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Die
Erfindung betrifft eine Massekontaktanordnung in einer Fahrzeugkarosserie
mit einem an der Fahrzeugkarosserie befestigten Gewindebolzen zur
Fixierung eines elektrischen Anschlusses und einem lösbar mit
dem Gewindebolzen verbindbaren Fixierelement.
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Zur
Darstellung einer definierten elektrischen Masse für Aggregate,
Einbauteile etc. in einer Fahrzeugkarosserie (und somit zur Zusammenführung der
elektrischen Rückleitungen über die
Karosserie) sind Fahrzeugkarosserien mit so genannten elektrischen
Massebolzen ausgestattet. Dies sind Gewindebolzen, die – mit einer
Mutter bestückt – in der Rohbau-Karosserie
angebracht, insbesondere angeschweißt werden. Bei der Lackierung
der Rohkarosserie deckt die auf den Massebolzen aufgeschraubte Mutter
einen Teil des Massebolzens ab; auf diese Weise soll sichergestellt
werden, dass der von der Mutter bedeckte Teil des Massebolzens während des Lackiervorgangs
frei von Farbe bleibt und in diesem Kontaktbereich ein guter elektrischer
Kontakt zur Karosserie hergestellt werden kann. Im Anschluss an die
Lackierung wird die Mutter abgeschraubt, um den geschützten Kontaktbereich
freizugeben. – In
der Praxis zeigt sich allerdings, dass der Lackierschutz durch die
Mutter teilweise versagt, da der Kontaktbereich während der
Lackierung durch eindringende Farbe unterwandert wird; dies bedeutet
einen zusätzlichen
Aufwand, da ein derart verunreinigter Kontaktbereich mechanisch
nachgearbeitet werden muss, um die elektrische Leitfähigkeit
wiederherzustellen. Weiterhin kann es vorkommen, dass der Lack im
Bereich der Mutter in einer solchen Weise aushärtet, dass der Massebolzen
beim Versuch, die Mutter zu lösen,
abreißt.
Auch dies ist mit erheblichem Mehraufwand verbunden. Daher besteht
ein großer
Bedarf an einer elektrischen Massekontaktanordnung in einer Fahrzeugkarosserie,
die diese Nachteile nicht aufweist.
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In
der
DE 30 01 350 A1 ist
eine Erdungsbefestigung in Form einer Mutter zur Befestigung von Verschlüssen für Schaltschranktüren beschrieben. Das
Türblatt
ist mit einer nicht-leitenden Schicht (Lackschicht) überzogen,
die – zumindest
lokal – entfernt
werden muss, um einen Erdungskontakt zwischen der Mutter und der
Türblattfläche herzustellen. Hierzu
ist die Mutter auf einer Seitenfläche mit einem in Festziehrichtung
herausragenden scharfen Zahn versehen, der beim Festziehen der Mutter
die nicht-leitende Schicht der Türblattfläche aufkratzt. Die
in der
DE 30 01 350
A1 vorgeschlagene Gestaltung der Erdungsbefestigung gewährleistet
zwar einen guten elektrischen Kontakt, verletzt aber die Lackschicht
an der der Mutter gegenüberliegenden Fläche und
ist daher aus Gründen
des Korrosionsschutzes für
eine Anwendung an Fahrzeugkarosserien nicht geeignet.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Massekontaktanordnung
in einer Fahrzeugkarosserie vorzuschlagen, die einerseits eine prozesssichere
Kontaktierung eines an der Fahrzeugkarosserie befestigten lackierten
Massebolzens gewährleistet,
andererseits aber einen auf dem Massebolzen und den umgebenden Karosseriebereichen aufgebrachten
Korrosionsschutz nicht beeinträchtigt.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach
umfasst die Massekontaktanordnung einen an der Fahrzeugkarosserie
befestigten metallischen Gewindebolzen zur Fixierung eines elektrischen
Anschlusses und ein lösbar
mit dem Gewindebolzen verbindbares metallisches Fixierelement mit
einem Innengewinde, welches dem Außengewinde des Gewindebolzens
angepasst ist. Erfindungsgemäß ist im
Bereich des Innengewindes des Fixierelements und/oder im Bereich
des Außengewindes
des Gewindebolzens mindestens eine Nut zur Aufnahme von Abrieb vorgesehen.
