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Die Erfindung betrifft eine Baugruppe eines Energiespeichergefäßes für Kraftfahrzeuge gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die
DE 10 2012 100 977 B3 beschreibt ein Energiespeichergefäß für ein Kraftfahrzeug, welches eine Bodenplatte, einen aus mehreren Seitenwänden gebildeten Rahmen und eine Abdeckung umfasst, wobei die Bodenplatte und der Rahmen zusammen einen Nutzraum bilden zur Aufnahme wenigstens eines Energiespeichers. Die Bodenplatte ist aus mehreren länglichen Profilelementen gebildet, welche in Längsrichtung einen konstanten Querschnitt aufweisen. Die Profilelemente sind formschlüssig miteinander verbunden. Das formschlüssige Fügen hat Vorteile gegenüber thermischen Fügeverfahren. Thermische Fügeverfahren haben wegen der Hitzeeinwirkung Einfluss auf die mechanische Festigkeit. Es sind überlappende Verbindungen notwendig, die das Gewicht erhöhen können. Schweißverbindungen sind auch nicht so schnell herstellbar wie Fügeverbindungen. In der Regel sind auch die Werkzeug- und Maschinenkosten für Schweißverbindungen höher, ebenso wie die Kosten für die mechanische Nacharbeitung, insbesondere aufgrund thermisch bedingter Verwerfungen. Zudem muss mit einer sehr hohen Sorgfalt gearbeitet werden, um die Dichtigkeit der Verbindungen zu ermöglichen.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Baugruppe aufzuzeigen, die im Hinblick auf eine einfache Herstellung unter Beibehaltung der Leichtbauweise optimiert ist und insbesondere eine dichte Verbindung einzelner Profilelemente des Bodens ermöglicht.
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Diese Aufgabe ist bei einer Baugruppe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Die erfindungsgemäße Baugruppe setzt sich aus mehreren länglichen Profilelementen zusammen. Die Profilelemente besitzen einen in Längsrichtung konstanten Querschnitt und weisen wenigstens eine Hohlkammer auf. Insbesondere handelt es sich um Strangpressprofile mit mehreren Hohlkammern. Die Hohlkammern können als Kühlkanäle genutzt werden. Mehrere dieser Profilelemente sind nebeneinander angeordnet und an ihren Längsseiten über eine einstückig an den Profilelementen ausgebildete Verbindung miteinander formschlüssig in Eingriff gebracht. Die Verbindung sieht zwei wesentliche Komponenten vor, nämlich einerseits eine Hakenverbindung, also eine rein formschlüssige Verbindung und zum anderen eine durch plastische Umformung hergestellte Verbindung. Die Hakenverbindung dient dazu, Zugkräfte aufzunehmen, die senkrecht zu den Längsseiten und innerhalb einer Ebene der Profilelemente wirken. Die miteinander verhakten Platten können durch den Formschluss der Hakenverbindung nicht mehr in Querrichtung voneinander getrennt werden. Diese Hakenverbindung wird zuerst hergestellt. Es werden die Längsseiten aufeinander zubewegt, so dass die eine Längsseite in die andere Längsseite einhakbar ist. Es kann sich hierbei um eine Schnapp- oder Klickverbindung handeln. Alternativ ist es möglich die beiden zu verbindenden Profilelemente entlang der Längsseiten in Längsrichtung der Profilelemente parallel zueinander zu verschieben und auf diese Weise ineinander einzufädeln. Diese Art der Montage eignet sich, wenn das Material der Profilelemente zu biegesteif für eine Schnappverbindung ist. Oder wenn die sich Hakenverbindung bzw. Überschneidung der Hakenverbindung sehr groß ist. Das kann beispielsweise bei einer Hakenverbindung mit einem sehr weit in Richtung zu einer Oberseite und Unterseite des Profilelementes ausladenden, pilzkopfförmigen Haken der Fall sein.
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Zusätzlich zu der Hakenverbindung umfasst die Verbindung wenigstens eine Anlageschulter an einer Längskante des einen Profilelements. An dem anderen Profilelement, dessen Längskante der Anlageschulter gegenüberliegt, ist wenigstens ein verformbarer Steg angeordnet. Im Ausgangszustand ist der Steg nicht verformt. Der Steg wird nach dem Herstellen der Hakenverbindung durch plastische Verformung in eine Position gebracht, in der er gelängt ist. D.h. sein äußeres Ende steht in der gelängten Position weiter gegenüber der Längskante des Profilelements vor als in der Ausgangsposition. Dadurch wird sein äußeres Ende gegen die Anlageschulter gedrückt. Über den Druck des Steges auf die Anlageschulter übt der Steg eine Zugkraft auf die Hakenverbindung aus und es erfolgt bevorzugt gleichzeitig eine lokale Verformung an den Zug- und druckkraftbeaufschlagten Stellen. Dadurch wird eine Vorspannung auf die Hakenverbindung aufgebracht und die Dichtigkeit der Verbindung hergestellt. Die Erfindung erweitert eine formschlüssige Verbindung mit einer durch plastische Umformung erzeugte Druckkraft, die innerhalb der Verbindung in Querrichtung der Platenelemente wirkt.
