DE102004034496A1

DE102004034496A1 - Als Massekontakt ausgebildete Reibschweißmutter

Info

Publication number: DE102004034496A1
Application number: DE200410034496
Authority: DE
Inventors: Dieter Mauer
Original assignee: Ejot GmbH and Co KG
Current assignee: Ejot GmbH and Co KG
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2006-02-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine als Massekontakt ausgebildete Reibschweißmutter, wobei ihre eine Seite als Schweißseite einen konzentrischen Ringwulst für den Reibschweißvorgang und ihre andere Seite als Kontaktseite für die elektrische Kontaktierung eines elektrischen Leiters derart gestaltet ist, dass die Kontaktseite einen gegenüber dem Mutterkörper konzentrischen Vorsprung aufweist, dessen Stirnseite die Kontaktfläche bildet und dessen runder Außenrand vom Kopf einer vormontierten Schraube überragt und abgedichtet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine als Massekontakt ausgebildete Reibschweißmutter.

Bei dem Massekontakt, wie er insbesondere für Kraftfahrzeuge verwendet wird, handelt es sich um ein Bauteil, das hinsichtlich seiner Kontaktgabe so zu gestalten ist, dass diese sowohl während des Herstellungsprozesse der betreffenden Baugruppe, als auch während der späteren Benutzung eine störungsfreie Kontaktgabe gewährleistet. Beim Herstellungsprozess werden Lackschichten aufgebracht, die, falls sie mit der Kontaktstelle des Massekontaktes in Berührung kommen, nachträglich beseitigt werden müssten, um bei der weiteren Herstellung des betreffenden Produkts die sichere Kontaktgabe zu gewährleisten. Im Falle der Gestaltung des Massekontaktes als Schweißbolzen hat man zu diesem Zweck bereits vorgeschlagen, auf einen als Massekontakt dienenden Schweißbolzen eine Abdeckkappe aufzubringen, die dann nach erfolgter Lackierung vom Schweißbolzen entfernt werden muss, damit der Schaft des Schweißbolzen frei von der Lackschicht ist und zur Anbringung eines elektrischen Leiters verwendbar ist (siehe DE 198 20 046 A1 ).

Die Erfindung bezieht sich demgegenüber, wie eingangs dargelegt, auf eine Reibschweißmutter, die den Massekontakt bildet, die in vorteilhafter Weise durch Reibschweißen zu befestigen und die so zu gestalten ist, dass ihre Kontaktseite bis zur Anbringung eines elektrischen Leiters und auch bei der späteren Benutzung stets von irgendwelchen Verschmutzungen, Abdeckungen und dergleichen freigehalten wird, die die Kontaktgabe beeinträchtigen würden. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, dass ihre eine Seite als Schweißseite einen konzentrischen Ringwulst für den Reibschweißvorgang und ihre andere Seite als Kontaktseite für die elektrische Kontaktierung eines elektrischen Leiters derart gestaltet ist, dass die Kontaktseite einen gegenüber dem Mutterkörper konzentrischen Vorsprung aufweist, dessen Stirnseite die Kontaktfläche bildet und dessen runder Außenrand vom Kopf einer vormontierten Schraube überragt und abgedichtet ist.

Für das Anbringen und Reibschweißen der Reibschweißmutter besitzt diese den konzentrischen Ringwulst, der beim Reibschweißen eine konzentrische Berührungslinie gegenüber dem betreffenden Bauteil entstehen lässt, was zu einer Selbstzentrierung bei der Rotation der Reibschweißmutter unter Presskraft führt. Bei dieser Art des Reibschweißens ergibt sich eine porenfreie Schweißstelle, so dass für die Leitung eines elektrischen Stromes kein Leistungsverlust entstehen kann.

Der die spätere Kontaktstelle bildende konzentrische Vorsprung ist zunächst während der Anbringung der Reibschweißmutter durch Reibschweißen von dem Kopf der vormontierten Schraube abgedeckt, der gleichzeitig aufgrund seines Andrucks gegen den Vorsprung für eine Abdichtung der Kontaktseite sorgt, so dass diese ständig frei von Verschmutzungen und Korrosion bleibt, bis die Reibschweißmutter endgültig angebracht ist, die vormontierte Schraube abgeschraubt und mit ihr ein elektrischer Leiter an der Reibschweißmutter festgeschraubt ist. Die vormontierte Schraube dient dabei also einerseits zur Abdeckung und Sauberhaltung der empfindlichen Kontaktseite der Reibschweißmutter während der Anbringung der Reibschweißmutter und einem späteren Lackierprozess als auch während der Befestigung eines elektrischen Leiters an der Kontaktseite der Reibschweißmutter, so dass die Kontaktseite der Reibschweißmutter stets gegen Verschmutzung und Korrosion geschützt und eine sichere Kontaktgabe gewährleistet ist.

