DE102007028164A1

DE102007028164A1 - Anordnung in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007028164A1
Application number: DE102007028164A
Authority: DE
Inventors: David Grzesiak; Jörn Weber
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2008-12-24

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung in einem Kraftfahrzeug mit einer Tragstruktur, insbesondere mit einem Cockpit-Querträger, aus Magnesium oder aus einer Magnesiumlegierung, einer in die Tragstruktur eingeschraubten selbstprägenden/selbstfurchenden Schraube zur elektrischen Masseanbindung einer elektrischen Komponente. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die selbstprägende/selbstfurchende Schraube als Massebolzen ausgebildet ist, der in einem der Tragstruktur abgewandten Endbereich eine Aufnahme für zumindest einen Kabelschuh aufweist, welcher mittels einer Mutter, insbesondere mittels einer Hutmutter, am Massebolzen fixierbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung in einem Kraftfahrzeug mit einer Tragstruktur aus Magnesium oder aus einer Magnesiumlegierung und einer in die Tragstruktur eingeschraubten, selbstprägenden/selbstfurchenden Schraube zur elektrischen Masseanbindung einer elektrischen Komponente gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Üblicherweise weist eine Fahrzeugtragstruktur im Bereich eines Cockpits einen Querträger auf, der unter anderem für die Steifigkeit des Cockpits, zur Befestigung diverser Elemente und für die Fixierung des Cockpits im Fahrzeug verwendet wird. Eine weitere Aufgabe des Cockpit-Querträgers ist die Masseanbindung der elektrischen Komponenten im Cockpit, wobei der Cockpit-Querträger elektrisch leitend mit der Karosserie verbunden ist. Generell kann der Cockpit-Querträger aus unterschiedlichen, in der Regel metallischen Werkstoffen, insbesondere aus Stahl oder Aluminium hergestellt sein. Bei Ausführungen aus Stahl und Aluminium ist es bekannt, sogenannte „Massebolzen" auf dem Cockpit-Querträger aufzuschweißen. Auf die Massebolzen werden die Massekabel der elektrischen Komponenten über einen Kabelschuh angeschlossen, der beispielsweise mittels einer Hutmutter auf dem Massebolzen fixiert wird. Die Massebolzen sind dabei üblicherweise aus demselben Material hergestellt wie der Cockpit-Querträger, da insbesondere ein Schweißen unterschiedlicher Metalle technisch aufwändig und teuer ist.
Bei anderen Querträgern, beispielsweise bei Magnesium-Querträgern, ist es Stand der Technik, die Masseanbindung der elektrischen Komponenten über einen Kabelschuh zu realisieren, der zusammen mit einer selbstprägenden/selbstfurchenden Schraube aus Stahl am Querträger angeschraubt wird. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass selbstprägende/selbstfurchende Schrauben nur begrenzt gelöst und wieder angezogen werden können. Darüber hinaus ist es aufwändiger, den Kabelschuh mit einer Schraube direkt an den Querträger zu schrauben, da er so zunächst lose auf dem Querträger aufliegt und nicht vorfixiert ist. Insbesondere die Vorfixierung und ein einfaches Handling ist jedoch eine wichtige Anforderung in der Produktionslinie.
Aus der DE 10 2005 024 383 B3 ist eine Anordnung zur elektrischen Anbindung einer Magnesiumstruktur an ein Massepotential eines Kraftfahrzeugs bekannt. Hierbei erfolgt die Anbindung über eine selbstprägende/selbstfurchende Schraube.
Aus der DE 101 36 361 A1 ist eine Anschlussvorrichtung zur elektrischen Kontaktierung einer Masseleitung mit einem Massepotential bekannt. Die Anschlussvorrichtung weist dabei ein unteres und ein oberes Klemmteil auf, die zum Aufstecken auf einen Masseanschlussbolzen eine Ausnehmung aufweisen. Zwischen den beiden Klemmteilen ist ein flächiger Klemmraum für eine Folienleitung gebildet, so dass diese an die Masse des Kraftfahrzeugs angeschlossen werden kann.
