WO2024199577A1 - Schraubverbund für ein fahrzeug sowie fahrzeug - Google Patents

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WO2024199577A1
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Michael Johannes Mueller
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
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    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B60K2001/0405—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion characterised by their position
    • B60K2001/0438—Arrangement under the floor

Definitions

  • the present invention relates to a screw connection for fastening a vehicle battery to a vehicle body of a vehicle. Furthermore, the invention relates to a vehicle with a vehicle body and a vehicle battery, wherein the vehicle battery is fixed to the vehicle body by means of such a screw connection.
  • Electric vehicles or plug-in hybrids have a vehicle battery in the form of a high-voltage storage unit as an energy storage device.
  • the high-voltage storage unit is usually arranged in the area of the underbody of the vehicle and attached to it. To attach the high-voltage storage unit to the body, the high-voltage storage unit is usually screwed to the body.
  • DE 10 2014 226 566 B3 shows a high-voltage storage unit attached to a vehicle.
  • the high-voltage storage unit has a battery box that is screwed to the side sills of the vehicle.
  • DE 10 2018 130 505 A1 shows another example of fastening a high-voltage storage unit to a vehicle.
  • the high-voltage storage unit is attached to the body via fastening elements.
  • at least one center connector which is different from the fastening element and is designed to support the body on the high-voltage storage unit, is provided, which has a rubber bearing with a threaded sleeve.
  • An external thread of the threaded sleeve engages with a compensating pot and a screw element for connecting the body and the rubber bearing is screwed into an internal thread of the threaded sleeve.
  • the rubber bearing extends between the body and the high-voltage storage unit.
  • the body structure has an assembly space for a traction battery that is open in the vertical direction of the vehicle towards the bottom of the vehicle and is delimited at the top of the vehicle by a vehicle floor panel part.
  • the traction battery is inserted into the assembly space from below the vehicle, with a housing flange of the traction battery engaging under a sheet metal profile part on the body and being screwed to the sheet metal profile part from below the vehicle at at least one screw point.
  • the screw point has a screw bolt that is aligned in the vertical direction of the vehicle and is guided with hole play through a housing flange feed-through channel and through a sheet metal profile part screw hole and is screwed to a weld nut that is welded onto the side of the sheet metal profile part facing away from the housing flange, so that the housing flange is clamped between a screw head of the screw bolt and the sheet metal profile part.
  • EP 2 441 649 A2 shows the fastening of a battery housing of a vehicle battery to a base plate of a vehicle body.
  • the battery housing has a bracket firmly mounted on the top with a receiving opening that receives a fixing pin.
  • a fastening element in the form of a threaded rod leads from the fixing pin through an enlarged opening in the base plate and extends into a threaded hole of a nut.
  • DE 11 2007 000474 T5 shows a fastening of a battery unit to a rear side of a rear seat.
  • the battery unit is fixed to an upper side of a support of the rear seat by screws.
  • a method for producing a component assembly with at least one cast component, which is connected to at least one other component by material joining at at least one joint is known.
  • the cast component is provided, wherein the cast component has a metallic auxiliary joining element arranged in a recess at the joint.
  • the cast component is then positioned and aligned relative to the other component, and then a material A coherent joint is created between the cast component and the other component, whereby the metallic auxiliary joining element arranged in the cast component is welded, soldered or glued to the other component.
  • the present invention is based on the object of creating a screw connection and a vehicle which enable an increase in the power transmission within a screw connection for connecting a vehicle battery to the vehicle body and which are also cost-effective.
  • a screw connection for fastening a vehicle battery to a vehicle body of a vehicle has a first component with a first hole, a second component with a second hole, a threaded part with a threaded section that is inserted into the first hole, a screw bolt that is passed through the holes and screwed into the threaded section, and a spacer that is arranged between the threaded part and the screw bolt, wherein the spacer is designed to deform when the screw bolt is screwed into the threaded section in such a way that a positive connection occurs between the second component and the threaded part.
  • the first component can be a body-side sheet metal part of a vehicle body of the vehicle.
  • the second component can be at least one housing-side sheet metal part of a vehicle battery, in particular a high-voltage storage device.
  • the vehicle battery can be a high-voltage storage device.
