PL231458B1 - Sposób mocowania w podwoziu samochodowym wymiennej kasety z baterią akumulatorów do samochodu z napędem elektrycznym oraz układ konstrukcyjny do realizacji sposobu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób mocowania w podwoziu samochodowym wymiennej kasety z umieszczoną w niej baterią akumulatorów zasilających samochód o napędzie elektrycznym oraz układ konstrukcyjny do realizacji sposobu.

Wynalazek ma zastosowanie w przemyśle samochodowym, zwłaszcza w zakładach produkujących samochody elektryczne oraz w zakładach modernizacji i/lub naprawy samochodów.

Samochody elektryczne mają podstawową wadę użytkową, a mianowicie mały zasięg oraz długi czas ładowania baterii akumulatorów napędzających samochód. Jednym ze sposobów wydłużenia zasięgu i wyeliminowania czasochłonnego ładowania jest szybka wymiana rozładowanych baterii na nowe, naładowane. W tym celu niektóre samochody elektryczne wyposażone są w wymienne pojemniki akumulatorowe - nazywane często wymiennymi kasetami akumulatorów - służące do pomieszczenia w nich akumulatorów napędzających silnik elektryczny. Kasety takie z reguły stanowią zamykany pojemnik, będący jednocześnie obudową dla baterii akumulatorów. Pojemnik taki jest wyposażon y w odpowiednie elementy konstrukcyjne służące do stabilnego mocowania kasety w podwoziu samochodu. Kasety ułatwiają wymianę rozładowanych i/lub zużytych baterii akumulatorów na naładowane i/lub nowe.

Z opisu patentowego DE 102012217161 (A1) znany jest sposób montowania wymontowywania z samochodu elektrycznego lub hybrydowego wymiennej kasety, zawierającej akumulator trakcyjny. Kasetę tą stanowi pojemnik w postaci blaszanej, zamkniętej skrzynki - obejmującej dno, ściany boczne i pokrywę - która wsuwana jest od dołu pojazdu w odpowiednią komorę uformowaną w tylnej części płyty podłogowej podwozia samochodowego, za tylnymi siedzeniami pasażerów. Ściany boczne pojemnika, w dolnej części, na całym obwodzie mają wygięte na zewnątrz obrzeża, które układa się na wykonanej z kształtowników ramie mocującej, przymocowanej trwale do podwozia i opasującej pojemnik. W ramie i obrzeżu pojemnika znajdują się dopasowane do siebie otwory, w które pionowo wkładane są długie śruby mocujące pojemnik do pojazdu. Śruby wkręcane są w gwintowane otwory - gniazda wykonane w podłużnicach i belkach poprzecznych ramy podwozia samochodu. W otworach obrzeża pojemnika umieszczone są pionowe tuleje, które ułatwiają wprowadzenie śrub w gniazda. Śruby, nakrętki i tuleje stanowią elementy mechanizmu mocującego kasetę w podwoziu samochodu. Umieszczony w pojemniku akumulator podłączony jest do instalacji elektrycznej samochodu za pomocą rozłącznych przyłączy kablowych, których gniazda zamocowane są na ścianach pojemnika, a wtyczki znajdują się na przewodach elektrycznych połączonych z urządzeniami stanowiącymi elektryczne wyposażenie pojazdu.

Montaż pojemnika w pojeździe polega na wprowadzeniu go pod samochód, najczęściej przy użyciu odpowiedniego wózka, dokładnym wypozycjonowaniu otworów w obrzeżu pojemnika i ramie mocującej względem gniazd umieszczonych na ramie podwozia, włożeniu śrub i ich wkręceniu w wymienione gniazda, przy czym w miarę wkręcania śrub podnosi się jednocześnie pojemnik. Po zakończeniu przykręcania pojemnika do podwozia, wtyczki przewodów elektrycznych łączy się z odpowiednimi gniazdami przyłączy.

Wymontowanie pojemnika z samochodu polega na rozłączeniu przyłączy elektrycznych, wykręceniu śrub mocujących pojemnik do podwozia, i usunięciu pojemnika spod samochodu.

Opisany powyżej, znany sposób mocowania w samochodach wymiennych kaset z akumulatorami, jest uciążliwy i pracochłonny, gdyż wymaga wykonania wielu skomplikowanych i czasochłonnych czynności, powodujących długotrwałe unieruchomienie pojazdu. Do zamontowania kasety konieczne jest jej dokładne wypozycjonowanie względem elementów mocowania znajdujących w samochodzie i wkręcanie lub wykręcanie z odpowiednią siłą wielu śrub mocujących, co wiąże się z koniecznością użycia odpowiednich narzędzi i posiadaniem stosownego wyposażenia warsztatowego, a także zaangażowania personelu obsługowego.