Aus der DE 198 23 008 A1 ist ein elektrisches Verbindungselement bekannt, welches einen Grundkörper aus einem Nichtedelmetall aufweist und welches in ein Bauteil einsetzbar ist, das zumindest in seinem mit dem Verbindungselements in Kontakt stehend Kontaktbereich aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung gefertigt ist. Hierbei ist das Verbindungselement zumindest in seinem, mit dem Bauteil aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung in Kontakt stehenden Bereich mit Zinn oder einer Zinnlegierung beschichtet, welche das Auftreten einer Kontaktkorrosion eliminieren oder zumindest weitgehend reduzieren soll.
Schließlich sind aus der DE 10 2005 029 016 A1 und der DE 103 42 961 A1 Trägeranordnungen für ein Kraftfahrzeug bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine gattungsgemäße Anordnung eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere ein einfaches mehrmaliges Lösen bzw. Fixieren eines Massekabels an der aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung ausgebildeten Tragstruktur ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine zur elektrischen Masseanbindung einer elektrischen Komponente an eine Tragstruktur in einem Kraftfahrzeug vorgesehene, selbstprägende/selbstfurchende Schraube als Massebolzen auszubilden, an welchem eine lös- bzw. fixierbare Mutter vorgesehen ist, mit welcher ein Kabelschuh eines elektrischen Massekabels festlegbar ist, so dass der Massebolzen einmal über sein selbstprägendes/selbstfurchendes Gewinde in die aus Magnesium oder aus einer Magnesiumlegierung bestehende Tragstruktur eingeschraubt werden kann und anschließend ein nahezu beliebig häufiges Lösen bzw. Verbinden von Massekabeln mit bzw. vom Massebolzen möglich ist. Dazu weist die als Massebolzen ausgebildete selbstprägende/selbstfurchende Schraube in einem der Tragstruktur abgewandten Endbereich eine Aufnahme für zumindest einen Kabelschuh auf. Über die Mutter, welche beispielsweise als Hutmutter ausgebildet ist, kann somit der Kabelschuh fest an der Aufnahme des Massebolzens fixiert werden. Wie erwähnt, erlaubt die erfindungsgemäße Lösung ein mehrfaches Lösen der Verbindung zwischen Kabelschuh und Massebolzen, da dafür nur die Mutter vom Massebolzen gelöst werden muss und nicht der gesamte Massebolzen von der Tragstruktur.
Zweckmäßig ist der Massebolzen aus einem Metall hergestellt, welches in der elektrochemischen Spannungsreihe benachbart zu Magnesium angeordnet ist. Dies begünstigt ein Kontaktkorrosionsverhalten, da eine Potentialdifferenz bei eng benachbart zueinander auf der elektrochemischen Spannungsreihe angeordneten Metalle geringer ist als bei weiter auseinander liegenden. Da der Massebolzen über ein selbstprägendes/selbstfurchendes Gewinde in die aus Magnesium bzw. aus einer Magnesiumlegierung hergestellte Tragstruktur eingedreht wird, ist es besonders wichtig, die Kontaktkorrosionsneigung zwischen dem Massebolzen einerseits und der Tragstruktur andererseits so gering wie möglich zu halten, um eine dauerhafte Befestigung des Massebolzens an der Tragstruktur gewährleisten zu können.
Zweckmäßig ist zwischen der Aufnahme und dem selbstprägenden/selbstfurchenden Gewinde des Massebolzens ein Flansch, insbesondere ein Außensechskant, zum Eindrehen des Massebolzens in die Tragstruktur vorgesehen. Der Flansch hat dabei die Aufgabe, die Aufnahme von dem selbstprägenden/selbstfurchenden Gewinde zu trennen und als Anlage für einen in der Aufnahme fixierbaren Kabelschuh zu dienen und ermöglicht darüber hinaus, insbesondere bei einer Ausbildung als Außensechskant, ein leichtes und zuverlässigen Eindrehen des Massebolzen in die Tragstruktur. Selbstverständlich kann der Flansch auch eine andere, für ein Eindrehwerkzeuge griffige Außenkontur aufweisen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist zumindest zwischen dem Flansch des Massebolzens und der Oberfläche der Tragstruktur eine Dichtung vorgesehen. Diese Dichtung verhindert einerseits einen direkten Kontakt des Flansches des Massebolzens mit der Oberfläche der Tragstruktur und verhindert andererseits ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Spalt zwischen Flansch und Tragstruktur, wodurch insgesamt der Korrosionsschutz verbessert werden kann.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine erfindungsgemäße Anordnung,
2 eine Darstellung wie in 1, jedoch mit einer Dichtung zwischen dem Massebolzen und der Tragstruktur,
3 eine Explosionsdarstellung eines Massebolzens mit einem Kabelschuh und einer zugehörigen Mutter.
