-
Die Erfindung betrifft ein mehrteiliges Nietsystem sowie ein Verfahren zur demontierbaren Anordnung eines ersten Elements und eines zweiten Elements übereinander an einem Grundkörper, insbesondere an einer Öffnung eines Grundkörpers.
-
Das Nietsystem und das Verfahren sollen dabei insbesondere für ein Hochvolt-Batteriesystem eines Kraftfahrzeuges geeignet sein und an einem solchen realisiert werden. Es wird insoweit auch auf Hochvolt-Batteriesysteme von Kraftfahrzeugen und auf Kraftfahrzeuge mit solchen Hochvolt-Batteriesystemen verwiesen.
-
Bei der Öffnung des Grundkörpers kann es sich um eine Durchgangsöffnung oder aber auch um ein Sackloch handeln. Vorzugsweise ist an dem ersten Element und an dem zweiten Element jeweils mindestens eine Durchgangsöffnung ausgebildet. Die Erfindung dient dazu, das erste Element und das zweite Element unter Verwendung der Durchgangsöffnungen an dem Grundkörper zu befestigen, insbesondere derart, dass eine einfache Montage und eine zerstörungsfreie Demontage möglich sind.
-
Bei Hochvolt-Batteriesystemen von Kraftfahrzeugen ist es erforderlich, oberseitig von Batteriemodulen oder Batteriesystemen Abdeckelemente zu installieren, insbesondere für den Brandschutz erforderliche Abdeckelemente. In diesem Zusammenhang wird insbesondere auf Batteriesysteme verwiesen, die aus einer Mehrzahl von Batteriemodulen und/oder aus einer Vielzahl von zusammengeschalteten Batteriezellen gebildet sind, mit welchen eine Systemspannung von mehr als 48 V bereitgestellt wird, insbesondere mindestens 100 V, mindestens 200 V oder mindestens 400 V . Meist liegen die Systemspannungen bei 200 V bis 1.000 V, insbesondere bei 400 V bis 800 V.
-
Die bekannten Hochvolt-Batteriesysteme weisen, insbesondere wenn es sich um aus mehreren Batteriemodulen gebildete Hochvolt-Batteriesysteme handelt, üblicherweise sogenannte Hochvolt-Verbinder auf. Die Hochvolt-Verbinder werden üblicherweise mit einer ersten Abdeckung versehen, um die Hochvolt-Verbinder von der Oberseite und teilweise auch von der Seite vor unmittelbarem Kontakt mit im Batteriesystem auftretendem Gas zu schützen. Oberseitig der ersten Abdeckung ist in der Praxis regelmäßig eine weitere Abdeckung vorgesehen, welche zusätzliche Elemente von der Oberseite her schützt, insbesondere Elemente, die seitlich neben den Hochvolt-Verbindern angeordnet sind. Dabei kann es sich insbesondere um einzelne elektrische Leitungen, Leitungsstränge und/oder Steuergeräte handeln. In bekannten Systemen werden derartige Komponenten im Bereich eines Mitteltunnels angeordnet, welcher sich zwischen zwei Reihen von Batteriemodulen befindet, wobei Hochvolt-Verbinder im jeweils äußeren Bereich des Mitteltunnels parallel zueinander angeordnet sind.
-
Aus
EP 1 353 079 A1 ist ein zweiteiliger Kunststoff-Niet bekannt, der aus einem Stiftelement und einem Nietkörperelement gebildet ist. Dabei weist das Nietkörperelement einen Flansch mit sich an diesen anschließenden Spreizelementen auf, die sich durch eine Bohrung drücken lassen und anschließend durch Einführen und Verrasten des Stiftelements in das Nietkörperelement in einer gespreizten Position gehalten werden. Der Kunststoff-Niet soll dazu dienen, ein erstes Element an einem zweiten Element zu fixieren. Eine zerstörungsfreie Demontage scheint aufgrund der konstruktiven Gestaltung nicht möglich zu sein. Auch ist nicht offenbart, dass der Kunststoff-Niet dazu verwendbar sein soll, ein erstes Element und ein zweites Element an einem Grundkörper zu montieren.
