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Die Erfindung betrifft ein Verbindungssystem zum Verbinden von wenigstens zwei Bauelementen eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solches Verbindungssystem ist bereits aus der
DE 10 2006 014 477 B4 als bekannt zu entnehmen, welches ein Hülsenelement mit einer Durchgangsöffnung umfasst, in welcher ein Schraubelement aufgenommen ist. Das Schraubelement durchsetzt dabei das Hülsenelement über dessen komplette Länge und ist in eines der beiden Bauelemente, welche verbunden werden sollen, eingeschraubt. Die die Durchgangsöffnung begrenzende Innenwand des Hülsenelements bildet mit dem Schraubelement einen geschlossenen Hohlraum. Um ein Ansammeln von Wasser in dem Hohlraum, welches zu Korrosion führen könnte, zu vermeiden, weist das Hülsenelement einen Entwässerungskanal auf, der den Hohlraum mit außerhalb des Verbindungssystems verbindet.
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Nachteilig bei dem bekannten Verbindungssystem ist es, dass das Hülsenelement der Länge nach vollständig durchsetzt sein muss, damit das Schraubelement mit dem einen Bauelement verbunden werden kann. Hierdurch ergibt sich ein relativ komplexes und schweres Verbindungssystem.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verbindungssystem zu schaffen, welches weitaus gewichtsgünstiger und außerdem gut gegen Korrosion geschützt ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verbindungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Um ein Verbindungssystem zu schaffen, welches weitaus gewichtsgünstiger als bisherige Verbindungssystem ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Schraubelement von einer Unterseite her in ein korrespondierendes Gewinde in der Durchgangsöffnung des Hülsenelements eingeschraubt ist. Somit ergibt sich eine kürzere Länge des Schraubelements. Das bedeutet, dass das Gewicht des Verbindungssystems reduziert wird.
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Um darüber hinaus bei einem derart in das Hülsenelement eingeschraubten Schraubelement einen wirkungsvollen Schutz vor Korrosion zu erreichen, ist es weiterhin vorgesehen, dass das Hülsenelement einen Wasserablauf aufweist, über welchen Wasser aus der Durchgangsöffnung oberhalb des Schraubelements nach außen ableitbar ist. Dadurch wird sichergestellt, dass eingedrungenes Wasser unmittelbar wieder unter Einfluss der Schwerkraft aus der Durchgangsöffnung abfließen kann. Die Gefahr einer Korrosion wird somit vermieden. Weiterhin brauchen keine Zusatzmaßnahmen, wie das Vorsehen von Dichtungen usw., ergriffen werden.
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Insgesamt ist somit erkennbar, dass vorliegend ein gewichtsgünstiges und dennoch sehr gut vor Korrosion geschütztes Verbindungssystem geschaffen ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Wasserablauf wenigstens eine Auslassöffnung innerhalb einer Wand des Hülsenelements. Hierdurch ist auf einfache Weise ein Ablauf des Wassers nach außen hin gegeben, so dass eine Korrosionsgefahr zuverlässig vermieden wird.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Wasserablauf zwei sich diametral gegenüber liegende Auslassöffnungen umfasst. Dadurch wird ein schnelles Abfließen des eingedrungenen Wassers gewährleistet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Hülsenelement oberhalb eines Gewindebereichs einen freien Längenbereich auf, der im Vergleich zum Gewindebereich eine reduzierte Wandstärke aufweist. Somit wird das Gewicht des Hülsenelements reduziert.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Hülsenelement in dem freien Längenbereich einen Steckbereich aufweist, über dessen Länge das Hülsenelement in eines der beiden Bauelemente einsteckbar ist, wobei der Wasserablauf unterhalb des Steckbereichs angeordnet ist. Das bedeutet, dass das aus dem Hohlraum abfließende Wasser unterhalb des zu verbindenden Bauelements austritt. Dadurch wird ein Austreten des Wassers innerhalb des Bauelements vermieden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Hülsenelement aus einer schweißbaren Metalllegierung gebildet. Dadurch ist das Hülsenelement stoffschlüssig mit einem der Bauelemente verbindbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in
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1a, b eine perspektivische Darstellung eines Gitterträgers für einen Personenkraftwagen, an deren Bauelementen jeweils zugeordnete Bauelemente einer Mehrzahl von Komponenten eines Elektroantriebs des Personenkraftwagens unter Vermittlung jeweiliger Verbindungssysteme verbunden sind, sowie eine ausschnittsweise vergrößerte Detailansicht des Gitterträgers im Bereich einiger der Verbindungssysteme;
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2 eine Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Verbindungssystem zum Verbinden von zwei jeweiligen Bauelementen auf Seiten des Gitterträgers und der entsprechenden Komponenten eines Kraftwagens entlang einer durch die Linie II-II in 1b repräsentierten Schnittebene, wobei das Verbindungssystem ein Hülsenelement mit einer Durchgangsöffnung umfasst, in welcher ein Schraubelement aufgenommen ist, welches von einer Unterseite her in ein korrespondierendes Gewinde in der Durchgangsöffnung des Hülsenelements eingeschraubt ist,
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3a, b eine Perspektivansicht und eine Schnittansicht entlang einer durch die Linie IIIb-IIIb in 3a repräsentierten Schnittebene auf bzw. durch das Hülsenelement des erfindungsgemäßen Verbindungssystem, wobei ein Wasserablauf des Hülsenelements erkennbar ist,
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4 eine gegenüber 2 ausschnittsweise vergrößerte Schnittansicht des Verbindungssystems mit dem Hülsenelement und mit dem eingeschraubten Schraubelement, wobei der Wasserablauf des Hülsenelements erkennbar ist, über welchen Wasser aus der Durchgangsöffnung oberhalb des Schraubelements nach außen ableitbar ist.
