WO2021048051A1

WO2021048051A1 - Rahmenstrukturteil sowie batteriegehäuse mit einer aus derartigen rahmenstrukturteilen zusammengesetzten rahmenstruktur

Info

Publication number: WO2021048051A1
Application number: PCT/EP2020/074945
Authority: WO
Inventors: Aydogan GÜNDOGAN; Alexander Schauerte
Original assignee: Kirchhoff Automotive Deutschland Gmbh
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2020-09-07
Publication date: 2021-03-18
Also published as: CN114375523A; US20220278400A1; CN114375523B; DE102019124055B4; DE102019124055A1

Abstract

Ein Rahmenstrukturteil zur Ausbildung einer Rahmenstruktur (R_S) für ein Batteriegehäuse (1) eines elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeuges mit zumindest zwei winklig miteinander verbundenen Hohlkammerprofilen (2, 2.1) mit jeweils mindestens zwei in z-Richtung übereinander angeordneten Kammern (3, 3.1) und einer sich in der x-y-Ebene erstreckenden, an der Oberseite der Hohlkammerprofile (2, 2.1) in einer gemeinsamen Ebene befindlichen Montagefläche (5, 5.1), zeichnet sich dadurch aus, dass in die Montagefläche (5, 5.1) eine der Längserstreckung der Hohlkammerprofile (2, 2.1) folgende Dichtungskehle (7, 7.1) zur Aufnahme einer Dichtung (8) eingebracht ist, wobei beide Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) in einem ersten Profilabschnitt A, der sich von der Montagefläche (5, 5.1) über die gesamte Erstreckung der obersten Kammer in z-Richtung erstreckt, endseitig auf Gehrung geschnitten und die Gehrungsstöße (8.1 - 8.3) miteinander verbunden sind, so dass die stoßseitigen Mündungen der Dichtungskehlen (7, 7.1) der beiden Hohlkammerprofile (2, 2.1) aneinander grenzen, und dass das erste Hohlkammerprofil (2) in einem zweiten, in z-Richtung unterhalb des ersten Profilabschnittes A befindlichen und an diesen grenzenden Profilabschnitt B mit seiner Stirnfläche an einer Seitenfläche (9, 12, 13) des zweiten Hohlkammerprofils (2.1) anliegt und mit diesem verbunden ist. Beschrieben ist des Weiteren ein Rahmenstrukturteil zusammengesetzt aus einem Rahmenstrukturteil (R₁, R₂) als Teil einer mehrere derartige Rahmenstrukturteile (R₁, R₂) aufweisenden Rahmenstruktur (R_S) eines Batteriegehäuses (1) eines elektromotorisch angetriebenen Fahrzeuges zur Aufnahme eines oder mehrerer Batteriemodule.

Description

Rahmenstrukturteil sowie Batteriegehäuse mit einer aus derartigen Rahmenstrukturteilen zusammengesetzten Rahmenstruktur

Gegenstand der Erfindung ist ein Rahmenstrukturteil einer Rahmenstruktur eines Batteriegehäuses eines elektromotorisch angetriebenen Kraftfahr zeuges mit zumindest zwei winklig miteinander verbundenen Hohlkammer profilen mit jeweils mindestens zwei in z-Richtung übereinander angeord neten Kammern und einer sich in der x-y-Ebene erstreckenden an der Ober seite der Hohlkammerprofile in einer gemeinsam Ebene befindlichen Mon tagefläche.

Bei elektromotorisch angetriebenen Fahrzeugen, wie beispielsweise bei Personenkraftwagen, Flurförderfahrzeugen oder dergleichen werden Batte- riemodule als Energiespeicher eingesetzt. Derartige Batteriemodule sind ty pischerweise aus einer Vielzahl einzelner Batteriezellen zusammengesetzt. Bei diesen Batterien handelt es sich typischerweise um sogenannte Hoch voltbatterien. An die Unterbringung derartiger, für einen Betrieb eines sol chen Fahrzeuges notwendigen Batteriemodule, sind hohe Anforderungen gestellt. Wesentlich ist, dass die Batteriemodule in ihrem Batteriegehäuse vor crashbedingten Krafteinträgen hinreichend geschützt sind, um den ge forderten sicherheitsrechtlichen Anforderungen zu entsprechen. Zudem wird im Rahmen der gesetzlichen Anforderungen eine Dichtigkeit des Bat teriegehäuses gegenüber der Umgebung gefordert.