  • the material or the substance of the spacer is squeezed into a free space formed between the first component and the threaded part during the screwing process, or the material or the substance of the spacer flows into a free space formed between the first component and the threaded part during the screwing process. This creates the positive connection between the second component and the threaded part.
  • the positive connection between the second component and the threaded part advantageously occurs on the first component, which can be a vehicle body, in particular a body-side sheet metal part of the vehicle body.
  • the spacer is made of a first material
  • the threaded part, the first component and the second component are made of a second material, the first material being softer than the second material. Since the spacer is made of a softer material than the threaded part, the first component and the second component, the spacer, in particular the first material, is pressed into the free space formed between the first component and the threaded component or flows into it, so that the form fit between the second component and the threaded part is created.
  • the first material is aluminum, an aluminum alloy, magnesium, a magnesium alloy, brass, zinc, tin, copper or a plastic and the second material is steel.
  • Aluminum, an aluminum alloy, magnesium, a magnesium alloy, brass, zinc, tin, copper or a plastic is softer than steel, so that the aluminum, the aluminum alloy, the magnesium, the magnesium alloy, the brass, the zinc, the tin, the copper or the plastic flows into the free space or is squeezed during screwing.
  • the plastic can be an elastomer, for example.
  • the first component has at least one recess which, together with the threaded part, forms the free space. The recess is present on the first component due to manufacturing, so that it can be used together with the threaded part to create the free space into which the material of the spacer part flows or is squeezed during screwing.
  • the screw bolt is screwed in with an over-elastic tightening.
  • the over-elastic tightening in combination with the soft material of the spacer, ensures that the spacer is squeezed or flows into the free space formed between the first component and the threaded component.
  • the screw bolt is advantageously screwed in with a torque that is approximately 50% higher than the torque usually used to screw the vehicle battery to the vehicle body.
  • the spacer is designed as a spacer bushing.
  • the spacer can be designed as a spacer disk.
  • a spacer bushing or a spacer disk is required for screwing the high-voltage storage unit to the vehicle body for power transmission.
  • the spacer bushing or spacer disk that is required anyway is used on the high-voltage storage unit to achieve a positive connection between the high-voltage storage unit and the threaded part and thus increase the transferable forces within the screw connection.
  • the threaded part is pressed into the first hole.
  • the threaded part can have a circumferential collar which is provided with a circumferential annular groove in which an edge section of the first hole sits, in particular is pressed.
  • the threaded part is designed as a threaded bushing with an internal thread into which the screw bolt is screwed.
  • the first component is designed as at least one body-side sheet metal part of the vehicle body and the second component is designed as at least one housing-side sheet metal part of the vehicle battery.
  • the housing-side sheet metal part is advantageously an edge protruding from a housing of the vehicle battery.
  • the second component advantageously has two housing-side sheet metal parts into which the second hole is made.
  • a vehicle which has a vehicle body and a vehicle battery, wherein the vehicle battery is fixed to the vehicle body by means of at least one screw connection according to the invention.
  • the vehicle battery is advantageously a high-voltage storage device.
  • Fig. 1 shows a vehicle with a vehicle body and a vehicle battery bolted to the vehicle body
  • Fig. 2 is an enlarged perspective cross-sectional view of a screw connection for screwing the vehicle battery shown in Fig. 1 to the vehicle body;
  • Fig. 3 is an enlarged cross-sectional view of a positive connection between a threaded part, a body-side sheet metal part and a spacer element that occurs during the screwing of the screw connection.
  • Fig. 1 shows a vehicle 10 which has a drive machine (not shown) in the form of an electric motor and a schematically shown vehicle battery 12, for example a high-voltage storage device, which supplies the electric motor with energy.
  • a drive machine (not shown) in the form of an electric motor and a schematically shown vehicle battery 12, for example a high-voltage storage device, which supplies the electric motor with energy.
  • the same is screwed to a vehicle body 14 of the vehicle 10.
  • the vehicle battery 12 is connected to the vehicle body 14 via a screw connection 16.
  • the screw assembly 16 has a first component 18 with a first hole 20, a second component 22 with a second hole 24, a threaded part 26, a screw bolt 28 and a spacer part 30.
