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Die Erfindung betrifft ein Schraubelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Bauteil-Anordnung mit einem solchen Schraubelement.
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Aus
DE 10 2007 046 690 A1 ist ein anschweißbares Befestigungselement mit einem Kontaktbolzen für wenigstens einen elektrischen Kontakt bekannt, das einen anschweißseitig am Kontaktbolzen ausgebildeten Auflageflansch und einen Schaft für den Kontakt und eine dem Schaft zugeordnete, auflageflanschseitig mit einer Spannfläche versehene Hutmutter aufweist bekannt. Am Auflageflansch sind ein Aufnahmekäfig mit einer Grundplatte und an dieser angeformte bolzenparallelen Stege und zwischen diesen ausgebildete Aussparungen zur Durchführung des Kontaktes angeordnet.
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In
DE 10 2014 017 822 A1 wird ein Schraubelement für eine Bauteil-Anordnung mit einem einen Durchbruch aufweisenden Grundkörper aus einem ersten Material beschrieben, mittels welchem das Schraubelement stoffschlüssig an einem Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs befestigbar ist. Ferner weist das Schraubelement einen Bolzen aus einem vom ersten Material verschiedenen zweiten Material auf, wobei der Bolzen den im Grundkörper vorgesehenen Durchbruch durchgreift und entlang einer axialen Richtung wenigstens abschnittsweise ein Außengewinde zum Einschrauben des Bolzens in eine zum Bolzen komplementäre Gewindemutter aufweist.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für die Entwicklung von Schraubelementen für Schraubverbindungen neue Wege aufzuzeigen.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die lackschabende Verschraubungstechnologie, die heute im Serieneinsatz ist, in Kombination mit einer Alu-Karosserie bzw. mit Karosseriebolzen zu verwenden. Der Vorteil hierbei ist, dass durch den Einsatz der lackschabenden Verschraubungstechnologie Montagezeit in den Werken eingespart werden kann. Das Schraubelement, insbesondere eine Gewindeschraube, ist zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Teile aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind. Bei dem erfindungsgemäßen Schraubelement ist das erste Teil ein Grundkörper aus einem ersten Material, mittels welchem das Schraubelement stoffschlüssig an einem Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs befestigt werden kann. Das erste Material wird vorzugsweise derart ausgewählt, dass es sich für eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere für eine Schweißverbindung, in besonderem Maße eignet. Das zweite Teil des Schraubelements ist ein Bolzen aus einem vom ersten Material verschiedenen, zweiten Material. Besagter Bolzen weist entlang einer axialen Richtung A wenigstens abschnittsweise ein Außengewinde zum Aufschrauben einer komplementären, lackschabenden Gewindemutter auf. Folglich wird das vom ersten Material verschiedene, zweite Material vorzugsweise derart festgelegt, dass es sich in besonderem Maße für die Ausbildung einer Schraubverbindung eignet. Mit anderen Worten, die Verwendung zweier verschiedener Materialien für den Grundkörper bzw. den Bolzen des Schraubelements erlaubt es, den Grundkörper für eine stoffschlüssige Verbindung und den Bolzen für eine Schraubverbindung, also eine lösbare Verbindung, zu optimieren. Im Ergebnis ergibt sich bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schraubelements eine Schraubverbindung mit verbesserter Stabilität und Lebensdauer, wobei der Grundkörper und der Bolzen stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Grundkörper einen Durchbruch aufweisen. Besagter Bolzen durchgreift dabei den im Grundkörper vorgesehenen Durchbruch und weist entlang einer axialen Richtung wenigstens abschnittsweise ein Außengewinde zum Einschrauben des Bolzens in eine zum Bolzen komplementäre Gewindemutter auf.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das erste Material des Grundkörpers ein Leichtmetall, insbesondere Aluminium. Ein solches Leichtmetall eignet sich hervorragend zur Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Schweißverbindung, des Grundkörpers mit einem Karosserieteil. Gleichzeitig kann durch Verwendung eines Leichtmetalls wie beispielsweise Aluminium das Eigengewicht des Schraubelements verringert werden. Dies wirkt sich in nicht unerheblichem Maße auf das Gesamtgewicht eines Kraftfahrzeugs aus, wenn in diesem eine Vielzahl von Schraubverbindungen mit erfindungsgemäßen Schraubelementen verbaut werden, deren Grundkörper aus besagtem Leichtmetall hergestellt sind. Das zweite Material des Bolzens ist ein Stahl, insbesondere ein gehärteter Stahl. Auf diese Weise wird dem Bolzen, insbesondere einem am Bolzen ausgebildeten Außengewinde, die nötige Festigkeit verliehen, um neben der verbesserten Stabilität der Schraubverbindung auch bei einer Vielzahl von Verschraubungs-Zyklen keine oder nur eine geringe Abnutzung des Bolzens im Bereich des Gewindes zu gewährleisten.