DE9320701U1

DE9320701U1 - Kraftfahrzeug mit einer Batterie

Info

Publication number: DE9320701U1
Application number: DE9320701U
Authority: DE
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1995-01-19
Anticipated expiration: 2003-11-13

Description

ADAM OPEL AG 6. Oktober 1994

65423 Rüsselsheim 93P08899 - Da/pr

Kraftfahrzeug mit einer Batterie Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bei der Anordnung einer Starterbatterie in einem Kraftfahrzeug sind vielfältige Erfordernisse zu beachten. Batterien sind relativ voluminös, sperrig und von hohem Gewicht. Durch die Positionierung der Batterie ist somit zwar die Schwerpunktlage des Gesamtfahrzeuges zu beeinflussen, aber die Möglichkeiten dafür sind begrenzt, da die Batterie nicht überall unterzubringen ist. Der Motorraum von Kraftfahrzeugen wird in immer stärkerem Maße durch Motorkomponenten belegt und kann nur auf Kosten der Verkleinerung des Insassenraumes vergrößert werden. Deswegen ist anzustreben, von der allgemein bekannten Unterbringung der kastenförmigen Batterie im Motorraum abzugehen. Dies ist auch bei Betrachtung thermischer Probleme ratsam. In einigen bekannten Kraftfahrzeugen muß eine im Motorraum befindliche Batterie wärmeisoliert werden, um eine unzulässige Aufheizung zu verhindern, oder ein spezielles Belüftungssystem ist vorzusehen (WO 91/18759) .

Es ist bekannt (DE-OS 41 15 971), Fahrzeugbatterien im Kofferraum von Kraftfahrzeugen zu positionieren, was aber nur zuungunsten des Ladevolumens erfolgen kann. Dabei ist

zu beachten, daß eine im Kofferraum stehende Batterie auch Einschränkungen hinsichtlich der Größe zuladbarer Gegenständen bedeutet, da die Durchladebreite oder -höhe negativ beeinflußt wird.

Eine nur allgemein bekannte Unterbringung einer Batterie im Insassenraum (beispielsweise unter einem Sitz) eines Kraftfahrzeugs verringert wiederum den hier frei verfügbaren Raum wesentlich, ist problematisch aus Sicht der Zugänglichkeit und verursacht Einschränkungen z. B. bei der Sitzhöhe, der Sitzpolsterung und der Sitzverstellung.

Nicht zuletzt muß bei der Positionierung der Batterie das Verhalten bei einem Crash berücksichtigt werden. Schäden oder gar die Verletzung von Insassen durch Säure oder elektrischen Kurzschluß müssen sicher ausgeschlossen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, all diesen Forderungen gerecht zu werden und eine Batterie derart im Kraftfahrzeug anzuordnen und optimal auszubilden, daß weder Einschränkungen im Insassen- oder Motorraum noch im Kofferraum hinzunehmen sind, daß keine thermischen Probleme auftreten, die aufwendige Vorkehrungen erforderlich machen und daß ein nicht gefährdendes Crash-Verhalten garantierbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt nach der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 12.

Nahezu alle Kraftfahrzeuge sind mit einem vollwertigen Ersatzrad ausgerüstet. Dieses ist meist flach im Kofferraum liegend oder auch stehend angeordnet. Der Kofferraum hat hierfür meist in seinem Boden eine Ersatzradmulde, in die ein Ersatzrad einlegbar und die dann abdeckbar ist.

Auch wenn ein Ersatzrad am seitlichen Kofferraumrand abzustellen ist, sind oftmals entsprechend gestaltete Ersatzradmulden vorhanden.