  • the first component 18 is a body-side sheet metal part 32 of the vehicle body 14, into which the first hole 20 is made. As can be seen in Fig. 2, the first hole 20 has a collar-shaped peripheral edge section 34.
  • the second component 22 has two housing-side sheet metal parts 36 of the vehicle battery 12, into which the second hole 24 is made.
  • the threaded part 26 has a circumferential collar 38 and a shaft section 40 with an internal thread 42.
  • the threaded part 26 is pressed into the first hole 20.
  • a circumferential annular groove 44 is introduced into the collar 38 on the outer circumference, into which the edge section 34 engages in a form-fitting manner, as can be seen in Figures 2 and 3.
  • the screw bolt 28 has a head 46 and a shaft 48 with an external thread 50, by means of which the screw bolt 28 is screwed into the internal thread 42 of the threaded part 26.
  • the spacer part 30 is designed in the present case as a spacer bushing 52. As can be seen in Fig. 2, the spacer bushing 52 is arranged within the screw connection 16 between the housing-side sheet metal part 36, the body-side sheet metal part 32 and the threaded part 26, in particular the collar 38.
  • the spacer bushing 52 is made of a first material, whereas the threaded part 26, the body-side sheet metal part 32 and the housing-side sheet metal part 36 are made of a second material, the first material being softer than the second material.
  • the first material is aluminum, an aluminum alloy, magnesium, a magnesium alloy, brass, zinc, tin, copper or a plastic, such as an elastomer, and the second material is steel.
  • a free space 54 is formed between the body-side sheet metal part 32, in particular the edge section 34, the threaded part 26, in particular the collar 38 of the threaded part 26, and the spacer part 30 due to the manufacturing process.
  • the screw bolt 28 is screwed in with an over-elastic tightening, i.e. a torque that is approximately 50% higher than the torque usually used for screwing. Because the first material is softer than the second material, the spacer sleeve 52 deforms when the screw bolt 28 is screwed into the threaded part 26: In particular, the first material of the spacer sleeve 52 flows into the free space 54 or the first material of the spacer sleeve 52 is squeezed into the free space 54. This creates a positive connection between the vehicle battery 12, in particular the housing-side sheet metal part 36, and the threaded part 26 on the body-side sheet metal part 32, as shown in Fig. 3.
  • an over-elastic tightening i.e. a torque that is approximately 50% higher than the torque usually used for screwing.
  • the spacer sleeve 52 deforms when the screw bolt 28 is screwed into the threaded part 26: In particular, the first material of the spacer sleeve

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schraubverbund (16) zur Befestigung einer Fahrzeugbatterie (12) an einer Fahrzeugkarosserie (14) eines Fahrzeugs (10), aufweisend ein erstes Bauteil (18) mit einem ersten Loch (20), ein zweites Bauteil (22) mit einem zweiten Loch (24), ein Gewindeteil (26) mit einem Gewindeabschnitt (42), das in das erste Loch (20) eingesetzt ist, einen Schraubbolzen (28), der durch die Löcher hindurchgeführt und in den Gewindeabschnitt (42) eingeschraubt ist, und ein Distanzteil (30), das zwischen dem Gewindeteil (26) und dem Schraubbolzen (28) angeordnet ist, wobei das Distanzteil (30) ausgebildet ist, sich beim Einschrauben des Schraubbolzens (28) in den Gewindeabschnitt (42) derart zu verformen, dass zwischen dem zweiten Bauteil (22) und dem Gewindeteil (26) ein Formschluss auftritt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug (10) mit einer Fahrzeugkarosserie (14) und einer Fahrzeugbatterie (12), wobei die Fahrzeugbatterie (12) an der Fahrzeugkarosserie (14) mittels eines derartigen Schraubverbunds (16) festgelegt ist.

Description

Schraubverbund für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schraubverbund zur Befestigung einer Fahrzeugbatterie an einer Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie und einer Fahrzeugbatterie, wobei die Fahrzeugbatterie an der Fahrzeugkarosserie mittels eines derartigen Schraubverbunds festgelegt ist.
