DE102007007956A1

DE102007007956A1 - Befestigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102007007956A1
Application number: DE102007007956A
Authority: DE
Inventors: Gerald Heck; Michael Uckelmann
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-02-17
Filing date: 2007-02-17
Publication date: 2008-08-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbatterie (1) mit einem Batterieträger (2) mit einer Aufstandsfläche (3) für die Batterie (1), mit einer Halteklemme (32) mit einer Gegenschräge (33) zum Erzeugen einer auf die Batterie (1) wirkenden Andruckkraft (45) und mit einer Feststelleinrichtung (12), die die Halteklemme (32) im Feststellzustand mit dem Batterieträger (2) verbindet. Um eine Befestigungsvorrichtung zu schaffen, die mit einfachen Mitteln eine besonders komfortable Montage bzw. Demontage der Batterie bei einem äußerst geringen Montageraumbedarf ermöglicht, ist vorgesehen, dass die Feststelleinrichtung (12) ein Andruckelement (22) mit einer Kontaktzone (25) derart kraftbeaufschlagt, dass sich die Kontaktzone (25) beim Feststellen relativ zum Batterieträger (2) bewegt und dabei mit der Gegenschräge (33) der Halteklemme (32) andruckkrafterzeugend in Anlage kommt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbatterie mit einem Batterieträger mit einer Aufstandsfläche für die Batterie, mit einer Halteklemme mit einer Gegenschräge zum Erzeugen einer auf die Batterie wirkenden Andruckkraft und mit einer Feststelleinrichtung, die die Halteklemme im Feststellzustand mit dem Batterieträger verbindet.
Aus der DE 197 38 024 B4 ist eine derartige Vorrichtung bekannt. Diese Vorrichtung löst die Aufgabe, Batterien aufzunehmen und zu halten, die sich in ihrer Länge nur wenig voneinander unterscheiden. Dazu weist der Batterieträger eine Aufstandsfläche für die Batterie auf, an deren erster kurzer Schmalseite sich eine Halteleiste befindet. Diese hat einen nach innen ragenden Abschnitt, der eine Rippe im Fußbereich der korrespondierenden Schmalseite der Batterie übergreift. An der gegenüberliegenden zweiten Schmalseite der Batterie ist eine entsprechende Rippe ausgebildet, die von einer separaten Halteklemme gehalten wird. Der Batterieträger weist unterhalb der Aufstandsfläche mehrere, entlang einer Geraden und in unterschiedlichen Abständen zu der ersten Schmalseite des Batterieträgers paarweise ausgebildete Taschen mit jeweils einer rampenförmigen Wand auf. Die Halteklemme hat eine mit der jeweiligen Rampe einer Tasche kooperierende Gegenschräge zum Erzeugen einer auf die Batterie wirkenden Andruckkraft (horizontale Haltekraft) auf. Nachdem die Batterie auf die Aufstandsfläche aufgesetzt worden ist, wird die separate Halteklemme zugeführt und mit ihrer Gegenschräge in diejenige Tasche eingesetzt, die der Batterie am nächsten ist. Somit kann die Position der Halteklemme an Batterien unterschiedlicher Länge angepasst werden.
Beim Festziehen einer als Schraube ausgebildeten Feststelleinrichtung wird die Halteklemme unmittelbar in Richtung auf die Aufstandsfläche niedergedrückt, so dass aufgrund der korrespondierenden Rampe/Gegenschräge eine horizontale Kraft die zugewandte Rippe der Batterie festklemmt.
Diese bekannte Vorrichtung ist in ihrer Herstellung und Montage vergleichsweise aufwendig. Sie erfordert insbesondere einen vergleichsweise großen Montagefreiraum, um nach dem Aufsetzen der Batterie auf die Aufstandfläche die Halteklemme und die Feststelleinrichtung zuzuführen, zu positionieren und die Feststellschraube festzuziehen.
Zudem ist durch die vorgegebene Geometrie der Halteklemme und deren Gegenschräge einerseits und die in festen Abständen ausgebildeten Taschen andererseits nur eine schrittweise Anpassung an unterschiedliche Batterielängen möglich. In Abhängigkeit vorm Längentoleranzen der Batterie kann sich eine unterschiedliche Einschraubtiefe der Feststellschraube ergeben, wodurch nicht exakt reproduzierbare bzw. vorher bestimmbare Haltekräfte und Belastungen auf die Batterie wirken.