Ein von einer Felge des Ersatzrades gebildeter Hohlraum wird nunmehr zur Unterbringung einer Fahrzeugbatterie genutzt. Hier steht ein ausreichend großes Volumen zur Verfügung, das bei entsprechender geometrischer Ausbildung der Batterie sinnvoll genutzt werden kann. Die Elektrodenplatten werden vorzugsweise kreisförmig ausgebildet und zu einer Batterie zusammengesetzt, deren Gehäuse etwa zylindrisch ausgebildet ist. Der Elektrolyt dieser Batterie ist vorzugsweise fest oder gelförmig, was an sich durch die DE-PS 37 27 763 oder die DE-PS 40 32 990 bekannt ist. Bei flach in einer Ersatzradmulde liegendem Ersatzrad befindet sich die Batterie dann (mit ebenfalls liegenden Elektrodenplatten) im Hohlraum der Felge und füllt diesen annähernd aus. Vorzugsweise ist die Batterie am Boden der Ersatzradmulde unabhängig vom Ersatzrad zu haltern. So kann das Ersatzrad bei Bedarf unproblematisch entnommen werden.

Die bezüglich einer Zylinderachse der Batterie liegend angeordneten Elektrodenplatten können im Durchmesser variabel gestaltet werden, wodurch eine Anpassung der äußeren Form der Batterie an den zur Verfügung stehenden Hohlraum erfolgen kann. In diesem Sinn sind auch Abweichungen von der Kreisform möglich, die aber auch bezüglich der vollen und gleichmäßigen Ausnutzung des Elektrodenmaterials die am günstigsten erscheinende Form ist. Es ist bekannt, daß sich rechteckige Elektrodenplatten elektrolytisch ungleichmäßig verhalten (verbrauchen).

Die Elektrodenplatten bzw. das diese umschließende Batteriegehäuse können eine zentrale Durchgangsöffnung für die Halterung der Batterie und des Ersatzrades aufweisen. In anderer Ausbildung ist die Batterie aber auch in einem

Aufnahmeraum (flache Bodenvertiefung) der Ersatzradmulde stellbar oder wird am Boden der Ersatzradmulde verspannt. Somit sind unkontrollierbare Bewegungen der Batterie sicher zu verhindern.

Ähnliche Möglichkeiten bestehen bei stehender Ersatzradanordnung, indem die Batterie dann an einer Seitenwand des Kofferraumes in dem von der Felge gebildeten Hohlraum gehaltert wird.

Für die Kontaktierung der Batterie können herkömmlich bekannte Kontakte mit Kontaktklemmen genutzt werden. Von Vorteil ist es aber auch, wenn ein Kontakt (vorzugsweise der Minuspol) direkt beim Verspannen der Batterie mit einer Kontaktzone elektrisch leitend verbunden wird. Dies kann beispielsweise erfolgen, wenn dieser Kontakt beim Einstellen der Batterie in die Ersatzradmulde hergestellt wird. Ein Kontakt an der Unterseite der Batterie greift in eine Kontaktzone am Boden der Ersatzradmulde ein, und die elektrische Verbindung bleibt sicher erhalten, solange die Batterie fest in der Ersatzradmulde gehaltert ist. Dies ist gleichzeitig vorteilhaft für die genaue Positionierung der Batterie nutzbar, indem durch die Wahl der örtlichen Anordnung und/oder der geometrischen Ausbildung des Kontaktes bzw. der Kontaktzone nur eine Möglichkeit für den Einbau der Batterie gegeben wird.

Der zweite erforderliche Kontakt der Batterie (Pluspol) kann an beliebiger Stelle der Batterie, vorzugsweise an der bezüglich der Zylinderachse nach oben weisenden Gehäusefläche angeordnet sein.

Das Ersatzrad bietet der Batterie auch einen besonderen Schutz bei Auffahrunfällen. Da die Batterie vollständig von einer stabilen Felge umgeben ist, kann sie nahezu nicht zerstört werden. Auch bezüglich der eventuell gegebenen Nähe der Ersatzradmulde zum Kraftstofftank des

Kraftfahrzeugs sind keine erhöhten Risiken gegeben. Es sind technische Lösungen bekannt (DE-PS 28 27 855; DE-OS 32 47 979), die bewirken, daß sich die Ersatzradmulde mit dem Ersatzrad (und nunmehr auch mit der Batterie) im Crashfall über den Kraftstofftank bewegen - dieser also kaum deformiert wird.

