CN110050132A - 用于将部件紧固在车身上或者用于将电气或者电子部件接地连接在车身上的螺栓、具有螺栓的螺栓系统和用于构造螺栓系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种螺栓，其用于将部件紧固在车身上或者用于将电气或者电子部件接地连接在车身上，所述螺栓包括头段(3)和脚段(2)，该头段具有外螺纹(8)并且由钢材构成。该脚段(2)由铝合金构成并且通过摩擦焊接连接部(4)与头段(3)材料锁合地连接，并且螺栓(1)构造为用于拉弧式螺柱焊的焊接螺栓，为此，螺栓在其限定脚段(2)的端侧(5)上具有引弧尖部(6)。本发明还涉及一种具有螺栓的螺栓系统和一种方法。

Description

用于将部件紧固在车身上或者用于将电气或者电子部件接地 连接在车身上的螺栓、具有螺栓的螺栓系统和用于构造螺栓 系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于将部件紧固在车身上或者用于将电气或者电子部件接地连接在车身上的螺栓，一种具有螺栓的螺栓系统和一种用于构造螺栓系统的方法。
背景技术
将螺栓焊接在车身上是已知的。将螺栓以其脚部与车身焊接在一起。所述螺栓在其自由端部上具有螺纹部段，需装配的部件套装在该螺纹部段上。通过将螺母旋拧到螺纹部段上，将部件固定。若螺栓是所谓的接地螺栓，即用于将电气或者电子部件在车辆中接地的螺栓，那么将接地线套装在螺栓上并且夹紧在螺母与接地螺栓的接触面之间，由此产生电接触。
若车身由钢制成，那么使用钢质螺栓。在轻质结构的范围内，越来越多地使用轻质结构材料。然而在具有铝质车身的车辆中，安装螺栓和特别是接地连接却是一个挑战。由于不同的材料特性之故，将常规钢质螺栓焊接在铝材上并非能够容易实现的。
已经知道，借助摩擦焊接将钢质螺栓焊接在铝板部段上并且随后将该铝板部段通过电弧焊与车身或者车架焊接在一起。然而该方法劳动强度大且成本高而且只能小规模地实现自动化。
此外，使用铝质接地螺栓也是已知的。该接地螺栓虽然能够无问题地与铝质车身焊接在一起，但是螺栓连接的长期稳定性却成为问题。此外，铝质螺栓经常仅仅不充分地建立电接触，因为螺母与螺栓之间的铝/铝螺栓连接的摩擦值是不确定的。在铝螺栓连接装置的螺栓连接中存在以下危险：铝材粘结在一起。为了防止这种现象，使用润滑剂，该润滑剂再次减弱电接触。此外，电接触通过铝材上的氧化生成物而恶化。然而对于车辆中的电气和电子部件的正常功能来说重要的是，所述部件经由可靠的接地连接而接地到车身上。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供以下可能性：如何能够建立改进的螺栓系统，特别是如何能够符合大批量地建立用于具有铝质车身的车辆的改进的接地接触。
这个目的通过如权利要求1所述的螺栓、如权利要求7所述的螺栓系统以及如权利要求9所述的方法得以实现。由从属权利要求和下文的说明获得另外的有益的方案。
说明一种螺栓，其具有头段以及脚段，所述头段具有外螺纹并且由钢材构成。头段利用其外螺纹提供紧固可能性。若将螺栓用作接地螺栓，那么在头段上进行与电气连接元件诸如接地线的触靴的接触。例如将连接元件套装在螺栓的外螺纹上。通过将螺母旋拧到外螺纹上，将连接元件夹紧在螺母与头段的接触面之间并且实现电接触。
