DE102024000125A1

DE102024000125A1 - Elektrische Verbindungseinrichtung zum mechanischen und elektrischen Verbinden eines elektrischen Kabels mit einem metallischen Bauteil eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102024000125A1
Application number: DE102024000125.5A
Authority: DE
Inventors: Marcel Quintus; Jerome Norman Trommnau; Bernd Weiss
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2024-01-16
Filing date: 2024-01-16
Publication date: 2024-03-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungseinrichtung (1) zum mechanischen und elektrischen Verbinden eines elektrischen Kabels (10) mit einem metallischen Bauteil (20) eines Kraftfahrzeugs,
- mit einem gabelartig ausgebildeten und zwei Schenkel (3a, 3b) aufweisenden elektrischen Massedübel (2) aus einem elektrisch leitenden Material zum Fixieren der Verbindungseinrichtung (1) in einem im Bauteil (20) vorgesehenen Durchbruch (21) und zum elektrischen Verbinden des Kabels (10) mit dem Bauteil (20),
- mit einem drehbaren Lackschaber (4) zum Entfernen einer Lackschicht (22), die auf einem den Durchbruch (21) einfassenden Öffnungsrand (23) des Bauteils (20) angeordnet ist,
- mit einem ein Außengewinde (6) aufweisendes Betätigungselement (5) zum Spreizen der beiden Schenkel (3a, 3b) des Massedübels (2) durch Einschrauben in einen zwischen den beiden Schenkel gebildeten Zwischenraum sowie zum Drehverstellen des Lackschabers (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungseinrichtung zum mechanischen und elektrischen Verbinden eines elektrischen Kabels mit einem metallischen Bauteil eines Kraftfahrzeugs sowie eine Anordnung mit einer solchen Verbindungseinrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen Anordnung.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, elektrische Kabel, insbesondere Massekabel, zur Befestigung an einem metallischen Bauteil, insbesondere an einem Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs, entweder auf einen Stehbolzen mit einer lackschabenden Mutter aufzuschrauben oder mittels einer lackschabenden Schraube mit einer an dem Bauteil verschweißten Mutter zu verschrauben.
Solche herkömmlichen Verbindungsmethoden erweisen sich jedoch als vergleichsweise aufwändig und somit auch teuer.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von eingangs genannten Verbindungseinrichtungen neue Wege aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patenansprüche.
Eine erfindungsgemäße elektrische Verbindungseinrichtung dient zum mechanischen und elektrischen Verbinden eines elektrischen Kabels mit einem metallischen Bauteil eines Kraftfahrzeugs. Hierzu umfasst die elektrische Verbindungseinrichtung einen elektrischen Massedübel aus einem elektrisch leitenden Material, bevorzugt aus einem Metall, der gabelartig ausgebildet ist und zwei spreizbare Schenkel aufweist. Der Massedübel dient gleichzeitig zum Fixieren der Verbindungseinrichtung in einem im Bauteil vorgesehenen Durchbruch und zum elektrischen Verbinden des Kabels mit dem Bauteil. Des Weiteren umfasst die Verbindungseinrichtung einen drehbaren Lackschaber zum Entfernen einer etwaig auf dem metallischen Bauteil des Kraftfahrzeugs vorhandenen Lackschicht, welche auf einem den Durchbruch einfassenden Öffnungsrand des Bauteils angeordnet ist. Besagte Lackschicht kann durch Drehen des Lackschabers auf der Lackoberfläche sukzessive entfernt werden. Durch ein solches Entfernen dieser, in der Regel elektrisch isolierende Eigenschaften aufweisenden Lackschicht wird sichergestellt, dass die elektrische Verbindung zwischen dem Kabel und dem metallischen Bauteil nicht durch die Lackschicht unterbrochen wird. Schließlich umfasst die Verbindungseinrichtung ein Betätigungselement mit Außengewinde zum Auseinanderspreizen der beiden Schenkel des Massedübels durch Einschrauben in einen zwischen den beiden Schenkel gebildeten Zwischenraum sowie zum Drehverstellen des Lackschabers. Das Betätigungselement kann daher in der Art einer Gewindeschraube mit Schraubenschaft und Schraubenkörper ausgebildet sein, wobei das Außengewinde am Außenumfang des Schraubenkörpers angeordnet sein kann. Durch Einschrauben des Betätigungselements in den Massedübel, insbesondere zwischen den beiden Schenkeln gebildeten Zwischenraum nach dem Einbringen in den im metallischen Bauteil ausgebildeten Durchbruch werden die beiden Schenkel nach außen gespreizt und dadurch der Massedübel im