DE102006014477A1

DE102006014477A1 - Verbindungssystem mit Entwässerungsnut

Info

Publication number: DE102006014477A1
Application number: DE200610014477
Authority: DE
Inventors: Manuel Rodrigues Dipl.-Ing. Silveira (FH); Dietmar Dipl.-Ing. Streicher
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: DE102006014477B4

Abstract

Ein Verbindungssystem zum Verbinden mehrerer Bauteile (3, 3') umfasst ein Verbindungselement (2) und eine dieses Verbindungselement (2) ringförmig umgebende Hülse (8). Die Innenwand (10) der Hülse (8) bildet mit einem Wandbereich (11, 12) des Verbindungselements (2) und/oder einem Wandbereich (13) eines Bauteils (3') einen geschlossenen Hohlraum (14). Um im Hohlraum (14) angesammelte Feuchtigkeit entweichen zu lassen, weist die Hülse (8) und/oder das Verbindungselement (2) einen Entwässerungskanal (16, 20) auf, der den Hohlraum (14) mit dem Außenraum (17) verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungssystem zum Verbinden mehrerer Bauteile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im Fahrzeugbau kommen zur Verbindung von Baugruppen im Feuchtbereich, beispielsweise zur Anbindung von Vorderachsträgern an Karosserien, Verbindungssysteme zum Einsatz, bei denen eines der zu verbindenden Bauteile eine Hülse aufweist, in der ein Verbindungselement, insbesondere ein Bolzen mit einer endseitig aufgeschraubten Mutter, geführt wird. Der Bolzen wird mit seinem der Mutter gegenüberliegenden Ende in das andere zu verbindende Bauteil eingeschraubt, wodurch die beiden Bauteile lösbar miteinander verbunden werden. Die Schraubverbindung befindet sich dabei im Klemmverbund mit der Hülse, so dass ein geschlossener Hohlraum gebildet wird. Um ein Eindringen von Feuchtigkeit, insbesondere Spritzwasser, in den geschlossenen Hohlraum zu vermeiden, können im Übergangsbereich zwischen der Hülse und den Verbindungselementen Dichtungen vorgesehen werden. Bei hochbeanspruchten Verschraubungen lässt sich jedoch ein Wassereindringen auch durch solche zusätzlichen Dichtungen nicht vollständig vermeiden. Im Hohlraum eingeschlossene Feuchtigkeit kann zu Korrosion und in der Folge zu einem Versagen des Verbindungssystems führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verbindungssystem in einer solchen Weise zu verbessern, dass ein Einschluss von Feuchtigkeit in einem zwischen der Hülse, dem Verbindungselement und/oder den Bauteilen gebildeten Hohlraum vermieden wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Danach sind die Hülse und/oder das Verbindungselement und/oder ein an den Hohlraum grenzendes Bauteil mit einem Entwässerungskanal versehen, der den Hohlraum mit dem Außenraum verbindet. Durch diesen Entwässerungskanal kann das Wasser aus dem Hohlraum entweichen. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verbindungssystems brauchen also keine aufwendigen Zusatzmaßnahmen (wie das Einfügen von Dichtringen etc.) ergriffen zu werden, um das Wasser aus dem Hohlraum fernzuhalten; durch den Entwässerungskanal wird sichergestellt, dass das in den Hohlraum eingedrungene Wasser sofort wieder abfließen kann. Dadurch wird eine Korrosionsgefahr durch im Hohlraum eingeschlossenes Stauwasser wirksam vermieden. Weiterhin braucht bei der Auslegung der eigentlichen Verbindung, z.B. der Schraubverbindung, der Aspekt der Dichtigkeit des Hohlraums nicht mehr separat berücksichtigt zu werden. Das bedeutet, dass die Verbindungselemente ausschließlich nach funktionalen bzw. Festigkeitsgesichtspunkten (z.B. dem Setzverhalten einer Schraubverbindung) ausgelegt werden können.
Der Entwässerungskanal, der den Hohlraum des Verbindungssystems mit dem Außenraum verbindet, ist vorteilhafterweise so angeordnet, dass er sich im Gebrauchszustand des Verbindungssystems in einem bodenseitig liegenden Bereich des Hohlraums befindet; dann kann im Hohlraum befindliches Wasser, das sich unter dem Einfluss der Schwerkraft im unteren Bereich des Hohlraums ansammelt, durch den Entwässerungskanal abfließen.
