Befestigungsanordnung an einem Batteriegehäuse und Batteriegehäuse mit einer derartigen

Befestigungsanordnung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung einer Oberschale oder eines Deckels an einer Unterschale eines Batteriegehäuses nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 1 1 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein Batteriegehäuse, insbesondere einer Hochvoltbatterie eines Fahrzeugs, mit einer derartigen

Befestigungsanordnung.

Die DE 10 2012 004 135 A1 beschreibt eine Befestigungsanordnung der gattungsgemäßen Art, wobei eine Oberschale und eine Unterschale eines Batteriekastens einer Traktionsbatterie jeweils an einem umlaufenden Randbereich zueinander korrespondierend einen Auflageflansch ausbilden. Die Auflageflansche liegen unter Vermittlung einer Dichtung aufeinander und sind mittels einer Vielzahl Befestigungsklammern aus beispielsweise Federstahl untereinander verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine im Hinblick auf den Stand der Technik alternative

Befestigungsanordnung zu schaffen, welche aufwandsreduziert ist und eine sichere

Befestigung einer Oberschale oder eines Deckels an einer Unterschale eines Batteriegehäuses gewährleistet. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein Batteriegehäuse, insbesondere einer Hochvoltbatterie eines Fahrzeugs, mit einer derartigen Befestigungsanordnung zur Verfügung zu stellen.

Ausgehend von einer Anordnung zur Befestigung einer Oberschale oder eines Deckels an einer Unterschale eines Batteriegehäuses, mit zumindest einem Befestigungselement, mittels dem im Bereich zueinander korrespondierender und übereinander gelegter Auflageflansche die

Oberschale oder der Deckel mit der Unterschale kraftschlüssig verbunden oder verbindbar ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass das zumindest eine Befestigungselement durch ein zumindest abschnittsweise im Querschnitt U-profilförmig ausgebildetes Schienenelement gebildet ist, welches Schienenelement einen Steg sowie einen Ober- und einen Untergurt aufweist und von der Stirnkante der übereinander gelegten Auflageflansche her auf diese aufgeschoben oder aufschiebbar und infolge einer nachgeschalteten Bewegung in Längsrichtung der Auflageflansche mit denselben zumindest kraftschlüssig verbunden oder verbindbar ist.

Durch diese Maßnahme ist eine schnelle und sichere sowie dichte Verbindung zwischen der Oberschale oder dem Deckel und der Unterschale eines Batteriegehäuses ermöglicht. Im Hinblick auf ein Batteriegehäuse beispielsweise einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs, welches Batteriegehäuse im Allgemeinen einen quader- oder würfelförmigen Hohlkörper zur Aufnahme von Batteriemodulen mit Batteriezellen ausbildet, ergeben sich hierdurch vier Randabschnitte von vorzugsweise umlaufenden Auflageflanschen der Oberschale oder des Deckels und der Unterschale des Batteriegehäuses, woraus gemäß einer besonders einfachen und kostengünstigen Ausführungsform der Erfindung maximal vier derartige Schienenelemente resultieren, die sich jeweils über annähern den gesamten Verlauf eines Randabschnitts erstrecken können. Eine Vielzahl von Befestigungselementen, wie sie nach dem Stand der Technik favorisiert wird, ist vorliegend entbehrlich.

Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.

Eine besonders funktionssichere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch, dass das Schienenelement im Bereich des Ober- und/oder Untergurts zumindest eine zur besagten Stirnkante hin offene Aussparung aufweist, die seitlich vom Ober- oder Untergurt eingefasst ist, wobei der Aussparung eine Erhebung im unmittelbar benachbarten Auflageflansch derart zugeordnet ist, dass infolge Aufschieben des Schienenelements auf die Auflageflansche das Schienenelement eine Vormontagelage einnimmt, indem die Erhebung von der Aussparung aufgenommen ist/wird, und dass infolge der nachgeschalteten Bewegung des

