführungsform des streifenförmigen Positionierelements in einer Draufsicht;
5 In der Seitenansicht eine zweite Ausführungsform eines streifenförmigen Positionierelements in einer Seitenansicht;
6 Das streifenförmige Positionierelement der 5 in der Draufsicht;
7 Eine Schnittdarstellung durch einen Rahmen eines Batterieträgers in einer weiteren Ausführungsform während einer Vorfixierung durch Verpressen;
8 Eine weitere Schnittdarstellung durch einen Rahmen in Stahlprofilbauweise mit einer Vorfixierungsprägung und einem Positionierelement;
9 Eine Schnittdarstellung durch ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem bereichsweise verbreiteten streifenförmigen Positionierelement;
10 Einen Querschnitt durch den Rahmen einer weiteren Ausführungsform mit nach innen gerichteten Vorsprüngen zur Querführung einer Stützhülse;
11 Eine weitere Ausführungsform eines Rahmens im Querschnitt mit nach innen gerichteten Vorsprüngen innerhalb des Hohlprofils und
12 einen Querschnitt durch den Rahmen einer weiteren Ausführungsform eines Batterieträgers mit weiteren, nach innen gerichteten Vorsprüngen zur Führung einer Stützhülse innerhalb des Hohlprofils.

Die 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Batterieträger 1 mit einem umlaufenden Rahmen 2, wie er in der Schnittdarstellung z. B. in 2 dargestellt ist. Der Rahmen 2 besteht aus Hohlprofilen 3. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Rahmen 2 im Strangpressverfahren hergestellt und besteht aus einem Aluminiumwerkstoff.
Der umlaufende Rahmen 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel im Querschnitt L-förmig konfiguriert (2) mit einem vertikalen Schenkel und einem horizontalen Schenkel. Im horizontalen Schenkel ist ein Hohlprofil 3 angeordnet, dass in der Einbaulage einen Fahrzeugrahmen 4 untergreift. Über das Hohlprofil 3 kann der Batterieträger 1 mit den Fahrzeugrahmen 4 verschraubt werden, wie es in 2 dargestellt ist. Ein Schraubbolzen 5 wird hierbei durch gegenüberliegende obere und untere Wände 6, 7 gesteckt und von unten in den Fahrzeugrahmen 4 eingeführt. In den gegenüberliegenden Wänden 6, 7 befinden sich Öffnungen 8, 9 durch welche der Schraubbolzen 5 gesteckt ist. In der Einbaulage liegt ein Kopf des Schraubbolzen an der Außenseite der unteren Wand 7 an, während an der gegenüberliegenden Außenseite der oberen Wand 6 die Unterseite des Fahrzeugrahmens 4 anliegt. Um eine Verformung des Hohlprofils 3 durch die Schraubenkräfte zu verhindern, befindet sich innerhalb des Hohlprofils 3 eine Stützhülse 10. Die Stützhülse 10 besitzt eine zentrale Durchstecköffnung 11, durch die der Schaft des Schraubbolzens 5 gesteckt ist. Die Durchstecköffnung 11 besitzt bei diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen den gleichen inneren Durchmesser wie die beiden Öffnungen 8, 9 in den Wänden 6, 7. In der Einbaulage ist die Stützhülse 10 an Innenseiten 12, 13 der oberen Wand 6 bzw. der unteren Wand 7 abgestützt, sodass die von dem Schraubbolzen 5 auf das Hohlprofil 3 aufgebrachten Druckkräfte unmittelbar über die Stützhülse 10 auf die gegenüberliegende Wand 6, 7 übertragen werden. Die 1 zeigt, dass mehrere derartiger Öffnungen 8 im Hohlprofil 3 über den Umfang des Rahmens 2 verteilt angeordnet sind. Aus der Vergrößerung in 1 ist ferner zu erkennen, dass die mit unterbrochener Linie eingezeichnete Stützhülse 10 konzentrisch zu der kreisrunden Öffnung 8 angeordnet ist, um der Einbaulage einen Schraubbolzen 5 aufnehmen zu können.