Entsprechend 1 weist eine Anordnung 1 in einem Kraftfahrzeug eine aus Magnesium oder aus einer Magnesiumlegierung ausgebildete Tragstruktur 2 sowie eine in diese Tragstruktur 2 eingeschraubte, selbstprägende/selbstfurchende Schraube 3 zur elektrischen Masseanbindung einer nicht gezeigten elektrischen oder elektronischen Komponente auf. Die Tragstruktur 2 kann dabei beispielsweise als Cockpit-Querträger ausgebildet sein. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Schraube 3 als Massebolzen ausgebildet ist, welcher in einem der Tragstruktur 2 abgewandten Endbereich 4 eine Aufnahme 5 für zumindest einen Kabelschuh 6 aufweist (vgl. 3). Dieser Kabelschuh 6 kann mittels einer Mutter 7, insbesondere mittels einer gemäß den 1 und 2 dargestellten Hutmutter, am Massebolzen fixiert werden.
Die Mutter 7 kann dabei über ein im Endbereich 4 der Schraube 3 angeordnetes metrisches Gewinde mit der Schraube 3 verbunden werden. Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass die Schraube 3 ein selbstprägendes/selbstfurchendes Gewinde 8 aufweist, über welches sie in ein vorgebohrtes/vorgegossenes Loch der Tragstruktur 2 eingeschraubt werden kann. Durch das selbstprägende/selbstfurchende Gewinde 8 ist die Schraube 3 fest mit der Tragstruktur 2 verbunden. Soll nun der Kabelschuh 6, beispielsweise aufgrund von Wartungszwecken der elektronischen Komponente von der Schraube 3 entfernt werden, so muss lediglich die Mutter 7 abgedreht und der Kabelschuh 6 vom Endbereich 4 der Schraube 3 abgezogen werden (vgl. 3). In ähnlicher Weise erfolgt auch ein Befestigen eines oder mehrere weiterer Kabelschuhe 6 an der Schraube 3. Selbst ein mehrfaches Lösen der Verbindung zwischen Kabelschuh 6 und Massebolzen ist dadurch problemlos möglich, da zum Lösen bzw. zum anschließenden wieder fixieren nur die Mutter 7 vom Massebolzen bzw. von der Schraube 3 gelöst werden muss und nicht der Massebolzen selbst von der Tragstruktur 2. Zum Lösen bzw. Festziehen der Mutter 7 kann diese eine entsprechende Angriffskontur, beispielsweise einen Außensechskant, aufweisen.
Vorzugsweise ist der Massebolzen aus einem Metall hergestellt, das in der elektrochemischen Spannungsreihe benachbart zu dem Werkstoff der Tragstruktur 2, also benachbart zu Magnesium, angeordnet ist. Dies bewirkt eine geringe Potentialdifferenz zwischen der Schraube 3 bzw. dem Massebolzen einerseits und der Tragstruktur 2 andererseits, wodurch das Korrosionsverhalten begünstigt werden kann. Beispielsweise ist denkbar, dass der Massebolzen aus Stahl, aus Aluminium, aus Magnesium oder aus einer Legierung hiervon hergestellt ist.
Zwischen der Aufnahme 5 und dem selbstprägenden/selbstfurchenden Gewinde 8 des Massebolzens ist ein Flansch 9, welcher insbesondere als Außensechskant ausgebildet sein kann, vorgesehen, über den der Massebolzen, respektive die Schraube 3, in die Tragstruktur 2 einschraubbar ist.
