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Die Erfindung betrifft ein Spannband für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solches Spannband zum Befestigen wenigstens eines ersten Bauelements an einem zweiten Bauelement eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, ist beispielsweise bereits der
DE 10 2012 019 377 A1 als bekannt zu entnehmen. Das Spannband weist dabei wenigstens ein freies Ende auf, mittels welchem das einstückige Spannband an einem der Bauelemente befestigbar ist.
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Außerdem offenbart die
DE 198 00 238 C1 eine Profilschelle aus Stahl zum Verbinden von Bauteilen, wobei die Profilschelle an ihren zu verbindenden Enden Flansche oder dergleichen aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Spannband der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine besonders vorteilhafte Befestigung realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Spannband mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Spannband der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine besonders vorteilhafte Befestigung mittels des Spannbands realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass an dem freien Ende ein Teilbereich des einstückigen Spannbands spiralförmig zu einem Befestigungselement aufgewickelt ist, mittels welchem das Spannband an dem einen Bauelement befestigbar ist. Da der Teilbereich an dem Ende spiralförmig aufgewickelt ist, wodurch das Befestigungselement gebildet ist, ist das Befestigungselement n dem freien Ende nach Art eines Coils, das heißt einer Spule oder eines Bunds, ausgebildet, wobei der Begriff Coil als hinlänglich bekannte Bezeichnung für ein aufgewickeltes Band, insbesondere Metallband, zu verstehen ist. An den aufgewickelten Teilbereich schließt sich beispielsweise ein weiterer Teilbereich des Spannbands an. Dieser weitere Teilbereich kann wie ein herkömmliches beziehungsweise konventionelles Spannbandprofil ausgestaltet sein.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass herkömmliche Spannbänder an zumindest einem ihrer Enden eine Schlaufe aufweisen, in welcher beispielsweise ein Stift oder Bolzen aufgenommen werden kann. Dadurch ist das herkömmliche Spannband über die Schlaufe und den Stift beziehungsweise Bolzen an einem der Bauelemente befestigbar. Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, anstelle einer solchen, beispielsweise oberen Schlaufe das Befestigungselement vorzusehen, welches dadurch gebildet ist, dass an dem Ende der Teilbereich spiralförmig aufgewickelt ist. Durch den spiralförmig aufgewickelten und das Befestigungselement bildenden Teilbereich kann im Vergleich zu herkömmlichen Spannbändern eine deutlich geringere beziehungsweise weichere Federkonstante des erfindungsgemäßen Spannbands realisiert werden, sodass das erfindungsgemäße Spannband beim Befestigen des ersten Bauelements am zweiten Bauelement wie eine weiche Feder wirkt, die in Reihe zu dem konventionellen Spannbandprofil beziehungsweise zu dem weiteren Teilbereich geschaltet ist. Dadurch können beispielsweise Bauteiltoleranzen und während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs auftretende Ausdehnungen kompensiert werden, ohne dass eine signifikante Variation einer mittels des Spannbands bewirkten Spannkraft zum Verbinden der Bauelemente auftritt.
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Das Spannband wird beispielsweise mittels einer Schraube gespannt, um dadurch die genannte Spannkraft zu bewirken. Hierdurch kann das erste Bauelement an dem zweiten Bauelement befestigt werden. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Spannbands ist es möglich, die Schraube stets auf Block an- beziehungsweise festzuziehen, sodass die Spannkraft durch geometrische Abmaße definiert wird, was wesentlich genauer ist als eine Einstellung der Spannkraft über ein empirisch ermitteltes Anzugsmoment. Durch das Anziehen beziehungsweise Verschrauben der Schraube auf Block kann ein Anzugsmoment der Schraube so hoch gewählt werden, dass sich die Schraube im Betrieb nicht lösen kann. Außerdem sind keine zusätzlichen Bolzen zum Einhaken des Spannbandes erforderlich, da die Funktion eines solchen Bolzens - wie beschrieben - durch das Befestigungselement übernommen werden kann.
