DE102012219080A1 - Fixation device for fixing changeable traction battery in base-side installation space of electric car, has round contour arranged in contact surface region, where osculation radius of contour is higher than maximum diameter of locking bolt - Google Patents

Fixation device for fixing changeable traction battery in base-side installation space of electric car, has round contour arranged in contact surface region, where osculation radius of contour is higher than maximum diameter of locking bolt Download PDF

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Abstract

The device has a locking bolt for fastening to a lower base-side installation space (1). A clamping device is attached to a changeable traction battery. The locking bolt is braced against a stop by using the clamping device. The locking bolt includes a round shaped contour arranged in a region of first contact surface strutable with the stop. Osculation radius of the round shaped contour is higher than maximum diameter of the locking bolt. A screw is orthogonally mounted on a spindle along traveling direction. A clamping wedge is placed in an operative connection nut. An independent claim is also included for an electrical propelled vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einer wechselbaren Traktionsbatterie und einer Einrichtung zum Fixieren der Traktionsbatterie in einem unterbodenseitigen Bauraum des Fahrzeugs.The invention relates to an electrically driven vehicle with a replaceable traction battery and a device for fixing the traction battery in an underbody space of the vehicle.

Im Zuge der Verknappung fossiler Energieträger und einer verstärkten Schadstoffbelastung durch die weltweite Zunahme des Individualverkehrs gewinnen elektrische Antriebskonzepte für Kraftfahrzeuge zunehmend an Bedeutung. Einem flächendeckenden Einzug elektrisch betriebener Fahrzeuge stehen jedoch derzeit die hohen Kosten der zur Energiespeicherung benötigten Batterie entgegen sowie deren begrenzte Speicherkapazität und ihre im Vergleich zu einem Tankvorgang lange Ladedauer. Insbesondere die fehlende Eignung rein elektrisch betriebener Fahrzeuge für den Langstreckenverkehr begründet die derzeit noch fehlende Akzeptanz im Markt.In the course of the shortage of fossil fuels and increased pollution caused by the worldwide increase in individual traffic, electric drive concepts for motor vehicles are becoming increasingly important. However, a large-scale collection of electrically powered vehicles are currently the high cost of energy storage required battery and their limited storage capacity and their compared to a refueling long charging time. In particular, the lack of suitability for purely electric vehicles for long-distance traffic justifies the lack of acceptance in the market.

Ein Ansatz zur Ertüchtigung elektrisch betriebener Fahrzeuge für den Langstreckenverkehr stellt das in der US2009082957A1 offenbarte Batteriewechselsystem dar. Hiernach werden Fahrzeuge mit Wechselakkus ausgestattet, die in einem flächendeckenden Netz von Batteriewechselstationen gegen voll aufgeladene Akkus ausgetauscht werden können, sobald sich ihr Ladezustand dem Ende zuneigt. Ein derartiger Batteriewechselvorgang lässt sich deutlich schneller als ein Aufladen der Batterie durchführen.One approach to the enhancement of electrically powered vehicles for long-haul traffic is in the US2009082957A1 Thereafter, vehicles are equipped with removable batteries that can be replaced in a nationwide network of battery changing stations against fully charged batteries as soon as their state of charge comes to an end. Such a battery replacement process can be performed significantly faster than charging the battery.

Bei dem in oben genannter Schrift vorgestellten System erwirbt der Fahrer nicht die teure Traktionsbatterie. Hierdurch werden seine anfänglichen Investitionskosten für das Elektrofahrzeug deutlich reduziert, was zu einer erhöhten Kundenakzeptanz führen könnte. Hingegen ist beispielsweise der Betreiber der Wechselstation oder auch ein dritter Serviceprovider Eigentümer der Batterie, der sich über vom Nutzer des Fahrzeuges zu zahlende Nutzungsgebühren finanziert.In the system presented in the above-mentioned document, the driver does not purchase the expensive traction battery. As a result, its initial investment costs for the electric vehicle are significantly reduced, which could lead to increased customer acceptance. By contrast, for example, the operator of the changing station or a third service provider owner of the battery, which is financed by the user of the vehicle to be paid royalties.

Die Attraktivität eines derartigen Systems hängt zum einen von den Kosten der Komponenten ab, die für einen Batteriewechsel auf Seiten einer Batteriewechselstation und des Fahrzeugs bzw. der Batterie benötigt werden. Des Weiteren müssen diese Komponenten einen schnellen Batteriewechsel und gleichzeitig eine sichere Fixierung der Traktionsbatterie im Fahrzeug während des Betriebs ermöglichen.The attractiveness of such a system depends on the one hand on the cost of the components that are needed for a battery change on the part of a battery replacement station and the vehicle or the battery. Furthermore, these components must allow a quick battery change and at the same time a secure fixation of the traction battery in the vehicle during operation.

Aus der US20100071979A1 ist ein Batteriewechselsystem bekannt, bei dem die Traktionsbatterie in einer Rahmenkonstruktion gehaltert ist. Am Fahrzeug befinden sich vier Schnappriegel, die über ebenfalls am Fahrzeug befestigte Elektromotoren und diverse Getriebekomponenten betätigt werden. Die Schnappriegel greifen in einen an der Batterie befestigten zylindrischen Bolzen ein, um diese von der Fahrzeugunterbodenseite in das Fahrzeug zu heben und dort zu fixieren.From the US20100071979A1 a battery replacement system is known in which the traction battery is mounted in a frame construction. On the vehicle there are four snap locks, which are actuated by also mounted on the vehicle electric motors and various transmission components. The latches engage in a fixed to the battery cylindrical bolt to lift them from the vehicle underbody side into the vehicle and to fix there.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sichere Fixierung einer wechselbaren Traktionsbatterie in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug zu ermöglichen.The invention has for its object to enable a secure fixation of a removable traction battery in an electrically powered vehicle.

Diese Aufgabe wird durch eine Fixierungseinrichtung zur Halterung einer wechselbaren Traktionsbatterie in einem unterbodenseitigen Bauraum eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. This object is achieved by a fixing device for mounting a replaceable traction battery in an underbody space of an electrically driven vehicle with the features according to claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen. Advantageous embodiment of the invention can be found in the dependent claims.

Die Fixierung der Traktionsbatterie erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass jeweils eine Klemmvorrichtung mit einem Haltebolzen zusammenwirkt. Vorteilhafterweise sind bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug mit einer wechselbaren Traktionsbatterie mindestens vier Haltebolzen vorgesehen, die jeweils mit einer Klemmvorrichtung zusammenwirken, um einen sicheren Halt der Traktionsbatterie im unterbodenseitigen Bauraum des Fahrzeugs auch bei hohen dynamischen Lasten zu gewährleisten. Vorzugsweise sind diese mindestens vier Haltebolzen an zwei sich einander gegenüberliegenden Seiten des unterbodenseitigen Bauraums angeordnet. Vorteilhafterweise handelt es sich bei den besagten gegenüberliegenden Seiten um die Längsseiten dieses Bauraums, die beispielsweise in Fahrtrichtung ausgerichtet sind. The fixation of the traction battery is inventively characterized in that a respective clamping device cooperates with a retaining bolt. Advantageously, at least four retaining bolts are provided in an electrically driven vehicle with a removable traction battery, each cooperating with a clamping device to ensure a secure hold of the traction battery in the compartment-side space of the vehicle even at high dynamic loads. Preferably, these at least four retaining bolts are arranged on two mutually opposite sides of the lower-side installation space. Advantageously, the said opposite sides are the longitudinal sides of this construction space, which are aligned, for example, in the direction of travel.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist je Haltebolzen eine Klemmvorrichtung vorgesehen, die an einer der Position des jeweiligen Haltebolzens korrespondierenden Stelle der Traktionsbatterie angeordnet ist. Unter einer Anordnung an einer Stelle der Traktionsbatterie ist im Kontext der Erfindung auch eine Anordung an einer Stelle eines Batterietroges zu verstehen, der zur Halterung der Traktionsbatterie vorgesehen ist.In an advantageous embodiment of the invention, a clamping device is provided per retaining bolt, which is arranged at a position corresponding to the position of the respective retaining bolt of the traction battery. In the context of the invention, an arrangement at a location of the traction battery also means an arrangement at a location of a battery trough which is provided for holding the traction battery.

Sind demnach die Haltebolzen an den Längsseiten des unterbodenseitigen Bauraums angebracht, befinden sich die Klemmvorrichtungen entsprechend auch an den Längsseiten der Traktionsbatterie bzw. des Batterietroges, sodass sie in die Haltebolzen eingreifen können, sobald die Traktionsbatterie von einer Batteriewechselstation in den unterbodenseitigen Bauraum eingeschoben wird. Accordingly, if the retaining bolts are mounted on the longitudinal sides of the compartment-side installation space, the clamping devices are correspondingly also on the longitudinal sides of the traction battery or the battery trough, so that they can engage in the retaining bolts as soon as the traction battery is inserted from a battery changing station into the compartment-side installation space.

Die Zuordnung von Klemmvorrichtung und Haltebolzen ist vertauschbar. So ist ebenfalls eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung denkbar mit mindestens vier Klemmvorrichtungen, von denen jeweils zwei an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des unterbodenseitigen Bauraums angeordnet sind, und je Klemmvorrichtung einem Haltebolzen, der an einer der Position der jeweiligen Klemmvorrichtung korrespondierenden Stelle der Traktionsbatterie angeordnet ist.The assignment of clamping device and retaining bolt is interchangeable. So is one too advantageous embodiment of the invention conceivable with at least four clamping devices, of which two are arranged on two opposite sides of the lower-side space, and per clamping device a retaining bolt, which is arranged at a position corresponding to the position of the respective clamping device of the traction battery.

Nach einem Batteriewechsel muss sichergestellt sein, dass die zur Sicherung der Batterie vorgesehenen Haltebolzen alle fest verspannt sind. Erst wenn dieser Zustand erkannt ist, sollte ein entsprechendes Freigabesignal generiert werden, dass eine Erlaubnis zum Betrieb des Fahrzeuges nach einem Batteriewechsel signalisiert. Aus Gründen der Funktionssicherheit ist daher in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung jeweils ein insbesondere induktiv arbeitender Sensor zur Detektion des gegen den Anschlag verspannten Haltebolzens im Fahrzeug vorgesehen.After changing the battery, make sure that the retaining bolts provided for securing the battery are all tightly clamped. Only when this state is detected should a corresponding enable signal be generated which signals a permission to operate the vehicle after a battery change. For reasons of reliability is therefore provided in an advantageous embodiment of the invention, in each case a particular inductively operating sensor for detecting the braced against the stop retaining pin in the vehicle.

