DE10249918A1 - Mechanical fixing element acting as earth bolt for use in automotive industry, has shaped piece of adaptive material used for welding bolt to automobile component - Google Patents

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Abstract

The fixing element is provided by a bolt (1) and a shaped piece (2) of an adaptive material matched to the material of the automobile component (6), cooperating with the bolt head (8), for welding the bolt to the component, e.g. via welding points (7) around the outside of the shaped piece.

Description

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement zur Ausbildung von Verbindungen, so zur Aufnahme und Halterung von Bauteilen, aber auch zur Ausbildung elektrischer Verbindungen, bei der das Befestigungselement als Massebolzen, vorzugsweise in der Automobilindustrie Verwendung findet.The invention relates to a fastener to form connections, so for receiving and holding Components, but also for the formation of electrical connections, at of the fastener as a ground bolt, preferably in the Automotive industry is used.

Aus dem Stand der Technik ist allgemein bekannt, dass Befestigungselemente in Form von Muttern, Hülsen, Bolzen und ähnlichen Elementen mittels der Schweiß- und Löttechnik befestigt werden. Voraussetzung dafür, dass diese Befestigungselemente mit dem Grund- Werkstoff schlüssig verbunden werden können, ist, dass die Werkstoffauswahl zwischen den zu verbindenden Teilen so gewählt werden muss, dass eine Schweißeignung gewährleistet ist, ferner das Korrosionsverhalten der Werkstoffe die Verbindung nicht negativ beeinflusst und schließlich die Verbindung so ausgebildet sein muss, dass diese Verbindung Beanspruchungen auch über längere Zeiträume standhält, ohne dass Veränderungen der Kennwerte und der Charakteristika eintreten.From the prior art is general known that fasteners in the form of nuts, sleeves, bolts and the like Elements by means of the welding and soldering technology be attached. Prerequisite that these fasteners with the basic material conclusive can be connected is that the choice of materials between the parts to be joined so chosen that must be a weldability is guaranteed, furthermore, the corrosion behavior of the materials does not affect the connection negatively influenced and finally the Connection must be designed so that this connection stresses also about withstands longer periods without that changes of characteristic values and characteristics occur.

Für die Befestigung, das Schweißen der Befestigungselemente, kommen Lichtbogen-Schmelzverfahren, hauptsächlich das Bolzenschweißverfahren, zum Einsatz. Ferner ist das Pressschweißverfahren in Form des Ultraschallschweißens, insbesondere für dünne Werkstoffe geeignet und das Reibschweißen insbesondere für dickere Werkstoffe. Diese Schweißverfahren sind zu wählen, wenn die zu schweißenden Teile aus unterschiedlichen Materialien bestehen, so beispielsweise aus Stahl und Aluminium.For fastening, welding of the fasteners, arc fusion, mainly that come Stud welding processes, for use. Furthermore, the pressure welding process is in the form of ultrasonic welding, in particular for thin materials suitable and friction welding especially for thicker materials. These welding methods should be chosen if the ones to be welded Parts consist of different materials, for example made of steel and aluminum.

So werden beispielsweise in der Automobilindustrie unterschiedlichste Befestigungselemente zur Halterung und Aufnahme von Bauteilen oder auch zur Ausbildung von elektrischen Verbindungen verwendet. Zur Ankopplung der Masse einer Batterie eines Kraftfahrzeuges an die Karosserie werden Massebolzen verwendet, die mit der Karosserie verschweißt werden. Die zum Einsatz kommenden Massebolzen sind verschiedenartig ausgebildet, werden jedoch im weitesten Sinne durch einen Gewindebolzen charakterisiert, welcher direkt oder über einen so genannten Adapter zur Karosserie geschweißt wird, wobei dieser Gewindebolzen gleichfalls zur Aufnahme des Kabelschuhs des Massekabels dient, welcher mittels einer Schraube zum Massebolzen verbunden wird.For example, in the automotive industry Various fasteners for mounting and holding of components or used to form electrical connections. For coupling the mass of a battery of a motor vehicle to The body is used with ground bolts that are used with the body welded become. The earth bolts used are different trained, but are in the broadest sense by a threaded bolt characterizes which one directly or via a so-called adapter welded to the body is, this threaded bolt also for receiving the cable lug the earth cable, which is connected to the earth bolt by means of a screw is connected.

Mit der DE G 91 11 564.7 U1 ist ein Massebolzen zum Anbringen eines Kabelschuhs bekannt geworden, der ein an ein Werkstück anschweißbares Bodenteil und einen sich daran anschließenden Gewindebereich aufweist. Dieser Massebolzen ist, um einem Lösen der sowohl mechanischen als auch elektrischen Verbindung, beispielsweise durch auftretende Vibrationen, entgegenzuwirken, in seinem Bodenteil mit einem Sechskant ausgebildet, so dass der über ein darüber anordbares Kunststoffteil mit Innensechskant und Aussparungen für einen Kabelschuh dieser verdrehsicher mittels einer Schraube befestigt werden kann.With DE G 91 11 564.7 U1 is a Earth bolts for attaching a cable lug have become known one on a workpiece weldable bottom part and a subsequent one Has thread area. This earth bolt is to loosen the both mechanical and electrical connection, for example by counteracting vibrations in its bottom part formed with a hexagon so that the plastic part can be arranged above it with hexagon socket and recesses for a cable lug to prevent it from rotating can be attached by means of a screw.

Diese Verbindung, aber insbesondere die Massekontaktierung, ist jedoch bezüglich der Arbeitsgänge als auch der Kosten sehr aufwendig.This connection, but in particular the ground contact, however, is regarding the operations as also very expensive.

