[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontaktierung eines Werkstücks mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
[0002] Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise in der Automobilindustrie verwendet,
um die Gehäusemasse mit dem Minuspol der Batterie elektrisch zu verbinden. Hierfür
werden u.a. an Teilen der Karosserie, beispielsweise im Motorraum, Bolzen angeschweisst,
die über einen daran anordenbaren Kabelschuh und ein Kabel mit dem Minuspol der Batterie
elektrisch leitend verbunden sind.
[0003] In der DE-GM 91 11 564 ist beispielsweise ein Massebolzen zum Anbringen eines Kabelschuhs
offenbart, der ein an ein Werkstück anschweissbares Bodenteil und einen sich daran
anschließenden Gewindebereich aufweist. Um einem Lösen der sowohl mechanischen als
auch elektrischen Verbindung, beispielsweise durch auftretende Vibrationen, entgegenzuwirken,
ist das Bodenteil als Sechskant ausgebildet, so dass über ein darüber anordenbares
Kunststoffteil mit Innensechskant und Aussparungen für einen Kabelschuh dieser verdrehsicher
mittels einer Schraube befestigt werden kann.
[0004] Diese Art der Massekontaktierung bzw. Verbindung ist jedoch bezüglich der Arbeitsgänge
als auch der Kosten aufwendig.
[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfache, kostengünstige
und verdrehsichere Vorrichtung zur Kontaktierung eines Werkstücks zu schaffen.
[0006] Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Gegenstandes des Anspruchs 1 gelöst.
[0007] Durch die Ausbildung eines in Aufbringrichtung über ein Innengewinde hinaus verlängerten
und im Innenumfang erweiterten Bereichs der Hutmutter kann diese im aufgeschraubten
Zustand den nicht zylinderförmigen Kragen des Bolzens gänzlich überlappen bzw. überdecken
und stirnseitig an dem Flansch anliegen.
[0008] Hierdurch kann sowohl beim Schweissen, bei der Lagerung und beim Lackieren eine Verschmutzung
der Kragenaußenflächen und der der Hutmutter zugewandten Flanschfläche zusätzlich
zu dem Gewindebereich verhindert werden.
[0009] Erst dieses Zusammenwirken der derartig ausgebildeten Hutmutter mit Kragen und Flansch
ermöglicht eine verdrehsichere und kontaktierende Befestigung eines Kabelschuhs direkt
auf dem Kragen, wobei vorteilhafterweise die Hutmutter nicht nur der Abdeckung und
dem Schutz der Kontaktflächen, sondern auch zur Befestigung des Kabelschuhs dienen
kann.
[0010] Bei der Erfindung wird die Verdrehsicherheit durch einen im Außenumfang nicht kreisförmig
ausgebildeten Kragen erreicht, auf den ein Kabelschuh mit ebenfalls nicht kreisförmigem
Innenumfang aufgeschoben werden kann. Hierbei müssen sich die jeweiligen Grundrisse
aber nicht exakt entsprechen, sondern nur verdrehsicher ineinander eingreifen. So
greift beispielsweise auch ein Außenvierkant in einen Innensechskant und umgekehrt
verdrehsicher ein, solange die Abmessungen so gestaltet sind, dass genügend Berührungspunkte
oder -flächen vorhanden sind.
[0011] Für einen Durchschnittsfachmann ergeben sich so ohne Weiteres eine beliebige Anzahl
von Gestaltungsmöglichkeiten des Außenumfangs eines Kragens und des Innenumfangs eines
Kabelschuhs. Nur beispielsweise seien hier Nuten, Rillen, Kerben, Aussparungen, Ecken
mit geraden oder gebogenden Kantenflächen, in jeweils beliebiger Anzahl, sowie Kombinationen
daraus für den Kragenaußenumfang und jeweils die entsprechenden hiermit in Eingriff
bringbaren Möglichkeiten für den Innenumfang eines Kabelschuhs genannt.
