DE102021005811A1

DE102021005811A1 - Kombiniertes Batterie- und Tankträgersystem für ein Nutzfahrzeug

Info

Publication number: DE102021005811A1
Application number: DE102021005811.9A
Authority: DE
Inventors: Carsten Bergelt; Mario List; André Nowroth
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2022-01-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Batterie- und Tankträgersystem für ein Nutzfahrzeug, welches im Bereich eines Tragrahmens des Nutzfahrzeuges angebunden ist. Bei einem Batterie- und Tankträgersystem, welches allen Betriebs- und Crashlastfällen des Nutzfahrzeuges standhält und eine bauraumsparende und montagefreundliche Konstruktion aufweist, sind an zwei Längsträgern (3, 5) des Tragrahmens Befestigungseinheiten (13) so ausgebildet, dass die Batterie (15) zwischen den Längsträgern (3,5) und außen an jedem Längsträger (3, 5) ein Tank (7) eingehängt ist, wobei die Befestigungseinheiten (13) jeweils eine Konsole (19) aufweisen, welche eine Batterieträgerplatte (17) und einen Einschubeinheit (21) trägt, wobei die Batterieträgerplatte (17) und die Konsole (19) unter einem geführten Formschluss trennbar miteinander verklemmt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Batterie- und Tankträgersystem für ein Nutzfahrzeug, welches im Bereich eines Tragrahmens des Nutzfahrzeuges angebunden ist.
Zukünftige Nutzfahrzeuge für den Fernverkehr werden von alternativen Energieträgern angetrieben, wobei hohe Reichweiten gefordert werden. Diese Reichweiten erfordern hohe Energieinhalte bei Wasserstofftanks und Traktionsbatterien, weshalb diese große Ausmaße annehmen.
Aus der US 10 589 788 B1 ist eine Fahrzeugrahmenanordnung bekannt, welche eine Trägerplatte umfasst, auf welcher ein Aufliegen von Tanks oder Batterien ermöglicht wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein kombiniertes Batterie- und Tankträgersystem für ein Nutzfahrzeug anzugeben, welches allen Betriebs- und Crashlastfällen des Nutzfahrzeuges standhält und eine bauraumsparende und montagefreundliche Konstruktion aufweist.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem Eingangs erläuterten kombinierten Batterie- und Tankträgersystem sind an zwei Längsträgern des Tragrahmens Befestigungseinheiten so ausgebildet, dass die Batterie zwischen den Längsträgern und außen an jedem Längsträger ein Tank eingehängt ist, wobei die Befestigungseinheiten jeweils eine Konsole aufweisen, welche eine Batterieträgerplatte und einen Einschubträger zur Befestigung des Tanks trägt, wobei die Batterieträgerplatte und die Konsole unter einem geführten Formschluss trennbar miteinander verklemmt sind. Das Trägersystem ist zur gleichzeitigen Lagerung von Tanks und Batterien an einem Nutzfahrzeug geeignet, wobei insbesondere die von den Tanks entkoppelte Lagerung der Batterie eine crashsichere Aufnahme der Energieträger bei gleichzeitiger Beanspruchung von nur wenig Bauraum ermöglicht. Batterie und Tank können unabhängig voneinander an den Batterie- und Tankträgersystem montiert werden, obwohl nur eine Halterung für beide benötigt wird.