Unter Beachtung dieser Nachteile und zur Verminderung dieser stellt die DE 197 49 383 A1 eine Verbindung vor, die aus einem Schweißbolzen mit einem Gewindeschaft und einer Hutmutter besteht, die als Massebolzen zur Anwendung kommen. Der Gewindebolzen, ein Stahlbolzen, ist stirnseitig mit einer Schweißspitze ausgebildet und wird mittels geeigneter Schweißverfahren, vorzugsweise mittels des Lichtbogen-Schmelzschweißens, zur Karosserie befestigt. Der Gewindeschaft des Schweißbolzens dient zur Aufnahme des Kabelschuhs und einer Hutmutter, mittels der der Kabelschuh befestigt wird.Taking these disadvantages into account and reducing them, the DE 197 49 383 A1 a connection that consists of a weld stud with a threaded shaft and a cap nut, which are used as ground bolts. The threaded bolt, a steel bolt, is formed on the end face with a welding tip and is fastened to the body by means of suitable welding methods, preferably by means of arc fusion welding. The threaded shaft of the welding stud is used to hold the cable lug and a cap nut, by means of which the cable lug is attached.

Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass der Gewindebolzen und der Grundwerkstoff, zu dem der Gewindebolzen geschweißt werden soll, also hier der Werkstoff der Karosserie, aus artgleichen Werkstoffen mit gewährleisteter Schweißeignung bestehen müssen. Ferner sind die bekannten Massebolzen mit dem Nachteil behaftet, dass sie mehrere Kontaktflächen besitzen, wodurch sich gleichfalls hohe elektrische Übergangswiderstände ergeben, die die elektrische Leitfähigkeit negativ beeinflussen.The disadvantage of this solution is that the threaded bolt and the base material to which the threaded bolt is welded should be, so here the material of the body, from identical species Materials with guaranteed weldability must exist. Furthermore, the known ground bolts have the disadvantage that that they have multiple contact areas have, which also results in high electrical contact resistance, which is the electrical conductivity influence negatively.

Der Forderung nach Einsatz von Werkstoffverbunden im Konstruktions- und Fertigungsbau, so auch in der Automobilindustrie, nimmt ständig zu. Dies unter Beachtung des Leichtbaus und fertigungskosten-günstiger Herstellung.The demand for the use of composite materials in construction and manufacturing, including in the automotive industry, takes constantly to. This takes into account the lightweight construction and lower manufacturing costs Production.

Dabei kommen beispielsweise Werkstoffverbunde aus Aluminium- und Stahlwerkstoffen zum Einsatz, und es bedarf besonderer Vorbereitungen und Voraussetzungen für ein stoffschlüssiges Fügen dieser Bauelemente. Die Schweißeignung ist hierbei nicht bzw. nur bedingt gegeben, und mit erheblichen Fertigungskosten verbunden, um Schweißungen von Bauelementen aus unterschiedlichen Werkstoffen zu realisieren.For example, composite materials are used made of aluminum and steel materials, and special needs are required Preparations and prerequisites for a cohesive joining of these Components. The weldability is not given here or only to a limited extent, and with considerable manufacturing costs connected to welds of components made of different materials.

Bekannt ist, für derartige Verbindungen das Reibschweißen einzusetzen, welches auf Grund der notwendigen hohen Arbeitsdrücke einer Gegenhalterung des Grundwerkstoffes bedarf, zu dem das jeweilige Bauteil, beispielsweise ein Massebolzen befestigt werden soll. Im Karosseriebau ist der Einsatz des Reibschweißens, um einen Massebolzen zur Karosserie zu befestigen, kaum oder nur mit sehr hohen Aufwendungen verbunden, da an einer fertigen Karosserie nur sehr schwierig eine Gegenhalterung zur Schweißstelle, der Reibstelle, realisiert werden kann, somit das Reibschweißen weitestgehend nicht zur Anwendung kommen kann.It is known to use friction welding for such connections, which due to the high working pressures required Counter support of the base material to which the respective Component, for example a ground bolt to be attached. in the Body construction is the application of friction welding to a ground bolt to attach to the body, hardly or only with very high expenses connected, because on a finished body is very difficult Counter bracket to the welding point, the friction point can be realized, thus the friction welding largely cannot be used.

Der Einsatz des Schmelzschweißens als Alternative erfordert bei einer derartigen Werkstoffkombination einen Zwischenschritt über ein so genanntes Anpassungselement, welches mit dem Bolzen, der Hülse oder der Mutter aus Stahl reibgeschweißt ist und anschließend als Bimetall in die Konstruktion gefügt wird.The use of fusion welding as an alternative requires such a material combination an intermediate step via a so-called adjustment element, which is friction-welded with the bolt, sleeve or nut made of steel and then added to the construction as a bimetal.

So genannte Bimetall-Bolzen werden mittels des Schmelzschweißens befestigt, was allerdings mit erheblichem technischen Aufwand zu realisieren und somit mit hohen Kosten verbunden ist.So-called bimetal bolts are used by means of fusion welding attached, which, however, with considerable technical effort realize and is therefore associated with high costs.

Ferner ist nachteilig, dass das Anpassungselement, bestehend aus einem so genannten Adapter-Werkstoff, sich mit beiden zu verbindenden Bauteilen, einem Bolzen aus Stahl und einem Karosserieblech aus Aluminium, qualitätsgerecht schweißen lassen muss, was bei der Vielzahl der vorhandenen Legierungen schwierig zu realisieren sein wird.Another disadvantage is that the adaptation element, consisting of a so-called adapter material, with both components to be connected, a steel bolt and a body panel made of aluminum, according to quality let weld must, which is difficult with the multitude of alloys available will be realized.