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1a zeigt eine perspektivische Darstellung eines Gitterträgers 10 für einen Personenkraftwagen. Der Gitterträger 10 umfasst eine Mehrzahl von Rahmenelementen 12, beispielsweise Rohre oder dergleichen Profilelemente aus einer Stahllegierung oder einem anderen Material, welche vorliegend durch Schweißen miteinander Verbunden sind. An dem Gitterträger 10 sind mehrere Komponenten eines Elektroantriebs, von welchen beispielhaft jeweilige Hochvoltkomponenten in Form von Batterien 14 und Behältnisse 16 für Gas genannt sind, gehalten. Als weitere Komponenten des Elektroantriebs sind insbesondere Ventile, Druckleitungen, elektrische Hochvolt-Leitungen, Spannungswandler und dergleichen vorgesehen. Der Gitterträger 10 mit den Komponenten 14, 16 wird beispielsweise oberhalb des Fahrzeugbodens innerhalb der Fahrgastzelle oder unterhalb des Fahrzeugbodens außerhalb der Fahrgastzelle am Rohbau des Kraftwagens befestigt. Vorliegend wird der Gitterträger 10 gemeinsam mit den Hochvoltkomponenten 14 und den Wasserstoffkomponenten 16 als Modul unterhalb des Hauptbodens eines Personenkraftwagens montiert.
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Zur Befestigung der Komponenten 14, 16 an den jeweiligen Rahmenelementen 12 des Gitterträgers 10 werden insbesondere aufgrund der hohen Belastung jeweilige, nachfolgend im Zusammenhang mit den 2a bis 4 beschriebene Verbindungssysteme 18 eingesetzt, über welche beispielsweise ein jeweiliges Bauelement bzw. Rahmenelement 12 des Gitterträgers mit einem jeweiligen Bauelement der entsprechenden Komponente 14, 16 verbunden wird. Durch die Verbindungssysteme 18 wird dabei – wie dies aus 1b in einer ausschnittsweise vergrößerten Detailansicht des Gitterträgers 10 im Bereich einiger der Verbindungssysteme 18 erkennbar ist – eine hängende Anordnung der jeweiligen Komponenten 14, 16 am Gitterträger 10 erreicht. Dadurch ergibt sich eine einfachere Demontage bei Reparaturarbeiten. Die hängende Anordnung ist insbesondere vorteilhaft, da somit bei einem nachträglichen Ausbau nicht der komplette Gitterträger 10 vom Fahrzeug entfernt werden muss.
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In 2 ist in einer Schnittansicht eines dieser Verbindungssysteme 18 zum Verbinden von zwei jeweiligen Bauelementen auf Seiten des Gitterträgers 10 und der entsprechenden Komponenten 14, 16 entlang einer durch die Linie II-II in 1b repräsentierten Schnittebene gezeigt. Das Verbindungssystem 18 umfasst ein Hülsenelement 20 mit einer Durchgangsöffnung 22, in welcher ein Schraubelement 24 aufgenommen ist. Das Hülsenelement 20 hat im vorliegenden Fall eine hohlzylindrische Form, wobei alternative insbesondere außenumfangsseitig auch eine andere, beispielsweise rechteckige oder polygonale Grundform möglich ist.
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Das Hülsenelement 20 weist einen Steckbereich s auf, der über eine Länge s in korrespondierende Öffnungen 27 eines Obergurts 29 und eines Untergurts 31 des Rahmenelements 12 einsteckbar ist. Vorliegend wird das Hülsenelement 20 durch Schweißen mit dem Rahmenelement 12 verbunden, wobei auch andere Fügetechnologien denkbar sind. Das Hülsenelement 20 ist vorliegend demzufolge aus einer schweißfähigen Metalllegierung gebildet. Es ist aber auch denkbar, ein anderes Material, beispielsweise Kunststoff, für das Hülsenelement 20 zu verwenden.
