DE3904011A1

DE3904011A1 - Erdungselement zur befestigung an einem aluminiumbauteil

Info

Publication number: DE3904011A1
Application number: DE3904011A
Authority: DE
Inventors: Hans Martin Ing Grad Schwenk; Hans-Ulrich Dipl Ing Guenther; Klaus Kern
Original assignee: Schroff GmbH
Current assignee: Hbs Bolzenschweisssysteme & Co Kg 85221 Dac GmbH
Priority date: 1989-02-10
Filing date: 1989-02-10
Publication date: 1990-08-16
Also published as: US5037317A; DE3904011C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Erdungselement zur Befestigung an einem Alumi niumbauteil mit einem korrosionsunempfindlichen und verschleißarmen Kontakt element für den Anschluß eines Erdungskabels.

Derartige Erdungselemente sind bekannt. Häufig werden Flachstecker mit einem Befestigungsloch und einem, vorzugsweise um etwa 45° abgebogenen, Kontakt messer verwendet. Auf das Kontaktmesser wird das mit einer federnden Steck hülse versehene Erdungskabel aufgesteckt. Um auch nach einer bestimmten Anzahl von Steckzyklen die geforderte Kontaktsicherheit gewährleisten zu können, muß das Kontaktmesser korrosionsunempfindlich und verschleißarm aus geführt sein. Die Befestigung des Erdungselementes am Aluminiumbauteil erfolgt bisher überlicherweise durch eine Klemmschraube oder einen Befe stigungsniet, der das Befestigungsloch des Flachsteckers und eine Öffnung des Aluminiumbauteils durchfaßt. Diese Art der Verbindung des Erdungselemen tes mit einem Aluminiumbauteil ist jedoch bei vielen Aluminiumbauteilen, wie z. B. bei Aluminiumfrontplatten elektronischer Steckbaugruppen, nachteilig, weil der Schrauben- bzw. Nietkopf den optischen Eindruck des Bauteiles beeinträchtigt.

Ausgehend vom vorbeschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Erdungselement zur Befestigung an einem Aluminium bauteil zu schaffen, welches bei Wahrung einer dauerhaften Kontaktsicherheit eine den optischen Eindruck des Aluminiumbauteiles nicht beeinträchtigende Befestigungsmöglichkeit bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Erdungselement einen mit dem Aluminiumbauteil verschweißbaren Aluminiumgrundkörper auf weist, mit dem das Kontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden ist. Das Erdungselement ist also erfindungsgemäß zweiteilig aufgebaut, wobei das Kontaktelement nach wie vor eine dauerhafte Kontaktsicherheit gewährleistet, während der Aluminiumgrundkörper aufgrund der Materialgleichheit mit dem zu erdenden Aluminiumbauteil eine Schweißverbindung erlaubt. Die vorzugsweise mittels eines elektrischen Widerstandsschweißverfahrens hergestellte Schweißverbindung stellt bei einwandfreier elektrischer Leitfähigkeit und optimaler mechanischer Festigkeit keinerlei Beeinträchtigung des optischen Eindruckes des Aluminiumbauteils dar.