Mit diesem Problem befasst sich die vorliegende Erfindung, deren Aufgabe es ist, ein Befestigungselement zur Ausbildung von Verbindungen, so zur Halterung und Aufnahme von Bauteilen und zur Ausbildung elektrischer Verbindungen, vorzugsweise in Form eines Massebolzens, zu entwickeln, mit der vielfältige Werkstoffkombinationen der Elemente zur Ausbildung eines Befestigungselementes möglich sind; dies bei einer Reduzierung von Verbindungs- und Übergangsstellen sowie der Senkung des Fertigungs- und Montageaufwandes.The is dealing with this problem present invention, the object of which is a fastener to form connections, so for holding and receiving Components and for forming electrical connections, preferably in Shape of a ground bolt, to develop with the diverse material combinations the elements for forming a fastener are possible; this with a reduction in connection and transition points as well as the reduction manufacturing and assembly costs.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Befestigungselement zur Herausbildung von mechanischen und elektrischen Verbindungen, bei einer elektrischen Verbindung in Form eines Massebolzens, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a Fastening element for the formation of mechanical and electrical Connections, in the case of an electrical connection in the form of a ground bolt, solved with the features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous further training and preferred embodiments are the subject of the subclaims.

Gemäß der Erfindung wurde ein Befestigungselement geschaffen, welches den Forderungen einer effektiven Schweißung zwischen dem Befestigungselement und seiner Befestigungsfläche, den erforderlichen Festigkeiten des Befestigungselementes und der Aufnahme sowie der Verbindung eines Bauelementes und der Herausbildung günstiger Übergangs- und Stoffwiderstände im Befestigungselement selbst und zu seiner Befestigungsfläche gerecht wird.According to the invention was a fastener created, which meets the requirements of an effective welding between the fastener and its mounting surface, the required strength of the fastener and the receptacle as well as the connection of a component and the formation of favorable transition and material resistances in the fastener itself and to its mounting surface becomes.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Befestigungselementes/Massebolzens zur Ausbildung einer elektrischen Verbindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous further developments of the Fastening element / ground bolt to form an electrical Connection are the subject of the subclaims.

So besteht das Befestigungselement aus einem Bolzen, welcher mit einem Gewinde versehen und als Aufnahmeelement von zu befestigenden Funktionsteilen dient, in einem Formstück verdrehsicher befestigt ist und in dieser Verbundeinheit zu dem jeweiligen Bauteil durch ein Schmelzschweißen oder durch ein Punkt-/Buckel-Schweißen gefügt wird.So there is the fastener from a bolt, which is provided with a thread and as a receiving element of functional parts to be fastened, in a fitting, secure against rotation is attached and in this composite unit to the respective component by fusion welding or is joined by spot / hump welding.

Dabei ist wesentlich und zur Erfindung gehörend, dass das Formstück aus einem Werkstoff besteht, welches dem Grundwerkstoff des Bauteiles angepasst ist, somit die Voraussetzungen gegeben sind, für ein effektives Verbinden des Befestigungselementes mittels eines Schmelzschweißverfahrens.It is essential and to the invention belonging, that the fitting consists of a material that is the base material of the component is adjusted, so the conditions are in place for an effective Connecting the fastener by means of a fusion welding process.

Der Werkstoff des Formstückes ist somit ein Adaptivwerkstoff, welcher den jeweils vorherrschenden Bedingungen, der stofflichen Beschaffenheit des Grundwerkstoffes angepasst ist.The material of the fitting is thus an adaptive material that matches the prevailing Conditions, the material properties of the base material is adjusted.

Zur Erfindung gehört auch, dass der Bolzen, als Aufnahmeelement von zu befestigenden Funktionsteilen mit einem Gewinde zur Aufnahme einer Mutter ausgebildet ist und durch mechanische Fügevorgänge, beispielsweise durch ein Pressen oder Klemmen zum jeweiligen Formstück befestigt ist. Neben der Befestigung des aufzunehmenden Funktionsteiles mittels einer auf das Gewinde des Bolzens aufzusetzenden Mutter, sind selbstverständlich auch andere Befestigungsarten möglich, was beispielsweise durch Klemm- oder Steckverbindungen realisiert werden kann.The invention also includes that the bolt, as Receiving element of functional parts to be fastened with a thread is designed to accommodate a mother and by mechanical Joining processes, for example attached to the respective fitting by pressing or clamping is. In addition to the attachment of the functional part to be recorded using a nut to be placed on the thread of the bolt are of course also others Types of mounting possible what can be realized for example by clamping or plug connections can.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Bolzen als ein Stahlbolzen ausgebildet ist, aber auch aus anderen Werkstoffen, so aus hochfesten Kunststoffen oder hochfesten Keramiken hergestellt sein kann, ohne die Schweißeignung berücksichtigen zu müssen, da der Bolzen nicht mehr unmittelbar zum Grundwerkstoff des Bauteiles geschweißt wird.It is within the scope of the invention that the bolt is designed as a steel bolt, but also from other materials, such as high-strength plastics or high-strength ceramics can be made without considering the weldability to have to, since the bolt is no longer directly to the base material of the component welded becomes.

Zur Lösungen des oben dargelegten Problems lehrt die Erfindung ferner, dass die Wahl des Formstückwerkstoffes in Abhängigkeit von der werkstoffmäßigen Zusammensetzung des Grundwerkstückes vom jeweiligen Bauteil erfolgt und dem Bolzenwerkstoff keine bzw. nur eine untergeordnete Rolle zukommt, was sich unmittelbar auf die Schweißung selbst bezieht, andererseits muss der Bolzenwerksutoff Eigenschaften besitzen, die den Forderungen nach Festigkeit und des Korrosionsschutzes entsprechen, was durch die Ausbildung des Bolzens als Stahlbolzens oder als Kunststoff bzw. Keramikbolzen sichergestellt ist.To solve the above The invention also teaches problems that the choice of the molding material dependent on on the material composition of the basic workpiece from the respective component and the bolt material has no or only a subordinate role is what is directly related the weld itself on the other hand, the stud material must have properties that meet the requirements for strength and corrosion protection, what by the formation of the bolt as a steel bolt or as a plastic or ceramic bolt is ensured.

