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Die
Erfindung liegt auf dem Gebiet der Fügetechnik, insbesondere im
Kraftfahrzeugbau, und betrifft eine Verbindungsanordnung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Im
Fahrzeugbau sind eine Reihe von Verbindungsmöglichkeiten von zwei im Wesentlichen
ebenen oder zumindest plattenförmigen
Bauteilen, insbesondere Blechen, unter Bildung eines dazwischen bestehenden
Abstandes oder Zwischenraumes bekannt geworden.
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So
offenbart die Deutsche Offenlegungsschrift
DE 34 14 184 A1 eine Verbindung
zwischen zwei beabstandeten Blechen. Eines der Bleche ist im Bereich
der gewünschten
Verbindung mit einer bis zu dem anderen Blech reichenden Einprägung versehen.
Die beiden Bleche sind am Boden oder Grund der Einprägung durch
Punktschweißung
miteinander verbunden. Um bei Einsatz von Schweißrobotern einen ausreichenden
Werkzeugzugang bei möglichst geringen
Abmessungen der Einprägung
zu ermöglichen,
ist zumindest ein Steg der Einprägung
mit einer Ausnehmung oder Sicke versehen.
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Eine
Verbindungsanordnung der eingangs genannten Art geht aus der Deutschen
Offenlegungsschrift
DE
37 35 464 A1 hervor, die eine Vielzahl von Verbindungsvarianten
zweier Platten einer Leichtbauplatte beschreibt. Die beiden Platten
sind über
Abstandshalter unter Bildung eines Bauteilzwischenraumes miteinander
verbunden. Die Abstandshalter können
entweder als integrale zum Beispiel durch Tiefziehen aus dem Material
der Platten gebildete und in den Abstandsraum ragende Steckkörper oder
alternativ durch topfförmige
Verbindungselemente realisiert sein, die jeweils zuvor auf den dem Zwischenraum
zugewandten Plattenseiten fixiert, zum Beispiel aufgeschweißt, sind.
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Diese
Verbindungsart erfordert eine sehr präzise Fertigung der Abstandselemente
und erlaubt konstruktionsbedingt nur eine Minimierung des Abstandes
bis zu einer gewissen, durch die Höhe der Abstandshalter festgelegten
Größe.
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Vor
diesem Hintergrund liegt nun der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine mit einfachen konstruktiven Mitteln realisierbare
Verbindung zweier Platten oder Bleche anzugeben, die eine sehr flexible
Gestaltung und Bemessung des Plattenzwischenraumes und vor allem
eine sehr hohe zulässige
Bauteil-Toleranz erlaubt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Demgemäß ist bei
der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung
bei zumindest einem Bauteil zumindest ein Verbindungsfortsatz vorgesehen,
der sich von der dem Zwischenraum abgewandten Bauteilseite wegerstreckt.
Diesen Verbindungsfortsatz durchdringt das Verbindungselement und
ist zumindest teilweise mit seinem Außenmantel fest mit dem Verbindungsfortsatz
verbunden.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht unter
anderem darin, in eines der Bauteile durch ein einfaches Fertigungsverfahren – zum Beispiel
durch Stanzen – nach
außen
gewölbte Fortsätze einzubringen,
deren Innenfläche
eine bestens für
eine insbesondere stoffschlüssige
Verbindung – zum
Beispiel durch Schweißen – geeignete Kontaktlinie
oder Fläche
mit der äußeren Mantelfläche des
Verbindungselements bildet.
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Dies
hat den Vorteil, dass sowohl das Verbindungselement als auch der
bzw. die nach außen
weisende(n) Verbindungsfortsatz bzw. Verbindungsfortsätze mit
sehr großen
Toleranzen gefertigt und montiert werden können. Dies wirkt sich auf die
Herstellungs- und Fertigungskosten mindernd aus. Außerdem kann
der Bauteilabstand bis auf ein sehr geringes Maß reduziert werden, wobei diese
Reduzierung von der Bauhöhe
des Verbindungselements in keiner Weise begrenzt ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche
sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
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Eine
konstruktiv bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
das andere Bauteil, zum Beispiel ein weiteres Blech oder eine weitere
Platte, eine Öffnung
aufweist, die zumindest teilweise von dem Boden des Verbindungselements
bedeckt ist. Durch die Öffnung
hindurch kann mit einfachen Verbin dungstechniken wie zum Beispiel
Punkt- oder Nahtschweißen
eine feste Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem anderen
Bauteil hergestellt werden. Dennoch kann bei entsprechender Bemessung
des Bodens bzw. der Öffnung
eine vollständige
Bedeckung und damit ein Verschluss der Öffnung realisiert sein.