Schienenelements in Längsrichtung der Auflageflansche die Erhebung in einer

Endmontagelage des Schienenelements unterhalb des Ober- oder Untergurts positioniert ist/wird. Die besagte Erhebung kann beispielsweise durch eine Einprägung, Sicke oder Wulst gebildet sein. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Erhebung derart mit Übermaß in der Höhe ausgebildet, dass das Schienenelement in der besagten Endmontagelage unter Vorspannung mit den Auflageflanschen verbunden ist, woraus eine besonders fester und dichter Fügeverbund resultiert. Um die Verschiebebewegung des Schienenelements

insbesondere in Längsrichtung der Auflageflansche zu erleichtern, bildet die Erhebung des betreffenden Auflageflansches zumindest in besagter Verschieberichtung längs der

Auflageflansche eine Rampe aus. Wie die Erfindung weiter vorsieht, ist das Schienenelement in der besagten Endmontagelage vorteilhaft gegen eine Bewegung des Schienenelements quer zur Längserstreckung der Auflageflansche gesichert. Die besagte Sicherung gegen eine Bewegung des Schienenelements quer zur Längserstreckung der Auflageflansche ist bevorzugt durch einen Fortsatz bewirkt, der im Querschnitt des Ober- oder Untergurtes gesehen am oder nahe des freien Endes desselben angeordnet und zum unmittelbar benachbarten, die Erhebung aufweisenden Auflageflansch hin gerichtet ist. Der besagte Fortsatz kann durch eine

Einprägung, Sicke oder sonstige Erhebung, wie beispielsweise eine Wulst, am oder nahe des freien Endes des Ober- oder Untergurtes oder durch eine Abstellung des freien Endes des Ober- oder Untergurtes gebildet sein. Hierdurch ist das Schienenelement gegen

unbeabsichtigtes, insbesondere selbständiges Lösen infolge beispielsweise im Fahrbetrieb eines Fahrzeugs zu verzeichnender Schwingungen wirkungsvoll gesichert. Um die Sicherheit gegen unbeabsichtigtes, insbesondere selbständiges Lösen des Schienenelements noch weiter zu erhöhen, ist das Schienenelement in der besagten Endmontagelage bevorzugt auch gegen eine Bewegung des Schienenelements in Längsrichtung der Auflageflansche gesichert. Eine derartige Sicherung ist weiter bevorzugt durch zumindest ein lösbares, mechanisches

Befestigungsmittel bewirkt, welches beispielsweise durch eine Schraube, einen Stift, einen Splint oder dgl. mehr gebildet ist und das Schienenelement mit der Oberschale oder dem Deckel und/oder der Unterschale verbindet.

Die Erfindung betrifft auch ein Batteriegehäuse mit einer Befestigungsanordnung der vorbeschriebenen Art, wobei das Batteriegehäuse wie bereits oben angedeutet ein

Batteriegehäuse einer Hochvoltbatterie eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, sein kann.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:

Fig. 1 äußerst schematisch ein mit einer Traktionsbatterie ausgestattetes Fahrzeug,

Fig. 2 eine perspektivische Seitenansicht eines Batteriegehäuses besagter Traktionsbatterie nach Fig. 1 , welches Batteriegehäuse durch eine Unterschale und eine Oberschale bzw. einen Deckel gebildet ist und die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung aufweist, Fig. 3 die Einzelheit Z nach Fig. 1 mit der Darstellung eines erfindungswesentlichen

Befestigungselements zur Befestigung der Oberschale bzw. des Deckels an der

Unterschale in einer Vormontagelage,

Fig. 4 die Einzelheit Z ^' nach Fig. 1 mit der Darstellung des besagten Befestigungselements in einer Endmontagelage, Fig. 5 eine perspektivische Seitenansicht auf eine weiter fortgebildete Befestigungsanordnung, Fig. 6 eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung in einer perspektivischen Aufsicht mit der Darstellung des erfindungswesentlichen

Befestigungselements in der Vormontagelage,

Fig. 7 den Schnitt„I-I" nach Fig. 6,

Fig. 8 das Befestigungselement nach Fig. 6 und 7 in der Endmontagelage,

Fig. 9 den Schnitt„II-II" nach Fig. 8, und

Fig. 10 den Schnitt„III-III" nach Fig. 8.