Es gehört auch zur Erfindung, dass das Formstück über den das Befestigungselement zum jeweiligen Bauteil geschweißt wird, der Oberfläche des Bauteiles angepasst ist, indem die Auflageflächen des Formstückes den Oberflächenstrukturen des Bauteiles angepasst sind. So können diese Auflageflächen gerade, schräg, konkav oder auch konvex ausgebildet sein. Ferner können die einzelnen Aufnahmeflächen des Formstückes zueinander parallel verlaufen oder in gestuft, in abgesetzter Form.It is also part of the invention that the fitting over the the fastening element is welded to the respective component, the surface of the Component is adjusted by the contact surfaces of the fitting Surface structures of the Component are adjusted. So can these contact surfaces straight, oblique, be concave or convex. Furthermore, the individual recording surfaces of the fitting run parallel to one another or in steps, in a stepped form.

Das Formstück selbst ist dabei topfartig, somit mit umfänglich voll umlaufenden Auflageflächen ausgebildet oder auch u-förmig gestaltet, so dass die Stege des Formstückes parallel verlaufend ausgebildet sind.The fitting itself is pot-like, thus with extensive fully circumferential contact surfaces or also U-shaped designed so that the webs of the fitting are parallel are.

Die verdrehsichere Einbindung des Bolzens erfolgt über dessen Bolzenkopfteil, welches mechanisch verspannt und verdrehsicher im Formstück angeordnet ist. Dieses Verspannen erfolgt durch Einpressen, Stauchen oder Verklemmen, wobei auch ein Spannen und Klemmen des Bolzens in der Bohrung des Formstückes möglich ist, was positiv noch dadurch unterstützt wird, dass neben des Reibschlusses auch noch eine formschlüssige Verbindung zwischen Bolzen und Formstück derart hergestellt wird, dass die Öffnung im Formstück bestimmte Profilausbildungen besitzt, mit dem auch der Bolzen ausgebildet ist und über diese Profilierungen zum Formstück gefügt wird.The non-rotatable connection of the bolt takes place via its bolt head part, which is mechanically braced and arranged in the fitting so that it cannot rotate. This tensioning is done by on pressing, upsetting or jamming, whereby tensioning and clamping of the bolt in the bore of the fitting is also possible, which is further supported by the fact that in addition to the frictional engagement, a positive connection between the bolt and the fitting is also made such that the opening in the Molding has certain profile configurations, with which the bolt is also formed and is added to the molding via these profiles.

In einer bevorzugten Ausführung ist das Befestigungselement als ein Massebolzen gestaltet, welcher insbesondere in der Automobilindustrie zum Einsatz kommt und über das Formstück zum Grundwerkstoff des Bauteiles, hier der Karosserie, geschweißt wird. Das Formstück besteht dabei aus einem dem Karosseriewerkstoff angepassten Werkstoff, also auch aus einem Adaptivwerkstoff welcher sowohl den Forderungen einer effektiven Schweißung zwischen dem Massebolzen und dem Karosseriewerkstoff gerecht wird, aber auch gleichzeitig den Festigkeitsvoraussetzungen gesichert werden.In a preferred embodiment the fastener is designed as a ground bolt, which in particular is used in the automotive industry and via the fitting to the base material of the component, here the body, is welded. The fitting exists thereby from a material adapted to the body material, that is also from an adaptive material which meets the requirements of both effective welding between the earth bolt and the body material, but also secured the strength requirements at the same time become.

Der Bolzen des Massebolzens kann auch hier aus einem Stahl oder aus einem hochfesten Kunststoff oder einer hochfesten Keramik bestehen, was sich nicht negativ auf den Massebolzen ausführt, da der Bolzen nicht mehr direkt stromführend ist. Der Gesamtwiderstand eines so geschaffenen Massebolzens ist wesentlich geringer, da. der Strom vom aufgenommenen Kabelschuh unmittelbar auf das Formstück übergeht und dann direkt über die Schweißnaht in die Karosserie geleitet wird.The bolt of the ground bolt can here also from a steel or from a high-strength plastic or a high-strength ceramic, which is not negative for the Earth bolt executes there the bolt is no longer directly live. The total resistance a ground bolt created in this way is much less because. the current from the picked up cable lug passes directly to the fitting and then right over the weld in the body is headed.

Ein derart geschaffener Massebolzen besitzt lediglich nur noch zwei elektrische Übergangskontaktflächen, so zwischen dem Kabelschuh und der oberen Auflagefläche des Formstückes und zwischen der/den unteren Auflageflächen des Formstückes zum Grundwerkstoff der Karosserie. Dies ist insbesondere für den direkten Startanschluss eines Kraftfahrzeuges von Bedeutung, da bei dem Anlassvorgang Ströme mit Stromstärken von 1000 bis 1400 A fließen.A ground bolt created in this way only has two electrical transition contact surfaces, so between the cable lug and the upper contact surface of the fitting and between the lower contact surface (s) of the fitting Base material of the body. This is especially true for the direct Start connection of a motor vehicle is important because during the starting process streams with currents flow from 1000 to 1400 A.

In einer weiteren Ausführungsvariante kann das Befestigungselement mit einem anderen Aufnahmeteil als einem Bolzen ausgebildet sein. So mit einer eingepressten Mutter, einer eingepressten Hülse oder einem im Formstück ausgebildetem Gewindeteil. Die Mutter als auch die Hülse sind vorzugsweise mit Kopfteilen ausgebildet, über die diese beiden Aufnahmeelemente zum Formstück verspannt werden. In den Innengewinden finden Befestigungsschrauben Aufnahme, mittels denen die zu befestigenden Funktionsteile mit dem Formstück verbunden werden.In a further variant can the fastener with a different receiving part than be a bolt. So with a pressed-in mother, a pressed sleeve or one in the fitting trained threaded part. The nut as well as the sleeve are preferably formed with head parts over which these two receiving elements to the fitting be tense. There are fastening screws in the internal threads Recording, by means of which the functional parts to be fastened with the fitting get connected.

