DE2758534A1

DE2758534A1 - Einrichtung zur aufnahme eines auswechselbaren energiespeichers in einem kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE2758534A1
Application number: DE19772758534
Authority: DE
Inventors: Rainer Klink
Original assignee: Deutsche Automobil GmbH
Current assignee: Deutsche Automobil GmbH
Priority date: 1977-12-28
Filing date: 1977-12-28
Publication date: 1979-07-05
Also published as: DE2758534C2; FR2413233A1; US4258816A; GB2011328A; IT1110855B; IT7852452A0; FR2413233B1; GB2011328B

Description

Deutsche Automobilgesellschaft mbH DAUG 59

Hannover 23.12.1977

Einrichtung zur Aufnahme eines auswechselbaren Energiespeichers in einem Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des vorstehenden Anspruchs 1. Hierbei ist in erster Linie, jedoch nicht ausschließlich, an ein Straßenfahrzeug gedacht, das von einer elektrischen Datterie angetrieben wird. In einem solchen Fall sind üblicherweise die einzelnen Batterie-Elemente zu einem großen Datterieblock von erheblichem Gewicht zusammengefaßt.

Beim Betrieb solcher Fahrzeuge ist es notwendig, den Speicher - im vorliegenden Fall also die Batterie - zum Zwecke der Wartung und/oder zum Auswechseln gegen eine andere Batterie aus dem Fahrzeug aus - oder in das Fahrzeug wieder einzubringen. Wegen des relativ hohen Gewichts bzw. der relativ großen Abmessungen stellen sich dabei eine Reihe von Schwierigkeiten ein. So zeigt die DAS 25 58 637 das Überführen der Batterien mit Hilfe besonderer Einrichtungen, z. B. von Wechselwagen. Dabei ist es erforderlich, das Fahrzeug u. a. genau in Fahrzeuglängsrichtung und bezüglich seiner horizontalen Winkellage zu positionieren, was an die Fahrkunst der Fahrer große Anforderungen stellt. Es wird deshalb dort eine Einrichtung vorgeschlagen, welche eine überführbare Schwelle aufweist, die im wesentlichen aus einem Schwellengrundkörper und einem in diesen eingelassenen, die Rastmulden tragenden Schlitten besteht. Die Schwelle ist in Fahrzeuglängsrichtung - vorzugsweise in Schienen - geführt und der Schlitten im Schwellengrundkörper quer dazu verfahrbar.

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Die DAS 2k 22 96O zeigt eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Fahrzeuges auf einer Batterie-Wechselstation Mittels einer Arretiercinrichtung in Fahrtrichtung und einer an der Batterie-Wechselstation angeordneten Hubeinrichtung zur Höheneinstellung. Nach der DAS 21 6k 072 ist die Halterung für den Batterietrog so ausgebildet und im Fahrzeug angeordnet, daß der Batterietrog in jeder Lage und von jeder Fahrzeugseite her durch besondere Mittel eingeschoben werden kann und dabei mit Sicherheit in Raststellungen gelangt.

Die genannten Einrichtungen setzen eine etwa horizontale Batterieein- und -ausbringung dem Fahrzeug gegenüber voraus. Dabei treten folgende Nachteile auf:

1. Genaues Positionieren des Fahrzeuges erforderlich,

2. Höhenausgleich am Vechselgerät erforderlich und

3« genaues Positionieren und Fixieren der Batterie im Fahrzeug erforderlich.

Es ist durch SAE-Paper 770 388 auch bereits bekannt, die Batterie von unten in das Fahrzeug einzubringen. Das Fahrzeug muf\ dabei auf zwei brückenähnliche Schienen gefahren werden und die Batterie wird mit einem Scherenhubwagcn in das Fahrzeug eingefahren und dort mechanisch verriegelt. Auch hier sind teure Zusatzgeräte erforderlich.

Aus allen diesen bekannten Lösungen geht hervor, daß ein Ein- und Ausbringen der Batterien immer nur ortsgebunden, d. h. in einer hierfür speziell ausgerüsteten Wechselstation, stattfinden kann. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Wechseln oder Aus- und Einbringen von Fahrzeugbatterien zum Zwecke der Erneuerung oder Wartung unabhängig von bestimmten Standorten und mit möglichst einfachen und deshalb billigen Mitteln zu ermöglichen.