-
Aus G 85 20 666 U1 ist eine Anordnung zur Befestigung einer Leiste an einem Träger bekannt, die mehrere, am Träger sitzende, einen Hinterschnitt aufweisende Halteelemente aufweist, von denen die Leiste mit einem im Wesentlichen C-förmigen Fuß durch Aufdrücken angeklemmt ist und dabei mit klauenförmigen Seitenstreifen die hinterschnittenen Halteelemente hintergreift. Dabei sind die Halteelemente als an ihrer Basis mit einem Bund versehene pyramiden- bzw. kegelstumpfartige Scheiben ausgebildet, die mit ihrem der Basis abgewandten Ende am Träger sitzen. Dabei kann die Scheibe als Kopf eines Spreiznietes ausgebildet sein, dessen Schaft in einer Bohrung des Trägers sitzt. Eine zerstörungsfreie Demontage scheint aufgrund der konstruktiven Gestaltung auch bei dieser Anordnung nicht möglich zu sein. Auch ist nicht offenbart, dass die Halteelemente dazu verwendbar sein sollen, ein erstes Element und ein zweites Element an einem Grundkörper zu montieren.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nietsystem sowie ein Verfahren zur demontierbaren Anordnung eines ersten Elements und eines zweiten Elements übereinander an einem Grundkörper zur Verfügung zu stellen, mittels welchen eine einfache Montage und Demontage eines ersten Elements und eines zweiten Elements übereinander an einem Grundkörper möglich ist.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
-
Ein erfindungsgemäßes mehrteiliges Nietsystem weist zumindest einen Nietkörper und einen zum Zusammenwirken mit dem Nietkörper vorgesehenen Nietstift auf. Dabei weist der Nietkörper einen Nietkörper-Kopfabschnitt und einen Nietkörper-Schaftabschnitt auf. Der Nietstift weist ebenfalls einen Nietstift-Kopfabschnitt und einen Nietstift-Schaftabschnitt auf. Ferner weist der Nietkörper eine Nietkörper-Durchgangsöffnung zum Einführen des Nietstift-Schaftabschnitts auf. Dabei weist der Nietkörper-Schaftabschnitt mindestens ein bewegliches Fixierelement auf, insbesondere in Form eines Rastelements mit einer optionalen Sperrkontur. Der Nietstift-Schaftabschnitt weist einen für das Zusammenwirken mit dem Fixierelement vorgesehenen Spreizabschnitt auf, wobei der Spreizabschnitt derart ausgebildet ist, dass sich dieser in der bestimmungsgemäßen Endmontagelage als Sicherungselement derart in der Nietkörper-Durchgangsöffnung positionieren lässt, dass die Beweglichkeit des Nietkörpers eingeschränkt oder vollständig verhindert ist. Dies wird insbesondere durch unmittelbares oder mittelbares Zusammenwirken des Spreizabschnitts mit dem Fixierelement bewirkt.
-
Als Fixierelement kann insbesondere ein Spreizelement dienen, das ein oder mehrere bewegliche Schenkel aufweist, die sich für eine kraftschlüssige Verbindung nach außen spreizen lassen, insbesondere mittels eines an dem Nietstift-Schaftabschnitt ausgebildeten Fixierbereichs. Als Fixierelement kann ferner ein Rastelement dienen, das alternativ oder zusätzlich eine formschlüssige Verbindung durch Verrasten herstellt. Ebenfalls möglich ist es, dass eine formschlüssige und eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Fixierelement erzeugt werden, um den Nietkörper in einem Grundkörper zu fixieren. In diesem Zusammenhang wird insbesondere auf die Möglichkeit verwiesen, als Fixierelement ein Rastelement mit einer Sperrkontur vorzusehen.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Nietsystem lassen sich ein erstes Element und ein zweites Element übereinander an einem Grundkörper auf einfache Weise montieren und auch wieder demontieren. Dies wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass sich sowohl der Nietkörper als auch der Nietstift in einer Durchgangsöffnung eines ersten Elements und eines zweiten Elements und eines Grundkörpers einführen lassen, ohne dass bei der Montage eine nicht lösbare Verbindung entsteht. Die Verbindung des Nietsystems wird im Wesentlichen dadurch gesichert, dass der Spreizabschnitt in der bestimmungsgemäßen Endmontagelage als Sicherungselement derart in der Nietkörper-Durchgangsöffnung positioniert ist, dass die Beweglichkeit des Nietkörpers eingeschränkt oder vollständig verhindert ist.
-
Unter einem beweglichen Fixierelement wird insbesondere ein elastisch auslenkbares Element verstanden, welches eine langgestreckte Form aufweist und aufgrund seiner langgestreckten Form biegeelastisch ausgebildet ist. Vorzugsweise sind mehrere bewegliche Fixierelemente an einem Nietkörper eines erfindungsgemäßen Nietsystems ausgebildet, insbesondere 2, 3, 4 oder mehr langgestreckte Fixierelemente, die im Querschnitt als kreissegmentförmige Elemente ausgebildet sind. Eine Einschränkung oder vollständige Verhinderung der Beweglichkeit eines derartigen Fixierelements kann insbesondere dadurch bewirkt werden, dass als Sperrkontur ein ausreichend breit dimensioniertes - vorzugsweise massiv ausgebildetes - Fixierelement in die Nietkörper-Durchgangsöffnung eingebracht wird, so dass mit der Sperrkontur die Fixierelemente in einer bestimmten, radial ausgestellten Position verbleiben, weil sie kraftschlüssig und/oder formschlüssig (wenn das Fixierelement als Rastelement mit Sperrkontur ausgebildet ist) fixiert sind.