Eine weitere aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 101 54 389 A1 bekannte Befestigungsvorrichtung hat eine Halteklammer, im Anlieferungszustand mittels einer Feststellschraube mit einem Scharnier vorverschraubt und aus dem Bewegungsraum der Batterie beim Einsetzen herausgeschwenkt ist (Montageposition). In der Montageposition ist das Einsetzen der Batterie auf den Batterieträger damit kollisionsfrei möglich. Anschließend wird die Halteklammer mit einem Handgriff in eine Halteposition zurückverschwenkt, so dass sie eine an der Längsseite der Batterie vorgesehene Klemmleiste umgreift, und die Feststellschraube fest angezogen. Auch diese Befestigungsvorrichtung erfordert relativ viele, aufwendige Einzelteile und bei der Montage einen durch die Schwenkbewegung bedingten, vergleichsweise großen Bauraum.
In modernen Fahrzeugen ist der im Motorraum vorhandene Bauraum für die Anordnung und Befestigung von Fahrzeugteilen einerseits durch Designvorgaben beschränkt und andererseits durch die zunehmende Anzahl von Fahrzeugkomponenten im Motorraum besonders kostbar geworden. Deshalb kommt der optimalen Ausnutzung des Bauraums im Bereich einer Fahrzeugbatterie mit dem Ziel einer optimierten Packungsdichte bei gleichzeitiger einfacher und guter Erreichbarkeit der Komponenten eine immer stärkere Bedeutung zu.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbatterie anzugeben, die mit einfachen Mitteln eine besonders komfortable Montage bzw. Demontage der Batterie bei einem äußerst geringen Montageraumbedarf ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einer Befestigungsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst, indem die Feststelleinrichtung ein Andruckelement mit einer Kontaktzone derart kraftbeaufschlagt, dass sich die Kontaktzone beim Feststellen relativ zum Batterieträger bewegt und dabei mit der Gegenschräge der Halteklemme andruckkrafterzeugend in Anlage kommt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Ein erster Aspekt der Erfindung besteht damit darin, dass ein Andruckelement vorgesehen ist, das in konstruktiver Hinsicht und hinsichtlich der Komplexität der einzelnen Bauteile eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik darstellt. Das Andruckelement erzeugt nämlich eine präzise, durch entsprechende Dimensionierung der kooperierenden Schrägen kraftoptimierte und auch bei Toleranzen der Batterieabmessungen stets gleiche Andruckkraft (Haltekraft). Insbesondere kann das Andruckelement sicherstellen, dass die Halteklemme nicht in toleranzbehafteten, unterschiedlichen Montagehöhen zur Anlage an die Batterie gelangt. Das Andruckelement erlaubt eine von der Beschaffenheit und den Toleranzen der Batterie bzw. des Batterieträgers unabhängige Bewegung der Halteklemme in Richtung auf die Batterie zu.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung mit vergleichsweise einfachen, weitestgehend vormontierbaren Einzelteilen auskommt. Insbesondere ist die Gestalt des Batterieträgers gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik ganz erheblich vereinfacht.
Montagetechnisch bevorzugt ist vorgesehen, dass die Feststelleinrichtung an einem seitlichen (lateralen) Fortsatz des Batterieträgers angeordnet ist, der besonders bevorzugt seitlich von der Aufstandsfläche abgeht.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die Halteklemme auf einer Gleitfläche abstützt. Besonders bevorzugt kann diese Gleitfläche ebenfalls an dem lateralen Fortsatz ausgebildet sein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Feststelleinrichtung eine Feststellschraube, die das Andruckelement durchdringt und deren Schraubenkopf auf einer Anlagefläche des Andruckelements ruht.
Um die Feststelleinrichtung, insbesondere eine Feststellschraube, bei der Vormontage einfach und reversibel in Wirkung mit dem Andruckelement zu bringen ist, nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Andruckelement und/oder die Halteklemme einen Aufnahmeschlitz aufweist/aufweisen. Dies erlaubt eine besonders einfache Montage des Andruckelements, das beispielsweise seitlich unter den Schraubenkopf geschoben werden kann. Entsprechend kann die Halteklemme unter das Andruckelement geschoben werden, wenn dieses einen entsprechenden Schlitz aufweist.
Nach einer vorteilhaften Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Andruckelement eine Abstützfläche aufweist, die sich an einer der Halteklemme gegenüberliegenden Gegenfläche abstützt. Die Gegenfläche, an der sich das Andruckelement abstützt, bewirkt eine sehr symmetrische Belastung des Andruckelements bzw. des Feststellelements. Konstruktiv bevorzugt kann das Andruckelement dazu leicht konisch zulaufen und vorzugsweise mit einer zentralen Bohrung für das Feststellelement versehen sein.