Zweckmäßig gestaltet man den konzentrischen Vorgang so, dass der Durchmesser seines Außenrandes kleiner ist als der kleinste Durchmesser der Unterseite des Schraubenkopfes. In diesem Falle überragt der Schraubenkopf mit Sicherheit den Vorsprung, so dass dessen gesamte Fläche ständig gegen Verschmutzung gesichert ist.

Um eine besonders gute Kontaktgabe bei gleichzeitiger Sicherung der Schraube und Abdichtung des Bereichs der Kontaktstelle zu gewährleisten, gestaltet man die Stirnseite des Vorsprungs zweckmäßig so, dass dieser einen flachkonkaven Konus aufweist, dessen runder Außenrand bei Andrücken des Schraubenkopfes einen linienhaften Kontaktbereich erhöhten Kontaktdrucks bildet. Aufgrund dieser Gestaltung wird ein elektrischer Leiter, insbesondere ein Kabelschuh, besonders fest im Bereich des runden Außenrandes des Vorsprunges gegen diesen gedrückt, was eine sichere Kontaktgabe gewährleistet. Dabei entsteht nämlich ein linienhafter Kontaktbereich, der sich durch einen erhöhten Kontaktdruck auszeichnet. Der flachkonkave Konus als Aufnahme des elektrischen Leiters sorgt weiterhin dafür, dass die hergestellte Verbindung einer Selbsthemmung unterliegt, da der flachkonische Bereich den Leiter gewissermaßen in seinen inneren Bereich hineinzieht und damit eine Hemmung gegen Selbstlösung bietet. Weiterhin ergibt sich dabei der vorteilhafte Effekt, dass durch den besonders hohen Druck am Außenrand des Vorsprungs sich eine besonders starke Abdichtung nach innen hin ausbildet, durch die die Kontaktstelle gegen Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet und somit vor Korrosion besonders geschützt wird.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Reibschweißmutter ergibt sich dadurch, dass der Ringwulst im Bereich seiner größten Höhe eine konzentrische Berührungslinie gegenüber dem Bauteil aufweist und Bestandteil eines Flansches ist, der sowohl den Ringwulst als auch außerhalb des Ringwulstes eine konzentrische Rille mit einer äußeren Wandung zur Abweisung von beim Reibschweißen entstehenden Abriebs sowie eine zentrale Vertiefung zur Aufnahme des Abriebs aufweist, wobei der Flansch mit seiner dem Ringwulst abgewandten Seite eine Gegenfläche für die Presskraft gegen das Bauteil und mit seiner Außenfläche einen Mitnehmer für die Rotationskraft bildet.

Aufgrund dieser Gestaltung des Ringsvorsprungs mit einer konzentrischen Berührungslinie ergibt sich bei der Rotation und dem Andrücken des Befestigungselementes an ein flächiges Bauteil sofort eine der Berührungslinie folgende Eindrucklinie in dem Bauteil, die sich mit fortschreitendem Reibschweißvorgang vertieft und damit automatisch zur Selbstzentrierung des Befestigungselementes bei dem Reibschweißvorgang führt. Dabei sorgt die den Ringwulst umgebende konzentrische Rille mit ihrer äußeren Wandung und der zentralen Vertiefung für die Abweisung bzw. Aufnahme von beim Reibschweißen entstehenden Abriebs, insbesondere Schmelzreste und Schmutzpartikel, die damit automatisch von dem eigentlichen Bereich des Reibschweißens weggeführt werden und damit den Reibschweißvorgang nicht stören können. Durch die Integration des Ringwulstes in den Flansch kann dieser vorteilhaft eine Mehrzahl von Aufgaben übernehmen, nämlich zusätzlich die Übertragung der Rotations- und der Presskraft, was eine entsprechend konzentrierte Gestaltung des erfindungsgemäßen Befestigungselementes ermöglicht. Der Flansch ist in der Lage, die notwendigen Andruckkräfte aufzunehmen, die beim Reibschweißen wirken müssen und von dem rotierenden Befestigungselement in die Reibschweißzone an den Bauteil übertragen werden. Der Flansch wird gleichzeitig als Mitnehmer ausgenutzt, insbesondere wenn er als Sechskant ausgebildet ist, was für das Mitnehmen des Befestigungselements durch ein rotierendes Futter eines entsprechenden Werkzeugs von Vorteil ist. Dabei bildet der Flansch mit seiner dem Ringwulst abgewandten Seite eine Gegenfläche für das Futter einer Reibschweißvorrichtung, das, wie vorstehend dargelegt, eine auf den Flansch ausgeübte Presskraft auf die Schweißstelle überträgt.