-
In einer praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nietsystems ist der vordere Endabschnitt des Nietkörper-Schaftabschnitts und/oder des Nietstift-Schaftabschnitts zum vorderen Ende hin sich konisch verjüngend ausgebildet, wobei beabstandet von dem vorderen Ende eine radiale Verjüngung ausgebildet ist. Unter einer solchen radialen Verjüngung wird insbesondere ein Hinterschnitt verstanden, der vorzugsweise als radialer Absatz ausgebildet ist. An dem Absatz ist vorzugsweise eine in radialer Richtung (besonders bevorzugt in ausschließlich radialer Richtung) verlaufende Sperrkontur ausgebildet, welche zur Sicherung des Nietkörpers und/oder des Nietstifts in einem anderen Element dient (insbesondere in einem Grundkörper), nachdem der Nietkörper-Schaftabschnitt oder der Nietstift-Schaftabschnitt in eine Durchgangsöffnung des anderen Elements eingeführt worden ist. Die radiale Verjüngung kann ferner als Verliersicherung für ein Klemmelement dienen, welches in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Nietsystem vorteilhaft zum Einsatz kommen kann. Auf die Verwendung von ein oder mehreren Klemmelementen wird im Folgenden eingegangen.
-
In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nietsystems ist mindestens ein Klemmelement mit einer Klemmelement-Durchgangsöffnung vorgesehen, welche derart auf den Nietkörper-Schaftabschnitt und/oder auf den Nietstift-Schaftabschnitt abgestimmt ist, dass sich das Klemmelement durch Aufstecken auf den Nietkörper-Schaftabschnitt oder auf den Nietstift-Schaftabschnitt klemmend an diesem fixieren lässt. Mit einem oder mehreren der vorstehend genannten Klemmelemente lassen sich der Nietstift und/oder der Nietkörper eines erfindungsgemäßen Nietsystems gegenüber einem ersten Element und/oder gegenüber einem zweiten Element vorfixieren. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das erste Element oder das zweite Element eine Öffnung aufweisen, die in radialer Richtung deutlich größer ist als der jeweilige Schaftabschnitt des Nietstifts bzw. des Nietkörpers.
-
In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nietsystems sind sowohl ein Nietkörper-Klemmelement als auch ein Nietstift-Klemmelement vorgesehen. In diesem Fall lassen sich sowohl der Nietkörper als auch der Nietstift gegenüber den zu montierenden Elementen, d. h. dem ersten Element und dem zweiten Element, vorfixieren.
-
Die Klemmwirkung eines Klemmelements eines erfindungsgemäßen Nietsystems lässt sich besonders einfach und wirksam erzielen, wenn mindestens zwei Klemmlaschen an dem Klemmelement vorgesehen sind, die sich jeweils über einen Teil des Außenumfangs der Klemmelement-Durchgangsöffnung erstrecken. In diesem Fall weisen die Klemmlaschen gegenüber einer sich über den vollen Umfang erstreckenden Durchgangsöffnung eine höhere Biegeelastizität auf, so dass über die Auslegung der jeweiligen Klemmlaschen abhängig von der jeweiligen Dicke des Klemmelements das Klemmelement so ausgelegt werden kann, dass es sich einerseits gut auf den Schaftabschnitt des Nietkörpers oder des Nietstifts aufstecken lässt und andererseits eine ausreichende Klemmwirkung mit dem Klemmelement erzielt wird.
-
Zwei oder mehr Klemmlaschen an einem Klemmelement lassen sich herstellungstechnisch besonders einfach erzielen, indem zwei c-förmige oder x-förmige Ausnehmungen vorgesehen sind, welche sich teilweise durch die Durchgangsöffnungen erstrecken. So können beispielsweise mit einer x-förmigen Ausnehmung mit senkrecht zueinander verlaufenden Erstreckungsrichtungen insgesamt vier Klemmlaschen zur Verfügung gestellt werden. Mit zwei c-förmigen Ausnehmungen, die jeweils spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind, können auf einfache Art und Weise die zwei Klemmlaschen mit unterschiedlich großen Kontaktflächen zu dem Schaft eines Nietstifts bzw. Nietkörpers erzielt werden.