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Ist bei dem Spannband beispielsweise eine hinreichende Elastizität durch eine andere Maßnahme erreicht oder sind nur geringe Toleranzen auszugleichen, so kann beispielsweise der spiralförmig ausgebildete Teilbereich durch Schweißen, insbesondere durch Punktschweißen, blockiert beziehungsweise fixiert werden, wodurch das Befestigungselement besonders gut als Ersatz für einen Bolzen beziehungsweise für einen Stift wirken kann. Dadurch können die Teileanzahl und somit das Gewicht und die Kosten zum Befestigen des ersten Bauelements an dem zweiten Bauelement besonders gering gehalten werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Perspektivansicht einer Befestigungsanordnung eines ersten Bauelements an einem zweiten Bauelement eines Kraftfahrzeugs, bei welchem das erste Bauelement an dem zweiten Bauelement mittels eines erfindungsgemäßen Spannbands befestigt ist, das an zumindest einem seiner freien Enden einen zu einem Befestigungselement spiralförmig aufgewickelten Teilbereich aufweist und mittels des Befestigungselements an einem der Bauelemente befestigt ist;
- 2 eine schematische Perspektivansicht des Spannbands;
- 3 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Spannbands; und
- 4 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der Befestigungsanordnung.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Perspektivansicht eine Befestigungsanordnung 10 eines ersten Bauelements 12 an einem zweiten Bauelement 14 eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens. Beispielsweise ist das Kraftfahrzeug als Nutzfahrzeug ausgebildet. Das Kraftfahrzeug weist beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Dabei umfasst die Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum, in welchem während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen. Im Rahmen eines solchen Verbrennungsvorgangs wird in dem Brennraum ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt, woraus Abgas der Verbrennungskraftmaschine resultiert. Zur Bildung des jeweiligen Kraftstoff-Luft-Gemisches werden dem Brennraum Luft und Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine zugeführt. Hierfür umfasst die Verbrennungskraftmaschine einen von der Luft durchströmbaren Ansaugtrakt, mittels welchem die Luft zu dem und insbesondere in den Brennraum geleitet wird. Ferner umfasst die Verbrennungskraftmaschine einen von dem Abgas durchströmbaren Abgastrakt, mittels welchem das Abgas von dem Brennraum abgeführt wird.
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Um einen besonders emissionsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren, umfasst diese eine Abgasrückführeinrichtung, mittels welcher zumindest ein Teil des den Abgastrakt durchströmenden Abgases aus dem Abgastrakt abgezweigt und zu dem Ansaugtrakt rückgeführt wird. Hierzu umfasst die Abgasrückführeinrichtung wenigstens eine Abgasrückführleitung, welche beispielsweise einenends fluidisch mit dem Abgastrakt und andernends fluidisch mit dem Ansaugtrakt verbunden ist. Außerdem umfasst die Abgasrückführeinrichtung wenigstens einen in der Abgasrückführleitung angeordneten Abgasrückführkühler (AGRK), welcher von dem rückzuführenden Abgas durchströmbar ist. Mittels des Abgasrückführkühlers wird das rückzuführende Abgas gekühlt.
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Dieser Abgasrückführkühler ist dabei das erste Bauelement 12 der Befestigungsanordnung 10. Das zweite Bauelement 14 ist beispielsweise ein Halter, welcher zumindest mittelbar an einem Aufbau oder einem Rahmen am Motor des beispielsweise als Nutzfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs gehalten ist. Da der Abgasrückführkühler an dem Halter befestigt ist, ist der Abgasrückführkühler unter Vermittlung des Halters an dem Aufbau beziehungsweise an dem Rahmen gehalten.