在脚段上将螺栓紧固在车身上。根据本发明，脚段由铝合金构成并且在端侧上通过摩擦焊接连接部与头段材料锁合地连接。螺栓构造为用于拉弧式螺柱焊的焊接螺栓，为此，螺栓在其限定脚段的端侧上具有引弧尖部。脚段的端侧优选可构造为例如锥形的，其中，引弧尖部相对脚段其余部分沿着螺栓的纵方向凸出。
本发明的混合螺栓使铝质结构件上的同样的熔焊和标准焊接方法的应用成为可能。将铝质脚部与铝质车身焊接在一起。混合螺栓优选可构成为：还能够有益地将已有的、迄今用于将钢质螺栓以拉弧式螺柱焊的方式焊接在钢质车身上的螺栓焊接设备在无需较大改变的情况下与本发明的螺栓使用并且用于铝质车身。
混合螺栓能够全自动化地经由常规的螺栓输送设备输送到接合位置。具有钢质螺纹和钢质接触面的头段保证持久牢固的螺栓连接。如果螺栓在一种方案中是接地螺栓的话，那么由钢材构成的头段使得改善的电接触成为可能，以及使得电缆接头以确定的接触电阻被持久牢固地预紧成为可能。
在一种优选的方案中，螺栓在钢材侧和在铝材侧分别具有用于被工具接合的扳手面。例如在螺栓的脚段上可以设置至少两个彼此相对的扳手面，并且在头段上可以成形至少两个彼此相对的扳手面。为了实现扳手面，脚段可以在周侧具有例如多边形的、特别是六边形的外轮廓，同样在头段上，例如与外螺纹相邻地，可以成形多边形的、特别是六边形的外轮廓。既在螺栓的铝材侧的部段上也在钢材侧的部段上设置扳手面，使得对钢材与铝材之间的摩擦焊接连接的简单且无损伤的检验成为可能，特别是100％地检验所有螺栓。
在一种方案中，可以有利的是，脚段在与端面邻接的区域中构造为圆柱形的。由此能够提高焊接结果，因为在将螺栓焊接到车身上期间，防止电弧非预期地移出。
若将接地线或者接地靴套装在头段的外螺纹上并且将螺母旋拧到外螺纹上，那么该螺母将接地线夹紧在接触面上，该接触面通过相对于外螺纹径向凸出的接触法兰构成。贴靠面有益地至少部分设置有压花，由此保证接地接头的抗转动。
能够利用简单的措施制造本发明的螺栓。这样在一种方案中通过如下方式制造所述螺栓：作为头段，使用常规的钢质螺栓，该钢质螺栓以其背离螺纹的端侧与具有六角形外轮廓的铝型材部段摩擦焊接在一起。钢质螺栓在这种情况下可以是一个如在常规下用于与钢质车身接触的螺栓。该螺栓的外螺纹优选可以是M6、M8或者M10的螺纹。为了提高导电性和改善焊接性，钢质螺栓可以有选择地设置表面涂层，诸如锡/锌涂层Sn/Zn 70/30。可以工艺可靠地和高连接强度地实施铝材与钢材之间的摩擦焊接。
为脚段可以使用例如实心的、多角形的例如六角形的标准铝型材，该标准铝型材进行截断。例如可以通过对端侧进行车削来制造焊接所需的引弧尖部。
所有可焊接的铝合金均适合作为脚段材料，例如镁含量小于3％(重量)和硅含量小于等于1％(重量)的铝合金。特别是5000系列和6000系列的铝合金很适合，并且特别优选采用标准EN AW 6082。
此外，在另一方面中说明一种螺栓系统，其用于将部件紧固在车身上或者用于将电气或者电子部件接地连接在车身上，该螺栓系统包括螺栓，该螺栓具有头段和脚段，该头段由钢材构成并且具有外螺纹，该脚段由铝合金构成并且通过摩擦焊接连接部与头段材料锁合地连接，并且该脚段在脚段的端侧上借助拉弧式螺柱焊与铝质结构件特别是铝质车身焊接在一起。所述螺栓优选是前面说明的本发明螺栓，就这点而言实现了同样的技术效果和优点。