-
Wenn an dem Nietstift-Kopfabschnitt mindestens eine Demontagekontur zum kopfseitigen Angreifen eines Demontagewerkzeugs ausgebildet ist, kann die Demontage eines Nietstifts vereinfacht werden. Diesbezüglich wird insbesondere auf Zugkraftkonturen in Form eines Bügels oder mehrerer Bügel verwiesen, die unter Verwendung eines Stabes oder eines Hakens verwendet werden können, um einen Nietstift am Kopfabschnitt aus einer Nietkörper-Durchgangsöffnung herauszuziehen. Ferner wird auf einen geeignet ausgebildeten Vorsprung verwiesen, welcher zum Angriff eines Greifwerkzeuges verwendet werden kann, beispielsweise eines Greifwerkzeugs in Form einer Zange. Ein derartiger Vorsprung kann auch mit einem Hinterschnitt ausgebildet sein, um das Greifen mit Hilfe des Greifwerkzeuges zu erleichtern. Ferner wird auf die Ausbildung einer Öffnung oder eines Hinterschnitts im Bereich des Kopfabschnitts verwiesen, welche verwendet werden können, um ein einfaches Hebelwerkzeug in den Hinterschnitt bzw. die Öffnung einzuführen und den Nietstift aus der Nietkörper-Durchgangsöffnung herauszuhebeln. Die Ausbildung eines Hinterschnitts oder einer Durchgangsöffnung ist besonders bevorzugt, da hierfür kein zusätzliches Material und auch kein zusätzlicher Bauchraum benötigt wird.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Befestigung eines ersten Elements und eines zweiten Elements an einem Grundkörper mit Hilfe eines wie vorstehend beschriebenen Nietsystems, wobei zunächst der Nietstift mit seinem Nietstift-Schaftabschnitt in eine Durchgangsöffnung des ersten Elements eingeführt wird und der Nietkörper mit seinem Nietkörper-Schaftabschnitt in eine Durchgangsöffnung des zweiten Elements und in eine Durchgangsöffnung des Grundkörpers eingeführt wird und wobei anschließend durch Einführen des Nietkörper-Schaftabschnitts in die Nietstift-Durchgangsöffnung der Spreizabschnitt des Nietstift-Schaftabschnitts in eine derartige relative Position zu dem Nietkörper gebracht wird, dass die Beweglichkeit des Nietkörpers eingeschränkt oder vollständig verhindert ist. Auf die vorstehend bereits in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Nietsystem beschriebenen Vorteile wird hiermit noch einmal verwiesen, insbesondere auf die Möglichkeit, das Nietsystem durch Herausziehen des Nietstifts wieder demontieren zu können.
-
In einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Durchgangsöffnung des ersten Elements deutlich größer als die maximale radiale Ausdehnung des Nietstift-Schaftabschnitts und es wird ein Nietstift-Klemmelement verwendet, um den Nietstift durch klemmende Befestigung des Nietstift-Klemmelements an dem Nietstift-Schaftabschnitt gegenüber dem ersten Element vorzufixieren. Dies ermöglicht eine effiziente Vorbereitung eines Gesamt-Montageprozesses, so dass insbesondere ein erstes Element mit einem bereits daran befestigten Nietstift vormontiert an ein Montageband angeliefert werden kann, um eine möglichst zeitsparende Endmontage durchführen zu können, insbesondere bei einem Automobilhersteller.
-
In einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst der Nietstift gegenüber dem ersten Element vormontiert und der Nietkörper-Schaftabschnitt zur Vormontage des zweiten Elements gegenüber dem Grundkörper in korrespondierende Durchgangsöffnungen des zweiten Elements und des Grundkörpers eingeführt, um anschließend durch Einstecken des vormontierten Nietstifts mit seinem Nietstift-Schaftabschnitt in die Nietkörper-Durchgangsöffnung eine - insbesondere kraftschlüssige - Fixierung des Nietstifts in dem Nietkörper und eine - vorzugsweise formschlüssige - Fixierung des ersten Elements und des zweiten Elements gegenüber dem Grundkörper zu bewirken. Bei einer kraftschlüssigen Anordnung des Nietstifts in dem Nietkörper und eine dadurch bewirkte formschlüssige Fixierung des ersten Elements und des zweiten Elements gegenüber dem Grundkörper, lässt sich eine besonders effiziente Montage des ersten und des zweiten Elements gegenüber dem Grundkörper durchführen, welche zum einen eine sichere Verbindung des ersten Elements und des zweiten Elements gegenüber dem Grundkörper ermöglicht und dennoch eine spätere Demontage der beiden Elemente von dem Grundkörper zulässt.
