WO2011124700A2 - Befestigungsvorrichtung - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a fastening device for releasably securing an electrical energy store to a support structure of a motor vehicle, in particular of an electric vehicle or hybrid vehicle.
  • Electric vehicles or hybrid vehicles have an electric drive motor that transmits torque to the vehicle wheels.
  • the energy for operating the electric drive motor is taken from the energy store, which is in particular a rechargeable battery, i. can act an accumulator.
  • a rechargeable battery i. can act an accumulator.
  • a battery comprises an arrangement of galvanic cells, which are accommodated in a housing.
  • the battery may for example be screwed to the support frame of the motor vehicle.
  • a fastening device comprises a Garvor- jump and a pawl which are provided on the energy storage and on the support structure or vice versa, wherein provided for attaching the energy storage to the support structure, a relative movement of the Garvor- jump to the pawl along a movement path in the direction of an end position is, wherein the pawl is pivotable about a pivot axis between a release position and a locking position such that the pawl is in the release position outside the trajectory of the retaining projection and that the pawl protrudes in the blocking position in the movement path of the retaining projection and there, when the Holding projection is in the end position, the retaining projection engages behind.
  • the trajectory can be straight.
  • the direction of movement in this case preferably runs vertically, for example by bringing an energy store with holding projection from below onto the supporting structure of the vehicle.
  • the movement path can also be curved, in particular circular.
  • a circular trajectory is present, for example, when the energy store is suspended at one point of the support structure and then pivoted.
  • Under the movement path of the retaining projection is basically to understand the projection of the retaining projection along the direction of movement.
  • Essential here is exclusively the relative movement between the retaining projection and the pawl, ie it may also be that the pawl is provided on the energy storage and the retaining projection on the support structure. Due to the gripping behind of the holding projection by the pawl results in a secure, positive connection between the energy storage and the vehicle frame. A replacement of the energy storage is possible in a simple and fast way, since only the pawl is to pivot.
  • the pivot axis of the pawl is disposed outside the movement path of the retaining projection and set back relative to the end position of the retaining projection, i. Seen in the direction of movement of the retaining projection behind the end position.
  • the retaining projection can be moved past the pawl and the pawl can engage behind the retaining projection in the corresponding pivot position, when this is at the end position.
  • the pawl may have a support portion which abuts against the retaining projection when the retaining projection is in the end position and the pawl is in the locking position, wherein the distance of the support portion from the pivot axis of the pawl is greater than the depth of the retaining projection, that is, as the distance of the tip of the retaining projection from the approach of the retaining projection on the energy storage or the support structure.
  • the swing radius of the pawl is relatively large, which due to the lever effect, an effective and reliable locking is enabled.
  • the pawl may have a support portion which bears against the retaining projection when the retaining projection is in the end position and the pawl is in the blocking position, wherein the support portion with respect to the pivot axis of the pawl is substantially tangentially aligned, ie substantially following the tangent to a circular path around the pivot axis.
  • the support portion is convexly curved to allow passage of the pawl on the retaining projection when pivoting from the engaged position.
  • the holding projection (in particular the surface cooperating with the pawl) is aligned obliquely relative to its movement path.
  • Such oblique orientation aids a wedging action of the pawl.
  • the pawl is biased in the blocking position.
  • a run-on slope for the temporary retraction of the pawl into the release parting can be provided on the retaining projection.
  • a casserole oblique which preferably completely rotates about an end face of the energy storage, facilitates the insertion of the energy storage in its holder by allowing easier pushing away the pawl in the release division when passing the retaining projection on the pawl.
  • a ramp also generally serve as an insertion aid when the energy storage is to accommodate, for example, in a receiving space.
  • the fastening device may comprise an unlocking device, by means of which the pawl is pivotable in the release pitch.
  • the unlocking device is designed such that a pivoting of the pawl in the release division of a location is possible, which lies outside the movement path of the retaining projection. After actuation of the unlocking thus unhindered passing the retaining projection on the pawl is possible.
  • the unlocking device may comprise a pivotable lever, which pivots the pawl in the release division at a swinging upwards of a lever arm. A pivoting back of the pawl can in principle be done automatically due to gravity, whereby the operation is further simplified.
  • the unlocking device may further comprise a rectilinearly displaceable wedge with an inclined surface which is adapted to press on a release movement by means of the inclined surface against a pawl of the pawl and thereby pivot the pawl in the release pitch. The actuation of the
  • Unlocking device can be made particularly simple in this way.
  • the oblique surface of the wedge can in particular interact with a pressure roller rotatably mounted on the pawl arm.
  • Such Pressure roller reduces the frictional resistance and thus enables easier operation of the unlocking device.
  • the fastening device may further comprise a sensor for detecting the pivotal position of the pawl.
  • a microswitch is provided as the sensor, which indicates the reaching of the release position and / or the blocking position of the pawl. In this way, a verification of the lock between the energy storage and the vehicle can take place, which may be desirable in particular for safety reasons.