Zweckmäßigerweise weist das Verbindungssystem zusätzlich zu dem Entwässerungskanal einen weiteren Verbindungskanal zwischen Hohlraum und Außenraum auf, der als Entlüftungs- bzw. Druckausgleichkanal dient. Dieser Kanal kann sich ebenfalls im bodenseitigen Bereich des Hohlraums befinden, kann aber auch an anderen Stellen vorgesehen sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Verbindungselement als Schraube ausgestaltet und hat ein Außengewinde, das mit einem Innengewinde in einem der zu verbindenden Bauteile eine Schraubverbindung bildet. Daneben kann das Verbindungselement aber auch auf eine beliebige andere kraft- und/oder reib- und/oder formschlüssige Weise mit dem Bauteil verbunden werden.
Das Verbindungselement kann einstückig ausgebildet sein (z.B. als Bundschraube), kann aber auch aus mehreren fest oder lösbar miteinander verbundenen Teilen bestehen. Die Einzelteile des Verbindungselements können kraft- und/oder reib- und/oder formschlüssig oder auch stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Insbesondere kann das Verbindungselement aus einem Bolzen mit zwei endseitigen Außengewinden und einer auf eines dieser Enden aufgeschraubten Gewindemutter bestehen.
Die Hülse kann als separates Bauteil ausgebildet sein, kann aber auch Teil des Verbindungselements bilden. Bei einem aus Bolzen und Mutter zusammenschraubbaren Verbindungselement kann beispielsweise die Hülse endseitig mit einem Innengewinde versehen sein, in das der Bolzen eingeschraubt werden kann. In diesem Fall ist also ein Bestandteil des Verbindungselements (hier: die Gewindemutter) einstückig mit der Hülse ausgestaltet.
Vorteilhafterweise ist der Entwässerungskanal als Nut in einer Stirnfläche des Verbindungselements oder als Nut in einem Stirnbereich der Hülse ausgebildet. Eine solche Nut kann im Zuge der Herstellung der Verbindungselemente bzw. der Hülse einfach in die Stirnfläche eingeprägt oder eingefräst werden. Alternativ kann der Entwässerungskanal beispielsweise als Bohrung in der Wandung der Hülse ausgebildet sein oder als Nut in dem an den Hohlraum grenzenden Bauteil vorgesehen sein.
Die Hülse ihrerseits kann als Bohrung in einem der zu verbindenden Bauteile ausgestaltet sein, so dass die Hülse einstückig mit dem Bauteil verbunden ist. Alternativ kann die Hülse ein separates Bauteil sein, das in eines der zu verbindenden Bauteile eingepresst und fest mit diesem verbunden ist. Die Hülse kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Insbesondere kann die Hülse einen Hülsengrundkörper und eine ringförmige Scheibe (Unterlegscheibe) umfassen, die in Zusammenbaulage des Verbindungssystems auf einer Stirnfläche des Hülsengrundkörpers aufliegt und mit einem als Nut ausgebildeten Entwässerungskanal versehen ist. Diese Ausgestaltung empfiehlt sich insbesondere in Fällen, in denen ein bereits bestehendes Verschraubungssystem, das keinen Entwässerungskanal aufweist, nachträglich mit einem Entwässerungskanal versehen werden soll: Dann wird zwischen der bereits bestehenden Hülse und dem daran anschließenden Verbindungselement eine mit einer Entwässerungsnut versehene Unterlegscheibe eingelegt, so dass der Hohlraum des Verbindungssystems nun über die Entwässerungsnut der Unterlegscheibe mit dem Außenraum verbunden ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier in 1 bis 3 dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine Seitenansicht (1a) und eine Schnittansicht (1b) zweier mit einem erfindungsgemäßen Verbindungssystem verbundener Bauteile;
2 eine perspektivische Darstellung einer Hülse des Verbindungssystems der 1;
3 eine Schnittansicht einer alternativen Ausgestaltung des Verbindungssystems.
1a und 1b zeigen ein Verbindungssystem 1, mit dessen Hilfe ein erstes Bauteil 3 (hier: ein Vorderachsträger eines Fahrzeugs) mit einem zweiten Bauteil 3' (hier: einer Fahrzeugkarosserie) verbunden ist. Das Verbindungssystem 1 umfasst ein Verbindungselement 2, das im Ausführungsbeispiel der 1a und 1b als Bundschraube 2' mit endseitigem Gewinde 5b ausgestaltet ist. (Alternativ kann das Verbindungselement 2 mehrteilig ausgestaltet sein und beispielsweise – wie im Ausführungsbeispiel der 3 gezeigt – aus einem Bolzen 4 mit endseitigen Außengewinden 5a, 5b und einer Gewindemutter 6 mit Innengewinde 7 bestehen, die auf das Außengewinde 5a des Bolzens 4 aufgeschraubt ist. Die Einzelelemente 4, 6, des Verbindungselements 2 sind in diesem Fall über eine Verschraubung lösbar miteinander verbunden, so dass die zwischen den Einzelelementen 4, 6 gebildete Schraubverbindung im angezogenen Zustand Form-, Kraft- und Reibschluss aufweist).