In Fahrtrichtung betrachtet unterliegt die Einbaulage der wechselbaren Traktionsbatterie zwangsläufig einer gewissen Toleranz. Dies führt dazu, dass die Lage des Haltebolzens am Anschlag auch im sicher verspannten Zustand desselben nicht immer exakt gleich ist sondern ebenfalls einer gewissen Toleranz unterliegt.Viewed in the direction of travel, the mounting position of the replaceable traction battery is inevitably subject to a certain tolerance. As a result, the position of the retaining bolt on the stop is not always exactly the same even in the securely clamped state but is likewise subject to a certain tolerance.

Der Anschlag kann zweckmäßigerweise Element der Klemmvorrichtung sein, wobei der Sensor vorteilhafterweise auf der dem Haltebolzen abgewandten Seite des Anschlags angeordnet ist. Idealerweise befindet sich der Auflagepunkt eines aus dem Stand der Technik bekannten, verspannten, zylindrischen Haltebolzens in einer vertikalen Projektion zur Auflagefläche mit dem Sensor, so dass Material des Haltebolzens beispielsweise mittels eines induktiven Messprinzips sehr einfach und auf geringst möglichem Abstand vom Sensor erkannt wird. Aufgrund oben beschriebener Einbautoleranz kann es jedoch vorkommen, dass die Lage des Haltebolzens von dieser Ideallage in Fahrtrichtung betrachtet abweicht, wobei dennoch ein sicheres Verspannen der Traktionsbatterie gewährleistet ist. The stop can be expediently element of the clamping device, wherein the sensor is advantageously arranged on the side facing away from the retaining bolt of the stop. Ideally, the support point of a known from the prior art, tense, cylindrical support pin is in a vertical projection to the support surface with the sensor, so that material of the retaining bolt is detected, for example by means of an inductive measuring principle very easily and at the lowest possible distance from the sensor. Due to the above-described installation tolerance, however, it may happen that the position of the retaining bolt deviates from this ideal position considered in the direction of travel, while still ensuring a secure clamping of the traction battery.

Naturgemäß hat ein insbesondere induktiver Sensor ein begrenzte Reichweite. Ist die Lage des zylindrischen Bolzens wie oben beschrieben gegenüber der Ideallage verschoben, entsteht in der Projektion vom Sensor auf den Anschlag zunächst eine Luftstrecke bis zum Bolzenmaterial. Der Betrag dieser Luftstrecke ist abhängig vom Bolzenradius und der Abweichung der Bolzenlage von der Ideallage. Je größer der Radius des zylindrischen Bolzens ist, desto geringer nimmt die Luftstrecke mit der Lageabweichung zu.Naturally, a particular inductive sensor has a limited range. If the position of the cylindrical bolt is displaced from the ideal position as described above, an air gap up to the bolt material initially arises in the projection from the sensor to the stop. The amount of this air gap depends on the bolt radius and the deviation of the pin position from the ideal position. The larger the radius of the cylindrical bolt, the smaller the air gap increases with the positional deviation.

Diese Erkenntnis liegt nun der Erfindung zu Grunde, die vorschlägt, dass der Haltebolzen eine erste runde Kontur im Bereich einer ersten, mit dem Anschlag verspannbaren Kontaktfläche aufweist und der Schmiegungsradius der ersten Kontur mindestens so groß ist wie der maximale Durchmesser des Haltebolzens.This finding is now based on the invention, which proposes that the retaining bolt has a first round contour in the region of a first contact surface which can be braced with the stop, and the osculation radius of the first contour is at least as great as the maximum diameter of the retaining bolt.

Eine derartige Bolzenform weicht von einer zylindrischen Bolzenform ab. Der Schmiegungsradius im Bereich der mit dem Anschlag in Berührung stehenden ersten Kontur ist sehr groß im Vergleich zum Bolzendurchmesser an der dicksten Stelle. Dies hat zur Folge, dass der erfindungsgemäße Haltebolzen vergleichsweise flach am Anschlag aufliegt. Eine Verschiebung des Haltebolzens entlang des Anschlags führt zu einer sehr langsam ansteigenden Ausdehnung der Luftstrecke zwischen Sensor und Bolzenmaterial.Such a pin shape differs from a cylindrical pin shape. The Schmiegungsradius in the area of the stop in contact with the first contour is very large compared to the pin diameter at the thickest point. This has the consequence that the retaining bolt according to the invention rests comparatively flat against the stop. A displacement of the retaining bolt along the stop leads to a very slowly increasing expansion of the air gap between the sensor and bolt material.

Würde man die gleiche Charakteristik mit einem zylindrischen Bolzen erzielen wollen, hätte dieser den Schmiegungsradius als konstanten Durchmesser und wäre entsprechend dick. Die erfindungsgemäße Formgebung, bei der der Durchmesser des Haltebolzens maximal gleich dem Schmiegungsradius ist, erlaubt demgegenüber eine erhebliche Materialeinsparung.If you wanted to achieve the same characteristic with a cylindrical bolt, this would have the Schmiegungsradius as a constant diameter and would be correspondingly thick. The shaping according to the invention, in which the diameter of the retaining bolt is at most equal to the Schmiegungsradius, in contrast, allows a considerable saving of material.

Erfindungsgemäß ist jedoch stets ein endlicher Schmiegungsradius vorzusehen. Zwar wäre bei einem als Vierkant ausgebildeten Bolzen und einer entsprechend flach auf dem Anschlag aufliegenden Fläche desselben überhaupt keine Luftstrecke innerhalb der Messstrecke zwischen Bolzen und Sensor zu überwinden. Jedoch würden bei geringsten Winkel- oder Formfehlern unerwünschte Kantenträger induziert. According to the invention, however, a finite Schmiegungsradius should always be provided. Although it would be at a designed as a square bolt and a correspondingly flat resting on the stop surface thereof no air gap within the measuring distance between the bolt and sensor to overcome. However, undesirable edge beams would be induced at the slightest angular or shape errors.

Als Dimensionierungsvorschrift kann in vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre folgende Regel angewendet werden:
Unter der Voraussetzung, dass die Lage der eingebauten Traktionsbatterie in Fahrtrichtung betrachtet einem Toleranzbereich unterliegt, in Folge dessen der Haltebolzen bis zu einer maximalen Strecke a gegenüber einer Nennlage versetzt sein kann, bei der sein Auflagepunkt den kürzesten Abstand zum Sensor aufweist, wobei der Sensor derart ausgebildet ist, dass er Material des Haltebolzens bis zu einer maximalen Distanz b vom Anschlag detektieren kann, muss der Schmiegungsradius R der ersten Kontur folgende Ungleichung erfüllen:

Figure DE102012219080A1_0002
As a sizing rule, the following rule can be applied in an advantageous development of the teaching according to the invention:
Provided that the position of the built-in traction battery in the direction of travel is subject to a tolerance range, as a result, the retaining bolt can be offset up to a maximum distance a against a nominal position, in which its support point has the shortest distance to the sensor, the sensor such is designed such that it can detect material of the retaining bolt up to a maximum distance b from the stop, the Schmiegungsradius R of the first contour must meet the following inequality:
Figure DE102012219080A1_0002

Typische und vorteilhafte Werte obiger Parameter sind a = 5 mm, b = 0,3 mm und R = 42 mm.Typical and advantageous values of the above parameters are a = 5 mm, b = 0.3 mm and R = 42 mm.

Eine vorteilhaft weitergebildete Fixierungseinrichtung umfasst einen in einer Verfahrrichtung verschiebbaren Klemmkeil zum Verklemmen eines der besagten Haltebolzen. Die fixierte Stellung ist demnach dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkeil so weit in Verfahrrichtung in Richtung des Haltebolzens verschoben ist, dass der Haltebolzen gegen einen Anschlag mit der notwendigen Klemmkraft gepresst ist. Vorteilhafterweise ist der Anschlag ebenfalls Teil der Fixiereinrichtung. An advantageously developed fixing device comprises one in a direction of travel slidable clamping wedge for clamping one of said retaining bolts. The fixed position is therefore characterized in that the clamping wedge is displaced so far in the direction of travel in the direction of the retaining bolt, that the retaining bolt is pressed against a stop with the necessary clamping force. Advantageously, the stopper is also part of the fixing device.

Zur Fixierung der bis zu 400 kg schweren Traktionsbatterie müssen erhebliche Klemmkräfte aufgebracht werden. Diese in Verfahrrichtung aufzubringende Kraft kann in vorteilhafter Weise von einem elektromotorischen Antrieb aufgebracht werden. Beispielsweise kann das Drehmoment einer rotativen dynamoelektrischen Maschine mittels eines Gewindetriebs in eine translatorische Bewegung des Klemmkeils in Verfahrrichtung gewandelt werden.To fix the up to 400 kg traction battery considerable clamping forces must be applied. This applied in the direction of travel force can be applied in an advantageous manner by an electric motor drive. For example, the torque of a rotary dynamoelectric machine can be converted by means of a screw drive into a translational movement of the clamping wedge in the direction of travel.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Vortrieb des verschiebbaren Klemmkeils mittels eines Gewindetriebs mit einer im Wesentlichen orthogonal zu Verfahrrichtung gelagerten Spindel realisiert. Bei einer vorzugsweise horizontalen Verfahrrichtung des Klemmkeils bedeutet dies, dass die Spindel im eingebauten Zustand der Fixierungseinrichtung im Wesentlichen vertikal verläuft. Eine vertikal orientierte Spindel hat den Vorteil, dass sie sehr einfach mit einem unterbodenseitig angreifenden Werkzeug, welches zum Drehen der Spindel vorgesehen ist, in Wirkverbindung gebracht werden kann. Wird beispielsweise die Traktionsbatterie in den unterbodenseitigen Bauraum mittels eines Hebetisches eingebracht, so ist die Fixierungseinrichtung vorzugsweise ebenfalls unterbodenseitig von einem Werkzeug zur Drehung der Spindel erreichbar. Ein derartiges Werkzeug greift beispielsweise an einem Kopf der Spindel unterbodenseitig an, um diese zu drehen. In a further advantageous embodiment of the invention, the propulsion of the displaceable clamping wedge is realized by means of a screw drive with a spindle mounted substantially orthogonal to the direction of travel. In a preferably horizontal direction of travel of the clamping wedge, this means that the spindle extends substantially vertically in the installed state of the fixing device. A vertically oriented spindle has the advantage that it can be brought into operative connection with a tool acting on the bottom side, which is provided for rotating the spindle. If, for example, the traction battery is introduced into the space-side installation space by means of a lifting table, then the fixing device is preferably likewise reachable on the underside by a tool for rotating the spindle. Such a tool attacks, for example, on a head of the spindle on the bottom side to rotate it.

