WO2018065433A1 - Befestigungsvorrichtung zur befestigung eines energiespeichers an einer bodengruppe eines kraftfahrzeuges sowie hiermit ausgestattetes kraftfahrzeug - Google Patents

Befestigungsvorrichtung zur befestigung eines energiespeichers an einer bodengruppe eines kraftfahrzeuges sowie hiermit ausgestattetes kraftfahrzeug Download PDF

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Marcus RÄPPLE
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Definitions

  • Fastening device for fastening an energy storage device to a floor assembly of a motor vehicle and vehicle equipped therewith
  • the present invention relates to a fastening device for fastening an energy store to a floor assembly of a motor vehicle according to claim 1 and to a correspondingly equipped motor vehicle according to claim 5.
  • This object is achieved by one or more fastening devices for fastening an energy store to a floor assembly of a motor vehicle according to claim 1.
  • the fastening device according to the invention has an upper side and a lower side.
  • the upper side of the fastening device is set up such that it can be fastened to the floor assembly by means of at least one fastening means.
  • the attachment means is a releasable attachment means, in particular a screw which is operatively connected to the bottom group.
  • a plurality of fastening means is provided, which are distributed uniformly over the surface area spanned by the upper side of the fastening device, so that the upper side of the fastening device is uniformly loaded when the energy store is mounted.
  • the underside of the fastening device is set up so that it can be connected to the top of the energy store.
  • This connection is made by means of an adhesive which is arranged at least in a remote from the outer edges of the upper side of the energy storage area, so that said upper side and the underside of the fastening device are materially interconnected.
  • the fastening furthermore takes place in such a way that the internal structure of the energy store and / or its structural integrity are unaffected.
  • the device according to the invention has the advantage that any distances or Tolerances between the underside of the fastening device and the top of the energy storage compensated by the adhesive or this can be dimensionally stable interconnected.
  • the fastening devices are provided at least in a region remote from the outer edges of the upper side of the energy store.
  • the fastening device can also be provided up to the outer edges of the top of the energy store.
  • it may be provided to arrange releasable fastening means, in particular screws, on the outer edges, which are operatively connected to the upper side of the energy store and to the underside of the fastening device.
  • the adhesive itself may occasionally be provided at discrete locations or over large surface areas of the parts to be joined (underside of the fastening device and / or top of the energy store).
  • adheresive as used herein according to DIN EN 923 is to be understood as meaning a non-metallic material which bonds the parts to be joined by surface adhesion and internal strength. It should also be noted that the term “adhesive” as used herein in the singular also includes several adhesives; In particular, it is possible to provide different adhesives at different positions of the top of the energy store or the underside of the fastening device.
  • the fastening device may be formed of any suitable material. So it is particularly possible to manufacture them from the same material as the top of the energy storage. Regardless of this, the fastening device may in particular made of steel or a steel alloy, of aluminum or an aluminum alloy or a plastic, preferably a fiber reinforced plastic, be formed. In particular, carbon fibers, glass fibers and / or aramid fibers can be used as fiber material, while a matrix surrounding them can consist of a polymer matrix.
  • the underside of the fastening device is formed parallel to the top of the energy store. This allows a particularly secure connection of said elements by means of the adhesive.
  • the underside of the fastening device has a surface which substantially corresponds to the surface of the upper side of the energy store.
  • An increase in the rigidity of the fastening device can be done in an advantageous manner by the arrangement of additional stiffening means, in particular ribs or beads.
  • the underside of the fastening device and the top of the energy store are spaced from each other at the adhesive positions.
  • the above-mentioned object is also achieved by a motor vehicle having a floor assembly and an energy store, which comprises a fastening device of the previously disclosed type.
  • the advantages mentioned apply adequately.
  • the motor vehicle is preferably designed as a full-vehicle or hybrid vehicle.
  • the installation of an energy store according to the invention during the production of a motor vehicle according to the invention is advantageously possible in a simple manner and advantageously includes the following steps:
  • step 3 the incorporation of the interior of the motor vehicle related objects is included. Consequently, it is possible in an advantageous manner to be able to fasten the energy store quickly and reliably to the motor vehicle, if this has already been completed in essential parts.
  • Fig. 1 is a schematic view of a partially illustrated inventive motor vehicle from below, on which a Fixing device according to the invention is attached together with energy storage.
  • Fig. 2 shows a part of the arrangement shown in Figure 1 in a schematic side view.
  • Fig. 3 shows an alternative embodiment of a fastening device according to the invention in plan view.
  • FIG. 1 an inventive motor vehicle 1 is partially shown in bottom view.