Gemäß der 1 liegt dabei der Massebolzen mit seinem Flansch 9 direkt an einer Oberfläche 10 der Tragstruktur 2 an, während gemäß 2 in diesem Bereich, also zwischen dem Flansch 9 und der Oberfläche 10 der Tragstruktur 2 eine Dichtung 11 vorgesehen ist. Die Dichtung 11 kann beispielsweise als Ringdichtung ausgebildet sein, wie sie im linken Bereich des Flansches 9 gemäß der 2 gezeichnet ist oder aber als abgewinkelte Dichtung, welche sich zwischen dem Flansch 9 des Massebolzens und der Oberfläche 10 der Tragstruktur 2 und im Bereich des selbstprägenden/selbstfurchenden Gewindes 8 in die Tragstruktur 2 hinein erstreckt, wie dies im rechten Teil des Flansches 9 der Schraube 3 in 2 gezeigt ist. Durch die Dichtung 11 kann insbesondere ein Eindringen von Feuchtigkeit zwischen den Flansch 9 der Schraube 3 einerseits und die Tragstruktur 2 anderseits verhindert werden, wodurch eine Neigung zur Spaltkorrosion reduziert werden kann.
Die Erfindung zeigt somit erstmals einen Weg auf, eine mehrmals lösbare bzw. wieder fixierbare Befestigung eines Kabels 12, insbesondere eines Massekabels, über einen Kabelschuh 6 an einem Massebolzen zu realisieren, wobei der Massebolzen mit einem selbstprägenden/selbstfurchenden Gewinde 8 ausgestattet und über dieses in die Tragstruktur 2, insbesondere in einen Cockpit-Querträger, eingeschraubt ist. Der Massebolzen bleibt somit immer mit der aus Magnesium bzw. aus einer Magnesiumlegierung hergestellten Tragstruktur 2 verbunden, während das Lösen bzw. Fixieren des Kabelschuhs 6 ausschließlich über die Mutter 7 erfolgt. Durch diese Bauweise ist auch eine Vorfixierung des Kabelschuhs 6 auf dem Massebolzen möglich, was zusammen mit einer einfachen Händelbarkeit heutzutage oftmals eine wichtige Anforderung in einer Produktionslinie ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005024383 B3 [0004]
- DE 10136361 A1 [0005]
- DE 19823008 A1 [0006]
- DE 102005029016 A1 [0007]
- DE 10342961 A1 [0007]

Claims

Anordnung (1) in einem Kraftfahrzeug mit – einer Tragstruktur (2), insbesondere mit einem Cockpit-Querträger, aus Magnesium oder aus einer Magnesiumlegierung, – einer in die Tragstruktur (2) eingeschraubten selbstprägenden/selbstfurchenden Schraube (3) zur elektrischen Masseanbindung einer elektrischen Komponente, dadurch gekennzeichnet, dass die selbstprägende/selbstfurchende Schraube (3) als Massebolzen ausgebildet ist, der in einem der Tragstruktur (2) abgewandten Endbereich (4) eine Aufnahme (5) für zumindest einen Kabelschuh (6) aufweist, welcher mittels einer Mutter (7), insbesondere mittels einer Hutmutter, am Massebolzen fixierbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Massebolzen aus einem Metall hergestellt ist, das in der elektrochemischen Spannungsreihe benachbart zu Magnesium angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Massebolzen aus Stahl, Aluminium, Magnesium oder einer Legierung davon hergestellt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Massebolzen an seiner Aufnahme (5) ein metrisches Gewinde zur Befestigung der Mutter (7) aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Aufnahme (5) und dem selbstprägenden/selbstfurchenden Gewinde (8) des Massebolzens ein Flansch (9), insbesondere ein Außensechskant, zum Eindrehen des Massebolzens in die Tragstruktur (2) vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Massebolzen mit seinem Flansch (9) direkt an einer Oberfläche (10) der Tragstruktur (2) anliegt.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen dem Flansch (9) des Massebolzens und der Oberfläche (10) der Tragstruktur (2) eine Dichtung (11) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zwischen dem Flansch (9) des Massebolzens und der Oberfläche (10) der Tragstruktur (2) angeordnete Dichtung (11) im Bereich des selbstprägenden/selbstfurchenden Gewindes (8) des Massebolzens in die Tragstruktur (2) hinein erstreckt.
Kraftfahrzeug mit einer Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.