DE102015112088B4 - Fastening element for a battery holder of a body - Google Patents

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Abstract

Befestigungselement (10) für eine Batterieaufnahme (11) einer Karosserie (13), mit folgenden Merkmalen:- das Befestigungselement (10) umfasst ein in einen Querträger (12) der Karosserie (13) einlegbares Deformationselement (14) zum Aufnehmen einer entlang einer Wankachse (X) der Karosserie (13) wirkenden Deformationskraft,- das Befestigungselement (10) umfasst eine an das Deformationselement (14) angeformte Verbindungsfläche (19),- das Deformationselement (14) umfasst eine rechteckige Stirnfläche (20) und gegenüber der Stirnfläche (20) abgewinkelte Schenkelflächen (21) und- die Verbindungsfläche (19) wird von einer senkrechten Bohrung (15) zum Aufnehmen einer die Batterieaufnahme (11) am Querträger (12) befestigenden Schraube (16) durchzogen, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:- eine der Verbindungsfläche (19) abgewandte Schenkelfläche (21) erstreckt sich stumpfwinklig zu der Stirnfläche (20).Fastening element (10) for a battery holder (11) of a body (13), with the following features: - the fastening element (10) comprises a deformation element (14) that can be inserted into a cross member (12) of the body (13) to accommodate a roll axis (X) the deformation force acting on the body (13), - the fastening element (10) comprises a connecting surface (19) formed onto the deformation element (14), - the deformation element (14) comprises a rectangular end face (20) and opposite the end face (20 ) angled leg surfaces (21) and- the connecting surface (19) is traversed by a vertical bore (15) for receiving a screw (16) fastening the battery holder (11) to the cross member (12), characterized by the following feature:- one of the connecting surface (19) facing away from leg surface (21) extends at an obtuse angle to the end face (20).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungselement für eine Batterieaufnahme einer Karosserie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine entsprechende Karosserie.The present invention relates to a fastening element for a battery holder of a body according to the preamble of claim 1. The present invention also relates to a corresponding body.

Stand der TechnikState of the art

Auf dem Gebiet der Elektromobilität bekannt sind Elemente zum Befestigen einer Traktionsbatterie oder deren Aufnahme am Fahrzeugträger der Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs.In the field of electromobility, elements are known for fastening a traction battery or accommodating it on the vehicle carrier of the body of an electric or hybrid vehicle.

In EP 2 070 754 B1 wird ein Befestigungselement für eine Hochvoltbatterie in einem Elektrofahrzeug beschrieben, welches innerhalb eines Längsträgers positioniert ist. Das Befestigungselement weist eine Verschraubungsöffnung zwischen zwei Plattenelementen auf, durch das ein Befestigungsmittel von unten eingeführt wird. An dem oberen Plattenelement sind Seitenelemente gefügt, sodass diese mit den inneren Wänden des Längsträgers verbunden werden.In EP 2 070 754 B1 describes a fastener for a high-voltage battery in an electric vehicle, which is positioned within a side member. The fastening element has a screw opening between two plate elements, through which a fastening means is inserted from below. Side members are joined to the top plate member so that they are connected to the inner walls of the side rail.

Aus DE 10 2012 015 817 A1 ist ein Deformationselement einer Batterie oder eines Batteriemoduls bekannt, welches zwischen der Batterie oder dem Batteriemodul und einem Batteriegehäuse oder einer Karosseriestruktur positioniert ist. Das Deformationselement dient zur mittelbaren Befestigung der Batterie oder des Batteriemoduls an dem Batteriegehäuse oder der Karosseriestruktur. In einer Ausgestaltungsform ist das Deformationselement im Querschnitt U-förmig oder wannenförmig ausgebildet.Out of DE 10 2012 015 817 A1 a deformation element of a battery or a battery module is known, which is positioned between the battery or the battery module and a battery housing or a body structure. The deformation element is used to indirectly attach the battery or the battery module to the battery housing or the body structure. In one embodiment, the deformation element is U-shaped or trough-shaped in cross section.

JP 07-081431 A offenbart ein Element zum Befestigen einer Batterie an einem Träger eines Kraftfahrzeugs, wobei das mehrteilige Befestigungselement in einem oberen und einem unteren Bereich jeweils einen Schlitz aufweist, um bei einer Kraftbeaufschlagung Energie zu absorbieren und eine gezielte Bewegung der Batterie einzuleiten. JP 07-081431A discloses an element for fastening a battery to a carrier of a motor vehicle, the multi-part fastening element having a slot in an upper and a lower region in order to absorb energy when a force is applied and to initiate a targeted movement of the battery.