  • the invention further relates to a fastening system with at least one fastening device as explained above and with a support structure which forms a receiving space for an electrical energy store.
  • the pawl of the fastening device can be provided in particular on a side portion of the support structure.
  • the fastening system may comprise a plurality of fastening devices, wherein at least two pawls are provided on opposite side portions of the support structure.
  • the pawls are preferably designed such that the energy storage is held exclusively by the pawls in the receiving space. Additional mounting measures are thus not required, so that a particularly simple construction is made possible.
  • the invention may be opened in the position of use of the support structure of the receiving space down.
  • To attach the energy storage to the support structure of this is moved from below into the receiving space.
  • This can be done for example by means of a suitable lifting device.
  • At least one, in particular upper, abutment for the energy store may also be provided on the support structure, the respective detent pawl being arranged such that the energy store rests against the stop when the detent pawl engages behind the holding projection in the blocking position.
  • the energy storage is clamped in this embodiment after the attachment process between the upper stop and a support portion of the pawl, so that a secure attachment of the energy storage is guaranteed and in particular an unwanted game is avoided.
  • an elastically deformable damping element may be provided to reduce unwanted noise and vibration.
  • the invention also relates to an energy storage system for a motor vehicle with at least one electrical energy storage and with a plurality of fastening devices of the type described in order to secure the energy storage device to a support structure of the motor vehicle.
  • FIG. 1 shows a supporting structure of a motor vehicle, to which an electrical energy store is fastened by means of a fastening device according to the invention.
  • Fig. 2 shows an enlarged partial view of the arrangement of FIG. 1, which illustrates a pawl of the fastening device in more detail.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the arrangement according to FIG. 2.
  • FIG. 4 shows a view from below of an energy store, which illustrates its attachment to a supporting structure of a motor vehicle by means of a plurality of fastening devices according to FIG. 2.
  • Figs. 5 to 8 show various phases of insertion of a
  • FIG. 9 shows a perspective view of a fastening device according to an alternative embodiment of the invention.
  • FIG. 10 shows a side view of the fastening device according to FIG. 9.
  • an electrical energy store 13 which can be, for example, a rechargeable battery, is fastened to a supporting structure 1 1 of a motor vehicle (not shown).
  • the support structure 1 1 forms a downwardly open receiving space for the energy storage 13, in which this is insertable in an insertion direction E.
  • the energy store 13 has a substantially parallelepiped-shaped housing 15, on which a circumferential retaining projection jump 17 is formed.
  • the energy storage 13 is applied to an upper stop surface 21 of the support structure 1 1, wherein elastic damping elements 23 are provided on the stop surface 21 in order to reduce noise and vibration.
  • the pawls 19 each are mounted so as to be pivotable in the supporting structure 1 1 about a pivot axis S extending transversely to the insertion direction E and have a first latch arm 25 and a second latch arm 26. They are wedge-shaped in cross-section and have an upper, relative to the pivot axis S convexly curved support portion 27. The distance A of the support portion 27 from the pivot axis S is greater than the depth T of the retaining projection 17th
  • the holding projection 17 is triangular in cross section and has a front inclined surface 29, which is related to the insertion direction E, and a rear oblique surface 31.
  • the rear oblique surface 31 is shaped in such a way that, with respect to the pivot axis S, it runs tangentially to the support section 27 of the pawl 19.
  • a wedge 33 with an inclined surface 34 is mounted parallel to the insertion direction E slidably in the support structure 1 1 and can press on a shift with the inclined surface 34 on the first ratchet arm 25 of the pawl 19 so that these from the in Figs. 1 and 2 shown blocking position in the image is pivoted to the left in a release position.
  • a pressure roller 35 can be seen, which is provided at the end of the first pawl arm 25 to reduce the frictional resistance between the first pawl arm 25 and the inclined surface 34 of the wedge 33.
  • Fig. 4 shows an example of an arrangement of eight fastening devices as described above, which are respectively provided on opposite sides of the receiving cavity and which serve to fix the energy storage in the receiving space without the use of additional brackets.
  • the fastening of an energy store 13 in a receiving space formed by the support structure 1 1 will be explained in more detail with reference to FIGS. 5 to 8.
  • the energy storage 13 is first roughly prepositioned and moved along the insertion direction E by means of a lifting device, not shown, for example a driven lifting table. If the energy storage device 13 is not aligned exactly with the insertion opening of the receiving space, the front inclined surface 29 of the holding projection 17 reaches the boundary of the receiving space, whereby the energy storage 13 is moved centering, which is shown in Fig. 5 by an arrow. In order to ensure easier centering of the energy storage device 13, it can be mounted on a friction-reducing support of the lifting device or floating.