[0012] Der sich in Richtung einer Schweissspitze an dem Kragen anschließende Flansch dient
bei der Erfindung nicht nur als Anschlag für einen auf den Kragen aufschiebbaren Kabelschuh,
sondern auch der Kontaktierung. Diese kann bei der Erfindung vorteilhafterweise sowohl
über Stirnflächen der elektrisch leitfähigen Hutmutter mit einer Seite des Kabelschuhs
(der damit mit dem Bolzen über das Gewinde in Verbindung steht), über die Innenumfangsfläche
des Kabelschuhs, welche mit der Außenfläche des Kragens in Kontakt kommt, und über
die dem Kabelschuh zugewandeten Flanschfläche mit der anderen Seite des Kabelschuhs
erfolgen.
[0013] Einen weiteren Vorteil der Erfindung stellt die Tatsache dar, dass wegen eines nicht
mehr nötigen Kunststoffteils die gesamte Verbindung aus einem Material, nämlich Metall,
besteht und bei der Verwertung/Entsorgung die Verbindung nicht mehr getrennt (in Kunststoff
und Metall) entsorgt bzw. verwertet werden muss.
[0014] Der Flansch kann nach der Erfindung als umlaufender Flansch ausgebildet sein, wobei
er auch einen rotationssymmetrischen Außenumfang besitzen kann.
[0015] In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der umlaufende Flansch denselben
Außendurchmesser wie die Hutmutter oder überragt diesen. Hierbei können die einander
zugewandten Flächen in einer Ebene, beispielsweise senkrecht zur Längsachse der Vorrichtung
liegen, so dass vorteilhafterweise nicht nur eine umlaufende Ringlinie sondern auch
eine optimale große Ringfläche als Kontaktfläche zwischen Hutmutterstirnseite und
der ihr zugewandtem Flanschseite entsteht.
[0016] In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Kragen am Außenumfang Kanten auf.
Diese können über gerade oder gebogene Seiten miteinander verbunden sein.
[0017] In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kragen am Außenumfang als Vielkant,
beispielsweise als Sechs- oder Achtkant, ausgeführt.
[0018] Auf diese Weise kann ein entsprechend als Vielkant ausgebildeter Innenumfang des
Kabelschuhs nicht nur auf einfache Weise, beispielsweise durch Stanzen, hergestellt
werden, sondern auch in verschiedenen Stellungen auf dem Kragenvielkant verdrehsicher
angeordnet werden.
[0019] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0020] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht des Kragenbolzens;
- Fig. 2
- eine teilgebrochene Seitenansicht der Hutmutter;
- Fig. 3
- eine teilgebrochene Seitenansicht des Kragenbolzens nach Fig. 1 mit aufgeschraubter
Hutmutter nach Fig. 2.
[0021] Der in Fig. 1 dargestellte Kragenbolzen 1 weist an seinem einen Ende eine Schweissspitze
3 auf, welche zylinderförmig ausgebildet sein kann und an seinem anderen Ende einen
Gewindebereich 5 mit Außengewinde 7 besitzt. Der Gewindebereich 5 ist mit der Schweissspitze
3 über einen Kragen 9 und einen sich daran anschließenden Flansch 11 koaxial verbunden
bzw. aus einem eine gemeinsame Längsachse aufweisenden Stück gefertigt. Der gegenüber
dem Gewindebereich 5 im Außenumfang stufenförmig erweiterte Kragen 9 ist als Sechskant
mit geraden Seitenflächen ausgebildet. An diesem Kragen 9 schließt der gegenüber dem
Kragen 9 im Außenumfang stufenförmig erweiterte umlaufende Flansch 11 an, welcher
einen kreisförmigen Außenumfang besitzt.
[0022] Auf diesen in Fig. 1 als Einzelteil dargestellten, noch nicht mit einem Träger verschweißten
Kragenbolzen 1 kann gemäß Fig. 3 eine in Fig. 2 als Einzelteil dargestellte Hutmutter
13 vom gewindebereichseitigen Ende her aufgeschraubt werden. Diese Hutmutter 13 weist,
wie übliche Hutmuttern, einen schüsselförmigen Kopfbereich 15 auf, an den sich ein
Mittelbereich 17 mit Innengewinde 19 anschließt. Im Unterschied zu herkömmlichen Hutmuttern
weist die erfindungsgemäße Hutmutter 13 in Richtung ihrer Öffnung einen über das Innengewinde
19 hinaus verlängerten Bereich 21 auf, welcher gegenüber dem Innenumfang des Mittelbereiches
17 einen stufenförmig erweiterten Innenumfang 23 besitzt.