Wymienione powyżej wady i niedogodności w znacznym stopniu ogranicza lub eliminuje rozwiązanie według wynalazku.

Sposób mocowania wymiennej kasety akumulatorowej w samochodzie z napędem elektrycznym, w którym kasetę, po wsunięciu jej w miejsce dla niej przeznaczone w podwoziu samochodowym, przymocowuje się rozłącznie do ramy mocującej, trwale osadzonej wokół wymienionego miejsca w podwoziu, charakteryzuje się tym, że kasetę przymocowuje się do wspomnianej ramy mocującej w sposób ryglowo-zasuwowy, z zastosowaniem układu konstrukcyjnego z elementami ryglowymi oraz zasuwami i tulejami osadzonymi trwale na kasecie i ramie mocującej.

PL 231 458 B1

Układ konstrukcyjny do realizacji sposobu, obejmujący wymienną kasetę akumulatorową i ramę mocującą do umieszczenia kasety w podwoziu samochodu, wraz ze znajdującymi się na kasecie i ramie elementami mechanicznymi, łączącymi kasetę z ramą mocującą w podwoziu samochodu, gdzie kaseta jest pojemnikiem składającym się z części dolnej obejmującej dno i ściany boczne oraz z części górnej obejmującej pokrywę pojemnika, natomiast rama mocująca do umieszczenia kasety stanowi przestrzenną konstrukcję złożoną z połączonych ze sobą poziomych i pionowych kształtowników ramowych, przymocowaną trwale do podwozia samochodu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że kaseta akumulatorowa ma na dwóch jej przeciwległych ścianach bocznych przyspawane pionowe kształtowniki usztywniająco-konstrukcyjne, a na dwóch pozostałych ścianach bocznych pionowe kształtowniki usztywniające, zaś na wszystkich ścianach kasety, na całym jej obwodzie ma przyspawane poziome kątowniki usztywniająco-konstrukcyjne, dolne i górne, przy czym do jednego ramienia każdego pionowego kształtownika usztywniająco-konstrukcyjnego oraz do ramion usztywniająco-konstrukcyjnych kątowników poziomych, dolnego i górnego, przyspawane są parami, na dole i na górze, obudowy zamków ryglowych. We wnętrzu każdej obudowy znajduje się mechanizm zamkowy składający się z poziomego ruchomego rygla, z przylegającej do jednego z jego końców sprężyny dociskowej, oraz z nakrętki regulującej nacisk sprężyny. Drugie ramię każdego z pionowych usztywniająco-konstrukcyjnych kształtowników, na wysokościach odpowiadających wysokościom umocowania obudów zamków ryglowych, posiada trwale osadzone poziome tulejki wsporcze do pomieszczenia w nich ruchomych rygli zamków ryglowych, przy czym ruchome rygle każdej pary zamków ryglowych, górnego i dolnego, połączone są trwale z pionową listwą, której dolny koniec zespolony jest z jedną z długich tulei prowadzących, osadzonych przesuwnie pod dolnym poziomym kątownikiem kasety, przy czym każda z wymienionych tulei prowadzących wyposażona jest w trzpień do przesuwania tej tulei wzdłuż poziomego kątownika dolnego, zaś wewnątrz każdej długiej tulei prowadzącej znajduje się suwliwe cięgno, którego jedna z końcówek zespolona jest z jedną z dwóch zasuw, osadzonych przesuwnie na dolnym poziomym kątowniku przy dwu pozostałych ścianach bocznych kasety, natomiast druga końcówka suwliwego cięgna zespolona jest z drugą prowadzącą tuleją, w której znajduje się cięgno zespolone z drugą z zasuw. Z kolei rama mocująca do przymocowania kasety w podwoziu samochodu, jest konstrukcją składającą się z dwóch poziomych ramek, górnej i dolnej, oraz łączących je kilku pionowych kształtowników usztywniających, co najmniej sześciu czołowych i co najmniej dwóch bocznych, przy czym w kształtownikach czołowych, dokładnie na wysokościach odpowiadających wysokościom umocowania obudów zamków ryglowych i umieszczonych w nich ruchomych rygli, znajdują się przelotowe otwory z osadzonymi w nich trwale poziomymi tulejkami nośnymi o średnicy dostosowanej do średnicy końcówek ruchomych rygli, które są umieszczane w tulejkach nośnych.

