DE102006014477B4

DE102006014477B4 - Verbindungssystem mit Entwässerungsnut

Info

Publication number: DE102006014477B4
Application number: DE200610014477
Authority: DE
Inventors: Manuel Rodrigues Dipl.-Ing. Silveira (FH); Dietmar Dipl.-Ing. Streicher
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: DE102006014477A1

Abstract

Ein Verbindungssystem zum Verbinden mehrerer Bauteile (3, 3') umfasst ein Verbindungselement (2) und eine dieses Verbindungselement (2) ringförmig umgebende Hülse (8). Die Innenwand (10) der Hülse (8) bildet mit einem Wandbereich (11, 12) des Verbindungselements (2) und/oder einem Wandbereich (13) eines Bauteils (3') einen geschlossenen Hohlraum (14). Um im Hohlraum (14) angesammelte Feuchtigkeit entweichen zu lassen, weist die Hülse (8) und/oder das Verbindungselement (2) einen Entwässerungskanal (16, 20) auf, der den Hohlraum (14) mit dem Außenraum (17) verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung aus zwei Bauteilen und einem Verbindungselement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die DE 36 44 530 C2 zeigt eine Verbindungsanordnung aus mehreren Bauteilen und einem Verbindungselement, die in Zusammenbaulage einen geschlossenen Konstruktionsraum einschließen. In diesem unbelüfteten Konstruktionsraum kann Feuchtigkeit, z.B. Schwitzwasser, in Zusammenwirkung mit Staubpartikeln zu Korrosion führen. Um dies zu verhindern, schlägt die DE 36 44 530 C2 vor, in der Berührungsfläche zwischen den Bauteilen Ausnehmungen vorzusehen, die den Konstruktionsraum mit dem Außenraum verbinden. Diese Ausnehmungen wirken als Entlüftungs- und Entwässerungskanäle des Konstruktionsraums, wodurch die Entstehung von Korrosion vermieden wird.
Weiterhin ist aus der DE 200 06 750 U1 eine Verbindungsanordnung mit zwei mit Bohrungen versehenen Bauteilen bekannt, die mittels einer Schraubenbolzenverbindung miteinander verbunden sind. Um eine Ansammlung von Schwitzwasser in den Bauteilbohrungen zu verhindern und Korrosion im Bereich der Bauteilbohrungen zu vermeiden, ist auf der dem Schraubenbolzenkopf und/oder der Mutter des Schraubenbolzens zugewandten Bauteilstirnfläche eine Entwässerungsnut vorgesehen.
Im Fahrzeugbau kommen zur Verbindung von Baugruppen im Feuchtbereich, beispielsweise zur Anbindung von Vorderachsträgern an Karosserien, Verbindungsanordnungen zum Einsatz, bei denen eines der zu verbindenden Bauteile eine Hülse aufweist, in der ein Verbindungselement, insbesondere ein Bolzen mit einer endseitig aufgeschraubten Mutter, geführt wird. Der Bolzen wird mit seinem der Mutter gegenüberliegenden Ende in das andere zu verbindende Bauteil eingeschraubt, wodurch die beiden Bauteile lösbar miteinander verbunden werden. Die Schraubverbindung befindet sich dabei im Klemmverbund mit der Hülse, so dass ein geschlossener Hohlraum gebildet wird. Um ein Eindringen von Feuchtigkeit, insbesondere Spritzwasser, in den geschlossenen Hohlraum zu vermeiden, können im Übergangsbereich zwischen der Hülse und den Verbindungselementen Dichtungen vorgesehen werden. Bei hochbeanspruchten Verschraubungen lässt sich jedoch ein Wassereindringen auch durch solche zusätzlichen Dichtungen nicht vollständig vermeiden. Im Hohlraum eingeschlossene Feuchtigkeit kann zu Korrosion und in der Folge zu einem Versagen der Verbindungsanordnung führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine solche Verbindungsanordnung, bei der eines der Bauteile mit einer Hülse versehen ist, in einer solchen Weise zu gestalten, dass ein Einschluss von Feuchtigkeit in einem zwischen der Hülse, dem Verbindungselement und/oder den Bauteilen gebildeten Hohlraum vermieden wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Danach ist die Hülse mit einem Entwässerungskanal versehen, der den Hohlraum mit dem Außenraum verbindet. Durch diesen Entwässerungskanal kann das Wasser aus dem Hohlraum entweichen. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung brauchen also keine aufwendigen Zusatzmaßnahmen (wie das Einfügen von Dichtringen etc.) ergriffen zu werden, um das Wasser aus dem Hohlraum fernzuhalten; durch den Entwässerungskanal wird sichergestellt, dass das in den Hohlraum eingedrungene Wasser sofort wieder abfließen kann. Dadurch wird eine Korrosionsgefahr durch im Hohlraum eingeschlossenes Stauwasser wirksam vermieden. Weiterhin braucht bei der Auslegung der eigentlichen Verbindung, z.B. der Schraubverbindung, der Aspekt der Dichtigkeit des Hohlraums nicht mehr separat berücksichtigt zu werden. Das bedeutet, dass die Verbindungselemente ausschließlich nach funktionalen bzw. Festigkeitsgesichtspunkten (z.B. dem Setzverhalten einer Schraubverbindung) ausgelegt werden können.
Der Entwässerungskanal, der den Hohlraum der Verbindungsanordnung mit dem Außenraum verbindet, ist vorteilhafterweise so angeordnet, dass er sich im Gebrauchszustand der Verbindungsanordnung in einem bodenseitig liegenden Bereich des Hohlraums befindet; dann kann im Hohlraum befindliches Wasser, das sich unter dem Einfluss der Schwerkraft im unteren Bereich des Hohlraums ansammelt, durch den Entwässerungskanal abfließen.
