DE102019204104A1

DE102019204104A1 - Batterierahmen mit integrierter Wagenheberaufnahme in einer Aufsatzkufe Kraftfahrzeug mit einem solchen Batterierahmen

Info

Publication number: DE102019204104A1
Application number: DE102019204104.3A
Authority: DE
Inventors: Markus Duscha; Andreas Renoth
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2020-10-01

Abstract

Beschrieben wird ein Batterierahmen (10) für eine Fahrzeugbatterie (16) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (40) mit einem Aufnahmeraum (14) für die Fahrzeugbatterie (16), zwei seitlich entlang des Aufnahmeraums (14) verlaufenden Trägern (12), die dazu eingerichtet sind mit einem Rahmenbauteil (24) des Fahrzeugs (40) verbunden zu werden, und mit wenigstens zwei Stützabschnitten (20), wobei an der Unterseite von jedem Träger (12) wenigstens ein Stützabschnitt (20) angebracht ist, und wobei die Stützabschnitte (20) eine Auflagefläche (36) aufweisen, auf der der Batterierahmen (10) auf einem Untergrund abstützbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass in jedem Stützabschnitt (20) wenigstens eine Aussparung (46) ausgebildet ist, die eine Aufnahme für einen Wagenheber (34, 48) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Batterierahmen für eine Fahrzeugbatterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Aufnahmeraum für die Fahrzeugbatterie, zwei seitlich entlang des Aufnahmeraums verlaufenden Trägern, die dazu eingerichtet sind mit einem Rahmenbauteil des Fahrzeugs verbunden zu werden, und mit wenigstens zwei Stützabschnitten, wobei an der Unterseite von jedem Träger wenigstens ein Stützabschnitt angebracht ist, und wobei die Stützabschnitte eine Auflagefläche aufweisen, auf der der Batterierahmen auf einem Untergrund abstützbar ist.
Derartige Batterierahmen werden aktuell in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen eingebaut, wobei die Batterie durch solche Batterierahmen in Längsrichtung zwischen den Achsen des Fahrzeugs angeordnet ist und unter der Fahrgastzelle, also unterflur eingebaut ist. Die Stützabschnitte übernehmen dabei die Funktion von sogenannten Aufsatzkufen, an denen der Batterierahmen samt Batterie angehoben bzw. gelagert werden kann.
Bei bisherigen Fahrzeugen sind ferner in einem Schwellerbereich Wagenheberaufnahmen vorgesehen, die in Form eines im Schweller befestigten Wagenheberklotzes ausgebildet sind.
Durch die bekannten Wagenheberaufnahmen und die Aufsatzkufen bzw. Stützabschnitte am Batterierahmen ergeben sich an dem Fahrzeug unterschiedliche Lager- bzw. Angriffspunkte für Gebewerkzeugen, wie Wagenheber bzw. Hebebühnen, insbesondere deren Hebebühnenteller. Es hat sich weiter herausgestellt, dass eine Unterseite des Wagenheberklotzes im Schweller und eine Unterseite des Stützabschnitts bzw. der Aufsatzkufe des Batterierahmens auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, was für die Abstützung bzw. Lagerung eines solchen Kraftfahrzeugs, insbesondere auf Hebebühnentellern nachteilig ist oder Anpassungen an entsprechenden Hebewerkzeugen erforderlich macht.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, einen Batterierahmen anzugeben, durch den die obigen Nachteile vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Batterierahmen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Es wird also ein Batterierahmen für eine Fahrzeugbatterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs vorgeschlagen mit einem Aufnahmeraum für die Fahrzeugbatterie, zwei seitlich entlang des Aufnahmeraums verlaufenden Trägern, die dazu eingerichtet sind mit einem Rahmenbauteil des Fahrzeugs verbunden zu werden, und mit wenigstens zwei Stützabschnitten, wobei an der Unterseite von jedem Träger wenigstens ein Stützabschnitt angebracht ist, und wobei die Stützabschnitte eine Auflagefläche aufweisen, auf der der Batterierahmen auf einem Untergrund abstützbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass in jedem Stützabschnitt wenigstens eine Aussparung ausgebildet ist, die eine Aufnahme für einen Wagenheber bildet.