Die Lageorientierung der Stützhülse 10 bzw. der mehreren Schutzhülsen 10, wie sie in Längsrichtung einer Rahmenseite verteilt über den Rahmen 2 angeordnet sind, erfolgt über Positionierelemente. Die 3 bis 6 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele. Das Positionierelement 14 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3 ist der streifenförmig konfiguriert. In dem Positionierelement 14 sind drei Stützhülsen 10 identischer Bauart aufgenommen. Ein solches Positionierelement 14 könnte beispielsweise auf der Schmalseite des in 1 dargestellten Rahmens zum Einsatz kommen. Die Darstellung der 3 ist beispielhaft. Weder die Abstände noch die Proportionen sind maßstäblich ebenso wenig wie die Anzahl der aufgenommenen Stützhülsen 10. Das besagte Positionierelement 14 der 3 besteht aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen. Im Bereich der Stützhülsen 10 besitzt der Kunststoff in Axialrichtung der Stützhülsen 10 verbreiterte, ringförmige Bereiche. Diese werden als Buchsen 15 bezeichnet, welche die Stützelemente 10 radial umfangseitig umschließen und in der dargestellten Position halten. Die Buchsen 15 sind auf halber Länge der Stützhülsen 10, d. h. in der Mitte angeordnet. Zwischen zwei benachbarten Buchsen 15 befindet sich ein Verbindungssteg 16. Er ist gerade und bestimmt Abstand zweier Buchsen 15 zueinander. Der Abstand der Buchsen 15 zueinander ist auf das Lochbild im Rahmen 2 abgestimmt. Die 4 zeigt das Positionierelement 14 in der Draufsicht. Die Stützhülsen 10 mit der zentralen, glatten Durchstecköffnung 11 sind in Öffnungen 18 in den Buchsen 15 gehalten und können zusammen mit dem Positionierelement 14 stirnseitig in das Hohlprofil 3 eingeschoben werden, um die einzelnen Stützhülsen 10 korrekt an den Öffnungen 8, 9 in den Wänden 6, 7 des Hohlprofils 3 zu positionieren.
Das Ausführungsbeispiel der 5 zeigt ein weiteres Positionierelement 17. Das Positionierelement 17 ist ebenfalls streifenförmig und flach. Es besitzt im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 3 und 4 eine einheitliche Dicke. Die Stützhülsen 10 sind auch hier in Öffnungen 18 in dem streifenförmigen Positionierelement 17 angeordnet. Auf Materialverdickungen in Form von Buchsen oder unterschiedlich breite Bereiche des streifenförmigen Positionierelements 17 wurde verzichtet. Das vereinfacht die Herstellung und ermöglicht die Verwendung von flachen Band- oder auch Drahtmaterialien sowie von Kunststoffen in Streifen, von beispielsweise einem Coil. Dadurch werden die Herstellungskosten reduziert.
Nach der korrekten Positionierung einer Stützhülse 10 im Hohlprofil 3, kann diese durch Verprägen des Hohlprofils 3 lagefixiert werden. Das zeigt die 7. Zur Zentrierung der Stützhülse 10 wird ein Zentrierdorn 19 durch die in diesem Beispiel untere Öffnungen 9 in das Hohlprofil 3 und die vorher lageorientierte Stützhülse 10 eingeführt. Die Schnittdarstellungen der 2 und 7 zeigen, dass die Stützhülse 10 von dem Positionierelement 14 in der richtigen Position gehalten ist. Von dem Positionierelement 14 ist die umlaufende Buchse zu erkennen. Die Pfeile P in 7 verdeutlichen die Bewegungsrichtung des Zentrierdorns 19 und des ihn tragenden Stempels 20. Benachbart zum Zentrierdorn 19 sind an dem Stempel 20 Umformvorsprünge 21 angeordnet. Sie haben eine Halbkugelform und sind dazu vorgesehen, die untere Wand 7 in Richtung zur Stützhülse 10 zu verprägen und dadurch das axiale Spiel der Stützhülse 10 zwischen den Innenseiten 13, 14 der Wände 6, 7 und der Stützhülse 10 zu befestigen. Ein Gegenlager 22 auf der gegenüberliegenden Seite des Stempels 20 nimmt die eingeleiteten Umformkräfte auf. Auch hierbei werden die Kräfte nicht über die in Umformrichtung weisenden Wände des Hohlprofils 3 übertragen, sondern über die zentrale Stützhülse 20.