Die wesentlichen Vorteile der neuen Lösung liegen darin, dass für ein Befestigungselement eine beliebige Bolzenwerkstoffauswahl möglich ist, ohne die Schweißeignung zum Grundwerkstoff des Bauteiles, zu dem das Befestigungselement verbunden werden soll, berücksichtigen zu müssen, da der Bolzen nicht mehr unmittelbar zum Grundwerkstoff aufgeschweißt wird, sondern in einem Formstück befestigt ist und die Schweißverbindung vom Befestigungselement zum Grundwerkstoff des jeweiligen Bauteiles über Schweißvorgänge realisiert und dies dadurch möglich wird, dass das Formstück aus einem Adaptivwerkstoff besteht, welcher dem Grundwerkstoff des Bauteiles, zu dem das Befestigungselement geschweißt werden soll, entspricht, somit jede beliebige Werkstoffkombination zur Herausbildung von Befestigungselementen/Massebolzen zum Einsatz kommen kann.The main advantages of the new Solution in that for a fastener any bolt material selection is possible, without the weldability to the base material of the component to which the fastener is connected should take into account to have to, since the bolt is no longer welded directly to the base material, but in a fitting is attached and the welded joint realized from the fastening element to the base material of the respective component via welding processes and this is possible is that the fitting consists of an adaptive material, which is the base material of the Component to which the fastener is welded should, corresponds to any combination of materials Formation of fasteners / earth bolts for use can come.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.The subject of the present invention arises not only from the subject of the individual claims, but also from the combination of the individual claims.

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in der Zeichnung dargestellten Ausbildung des Befestigungselementes/Massebolzen werden als Erfindung wesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All in the documentation, including the Summary disclosed information and features, especially the in the drawing shown design of the fastener / ground bolt are claimed as an invention, insofar as they are individually or in combination with the State of the art are new.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention is intended to be explained below of an embodiment are explained in more detail.

Die dazugehörige Zeichnung zeigt inThe accompanying drawing shows in

1: Die Ausbildung eines Befestigungselementes, 1 : The formation of a fastener,

2: ein als Massebolzen ausgebildetes Befestigungselement, 2 : a fastening element designed as a ground bolt,

3: eine weitere Ausführungsform eines Massebolzens. 3 : another embodiment of a ground bolt.

4 und 5: Massebolzen mit im Schweißbereich besonders gestalteten Formstücken für den Einsatz des MARC-Schweißverfahrens, 4 and 5 : Earth bolts with specially designed fittings for the use of the MARC welding process,

6: Massebolzen mit im Schweißbereich besonders gestalteten Formstücken für den Einsatz von MIG, WIG und E-Schweißverfahren, 6 : Earth studs with specially designed fittings for the use of MIG, TIG and E-welding processes,

7: Massebolzen mit im Schweißbereich besonders gestalteten Formstücken für den Einsatz des Laser-Schweißverfahrens, 7 : Earth bolts with specially designed fittings for the use of the laser welding process,

8: ein Befestigungselement mit eingepresster Mutter, 8th : a fastening element with a pressed-in nut,

9: ein Befestigungselement mit eingepresster Hülse 9 : a fastener with a pressed-in sleeve

10: ein Befestigungselement mit im Formstück vorgesehenen Gewindeteil. 10 : a fastener with a threaded part provided in the fitting.

Das in der 1 dargestellte Befestigungselement besteht aus einem Formstück 2 und einem im Formstück 2 vorgesehenen Bolzen 1, welcher über das Bolzenkopfteil 8 im Formstück 2 geklemmt ist, so dass der gesamte Bolzen 1 verdrehsicher im Formstück 2 angeordnet ist. Der Bolzen 1 ist zur Aufnahme einer Mutter 5 mit einem Außengewinde 4 ausgebildet und dient zur Aufnahme und Halterung von zu befestigenden Funktionsteilen 3. Die Befestigung des Befestigungselementes zu einem Bauteil 6 erfolgt mittels Schweißverfahren durch das Herausbilden von Schweißverbindungen zwischen dem Formstück 2 und dem Bauteil 6 an der/den jeweils vorbestimmbaren Schweißstellen 7, welche abhängig sind vom zum Einsatz kommenden Schweißverfahren, was weiter unten näher erläutert wird.That in the 1 The fastener shown consists of a fitting 2 and one in the fitting 2 provided bolt 1 which over the bolt head part 8th in the fitting 2 is clamped so that the entire bolt 1 non-rotating in the fitting 2 is arranged. The bolt 1 is for receiving a mother 5 with an external thread 4 out forms and serves to hold and hold functional parts to be fastened 3 , The fastening of the fastener to a component 6 takes place by means of a welding process by forming welded connections between the shaped piece 2 and the component 6 at the predeterminable welding points 7 , which depend on the welding process used, which is explained in more detail below.

Die werkstoffmäßige Ausbildung des Formstückes 2 erfolgt unter Berücksichtigung des Grundwerkstoffes des Bauteiles 6, somit das Formstück 2 aus einem Adaptivwerkstoff besteht und die Voraussetzungen gegeben sind, dass ein Befestigungselement zum jeweiligen Bauteil 6 geschweißt werden kann.The material-related training of the fitting 2 takes into account the base material of the component 6 , thus the fitting 2 consists of an adaptive material and the conditions are met that a fastening element to the respective component 6 can be welded.