Somit sind in dem bzw. den Stützabschnitt(en), die auch als Aufsatzkufe(n) bezeichnet werden können, die Funktionen einer definierten Wagenheberaufnahme und die Funktion des Schutzes der Batterie mittels der Aufsatzkufen im gleichen Bauteil integriert. Auf eine gesonderte Wagenheberaufnahme im Schwellerbereich kann verzichtet werden, so dass auch die oben angesprochenen Niveauunterschiede zwischen Wagenheberaufnahme im Schwellerbereich und Aufsatzkufe vermieden werden können.
Die Aussparung kann von unten gesehen eine konkave Form aufweisen. Sie kann im Querschnitt insbesondere die Form eines Teilkreises aufweisen. Weiter kann die Aussparung auch die Form einer nicht gefüllten Kugekalotte aufweisen, in der ein entsprechendes Gegenstück eines Wagenhebers sicher einführbar ist und bei entsprechender Ausgestaltung auch formschlüssig eingepasst sein kann.
Die Aussparung kann auf dem Niveau der Auflagefläche eine lichte Weite aufweisen, die kleiner ist als die Breite des Stützabschnitts im Bereich der Aussparung. Somit ist die Aussparung von der Auflagefläche umgeben, so dass beispielsweise auch ein Hebebühnenteller, der üblicherweise größer dimensioniert ist als die Aussparung, im Bereich der Aussparung angesetzt werden kann und dann an der Auflagefläche anliegt, die um die Aussparung herum verläuft.
Der Batterierahmen kann ein mit den Trägern verbundenes Bodenelement aufweisen, das unterhalb des Aufnahmeraums angeordnet ist, wobei die Auflagefläche der Stützabschnitte tiefer angeordnet ist als die Unterseite des Bodenelements. Ein Abstand zwischen der Auflagefläche und der Unterseite des Bodenelements kann von 2 bis 12 Millimeter, vorzugsweise von 4 bis 8 Millimeter betragen.
Die Stützabschnitte können einstückig ausgebildet sein und sich im Wesentlichen entlang der gesamten Länge des Batterierahmens erstrecken. Die Stützabschnitte können aus einem Kunststoff hergestellt sein, wie beispielsweise einem Thermoplast, etwa Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) oder Polyamid (PA) oder Polymerblends.
Die oben erwähnte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antrieb, wenigstens einer Fahrzeugbatterie und mit einem oben beschriebenen.
Dabei kann bei einem solchen Kraftfahrzeug die Auflagefläche der Stützabschnitte tiefer angeordnet sein als ein seitlicher Schweller oder/und eine Schwellerbeplankung der Fahrzeugkarosserie. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Stützabschnitt und die darin ausgebildete Aussparung (Wagenheberaufnahme) gut zugänglich sind, wobei insbesondere Anforderungen an die Seiteneinsicht eingehalten werden können.
Bei dem Kraftfahrzeug kann der Batterierahmen derart mit der Fahrzeugkarosserie verbunden sein, dass durch Ansetzen eines Hebewerkzeugs, insbesondere eines Wagenhebers an einer Aussparung eines Stützabschnitts oder insbesondere einer Hebebühne an den Stützabschnitten, das Kraftfahrzeug anhebbar bzw. absenkbar ist. Das Hebewerkzeug greift somit nicht im Bereich des Schwellers direkt an der Karosserie des Kraftfahrzeugs an, sondern an dem Stützabschnitt des Batterierahmens.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 in den Teilfiguren A) und B) eine schematische und vereinfachte Schnittdarstellung durch einen Schwellerbereich eines Kraftfahrzeugs und einen Batterierahmen des Stands der Technik, wobei in Teilfigur A) ein Hebebühnenteller und in Teilfigur B) ein Wagenheber gezeigt sind;
2 eine schematische und vereinfachte Ansicht eines Kraftfahrzeugs von unten
3 in den Teilfiguren A) und B) eine schematische und vereinfachte Schnittdarstellung durch einen Schwellerbereich eines Kraftfahrzeugs und einen erfindungsgemäßen Batterierahmen, wobei in Teilfigur A) ein Hebebühnenteller und in Teilfigur B) ein Wagenheber gezeigt sind.