Aus DE 10 2016 115 611 B3 ist ein Batteriegehäuse bekannt, bei dem das Batteriegehäuse über eine umlaufende Rahmenstruktur, einen Boden und einen Deckel verfügt. Bei diesem Batteriegehäuse ist die eine Batteriemo dulaufnahme einfassende Rahmenstruktur gebildet, indem ein Hohlprofil zur Ausbildung einer Ecke um 90° gebogen wird. Hierdurch wird die erfor derliche Dichtigkeit im Kantenbereich der Rahmenstruktur erreicht, da die ser Ecken- bzw. Kantenbereich nicht gefügt, sondern einstückig durch das Biegen hergestellt worden ist. Aus US 2011/0143179 A1 ist ein weiteres Batteriegehäuse bekannt, bei dem zum Bereitstellen eines mechanischen Schutzes, insbesondere für das oder die darin aufgenommenen Batteriemodule, ein Wannenteil von einer Rahmenstruktur eingefasst ist, welche Rahmenstruktur aus einzelnen, zu einem Rahmenprofil zusammengesetzten Profilabschnitten gebildet ist. Als Profilabschnitte werden zur Gewichtsersparnis stranggepresste Leichtme tallhohlkammerprofile, typischerweise Aluminiumstrangpressprofile, ver wendet. Aufgrund der endseitig offenen Hohlkammerprofile ist es bei die sem Batteriegehäuse erforderlich, rechtwinklig zueinander angeordnete Rahmenstrukturteile mit einem Endstück zu versehen, um die endseitigen Öffnungen der Hohlkammerprofile zu schließen, um das erforderliche Maß an Dichtigkeit und Stabilität zu erreichen. Diese Endenbearbeitung ist gleichermaßen kostspielig wie aufwendig. Der aus diesem Dokument be kannte Anschluss zweier angeordneter Hohlkammerprofile, bei der sich das eine Hohlkammerprofil mit seiner Stirnseite an einer Seitenwand des ande ren Hohlkammerprofils abstützt, ist für die gewünschte Crashtauglichkeit ei ner solchen Rahmenstruktur günstig. Ein weiteres Batteriegehäuse dieser Art ist aus DE 102026 115611 B3 bekannt. DE 2753289 A offenbart einen Fensterrahmen aus auf Gehrung geschnit tenen, an den Gehrungsflächen mit Minizinken versehenen und miteinander verleimten Rahmenschenkeln als gattungsfremden Stand der Technik.

Grundsätzlich ist auch bei Rahmenstrukturen bzw. Rahmenstrukturteilen als Teil eines Batteriegehäuses bekannt, geschweißte Eckstoßverbindun gen von Hohlkammerprofilen als Gehrungsstoß auszubilden. Allerdings weisen derartige Rahmenstrukturen nur eine bedingte Crashtauglichkeit auf, da auf die Struktur einwirkende Seitenaufprallkräfte direkt in die die Gehrungsstöße verbindende Schweißverbindung als Scherkräfte eingelei- tet werden.

Die umlaufende Montagefläche einer aus derartigen Rahmenstrukturteilen zusammengesetzten Rahmenstruktur dient zum Befestigen eines Deckels, der zu diesem Zweck einen umlaufenden komplementären Montageflansch trägt. Zwischen der umlaufenden Montagefläche der Rahmenstruktur und derjenigen des Deckels wird eine Dichtung angeordnet, um die erforderliche Dichtigkeit zwischen Deckel und Wanne bereitzustellen. Die Dichtung ist zwischen dem Montageflansch des Deckels und der Montagefläche der Rahmenstruktur eingespannt. Dies bedeutet, dass sich der Deckel auf der auf der Montagefläche der Rahmenstruktur befindlichen Dichtung abstützt und gegen diese verspannt ist. Dieses Verspannen kann zu einem Aufwel len des Montageflansches des Deckels führen, wenn die mechanischen Be- festiger zum Befestigen des Deckels an der Rahmenstruktur einen zu gro ßen Abstand voneinander aufweisen. Dieses kann zu Undichtigkeiten füh ren. Zudem besteht die Gefahr, dass die erforderlichen Befestiger unter- schiedlich stark gespannt werden, was ebenfalls Undichtigkeiten an der Schnittstelle zwischen dem Deckel und der Rahmenstruktur zu Folge hat.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Rahmenstrukturteil zur Ausbildung einer Rah- menstruktur für ein Batteriegehäuse eines elektromotorisch angetriebenen Fahrzeuges vorzuschlagen, welches nicht nur einfach und kostengünstig herzustellen ist, sondern sich auch durch eine sichere Abdichtung des De ckels gegenüber der Rahmenstruktur und eine den Anforderungen genü genden Crashperformance auszeichnet.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein eingangs genann tes, gattungsgemäßes Rahmenstrukturteil, bei dem in die Montagefläche eine der Längserstreckung der Flohlkammerprofile folgende Dichtungskehle zur Aufnahme einer Dichtung eingebracht ist, bei dem beide Flohlkammpro- file in einem ersten Profilabschnitt, das sich von der Montagefläche über die Erstreckung der obersten Kammer in z-Richtung erstreckt, endseitig auf Gehrung geschnitten sind und Gehrungsstöße miteinander verbunden sind, so dass die stoßseitigen Mündungen der Dichtungskehlen der beiden Flohl kammerprofile aneinander grenzen, und bei dem das erste Flohlkammer- profil in einem zweiten, in z-Richtung unterhalb des ersten Profilabschnittes befindlichen und an diesen grenzenden Profilabschnitt mit seiner Stirnflä che an einer Seitenfläche des zweiten Flohlkammerprofils anliegt und mit diesem verbunden ist. Ein solches Rahmenstrukturteil umfasst typischerweise zwei winklig mitei nander verbundene Flohlkammerprofile, beispielsweise zur Eckausbildung mit einem eingeschlossenen Winkel von 90°. Es versteht sich, dass auch andere Winkel von den beiden Hohlkammerprofilen eingeschlossen sein können. Die Hohlkammerprofile weisen mindestens zwei in z-Richtung übereinander angeordnete Kammern auf sowie eine sich in der x-y-Ebene erstreckende an der Oberseite der Hohlkammerprofile angeordnete Monta gefläche. Es versteht sich, dass zur Ausbildung einer umlaufenden Rah menstruktur für ein Batteriegehäuse mehrere Rahmenstrukturteile, typi scherweise zwei aus jeweils zwei Hohlkammerprofilen gebildete Rahmen strukturteile miteinander verbunden werden. Zur Realisierung einer fluid- dichten Dichtung zwischen einem Deckel und der umlaufenden Montage fläche der Rahmenstruktur weist die Montagefläche der Hohlkammerprofile eine ihrer Längserstreckung folgende Dichtungskehle auf. Die Dichtungs kehle befindet sich typischerweise mit Abstand zu der zu dem Batterievolu men weisenden Begrenzung der Montagefläche. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung befindet sich die Dichtungskehle der Hohlkammerprofile im Bereich der bezüglich des Batterievolumens vorgesehenen Außenkante der Montagefläche. Bei einer solchen Ausgestaltung ist die Dichtungskehle zur Außenseite des Hohlkammerprofils hin offen. Die Dichtungskehle ist gemäß einer Ausgestaltung mit einer gerundeten Querschnittsgeometrie ausge- führt. Zur Abdichtung des Deckels eines solchen Batteriegehäuses gegen über der Rahmenstruktur wird in die Dichtungskehle eine bezüglich der Rahmenstruktur umlaufende Dichtung eingelegt. Durch die Dichtungskehle ist nicht nur eine relativ große Kontaktfläche zwischen Dichtung und Mon tagefläche bereitgestellt. Von besonderem Vorteil ist, dass der Deckel mit seinem Montageflansch die Montagefläche der Rahmenstruktur kontaktie rend, positioniert bzw. verspannt werden kann. Diese gewährleistet eine umlaufend gleichmäßige Verspannung bzw. Anordnung des Montageflan sches des Deckels gegenüber der Montagefläche der Rahmenstruktur, wo bei die Dichtung in der Dichtungskehle aufgenommen und zwischen diesen beiden Teilen unter Vorspannung gestellt ist. Die Möglichkeit einer kontak tierenden Anordnung des Montageflansches des Deckels an der Montage fläche der aus den Rahmenstrukturteilen gebildeten Rahmenstruktur er laubt, dass der Deckel, falls gewünscht, mit der Rahmenstruktur stoffschlüs sig gefügt werden kann, beispielsweise durch Punktschweißen. Zugleich wird durch eine solche kontaktierende Anordnung des Montageflansches des Deckels an den Montageflächen der Rahmenstruktur eine elektrische Kontaktierung bereitgestellt. Als Dichtungen können auch Dichtmassen ein gesetzt sein, typischerweise solche, die aushärtbar sind. Es ist dann mög lich, den Deckel mit der Rahmenstruktur durch die in die Dichtungskehle eingebrachte Dichtmasse mit der Rahmenstruktur zu verkleben.