  • the holding projection 17 describes a parallel to the insertion direction E trajectory B, which is why the front inclined surface 29 in contact with the second pawl 26 of the pawl 19 device, if it is in the locked position.
  • the second pawl arm 26 is pivoted in the sequence as shown in Fig. 6 to the left, whereby the pawl 19 moves to the release position shown in Fig. 7, in which it is outside the movement path B of the retaining projection 17.
  • the energy storage 13 is then along as long the insertion direction E continues to move until it abuts against the upper stop surface 21 of the support structure 1 1.
  • the trajectory B is rectilinear in the illustrated embodiment. However, it may also have a curvature in other embodiments of the invention and in particular be circular.
  • the holding projection 17 is arranged and dimensioned such that, at the same time as the energy accumulator 13 abutting the upper stop surface 21, the front oblique surface 29 of the holding projection 17 has moved sufficiently far past the pawl 19 that it returns to the blocking position due to spring preloading can pivot, as shown in Fig. 8. In this position, the energy storage 13 is wedged between the damping elements 23 and the support portion 27 of the pawl 19, which is why a secure attachment of the energy storage 13 is ensured on the vehicle.
  • a microswitch 37 shown only schematically in FIG. 8, detects the reaching of the blocking position by the pawl 19 and reports this state to a control device, not shown, of the vehicle.
  • FIGS. 9 and 10 show an alternative embodiment of a fastening device according to the invention, wherein for unlocking the pawl 19 ', an additional operating lever 39 is provided, which is actuated by the lifting device 41. 10 presses a projection 43 of the lifting device 41 when lifting the energy storage device 13 on the actuating lever 39 and presses the pawl 19 'in the release position.
  • the energy accumulator 13 thus released from the vehicle reaches the contact surface of the lifting device 41 and can then be lowered and removed. Fastening a new energy Gieiquess 13 takes place as described above, wherein the steps are performed in the reverse order.
  • a fastening device allows a quick and easy battery change in motor vehicles with electric drive motor, in particular wear-related impairments of the holder can be avoided.

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Abstract

Eine Befestigungsvorrichtung zum lösbaren Befestigen eines elektrischen Energiespeichers (13) an einer Tragstruktur (11) eines Kraftfahrzeugs umfasst einen Haltevorsprung (17) und eine Sperrklinke (19), die an dem Energiespeicher und an der Tragstruktur vorgesehen sind oder umgekehrt. Zum Befestigen des Energiespeichers an der Tragstruktur ist eine Relativbewegung des Haltevorsprungs zu der Sperrklinke entlang einer Bewegungsbahn (B) in Richtung einer Endposition vorgesehen, wobei die Sperrklinke derart zwischen einer Freigabesteilung und einer Sperrstellung verschwenkbar ist, dass die Sperrklinke sich in der Freigabesteilung außerhalb der Bewegungsbahn des Haltevorsprungs befindet und dass die Sperrklinke in der Sperrstellung in die Bewegungsbahn des Haltevorsprungs hineinragt und dort, wenn sich der Haltevorsprung in der Endposition befindet, den Haltevorsprung hintergreift.

Description

BEFESTIGUNGSVORRICHTUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung zum lösbaren Befestigen eines elektrischen Energiespeichers an einer Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs. Elektro fahrzeuge oder Hybridfahrzeuge weisen einen elektrischen Antriebsmotor auf, der ein Drehmoment auf die Fahrzeugräder überträgt. Die Energie zum Betrieb des elektrischen Antriebsmotors wird dem Energiespeicher entnommen, bei welchem es sich insbesondere um eine wiede- raufladbare Batterie, d.h. einen Akkumulator handeln kann. Üblicherwei- se umfasst eine derartige Batterie eine Anordnung von galvanischen Zellen, welche in einem Gehäuse untergebracht sind. Die Batterie kann beispielsweise am Tragrahmen des Kraftfahrzeugs angeschraubt sein.
Wenn an dem Fahrzeug ein Batteriewechsel vorzunehmen ist, muss die Verschraubung zwischen der Batterie und dem Fahrzeug gelöst und nach Entnahme der bisherigen Batterie eine Ersatzbatterie angeschraubt werden. Aufgrund des Gewindeverschleißes kann sich die Zuverlässigkeit der Schraubverbindung insbesondere bei häufigen Auswechselvorgängen verschlechtern. Weiterhin erfordert eine Verschraubung mit sicherheitskriti- schem Charakter einen relativ hohen Montageaufwand, z.B. in Form einer besonders ausführlichen Dokumentation. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, das lösbare Befestigen eines Energiespeichers am Tragrahmen eines Kraftfahrzeugs einfacherer und sicherer zu gestalten. Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Befestigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß umfasst eine Befestigungsvorrichtung einen Haltevor- sprung und eine Sperrklinke, die an dem Energiespeicher und an der Tragstruktur vorgesehen sind oder umgekehrt, wobei zum Befestigen des Energiespeichers an der Tragstruktur eine Relativbewegung des Haltevor- sprungs zu der Sperrklinke entlang einer Bewegungsbahn in Richtung einer Endposition vorgesehen ist, wobei die Sperrklinke derart um eine Schwenkachse zwischen einer Freigabestellung und einer Sperrstellung verschwenkbar ist, dass die Sperrklinke sich in der Freigabestellung außerhalb der Bewegungsbahn des Haltevorsprungs befindet und dass die Sperrklinke in der Sperrstellung in die Bewegungsbahn des Haltevorsprungs hineinragt und dort, wenn sich der Haltevorsprung in der Endposition befindet, den Haltevorsprung hintergreift.