In 1 ist in einer vereinfachten und schematischen Schnittdarstellung ein bekannter Batterierahmen 10 mit einem Träger 12 gezeigt. Der Batterierahmen 10 umfasst üblicherweise zwei Träger 12 auf beiden Längsseiten eines Aufnahmeraums 14. In dem Aufnahmeraum 14 ist eine Batterie 16 bzw. mehrere Batteriezellen aufgenommen. In Breitenrichtung Y sind die beiden Träger 12 durch ein Bodenelement 18 miteinander verbunden. Das Bodenelement 18 bildet den Abschluss des Batterierahmens 10 nach unten in Richtung eines hier nicht dargestellten Untergrunds. Der Batterierahmen 10 umfasst entlang der Träger 12 jeweilige Stützabschnitte 20. Die Stützabschnitte 20 können auch als Aufsatzkufe bezeichnet werden. Die Aufsatzkufe 20 dient insbesondere dazu, ein Beschädigen der Batterie 16 zu verhindern, sollte das Fahrzeug im Betrieb an einem Hindernis mit dem Boden aufsetzen bzw. hängen bleiben.
Rein Beispielhaft ist in der 1 auch dargestellt, dass der Batterierahmen 10, insbesondere seine Träger 12 mittels Schraubverbindungen 22 mit einem Rahmenelement 24 des Fahrzeugs verbunden sein können.
Das Rahmenelement 24 weist in seinem unteren Bereich einen Schweller 26 auf. Der Schweller 26 ist in Breitenrichtung Y hinter einer Schwellerbeplankung 28 angeordnet. Am Schweller 26 ist ein Wagenheberklotz 30 angebracht. An dem Wagenheberklotz 30 kann das Fahrzeug mittels eines Hebebühnentellers 32 einer Hebebühne (1A) oder mittels eines Wagenhebers 34 (1B) angehoben werden. Da eine Unterseite des Wagenheberklotzes 30 höher liegt als eine Unterseite bzw. Auflagefläche 36 des Stützabschnitts 20, weist der Stützabschnitt 20 einen ausgefrästen Bereich 38 auf, so dass ein Hebebühnenteller 32 sowohl an dem Wagenheberklotz 30 als auch an dem ausgefrästen Bereich 38 des Stützabschnitts 20 angreifen kann, wenn das Fahrzeug angehoben werden soll. Der ausgefräste Bereich 38 dient dabei auch als Sicherheit, damit bei einem zu weit eingeschwenkten Hebebühnenteller 32 in einem Toleranzbereich kein Verkippen des Hebebühnentellers 32 an der Kante der Aufsetzkufe bzw. dem Stützabschnitt 20 erfolgen kann.
2 zeigt in einer stark vereinfachten und schematischen Ansicht von Unten ein Fahrzeug 40. Gezeigt sind beispielhaft zwei Vorderräder 42 und zwei Hinterräder 44. In Längsrichtung X ist zwischen jeweiligen Radachsen RAv und Rah die Batterie 16 (gestrichelt dargestellt) angeordnet. In der Darstellung der 2 blickt man auf das Bodenelement 18, das die Batterie 16 nachunten hin abdeckt. In jeweiligen seitlichen Bereichen sind die Stützabschnitte 20 bzw. Aufsatzkufen ersichtlich. Ferner sind aus dieser Darstellung auch die Schweller 26 ersichtlich, die jeweils weiter außen liegen als die Stützabschnitte 20. Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung gemäß 1 sind in den Stützabschnitten 20 jeweilige Aussparungen 46 vorgesehen, an denen ein Wagenheber angesetzt werden kann. Dies wird nachfolgend anhand der 3 beschrieben, die eine zur 1 ähnliche Schnittdarstellung zeigt, etwa entlang der Schnittlinie III-III der 2.
In 3 ist in einer vereinfachten und schematischen Schnittdarstellung eine Ausführungsform eines Batterierahmens 10 mit einem Träger 12 gezeigt. Der Batterierahmen 10 umfasst zwei Träger 12 auf beiden Längsseiten des Aufnahmeraums 14. In dem Aufnahmeraum 14 ist die Batterie 16 bzw. sind mehrere Batteriezellen aufgenommen. In Breitenrichtung Y sind die beiden Träger 12 durch das Bodenelement 18 miteinander verbunden. Das Bodenelement 18 bildet den Abschluss des Batterierahmens 10 nach unten in Richtung eines hier nicht dargestellten Untergrunds. Der Batterierahmen 10 umfasst entlang der Träger 12 die jeweiligen Stützabschnitte 20. Die Stützabschnitte 20 können auch als Aufsatzkufe bezeichnet werden. Die Aufsatzkufe 20 dient insbesondere dazu, ein Beschädigen der Batterie 16 zu verhindern, sollte das Fahrzeug im Betrieb an einem Hindernis mit dem Boden aufsetzen bzw. hängen bleiben.
Wie bereits unter Bezugnahme auf die 2 erwähnt, ist es bei dem Batterierahmen vorgesehen, dass in den Stützabschnitten 12 Aussparungen 46 ausgebildet sind. Die Aussparungen 46 dienen dazu, in formschlüssigen Kontakt mit einem an dem Wagenheber 34 ausgebildeten Gegenstück 48 zu kommen. Die Aussparungen 46 können nach unten hin konkav ausgebildet sein, insbesondere können sie die Form einer nicht gefüllten Kugelkalotte aufweisen.
Die Stützabschnitte 20 weisen eine im Wesentlichen durchgängige Auflagefläche 36 auf. Die Auflagefläche 36 bildet auch eine Art Einfassung der jeweiligen Aussparungen 46. Wie aus der 3A ersichtlich, kann an der die Aussparungen 46 einfassenden Auflagenfläche 36 des Stützabschnitts 20 ein Hebebühnenteller 32 einer Hebebühne anliegen, um das Fahrzeug anzuheben. Alternativ kann, wie in 3B dargestellt, ein Wagenheber 34 verwendet werden, wobei ein am Wagenheber 34 ausgebildetes Gegenstück 48 in die Aussparung 46 einführbar oder eingeführt ist, wenn das Fahrzeug angehoben werden soll. Die als Wagenheberaufnahme ausgebildeten Aussparungen 46 sind also in dem Stützabschnitt 20 bzw. der Aufsatzkufe integriert und es ist nicht erforderlich im Bereich des Schwellers 24 gesonderte Wagenheberklötze vorzusehen und anzubringen. Hierdurch kann Montageaufwand und Gewicht eingespart werden. Ferner können Kosten gespart werden durch den Wegfall des separaten Wagenheberklotzes 30, Lochung der Karosserie, Abdichtung der Lochung, und Versteifung der Schweller. Schließlich entfällt auch ein bislang erforderlicher Rückschnitt in der Schwellerverkleidung.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Auflagefläche 36 des Stützabschnitts 20 tiefer liegt als die Unterseite 50 des Bodenelements 18. Ferner kann die Aufnahmefläche 36 auch tiefer angeordnet sein als der Schweller 26 bzw. dessen Schwellerbeplankung 28. Ein Abstand AB zwischen der Auflagefläche 36 und der Unterseite 50 des Bodenelements 18 kann von 2 bis 12 Millimeter, vorzugsweise von 4 bis 8 Millimeter ausgeführt sein.
Die Stützabschnitte 20 bzw. Aufsatzkufen sind vorzugsweise einstückig ausgeführt. Es ist ferner bevorzugt, dass die Stützabschnitte 20 aus einem Kunststoff hergestellt sind, insbesondere aus einem Thermoplast, vorzugsweise Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) oder Polyamid (PA) oder Polymerblends. Die Aussparungen 46 in den Stützabschnitten 20 können entweder beim Gießen des Stützabschnitts 20 hergestellt werden oder können aus einem Stützabschnitt 20 durch Material abtragende Verfahren geschaffen werden (beispielsweise ausgefräst werden).