Um bei den typischerweise als Strangpressprofilen hergestellten Hohlkam merprofilen eine bei zwei aneinandergrenzenden Hohlkammerprofilen zur Ausbildung eines Rahmenstrukturteils durchgängige Dichtungskehle zu er halten, sind die beiden winklig miteinander verbundenen Hohlkammerpro- file nur im Bereich ihres obersten, die jeweilige Montagefläche ausbildenden Abschnittes auf Gehrung geschnitten. Diesen obersten Abschnitt wird man typischerweise so bemessen, dass sich dieser nur über die oberste Kam mer der Hohlkammerprofile erstreckt. Diese ist vorzugsweise durch einen in der x-y-Ebene verlaufenden Steg von der in z-Richtung darunter ange- ordneten Kammer getrennt. Durch diesen Gehrungsschnitt grenzen die stoßseitigen Mündungen der beiden Dichtungskehlen aneinander bzw. ge hen ineinander über, wenn die Gehrungsstöße der beiden Rahmenstruktur teile aneinander grenzen bzw. miteinander verbunden sind. Die übrigen Profilabschnitte der beiden miteinander zu verbindenden bzw. verbundenen Hohlkammerprofile sind hingegen nicht auf Gehrung ge schnitten, jedenfalls nicht bei beiden Hohlkammerprofilen. Wenn der von den beiden Hohlkammerprofilen zur Ausbildung eines Rahmenstrukturteils eingeschlossene Winkel nicht 90° betragen soll, sind an einem Hohlkam- merprofil die zur Anlage an der Seitenwand des anderen Hohlkammerprofils vorgesehenen Stirnflächen, dem vorgesehenen Winkel entsprechend, auf Gehrung geschnitten. In diesem Profilabschnitt des Hohlkammerprofils liegt die Stirnseite des einen Hohlkammerprofils an einer Seitenfläche des ande ren Hohlkammerprofils an und ist mit diesem Hohlkammerprofil verbunden, typischerweise stoffschlüssig gefügt, beispielsweise durch Schweißen. Durch diesen Hohlkammerprofilabschnitt wird die gewünschte Crashperfor mance einer aus derartigen Rahmenstrukturteilen gebildeten Rahmenstruk tur erreicht. Insofern vereint ein solches Rahmenstrukturteil die Vorteile ei ner Eckausbildung durch Gehrungsstoß mit den Vorteilen eines an einer Seitenwand eines ersten Hohlkammerprofils anliegenden Stirnseite eines zweiten Hohlkammerprofils bezüglich der Crashperformance. Zugleich er laubt die Ausbildung des obersten Abschnittes des Hohlkammerprofils mit einem Gehrungsstoß, dass in die Montageflächen der Hohlkammerprofile Dichtungskehlen ausgebildet sein können und die Dichtungskehlen zweier miteinander verbundener Hohlkammerprofile aneinander grenzen und so mit ineinander übergehen.

Zum Verrunden der auf diese Weise gebildeten inneren Ecke im Übergang der Dichtungskehle eines ersten Hohlkammerprofils in diejenige eines zwei- ten Hohlkammerprofils kann diese in einem nachfolgenden Schritt, bei spielsweise durch Fräsen entsprechend nachbearbeitet (verrundet) wer den.