Die Bewegungsbahn kann geradlinig sein. Die Bewegungsrichtung verläuft dabei vorzugsweise vertikal, beispielsweise indem ein Energiespeicher mit Haltevorsprung von unten an die Tragstruktur des Fahrzeugs herangeführt wird. Prinzipiell kann die Bewegungsbahn auch gekrümmt, insbe- sondere kreisförmig, sein. Eine kreisförmige Bewegungsbahn liegt beispielsweise vor, wenn der Energiespeicher an einer Stelle der Tragstruktur eingehängt und anschließend verschwenkt wird. Unter der Bewegungsbahn des Haltevorsprungs ist grundsätzlich die Projektion des Haltevorsprungs entlang der Bewegungsrichtung zu verstehen. Wesentlich ist hierbei ausschließlich die Relativbewegung zwischen dem Haltevorsprung und der Sperrklinke, d.h. es kann auch sein, dass die Sperrklinke am Energiespeicher und der Haltevorsprung an der Tragstruktur vorgesehen ist. Aufgrund des Hintergreifens des Haltevorsprungs durch die Sperrklinke ergibt sich eine sichere, formschlüssige Verbindung zwischen dem Energiespeicher und dem Fahrzeugrahmen. Ein Auswechseln des Energiespeichers ist auf einfache und schnelle Weise möglich, da lediglich die Sperrklinke zu verschwenken ist.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Schwenkachse der Sperrklinke außerhalb der Bewegungsbahn des Haltevorsprungs angeordnet und bezüglich der Endposition des Haltevorsprungs zurückversetzt, d.h. in Bewegungsrichtung des Haltevorsprungs gesehen hinter der Endposition angeordnet. Somit kann der Haltevorsprung an der Sperrklinke vorbeibewegt werden und die Sperrklinke kann in der entsprechenden Schwenkstellung den Haltevorsprung hintergreifen, wenn sich dieser an der Endposition befindet.
Die Sperrklinke kann einen Stützabschnitt aufweisen, der an dem Haltevorsprung anliegt, wenn sich der Haltevorsprung in der Endposition befindet und die Sperrklinke sich in der Sperrstellung befindet, wobei der Abstand des Stützabschnitts von der Schwenkachse der Sperrklinke grö- ßer ist als die Tiefe des Haltevorsprungs, d.h. als der Abstand der Spitze des Haltevorsprungs von dem Ansatz des Haltevorsprungs an dem Energiespeicher bzw. der Tragstruktur. Somit ist der Schwenkradius der Sperrklinke relativ groß, wodurch aufgrund des Hebeleffekts ein effektives und zuverlässiges Sperren ermöglicht wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Sperrklinke einen Stützabschnitt aufweisen, der an dem Haltevorsprung anliegt, wenn sich der Haltevorsprung in der Endposition befindet und die Sperrklinke sich in der Sperrstellung befindet, wobei der Stützabschnitt bezüglich der Schwenkachse der Sperrklinke im Wesentlichen tangential ausgerichtet ist, d.h. im Wesentlichen der Tangente an einer Kreisbahn um die Schwenkachse folgend. Bei einer derartigen tangentialen Ausrichtung des Stützabschnitts ist lediglich ein minimaler Hub über die Endposition hinaus erforderlich, um die Sperrklinke in die Freigabesteilung zurückzuschwenken. Vorzugsweise ist der Stützabschnitt konvex gekrümmt, um ein Vorbeibewegen der Sperrklinke am Haltevorsprung beim Schwenken aus der hintergreifenden Stellung zu ermöglichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Haltevor- sprung (insbesondere die mit der Sperrklinke zusammenwirkende Fläche) relativ zu seiner Bewegungsbahn schräg ausgerichtet. Eine derartige schräge Ausrichtung unterstützt eine verkeilende Wirkung der Sperrklinke. Vorzugsweise ist die Sperrklinke in die Sperrstellung vorgespannt. Dadurch kann ein selbsttätiges Einrasten des Energiespeichers bei dessen Positionierung an der Tragstruktur erfolgen.
