DE102019207392A1

DE102019207392A1 - Schutzelement für ein Batteriegehäuse

Info

Publication number: DE102019207392A1
Application number: DE102019207392.1A
Authority: DE
Inventors: Marius Sawatzki; Daniel Meckenstock; Michael Spurling
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2020-11-26

Abstract

Schutzelement für ein Batteriegehäuse, wobei das Batteriegehäuse in einem Kraftfahrzeug mit mindestens einem Sitz unter einem der Sitze eingebaut ist, wobei das Schutzelement an dem Batteriegehäuse in Querrichtung des Kraftfahrzeugs und zwischen zwei voneinander beabstandeten und in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs parallel zueinander angeordneten Trägern des Sitzes, vorzugsweise Führungsschienen, auf deren Höhe angeordnet und so ausgebildet ist, dass dieses eine größere Ausdehnung in Querrichtung des Kraftfahrzeugs hat als das Batteriegehäuse und die Träger, sofern diese sich aufeinander zubewegen, so gegeneinander abstützt, dass eine Verringerung des Abstands zwischen den Trägern über die Ausdehnung des Batteriegehäuses in Querrichtung des Kraftfahrzeugs und damit eine Deformation des Batteriegehäuses vermieden wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schutzelement für ein Batteriegehäuse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei einem seitlichen Aufprall auf ein Kraftfahrzeug besteht das Risiko, dass eine unterhalb des Sitzes verbaute Batterie durch die einwirkenden Kräfte verformt und dadurch beschädigt wird.
Die Anforderungen an Kraftfahrzeuge hinsichtlich deren Verhalten bei einem seitlichen Aufprall werden stetig höher. Teil der normierten seitlichen Aufprall-Szenarien ist neben solchen mit beispielsweise einer Seitenbarriere oder einer abgewinkelten Seitenbarriere auch ein Aufprall-Szenario unter Berücksichtigung eines Pfahls.
Aus der EP 2 095 985 A1 ist ein Seitenelement zum Tragen eines Batteriepakets bekannt, wobei das Batteriepaket über eine Klammer am Seitenelement befestigt ist. Die Klammer ist an einer Seite schwenkbar mit dem Batteriepaket gekoppelt und die andere Seite ist schwenkbar mit dem Seitenteil gekoppelt.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Schutzelement für ein Batteriegehäuse zu schaffen, um bei einem Seitenaufprall auf das Kraftfahrzeug das Batteriegehäuse vor einer Deformation und damit vor einer Beschädigung desselben zu schützen.
Diese Aufgabe wird durch ein Schutzelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 sowie der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein verbessertes Schutzelement für ein Batteriegehäuse, wobei das Batteriegehäuse in einem Kraftfahrzeug mit mindestens einem Sitz unter einem der Sitze eingebaut ist, dadurch geschaffen, dass das Schutzelement an dem Batteriegehäuse in Querrichtung des Kraftfahrzeugs und zwischen zwei voneinander beabstandeten und in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs parallel zueinander angeordneten Trägern des Sitzes, vorzugsweise Führungsschienen, auf deren Höhe angeordnet und so ausgebildet ist, dass dieses eine größere Ausdehnung in Querrichtung des Kraftfahrzeugs hat als das Batteriegehäuse und die Träger im dynamischen Zustand, sofern diese sich aufeinander zubewegen, und so gegeneinander abstützt, dass eine Verringerung des Abstands zwischen den Trägern über die Ausdehnung des Batteriegehäuses in Querrichtung des Kraftfahrzeugs und damit eine Deformation des Batteriegehäuses vermieden wird.
Mit anderen Worten ist das in Querrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtete Schutzelement so ausgelegt und zwischen den Trägern des Sitzes verbaut, dass der von dem Batteriegehäuse eingenommene Bauraum bei einem seitlichen Aufprall auf das Kraftfahrzeug, bei welchem üblicherweise die Träger des Sitzes in Querrichtung des Kraftfahrzeugs verformt werden, beibehalten wird. Das Schutzelement stützt sich dabei an den aufeinander zubewegenden Trägern ab, wodurch diese auch gegeneinander abgestützt werden.