Vorteilhafterweise ist weiterhin eine auf der Spindel gelagerte und mit dem Klemmkeil in Wirkverbindung stehende Mutter vorgesehen. Bei einer Drehung der Spindel wird die Mutter in Richtung der Spindelachse verschoben. Bei der vorzugsweise vertikal angeordneten Spindel bedeutet dies, dass die Mutter durch Drehung der Spindel nach oben oder unten verschoben wird. Advantageously, a nut mounted on the spindle and in operative connection with the clamping wedge is furthermore provided. Upon rotation of the spindle, the nut is moved in the direction of the spindle axis. In the preferably vertically arranged spindle, this means that the nut is moved by rotation of the spindle up or down.

Ferner ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung eine Einrichtung zur Wandlung einer Bewegung der Mutter in Richtung der Spindelachse in eine Bewegung des Klemmkeils in Verfahrrichtung Element der Fixiereinrichtung. Befindet sich eine neu einzubauende wechselbare Traktionsbatterie bereits im unterbodenseitigen Bauraum in der Position, in der sie anschließend gehaltert werden soll, wird eine vertikale Bewegung der Mutter, die durch Drehung der Spindelachse ausgelöst wird, in eine translatorische, horizontal orientierte Bewegung des Klemmkeils umgewandelt. Zum Verspannen der Traktionsbatterie fährt der Klemmkeil somit in Richtung des Haltebolzens und verspannt diesen gegen einen Anschlag der Fixiereinrichtung. Further, in an advantageous embodiment of the invention, a device for converting a movement of the nut in the direction of the spindle axis in a movement of the clamping wedge in the direction of travel element of the fixing device. If a replaceable traction battery to be newly installed is already in the space-side installation space in the position in which it is to be subsequently held, a vertical movement of the nut, which is triggered by rotation of the spindle axis, is converted into a translational, horizontally oriented movement of the clamping wedge. To clamp the traction battery, the clamping wedge thus moves in the direction of the retaining bolt and braces it against a stop of the fixing device.

Eine solche Fixierungseinrichtung ermöglicht es auf besonders einfache Art und Weise, eine hohe Vorspannkraft auf den Haltebolzen auszuüben. Dadurch, dass Verfahrrichtung und Spindelachse orthogonal zueinander angeordnet sind, kann ein Kopf der Spindel sehr leicht von einem Werkzeug unterbodenseitig bedient werden. Such a fixing device makes it possible in a particularly simple manner to exert a high biasing force on the retaining bolt. Characterized in that the direction of travel and spindle axis are arranged orthogonal to each other, a head of the spindle can be easily operated by a tool on the bottom side.

Der Klemmkeil besitzt an seiner mit dem Haltebolzen in Kontakt stehenden Kontur vorzugsweise einen Winkel zur Verfahrrichtung von 3 bis 25 Grad, insbesondere 3 bis 20 Grad, wobei sich ein Winkel von 18 Grad als besonders vorteilhaft erwiesen hat.The clamping wedge preferably has an angle to the direction of travel of 3 to 25 degrees, in particular 3 to 20 degrees, at its contour in contact with the retaining bolt, wherein an angle of 18 degrees has proved to be particularly advantageous.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst besagte Einrichtung eine winklig zur Verfahrrichtung und mit dem Klemmkeil fest verbundene Rampenführung, innerhalb der die Mutter bei der Bewegung in Richtung der Spindelachse geführt ist. Durch die Führung der Mutter wandert die Rampe und der mit ihr fest verbundene Klemmkeil in Verfahrrichtung, sobald die Mutter in Richtung der orthogonal zur Verfahrrichtung orientierten Spindelachse bewegt wird.In an advantageous embodiment of the invention, said device comprises an angularly fixed to the direction of travel and with the clamping wedge ramp guide, within which the nut is guided in the movement in the direction of the spindle axis. As a result of the guidance of the nut, the ramp and the clamping wedge firmly connected with it move in the direction of travel as soon as the nut is moved in the direction of the spindle axis oriented orthogonally to the direction of travel.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung hiervon verläuft die Rampenführung in einem Winkel 25 bis 60 Grad, vorzugsweise 35 bis 45 Grad, zur Verfahrrichtung. Besagter Winkel ist maßgebend für das Übersetzungsverhältnis, mit dem die insbesondere vertikale Bewegung der Mutter in eine insbesondere horizontal verlaufende Bewegung der Spindel gewandelt wird. Bei einem sehr flachen Winkel muss die Mutter nur wenig Hub leisten, um einen vergleichsweise großen Verfahrweg des Klemmkeils zu bewirken. Wird hingegen ein größerer Winkel gewählt, so ist für denselben Verfahrweg des Klemmkeils ein größerer Hubweg der Mutter notwendig. Dadurch erhöht sich zwar die auf den Klemmkeil zu übertragende Kraft, jedoch zu Lasten einer vergrößerten Bauhöhe.In a further advantageous embodiment thereof, the ramp guide extends at an angle of 25 to 60 degrees, preferably 35 to 45 degrees, to the travel direction. Said angle is decisive for the gear ratio, with which the particular vertical movement of the nut is converted into a particular horizontal movement of the spindle. At a very shallow angle, the mother has to make only a small stroke to cause a relatively large travel of the clamping wedge. If, on the other hand, a larger angle is selected, a larger stroke of the nut is necessary for the same travel of the clamping wedge. Although this increases the force to be transmitted to the clamping wedge, but at the expense of an increased overall height.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Fixierungseinrichtung kennzeichnet sich dadurch, dass der Gewindetrieb von zwei einander gegenüberliegenden Flächen des Klemmkeils umschlossen ist und die Rampenführung durch jeweils eine schräg angeordnete Führungsschiene auf jeder der Flächen ausgebildet ist, in der die Mutter geführt ist. Demnach umschließt der Klemmkeil den Gewindetrieb beidseitig gabelförmig, wobei die Rampenführung als beidseitige Kulisse für die auf der Spindel angeordnete Mutter ausgebildet ist. A further advantageous embodiment of the fixing device is characterized in that the screw drive is enclosed by two opposing surfaces of the clamping wedge and the ramp guide is formed by a respective obliquely arranged guide rail on each of the surfaces in which the mother is guided. Accordingly, the clamping wedge encloses the screw on both sides fork-shaped, wherein the ramp guide is designed as a two-sided backdrop for the arranged on the spindle nut.

Alternativ zur vorgenannten Rampenführung ist eine Ausbildungsform der Erfindung vorteilhaft, bei der die Mutter mit dem Klemmkeil über ein Hebelelement gelenkig verbunden ist, das in Abhängigkeit der Position der Mutter stärker oder schwächer abgewinkelt zur Verfahrrichtung angeordnet ist. Ein derartiger Hebel ist an einem Ende drehgelenkig mit dem Klemmkeil verbunden und an dem anderen Ende über ein Drehgelenk mit der Mutter. Verändert die insbesondere vertikal verschiebbare Mutter ihre Position, knickt der Hebel mehr oder weniger gegenüber der Ausrichtung des Klemmkeils, d.h. der Verfahrrichtung, ein. Bei einem horizontal orientierten Verfahrweg des Klemmkeils bedeutet dies, dass der Klemmkeil horizontal betrachtet am weitesten von der Mutter beabstandet ist, wenn der Hebel eine Lage angenommen hat, die der Horizontalen möglichst nahe kommt. Wird von einer solchen Position aus die Mutter entlang der Spindelachse bewegt, vergrößert sich der Knickwinkel zwischen Hebel und Klemmkeil, wodurch der Klemmkeil in eine gelöste Stellung der Fixierungseinrichtung gebracht wird. As an alternative to the aforementioned ramp guide, an embodiment of the invention is advantageous, in which the nut is pivotally connected to the clamping wedge via a lever element, which is arranged depending on the position of the mother stronger or weaker angled to the direction of travel. Such a lever is pivotally connected at one end to the clamping wedge and at the other end via a hinge with the nut. If the particular vertically displaceable nut changes its position, the lever buckles more or less with respect to the orientation of the clamping wedge, ie the direction of travel. In a horizontally oriented travel of the clamping wedge this means that the clamping wedge is viewed horizontally furthest from the nut when the lever has assumed a position that comes as close as possible to the horizontal. If the nut is moved along the spindle axis from such a position, the articulation angle between lever and clamping wedge increases, as a result of which the clamping wedge is brought into a released position of the fixing device.

Zur Vermeidung von Querlasten auf die Spindel weist die Fixierungseinrichtung in weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ein Stützelement auf, das eine Führung der Mutter in Richtung der Spindelachse bewirkt und die Mutter gegen in Verfahrrichtung wirkende Kräfte abstützt. Ein derartiges Stützteil ist z. B. auf jeder der zwei einander gegenüberliegenden Flächen des Klemmkeils angeordnet und besitzt vorteilhafterweise ein schwalbenschwanzförmiges Profil, welches in entsprechende Nuten der Mutter eingreift. To avoid transverse loads on the spindle, the fixing device in a further advantageous embodiment of the invention, a support member which causes a guide of the nut in the direction of the spindle axis and the nut is supported against acting in the direction of travel forces. Such a support member is z. B. arranged on each of the two opposing surfaces of the clamping wedge and advantageously has a dovetail-shaped profile which engages in corresponding grooves of the nut.