Der Gewindebolzen wird ohne den herkömmlichen Lackierschutz an der
Rohbaukarosserie befestigt, vorzugsweise mittels Lichtbogen-Bolzenschweißen eingeschweißt; während der
Lackierung der Rohkarosserie wird der Gewindebolzen daher mit Lack
beschichtet. Nach der Lackierung wird das Fixierelement auf den
Gewindebolzen aufgeschraubt; dabei schabt das Innengewinde einen
Kontaktbereich auf dem Massebolzen frei, im Bereich dessen ein niederohmiger
Kontakt zwischen dem elektrisch leitfähigen Fixierelement und dem
Gewindebolzen geschaffen wird. Die Nut im Gewinde des Bolzens bzw.
des Fixierelements nimmt den dabei entstehenden Lackabrieb auf und
gewährleistet,
dass dieser Abrieb nicht auf die elektrischen Kontaktflächen zwischen
dem Gewindebolzen, dem Fixierelement und dem elektrischen Anschluss
gelangt. Auf diese Weise wird der Lackabrieb kontrolliert abgeführt und
es kann eine prozesssichere elektrische Kontaktierung des Gewindebolzens
sichergestellt werden, ohne dass die den Gewindebolzen umgebende
Lackierung der Karosserie verletzt wird.
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Vorzugsweise
wird der Gewindebolzen vor dem Einschweißen in die Karosserie mit einer
Antikorrosionsbeschichtung, beispielsweise einer Beschichtung auf
Zink- oder Zinnbasis, versehen. Eine solche metallische Beschichtung
wird beim Aufschrauben des Fixierelements – bei dem die Lackbeschichtung
des Gewindes abgetragen wird – nicht verletzt,
so dass auch in Zusammenbaulage des Fixierelements mit dem Gewindebolzen
in der lackierten Fahrzeugkarosserie ein wirksamer Korrosionsschutz
des Gewindebolzens gewährleistet
ist. Durch die feste Verschraubung des Fixierelements mit dem Gewindebolzen
wird außerdem
ein zusätzlicher
Korrosionsschutz des elektrischen Kontaktbereichs auf dem Gewindebolzen
bewirkt.
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Zweckmäßigerweise
ist der Gewindebolzen in einem der Anschweißstelle benachbarten Bereich mit
einem ringförmig
umlaufenden Teller versehen, der auf der dem Fixierelement zugewandten
Seite eine näherungsweise
ebene Deckfläche
aufweist. Weiterhin umfasst der elektrische Anschluss vorteilhafterweise
einen ringförmigen
Kabelschuh, der in Zusammenbaulage des elektrischen Anschlusses mit
der Massekontaktanordnung zwischen einer Stirnfläche des Fixierelements und
der Deckfläche des
Bolzens festgeklemmt und dadurch fixiert werden kann.
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Auf
der Stirnfläche
des Fixierelements und/oder auf der der Kontaktfläche zugewandten Oberseite
des Kabelschuhs können
Oberflächenstrukturen
vorgesehen sein, um zwischen diese beiden Flächen geratende Verschmutzungen,
insbesondere Lackabrieb, aufzunehmen bzw. abzukratzen und dadurch
verhindern, dass dieser Abrieb die elektrische Kontaktierung zwischen
Fixierelement und Kabelschuh beeinträchtigt. Vorteilhafterweise
werden diese Strukturen durch eine Riffelung der Stirnfläche und/oder
der Oberseite des Kabelschuhs gebildet. Alternativ bzw. zusätzlich können zwischen der
Deckfläche
des Gewindebolzens und der Unterseite des Kabelschuhs Oberflächenstrukturen
vorgesehen sein, die vorteilhafterweise durch eine Riffelung zumindest
einer dieser Flächen
gebildet sind und die ein Mitdrehen des Kabelschuhs bei der Montage
der Massekontaktanordnung verhindern.
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Der
Kabelschuh kann unverlierbar mit dem Fixierelement verbunden sein.
Dadurch wird die Montage erleichtert; weiterhin wird vermieden,
dass Abrieb auf die Kontaktfläche
zwischen Fixierelement und Kabelschuh gelangen kann. Insbesondere
kann der Kabelschuh über
eine Bördelverbindung
drehbar am Fixierelement befestigt sein.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verläuft die
mindestens eine Nut auf dem Gewindebolzen bzw. dem Fixierelement
parallel zu einer Symmetrieachse des Gewindebolzens bzw. des Fixierelements.
Aus fertigungstechnischen und funktionalen Gründen sind weiterhin zweckmäßigerweise mehrere
Nuten vorgesehen, die symmetrisch auf dem Innen- bzw. Außengewinde
angeordnet sind. Solche Nuten können
besonders einfach und kostengünstig,
beispielsweise durch Räumen,
in herkömmliche
Bolzen- bzw. Mutterngewinde eingebracht werden.