Fig. 1 zeigt zunächst ein Fahrzeug 1 , vorliegend einen Personenkraftwagen, mit einem

Elektromotor 2 als Antriebsmotor und einer eine Traktions- bzw. Hochvoltbatterie ausbildenden Batteriebaugruppe 3. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel handelt sich somit um ein rein elektrisch betriebenes Fahrzeug 1 . Durch die Erfindung mit erfasst ist insbesondere auch ein sogenanntes Hybridfahrzeug, welches neben einem oder mehreren Elektromoren 2 auch einen Verbrennungsmotor aufweist (nicht zeichnerisch dargestellt). Herkömmlich sind ein, zwei oder mehr Batteriezellen in zumindest einem Modulgehäuse zu einem nicht zeichnerisch

dargestellten Batteriemodul zusammengefasst. Ein, zwei oder mehrere derartige

Batteriemodule sind in einem in Fig. 2 dargestellten Batteriegehäuse 4 angeordnet. Das in Fig. 2 nur teilweise dargestellte Batteriegehäuse 4 weist eine Unterschale 5 auf, auf welcher das oder die Batteriemodul/e abgestellt sind. Der Unterschale 5 ist vorliegend eine das

Batteriegehäuse 4 verschließende Oberschale 6 zugeordnet, welche von oben auf die

Unterschale 5 aufgesetzt und mit derselben verbunden ist/wird. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf besagte Oberschale 6, sondern erfasst selbstverständlich auch einen nicht zeichnerisch dargestellten Deckel, der eine von der Oberschale 6 abweichende Gestalt aufweist, beispielsweise plan ausgebildet ist. Die Unter- und Oberschale 5, 6 bestehen bevorzugt aus einem Kunststoff, aus einem faser- und/oder mittels Einleger verstärkten

Kunststoff oder aus einem Metall.

Das Batteriegehäuse 4 bildet einen quader- oder würfelförmigen Hohlkörper zur Aufnahme besagter Batteriemodule aus. Die Unterschale 5 und die Oberschale 6 des Batteriegehäuses 4 weisen jeweils einen nach außen abgestellten, bevorzugt umlaufenden Auflageflansch 7, 8 auf. Die Auflageflansche 7, 8 sind im Zusammenbau gegebenenfalls unter Vermittlung einer nicht zeichnerisch dargestellte Ringdichtung übereinander gelegt und unter Zuhilfenahme von separat hergestellten Befestigungselementen untereinander kraftschlüssig dicht verbunden. Aufgrund der quader- oder würfelförmigen Ausbildung des Batteriegehäuses 4 ergeben sich im Bereich der Auflageflansche 7, 8 vier Randabschnitte 9, 10, von denen in Fig. 2 zwei Randabschnitte 9, 10 ersichtlich sind. Lediglich beispielgebend ist jedem Randabschnitt 9, 10 je ein Befestigungselement zugeordnet.

Ausführungsvariante 1 (Fig. 2-5):

Gemäß einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung ist ein jedes Befestigungselement durch ein im Querschnitt U-profilförmiges Schienenelement 1 1 gebildet, welches einen Steg 12 sowie einen Obergurt 13 und einen Untergurt 14 aufweist (vgl. hierzu beispielgebend auch Fig. 10, welche eine zweite, weiter unten beschriebene Ausführungsvariante der Erfindung betrifft). Im montierten Zustand des Schienenelements 1 1 werden die übereinander respektive unmittelbar oder mittelbar über besagte Ringdichtung aufeinandergelegten Auflageflansche 7, 8 von Obergurt 13 und Untergurt 14 sozusagen klammerartig umfasst, wobei sich das

Schienenelement 1 1 mittels des Steges 12 an der Stirnkante 15 der Auflageflansche 7, 8 abstützt. Das Schienenelement 1 1 ist demnach von der besagten Stirnkante 15 her, d.h. quer zur Längserstreckung der Auflageflansche 7, 8 auf dieselben aufgeschoben.