Im Sinne der Erfindung ist der Querschnitt des Schutzelements so gewählt, dass die Steifigkeit für die Einhaltung des Bauraums des Batteriegehäuses ausreicht. Dadurch, dass das Schutzelement in Querrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist, ist dessen Steifigkeit bei einem seitlichen Aufprall auf das Kraftfahrzeug zusätzlich höher als bei den in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufenden Fahrzeugstrukturen. Das Schutzelement wird damit bei einem Einwirken einer seitlichen Kraft weniger verformt. Die Ausdehnung des Schutzelements in Querrichtung des Kraftfahrzeugs ist so bemessen, dass das Abstützen an den Trägern in zeitlich kurzem Abstand nach Beginn des aufeinander Zubewegens der Träger erfolgt.
Im Sinne der Erfindung kann ein Batteriegehäuse die unmittelbare Ummantelung des elektrochemischen Energiespeichers oder eine Aufnahme für eine verbaubare Batterie sein. Das Batteriegehäuse kann jegliche Form, jegliches Volumen und jegliches Gewicht aufweisen, sofern dieses unter einem der Sitze angeordnet, insbesondere verbaut, werden kann. Vorzugsweise weist dieses eine quaderförmige Form auf. Das Batteriegehäuse kann aus Metall, Kunststoff, Faserverbundwerkstoffen oder einer Kombination hieraus hergestellt sein.
Mit dem erfindungsgemäßen Schutzelement ist es möglich, dass eine Deformation der Träger des Sitzes, die beispielsweise bei einem seitlichen Aufprall entsteht, so eingegrenzt wird, dass keine Deformation des Batteriegehäuses erfolgt und damit verhindert werden kann, dass das Batteriegehäuse beschädigt wird. Sofern eine Deformation des Batteriegehäuses nicht gänzlich vermieden werden kann, so wird diese durch das Schutzelement zumindest auf ein Minimum reduziert.
In besonders vorteilhafter Weise ist das Schutzelement so ausgebildet, dass es in die Träger des Sitzes eingreifen oder diese teilweise umschließen kann, vorzugsweise mit den Trägern des Sitzes einen formschlüssigen Kontakt eingeht.
Dadurch kann das Batteriegehäuse durch das Schutzelement bei Verformungen des Fahrzeugbodens, bezogen auf die Längs- und Querrichtung des Kraftfahrzeugs, in vertikaler Richtung in seiner Position zwischen den Trägern gehalten werden.
Das Schutzelement ist vorzugsweise länglich ausgebildet und weist an beiden Enden „U“-beziehungsweise „Y“-förmige Strukturen, insbesondere Fänger, auf. Diese Fänger sind vorzugsweise so ausgebildet, dass die Träger des Sitzes in die Aufnahme des „U“ beziehungsweise „Y“ passen.
In einer Ausführungsform ist das Schutzelement mittels einer Schweißverbindung an dem Batteriegehäuse befestigt.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Schutzelement mittels einer Klebeverbindung an dem Batteriegehäuse befestigt.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Schutzelement mittels einer Schraubverbindung an dem Batteriegehäuse befestigt.
In besonders vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass jeweils ein Schutzelement in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges vorne und hinten an dem Batteriegehäuse angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass jeweils zwei Schutzelemente in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges vorne und hinten an dem Batteriegehäuse angeordnet und mit dem Batteriegehäuse verbunden sind.
Es ist jedoch auch möglich, dass nur ein Schutzelement in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges vorne oder hinten an dem Batteriegehäuse angeordnet ist.
Auch Ausführungsformen mit drei oder mehr als drei Schutzelementen sind möglich.
Weitere Details der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, in der