Weiterhin kann an dem Haltevorsprung eine Auflaufschräge zum tempo- rären Zurückdrängen der Sperrklinke in die Freigabesteilung vorgesehen sein. Eine derartige Auflauf schräge, welche vorzugsweise vollständig um eine Stirnseite des Energiespeichers umläuft, erleichtert das Einführen des Energiespeichers in seine Halterung, indem sie ein leichteres Wegdrücken der Sperrklinke in die Freigabesteilung beim Vorbeibewegen des Haltevorsprungs an der Sperrklinke ermöglicht. Darüber hinaus kann eine Auflaufschräge auch allgemein als Einführhilfe dienen, wenn der Energiespeicher beispielsweise in einem Aufnahmeraum unterzubringen ist. Die Befestigungsvorrichtung kann eine Entriegelungseinrichtung umfassen, mittels derer die Sperrklinke in die Freigabesteilung schwenkbar ist. Vorzugsweise ist die Entriegelungseinrichtung derart gestaltet, dass ein Verschwenken der Sperrklinke in die Freigabesteilung von einem Ort aus möglich ist, welcher außerhalb der Bewegungsbahn des Haltevorsprungs liegt. Nach einem Betätigen der Entriegelungseinrichtung ist somit ein ungehindertes Vorbeibewegen des Haltevorsprungs an der Sperrklinke möglich.
Die Entriegelungseinrichtung kann einen schwenkbaren Hebel umfassen, welcher bei einem Emporschwenken eines Hebelarms die Sperrklinke in die Freigabesteilung schwenkt. Ein Zurückschwenken der Sperrklinke kann prinzipiell aufgrund der Schwerkraft selbsttätig erfolgen, wodurch die Bedienung weiter vereinfacht wird. Die Entriegelungseinrichtung kann ferner einen geradlinig versetzbaren Keil mit einer Schrägfläche umfassen, welcher dazu ausgebildet ist, bei einer Entriegelungsbewegung mittels der Schrägfläche gegen einen Klinkenarm der Sperrklinke zu drücken und die Sperrklinke dadurch in die Freigabesteilung zu schwenken. Die Betätigung der
Entriegelungseinrichtung kann auf diese Weise besonders einfach gestaltet werden.
Die Schrägfläche des Keils kann insbesondere mit einer an dem Klinkenarm drehbar gelagerten Andrückrolle zusammenwirken. Eine derartige Andrückrolle vermindert den Reibungswiderstand und ermöglicht so eine leichtere Betätigung der Entriegelungseinrichtung.
Die Befestigungsvorrichtung kann weiterhin einen Sensor zum Erfassen der Schwenkstellung der Sperrklinke umfassen. Gemäß einer Ausführungsform ist als Sensor ein Mikroschalter vorgesehen, welcher das Erreichen der Freigabestellung und/ oder der Sperrstellung der Sperrklinke anzeigt. Auf diese Weise kann ein Verifizieren der Verriegelung zwischen dem Energiespeicher und dem Fahrzeug erfolgen, was insbesondere aus Sicherheitsgründen wünschenswert sein kann.
Die Erfindung betrifft ferner ein Befestigungssystem mit wenigstens einer Befestigungsvorrichtung wie vorstehend erläutert und mit einer Tragstruktur, die einen Aufnahmeraum für einen elektrischen Energiespeicher bildet. Die Sperrklinke der Befestigungsvorrichtung kann dabei insbesondere an einem Seitenabschnitt der Tragstruktur vorgesehen sein.
Das Befestigungssystem kann mehrere Befestigungsvorrichtungen umfassen, wobei wenigstens zwei Sperrklinken an einander gegenüberliegenden Seitenabschnitten der Tragstruktur vorgesehen sind. Die Sperrklinken sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Energiespeicher ausschließlich durch die Sperrklinken in dem Aufnahmeraum gehalten wird. Zusätzliche Halterungsmaßnahmen sind somit nicht erforderlich, so dass eine besonders einfache Konstruktion ermöglicht wird.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann in der Gebrauchslage der Tragstruktur der Aufnahmeraum nach unten geöffnet sein. Zum Befestigen des Energiespeichers an der Tragstruktur wird dieser von unten in den Aufnahmeraum hineinbewegt. Dies kann z.B. mittels einer geeigneten Hubvorrichtung erfolgen. An der Tragstruktur kann ferner wenigstens ein, insbesondere oberer, Anschlag für den Energiespeicher vorgesehen sein, wobei die jeweilige Sperrklinke derart angeordnet ist, dass der Energiespeicher an dem An- schlag anliegt, wenn die Sperrklinke in der Sperrstellung den Haltevor- sprung hintergreift. Der Energiespeicher ist bei dieser Ausgestaltung nach dem Befestigungsvorgang zwischen dem oberen Anschlag und einem Stützabschnitt der Sperrklinke eingeklemmt, so dass eine sichere Befestigung des Energiespeichers gewährleistet ist und insbesondere ein uner- wünschtes Spiel vermieden wird.