Die umgeformte untere Wand 7 besitzt eine geringere Wanddicke als die obere Wand 6. Die obere Wand 6 wird nicht verformt und kann daher nach wie vor flach an dem Fahrzeugrahmen 6 anliegen. Die Verformungen der unteren Wand 7, d. h. in derjenigen Wand, die nicht an dem Fahrzeugrahmen 4 anliegt, sind für die Passgenauigkeit der Verbindung zwischen dem Batterieträger 1 und dem Fahrzeugrahmen 4 unerheblich.
Die 8 zeigt das Ergebnis der Umformung anhand eines weiteren Ausführungsbeispiel. Das dortige Hohlprofil 3, das aufgrund derselben Funktion ebenfalls mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet ist, besteht aus Stahl. Auch bei Hohlprofilen aus Stahlwerkstoffen kann die Lageorientierung und Fixierung der Stützhülse 10 im Bereich der Öffnungen 8, 9 innerhalb der Wände 6, 7 auf die zuvor beschriebene Art und Weise erzeugt werden. Im Unterschied zu dem Beispiel der 7 zeigt die 8 ein streifenförmiges Positionierelement 17 wie es bspw. in den 5 und 6 gezeigt ist.
Die 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem breiteren Positionierelement 23. Das Positionierelement 23 ist so breit, dass es sich noch mit Spiel in das Hohlprofil 3 einsetzen lässt, allerdings nicht nur zu Orientierung der Stützhülsen 10 in Längsrichtung des Hohlprofils dient, sondern auch in Querrichtung des Hohlprofils. Hierzu ist das Positionierelement 23 auf einer Längsseite verbreitert. Es erstreckt sich quer zwischen den beiden anderen Wänden 24, 25 des im Querschnitt rechteckigen Hohlprofils 3.
Ferner zeigt die 9, dass zum Positionieren und auch zum späteren Lagefixieren zwei Vorsprünge 26 an der unteren Wand 7 ausgebildet sind, genau wie bei dem Ausführungsbeispiel der 8. Die 8 zeigt zudem, dass die Vorsprünge 26 das Ergebnis einer nach innen gerichteten Verprägung an der Außenseite der Wand 7 sind.
Das Ausführungsbeispiel der 10 zeigt wiederum die Stützhülse 10 innerhalb des Hohlprofils 3. Allerdings sind bei diesem Ausführungsbeispiel keine verbreiterten, streifenförmigen Positionierelemente erforderlich. Das Positionierelement 17 besitzt eine geringere Breite als der Abstand der sich in Axialrichtung der Stützhülse erstreckenden Wände 24, 25. Damit die Stützhülse 10 dennoch zentriert zu den Öffnungen 8, 9 angeordnet ist, befinden sich weitere Vorsprünge 27, 28 an der Innenseite 13 der der oberen Wand 6. Diese Vorsprünge 27, 28 sind durch Strangpressen hergestellt und sind materialeinheitlicher Bestandteil des Hohlprofils 3. Sie sind nach innen gerichtet und in einem Abstand zueinander angeordnet, der etwas größer ist als der äußere Durchmesser der Stützhülse 10. Dadurch können die Stützhülsen 10 mit Spiel zwischen die als Führung dienenden Vorsprünge 27, 28 eingesetzt werden. Daher ist es nicht erforderlich, das Positionierelement 17 breiter zu gestalten. Zur Lagefixierung ist es zudem erforderlich, ein Verschieben der Stützhülse 10 in Längsrichtung des Hohlprofils 3 zu verhindern. Hierzu befindet sich wiederum ein einzelner Vorsprung 26 an der unteren Wand 7 in Form einer innen gerichteten Verprägung.
Die 9 und 10 zeigen zwei unterschiedliche Möglichkeiten, wie die Verprägungen 26, 27 positioniert sind. Die 1 zeigt in der vergrößerten Darstellung ebenfalls die Lage von nach innen gerichteten Verprägungen 26 umfangseitig der Stützhülse 8. Drei oder vier über den Umfang verteilte Verprägungen 26 reichen aus, um die Stützhülse 10 sowohl in Längsrichtung des Hohlprofils 3 als auch in Querrichtung des Hohlprofils 3 in der Lage zu orientieren.