Vorteilhaft bei diesem Konzept ist insbesondere, dass sich der Gehrungs- stoß lediglich über eine geringe Erstreckung in z-Richtung erstrecken muss. Somit kann je nach Auslegung des Hohlkammerprofils und seiner Erstre ckung in z-Richtung der größere Anteil des Hohlkammerprofils in seiner Er streckung in z-Richtung zur Ausbildung der für die Crashperformance güns tigen, sich an einer Seitenwand des anderen Hohlkammerprofils abstützen- den Stöße genutzt werden.

Zum Ausbilden einer Rahmenstruktur für ein Batteriegehäuse ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass an die Hohlkammerprofile in ihrem unte ren Abschnitt ein Stützschenkel angeformt ist. Dieser erstreckt sich in Rich- tung zu dem aufzunehmenden Batterievolumen. In einer Stirnseitenansicht ist ein solches Hohlkammerprofil L-förmig ausgeführt. Auch dieser Stütz schenkel ist vorzugsweise ein- oder mehrkammerig als Hohlkammerprofil schenkel ausgeführt. Die Stützschenkel zweier winklig zueinander angeord neter und miteinander verbundener Hohlkammerprofile grenzen als Teil des bereits vorstehend beschriebenen unteren Profilabschnittes des Hohlkam merprofils mit der Stirnseite des einen Stützschenkels an einer Seitenfläche des Stützschenkels des anderen Hohlkammerprofils. Somit tragen die Stützschenkel ebenfalls zur Verbesserung der Crashperformance bei. Bei einer Rahmenstruktur, aufgebaut aus solchen Rahmenstrukturteilen, dienen die Stützschenkel zur Abstützung von in dem Batterievolumen auf zunehmender Batteriemodule oder auch zur Ablage eines Bodenbleches, auf dem dann das oder die Batteriemodule angeordnet werden.

In einer Weiterbildung eines solchen Rahmenstrukturteils mit an den Hohl kammerprofilen angeformten Stützschenkel ist an das Hohlkammerprofil und/oder den Stützschenkel ein in den von dem Hohlkammerprofil und dem daran angeformten Stützschenkel eingefassten Raum abragender Absatz angeformt. Typischerweise ist der Absatz sowohl an das Hohlkammerprofil als auch den Stützschenkel angeformt, befindet sich mithin in der durch diese beiden Profilbestandteile gebildeten Eckausbildung. Die Auslegung des Hohlkammerprofils ist durch den Absatz gestuft. Auch der Absatz, der typischerweise ebenfalls als Hohlkammer ausgeführt ist, des einen Hohl- kammerprofils liegt an der Seitenfläche des Absatzes des anderen Hohl kammerprofils an und ist mit diesem verbunden. Somit befinden sich bei einer solchen Ausgestaltung mehrere, in unterschiedlichen Ebenen befind liche und voneinander beabstandete Stützstöße, mithin Stöße, bei der sich ein Abschnitt eines ersten Hohlkammerprofils mit seiner Stirnseite an einer Seitenfläche eines zweiten Hohlkammerprofils abstützt. Diese versetzten Stöße tragen in besonderer Weise zur Optimierung der Crashperformance einer aus derartigen Hohlkammerprofilen gebildeten Rahmenstruktur eines Batteriegehäuses bei. Der Absatz dient zum Auflegen einer Bodenplatte, wobei diese mit der Oberseite des Absatzes beispielsweise durch Kleben fluiddicht verbunden ist. Diese Ausgestaltung hat zum Vorteil, dass die unterhalb der Bodenplatte befindlichen Abschnitte der miteinander verbundenen Hohlkammerprofile nicht notwendigerweise mit einer abdichtenden Schweißnaht verbunden werden müssen und die stirnseitig offenen Abschnitte des zweiten Hohl kammerprofils nicht stirnseitig geschlossen werden müssen. Dieses resul tiert in einer einfacheren Herstellung sowie in einer Gewichts- und Kosten ersparnis. In einer gewichtsoptimierten Ausgestaltung dieses Rahmenstrukturteils sind die Hohlkammerprofile als Aluminiumstrangpressprofile ausgeführt. In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass an die Montagefläche ein ortho gonal davon abragender Deckelpositionierungsfortsatz angeformt ist. Bei dem Deckelpositionierungsfortsatz handelt es sich um einen Fortsatz, der dazu geeignet ist, einen auf die Montagefläche mit seinem Montageflansch aufzusetzenden Deckel zu positionieren, mithin dass der Deckelpositionie rungsfortsatz zumindest etwas in das Deckelinnere eingreift. Der Deckelpo sitionierungsfortsatz befindet sich typischerweise in Verlängerung der In nenwand des Hohlkammerprofils. Das Vorsehen eines Deckelpositionie- rungsfortsatzes hat ferner zum Vorteil, dass durch diesen eine Kehle mit der Montagefläche gebildet ist, die wiederum zum Anordnen einer weiteren Dichtung genutzt werden kann. Bei einer Ausgestaltung, bei der die Innen seite des Deckels mit der Innenseite des Hohlkammerprofils fluchtet, ist der Übergang zwischen der Deckelseitenwand und seinem Montageflansch eine Kehle angeordnet, die um den Deckelpositionierungsfortsatz herum geführt ist, und zwar mit geringem Abstand, um ausreichend Raum für die Unterbringung einer Dichtung zu haben. Die auf eine in diese Kehle einge legte Dichtung wirkende Vorspannkraft wirkt ebenso, wie dieses zu der in der umlaufenden Dichtungskehle befindlichen Dichtung durch Abstützen des Montageflansches des Deckels auf der Montagefläche der Rahmen struktur beschrieben ist. Somit wird bei einem solchermaßen ausgebildeten Batteriegehäuse nicht nur Sorge für eine positionsgenaue Anordnung des Deckels auf der Rahmenstruktur und für eine umlaufend gleiche Verspan nung durch die kontaktierende Abstützung des Montageflansches des De- ckels auf der Montagefläche der Rahmenstruktur gesorgt, sondern auch durch die Möglichkeit des Einbauens von zwei mit Abstand zueinander an geordneten umlaufenden Dichtungen geschaffen, was ein hohes Maß an Dichtigkeit gewährleistet. Insbesondere wenn eine Verklebung des Deckels über die Dichtung mit der Rahmenstruktur vorgesehen ist, werden durch diese beiden, mit Abstand zueinander angeordneten Dichtungen besondere Haltekräfte erzielt. In diesem Zusammenhang darf nicht übersehen werden, dass die unterhalb des Gehrungsschnittes befindlichen Profilabschnitte für eine optimale Crashperformance sorgen. Bei dem Hohlkammerprofil ist vorzugsweise zumindest die obere Kammer von der darunter befindlichen Kammer durch einen in der x-y-Ebene verlau fenden Steg getrennt. Auf diese Weise lässt sich die Begrenzung des Geh rungsstoßes in z-Richtung problemlos durchführen. Auch wenn die Kam- merung in den übrigen Abschnitten des Hohlkammerprofils durch Stege mit einer anderen Raumlage vorgenommen werden kann, wird zur weiteren Optimierung der Crashperformance auch die diesbezügliche Kammerung durch in der x-y-Ebene und/oder in der z-x-Ebene verlaufende Stege vor genommen werden.