Zastosowanie sposobu i układu według wynalazku pozwala na znaczne zmniejszenie czasu potrzebnego do wymontowania z samochodu akumulatora z rozładowanymi bateriami i zamontowania w jego miejsce akumulatora naładowanego. Uproszczone jest wzajemne pozycjonowanie elementów mocowania, jak też wyeliminowane jest ręczne łączenie kasety z ramą mocującą przy pomocy śrub i nakrętek.

Sposób i układ według wynalazku zostanie bliżej objaśniony w przykładzie wykonania przedstawionego na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ogólny widok kasety wymiennej, fig. 2 przedstawia przekrój A-A kasety, fig. 3 przedstawia ogólny widok ramy mocującej kasety, fig. 4 przedstawia przekrój B-B ramy mocującej, fig. 5 przedstawia ogólny widok kasety zamocowanej w ramie mocującej, fig. 6 przedstawia przekrój C-C kasety zamocowanej w ramie mocującej, fig. 7 przedstawia przekrój A-A kasety w pozycji po wymontowaniu z ramy mocującej.

Układ według wynalazku składa się z wymiennej kasety 1 na pomieszczenie baterii akumulatorów oraz z ramy mocującej 2 przymocowanej do podwozia samochodu, wraz z przymocowanymi do nich elementami ryglowymi, tulejami i zasuwami.

Kaseta jest wykonanym z blachy nierdzewnej pojemnikiem, w którym umieszczony jest akumulator trakcyjny lub bateria akumulatorów dla samochodu elektrycznego. Akumulator może mieć własną obudowę lub może być zespolonym pakietem ogniw np. litowo jonowych. Poza akumulatorem, w pojemniku znajdują się urządzenia umożliwiające podłączanie akumulatora od zewnętrznych zacisków przyłącza elektrycznego (nie uwidocznione na rysunku).

Kaseta 1 składa się z dwóch, łączonych ze sobą części, dolnej, którą stanowi dno i ściany boczne 3, oraz części górnej którą stanowi pokrywa mocowana do obrzeża ścian 3. Do nawzajem przeciwległych ścian bocznych 3 kasety 1 przyspawane są grzbietami po trzy pionowe, usztywniająco-konstrukcyjne kształtowniki 4, zaś do pozostałych ścian bocznych 3 przyspawane są, po jednym na każdej ścianie,

PL 231 458 B1 pionowe usztywniające kształtowniki 5. Dolna część ścian kasety opasana jest na całym obwodzie przyspawanym poziomym kątownikiem 6, obrzeże ścian 3 opasane jest na całym obwodzie przyspawanym kątownikiem 7. Do jednego z ramion usztywniająco-konstrukcyjnych kształtowników 4, do ścian kasety 1 oraz do ramion poziomych kształtowników 6 i 7, przyspawane są obudowy zamków ryglowych 8. Do każdego usztywniająco-konstrukcyjnego kształtownika 4 przyspawane są dwa zamki ryglowe 8, górny i dolny. We wnętrzu każdego zamka 8 znajduje się rygiel 9, który jest wypychany z zamka przez sprężynę dociskową 10, której naciąg regulowany jest nakrętką regulacyjną 11. Rygle 9 zamków 8, górnego i dolnego, zamocowanych do tego samego kształtownika, połączone są listwą przesuwającą 13, która przechodzi przez otwór wycięty w poziomym kątowniku 6 i jest zespolona z tuleją prowadzącą 14. W ramionach każdego kształtownika 4 wykonane są otwory, w których przesuwają się rygle 9 mocujące kasetę do ramy 2. W otworach ramion przeciwległych do ramion z zamkami, zamontowane są poziome tulejki wsporcze 12. Pod dolnymi poziomymi kątownikami 6 przyspawanymi do przeciwległych ścian 3 kasety 1, znajdują się długie tuleje prowadzące 14, które są zespolone z listwami przesuwającymi 13 i trzpieniami 15. W długich tulejach prowadzących 14 znajdują się cięgna 16 zasuw 17, osadzonych przesuwnie na dolnym poziomym kątowniku 6 przy dwu pozostałych ścianach bocznych 3 kasety 1.

