CN103635700A - 导电螺钉连接结构以及用于这种螺钉连接结构的专用衬套 - Google Patents

Abstract

两个部件（10、12）之间的导电螺钉连接结构，这两个部件（10、12）通过螺钉（16）和螺母（28）相互固定，所述螺钉（16）具有螺钉头（18）和带有外螺纹（24）的柄部（22），其中所述螺钉（16）穿过一个部件（10）中的洞（14），其中另一个部件（12）和所述螺钉（16）之间的电接触是通过所述螺钉头（18）的和/或所述螺母（28）的或者设置在所述螺母（28）和所述另一个部件（12）之间的垫片（30）的工件侧表面上的齿（27）产生的，而所述螺钉（16）和所述一个部件（10）之间的接触是通过衬套（34；34’）产生的，所述衬套（34；34’）被形成为径向上是弹性的并且与所述螺钉（16）的柄部（22）同轴地设置在所述洞（14）的具有加大内径的部分（15）中。

Description

导电螺钉连接结构以及用于这种螺钉连接结构的专用衬套

技术领域

本发明涉及利用具有螺钉头和柄部的螺钉而紧固在一起的两个部件之间的导电螺钉连接结构，其中该螺钉穿过一个部件中的洞。本发明还涉及用于这种螺钉连接结构的专用衬套。

背景技术

由于现代的汽车越来越多地配备高度敏感的电子设备，因此所有的导电部件，即，汽车的几乎所有金属部件都需要连接到地，从而是以低电阻导电的。

过去，配备附加的大的接地电缆或其他装置用于此目的。这总会导致需要安装附加部件，从而牵涉到附加成本和附加重量，其中，因为常常接触太差，或者由于腐蚀和电化学作用而随着时间恶化，所以这些部件通常不能令人满意地实现它们的功能。例如，当今针对铝制的转向机构，汽车产业需要用两个电缆接地，每个电缆具有十毫米的直径。

由于部件在最终安装之前通常已经有涂层和/或已经被上漆以用于抗腐蚀，并且因为铝部件本身形成氧化铝绝缘钝化层，所以如今不再自动提供车辆各部件之间的直接接触。

此外，从本申请人的德国实用新型专利202010007769U1已经知道用于此目的的导电螺钉连接结构，其中部件和螺钉之间的低电阻电接触是通过螺钉头的和/或螺母的或设置在螺母和该部件之间的垫片的工件侧表面上的齿产生的，而螺钉和另一部件之间的接触是通过螺钉柄部上的突起部产生的，突起部的外径略大于螺钉所插入的洞的内径，其中这些突起部设置在外螺纹和螺钉头之间。

该方案在原理上被证明是可靠的，但是当在使用期间更换这种螺钉时，由于加工公差而可能出现接触问题。因此，本发明的目的是提供一种即使在多次拆卸和组装之后并且甚至在用一个新的代替原始机加工的螺钉之后，仍能够在拧紧的部件之间产生同样良好的、极低电阻接触的导电螺钉连接结构。此外，本发明的目的是使得能够产生结构更简单的这种低电阻接地连接。

发明内容

根据本发明，该目的是通过如下导电螺钉连接结构实现的，其中部件之一和螺钉之间的低电阻电接触是通过螺钉头的或设置在螺钉头和该部件之间的垫片的工件侧表面上的齿产生的，而螺钉和另一部件之间的接触是通过衬套产生的，该衬套被形成为在径向上是弹性的，并且在洞的具有加大内径的部分设置成与螺钉的柄部同轴。

该目的还可以通过一种专用衬套来实现，螺钉可以被插入该衬套中，并且该衬套可以被插入到相应加宽的孔中或者被插入到螺钉孔的相应加宽部分中，并且该衬套由波纹片状金属带形成，该衬套的波纹被设置为平行于衬套的旋转轴。

在此情况下，优选地，在衬套的圆周上配置有三个波纹峰和三个波纹谷。这是该衬套的可能的最简单的实施例，并且使得能够在该衬套中对称地并且居中地引导螺钉。

此外，优选地，形成该衬套的片状金属带是连续闭合的。这增加了该衬套在径向应力下的稳定性。然而，衬套还可以是绕制的，并且其端部可以松散地相互对接，或者其端部可以通过榫接或者简单的引导而相连。