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Vorteilhafterweise
ist der Hohlraum, der in Zusammenbaulage des Fixierelements mit
dem Gewindebolzen durch die Nut gebildet wird, an seiner Unterseite
(d.h. in Richtung des den Bolzen tragenden Bereichs der Fahrzeugkarosserie)
geschlossen; auf diese Weise wird sichergestellt, dass der in der Nut
abgelegte Abrieb nicht in Richtung des elektrischen Anschlusses
hin entweichen und dort eine Verschlechterung des elektrischen Kontakts
bewirken kann. Ein solches endseitiges Schließen des Hohlraums kann beispielsweise
dadurch bewirkt werden, dass die Nut nicht den gesamten Gewindebereich des
Fixierelements überspannt,
sondern nur in einem dem elektrischen Anschluss abgewandten Bereich vorgesehen
ist, so dass an der Unterseite des Fixierelements ein geschlossenes
Gewinde besteht, das ein Austreten des Abriebs in Richtung der Anschlussstelle
verhindert. Alternativ kann an der Unterseite des Fixierelements
ein ringförmiges
Abdichtungselement aus einem elastischen Werkstoff (z.B. ein so genannter
Polyflex-Ring) vorgesehen sein, der dichtend an dem Fixierelement
und dem Außengewinde des
Bolzens anliegt; Gewindemuttern mit solchen Ringen werden üblicherweise
als selbstsichernde Muttern verwendet.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist auf dem Gewindebolzen
mindestens eine Nut zur Aufnahme des Lackabriebs vorgesehen, die weiterhin
zur Winkelfixierung des Kabelschuhs verwendet wird. Hierzu ist der
ringförmige
Kabelschuh im Bereich seiner inneren Ausnehmung mit einer Nase versehen,
die in die Nut des Gewindebolzens eingreift. Wird im Zuge der Montage
der Massekontaktanordnung der Kabelschuh auf den Massebolzen aufgefädelt, so
wird seine Winkelausrichtung durch die Orientierung der Nase gegenüber der
Nut des Gewindebolzens bestimmt; durch Aufschrauben des Fixierelements
wird der Kabelschuh in dieser Lage fixiert. Der Kabelschuh kann
somit ohne zusätzliche Maßnahmen
reproduzierbar in einer definierten Winkellage auf dem Gewindebolzen
montiert werden.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels
erläutert.
Dabei zeigen
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1 eine
Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Massekontaktanordnung zur
Fixierung eines elektrischen Anschlusses an einer Karosserie;
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2 eine Detaildarstellung (Schnittdarstellung)
des Gewindebolzens der Massekontaktanordnung ... 2a ...
vor Aufschrauben eines Fixierelements; 2b ...
nach Aufschrauben des Fixierelements;
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3 Detaildarstellungen des Fixierelements 3a in
einer Aufsicht; 3b in einer Schnittdarstellung;
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4 eine
Explosionsdarstellung einer alternativen Ausgestaltung der Massekontaktanordnung;
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5 eine
Explosionsdarstellung einer weiteren Ausgestaltung der Massekontaktanordnung;
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1 zeigt
einen Bereich einer Fahrzeugkarosserie 1, in dem eine erfindungsgemäße Massekontaktanordnung 2 vorgesehen
ist. Die Massekontaktanordnung 2 umfasst einen Gewindebolzen 3 mit einem
Außengewinde 4 und
ein Fixierelement 8 in Form einer Gewindemutter 9 mit
einem Innengewinde 10, welches dem Außengewinde 4 des Bolzens 3 in
einer solchen Weise angepasst ist, dass das Fixierelement 8 auf
den Bolzen 3 aufgeschraubt werden kann. Der Gewindebolzen 3 umfasst
einen Fußbereich 11,
in dem er (beispielsweise mittels Bolzenschweißen) an der Fahrzeugkarosserie 1 angeschweißt ist.
Im Fußbereich 11 ist
der Gewindebolzen 3 mit einem ringförmig umlaufenden Teller 5 versehen.
Sowohl der Gewindebolzen 3 als auch das Fixierelement 8 bestehen – zumindest
im Bereich ihrer Gewinde 4, 10 – aus einem
metallischen (d.h. elektrisch leitfähigen) Werkstoff und sind mit
einer Antikorrosionsbeschichtung versehen.