Es ist erstrebenswert, dass trotz der sehr hohen erforderlichen Klemmkräfte zur Fixierung der Traktionsbatterie eine möglichst kleinräumige Kraftabstützung realisiert werden kann, bei der möglichst wenig Bauteile belastet werden. Dies geschieht vorteilhafterweise dadurch, dass die Fixierungseinrichtung ein erstes und zweites Stützlager zur Aufnahme von Kräften aufweist, die in Richtung der Spindelachse auf den Klemmkeil wirken, wobei das erste Stützlager in Verfahrrichtung betrachtet vor einer Anschlagstelle für den Haltebolzen angeordnet ist und das zweite Stützlager hinter der besagten Anschlagstelle. Dies hat zur Folge, dass beim Verklemmen des Haltebolzens orthogonal zur Verfahrrichtung auf den Klemmkeil wirkende Kräfte beidseitig der Krafteinleitung aufgenommen werden können und somit auf engem Raum eine effektive Kraftabstützung für die Klemmkraft realisiert wird. It is desirable that despite the very high clamping forces required to fix the traction battery as small as possible Kraftabstützung can be realized, are charged in the smallest possible components. This is advantageously done by the fact that the fixing device has a first and second support bearing for receiving forces acting in the direction of the spindle axis on the clamping wedge, the first support bearing is viewed in the direction of travel before a stop for the retaining bolt and the second support bearing behind the said stop location. As a result, forces acting on the clamping wedge orthogonally to the direction of travel when clamping the retaining bolt can be absorbed on both sides of the force introduction, and thus an effective force support for the clamping force is realized in a small space.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weist die Fixierungseinrichtung einer Reibbremse zur Sicherung der Spindel vor unbeabsichtigtem Drehen auf. Hierdurch wird gewährleistet, dass sich die Traktionsbatterie während der Fahrt insbesondere unter dem Einfluss dynamisch wirkender Kräfte nicht aus dem unterbodenseitigen Bauraum lösen kann. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, besagte Reibbremse in Form eines Toleranzringes auszubilden, über den ein Kopf der Spindel senkrecht zur Spindelachse innerhalb der Fixierungseinrichtung gelagert ist. Zum Drehen der Spindel muss nunmehr zunächst die durch den Toleranzring verursachte Reibkraft überwunden werden. In a further advantageous embodiment of the invention, the fixing device of a friction brake for securing the spindle against unintentional rotation. This ensures that the traction battery can not be released from the compartment-side space during travel, especially under the influence of dynamically acting forces. It is particularly advantageous here to form said friction brake in the form of a tolerance ring, via which a head of the spindle is mounted perpendicular to the spindle axis within the fixing device. To rotate the spindle, the frictional force caused by the tolerance ring must first be overcome.

Vorzugsweise ist die oben angesprochene reibschlüssige Sicherung der Spindel durch einen formschlüssigen Sicherungsmechanismus zu ergänzen, bei dem auf die Spindel zunächst in axialer Richtung ein Druck aufgebracht werden muss, um diese in Drehung zu versetzen. Das durch den formschlüssigen Sicherungsmechanismus verbleibende Spiel, das unter Umständen dennoch eine ungewünschte Reduzierung der Vorspannkraft im laufenden Betrieb verursachen kann, wird vorteilhafterweise durch die reibschlüssige Sicherung mittels des angesprochenen Toleranzringes entschärft. Preferably, the above-mentioned frictional locking of the spindle is to be supplemented by a positive locking mechanism, in which first a pressure has to be applied to the spindle in the axial direction in order to set it in rotation. The remaining through the positive locking mechanism game, which may still cause an undesirable reduction of the biasing force during operation, is advantageously mitigated by the frictional locking means of the addressed tolerance ring.

Klemmvorrichtungen nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen können entweder im unterbodenseitigen Bauraum angeordnet sein oder an der Traktionsbatterie. Zweckmäßigerweise sind mindestens vier Klemmvorrichtungen und vier mit diesen wechselwirkende Haltebolzen vorgesehen, um die Traktionsbatterie sicher im unterbodenseitigen Bauraum zu fixieren. Eine Anordnung der Klemmvorrichtungen an der wechselbaren Traktionsbatterie hat den Vorteil, dass diese innerhalb einer Batteriewechselstation nicht mit aufwendigen technischen Mitteln zunächst elektronisch erfasst werden muss, um das zur Betätigung der Spindel benötigte Antriebsmoment von einem Aktor der Batteriewechselstation aufzubringen. Vielmehr kann ein derartiger Aktor bereits mit der Werkzeugschnittstelle der Fixierungseinrichtung in Wirkverbindung gebracht werden, wenn die Traktionsbatterie beispielsweise auf einem Hebetisch angeordnet wird, der diese in den unterbodenseitigen Bauraum des Fahrzeugs einschieben soll. Clamping devices according to one of the previously described embodiments can be arranged either in the compartment-side installation space or on the traction battery. Conveniently, at least four clamping devices and four interacting with these retaining bolts are provided to securely fix the traction battery in the compartment-side space. An arrangement of the clamping devices on the replaceable traction battery has the advantage that it does not need to be initially detected electronically within a battery changing station with complex technical means to apply the required for actuating the spindle drive torque of an actuator of the battery exchange station. Rather, such an actuator can already be brought into operative connection with the tool interface of the fixing device when the traction battery is arranged, for example, on a lifting table, which is to insert it into the compartment-side installation space of the vehicle.

Zum Schutz der Fixierungseinrichtung vor Feuchtigkeit und Schmutz ist es ferner vorteilhaft, dass die Fixierungseinrichtung ein Gehäuse umfasst, innerhalb dessen der Klemmkeil und der Gewindetrieb teilweise eingehaust sind, wobei das Gehäuseinnere über eine Dichtung abgedichtet ist, die einen zylindrischen Teil des Klemmkeils umschließt. To protect the fixing device from moisture and dirt, it is also advantageous that the fixing device comprises a housing, within which the clamping wedge and the screw are partially housed, wherein the housing interior is sealed by a seal which encloses a cylindrical part of the clamping wedge.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Wirkungsgleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the following the invention will be described in more detail with reference to the embodiments illustrated in the figures. Equivalent elements are provided in the figures with the same reference numerals.

Es zeigen:Show it:

1 einen Teil eines unterbodenseitigen Bauraums eines Fahrzeugs zur Aufnahme einer Traktionsbatterie, 1 a part of a compartment-side installation space of a vehicle for accommodating a traction battery,

2 einen unterbodenseitigen Bauraum und eine in diesen einführbare Traktionsbatterie, 2 an underbody space and an insertable traction battery,

3 ein Schnittbild einer Klemmvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 3 a sectional view of a clamping device according to a first embodiment of the invention,

4 eine Explosionszeichung der Ausführungsform nach 3, 4 an exploded view of the embodiment according to 3 .

5 eine dreidimensionale Darstellung der Klemmvorrichtung nach 3, 5 a three-dimensional view of the clamping device according to 3 .

6 eine vergrößerte Darstellung eines gegen einen Anschlag der Klemmvorrichtung gemäß 3 verklemmten Haltebolzens, 6 an enlarged view of a against a stop of the clamping device according to 3 jammed retaining bolt,

7 eine aus dem Stand der Technik bekannte Ausbildung eines Haltebolzens verklemmt gegen den in 6 bereits gezeigten Anschlag, 7 a known from the prior art training a retaining pin clamped against the in 6 already shown stop,

8 eine schematische Darstellung der Messdistanz eines Positionssensors zu einem Rundbolzen im eingeklemmten Zustand in Abhängigkeit einer toleranzbedingten Verschiebung des Rundbolzens gegenüber seiner Nennlage, 8th a schematic representation of the measuring distance of a position sensor to a round bolt in the clamped state in response to a tolerance-related displacement of the round bolt relative to its nominal position,

9 eine schematische Darstellung der Messdistanz eines Positionssensors zu einem Haltebolzen gemäß einer Ausbildung der Erfindung im eingeklemmten Zustand in Abhängigkeit einer toleranzbedingten Verschiebung des Haltebolzens gegenüber seiner Nennlage, 9 a schematic representation of the measuring distance of a position sensor to a retaining bolt according to an embodiment of the invention in the clamped state in response to a tolerance-related displacement of the retaining bolt relative to its nominal position,

10 eine schematische Darstellung der Messdistanz eines Positionssensors zu einem Bolzen mit flacher Auflagefläche im eingeklemmten Zustand in Abhängigkeit einer toleranzbedingten Verschiebung des Bolzens gegenüber seiner Nennlage, 10 a schematic representation of the measuring distance of a position sensor to a bolt with a flat bearing surface in the clamped state in response to a tolerance-related displacement of the bolt relative to its nominal position,

11 eine Veranschaulichung der Abhängigkeit zwischen maximalem Messabstand, Lagetoleranz und Schmiegungsradius im Bereich der Kontaktfläche, 11 an illustration of the relationship between maximum measuring distance, positional tolerance and radius of osculation in the area of the contact surface,

12 eine erste räumliche Darstellung eines Gewindetriebs für eine Klemmvorrichtung, 12 a first spatial representation of a screw drive for a clamping device,

13 eine zweite räumliche Darstellung des Gewindetriebs nach 12, 13 a second spatial representation of the screw according to 12 .

14 einen Gewindetrieb mit einer Reibbremse, 14 a screw drive with a friction brake,

15 eine vergrößerte Darstellung der Reibbremse nach 14, 15 an enlarged view of the friction brake after 14 .

16 eine Ausbildung einer Fixierungseinrichtung mit zwei Stützlagern und 16 an embodiment of a fixing device with two support bearings and

17 eine Ausgestaltung einer Fixierungseinrichtung mit einem Hebelsteller. 17 an embodiment of a fixing device with a lever plate.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet.For identical or equivalent elements of the invention, identical reference numerals are used.

1 zeigt einen Teil eines unterbodenseitigen Bauraums 1 eines Fahrzeugs zur Aufnahme einer Traktionsbatterie. Dargestellt ist eine Hälfte des unterbodenseitigen Bauraums 1, beispielsweise die beifahrerseitige. An einer Seite des unterbodenseitigen Bauraums 1 befinden sich zwei voneinander beabstandete Verspannungsvorrichtungen 2. Diese weisen jeweils einen Linearaktor auf, wobei die beiden Linearaktoren der beiden Verspannungsvorrichtungen 2 entlang einer gemeinsamen Achse verfahrbar sind. Mithilfe dieser beiden Verspannungsvorrichtungen 2 wird eine Seite einer einzuführenden Traktionsbatterie im unterbodenseitigen Bauraum 1 des Fahrzeugs verspannt. Auf der in der Figur nicht dargestellten, den Verspannungsvorrichtungen 2 gegenüberliegenden Seite des unterbodenseitigen Bauraums 1 befinden sich ebenfalls zwei Verspannungsvorrichtungen 2 in gleicher Anordnung zueinander wie die dargestellte. Insgesamt sind somit vier Verspannungsvorrichtungen 2 im unterbodenseitigen Bauraum 1 verteilt über zwei sich gegenüberliegende Seiten des unterbodenseitigen Bauraums 2 angeordnet. 1 shows a part of an underbody space 1 a vehicle for receiving a traction battery. Shown is a half of the bottom-side space 1 For example, the passenger side. On one side of the compartment-side installation space 1 There are two spaced bracing devices 2 , These each have a linear actuator, wherein the two linear actuators of the two bracing devices 2 can be moved along a common axis. Using these two bracing devices 2 becomes one side of a traction battery to be inserted in the compartment-side space 1 of the vehicle braced. On the not shown in the figure, the bracing devices 2 opposite side of the bottom-side space 1 There are also two bracing devices 2 in the same arrangement to each other as the one shown. Overall, thus four bracing devices 2 in the compartment-side space 1 distributed over two opposite sides of the bottom-side space 2 arranged.