Im folgenden Ausführungsbeispxel zu der Erfindung wird eine Starterbatterie genutzt, die in dieser Form bislang keine Anwendung in Kraftfahrzeugen findet. Hieraus ergeben sich besondere Vorteile, die aber auch bei herkömmlicher Batteriebauweise mit Blei-Elektroden und Säurefüllung weitgehend erhalten bleiben. Auch diese ursprünglich und in Kastenform ausgeführten, konventionellen Batterien sind in ihrer äußeren Form einem Hohlraum anpaßbar, der von einer Ersatzradfelge gebildet wird, indem sie möglichst flach gestaltet und die Ecken abgerundet werden.

In den zum Ausführungsbeispxel gehörenden Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Ersatzradmulde im Kofferraum eines Kraftfahrzeugs mit montierter Batterie und eingelegtem Ersatzrad;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Batterie nach Figur 1 bei schematischer Darstellung.

Aus Figur 1 ist der wesentliche Inhalt der Erfindung ersichtlich. Eine Starterbatterie 1 mit liegenden Elektrodenplatten 2 bis 7 und festem bzw. gelförmigem Elektrolyt ist innerhalb des von einer Felge 8 eines Ersatzrades 9 gebildeten Hohlraums angeordnet. Die Batterie 1 ist in einer Ersatzradmulde 10 gehaltert, wobei das Ersatzrad 9 über der Batterie 1 gelagert ist.

Die Elektrodenplatten 2 bis 7 der Batterie 1 sind als Kreisscheiben ausgebildet, und ein Batteriegehäuse 11 hat eine annähernd zylindrische Form. Dabei setzt sich das Batteriegehäuse 11 im Ausführungsbeispiel aus Zylinderabschnitten 12, 13 zusammen, die einen nach oben hin geringer werdenden Durchmesser aufweisen, wodurch eine gute Anpassung der Batterieform an den Hohlraum der Felge erreicht ist. Der untere Zylinderabschnitt 12 ist auch dafür nutzbar, die Batterie 1 an einem Bodenblech 14 der Ersatzradmulde 10 zu haltern. Dies kann durch Einbringen einer Vertiefung in das Bodenblech 14, durch Verspannen oder auch durch Aufstecken der Batterie 1 auf kurze, nach oben weisende Zapfen erfolgen.

Im Ausführungsbeispiel ist ein Batterie-Ersatzrad-Haltebolzen 15 am Bodenblech 14 aufrecht stehend gelagert. Durch den Haltebolzen 15 sind sowohl die Batterie 1 als auch das Ersatzrad 9 in der Ersatzradmulde 10 gehaltert. Der Haltebolzen 15 durchdringt eine zentrale Durchgangsöffnung 16 der Batterie 1, und die Batterie 1 ist am Haltebolzen 15 verschraubbar und wird gleichzeitig kontaktiert, worauf weiter unten näher eingegangen wird. Durch eine Mutter 17 und den Haltebolzen 15 selbst ist die Position der Batterie 1 in der Ersatzradmulde 10 exakt definierbar, und die Batterie 1 kann sich nicht durch Trägheit in der Ersatzradmulde 10 bewegen. Der obere Abschnitt des Haltebolzens 15 wird zur Befestigung des Ersatzrades 9 genutzt. Er reicht bis in den Bereich eines Mittelloches der Felge 8. Eine Muldenabdeckung 18 und das Ersatzrad werden gleichzeitig durch eine zweite Mutter 19 und den Haltebolzen 15 verspannt, so daß das Ersatzrad 9 etwa koaxial zu einer Zylinderachse 20 der Batterie 1 in der Ersatzradmulde 10 gesichert ist. Über der Muldenabdeckung 18 und im gesamten Kofferraum des Kraftfahrzeugs ist Auslegware 21 verlegt.

