DE102009004937A1

DE102009004937A1 - Kontaktanordnung und Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung an und/oder in einer Fahrzeugkarosserie aus Aluminium

Info

Publication number: DE102009004937A1
Application number: DE200910004937
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr. Mäckel; Thomas Dr.-Ing. Schulz
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2009-08-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung an und/oder in einer Fahrzeugkarosserie (1) aus Aluminium mit einem Massebolzen (2). Erfindungsgemäß ist der Massebolzen (2) auf einem Kontaktpunkt an der Fahrzeugkarosserie (1) mittels einer kraft- und stoffschlüssigen Reibschweißverbindung (4) befestigt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung an und/oder in einer Fahrzeugkarosserie aus Aluminium.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung an und/oder in einer Fahrzeugkarosserie aus Aluminium gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung an und/oder in einer Fahrzeugkarosserie aus Aluminium gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
Im Karosseriebau von Fahrzeugen werden heute immer mehr verschiedene Metallwerkstoffe eingesetzt. So kommen unterschiedliche Eisen- bzw. Stahllegierungen als auch unterschiedliche Aluminiumlegierungen zum Einsatz. Die Verbindungstechniken dieser Werkstoffe unterscheiden sich hierbei zum Teil erheblich. Ein Schweißverfahren, das mit einer Eisenlegierung funktioniert, ist für eine Aluminiumlegierung in der Regel nicht geeignet. Das führt mit den bekannten Kontaktierungsmethoden für Massebolzen zu dem unerwünschten Zustand, dass beim Setzen des Massekontakts auf Eisen oder auf Aluminium unterschiedliche Verbindungstechniken eingesetzt werden müssen. Da im Kraftfahrzeug viele Massekontakte zu setzen sind, wird in der Fertigung das Vorhalten der jeweils passenden Verbindungstechnik mit den jeweils passenden Werkzeugen aufwändig.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2006 013 919 A1 ist eine Massestelle für Karosseriebauteile insbesondere aus Aluminiumwerkstoffen bekannt. Der Massebolzen wird mittels eines mit metallischen Partikeln versehenen, elektrisch leitfähigem Klebstoff auf dem Karosseriebauteil befestigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Kontaktanordnung und ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.
Hinsichtlich der Kontaktanordnung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 8 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung an und/oder in einer Fahrzeugkarosserie aus Aluminium mit einem Massebolzen ist der Massebolzen mittels einer Schweißverbindung auf einem Kontaktpunkt an der Fahrzeugkarosserie befestigt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung an und/oder in einer Fahrzeugkarosserie aus Aluminium mit einem Massebolzen der Massebolzen aus einem metallischen, elektrisch gut leitendem und schwer oxidierbaren Werkstoff mittels einer Schweißverbindung an der Fahrzeugkarosserie befestigt wird.
Zweckmäßigerweise ist mit der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung eine sichere und schnelle Verbindung zwischen der Fahrzeugkarosserie aus Aluminium und dem Massebolzen realisiert.
Vorteilhafterweise lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren sehr gut automatisieren und in einer Fließbandfertigung integrieren, da eine hohe mechanische Festigkeit der Verbindung zwischen Fahrzeugkarosserie aus Aluminium und dem Massebolzen bereits kurz nach einem Schweißvorgang vorhanden ist.
Aus der hohen mechanischen Festigkeit der Verbindung resultiert eine mechanische Stabilität, welche einen Schraubprozess zur Kontaktierung des Massebolzens vereinfacht.
Die verwendeten Schweißverfahren sind vorteilhafterweise herkömmliche, bekannte Technologien und dadurch sehr prozesssicher, da die Prozessparameter gut kontrollierbar sind.
Besonders bevorzugt lassen sich die Massebolzen mit den verschiedensten Geometrien versehen, beispielsweise mit Steckkontaktanschluß, Außen- oder Innengewinde.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Kontaktanordnung an einer Fahrzeugkarosserie aus Aluminium mittels eines metallischen Gewindebolzens, und
2 schematisch eine erfindungsgemäße Kontaktanordnung an einer Fahrzeugkarosserie aus Aluminium mittels eines metallischen Steckkontaktanschlusses.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt einen Bereich einer Fahrzeugkarosserie 1 aus Aluminium, in dem eine erfindungsgemäße Kontaktanordnung vorgesehen ist. Die Kontaktanordnung umfasst zumindest einen Massebolzen 2, welcher beispielsweise aus einem Gewindebolzen mit einem Außengewinde gebildet ist. Der Massebolzen 2 umfasst einen Fußbereich 3 und einen Gewindeabschnitt 7. Der Fußbereich 3 ist an der Fahrzeugkarosserie 1 mittels einer kraft- und stoffschlüssigen Reibschweißverbindung 4 befestigt. Der Massebolzen 2 ist aus einem metallischen (d. h. elektrisch leitfähigen) Werkstoff gebildet.
Der Massebolzen 2 ist vorzugsweise aus Stahl oder einem Buntmetall, beispielsweise Messing, gebildet. Dies ermöglicht einen sicheren elektrischen Kontakt.
Der Massebolzen 2 ist besonders bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet. Der Fußbereich 3 des Massebolzens 2 weist einen im Vergleich zum Gewindeabschnitt 7 vergrößerten Durchmesser auf und kann gewindelos, beispielsweise scheibenförmig ausgeführt sein. Der Fußbereich 3 und der Gewindeabschnitt 7 des Massebolzens 2 sind als ein Formteil ausgeführt. Auf die Oberseite des Fußbereichs 3 wird zumindest ein Masseanschluß mittels einer nicht näher dargestellten Mutter geschraubt. Diese Mutter weist ein mit dem Gewindeabschnitt 7 korrespondierendes Innengewinde auf. Die Mutter wird mit einem vorgebbaren Drehmoment während einer Herstellung des Fahrzeugs aufgeschraubt und presst den Masseanschluß auf den Fußbereich 3. Dadurch ist eine sichere Massekontaktierung zur Fahrzeugkarosserie 1 aus Aluminium sichergestellt.
Die kraft- und stoffschlüssige Reibschweißverbindung 4 wird vorzugsweise als eine so genannte Reibpunktschweißverbindung ausgeführt, wenn der Massebolzen 2 aus der einen Richtung R1 auf eine Oberseite des Bereichs einer Fahrzeugkarosserie 1 und ein nicht näher dargestelltes Teil eines Schweißwerkzeugs aus der entgegengesetzten Richtung R2 auf eine Unterseite des Bereichs einer Fahrzeugkarosserie 1 zugeführt wird.
Ist eine Zugänglichkeit zu dem Bereich einer Fahrzeugkarosserie 1 von zwei Seiten nicht gegeben, kann alternativ das so genannte Rotationsreibschweissen eingesetzt werden. Hierbei wird der Massebolzen 2 in Rotation versetzt und dadurch die Energie zum Schweißen erzeugt.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die kraft- und stoffschlüssige Reibschweißverbindung 4 seitlich eine zusätzlich aufgebrachte Schutzschicht 6 auf. Diese Schutzschicht umschließt die kraft- und stoffschlüssige Reibschweißverbindung 4 allseitig und schützt sie somit vor Korrosion.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung auf einem Bereich einer Fahrzeugkarosserie 1 aus Aluminium. Die Kontaktanordnung umfasst zumindest einen Massekontakt, welcher durch einen Steckverbinder 5 gebildet ist. Der Steckverbinder 5 umfasst einen Kontaktbereich 8. Der Kontaktbereich 8 ist an der Fahrzeugkarosserie 1 mittels einer kraft- und stoffschlüssigen Reibschweißverbindung 4 befestigt. Der Steckverbinder 5 ist aus einem metallischen (d. h. elektrisch leitfähigen) Werkstoff gebildet.
Der Steckverbinder 5 ist vorzugsweise aus Stahl oder einem Buntmetall, beispielsweise Messing, gebildet. Dies ermöglicht einen sicheren elektrischen Kontakt.
Der Kontaktbereich 8 des Steckverbinders 5 ist besonders bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet.
Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung an und/oder in einer Fahrzeugkarosserie 1 aus Aluminium wird der metallische Massebolzen 2 oder der metallische Steckverbinders 5 mittels einer kraft- und stoffschlüssigen Reibschweißverbindung 4 an der Fahrzeugkarosserie 1 angebracht. Als Massebolzen 2 wird vorzugsweise ein Gewindebolzen oder ein Steckverbinder 5 verwendet. Die kraft- und stoffschlüssige Reibschweißverbindung 4 wird mittels Reibpunktschweißen oder Rotationsreibschweißen hergestellt. Dies ermöglicht in der oben beschriebenen Art und Weise einen elektrischen Kontakt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006013919 A1 [0003]