2 zeigt einen unterbodenseitigen Bauraum 1 und eine in diesen einführbare Traktionsbatterie 3. Der unterbodenseitige Bauraum 1 entspricht dem in 1 bereits dargestellten, wobei hier die in 1 fehlende zweite Hälfte des unterbodenseitigen Bauraums 1 nunmehr erkennbar ist. Demnach sind hier auch die gegenüberliegenden Verspannungsvorrichtungen 2 zumindest teilweise in der Darstellung zu erkennen. 2 shows an underbody space 1 and an insertable traction battery 3 , The bottom-side space 1 corresponds to the in 1 already shown, here the in 1 missing second half of the underbody space 1 is now recognizable. Accordingly, here are the opposite bracing devices 2 at least partially visible in the illustration.

Ferner ist zu erkennen, dass an der Traktionsbatterie 3 Haltebolzen 4 angeordnet sind. Diese sind ebenfalls an zwei gegenüberliegenden Batterieseiten angeordnet, derart, dass sie mit den entsprechend angeordneten Verspannungsvorrichtungen 2 wechselwirken können. It can also be seen that on the traction battery 3 retaining bolt 4 are arranged. These are also arranged on two opposite sides of the battery, such that they with the correspondingly arranged bracing devices 2 can interact.

Zum Wechseln der Batterie wird mittels einer Batteriewechselstation die Traktionsbatterie 3 in den unterbodenseitigen Bauraum 1 eingehoben, bevor die Verspannungsvorrichtungen 2 aktiv werden. Zum Fixieren werden schließlich die Linearaktoren der Verspannungsvorrichtungen 2 betätigt. Eine elektrische Kontaktierung der Traktionsbatterie 2 erfolgt über die in den 1 und 2 dargestellte Kontaktbuchse.To change the battery is by means of a battery replacement station, the traction battery 3 in the lower-level space 1 lifted before the bracing devices 2 to become active. For fixing, finally, the linear actuators of the bracing devices 2 actuated. An electrical contact of the traction battery 2 via the in the 1 and 2 illustrated contact socket.

Die dargestellten Verspannungsvorrichtungen 2 sind nicht zwangsläufig als Ausführungsformen der Erfindung zu betrachten. Die Darstellung in den 1 und 2 dient primär der Veranschaulichung der prinzipiellen Verankerung der Traktionsbatterie durch Verspannen von Haltebolzen, was auch mittels der hier vorgestellten Erfindung erzielt wird.The illustrated bracing devices 2 are not necessarily as embodiments to consider the invention. The representation in the 1 and 2 serves primarily to illustrate the basic anchoring of the traction battery by bracing retaining bolts, which is also achieved by means of the invention presented here.

3 zeigt ein Schnittbild einer Klemmvorrichtung 6 einer Fixierungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Anders als in den 1 und 2 sei nun angenommen, dass die dargestellte Klemmvorrichtung 6 zur Montage an der Traktionsbatterie 3 vorgesehen ist. Insgesamt sind auch hier vier Klemmvorrichtungen 6 an zwei gegenüberliegenden Seiten der Traktionsbatterie 3 angeordnet, die mit entsprechend an der Fahrzeugkarosserie angeordneten Haltebolzen 4 zur Fixierung der Traktionsbatterie 3 wechselwirken. Die Klemmvorrichtungen 6 umfasst hierzu einen Klemmkeil 7, der den Haltebolzen 4 gegen einen Anschlag 8 verklemmt. 3 shows a sectional view of a clamping device 6 a fixing device according to a first embodiment of the invention. Unlike in the 1 and 2 Now suppose that the illustrated clamping device 6 for mounting on the traction battery 3 is provided. Overall, here are four clamping devices 6 on two opposite sides of the traction battery 3 arranged with the correspondingly arranged on the vehicle body retaining bolts 4 for fixing the traction battery 3 interact. The clamping devices 6 includes for this purpose a clamping wedge 7 holding the retaining bolt 4 against a stop 8th jammed.

Um den Haltebolzen 4 zu verklemmen, wird der Klemmkeil 7 in einer horizontalen orientierten Verfahrrichtung 9 gemäß der Darstellung von rechts nach links bewegt. Im geöffneten Zustand befindet sich der Klemmkeil 7 auf der rechten Seite, während sich der Klemmkeil 7 im geschlossenen Zustand links befindet. To the retaining bolt 4 to jam, the clamping wedge 7 in a horizontal oriented direction of travel 9 moved from right to left as shown. When open, the clamping wedge is located 7 on the right side, while the clamping wedge 7 when closed, left.

Die horizontale Bewegung des Klemmkeils 7 wird durch einen Gewindetrieb 10 eingeleitet. Dieser Gewindetrieb 10 umfasst eine Werkzeugschnittstelle 11, an der ein elektromotorisch betriebenes Werkzeug angreifen kann, um ein Drehmoment in die Klemmvorrichtung einzubringen. Der Gewindetrieb 10 umfasst ferner eine vertikal ausgerichtete Spindel 12 und eine auf diese geführte Mutter 13 mit einem Innengewinde, welches mit einem Außengewinde der Spindel 12 in Eingriff steht. Die Mutter 13 erfährt bei einer Drehbewegung der Spindel 12 eine vertikale Translation. The horizontal movement of the clamping wedge 7 is by a screw drive 10 initiated. This screw drive 10 includes a tool interface 11 at which an electric motor operated tool can engage to introduce a torque in the clamping device. The screw drive 10 further comprises a vertically oriented spindle 12 and a mother led to this 13 with an internal thread, which with an external thread of the spindle 12 engaged. The mother 13 learns during a rotational movement of the spindle 12 a vertical translation.

Diese vertikale Translation der Mutter 13 wird über eine schräg angeordnete Führungsschiene 14 in eine horizontale Bewegung der Klemmkeils 7 gewandelt. Die Führungsschiene 14, die hierzu an beiden Seiten der Mutter 13 mit dieser in Eingriff steht, ist hierzu fest mit dem Klemmkeil 7 verbunden. This vertical translation of the mother 13 is via an obliquely arranged guide rail 14 in a horizontal movement of the clamping wedge 7 changed. The guide rail 14 that on both sides of the mother 13 is engaged with this, this is fixed to the clamping wedge 7 connected.

Zum Verklemmen des Haltebolzens 4 muss die Mutter 13 entlang der Spindelachse nach unten bewegt werden. Die Übersetzung, mit der die vertikale Bewegung der Mutter 13 in eine horizontale Bewegung des Klemmkeils 7 gewandelt wird, hängt entscheidend von dem Winkel ab, den die Führungsschiene gegenüber einer Horizontalen aufweist. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Winkel im Bereich von 35–45 Grad zur Verfahrrichtung 9 herausgestellt. Dieser Winkel erlaubt eine kompakte Bauweise und dennoch die Entfaltung der benötigten Klemmkraft zur sicheren Fixierung der Traktionsbatterie 3. For jamming the retaining bolt 4 the mother has to 13 be moved downwards along the spindle axis. The translation, with which the vertical movement of the mother 13 in a horizontal movement of the clamping wedge 7 is significantly dependent on the angle, which has the guide rail relative to a horizontal. Particularly advantageous is an angle in the range of 35-45 degrees to the direction of travel 9 exposed. This angle allows a compact design and yet the deployment of the required clamping force for secure fixation of the traction battery 3 ,

Sobald der Klemmkeil 7 in den Haltebolzen 4 einfährt, entsteht in Verfahrrichtung 9 eine erhebliche Kraftkomponente, die unerwünschte Querlasten auf die Spindel 12 bewirken kann. Um dies zu vermeiden, ist ein vertikal angeordnetes Stützelement 15 vorgesehen, das die Mutter 13 ebenfalls führt. Dieses Stützelement 15 ist als Schiene mit schwalbenschwanzförmigem Profil ausgebildet, das beidseitig in eine entsprechende Nut der Mutter 13 eingreift. Ebenso wie die Führungsschiene 14 ist das Stützelement 15 beidseitig der Mutter 13 angeordnet. Once the clamping wedge 7 in the retaining bolts 4 enters, arises in the direction of travel 9 a significant component of force, the unwanted transverse loads on the spindle 12 can cause. To avoid this is a vertically arranged support element 15 provided that the mother 13 also leads. This support element 15 is designed as a rail with a dovetail-shaped profile on both sides in a corresponding groove of the nut 13 intervenes. As well as the guide rail 14 is the support element 15 on both sides of the mother 13 arranged.

Die dargestellte Klemmvorrichtung 6 hat den Vorteil, dass die zum Fixieren der Traktionsbatterie 3 benötigte Klemmkraft sehr einfach durch einen außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Aktuator eingebracht werden kann. Ein hierfür benötigter elektromotorischer Antrieb kann in einer Batteriewechselstation bereitgestellt werden, mit der auch die Traktionsbatterie 3 in den unterbodenseitigen Bauraum 1 des Fahrzeugs beispielsweise mithilfe eines Hebetisches eingeführt werden kann. Dadurch, dass die Klemmvorrichtungen an der Traktionsbatterie 3 montiert sind, stellt auch das Auffinden der Werkzeugschnittstelle 11 keine besondere Herausforderung für eine solche Batteriewechselstation dar. Anders wäre dies, wenn die Klemmvorrichtungen 6 an der Fahrzeugkarosserie montiert wären. Denn hier müsste zunächst in Abhängigkeit der Fahrzeugposition die Werkzeugschnittstelle 11 beispielsweise mithilfe einer optischen Sensorik erfasst werden.The illustrated clamping device 6 has the advantage of being for fixing the traction battery 3 required clamping force can be very easily introduced by an outside of the vehicle arranged actuator. An electromotive drive required for this purpose can be provided in a battery changing station, with which the traction battery 3 in the lower-level space 1 of the vehicle can be introduced for example by means of a lifting table. Due to the fact that the clamping devices on the traction battery 3 mounted, also provides finding the tool interface 11 no special challenge for such a battery changing station. This would be different if the clamping devices 6 would be mounted on the vehicle body. Because here, first, depending on the vehicle position, the tool interface 11 For example, be detected using an optical sensor.

In 3 ist ferner ein induktiv arbeitender Positionssensor 16 erkennbar, mit dem die Position des Haltebolzens 4 am Anschlag 8 detektiert werden kann. Auf die Funktionsweise dieses Positionssensors 16 wird im Zusammenhang mit den 6 bis 11 detaillierter eingegangen. In 3 is also an inductively operating position sensor 16 recognizable, with the position of the retaining bolt 4 at the stop 8th can be detected. On the operation of this position sensor 16 will be related to the 6 to 11 detailed.