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Die plastische Umformung kann in einer Ausführungsform durch eine walztechnische Bearbeitung, insbesondere durch nur lokal im Verbindungsbereich aufgebrachte Walzkräfte erfolgen, was technisch einfach und konstengünstig realisierbar ist. Alternativ kann eine Verformung auch in einem Presswerkzeug bewirkt werden.
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Die Dichtigkeit dieser Verbindung wird durch plastische Verformung einer Materialbevorratung erreicht. Das Verdrängen der Materialbevorratung erzeugt eine lokale Flächenpressung, die zwischen den beiden Plattenprofilen wirksam ist. Diese Art der Verbindung lässt sich sehr schnell herstellen, da die Hakenverbindung an sich keine Werkzeuge erfordert. Die miteinander in Wirkeingriff stehenden Längskanten verfügen über geeignete Geometrien, um eine Zugverbindung schaffen können, die lediglich gegen unbeabsichtigtes Lösen zu sichern ist. Die zweite Komponente der Verbindung, nämlich die plastische Verformung des Steges, arretiert die Hakenverbindung und erzeugt die notwendige Vorspannung zur Arretierung.
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Der fertigungstechnische Aufwand zur Herstellung ist insgesamt wesentlich geringer als bei einer Schweißverbindung. Gleichzeitig ist die Dichtigkeit einer solchen Verbindung wesentlich höher als bei einer reinen formschlüssigen Verbindung, bei welcher keine so hohen lokalen Flächenpressungen zwischen den verbundenen Bauteilen hergestellt werden können.
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Der Steg besitzt vor der Herstellung der Verbindung insbesondere einen gekrümmten Verlauf. Er kann bogenförmig oder auch dachförmig bzw. dreieckförmig gekrümmt sein. Die gekrümmten Bereiche bilden einen Vorsprung. Dieser Vorsprung steht insbesondere über eine Oberseite und Unterseite der Profilelemente vor. Die Krümmung weist gewissermaßen nach außen. Durch Druck von außen über ein Werkzeug kann der Steg nach innen gedrückt werden und dadurch auf die notwendige Länge gestreckt werden. Die Krümmung des Steges hat auch den Vorteil, dass die Hakenverbindung mit dem notwendigen Freiraum zur Montage hergestellt werden kann.
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Es wird ferner als vorteilhaft angesehen, wenn das äußere Ende des Steges vor der plastischen Umformung bereits zur Anlageschulter weist. In der Ausgangsposition befindet sich das äußere Ende im Abstand zur Anlageschulter. Die vorgegebene Orientierung des äußeren Endes des Steges vereinfacht und beschleunigt das Herstellungsverfahren erheblich, da das äußere Ende schon nahe der endgültigen Lage, nämlich nahe der Anlagefläche angeordnet ist.
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Der gekrümmte Bereich des Steges liegt vorzugsweise im mittleren Bereich des Steges. Ein gekrümmter Verlauf des Steges lässt sich zudem einfacher strecken als ein Steg, der einen zu verdrängenden Materialüberschuss besitzt, beispielsweise in Form einer lokalen Rippe. Selbstverständlich ist es denkbar, dass auch eine solche Rippe bei entsprechenden Fertigungstemperaturen durch Fließen des Materials flachgedrückt wird, so dass der Steg schließlich an der Anlageschulter anliegt. Günstiger ist es jedoch, wenn der Steg von vornherein eine im Wesentlichen gleichbleibende Dicke besitzt und lediglich in seinem Verlauf angepasst werden muss, jedoch nicht in seiner Dicke bzw. in seinem Dickenverlauf.
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Damit der Steg an der Anlageschulter nicht abgleitet, besitzt die Anlageschulter vorzugsweise eine Hinterschneidung. Die Hinterschneidung ist von der Ober- oder Unterseite des Profilelements betrachtet so orientiert, dass das äußere Ende des Steges bei der plastischen Verformung zur Mitte des Profilelements gedrängt wird, also weg von der Oberseite bzw. Unterseite. Die Hinterschneidung ist insbesondere eine Schrägfläche, die in einem von 90° abweichenden Winkel zur Oberseite bzw. Längsseite der Profilelemente steht. Durch die Schrägstellung ist der Steg sicher gehalten. Die Verbindung kann nicht mehr zerstörungsfrei getrennt werden. Die schräg stehenden Anlageschultern verhindern ein Aufspreizen der Verbindung unter Last.