Die Batterie 1 ist nunmehr optimal im Fahrzeug angeord-

net. Sie benötigt keinerlei Raum, der dann für andere, wichtige Zwecke verbaut wäre, führt also zu keinen räumlichen Einschränkungen im Motor-, Insassen- oder Kofferraum. Die Position der Batterie 1 hat des weiteren einen günstigen Einfluß auf die Schwerpunktlage des Kraftfahrzeugs. Bei einem Unfall, insbesondere einem Aufprall eines Fremdfahrzeuges auf das Heck, gehen von der Batterie so gut wie keine Gefahren aus. Sie ist durch das Ersatzrad 9 und die Ersatzradmulde 10 optimal mechanisch abgeschirmt, kann also nahezu nicht zerstört werden. Bei einem Crash würde sich die Ersatzradmulde 10 mit der Batterie 1 und dem Ersatzrad 9 über einen darunter angeordneten Kraftstofftank bewegen. Kraftstoff kann somit kaum in den Bereich der Batterie 1 gelangen. Da die Batterie 1 eine Füllung aus Feststoffelektrolyt bzw. gelförmigem Elektrolyt aufweist, entstehen auch keine Gefahren für Mensch und Umwelt durch Säure, wie dies bei herkömmlichen Starterbatterien in ungünstigen Fällen geschehen kann.

Nicht zuletzt ist ein Vorteil durch die zylindrische Ausbildung des Batteriegehäuses 11 und die runde Form der Elektrodenplatten 2 bis 7 gegeben. Das Batteriegehäuse 11 ist mechanisch besonders fest, und bei runden Elektrodenplatten 2 bis 7 kann eine sehr gleichmäßige Elektrolyse stattfinden. Das elektrolytische Material wird also sehr gut ausgelastet.

Für die Kontaktierung der Batterie 1 bestehen neben der herkömmlichen Art weitere Möglichkeiten, von denen eine in Figur 2 detaillierter gezeigt ist. Ein elektrischer Kontakt 22, vorzugsweise ein Minuspol der Batterie 1, ist paßgerecht zu einem Kontaktelement 23 am Bodenblech 14 der Ersatzradmulde 10 gestaltet. Das Kontaktelement 23 ist mit einem Massekabel 24 verbunden. Der Kontakt 22 der Batterie 1 bildet im Ausführungsbeispiel den unteren Abschluß der Durchgangsöffnung 16. Er ist nach Art einer Buchse gestaltet, mit einer konischen Kontaktfläche 25

versehen und steht in elektrischer Verbindung mit einer Brücke 26 innerhalb der Batterie 1. Das Kontaktelement wird von einer Tellerfeder 27 zum Bodenblech 14 hin abgestützt und hat eine nach oben weisende Kontaktfläche, die komplementär zur Kontaktfläche 25 des Kontaktes 22 ist. Beim Aufsetzen der Batterie 1 auf den Haltebolzen 15 wird der Massekontakt sicher hergestellt. Toleranzen werden durch die Tellerfeder 27 ausgeglichen, wobei diese eine ausreichend große Anpreßkraft im Bereich der Kontaktfläche 25 garantiert.

Auch ein weiterer Kontakt 28 (Pluspol) der Batterie 1 ist koaxial zu der Zylinderachse 20 im Batteriegehäuse 11 angeordnet, wobei sich dieser Kontakt 28 im Bereich des oberen Abschlusses der Durchgangsöffnung befindet. Ein mit einem Plus-Kabel 29 verbundenes Kontaktgegenstück 30 wird durch die Mutter 17 gegen den Kontakt 28 gepreßt. Dabei findet zur Isolierung zum Haltebolzen 15 ein elastischer Isolator 31 Anwendung. Er ist einerseits zwischen der Mutter 17 und dem Kontaktgegenstück 30 und andererseits zwischen dem Kontaktgegenstück 30 und dem HaI-tebolzen 15 angeordnet.