Elektrofahrzeuge oder Plug-in-Hybriden weisen als Energiespeicher eine Fahrzeugbatterie in Form eines Hochvoltspeichers auf. Der Hochvoltspeicher wird zumeist im Bereich eines Unterbodens des Fahrzeugs angeordnet und mit diesem befestigt. Zur Befestigung des Hochvoltspeichers an der Karosserie wird der Hochvoltspeicher mit der Karosserie zumeist verschraubt.
DE 10 2014 226 566 B3 zeigt eine Befestigung eines Hochvoltspeichers an einem Fahrzeug. Hierzu weist der Hochvoltspeicher einen Batteriekasten auf, der mit Seitenschwellern des Fahrzeuges verschraubt ist.
DE 10 2018 130 505 A1 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Befestigung eines Hochvoltspeichers an einem Fahrzeug. Der Hochvoltspeicher ist über Befestigungselemente an der Karosserie angebracht. Zudem ist mindestens ein von dem Befestigungselement verschiedener Mittenverbinder, der zum Abstützen der Karosserie an dem Hochvoltspeicher ausgebildet ist, vorgesehen, der ein Gummilager mit einer Gewindehülse aufweist. Ein Außengewinde der Gewindehülse steht mit einem Ausgleichstopf in Eingriff und in ein Innengewinde der Gewindehülse ist ein Schraubelement zum Verbinden von Karosserie und Gummilager eingeschraubt. Das Gummilager erstreckt sich zwischen der Karosserie und dem Hochvoltspeicher.
Ein anderes Beispiel zur Befestigung einer Traktionsbatterie an einer Karosseriestruktur für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug geht aus DE 10 2019 202 753 B3 hervor. Die Karosseriestruktur weist einen in der Fahrzeughochrichtung nach fahrzeugunten offenen Montageraum für eine Traktionsbatterie auf, der nach fahr- zeugoben durch ein Fahrzeugbodenblechteil begrenzt ist. Die Traktionsbatterie ist von fahrzeugunten in den Montageraum eingesetzt, wobei ein Gehäuseflansch der Traktionsbatterie ein karosserieseitiges Blechprofilteil untergreift und von fahrzeugunten mit dem Blechprofilteil an zumindest einer Schraubstelle verschraubt ist. Die Schraubstelle weist einen in Fahrzeughochrichtung ausgerichteten Schraubbolzen auf, der mit Lochspiel durch einen Gehäuseflansch-Durchführungskanal und durch ein Blechprofilteil-Schraubloch geführt ist sowie mit einer Schweißmutter verschraubt ist, die auf der dem Gehäuseflansch abgewandten Seite des Blechprofilteils aufgeschweißt ist, so dass der Gehäuseflansch zwischen einem Schraubkopf des Schraubbolzens und dem Blechprofilteil festgespannt ist.
EP 2 441 649 A2 zeigt die Befestigung eines Batteriegehäuses einer Fahrzeugbatterie an einer Bodenplatte einer Fahrzeugkarosserie. Hierzu weist das Batteriegehäuse an der Oberseite eine fest daran montierte Halterung mit einer Aufnahmeöffnung auf, die einen Fixierstift aufnimmt. Ein Befestigungselement in Form einer Gewindestange führt vom Fixierstift durch eine vergrößerte Öffnung in der Bodenplatte und erstreckt sich in eine Gewindebohrung einer Mutter. Beim Einschrauben der Gewindestange in die Mutter spannen der Fixierstift und die Mutter die Bodenplatte unter Verwendung eines Paars von Unterlegscheiben 106 ein, wodurch die Position des Fixierstifts relativ zur Bodenplatte fixiert ist.
DE 11 2007 000474 T5 zeigt eine Befestigung einer Batterieeinheit an einer Rückseite eines Rücksitzes. Die Batterieeinheit ist mit einer oberen Seite eines Trägers des Rücksitzes durch Schrauben fixiert.