Wird der Abstand der nach innen gerichteten Vorsprünge 26 kleiner gewählt, als es in der 1 dargestellt ist, wird gleichzeitig das Spiel in Axialrichtung der Stützhülse 10 beseitigt und die Stützhülse 8 dadurch in Axialrichtung innerhalb des Hohlprofils 3 klemmend gehalten.
Das Ausführungsbeispiel der 11 zeigt eine weitere Ausführungsform mit Mitteln zur korrekten Querpositionierung innerhalb des Hohlprofils 3. Die dort angeordnete Stützhülse 10 wird über zusätzliche Führungselemente 30, 31 gehalten, die zusätzlich in das Hohlprofil 3 eingebracht worden sind. Der Querschnitt der Führungselemente 30, 31 kann streifenförmig sein, wie es in 11 gezeigt ist. Es sind auch im Querschnitt dreieckige Führungselemente 32 möglich. Die Führungselemente 30, 31, 32 können auf jeder Längsseite der Stützhülse 10 unterschiedlich gestaltet und orientiert sein. Zum Beispiel ist das in der Bildebene rechts dargestellte Führungselement 31 in den 11 und 12 diagonal angeordnet und stützt sich an der oberen Wand 6 ab, während das in der Bildebene jeweils links angeordnete Führungselement 30, 31 der Axialrichtung der Stützhülse 10 erstreckenden Wand 25 abgestützt ist. Im Rahmen der Erfindung bleibt offen, welche der Innenseiten der Wände 6, 7, 24, 25 zur Querpositionierung innerhalb der Stützhülse 10 innerhalb des Hohlprofils 3 genutzt wird. Alle Flächen bieten sich gleichermaßen an. Ist die Lageorientierung zunächst mittels des Positionierelements 17 erfolgt, kann die klemmende Vorfixierung wiederum über die nach innen gerichteten Vorsprünge 26 in Form von Wulsten, Buckeln oder Erhebungen erfolgen.
Bezugszeichenliste

1 -: Batterieträger
2 -: Rahmen
3 -: Hohlprofil
4 -: Fahrzeugrahmen
5 -: Schraubbolzen
6 -: Wand von 3
7 -: Wand von 3
8 -: Öffnung in 6
9 -: Öffnung in 7
10 -: Stützhülse
11 -: Durchstecköffnung in 10
12 -: Innenseite von 6
13 -: Innenseite von 7
14 -: Positionierelement
15 -: Buchse von 14
16 -: Verbindungssteg von 14
17 -: Positionierelement
18 -: Öffnungen
19 -: Zentrierdorn an 20
20 -: Stempel
21 -: Umformvorsprung
22 -: Gegenlager
23 -: Positionierelement
24 -: Wand von 3
25 -: Wand von 3
26 -: innerer Vorsprung (Verprägung) an 3
27 -: innerer Vorsprung an 3
28 -: innerer Vorsprung an 3
30 -: Führungselement in 3
31 -: Führungselement in 3
32 -: Führungselement in 3
P -: Bewegungsrichtung von 20

Claims

Batterieträger (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Rahmen (2) der ein Hohlprofil (3) aufweist und dazu ausgebildet ist, mit einem Fahrzeugrahmen (4) verschraubt zu werden, wobei das Hohlprofil (3) im Abstand zueinander verlaufende Wände (6, 7) mit gegenüberliegenden Öffnungen (8, 9) für Schraubbolzen (5) besitzt, wobei im Bereich der Öffnungen (8, 9) Stützhülsen (10) angeordnet sind, um Schraubenkräfte von durch die Stützhülsen (10) und Öffnungen (8, 9) steckbaren Schraubbolzen (5) aufzunehmen, wobei die Stützhülsen (10) von wenigstens einem Positionierelement (14, 17, 23) im Inneren des Hohlprofils (3) lageorientiert sind, wobei sich die Stützhülsen 10 unter dem Einfluss der Schraubenkräfte in der Einbaulage an Innenseiten (12, 13) der Wände (6, 7) des Hohlprofils (3) abstützen, wobei mehrere der Stützhülsen (10) von einem einzigen Positionierelement (14, 17, 23) gehalten sind.