Derart ausgebildet Befestigungselemente können zu Tragkonstruktionen oder anderen Bauelementen geschweißt werden, so dass über das bzw. die geschweißten einzelnen Befestigungselemente aufzunehmende und zu verspannende Funktionsteile 3 sicher befestigt werden können. Bei diesen zu befestigenden Funktionsteilen 3 kann es sich um Verblendmaterialien, Isoliermaterialien, Abdeckteilen und ähnlichen Teilen handeln, gleichfalls können die Funktionsteile 3 als Aufnahme- und Halteelemente für zu befestigende Halte- oder Traggriffe ausgebildet sein.Fastening elements designed in this way can be welded to support structures or other structural elements, so that functional parts to be received and braced via the welded individual fastening elements 3 can be securely attached. With these functional parts to be fastened 3 it can be veneering materials, insulating materials, cover parts and similar parts, likewise the functional parts 3 be designed as receiving and holding elements for holding or carrying handles to be fastened.

Das Formstück 2 kann sowohl topfartig als auch u-förmig ausgebildet sein, dessen Herstellung vorzugsweise durch Umformung erfolgt, wobei deren geometrischen Abmessungen in Abhängigkeit der durch das Befestigungselement aufzunehmenden und zu übertragenden Kräften auf das jeweilige Bauteil 6 bestimmt werden.The fitting 2 can be both pot-shaped and u-shaped, the manufacture of which is preferably carried out by reshaping, the geometric dimensions of which depend on the forces to be absorbed and transmitted by the fastening element to the respective component 6 be determined.

In der 2 ist ein Befestigungselement in Form eines Massebolzens dargestellt, welcher aus dem Formstück 2 und dem im Formstück 2 verdrehfest angeordnetem Bolzen 1 besteht. Die Verbindung des Massebolzens zum Bauteil 6, hier eine Karosserie, erfolgt über geeignete Schweißvorgänge zwischen dem Formstück 2 und der Karosserie.In the 2 a fastener is shown in the form of a ground bolt, which from the molding 2 and that in the fitting 2 non-rotatably arranged bolt 1 consists. The connection of the ground bolt to the component 6 , here a body, is carried out by means of suitable welding processes between the fitting 2 and the body.

Der Kabelschuh 9 findet Aufnahme über den Bolzen 1 und wird mittels der Mutter 5 zum Formstück 2 verspannt, so dass sich eine vollflächige Auflage des Kabelschuhs 9 zur Oberfläche des Formstückes 2 ergibt.The cable lug 9 takes up over the bolt 1 and is through the mother 5 to the fitting 2 clamped so that there is a full-surface support of the cable lug 9 to the surface of the fitting 2 results.

Die gemeinsamen Berührungsflächen vom Kabelschuh 9 und der oberen Auflagefläche des Formstückes 2 und den gemeinsamen unteren Auflageflächen vom Formstück 2 zum Bauteil 6, der Karosserie, ergeben zum einen die erste elektrische Übergangskontaktfläche 11 und zum anderen die zweite elektrische Übergangskontaktfläche 12 des Massebolzens. Somit erfolgt die Herstellung der elektrischen Verbindung des Massebolzens zur Karosserie ausschließlich über die elektrischen Übergangskontaktflächen 11 und 12. Der Bolzen 1 ist nicht mehr daran beteiligt, da er nicht zur Karosserie geschweißt wird. Somit spielt der Werkstoff des Bolzens 1 keine Rolle mehr bezüglich der Schweißung des Massebolzens, so dass für die Werkstoffauswahl des einzusetzenden Bolzens nur noch Festigkeitsprobleme und Fragen des Korrosionsschutzes im Vordergrund stehen, somit der Bolzen aus Stahl aber auch aus hochfesten Kunststoffen, Keramiken oder Sinterwerkstoffen hergestellt werden kann.The common contact surfaces of the cable lug 9 and the upper contact surface of the fitting 2 and the common lower contact surfaces of the fitting 2 to the component 6 , the body, on the one hand result in the first electrical transition contact surface 11 and on the other hand the second electrical transition contact area 12 of the ground bolt. Thus, the electrical connection of the ground bolt to the body is made exclusively via the electrical transition contact surfaces 11 and 12 , The bolt 1 is no longer involved since it is not welded to the body. So the material of the bolt plays 1 no longer relevant with regard to the welding of the ground bolt, so that only strength problems and questions of corrosion protection are in the foreground for the material selection of the bolt to be used, so that the bolt can be made from steel but also from high-strength plastics, ceramics or sintered materials.

Der in der 3 dargestellte Massebolzen besitzt ein Formstück 2, welches im Bereich der elektrischen Übergangskontaktfläche 11 mit einer vorgeformten Kontaktfläche 10 ausgebildet ist, wodurch die elektrische Übergangswiderstände in der ersten elektrischen Übergangskontaktfläche 11 verringert werden. Es wurde bereits oben ausgeführt, dass die nach der Erfindung ausgebildeten Befestigungselemente und Massebolzen mittels verschiedener Schweißverfahren zum jeweiligen Bauteil 6 bzw. zur Karosserie geschweißt werden können.The Indian 3 Earth bolt shown has a fitting 2 , which is in the area of the electrical transition contact area 11 with a preformed contact surface 10 is formed, whereby the electrical contact resistances in the first electrical transition contact area 11 be reduced. It has already been stated above that the fastening elements and earth bolts designed according to the invention by means of various welding methods for the respective component 6 or can be welded to the body.

So ist in der 4 ein Massebolzen dargestellt, dessen Auflageflächen vom Formstück 2 eben ausgebildet sind. Im Bereich der unteren Auflageflächen, mit der Schweißstelle 7 gekennzeichnet, erfolgt die Schweißung des Massebolzens mittels des MARC-Schweißverfahrens zur Karosserie.So is in the 4 a ground bolt is shown, the contact surfaces of the fitting 2 are just trained. In the area of the lower contact surfaces, with the welding point 7 marked, the ground bolt is welded to the body using the MARC welding process.

