DE2925393A1

DE2925393A1 - Kraftfahrzeug mit einer einrichtung zum ein- und ausbringen eines energiespeichers

Info

Publication number: DE2925393A1
Application number: DE19792925393
Authority: DE
Inventors: Rainer Ing Grad Klink; Wolf-Dieter Petzoldt
Original assignee: Deutsche Automobil GmbH
Current assignee: Deutsche Automobil GmbH
Priority date: 1979-06-23
Filing date: 1979-06-23
Publication date: 1981-01-08
Also published as: IT8048928A0; IT1146179B; GB2052413B; DE2925393C2; FR2459736B1; FR2459736A1; GB2052413A

Description

Deutsche Automobilgesellschaft mbH

Hannover DAUG 75

21.6.79

Kraftfahrzeug mit einer Einrichtung zum Ein- und Ausbringen eines Energiespeichers

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Einrichtung rum Ein- und Ausbringen eines Energiespeichers nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Bei den Energiespeichern soll es sich insbesondere um elektrische Akkumulatoren zur Speisung eines elektrischen Antriebes des Kraftfahrzeuges handeln, jedoch kommen auch Metallhydridspeicher zur gebundenen Speicherung von Wasserstoff als Kraftstoff für Brennkraftmaschinen in Frage. Derartige Energiespeicher sind relativ schwer und müssen im Laufe der Lebensdauer eines Fahrzeuges relativ häufig gewechselt wraden. Vielfach wird nämlich bei jeder Entleerung des Energiespeichers ein Speicherwechsel ausgeführt, wobei der entleerte Speicher gegen einen vollen ausgetauscht wird.

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Eine ältere Anmeldung der Anmelderin (P 27 58 534.8) sieht zur Erleichterung eines solchen Speicherwechsels fahrzeugeigene Hubmittel vor, die in Form von vier an den Ecken eines Tragrahmens befestigten Seilen und einem Paar von horizontalliegenden Gewindespindeln mit insgesamt vier Muttern ausgebildet sind. Nachteilig an den Seilen ist deren Korrosionsanfälligkeit und die mangelnde Tragkraft der Seilösen.

In einer anderen älteren Anmeldung (P 28 o5 134.5), von der die vorliegende Erfindung als bekannte Gattung ausgeht, wird der Vorschlag gemacht, die fahrzeugeigenen Hubmittel in Form von insgesamt vier Gelenkrauten, die jeweils nach Art eines sogenannten Scheren^jvagenhebers ausgebildet sind, zu gestalten. Jeweils zwei Gelenkrauten sind einem Seitenschenkel des U-förmigen Tragrahmens zugeordnet und jeweils diese beiden Gelenkrauten werden durch eine gemeinsame Gewindespindel angetrieben. Die Gewindespindel ist sehr kompliziert aufgebaut, weil insgesamt vier Muttern abwechselnd gegensinnig zueinander auf der Gewindespindel verschraubt werden müssen und dementsprechend vier Gewindeabschnitte mit abwechselnd linkssteigendem und rechtssteigendem Gewinde vorhanden sein müssen. Dies setzt voraus, daß entweder die beiden mittleren Gewindeabschnitte einen größeren Durchmesser als die außenliegenden Gewindeabschnitte aufweisen, damit die entsprechenden - "mittleren" - Muttern über die äußeren Gewindeabschnitte drübergeschoben werden können oder es muß die Gewindespindel in der Mitte geteilt und die beiden Teile dreh- und biegesteif miteinander verkuppelt sein. Ein weiterer Nachteil ist der hohe Platzbedarf für die Gelenkrauten, die sich in der angehobenen Stellung weit über die Seitenschenkel des U-förmigen Tragrahmens hinauserstrecken.