Vorteilhaft lässt sich der Ringwulst im Querschnitt ballig ausbilden. Aufgrund dieser Gestaltung ergibt sich bei der Berührung des Ringwulstes mit dem Bauteil eine konzentrische schmale Berührungslinie, die automatisch zu der vorstehend erwähnten Zentrierung des Befestigungselementes beim Reibschweißen entsteht. Die ballige Ausbildung wirkt dabei auch kompensierend bezüglich eines nicht exakt rechtwinklig erfolgenden Aufsetzens des Befestigungselementes auf ein Bauteil.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 die Reibschweißmutter verschweißt mit einem Blech und mit vormontierter Schraube;
2 die Reibschweißmutter allein;
3 die Reibschweißmutter mit angeschraubtem Kabelschuh;
4 die Reibschweißmutter in anderer Ausführung;
5 die Reibschweißmutter angeschweißt an ein Blechteil.
1 zeigt die Reibschweißmutter 1 (siehe auch 2) verschweißt mit dem Blechteil 8. Beim Reibschweißvorgang wird in bekannter Weise die Reibschweißmutter 1 gegen das Blechteil 8 gedrückt, wobei sich der konzentrische Ringwulst 3 gegen die betreffende Oberfläche des Blechteils 8 drückt, durch Erhitzung verflüssigt wird und schließlich sich mit dem Blechteil 8 verschweißt. Die Reibschweißmutter 1 ist mit der vormontierten Schraube 9 versehen, deren Schraubenkopf 10 gegen den aus 2 ersichtlichen Außenrand 11 des Konus 6 drückt und an dieser Stelle wegen der schmalen, linienhaften Berührung eine besondere Abdichtung bildet, so dass ein bei angeschweißter Reibschweißmutter 1 gegebenenfalls anzubringender Überzug, z.B. eine Lackschicht, nicht in den Bereich des als Kontaktstelle dienenden Konus 6 dringen kann.
Die in der 2 dargestellte Reibschweißmutter 1 weist den Mutterkörper 2 auf, dessen eine Seite als Schweißseite mit dem konzentrischen Ringwulst 3 versehen ist. Die andere Seite der Reibschweißmutter 1 bildet die Kontaktseite, die hierfür den konzentrischen Vorsprung 4 aufweist, der aus dem Mutterkörper 2 herausgeprägt ist. Der runde Außenrand des Vorsprungs 4 besitzt einen solchen Durchmes ser, dass er von dem Kopf 10 der vormontierten Schraube 9 überragt wird. Der Vorsprung 4 besitzt auf seiner Stirnseite den flachkonkaven Konus 6, der für eine besonders gute Kontaktgabe und Abdichtung bei einem angeschraubten elektrischen Leiter sorgt. Der Konus 6 bildet die Kontaktstelle für einen anzuschraubenden Leiter (siehe 3). Die Reibschweißmutter 1 weist außerdem das Durchgangsloch 7 mit Innengewinde auf, weiterhin ist die Außenfläche des Mutterkörpers 2 als Sechskant ausgebildet, so dass die Reibschweißmutter 1 für den Reibschweißvorgang von einem entsprechenden Werkzeug sicher erfasst und gegen ein anzuschweißendes Bauteil angedrückt werden kann.
In der 3 ist die Reibschweißmutter 1, verschweißt mit dem Blechteil 8, wie in 1 dargestellt, gezeigt, wobei durch die in der Phase gemäß 2 noch vormontierte Schraube 9 jetzt dazu dient, einen Kabelschuh 12 an der Reibschweißmutter 1 anzuschrauben, wobei der Kabelschuh 12 gegen den Konus 6 und dabei insbesondere gegen dessen Rand 11 gedrückt wird, womit sich ein besonders sicherer Kontakt und eine sichere Abdichtung ergeben, da sich bei diesem Andrücken das Material des Kabelschuhs 12 zumindest teilweise in den Konus 6 hineindrückt und sich damit in diesen gegen Verdrehung zusätzlich besonders sichert.
In der 4 ist eine Reibschweißmutter 15 dargestellt, die auf ihrer einen Seite den im Schnitt gezeichneten Ringwulst 3 aufweist. Die Mutter 15 wird zum Reibschweißen in ein entsprechend gestaltetes Futter einer bekannten Reibschweißvorrichtung eingespannt. Beim Reibschweißen wird von dem nicht dargestellten Futter auf die rückwärtige Fläche der Mutter 15 gedrückt, womit dann der Ringwulst 16 gegen ein in der 4 nicht dargestelltes flächiges Bauteil mit der erforderlichen Presskraft gedrückt wird. Ein solches flächiges Bauteil 8 ist in 1 dargestellt. Beim Andrücken der Mutter 15 gegen ein Bauteil berührt der Ringwulst 16 mit dem Bereich seiner größten Höhe das Bauteil. Dabei bildet sich eine sehr schmale konzentrische Berührungslinie 17 aus, die dafür sorgt, dass sich beim Anpressen und bei der Rotation der Mutter 15 automatisch eine Selbstzent rierung der Rotationsbewegung ergibt. Neben dem Ringwulst 16 ist die Rille 18 vorgesehen. Zwischen dem Ringwulst 16 und dem Durchgangsloch 19 ist noch die innere Rille 20 vorgesehen, von der aus irgendwelcher Abrieb vom Durchgangsloch 19 weg abgeleitet werden.
In der 5 ist die Mutter 15 gemäß 4 dargestellt, und zwar angeschweißt an das flächige Bauteil 26, das hier durch ein dünnes Blech gebildet ist. Wie ersichtlich, ist ein Teil des ballig ausgebildeten Ringwulstes 16 in das Material des Bauteils 26 eingedrungen und hat sich in den Bereich 27 mit dem Material des Bauteils 26 verschweißt.