Weiterhin umfasst das Verbindungssystem 1 eine Hülse 8, die das Verbindungselement 2 zumindest abschnittsweise ringförmig umgibt und im Ausführungsbeispiel der 1a und 1b in eine Bohrung 9 des ersten Bauteils 3 eingelassen ist. Das Verbindungselement 2 ist mit seinem endseitigen Gewinde 5b in ein Innengewinde 21 im zweiten Bauteil 3' eingeschraubt und auf diese Weise an diesem befestigt. Durch Montieren der Schraubverbindung 5b, 21 wird das erste Bauteil 3 mit dem zweiten Bauteil 3' verbunden. Dabei wird zwischen einer zylindersymmetrischen Innenwand 10 der Hülse 8, einem Wandbereich 12 des Verbindungselements 2 und einem Wandbereich 13 des zweiten Bauteils 3' ein geschlossener Hohlraum 14 gebildet.
Da das Verbindungssystem 1 in einem Feuchtbereich (hier: einem bodennahen Bereich des Fahrzeugs) angeordnet ist, besteht die Gefahr, dass Feuchtigkeit, z.B. Spritzwasser, in den Hohlraum 14 des Verbindungssystems 1 eindringt. Damit solche Feuchtigkeit aus dem Hohlraum 14 entweichen kann, ist die Hülse 8 in einem bodennahen Stirnbereich 15 mit einem Entwässerungskanal 16 versehen, der den Hohlraum 14 mit dem Außenraum 17 verbindet. Wie aus der perspektivischen Darstellung der 2 ersichtlich ist, wird der Entwässerungskanal 16 durch eine radial nach außen verlaufende Nut 16' gebildet, die in den Stirnbereich 15 der Hülse 8 eingefräst ist. Im Verbauzustand des Verbindungssystems 1 im Fahrzeug befindet sich der Stirnbereich 15 der Hülse 8 (wie in 1a und 1b angedeutet) im räumlich am tiefsten angeordneten Teil des Hohlraums 14; wenn Wasser in den Hohlraum 14 eindringt, so läuft es aufgrund der Schwerkraft in diesen Teil des Hohlraums 14 ab und rinnt durch die Nut 16' aus dem Hohlraum 14 hinaus in den Außenraum 17. – Wie in 1b gestrichelt dargestellt, kann der Entwässerungskanal 16 auch durch eine Nut 20 (oder eine Bohrung) im Kopfbereich der Bundschraube 2' gebildet sein.
Zusätzlich zu dem Entwässerungskanal 16 weist das Verbindungssystem 1 einen weiteren Kanal 18 auf, der dem Druckausgleich im Hohlraum 14 dient und verhindert, dass bei Ansammlung von Feuchtigkeit im Hohlraum 14 ein Unterdruck entsteht, der die Feuchtigkeit am Entweichen hindert. Aus Gründen der einfachen Herstellbarkeit ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Kanal 18 durch eine Nut 18' gebildet, die auf gleicher Höhe und diametral gegenüber der Nut 16' angeordnet ist. Ganz allgemein kann der Druckausgleichskanal 18 jedoch an einer beliebigen Stelle in den Hohlraum 14 münden.
Im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 ist die Hülse 8 durch ein separates Bauteil gebildet, das in eine Bohrung 9 des Bauteils 3 eingepresst oder eingeschweißt ist. Alternativ kann die Hülse 8 – wie im Verbindungssystem 1' 3 gezeigt – mehrstückig ausgebildet sein und einen Hülsengrundkörper 8' sowie eine in Axialrichtung 19 an den Hülsengrundkörper 8' anschließende ringförmige Scheibe 8'' umfassen. Weiterhin ist im Ausführungsbeispiel der 3 der Hülsengrundkörper 8' einstückig mit dem Bauteil 3 ausgebildet, so dass die Innenwand 10' des Hülsengrundkörpers 8' der Innenwand der Bohrung 9 entspricht. Das Verbindungselement 2 ist hier zweistückig ausgestaltet und umfasst einen Bolzen 4, der an seinen beiden Enden mit Außengewinden 5a, 5b versehen ist, sowie eine auf das Außengewinde 5a aufschraubbare Gewindemutter 6 mit Innengewinde 7. Da der Hülsengrundkörper 8' Bestandteil des Bauteils 3 ist, ist es diesem Fall günstig, den Entwässerungskanal 16 als Nut 16'' in der zwischen Bauteil 3 und Gewindemutter 6 eingefügten, Teil der Hülse 8 bildenden Unterlegscheibe 8'' vorzusehen.