An dem Anschlag kann ein elastisch verformbares Dämpfungselement vorgesehen sein, um unerwünschte Geräusche und Schwingungen zu verringern.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Energiespeichersystem für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem elektrischen Energiespeicher und mit mehreren Befestigungsvorrichtungen der erläuterten Art, um den Energiespeicher an einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs zu befestigen.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, an wel- eher ein elektrischer Energiespeicher mittels einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung befestigt ist. Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Teilansicht der Anordnung gemäß Fig. 1, welche eine Sperrklinke der Befestigungsvorrichtung genauer darstellt. Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung der Anordnung gemäß Fig. 2.
Fig. 4 zeigt eine Ansicht eines Energiespeichers von unten, welche dessen Befestigung an einer Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mittels mehrerer Befestigungsvorrichtungen gemäß Fig. 2 verdeutlicht.
Fig. 5 bis 8 zeigen verschiedene Phasen des Einführens eines
Energiespeichers in einen durch die Tragstruktur ge- bildeten Aufnahmehohlraum.
Fig. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Befestigungsvorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 10 zeigt eine Seitenansicht der Befestigungsvorrichtung gemäß Fig. 9.
Gemäß Fig. 1 ist ein elektrischer Energiespeicher 13, bei dem es sich bei- spielsweise um eine wiederaufladbare Batterie handeln kann, an einer Tragstruktur 1 1 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs befestigt. Die Tragstruktur 1 1 bildet dabei einen nach unten geöffneten Aufnahmeraum für den Energiespeicher 13, in welchen dieser in einer Einführrichtung E einführbar ist. Der Energiespeicher 13 weist ein im Wesentlichen quaderförmiges Gehäuse 15 auf, an welchem ein umlaufender Haltevor- sprung 17 ausgebildet ist. Der Energiespeicher 13 liegt an einer oberen Anschlagfläche 21 der Tragstruktur 1 1 an, wobei elastische Dämpfungselemente 23 an der Anschlagfläche 21 vorgesehen sind, um Geräusche und Schwingungen zu verringern.
Nach unten ist der Energiespeicher 13 durch eine Anordnung von Sperrklinken 19 gesichert, welche sich in dem Haltevorsprung 17 verkeilen. Die Sperrklinken 19 sind gemäß Fig. 2 jeweils um eine quer zu der Einführrichtung E verlaufende Schwenkachse S verschwenkbar in der Tragstruk- tur 1 1 gelagert und weisen einen ersten Klinkenarm 25 sowie einen zweiten Klinkenarm 26 auf. Sie sind im Querschnitt keilförmig und weisen einen oberen, bezogen auf die Schwenkachse S konvex gewölbten Stützabschnitt 27 auf. Der Abstand A des Stützabschnitts 27 von der Schwenkachse S ist dabei größer als die Tiefe T des Haltevorsprungs 17.
Der Haltevorsprung 17 ist im Querschnitt dreieckförmig und weist eine auf die Einführrichtung E bezogen vordere Schrägfläche 29 und eine hintere Schrägfläche 31 auf. Die hintere Schrägfläche 31 ist derart geformt, dass sie bezogen auf die Schwenkachse S tangential zu dem Stützab- schnitt 27 der Sperrklinke 19 verläuft. Ein Keil 33 mit einer Schrägfläche 34 ist parallel zu der Einführrichtung E verschiebbar in der Tragstruktur 1 1 gelagert und kann bei einer Verschiebung mit der Schrägfläche 34 derart auf den ersten Klinkenarm 25 der Sperrklinke 19 drücken, dass diese von der in Fig. 1 und 2 dargestellten Sperrstellung im Bild nach links in eine Freigabestellung geschwenkt wird.
In der perspektivischen Darstellung der Sperrklinke 19 gemäß Fig. 3 ist eine Andrückrolle 35 erkennbar, welche am Ende des ersten Klinkenarms 25 vorgesehen ist, um den Reibungswiderstand zwischen dem ersten Klinkenarm 25 und der Schrägfläche 34 des Keils 33 zu verringern. Fig. 4 zeigt beispielhaft eine Anordnung von acht Befestigungsvorrichtungen wie vorstehend beschrieben, welche jeweils an gegenüberliegenden Seiten des Aufnahmehohlraums vorgesehen sind und welche dazu dienen, den Energiespeicher ohne Verwendung zusätzlicher Halterungen in dem Aufnahmeraum zu fixieren.