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Gemäß einer
ebenfalls bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung
hat das Verbindungselement an seinem offenen Ende einen umlaufenden
Kragen, der zumindest teilweise mit dem anderen Bauteil verbunden
ist. Hierbei kann das Verbindungselement im Bereich seines topfbodenseitigen
Endes mit dem Verbindungsfortsatz des ersten Bauteils zum Beispiel
durch Schweißen,
Kleben oder Nieten verbunden sein und mit seinem Kragen auf dem
anderen Bauteil aufliegen und mit diesem ebenfalls zum Beispiel
durch Schweißen,
Kleben oder Nieten fest und zuverlässig verbunden sein.
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Eine
die Montagen bzw. Befestigung weiterer Bauelemente im Verbindungsbereich
ermöglichende
Ausgestaltung der Erfindung sieht vorteilhafterweise vor, an dem
Topfboden des Verbindungselements ein von außen zugängliches Gewinde vorzusehen.
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Das
Gewinde kann je nach Bedarf und Anwendungsfall in einer Sackbohrung – also als
Sacklochgewinde – oder
aber in einer Durchgangsbohrung ausgebildet und somit als Durchgangsgewinde gestaltet
sein.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 in
perspektivischer Ansicht eine erste erfindungsgemäße Verbindungsanordnung,
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2 einen
Schnitt entlang der Linie I-I in 1,
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3 im
Längsschnitt
eine zweite erfindungsgemäße Verbindungsanordnung
und
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4 in
verkleinerter Darstellung eine Variante der Verbindungsanordnung
aus 3.
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In
den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elementesofern
nichts anderes angegeben ist – mit
denselben Bezugszeichen versehen worden.
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Die
in 1 in perspektivischer Ansicht gezeigte erfindungsgemäße Verbindungsanordnung umfasst
ein erstes oberes Bauteil 1 in Form eines ersten Bleches
und ein zweites unteres Bauteil 2 (Blech). Die Bauteile
sind eben ausgeführt,
sie können
aber selbstverständlich
auch dreidimensional gestaltet, zum Beispiel profiliert, sein. In
einem Verbindungsbereich 3 sind sie jedoch bevorzugt plan ausgebildet.
Zwischen den beabstandeten Bauteilen ist ein innen liegender Abstand
oder Zwischenraum 4 gebildet. Das Bauteil 1 weist
an seiner dem Zwischenraum 4 abgewandten Außenseite 5 einen
sich nach oben ausstülpenden
Verbindungsfortsatz 6 auf, der im Ausführungsbeispiel als umlaufender,
zum Beispiel durch Pressen aus dem Material des Bauteils 1 geschaffener
wulstförmiger
Schweißflansch 7 ausgebildet
ist.
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Wie
auch der in 2 dargestellte Schnitt entlang
der Linie I-I in 1 verdeutlicht, umgibt der Verbindungsfortsatz 6 eine
Durchgangsöffnung 8 in dem
Bauteil 1. Durch die Durchgangsöffnung hindurch erstreckt sich
ein Verbindungselement 10. Dieses ist hohlkreiszylindrisch
ausgestaltet und hat die Form eines Bechers oder Topfes mit einem
kreisrunden Boden 11 und einem Mantel 12. Die
Außenseite 14 des
Mantels 12 bildet mit der inneren Seite 15 des Verbindungsfortsatzes 6 einen
Kontaktbereich 17 und ist mit dem Verbindungsfortsatz durch
eine umlaufende Schweißnaht 18 fest
und unlösbar
verbunden. Diese Verbindung kann aber alternativ oder zusätzlich auch
durch andere Verbindungsverfahren, wie zum Beispiel Kleben oder
Nieten, hergestellt werden.
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Das
andere Bauteil 2 weist eine Öffnung 20 auf, die
von dem Boden 11 bedeckt ist. Durch die Öffnung hindurch
ist von der Außenseite 21 des
Bauteils 2 her eine Schweißnaht 22 gelegt, die
an dem Rand 23 der Öffnung
entlang verläuft.
Somit ist das Verbindungselement auch mit dem Bauteil 2 fest
verbunden. Auch diese Verbindung könnte alternativ oder zusätzlich durch
andere Verbindungsverfahren, wie zum Beispiel Kleben oder Nieten,
hergestellt sein. Im Ausführungsbeispiel
bedeckt die Bodenfläche
des Bodens 11 die Öffnung 20 vollständig, so
dass eine dicht Verbindung, d.h. also ein vollständiger Verschluss des Bauteils 2 im
Verbindungsbereich sichergestellt ist.