根据本发明，衬套的波纹峰可以设置有冲压的接触爪或者设置有隆起的柱或者设置有交叉隆起或横向隆起，以减小接触电阻。

出于同样目的，该衬套的表面可以至少部分是波纹化的或者粗糙化的。

根据本发明的衬套基本上可以插入到工件每个端部的直径加大的洞中。

然而，优选地，该洞的具有加大内径的部分设置在该部件的面对螺钉头的一侧，从而防止在插入螺钉时衬套从工件中脱出。

如果只是在部件组装之后引入该衬套，那么优选地，另一个部件设置有螺钉穿过的洞，该洞的内径大于衬套的外径。在此情况下，可以选择如下方案：仅通过该衬套产生两个部件之间的电接触，该衬套插入两个部件中加宽的洞中，从而可以完全省略相应的专用螺钉头或相应的专用螺母或专用垫片。利用其弹性，该衬套还补偿两个工件之间的微小偏差。

在上述方案中，还可以将衬套安装在螺钉头正下方，使得可以在螺钉的柄部上转动而又不脱离。这样，不需要安装该衬套的专门操作，并且该衬套也不必作为单独部件来处理。另一方面，当然需要专门加工的螺钉。

在该方案中，优选地，为了将衬套安装在外螺纹上面，螺钉的柄部设置有一径向凸缘，该径向凸缘环绕柄部，该径向凸缘的外径小于衬套的包络圆。

为了提高这种螺钉的安装性能，优选地，该环形凸缘还被朝向螺钉的外螺纹斜切，从而通过降低高度，该凸缘并入到外螺纹。因此螺钉使自己在加大孔部分中居中。

附图说明

下面参照附图中示出的实施例更详细地描述本发明。在附图中：

图1以沿着螺钉的旋转轴的截面示意图示出具有根据本发明的专用螺钉的根据本发明的螺钉连接结构；

图2从前面示出根据本发明的专用螺钉；

图3示出根据本发明的专用衬套的三维示意图；

图4示出装配在螺钉柄部的根据本发明的专用衬套的截面示意图；

图5从侧面示出根据图1的本发明的专用衬套；以及

图6示出根据本发明的专用衬套的另一实施例。

具体实施方式

图1以沿着螺钉的旋转轴的截面示意图示出根据本发明的螺钉连接结构。

在此说明的实施例中，作为内部件10的由铝制成的转向机构壳体的一部分被作为外部件12的由钢制成的轴支架环绕；这两个部件通过延伸穿过内部件10中的洞14和外部件12中的两个孔11、13的螺钉16和具有垫片30的螺母28实现螺钉连接。螺钉头侧的孔11和洞14的螺钉头侧的部分15具有加大的直径。

在此情况下，根据本发明的螺钉连接结构被构造为使得该螺钉连接结构在部件10和12之间同时产生低电阻电接触，即使它们被上漆，有涂层或者覆盖有氧化铝钝化层时也是如此。

在此情况下，螺钉16具有传统的螺钉头18和柄部22，螺钉头18具有六角外力作用点20。螺钉16的柄部22设置有传统的外螺纹24。然而，根据本发明，该外螺纹24不延伸到螺钉头18。而是在螺钉头18下方设置有环形凸缘32，该凸缘32用于将根据本发明的衬套34固定到螺钉16的头18下方。下面参照图3至图5描述衬套34的更详细的结构。

凸缘32的外径小于衬套34的包络圆以及洞14的加宽部分15和螺钉头侧的孔11的最小直径。

衬套34的外包络圆的直径可以被选择为略大于洞14的加宽部分15的内径，使得当衬套被插入时，衬套在径向上略微被压缩，从而产生更好的电接触。

部件12中的孔11可以具有显著大于衬套34的包络圆的外径的内径，在此情况下，带有衬套34的螺钉16的插入被简单化，或者孔11只是具有与洞14的加宽部分15相同的直径的方案也是可行的。在此情况下，通过衬套34可以产生与部件10和部件12二者的接触。在此情况下，可以适当地省略螺钉头18和部件12之间以及螺母28和/或垫片30与部件12之间的进一步辅助接触。在部件12比此处示出的厚得多的情况下，尤其推荐该方案。此外，当用于其它目的并且结合更厚的部件12使用时，衬套34可被用于产生与部件12的接触，而螺钉16例如可以拧入部件10，从而不需要单独的螺母28，并且通过将该螺钉拧入该部件，例如通过挤压型自攻螺钉（thread-formingscrew）或切削型自攻螺钉（thread-cutting screw），可以确保螺钉16和部件10之间的电接触。