[0023] Der Außenumfang der Hutmutter ist im Bereich des Kopfes 15 und des Endbereiches 21
rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei der Außenumfang des Bereiches 21 größer als
der Außenumfang des Kopfes 15 ausgebildet ist. Statt einer aufgrund der unterschiedlichen
Innenumfänge geraden, stufenförmigen Unterteilung schließt sich am Außenumfang des
Endbereiches 21 ein sich im Außenumfang kegelförmig verjüngender Außenumfangsbereich
25 des Mittelbereiches 17 an. An diesem kegelförmigen Außenumfang 25 des Mittelbereiches
17 ist am Übergang zum Kopfbereich 15 der Mittelbereich 17 am Außenumfang als ein
in Fig. 2 und Fig. 3 nicht näher dargestellter Außenvielkant, beispielsweise Sechskant
oder Vierkant, ausgebildet. Dieser Vielkant dient wie bei üblichen Hutmuttern dem
Ansatz eines Schraubenschlüssels oder einer Muss zum Auf- und Abschrauben der Hutmutter
13.
[0024] Die in Fig. 3 dargestellte Kombination des Kragenbolzens 1 mit einer völlig aufgeschraubten
Hutmutter 13 verdeutlicht die Zusammenwirkung beider Teile. Die Hutmutter 13 steht
mit dem Gewindebereich 5 des Kragenbolzens 1 über das in das Außengewinde 7 eingreifende
Innengewinde 19 in Kontakt, wohingegen im Kopfbereich 15 sich zwischen dem Innenumfang
des Kopfbereiches 15 und dem Außenumfang des Gewindebereiches 5 des Kragenbolzens
1 ein Freiraum gebildet wird. Ebenso ist aus Fig. 3 ersichtlich, dass der Endbereich
21 der Hutmutter 13 am Innenumfang den Außenumfang des Kragens 9 des Bolzens 1 nicht
berührt, so dass auch hier zwischen Kragen und Innenseite des Endbereichs 21 ein Freiraum
gebildet wird. Durch diesen Freiraum kann die erfindungsgemäße Hutmutter 13 ohne Verkanten
des Endbereichs 21 mit dem Kragen 9 auf den Bolzen 1 aufgeschraubt werden. In ihrer
in Fig. 3 dargestellten aufgeschraubten Endposition kommt die Hutmutter 13 zumindest
mit einem Teil ihrer Stirnseite mit der ihr zugewandten Seite des Flansches 11 in
Kontakt. Hierbei können vorteilhafterweise die Stirnseite und die ihr zugewandte Flanschseite
in einer Ebene liegen, so dass eine optimale groBe Kontaktfläche entsteht. In der
in Fig. 3 dargestellten speziellen Ausführungsform liegt diese Ebene der sich berührenden
Flächen senkrecht zur Längsachse der gesamten Vorrichtung, da die Stirnseit der Hutmutter
13 ebenso gerade abgeschlossen ist, wie die ihr zugewandte Seite des Flansches 11.
[0025] Ein Anschweissen des Kragenbolzens 1 mit seiner Schweissspitze 3 an einen in der
Zeichnung nicht dargestellten Träger, beispielsweise ein Karosserieteil im Motorraum,
kann ohne oder mit aufgeschraubter Hutmutter erfolgen. Eine vorteilhafterweise hierfür
aufgeschraubte Hutmutter, welche auch den Schweissstrom auf den Kragenbolzen und zur
Schweissspitze übertragen kann, vermindert schon beim Schweissvorgang etwaige Verschmutzungen
der Kontaktflächen für den später aufzunehmenden, in der Zeichnung nicht dargestellten
Kabelschuh. Hierbei wird nämlich nicht nur der Gewindebereich 5 bzw. Gewindeschaft
sondern auch die Stirnseite der Hutmutter 13, die ihr zugewandte Flanschseite sowie
Außenfläche des Kragens 9 schützend abgedeckt.