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Diese
Konstruktion erlaubt zunächst
vorteilhafterweise eine variable Einstellung des Abstandes bzw.
der Höhe
des Zwischenraumes 4 zwischen den Bauteilen 1 und 2,
ohne dass eine konstruktive Änderung
an den Bauteilen und/oder dem Verbindungselement erforderlich ist.
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Außerdem zeichnet
sich die Erfindung durch eine sehr hohe zulässige Bauteiltoleranz sowohl
in horizontaler als auch in vertikaler Richtung aus. Wie durch den
Pfeil V in 2 angedeutet, können durch entsprechende
Verschiebung des Bauteils 1 in Pfeilrichtung V vor dem
Fügen der
Teile etwaige vertikale Maßabweichungen
der Bauteile so kompensiert werden, dass zwischen den Außenseiten 5 und 21 stets das
gewünschte
Sollabstandsmaß besteht.
Ebenso ist ein Toleranzausgleich in horizontaler Pfeilrichtung H
möglich,
indem der Boden 11 relativ zu dem Bauteil 2 bzw.
der Öffnung 20 verschoben
wird, bis die gewünschte
relative horizontale Lage der Bauteile zueinander erreicht ist.
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3 zeigt
im Längsschnitt
eine weitere erfindungsgemäße Verbindungsanordnung
mit einem oberen Bauteil 30 und einem unteren Bauteil 31.
Hier weist das untere Bauteil 31 einen nach unten, d.h.
zur Bauteilaußenseite 32 sich
ausstülpenden
Verbindungsfortsatz 33 auf, der als umlaufender, zum Beispiel
durch Pressen aus dem Material des Bauteils 31 geschaffener
wulstförmiger
Schweißflansch 34 ausgebildet
ist. Dieser ist von einem Verbindungselement 35 durchdrungen,
das wiederum als topfförmiger
Hohlzylinder mit einem Mantel 36 und einem Bodenbereich 37 gestaltet
ist. Im unteren Mantelbereich 38 ist das Verbindungselement 35 mit
dem Verbindungsfortsatz 33 verschweißt. Der andere obere Endbereich,
sozusagen das offene Ende 39 des Verbindungselements weist
einen umlaufenden Kragen 40 auf, mit dem das Verbindungselement
auf der Außenseite 41 des
anderen Bauteils 30 aufliegt und über den es mit dem anderen
Bauteil 30 durch eine umlaufende Schweißnaht 42 verbunden
ist. Auch diese Gestaltung erlaubt wie bereits ausführlich beschrieben
einen Toleranzausgleich in horizontaler Richtung H bzw. in vertikaler
Richtung V.
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Der
Bodenbereich des Verbindungselements 35 kann eine Materialverdickung 44 aufweisen,
in die in einem Sackloch 45 ein Gewinde 46 eingeschnitten ist.
Damit können
zusätzliche
Bauteile durch Verschraubung an der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung
befestigt werden. Alternativ könnte auch
eine Durchgangsbohrung vorgesehen und das Gewinde 46 als
durchgehendes Gewinde geschnitten sein.
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Wie 4 zeigt,
kann das Verbindungselement 35 wie schon in Zusammenhang
mit den 1 und 2 beschrieben
auch als geschlossener Becher oder Topf mit einem durchgehenden,
ebenen Boden 50 geformt sein, ohne den Kerngedanken der Erfindung
zu verlassen. Das Verbindungselement könnte auch als massiver Körper oder
als geschlossener Hohlkörper
ausgestaltet sein.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern
auf vielfältige
Weise modifizierbar.
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- H
- Richtung
- V
- Richtung
- 1
- Bauteil
- 2
- Bauteil
- 3
- Verbindungsbereich
- 4
- Zwischenraum
- 5
- Außenseite
- 6
- Verbindungsfortsatz
- 7
- Schweißflansch
- 8
- Durchgangsöffnung
- 10
- Verbindungselement
- 11
- Boden
- 12
- Mantel
- 14
- Außenseite
- 15
- innere
Seite
- 17
- Kontaktbereich
- 18
- Schweißnaht
- 20
- Öffnung
- 21
- Außenseite
- 22
- Schweißnaht
- 23
- Rand
- 30
- Bauteil
- 31
- Bauteil
- 32
- Bauteilaußenseite
- 33
- Verbindungsfortsatz
- 34
- Schweißflansch
- 35
- Verbindungselement
- 36
- Mantel
- 37
- Bodenbereich
- 38
- Mantelbereich
- 39
- offenes
Ende
- 40
- Kragen
- 41
- Außenseite
- 42
- Schweißnaht
- 44
- Materialverdickung
- 45
- Sackloch
- 46
- Gewinde
- 50
- Boden