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Die
Karosserie 1 wurde einem Lackierungsprozess unterzogen,
weswegen der Gewindebolzen 3 und der ihn umgebende Oberflächenbereich 6 der Karosserie 1 mit
einer Lackschicht 7 überzogen
ist (siehe Detaildarstellung der 2a und 2b). Diese
Lackschicht 7 stellt eine elektrische Isolationsschicht
dar und muss daher – zumindest
bereichsweise – entfernt
werden, um einen elektrischen Anschluss 12 (Masseanschluss),
der durch ein an einem ringförmigen
Kabelschuh 13 befestigtes Kabel 14 gebildet ist,
niedrigohmig an den als Massebolzen dienenden Gewindebolzen 3 (und
somit an die Karosserie 1) anzuschließen. Das Abtragen der Lackschicht 7 erfolgt
erfindungsgemäß durch
Aufschrauben des Fixierelements 8 auf den Gewindebolzen 3; dabei
wird durch das Innengewinde 10 des Fixierelements 8 Lack 7 vom
Gewindebolzen 3 abgeschabt. Dies erfolgt in einer solchen
Weise, dass unter der Last der Aufschraubbewegung die Lackschicht 7 von den
Unterseiten 15 der Gewindegänge des Bolzengewindes 4 verdrängt bzw.
abgeschabt wird, so dass diese Unterseiten 15 lackfrei
(blank) werden (siehe die Detailansicht der 2b). Zwischen
diesen lackfreien Unterseiten 15 des Bolzengewindes 4 und
den ihnen gegenüberliegenden
Oberseiten 16 des Fixierelement-Innengewindes 10 wird daher
ein niedrigohmiger elektrischer Kontaktbereich 17. Der
Kabelschuh 13 des anzubindenden elektrischen Anschlusses 12 wird
zwischen einer (mit Lack 7 versehenen) Deckfläche 18 des
Bolzentellers 11 und einer der Deckfläche 18 zugewandten,
blanken Stirnfläche 19 des
Fixierelements 8 eingelegt und durch Festziehen der Mutter 9 auf
dem Bolzengewinde 4 festgeklemmt (siehe 2b).
Auf diese Weise wird über
die Schweißverbindung
des Bolzens 3 an der Karosserie 1, den Kontaktbereich 17 zwischen
den freigeschabten Bolzen-Gewindebereichen 15 und dem Mutterngewinde 10 und
einem Kontaktbereich 20 zwischen der Stirnfläche 19 des
Fixierelements 8 und der dieser Stirnfläche 19 gegenüberliegenden
Oberseite 21 des Kabelschuhs ein niederohmiger Massekontakt zwischen
dem elektrischen Anschluss 12 und der Karosserie 1 hergestellt.
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Wie
oben beschrieben, wird beim Aufschrauben des Fixierelements 8 auf
den Gewindebolzen 3 die Lackschicht 7 des Gewindebolzens 3 in
ausgewählten
Bereichen abgeschabt. Zur Aufnahme des dabei entstehenden Lackabriebs
sind im Fixierelement 8 Nuten 22 vorgesehen, die
parallel zu einer Symmetrieachse 23 des Fixierelement-Gewindes 10 verlaufen
und deren Breite 24 und Tiefe 25 in einer solchen
Weise dimensioniert sind, dass sie den gesamten abzutragenden Lackabrieb
fassen können (siehe 3a und 3b).
Im Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 sind drei äquidistant auf dem Umfang verteilte
Nuten 22 vorgesehen, die die gesamte Höhe 26 des Innengewindes 10 auf
dem Fixierelement 8 überstreichen
und das Innengewinde 10 in drei Gewindeabschnitte 29 aufteilen.
Beim Aufschrauben (Montieren) des Fixierelements 8 auf
den lackierten Bolzen 3 schiebt an jeder Nut 22 ein
in Aufschraubrichtung 27 des Fixierelements 8 vorauseilender,
an die Nut 22 anschließender
Frontbereich 28 des Gewindeabschnitts 29 den (vergleichsweise
weichen) Lack 7 auf und wölbt ihn in die benachbarte
Nut 22 hinein, wo er als Abrieb aufgefangen wird. Die (vergleichsweise
harte) Antikorrosionsbeschichtung auf dem Gewindebolzen 3 bleibt
dabei unverletzt; das Abtragen der Lackschicht 7 erfolgt
daher ohne wesentliches Abtragen der Antikorrosionsbeschichtung
des Massebolzens 3. – Die
Nuten 22 brauchen nicht unbedingt parallel zur Symmetrieachse 23 zu verlaufen,
sondern können
beispielsweise auch schräg
dazu angeordnet sein.