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Bauteil-Anordnung mit einem Karosserieteil für ein Kraftfahrzeug. Die Bauteil-Anordnung umfasst ein einen Bauteil-Durchbruch aufweisendes Bauteil. Dieses Bauteil kann beispielsweise ein elektrischer Kabelschuh sein, welcher am Endabschnitt einer elektrischen Leitung vorgesehen ist. Das Bauteil kann auch Teil eines Steuergeräts für das Kraftfahrzeug sein. Weiterhin umfasst die Bauteil-Anordnung ein vorangehend vorgestelltes, erfindungsgemäßes Schraubelement zur Befestigung des Bauteils am Karosserieteil. Der Grundkörper des Schraubelements ist stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Schweißverbindung, mit dem Karosserieteil verbunden. Weist der Grundkörper in einer bevorzugten Ausführungsform einen Durchbruch auf, so ist der im Grundkörper des Schraubelements vorgesehene Durchbruch mit dem Bauteil-Durchbruch derart angeordnet dass der Bolzen des Schraubelements sowohl den Durchbruch des Grundkörpers als auch den Bauteil-Durchbruch des Bauteils durchgreift. Schließlich umfasst die Bauteil-Anordnung auch eine ein Innengewinde aufweisende Gewindemutter. Diese Gewindemutter ist mit ihrem Innengewinde auf einer vom Grundkörper abgewandten Seite des Bauteils zum Fixieren des Bolzens am Bauteil auf das Außengewinde des Bolzens aufgeschraubt. Das Bauteil ist somit sandwichartig zwischen dem Schraubelement und der Gewindemutter angeordnet. Über den Grundkörper des Schraubelements wird somit eine sehr gut elektrisch leitende Verbindung zum Karosserieteil hergestellt. Somit kann insbesondere elektrischer Strom von dem als Kabelschuh ausgebildeten Bauteil im Wesentlichen verlustarm über das Schraubelement in das Karosserieteil abfließen.
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Es versteht sich, dass sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Bauteil-Anordnung anstelle des an dieser Stelle rein beispielhaft genannten Kabelschuhs – bei geeigneter Ausbildung grundsätzlich beliebige andere Bauteile wie etwa das bereits genannte Steuergerät am Karosserieteil befestigen und elektrisch leitend mit dem Karosserieteil verbinden lassen.
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Die Erfindung betrifft schließlich ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer vorangehend vorgestellten Bauteil-Anordnung.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
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1 ein erfindungsgemäßes Schraubelement, bei welchem der Grundkörper keinen Durchbruch aufweist,
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2 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Bauteil Anordnung, bei welchem der Grundkörper einen Durchbruch aufweist.
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1 zeigt einen möglichen Aufbau eines Schraubelements 2, bei welchem der Grundkörper 3 keinen Durchbruch aufweist. Der Grundkörper 3, der vorzugsweise aus Aluminium besteht, ist dabei über eine stoffschlüssige Verbindung 8 mit einem Bolzen 6, vorzugsweise einem Stahlbolzen, verbunden. Eine Gewindemutter 5 (vgl. 2), ein Karosserieteil 7, auf dem der Grundkörper 3 aufgeschweißt ist, sowie ein möglicherweise angeschlossenes Bauteil 10, beispielsweise ein Kabelschuh, die nötig wären um die Bauteil-Anordnung 1 zu vervollständigen, werden in 1 nicht gezeigt.
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2 zeigt in schematischer Darstellung beispielhaft den Aufbau einer erfindungsgemäßen Bauteil-Anordnung 1 mit einem Bauteil 10, beispielsweise einem elektrischen Kabelschuh, welches mittels eines erfindungsgemäßen Schraubelements 2 unter Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung am Karosserieteil 7 befestigt ist. Das Schraubelement 2 besitzt einen Grundkörper 3 aus einem ersten Material, vorzugsweise Aluminium oder einem anderen geeigneten Leichtmetall, und ist mittels einer Schweißverbindung oder einer anderen geeigneten stoffschlüssigen Verbindung 8' mit dem Karosserieteil 7 verbunden ist. Im Grundkörper 3 ist ein Durchbruch 4 vorgesehen und im Bauteil 10 ist ein Bauteil-Durchbruch vorgesehen, der mit dem Durchbruch 4 des Grundkörpers 3 fluchtet. Neben dem Grundkörper 3 umfasst das Schraubelement 2 auch einen Bolzen 6 aus einem, vom ersten Material verschiedenen, zweiten Material. Im Beispielszenario handelt es sich bei dem zweiten Material um einen Stahl, der vorzugsweise gehärtet sein kann.