Claims

Verbindungssystem zum Verbinden mehrerer Bauteile (3, 3'), – mit einem Verbindungselement (2), das kraft- und/oder form- und/oder reibschlüssig mit einem der Bauteile (3) verbindbar ist, – und mit einer das Verbindungselement (2) zumindest abschnittsweise ringförmig umgebenden Hülse (8, 8', 8''), – wobei im montierten Zustand des Verbindungssystems (1) eine Innenwand (10, 10') der Hülse (8, 8', 8'') mit einem Wandbereich (11, 12) des Verbindungselements (2) und/oder einem Wandbereich (13) eines Bauteils (3) einen geschlossenen Hohlraum (14) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass – die Hülse (8, 8', 8'') und/oder das Verbindungselement (2) und/oder das Bauteil (3, 3') einen Entwässerungskanal (16, 16', 16'', 20) aufweist, der den Hohlraum (14) mit dem Außenraum (17) verbindet.
Verbindungssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Entwässerungskanal (16, 16', 16'', 20) in einen Bereich des Hohlraums (14) mündet, der im Einbauzustand des Verbindungssystems (1) unten angeordnet ist.
Verbindungssystem nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzlich zu dem Entwässerungskanal (16, 16', 16'', 20) ein weiterer Kanal (18) vorgesehen ist, der den Hohlraum (14) mit dem Außenraum (17) verbindet.
Verbindungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2) durch eine Schraubverbindung (5b, 21) mit dem Bauteil (3') verbindbar ist.
Verbindungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2) einstückig mit der Hülse (8) ausgebildet ist.
Verbindungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Entwässerungskanal (16) als Nut (20) in einer Stirnfläche des Verbindungselements (2, 6) ausgebildet ist.
Verbindungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Entwässerungskanal (16) als Nut (16') in einem Stirnbereich (15) der Hülse (8) ausgebildet ist.
Verbindungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Entwässerungskanal (16) als Bohrung in der Wandung der Hülse (8) ausgebildet ist.
Verbindungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8') als Bohrung (9) in einem der zu verbindenden Bauteile (3') ausgestaltet ist.
Verbindungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8', 8'') mehrstückig ausgebildet ist.
Verbindungssystem nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8', 8'') einen Hülsengrundkörper (8') und eine ringförmige Scheibe (8'') umfasst, wobei der Entwässerungskanal (16) als Nut (16'') in der ringförmigen Scheibe (8'') ausgebildet ist.
Verbindungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2) zweistückig ausgebildet ist mit zwei Einzelelementen (4, 6), die kraft- und/oder form- und/oder reibschlüssig miteinander verbindbar sind.
Verbindungssystem nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Einzelelemente (4, 6) durch eine Schraubverbindung (5a, 7) miteinander verbindbar sind.
Verbindungssystem nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Einzelelemente (4, 6) einstückig mit der Hülse (8) ausgebildet ist.