Durchbruch fixiert. Dadurch wird außerdem eine elektrische Verbindung zwischen dem Massedübel und dem metallischen Bauteil hergestellt. Im Zuge des Einschraubens des Betätigungselements in den Massedübel kann mittels der hierzu erforderlichen Drehbewegung des Betätigungselements von diesem auch der Lackschaber in Drehbewegung versetzt werden, so dass das Abtragen besagter Lackschicht während des Einschraubens des Betätigungselements in den Massedübel erfolgt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Lackschaber einen ringförmigen Grundkörper auf, von welchem wenigstens ein vom Betätigungselement betätigbarer Fortsatz zum Drehverstellen des Lackschabers absteht. Bevorzugt sind zwei oder mehr solche Fortsätze vorgesehen. Besonders bevorzugt können vier solche Fortsätze entlang einer Umfangsrichtung des ringförmigen Grundkörpers im Abstand zueinander angeordnet sein. Besonders zweckmäßig sind die Betätigungselemente äquidistant entlang der Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordnet. Besagter Fortsatz kann radial nach innen vom ringförmigen Grundkörper abstehen und einen vom Grundkörper abgewandten Endabschnitt aufweisen, der zu einer axialen Richtung des Grundkörpers hin umgebogen ist und die vom Grundkörper eingefasste Durchgangsöffnung axial durchgreift. Besagte Fortsätze können von einem am Betätigungselement ausgebildeten Mitnehmer, der ebenfalls in der Art eines Fortsatzes ausgebildet werden, beim Einschrauben des Betätigungselements und der damit einhergehenden Drehbewegung des Betätigungselements mitgenommen werden.
Besonders bevorzugt kann der Massedübel in einem axialen Längsschnitt einen Hinterschnitt zum Fixieren des Betätigungselements aufweisen. In diesem axialen Längsschnitt kann der Massedübel übel eine Basis aufweisen, von welchen die beiden Schenkel axial oder unter einem spitzen Winkel zur axialen Richtung abstehen, sodass zwischen den beiden Schenkel ein Zwischenraum ausgebildet ist, in welchen das Außengewinde des Betätigungselements unter Auseinanderspreizen der beiden Schenkel nach außen eingeschraubt werden kann. Der Hinterschnitt erlaubt dann eine besonders stabile Fixierung des Betätigungselements am Massedübel.
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung mit einem eine Durchgangsöffnung aufweisenden metallischen Bauteil. Ferner umfasst die Anordnung ein elektrisches Kabel zum Führen eines elektrischen Stroms. Das Kabel weist an einem Kabelende, mit welchem es über die Verbindungseinrichtung mit dem metallischen Bauteil verbunden werden, einen elektrisch leitenden Kabelschuh auf, welcher eine Durchgangsöffnung einfasst. Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Anordnung auch eine voranstehend vorgestellte, erfindungsgemäße elektrische Verbindungseinrichtung. Die voranstehend erläuterten Vorteile der erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungseinrichtung übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße Anordnung. Dabei ist der Lackschaber zwischen dem metallischen Bauteil und dem Kabelschuh angeordnet. Weiterhin durchgreift der Massedübel der Verbindungseinrichtung den im metallischen Bauteil vorgesehenen Durchbruch und den Lackschaber und außerdem eine vom Kabelschuh eingefasste Durchgangsöffnung. Erfindungsgemäß sind die beiden Schenkel des Massedübels mittels des Betätigungselements aufgespreizt, so dass der gespreizte Massedübel die elektrische Verbindungseinrichtung im Durchbruch fixiert und dabei den Kabelschuh des elektrischen Kabels elektrisch mit dem metallischen Bauteil verbindet.
Die Erfindung betrifft auch ein eine Karosserie aufweisendes Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine voranstehend vorgestellte erfindungsgemäße Anordnung, wobei das metallische Bauteil der Anordnung bevorzugt ein Teil der Karosserie ist. Die voranstehend erläuterten Vorteile der erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungseinrichtung übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch:

1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung in einer Explosionsdarstellung,
2 bis 4 den Zusammenbau einer erfindungsgemäßen Anordnung mit der Verbindungseinrichtung der 1 illustrierende Darstellungen.

Die 1 bis 3 illustrieren jeweils den Zusammenbau einer erfindungsgemäßen Anordnung 15 mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungseinrichtung 1. Die 4 zeigt eine Schnittansicht der Anordnung 15 der 3.