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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung anzugeben, die weniger Platz benötigt und die mit einer einfacheren Winde auskommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Dank der Verwendung von lediglich zwei Zuglaschenpaaren je Seitenschenkel dss U-förmigen Tragrahmens, die in der angehobenen Stellung aufeinander zu gepfeilt sind, ist der Platzbedarf für die Hubmittel relativ klein und die Gewindespindel kann auh wesentlich einfacher, d. h. mit nur einem einzigen Durchmesser für die gegenläufig steigenden Gewindeabschnitte und ungeteilt ausgebildet werden. Anstelle einer Gewindespindel kann im übrigen auch ein hydraulisches oder pneumatisches Arbeitsorgan als Winde vorgesehen weiden. Zwar fehlt diesen Winden eine Selbsthemmung, so daß der Tragrahmen in der oberen Hubstellung verriegelt werden muß. Dafür ist aber die fremdenergiegespeiste Anhebung wesentlich komfortabler als ein manueller Antrieb der Gewindespindeln. Da bei den Wechselstationen Druckluft schon allein für die Versorgung der Luftbereifung der Fahrzeug vorausgesetzt werden kann, wären pneumatische oder hydropneumatische Winden zweifellos sehr von Vorteil. Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle erwähnt, daß auch eine unmittelbare hydraulische oder pneumatische Anhebung des Energiespeichers mit iährzeugeigenen Hubmitteln, d. h. ohne Kraftumlenkung aus der horizontalen in die vertikale Hubrichtung denkbar wäre.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sowie weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung. Dabei zeigen:

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Fig. 1 eine Seitenansicht eines batteriegetriebenen Kraftfahrzeuges nach der Erfindung,

Fig. 2- eine perspektivische Darstellung des den Energiespeicher aufnehmenden Tragrahmens in der abgesenkten Stellung mit den fahrzeugeigenen Hubmitteln nach der Erfindung und

Fig. 3 eine Seitenansicht des Tragrahmens bzv,. der Hubmittel in der angehobenen Stellung.

Das in Fig. 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 hat einen - nicht dargestellten - elektromotorischen Antrieb, der aus dem als elektrischer Akkumulator ausgebildeten Energiespeicher 2 gespeist wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt zwei Energiespeicher unterhalb des Ladebodens 5 bzw. des Rahmenbodens 6 angebracht; und zwar ist dort jeweils/ein Aufnahmeraum 3 unter dem Fahrzeugboden vorgesehen,

in den die Energiespeicher mittels eines zur Fahrzeugaußenoff enen

seite hin/U-förmigen Tragrahmens 4 und mittels fahrzeugeigener Hubmittel, die an dem Tragrahmen angreifen, aufgenommen werden können. Der Energiespeicher ist aus mehreren kleineren Akkumulatorzellen zu einem großen in sich tragfähigen und formstabilen Block aufgebaut, der selber ortsfeste Anschlüsse aufweist. Auch der Aufnahmeraum weist an entsprechender Stelle ortsfeste Anschlüsse auf, in die die Anschlüsse des Energiespeichers beim Anheben und Einbringen des Energiespeichers in das Fahrzeug selbsttätig einrasten und dadurch kontaktiert und geschlossen werden. Neben den noch zu erörternden fahrzeugeigenen Hubmitteln gestalten auch diese selbsttätig sich schließenden Anschlüsse den relativ

⁺ ' rechts- und linksseitig

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häufig vorzunehmenden Speicherwechsel rasch und bequem.

Die Einbauverhältnisse für einen solchen Energiespeicher bzw. der zur Verfügung stellbare Aufnahmeraum sind im Platzangebot beschränkt. Der Rahmenboden 6 des Fahrzeuges wird durch mehrere Längsträger 7 und mehrere quer über die Längsträger hinweg verlaufende und entsprechend konturierte Querträger 8 gebildet. Der Aufnahmeraum bzw. der aus mehreren Akkumulatorzellen gebildete Energiespeicherblock muß diesen räumlichen Gegebenheiten Rechnung tragen. Die seitlich offenen bzw. zu beschickenden paarweise rechts und links im Fahrzeug angeordneten Aufnahmeräume 3 sind nach vorne und nach hinten beim dargestellten Ausführungsbeispiel beschränkt durch den Einstieg in das Fahrerhaus bzw. durch den Radkasten für die Hinterräder des Fahrzeuges. Im Bereich der in Γ ig. 3 durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Fahrzeugmitte 18 ist die Kardanwelle 19 für den Hinterachsantrieb angeordnet, die die Platzverhältnisse zur Fahrzeugmitte hin einschränkt. Die Karosserie ist mit ihrer seitlichen Unterkante 9 bis unter den Ladeboden 5 heruntergezogen, so daß der Energiespeicher in seiner angehobenen Einbaulage in Höhenrichtung etwa bis zur Mitte überdeckt und mit seiner oberen die Anschlüsse der einzelnen Akkumulatorzellen zeigenden Seite den Blicken entzogen und gegen Spritzwasser u. dgl. oder gegen Berührung geschützt ist.