Vorteilhafterweise weist die Batterieanschlussplatte eine erhaben ausgebildete Lagerfläche mit einer Führungskante auf, auf welche ein kongruent zur Lagerfläche ausgeformtes, an der Konsole ausgebildetes Lager aufgesetzt ist, wobei eine Führungsschiene des Lagers die Führungskante des Vorsprungs untergreift. Führungsschiene und Führungskante vereinfachen die Montage, da nur wenige Verbindungselemente benötigt werden.
In einer Ausgestaltung sind die Batterieanschlussplatte und die Konsole im Bereich des Lagers und der Lagerfläche kraftschlüssig miteinander verbunden. Diese kraftschlüssige Verbindung gewährleistet trotz der zu tragenden schweren Komponenten, wie Batterie und Tank, eine lange Standzeit dieser Verbindung.
In einer Variante ist das Lager der Konsole von einer Elastomerdichtung für eine entkoppelte Batterielagerung umgeben. Dadurch wird die Batterie bei während der Fahrt des Nutzfahrzeuges auftretenden Stoßbelastungen zuverlässig vom Fahrzeugrahmen entkoppelt.
In einer Ausführungsform ist auf zwei Schenkeln der Konsole eine Befestigungsplatte positioniert, welche einen an der vom Längsträger abgewandten Seite zwischen die Schenkel der Konsole eingehängten Einschubträger abschließt. Dabei sind bei der Montage des Tankes nur kurze Kraftwege und damit kleine Bauteile notwendig.
Es ist von Vorteil, wenn der Einschubträger über eine kopfseitige Ausnehmung in einen Zwischenraum zwischen den Schenkeln formschlüssig eingesetzt ist, wobei die kopfseitige Ausnehmung durch die Befestigungsplatte abgeschlossen ist. Dies ermöglicht eine zuverlässige Arretierung des den Tank tragenden Einschubträgers während der Fahrt des Nutzfahrzeuges.
In einer weiteren Ausgestaltung sind an dem Einschubträger Tankstützen zur Aufnahme des Tanks an einer Außenseite des Längsträgers ausgebildet. Die Tankstützen bilden eine kraftaufnehmende zuverlässige Lagerung des Tanks, insbesondere dann, wenn diese in ihrer Form an die äußere Gestalt des Tanks angepasst sind.
In einer weiteren Variante ist die Konsole zur Befestigung an dem Längsträger ausgebildet, wobei das Lager der Konsole den Längsträger nach unten zum Einführen der an der Batterie befestigten Batterieanschlussplatte überragt. Dies stellt eine besonders bauraumsparende Möglichkeit zur Befestigung der Batterie an der Konsole dar.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Batterieträgerplatte zwischen den Batteriebefestigungselementen und der Lagerfläche strahlenförmige Rippen auf. Diese Rippen verstärken die Batterieanschlussplatte und leiten an den Verbindungsstellen zur Batterie auftretende Kräfte in das Lager ab.
Vorteilhafterweise weist der Längsträger eine gleichmäßige Perforierung auf, in welche die Konsole kraftschlüssig eingesetzt ist. Die gleichmäßige Perforierung erlaubt das Einsetzen der Konsole an beliebigen Positionen des Längsträgers, weshalb die Befestigungseinheiten in Abhängigkeit von der Größe von Batterie und/oder Tank variable an dem Fahrzeugrahmen befestigt werden können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Batterie- und Tankträgersystems,
2 ein Ausführungsbeispiel einer Befestigungseinheit des Batterie- und Tankträgersystems,
3 ein Ausführungsbeispiel für eine Montage des Tanks am Nutzfahrzeug,
4 ein Ausführungsbeispiel für eine Montage der Hochvoltbatterie am Nutzfahrzeug.