4 zeigt eine Explosionszeichnung der Ausführungsform nach 3. Zunächst ist zu erkennen, dass der Klemmkeil 7 Element eines Keilschiebers 17 ist, an dem auch die beiden schräg angeordneten Führungsschienen 14 angeordnet sind, die mit der Mutter 13 in Eingriff stehen. Auch ist ein Stützteil 18 erkennbar, welches die Stützelemente 15 mit dem schwalbenschwanzförmigen Profil trägt. Ebenfalls in der Explosionsdarstellung zu erkennen ist der Gewindetrieb 10, dessen Funktionsweise im Zusammenhang mit den 8 und 9 detailliert erläutert wird. 4 shows an exploded view of the embodiment according to 3 , First, it can be seen that the clamping wedge 7 Element of a wedge gate 17 is, on which also the two obliquely arranged guide rails 14 are arranged with the mother 13 engage. Also is a support part 18 recognizable, which is the support elements 15 wearing with the dovetailed profile. Also visible in the exploded view is the screw drive 10 whose operation is related to the 8th and 9 will be explained in detail.

Der Klemmkeil 7 wird auf seinem Verfahrweg durch eine horizontale Führung 19 geführt, die an ihrer dem Gewindetrieb 10 gegenüberliegenden Seite mit einer Dichtung 20 abgeschlossen wird. Die Dichtung 20 dichtet die gesamte Aktuatorik der Klemmvorrichtung gegenüber Schmutz und Spritzwasser ab. The clamping wedge 7 gets on its path through a horizontal guide 19 guided, at their the screw drive 10 opposite side with a seal 20 is completed. The poetry 20 seals the entire actuator system of the clamping device against dirt and water spray.

5 zeigt eine dreidimensionale Darstellung der Klemmvorrichtung 6 nach 3. Hier ist zu erkennen, dass die gesamte Klemmvorrichtung 6 nahezu vollständig geschlossen ist, sodass die Mechanik des Gewindetriebs 10 vor äußeren Einflüssen geschützt ist. Lediglich für den Klemmkeil 7 muss eine Durchtrittsöffnung im Bereich der horizontalen Führung 19 vorgesehen sein. Durch die bereits im Zusammenhang mit 4 erwähnte Dichtung kann auch hier das Eindringen von Spritzwasser und Schmutz vermieden werden. 5 shows a three-dimensional view of the clamping device 6 to 3 , Here it can be seen that the entire clamping device 6 is almost completely closed, so that the mechanics of the screw drive 10 is protected from external influences. Only for the clamping wedge 7 must have a passage opening in the area of the horizontal guide 19 be provided. By already related to 4 mentioned seal can also be avoided here the ingress of splash water and dirt.

6 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines gegen einen Anschlag 8 der Klemmvorrichtung 6 gemäß 3 verklemmten Haltebolzen 4. Der bereits im Zusammenhang mit 3 erwähnte induktive Positionssensor 16 hat die Aufgabe festzustellen, ob der Haltebolzen 4 im Bereich des Anschlags 8 liegt oder nicht. In eine übergeordnete Überwachungseinheit gibt der Positionssensor 16 ein entsprechendes Zustandssignal aus. 6 shows an enlarged view of a against a stop 8th the clamping device 6 according to 3 jammed retaining bolts 4 , Already related to 3 mentioned inductive position sensor 16 The task is to determine if the retaining bolt 4 in the area of the stop 8th is or not. In a higher-level monitoring unit gives the position sensor 16 a corresponding status signal.

Im Vergleich hierzu zeigt 7 eine alternative Ausbildung eines Haltebolzens verklemmt gegen den in 6 bereits gezeigten Anschlag 8. Hierbei handelt es sich um einen Rundbolzen 21. In comparison shows 7 an alternative embodiment of a retaining pin jammed against the in 6 already shown stop 8th , This is a round bolt 21 ,

Der in 6 gezeigte Haltebolzen 4 zeichnet sich dadurch aus, dass er sowohl im Bereich des Anschlags 8 als auch an der Schmiegefläche zum Klemmkeil 5 eine Gegenkontur aufweist, die einen sehr großen Radius besitzt und damit fast flach ausgebildet ist. Die Vorteile dieser Form werden insbesondere durch den direkten Vergleich mit dem in 7 gezeigten Rundbolzen 21 deutlich. Der Haltebolzen 4 hat eine deutlich größere Kontaktfläche zum Anschlag 8. Hierdurch kann eine deutlich größere Lagetoleranz für den Haltebolzen 4 im Bereich des Anschlags 8 erlaubt werden, ohne dass der Haltebolzen 4 durch den Positionssensor 16 nicht mehr detektierbar ist. Im Vergleich hierzu muss der Rundbolzen 21 in horizontaler Richtung nur ein kleines Stück aus der idealen Mittenlage verschoben werden, um zu bewirken, dass der Positionssensor 16 fälschlicherweise das Nichtvorhandensein des Rundbolzens 21 detektiert. The in 6 shown retaining bolts 4 is characterized by being both in the area of the attack 8th as well as on the Schmiegefläche to the clamping wedge 5 has a mating contour, which has a very large radius and thus is formed almost flat. The advantages of this form are in particular due to the direct comparison with the in 7 shown round bolt 21 clear. The retaining bolt 4 has a much larger contact surface to stop 8th , This allows a much greater positional tolerance for the retaining bolt 4 in the area of the stop 8th be allowed without the retaining bolt 4 through the position sensor 16 is no longer detectable. In comparison, the round bolt must 21 be moved in the horizontal direction only a short distance from the ideal center position, to cause the position sensor 16 falsely the absence of the round bolt 21 detected.

Die flache Kontur des Haltebolzens 4 im Bereich des Klemmkeils 5 reduziert darüber hinaus die Flächenpressung an dieser Stelle und somit den Verschleiß. Ferner hat die symmetrisch zur vertikalen Achse ausgebildete Symmetrie des Haltebolzens 4 zur Folge, dass dieser für mögliche Links-rechts-Versionen der Fixierungseinrichtung gleichermaßen geeignet ist. The flat contour of the retaining bolt 4 in the area of the clamping wedge 5 In addition, reduces the surface pressure at this point and thus the wear. Furthermore, the symmetry of the retaining bolt formed symmetrically to the vertical axis 4 As a result, this is equally suitable for possible left-right versions of the fixing device.

Der Klemmkeil 5 hat in seinem Klemmbereich, in dem er mit dem Haltebolzen 4 in Kontakt steht, einen Winkel von 18°.The clamping wedge 5 has in its clamping area, where he uses the retaining bolt 4 is in contact, an angle of 18 °.

Der Zusammenhang zwischen der Form der Kontur des Haltebolzens im Bereich des Anschlags, der toleranzbedingten Abweichung der Bolzenposition von einer Nennlage und dem Radius der Kontur des Bolzens im Bereich der Anschlagsfläche soll anhand der 8 bis 11 im Folgenden näher beleuchtet werden.The relationship between the shape of the contour of the retaining bolt in the region of the stop, the tolerance-related deviation of the pin position of a nominal position and the radius of the contour of the bolt in the region of the stop surface is based on 8th to 11 will be discussed in more detail below.

So zeigt 8 eine schematische Darstellung der Messdistanz eines Positionssensors 16 zu einem Rundbolzen 21 im eingeklemmten Zustand in Abhängigkeit einer toleranzbedingten Verschiebung des Rundbolzens 21 gegenüber seiner Nennlage. Hierbei ist angenommen worden, dass der Bolzen einen Durchmesser von 15 mm aufweist und eine toleranzbedingte Verschiebung der Auflagefläche des Bolzens gegenüber dem Positionssensor 16 5 mm beidseitig besagter Nennlage möglich ist. Hierbei ergibt sich, dass der Positionssensor 16 im Extremfall eine Luftstrecke von 3,91 mm zu überbrücken hat, um das Material des Rundbolzens 21 zu detektieren. Bei einer solchen Konfiguration kann es demnach möglich sein, dass ein Rundbolzen 21 von Sensor 16 nicht erkannt wird, obwohl er korrekt innerhalb des zulässigen Toleranzbereichs gegen die Anschlagsfläche verspannt ist. So shows 8th a schematic representation of the measuring distance of a position sensor 16 to a round bolt 21 in the clamped state as a function of a tolerance-related displacement of the round bolt 21 compared to its nominal position. In this case, it has been assumed that the bolt has a diameter of 15 mm and a tolerance-related displacement of the bearing surface of the bolt relative to the position sensor 16 5 mm on both sides of said nominal position is possible. This results in that the position sensor 16 in extreme cases, an air gap of 3.91 mm has to bridge to the material of the round bolt 21 to detect. In such a configuration, it may therefore be possible for a round bolt 21 from sensor 16 is not recognized, although it is clamped correctly against the stop surface within the permissible tolerance range.

9 zeigt eine schematische Darstellung der Messdistanz eines Positionssensors 16 zu einem Haltebolzen 4 gemäß einer Ausbildung der Erfindung im eingeklemmten Zustand in Abhängigkeit einer toleranzbedingten Verschiebung des Haltebolzens 4 gegenüber seiner Nennlage. Der dargestellte Haltebolzen 4 ist im Vergleich zu dem Rundbolzen 21 aus 8 in seiner horizontalen Ausdehnung mit 13 mm sogar etwas schmaler. Der Haltebolzen 4 hat, wie auch der Rundbolzen 21, eine runde Kontur im Bereich der mit dem Anschlag verspannten Kontaktfläche. Dieser hat jedoch im Vergleich zu dem Rundbolzen 21 einen deutlich größeren Schmiegungsradius. In der dargestellten Ausführungsform beträgt dieser Schmiegungsradius 40 mm. Dies hat zur Folge, dass die Luftstrecke, die der Positionssensor 16 überwinden muss, wenn sich der Haltebolzen 4 am äußersten Rand des Toleranzbereiches befindet, lediglich 2,314 mm beträgt. 9 shows a schematic representation of the measuring distance of a position sensor 16 to a retaining bolt 4 according to an embodiment of the invention in the clamped state as a function of a tolerance-related displacement of the retaining bolt 4 compared to its nominal position. The illustrated retaining bolt 4 is compared to the round bolt 21 out 8th in its horizontal extension with 13 mm even slightly narrower. The retaining bolt 4 has, as well as the round bolt 21 , a round contour in the area of the contact surface tensioned by the stop. However, this has compared to the round bolt 21 a much larger Schmiegungsradius. In the illustrated embodiment, this Schmiegungsradius 40 mm. This has the consequence that the air gap, the position sensor 16 must overcome when the retaining bolt 4 is located at the extreme edge of the tolerance range, only 2,314 mm.