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Vorzugsweise besitzt auch die Hakenverbindung eine Hinterschneidung. Eine Hinterschneidung im Sinne der Hakenverbindung bedeutet, dass die sich berührenden Kontaktflächen der Hakenverbindung nicht parallel zu den Längsseiten bzw. senkrecht zur Ober- und Unterseite der Profilelemente stehen, sondern in einem spitzen Winkel zur Längsseite. Diese Hinterschneidung bewirkt, dass die Haken unter Zugbeanspruchung nicht voneinander abgleiten können. Unter dem Einfluss der Zugkraft werden die Haken zusätzlich beansprucht. Die Hinterschneidung bzw. Schrägstellung der Hakenverbindung gewährleistet, dass eine ausreichende Flächenpressung zur Herstellung der Dichtigkeit der Verbindung erzeugt wird und auch erhalten bleibt.
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Die Hakenverbindung befindet sich vorzugsweise in einer geschützten Position. Sie befindet sich vorzugsweise im Abstand von einer Oberseite und einer Unterseite der Profilelemente, d.h. im mittleren Dickenbereich der Profilelemente. Dadurch können Zugkräfte zentral von einem Profilelement ins nächste Profilelement übertragen werden. Der wenigstens eine Steg ist Bestandteil einer Oberseite oder Unterseite des Profilelements. Vorzugsweise sind zwei Stege vorgesehen, so dass sich die Hakenverbindung zwischen den Stegen befindet. Durch zwei Stege, von denen sich jeweils eine an einer Oberseite und einer an einer Unterseite der Profilelemente befindet, ergibt sich eine gleichmäßige Zugbelastung der Hakenverbindung.
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Ein weiterer Vorteil der außen liegenden Stege ist, dass sie durch Werkzeugeingriff unmittelbar verformt werden können. Die Stege, die in der verriegelten Position gestreckt sind, bilden die längsseitigen Enden der Profilelemente und begrenzen zusammen mit den Anlageschultern eine an der Ober- oder Unterseite sichtbare Stoßfuge. Vorzugsweise ist der Übergang zwischen den benachbarten Profilelementen eben. Es gibt in diesem Fall an der Stoßfuge keinen Höhenversatzt. Die Verbindung besitzt insgesamt vorzugsweise eine Dicke, die nicht größer ist als die Dicke eines der Profilelemente. Die Stege sind daher soweit zurückgedrückt, dass sie nicht mehr nach außen über die Profilelemente nach oben oder unten vorstehen. Die Erfindung schließt nicht aus, dass im Rahmen der Fertigungstoleranzen, insbesondere durch die plastische Umformung, die Verbindung auch lokal bereichsweise etwas dünner als die Profilelemente sein kann. Auch können durch gewisse Rückfederungen des Werkstoffes minimale Aufdickungen entstehen. Dem lässt sich aber dadurch begegnen, dass die Stege beim plastischen Umformen soweit zurückgedrückt werden, dass der Steg nach dem Zurückfedern eine ebene Außenseite besitzt, die nicht über die Oberseite oder Unterseite der Profilelemente vorsteht.
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Hinsichtlich der Dicke des Profilelements ist eine möglichst kompakte Bauhöhe bevorzugt, um eine Maximum an Batteriekapazität in einem bestehenden Bauraum anzuordnen. Daher beträgt die Gesamtdicke des Profilelements als Bodenprofil bevorzugt zwischen 6 und 14 mm. Dicke D1 des Steg liegt bevorzugt zwischen ein und zwei Millimetern, die Dicke D2 des Hakens beträgt zwischen ein und zwei Millimetern, und die Dicke des Schafts am zum Haken weisenden Ende zwischen 2 und 4 Millimetern.