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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des vorstehenden Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Transportmittel nach den Merkmalen des Anspruchs 2 angeordnet und ausgebildet sind. Die De- oder Entlastung der Fahrzeugfederung durch die schwere Batterie bzw. einen anderen Speicher hat eine mehr oder weniger große Einfedcrung bzw. Ausfederung zur Folge, welche bei der fast immer exzentrischen Lage der Batterie (in bezug auf den Fahrzeug-Schwerpunkt) eine entsprechend zu- oder abnehmende Kippbewegung des Fahrzeuges ergibt.

Nach dem allgemeinen Gedanken der Erfindung kann mit der vorgeschlagenen fahrzeugeigenen Transporteinrichtung auch ein waagerechtes Einschieben bzw. Herausschieben des Energiespeichers vorgenommen werden. In erster Linie ist aber daran gedacht, eine solche Einrichtung gemäß den Merkmalen des vorstehenden Anspruchs 3 zu gestalten, wobei z. B. bei Transportern der Tragrahmen etwas tiefer nls der Fahrzeugboden liegen dürfte. Der Aufnahmeraum liegt dabri vorzugsweise im Heck des Fahrzeuges im wesentlichen in Längsrichtung. Er kann natürlich auch zwischen den Achsen längs oder quer im Fahrzeug angeordnet sein. Dir vorgeschlagene Lösung hat den Vorteil, daf\ ein Wechseln oder Warten der Batterie bzw. des Energiespeichers völlig unabhängig von besonderen Wechsel Stationen und auch nur von einer Person vorgenommen werden kann. Durch die Ausbildung gemäß den Merkmalen der Ansprüche Ί bis 7 ergeben sich noch weitere Vorteile. Diese liegen insbesondere darin, daß eine zusätzliche mechanische Sicherung der Batterie oder des Batterieträgers gegenüber dem Fahrzeug nicht notwendig ist, da die Gewinde selbsthemmend sind. Weiterhin wird durch eine einfache Drehbewegung - die auch durch einen mechanischen oder pneumatisch oder elektrisch angetriebenen Schrauber ausgeführt werden kann - die Zahl der Tätigkeiten für das Heben oder Senken der Batterie, für die mechanische Führung der Batterie bzw. Energiespeicher und dem Fahrzeug auf ein Minimum reduziert.

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Defindet sich der Aufnahmeraum direkt unter dem Fahrzeug-Schwerpunkt, dann wird beim Ablassen oder Aufnehmen des Speichers sich das Fahrzeug ganz gleichmäßig in seinen Federn anheben oder absenken. Nur selten wird sich aber diese Lage für den Aufnahmeraum verwirklichen lassen. Viel häufiger dürfte eine Anordnung außerhalb des Fahrzeug-Schwerpunktes z. B. im Heck des Fahrzeugs sein. In diesem Fall macht das Fahrzeug bei Absenken und Aufnehmen des Speichers in seiner Federung eine Kippbewegung, die gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8 ausgeglichen werden kann. Die Richtung der Kippbewegung bestimmt, welche Gewindeabschnitte nun im einzelnen paarweise gleiche Steigungen aufweisen. Liegt z. B. der Aufnahmeraum in der Fahrzeuglängeachse im Heck mit längs angeordneten Fpindeln, dann sind die beiden vorderen Gewindeabschnitte auf beiden Spindeln untereinander in Länge und .Steigung gleich und verschieden von den untereinander wieder gleichen hinteren Gewindeabschnitten. Liegt z. B. der Aufnahmeraum in der Fahrzeuglängsachse im Heck mit querverlaufenden Spindeln, so sind die Gewindeabschnitte auf der vorderen Spindel untereinander gleich und verschieden von den auf der hinteren Spindel liegenden beiden Gewindeabschnitten.

Weitere Merkmale sind in den Ansprüchen 9 und 10 enthalten. Natürlich kann anstelle der biegsamen Welle auch eine Übertragung mit einer Querwelle und mit Kegelrädern bzw. mit einem Kettentrieb gewählt werden. Damit die Hebevorrichtung bei eingefahrenem Speicher entlastet wird, kann eine Ausgestaltung nach dem Anspruch 12 gewählt werden. Es sei bei dieser Gelegenheit erwähnt, daß die Anschlußmittel am Speicher zweckmäßig an der Seite angeordnet sein können, die der geschlossenen Seite des Tragrahmens entspricht.