  • the front area F of the motor vehicle 1 is located on the left in FIG. 1, its rear area H on the right.
  • a portion of a floor assembly 5 is shown, which is reinforced by known per se torsion struts 10.
  • the fastening devices 15 shown here are designed essentially as a plane which extends parallel to the floor group 5.
  • an energy store 30 designed as a high-voltage accumulator is fastened to the floor assembly 5 by means of fastening elements 35.
  • the fasteners 35 screws in this embodiment, are located on the outer edges 40 of the energy store 30 and are operatively connected to the bottom group 5. It also serves over the area the energy storage device 30 distributed adhesive 45 of a fastening thereof to the fastening devices 15 in particular in such areas that are away from the Au texr basicn 40 and should not be held by the structure or integrity of the energy storage 30 disturbing fasteners.
  • five substantially square-shaped zones of adhesive 45 and fastening element 15 are provided in the middle region of the xy plane spanned by the energy store 30.
  • this is not mandatory; Rather, it is possible to provide the adhesive 45 and the fastening elements 15 in a different number, shape and / or position.
  • the adhesive 45 may have the same or different material properties at various positions.
  • FIG. 2 corresponds to a section along the line A - A of FIG. 1 and illustrates, in a manner not to scale, a part of the floor assembly 5, the fastening device 15, the adhesive 45 and the energy store 30 in the x-z plane.
  • the underside 50 of the floor assembly 5 and the top 55 of the fastening device 15 are adjacent to each other.
  • the adhesive 45 is attached on the one hand to the underside 60 of the fastening device 15, on the other hand to the upper side 65 of the energy store 30 in such a way that the fastening device 15 and the energy store 30 are connected to one another in a material-locking manner.
  • FIG 3 an alternative embodiment of the fastening device 15 is shown in a bottom view.
  • This is formed as a frame within which interconnected or integrally formed struts 75 at discrete locations adhesive 45 have.
  • the adhesive depending on the mounting location on the struts 75, a respectively different, its holding force influencing geometry in the xy plane.
  • the attachment of the energy storage 30 can be optimized depending on load and / or manufacturing technology. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Zum Zwecke einer verbesserten Befestigung eines Energiespeichers (30) an einer Bodengruppe (5) eines Kraftfahrzeuges (1) ist eine Befestigungsvorrichtung (15) vorgesehen, - mit einer Oberseite (55), die eingerichtet ist, vermittels eines Befestigungsmittels (20) an der Bodengruppe (5) befestigt zu werden, - mit einer Unterseite (60), die eingerichtet ist, mit einer Oberseite (65) des Energiespeichers (30) verbunden zu werden, wobei - die Unterseite (60) der Befestigungsvorrichtung (15) und die Oberseite (65) des Energiespeichers (30) vermittels eines Klebstoffes (45) zumindest in einem von den Außenrändern (40) der Oberseite des Energiespeichers (30) entfernten Bereich stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Description

Befestigungsvorrichtung zur Befestigung eines Energiespeichers an einer Bodengruppe eines Kraftfahrzeuges sowie hiermit ausgestattetes Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung eines Energiespeichers an einer Bodengruppe eines Kraftfahrzeuges gemäß Anspruch 1 sowie ein entsprechend ausgestattetes Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 5.
Aus der DE 10 2008 024 291 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, an dessen Bodengruppe ein Energiespeicher befestigt werden kann. Die Befestigung erfolgt vermittels am Au ßenrand des Energiespeichers befindlicher, mit diesem und der Bodengruppe wirkverbundener Befestigungsmittel. Bekanntermaßen weisen Energiespeicher, insbesondere Batterien, Akkumulatoren und Brennstoffzellen, ein hohes Gewicht auf, so dass es insbesondere zur Vermeidung eines betriebs- und schwerkraftbedingten Durchbiegens des Energiespeichers in dessen Mittenbereich sowie zur Erhöhung der Gesamtsteifigkeit des Kraftfahrzeuges wünschenswert wäre, eine Befestigung des Energiespeichers auch an anderer Stelle als dessen Außenrand vorzunehmen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel anzugeben, vermittels derer eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Befestigung des Energiespeichers an der Bodengruppe eines Kraftfahrzeuges erzielt werden kann. Diese Aufgabe wird durch eine oder mehrere Befestigungsvorrichtungen zur Befestigung eines Energiespeichers an einer Bodengruppe eines Kraftfahrzeuges gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung weist eine Oberseite und eine Unterseite auf.