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Wie in 2 illustriert durchgreift der Bolzen 6 in einer bevorzugten Ausführungsform den im Grundkörper 3 vorgesehenen Durchbruch 4 und den im Bauteil 10 vorgesehenen Bauteil-Durchbruch in einer axialen Richtung A, so dass eine Mittellängsachse M des Bolzens 6 parallel zur axialen Richtung A verläuft. Auf einer Außenumfangsseite des Bolzens 6 ist im Bereich eines Gewindeabschnitts ein Außengewinde 9 vorgesehen. An einer Stirnseite des Bolzen 6 ist ein Bolzenteller 11 ausgebildet, der bezüglich der axialen Richtung A bzw. der Mittellängsachse M des Bolzens 6 radial nach außen vom Bolzen 6 weg absteht und diesen entlang der axialen Richtung A verlängert.
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Weiterhin ist entsprechend 2 der Grundkörper 3 des Schraubelements 2 topfartig ausgebildet und umfasst einen Topfboden, in welchem der Durchbruch 4, vorzugsweise konzentrisch, angeordnet ist. Auf einer vom Bauteil 10 abgewandten Seite des Topfbodens ist ein vom Topfboden abstehender und den Topfboden einfassender Topfkragen vorgesehen. Entsprechend 2 durchgreift der Bolzen 6 des Schraubelements 2 derart den im Topfboden angeordneten Durchbruch 4 und den im Bauteil ausgebildeten Bauteil-Durchbruch, dass eine dem Bolzen 6 zugewandte Seite des Bolzentellers 11 flächig am Grundkörpers 3 anliegt. Weiterhin ist der Bolzenteller 11 beispielsweise mittels einer geeigneten, hinter schneidenden Geometrie an den einfassenden Topfkragen derart angepasst, dass die mittels der Gewindemutter 5 eingeleiteten Drehbewegungen nicht zu einer nennenswerten Verdrehung des Bolzens 6 gegenüber dem Grundkörper 3 führen können.
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Das Bauteil 10, das Schraubelement 2 und das Karosserieteil 7 werden durch eine Gewindemutter 5 zur Bauteil-Anordnung 1 vervollständigt. Die Gewindemutter 5 besitzt dabei ein zum Außengewinde 9 des Bolzens 6 komplementäres Innengewinde (nicht explizit dargestellt). In dem in 2 gezeigten, zusammengebauten Zustand der Bauteil-Anordnung 1 ist die Gewindemutter 5 mit Hilfe ihres Innengewindes auf einer vom Grundkörper 3 abgewandten Seite des Bauteils 10 aufgeschraubt. Auf diese Weise wird das Bauteil 10 lösbar am Schraubelement 2 fixiert. Im montierten Zustand der Bauteil-Anordnung 1 ist das Bauteil 10 sandwichartig zwischen dem Schraubelement 2 und der Gewindemutter 5 angeordnet ist, so dass eine vom Bolzenteller 11 abgewandte Seite des Grundkörpers 3 des Schraubelements 2 flächig am Bauteil anliegt.
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Mittels der vorangehend vorgestellten Bauteil-Anordnung 1 kann ein weiteres Bauteil 10, beispielsweise ein elektrischer Kabelschuh o. ä., elektrisch mit dem Karosserieteil 7 verbunden und mechanisch an diesem fixiert werden. Hierzu muss das betreffende Bauteil 10 lediglich zwischen der Gewindemutter 5 und dem Karosserieteil 7 platziert werden, bevor die Gewindemutter 5 auf das Außengewinde 9 aufgeschraubt wird. In diesem montierten Zustand sind der Bolzenteller 11, der Grundkörper 3, das Karosserieteil 7, das zu fixierende Bauteil 10 und die Gewindemutter 5 entlang der axialen Richtung A benachbart zueinander angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007046690 A1 [0002]
- DE 102014017822 A1 [0003]