Das Schienenelement 1 1 ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Stanzteil ausgebildet und besteht weiter bevorzugt aus Metallblech, insbesondere Stahlblech. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf einen metallenen Werkstoff, sondern erfasst auch ein Schienenelement 1 1 , welches beispielsweise aus einem Kunststoff, aus einem faser- oder anderweitig verstärkten Kunststoff oder aus einem sonstigen an sich bekannten, geeigneten Werkstoff, insbesondere Verbundwerkstoff besteht (nicht zeichnerisch dargestellt).

Der Obergurt 13 des Schienenelements 1 1 weist eine Mehrzahl zur besagten Stirnkante 15 hin offene Aussparungen 16 auf, die seitlich vom Obergurt 13 respektive Material desselben eingefasst sind. Es ist sozusagen eine kammartige Struktur des Obergurts 13 mit zueinander beabstandet angeordneten Zähnen ausgebildet. Einer jeden Aussparung 16 ist am

Auflageflansch 8 der Oberschale 6 eine zum Obergurt 13 gerichtete Erhebung 17 zugeordnet, welche während des Aufschiebens des Schienenelements 1 1 auf die Auflageflansche 7, 8 von der betreffenden Aussparung 16 aufgenommen wird. Hierdurch ergibt sich eine

Vormontagelage 18 des Schienenelements 1 1 , welche in Fig. 3 ersichtlich ist. Die Erhebung 17 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch eine Einprägung gebildet. Alternativ kann diese beispielsweise auch durch eine Sicke im Schienenelement 1 1 oder durch eine Wulst bzw. noppenartige Erhebung 17 gebildet sein (nicht zeichnerisch dargestellt).

Ausgehend von der besagten Vormontagelage 18 des Schienenelements 1 1 ist dasselbe durch eine nachgeschalte Bewegung in Längsrichtung der Auflageflansche 7, 8 in eine Endmontagelage 19 überführbar, wodurch die Erhebung 17 unterhalb eines die jeweilige Aussparung 16 einfassenden Materialabschnitts respektive Zahns des Obergurts 1 positioniert und geklemmt ist (vgl. insbes. Fig. 2 und 4). Besagte Klemmung resultiert aus einer Ausbildung der Erhebung 17 mit Übermaß in der Höhe, indem das Schienenelement 1 1 in seiner

Endmontagelege 19 auf das höchste Maß der Erhebung 17 geführt wird und so unter

Vorspannung mit den Auflageflanschen 7, 8 verbunden ist.

Wie insbesondere der Fig. 3 zu entnehmen ist, bilden die Erhebungen 17 in Verschieberichtung längs der Auflageflansche 7, 8 eine Rampe 20 aus. Hierdurch ist die besagte

Verschiebebewegung bzw. das Überführen der Erhebungen 17 unter den die Aussparung 16 einfassenden Materialabschnitt respektive Zahn des Obergurts 1 erleichtert.

Wie den Fig. 3 und 4 noch zu entnehmen ist, ist das Schienenelement 1 1 in seiner

Endmontagelage 19 gegen eine Bewegung quer zur Längserstreckung der Auflageflansche 7, 8 gesichert. Diese Sicherung ist durch einen Fortsatz 21 nahe des im Querschnitt gesehen freien Endes 22 des Obergurtes 13 bzw. des Zahnes des Schienenelements 1 1 bewirkt, welcher Fortsatz 21 zum Auflageflansch 8 der Oberschale 6 hin gerichtet ist (Fig. 4). Vorliegend ist der besagte Fortsatz 21 lediglich beispielgebend durch eine Einprägung im Obergurt 13 bzw. in dessen Zahn gebildet. Demgegenüber kann der Fortsatz 21 beispielsweise auch durch eine sickenförmige Ausbildung des Obergurtes 13, durch eine Wulst bzw. noppenartige Erhebung oder dgl. mehr gebildet sein (nicht zeichnerisch dargestellt). Das Schienenelement 1 1 ist demnach in seiner Endmontagelage 19 durch den Fortsatz 21 an einer Querbewegung von den Auflageflanschen 7, 8 weg gehindert, da sich in diesem Fall der Fortsatz 21 an der Erhebung 17 abstützt bzw. abstützen würde.