Die Oberseite der Befestigungsvorrichtung ist derart eingerichtet, dass sie vermittels mindestens eines Befestigungsmittels an der Bodengruppe befestigt werden kann. In bevorzugter Weise handelt es sich bei dem Befestigungsmittel um ein lösbares Befestigungsmittel, insbesondere eine Schraube, die mit der Bodengruppe wirkverbunden ist. In bevorzugter Weise ist eine Mehrzahl von Befestigungsmitteln vorgesehen, die sich über den von der Oberseite der Befestigungsvorrichtung aufgespannten Flächenbereich gleichmäßig verteilen, so dass die Oberseite der Befestigungsvorrichtung bei montiertem Energiespeicher gleichmäßig belastet wird.
Die Unterseite der Befestigungsvorrichtung ist derart eingerichtet, dass sie mit der Oberseite des Energiespeichers verbunden werden kann. Diese Verbindung erfolgt vermittels eines Klebstoffes, der zumindest in einem von den Außenrändern der Oberseite des Energiespeichers entfernten Bereich angeordnet ist, so dass die genannte Oberseite und die Unterseite der Befestigungsvorrichtung stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Mithin kann der Energiespeicher nunmehr auch an solchen Stellen mit der Bodengruppe befestigt werden, die einer Befestigung zuvor nicht zugänglich waren. In vorteilhafter Weise erfolgt die Befestigung darüber hinaus derart, dass der innere Aufbau des Energiespeichers und/oder dessen strukturelle Integrität unbeeinflusst sind. So ist es für eine verbesserte Befestigung insbesondere nicht erforderlich, durch den Energiespeicher hindurchgeführte Befestigungsmittel vorzusehen, so dass die Kapazität des Energiespeichers mangels Volumenverlustes maximal bleibt. Schließlich weist die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil auf, dass etwaige Abstände bzw. Toleranzen zwischen der Unterseite der Befestigungsvorrichtung und der Oberseite des Energiespeichers durch den Klebstoff ausgeglichen bzw. dieses dimensionsstabil miteinander verbunden werden können.
Wie zuvor offenbart sind die Befestigungsvorrichtungen zumindest in einem von den Au ßenrändern der Oberseite des Energiespeichers entfernten Bereich vorgesehen. In vorteilhafter Weise jedoch kann die Befestigungsvorrichtung auch bis an die Außenränder der Oberseite des Energiespeichers vorgesehen sein. Alternativ oder kumulativ kann vorgesehen sein, an den Außenrändern lösbare Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben, anzuordnen, die mit der Oberseite des Energiespeichers und der Unterseite der Befestigungsvorrichtung wirkverbunden sind. Der Klebstoff selbst kann vereinzelt an diskreten Stellen oder über große Flächenbereiche der zu fügenden Teile (Unterseite der Befestigungsvorrichtung und/oder Oberseite des Energiespeichers) vorgesehen sein.
Es sei angemerkt, dass unter dem hier verwendeten Begriff„Klebstoff" gemäß DIN EN 923 ein nichtmetallischer Werkstoff zu verstehen ist, der die zu fügenden Teile durch Flächenhaftung und innere Festigkeit verbindet. In besonders bevorzugter Weise ist der Klebstoff ein Polyurethan-Reaktionsklebstoff (PUR) oder ein Methacrylat-Klebstoff. Es sei darüber hinaus angemerkt, dass der hier im Singular verwendete Begriff „Klebstoff" auch mehrere Klebstoffe umfasst; insbesondere ist es möglich, unterschiedliche Klebstoffe an verschiedenen Positionen der Oberseite des Energiespeichers oder der Unterseite der Befestigungsvorrichtung vorzusehen.
Die Befestigungsvorrichtung kann aus jedem geeigneten Werkstoff ausgebildet sein. So ist es insbesondere möglich, sie aus dem gleichen Werkstoff wie die Oberseite des Energiespeichers zu fertigen. Unabhängig hiervon kann die Befestigungsvorrichtung insbesondere aus Stahl bzw. einer Stahllegierung, aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung oder einem Kunststoff, bevorzugt einem faserverstärkten Kunststoff, ausgebildet sein. Als Fasermaterial sind insbesondere Kohlenstofffasern, Glasfasern und/oder Aramidfasern einsetzbar, während eine diese umgebende Matrix aus einer Polymermatrix bestehen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Unterseite der Befestigungsvorrichtung parallel zu der Oberseite des Energiespeichers ausgebildet. Hierdurch ist eine besonders sichere Verbindung der genannten Elemente vermittels des Klebstoffes ermöglicht.