Im Bereich der Aufnahme des Kabelschuhs 9 ist der Bolzen 1 mit einer Profilierung 13 ausgebildet, vorzugsweise als Rändelung ausgefiltert, wodurch der aufzunehmende Kabelschuh 9 zusätzlich in seiner Befestigungslage gesichert wird.In the area of the cable lug receptacle 9 is the bolt 1 with a profiling 13 trained, preferably filtered out as a knurling, whereby the cable lug to be accommodated 9 is additionally secured in its fastening position.

Neben der ebenen Ausbildung der unteren Auflageflächen des Formstückes 2 vom Massebolzen nach 4, können diese auch gekrümmt ausgebildet sein – 5 – und in den Schweißstellen 7 können die Massebolzen gleichfalls mittels eines MARC-Schweißverfahrens zum Grundwerkstoff des Bauteiles 6 geschweißt werden.In addition to the flat design of the lower contact surfaces of the fitting 2 from the earth bolt 4 , these can also be curved - 5 - and in the welds 7 the earth bolts can also be made to the base material of the component using a MARC welding process 6 be welded.

Bei den in den 6 und 7 dargestellten Massebolzen besitzen die Formstücke 2 ebene, flächige Auflageflächen mittels denen die Massebolzen auf die Karosserie aufgesetzt werden. Bei der Anwendung der MIG, WIG und E-Schweißverfahren erfolgt die Schweißung seitlich vom Formstück 2, an den Schweißstellen 7 und bei der Anwendung des Laser-Schweißens befinden sich die Schweißstellen 7 auf den seitlichen Ansätzen 20 vom Formstück 2, der Schweißvorgang und somit der Verbindung zur Karosserie erfolgt in den Pfeilrichtungen 21.In the in the 6 and 7 Earth bolts shown have the fittings 2 flat, flat contact surfaces by means of which the earth bolts are placed on the body. When using the MIG, TIG and E-welding processes, the welding is carried out on the side of the fitting 2 , at the welds 7 and when using laser welding there are the welds 7 on the side approaches 20 from the fitting 2 , the welding process and thus the connection to the body is carried out in the direction of the arrow 21 ,

Die in den 8, 9 und 10 dargestellten Befestigungselemente verkörpern bevorzugte Ausführungsformen von Befestigungselementen, wobei in der 8 ein Befestigungselement gezeigt ist, in dessem Formstück 2 eine Mutter 14 eingepresst ist, dies in analoger Weise wie bei einem Bolzen 1, nämlich über das Kopfteil 15 der Mutter 14.The in the 8th . 9 and 10 Fasteners shown embody preferred embodiments of fasteners, wherein in the 8th a fastener is shown in its fitting 2 A mother 14 is pressed in, in an analogous manner to a bolt 1 , namely over the headboard 15 mother 14 ,

Bei dem Befestigungselement nach 9 ist im Formstück 2 eine Hülse 16 eingepresst, welche mit einem Kopfteil 17 und einem Innengewinde 22 ausgebildet ist.According to the fastener 9 is in the fitting 2 a sleeve 16 pressed in, which with a headboard 17 and an internal thread 22 is trained.

Das Befestigungselement nach 10 besitzt ein Formstück 18, welches zentrisch mit einem Gewindeteil 19 ausgebildet ist, somit gleichfalls ein Innengewinde 22 aufweist, in das, wie in den Befestigungselementen nach den 8 und 9, Gewindebolzen/Gewindestifte einsetzbar sind, mittels denen die aufzunehmenden und zu befestigenden Funktionsteile 3 verspannt werden.The fastener after 10 has a fitting 18 which is centered with a threaded part 19 is formed, thus also an internal thread 22 has in which, as in the fasteners according to the 8th and 9 , Threaded bolts / setscrews can be used, by means of which the functional parts to be attached and fastened 3 be tense.

Die in den 8 bis 10 dargestellten Befestigungselemente können sowohl zur Aufnahme und Halterung von Funktionsteilen in Trag- und Konstruktionsbauten verwendet werden, aber auch als Massebolzen. Die Verbindung der Formstücke 2; 18 erfolgt in analoger Weise der bereits beschriebenen Befestigungselemente/Massebolzen mittels der genannten Schweißverfahren. Dies ist möglich, da die Formstücke 2 und 18 aus einem Werkstoff hergestellt sind, die dem Grundwerkstoff des jeweiligen Bauteiles 6 entsprechen, zu dem das Befestigungselement oder der Massebolzen geschweißt werden soll. Dies bedeutet, die Formstücke 2 und 18 sind gleichfalls aus einem Adaptivwerkstoff hergestellt, so dass zu deren Befestigung die bereits genannten Schweißverfahren Anwendung finden können.The in the 8th to 10 Fasteners shown can be used both for receiving and holding functional parts in supporting and construction structures, but also as ground bolts. The connection of the fittings 2 ; 18 takes place in an analogous manner to the fastening elements / ground bolts already described by means of the welding processes mentioned. This is possible because of the fittings 2 and 18 are made of a material that is the base material of the respective component 6 correspond to which the fastening element or the earth bolt is to be welded. This means the fittings 2 and 18 are also made from an adaptive material, so that the welding methods already mentioned can be used to secure them.

Nach der Erfindung hergestellte Befestigungselemente können somit stoffschlüssig zu dem jeweiligen Bauteil schweißtechnisch verbunden werden, dies unabhängig von der Werkstoffwahl für den Bolzen 1 eines Befestigungselementes, so dass Werkstoffkombinationen wie Aluminium- Aluminium als auch Aluminiumlegierungen sowie Leichtmetalllegierungen zur Anwendung kommen können.Fastening elements produced according to the invention can thus be connected to the respective component by welding, regardless of the material used for the bolt 1 a fastening element so that material combinations such as aluminum-aluminum as well as aluminum alloys and light metal alloys can be used.