此外，对于所示出的要连接的部件10和12的组合，在安装到部件10的洞14的加宽部分15中之前插入衬套34的情况下，可以使用可商业上获得的螺钉16。这样，在部件12被适当定位之后，只需将螺钉16穿过该衬套和部件10中洞14的剩余部分。在此情况下，还可以省略部件12中孔11的加宽。

在衬套被预先插入部件10的这种安装中，也不是绝对必须提供部件10的螺钉头侧的洞14的加宽部分15。在此情况下，加宽部分15也可以提供在该螺钉连接结构的螺母侧。

当外部件12被上漆或者有涂层时，例如通过电泳浸泡上漆（cataphoretic immersion painting-CIP），根据本发明，在外部件12和螺钉16之间必须产生低电阻接触。根据本发明，这可以通过装配到螺钉头18的工件侧表面的并且在图2中示出的齿27来实现。

在此情况下，利用锁定螺母28和垫片30拧紧螺钉。在此说明的实施例中，垫片30还设置有印花36，印花36具有通过冲压工艺产生的并且在工件12的方向上突出的垫环，从而也在垫片和该侧的外部件12之间产生良好的低电阻接触。

可选地，垫片30可以被省略，并且螺母28也可以设置有适当的齿，这样，尽管部件12被上漆或者有涂层，在螺母28和外部件12之间仍可以产生电接触。

因此，根据本发明，可以使用螺钉头18下方的齿27实现螺钉16和外部件12之间的电连接，并且作为齿的替代或附加，可以提供具有适当的齿或者突起部的垫片30，或者可以省略垫片30，并且螺母28可以设置有适当的齿并且直接拧在外部件12上。

然而，在大多数情况下，根据本发明，通过螺钉头18下侧的齿27在螺钉和外部件12之间产生电连接就足够了。

在除了此处示出以外的应用中，如果被螺钉16穿过的部件12的区域较厚，则还可以仅通过衬套34产生该接触，因为衬套34延伸穿过适当加宽的孔11，并且洞14的衬套的加宽部分15及其本身产生与两个工件10、12的接触。

图2示出从前面，即，从螺钉的柄部观看时的根据本发明的用于根据图1的螺钉连接结构的专用螺钉16。

在此情况下，不同于工程制图的一般规则，并且为了更好地理解不同的直径比，螺钉柄部22的凸缘32和外螺纹24被示出为“透明的”，使得容易识别出衬套34相对于其他部件的位置和范围。通过左手侧的部分圆示出凸缘32的外边缘。在右手侧，示出柄部22的基圆直径和外螺纹24的外径，其中用实线示出柄部22的标准直径，用点划线示出螺纹24的外径。

装配到螺钉头18的工件侧表面的并且用于提高螺钉头18和工件12的表面之间接触的径向延伸的棱条27在此清晰可辨。棱条27没有延伸到螺钉头18的外边缘，而是合并成圆环38，圆环38用于防止水汽渗入并由此防止棱条27上的腐蚀现象。

图3中更详细地说明了根据本发明的衬套34的形状。

在图3中可以清楚看到，衬套34由波纹状的连续衔接的片状金属带构成，使得它在圆周上具有三个波纹峰40和三个波纹谷42。因此，在螺钉的通道方向上观看时，这产生具有非常圆滑的尖端和具有在中部区域略微凹入的侧边的等边三角形形状。为了改善接触，如此处由阴影所表示的，衬套34的表面可以形成有交叉隆起或横向隆起，或者可以被粗糙化。该粗糙化不必局限于内侧；外侧也可以被粗糙化。

图4再次示出与螺钉柄部22同轴的方向上看时的螺钉柄部22和衬套34的配合，其中波纹峰40和波纹谷42清晰可辨。

衬套34的对应的外包络圆由虚线圆示出。

图5从侧面示出衬套34。在此可以清楚辨别出，衬套34在波纹峰40的区域中设置有小的冲压的爪44。这些爪用于改善与洞14的加宽部分15的内表面的电接触。为此目的，可选地，可以提供隆起的柱，或者可以提供交叉隆起或横向隆起或者该表面的粗糙化。

图6示出根据本发明的另一衬套34’，该衬套34’不像图3的衬套34那样由连续的片状金属带构成，而是通过片状金属带绕制而成。这样，生产更简单并且更经济。

形成衬套34’的片状金属带的端部可以松散地相互对接，或者如此处示出的，它们可以通过榫接接头46或者简单的引导件而相连。利用榫接或简单引导的实施例具有更稳定的优点。