Mocująca rama 2 składa się z dwóch poziomych ramek konstrukcyjnych, górnej 18 i dolnej 19 połączonych przyspawanymi do nich kształtownikami pionowymi, czołowych 20 i bocznych 21. Wewnątrz pionowych kształtowników czołowych 20 wmontowane są poziome tulejki nośne 22, dolne i górne, w które wsuwają się rygle 9 zamków ryglowych 8 zamontowanych na kasecie 1. W ściankach bocznych kształtowników ramki 19 wykonane są wycięcia 23, w które wsuwają się zamontowane na kasecie 1 zasuwy 17, prawa i lewa, zapinające kasetę 1 w ramie 2. W ściankach bocznych kształtowników ramki 19 wykonane są również wycięcia 24, przez które przesuwają się poziome tulejki wsporcze 12 rygli 9, przyspawane do narożnych, pionowych kształtowników 4 kasety 1, podczas jej wsuwania i wysuwania z ramy 2.

Poniżej opisano praktyczne posługiwanie się sposobem i układem według wynalazku.

W celu zamocowania wymiennej kasety w podwoziu samochodu, należy kasetę 1 wprowadzić pod ramę 2 przymocowaną do podwozia samochodu. Następnie, naciskając siłą P na trzpienie 15, należy spowodować wsunięcie się rygli 9 do obudów zamków ryglowych 8, oraz wysunięcie się zasuw 17 poza dolne, boczne kształtowniki ramki 19. Z utrzymującymi się w tym położeniu ryglami i zasuwami, po naprowadzeniu pionowych kształtowników 4 przymocowanych do ścian kasety 1, na kształtowniki czołowe 20, przymocowane do kształtowników ramek 18 i 19, kaseta 1 jest podnoszona pionowo do góry i wsuwana do ramy 2. Pionowe kształtowniki czołowe 20 i boczne 21 ramy 2, stanowią prowadnice dla pionowych usztywniająco-konstrukcyjnych kształtowników 4 i 5, przymocowanych do wsuwanej kasety 1. Przymocowane do niej górne i dolne, narożne, boczne tulejki wsporcze 12, podczas wsuwania przechodzą przez wycięcia 24 w bocznych kształtownikach ramki 19. Ruch pionowy kasety zostaje zatrzymany, gdy górne kątowniki 7 opasujące obrzeże kasety 1 oprą się o dolną powierzchnię kształtowników ramki 18. W tym momencie zwalnia się nacisk na trzpienie 15 (zostaje odjęta siła P). Sprężyny dociskowe 10 wysuwają rygle 9 z obudów 8 i wsuwają je i utrzymują w tulejkach nośnych 22, zamocowanych wewnątrz kształtowników czołowych 20 ramy 2 oraz w tulejki wsporcze 12 na usztywniającokonstrukcyjnych kształtownikach 4 kasety 1. Ruch rygli 9 górnych i dolnych zamków ryglowych 8 odbywa się równocześnie, gdyż połączone są one listwami przesuwającymi 13. Listwy te powodują również ruch posuwisty długich tulei prowadzących 14, które za pośrednictwem cięgien 16, wsuwają zasuwy 17 w wycięcia 23, w dolnych bocznych kształtownikach ramki 19, jednocześnie nasuwając zasuwy 17 na dolne boczne poziome kształtowniki 6 kasety 1, które po wsunięciu kasety 1 do ramy 2 przylegają do dolnych powierzchni bocznych kształtowników ramki 19. Po zamknięciu wszystkich zamków ryglowych i zasuw, kaseta 1 jest zamocowana w ramie 2, co uwidoczniono na załączonym rysunku, fig. 5 i fig. 6.

W celu wyjęcia kasety 1 z ramy 2 należy nacisnąć z siłą P na trzpienie 15, co spowoduje wsunięcie się rygli 9 do obudów 8 zamków ryglowych oraz wysunięcie się zasuw 17 poza dolne, boczne kształtowniki ramy 2. Z utrzymywanymi w tym położeniu ryglami 9 i zasuwami 17, kaseta 1 jest opuszczana pionowo w dół, kształtowniki 4 i 5 przymocowane do kasety zsuwają się z kształtowników 20 i 21 ramy 2 i kaseta wysuwa się z ramy. Po całkowitym wysunięciu kasety 1 z ramy 2, zwalnia się nacisk siłą P na trzpienie 15, a rygle 9 oraz zasuwy 17 wracają do położenia wyjściowego. Kaseta z akumulatorem może być usunięta spod samochodu.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób mocowania wymiennej kasety akumulatorowej w samochodzie z napędem elektrycznym, w którym kasetę, po wsunięciu jej w miejsce dla niej przeznaczone w podwoziu samochodowym, przymocowuje się rozłącznie do ramy mocującej, trwale osadzonej wokół wymienionego miejsca w podwoziu, znamienny tym, że kasetę przymocowuje się do ramy mocującej w sposób ryglowo-zasuwowy, z zastosowaniem układu konstrukcyjnego z elementami ryglowymi oraz zasuwami i tulejami osadzonymi trwale na ścianach kasety i w ramie mocującej.