Gemäß den 1 bis 3 umfasst die elektrische Verbindungseinrichtung 1 einen elektrischen Massedübel 2 aus einem elektrisch leitenden Material, im Beispiel aus einem Metall. Der Massedübel 2 ist gabelartig ausgebildet und weist eine Basis 3c sowie zwei von der Basis 3c spreizbar abstehende, keilartige Schenkel 3a, 3b auf. Der Massedübel 2 dient zum Fixieren der Verbindungseinrichtung 1 in einem Durchbruch 21, welche in einem metallischen Bauteil 20 (vgl. 2) vorgesehen sein kann. Das Bauteil 20 kann ein Blech oder ein anderes Bauteil einer Karosserie des Kraftfahrzeugs sein. Die elektrische Verbindungseinrichtung 1 mit dem Massedübel 2 dient zum elektrischen Verbinden des elektrischen Kabels 10 mit dem Bauteil 20. Das Kabel 10 als Teil der erfindungsgemäßen Anordnung 15 weist an einem Kabelende 11, mit welchem es über die Verbindungs-einrichtung 1 mit dem metallischen Bauteil 20 verbunden werden soll, einen Kabelschuh 12 auf, welcher eine Durchgangsöffnung 13 einfasst.
Des Weiteren umfasst die elektrische Verbindungseinrichtung 1 einen drehbaren Lackschaber 4 zum Entfernen einer auf dem metallischen Bauteil 20 des Kraftfahrzeugs vorhandenen Lackschicht 22, welche auf einem den Durchbruch 21 einfassenden Öffnungsrand 23 des Bauteils 20 vorhanden ist. Im Beispielszenario weist der Lackschaber 3 einen ringförmigen Grundkörper 7 auf, von welchem vier von einem Betätigungselement 5 betätigbare Fortsätze 8a-8d zum Drehen des Grundkörper 7 abstehen. Die vier Fortsätze 8a-8d sind entlang einer Umfangsrichtung U des ringförmigen Grundkörpers 7 äquidistant im Abstand zueinander angeordnet. Besagte Fortsätze 8a-8d können jeweils radial nach innen vom ringförmigen Grundkörper 7 abstehen und einem jeweils einen vom Grundkörper 7 abgewandten Endabschnitt aufweisen, der zu einer axialen Richtung A des Grundkörpers 7 hin umgebogen ist und die vom Grundkörper 7 eingefasste Durchgangsöffnung 13 axial durchgreift.
Ferner umfasst die elektrische Verbindungseinrichtung 1 ein Betätigungselement 5 mit Außengewinde 6 zum Spreizen der beiden Schenkel 3a, 3b des Massedübels 2 nach außen durch Einschrauben in einen zwischen den beiden Schenkel 3a, 3b gebildeten Zwischenraum 14. Außerdem dient das Betätigungselement 5 auch zum Drehen des Lackschabers 4. Das Betätigungselement 5 kann daher in der Art einer Gewindeschraube 16 mit Schraubenschaft 17 und mit Schraubenkopf 18 ausgebildet sein, wobei das Außengewinde 6 dann bevorzugt am Außenumfang des Schraubenschafts 17 angeordnet ist.
Durch Einschrauben des Betätigungselements 5 in den Massedübel 2 bzw. in den zwischen den beiden Schenkeln 3a, 3b gebildeten Zwischenraum 14 werden also die beiden Schenkel 3a, 3b auseinandergespreizt und dadurch der Massedübel 2 in dem Durchbruch 21 fixiert. Am Betätigungselement 5 kann ein Mitnehmer 19 ausgebildet sein, welcher beim Einschrauben des Betätigungselements 5 in den Massedübel 2 im Zuge der hierfür erforderlichen Drehbewegung einen der Fortsätze 8a-8d des Lackschabers 4 mitnimmt, so dass dieser sich dreht und die Lackschicht 22 abträgt.
Der Zusammenbau der erfindungsgemäßen Anordnung 15 wird im Folgenden anhand der Darstellung der 2 bis 4 erläutert.
Zur Montage der Anordnung 15 wird zunächst der Massedübel 2 wird durch die vom Kabelschuh 12 des Kabels 10 eingefasste Durchgangsöffnung 13 gesteckt, so dass er diese durchgreift.
Wie in 2 veranschaulicht wird außerdem der Lackschaber 4 so axial an dem Kabelschuh 12 zur Anlage gebracht, dass die Fortsätze 8a-8d die vom Kabelschuh 12 Durchgangsöffnung 13 axial durchgreifen.
Danach wird der Kabelschuh 12 mit dem Lackschieber auf den am Bauteil 20 vorgesehenen Durchbruch 21 aufgesetzt, so dass der Durchbruch 21 und die Durchgangsöffnung 13 miteinander fluchten und der Lackschaber 4 auf dem Öffnungsrand 23 aufliegt.
Das Außengewinde 6 des Betätigungselements 5 wird nun soweit in den Zwischenraum 14 zwischen den beiden Schenkeln 3a, 3b des Massedübels 2 eingeschraubt, dass das Betätigungselement 5 am Massedübel 2 gehalten ist, die Schenkel 3a, 3b durch das Einschrauben aber noch nicht nach außen gespreizt werden. Dieses Szenario ist in 2 dargestellt.