Das Befestigen eines Energiespeichers 13 in einem durch die Tragstruktur 1 1 gebildeten Aufnahmeraum wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 8 näher erläutert. Der Energiespeicher 13 wird zunächst grob vorpositioniert und mittels einer nicht dargestellten Hubvorrichtung, beispielsweise einem angetriebenen Hubtisch, entlang der Einführrichtung E bewegt. Sofern der Energiespeicher 13 dabei nicht exakt mit der Einführöffnung des Aufnahmeraums fluchtet, gelangt die vordere Schrägfläche 29 des Haltevorsprungs 17 an die Begrenzung des Aufnahmeraums, wodurch der Energiespeicher 13 zentrierend bewegt wird, was in Fig. 5 durch einen Pfeil dargestellt ist. Um ein leichteres Zentrieren des Energiespeichers 13 zu gewährleisten, kann dieser auf einer reibungsmindernden Auflage der Hubvorrichtung oder schwimmend gelagert sein.
Bei einem Weiterbewegen des Energiespeichers 13 entlang der Einführrichtung E beschreibt der Haltevorsprung 17 eine parallel zur Einführrichtung E verlaufende Bewegungsbahn B, weshalb die vordere Schrägfläche 29 in Kontakt mit dem zweiten Klinkenarm 26 der Sperrklinke 19 gerät, falls diese sich in der Sperrstellung befindet. Der zweite Klinkenarm 26 wird in der Folge wie in Fig. 6 dargestellt nach links verschwenkt, wodurch sich die Sperrklinke 19 in die in Fig. 7 dargestellte Freigabestellung bewegt, in welcher sie sich außerhalb der Bewegungsbahn B des Haltevorsprungs 17 befindet. Der Energiespeicher 13 wird dann solange entlang der Einführrichtung E weiterbewegt, bis er an der oberen Anschlagfläche 21 der Tragstruktur 1 1 anschlägt.
Die Bewegungsbahn B ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel geradlinig. Sie kann bei anderen Ausgestaltungen der Erfindung jedoch auch eine Krümmung aufweisen und insbesondere kreisförmig sein.
Der Haltevorsprung 17 ist derart angeordnet und dimensioniert, dass sich gleichzeitig mit dem Anschlagen des Energiespeichers 13 an der oberen Anschlagfläche 21 die vordere Schrägfläche 29 des Haltevorsprungs 17 ausreichend weit an der Sperrklinke 19 vorbei bewegt hat, dass diese aufgrund einer Federvorspannung wieder zurück in die Sperrstellung schwenken kann, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. In dieser Stellung ist der Energiespeicher 13 zwischen den Dämpfungselementen 23 und dem Stützabschnitt 27 der Sperrklinke 19 eingekeilt, weshalb eine sichere Befestigung des Energiespeichers 13 am Fahrzeug gewährleistet ist. Ein in Fig. 8 lediglich schematisch dargestellter Mikroschalter 37 detektiert dabei das Erreichen der Sperrstellung durch die Sperrklinke 19 und meldet diesen Zustand an eine nicht dargestellte Steuereinrichtung des Fahrzeugs.
Die Fig. 9 und 10 zeigen eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung, wobei zum Entriegeln der Sperrklinke 19' ein zusätzlicher Betätigungshebel 39 vorgesehen ist, der durch die Hubvorrichtung 41 betätigbar ist. Gemäß Fig. 10 drückt ein Vorsprung 43 der Hubvorrichtung 41 beim Anheben des Energiespeichers 13 auf den Betätigungshebel 39 und drückt dabei die Sperrklinke 19' in die Freigabestellung. Der derart vom Fahrzeug gelöste Energiespeicher 13 gelangt dabei auf die Auflagefläche der Hubvorrichtung 41 und kann anschließend abgesenkt und entfernt werden. Das Befestigen eines neuen Ener- giespeichers 13 erfolgt wie vorstehend beschrieben, wobei die Schritte in der umgekehrten Reihenfolge durchgeführt werden.
Insgesamt ermöglicht eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung einen schnellen und einfachen Batteriewechsel bei Kraftfahrzeugen mit elektrischem Antriebsmotor, wobei insbesondere verschleißbedingte Beeinträchtigungen der Halterung vermieden werden.