In 1 ist eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Batterie- und Tankträgersystems dargestellt. Das Batterie- und Tankträgersystem 1 ist an zwei Längsträgern 3, 5 eines nicht weiter dargestellten Tragrahmens eines Nutzfahrzeuges eingehängt, wobei an den Außenseiten der Längsträger 3, 5 jeweils ein Tank 7, vorzugsweise ein Wasserstofftank, mittels mehreren Tankträgereinheiten 9 befestigt ist, die über jeweils eine Befestigungseinheit 13 mit jeweils einem der, eine Perforierung 11 aufweisenden Längsträger 3, 5 verbunden sind. Entkoppelt von den beiden Wasserstofftanks 7 ist eine Hochvoltbatterie 15 innen zwischen den beiden Längsträgern 3, 5 positioniert.
Ein Ausführungsbeispiel einer Befestigungseinheit 13 des Batterie- und Tankträgersystems 1 ist in 2 gezeigt. Dabei zeigt 2a eine Ansicht der Befestigungseinheit 13 von vom und 2b eine Ansicht von innen. Die Befestigungseinheit 13 besteht aus einer Batterieträgerplatte 17 zur Montage an der Hochvoltbatterie 15, einer Konsole 19 zur Befestigung an einem der Längsträger 3, 5, einem Einschubträger 21 zur Aufnahme von Tankstützen 23 und einer Befestigungsplatte 25 zur oberen Abdeckung der Konsole 19. Am unteren Ende ist in die Konsole 19 ein Lager 27 eingesetzt, welches von einer Elastomerdichtung 29 umgeben ist. Im unteren Bereich des Lagers 27 ist auf der der Batterieträgerplatte 17 zugewandten Seite eine einen spitzwinkligen Verlauf aufweisende Führungsschiene 31 angeordnet, über welcher übereinander zwei Durchgangsöffnungen 33 zur Aufnahme von Schrauben 55 ausgebildet sind. Im Kopfbereich 35 der Konsole 19 ist eine Ausnehmung 37 zum Einsetzen des Einschubträgers 21 ausgebildet, die sich auf zwei Konsolenschenkel 39, 41 stützt, die rückseitig wandartig verblendet sind, wobei unterhalb des Kopfbereiches 35 in einer Reihe senkrecht zueinander weitere Durchgangsöffnungen 43 angeordnet sind.
Die Batterieträgerplatte 17 ist über Befestigungselemente 45 an den beiden Enden der sich längs erstreckenden Batterieträgerplatte 17 mit der Hochvoltbatterie 15 verbindbar. Auf der, der Hochvoltbatterie 15 abgewandten Seite ist mittig eine erhaben ausgebildete Lagerfläche 47 mit einer Führungskante 49 vorgesehen, wobei die Lagerfläche 47 mit der Führungskante 49 in ihrer Form kongruent zu dem Lager 27 mit der Führungsschiene 31 ausgebildet sind. Auch in der Lagerfläche 47 sind übereinander Öffnungen 51 ausgebildet, in welchen die Schrauben 55 aufgenommen werden, die durch die Durchgangsöffnungen 33 der Konsole 19 geführt sind.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Montage des Tanks 7 am Nutzfahrzeug ist in 3 dargestellt. Dabei wird zunächst in einem ersten Schritt die Konsole 19 über die Perforierung 11 an dem Längsträger 5 arretiert. Danach wird gemäß 3a der Einschubträger 21 mit den Tankstützen 23 in die Konsole 19 zwischen den Konsolenschenkeln 39, 41 eingehängt und in 3b in der Ausnehmung 37 oberhalb der Konsolenschenkel 39, 41 abgesetzt. Abschließend wird die Ausnehmung 37 mit der Befestigungsplatte 25 verschraubt (3c) und danach der Tank 7 auf den Tankstützen 23 positioniert und mit mehreren Stahlbändern 53 befestigt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass zuerst der Tank 7 auf den Tankstützen 23 fixiert wird und anschließend die an den Tankstützen 23 angeordneten Einschubträger 21 in die jeweilige Konsole 19 geschoben werden.
In 4 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Montage der Hochvoltbatterie am Nutzfahrzeug dargestellt. Die Batterieanschlussplatte 17 wird flächig an einer Seitenfläche der Hochvoltbatterie 15 befestigt. Gemäß 4a wird anschließend die Hochvoltbatterie 15 zwischen die beiden Längsträgern 3, 5 angehoben und so positioniert, dass die Lagerfläche 47 im Eingriff mit dem Lager 27 steht, wobei es über die Führungskante und die Führungsschiene 31 zu einem Formschluss (4b) kommt. Dabei kommt es zu einer Überdeckung der Durchgangsöffnungen 33 des Lagers 27 mit den Öffnungen 51 der Lagerfläche 47. Durch Einführen von Schrauben 55 in diese Öffnungen wird das Lager 27 mit der Lagerfläche 47 verbunden, wodurch die Hochvoltbatterie 15 an die Konsole 19 angebunden ist (4c). Mittels strahlenförmiger Rippen 57, die auf der der Hochvoltbatterie 15 abgewandten Seite der Batterieträgerplatte 17 ausgebildet sind, werden Kräfte bzw. Spannungen in das Lager 47 abgeleitet.
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