Batterieträger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (3) mindestens einen inneren Vorsprung (26, 27, 28) umfasst.
Batterieträger (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine innere Vorsprung (26) von einer nach innen gerichteten Verprägung einer Wand (7) des Hohlprofils (3) gebildet ist.
Batterieträger (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (3) durch Strangpressen hergestellt ist, wobei der mindestens eine Vorsprung (27, 28) eine durch das Strangpressen hergestellte Führung für ein Positionselement und/oder eine Stützhülse (10) in Längsrichtung des Hohlprofils (3) bildet.
Batterieträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Positionierelement (14, 17, 23) streifenförmig ausgebildet ist, und sich in Längsrichtung des Hohlprofils (3) erstreckt.
Batterieträger (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Positionierelement (14, 17, 23) aus einem Streifen aus Metall, Kunststoff, Papier oder Pappe gebildet ist oder aus einem Draht.
Batterieträger (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Positionierelement (14) Buchsen (15) aufweist, in welche die Stützhülsen (10) eingesetzt sind.
Batterieträger (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine streifenförmige Positionierelement (23) zumindest längenabschnittsweise eine Breite aufweist, die an eine innere Breite des Hohlprofils (3) angepasst ist, so dass über das streifenförmige Positionierelement (23) eine Positionierung der Stützhülsen (10) in Querrichtung im Hohlprofil (3) erfolgt.
Batterieträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem wenigstens einen Positionierelement (14, 17, 23) lageorientierten Stützhülsen (10) durch Verpressen wenigstens einer der Wände (6) in Axialrichtung der Stützhülsen (10) zwischen den Wänden (6, 7) lageorientiert sind.
Batterieträger (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden gegenüberliegenden Wände (6, 7) zumindest in einem Umgebungsbereich der Öffnung (8, 9) eine größere Wanddicke besitzt als die andere Wand (7), so dass beim Verpressen nur eine der Wände (7) verformt wird.
Batterieträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorfixierung wenigstens einer Stützhülse (10) und/oder des wenigstens einen Positionierelements (14, 17, 23) durch eine formschlüssige Verbindung, eine Klemmverbindung, eine Schraubverbindung oder durch eine Klebeverbindung mit dem Hohlprofil (3) auch die weiteren Stützhülsen (10) von dem Positionierelement (14, 17, 23) im Hohlprofil lageorientiert werden.
Batterieträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (3) aus einem Leichtmetall besteht und die Stützhülsen (10) aus Stahl besteht.
Verfahren zur Anordnung einer Stützhülse (10) in einem Hohlprofil (3) eines Rahmens (2) eines Batterieträger (1), wobei mehrere im Abstand zueinander zu positionierende Stützhülsen (10) mit axialem Spiel mittels wenigstens eines Positionierelements (14, 17, 23), das die mehreren der Stützhülsen (10) hält, von einer Stirnseite des Hohlprofils (3) in das Hohlprofil (3) eingeschoben werden und an gegenüberliegenden Öffnungen (8, 9) in Wänden (6, 7) des Hohlprofils (3) positioniert werden, wobei die mehreren Stützhülsen (10) zuvor in eine Öffnung (18) des Positionierelements (14, 17, 23) eingesetzt wurden und wobei wenigstens eine der Stützhülsen (10) und/oder das wenigstens eine Positionierelement (14, 17, 23) in der Einbaulage an dem Hohlprofil (3) mittels wenigstens eines kalten mechanischen Fügeverfahrens lagefixiert werden, ausgewählt aus folgender Gruppe von Verfahren: Verpressen, Verschrauben, Vernieten, Verplomben, Verkleben, Kaltumformen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Hohlprofil (3) mit Spiel eingeschobenen und lageorientierten Stützhülsen (10) durch plastische Umformung wenigstens einer der gegenüberliegenden Wände (6, 7) an den Innenseiten (12, 13) der Wände (6, 7) zur Anlage gebracht werden, um die Stützhülsen (10) spielfrei lagezufixieren.