2. Układ konstrukcyjny do realizacji sposobu, obejmujący wymienną kasetę akumulatorową i ramę mocującą do umieszczenia kasety w podwoziu samochodu, wraz ze znajdującymi się na kasecie i ramie elementami mechanicznymi, łączącymi kasetę z ramą mocującą w podwoziu samochodu, gdzie kaseta jest pojemnikiem składającym się z części dolnej obejmującej dno i ściany boczne oraz z części górnej obejmującej pokrywę pojemnika, natomiast rama mocująca do umieszczenia kasety stanowi przestrzenną konstrukcję złożoną z połączonych ze sobą poziomych i pionowych kształtowników ramowych, przymocowaną trwale do podwozia samochodu, znamienny tym, że kaseta akumulatorowa 1 ma na dwóch jej przeciwległych ścianach bocznych 3 przyspawane pionowe usztywniająco-konstrukcyjne kształtowniki 4, a na dwóch pozostałych ścianach bocznych 3 pionowe usztywniające kształtowniki 5, zaś na wszystkich ścianach kasety 1, na całym jej obwodzie ma przyspawane poziome kątowniki usztywniająco-konstrukcyjne, dolne 6, i górne 7, przy czym do jednego ramienia każdego pionowego usztywniająco-konstrukcyjnego kształtownika 4, oraz do ramion usztywniająco-konstrukcyjnych kątowników poziomych, dolnego 6 i górnego 7, przyspawane są parami, na dole i na górze, obudowy zamków ryglowych 8, w których wnętrzu znajduje się mechanizm zamkowy składający się z poziomego ruchomego rygla 9, przylegającej do jednego z jego końców sprężyny dociskowej 10, oraz nakrętki 11 regulującej nacisk sprężyny 10, zaś drugie ramię każdego z pionowych usztywniająco-konstrukcyjnych kształtowników 4, na wysokościach odpowiadających wysokościom umocowania obudów zamków ryglowych 8, posiada trwale osadzone poziome tulejki wsporcze 12 do pomieszczenia w nich ruchomych rygli 9 zamków ryglowych 8, przy czym ruchome rygle 9 każdej pary, górnego i dolnego zamków ryglowych 8 połączone są trwale pionową listwą 13, której dolny koniec zespolony jest z jedną z długich tulei prowadzących 14, osadzonych przesuwnie pod dolnym poziomym kątownikiem 6 kasety, przy czym każda z wymienionych tulei 14 wyposażona jest w trzpień 15 do przesuwania tulei wzdłuż poziomego kątownika dolnego 6, a wewnątrz każdej tulei 14 znajduje się suwliwe cięgno 16, którego jedna z końcówek zespolona jest z jedną z dwóch zasuw 17, osadzonych przesuwnie na dolnym poziomym kątowniku 6 przy dwu pozostałych bocznych ścianach 3 kasety 1, zaś druga końcówka cięgna 16 zespolona jest z drugą długą tuleją prowadzącą 14 w której znajduje się cięgno 16 zespolone z drugą z zasuw 17; z kolei rama mocująca 2 do przymocowania kasety 1 w podwoziu samochodu jest konstrukcją składającą się z dwóch poziomych ramek konstrukcyjnych, górnej 18 i dolnej 19, oraz łączących je kilku pionowych kształtowników usztywniających, co najmniej sześciu czołowych 20 i co najmniej dwóch bocznych 21, przy czym w kształtownikach czołowych 20, dokładnie na wysokościach odpowiadających wysokościom umocowania obudów zamków ryglowych 8 i umieszczonych w nich rygli 9, znajdują się przelotowe otwory z osadzonymi w nich trwale poziomymi tulejkami nośnymi 22 o średnicy dostosowanej do średnicy końcówek rygli 9, które są umieszczane w tulejkach nośnych 22.