US 9 027 684 B2 beschreibt ein Element zum Befestigen einer Batterie an einem Träger eines Kraftfahrzeugs, wobei das Befestigungselement einen inneren Flansch und einen äußeren Flansch in Fahrzeugquerrichtung aufweist. Der innere Flansch löst sich bei einer seitlichen Kraftbeaufschlagung - beispielsweise bei einem Seitencrash - früher als der äußere Flansch. U.S. 9,027,684 B2 describes an element for fastening a battery to a carrier of a motor vehicle, the fastening element having an inner flange and an outer flange in the vehicle transverse direction. The inner flange detaches earlier than the outer flange when a lateral force is applied - for example in a side crash.

US 7 690 686 B2 offenbart den Gegenstand des Oberbegriffs von Anspruch 1. U.S. 7,690,686 B2 discloses the subject-matter of the preamble of claim 1.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine robuste Anbindung der Batterieaufnahme mit einer energieabsorbierenden Struktur zu vereinen.The object of the invention is to combine a robust connection of the battery receptacle with an energy-absorbing structure.

Die Erfindung stellt ein Befestigungselement für eine Batterieaufnahme einer Karosserie sowie eine Karosserie mit einem derartigen Element gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.The invention provides a fastening element for a battery holder of a body and a body with such an element according to the independent claims.

Ein Vorzug dieser Lösung liegt in ihrer geometrischen Ausgestaltung, die eine robuste Anbindung der Batterieaufnahme über eine Schraubverbindung mit einer energieabsorbierenden Struktur vereint. Dies hat dann den positiven Effekt, dass bei einem Heckanprall eine gezielte Kinematik der Batterie gewährleistet und Aufprallenergie in Deformationsenergie bei Auflaufen dieser effektiv umgewandelt wird.An advantage of this solution lies in its geometric design, which combines a robust connection of the battery holder via a screw connection with an energy-absorbing structure. This then has the positive effect that, in the event of a rear-end collision, targeted kinematics of the battery are ensured and impact energy is effectively converted into deformation energy when it hits the ground.

Der Erfindung liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, dass eine HV-Batterie „weich“ an Rohbau angebunden werden muss. Die Anbindung muss dabei sichergestellt sein, um einschlägigen Gesetzesanforderungen zu genügen, wie sie beispielsweise in §571.305 des US-amerikanischen Federal Motor Vehicle Safety Standards (FMVSS) Nr. 305 normiert sind.The invention is based on the knowledge that an HV battery must be connected “softly” to the shell. The connection must be ensured in order to meet relevant legal requirements, such as those standardized in Section 571.305 of the US Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS) No. 305.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So kann das Befestigungselement derart ausgelegt sein, dass das Deformationselement einer entlang der Wankachse der Karosserie wirkenden Deformationskraft bis zu einer vorgegebenen Belastungsgrenze widersteht und jenseits der Belastungsgrenze kollabiert. Durch diesen kontrollierten Vorgang wird die Belastung auf die Batterie nach oben begrenzt.Further advantageous refinements of the invention are specified in the dependent patent claims. The fastening element can be designed in such a way that the deformation element withstands a deformation force acting along the roll axis of the body up to a predetermined load limit and collapses beyond the load limit. This controlled process limits the load on the battery.

Figurenlistecharacter list

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

  • 1 ist die perspektivische Ansicht eines ersten Befestigungselements.
  • 2 ist die Ansicht von unten eines Vorderwagens, welcher das erste Befestigungselement und ein zweites Befestigungselement in ihrem verbauten Zustand zeigt.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht des ersten Befestigungselements bei teiltransparenter Darstellung des Vorderwagens.
  • 4 ist die entsprechende Ansicht des zweiten Befestigungselements aus einer entgegen gerichteten Perspektive.
  • 5 ist eine entsprechende Rückansicht des zweiten Befestigungselements.
  • 6 ist eine entsprechende Seitenansicht des zweiten Befestigungselements.
  • 7 ist eine entsprechende Ansicht von unten des zweiten Befestigungselements.
  • 8 ist eine entsprechende perspektivische Ansicht des zweiten Befestigungselements bei teiltransparenter Darstellung der Batterieaufnahme.
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht beider Befestigungselemente mitsamt Querträger und Batterieaufnahme.
  • 10 ist ein der 5 entsprechender Querschnitt des zweiten Befestigungselements.
An embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below.
  • 1 Figure 12 is a perspective view of a first fastener.
  • 2 Fig. 12 is a bottom view of a front end showing the first fastener and a second fastener in their installed state.
  • 3 is a perspective view of the first fastening element with a partially transparent representation of the front end.
  • 4 Figure 12 is the corresponding view of the second fastener from an opposite perspective.
  • 5 Figure 12 is a corresponding rear view of the second fastener.
  • 6 Figure 12 is a corresponding side view of the second fastener.
  • 7 Figure 12 is a corresponding bottom view of the second fastener.
  • 8th FIG. 14 is a corresponding perspective view of the second fastening element with the battery holder being shown partially transparently.
  • 9 is a perspective view of both fasteners together with cross member and battery holder.
  • 10 is one of 5 corresponding cross-section of the second fastener.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 illustriert den grundlegenden Aufbau eines erfindungsgemäßen Befestigungselementes 10. Das als integriertes Stahlbauteil ausgeführte Befestigungselement 10 umfasst erkennbar ein Deformationselement 14 sowie eine hieran angeformte Verbindungsfläche 19. Letztere wiederum wird von einer senkrechten Bohrung 15 sowie einer achsparallel hierzu gerichteten weiteren Bohrung 18 geringeren Durchmessers durchzogen. 1 illustrates the basic structure of a fastening element 10 according to the invention. The fastening element 10, which is designed as an integrated steel component, comprises a deformation element 14 and a connection surface 19 formed thereon.