Der mit den fahrzeugeigenen Hubmitteln heb- und senkbare U-förmige Tragrahmen 4, der zur Fahrzeugaußenseite hin offen ist, weist zwei quer zur Fahrtrichtung liegende Seitenschenkel 2o auf. Zur sicheren Führung des Tragrahmens während der

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Hub- und Absenkbewegungen und zur Fixierung des Tragrahmens bzw. des Energiespeichers innerhalb des Aufnähmeraumes gegen Seitenkräfte und gegen Brems- und Beschleunigungskräfte sind an den Ecken des Tragrahmens vertikale Prismenführungen vorgesehen, die jeweils aus einem am Rahmenboden befestigten U-I'rofil 21 und einem am Tragrahmen befestigten Vierkantrohr 22 bestehen. Die beiden jeweils einem Seitenschenkel des U-förmigen Tragrahmens zugeordneten U-Profile 21 stehen durch ein quer zur Fahrtrichtung

angeordnetes geschlossenes Aussteifungsblech 3o untereinander in Verbindung, welches mehrere Funktionen ausübt. Neben der Versteifungsfunktion bietet es einen wirksamen Schutz des insoweit empfindlichen als elektrischer Akkumulator ausgebildeten Energiespeichers gegen Spritzwasser von den Fahrzeugrädern her. Außerdem dient es gemeinsam mit den Wandungen für die Querträger 8 als Aufhängung bzw. Lagerung für die oberen Anlenkstellen 13 der noch näher zu erläuternden bereits mehrfach erwähnten fahrzeugeigenen Habmittel. Die Unterkante 31 des Aussteifungsblechs ist soweit nach unten heruntergezogen, daß die Hubmittel zumindest in der in Fig. 3 dargestellten angehobenen Position ebenfalls überdeckt und somit gegen Spritzwasser geschützt sind.

Die fahrzeugeigenen Hubmittelfür den Tragrahmen 4 bestehen im wesentlichen aus Zuglaschenpaaren 1o, von denen jeweils lediglich zwei je einem Seitenschenkel 2o des U-förmigen Tragrahmens zugeordnet sind.· Die Zuglaschenpaare sind möglichst weit an die Enden des jeweils zugehörigen Seitenschenkels herangerückt; sie liegen aber noch innerhalb der vertikalen Prismenführung 21/22. ^T)ie Zuglaschenpaare sind Rahmenboden-seitig an der bereits erwähnten oberen Anlenk-