Aus DE 102018 203647 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteilverbunds mit wenigstens einem Gussbauteil, welches an wenigstens einer Fügestelle durch stoffschlüssiges Fügen mit wenigstens einem anderen Bauteil verbunden wird, bekannt. Bei dem Verfahren wird das Gussbauteil bereitgestellt, wobei das Gussbauteil an der Fügestelle ein an einer Ausnehmung angeordnetes metallisches Hilfsfügeelement aufweist. Anschließend wird das Gussbauteil relativ zu dem anderen Bauteil positioniert und ausgerichtet, und danach wird eine Stoff- schlüssige Fügeverbindung zwischen dem Gussbauteil und dem anderen Bauteil erzeugt, wobei das im Gussbauteil angeordnete metallische Hilfsfügeelement mit dem anderen Bauteil verschweißt, verlötet oder verklebt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schraubverbund sowie ein Fahrzeug zu schaffen, die eine Erhöhung der Kraftübertragung innerhalb einer Schraubverbindung zur Verbindung einer Fahrzeugbatterie mit der Fahrzeugkarosserie ermöglichen und zudem kostengünstig sind.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Schraubverbund mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vorgeschlagen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Schraubverbunds sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Schraubverbund zur Befestigung einer Fahrzeugbatterie an einer Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs, vorgeschlagen. Der Schraubverbund weist ein erstes Bauteil mit einem ersten Loch, ein zweites Bauteil mit einem zweiten Loch, ein Gewindeteil mit einem Gewindeabschnitt, das in das erste Loch eingesetzt ist, einen Schraubbolzen, der durch die Löcher hindurchgeführt und in den Gewindeabschnitt eingeschraubt ist, und ein Distanzteil, das zwischen dem Gewindeteil und dem Schraubbolzen angeordnet ist, auf, wobei das Distanzteil ausgebildet ist, sich beim Einschrauben des Schraubbolzens in den Gewindeabschnitt derart zu verformen, dass zwischen dem zweiten Bauteil und dem Gewindeteil ein Formschluss auftritt.
Da sich das Distanzteil verformt, wird ein gezielter Formschluss zwischen dem zweiten Bauteil, das eine Fahrzeugbatterie sein kann, und dem Gewindeteil erzielt. Dadurch werden die übertragbaren Kräfte, insbesondere die übertragbaren Scher- und Querkräfte, innerhalb des Schraubverbundes erhöht. Für den Formschluss wird das ohnehin notwendige Distanzteil genutzt. Somit kann auf eine zusätzliche Unterlegscheibe mit einer speziellen Beschichtung, wie beispielsweise eine Diamantenscheibe, verzichtet werden. Folglich ist der Schraubverbund kostengünstig. Das erste Bauteil kann ein karosserieseitiges Blechteil einer Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs sein. Das zweite Bauteil kann wenigstens ein gehäuseseitiges Blechteil einer Fahrzeugbatterie, insbesondere eines Hochvoltspeichers, sein. Die Fahrzeugbatterie kann ein Hochvoltspeicher sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Material beziehungsweise der Werkstoff des Distanzteils während der Verschraubung in einen zwischen dem ersten Bauteil und dem Gewindeteil ausgebildeten Freiraum gequetscht beziehungswie- se fließt das Material beziehungsweise der Werkstoff des Distanzteils während der Verschraubung in einen zwischen dem ersten Bauteil und dem Gewindeteil ausgebildeten Freiraum. Dadurch wird der Formschluss zwischen dem zweiten Bauteil und dem Gewindeteil erzeugt.