Bei den im Rahmen dieser Ausführungen verwendeten Richtungsangaben - der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung - handelt es sich um folgende Richtungen: Die x-Richtung entspricht der Längserstreckung eines Hohlkammerprofils. Die y-Richtung ist die Querrichtung dazu. Die z-Rich- tung ist die Richtung der Hochachse, die somit senkrecht zu der x-y-Ebene verläuft.

Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figu ren anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht zweier Hohlkammerprofile zum Herstellen eines Rahmenstrukturteils vor ihrer Montage,

Fig. 2: eine Draufsicht auf ein aus zwei Rahmenstrukturteilen zusam mengesetztes Unterteil eines Batteriegehäuses,

Fig. 3: eine perspektivische Ansicht eines Batteriegehäuses mit einer an die Rahmenstruktur unterseitig angesetzten Bodenwanne so wie an die Rahmenstruktur angeschlossenem Deckel und

Fig. 4: eine Schnittdarstellung durch das Batteriegehäuse der Figur 3 entlang der Schnittlinie A - A mit einer vergrößerten Detaildar stellung. Figur 1 zeigt zwei winklig miteinander zu verbindende Hohlkammerprofile 2, 2.1 zur Ausbildung eines Rahmenstrukturteils. Die beiden Hohlkammerpro file 2, 2.1 sind in Figur 1 nur mit jeweils einem Endabschnitt gezeigt. Beide Hohlkammerprofile 2, 2.1 verfügen über mehrere, in z-Richtung übereinan- der angeordnete Kammern, von denen nur die beiden obersten Kammern mit den Bezugszeichen 3, 3.1 kenntlich gemacht sind (siehe Detaildarstel lung der Figur 1). Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verfügen die Hohlkammerprofile 2, 2.1 über insgesamt vier übereinander liegenden Hohl kammern. Die Kammern und insbesondere die Kammern 3, 3.1 sind jeweils durch einen rechtwinklig zu den sich in z-Richtung erstreckenden Seiten wänden der Hohlkammerprofile 2, 2.1 verlaufenden Steg 4, 4.1 voneinander getrennt. Beide Hohlkammerprofile 2, 2.1 weisen an ihrer Oberseite eine Montagefläche 5, 5.1 auf. Diese erstreckt sich bei dem dargestellten Aus führungsbeispiel in der x-y-Ebene. Die Montageflächen 5, 5.1 dienen als Anlagefläche zum Anschließen des umlaufenden Montageflansches eines Deckels 6 (siehe Figur 3), wenn das aus den Hohlkammerprofilen 2, 2.1 gebildete Rahmenstrukturteil Ri mit einem weiteren Rahmenstrukturteil R2 zur Ausbildung einer Rahmenstruktur Rs zusammengesetzt ist (siehe Figur 2). In die Montageflächen 5, 5.1 der Hohlkammerprofile 2, 2.1 ist eine der Längserstreckung derselben folgende Dichtungskehle 7, 7.1 zur Aufnahme einer Dichtung eingebracht. Die Dichtungskehlen 7, 7.1 befinden sich in Verlängerung der Hohlkammerprofilaußenwände und stellen, wie aus der Detaildarstellung der Figur 1 ersichtlich, eine Vertiefung mit gerundeter Querschnittsgeometrie gegenüber der Oberfläche der Montageflächen 5, 5.1 dar. Die Dichtungskehlen 7, 7.1 sind zur Außenseite hin offen.

Das Verbindungskonzept, gemäß dem die beiden Hohlkammerprofile 2, 2.1 miteinander zur Ausbildung eines Rahmenstrukturteils Ri, R2 zusammen gesetzt werden, ist nachfolgend anhand des oberen Abschnittes der Hohl- kammerprofile 2, 2.1 mit ihren Kammern 3, 3.1 beschrieben.