此外说明一种用于制造接触系统的方法，所述接触系统用于将电气或者电子部件接地连接在车身上，在该方法中，将本发明的接地螺栓在其端侧上与铝质结构件、特别是铝质车身焊接在一起。优选借助拉弧式螺柱焊进行焊接，也可以进行电阻焊接或者激光焊接。在拉弧式螺柱焊的情况中首先将螺栓以其端面放在工件上。然后通过焊枪或者焊接机头中的升降机构将螺栓微微抬起，并且利用小的电流强度在引弧尖部与工件之间触发先导电弧。接着通过提高电流强度触发主电弧。螺栓与工件被熔化。在定义的焊接时间过后，螺栓被移向工件并且沉入产生的焊接熔池中。切断焊接电流，熔体凝固并且逐渐冷却。螺栓与工件材料锁合地相互连接。
在该方法中使用前面说明的螺栓，因而实现了如针对螺栓所说明的同样的技术优点和效果。
借助附图并结合下文对实施例的说明能够更加透彻和清楚地理解本发明的上述特性、特征和优点以及实现这些特性、特征和优点的方式方法。只要在本申请中使用“可以”的概念，既涉及技术上的可能性也涉及实际上的技术实施。
附图说明
下文借助附图对实施例进行阐述。附图如下：
图1为示例性的螺栓的侧视图；和
图2为具有图1所示的螺栓的螺栓系统的示意图。
具体实施方式
图1示出了形式为接地螺栓的示例性的螺栓，其用于将电气或者电子部件接地连接在车身上。接地螺栓1沿着纵轴线L延伸并且构成为混合螺栓，也就是说，它包括由铝材构成的脚段2和由钢材构成的头段3。脚段2和头段3材料锁合地通过摩擦焊接连接部4相互连接。
脚段2用于将接地螺栓紧固在车身上。脚段2通过棱圆柱形本体构成，其具有等边六角形的横截面(横向于纵轴线L)。脚段2在其自由的端面5上构造为锥形的，具有凸起的引弧尖部6。为了防止在焊接接地螺栓1时电弧移出，脚段2在与端面5邻接的部段7中设置有倒棱并且在这个区域中具有圆柱形形状。圆柱形的部段7优选具有至少2mm的长度L1。接地螺栓的脚段2通过由可焊接的铝合金制成的实心铝质本体构成，由此保证与铝质车身的工艺可靠的焊接。
头段3用于装配未示出的接地连接结构。为此，在头段上设置有外螺纹8，需连接的接地连接结构可以套装在该外螺纹上。通过将未示出的螺母旋拧在头段3的外螺纹8上，将接地连接结构压在接触面9上并夹紧在该接触面与螺母之间。接触面9通过接触法兰10构成，该接触法兰与外螺纹8邻接并且相对于该外螺纹径向向外凸出。外螺纹8和接触面9由钢材构成，由此可以保证优良的电接触特性和耐久的螺栓连接。为了实现接地线或者说套装的接地靴的抗转动，接地螺栓1可以在接触面9的区域中设置有压花11。
所示出的接地螺栓能够通过简单的方式方法制造。可以通过对具有六角形横截面的铝型材(该铝型材作为按米计量的物品可获得)进行截断来制造脚段2，其中，至少在一个端侧上，优选在两个端侧上，例如通过车削，制造所示出的锥形端面5和紧接着该端面的周侧的倒角。脚段2的总长度L2是可单独设定的，并且可以为例如至少8mm或者至少10mm。优选为脚段2设置转化涂层(Aludine)，由此放缓氧化物形成，并且确定的氧化层改善可焊接性和仓储性。
借助摩擦焊接将这样制造的脚段例如焊接在常规的钢质螺栓上，其中，将脚段与钢质螺栓的螺栓头上的端侧焊接在一起，因而产生图1中示出的混合螺栓。
