DE102011051137B4

DE102011051137B4 - Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Blechteil und einem Befestigungselement

Info

Publication number: DE102011051137B4
Application number: DE102011051137.7A
Authority: DE
Inventors: Mike Bachmann; Dieter Schiebel; Andreas Keller; Andreas Heilig
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2023-01-19
Anticipated expiration: 2031-06-18
Also published as: DE102011051137A1

Abstract

Aufbaustruktur (6) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Blechteil (5) und mit einem Befestigungselement (1) zur elektrisch leitfähigen Anbringung von Masseschuhen (2, 3, 4) eines Masseanschlusses an dem Blechteil (5) der Aufbaustruktur (6), wobei das Befestigungselement (1) eine in eine Bohrung (10) des Blechteils (5) festsetzbare Blindnietmutter (7) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Blindnietmutter (7) mit einem Senkkopf (11) in einer hierzu korrespondierenden Ansenkung (12) der Bohrung (10) bündig mit der Oberfläche (14) des Blechteils (5) angeordnet ist, und dass die Ansenkung (12) von einer planen und blanken lackierungsfreien Kontaktfläche (15) des Blechteils (5) kreisförmig umgeben ist, und dass zwischen einem Kopf (16) einer in die Blindnietmutter (7) eingedrehten Befestigungsschraube (8) und der Kontaktfläche (15) sowie dem Senkkopf (11) der Blindnietmutter (7) die Masseschuhe (2, 3, 4) elektrisch leitend eingespannt gehalten sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der US 7,131,807 B1 ist ein einteiliger Massebolzen bekannt, der über einen endseitigen in einem Werkzeug hergestellten Wulst in einem Blechteil festgehalten ist.
Ferner ist aus der DE 102 43 759 A1 ein Befestigungselement bekannt, das ein in einem Blechteil über einen endseitigen in einem Werkzeug hergestellten Wulst, in einem Blechteil festsetzbar ist. In dieses Befestigungselement ist ein Massebolzen einschraubbar, der zwischen einem Kopf und dem Befestigungselement einen Masseschuh aufnimmt.
DE 298 01 059 U1 offenbart eine Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
DE 10 2008 029 993 A1 offenbart eine Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Befestigungselement zur elektrisch leitfähigen Anbringung einer Masseleitung.
In der Praxis des Fahrzeugsbaus werden Massebolzen aus Aluminium verwendet, die im Fertigungsprozess der Aufbaustruktur des Fahrzeugs vor einer Lackierung der Bauteile mit der Aufbaustruktur verbunden werden. Während Arbeiten am Fahrzeug, bzw. im Kundendienst kann es vorkommen, dass diese Massebolzen abgerissen bzw. beschädigt werden und nicht mehr verwendbar sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Befestigungselement zur elektrisch leitfähigen Anbringung von Masseschuhen mit einem Blechteil oder Bauteilen eines Fahrzeugaufbaus zu schaffen, die vorzugsweise im Reparaturfall zum Einsatz kommt und herkömmliche im Fertigungsprozess mit dem Fahrzeugaufbau verbundene Massebolzen, die abgerissen oder beschädigt worden sind, in einfacher Herstellungsweise ersetzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, dass das Befestigungselement, vorzugsweise bei Entfall der im Fertigungsprozess der Fahrzeugkarosserie angebrachten Massebolzen, in einfacher Herstellungsweise mit geringem Werkzeugaufwand und hoher Prozesssicherheit ersetzt werden kann. Diese wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, indem das Befestigungselement eine in eine Bohrung eines Blechteils oder eines Bauteils festsetzbare Blindnietmutter umfasst, die mit einem Senkkopf in einer hierzu korrespondierenden Ansenkung einer Bohrung bündig mit der Oberfläche des Blechteils angeordnet ist. Diese Ansenkung ist von einer planen und blanken lackierungsfreien Kontaktfläche des Bauteils kreisförmig umgeben und zwischen einem Kopf bzw. einem Flansch einer in die Blindnietmutter eingedrehten Befestigungsschrauben und der planen Kontaktfläche sowie dem Senkkopf der Blindnietmutter sind die Masseschuhe elektrisch leitend eingespannt gehalten. Durch die Befestigungsweise der Masseschuhe wird die Lackierschicht nicht beschädigt, da kein Schweißvorgang zum Festsetzen des Befestigungselements erforderlich ist. Zudem wird erreicht, dass der Masseanschluss auf Niveau des originalen Masseanschlusses mit relativ großer Kontaktfläche erfolgt.
Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, dass das Blechteil der Aufbaustruktur aus einem Aluminium-Werkstoff besteht und im Einbauzustand eine lackierte Oberfläche aufweist, welche vor dem Festsetzen der Blindnietmutter in der Bohrung des Blechteils mit der Ansenkung und der planen Kontaktfläche versehbar ist. Durch diese vorbereitenden Maßnahmen des Blechteils ist sichergestellt, dass zum einen die fertig lackierte Oberfläche des Blechteils mit einer ausreichenden Kontaktfläche versehen wird und zum anderen die lackierte Oberfläche rund um das Befestigungselement herum nicht durch Schweißen oder dergleichen Vorgänge beschädigt wird.
Damit eine gute elektrische Leitfähigkeit zwischen den Masseschuhen und dem Blechteil erzielt werden kann, ist nach der Erfindung des Weiteren vorgesehen, dass die in der Bohrung des Blechteils festgesetzte Blindnietmutter aus Stahl besteht und eine Oberfläche aus Zinn (Zn) oder einer Legierung aus Zinn und Nickel (Zn Ni) aufweist und die in die Blindnietmutter eingedrehte Befestigungsschraube aus einem Stahlwerkstoff besteht.
Des Weiteren sind die Masseschuhe aus Stahl bestehend und weisen eine rundum Verzinnung auf, die im Befestigungszustand der planen Kontaktfläche des Blechteils zugerichtet ist und die Masseschuhe über den eine Flächenpressung auf die Masseschuhe ausübenden Kopf bzw. Flansch der Befestigungsschraube die Zinnschicht einen verformten Zustand derart aufweist, dass eine Verbindung unter Sauerstoffabschluss erzielbar ist. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise nach der Erfindung erreicht, dass in Verbindung mit der absolut blanken, d.h. lackierungsfreien und planen Oberfläche des Blechteils die dick verzinnten Masseschuhe bei ausreichender hoher Flächenpressung durch Aufschrauben der Befestigungsschraube so stark verformt werden, dass eine Verbindung unter Sauerstoffabschluss entsteht und keine Korrosion der Kontaktstellen auftritt.
Insbesondere ist der Einsatz des Befestigungselements derart vorgesehen, dass dieses, bestehend aus der Blindnietmutter und der Befestigungsschraube ein sogenanntes Reparaturset bzw. Reparaturkonzept für vom Blechteil abgerissene Massenbolzen bildet, die im Fertigungsprozess mit der Aufbaustruktur vor dem Lackiervorgang verbunden waren. Die Verwendung des Befestigungselements als Ersatz für einen herkömmlichen abgerissenen oder beschädigten Massebolzen ist somit in einfacher Herstellungsweise möglich und bedarf keiner umfänglichen Nacharbeit. Auch ist jederzeit eine erneute Reparaturfähigkeit gegeben.
Die Blindnietmutter nach der Erfindung kann aus einem nach unten hin geschlossenem Hülsenteil oder einem nach unten hin offenem Hülsenteil bestehen, welches ein durchgehendes Innengewinde aufweist, in das die Befestigungsschraube eindrehbar ist und in welches ein temporär ein Gewindedorn eines Nietgeräts zur Herstellung eines ringförmig als Wulst gestauchten Blindnietschaftes einsetzbar ist. Durch das geschlossene Hülsenteil ist ein unterer dichter Abschluss gewährleistet. Insgesamt ist auch bei einer nach unten hin offenen Blindnietmutter durch die hohe Bohrlochtoleranz die Verbindung dicht, da die Blindnietmutter selbst kein Wasser durchlässt.
Die vorstehenden erfindungsgemäßen Merkmale nach den Ansprüchen sind auch in einer Kombination anwendbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

1 eine schaubildliche Darstellung auf ein in die Fahrzeugkarosserie eingesetztes Befestigungselement für einen Massebolzen
2 einen Vertikalschnitt durch das eingebaute Befestigungselement,
3 einen Vertikalschnitt gemäß 2 durch eine Blindnietmutter des Befestigungselements als offene Hülse,
4 einen Vertikalschnitt durch die Blindnietmutter des Befestigungselements als geschlossene Hülse,
5 eine Draufsicht auf eine plane und blanke lackierungsfreie kreisringförmige Fräsung einer Kontaktfläche mit Ansenkung,
6 eine in die Bohrung des Bauteils eingesetzte Blindnietmutter mit in der Ansenkung liegendem Senkkopf von oben her gesehen und
7 eine Ansicht von unten her gesehen auf die eingesetzte Blindnietmutter in das Bauteil.