Die Führung des Speichers und des Tragrahmens kann gemäß den Merkmalen der Anspruch· 13 bis 15 erfolgen. Dabei dient < die Führung gemäß den Anspruch l4 - es können auch zwei Führungen rechts und links angeordnet sein - gewissermaßen für die grobe Einführung aus der ausgefahrenen Stellung zum Einfahren, während die Merkmal· des Anspruchs 15 ein genaues

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Einführen der Anschl ußniittel ermöglichen. Ein fehlerhaftes Kontaktieren zwischen dem Speicher,im vorliegenden Fall z. D. zwischen der Elektro-Batterie und dem Fahrzeug,ist damit ausgeschlossen. Man kann auch den Speicher lediglich mit einer Art Warzen in Lochern des Tragrahmens (bzw. umgekehrt) fixieren, was den Vorteil hat, daß beim Trennen von Speicher und Tragrahmen nur der kleine Hub der Warzentiefe gemacht werden muß.

Auch ist es tnöglich, den eigentlichen Speichertrager unten esit Rollen kleinen Durchmessers zu versehen, wodurch nach ucm Absvnk-cn des Fpcichcrs dieser aus <3ens Tragrahmen ausgefahren werden kann- Die i>r ehr ich lung der Bollen ist dabei vorzugsweise parallel zu den Schenkeln des U-fönaigen Tragrahmens gerichtet, es können aber auch Echwenkrollen verwendet werden.

Einzelheiten der Erfindung bei einem Kraftfahrzeug iait einer Elektrobatterie zeigt das Ausführungsbeispiel der Zeichnung, und zwar zeigt

Figur 1 einen Schnitt durch den Aufnahmeraum im

Heck des Kraftfahrzeuges mit Hubvorrichtung und

Figur 2 den Aufnahmeraum in Draufsicht mit Hubvorrichtung im Schnitt»

I« Heck eines nicht mehr dargestellten Kraftfahrzeuges ist ein Aufnahmeraum (10) für eine nur schematisch angedeutete Elektro-Batterie (11) geschaffen, der nach dem Fahrzeug-Inneren durch eine nach oben gewölbte Wandung (12) abgeschlossen ist. Der Aufnahmeraum (10) hat eine derartige Höhe, daß im eingefahrenen Zustund die Batterie den erforderlichen Abstand zur Fahrbahn hat, Der Aufnahmeraum liegt auch geneigt, um ein Aufsetzen des Fahrzeug-Hecks beim Durchfahren von Querrillen oder Rinnen zu verhindern.

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Die Batterie (il) - die in üblicher Weise aus Einzelelementen zu einem gesamten Block zusammengefaßt ist - ruht auf einem U-förmigen Tragrahmen (13). dessen U-Schenkel entgegen der Fahrtrichtung (Pfeil A) zum Heck des Fahrzeuges weisen. Der Tragrahmen (13) ist aus Vinkeleisen zusammengeschweißt und entsprechend verstärkt. An iltm sind auf beiden Seiten vorn und hinten Augen ('lk) angeordnet, in welche die Seilz^:ige 1i5) der später noch zu beschreibenden Hebevorrichtung (i6) eingehängt sind. Am vorderen Ende des Tragrahmen s ist in der Mitte ein Führungsrohr (17) angeschweißt, das in eine U-Fchiene (i8) an der Vorderwand (12a) des Aufnahmeraums eingreift. Die Länge dieses F'ihrungsrohrs entspricht etwa der gesamten Hubhöhe. Die U-Fchiene (lö) ist - wie der Tragrahmen selbst - nach dem Fahrzeug-Heck hin offen, jedoch im unteren Drittel abgedeckt, um ein Pendeln des ausgefahrenen Tragrahmens zu vermeiden. Zu beiden Seiten dieser Fiihrungsorgane liegen die Anschlußmittel (19), die aus Fteckbuchse an der Batterie und Steckerteil im Aufnahmeraum des Fahrzeugs bestehen und die aber hier nicht näher beschrieben zu werden brauchen. Dabei kann wenigstens ein Steckerteil elastisch aufgehängt bzw. befestigt sein, um kleinere Bewegungen ausgleichen zu können. Im vorliegenden Fall sind dies z. B. die fahrzeugseitig angebrachten Stecker, die über Gummi elemente befestigt sind.