Darüber hinaus ist das Schienenelement 1 1 in seiner Endmontagelage 19 gegen eine

Bewegung in Längsrichtung der Auflageflansche 7, 8 gesichert. Diese Sicherung wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch ein lösbares, mechanisches Befestigungsmittel 23 bewirkt, welches vorliegend durch einen Sicherungs-Stift gebildet ist, der quer zur Längserstreckung der Auflageflansche 7, 8 eine erste Bohrung 24 in einem parallel zum Steg 12 angeordneten Flansch 25 des Schienenelements 1 1 durchsetzt und in eine korrespondierende zweite

Bohrung 26 der Oberschale 6 eingreift. Der besagte Stift kann dazu beispielsweise nicht zeichnerisch dargestellte Verrastungsmittel aufweisen, wodurch ein unbeabsichtigtes Lösens desselben verhindert ist. Alternativ kann das Befestigungsmittel 23 auch durch eine Schraube, einen Splint oder dgl. mehr gebildet sein (nicht zeichnerisch dargestellt). Ausführungsvariante 2 (Fig. 6-10):

Die Fig. 6 bis 10 zeigen eine zweite bevorzugte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Zeichnungsfiguren bezeichnet sind, so dass zu deren Erläuterung auch auf die vorstehende Beschreibung der ersten Ausführungsvariante der Erfindung verwiesen wird.

Diese zweite Ausführungsvariante der Befestigungsanordnung unterscheidet zur

vorbeschriebenen ersten Ausführungsvariante zum einen dahingehend, dass der Fortsatz 21 zur Sicherung des Schienenelements 1 1 in seiner Endmontagelage 19 gegen eine Bewegung quer zur Längserstreckung der Auflageflansche 7, 8 durch eine Abstellung des im Querschnitt gesehen freien Endes 22 des Obergurtes 13 respektive dessen Zahnes bewirkt ist, welche Abstellung zum Auflageflansch 8 der Oberschale 6 hin gerichtet ist (vgl. insbes. Fig. 8 und 10). Zum anderen ist das mechanische Befestigungsmittel 23 zur Sicherung des

Schienenelementes 1 1 in seiner Endmontagelage 19 gegen eine Bewegung in Längsrichtung der Auflageflansche 7, 8 durch eine Befestigungsschraube gebildet, welche in eine

Gewindebohrung 27 des Obergurtes 13 des Schienenelements 1 1 respektive eines Zahnes desselben eingeschraubt ist und mit Vorspannung gegen die Auflageflansche 7, 8 schraubbar ist (vgl. insbes. Fig. 6 und 8).

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten stellen im Wesentlichen auf ein

Schienenelement 1 1 ab, dessen Obergurt 13 kammartig ausgebildet ist und durch die besondere Ausgestaltung des Auflageflansches 8 der Oberschale 6 mit Erhebungen 17 kraftschlüssig mit den Auflageflanschen 7, 8 verbunden oder verbindbar ist. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese konkret beschriebenen Ausführungsvarianten, sondern erfasst auch nicht zeichnerisch dargestellte Ausführungsvarianten, bei denen der Untergurt 14 oder sowohl Obergurt 13 als auch Untergurt 14 im Sinne der Erfindung kammartig ausgebildet sind und dem Untergurt 14 Erhebungen 17 der beschrieben Art an der Unterschale 5 oder sowohl dem Ober- als auch dem Untergurt 13, 14 Erhebungen 17 der beschrieben Art an der Oberschale 6 bzw. der Unterschale 5 zugeordnet sind. Bezugszeichenliste Fahrzeug

Elektromotor

Batteriebaugruppe

Batteriegehäuse

Unterschale

Oberschale

Auflageflansch (Unterschale 5)

Auflageflansch (Oberschale 6)

Randabschnitt

Randabschnitt

Schienenelement

Steg

Obergurt

Untergurt

Stirnkante

Aussparung

Erhebung

Vormontagelage

Endmontagelage

Rampe

Fortsatz

freies Ende (Obergurt 13)

Befestigungsmittel

Bohrung

Flansch

Bohrung

Gewindebohrung