Zweckmäßig weist der Aluminiumgrundkörper eine ebene, vorzugsweise runde, Schweißfläche auf, aus der etwa mittig ein materialeinheitlich mit dem Alu miniumgrundkörper verbundener, kurzer und dünner Stift vorsteht. Die vorste hende Gestaltung des Aluminiumgrundkörpers ermöglicht einwandfreie Schweiß verbindungen, wobei der kurze, dünne Stift als Zündhilfe für den Schweiß strom dient. Optimale Schweißergebnisse lassen sich erzielen, wenn die Schweißfläche einen Durchmesser von etwa 4 bis 8 mm und der Stift einen Durchmesser von etwa 0,5 bis 1,5 mm sowie eine Länge von 0,5 bis 1,5 mm auf weist. Diese erfindungsgemäßen Merkmale gewährleisten auch bei relativ dünn wandigen Aluminiumblechen Schweißungen, die auf der gegenüberliegenden Blechseite optisch nicht wahrnehmbar sind. Selbst eloxierte Aluminiumbleche lassen sich ohne optische Beeinträchtigungen mit einem erfindungsgemäßen Erdungselement versehen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Kontaktelement von einem Flachstecker gebildet, welcher vorzugsweise ein um etwa 45° abgebogenes Kon taktmesser aufweist, auf welches das Erdungskabel mittels einer Steckhülse aufsteckbar ist. Zweckmäßig ist der Flachstecker mit einem Befestigungsloch versehen. Derartige Flachstecker lassen sich durch entsprechende Material wahl ohne weiteres so korrosionsunempfindlich und verschleißarm ausführen, daß die geforderte Kontaktsicherheit für eine bestimmte Anzahl von Steck zyklen gewährleistet ist. Um ein Verdrehen des Flachsteckers um den Alumi niumgrundkörper zu verhindern, kann das Befestigungsloch unrund, vorzugs weise eckig, ausgeführt sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Erdungselementes erfolgt die Verbindung des Aluminiumgrundkörpers mit dem Kontaktelement mittels einer Nietverbindung. Zu diesem Zweck kann der Aluminiumgrundkörper einen Nietansatz aufweisen, der ein Befestigungsloch des Kontaktelementes durchfaßt. Im einzelnen kann die Anordnung so getroffen sein, daß der Alumi niumgrundkörper als im Durchmesser mehrfach abgesetztes Bauteil ausgebil det ist wobei an dem im Durchmesser größten Zylinderabschnitt einenends die Schweißfläche mit dem Stift und andernends der Nietansatz angeordnet ist.

Diese Ausgestaltung des Aluminiumgrundkörpers ermöglicht auf einfache Weise eine sichere mechanische und elektrische Verbindung mit dem Kontaktelement einerseits und mit dem Aluminiumgrundkörper andererseits.

Bei einer alternativen Nietverbindung zwischen dem Aluminiumgrundkörper und dem Kontaktelement ist der Nietansatz im Durchmesser abgesetzt, wobei zwi schen dem dickeren und dem dünneren Durchmesserbereich ein axiale Umfangsnut angeordnet ist. Der hierdurch gebildete Nietkragen kann auf einfache Weise mittels eines rohrförmigen Werkzeuges umgebördelt werden, so daß eine ferti gungstechnisch besonders leicht reproduzierbare Nietverbindung entsteht.

Weitere erfindungsgemäße Arten der Befestigung zwischen dem Aluminiumgrund körper und dem Kontaktelement kennzeichnen sich dadurch, daß beide Bauteile koaxial angeordnete Befestigungslöcher aufweisen, die von einem Befesti gungselement durchfaßt werden. Das Befestigungslement kann von einem separa ten Niet oder einer Klemmschraube gebildet werden.

Obwohl die vorbeschriebenen Arten der Verbindung zwischen Aluminiumgrundkör per und Kontaktelement als besonders zweckmäßig anzusehen sind, sind im Rah men der Erfindung auch andere Verbindungsarten denkbar. So kann z. B. eine hinterschnittene Nut-Feder-Verbindung Verwendung finden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist an den Aluminiumgrund körper materialeinheitlich ein Flachsteckermesser angeformt und das Kontakt element wird von einer korrosionsunempfindlichen und verschleißarmen Beschichtung des Flachsteckermessers gebildet. Das Aufbringen der Beschich tung kann durch ein geeignetes Verfahren vorgenommen werden.