Dies gilt umso mehr, wenn die Befestigungsvorrichtung eben ausgebildet ist. In besonders vorteilhafter Weise weist die Unterseite der Befestigungsvorrichtung eine Fläche auf, die der Fläche der Oberseite des Energiespeichers im Wesentlichen entspricht. Eine Erhöhung der Steifigkeit der Befestigungsvorrichtung kann in vorteilhafter Weise durch die Anordnung von zusätzlichen Versteifungsmitteln, insbesondere Rippen oder Sicken, erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Unterseite der Befestigungsvorrichtung und die Oberseite des Energiespeichers an den Klebstoff befindlichen Positionen voneinander beabstandet sind. Hierdurch ist eine Demontage des Energiespeichers von der Befestigungsvorrichtung unkompliziert möglich, da der somit leicht zugängliche Klebstoff insbesondere vermittels eines Drahtes auf einfache Weise durchtrennt werden kann.
Die oben genannte Aufgabe wird ebenfalls durch ein Kraftfahrzeug mit einer Bodengruppe und einem Energiespeicher gelöst, das eine Befestigungsvorrichtung der zuvor offenbarten Art umfasst. Die genannten Vorteile gelten adäquat. Das Kraftfahrzeug ist in bevorzugter Weise als vollektrisches Fahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildet. Die Installation eines erfindungsgemäßen Energiespeichers während der Herstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges ist in vorteilhafter Weise auf einfache Weise möglich und beinhaltet in vorteilhafter Weise folgende Schritte:
1 . Bereitstellen eines eine Bodengruppe aufweisenden Kraftfahrzeugrohbaus
2. Befestigen der Oberseite einer oder mehrerer Befestigungsvorrichtungen an der Bodengruppe
3. Fertigstellen der Kraftfahrzeugkarosserie
4. Bereitstellen und Montage von Antriebsstrang und Kraftfahrzeugkarosserie („Hochzeit")
5. Bereitstellen eines Energiespeichers und Befestigen von dessen Oberseite an der Unterseite der Bodengruppe und der Befestigungsvorrichtungen
Es sei angemerkt, dass in Schritt 3. auch der Einbau von den Innenausbau des Kraftfahrzeuges betreffenden Gegenständen umfasst ist. Mithin ist es in vorteilhafter Weise möglich, den Energiespeicher schnell und zuverlässig an dem Kraftfahrzeug befestigen zu können, wenn dieses in wesentlichen Teilen bereits fertiggestellt ist.
Weiter sei angemerkt, dass die Reihenfolge der zuvor genannten Schritte 4. und 5. vertauscht sein kann.
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren eine detaillierte, nicht präjudizierende, insbesondere einschränkende, Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines teilweise dargestellten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges von unten, an dem eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung nebst Energiespeicher befestigt ist.
Fig. 2 zeigt einen Teil der in Figur 1 gezeigten Anordnung in schematischer Seitenansicht.
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung in Draufsicht.
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf Figuren 1 bis 3 eine detaillierte, nicht präjudizierende, insbesondere einschränkende, Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Gleiche Elemente sind mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit nichts anderes angegeben wird.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 teilweise in Unteransicht gezeigt. Der Frontbereich F des Kraftfahrzeuges 1 befindet sich in der Figur 1 links, sein Heckbereich H rechts. Speziell ist ein Teil einer Bodengruppe 5 gezeigt, die durch an sich bekannte Torsionsstreben 10 verstärkt ist.
An der Bodengruppe 5 sind mehrere Befestigungsvorrichtungen 15 vermittels einer Anzahl von Befestigungselementen 20, gemäß diesem Ausführungsbeispiel Schrauben, montiert. Die hier gezeigten Befestigungsvorrichtungen 15 sind im Wesentlichen als Ebene ausgebildet, die sich parallel zu der Bodengruppe 5 erstreckt.