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Bei der Befestigungsanordnung 10 ist der Abgasrückführkühler (erstes Bauelement 12) mittels wenigstens zweier Spanneinrichtungen 16 an dem Halter (zweites Bauelement 14) befestigt. Dabei ist in 2 bis 4 eine der Spanneinrichtungen 16 näher dargestellt, wobei die vorigen und folgenden Ausführungen zur einen Spanneinrichtung 16 ohne weiteres auch auf die andere Spanneinrichtung 16 übertragen werden können und umgekehrt.
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Wie besonders gut aus 2 bis 4 am Beispiel der einen Spanneinrichtung 16 erkennbar ist, umfasst die jeweilige Spanneinrichtung 16 ein einstückig ausgebildetes Spannband 18, welches beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist. Mittels des jeweiligen Spannbands 18 ist das erste Bauelement 12 an dem zweiten Bauelement 14 befestigt und dadurch gehalten, wobei das erste Bauelement 12 insbesondere durch Spannen an dem zweiten Bauelement 14 befestigt ist. Mit anderen Worten ist das erste Bauelement 12 mittels der Spannbänder 18 gegen das zweite Bauelement 14 gespannt und dadurch am zweiten Bauelemente 14 gehalten.
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Besonders gut aus 2 ist erkennbar, dass das einstückig ausgebildete Spannband 18 zwei gegenüberliegende freie Enden 20 und 22 aufweist. An dem freien Ende 22 weist das Spannband 18 eine beispielsweise durch einen ersten Teilbereich 24 des Spannbands 18 gebildete Schlaufe 26 auf, in welcher beispielsweise ein Halteelement 28 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aufgenommen ist. Das Halteelement 28 weist eine Durchgangsöffnung auf, durch welche eine Schraube 30 hindurchgesteckt ist. Die Schraube 30 weist dabei einen Schaft 32 mit einem Außengewinde und einen beispielsweise einstückig mit dem Schaft 32 ausgebildeten Schraubenkopf 34 auf, welcher einen größeren Außenumfang als die Durchgangsöffnung des Halteelements 28 aufweist. Dadurch ist die Schraube 30 über den Schraubenkopf 34 in axialer Richtung der Schraube 30 beziehungsweise des Schafts 32 an dem Halteelement 28 abstützbar.
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Um das Spannband 18 zu spannen, wird die Schraube 30 über ihr Außengewinde beispielsweise mit dem Bauelement 14 verschraubt. Hierzu weist das Bauelement 14 beispielsweise eine Schrauböffnung auf, in welcher ein mit dem Außengewinde korrespondierendes Innengewinde angeordnet ist. Die Schraube 30 wird dabei über das Außengewinde und das Innengewinde in die Schrauböffnung eingeschraubt und somit mit dem Bauelement 14 verschraubt, wodurch das Spannband 18 mittels der Schraube 30 und des Halteelements 28 gegen die Bauelemente 12 und 14 gespannt wird.
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Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist zum Spannen des Spannbands 18 das Spannband 18 mittels des freien Endes 20 an einem der Bauelemente 12 und 14 befestigt. Aus 4 ist erkennbar, dass das Spannband 18 mittels des freien Endes 20 an dem Bauelement 14 befestigt ist. Durch Einschrauben der Schraube 30 in die Schrauböffnung wird beispielsweise das Spannband 18, insbesondere elastisch, verformt und dabei gelängt und dadurch gespannt. Durch dieses Spannen des Spannbands 18 kann eine Spannkraft bewirkt werden, mittels welcher das Bauelement 12 am Bauelement 14 befestigt wird.
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Um nun eine besonders vorteilhafte Befestigung des Bauelements 12 am Bauelement 14 realisieren zu können, ist an dem freien Ende 20 des einstückigen Spannbands 18 ein zweiter Teilbereich 36 des Spannbands 18 spiralförmig zu einem Befestigungselement 38 aufgewickelt, mittels welchem das Spannband 18 an dem Bauelement 14 befestigt ist. Die Teilbereiche 24 und 36 sind einstückig miteinander ausgebildet und dabei beispielsweise über einen zwischen den Teilbereichen 24 und 36 angeordneten dritten Teilbereich 40 des Spannbands 18 miteinander verbunden, wobei die Teilbereiche 24, 36 und 40 einstückig miteinander ausgebildet sind. Die Teilbereiche 24 und 40 bilden beispielsweise ein, insbesondere konventionelles, Profil des Spannbands 18, wobei dieses Profil auch als Spannbandprofil bezeichnet wird.