Schließlich kennzeichnet sich eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen Erdungselementes dadurch, daß der Aluminiumgrundkörper im Durchmesser mehrfach abgesetzt ist, daß der mit der Schweißfläche und dem als Zündhilfe dienenden Stift versehene Längenabschnitt hinsichlich Durch messer und Länge auf das Befestigungsloch des Flachsteckers abgestimmt ist und daß an diesen Längenabschnitt ein im Durchmesser größerer Abschnitt anschließt. Auf diese Weise wird der Flachstecker nach dem Schweißvorgang zwischen der Unterseite des letztgenannten Abschnitts und der Oberseite des Aluminiumbauteiles gehalten, so daß die Schweißverbindung des Erdungselemen tes mit dem Aluminiumbauteil zugleich die Verbindung des Aluminiumgrund körpers mit dem Kontaktelement bewirkt.

Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Kontaktelemente vergoldet, um opti male Kontaktsicherheit zu gewährleisten.

Im folgenden soll die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Erdungselement in einer Schnittdarstellung,

Fig. 2 eine Ansicht auf das erfindungsgemäße Erdungselement gemäß Pfeil A in Fig. 1,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungs gemäßen Erdungselementes in einem Teilschnitt,

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungs gemäßen Erdungselementes in einem Teilschnitt,

Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge mäßen Erdungselementes in einem Teilschnitt,

Fig. 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge mäßen Erdungselementes in einem Teilschnitt und

Fig. 7 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge mäßen Erdungselementes in einem Teilschnitt.

Das stark vergrößert dargestellte erfindungsgemäße Erdungselement 1 gemäß den Fig. 1 und 2 ist zweiteilig aufgebaut und besteht aus einem Alumi niumgrundkörper 2 und einem Kontaktelement 3. Der Aluminiumgrundkörper 2 ist als im Durchmesser zweifach abgesetztes Bauteil ausgebildet, wobei der im Durchmesser größte Zylinderabschnitt 4 unterseitig eine ebene, runde Schweißfläche 5 sowie einen mittigen Stift 6 und oberseitig einen Nietansatz 7 aufweist. Das Kontaktelement 3 wird von einem Flachstecker 8 gebildet und weist ein um etwa 45° abgebogenes Kontaktmesser 9 sowie ein Befestigungsloch 10 auf.

Der Nietansatz 7 des Aluminiumgrundkörpers 2 durchfaßt das Befestigungsloch 10 und ist durch Stauchung in Längsrichtung A mit dem Kontaktelement 3 ver nietet. Hierdurch ergibt sich eine dauerhafte mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem Aluminiumgrundkörper 2 und dem Kontaktelement 3. Die Verbindung des Erdungselementes 1 mit dem Aluminiumbauteil 11, hier einer Aluminiumplatte, erfolgt durch eine elektrische Widerstandsschweißung, wobei der Stift 6 als Zündhilfe dient. Der Stift 6 verschmilzt während des Schweißvorganges mit den oberflächennahen Bereichen des Aluminiumbauteils 11 und des Aluminiumgrundkörpers 2, so daß die Schweißfläche 5 unmittelbar am Aluminiumbauteil 11 anliegt und mit diesem eine dauerhafte mechanische und elektrische Verbindung eingeht. Hierbei wird der optische Eindruck der ge genüberliegenden Seite 12 des Aluminiumbauteils in keiner Weise beeinträch tigt.

Auf das Kontaktmesser 9 des, vorzugsweise vergoldeten, Flachsteckers 8 ist das strichpunktiert angedeutete Erdungskabel 13 mit der hieran befestigten, gleichfalls strichpunktiert angedeuteten, Steckhülse 14 aufsteckbar.

Das Erdungselement 1 gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von demjenigen nach den Fig. 1 und 2 durch die äußere Gestalt des Aluminiumgrundkörper 2 und die Art der Befestigung zwischen diesem und dem Kontaktelement 3. Der Alumi niumgrundkörper 2 weist auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine runde Schweißfläche 5 sowie einen Stift 6 auf. Zusätzlich ist er mit einem seit lichen Ansatz 15 versehen, in den ein Befestigungsloch 16 eingebracht ist. Die Verbindung zwischen dem Aluminiumgrundkörper 2 und dem Kontaktelement 3 erfolgt hier über eine Klemmschraube 17, die die Befestigungslöcher 10 und 16 beider Teile durchfaßt.