Für Montagen in ganz besonders beengten Bereichen beispielsweise des Motorraums ist eine Weiterbildung der Erfindung dahingehend besonders vorteilhaft, dass das Feststellelement das Andruckelement in einer Montagestellung hält, in der es aus dem Bewegungsraum herausgehalten ist, in dem sich die Batterie beim Aufsetzen auf die bzw. beim Entfernen von der Aufstandsfläche bewegt. Dabei ist grundsätzlich denkbar, dass das Andruckelement ein Teil des Feststellelements ist, beispielsweise ein mit einer Feststellschraube unverlierbar verbundener Andruckring oder Andruckbalken, dessen jeweiliger Berührungsbereich mit der Halteklemme die Kontaktzone bildet.
Ein figürlich dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
1 in perspektivischer Teilansicht eine auf einen Batterieträger aufgesetzte Batterie,
2 einen Querschnitt im Bereich einer Feststelleinrichtung nach 1,
3 in teilperspektivischer Ansicht eine komplette erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung,
4 einen Querschnitt im Bereich der Feststelleinrichtung nach 3 und
5 schematisch die kinematischen Verhältnisse bei einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung im Anlieferungszustand.
1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung für eine nur teilweise dargestellte Fahrzeugbatterie 1. Die Fahrzeugbatterie 1 ist auf einen Batterieträger 2 aufgesetzt, dessen Boden dazu eine Aufstandsfläche 3 bildet. An einer Schmalseite des Batterieträgers 2 ist ein Anschlag 4 für die entsprechende Schmalseite 5 der Batterie vorgesehen. Im Bereich des Batteriebodens ist eine Klemmleiste 7 mit einer leicht abgeschrägten Oberseite 8 erkennbar, die sich entlang der Längsseite 9 der Batterie erstreckt. Der Batterieträger 2 weist einen lateralen Fortsatz 10 auf, an dem eine nachfolgend noch detailliert erläuterte Feststelleinrichtung 12 angeordnet ist.
2, die einen Querschnitt im Bereich der Feststelleinrichtung 12 zeigt, verdeutlicht dass die Batterie 1 mit ihrem Batterieboden 14 zumindest bereichsweise auf der oberen Aufstandsfläche 3 des Batterieträgers 2 aufliegt. Die Feststelleinrichtung 12 ist Teil der Befestigungsvorrichtung und im Ausführungsbeispiel als Schraube 15 mit einem selbstschneidenden Gewinde 16 ausgebildet. Die Schraube hat einen Schraubenkopf 17 mit einer Anlagefläche 18, der beispielsweise als Sechskant oder Innensechskant ausgeführt sein kann.
Die Schraube 15 durchdringt eine Bohrung 20, die im zentralen Bereich eines Andruckelements 22 ausgebildet ist. Das Andruckelement 22 weist eine als schräge Gleitfläche 24 ausgebildete Kontaktzone 25 auf. Gegenüberliegend ist eine Abstützfläche 26 ausgebildet. Der seitliche Fortsatz 10 weist eine dazu korrespondierende schräge Gegenfläche 28 auf, deren Funktion nachfolgend noch näher erläutert wird.
Das Andruckelement 22 ist über eine Rastnase 29 an dem Schraubenkopf und damit an dem Feststellelement 12 verrastet und damit in einer zurückgezogenen bzw. vertikal angehobenen Montageposition 30 vorfixiert. Andeutungsweise ist eine Halteklemme 32 erkennbar mit einer Gegenschräge 33, die in nachfolgend noch detailliert erläuterter Weise mit der Kontaktzone 25 zusammenwirkt. Auch die Halteklemme 32 ist über – nicht näher gezeigte Elemente, wie beispielsweise Rastelemente – mit dem Feststellelement 12 und/oder dem Andruckelement 22 in der Montageposition 30 vorfixiert in einer Stellung, in der die Batterie 1 im Wesentlichen in linearer Bewegung in Pfeilrichtung 34 auf die Aufstandsfläche 3 kollisionsfrei aufsetzbar bzw. von dieser entnehmbar ist. Der dabei nur gestrichelt angedeutete Bewegungsweg 35 der Klemmleiste 7 wird so zuverlässig frei von befestigungsvorrichtungsseitigen Hindernissen gehalten.
Alternativ kann die Halteklemme 32 erst nach dem Einbringen der Batterie 1 in Wirkkontakt mit dem Andruckelement 22 gebracht werden. In 2 ist insoweit die Halteklemme 32 nur zur Verdeutlichung bereits eingezeichnet, während sie in 1 nicht dargestellt ist. Dazu kann die Halteklemme 32 das Andruckelement 22 und das Feststellelement 12 klammerartig ungreifend untergeschoben werden, wozu die Halteklemme in nicht näher dargestellter Weise geschlitzt sein kann. Auch das Andruckelement 22 kann einen Schlitz aufweisen, so dass es seitlich unter den Schraubenkopf 17 eingeschoben werden kann.