Die Hohlkammerprofile 2, 2.1 sind im Bereich ihres obersten Profilabschnit tes A auf Gehrung geschnitten. Dieser oberste Profilabschnitt erstreckt sich über die Kammer 3 und einen Teil der Materialstärke des Steges 4. Die bei den Hohlkammerprofilen 2, 2.1 auf diese Weise gebildeten Gehrungsstöße sind mit den Bezugszeichen 8, 8.1 kenntlich gemacht. Die Gehrungs schnitte zur Ausbildung der Gehrungsstöße 8, 8.1 erstrecken sich über die gesamte Profilquererstreckung in dem Profilabschnitt A. Die Gehrungs stöße 8, 8.1 dienen dem Zweck, dass die mit ihren Gehrungsstößen 8, 8.1 aneinander grenzenden Hohlkammerprofile 2, 2.1 mit den stirnseiteigen Mündungen ihrer Dichtungskehlen 7, 7.1 aneinandergrenzen, um auf diese Weise eine durchgehende Dichtungskehle von der Montagefläche 5 des Hohlkammerprofils 2 in die Montagefläche 5.1 des Hohlkammerprofils 2.1 zu erhalten

In dem unterhalb des Profilabschnittes A befindlichen Profilabschnitt B sind die beiden Hohlkammerprofile 2, 2.1 stirnseitig nicht mit komplementären Gehrungsstößen miteinander verbunden. In diesem Profilabschnitt B grenzt die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nicht auf Gehrung geschnit- tene Stirnfläche eines ersten Hohlkammerprofils, hier: des Hohlkammerpro fils 2, an die Seitenwand 9 des Profilabschnittes B des anderen Hohlkam merprofils, hier: des Hohlkammerprofils 2.1. Infolge der Anlegung des Geh rungsschnittes zum Ausbilden der Gehrungsstöße 8, 8.1 unter Einbezie hung nur eines Teils der Materialstärke des Steges 4, 4.1 bleibt die unter- halb der Kammer 3 befindliche Kammer 3.1. oberseitig geschlossen (siehe Figur 1).

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an die Hohlkammerprofile 2, 2.1 jeweils ein einen Absatz 10, 10.1 aufweisender Stützschenkel 11 , 11.1 angeformt. Die Stützschenkel 11 , 11.1 sind ebenfalls als Hohlkammerpro filabschnitte ausgeführt, wobei die Kammerung durch in der x-z-Ebene ver laufende Stege gebildet ist. Die Stützschenkel 11 , 11.1 sind an die bei dem Rahmenstrukturteil Ri, R2 nach innen weisende Wand 9 der Hohlkammer profile 2, 2.1 angeformt. Die Stützschenkel 11 , 11.1 bilden mit ihrem Absatz 10, 10.1 ein Auflager zum Positionieren eines Bodenplatte.

Um den Anschluss des Hohlkammerprofils 2 mit seiner Stirnfläche an das Hohlkammerprofil 2.1 im Bereich der die Absätze 10, 10.1 tragenden Stütz schenkel 11 , 11.1 zu ermöglichen, sind bei dem Hohlkammerprofil 2 Teile seines Absatzes 10 und seines Stützschenkels 11 ausgeklinkt. Dadurch können die auf diese Weise gebildeten Stirnflächen an den Seitenwänden 12, 13 des Absatzes 10.1 bzw. des Stützschenkels 11.1 vollflächig zur An lage gelangen. Damit stützt sich das Hohlkammerprofil 2 stirnseitig vollflä chig in seinem Profilabschnitt B an jeweils einer Seitenwand 9, 110, 13 des Hohlkammerprofils 2.1 ab.

Figur 2 zeigt in einer Draufsicht eine aus zwei Rahmenstrukturteilen Ri, R2 gebildeten Rahmenstruktur Rs, bei der zur Eckausbildung die aneinander grenzenden Hohlkammerprofile 2, 2.1 sowie die übrigen Hohlkammerprofile 2.2, 2.3 der Rahmenstruktur R2 aneinandergrenzen. Die durch die zusam- mengesetzten Hohlkammerprofile 2, 2.1 bereitgestellte Eckausbildung der Rahmenstruktur Rs ist in der Ausschnittsvergrößerung erkennbar. Die an einandergrenzenden Gehrungsstöße 8, 8.1 sind darin ebenso erkennbar, wie das flächige Anliegen der Stirnflächen des Hohlkammerprofils 2 an den Seitenwänden des Hohlkammerprofils 2.1 , wobei nur die Anlage an den Seitenwänden 12 und 13 des Absatzes 10.1 bzw. dem Stützschenkel 11.1 erkennbar ist. Die Anlage an der Seitenwand 9 ist, da sich diese unterhalb der Montagefläche 5 befindet, nicht sichtbar.

Wie aus der Detailvergrößerung dieser Figur erkennbar, ist der in Richtung des durch die beiden Hohlkammerprofile 2, 2.1 eingeschlossenen Winkels weisende Rand der Dichtungskehlen 7, 7.1 im Übergangsbereich verrun- det. Dieses ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen zu sätzlichen Bearbeitungsprozess ausgebildet worden. Diese Verrundung kann nach dem Schneiden der Profilabschnitte A auf Gehrung vor dem Fü- gen der beiden Hohlkammerprofile 2, 2.1 vorgenommen werden.