Weiterhin vorteilhaft tritt der Formschluss zwischen dem zweiten Bauteil und dem Gewindeteil an dem ersten Bauteil, dass eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere ein karosserieseitiges Blechteil der Fahrzeugkarosserie, sein kann, auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Distanzteil aus einem ersten Werkstoff, und das Gewindeteil, das erste Bauteil und das zweite Bauteil sind aus einem zweiten Werkstoff, wobei der erste Werkstoff weicher als der zweite Werkstoff ist. Da das Distanzelement aus einem weicheren Werkstoff als das Gewindeteil, das erste Bauteil und das zweite Bauteil ist, wird das Distanzelement, insbesondere der erste Werkstoff, in den zwischen dem ersten Bauteil und dem Gewindebauteil ausgebildeten Freiraum gedrückt beziehungsweise fließt in diesen hinein, so dass der Formschluss zwischen dem zweiten Bauteil und dem Gewindeteil entsteht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Werkstoff Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Magnesium, eine Magnesiumlegierung, Messing, Zink, Zinn, Kupfer oder ein Kunststoff und der zweite Werkstoff ist Stahl. Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Magnesium, eine Magnesiumlegierung, Messing, Zink, Zinn, Kupfer oder ein Kunststoff ist weicher als Stahl, so dass das Aluminium, die Aluminiumlegierung, das Magnesium, die Magnesiumlegierung, das Messing, das Zink, das Zinn, das Kupfer oder der Kunststoff während der Verschraubung in den Freiraum fließt beziehungsweise gequetscht wird. Der Kunststoff kann beispielsweise ein Elastomer sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das erste Bauteil wenigstens eine Vertiefung auf, die zusammen mit dem Gewindeteil den Freiraum bildet. Die Vertiefung ist fertigungsbedingt an dem ersten Bauteil vorhanden, so dass diese zusammen mit dem Gewindeteil genutzt werden kann, um den Freiraum zu erzeugen, in welchen der Werkstoff des Distanzteils während der Verschraubung fließt beziehungsweise gequetscht wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schraubbolzen mit einem überelastischen Anzug eingeschraubt. Der überelastische Anzug sorgt in Kombination mit dem weichen Werkstoff des Distanzteils dafür, dass das Distanzteil in den zwischen dem ersten Bauteil und dem Gewindebauteil ausgebildeten Freiraum gequetscht wird beziehungsweise fließt. Vorteilhaft wird der Schraubbolzen mit einem Drehmoment eingeschraubt, das ca. 50 % höher ist als das zur Verschraubung der Fahrzeugbatterie mit der Fahrzeugkarosserie üblicherweise verwendete Drehmoment.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Distanzteil als eine Distanzbuchse ausgebildet. Alternativ kann das Distanzteil als eine Distanzscheibe ausgebildet sein. Eine Distanzbuchse oder eine Distanzscheibe ist für die Verschraubung des Hochvoltspeichers mit der Fahrzeugkarosserie zur Kraftübertragung erforderlich. Somit wird bei dem erfindungsgemäßen Schraubverbund die ohnehin notwendige Distanzbuchse oder Distanzscheibe am Hochvoltspeicher genutzt, um einen Formschluss zwischen dem Hochvoltspeicher und dem Gewindeteil zu erzielen und somit die übertragbaren Kräfte innerhalb der Schraubverbindung zu erhöhen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gewindeteil in das erste Loch eingepresst. Hierzu kann das Gewindeteil einen umlaufenden Kragen aufweisen, der mit einer umlaufenden Ringnut versehen ist, in welcher ein Randabschnitt des ersten Lochs einsitzt, insbesondere eingepresst, ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gewindeteil als eine Gewindebuchse mit einem Innengewinde, in das der Schraubbolzen eingeschraubt ist, ausgebildet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Bauteil als wenigstens ein karosserieseitiges Blechteil der Fahrzeugkarosserie ausgebildet und das zweite Bauteil ist als wenigstens ein gehäuseseitiges Blechteil der Fahrzeugbatterie ausgebildet. Vorteilhaft ist das gehäuseseitige Blechteil ein von einem Gehäuse der Fahrzeugbatterie abragender Rand. Vorteilhaft weist das zweite Bauteil zwei gehäuseseitige Blechteile auf, in die das zweite Loch eingebracht sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, das eine Fahrzeugkarosserie und eine Fahrzeugbatterie aufweist, wobei die Fahrzeugbatterie an der Fahrzeugkarosserie mittels wenigstens eines erfindungsgemäßen Schraubverbundes festgelegt ist.
Vorteilhaft ist die Fahrzeugbatterie ein Hochvoltspeicher.
Nachfolgend werden ein Fahrzeug, ein Schraubverbund sowie weitere Merkmale und Vorteile anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Figuren schematisch dargestellt ist. Hierbei zeigt:
Fig. 1 ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie und einer mit der Fahrzeugkarosserie verschraubten Fahrzeugbatterie;
Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Querschnittsdarstellung eines Schraubverbundes zum Verschrauben der in Fig. 1 dargestellten Fahrzeugbatterie mit der Fahrzeugkarosserie; und
Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines bei der Verschraubung des Schraubverbundes entstehenden Formschlusses zwischen einem Gewindeteil, einem karosserieseitigen Blechteil und einem Distanzelement.