1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Schutzelements vor dem seitlichen Aufprall in Rückansicht und
2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Schutzelements beim seitlichen Aufprall in Rückansicht zeigt.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Schutzelements 10 vor dem seitlichen Aufprall.
Das Schutzelement 10 ist an der hierfür vorgesehenen Position an dem Batteriegehäuse 3 befestigt, insbesondere mit diesem verklebt. Das Schutzelement 10 erstreckt sich in Querrichtung des Kraftfahrzeugs und ist zwischen den Führungsschienen 2, 4 des Sitzes auf deren Höhe angeordnet. Die U-förmigen Enden des Schutzelements 10 sind dergestalt, dass diese für einen Eingriff in die Führungsschienen 2, 4 geeignet und hierfür auch vorgesehen sind.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Unfallelements 10 beim seitlichen Aufprall.
Beim seitlichen Aufprall wird durch die dabei einwirkende Kraft F zunächst der Längsträger 1 deformiert. Anschließend wird der Sitz 6 erfasst. Hierbei wird die im Bereich des Längsträgers 1 angeordnete Führungsschiene 2 des Sitzes erfasst und in Richtung des Mitteltunnels 5 gedrückt. Der relative Abstand zwischen den beiden Führungsschienen 2, 4 wird somit verringert.
Das in Querrichtung des Kraftfahrzeugs angeordnete Schutzelement 10 greift mit seinem einen U-förmigen Ende zunächst formschlüssig in die im Bereich des Längsträgers 1 angeordnete Führungsschiene 2 und wird dann zusammen mit dieser zur im Bereich des Mitteltunnels 5 angeordneten Führungsschiene 4 in Querrichtung des Kraftfahrzeugs verschoben. Das Schutzelement 10 greift dann mit seinem anderen U-förmigen Ende formschlüssig in die Führungsschiene 4 und stützt die beiden Führungsschienen 2, 4 gegeneinander ab. Eine Deformation des Schutzelements 10 wird aufgrund dessen entsprechend steifer Auslegung weitestgehend vermieden. Hierdurch wird der Bauraum für das Batteriegehäuse 3 beibehalten und eine Deformation des Batteriegehäuses 3 und damit eine Beschädigung desselben vermieden.
Im Übrigen gelten die Ausführungen zur 1 auch für die 2.
Die der Anmeldung zugrunde liegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
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

EP 2095985 A1 [0004]

Claims

Schutzelement für ein Batteriegehäuse, wobei das Batteriegehäuse in einem Kraftfahrzeug mit mindestens einem Sitz unter einem der Sitze eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement an dem Batteriegehäuse in Querrichtung des Kraftfahrzeugs und zwischen zwei voneinander beabstandeten und in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs parallel zueinander angeordneten Trägern des Sitzes, vorzugsweise Führungsschienen, auf deren Höhe angeordnet und so ausgebildet ist, dass dieses eine größere Ausdehnung in Querrichtung des Kraftfahrzeugs hat als das Batteriegehäuse und die Träger, sofern diese sich aufeinander zubewegen, so gegeneinander abstützt, dass eine Verringerung des Abstands zwischen den Trägern über die Ausdehnung des Batteriegehäuses in Querrichtung des Kraftfahrzeugs und damit eine Deformation des Batteriegehäuses vermieden wird.
Schutzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses so ausgebildet ist, dass es in die Träger des Sitzes eingreifen oder diese teilweise umschließen kann, vorzugsweise mit den Trägern des Sitzes einen formschlüssigen Kontakt eingeht.
Schutzelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mittels einer Schweißverbindung an dem Batteriegehäuse befestigt ist.
Schutzelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mittels einer Klebverbindung an dem Batteriegehäuse befestigt ist.
Schutzelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mittels einer Schraubverbindung an dem Batteriegehäuse befestigt ist.
Verwendung von Schutzelementen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Schutzelement in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges vorne und hinten an dem Batteriegehäuse angeordnet ist.
Verwendung von Schutzelementen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Schutzelemente in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges vorne und hinten an dem Batteriegehäuse angeordnet sind.