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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lack schabende Schraube, insbesondere zur Befestigung eines Massekabels an einer karosserieseitigen, lackierten Massemutter eines Kraftfahrzeuges.
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Aus der
DE 10 2008 046 603 A1 ist eine Lackschabmutter zur Befestigung eines Massekabels an einem Massebolzen bekannt, wobei die Lackschabmutter ein Innengewinde aufweist, das komplementär zu einem Außengewinde des Massenbolzens ausgebildet ist. Das Innengewinde der Lackschabmutter besitzt dabei eine Gewindeanomalie, die so ausgebildet ist, dass sie beim Aufschrauben der Lackschabmutter auf das Außengewinde des Massebolzens eine diesen überziehende Lackschicht abträgt und dadurch die elektrische Kontaktierung herstellt.
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Um elektrische Verbraucher in einem Kraftfahrzeug mit einer Masse verbinden zu können, sind üblicherweise so genannte Massebolzen bzw. generell Massekontaktierungen an der Fahrzeugkarosserie angeordnet, insbesondere angeschweißt. Anstelle derartiger Massebolzen können auch sogenannte Massemuttern vorgesehen werden, in welche Schrauben zur elektrischen Kontaktierung eingedreht werden. Normalerweise wird bei der Lackierung der Rohkarosserie der Massebolzen bzw. die Massemutter mitlackiert, so dass die Mutter üblicherweise als Lackschabmutter ausgebildet wird, welche dann beim Aufschrauben auf das Außengewinde des Massebolzens eine diese überziehende Lackschicht abträgt und dadurch einen blanken metallischen Kontakt herstellt. In ähnlicher Weise erfolgt dies auch bei karosserieseitig lackierten Muttern, welche mittels sogenannter trilobularer Schrauben vom Lack entfernt werden. Trilobulare Schrauben haben jedoch eine vergleichsweise schlechte Schabwirkung, wogegen Spiralformschrauben tief in den Gewindegrund der Massemutter einschneiden, so dass hier zwar ein kleiner Übergangswiderstand und eine gute elektrische Kontaktierung erreicht werden können, aber ein sehr hohes und ungünstiges Eindrehmoment in Kauf genommen werden muss. Dies kann sogar so hoch sein, dass sich die an der Karosserie befestigte Massemutter mit dreht oder abreißt.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine Lack schabende Schraube anzugeben, die einerseits einen geringen elektrischen Übergangswiderstand bietet und sich andererseits trotzdem vergleichsweise leicht einschrauben lässt.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Lack schabenden Schraube, insbesondere zur Befestigung eines Massekabels an einer karosserieseitigen Massemutter eines Kraftfahrzeuges ein Außengewinde zumindest teilweise mit einer Gewindeanomalie zu versehen, die beim Einschrauben in ein Innengewinde der Massemutter eine diese überziehende Lackschicht zumindest teilweise abträgt und eine elektrische Kontaktierung ermöglicht. Die Gewindeanomalie ist dabei jedoch so ausgebildet, dass lediglich ein vergleichsweise geringfügig höheres Drehmoment zum Eindrehen der Lack schabenden Schraube aufgebracht werden muss. Die Gewindeanomalie selbst kann beispielsweise in der Art einer V-förmigen und/oder einer U-förmigen Kerbe ausgebildet sein. Besonders V-Kerben ermöglichen ein effektives Abschaben von Lack von tragenden Muttergewindeflanken der lackierten Massemutter und ermöglichen so einen Stromübergang zwischen Massemutter und Schraube. Hierdurch können zahlreiche elektrische Massekontaktierungen zwischen lackierten Massemuttern an der Fahrzeugkarosserie und elektrischen Komponenten geschaffen werden. Generell gilt hierbei, dass die V-förmige Kerbe den Lack deutlich besser abschabt als die U-förmige Kerbe, wobei selbstverständlich der Lackabtrag auf der strom- und kraftübertragenden Gewindeflanke der Massemutter entscheidend ist. Für V-förmige Kerben ergeben sich dabei deutlich kleinere Übergangswiderstände als für U-förmige Kerben sowie eine deutlich geringere Standardabweichung, so dass man nur kleine und wenig streuende Übergangswiderstände erhält. Dies ist insbesondere für die Prozesssicherheit einer solchen elektrischen und mechanischen Verschraubung ausschlaggebend. Schraubversuche haben dabei gezeigt, dass der abgeschabte Lack in den Kerben eingesammelt wird, wobei bei einem Überschreiten des verfügbaren Kerbvolumens der abgeschabte Lack auch in einen Gewindegrund verschoben werden kann. Der Übergangswiderstand wird hierdurch jedoch lediglich geringfügig erhöht. Das Kerbvolumen kann durch ein entsprechendes Verformungswerkzeug z. B. ein Presswerkzeug oder Walzwerkzeug – in Richtung des Gewindegangs – vergrößert werden. Generell ist selbstverständlich auch eine Kombination von U-förmigen und V-förmigen Kerben