-
Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 einen Nietstift einer Ausführungsform eines mehrteiligen Nietsystems in einer Öffnung eines ersten Elements in einer isometrischen Darstellung von schräg oben,
- 2 den in die Öffnung des ersten Elements eingesteckten Nietstift aus 1 in einer isometrischen Darstellung von schräg unten mit einem an dem Nietstift befestigten Klemmelement,
- 3 eine Seitenansicht der Anordnung aus den 1 und 2,
- 4 einen Nietkörper des mehrteiligen Nietsystems in einer Öffnung eines zweiten Elements in einer isometrischen Darstellung von schräg oben,
- 5 den in die Öffnung des zweiten Elements eingesteckten Nietkörper aus 4 in einer isometrischen Darstellung von schräg unten mit einem an dem Nietstift befestigten Klemmelement,
- 6 eine Seitenansicht der Anordnung aus den 4 und 5, eingesetzt in einen Grundkörper,
- 7 eine vergrößerte Darstellung des in 6 mit VII gekennzeichneten Bereichs,
- 8 das Klemmelement aus 2 in einer isometrischen Darstellung,
- 9 die Anordnung aus 9 in einer isometrischen Halbschnittdarstellung,
- 10 die Anordnung aus 9, in welche zusätzlich die Anordnung aus 3 eingebracht wurde, in einer isometrischen Halbschnittdarstellung,
- 11 die Anordnung des ersten Elements mit dem Nietstift und dem Klemmelement aus 2 während der Demontage in einer isometrischen Darstellung,
- 12 einen Ausschnitt eines Hochvolt-Batteriesystems eines Kraftfahrzeuges mit zwei Hochvolt-Verbindern in einer Ansicht von oben,
- 13 die beiden Hochvoltverbinder mit jeweils einem darauf angeordneten ersten Element in Form einer Hochvolt-Verbinder-Abdeckung und vier Nietstiften und
- 14 einen ähnlichen Ausschnitt des Hochvolt-Batteriesystems wie in 12, wobei die Hochvoltverbinder jeweils mit den in 13 gezeigten Hochvolt-Verbinder-Abdeckungen abgedeckt sind (in 14 nicht sichtbar) und zusätzlich ein zweites Element in Form einer Mitteltunnel-Abdeckung über den Hochvolt-Verbinder-Abdeckungen angeordnet ist.
-
In den 1 bis 3 ist ein Nietstift 10 gezeigt, welcher in einer Öffnung eines ersten Elements 12 eingesetzt ist. Der Nietstift 10 weist einen Nietstift-Kopfabschnitt 14 und einen Nietstift-Schaftabschnitt 16 auf. Der Nietstift-Kopfabschnitt 14 erstreckt sich in radialer Richtung erkennbar weiter nach außen als die Öffnung in dem ersten Element 12. Dadurch dient der Nietstift-Kopfabschnitt 14 als Anschlagelement, wenn der Nietstift-Schaftabschnitt 16 durch die Öffnung des ersten Elements 12 hindurchgeführt ist, wie in den 1 bis 3 gezeigt.
-
Wie in den 1 und 3 gut erkennbar ist, weist der Nietstift-Kopfabschnitt 14 in der gezeigten Ausführungsform eine glattflächige Oberseite 18 auf.
-
Wie ferner in dem mit K gekennzeichneten Bereich ersichtlich ist, ist die radiale Erstreckung des Nietstift-Kopfabschnitts 14 im Bereich einer Unterseite 20, welche an dem ersten Element 12 aufliegt, geringer als in dem Bereich der Oberseite 18. Der Nietstift-Kopfabschnitt 14 weist damit einen Hinterschnitt 22 auf, welcher sich in der gezeigten Ausführungsform über den vollständigen Umfang des Nietstift-Kopfabschnitts 14 erstreckt. Der Hinterschnitt 22 dient als Angriffsmöglichkeit für ein Hebelwerkzeug zur Demontage, insbesondere für einen Schraubendreher oder ein ähnliches Werkzeug.
-
Der Nietstift-Schaftabschnitt 16 weist eine erkennbar größere Länge IS auf als der Nietstift-Kopfabschnitt 14. Der Nietstift-Schaftabschnitt 16 umfasst einen sich unmittelbar an den Nietstift-Kopfabschnitt 14 anschließenden Klemmabschnitt KA, einen sich an den Klemmabschnitt KA anschließenden Mittelabschnitt MA und einen vorderseitigen Abschnitt VA. Im Bereich des Mittelabschnitts MA ist der Nietstift-Schaftabschnitt 16 verjüngt ausgebildet und weist sich in Längsrichtung erstreckende Rippen 24 auf. In der gezeigten Ausführungsform sind insgesamt vier Rippen 24 über den Umfang verteilt angeordnet. Dadurch ergibt sich eine ausreichend steife Struktur, die gewichtsoptimiert ist.
-
Im Bereich des vorderseitigen Abschnitts VA weist der Nietstift-Schaftabschnitt 16 einen balligen Fixierbereich 26 auf, welcher zum vorderen Ende 28 hin sich konisch verjüngend ausgebildet ist.