Als Hebevorrichtung ist zu beiden Seiten der Seitenwand (i2b) des Aufnahmeraums (12) je ein Vierkantrohr (20) angeordnet. Jedes dieser Vierkantrohre nimmt eine Gewindespindel (21) auf. Mindestens eine Gewindespindel hat am hinteren Ende einen Sechskant-Anschluß (22) zum Aufstecken einer Kurbel oder eines kraftbetotigten Schraubers. Beide Gewindespindel (21) sind an ihren vorderen Enden durch eine biegsame Welle (23) miteinander verbunden, so daß sie sich nur geroeinsam drehen können.

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Beide Gewindespindeln (21) sind etwa in ihrer Mitte durch einen Block (2k) innerhalb des Vierkantrohres (20) axial unbewegbar, jedoch drehbar festgelegt. Zu beiden Seiten dieses Blockes erstreckt sich je ein Gewindeabschnitt (2la und 21b), die gegenläufig ausgebildet sind. Auf diesen Gewindeabschnitten laufen Muttern (25), die außen eine Vierkantkontur haben und demzufolge im Vierkantrohr (20) undrehbar sind. Bei Drehung der Gewindespindeln (2i) werden also diese Muttern in Längsrichtung bewegt, und zwar bei der einen Drehrichtung der Spindeln die eine nach vorn, die andere nach hinten bzw. bei der anderen Drehrichtung umgekehrt beide nach der Mitte hin.

Die bereits erwähnten Seilzüge ii5) - es sind also insgesamt vier Sei!züge, die gewissermaßen an den vier Ecken des Tragrahmens (13) angreifen - sind mit ihren Enden in den Muttern (25) befestigt und durch Umlenktulien (26) geführt, die neben den Gewindespindeln (21) liegen. Anstelle der Tillen sind auch Führungen denkbar, die aus einem flachen, abgesetzten Zylindersegment und einem oder mehreren Begrenzungsstiften oder Schrauben mit Hülsen bestehen. Wenn bei der in Figur t dargestellten Stellung die Gewindespindeln (2t) gedreht werden, so bewegen sich die Muttern auf beiden Spindeln nach vorn bzw. nach hinten und der Tragrahmen (13) einschließlich der Batterie wird aus dem Aufnahmeraum (1O) nach unten abgesenkt. Er kann dort auf einen Wagen oder lediglich auf Blöcke abgesetzt werden. Dabei wird die Fahrzeugfeder entlastet und das Fahrzeug macht eine aufrichtende Kippbewegung. Zum Ausgleich derselben weisen die Gewindeabschnitte (21a und 21b) verschiedene Steigungen auf.

Das Aufnehmen des Tragrahmen« einschließlich der Batterie ill) erfolgt gewissermaßen in umgekehrter Richtung« Dabei dient das Führungsrohr (17) zur groben Fixierung de» Tragrahmens gegenüber dem Fahrzeug. Der Tragrahmen ist am Ende seiner U-Schenkei mit Führungszapfen (27) versehen, die in entsprechende Ösen {28) ani Fahrzeug eingreifen. Dieses Eingreifen erfolgt kurz ehe die Aneehluflsiittel ssit einander in Kontakt

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treten. Auf diese Weise ist ein sicheres Kontaktieren gewährleistet. An der oberen Wandung (12) des Aufnahaerauois (10) sind elastische Anschläge (29) vorgesehen, gegen welche die Batterie in ihrer obersten Stellung anschlägt. Ein unbeabsichtigtes Lösen aus dieser Stellung ist ausgeschlossen, da die Gewindespindel selbsthesnend ausgebildet sind.