[0026] Eine bereits beim Schweissen aufgeschraubte Hutmutter 13 oder später aufgeschraubte
Hutmutter 13 verhindert weiterhin etwaige Verschmutzungen, die bei der in der Automobilindustrie
notwendigen Lackierung auch des Motorraumes und etwaige Verschmutzungen durch Lagerung
entstehen können. Die Abdeckung kann sogar eine Dichtwirkung aufweisen, so dass selbst
bei einer Tauchlackierung eine Verunreinigung der Kontaktflächen oder eine Oxidation
bei der Lagerung verhindert werden kann.
[0027] Die Kontaktierungen eines mit einem Träger verschweissten Kragenbolzens 1 erfolgt
dann durch Aufschieben eines Kabelschuhs mit beispielsweise dem Sechskant des Kragens
9 entsprechend ausgebildeten Innensechskant oder Vierkant, usw., und durch das Aufschrauben
der Hutmutter 13, bis der Kabelschuh durch die Stirnseite der Hutmutter 13 von seiner
einen Seite und der ihm zugewandten Seite des Flansches von seiner anderen Seite mit
einer Kraft beaufschlagt wird.
[0028] Durch die Erfindung ergibt sich bei einer in der Zeichnung nicht dargestellten Kontaktierung
gegenüber dem Stand der Technik eine wesentlich verbesserte Kontaktierung eines Kabelschuhs,
da bei bekannten verdrehsicheren Massekontaktierungen ein Kabelschuh nur von seiner
einen Seite über die ihm zugewandte Stirnseite einer Mutter kontaktiert wird, welche
über den Gewindegang mit dem Bolzen in Verbindung steht. Dagegen findet bei der Erfindung
zusätzlich eine Kontaktierung der anderen Seite des Kabelschuhs mit der ihm zugewandten
Seite des Flansches 11 und des Innenumfangs des Kabelschuhs über die den Außenumfang
des Kragens 9 berührenden Flächen statt. Durch die Ausbildung eines erweiterten Bereiches
21, welcher mit seiner Stirnseite einen Kabelschuh mit einer Kraft beaufschlagt und
diesen gegen die ihm zugewandte Flanschseite presst, ist es auch möglich, Kabelschuhe
beliebiger Dicke zu kontaktieren.
1. Vorrichtung zur Kontaktierung eines Werkstücks, bestehend aus einer Hutmutter (13)
und einem Schweißbolzen (1) mit einem Gewindeschaft (5) zur Aufnahme der Hutmutter
(13) und einem Kragen (9), dessen Außenumfang nicht kreisförmig ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kragen (9) der Aufnahme eines Kabeschuhs dient, wobei der Innenumfang des
Kabelschuhs an den Außenumfang des Kragens (9) derart angepasst ist, so dass eine
verdrehsichere Aufnahme gewährleistet ist,
dass sich an dem Kragen (9) in Richtung einer Schweissspitze (3) ein Flansch (11)
anschließt,
dass die Hutmutter (13) aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und
dass die Hutmutter (13) in Aufbringrichtung einen über ein Innengewinde (19) hinaus
verlängerten und im Innenumfang erweiterten Bereich (21) aufweist, welcher im aufgeschraubten
Zustand den Kragen (9) gänzlich überlappt und stirnseitig an dem Flansch (11) anliegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (11) umlaufend
ausgebildet ist und einen kreisförmigen Außenumfang aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (9) am
Außenumfang Kanten aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kragen (9) am Außenumfang gerade Seiten aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kragen (9) am Außenumfang als Sechs- oder Achtkant ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der im Innenumfang erweiterten Bereich (21) der Hutmutter (13) zylinderförmig ausgebildet
ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Stirnseite der Hutmutter (13) in einer zu der ihr zugewandten Flanschseite parallelen
Ebene liegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite der Hutmutter
(13) und die ihr zugewandte Seite des Flansches (11) eben ausgebildet sind.