此外，该衬套34’也具有交替排列的三个波纹峰40和三个波纹谷42，并且在波纹峰40的区域中设置有冲压的接触爪44。

因此，本发明可以使导电部件，优选地是汽车的金属部件，连接到地，从而在连接元件的安装期间是以低电阻导电的，以符合EMC要求。根据本发明，因为衬套34在三个平坦的带上与螺钉16接触，并且衬套34具有与该平坦的带偏离60°的、与该衬套所插入的材料接触的另三个平坦接触点，所以实现了该目的。与根据德国实用新型专利202010007769U1号的专用螺钉相比，根据本发明的衬套34可以通过其特殊的波纹化的形式来补偿它所插入的孔的公差。并且在螺钉方向上的向内曲率使得即使从外侧径向压缩衬套34时，螺钉16也始终被夹紧。在其他形状的情况下，衬套会由于径向压缩而脱离螺钉，并且在根据本发明的情况下，螺钉上的压力均匀增加。

衬套34本身可以在安装之前被引入到要连接的元件中，并且在安装中使用相当标准的螺钉（任选地包括带有棱条27的专用头18）。作为选择，如此处示出的，衬套34可以被预先固定在专用螺钉16上。为了插入螺钉16和衬套34，头支架所处的工件12中的孔11同样也必须大到足以使衬套34穿过。理想地，为此目的，衬套34具有倒角，以避免扭转。在此情况下，专用螺钉16上的凸缘32优选设置有朝向螺钉16的头18直径增加的倒角，以相当可靠地避免衬套34扭转。凸缘32必须具有比衬套34的包络圆以及孔11和15的最小直径小的直径。

衬套34本身可以被设计为以各种方式产生接触。可以通过根据图5的小的冲压爪44建立该接触；作为选择，与木锉的表面类似的隆起的柱或者波纹化或粗糙化的表面或者交叉的隆起或横向隆起可用于此目的。由于为了使用根据本发明的衬套34，只需提供一个工件10中洞14的加宽部15以及在某些情况下（根据安装类型）另一工件12中加大的孔11，所以该方案还可以作为改造方案或者作为在系列生产开始之前仅在短时间内就可以完成的方案。

根据本发明的衬套34的特殊设计，即使衬套34被插入不同尺寸的孔15时，也始终保证螺钉16的稳固的支座。在较小孔中使用时的径向压缩不会导致螺钉16脱落，而是导致更加稳固的支座。根据本发明的衬套34可以优选用作改造方案。在设计的早期阶段必须始终考虑到其他情况，例如，根据德国实用新型专利202010007769号的情况，因为必须使各部件相应地协调。相比之下，仅通过加大通孔使得衬套34装入其中，就可以在后期阶段将根据本发明的衬套34简单地引入到例如此情况下的转向机构中。然后顶多必须使用具有对应的头部几何形状或者对应的螺母或垫片的合适的专用螺钉，以产生与另一部件12的电接触。所有其他部分可以保持不变。

本发明的优点在于，在没有附加接地电缆的情况下，可以确保不同的汽车部件之间的接地连接，即使在螺钉连接之前对应的部件已经被上漆，有涂层或者具有钝化层的情况下也是如此。另外，与以前的常用接地电缆相比，本发明还具有非常有效地转移高频干扰的优点。这是因为接地电缆具有不可避免的电感，而本发明不需要接地电缆。

另一方面，根据本发明，通过螺钉头18下方的、穿透外部件12上的涂层的齿27产生螺钉16和外部件12之间的适当接触。可选地或附加地，这可以通过垫片上的适当的齿或其他突起边缘来实现，其中在螺钉头和螺母二者的下方都可以设置该垫片。此外，如果不使用垫片，那么螺母也可以设置有对应的齿。

该螺钉头、垫片或螺母可以设置有外圆环，以保护该螺钉连接结构，特别是保护与外部件12上的被破坏的涂层的接触点防止水渗入，并由此防止腐蚀。

另外，在通过螺钉和螺母连接的情况下，在螺母的工件侧表面上也可以提供齿或其他突起。当采用具有螺母和垫片的连接结构时，该垫片可以适当地设置有齿或其他突起元件，以在螺钉和螺钉的另一端处的另一部件12之间也产生良好的接触。

Claims (20)