-
In dem mit ü gekennzeichneten Übergangsbereich zwischen dem Mittelabschnitt MA und dem vorderseitigen Abschnitt VA ist beabstandet von dem vorderen Ende 28 ein Absatz in Form einer radialen Verjüngung 30 ausgebildet.
-
Wie in den Figuren gut erkennbar ist, ist zur Vormontage des Nietstifts 10 ein Klemmelement 32 vorgesehen, welches in 8 in einer isometrischen Darstellung als Einzelteil dargestellt ist. Das Klemmelement 32 weist eine Klemmelement-Durchgangsöffnung 34 auf. Die Klemmelement-Durchgangsöffnung 34 ist hinsichtlich ihres Durchmessers d derart auf den Durchmesser des Nietstift-Schaftabschnitts 16 in dem Klemmabschnitt KA abgestimmt, dass sich das Klemmelement 32 durch Aufstecken auf den Nietkörper-Schaftabschnitt 16 klemmend an diesem fixieren lässt. Dazu ist der Durchmesser d etwas kleiner gewählt als der Durchmesser des Nietstift-Schaftabschnitts 16 in dem Klemmabschnitt KA. Ferner sind vier Klemmlaschen 36, 38 an dem Klemmelement 32 vorgesehen, welche die Klemmelement-Durchgangsöffnung 34 außenseitig durch kreisbogenförmige Abschnitte umgeben. In der gezeigten Ausführungsform sind die Klemmlaschen durch zwei c-förmige Ausnehmungen 40 gebildet, die spiegelsymmetrisch hinsichtlich der Klemmlaschen 36 zueinander angeordnet sind.
-
Durch Einstecken des Nietstift-Schaftabschnitts 16 in eine Öffnung des ersten Elements 12, wie in 1 gezeigt, und anschließendes Aufstecken des Klemmelements 32 auf den Nietkörper-Schaftabschnitt 16, kann die in den 2 und 3 erkennbare Anordnung zur Vormontage eines erfindungsgemäßen Nietsystems erzeugt werden. Dabei ist der Nietstift 10 kraftschlüssig gegenüber dem Nietstift-Schaftabschnitt 16 fixiert, wodurch der Nietstift 10 in der in den 2 und 3 gezeigten Relativposition gegenüber dem ersten Element 12 fixierbar ist.
-
Im Falle einer Demontage wird mit Hilfe eines Hebelwerkzeugs an den Hinterschnitt 22 angesetzt und die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Klemmelement 32 und dem Nietstift 10 wieder gelöst, indem der Nietstift-Kopfabschnitt 14 mit Hilfe des nicht dargestellten Hebelwerkzeugs nach oben gehebelt wird. Sobald das Klemmelement 32 den Klemmabschnitt KA in Richtung des Mittelabschnitt MA verlassen hat, rutscht dieses entlang des Nietstift-Schaftabschnitts 16 bis zu der radialen Verjüngung 30 herunter. Die radiale Verjüngung 30 dient als Verliersicherung für das Klemmelement 32. Dementsprechend kann das erste Element 12, wenn es demontiert werden muss, durch Lösen des Klemmelements 32 in einer Stellung verbracht werden, an welcher es noch immer kraftschlüssig gegenüber dem Nietstift-Schaftabschnitt 16 befestigt ist, indem es in dem mit ü gekennzeichneten Übergangsabschnitt zwischen dem Mittelabschnitt MA und dem vorderseitigen Abschnitt VA hängt. Eine Demontage des Klemmelements 32 ist bedarfsweise möglich, indem das Klemmelement 32 gegen die Klemmkraft von dem Schaftabschnitt 16 abgezogen wird.
-
In den 4 bis 5 ist die Vormontage eines Nietkörpers 50 an einem zweiten Element 52 dargestellt. Der Nietkörper 50 weist einen Nietkörper-Kopfabschnitt 54 und einen Nietkörper-Schaftabschnitt 56 auf. Die Grundstruktur des Nietkörpers 50 ist damit ähnlich wie die Grundstruktur des Nietstifts 10. Allerdings weist der Nietkörper 50 eine Nietkörper-Durchgangsöffnung 58 auf, welche sich sowohl durch den Nietkörper-Kopfabschnitt 54 als auch durch den Nietkörper-Schaftabschnitt 56 erstreckt. Zur Vormontage wird der Nietkörper-Schaftabschnitt 56 durch eine Durchgangsöffnung 80 des zweiten Elements 52 geführt, bis der Nietkörper-Kopfabschnitt 54 mit seiner Unterseite 60 an dem zweiten Element 52 anliegt. Wie in 5 gut erkennbar ist, weist der Nietkörper-Schaftabschnitt 56 vier bewegliche Fixierelemente 62 auf, die in der gezeigten Ausführungsform als Rastelemente ausgebildet sind und jeweils eine Sperrkontur 64 aufweisen.