Wie in Figur 1 zu erkennen ist, verfügen die Hohlkammerprofile 2, 2.1 - 2.3 jeweils einen von der Montagefläche 5, 5.1 abragenden Deckelpositionie rungsfortsatz 14. Die Deckelpositionierungsfortsätze 14 erstrecken sich in der Flucht der Seitenwand 9 und dienen zum Positionieren eines an die Rahmenstruktur Rs anzuschließenden Deckels 6.

Figur 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Batteriegehäuse 1 mit der vorstehend beschriebenen, aus den Rahmenstrukturteilen Ri, R2 gebilde- ten Rahmenstruktur Rs. An die Unterseite der Rahmenstruktur Rs ist eine Bodenwanne 15 (siehe auch Figur 4) angeschlossen. Oberseitig ist an der Rahmenstruktur Rs der Deckel 6 befestigt. Aus der Schnittdarstellung der Figur 4 ist erkennbar, dass auf den Absätzen 10, 10.1 - 10.3 eine Boden platte 16 aufliegt. Die Bodenplatte 16 ist fluiddicht mit der Oberseite der Ab sätze 10, 10.1 - 10.3 verbunden, beispielsweise mittels einer Klebeverbin- düng. Auf der Bodenplatte 16 werden das oder die in dem Batteriegehäuse 1 unterzubringenden Batteriemodule aufgestellt. Aufgrund der abgedichte ten Anbindung der Bodenplatte 16 an die Oberseiten der Absätze 10, 10.1 - 10.3 ist das Batterievolumen 17 nach unten hin abgedichtet. Dieses hat zum Vorteil, dass die Schweißverbindungen unterhalb der Bodenplatte 16, mit denen die einzelnen Hohlkammerprofile 2, 2.1 - 2.3 stirnseitig miteinan der gefügt werden, nicht notwendigerweise dicht sein müssen. Dieses ver einfacht den Schweißprozess.

Der Deckel 6 trägt unterseitig einen umlaufenden, nach außen abragenden Montageflansch 18, mit dem dieser auf der Oberseite der Montageflächen 5, 5.1 bis 5.3 aufsteht. Der Übergang des Deckels 6 von seiner Seitenwand 19 in den Montageflansch 18 ist unter Ausbildung einer Dichtungskehle 20 ausgeführt. Die Dichtungskehle 20 ist mit geringem Abstand um den De ckelpositionierungsfortsatz 14 herumgeführt, sodass die Innenseite der Sei- tenwand 19 des Deckels 6 mit der Seitenwand 9 des Hohlkammerprofils 2.1 fluchtet.

Zum Abdichten des Deckels 6 bzw. seines Montageflansches 18 gegenüber der Oberseite der Rahmenstruktur Rs ist vor der Montage des Deckels 6 in die Dichtungskehlen 7, 7.1 - 7.3 eine Dichtung 21 , bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine aushärtbare Dichtmasse, eingebracht. Gleicher maßen ist in die durch den Deckelpositionierungsfortsatz 14 und die Mon tageflächen 5, 5.1 - 5.3 gebildete Kehle ebenfalls eine Dichtung 22, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls durch eine aushärtbare Dicht- masse realisiert, eingebracht. Durch das anschließende Aufsetzen des De ckels 6 mit seinem umlaufenden Montageflansch 18 auf die Montageflächen 5, 5.1 - 5.3 wird die noch nicht ausgehärtete Dichtungsmasse zum vollstän digen Ausfüllen der Hohlräume, gebildet durch die Dichtungskehlen 7, 7.1 - 7.3 und den Abstand der Dichtungskehle 20 des Deckels 6 von dem De- ckelpositionierungsfortsatz 14 gefüllt. Von Besonderheit ist, dass die Dich- tungskehlen 7, 7.1 - 7.3 sowie 20 seitlich geöffnet sind, sodass überschüs sige Dichtungsmasse beim Aufsetzen des Deckels 6 mit seinem Montage flansch 18 aus dieser Öffnung herausgedrückt und dadurch eine elektrisch leitende Kontaktierung zwischen dem Montageflansch 18 und der Rahmen- Struktur Rs nicht beeinträchtigt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbei spiel dient die Dichtungsmasse zugleich einer Klebeverbindung zwischen dem Deckel 6 und der Rahmenstruktur Rs.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben worden. Ohne den Umfang der geltenden An sprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann weitere Möglich keiten, die Erfindung umzusetzen, ohne dass dieses im Rahmen dieser Ausführungen näher erläutert werden müsste.