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stelle 13 und Tragrahmen-seitig an der unteren Anlenkstelle 14 innerhalb einer vertikalen parallel zum Seitenschenkel 2o sich erstreckenden Ebene beweglich angelenkt. Die einzelnen ein Zuglaschenpaar ausmachenden ZigLaschen 11 sind an den einander zugekehrten Enden über eine Mutter 12 als Verbindungsglied und mittels entsprechender mittlerer Gelenkstellen 15 untereinander ebenfalls gelenkig verbunden. Jede Zuglasche ist als Vierkantrohr mit gegabelten Enden ausgebildet, wobei jeweils zwei gegenüberliegende Rohrwandungen freigelegt sind und die Gabelzinken für den querverlaufenden Gelenkbolzen bilden. Dadurch wird eine besonders hohe Steifigkeit der Zuglasche quer zur Verschv.akrichtung erreicht. Die Muttern sind durch eine horizontalliegende parallel zum zugehörigen Seitenschenkel des Tragrahmens angeordnete vertikalbewegliche Gewindespindel 16 gegensinnig zueinander verschraubbar. Und zwar sind auf der Gewindespindel zwei Gewindeabschnitte mit gegenläufig zueinander steigendem Gewinde, nämlich Linksgewinde 26 und Rechtsgewinde 27 angeordnet. An dem äußerlich zugänglichen Ende der Gewindespindel ist ein Vierkant 28 angebracht, auf den jeweils eine Handkurbel 17 aufsteckbar ist. Die beiden den Seitenschenkeln 2o zugeordneten Gewindespindeln stehen untereinander über einen Kettentrieb in Verbindung, der einen Synchronlauf der beiden Gewindespindeln sicherstellt und ein entsprechendes Verkanten des Tragrahmens innerhalb der vertikalen Prismenführungen verhindert. Die Gewindespindeln liegen - in Seitenansicht gesehen - auf gleicher Längsposition wie die zugehörigen vertikalen Prismenführungen 21/22. Sie durchdringen jeweils die U-Profile bzw. Vierkantrohre, wozu dise entsprechende Vertikalschlitze 23 bzw. Ausnehmungen aufweisen. Dadurch ist den Spindeln in horizontaler Richtung eine Führung gegeben, die ein seitli-

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ches Ausweichen verhindert. Durch die Handkurbeln und durch den Kettentrieb werden auf die Gewindespindeln auch erhebliche Querkräfte ausgeübt. Durch die lagegleiche Anordnung von Hubmitteln und Prismenführungen \\'ird außerdem Platz gespart und Stabilität gewonnen gegenüber einer versetzten Anordnung. Bei einer ungleichmäßigen Verteilung der Lasten oder Reibungswiderstände auf ein vorderes bzw. hinteres Zuglaschenpaar bzw. eine vordere oder hintere Mutter könnte sich die Gewindespindel axial verschieben, i^as zu einer ungleichen Anwinkelung der Zuglaschenpaare und somit zu einer Verkantung des Tragrahmens in der Vertikalführung führen könnte. Um dies zu verhindern, ist jede der Gewindespindeln axial fixiert. Zu diesem Zweck ist jeweils ein einem Seitenschenkel zugeordnetes Vierkantrohr 22 als Kulisse für einen auf der Gewindespindel angebrachten Führungsbund 29 ausgebildet. Anstelle eines solchen Führungsbundes könnte auch ein Gleitstein mit einem entsprechenden Axiallager für die Gewindespindel vorgesehen sein. Das Vierkantrohr 22 stellt für die Gewindespindel einen axialen Festpunkt dar. Durch die axiale Fixierung der Gewindespindel wird ein Synchronlauf der beiden einem Seitenschenkel zugeordneten Zuglaschenpaare und somit eine verkantungsfreie Hub- bzw. Senkbewegung des Tragrahmens auch in Querrichtung sichergestellt.

Neben den bereits erwähnten Vorteilen von Einzelmerkmalen besteht der Hauptvorteil der Erfindung darin, daß der Platzbedarf der Zuglaschenpaare 1o nicht über den Platzbedarf der zugehörigen Seitenschenkel 2o hinausgeht und daß die zugehörige horizontale Winde - im Ausführungsbeispiel die Gewindespindel 16 - relativ einfach ausgebildet sein kann und lediglich auf Zug beansprucht wird. Die Einfachheit der Gewindespindel ergibt sich zum einen dadurch, daß lediglich zwei Zuglaschenpaare bewegt werden müssen und zum anderen dadurch, daß

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die Gewindespindel - wie gesagt - auf Zug beansprucht wird, wodurch sie dünner und leichter gestaltet werden kann. Bei Gelenkrauten ist der Platzbedarf größer, weil die Gelenkrauten sich über die Seitenschenkel des U-förmigen Tragrahmens hinauserstrecken. Außerdem ist die entsprechende Gewindespindel sehr kompliziert aufgebaut und muß außerdem aufgrund einer Druckbelastung entsprechend knicksteif und dementsprechend schwer ausgebildet wraden.