Überhaupt keine Luftstrecke ist bei einer Verschiebung eines Haltebolzens zu überwinden, der eine vollkommen flache Kontaktfläche gegenüber dem Anschlag aufweist. So zeigt 10 eine schematische Darstellung der Messdistanz eines Positionssensors 16 zu einem Bolzen 30 mit flacher Auflagefläche im eingeklemmten Zustand in Abhängigkeit einer toleranzbedingten Verschiebung des Bolzens 30 gegenüber seiner Nennlage. Eine solche Bolzenform hat jedoch den Nachteil, dass sie im Bereich des Anschlags sehr leicht zum Verkanten neigt. Da dies unerwünscht ist, ist eine Bolzenform mit einer runden, aber sehr flachen, Kontur im Bereich des Anschlags, wie sie in 9 dargestellt ist, deutlich vorzuziehen. No air gap at all to overcome in a displacement of a retaining bolt, which has a completely flat contact surface against the stop. So shows 10 a schematic representation of the measuring distance of a position sensor 16 to a bolt 30 with a flat contact surface in the clamped state as a function of a tolerance-related displacement of the bolt 30 compared to its nominal position. Such a bolt shape However, it has the disadvantage that it tends very easily to tilt in the area of the stop. Since this is undesirable, a bolt shape with a round, but very flat, contour is in the area of the stopper, as in 9 is clearly preferable.

11 veranschaulicht die Abhängigkeit zwischen maximalem Messabstand b, Lagetoleranz a und Schmiegungsradius R im Bereich der Kontaktfläche. Wenn der maximale Messabstand b, den der Positionssensors überbrücken kann, bekannt ist und zudem die Lagetoleranz a vorgegeben ist, innerhalb der der Haltebolzen im fest verklemmten Zustand zum Liegen kommt, kann ein minimaler Schmiegungsradius im Bereich der Kontaktfläche für den Haltebolzen gemäß der folgenden Ungleichung bestimmt werden:

Figure DE102012219080A1_0003
11 illustrates the relationship between maximum measuring distance b, position tolerance a and radius of curvature R in the area of the contact surface. If the maximum measuring distance b, which can be bridged by the position sensor, is known and, moreover, the positional tolerance a within which the retaining bolt comes to rest in the tightly clamped state is determined, a minimum radius of osculation in the area of the contact surface for the retaining bolt can be determined according to the following inequality become:
Figure DE102012219080A1_0003

Die 12 und 13 zeigen räumliche Darstellungen eines Gewindetriebs 10 für eine Fixierungseinrichtung 6. Der Gewindetrieb 10 umfasst eine formschlüssige Sicherungseinrichtung, die die Spindel 12 gegen ein unbeabsichtigtes Verdrehen schützen soll. Diese Sicherungseinrichtung wird gebildet durch eine Art Steckverzahnung mit zwei Elementen 22, 23, die durch eine Feder 24 gegeneinander verspannt sind. Die als Schraubfeder ausgebildete Feder 24 sorgt dafür, dass die beiden Elemente 22, 23 ohne äußere Krafteinwirkung in einem Zahneingriff miteinander stehen, wodurch die Werkzeugschnittstelle 11 einer Verdrehsicherung unterliegt. Die Spindel 12 kann in diesem Zustand nicht gedreht werden. Erst wenn auf die Werkzeugschnittstelle 11 in axialer Richtung beispielsweise durch ein angesetztes Werkzeug ein Druck ausgeübt wird, der in Richtung der Mutter 13 gerichtet ist, wird die Feder 24 gestaucht, sodass die Elemente 22 und 23 der Steckverzahnung außer Wirkeingriff kommen. Auf diese Weise kann dann ein auf die Werkzeugschnittstelle 11 aufgebrachtes Drehmoment unmittelbar auf die Spindel 12 übertragen werden. The 12 and 13 show spatial representations of a screw drive 10 for a fixing device 6 , The screw drive 10 includes a positive locking device, which is the spindle 12 to protect against unintentional twisting. This safety device is formed by a kind of spline with two elements 22 . 23 by a spring 24 are braced against each other. The trained as a helical spring 24 ensures that the two elements 22 . 23 without external force in a meshing with each other, whereby the tool interface 11 an anti-rotation is subject. The spindle 12 can not be rotated in this state. Only when on the tool interface 11 in the axial direction, for example, by an attached tool, a pressure is exerted in the direction of the mother 13 is directed, becomes the spring 24 compressed, so the elements 22 and 23 the splines come out of operative engagement. In this way, one can then access the tool interface 11 Applied torque directly on the spindle 12 be transmitted.

In den 14 und 15 ist in Gewindetrieb 10 mit einer Reibbremse dargestellt, die alternativ oder zusätzlich zu dem zuvor gezeigten formschlüssigen Sicherungsmechanismus ein unbeabsichtigtes Betätigen des Gewindetriebs 10 verhindert. Die Reibbremse ist als Toleranzring 25 ausgebildet, über den sich ein Kopf der Spindel 26 in Umfangsrichtung an der Fixierungseinrichtung 6 abstützt. Dieser einfache Toleranzring 25 sorgt dafür, dass eine Bewegung der Spindel 12 erst nach Überwindung des vom Toleranzring 25 erzeugten Reibmomentes aufgebracht werden kann. Der Toleranzring 25 stellt die Selbsthemmung der Spindel 12 funktionssicher her und verhindert darüber hinaus, dass die stets winkelspielbehaftete, zuvor erläuterte formschlüssige Sicherungseinrichtung keinen Vorspannungsverlust ermöglicht. In the 14 and 15 is in screw drive 10 shown with a friction brake, the alternative or in addition to the positive locking mechanism previously shown inadvertent actuation of the screw drive 10 prevented. The friction brake is a tolerance ring 25 formed over which a head of the spindle 26 in the circumferential direction of the fixing device 6 supported. This simple tolerance ring 25 ensures that a movement of the spindle 12 only after overcoming the tolerance ring 25 generated friction torque can be applied. The tolerance ring 25 represents the self-locking of the spindle 12 functionally safe and prevents beyond that the always angular play-related, previously explained positive locking device allows no bias loss.

In 16 ist eine Ausbildung einer Fixierungseinrichtung mit zwei Stützlagern 27, 28 dargestellt. In Verfahrrichtung betrachtet, befindet sich das erste Stützlager 27 rechtsseitig vom Anschlag 8, während das zweite Stützlager 28 in Verfahrrichtung links vom Anschlag 8 positioniert ist. Die beiden Stützlager 27, 28 nehmen in sehr vorteilhafter Weise die Klemmkräfte auf, die zwischen dem Klemmkeil 7 und dem Haltebolzen 4 im verspannten Zustand wirken. Biegemomente, die eine Deformation des Klemmkeils 7 zur Folge haben könnten, werden durch diese Anordnung der Stützlager 27, 28 effektiv vermieden. In 16 is an embodiment of a fixing device with two support bearings 27 . 28 shown. When viewed in the direction of travel, the first support bearing is located 27 right side of the stop 8th while the second support bearing 28 in the direction of travel to the left of the stop 8th is positioned. The two support bearings 27 . 28 take in a very advantageous manner, the clamping forces between the clamping wedge 7 and the retaining bolt 4 act in the tensioned state. Bending moments, which is a deformation of the clamping wedge 7 could result, by this arrangement, the support bearing 27 . 28 effectively avoided.

17 zeigt eine Ausgestaltung einer Fixierungseinrichtung 6 mit einem Hebelsteller. Wie bei allen bereits zuvor beschriebenen Ausführungsformen wird auch hier eine mit einem Gewindetrieb 10 ausgelöste vertikale Bewegung einer Mutter 13 des Gewindetriebs 10 in eine horizontal orientierte Bewegung eines Klemmkeils 7 überführt. Auch hier wird von einem äußeren Aktuator an einer Werkzeugschnittstelle 11 ein Drehmoment auf die Spindel 12 des Gewindetriebs 10 aufgebracht, um die vertikale Bewegung der Mutter 13 auszulösen. Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wird jedoch hierbei die schräge Führungsschiene durch einen Hebel 29 ersetzt, der an seinen beiden Enden gelenkig zum einen mit der Mutter 13 und zum anderen mit dem Klemmkeil 7 verbunden ist. Der Hebel 29 ist in einer abgewinkelten Lage zur horizontalen Verfahrrichtung des Klemmkeils 7 angeordnet. Es ist leicht zu erkennen, dass diese Hebelanordnung bewirkt, dass der Klemmkeil 7 in der Darstellung nach rechts wandert, wenn die Mutter 13 durch die Bewegung der Spindel 10 nach oben geführt wird. Eine solche Bewegung käme einem Öffnen der Fixierungseinrichtung gleich. Hingegen wird der Klemmkeil 7 in Verfahrrichtung nach links und damit in Richtung des Haltebolzens 4 bewegt, wenn die Mutter 13 entlang der Spindel nach unten geführt wird. Eine solche Bewegung kommt zum Stillstand, wenn der Haltebolzen 4 durch den Klemmkeil 7 mit voller Vorspannkraft gegen den Anschlag 8 verklemmt ist. Auch in dieser Position wird der Hebel 29 noch einen leichten Winkel gegenüber der Horizontalen aufweisen, dessen Orientierung dem in 13 dargestelltem Winkel entspricht. 17 shows an embodiment of a fixing device 6 with a lever actuator. As with all previously described embodiments, one with a screw is also here 10 triggered vertical movement of a mother 13 of the screw drive 10 in a horizontally oriented movement of a clamping wedge 7 transferred. Again, there is an external actuator on a tool interface 11 a torque on the spindle 12 of the screw drive 10 applied to the vertical movement of the mother 13 trigger. In contrast to the previously described embodiments of the invention, however, this is the oblique guide rail by a lever 29 replaced, at its two ends articulated on the one hand with the mother 13 and on the other with the clamping wedge 7 connected is. The lever 29 is in an angled position to the horizontal direction of travel of the clamping wedge 7 arranged. It is easy to see that this lever arrangement causes the clamping wedge 7 in the representation to the right wanders when the mother 13 by the movement of the spindle 10 is led upwards. Such a movement would be equivalent to opening the fixing device. On the other hand, the clamping wedge 7 in the direction of travel to the left and thus in the direction of the retaining bolt 4 moves when the mother 13 along the spindle is guided down. Such movement comes to a halt when the retaining bolt 4 through the clamping wedge 7 with full preload against the stop 8th is stuck. Also in this position is the lever 29 still have a slight angle to the horizontal, whose orientation to the in 13 corresponds represented angle.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
unterbodenseitiger Bauraum bottom side installation space
22
Verspannvorrichtung bracing
33
Traktionsbatterie traction battery
44
Haltebolzen retaining bolt
55
Kontaktbuchse Contact socket
66
Klemmvorrichtung clamping device
77
Klemmkeil clamping wedge
88th
Anschlag attack
99
Verfahrrichtung traversing
1010
Gewindetrieb  screw
11 11
Werkzeugschnittstelle Tool interface
1212
Spindel spindle
1313
Mutter mother
1414
Führungsschiene guide rail
1515
Stützelement support element
1616
Positionssensor position sensor
1717
Keilschieber wedge slide
1818
Stützteil supporting part
1919
horizontale Führung horizontal leadership
2020
Dichtung poetry
2121
Rundbolzen round pins
22, 2322, 23
Elemente einer Steckverzahnung Elements of a spline
2424
Federfeather
2525
Toleranzringtolerance ring
2626
Spindelkopfspindle head
27, 2827, 28
Stützlagersupport bearings
2929
Hebellever
3030
Bolzen mit flacher AuflageflächeBolt with flat contact surface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2009082957 A1 [0003] US 2009082957 A1 [0003]
  • US 20100071979 A1 [0006] US 20100071979 A1 [0006]