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Die Hakenverbindung besitzt vorzugsweise wenigstens einen Schaft mit einem endseitigen Haken. Es kann sich um einen Haken handeln, der auf einer Seite des Schaftes einen Vorsprung bildet bzw. auf beiden Seiten des Schaftes. Wenn der Haken beidseitig vorsteht, hat die Hakenverbindung die Form eines Pilzkopfes. In diesem Fall kann es ausreichend sein, nur einen einzigen entsprechend langen und kräftigen Schaft mit einem entsprechend dimensionierten Haken vorzusehen. An einem benachbarten Profilelement ist eine entsprechende Aufnahmenut für den Haken angeordnet. Es handelt sich um eine Nut- und Federverbindung. Die Erfindung schließt nicht aus, dass an dem Schaft ein oder mehrere Haken auf ein oder beiden Seiten angeordnet sind. Es kann sich in diesem Fall auch um eine im Querschnitt sägezahnförmige oder tannenzapfenartige Verbindung handeln, bei der mehrere kleinere Haken ein- der beidseitig des Schaftes in entsprechende Vertiefungen einer Nut in der Längskante des Profilelementes fassen. Entscheidend ist, dass die Haken geeignet sind, hinreichend Zugkräfte zwischen den Profilelementen zu übertragen. Sie sollen nicht nur die Zugkraft aufnehmen, die durch die Vorspannung durch plastische Umformung der Stege entsteht. Es sollen wesentlich höhere Zugkräfte übertragen werden können, die sich durch die statische und fahrdynamische Last der Energiespeicher und weiterer Komponenten ergeben. Die Vorspannung durch die plastisch verformten Stege dient lediglich zur Herstellung der Dichtigkeit und zur Verriegelung der Hakenverbindung.
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Der Schaft kann gleichzeitig als Anlagefläche für einen verformten Steg dienen. Diese Anlagefläche definiert die maximale Eindringtiefe des Steges und vereinfacht die Herstellung einer glatten Ober- oder Unterseite der Profilelemente im Bereich der Verbindung. Die Eindringtiefe wird senkrecht zur Ober- und Unterseite gemessen. Der Dickenverlauf eines Steges ist an die an die Kontur des Schaftes angepasst. Der Steg füllt in gestreckter Position den Bereich wischen der Anlagefläche des Schaftes und der Oberseite oder Unterseite der Profilelemente bevorzugt vollständig aus.
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Die Hakenverbindung kann auch zwei Schäfte mit jeweils einem Haken aufweisen. In Diesem Fall drücken die Stege auf die beiden Schäfte und pressen die Schäfte gegeneinander. Die beiden Schäfte mit den Haken an den Enden können dann nicht mehr voneinander getrennt werden. Diese Variante hat den Vorteil, dass der jeweilige Schaft nur einseitig mit einem Haken versehen sein muss. Das erleichtert die Vormontage, weil die beiden zu verbindenden Profilelemente miteinander verbunden werden können, indem die Längsseiten durch eine gerade oder einwinkelnde Bewegung aufeinander zubewegt und miteinander verhakt werden können.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem wenigstens einen Schaft und dem wenigstens einen Steg ein Dichtelement angeordnet. Das Dichtelement erhöht noch einmal die Dichtigkeit der Verbindung. Das Dichtelement erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Länge der Verbindung. Die Dichtelemente können bei jeweils zwei Stegen dementsprechend 2-fach vorhanden sein. Ein Dichtelement kann aus einem anderen Werkstoff bestehen als der Schaft und der Steg. Ein Dichtelement besteht insbesondere aus einem elastomeren Werkstoff. Es ist auch möglich, ein Dichtelement vorzusehen, dass an dem Steg oder dem Schaft ausgebildet ist, beispielsweise in Form einer Vertiefung oder eines Vorsprungs. Das Dichtelement kann beispielsweise durch plastische Verformung eng an dem Steg anliegen und allein durch den Flächenkontakt eine Dichtigkeit herstellen.
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Alternativ oder zusätzlich kann zwischen dem Schaft und dem Steg zumindest bereichsweise ein Klebstoff angeordnet sein. Ein Klebstoff stellt eine flächige Klebeverbindung zwischen den beiden Profilelementen im Bereich der Verbindung her. Die Verklebung kann über beide Stege erfolgen. Dadurch können noch höhere Biegemomente und Kräfte im Bereich der Verbindung übertragen werden.
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Die erfindungsgemäße Verbindung ist insbesondere zur Verbindung zweier Profilelemente vorgesehen. Mehrere Profilelemente besitzen dadurch an ihren Längsseiten korrespondierende Geometrien, die wie zuvor beschrieben miteinander in Wirkeingriff gelangen. Im Übergangsbereich zu Wandelementen können dieselben Verbindungen vorgesehen sein, wie zwischen den benachbarten Profilelementen. Ein Wandelement kann beispielsweise Teil eines umlaufenden Rahmens sein, aber auch eine Innen- oder Zwischenwand, die zwischen zwei Profilelementen eingegliedert ist. Ein solches Wandelement kann beispielsweise in seinem Fußbereich, das in Höhe des Bodens angeordnet ist, auf seinen beiden Längsseiten entsprechende Kupplungsmittel zur Herstellung der Verbindung aufweisen. Hierbei kann es sich um eine Aufnahme für eine Hakenverbindung oder auch um einen Vorsprung handeln, der als Haken für die Verbindung dient. Vorzugsweise sind an dem Profilelement ein oder zwei Stege angeordnet, die plastisch verformt werden, um das Profilelement mit dem Wandelement zu verbinden. Wenigstens ein Steg kann sich auch an dem Wandelement befinden.