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Claims

Deutsche Autoinobilgesellschaft mbH

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Ansprüche

!.^Kraftfahrzeug mit einer Einrichtung zum Ein- und Aus-Vy bringen eines Energiespeichers, insbesondere eines elektrischen Akkumulators, das einen den Energiespeicher aufnehmenden Aufnahmeraum aufweist, wobei am Aufnahmeraum ein heb- und senkbarer U-förmiger zur Fahrzeugaußenseite hin offener Tragrahmen zur Aufnahme des Energiespeichers und fahrzeugeigene Hubmittel für den Tragrahmen vorgesehen sind, die an jedem Seitenschenkel des Tragrahmens mehrere einerseits im Bereich der- Oberseite des Aufnahmeraumes und andererseits am Tragrahmen gelenkig angreifende in einer Vertikalebene parallel zu den Seitenschenkeln des U-förmigen Tragrahmens bewegliche kettenartige Zuglaschenpaare aufweisen, an deren mittlerer Gelenkstelle lineare horizontal wirksame und die Gelenkstellen benachbarter Zuglaschenpaare gegensinnig zueinander bewegende kraftübersetzende und/oder hilfskraftgespeiste Viinden od. dgl., insbesondere Gewindespindeln, angreifen, aufgrund derer die Zuglaschenpaare aus einer abgesenkten Strecklage in eine gegensinnig gepfeilte Hublage bringbar sind und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß je Seitenschenkel (2o) des Tragrahmens (4) lediglich zwei Zuglaschenpaare (1o) vorgesehen sind, deren Aufnahmeraumseitige (13) bzw. Tragrahmen-seitige Anlenkstellen (14) möglichst nahe an die gegenüberliegenden Enden des zugehö-

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rigen Seitenschenkels (2o) gerückt sind und daß die Winde (12, 16) eines jeden Seitenschenkels (2o) aufgrund einer Zugkraftentfaltung beim Anheben des Tragrahmens (4) die beiden mittleren Gelenkstellen (15) der Zuglaschenpaare (1o) aufeinander zu bewegen.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Winde anstelle einer Gewindespindel zwischen den beiden Gelenkstellen der Zuglaschenpaare eines Seitenschenkels ein Hydraulikkolben vorgesehen ist.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß an wenigstens zwei, vorzugsweise an jeder Ecke des Tragrahmens (4) eine vertikale Prismenführung od. dgl. (21, 22) vorgesehen ist.
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3 mit Gewindespindeln als Winden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindeln (16) sich durch die Prismenführungen od. dgl. (21, 22) hindurch erstrecken und diese mit entsprechenden vertikalen Schlitzen (23) bzw. Ausnehmungen od. dgl. versehen sind.
5. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit Gewindespindeln als Winden, dadurch gekennzeichnet , daß die Gewindespindeln (16) axial gegenüber einem Festpunkt fixiert sind.

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6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet , daß je eine von der Gewindespindel (16) durchsetzte Prismenführung (21, 22) hohl ausgebildet ist und als vertikale Kulisse für einen die Gewindespindel (16) axial fixierenden Gleitstein, Bund (29) od. dgl. dient.
7. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6 mit quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges liegenden Seitenschenkeln des Tragrahmens und entsprechend querliegenden Gewindespindeln, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einem Seitenschenkel (2o) zugeordneten vertikalen Prismenführungen (21, 22) durch ein vertikales geschlossenes Aussteifungsblech (3o) untereinander verbunden sind, welches die Gewindespindeln (16) und die Zuglaschenpaare (1o) - vom Aufnahmeraum (3) aus gesehen - von außen überdeckt und welches mit seiner Unterkante (31) wenigstens bis unter die Höhenlage der Gewindespindel (16) in deren oberster Hubstellung (Fig. 3) herunterreicht.
8. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuglaschen (11) als Vierkantrohre mit gegabelten Enden und quer zur Gabelung liegenden Gelenkbolzen ausgebildet sind, wobei jeweils zwei gegenüberliegende an den Enden freigelegte Rohrwandungen die Gabelung bilden.

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