In Fahrzeughochachse (z-Richtung) betrachtet unterhalb der Befestigungsvorrichtung 15 ist ein als Hochvoltspeicher ausgebildeter Energiespeicher 30 vermittels Befestigungselementen 35 an der Bodengruppe 5 befestigt. Die Befestigungselemente 35, in diesem Ausführungsbeispiel Schrauben, befinden sich an den Außenrändern 40 des Energiespeichers 30 und sind mit der Bodengruppe 5 wirkverbunden. Darüber hinaus dient über die Fläche des Energiespeichers 30 verteilter Klebstoff 45 einer Befestigung desselben an den Befestigungsvorrichtungen 15 insbesondere in solchen Bereichen, die von den Au ßenrändern 40 entfernt sind und nicht durch die Struktur oder Integrität des Energiespeichers 30 störende Befestigungselemente gehalten werden sollen. Wie dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel entnommen werden kann sind fünf im Wesentlichen quadratisch ausgebildete Zonen von Klebstoff 45 und Befestigungselement 15 im Mittenbereich der von dem Energiespeicher 30 aufgespannten x-y-Ebene vorgesehen. Dies ist jedoch nicht zwingend; vielmehr ist es möglich, den Klebstoff 45 und die Befestigungselemente 15 in anderer Anzahl, Form und/oder Position vorzusehen. Darüber hinaus kann der Klebstoff 45 an diversen Positionen gleiche oder unterschiedliche stoffliche Eigenschaften aufweisen.
Die Figur 2 entspricht einem Schnitt entlang der Linie A-A der Figur 1 und stellt auf nicht maßstäbliche Weise einen Teil der Bodengruppe 5, der Befestigungsvorrichtung 15, des Klebstoffes 45 und des Energiespeichers 30 in x- z-Ebene dar. Die Unterseite 50 der Bodengruppe 5 und die Oberseite 55 der Befestigungsvorrichtung 15 sind einander benachbart. Der Klebstoff 45 ist einerseits an der Unterseite 60 der Befestigungsvorrichtung 15, andererseits an der Oberseite 65 des Energiespeichers 30 derart angebracht, dass die Befestigungsvorrichtung 15 und der Energiespeicher 30 stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
In Figur 3 ist eine alternative Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung 15 in Unteransicht gezeigt. Diese ist als Rahmen ausgebildet, innerhalb dessen miteinander verbundene bzw. integral ausgebildete Streben 75 an diskreten Stellen Klebstoff 45 aufweisen. Wie dieser Figur entnommen werden kann weist der Klebstoff, je nach Anbringungsort an den Streben 75, eine jeweils unterschiedliche, seine Haltekraft beeinflussende Geometrie in der x-y-Ebene auf. Hierdurch kann die Befestigung des Energiespeichers 30 lastabhängig und/oder fertigungstechnisch optimiert erfolgen. Bezugszeichenliste
1 Kraftfahrzeug
5 Bodengruppe
10 Torsionsstrebe
15 Befestigungsvorrichtung
20 Befestigungselemente
30 Energiespeicher
35 Befestigungselemente
40 Au ßenränder des Energiespeichers
45 Klebstoff
50 Unterseite der Bodengruppe
55 Oberseite der Befestigungsvorrichtung
60 Unterseite der Befestigungsvorrichtung
65 Oberseite des Energiespeichers
75 Streben
A-A Schnittlinie
F Frontbereich des Kraftfahrzeuges
H Heckbereich des Kraftfahrzeuges
x,y,z Achsen eines an sich bekannten kraftfahrzeugeigenen kartesischen Koordinatensystems

Claims

Ansprüche
1 . Befestigungsvorrichtung (15) zur Befestigung eines Energiespeichers (30) an einer Bodengruppe (5) eines Kraftfahrzeuges (1 ),
- mit einer Oberseite (55), die eingerichtet ist, vermittels eines Befestigungsmittels (20) an der Bodengruppe (5) befestigt zu werden,
- mit einer Unterseite (60), die eingerichtet ist, mit einer Oberseite (65) des Energiespeichers (30) verbunden zu werden, wobei
- die Unterseite (60) der Befestigungsvorrichtung (15) und die Oberseite (65) des Energiespeichers (30) vermittels eines Klebstoffes (45) zumindest in einem von den Au ßenrändern (40) der Oberseite des Energiespeichers (30) entfernten Bereich stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
2. Befestigungsvorrichtung (15) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (60) der Befestigungsvorrichtung (15) parallel zu der Oberseite (65) des Energiespeichers (30) ausgebildet ist.
3. Befestigungsvorrichtung (15) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eben ausgebildet ist.
4. Befestigungsvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (60) der Befestigungsvorrichtung (15) und die Oberseite (65) des Energiespeichers (30) an den Klebstoff (45) befindlichen Positionen voneinander beabstandet sind.
5. Kraftfahrzeug (1 ) mit einer Bodengruppe (5) und einem Energiespeicher (30), gekennzeichnet durch eine Befestigungsvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
PCT/EP2017/075108 2016-10-05 2017-10-04 Befestigungsvorrichtung zur befestigung eines energiespeichers an einer bodengruppe eines kraftfahrzeuges sowie hiermit ausgestattetes kraftfahrzeug WO2018065433A1 (de)

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