Danach wird der Massedübel 3 durch den im Bauteil 20 vorgesehenen Durchbruch 21 durchgesteckt. Anschließend wird das Betätigungselement 5 mit seinem Außengewinde 6 in den Massedübel 2 eingeschraubt, so dass sich dessen beide Schenkel 3a, 3b nach außen auseinanderspreizen und gegen den den Durchbruch 1 einfassenden Öffnungsrand 23 des Bauteils 21 drücken. Dieses Szenario ist in 3 gezeigt. Somit ist das Kabel 10 mit dem Kabelschuh 12 über den elektrisch leitenden Massedübel 2 gezeigt elektrisch mit dem metallischen Bauteil 20 verbunden.
Im Zuge des Einschraubens des Betätigungselements 5 in den Massedübel 2 wird mittels der hierzu erforderlichen Drehbewegung des Betätigungselements 5 von diesem auch der Lackschaber 4 in Drehbewegung versetzt werden. Hierzu nimmt der am Betätigungselement 5 ausgebildete Mitnehmer 19 im Zuge der Drehbewegung einen der Fortsätze 8a-8d mit. Dadurch erfolgt das Abtragen besagter Lackschicht 22 während des Einschraubens des Betätigungselements 5 in den Massedübel 2. Dieser Zustand ist in dem Längsschnitt der 4 gezeigt.
Gemäß 4 kann der Massedübel 3 in dem gezeigten Längsschnitt entlang der axialen Richtung A des Massedübels 3 einen Hinterschnitt 9 zum Fixieren des Betätigungselements 5 aufweisen. Ein solcher Hinterschnitt kann in einem axialen Längsschnitt des Massedübels vorgesehen sein.

Claims

Elektrische Verbindungseinrichtung (1) zum mechanischen und elektrischen Verbinden eines elektrischen Kabels (10) mit einem metallischen Bauteil (20) eines Kraftfahrzeugs, - mit einem gabelartig ausgebildeten und zwei Schenkel (3a, 3b) aufweisenden elektrischen Massedübel (2) aus einem elektrisch leitenden Material zum Fixieren der Verbindungseinrichtung (1) in einem im Bauteil (20) vorgesehenen Durchbruch (21) und zum elektrischen Verbinden des Kabels (10) mit dem Bauteil (20), - mit einem drehbaren Lackschaber (4) zum Entfernen einer Lackschicht (22), die auf einem den Durchbruch (21) einfassenden Öffnungsrand (23) des Bauteils (20) angeordnet ist, - mit einem ein Außengewinde (6) aufweisendes Betätigungselement (5) zum Spreizen der beiden Schenkel (3a, 3b) des Massedübels (2) durch Einschrauben in einen zwischen den beiden Schenkeln (3a, 3b) gebildeten Zwischenraum (14) sowie zum Drehverstellen des Lackschabers (4).
Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Lackschaber (4) einen ringförmigen Grundkörper (7) aufweist, von welchem wenigstens ein vom Betätigungselement (5) betätigbarer Fortsatz (8a-8d) zum Drehverstellen des Lackschabers (4) absteht.
Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Massedübel (2) einen Hinterschnitt (9) zum Fixieren des Betätigungselements (5) aufweist.
Anordnung (15), - mit einem einen Durchbruch (21) aufweisenden metallischen Bauteil (20), - mit einem elektrischen Kabel (10) zum Führen eines elektrischen Stroms, welches an einem Kabelende (11) einen eine Durchgangsöffnung (13) einfassenden Kabelschuh (12) aufweist, - mit einer elektrischen Verbindungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der Lackschaber (4) sandwichartig zwischen dem metallischen Bauteil (20) und dem Kabelschuh (12) angeordnet ist, - wobei der Massedübel (2) der Verbindungseinrichtung (1) den im metallischen Bauteil (20) vorgesehenen Durchbruch (21) und den Lackschaber (4) und die vom Kabelschuh (12) eingefasste Durchgangsöffnung (13) durchgreift, - wobei die beiden Schenkel (3a, 3b) des Massedübels (2) mittels des Betätigungselements (5) aufgespreizt sind, so dass der gespreizte Massedübel (2) die Verbindungseinrichtung (1) im Durchbruch (21) fixiert und dabei den Kabelschuh (12) des elektrischen Kabels (10) elektrisch mit dem metallischen Bauteil (20) verbindet.
Kraftfahrzeug, mit einer Karosserie, - mit wenigstens einer Anordnung (15) nach Anspruch 4, wobei das metallische Bauteil (20) Teil der Karosserie ist.