Zweckmäßigerweise weist die Verbindungsanordnung zusätzlich zu dem Entwässerungskanal einen weiteren Verbindungskanal zwischen Hohlraum und Außenraum auf, der als Entlüftungs- bzw. Druckausgleichkanal dient. Dieser Kanal kann sich ebenfalls im bodenseitigen Bereich des Hohlraums befinden, kann aber auch an anderen Stellen vorgesehen sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Verbindungselement als Schraube ausgestaltet und hat ein Außengewinde, das mit einem Innengewinde in einem der zu verbindenden Bauteile eine Schraubverbindung bildet. Daneben kann das Verbindungselement aber auch auf eine beliebige andere kraft- und/oder reib- und/oder formschlüssige Weise mit dem Bauteil verbunden werden.
Das Verbindungselement kann einstückig ausgebildet sein (z.B. als Bundschraube), kann aber auch aus mehreren fest oder lösbar miteinander verbundenen Teilen bestehen. Die Einzelteile des Verbindungselements können kraft- und/oder reib- und/oder formschlüssig oder auch stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Insbesondere kann das Verbindungselement aus einem Bolzen mit zwei endseitigen Außengewinden und einer auf eines dieser Enden aufgeschraubten Gewindemutter bestehen.
Die Hülse kann als separates Bauteil ausgebildet sein, kann aber auch Teil des Verbindungselements bilden. Bei einem aus Bolzen und Mutter zusammenschraubbaren Verbindungselement kann beispielsweise die Hülse endseitig mit einem Innengewinde versehen sein, in das der Bolzen eingeschraubt werden kann. In diesem Fall ist also ein Bestandteil des Verbindungselements (hier: die Gewindemutter) einstückig mit der Hülse ausgestaltet.
Vorteilhafterweise ist der Entwässerungskanal als Nut in einer Stirnfläche des Verbindungselements oder als Nut in einem Stirnbereich der Hülse ausgebildet. Eine solche Nut kann im Zuge der Herstellung der Verbindungselemente bzw. der Hülse einfach in die Stirnfläche eingeprägt oder eingefräst werden. Alternativ kann der Entwässerungskanal beispielsweise als Bohrung in der Wandung der Hülse ausgebildet sein.
Die Hülse kann fest in eines der zu verbindenden Bauteile eingepresst und fest mit diesem verbunden sein. Weiterhin kann die Hülse einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Seitenansicht (1a) und eine Schnittansicht (1b) einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung;
2 eine perspektivische Darstellung einer Hülse der Verbindungsanordnung der 1;
1a und 1b zeigen eine Verbindungsanordnung 1 mit einem ersten Bauteil 3 (hier: einem Vorderachsträger eines Fahrzeugs) und einem zweiten Bauteil 3' (hier: einer Fahrzeugkarosserie) und einem Verbindungselement 2, das im Ausführungsbeispiel der 1a und 1b als Bundschraube 2' mit endseitigem Gewinde 5b ausgestaltet ist. (Alternativ kann das Verbindungselement 2 mehrteilig ausgestaltet sein und beispielsweise aus einem Bolzen 4 mit endseitigen Außengewinden und einer Gewindemutter mit Innengewinde bestehen, die auf das Außengewinde des Bolzens 4 aufgeschraubt ist; die Einzelelemente des Verbindungselements 2 sind in diesem Fall über eine Verschraubung lösbar miteinander verbunden, so dass die zwischen den Einzelelementen gebildete Schraubverbindung im angezogenen Zustand Form-, Kraft- und Reibschluss aufweist).
Weiterhin umfasst die Verbindungsanordnung 1 eine Hülse 8, die das Verbindungselement 2 zumindest abschnittsweise ringförmig umgibt und in eine Bohrung 9 des ersten Bauteils 3 eingelassen ist. Das Verbindungselement 2 ist mit seinem endseitigen Gewinde 5b in ein Innengewinde 21 im zweiten Bauteil 3' eingeschraubt und auf diese Weise an diesem befestigt. Durch Montieren der Schraubverbindung 5b, 21 wird das erste Bauteil 3 mit dem zweiten Bauteil 3' verbunden. Dabei wird zwischen einer zylindersymmetrischen Innenwand 10 der Hülse 8, einem Wandbereich 12 des Verbindungselements 2 und einem Wandbereich 13 des zweiten Bauteils 3' ein geschlossener Hohlraum 14 gebildet.
Da die Verbindungsanordnung 1 in einem Feuchtbereich (hier: einem bodennahen Bereich des Fahrzeugs) angeordnet ist, besteht die Gefahr, dass Feuchtigkeit, z.B. Spritzwasser, in den Hohlraum 14 der Verbindungsanordnung 1 eindringt. Damit solche Feuchtigkeit aus dem Hohlraum 14 entweichen kann, ist die Hülse 8 in einem bodennahen Stirnbereich 15 mit einem Entwässerungskanal 16 versehen, der den Hohlraum 14 mit dem Außenraum 17 verbindet. Wie aus der perspektivischen Darstellung der 2 ersichtlich ist, wird der Entwässerungskanal 16 durch eine radial nach außen verlaufende Nut 16' gebildet, die in den Stirnbereich 15 der Hülse 8 eingefräst ist. Im Verbauzustand der Verbindungsanordnung 1 im Fahrzeug befindet sich der Stirnbereich 15 der Hülse 8 (wie in 1a und 1b angedeutet) im räumlich am tiefsten angeordneten Teil des Hohlraums 14; wenn Wasser in den Hohlraum 14 eindringt, so läuft es aufgrund der Schwerkraft in diesen Teil des Hohlraums 14 ab und rinnt durch die Nut 16' aus dem Hohlraum 14 hinaus in den Außenraum 17. – Wie in 1b gestrichelt dargestellt, kann der Entwässerungskanal 16 auch durch eine Nut 20 (oder eine Bohrung) im Kopfbereich der Bundschraube 2' gebildet sein.
Zusätzlich zu dem Entwässerungskanal 16 weist die Verbindungsanordnung 1 einen weiteren Kanal 18 auf, der dem Druckausgleich im Hohlraum 14 dient und verhindert, dass bei Ansammlung von Feuchtigkeit im Hohlraum 14 ein Unterdruck entsteht, der die Feuchtigkeit am Entweichen hindert. Aus Gründen der einfachen Herstellbarkeit ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Kanal 18 durch eine Nut 18' gebildet, die auf gleicher Höhe und diametral gegenüber der Nut 16' angeordnet ist. Ganz allgemein kann der Druckausgleichskanal 18 jedoch an einer beliebigen Stelle in den Hohlraum 14 münden.