An den Aluminiumgrundkörper 2 gemäß Fig. 4 ist einstückig ein Flachstecker messer 18 angeformt, auf welches mittels eines geeigneten Verfahrens eine korrosionsunempfindliche und verschleißarme Beschichtung 19 aufgebracht ist. Die Verbindung des Erdungselementes 1 mit dem Aluminiumbauteil erfolgt in gleicher Weise wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bis 3.

Fig. 5 zeigt ein erfindungsgemäßes Erdungselement 1, bei dem der Aluminium grundkörper 2 über eine Nut-Feder-Verbindung 21 mit dem Kontaktelement 3 verbunden ist.

Das Erdungselement 1 gemäß Fig. 6 entspricht im wesentlichen demjenigen nach den Fig. 1 und 2. Der Nietansatz 7 dieses Aluminiumgrundkörpers 2 ist jedoch im Durchmesser abgesetzt, wobei im Übergangsbereich zwischen dem dickeren und dem dünneren Durchmesserabschnitt eine axiale Umfangsnut 22 an geordnet ist. Hierdurch ergibt sich ein Nietkragen 23, der in der Zeichnung bereits umgebördelt ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 kommt ein Aluminiumgrundkörper 2 zum Einsatz, der im Durchmesser dreifach abgesetzt ist. Der mit der Schweiß fläche 5 und dem Stift 6 versehene Längenabschnitt 24 ist hinsichtlich Durchmesser und Länge auf das Befestigungsloch 10 abgestimmt. An den Längen abschnitt 24 schließt ein im Durchmesser größerer Abschnitt 25 an. Nach dem Verschweißen des Aluminiumgrundkörpers 2 mit dem Aluminiumbauteil 11 wird der Flachstecker 8 zwischen der Unterseite 26 des Abschnitts 25 und der Oberseite 27 des Aluminiumbauteils 11 gehalten. Bei entsprechender Wahl der Toleranzen des Aluminiumbauteils 2 und des Flachsteckers 8 wird der Flachstecker 8 nach dem Abkühlen der Schweißverbindung regelrecht zwischen dem Aluminium grundkörper 2 und dem Aluminiumbauteil 11 verspannt.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1, 2 und 5 bis 7 kann es vorteilhaft sein, wenn das Befestigungsloch 10 des Kontaktelementes 3 un rund, vorzugsweise eckig, ausgeführt wird.

Bezugszeichenliste:

1 Erdungselement
2 Aluminiumgrundkörper
3 Kontaktelement
4 Zylinderabschnitt
5 Schweißfläche
6 Stift
7 Nietansatz
8 Flachstecker
9 Kontaktmesser
10 Befestigungsloch von 3
11 Aluminiumbauteil
12 Seite
13 Erdungskabel
14 Steckhülse
15 Ansatz
16 Befestigungsloch von 15
17 Klemmschraube
18 Flachsteckermesser
19 Beschichtung
20 Befestigungselement
21 Nut-Feder-Verbindung
22 Umfangsnut
23 Nietkragen
24 Längenabschnitt
25 Abschnitt
26 Unterseite von 25
27 Oberseite von 11

Claims

1. Erdungselement zur Befestigung an einem Aluminiumbauteil mit einem korrosionsunempfindlichen und verschleißarmen Kontaktelement für den Anschluß eines Erdungskabels, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdungs element (1) einen mit dem Aluminiumbauteil (11) verschweißbaren Alumi niumgrundkörper (2) aufweist, mit dem das Kontaktelement (3) mechanisch und elektrisch verbunden ist.

2. Erdungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Alumi niumgrundkörper (2) mittels eines elektrischen Widerstandsschweißverfah rens mit dem Aluminiumbauteil (11) verschweißt ist.

3. Erdungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Alumi niumgrundkörper (2) eine ebene, vorzugsweise runde, Schweißfläche (5) aufweist, aus der etwa mittig ein materialeinheitlich mit dem Aluminium grundkörper (2) verbundener, kurzer und dünner Stift (6) als Zündhilfe vorsteht.

4. Erdungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweiß fläche (5) einen Durchmesser von etwa 4 bis 8 mm aufweist.

5. Erdungselement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (6) einen Durchmesser von etwa 0,5 bis 1,5 mm aufweist.

6. Erdungselement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (6) eine Länge von etwa 0,5 bis 1,5 mm aufweist.

7. Erdungslement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (3) von einem Flachstecker (8) gebildet wird.

8. Erdungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flach stecker (8) ein, vorzugsweise um etwa 45° abgebogenes, Kontaktmesser (9) aufweist, auf welches das Erdungskabel (13) mittels einer Steckhülse (14) aufsteckbar ist.

9. Erdungslement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachstecker (8) ein Befestigungsloch (10) aufweist.

10. Erdungselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Befesti gungsloch (10) ein unrunde, vorzugsweise eckige Kontur aufweist.

11. Erdungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß der Aluminiumgrundkörper (2) mit dem Kontaktelement (3) mittels einer Nietverbindung verbunden ist.

12. Erdungselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Alumi niumgrundkörper (2) einen Nietansatz (7) aufweist, der ein Befestigungs loch (10) des Kontaktelementes (3) durchfaßt.

13. Erdungselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Alumi niumgrundkörper (2) als im Durchmesser mehrfach abgesetztes Bauteil aus gebildet ist, wobei an dem im Durchmesser größten Zylinderabschnitt (4) einenends die Schweißfläche (5) mit dem Stift (6) und andernends der Nietansatz (7) angeordnet ist.

14. Erdungselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Nietan satz (7) im Durchmesser abgesetzt ist, wobei im Übergangsbereich zwi schen dem dickeren und dem dünneren Durchmesserabschnitt eine axiale Um fangsnut (22) angeordnet ist, so daß ein umbördelbarer Nietkragen (23) gebildet wird.

15. Erdungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich net, daß das Kontaktelement (3) und der Aluminiumgrundkörper (2) koaxial angeordnete Befestigungslöcher (10; 16) aufweisen, die von einem Befe stigungselement (20) durchfaßt werden.

16. Erdungselement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Befe stigungselement (20) von einem Niet gebildet wird.

17. Erdungselement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Befe stigungselement (20) von einer Klemmschraube (17) gebildet wird.

18. Erdungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aluminiumgrundkörper (2) mit dem Kontaktelement (3) über eine hinterschnittene Nut-Feder-Verbindung (21) verbunden ist.

19. Erdungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Aluminiumgrundkörper (2) materialeinheitlich ein Flach steckermesser (18) angeformt ist und das Kontaktelement (3) von einer korrosionsunempfindlichen und verschleißarmen Beschichtung (19) des Flachsteckermessers (18) gebildet wird.

20. Erdungselement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Aluminiumgrundkörper (2) im Durchmesser mehrfach abgesetzt ist, daß der mit der Schweißfläche (5) und dem als Zündhilfe dienenden Stift (6) ver sehene Längenabschnitt (24) hinsichtlich Durchmesser und Länge auf das Befestigungsloch (10) des Flachsteckers (8) abgestimmt ist und daß an den Längenabschnitt (24) ein im Durchmesser größerer Abschnitt (25) an schließt, zwischen dessen Unterseite (26) und der Oberseite (27) des Aluminiumbauteils (11) der Flachstecker (8) nach dem Schweißvorgang ge halten ist.

21. Erdungsanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeich net, daß das Kontaktelement (3) vergoldet ist.