Zur Montage wird zunächst die Batterie 1 auf die Aufstandsfläche 3 des Batterieträgers 2 aufgesetzt. Anschließend wird mit einem einfachen Steckschlüssel die Schraube 15 in Pfeilrichtung 34 nach unten gedrückt und festgezogen, wobei sich das Gewinde 16 der Schraube in einen entsprechend vorbereiteten Gewindebereich 36 einer Durchgangsbohrung 37 in den Fortsatz 10 einschraubt bzw. bei einem selbstschneidenden Gewinde einschneidet.
Die 3 und 4 zeigen in entsprechender Darstellung perspektivisch bzw. im Querschnitt im Bereich der Befestigungsvorrichtung die nunmehr mittels der Befestigungsvorrichtung fest auf dem Batterieträger 2 fixierte Batterie 1. Dabei sind in den 3 und 4 be reits im Zusammenhang mit den 1 und 2 erläuterte Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 3 ist dabei erkennbar, dass die Klemmleiste 7 von der Halteklemme 32 übergriffen ist, wobei die Halteklemme 32 aufgrund der von der Schraube 15 ausgeübten Kraft fest auf die schräge Fläche 8 der Batterie und damit diese fest auf den Batterieträger 2 drückt. Durch die schräge Fläche wird dabei sowohl eine Vertikalals auch eine Horizontalkraftkomponente auf die Klemmleiste 7 ausgeübt.
Wie 4 im Detail zeigt, ist das Feststellelement (Schraube 15) mit dem Gewinde 16 entsprechend in die Durchgangsbohrung 37 bzw. in das korrespondierende Gewinde 36 eingeschraubt. Durch diese vertikal in Pfeilrichtung 34 auf den Batterieträger 2 bzw. dessen Aufstandsfläche 3 gerichtete Bewegung des Schraubenkopfes 17 bzw. der Anlagefläche 18 ist das Andruckelement 22 zwangsweise nach unten in Pfeilrichtung 34 geführt und hat dabei über die Kontaktzone 25 bzw. seine schräge Gleitfläche 24 auf die Gegenschräge 33 der Halteklemme 32 eingewirkt und eine horizontale Andruckkraft 45 in Richtung auf die Batterie bewirkt. Dadurch hat sich die Halteklemme 32 mit ihrer Kontaktfläche 46 fest auf die Oberfläche 8 der Klemmleiste 7 gepresst. Dabei hat die Halteklemme 32 eine horizontale Bewegung auf einer Gleitebene 48 ausgeführt, die in Verlängerung der Aufstandsfläche 3 auf dem Fortsatz 10 ausgebildet ist. Die der Kontaktzone 25 gegenüberliegende Abstützfläche 26 des Andruckelements 22 stützt sich an der korrespondierenden Gegenfläche 28 im zwischen diesen bestehenden Kontaktbereich 49 ab. Damit ist eine symmetrische Belastung des Andruckelements 22 bzw. des Feststellelements 12 erreicht.
In 5 sind die kinematischen Verhältnisse bei der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung im Anlieferungszustand nochmals mittels abstrahiert dargestellter Elemente gezeigt. In gegenüber 4 leicht modifizierter Gestaltung umgreift das Andruckelement 22 den Kopf 17 der Schraube 15, so dass Schraube und Andruckelement unverlierbar miteinander verbunden sind. Das Gewinde 36 der Schraube 15 ist in eine Gewindebüchse 50 mit bevorzugt metrischem Gewinde 51 eingeschraubt. Die Halteklemme 32 ist über eine Schwalbenschwanzführung 52 mit dem Andruckelement 22 verbunden. Damit ist eine unverlierbare Verbindung dieser beiden Teile 22, 32 realisiert, die dennoch eine Relativbewegung dieser Teile ermöglicht. Dabei gleitet die Gleitfläche 24 auf der Gegenschräge 33 entlang. Durch diese Geometrie ist eine Relativbewegung der Halteklemme 32 zum Batterieträger 2 bzw. zur Batterie 1 realisiert.