Das Befestigungselement 1 zur elektrisch leitfähigen Anbringung von Masseschuhen 2, 3 und 4 eines Masseanschlusses in ein Blechteil 5 oder in ein sonstiges Bauteil einer Aufbaustruktur 6 für ein Kraftfahrzeug, umfasst im Wesentlichen eine Blindnietmutter 7 und einen in diese über ein Innengewinde 9 eindrehbare Befestigungsschraube 8.
Die Blindnietmutter 7 ist in einer Bohrung 10 des Blechteils 5 oder in übereinander angeordneten Blechteilen festsetzbar und liegt mit einem Senkkopf 11 formschlüssig in einer hierzu korrespondierenden Ansenkung 12 der Bohrung 10. Der Senkkopf 11 schließt bündig mit der Oberfläche 14 des Blechteils 5 ab.
Die Ansenkung 12 des Bohrlochs 10 ist durch einen sog. Planfräsers von einer planen und blanken und von einer lackierungsfreien kreisringförmigen Kontaktfläche 15 umgeben. Auf dieser Kontaktfläche 15 liegen die Masseschuhe 2, 3 und 4 übereinander und werden über den Kopf 16 bzw. einen Flansch der Befestigungsschraube 8 im eingedrehten Zustand eingespannt gehalten.
Im Einbauzustand des Blechteils 5 zur Bildung der Aufbaustruktur 6 des Fahrzeugs, besteht dieses aus einem Aluminium-Werkstoff und weist eine Fertiglackierung auf. Damit eine elektrisch leitende Verbindung mit den nachträglich befestigbaren Masseschuhen 2, 3 und 4 über das Befestigungselement 1 in einfacher Weise herstellbar ist, wird die lackierte Oberfläche um die Bohrung 10 herum plan und blank gefräst, wobei ebenfalls die Ansenkung 12 blank und frei von einer Lackierung ausgeführt wird.
Die Blindnietmutter 7 besteht vorzugsweise aus Stahl und weist eine Oberfläche aus Zn oder Zn Ni auf und die in die Blindnietmutter 7 eingeschraubte Befestigungsschraube 8 besteht vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff.
Die Masseschuhe 2, 3 und 4 bestehen aus einem Stahlwerkstoff und sind mit einer Verzinnung überzogen. Diese Verzinnung ist im Befestigungszustand bei in die Blindnietmutter 7 eingedrehter Befestigungsschraube 8 gegenüberstehend der planen Kontaktfläche 15 angeordnet. Mittels des eine Flächenpressung auf die Masseschuhe 2, 3 und 4 ausübenden Kopfes 16 der Befestigungsschraube 8 wird die relativ dicke Zinnschicht der Masseschuhe 2, 3 und 4 derart verformt zur Kontaktfläche 15, dass eine Verbindung unter Sauerstoffabschluss entsteht und keine Korrosion der Kontaktstellen auftreten kann.
Die Blindnietmutter 7 kann aus einem nach unten hin offenen Hülsenteil H oder aus einem nach unten hin abgeschlossenen Hülsenteil H1 gemäß der 3 und 4 bestehen. In jedem Fall ist aufgrund der mit engen Toleranzen an den Blindnietdurchmesser angepassten Bohrung eine Wasserdichtheit gewährleistet.
Die Blindnietmutter 7 wird mittels eines sogenannten Nietgerätes mit einem Wulst W versehen, wobei das Nietgerät einen Gewindedorn aufweist, der in das Innengewinde 9 der Blindnietmutter 7 eingeschraubt und durch ein Zurückziehen des Gewindedornes wird dann der Wulst W an der Hülse der Blindnietmutter 7 hergestellt.
Vorzugsweise wird das Befestigungselement 1 als sogenanntes Reparaturset bzw. Reparaturkonzept eingesetzt, der bei abgerissenen oder beschädigten Massebolzen, diesen in einfacher Handhabungsweise ersetzen kann, ohne dass beim Einsetzen des Befestigungselements eine Schweißung und eine Nachlackierung oder dergleichen am Blechteil erforderlich wird.
Die Vorgehensweise zum Einsetzen des Befestigungselements für die Masseschuhe und die Vorbereitungen hierzu ergeben sich wie folgt.
Der abgebrochene ursprüngliche Massebolzen wird vom Blechteil 5 entfernt. Anschließend wird in das Blechteil 5 eine Bohrung für den Einsatz eines Flachfräsers zum Herstellen der Kontaktfläche 15 eingebracht. Danach erfolgt eine Aufbohrung entsprechend dem Durchmesser der Blindnietmutter 7. Anschließend wird diese Bohrung durch einen Senkbohrer mit der Ansenkung 12 versehen. Danach wird die Blindnietmutter 7 in die vorbereitete Bohrung 10 eingesetzt und danach werden die Masseschuhe 2, 3 und 4 auf die Schraube 8 eingefädelt und über den Kopf 16 zur Kontaktfläche 15 verspannt, wodurch eine elektrisch leitende Verbindung zum Bauteil 5 hergestellt wird.