Insgesamt erfolgt hier die Kontaktierung der Batterie 1 denkbar einfach aber sicher. Kurzschlußgefahren bestehen nicht, die ungewollte Überbrückung der Batteriekontakte 22, 28 ist nahezu unmöglich und auch Schwitz- oder Spritzwasser können keinen schädigenden Einfluß haben. Die Batteriekabel 24, 29 können auf einfache Weise durch Einsickungen im Batteriegehäuse 11 oder in der Ersatzradmulde 10 verlegt werden.

Claims

Schutz ansprüche

1. Kraftfahrzeug mit einer Batterie (1) als Bestandteil einer elektrischen Anlage und mit einem in einer Ersatzradmulde (10) ablegbarem Ersatzrad (9), dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (1) in einem von einer Felge (8) des Ersatzrades (9) gebildeten Hohlraum angeordnet und in der äußeren Form zumindest teilweise diesem Hohlraum angepaßt ist.

2. Kraftfahrzeug mit einer Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatten (2 bis 7) rund sind und ein Batteriegehäuse (11) eine etwa zylindrische Außenkontur aufweist.

3. Kraftfahrzeug mit einer Batterie (1) nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (1) in an sich bekannter Weise liegende Elektrodenplatten (2 bis 7) sowie festes oder gelförmiges Elektrolyt beinhaltet.

4. Kraftfahrzeug mit einer Batterie (1) nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Batteriegehäuse (11) aus Zylinderabschnitten (12, 13) mit nach oben hin geringer werdendem Durchmesser besteht.

5. Kraftfahrzeug mit einer Batterie (1) nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein unterster Zylinderabschnitt (12) des Batteriegehäuses (11) in einem Aufnahmeraum einer Ersatzradmulde (10) eines Kofferraumes steht, an einem Bodenblech (14) der Ersatzradmulde (10) verspannbar oder auf nach oben weisende Zapfen des Bodenbleches (14) auf-

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steckbar ist, wodurch die Batterie (1) in einer Position fixierbar ist, in der eine Zylinderachse (2 0) der Batterie (1) etwa koaxial zu der Achse eines einzulegenden Ersatzrades (9) ausgerichtet ist.

6. Kraftfahrzeug mit einer Batterie (1) nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatten (2 bis 7) und das Batteriegehäuse (11) eine zentrale Durchgangsöffnung (16) aufweisen.

7. Kraftfahrzeug mit einer Batterie (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Batterie-Ersatzrad-Haltebolzen (15) , etwa senkrecht ausgerichtet, mit dem Bodenblech (14) der Ersatzradmulde (10) verbindbar ist, wobei dieser Batterie-Ersatzrad-Haltebolzen (15) zumindest die zentrale Durchgangsöffnung (16) der Batterie (1) durchdringt und zur voneinander unabhängigen Festlegung der Batterie (1) und des Ersatzrades (9) ausgebildet ist.

8. Kraftfahrzeug mit einer Batterie (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (1) zumindest einen elektrischen Kontakt (22) ausweist, der paßgerecht zu einem Kontaktelement (23) in der Ersatzradmulde (10) angeordnet ist und dieses beim Festlegen oder Verspannen der Batterie (1) elektrisch leitend kontaktiert.

9. Kraftfahrzeug mit einer Batterie (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (22) von einem Minuspol der Batterie (1) gebildet ist.

10. Kraftfahrzeug mit einer Batterie (1) nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (22) den unteren Abschluß der Durchgangsöffnung (16) der Batterie (1) bildet.

11. Kraftfahrzeug mit einer Batterie (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontakt (28) der Batterie (1), vorzugsweise ein Pluspol, zentral im Bereich des oberen Abschlusses der Durchgangsöffnung (16) angeordnet ist.

12. Kraftfahrzeug mit einer Batterie (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontaktgegenstück (30) mit dem als Pluspol ausgebildeten Kontakt (28) verbindbar und über den Batterie-Ersatzrad-Haltebolzen (15) an diesem Kontakt (28) elektrisch leitend anschließbar ist.