Claims

Kontaktanordnung an und/oder in einer Fahrzeugkarosserie (1) aus Aluminium mit einem Massebolzen (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Massebolzen (2) auf einem Kontaktpunkt an der Fahrzeugkarosserie (1) mittels einer kraft- und stoffschlüssigen Reibschweißverbindung (4) befestigt ist.
Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibschweißverbindung eine Reibpunktschweißverbindung ist.
Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung eine Rotationsreibschweißverbindung ist.
Kontaktanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massebolzen (2) aus einem metallischen, elektrisch gut leitendem und schwer oxidierenden Werkstoff besteht.
Kontaktanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Massebolzen (2) aus Stahl besteht.
Kontaktanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Massebolzen (2) aus Messing besteht.
Kontaktanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massebolzen (2) zumindest in seinem Fußbereich (3) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
Kontaktanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kraft- und stoffschlüssige Reibschweißverbindung (4) seitlich mit einem Schutzüberzug (6) versehen ist.
Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung an und/oder in einer Fahrzeugkarosserie (1) aus Aluminium mit einem Massebolzen (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Massebolzen (2) aus einem metallischen, elektrisch gut leitendem und schwer oxidierenden Werkstoff mittels einer Reibschweißverbindung an der Fahrzeugkarosserie (1) befestigt wird.