Bezugszeichenliste
1 1 Tragstruktur
13 Energiespeicher
17 Haltevorsprung
19, 19' Sperrklinke
21 Anschlagfläche
23 Dämpfungselement
25 erster Klinkenarm
26 zweiter Klinkenarm
27 Stützabschnitt
29 vordere Schrägfläche
31 hintere Schrägfläche
33 Keil
34 Schrägfläche
35 Andrückrolle
37 Mikro Schalter
39 Betätigungshebel
41 Hubvorrichtung
43 Vorsprung
E Einführrichtung
B Bewegungsbahn
S Schwenkachse
A Abstand
T Tiefe

Claims

Patentansprüche
Befestigungsvorrichtung zum lösbaren Befestigen eines elektrischen Energiespeichers ( 13) an einer Tragstruktur ( 1 1) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs oder Elektrofahrzeugs, mit einem Haltevorsprung ( 17) und einer Sperrklinke ( 19, 19'), die an dem Energiespeicher ( 13) und an der Tragstruktur ( 1 1) vorgesehen sind oder umgekehrt, wobei zum Befestigen des Energiespeichers ( 13) an der Tragstruktur ( 1 1) eine Relativbewegung des Halte- vorsprungs ( 17) zu der Sperrklinke ( 19) entlang einer Bewegungsbahn (B) in Richtung einer Endposition vorgesehen ist, wobei die Sperrklinke ( 19, 19') derart um eine Schwenkachse (S) zwischen einer Freigabesteilung und einer Sperrstellung verschwenkbar ist, dass die Sperrklinke ( 19, 19') sich in der Freigabesteilung außerhalb der Bewegungsbahn des Haltevorsprungs ( 17) befindet und dass die Sperrklinke ( 19, 19') in der Sperrstellung in die Bewegungsbahn des Haltevorsprungs ( 17) hineinragt und dort, wenn sich der Haltevorsprung ( 17) in der Endposition befindet, den Haltevorsprung ( 17) hintergreift.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
wobei die Schwenkachse (S) der Sperrklinke ( 19, 19') außerhalb der Bewegungsbahn (B) des Haltevorsprungs ( 17) angeordnet und bezüglich der Endposition des Haltevorsprungs ( 17) zurückversetzt ist.
3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Sperrklinke ( 19, 19') einen Stützabschnitt (27) aufweist, der an dem Haltevorsprung ( 17) anliegt, wenn sich der Haltevorsprung ( 17) in der Endposition befindet und die Sperrklinke ( 19, 19') sich in der Sperrstellung befindet, wobei der Abstand (A) des Stützabschnitts (27) von der Schwenkachse (S) der Sperrklinke ( 19, 19') größer ist als die Tiefe (T) des Haltevorsprungs ( 17).
4. Befestigungsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Sperrklinke ( 19, 19') einen Stützabschnitt (27) aufweist, der an dem Haltevorsprung ( 17) anliegt, wenn sich der Haltevorsprung ( 17) in der Endposition befindet und die Sperrklinke ( 19, 19') sich in der Sperrstellung befindet, wobei der Stützabschnitt (27) bezüglich der Schwenkachse (S) der Sperrklinke ( 19, 19') im Wesentlichen tangential ausgerichtet ist.
5. Befestigungsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei der Haltevorsprung ( 17) relativ zu seiner Bewegungsbahn (B) schräg ausgerichtet ist.
6. Befestigungsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Sperrklinke ( 19, 19') in die Sperrstellung vorgespannt ist.
7. Befestigungsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei an dem Haltevorsprung ( 17) eine Auflaufschräge (29) zum temporären Zurückdrängen der Sperrklinke ( 19, 19') in die Freigabestellung vorgesehen ist.
8. Befestigungsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Befestigungsvorrichtung eine Entriegelungseinrichtung (33, 39) umfasst, mittels derer die Sperrklinke ( 19, 19') in die Freigabestellung schwenkbar ist.
9. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 8,
wobei die Entriegelungseinrichtung einen schwenkbaren Hebel (39) umfasst, welcher bei einem Emporschwenken eines Hebelarms die Sperrklinke ( 19') in die Freigabestellung schwenkt.
10. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 8,
wobei die Entriegelungseinrichtung einen geradlinig versetzbaren Keil (33) mit einer Schrägfläche (34) umfasst, welcher dazu ausgebildet ist, bei einer Entrieglungsbewegung mittels der Schrägfläche (34) gegen einen Klinkenarm (25) der Sperrklinke zu drücken und die Sperrklinke dadurch in die Freigabestellung zu schwenken.
1 1. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 10,
wobei die Schrägfläche (34) des Keils (33) mit einer an dem Klinkenarm (25) drehbar gelagerten Andrückrolle (35) zusammenwirkt. Befestigungsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Befestigungsvorrichtung einen Sensor (37) zum Erfassen der Schwenkstellung der Sperrklinke ( 19, 19') umfasst.
Befestigungssystem mit wenigstens einer Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einer Tragstruktur ( 1 1), die einen Aufnahmeraum für einen elektrischen Ener giespeicher ( 13) bildet.
Befestigungssystem nach Anspruch 13,
wobei das Befestigungssystem mehrere Befestigungsvorrichtungen umfasst, wobei wenigstens zwei Sperrklinken ( 19, 19') an einander gegenüberliegenden Seitenabschnitten der Tragstruktur ( 1 1) vorgesehen sind.
Befestigungssystem nach Anspruch 13 oder 14,
wobei an der Tragstruktur ( 1 1) wenigstens ein, insbesondere oberer, Anschlag (21) für den Energiespeicher ( 13) vorgesehen ist, wobei die jeweilige Sperrklinke ( 19, 19') derart angeordnet ist, dass der Energiespeicher ( 13) an dem Anschlag (21) anliegt, wenn die Sperrklinke ( 19, 19') in der Sperrstellung den Haltevorsprung ( 17) hintergreift.
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