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Claims

Deutsche Automobilgesellschaft mbH DAUG 59

Hannover 23.12.1977

Einrichtung zur Aufnahme eines auswechselbaren Energiespeichers in einem Kraftfahrzeug

Ansprüche

f Einrichtung zur Aufnahme und zum Einbringen bzw. Ausbringen eines Energeispeichers, vorzugsweise einer Elektrobatterie, in einem Kraftfahrzeug, das zur Aufnahme dieses Speichers einen besonderen Raum sowie Anschlußmittel aufweist, welche den Anschlüssen am Speicher selbst entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß am Aufnahmeraum für den Speicher fahrzeugeigene Transportmittel und Führungen angeordnet sind, daß der Speicher in einem Tragrahmen mit entsprechenden Führungsorganen ruht und daß dieser Tragrahmen mit Hilfe der Transportmittel in den Aufnahmeraum hinein bzw. aus diesem heraus derart bewegbar ist, daß die Anschlüsse des Speichers selbsttätig aus den fahrzeugseitigen Anschlußmitteln aus- bzw. wieder einrasten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung und Ausbildung der Transportmittel, daß eine beim Herausnehmen bzw. Einbringen des Speichers (11) auftretende Relativbewegung des Fahrzeugs gegenüber dem Boden selbsttätig ausgleichbar ist.

3· Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug einen nach dem Fahrzeuginneren abgeschlossenen und nach unten offenen Aufnahmeraum (lO) aufweist, in welchen der Speicher (ll) mittels einer Hebevorrichtung hineingehoben bzw. daraus wieder abgesenkt werden kann, wobei in der eingehobenen Stellung der Tragrahmen (l3)

, etwa in Höhe des Fahrzeugbodens liegt.

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'». Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (13) U-förmig ausgebildet und seine offene Seite einer Fahrzeug-Außenseite zugekehrt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (13) an seinen vier Ecken durch Seile (l5) mit einer dem Aufnahmeraum (lO) zugeordneten Hebevorrichtung in Verbindung steht.

C, Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß als Hebevorrichtung an zwei gegenüberliegenden Seiten des Aufnahmeraumes (lO) zwei Gewindespindeln (2i) mit je zwei gegenläufigen Gewindeabschnitten (2la, 2lb) liegend angeordnet und gemeinsam drehbar sind und daß auf jeden Gewindeabschnitt (21a, 2tb) eine Mutter (25) undrehbar angeordnet ist und die vier Seile (15) über Umlenkmittel (2G) geführt und an je einer Mutter (25) befestigt sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Umlenkmittel für jedes Seil eine Umlcnkhülse (26) vorgesehen ist.

S, Einrichtung nach einem oder ra«hreren <ler Anspruch« 5 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß die vier Gewindeabschnitte (21a, 21b) auf den beiden Gewindespindeln (21) jeweils paarweise eine verschiedene Steigung aufweisen.

9· Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindeln (21) axial unverschiebbar in je einem Vierkantrohr (20) angeordnet und die als Vierkant ausgebildeten Muttern (25) dadurch gegen Drehung gesichert sind.

10. Einrichtung -nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bia 9i dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der dem Fahrzeug-äußeren zugekehrten Enden der Gewindespindeln (21) mit einem Kurbelanschluß (22) versehen ist und die beiden innen liegenden Enden beider Spindeln (21) durch eine

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biegsame Welle (23) oder dergleichen miteinander drehfest verbunden sind.

11. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß im Aufnahmeraum (10) federnde Puffer (29) als Anschläge für den Speicher (ll) in seiner eingebrachten Endstellung angeordnet sind.

12. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, dan Mittel vorgesehen sind, um den Tragrahmen in seiner eingefahrenen Stellung abzustützen.

13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (13) gegenüber dem Aufnahmeraum und der Speicher (ll) gegenüber dem Tragrahmen fixiert bzw. durch besondere Führungen geführt ist.

\k. Einrichtung nach Anspruch 13« dadurch gekennzeichnet, daß am Tragrahmen etwa in der Mitte der U-Dasis zwischen den dort am Speicher (ll) vorgesehenen Anschlußmitteln (19) ein etwa der Hubhöhe entsprechendes Führungsrohr (17) angeordnet ist, welches in eine der U-Form des Tragrahmens (13) selbst gleichgerichtete U-Schiene (18) an der Wand (l2a) des Aufnahmeraumes (lO) eingreift.

15· Einrichtung nach Anspruch 13 oder \k, dadurch gekennzeichnet, daß am Tragrahmen (13) konische Führungszapfen (27) - von einer etwas größeren Länge als es dem Eingriffshub der Anschlußmittel entspricht - angeordnet sind, die in entsprechende Ösen (28) an einer Wand des Aufnahmeraumes und ggf. zugleich auch in entsprechende Ösen am Speicher selbst eingreifen.

ORIGINAL INSPECTED

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