Die Halteklemme 32 bewegt sich dabei nach einer bevorzugten Gestaltung gemäß 5 rein horizontal auf der verlängerten Aufstandsfläche 3 des Batterieträgers 2 in Richtung des Doppelpfeils 53 beim Eindrehen der Schraube 15 in das Gewinde 51 zur Batterie 1 hin und beim Herausdrehen der Schraube entsprechend von dieser weg. Dagegen führt das Andruckelement 22 beim Eindrehen der Schraube eine rein vertikale Bewegung in Richtung des Doppelpfeils 54 nach unten bzw. beim Herausdrehen der Schraube nach oben aus. Diese insoweit orthogonale Bewegung der beiden Bauteile 22 und 32 zueinander wird vorteilhafterweise durch die – bevorzugt durch eine Schwalbenschwanzführung 52 realisierte unverlierbare – Kopplung der Teile 22 und 32 erreicht.
Man erkennt damit, dass die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung weitestgehend vormontiert werden kann und ein sehr raumsparendes, hindernisfreies vertika les Einsetzen und Entnehmen der Batterieerlaubt. Im Wesentlichen ist nur oberhalb des Kopfes 17 eine vertikale Zugangsmöglichkeit für ein entsprechendes Feststellwerkzeug vorzusehen. Zur Entnahme der Batterie 1 wird das Feststellelement 12 gelöst, wobei bevorzugt das Andruckelement 22 zusammen mit dem Schraubenkopf 17 vertikal nach oben gelangt, so dass die Halteklemme 32 ohne Kraftbeaufschlagung durch die Kontaktzone 25 ist. Beim vertikalen Entnehmen der Batterie kann dann die Schräge 46 auf der Oberfläche 8 entsprechend abgeleiten, wodurch die Halteklemme 32 entgegen der Kraftrichtung 45 (also nach links) aus dem Entnahmeweg der Batterie herausgeschoben wird.

1: Fahrzeugbatterie
2: Batterieträger
3: Aufstandsfläche
4: Anschlag
5: Schmalseite der Batterie
7: Klemmleiste
8: Oberseite
9: Längsseite
10: Fortsatz
12: Feststelleinrichtung
14: Batterieboden
15: Schraube
16: Gewinde
17: Schraubenkopf
18: Anlagefläche
20: Bohrung
22: Andruckelement
24: Gleitfläche
25: Kontaktzone
26: Abstützfläche
28: Gegenfläche
29: Rastnase
30: Montageposition
32: Halteklemme
33: Gegenschräge
34: Pfeilrichtung
35: Bewegungsweg
36: Gewindebereich
37: Durchgangsbohrung
45: Andruckkraft
46: Kontaktfläche
48: Gleitebene
49: Kontaktbereich
50: Gewindebüchse
51: Gewinde
52: Schwalbenschwanzführung
53: Doppelpfeil
54: Doppelpfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19738024 B4 [0002]
- DE 10154389 A1 [0006]

Claims

Befestigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbatterie (1) – mit einem Batterieträger (2) mit einer Aufstandsfläche (3) für die Batterie (1), – mit einer Halteklemme (32) mit einer Gegenschräge (33) zum Erzeugen einer auf die Batterie (1) wirkenden Andruckkraft (45) und – mit einer Feststelleinrichtung (12), die die Halteklemme (32) im Feststellzustand mit dem Batterieträger (2) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass – die Feststelleinrichtung (12) ein Andruckelement (22) mit einer Kontaktzone (25) derart kraftbeaufschlagt, dass sich die Kontaktzone (25) beim Feststellen relativ zum Batterieträger (2) bewegt und dabei mit der Gegenschräge (33) der Halteklemme (32) andruckkrafterzeugend in Anlage kommt.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Feststelleinrichtung (12) an einem seitlichen Fortsatz (10) des Batterieträgers (2) angeordnet ist.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – sich die Halteklemme (32) auf einer horizontalen Gleitfläche (48) abstützt.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Feststelleinrichtung (12) eine Feststellschraube (15) umfasst, die das Andruckelement (22) durchdringt und deren Schraubenkopf (17) auf einer Anlagefläche (18) des Andruckelements (22) ruht.
Befestigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Andruckelement (22) und/oder die Halteklemme (32) einen Aufnahmeschlitz aufweist/aufweisen.
Befestigungsvorrichtung einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Andruckelement (22) eine Abstützfläche (26) aufweist, die sich an einer der Halteklemme (32) gegenüberliegenden Gegenfläche (28) abstützt.
Befestigungsvorrichtung einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Feststellelement (12) das Andruckelement (22) in einer Montagestellung hält, in der es aus dem Bewegungsraum (36) herausgehalten ist, in dem sich die Batterie (1) beim Aufsetzen auf die bzw. beim Entfernen von der Aufstandsfläche (3) bewegt.