Claims

Als Massekontakt ausgebildete Reibschweißmutter (1), dadurch gekennzeichnet, dass ihre eine Seite als Schweißseite einen konzentrischen Ringwulst (3) für den Reibschweißvorgang und ihre andere Seite als Kontaktseite für die elektrische Kontaktierung eines elektrischen Leiters derart gestaltet ist, dass die Kontaktseite einen gegenüber dem Mutterkörper (2) konzentrischen Vorsprung (4) aufweist, dessen Stirnseite die Kontaktfläche bildet und dessen runder Außenrand vom Kopf (10) einer vormontierten Schraube (9) überragt und abgedichtet ist.
Reibschweißmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Außenrandes des Vorsprungs (4) kleiner ist als der kleinste Durchmesser des Kopfes (10) der Schraube (9).
Reibschweißmutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite des Vorsprungs als flachkonkaver Konus (6) gestaltet ist, dessen runder Außenrand (11) bei Andrücken des Schraubenkopfes (10) einen linienhaften Kontaktbereich erhöhten Kontaktdrucks und Abdichtung bildet.
Reibschweißmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringwulst (16) im Bereich seiner größten Höhe (17) eine konzentrische Berührungslinie gegenüber dem Bauteil (26) aufweist und Bestandteil eines Flansches ist, der sowohl den Ringwulst (16) als auch außerhalb des Ringwulstes (16) eine konzentrische Rille (18) mit einer äußeren Wandung (25) zur Abweisung von beim Reibschweißen entstehenden Abriebs sowie eine zentrale Vertiefung (20) zur Aufnahme des Abriebs aufweist, wobei der Flansch mit seiner dem Ringwulst (16) abgewandten Seite eine Gegenfläche für die Presskraft gegen das Bauteil (26) und mit seiner Außenfläche einen Mitnehmer (2) für die Rotationskraft bildet.
Reibschweißmutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringwulst (16) im Querschnitt ballig ausgebildet ist.
Reibschweißmutter nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer als Sechskant ausgebildet ist.