Claims

Batterierahmen (10) für eine Fahrzeugbatterie (16) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (40) mit einem Aufnahmeraum (14) für die Fahrzeugbatterie (16), zwei seitlich entlang des Aufnahmeraums (14) verlaufenden Trägern (12), die dazu eingerichtet sind mit einem Rahmenbauteil (24) des Fahrzeugs (40) verbunden zu werden, und wenigstens zwei Stützabschnitten (20), wobei an der Unterseite von jedem Träger (12) wenigstens ein Stützabschnitt (20) angebracht ist, und wobei die Stützabschnitte (20) eine Auflagefläche (36) aufweisen, auf der der Batterierahmen (10) auf einem Untergrund abstützbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Stützabschnitt (20) wenigstens eine Aussparung (46) ausgebildet ist, die eine Aufnahme für einen Wagenheber (34, 48) bildet.
Batterierahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (46) von unten gesehen eine konkave Form aufweist.
Batterierahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung auf dem Niveau der Auflagefläche eine lichte Weite aufweist, die kleiner ist als die Breite des Stützabschnitts im Bereich der Aussparung.
Batterierahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein mit den Trägern (12) verbundenes Bodenelement (18) aufweist, das unterhalb des Aufnahmeraums (14) angeordnet ist, wobei die Auflagefläche (36) der Stützabschnitte (20) tiefer angeordnet ist als die Unterseite (50) des Bodenelements (18), insbesondere beträgt ein Abstand (AB) zwischen der Auflagefläche (36) und der Unterseite (50) des Bodenelements (18) von 2 bis 12 Millimeter, vorzugsweise von 4 bis 8 Millimeter.
Batterierahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützabschnitte (20) einstückig ausgebildet sind und sich im Wesentlichen entlang der gesamten Länge des Batterierahmens (10) erstrecken.
Batterierahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützabschnitte (20) aus einem Kunststoff hergestellt sind, insbesondere aus einem Thermoplast, vorzugsweise Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) oder Polyamid (PA) oder Polymerblends.
Kraftfahrzeug (40) mit einem elektrischen Antrieb, wenigstens einer Fahrzeugbatterie (16) und einem Batterierahmen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (36) der Stützabschnitte (20) tiefer angeordnet ist als ein seitlicher Schweller (26) oder/und eine Schwellerbeplankung (28) der Fahrzeugkarosserie.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterierahmen (10) derart mit der Fahrzeugkarosserie (24) verbunden ist, dass durch Ansetzen eines Hebewerkzeugs, insbesondere eines Wagenhebers (34, 48) an einer Aussparung (46) eines Stützabschnitts (20) oder insbesondere einer Hebebühne (32) an den Stützabschnitten (20), das Kraftfahrzeug anhebbar bzw. absenkbar ist.