2 zeigt die Einbauposition des Befestigungselementes 10 sowie eines weiteren, spiegelbildlich geformten Befestigungselementes 10 anhand einer Karosserie 13. Die Befestigungselemente 10 sind hier beidseitig in einen parallel zur Nickachse einer Karosserie 13 verlaufenden Querträger 12 eingelegt und dienen zur Befestigung einer Batterieaufnahme 11. Hierzu ist diese durch die Befestigungselemente 10 mittels jeweils eines Winkelelementes 17 mit dem Querträger 12 verschraubt, wie die einander entsprechenden Ansichten der 3 und insbesondere 4 beleuchten. Das jeweilige Befestigungselement 10 vermag in dieser Lage eine etwa im Fall eines Heckaufpralls entlang einer Wankachse X der Karosserie 13 wirkende Deformationskraft aufzunehmen. 2 shows the installation position of the fastening element 10 and another, mirror-inverted fastening element 10 based on a body 13. The fastening elements 10 are inserted here on both sides into a cross member 12 running parallel to the pitch axis of a body 13 and are used to fasten a battery holder 11. For this purpose, this is Fastening elements 10 are screwed to the cross member 12 by means of an angle element 17, as shown in the corresponding views of FIG 3 and in particular 4 illuminate. In this position, the respective fastening element 10 is able to absorb a deformation force acting along a roll axis X of the body 13 , for example in the event of a rear-end collision.

Die zueinander orthogonalen Darstellungen der 5 bis 7 geben die geometrische Struktur des erfindungsgemäßen Befestigungselementes 10 im Einzelnen wieder. 5 zeigt dabei deutlich eine die Batterieaufnahme 11 am Querträger 12 befestigende Schraube 16. 6 deutet das zu den Seitenwänden des Querträgers hin abgeschrägte Profil der Verbindungsfläche an. 7 wiederum lässt eine rechteckige Stirnfläche 20 und zwei gegenüber der Stirnfläche 20 abgewinkelte Schenkelflächen 21 des Deformationselementes 14 erkennen. Hierbei erstreckt sich die der Verbindungsfläche 19 zugewandte Schenkelfläche 21 rechtwinklig zu jeweils der Verbindungsfläche 19 und der Stirnfläche 20, die der Verbindungsfläche 19 abgewandte Schenkelfläche 21 hingegen stumpfwinklig zu der Stirnfläche 20. Sichtbar ist in dieser Ansicht ferner eine an eine der Schenkelflächen 21 angeformte trapezförmige Hakenfläche 22 des Deformationselementes 14, welche sich rechtwinklig zu jeweils der Stirnfläche 20 und der sie tragenden Schenkelfläche 21 erstreckt.The mutually orthogonal representations of the 5 until 7 show the geometric structure of the fastening element 10 according to the invention in detail. 5 clearly shows a screw 16 that fastens the battery holder 11 to the cross member 12. 6 indicates the profile of the connecting surface which is bevelled towards the side walls of the cross member. 7 in turn, a rectangular end face 20 and two side faces 21 of the deformation element 14 angled relative to the end face 20 can be seen. Here, the leg surface 21 facing the connecting surface 19 extends at right angles to the respective connecting surface 19 and the end face 20, while the leg surface 21 facing away from the connecting surface 19 extends at an obtuse angle to the end face 20. Also visible in this view is a trapezoidal hook surface formed onto one of the leg surfaces 21 22 of the deformation element 14, which extends at right angles to each of the end face 20 and the leg surface 21 carrying it.

Die 8 bis 10 schließlich zeigen aus unterschiedlichen Perspektiven eine kreisrunde mittige Aussparung 23 beider Schenkelflächen. In Kombination mit den oben erörterten Merkmalen ergibt sich so eine Auslegung derart, dass das Deformationselement 14 der Deformationskraft bis zu einer vorgegebenen Belastungsgrenze widersteht und jenseits der Belastungsgrenze kollabiert.The 8th until 10 finally show a circular central recess 23 of both side surfaces from different perspectives. In combination with the features discussed above, this results in a design such that the deformation element 14 withstands the deformation force up to a predetermined load limit and collapses beyond the load limit.