-
Bei den beweglichen Fixierelementen 62 handelt es sich um sich in Längsrichtung des Nietkörper-Schaftabschnitts 56 erstreckende Schenkel, die sich jeweils über einen Teilbogenabschnitt des Nietkörper-Schaftabschnitts 56 erstrecken. In der gezeigten Ausführungsform sind insgesamt vier Fixierelemente 62 vorgesehen, die sich jeweils in etwa über einen Viertelkreisbogen in Umfangsrichtung des Nietkörper-Schaftabschnitts 56 erstrecken und kreisringsegmentartig ausgebildet sind.
-
Wie in den 5, 6 und 9 gut erkennbar ist, weist auch der Nietkörper-Schaftabschnitt 56 einen ballig ausgebildeten Vorderabschnitt 66 auf, welcher durch die vier Fixierelemente 62 gebildet ist. Der Vorderabschnitt 66 ist zum vorderen Ende 68 hin sich konisch verjüngend ausgebildet und weist als Sperrkontur 64 eine radiale Verjüngung auf. Die radiale Verjüngung des Vorderabschnitts 66 ist als Schräge ausgebildet, die in radialer Richtung nach außen und in Richtung des vorderen Endes 68 geneigt ausgebildet ist. Dadurch kann der Nietkörper 50 demontiert werden, indem dieser entweder an dem Nietkörper-Kopfabschnitt 54 herausgezogen oder durch Drücken von dem vorderen Ende 68 in Richtung des Nietkörper-Kopfabschnitts 54 gelöst wird.
-
Für die Vormontage des Nietkörpers 50 ist, wie in den 4 und 5 gezeigt, ein weiteres Klemmelement 70 vorgesehen. Das Klemmelement 70 ist vorzugsweise konstruktiv identisch zu dem in 8 gezeigten Klemmelement 32, wobei der Durchmesser auf den Außendurchmesser des Nietkörper-Schaftabschnitt 56 abgestimmt ist.
-
Sobald der Nietkörper 50 wie in den 4 und 5 dargestellt vormontiert ist, kann eine Endmontage vorbereitet werden, indem eine wie in den 4 und 5 dargestellte Anordnung mit dem Nietkörper-Schaftabschnitts 56 in eine Durchgangsöffnung eines Grundkörpers 72 eingeführt wird. Dabei ist die Teillänge TL des Nietkörper-Schaftabschnitts 56 so groß gewählt, dass die Sperrkontur 64 mindestens bis zu einer Innenwand 74 des Grundkörpers 72 gelangt, wenn der Nietkörper-Schaftabschnitt 56 in der Anordnung mit dem zweiten Element 52 und dem Klemmelement 70 die in dem Grundkörper 72 ausgebildete Durchgangsöffnung durchdringt. Dadurch ist der Nietkörper 50 nach Einstecken in den Grundkörper 72 kraftschlüssig vormontiert.
-
In einem letzten Montageschritt wird die in den 1 bis 3 gezeigte Anordnung mit dem am ersten Element 12 vormontierten Nietstift 10 von der Seite mit dem Nietkörper-Kopfabschnitt 54 aus in die Nietkörper-Durchgangsöffnung 58 des Nietkörpers 50 eingesetzt, um zu der in 10 im Halbschnitt gezeigten Endmontageanordnung zu gelangen. In dieser Anordnung befindet sich der ballige Fixierbereich 26 innerhalb der Durchgangsöffnung 58 in Längsrichtung auf Höhe des vorderen Endes 68 des Nietkörper-Schaftabschnitts 56. Dadurch ist die Beweglichkeit der Fixierelemente 62 derart eingeschränkt, dass ein elastisches Einfedern der Fixierelemente 62 in radialer Richtung nach innen, wie sie erforderlich wäre, um den Nietkörper 50 aus der Durchgangsöffnung des Grundkörpers 72 herauszuziehen, nicht gegeben. Die Beweglichkeit der Fixierelemente 62 ist damit derart eingeschränkt, dass das erste Element 12 und das zweite Element 52 mit Hilfe des zweiteiligen Niets, gebildet aus dem Nietstift 10 und den Nietkörper 50, sicher gegenüber dem Grundkörper 72 befestigt sind.
-
11 zeigt die Funktion der radialen Verjüngung 30 als Verliersicherung für das Klemmelement 32, wenn die in den 2 und 3 gezeigte Anordnung durch Einsatz eines Hebelwerkzeuges teilweise demontiert wird. In dieser Ausbildung ist auch gut erkennbar, dass die in dem ersten Element 12 ausgebildete Durchgangsöffnung 76 deutlich größer ausgebildet ist als der Durchmesser des Klemmstift-Schaftabschnitts in dem Klemmabschnitt KA. Dies ist auch in 10 gut erkennbar. Dadurch eignet sich die Durchgangsöffnung 76 sehr gut als Toleranzausgleich, insbesondere wenn eine Vielzahl von solchen Durchgangsöffnungen mit anderen Durchgangsöffnungen fluchten müssen.