möglich. Beim Einbringen der V-Kerben z. B. mittels eines weggesteuerten Presswerkzeuges kann eine optimale Verformung des Gewindeganges erzielt werden, wobei die Gewindeflanken der Massemutter in Richtung der Schraubachse auf der gesamten Gewindeflanke gleichmäßig verbreitert werden. Diese Verbreiterung in der Art eines Wulstes bewirkt auf der kraftübertragenden Gewindeflanke der Mutter einen vergleichsweise sicheren Lackabtrag. Die vordere und die hintere Verbreiterung der Gewindeflanke (in Eindrehrichtung gesehen) schaben mit unterschiedlichen Anstellwinkeln in Bezug auf die Massemutter-Gewindeflanke und erzeugen dadurch einen optimalen Lackabtrag. Bei U-förmigen Kerben werden die Gewindeflanken der lackschabenden Schraube kaum bzw. gar nicht verbreitert, da das verformte Material in Richtung des Gewindegrunds geschoben wird und lediglich einen im unteren Bereich der Gewindeflanke überstehenden Wulst bildet. Dieser Wulst führt jedoch im Gegensatz zu dem bei den V-förmigen Kerben entstehenden Wülsten nicht zu einem großflächigen und sicheren Lackabtrag, sondern oftmals nur zu einem linienartigen Lackabtrag.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Gewindeanomalie lokal begrenzt, das heißt sie erstreckt sich insbesondere über lediglich zwei bis vier Gewindegänge, wobei die Gewindeanomalie, das heißt also beispielsweise die V-förmigen Kerben, ca. zwei Gewindegänge beabstandet zur Schraubenspitze beginnt. Durch den Abstand der Gewindeanomalie, das heißt beispielsweise der V-förmigen Kerbe zur eigentlichen Schraubenspitze kann die Schraube selbst leicht angesetzt und eingedreht werden. Selbstverständlich sind hierbei auch sogenannte Einführspitzen denkbar. Soll ein möglichst hoher Lackabtrag erreicht werden, so ist auch denkbar, zwei Gewindeanomalien, versetzt um ca. 180° am Außengewinde der Schraube anzuordnen. Selbstverständlich sind auch mehr als zwei Gewindeanomalien denkbar.
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Mit der erfindungsgemäßen Lack schabenden Schraube ist ein einerseits sicherer Lackabtrag beim Einschrauben in eine karosserieseitige Massemutter gewährleistet, wobei sich das hierfür aufzubringende Drehmoment nicht oder nur wenig von Schrauben ohne Gewindeanomalien unterscheidet.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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.
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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.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine erfindungsgemäße Lack schabende Schraube in einer Ansicht,
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2 eine Detaildarstellung einer Gewindeanomalie mit V-förmigen Kerben,
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3 eine der V-förmigen Kerben in einer Detailansicht,
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4, 5 U-förmige Kerben der Gewindeanomalie jeweils in einer Detailansicht.
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Entsprechend den 1–5, weist eine erfindungsgemäße Lack schabende Schraube 1, die insbesondere zur Befestigung eines nicht gezeigten Massekabels an einer karosserieseitigen ebenfalls nicht gezeigten Massemutter eines Kraftfahrzeuges ausgebildet ist, ein Außengewinde 2 auf, welches komplementär zu einem Innengewinde der Massenmutter ausgebildet ist. Erfindungsgemäß weist nun dieses Außengewinde 2 der Lack schabenden Schraube 1 eine Gewindeanomalie 3 auf, die derart ausgebildet ist, dass sie beim Einschrauben in das Innengewinde der Massemutter eine dieses überziehende Lackschicht zumindest teilweise abträgt und dadurch eine elektrische Kontaktierung ermöglicht. Die Gewindeanomalie 3 ist vorzugsweise lokal begrenzt und erstreckt sich üblicherweise über lediglich zwei bis vier einzelne Gewindegänge 4. Die Gewindeanomalie 3 kann in der Art mehrerer V-förmiger Kerben 5 (vergleiche die 1 bis 3) und/oder in der Art von mehreren U-förmigen Kerben 6 (vergleiche 4 und 5) ausgebildet sein. Selbstverständlich ist dabei denkbar, dass nicht nur eine einzige Gewindeanomalie 3 am Außengewinde 2 der Lack schabenden Schraube 1 angeordnet ist, sondern mehrere davon, insbesondere zwei um ca. 180° zueinander versetzte Gewindeanomalien 3. Das Herstellen einer derartigen Gewindeanomalie 3 in der Art von V-förmigen Kerben 5 bzw. U-förmigen Kerben 6 kann beispielsweise mittels eines geeigneten Presswerkzeugs erfolgen, welches die jeweiligen Kerben 5, 6 einfach in das Außengewinde 2 der Lack schabenden Schraube 1 einpresst. Gemäß den 1 und 2 verlaufen dabei die einzelnen Kerben 5 der Gewindeanomalie 3 in Axialrichtung der Schraube 1, wobei es selbstverständlich auch denkbar ist, dass diese schräg zur Schraubenachse angeordnet sind.
