DE29908831U1

DE29908831U1 - Schweißbolzen

Info

Publication number: DE29908831U1
Application number: DE29908831U
Authority: DE
Original assignee: TRW Nelson Bolzenschweiss Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Nelson Bolzenschweiss Technik GmbH and Co KG
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 1999-07-29
Anticipated expiration: 2009-05-20

Description

EUROPEAN TRADEMARK ATTORNEYS Tel. +49 89 89 69 80

19. Mai 1999

TRW Nelson Bolzenschweiss-Technik GmbH
& Co. KG

5 Flurstrasse 7-19

58285 Gevelsberg

Unser Zeichen: T 8923 DE 10 KI/Gl

15 Schweißbolzen

Die Erfindung betrifft Schweißbolzen zum Anschweißen an ein Werkstück mittels eines elektrischen Bolzenschweißverfahrens, mit einem ersten, anzuschweißenden Bolzenende und einem zweiten, entgegengesetzten Bolzenende zur Befestigung eines anderen Gegenstands am Bolzen.

Schweißbolzen werden insbesondere in der Automobilindustrie und im Schiffbau, aber auch in der allgemeinen Industrie verwendet.

Mittels Bolzenschweißanlagen oder tragbarer Bolzenschweißgeräte wird der Bolzen an ein Werkstück, z.B. an eine Fahrzeugkarosse geschweißt. Ein Bolzenende, das gegenüber dem Werkstück nach der Befestigung vorsteht, dient z.B. dem Anschluß eines elektrischen Masseleiters oder der Befestigung von Gegenständen wie Fahrzeugeinbauten. Zunehmend werden Werkstücke jedoch aus Leichtmetall gefertigt, z.B. Fahrzeugkarossen aus Aluminiumblech. Da Stahlbolzen nicht auf eine Aluminiumkarosse geschweißt werden können, werden Schweißbolzen aus Aluminium eingesetzt. Diese neigen jedoch zur Korrosion bzw. Oxidation und verlieren ihre guten elektrischen Leitfähigkeiten innerhalb kürzester Zeit. Bereits beim Anschweißen ergeben sich daher schon Probleme, denn die Oberfläche des Bolzens kann etwas korrodiert oder oxidiert sein,

was zur wenigstens lokalen Unterbrechung des Schweißstromes führt. Darüber hinaus weisen Schweißbolzen aus Aluminium den Nachteil auf, daß sie leicht brechen, insbesondere wenn eine Torsionskraft auf sie ausgeübt wird, wie es dann der Fall ist, wenn der Schweißbolzen ein Gewinde an seinem zweiten Abschnitt zum Anschrauben des Gegenstandes trägt.

Die Erfindung schafft einen Schwcißbolzcn, bei dem Korrosionsbildung oder Oxidation verhindert und ein Abreißen des Bolzens erschwert wird, so daß der Bolzen trotz seiner Befestigung in einem Werkstück aus Leichtmetall hohe Kräfte übertragen kann. Dies wird bei einem Schweißbolzen der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß er einen ersten Abschnitt aus Leichtmetall, der das erste Bolzenende aufweist, und einen damit verbundenen zweiten Abschnitt aus einem Metall höherer Festigkeit hat, welcher das zweite Bolzenende aufweist.

Der erfindungsgemäße Schweißbolzen besteht aus zwei Materialien, so daß die Eigenschaften des Schweißbolzcns auf die Anwendungen maßgeschneidert werden können. Der erste Abschnitt aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, dient der Befestigung am Werkstück, das ebenfalls aus Leichtmetall ist. Der zweite Abschnitt hingegen ist aus einem Material höherer Festigkeit und kann damit höhere Kräfte, insbesondere höhere Torsionsmomente aufnehmen. Ferner ist er aus korrosionsbeständigerem Material als das Leichtmetall, so daß die oben beschriebenen Kontaktierungsprobleme vermieden werden. Der zweite Abschnitt kann durchaus aus sehr preisgünstigem Material, wie z.B. Stahl hergestellt sein.