Claims (10)

Befestigungselement zur Ausbildung von Verbindungen, so zur Aufnahme und Halterung von Bauteilen und zur Ausbildung elektrischer Verbindungen, in Form eines Massebolzens, bestehend aus Bolzen und einem Formstück, bei dem das Befestigungselement über das Formstück zu einem Bauteil geschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Formstück (2) ein Bolzen (1) verdrehsicher angeordnet ist, das Formstück (2) aus einem, dem Grundwerkstoff eines Bauteiles (6) angepassten Werkstoff, als ein Adaptivwerkstoff ausgebildet, besteht und mittels Schmelzschweißen oder Punkt-Buckel-Schweißen sowie Pressschweißen stoffschlüssig zum Bauteil (6) geschweißt ist.Fastening element for forming connections, so for receiving and holding components and for forming electrical connections, in the form of a ground bolt, consisting of bolts and a fitting, in which the fastening element is welded to a component via the fitting, characterized that in the fitting ( 2 ) a bolt ( 1 ) is arranged against rotation, the fitting ( 2 ) from one, the base material of a component ( 6 ) adapted material, formed as an adaptive material, and integrally with the component by means of fusion welding or spot-hump welding and pressure welding ( 6 ) is welded. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück (2) topfartig oder u-förmig ausgebildet ist, der Bolzen (1) über sein Bolzenkopfteil (8) mechanisch gespannt, durch Einpressen, Stauchen oder Verklemmen, verdrehsicher im Formstück (2) angeordnet ist.Fastening element according to claim 1, characterized in that the shaped piece ( 2 ) is pot-shaped or U-shaped, the bolt ( 1 ) via its bolt head part ( 8th ) mechanically tensioned, by pressing, compressing or jamming, non-rotating in the fitting ( 2 ) is arranged. Befestigungselement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück (2) mit einer ebenen, oberen Auflagefläche, zur parallelen Aufnahme von zu befestigenden Funktionsteilen (3) ausgeführt ist, die schweißseitig vorgesehenen unteren Auflageflächen vom Formstück (2) sind mit gerade, schräg oder mit einer gekrümmt verlaufenden Oberfläche, jeweils der Oberfläche des Bauteiles (6) angepasst, ausgebildet.Fastening element according to claims 1 and 2, characterized in that the shaped piece ( 2 ) with a flat, upper contact surface, for parallel mounting of functional parts to be fastened ( 3 ) is carried out, the lower support surfaces provided on the welding side of the shaped piece ( 2 ) are straight, inclined or with a curved surface, each of the surface of the component ( 6 ) adapted, trained. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des zum Einsatz kommenden Schweißverfahrens die Schweißung zwischen dem Formstück (2) und dem Grundwerkstoff des Bauteiles (6) über Schweißstellen (7) erfolgt, welche stirnseitig oder seitlich vom Formstück (2) vorgesehen sind und das MARC-Schweißverfahren sowie die MIG, WIG E-Schweißverfahren zur Anwendung kommen, wobei bei Anwendung des Laser-Schweißverfahrens das Formstück (2) mit seitlichen Ansätzen (20) ausgebildet ist.Fastening element according to one of claims 1 to 3, characterized in that, depending on the welding process used, the weld between the fitting ( 2 ) and the base material of the component ( 6 ) about welds ( 7 ) is carried out, which is on the front or side of the fitting ( 2 ) are provided and the MARC welding process as well as the MIG, WIG e-welding process are used, whereby when using the laser welding process the fitting ( 2 ) with side lugs ( 20 ) is trained. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement als ein Massebolzen ausgebildet ist, welcher über das Formstück (2) zum Grundwerkstoff des Bauteiles (6), einer Karosserie, geschweißt und mit nur zwei elektrischen Übergangskontaktfläche (11; 12) ausgebildet ist.Fastening element according to claim 1, characterized in that the fastening element is designed as a ground bolt, which over the shaped piece ( 2 ) to the base material of the component ( 6 ), a body, welded and with only two electrical transition contact surfaces ( 11 ; 12 ) is trained. Befestigungselement nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück (2) des als Massebolzen verwendeten Befestigungselementes mit einer vorgeformten Kontaktfläche (10) ausgebildet ist.Fastening element according to claims 1 and 5, characterized in that the shaped piece ( 2 ) of the fastening element used as a ground bolt with a preformed contact surface ( 10 ) is trained. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (1) aus einem, ohne Berücksichtigung seiner Schweißeignung, Stahl, aus einem hochfesten Kunststoff, aus einer hochfesten Keramik oder aus einem Sinterwerkstoff hergestellt ist.Fastening element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the bolt ( 1 ) made of one, regardless of its suitability for welding, steel, a high-strength plastic, a high-strength ceramic or a sintered material. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück (2) aus einem Adaptivwerkstoff, in Abhängigkeit vom Grundwerkstoff des Bauteiles (6) hergestellt ist, vorzugsweise aus Werkstoffen, wie Aluminium, Aluminiumlegierungen und Leichtmetalllegierungen.Fastening element according to one of claims 1 to 7, characterized in that the shaped piece ( 2 ) from an adaptive material, depending on the base material of the component ( 6 ) is produced, preferably from materials such as aluminum, aluminum alloys and light metal alloys. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Formstück (2) eine mit einem Innengewinde (22) versehene Mutter (14) oder eine mit einem Innengewinde (22) ausgebildeten Hülse (16) verdrehsicher angeordnet sind.Fastening element according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the shaped piece ( 2 ) one with an internal thread ( 22 ) provided mother ( 14 ) or one with an internal thread ( 22 ) trained sleeve ( 16 ) are arranged so that they cannot rotate. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück (2) als ein Formstück (18) mit im Formstück (18) ausgebildetem Gewindeteil (19) ausgeführt ist.Fastening element according to one of the claims 1 to 8th , characterized in that the fitting ( 2 ) as a fitting ( 18 ) with in the fitting ( 18 ) formed threaded part ( 19 ) is executed.
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