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Aus 4 ist erkennbar, dass das Befestigungselement 38 in einer korrespondierenden Aufnahme 42 des Bauelements 14 angeordnet ist und dabei beispielsweise in eine Ausnehmung des Bauelements 14 eingreift, sodass das Spannband 18 über das Befestigungselement 38 formschlüssig mit dem Bauelement 14 zusammenwirkt. Dadurch ist das Spannband 18 an dem Bauelement 14 befestigt. Insbesondere ist es möglich, das Befestigungselement 38 besonders einfach in die Aufnahme 42 einzuhaken, um dadurch das Spannband 18 mit dem Bauelement 14 zu verbinden beziehungsweise an diesem zu befestigen. In der Folge kann beispielsweise die Schraube 30 in die Schrauböffnung eingeschraubt und dabei an- oder festgezogen werden, insbesondere mit einem Anzugsmoment.
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Herkömmliche Spannbänder weisen an dem Ende 20 eine weitere Schlaufe auf, welche ähnlich der Schlaufe 26 ausgebildet ist, sodass ein solches herkömmliches Spannband über die weitere Schlaufe an dem Bauelement 14 mittels eines in der weiteren Schlaufe aufgenommenen Stifts oder Bolzens über die Schlaufe 26 an dem Bauelement 14 befestigt ist. Solche herkömmlichen Spannbänder haben jedoch eine sehr hohe Steifigkeit und nur sehr begrenzte Toleranz- und Ausdehnungsmöglichkeiten. Dabei werden üblicherweise Toleranzen der gespannten Bauelemente 12 und 14 durch unterschiedliche Einschraubtiefen der auch als Spannbandschraube bezeichneten Schraube 30 kompensiert. Deshalb darf die Schraube 30 bei herkömmlichen Befestigungsanordnungen nicht auf Block gezogen beziehungsweise verschraubt werden. Dabei variieren eine Schraubkraft und somit die Spannkraft in Abhängigkeit von der freien Gewindelänge, von der Reibung in den Gewinden und einer Querkraftkomponente, welche von Toleranzen und Materialeigenschaften der gespannten beziehungsweise geklemmten Bauelemente 12 und 14 abhängt. Aus diesem Grund werden konventionelle Spannbänder mit sehr hohen Kräften gespannt, indem die Schraube 30 mit sehr hohen Kräften angezogen wird, um trotz der genannten Variation der Schraubkraft beziehungsweise der Spannkraft stets eine hinreichende Klemmung des Bauelements 12 zu gewährleisten.
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Dies führt jedoch bei ungünstigen Toleranzen zu sehr hohen lokalen Spannungen an dem Bauelement 12, insbesondere an einem Gehäuse des Bauelements 12, und im Spannband. Außerdem dehnt sich das Gehäuse des Abgasrückführkühlers während seines Betriebs aufgrund eines in dem Gehäuse herrschenden Innendrucks pulsierend aus, was die herkömmlichen Spannbänder und den Abgasrückführkühler weiter belastet. Diese Ausdehnungen können in manchen Fällen zu plastischen Deformationen des Spannbands beziehungsweise des Gehäuses und damit zu einem Spannkraftverlust führen. Trotz dieser Umstände sind die verwendeten Anzugsmomente zum Festschrauben der Schraube 30 in der Regel geringer als die, die für eine sichere Blockverschraubung verwendet werden, und bei entsprechender plastischer Verformung der Spannbänder kann es dann während des Betriebs zu Schraubenlösern kommen.