1.两个部件（10、12）之间的导电螺钉连接结构，所述两个部件（10、12）通过螺钉（16）和螺母（28）相互固定，所述螺钉（16）具有螺钉头（18）和带有外螺纹（24）的柄部（22），其中所述螺钉（16）穿过一个部件（10）中的洞（14），所述导电螺钉连接结构的特征在于，另一个部件（12）和所述螺钉（16）之间的电接触是通过所述螺钉头（18）的和/或所述螺母（28）的或者设置在所述螺母（28）和所述另一个部件（12）之间的垫片（30）的工件侧表面上的齿（27）产生的，而所述螺钉（16）和所述一个部件（10）之间的接触是通过衬套（34；34’）产生的，所述衬套（34；34’）被形成为径向上是弹性的并且与所述螺钉（16）的柄部（22）同轴地设置在所述洞（14）的具有加大内径的部分（15）中。

2.根据权利要求1所述的导电螺钉连接结构，其特征在于，所述衬套（34；34’）由波纹片状金属带形成，所述衬套（34；34’）的波纹（40、42）被设置为平行于所述洞（14）的旋转轴。

3.根据权利要求2所述的导电螺钉连接结构，其特征在于，在所述衬套（34；34’）的圆周上设置有三个波纹峰（40）和三个波纹谷（42）。

4.根据权利要求2或3所述的导电螺钉连接结构，其特征在于，形成所述衬套（34）的片状金属带是连续闭合的。

5.根据权利要求2或3所述的导电螺钉连接结构，其特征在于，形成所述衬套（34’）的片状金属带是绕制的，并且端部松散地相互对接。

6.根据权利要求2或3所述的导电螺钉连接结构，其特征在于，形成所述衬套（34’）的片状金属带是绕制的，并且端部通过榫接或简单的引导而相连。

7.根据权利要求2、3、4、5或6所述的导电螺钉连接结构，其特征在于，所述衬套（34；34’）在所述波纹峰（40）的区域中设置有冲压的接触爪（44）或者隆起的柱或者交叉隆起或横向隆起。

8.根据权利要求2、3、4、5或6所述的导电螺钉连接结构，其特征在于，所述衬套（34；34’）的表面至少部分是波纹状的或者粗糙的。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的导电螺钉连接结构，其特征在于，所述洞（14）的具有加大内径的部分（15）设置在所述一个部件（10）的面对所述螺钉头（18）的一侧。

10.根据权利要求9所述的导电螺钉连接结构，其特征在于，所述另一个部件（12）具有用于所述螺钉（16）穿过的孔（11），所述孔（11）的内径大于所述衬套（34；34’）的外径。

11.根据权利要求9所述的导电螺钉连接结构，其特征在于，所述衬套（34；34’）装配在所述螺钉头正下方，使得可以在所述螺钉（16）的柄部（22）上转动而又不脱离。

12.根据权利要求11所述的导电螺钉连接结构，其特征在于，为了安装所述衬套（34；34’），所述螺钉（16）的柄部（22）在所述外螺纹（24）上方设置有径向环形凸缘（32），所述径向环形凸缘（32）的外径小于所述衬套（34；34’）的包络圆。

13.根据权利要求12所述的导电螺钉连接结构，其特征在于，所述环形凸缘被朝向所述螺钉（16）的外螺纹（24）斜切，使得所述凸缘（32）由于高度降低而并入到外螺纹（24）。

14.用于螺钉（16）和所述螺钉（16）插入的工件（10）的低电阻连接的专用衬套，其特征在于，所述衬套（34；34’）由波纹片状金属带形成，所述衬套（34；34’）的波纹（40、42）被设置为平行于所述衬套（34）的旋转轴。

15.根据权利要求14所述的专用衬套，其特征在于，在所述衬套（34；34’）的圆周上设置有三个波纹峰（40）和三个波纹谷（42）。

16.根据权利要求14或15所述的专用衬套，其特征在于，形成所述衬套（34）的片状金属带是连续闭合的。

17.根据权利要求14或15所述的专用衬套，其特征在于，形成所述衬套（34’）的片状金属带是绕制的，并且端部松散地相互对接。

18.根据权利要求14或15所述的专用衬套，其特征在于，形成所述衬套（34’）的片状金属带是绕制的，并且端部通过榫接或简单的引导而相连。

19.根据权利要求14、15、16、17或18所述的专用衬套，其特征在于，所述衬套（34；34’）在所述波纹峰（40）的区域中设置有冲压的接触爪（44）或者隆起的柱或者交叉隆起或横向隆起。

20.根据权利要求14、15、16、17或18所述的专用衬套，其特征在于，所述衬套（34；34’）的外表面至少部分是波纹状的或者粗糙的。

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