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Die erfindungsgemäßen Kerben 5, 6 werden vorzugsweise in einem vorderen Bereich des Außengewindes 2 in dasselbe eingedrückt (bevorzugt) bzw. allgemein eingeformt. Als günstig haben sich hierbei zwei V-förmige Kerbenreihen (um 180° versetzt) über zwei bis vier Gewindegänge 4 erwiesen. Die Gewindeanomalie 3 selbst ist üblicherweise zumindest ca. zwei Gewindegänge 4 beabstandet zur Schraubenspitze 7 angeordnet, wodurch ein leichtes Ansetzen und auch ein leichtes anfängliches Eindrehen der Schraube 1 in ein entsprechendes Innengewinde einer Massemutter ermöglicht wird, wobei selbstverständlich auch Einführspitzen denkbar sind.
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Wie im vorherigen Absatz erwähnt, kann die Formgebung der V-förmigen Kerben 5 mittels eines wegegesteuerten Presswerkzeugs durchgeführt werden, wobei der Winkel der V-förmigen Kerben 5 in etwa dem Flankenwinkel (zum Beispiel 60°) des Außengewindes 2 entsprechen soll. Hierdurch kann eine optimale Verformung des Gewindeganges 4 erzielt werden und zudem die Gewindeflanken der Mutter in Richtung der Schraubenachse auf der gesamten Gewindeflanke gleichmäßig verbreitert werden. Diese Verbreiterungen bewirken auf der kraftübertragenden Gewindeflanke der Mutter einen sicheren Lackabtrag. Die Verbreiterung stellt sich dabei als Wulst 8 dar, wobei die vordere und hintere Verbreiterung (Wulst) der Gewindeflanke (in Eindrehrichtung gesehen – mit unterschiedlichen Anstellwinkeln in Bezug auf die Mutter-Gewindeflanke lackschabend wirken.
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Gemäß den 4 und 5 sind darüber hinaus U-förmige Kerben 6 dargestellt, wobei hierbei auffällig ist, dass sich die Gewindeflanken 9 der Schraube 1 nicht oder zumindest nur sehr geringfügig verbreitern. Das verformte Material wird in Richtung des Gewindegrundes geschoben und bildet lediglich einen dort überstehenden Wulst 8 im unteren Bereich der Gewindeflanke (vergleiche 4 und 5). Dieser Wulst 8 führt jedoch nicht zu einem großflächigen und sicheren Lackabtrag, sondern lediglich zu einem linienartigen Lackabtrag. Demgegenüber schabt die gemäß den 1 bis 3 gezeigte V-förmige Kerbe 5 den Lack wesentlich besser ab, wobei für den Stromfluss der Lackabtrag auf der strom- und kraftübertragenden Gewindeflanke der Mutter entscheidend ist. Durch den besonders effektiven Lackabtrag der V-förmigen Kerben 5 ergeben sich wesentlich kleinere Übergangswiderstände sowie eine lediglich geringe Standardabweichung im Vergleich zu U-förmigen Kerben 6. Neben der kleinen Standardabweichung erhält man kleine und wenig streuende Übergangswiderstände, was für die Prozesssicherheit einer solchen elektrischen und mechanischen Verbindung ausschlaggebend ist.
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Schabversuche haben hierbei gezeigt, dass der abgeschabte Lack in den Kerben 5, 6 gesammelt wird, wobei bei einem Überschreiten des verfügbaren Kerbvolumens der abgeschabte Lack auch in den Gewindegrund verschoben wird. Der Übergangswiderstand wird hierdurch aber lediglich geringfügig erhöht. Das Kerbvolumen kann durch ein entsprechendes Presswerkzeug in Richtung des Gewindeganges 4 vergrößert werden. Selbstverständlich ist dabei auch eine Kombination von U-förmigen und V-förmigen Kerben 6, 5 denkbar.
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Mit der erfindungsgemäßen Lack schabenden Schraube 1 kann eine robuste, montagefreundliche, kostengünstige und prozesssichere Massekontaktierung von elektrischen Komponenten auf lackierten, karosserieseitigen Massemuttern oder generell Muttern, erzielt werden. Auf die Langzeiteigenschaften von solchen Kontaktierungen unter Korrosionsbeanspruchungen können deutlich verbessert werden, was sich insbesondere auch positiv auf die Garantie und Kulanzkosten auswirkt. Das Einbringen der insbesondere V-förmigen Kerben 5 der Gewindeanomalie 3 kann mittels geeigneter Verformungswerkzeuge fertigungstechnisch einfach und kostengünstig bewerkstelligt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008046603 A1 [0002]