Bezugszeichenliste

1 Batteriegehäuse

2. 2.1 - 2.3 Hohlkammerprofil

3. 3.1 - 3.3 Kammer 4, 4.1 Steg

5. 5.1 - 5.3 Montagefläche

6 Deckel

7, 7.1 - 7.3 Dichtungskehle

8. 8.1 - 8.3 Gehrungsstoß

9 Seitenwand , 10.1 - 10.3 Absatz , 11.1 - 11.3 Stützschenkel

12 Seitenwand

13 Seitenwand

14 Deckelpositionierungsfortsatz

15 Bodenwanne

16 Bodenplatte

17 Batterievolumen

18 Montageflansch

19 Seitenwand

20 Dichtungskehle 21 Dichtung 22 Dichtung

A Profilabschnitt B Profilabschnitt Ri, R2 Rahmenstrukturteil Rs Rahmenstruktur

Claims

Patentansprüche

1 Rahmenstrukturteil einer Rahmenstruktur (Rs) eines Batteriegehäu ses (1 ) eines elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeuges mit zumindest zwei winklig miteinander verbundenen Hohlkammerprofi len (2, 2.1 - 2.3) mit jeweils mindestens zwei in z-Richtung überei nander angeordneten Kammern (3, 3.1 ) und einer sich in der x-y- Ebene erstreckenden, an der Oberseite der Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) in einer gemeinsamen Ebene befindlichen Montagefläche (5, 5.1 ), dadurch gekennzeichnet, dass in die Montagefläche (5, 5.1 ) eine der Längserstreckung der Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) folgende Dichtungskehle (7, 7.1 - 7.3) zur Aufnahme einer Dichtung (8) eingebracht ist, dass beide Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) in einem ersten Profilabschnitt (A), der sich von der Montagefläche (5, 5.1 ) über die gesamte Erstreckung der obersten Kammer (3) in z- Richtung erstreckt, endseitig auf Gehrung geschnitten und die Geh rungsstöße (8.1 - 8.3) miteinander verbunden sind, so dass die stoß seitigen Mündungen der Dichtungskehlen (7, 7.1 - 7.3) der beiden Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) aneinander grenzen, und dass das erste Hohlkammerprofil (2, 2.2) in einem zweiten, in z-Richtung un terhalb des ersten Profilabschnittes (A) befindlichen und an diesen grenzenden Profilabschnitt (B) mit seiner Stirnfläche an einer Seiten fläche (9, 12, 13) des zweiten Hohlkammerprofils (2.1 , 2.3) anliegt und mit diesem verbunden ist.

2 Rahmenstrukturteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungskehlen (7, 7.1 - 7.3) innenseitig im Bereich der aneinander grenzenden Gehrungsstöße (8, 8.1 - 8.3) gekrümmt sind.

3 Rahmenstrukturteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungskehle (7, 7.1 - 7.3) zu einer Seitenwand des Hohlkammerprofils (2, 2.1 - 2.3) geöffnet ist.

4 Rahmenstrukturteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an die Hohlkammerprofile (2, 2.1 ) jeweils ein Stützschenkel (11 , 11.1 ) angeformt ist und dass der Stützschenkel (11 ) des ersten Hohlkammerprofils (2, 2.2) endseitig mit seiner Stirn seite an die Seitenfläche des Stützschenkels (11.1) des zweiten Hohlkammerprofils (2.1 , 2.3) grenzt, wodurch der Querschnitt jedes Hohlkammerprofils (2, 2.1 - 2.3) L-förmig ist.

5. Rahmenstrukturteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an das Hohlkammerprofil (2, 2.1 - 2.3) und/oder den Stütz schenkel (11 , 11.1 - 11.3) ein Absatz (10, 10.1 - 10.3) angeformt ist und dass der Absatz (10, 10.2) des ersten Hohlkammerprofils (2, 2.2) endseitig mit seiner Stirnseite an die Seitenfläche (12) des Absatzes

(10.1 , 10.3) des zweiten Hohlkammerprofils (2.1 , 2.3) grenzt und mit diesem verbunden ist.

6. Rahmenstrukturteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (11 , 11.1 - 11.3) der Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) selbst als Hohlkammer ausgeführt ist.

7. Rahmenstrukturteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an die Montagefläche (5, 5.1 - 5.3) ein von die- ser orthogonal abragender, mit der innenseitigen Seitenwand (9) der

Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) fluchtender Deckelpositionierungs fortsatz (14) angeformt ist.

8. Rahmenstrukturteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass die oberste Kammer (3) der Hohlkammerprofile

(2, 2.1 - 2.3) von der in z-Richtung darunter befindlichen Kammer (3) durch einen in der x-y-Ebene verlaufenden Steg (4, 4.1) getrennt ist.

9. Rahmenstrukturteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) des Rah menstrukturteils (Ri, R2) Aluminiumstrangpressprofile sind.

10. Rahmenstrukturteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenstrukturteil (Ri, R2) Teil einer meh- rere derartige Rahmenstrukturteile (Ri, R2) aufweisenden Rahmen- Struktur (Rs) eines Batteriegehäuses (1 ) eines elektromotorisch an getriebenen Fahrzeuges zur Aufnahme eines oder mehrerer Batte- riemodule ist.

Batteriegehäuse für ein elektromotorisch angetriebenes Fahrzeug mit einem Deckel (6), einem Boden und einer eine Batteriemodulauf nahme einfassenden Rahmenstruktur (Rs), zusammengesetzt aus mehreren Rahmenstrukturteilen (Ri, R2) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) einen um laufenden Montageflansch (18) aufweist, der kontaktierend auf den Montageflächen (5, 5.1- 5.3) der Rahmenstruktur (Rs) abgestützt ist, wobei in der umlaufenden Dichtungskehle (7, 7.1 - 7.3) eine umlau fende Dichtung (21 ) angeordnet ist.

Batteriegehäuse nach Anspruch 11 in seinem Rückbezug auf An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) im Über gang von seiner Seitenwand (19) in seinen Montageflansch (18) eine der Kontur des Deckelpositionierungsfortsatzes (14) folgende Dich tungskehle (20) aufweist, in der eine Dichtung (22) angeordnet ist.

Batteriegehäuse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Dichtungen (21 , 22) um aushärtbare Dicht massen handelt, mit denen der Deckel (6) mit der Rahmenstruktur (Rs) verklebt ist.

Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden als Bodenplatte (16) ausgeführt und auf der Oberseite der Stützschenkel (11 ,

11.1 - 11 .3) oder der Ober seite der von den Stützschenkeln (11 , 11.1 - 11.3) getragenen Ab sätze (10, 10.1 - 10.3) aufliegt und mediendicht mit diesen verbunden ist.