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Die einheitliche Verbindungstechnik zwischen den einzelnen Profilelementen bzw. zwischen den Profilelementen und einem Wandelement vereinfacht die Herstellung des gesamten Energiespeichergefäßes, da auf eine einheitliche Fertigungstechnologie zurückgegriffen werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 Ein Energiespeicher in perspektivischer Darstellung mit Diagonalschnitt;
- 2 In Eingriff stehende Profilelemente einer ersten Ausführungsform vor dem Herstellen der Verbindung;
- 3 Die Profilelemente der 1 nach dem Herstellen der Verbindung;
- 4 In Eingriff stehende Profilelemente in einer zweiten Ausführungsform vor dem Herstellen der Verbindung;
- 5 Eine weitere Ausführungsform einer Verbindung von Profilelementen in einer Schnittdarstellung vor dem Verbinden;
- 6 Die Profilelemente der 5 nach dem Herstellen der Verbindung;
- 7 Eine perspektivische Darstellung durch eine Baugruppe mit einem Wandelement vor dem Herstellen der Verbindung;
- 8 Die Baugruppe der 7 nach dem Herstellen der Verbindung;
- 9 Eine weitere Ausführungsform einer Bodenbaugruppe vor der Verbindung mit einem Wandelement;
- 10 Die Verbindung der Baugruppe mit dem Wandelement gemäß 9;
- 11 Ein weiteres Ausführungsbeispiel zweier Profilelemente im Verbindungsbereich in einer Schnittdarstellung und
- 12 Die Profilelemente der 11 im verbundenen Zustand.
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Die 1 zeigt einen Teil eines Energiespeichergefäßes für ein Kraftfahrzeug in einer Schnittdarstellung ohne Abdeckung. Zu erkennen ist eine Baugruppe 1, die aus mehreren länglichen Profilelementen 2 zusammengesetzt ist. Die Profilelemente 2 besitzen einen in Längsrichtung konstanten Querschnitt. Es handelt sich um Strangpressprofile aus einem Aluminiumwerkstoff. Die Profilelemente 2 besitzen wenigstens eine Hohlkammer 3. Die Hohlkammer 3 kann beispielsweise als Kühlkanal genutzt werden. Die Baugruppe 1 befindet sich zwischen Wänden 4, die einen rechteckigen Rahmen bilden, so dass ein Nutzraum entsteht. Die Wände 4 weisen von der Baugruppe 1 im Wesentlichen senkrecht nach oben und besitzen an ihren oberen Enden einen Flanschabschnitt zur flächigen Aufnahme einer nicht näher dargestellten Abdeckung.
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Anstelle eines rechteckigen Rahmens bzw. einer rechteckigen Grundfläche des Energiespeichergefäßes kann auch ein 6-eckiger oder 8-eckiger Aufbau vorgesehen sein, wenn das Gefäß im Bereich eines vorderen oder hinteren Radeinschlags des Kraftfahrzeugs hinein verläuft. In diesem Fall sind die vorderen oder hinteren Ecken des Gefäßes schräg und reduzieren den nutzbaren Innenraum.
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Bei der erfindungsgemäßen Baugruppe 1 werden einander benachbarte Profilelemente 2 über eine formschlüssige Verbindung miteinander verbunden. Die Herstellung dieser Verbindung wird nachfolgend anhand der 2 und 3 erläutert, die ein erstes Ausführungsbeispiel dieser Verbindung zeigen. Die Verbindung 5 befindet sich an Längsseiten der Profilelemente 2. Die Darstellung der 2 zeigt ein linkes Profilelement 2 und ein rechtes Profilelement 2. Beide Profilelemente 2 besitzen den gleichen Querschnitt, allerdings unterschiedlich konfigurierte Längsseiten, um eine Verbindung 5 zwischen den Längsseiten herzustellen.