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Diese Probleme und Nachteile können nun durch das Spannband 18 vermieden werden, da dieses an seinem freien Ende 20 den zu dem Befestigungselement 38 spiralförmig aufgewickelten Teilbereich 36 aufweist. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Spannband hat das Spannband 18 durch den Einsatz des spiralförmig aufgewickelten Teilbereichs 36 eine deutlich weichere Federkonstante, welche als weiche Feder wirkt und in Reihe zu dem genannten Spannbandprofil geschaltet ist. Dadurch können Bauteiltoleranzen sowie die im Betrieb auftretenden Ausdehnungen des Abgasrückführkühlers kompensiert werden, ohne eine signifikante Variation der Spannkraft zu verursachen.
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Bei einem herkömmlichen Spannband wird in der weiteren Schlaufe ein separat von dem Spannband ausgebildeter Stift oder Bolzen angeordnet, um das herkömmliche Spannband über die weitere Schlaufe und den Stift beziehungsweise Bolzen an dem Bauelement 14 zu befestigen. Ein solcher, separat von dem Spannband ausgebildeter und zusätzlich vorgesehener Bolzen kann nun vermieden werden, da das Befestigungselement 38 durch das spiralförmige Aufwickeln des Teilbereichs 36 und somit durch das Spannband 18 selbst gebildet ist. Dadurch können die Teileanzahl und somit das Gewicht, der Bauraumbedarf und die Kosten der Befestigungsanordnung 10 besonders gering gehalten werden.
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Der spiralförmig aufgewickelte Teilbereich 36 ist besonders gut aus 3 erkennbar. Da der Teilbereich 36 spiralförmig aufgewickelt ist, ist das Spannband 18 an dem Ende 20 als Coil beziehungsweise nach Art eines Coils ausgebildet.
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Durch den Einsatz des Spannbands 18 ist im Vergleich zu herkömmlichen Spannbändern ein besserer Toleranzausgleich bei nur geringfügiger oder ohne Änderung der Spannkraft realisierbar, wobei das Spannband 18 eine hohe Druck-Pulsationsbeständigkeit aufweist. Dadurch können pulsierende Ausdehnungen des Abgasrückführkühlers besonders gut kompensiert werden. Ferner können auf den Abgasrückführkühler wirkende Kräfte im Vergleich zu herkömmlichen Spannbändern reduziert werden. Des Weiteren ist es möglich, die Schraube 30 besonders einfach auf Block an- beziehungsweise festzuziehen, sodass die Spannkraft durch geometrische Abmaße und nicht etwa über ein empirisch ermitteltes Anzugsmoment definiert wird. Somit ist es möglich, die als Befestigungsschraube wirkende Schraube 30 mit einem besonders hohen Anzugsmoment anzuziehen beziehungsweise festzuschrauben, sodass eine stabile Befestigung des Bauelements 14 am Bauelement 12 dargestellt werden kann.
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Ferner ist aus 3 besonders gut erkennbar, dass der aufgewickelte Teilbereich 36 eine in Querrichtung des Spannbands 18 verlaufende, größere Breite als der sich an den Teilbereich 36 anschließende Teilbereich 40 aufweist. Dabei ist die Querrichtung des Spannbands 18 in 3 durch einen Doppelpfeil 44 veranschaulicht.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Befestigungsanordnung
- 12
- erstes Bauelement
- 14
- zweites Bauelement
- 16
- Spanneinrichtung
- 18
- Spannband
- 20
- freies Ende
- 22
- freies Ende
- 24
- Teilbereich
- 26
- Schlaufe
- 28
- Halteelement
- 30
- Schraube
- 32
- Schaft
- 34
- Schraubenkopf
- 36
- Teilbereich
- 38
- Befestigungselement
- 40
- Teilbereich
- 42
- Aufnahme
- 44
- Doppelpfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012019377 A1 [0002]
- DE 19800238 C1 [0003]