In Fig. 1 ist ein Fahrzeug 10 gezeigt, das eine nicht dargestellte Antriebsmaschine in Form eines Elektromotors sowie eine schematisch dargestellte Fahrzeugbatterie 12, beispielsweise einen Hochvoltspeicher, die den Elektromotor mit Energie versorgt, aufweist.
Zur Befestigung der Fahrzeugbatterie 12 ist selbige mit einer Fahrzeugkarosserie 14 des Fahrzeugs 10 verschraubt. Hierzu ist, wie insbesondere in Fig. 2 ersichtlich ist, die Fahrzeugbatterie 12 über einen Schraubverbund 16 mit der Fahrzeugkarosserie 14 verbunden.
Der Schraubverbund 16 weist ein erstes Bauteil 18 mit einem ersten Loch 20, ein zweites Bauteil 22 mit einem zweiten Loch 24, ein Gewindeteil 26, einen Schraubbolzen 28 und ein Distanzteil 30 auf.
Das erste Bauteil 18 ist ein karosserieseitiges Blechteil 32 der Fahrzeugkarosserie 14, in das das erste Loch 20 eingebracht ist. Wie in Fig. 2 ersichtlich ist, weist das erste Loch 20 einen kragenförmigen um laufenden Randabschnitt 34 auf.
Das zweite Bauteil 22 weist zwei gehäuseseitige Blechteile 36 der Fahrzeugbatterie 12 auf, in die das zweite Loch 24 eingebracht ist.
Das Gewindeteil 26 weist einen umlaufenden Kragen 38 und einen Schaftabschnitt 40 mit einem Innengewinde 42 auf. Das Gewindeteil 26 ist in das erste Loch 20 eingepresst. Hierzu ist in den Kragen 38 außenumfangsseitig eine umlaufende Ringnut 44 eingebracht, in die der Randabschnitt 34 formschlüssig eingreift, wie in den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist.
Der Schraubbolzen 28 weist einen Kopf 46 und einen Schaft 48 mit einem Außengewinde 50 auf, mittels dem der Schraubbolzen 28 in das Innengewinde 42 des Gewindeteils 26 eingeschraubt ist.
Das Distanzteil 30 ist vorliegend als Distanzbuchse 52 ausgebildet. Wie in Fig. 2 ersichtlich ist, ist die Distanzbuchse 52 innerhalb des Schraubverbunds 16 zwischen dem gehäuseseitigen Blechteil 36, dem karosserieseitigen Blechteil 32 und dem Gewindeteil 26, insbesondere dem Kragen38, angeordnet.
Die Distanzbuchse 52 ist aus einem ersten Werkstoff, wohingegen das Gewindeteil 26, das karosserieseitige Blechteil 32 und das gehäuseseitige Blechteil 36 aus einem zweiten Werkstoff sind, wobei der erste Werkstoff weicher als der zweite Werkstoff ist. Vorliegend ist der erste Werkstoff Aluminium, eine Aluminiumlegie- rung, Magnesium, eine Magnesiumlegierung, Messing, Zink, Zinn, Kupfer oder ein Kunststoff, wie beispielsweise ein Elastomer, und der zweite Werkstoff ist Stahl. Wie zudem in Fig. 2 ersichtlich ist, ist zwischen dem karosserieseitigen Blechteil 32, insbesondere dem Randabschnitt 34, dem Gewindeteil 26, insbesondere dem Kragen 38 des Gewindeteils 26, und dem Distanzteil 30 fertigungsbedingt ein Freiraum 54 ausgebildet.