Claims (11)

Fixierungseinrichtung zur Halterung einer wechselbaren Traktionsbatterie (3) in einem unterbodenseitigen Bauraum (1) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, wobei die Fixierungseinrichtung – mindestens einen Haltebolzen (4) zur Befestigung am unterbodenseitigen Bauraum (1) und – mindestens eine Klemmvorrichtung (6) zur Befestigung an der Traktionsbatterie (3) aufweist, wobei zur Fixierung der Traktionsbatterie (3) der Haltebolzen (4) durch die Klemmvorrichtung (6) gegen einen Anschlag (8) verspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Haltebolzen (4) eine erste runde Kontur im Bereich einer ersten, mit dem Anschlag verspannbaren Kontaktfläche aufweist und – der Schmiegungsradius der ersten Kontur mindestens so groß ist wie der maximale Durchmesser des Haltebolzens (4).Fixation device for holding a replaceable traction battery ( 3 ) in a space-side installation space ( 1 ) of an electrically driven vehicle, wherein the fixing device - at least one retaining bolt ( 4 ) for attachment to the bottom-side space ( 1 ) and - at least one clamping device ( 6 ) for attachment to the traction battery ( 3 ), wherein for fixing the traction battery ( 3 ) the retaining bolt ( 4 ) by the clamping device ( 6 ) against a stop ( 8th ), characterized in that - the retaining bolt ( 4 ) has a first round contour in the region of a first, with the stopper bracing contact surface and - the Schmiegungsradius the first contour is at least as large as the maximum diameter of the retaining bolt ( 4 ). Fixierungseinrichtung nach Anspruch 1 mit einem in einer Verfahrrichtung (9) verschiebbaren Klemmkeil (7) zum Verklemmen des Haltebolzens (4) gegen den Anschlag (8), wobei der Haltebolzen (4) eine zweite runde Kontur im Bereich einer zweiten, mit dem Klemmkeil (7) verklemmbaren Kontaktfläche aufweist und der Schmiegungsradius der zweiten Kontur mindestens so groß wie der maximale Durchmesser des Haltebolzens (4) ist.Fixing device according to claim 1 with a in a direction of travel ( 9 ) slidable clamping wedge ( 7 ) for clamping the retaining bolt ( 4 ) against the attack ( 8th ), wherein the retaining bolt ( 4 ) a second round contour in the region of a second, with the clamping wedge ( 7 ) verklemmbaren contact surface and the Schmiegungsradius the second contour at least as large as the maximum diameter of the retaining bolt ( 4 ). Fixierungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Klemmkeil (7) eine rampenförmige Gegenkontur zum Kontakt mit der zweiten runden Kontur des Haltbolzens (4) aufweist, die einen Winkel von 3 bis 25 Grad, vorzugsweise 3 bis 20 Grad, insbesondere 18 Grad zur Verfahrrichtung (9) einnimmt.Fixing device according to claim 2, wherein the clamping wedge ( 7 ) a ramp-shaped counter contour for contact with the second round contour of the retaining bolt ( 4 ) having an angle of 3 to 25 degrees, preferably 3 to 20 degrees, in particular 18 degrees to the direction of travel ( 9 ) occupies. Fixierungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3 mit – einem Gewindetrieb (10) mit einer im Wesentlichen orthogonal zur Verfahrrichtung (9) gelagerten Spindel (12), – einer auf der Spindel (12) gelagerten und mit dem Klemmkeil (7) in Wirkverbindung stehenden Mutter (13) und – einer Einrichtung zur Wandlung einer Bewegung der Mutter (13) in Richtung der Spindelachse in eine Bewegung des Klemmkeils (7) in Verfahrrichtung (9).Fixing device according to claim 2 or 3 with - a screw drive ( 10 ) with a substantially orthogonal to the direction of travel ( 9 ) stored spindle ( 12 ), - one on the spindle ( 12 ) and with the clamping wedge ( 7 ) operatively connected mother ( 13 ) and - a device for transforming a movement of the mother ( 13 ) in the direction of the spindle axis in a movement of the clamping wedge ( 7 ) in the direction of travel ( 9 ). Fixierungseinrichtung (6) nach Anspruch 4, wobei besagte Einrichtung eine winklig zur Verfahrrichtung (9) und mit dem Klemmkeil (7) fest verbundene Rampenführung umfasst, innerhalb der die Mutter (13) bei der Bewegung in Richtung der Spindelachse geführt ist.Fixing device ( 6 ) according to claim 4, wherein said means is at an angle to the direction of travel ( 9 ) and with the clamping wedge ( 7 ) includes fixed ramping within which the nut ( 13 ) is guided during the movement in the direction of the spindle axis. Fixierungseinrichtung (6) nach Anspruch 5, wobei die Rampenführung in einem Winkel von 25 bis 60 Grad, vorzugsweise 35 bis 45 Grad, zur Verfahrrichtung (9) verläuft.Fixing device ( 6 ) according to claim 5, wherein the ramp guide at an angle of 25 to 60 degrees, preferably 35 to 45 degrees, to the travel direction ( 9 ) runs. Fixierungseinrichtung (6) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei der Gewindetrieb (10) von zwei einander gegenüberliegenden Flächen des Klemmkeils (7) umschlossen ist und die Rampenführung durch jeweils eine schräg angeordnete Führungsschiene (14) auf jeder der Flächen ausgebildet ist, in der die Mutter (13) geführt ist. Fixing device ( 6 ) according to one of claims 5 or 6, wherein the screw drive ( 10 ) of two opposing surfaces of the clamping wedge ( 7 ) is enclosed and the ramp guide by a respective obliquely arranged guide rail ( 14 ) is formed on each of the surfaces in which the nut ( 13 ) is guided. Elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit – einer wechselbaren Traktionsbatterie (3), die in einem unterbodenseitigen Bauraum (1) des Fahrzeugs angeordnet ist, und – mindestens vier Fixiereinrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, – wobei von den mindestens vier Haltebolzen (4) jeweils zwei an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des unterbodenseitigen Bauraums (1) angeordnet sind, – und wobei die mindestens vier Klemmvorrichtungen (6) jeweils an einer der Position des zugehörigen Haltebolzens (4) korrespondierenden Stelle der Traktionsbatterie (3) angeordnet sind. Electrically powered vehicle with - an exchangeable traction battery ( 3 ), which in an under-floor space ( 1 ) of the vehicle, and - at least four fixing devices according to one of claims 1 to 7, - wherein of the at least four retaining bolts ( 4 ) in each case two on two opposite sides of the lower-side installation space ( 1 ) are arranged, and wherein the at least four clamping devices ( 6 ) in each case at one of the position of the associated retaining bolt ( 4 ) corresponding location of the traction battery ( 3 ) are arranged. Elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit – einer wechselbaren Traktionsbatterie (3), die in einem unterbodenseitigen Bauraum (1) des Fahrzeugs angeordnet ist, und – mindestens vier Fixiereinrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, – wobei von den mindestens vier Klemmvorrichtungen (6) jeweils zwei an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des unterbodenseitigen Bauraums (1) angeordnet sind, – und wobei die mindestens vier Haltebolzen (4) jeweils an einer der Position der zugehörigen Klemmvorrichtung (6) korrespondierenden Stelle der Traktionsbatterie (3) angeordnet sind.Electrically powered vehicle with - an exchangeable traction battery ( 3 ), which in an under-floor space ( 1 ) of the vehicle, and - at least four fixing devices according to one of claims 1 to 7, - wherein of the at least four clamping devices ( 6 ) in each case two on two opposite sides of the lower-side installation space ( 1 ) are arranged, - and wherein the at least four retaining bolts ( 4 ) each at one of the position of the associated clamping device ( 6 ) corresponding location of the traction battery ( 3 ) are arranged. Elektrisch angetriebenes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 8 oder 9 mit jeweils einem insbesondere induktiv arbeitenden Sensor (16) zur Detektion des gegen den Anschlag (8) verspannten Haltebolzens (4).Electrically driven vehicle according to one of Claims 8 or 9, each having a sensor which operates in particular inductively ( 16 ) for detecting the against the stop ( 8th ) tensioned retaining bolt ( 4 ). Elektrisch angetriebenes Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei die Lage der eingebauten Traktionsbatterie (3) in Fahrtrichtung betrachtet einem Toleranzbereich unterliegt, in Folge dessen der Haltebolzen (4) bis zu einer maximalen Strecke a gegenüber einer Nennlage versetzt sein kann, bei der sein Auflagepunkt den kürzesten Abstand zum Sensor (16) aufweist, wobei der Sensor (16) derart ausgebildet ist, dass er Material des Haltebolzens (4) bis zu einer maximalen Distanz b vom Anschlag (8) detektieren kann und der Schmiegungsradius R der ersten Kontur folgende Ungleichung erfüllt:
Figure DE102012219080A1_0004
Electrically powered vehicle according to claim 10, wherein the position of the built-in traction battery ( 3 ) in the direction of travel is subject to a tolerance range, as a result of the retaining bolt ( 4 ) may be offset up to a maximum distance a from a nominal position at which its contact point is the shortest distance to the sensor ( 16 ), wherein the sensor ( 16 ) is formed such that it material of the retaining bolt ( 4 ) up to a maximum distance b from the stop ( 8th ) and the osculation radius R of the first contour satisfies the following inequality:
Figure DE102012219080A1_0004
DE201210219080 2012-10-19 2012-10-19 Fixation device for fixing changeable traction battery in base-side installation space of electric car, has round contour arranged in contact surface region, where osculation radius of contour is higher than maximum diameter of locking bolt Withdrawn DE102012219080A1 (en)

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