Claims (8)

Befestigungselement (10) für eine Batterieaufnahme (11) einer Karosserie (13), mit folgenden Merkmalen: - das Befestigungselement (10) umfasst ein in einen Querträger (12) der Karosserie (13) einlegbares Deformationselement (14) zum Aufnehmen einer entlang einer Wankachse (X) der Karosserie (13) wirkenden Deformationskraft, - das Befestigungselement (10) umfasst eine an das Deformationselement (14) angeformte Verbindungsfläche (19), - das Deformationselement (14) umfasst eine rechteckige Stirnfläche (20) und gegenüber der Stirnfläche (20) abgewinkelte Schenkelflächen (21) und - die Verbindungsfläche (19) wird von einer senkrechten Bohrung (15) zum Aufnehmen einer die Batterieaufnahme (11) am Querträger (12) befestigenden Schraube (16) durchzogen, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - eine der Verbindungsfläche (19) abgewandte Schenkelfläche (21) erstreckt sich stumpfwinklig zu der Stirnfläche (20).Fastening element (10) for a battery holder (11) of a body (13), with the following features: - the fastening element (10) comprises a deformation element (14) that can be inserted into a cross member (12) of the body (13) to accommodate a roll axis (X) the deformation force acting on the body (13), - the fastening element (10) comprises a connecting surface (19) formed onto the deformation element (14), - the deformation element (14) comprises a rectangular end face (20) and opposite the end face (20 ) angled leg surfaces (21) and - the connecting surface (19) is traversed by a vertical bore (15) for receiving a screw (16) fastening the battery holder (11) to the cross member (12), characterized by the following feature: - one of the connecting surface (19) facing away from leg surface (21) extends at an obtuse angle to the end face (20). Befestigungselement (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Befestigungselement (10) ist derart ausgelegt, dass das Deformationselement (14) der Deformationskraft bis zu einer vorgegebenen Belastungsgrenze widersteht und jenseits der Belastungsgrenze kollabiert.Fastening element (10) after claim 1 , characterized by the following feature: - the fastening element (10) is designed such that the deformation element (14) resists the deformation force up to a predetermined load limit and collapses beyond the load limit. Befestigungselement (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Befestigungselement (10) ist ein integriertes Stahlbauteil.Fastening element (10) after claim 1 or 2 , characterized by the following feature: - the fastening element (10) is an integrated steel component. Befestigungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Befestigungselement (10) wird von einer achsparallel zu der Bohrung (15) gerichteten weiteren Bohrung (18) eines geringeren Durchmessers durchzogen.Fastening element (10) according to one of Claims 1 until 3 , characterized by the following feature: - the fastener (10) is of a oh sparallel to the bore (15) directed further bore (18) of a smaller diameter traversed. Befestigungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - eine der Verbindungsfläche (19) zugewandte Schenkelfläche (21) erstreckt sich rechtwinklig zu jeweils der Verbindungsfläche (19) und der Stirnfläche (20).Fastening element (10) according to one of Claims 1 until 4 , characterized by the following feature: - a leg surface (21) facing the connecting surface (19) extends at right angles to the connecting surface (19) and the end face (20). Befestigungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Deformationselement (14) umfasst eine an eine der Schenkelflächen (21) angeformte trapezförmige Hakenfläche (22) und - die Hakenfläche (22) erstreckt sich rechtwinklig zu jeweils der Stirnfläche (20) und der sie tragenden Schenkelfläche (21).Fastening element (10) according to one of Claims 1 until 5 , characterized by the following features: - the deformation element (14) comprises a trapezoidal hook surface (22) formed on one of the side surfaces (21) and - the hook surface (22) extends at right angles to the end face (20) and the side surface (20) carrying it ( 21). Befestigungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - zumindest eine der Schenkelflächen (21) weist eine mittige Aussparung (23) auf.Fastening element (10) according to one of Claims 1 until 6 , characterized by the following feature: - at least one of the leg surfaces (21) has a central recess (23). Karosserie (13), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - einen parallel zu einer Nickachse (Y) der Karosserie (13) verlaufenden Querträger (12), - ein in den Querträger (12) eingelegtes Befestigungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und - eine durch das Befestigungselement (10) mit dem Querträger (12) verschraubte Batterieaufnahme (11).Body (13), characterized by the following features: - a cross member (12) running parallel to a pitch axis (Y) of the body (13), - a fastening element (10) inserted into the cross member (12) according to one of Claims 1 until 7 and - a battery holder (11) screwed to the cross member (12) by the fastening element (10).
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