Claims

Aufbaustruktur (6) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Blechteil (5) und mit einem Befestigungselement (1) zur elektrisch leitfähigen Anbringung von Masseschuhen (2, 3, 4) eines Masseanschlusses an dem Blechteil (5) der Aufbaustruktur (6), wobei das Befestigungselement (1) eine in eine Bohrung (10) des Blechteils (5) festsetzbare Blindnietmutter (7) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Blindnietmutter (7) mit einem Senkkopf (11) in einer hierzu korrespondierenden Ansenkung (12) der Bohrung (10) bündig mit der Oberfläche (14) des Blechteils (5) angeordnet ist, und dass die Ansenkung (12) von einer planen und blanken lackierungsfreien Kontaktfläche (15) des Blechteils (5) kreisförmig umgeben ist, und dass zwischen einem Kopf (16) einer in die Blindnietmutter (7) eingedrehten Befestigungsschraube (8) und der Kontaktfläche (15) sowie dem Senkkopf (11) der Blindnietmutter (7) die Masseschuhe (2, 3, 4) elektrisch leitend eingespannt gehalten sind.
Aufbaustruktur (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (5) der Aufbaustruktur (6) aus einem Aluminium-Werkstoff besteht und im Einbauzustand eine fertig lackierte Oberfläche aufweist, welche vor dem Festsetzen der Blindnietmutter (7) in die Bohrung (10) des Blechteils (5) mit der Ansenkung (12) und der Kontaktfläche (15) versehbar ist.
Aufbaustruktur (6) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Bohrung (10) des Blechteils (5) festgesetzte Blindnietmutter (7) aus Stahl besteht und eine Oberfläche (14) aus Zn oder Zn Ni aufweist und die in die Blindnietmutter (7) eingedrehte Befestigungsschraube (8) aus einem Stahlwerkstoff besteht.
Aufbaustruktur (6) nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseschuhe (2, 3, 4) aus Stahl bestehen und von einer Verzinnung umgeben sind und im Befestigungszustand der Kontaktfläche (15) des Blechteils (5) zugerichtet sind, wobei die Masseschuhe (2, 3, 4) über den eine Flächenpressung auf die Masseschuhe (2, 3, 4) ausübenden Kopf (16) der Befestigungsschraube (8), die Zinnschicht einen verformten Zustand derart aufweisen, dass eine Verbindung unter Sauerstoffabschluss erzielbar ist.
Aufbaustruktur (6) nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blindnietmutter (7) aus einem nach unten hin geschlossenen Hülsenteil (H1) oder einem nach unten hin offenem Hülsenteil (H) besteht, welches ein durchgehendes Innengewinde (9) aufweist, in das die Befestigungsschraube (8) eindrehbar ist und welches zur temporären Aufnahme eines Gewindedorns eines Nietgeräts zur Herstellung eines ringförmigen gestauchten Wulstes (W) am Blindnietschaft dient.