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Die Profilelemente 2 besitzen jeweils eine Oberseite 6 und eine Unterseite 7. Zwischen der Oberseite 6 und der Unterseite 7 befindet sich jeweils die Hohlkammer 3, die von einem Oberzug und einem Unterzug der Plattelemente begrenzt wird. Die Hohlkammern 3 sind zu den Längsseiten der jeweiligen Profilelemente 2 durch Stege 8, 9 geschlossen. Zur jeweils anderen Längsseite eines Profilelementes 2 gerichtet schließen sich an die Stege 8, 9 die Verbindungsmittel zur Herstellung der formschlüssigen Verbindung an.
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Zu den Verbindungsmitteln zählt einerseits eine Hakenverbindung 10 und zum anderen eine Formschlussverbindung 11, wie sie in 3 zu erkennen ist. Die Hakenverbindung 10 umfasst einerseits einen Schaft 12, der von der Längsseite des in der Bildebene linken Profilelements 2 zentral zum anderen Profilelement 2 weist. Der Schaft 12 befindet sich dadurch in der Mitte der beiden Profilelemente 2 im Abstand von der Oberseite 6 und der Unterseite 7. Bezüglich des Schafts 12 ist das Profilelement 2 spiegelsymmetrisch ausgebildet. In dem Schaft 12 befindet sich eine Hohlkammer. Der Schaft verjüngt sich in Richtung seines freien Ende. Der Schaft 12 besitzt an dem Ende Haken 13, 14, die zu einer Oberseite 6 und einer Unterseite 7 weisen. Die Hakenverbindung 10 besitzt eine Hinterschneidung 15, 16 an jedem der Haken 13, 14 sowie innerhalb einer Haltenut 17, die sich in dem in der Bildebene rechten Profilelement 2 befindet. Die Haken 13, 14 bzw. das Ende des Schaftes 12 befinden sich in der Haltenut 17 und sind durch die Hinterschneidung 15, 16 unverlierbar gehalten. Der pilzkopfförmig verbreiterte Schaft 12 bzw. die dort angeordneten Haken 13, 14 verhindern, dass der Schaft 12 in Richtung des Pfeils P verlagert werden kann. Der Pfeil P ist parallel zur Oberseite 6 und zur Unterseite 7 (Ebene E) und steht senkrecht zu den Längsseiten der Profilelemente 2.
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Die Haltenut 17 ist zu dem in der Bildebene linken Profilelement 2 hin offen. An die Haltenut 17, bzw. an einen oberen und unteren Wandbereich der Haltenut 17 schließen sich Stege 18, 19 an, die zu dem anderen Profilelement 2 weisen. Die Stege 18, 19 haben einen gekrümmten Verlauf. Die Krümmung ist nach außen gerichtet. Dadurch stehen die Stege 18, 19 über die Oberseite 6 bzw. die Unterseite 7 vor. Der vorstehende Bereich ist der mittlere Bereich der Stege 18, 19. Die Stege 18, 19 verjüngen sich zu ihren freien Enden hin. Die Querschnittsabnahme erfolgt kontinuierlich. Das jeweils äußere Ende 20, 21 jedes Steges 18, 19 ist zu einer Anlageschulter 22, 23 an dem in der Bildebene linken Profilelement 2 gerichtet.
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An dieses äußeren Enden 20, 21 stehen die Stege 18, 19 bevorzugt auch im unverformten Ausgangszustand nicht über die Ober- und Unterseite 6, 7 vor.
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Die jeweilige Anlageschulter 22, 23 besitzt eine Hinterschneidung 24, 25. Die Hinterschneidung 24, 25 wird durch die Schrägstellung der Anlageschultern 22, 23 gebildet. Die äußeren Enden 21, 22 der beiden Stege 18, 19 fassen hinter die Hinterschneidung. Die Hinterschneidungen 24, 25 enden an einer Außenfläche des Schaftes 12. Die Hinterschneidungen 15, 16 der Hakenverbindung 10 sind entgegengesetzt zu den Hinterschneidungen 24, 25 zwischen den Stegen 18, 19 und den Anlageschultern 22, 23.
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Die Formschlussverbindung 11 wird gemäß der Darstellung der 2 dadurch hergestellt, dass die beiden Stege 18, 19 gestreckt werden. Dazu werden die beiden konvex nach außen ausgestellten Bereiche durch Aufbringen einer äußeren Kraft F1 nach innen gedrückt. Dadurch gelangen die äußeren Enden 20, 21 der Stege 18, 19 an den Anlageschultern 22, 23 zur Anlage. Es wird eine Kraft F2 auf die Anlageschultern 22, 23 ausgeübt. Die entgegengesetzte Kraft F3 (3) wirkt auf die Haken 13 am Schaft 12. Die in entgegengesetzt Richtungen wirkenden Kräfte F2 und F3 sind gleich groß und sind die Zugkraft, die innerhalb des Schaftes 12 wirkt und die Verbindung sichert und arretiert. Die Verbindung 5 besitzt dadurch eine hohe Flächenpressung und durch die hohe Flächenpressung gleichzeitig eine hohe Dichtigkeit. Durch die mehrfachen Kontaktflächen im Bereich der Anlageschultern 22, 23 und der Hakenverbindung 10 bzw. in den jeweiligen hinterschnittenen Bereichen haben eine relativ große Fläche, haben eine erhöhte Flächenpressung und erzeugen damit eine hohe Dichtigkeit. Die vielen Flächen wirken zudem wie eine Labyrinthdichtung.