Claims

Verbindungsanordnung aus zwei Bauteilen (3, 3') und einem Verbindungselement (2), – wobei eines der Bauteile (3) mit einer Bohrung (9) zur Aufnahme des Verbindungselements (2) versehen ist, – wobei das Verbindungselement (2) zumindest abschnittsweise von einer Hülse (8) ringförmig umgeben ist, – wobei eine Innenwand (10) der Hülse (8) mit einem Wandbereich (12) des Verbindungselements (2) und/oder einem Wandbereich (13) eines Bauteils (3) einen geschlossenen Hohlraum (14) bildet, – und wobei die Hülse (8) einen Entwässerungskanal (16, 16') aufweist, der den Hohlraum (14) mit dem Außenraum (17) verbindet, dadurch gekennzeichnet, – dass die Hülse (8) in die Bohrung (9) des ersten Bauteils (3) eingelassen ist, und – dass das Verbindungselement (2) kraft- und/oder form- und/oder reibschlüssig mit dem anderen Bauteil (3') verbindbar ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Entwässerungskanal (16) als Nut (16') in einem Stirnbereich (15) der Hülse (8) ausgebildet ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Entwässerungskanal (16) als Bohrung in der Wandung der Hülse (8) ausgebildet ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) mehrstückig ausgebildet ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Entwässerungskanal (16, 16') ein weiterer Kanal (18) vorgesehen ist, der den Hohlraum (14) mit dem Außenraum (17) verbindet.
Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2) durch eine Schraubverbindung (5b, 21) mit dem Bauteil (3') verbindbar ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2) einstückig mit der Hülse (8) ausgebildet ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2) zweistückig ausgebildet ist mit zwei Einzelelementen, die kraft- und/oder form- und/oder reibschlüssig miteinander verbindbar sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Einzelelemente durch eine Schraubverbindung miteinander verbindbar sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Einzelelemente einstückig mit der Hülse (8) ausgebildet ist.