-
In den 12 bis 14 ist ein konkretes Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Nietsystem dargestellt. 12 zeigt einen Ausschnitt eines Batteriesystems 80, welches einen Teilbereich 82 mit zwei Hochvoltverbindern 84 aufweist. In der gezeigten Ausführungsform sind die Hochvoltverbinder 84 parallel zueinander angeordnet. Der Teilbereich 82 trennt in der gezeigten Ausführungsform zwei Batteriemodule (nicht gezeigt) voneinander ab. In 13 werden zunächst mit wie vorstehend beschriebenen Nietkörpern 50 zweite Elemente 52 gegenüber dem an diese Elemente angrenzenden und sich auch bis unter die zweiten Elemente 52 erstreckenden Grundkörper 72 vormontiert. Wie aus 13 ersichtlich ist, erstrecken sich die zweiten Elemente im Wesentlichen über die Oberseite der Hochvoltverbinder 84, wobei sich die zweiten Elemente 52 zusätzlich in Hochrichtung nach unten erstrecken. Die zweiten Elemente 52 sind Brandschutzbauteile 86, welche auch eine Trennung zwischen den nicht dargestellten Batteriemodulen unterhalb und oberhalb herstellen.
-
In einem weiteren Montageschritt wird die in 14 gezeigte Endmontage bewirkt. Dazu wird eine wie in den 1 bis 3 gezeigte Anordnung mit Nietstiften 10 in die Durchgangsöffnungen der Nietkörper 50 gemeinsam mit einem ersten Element 12 eingeführt. Mit dem ersten Element 12 werden beide Hochvoltverbinder 84 sowie sämtliche dazwischen und sich in Längsrichtung der Hochvoltverbinder 84 erstreckenden Bereiche oberseitig abgedeckt. Bei dem ersten Element 12 handelt es sich ebenfalls um ein Brandschutzbauteil 88. Zusammengefasst lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Nietsystem und dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei Elemente 12, 52 nacheinander in zeitlich beliebig gestaltbaren Arbeitsschritten an der jeweils gleichen Durchgangsöffnung eines Grundkörpers 72 montieren.
-
Wenn Klemmelemente 32, 70 verwendet werden, wie in den 2, 3, 5, 6 und 8 bis 11 dargestellt, kann eine Montage automatisiert mit Hilfe von entsprechenden Maschinen erfolgen. Ferner kann eine jeweilige Vormontage des Nietstifts 10 an dem ersten Element 12 bzw. des Nietkörpers 50 an dem zweiten Element 52 automatisiert oder manuell erfolgen. Für die Verbindung des ersten Elements 12 und des zweiten Elements 52 ist lediglich eine Durchgangsöffnung in dem Grundkörper 72 sowie in den entsprechenden Elementen 12, 52 erforderlich.
-
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Nietstift
- 12
- erstes Element
- 14
- Nietstift-Kopfabschnitt
- 16
- Nietstift-Schaftabschnitt
- 18
- Oberseite
- 20
- Unterseite
- 22
- Hinterschnitt
- 24
- Rippe
- 26
- Kopf
- 28
- vorderes Ende
- 30
- Verjüngung
- 32
- Klemmelement
- 34
- Klemmelement-Durchgangsöffnung
- 36
- Klemmlasche
- 38
- Klemmlasche
- 40
- c-förmige Ausnehmung
- 50
- Nietkörper
- 52
- zweites Element
- 54
- Nietkörper-Kopfabschnitt
- 56
- Nietkörper-Schaftabschnitt
- 58
- Nietkörper-Durchgangsöffnung
- 60
- Unterseite
- 62
- Fixierelement
- 64
- Sperrkontur
- 66
- Vorderabschnitt
- 68
- vorderes Ende
- 70
- Klemmelement
- 72
- Grundkörper
- 74
- Innenwand
- 76
- Durchgangsöffnung (im ersten Element)
- 78
- Durchgangsöffnung
- 80
- Batteriesystem
- 82
- Teilbereich
- 84
- Hochvoltverbinder
- 86
- Brandschutzbauteil
- 88
- Brandschutzbauteil
- 90
- Durchgangsöffnung (im zweiten Element)
- IS
- Länge des Nietstift-Schaftabschnitts
- MA
- Mittelabschnitt
- KA
- Klemmabschnitt
- VA
- vorderseitiger Abschnitt
- ü
- Übergangsbereich
- d
- Durchmesser des Klemmelements
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