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Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer solchen Verbindung, das sich von demjenigen der 2 und 3 in der Kontur des Schaftes 12 unterscheidet. Der Schaft 12 ist in dem Ausführungsbeispiel der 4 so ausgebildet, dass er sich in Richtung seines freien Endes verjüngt, allerdings nicht linear. Die 2 und 3 zeigen, dass der Schaft 12 im Querschnitt im Wesentlichen dreieckförmig oder trapezförmig ist. Auch die im Inneren des Schaftes 12 angeordnete Hohlkammer 35, die in 2 ebenfalls im Wesentlichen dreieckförmig ist. In 4 hat sie eine Tropfenform mit konvexen Wänden. Die Wände des Stegs 12, beiderseits der Hohlkammer 35, haben eine konstante Dicke. Demzufolge ist bei dem Ausführungsbeispiel der 4 der Verlauf einer Oberseite 36 und einer Unterseite 37 des Schaftes 12 gekrümmt. Die Oberseite 36 ist konkav gekrümmt. Auch die Unterseite 37 ist konkav gekrümmt. Diese konkav gekrümmten Ober- und Unterseiten 36, 37 ermöglichen es, dass die zugehörigen Stege 18, 19 über die gestreckte Lage hinaus ein Stück weiter nach innen in Richtung zum Schaft 12 gedrückt werden können. Unter Berücksichtigung des Spring-Back-Effektes können die Stege 18, 19 in der fertigen Position außenseitig parallel zur Oberseite 6 bzw. Unterseite 7 der plattenförmigen Profilelemente 2 verlaufen.
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Die Dichtigkeit der Verbindung kann zusätzlich gesteigert werden, indem ein Dichtelement oder ein Klebstoff 26 zwischen dem Schaft 12 und den Stegen 18, 19 angeordnet wird. 5 zeigt ein solches Ausführungsbeispiel. Vor dem plastischen Umformen der Stege 18, 19 wird der Klebstoff 26 auf den Steg 12 aufgetragen. Der Klebstoff 26 verteilt sich beim Anlegen der Stege 18, 19 entlang der Längsrichtung des Schaftes 12 (6). Dadurch wird zusätzlich zu der Hakenverbindung 10 und der Formschlussverbindung 11 eine weitere Verbindung 5 durch Adhäsion und Kohäsion geschaffen. Die Dichtigkeit ist noch einmal erhöht.
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Die besagten Verbindungen 5 können unmittelbar zwischen den Profilelementen 2 hergestellt werden können oder zusätzlich auch zwischen Profilelementen 2 und einem Wandelement 27, wie es in 6 dargestellt ist. Das Wandelement 27 der 6 ist ein Hohlkammerprofil 3. Es besitzt analog zu dem Ausführungsbeispiel der Verbindung 5 2 und 3 die besagten Stege 18, 19 sowie eine Haltenut 17. Auf die Erläuterung des funktionalen Zusammenwirkens der Hakenverbindung 10 und der Formschlussverbindung 11 zu 2 wird Bezug genommen. Das Wandelement 27 ist eine Zwischenwand. Das Wandelement 27 erstreckt sich in der Höhe zwischen die beiden Profilelemente 2 und besitzt dort beiderseits Möglichkeiten zur Herstellung der besagten Verbindungen 5 mit den Profilelementen 2. 6 zeigt die Verbindung 5 zunächst in dem Zustand, in dem nur die Hakenverbindung 10 besteht. Das Profilelement 2 ist lediglich eingehakt. Die 8 zeigt, dass die besagten Stege 18, 19 an dem Schaft 12 der Hakenverbindung 10 anliegen. Insbesondere ist der oberseitige Steg 19 so grade, dass er in Verlängerung der Oberseite 6 der Profilelemente 2 einen einheitlichen Abschluss auf gleicher Höhe der Oberseite 6 bildet. Dies gilt auch für den unterseitigen Steg 18 in Bezug auf die Unterseite 7 des Profilelements 2 bzw. des Wandelements 27.