US 10589788 B1 [0003]

Claims

Kombiniertes Batterie- und Tankträgersystem für ein Nutzfahrzeug, welches im Bereich eines Tragrahmens des Nutzfahrzeuges angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei Längsträgern (3, 5) des Tragrahmens Befestigungseinheiten (13) so ausgebildet sind, dass die Batterie (15) zwischen den Längsträgern (3,5) und außen an jedem Längsträger (3, 5) ein Tank (7) eingehängt ist, wobei die Befestigungseinheiten (13) jeweils eine Konsole (19) aufweisen, welche eine Batterieträgerplatte (17) und eine Einschubeinheit (21) zur Befestigung des Tankes trägt, wobei die Batterieträgerplatte (17) und die Konsole (19) unter einem geführten Formschluss trennbar miteinander verklemmt sind.
Kombiniertes Batterie- und Tankträgersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieträgerplatte (17) eine erhaben ausgebildete Lagerfläche (47) mit einer Führungskante (49) aufweist, auf welche ein kongruent zur Lagerfläche (47) ausgeformtes, an der Konsole (19) angeordnetes Lager (27) aufgesetzt ist, wobei eine Führungsschiene (31) des Lagers (27) die Führungskante (49) der Lagerfläche (47) umgreift.
Kombiniertes Batterie- und Tankträgersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieträgerplatte (17) und die Konsole (19) im Bereich des Lagers (27) und der Lagerfläche (47) kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Kombiniertes Batterie- und Tankträgersystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (27) der Konsole (19) von einer Elastomerdichtung (29) für eine entkoppelte Batterielagerung umgeben ist.
Kombiniertes Batterie- und Tankträgersystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf zwei Schenkeln (39, 41) der Konsole (19) eine Befestigungsplatte (45) positioniert ist, welche den an der vom Längsträger (3, 5) abgewandten Seite zwischen die Schenkel (39, 41) der Konsole (19) eingehängten Einschubträger (21) abschließt.
Kombiniertes Batterie- und Tankträgersystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschubträger (21) über eine kopfseitige Ausnehmung (37) in einen Zwischenraum zwischen den Schenkeln (39, 41) formschlüssig eingesetzt ist, wobei die kopfseitige Ausnehmung (37) durch die Befestigungsplatte (45) abgeschlossen ist.
Kombiniertes Batterie- und Tankträgersystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Einschubträger (21) Tankstützen (23) zur Aufnahme des Tanks (7) an einer Außenseite des Längsträgers (3, 5) ausgebildet sind.
Kombiniertes Batterie- und Tankträgersystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole (19) zur Befestigung an dem Längsträger (3, 5) ausgebildet ist, wobei das Lager (27) der Konsole (19) den Längsträger (3, 5) nach unten zum Einführen der an der Batterie (15) befestigten Batterieträgerplatte (17) überragt.
Kombiniertes Batterie- und Tankträgersystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieträgerplatte (17) zwischen den Batteriebefestigungselementen (45) und der Lagerfläche (47) strahlenförmige Rippen (57) aufweist.
Kombiniertes Batterie- und Tankträgersystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsträger (3, 5) eine gleichmäßige Perforierung (11) aufweist, in welche die Konsole (19) kraftschlüssig eingesetzt ist.