Zur Befestigung der Fahrzeugbatterie 12 an der Fahrzeugkarosserie 14 wird der Schraubbolzen 28 mit einem überelastischen Anzug, also einem Drehmoment, das ca. 50 % höher ist als das zur Verschraubung üblicherweise verwendete Drehmoment, eingeschraubt. Dadurch, dass der erste Werkstoff weicher als der zweite Werkstoff ist, verformt sich beim Einschrauben des Schraubbolzens 28 in das Gewindeteil 26 die Distanzbuchse 52: Insbesondere fließt der erste Werkstoff des Distanzbuchse 52 in den Freiraum 54 beziehungsweise wird der erste Werkstoff der Distanzbuchse 52 in den Freiraum 54 gequetscht. Dadurch entsteht ein Formschluss zwischen der Fahrzeugbatterie 12, insbesondere dem gehäuseseitigen Blechteil 36, und dem Gewindeteil 26 an dem karosserieseitigen Blechteil 32, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
Aufgrund des entstehenden Formschlusses werden die übertragbaren Kräfte, insbesondere die übertragbaren Querkräfte, die quer zur Verschraubungsachse wirken, des Schraubverbundes erhöht. Dadurch kann auf teure reibwerterhöhende Maßnahmen zur Verbesserung der übertragbaren Kräfte, wie beispielsweise eine Unterlegscheibe mit spezieller Beschichtung, verzichtet werden.
Bezugszeichenliste
Fahrzeug
Fahrzeugbatterie
Fahrzeugkarosserie
Schraubverbund erstes Bauteil erstes Loch zweites Bauteil zweites Loch
Gewindeteil
Schraubbolzen
Distanzteil karosserieseitiges Blechteil Randabschnitt gehäuseseitiges Blechteil Kragen
Schaftabschnitt
Innengewinde
Ringnut
Kopf
Schaft
Außengewinde
Distanzbuchse
Freiraum

Claims

Ansprüche
1 . Schraubverbund (16) zur Befestigung einer Fahrzeugbatterie (12) an einer Fahrzeugkarosserie (14) eines Fahrzeugs (10), aufweisend ein erstes Bauteil (18) mit einem ersten Loch (20), ein zweites Bauteil (22) mit einem zweiten Loch (24), ein Gewindeteil (26) mit einem Gewindeabschnitt (42), das in das erste Loch (20) eingesetzt ist, einen Schraubbolzen (28), der durch die Löcher hindurchgeführt und in den Gewindeabschnitt (42) eingeschraubt ist, und ein Distanzteil (30), das zwischen dem Gewindeteil (26) und dem Schraubbolzen (28) angeordnet ist, wobei das Distanzteil (30) ausgebildet ist, sich beim Einschrauben des Schraubbolzens (28) in den Gewindeabschnitt (42) derart zu verformen, dass zwischen dem zweiten Bauteil (22) und dem Gewindeteil (26) ein Formschluss auftritt.
2. Schraubverbund (16) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzteil (30) aus einem ersten Werkstoff ist und dass das Gewindeteil (26), das erste Bauteil (18) und das zweite Bauteil (22) aus einem zweiten Werkstoff sind, wobei der erste Werkstoff weicher als der zweite Werkstoff ist.
3. Schraubverbund (16) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Werkstoff Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Magnesium, eine Magnesiumlegierung, Messing, Zink, Zinn, Kupfer oder ein Kunststoff ist und dass der zweite Werkstoff Stahl ist.
4. Schraubverbund (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (18) wenigstens eine Vertiefung aufweist, die zusammen mit dem Gewindeteil (26) den Freiraum (54) bildet.
5. Schraubverbund (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubbolzen (28) mit einem überelastischen Anzug eingeschraubt ist.
6. Schraubverbund (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzteil (30) als eine Distanzbuchse (52) ausgebildet ist.
7. Schraubverbund (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindeteil (26) in das erste Loch (20) eingepresst ist.
8. Schraubverbund (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindeteil (26) als eine Gewindebuchse mit einem Innengewinde (42), in das der Schraubbolzen (28) eingeschraubt ist, ausgebildet ist.
9. Schraubverbund (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (18) als wenigstens ein karosserieseitiges Blechteil (32) der Fahrzeugkarosserie (12) ausgebildet ist und dass das zweite Bauteil (22) als wenigstens ein gehäuseseitiges Blechteil (36) der Fahrzeugbatterie (12) ausgebildet ist.
10. Fahrzeug (10) mit einer Fahrzeugkarosserie (14) und einer Fahrzeugbatterie (12), wobei die Fahrzeugbatterie (12) an der Fahrzeugkarosserie (14) mittels wenigstens eines Schraubverbundes (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 festgelegt ist.
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