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Im Unterschied zu dem Wandelement 27 der 7 und 8, das eine Zwischenwand darstellt, zeigen die 9 und 10 ein Ausführungsbeispiel mit einem Wandelement 28, das als äußere Wand des Energiespeichergefäßes dient. Dieses äußere Wandelement 28 ist ebenfalls ein Hohlkammerprofil 3. In gleicher Weise wie es zu den 2 bis 4 bzw. 7 und 8 erläutert wurde, ist auch hier die besagte Verbindung 5 zu dem Profilelement 2 ausgebildet, bei welcher eine Hakenverbindung 10 mit einer Formschlussverbindung 11 kombiniert wird. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass nur einseitig des Wandelements 28 ein Profilelement 2 angeordnet ist und nicht beidseitig, wie bei dem Ausführungsbeispiel der 7 und 8. Auf der dem Profilelement 2 abwandten Außenseite des Wandelement 28 ist ein Steg mit einer Hohlkammer angeordnet, dass das Wandelement 28 verstärkt.
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Die 11 und 12 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Baugruppe 1 mit der erfindungsgemäßen Verbindung 5. Für im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten werden die bisher eingeführten Bezugszeichen weiter verwendet. Die beiden Profilelemente 2 sind wiederum Hohlkammerprofile 3. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist allerdings jeweils ein Steg 18, 19 an je einem Profilelement 2 angeordnet. Dementsprechend liegen sich die äußeren Enden 20, 21 sowie die korrespondierenden Anlageschultern 22, 23 diametral gegenüber. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an jedem der Profilelemente 2 ein Schaft 29, 30 angeordnet mit jeweils einem endseitigen Haken 31, 32. Die Haken 31, 32 besitzen eine gemeinsame Hinterschneidung 34, die wiederum als Schrägfläche gegenüber den Längskanten und gegenüber den Oberseiten 6 und den Unterseiten 7 geneigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel werden die beiden Schäfte 29, 30 gegeneinander gedrückt, indem die beiden Stege 18, 19 nach innen gedrückt werden. Auch in diesem Fall liegen die beiden Stege 18, 19 mit ihren einander zugewandten Innenseiten an den Außenseiten der Schäfte 29, 30 an. Dadurch können sich die Haken 31, 32 nicht voneinander lösen.
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Eine Besonderheit bei dem Ausführungsbeispiel der 10 und 11 ist, dass die Hakenverbindungen 10 an den Längsseiten spiegelsymmetrisch ausgebildet sind. Das vereinfacht noch einmal die Montage bzw. Positionierung der einzelnen Profilelemente 2 aneinander. Ein weiterer Vorteil bei dieser Ausführungsform ist, dass die Haken 13, 14 durch längsseitiges, horizontales Ineinanderstecken miteinander verhakt werden können. Die äußeren Enden 20, 21 der Stege 18, 19 weisen wieder zu den Anlageschultern 22, 23. Die Annäherung der Stege 18, 19 an die Anlageschultern 22, 23 ist in diesem Fall nicht so groß wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, damit die beiden Haken 31, 32 ohne vorherige Verformung oder Aufbiegen der Stege 18, 19 miteinander verhakt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1 -
- Baugruppe
- 2 -
- Profilelement
- 3 -
- Hohlprofil
- 4 -
- Wandelement
- 5 -
- Verbindung
- 6 -
- Oberseite
- 7 -
- Unterseite
- 8 -
- Steg
- 9 -
- Steg
- 10 -
- Hakenverbindung
- 11 -
- Formschlussverbindung
- 12 -
- Schaft
- 13 -
- Haken
- 14 -
- Haken
- 15 -
- Hinterschneidung
- 16 -
- Hinterschneidung
- 17 -
- Haltenut
- 18 -
- Steg
- 19 -
- Steg
- 20 -
- Äußeres Ende von 18
- 21 -
- Äußeres Ende von 19
- 22 -
- Anlageschulter
- 23 -
- Anlageschulter
- 24 -
- Hinterschneidung
- 25 -
- Hinterschneidung
- 26 -
- Klebstoff
- 27 -
- Wandelement
- 28 -
- Wandelement
- 29 -
- Schaft
- 30 -
- Schaft
- 31 -
- Haken
- 32 -
- Haken
- 34 -
- Hinterschneidung
- 35 -
- Hohlkammer
- 36 -
- Oberseite von 12
- 37 -
- Unterseite von 12
- E -
- Ebene
- P -
- Pfeil
- F1 -
- Druckkraft
- F2 -
- Zugkraft
- F3 -
- Zugkraft
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012100977 B3 [0002]