优选作为钢质螺栓使用一种具有外六角的螺栓。这样既在钢材侧上也在铝材侧上分别提供扳手面12、13，使得可以借助适当的工具诸如螺栓扳手，通过施加转矩，简单地对摩擦焊接进行检验。
这样制造的接地螺栓能够无问题地借助拉弧式螺柱焊而焊接在铝质车身上。图2示出了示例性的螺栓系统14，其中，图1所示的螺栓1在其端侧5上借助拉弧式螺柱焊与铝质结构件15焊接在一起，该铝质结构件是车身的组成部分。由于所使用的铝质脚段之故，产生的焊接连接部16是同类焊接。能够无问题地利用具有自动化螺栓输送设备的常规的拉弧式螺柱焊设备加工接地螺栓1。
实施例并非是按比例尺的，并且不是限制性的。在技术人员处理范围内的变型是可能的。
附图标记列表
1 螺栓
2 脚段
3 头段
4 摩擦焊接连接部
5 端面
6 引弧尖部
7 圆柱形部段
8 外螺纹
9 接触面
10 接触法兰
11 压花
12,13 扳手面
14 螺栓系统
15 铝质结构件
16 拉弧式螺柱焊连接部
L 纵轴线
L1,L2 长度

Claims (10)

1.一种螺栓，其用于将部件紧固在车身上或者将电气或者电子部件接地连接在车身上，所述螺栓包括头段(3)和脚段(2)，该头段具有外螺纹(8)并且由钢材构成，其特征在于：
脚段(2)由铝合金构成，并且通过摩擦焊接连接部(4)与头段(3)材料锁合地连接；并且
螺栓(1)构造为用于拉弧式螺柱焊的焊接螺栓，为此，螺栓在其限定脚段(2)的端侧(5)上具有引弧尖部(6)。
2.如权利要求1所述的螺栓，其特征在于：接地螺栓(1)在钢材侧和在铝材侧分别具有用于被工具接合的扳手面(12、13)。
3.如前述权利要求之任一项所述的螺栓，其特征在于：脚段(2)在与端面(5)邻接的部段(7)中构造为圆柱形的。
4.如前述权利要求之任一项所述的螺栓，其特征在于：头段(3)还具有相对于外螺纹(8)向外凸出的接触法兰(10)，该接触法兰具有接触面(9)，套装在外螺纹(8)上的接地接头能够通过旋拧螺母而夹紧在该接触面上，该接触面(9)至少局部设置有压花(11)。
5.如前述权利要求之任一项所述的螺栓，其特征在于：螺栓(1)的头段(3)通过钢质螺栓构成，该钢质螺栓以其背离外螺纹(8)的端侧与具有六角形外轮廓的铝型材部段摩擦焊接在一起。
6.如前述权利要求之任一项所述的螺栓，其特征在于：脚段由6000系列铝合金构成。
7.一种螺栓系统，其用于将部件紧固在车身上或者将电气或者电子部件接地连接在车身上，该螺栓系统包括螺栓(1)，该螺栓具有头段(3)和脚段(2)，该头段具有外螺纹(8)并且由钢材构成，该脚段由铝合金构成并且通过摩擦焊接连接部(4)与头段(3)材料锁合地连接，并且该脚段在脚段(2)的端侧(5)上借助拉弧式螺柱焊与铝质结构件(15)焊接在一起。
8.如权利要求7所述的螺栓系统，其特征在于：所述螺栓是如权利要求1至6之任一项所述的螺栓(1)。
9.一种用于制造螺栓系统的方法，所述螺栓系统用于将部件紧固在车身上或者用于将电气或者电子部件接地连接在车身上，在该方法中，将如权利要求1至6之任一项所述的螺栓(1)在其端侧(5)上与铝质结构件(15)焊接在一起。
10.如权利要求9所述的方法，其中，借助拉弧式螺柱焊，将螺栓与铝质结构件(15)焊接在一起。
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