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Um
zu verhindern, dass der Abrieb beim Aufschrauben (Montieren) des
Fixierelements 8 nach unten (d.h. in Richtung des Kabelschuhs 13)
austreten kann, kann das Fixierelement 8 im Bereich seiner Stirnfläche 19 mit
einem elastischen Abdichtungselement 30 in Form eines Gummirings
(Polyflex-Rings) versehen
sein, der in Zusammenbaulage der Massekontaktanordnung 2 dichtend
am Außengewinde 4 des
Gewindebolzens 3 anliegt (siehe 2b). Dadurch
werden Hohlräume 37,
die in Zusammenbaulage der Massenkontaktanordnung 2 zwischen
den Nuten 22 des Fixierelements 8 und dem Außengewinde 4 des
Gewindebolzens 3 entstehen, nach unten (d.h. in Richtung
Karosserie 1) geschlossen. Diese geschlossenen Hohlräume 37 fixieren
den Abrieb und stellen sicher, dass er nicht in Richtung Kabelschuh 13 austritt
und zu einer Verschlechterung des elektrischen Kontakts zwischen
Fixierelement 8 und Kabelschuh 13 führen kann. – Alternativ
kann der erste (d.h. der Stirnfläche 19 benachbarte)
Gewindegang des Innengewindes 10 nutenfrei bleiben und
so als durchgängig
umlaufende (metallische) Dämmung gegenüber austretendem
Lackabrieb wirken. Zusätzlich
kann das Fixierelement 8 im Bereich seines Innengewindes 10 mit
einem Schmierfett versehen sein, durch das der Lackabrieb in den
Nuten 22 gebunden wird.
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Um
den Kontaktbereich 20 zwischen der Massekontaktanordnung 2 und
dem elektrischen Anschluss 12 unempfindlich gegenüber Verschmutzungen
(beispielsweise gegenüber
austretendem Lackabrieb) zu machen, kann die Stirnfläche 19 des Fixierelements
und/oder die Oberseite 21 des Kabelschuhs 13 mit
Hohlräumen
oder mit Oberflächenstrukturen,
insbesondere mit Riffelungen 31, versehen sein. Weiterhin
kann die Unterseite 32 des Kabelschuhs 13 und/oder
die Deckfläche 18 des
Bolzentellers 5 mit einer Oberflächenstruktur, beispielsweise
einer Riffelung 33, versehen sein, um bei der Montage der
Massekontaktanordnung Drehbewegungen des Kabelschuhs 13 gegenüber dem
Bolzenteller 5 zu vermeiden.
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4 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel
einer Massekontaktanordnung 2', bei der der Kabelschuh 13 des
elektrischen Anschlusses 12 unverlierbar mit dem Fixierelement 8' verbunden ist. Hier
ist der Kabelschuh 13. über
eine Bördelverbindung 34 drehbar
an dem Fixierelement 8' befestigt. Diese
Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Kontaktbereich 20' zwischen Kabelschuh 13 und
Fixierelement 8' durch
die Bördelung 34 gegenüber dem
Innengewinde 10' des
Fixierelements 8' abgeschirmt ist,
so dass die Gefahr des Eindringens von Lackabrieb in diesen Kontaktbereich 20' weiter reduziert wird.
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Alternativ
zu den in 1 bis 4 dargestellten
Ausführungsbeispielen
von Massekontaktanordnungen 2,2', bei denen die Nuten 22 zur
Aufnahme des Lackabriebs am Fixierelement vorgesehen sind, können solche
Nuten 22'' zusätzlich oder
alternativ auch am Außengewinde 4'' des Gewindebolzens 3'' vorgesehen sein (siehe die Massekontaktanordnung 2'' der 5). Im Ausführungsbeispiel
der 5 ist eine solche Nut 22'' auf
dem Bolzen 3'' dargestellt,
die parallel zur Symmetrieachse 23'' des Bolzens 3'' verläuft. Solche Nuten 22'' auf dem Gewindebolzen 3'' können neben der Aufnahme von Lackabrieb
auch als Ausrichtungselemente für
den elektrischen Anschluss 12'' verwendet
werden: Dazu ist der Kabelschuh 13'' des
elektrischen Anschlusses 12'' in dem das
Bolzengewinde 4'' umgebenden
Innenraum 35 mit einer radial nach innen abragenden Nase 36 versehen,
die in die Nut 22'' des Gewindebolzens 3'' eingreift. Die Winkellage der
Nase 36 gegenüber
dem Kabelabgang 14'' des elektrischen
Anschlusses 12'' und die Winkellage
der Nut 22'' bestimmt, in
welcher Winkellage der elektrische Anschluss 12'' in der Karosserie 1 befestigt
wird. Die Nut 22'' auf dem Gewindebolzen 3'' wirkt als Verdrehschutz beim Festklemmen
des Kabelschuhs 13'' zwischen dem
Fixierelement 8'' und der Deckfläche 18'' des Gewindebolzentellers 5''.