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Wie insbesondere aus 4 in einer Schnittansicht des Verbindungssystems 18 erkennbar ist, ist von einer Unterseite des Hülsenelements 20 her ein Schraubelement 24 in ein korrespondierendes Gewinde 30, welches im Bereich der Durchgangsöffnung 22 in einem Gewindebereich g eingeformt ist, eingeschraubt. Aufgrund der hängenden Anordnung der jeweiligen Komponenten 14, 16 am Gitterträger 10 erfolgt dieses Einschrauben des Schraubelements 24 von der Unterseite des Hülsenelements 20 her, wobei ein entsprechendes, vorliegend nicht erkennbares Bauelement der entsprechenden Komponente 14, 16 zwischen dem Schraubenkopf und dem Hülsenelement 20 verspannt ist.
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Insbesondere aus Gewichtsgründen wird das Schraubelement 24 nicht über die gesamte Länge des Hülsenelements 20 eingeschraubt. Aus diesem Grund erstreckt sich der Gewindebereich g nicht über die gesamte Länge der Durchgangsöffnung 22 des Hülsenelements 20.
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Wie insbesondere aus den 3a und 3b in einer Perspektivansicht und einer Schnittansicht entlang einer durch die Linie IIIb-IIIb in 3a repräsentierten Schnittebene auf bzw. durch das Hülsenelement 20 dargestellt ist, weist dieses oberhalb des Gewindebereichs g bzw. des Schraubelements 24 einen freien Längenbereich l auf. In diesem Längenbereich l weist die Durchgangsöffnung 22 zur Gewichtsreduzierung einen größeren Durchmesser auf als im Gewindebereich g. Dadurch wird das Gewicht des Verbindungssystems 18 insgesamt reduziert. Zudem ergibt sich aufgrund der reduzierten Gewindelänge eine Reduktion der Herstellkosten.
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Um zu vermeiden, dass sich im freien Längenbereich l, das heißt oberhalb des Schraubelements 24, Wasser 34, beispielsweise Spritzwasser, in der Durchgangsöffnung 22 ansammeln kann, hat das Hülsenelement 20 einen Wasserablauf 36, wie in der Darstellung der 3a, 3b und der 4 erkennbar ist. Dadurch wird sichergestellt, dass das angesammelte Wasser 34 unter Einfluss der Schwerkraft abfließen kann und die Gefahr der Korrosion deutlich verringert ist. Der Wasserablauf 36 dient dabei auch zur gezielten Belüftung der Durchgangsöffnung 22, so dass kleine Mengen von sich ansammelndem Wasser schnell getrocknet werden.
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Der Wasserablauf 36 umfasst wenigstens eine Auslassöffnung 37 innerhalb einer Wand 39 des Hülsenelements 20, wobei vorliegend zwei sich diametral gegenüber liegende Auslassöffnung 37 auf gleicher Höhe angeordnet sind. Insbesondere aus 4 ist nun erkennbar, dass die Auslassöffnungen 37 zumindest im Wesentlichen unmittelbar bzw. direkt oberhalb des Schraubelements 24 angeordnet sind, so dass zumindest im Wesentlichen das gesamte Wasser 34 über die Auslassöffnungen 37 aus der Durchgangsöffnung 22 nach außen ableitbar ist. Hierdurch kann eine Korrosion im Bereich der Durchgangsöffnung 22 wirkungsvoll vermieden werden.
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Wie in 4 angedeutet ist, ist der Wasserablauf 36 vorzugsweise unterhalb des Steckbereichs s des Hülsenelements 20 angeordnet. Dadurch tritt das nach außen abgeleitete Wasser 34 nicht innerhalb des Rahmenelements 12 aus dem Hülsenelement 20 aus, sondern zwar oberhalb des eingeschraubten Schraubelements 24, aber auch unterhalb des in das Rahmenelement 12 eingesteckten Steckbereichs s.
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Da die Durchgangsöffnung 22 im Gewindebereich g einen im Vergleich zum freien Längenbereich l reduzierten Durchmesser aufweist, ist eine Reparatur des Gewindes 30 durch das Einsetzen von Gewindeeinsätzen möglich. Weiterhin ist es vorteilhaft, den Durchmesser der Durchgangsöffnung 22 im freien Längenbereich l auf das Rahmenelement 12 abzustimmen, um eine Optimierung der Schweißnaht zu erzielen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006014477 B4 [0002]