Der erste und der zweite Abschnitt sind miteinander verschweißt, insbesondere durch Reibschweißen.

Der erfindungsgemäße Schweißbolzen trägt vorzugsweise ein Gewinde am zweiten Abschnitt und hat vorzugsweise einen sogenannten Kragen, also einen seitlich vorstehenden, umlaufenden Flansch. Dieser Kragen schließt sich an das anzuschweißende Bolzenende an und kann im verbauten Zustand des Bolzens am Werkstück anliegen. Der Kragen ist vorteilhafterweise Teil des zweiten Abschnitts, also aus dem korrosionsbeständigerem Material höherer Festigkeit, so daß auch die Gefahr des späteren Korrodierens (der Kragen ist ja auch im verbauten Zustand

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äußeren Umwelteinflüssen ausgesetzt) verringert wird. Darüber hinaus weist der Kragen vorzugsweise eine Verdrehsicherung auf, also z.B. Abflachungen, an denen ein Gabelschlüssel angreifen kann. Soll der an dem Bolzen zu befestigende Gegenstand auch öfter wieder abgeschraubt und angeschraubt werden, so wäre diese Verdrehsicherung starken elastischen Verformungen ausgesetzt, wenn sie aus Leichtmetall wäre. Ist sie hingegen aus dem stabileren Material höherer Festigkeit, so ist gewährleistet, daß die entsprechend ausgebildeten Flächen, die die Verdrehsicherung bilden, nicht beschädigt werden.

Die bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß der zweite Abschnitt zum Bolzenende hin nach dem Kragen noch einen Ansatz hat. An diesem Ansatz ist der erste Abschnitt angeschweißt. Sein Querschnitt entspricht dem Querschnitt des ersten Abschnitts im Bereich der Verbindungsstelle, was das Verschweißen der beiden Abschnitte erleichtert und die Festigkeit der Schweißstelle erhöht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schweißbolzens,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schweißbolzens,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schweißbolzens,
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Fig. 4 den in Fig. 1 dargestellten Schweißbolzen mit daran befestigter Abdeckkappe, und

Fig. 5 den in Fig. 3 gezeigten Schweißbolzen mit einer aufgesetzten, anderen Abdeckkappe.

In Fig. 1 ist ein Schweißbolzen 1 zum Anschweißen an ein nicht gezeigtes Aluminiumblech einer Fahrzeugkarosse dargestellt. Der

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Schweißbolzen wird mittels eines elektrischen Bolzenschweißvcrfahrens, z.B. eines Hubzündungsschvveißveriahrens, an dem Aluminiumblech angeschweißt. Der dargestellte Schweißbolzen ist dafür geeignet, in vollautomatischen Schweißanlagen zugeführt und verschweißt zu werden. Für eine optimale Schweißung können auch Keramikringe, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, am Schweißbolzen angebracht sein.

Der dargestellte Schweißbolzen 1 besteht aus zwei Abschnitten unterschiedlicher Materialien. Ein erster Abschnitt 11 weist ein sogenanntes erstes, anzuschweißendes Bolzenende 13 auf. Mit diesem ersten Bolzenende 13 wird der Schweißbolzen auf das Blech aufgesetzt und mit diesem verschweißt. Mit dem ersten Abschnitt 11 ist ein wesentlich längerer, zweiter Abschnitt 15 durch Reibschweißen verbunden. Die Bezugszahl 17 kennzeichnet die entsprechende Verbindungsstel-Ie der beiden Abschnitte 11, 15.

Der zweite Abschnitt 15 weist das dem ersten Bolzenende 13 entgegengesetzte, zweite Bolzenende 19 auf, an dem ein Gegenstand, z.B. ein sogenanntes elektrisches Massekabel oder ein anderes Fahrzeugteil befestigt werden kann. Hierzu trägt der zweite Abschnitt 15 ein Außengewinde 21. An den Bereich mit dem Außengewinde 21 schließt sich zum ersten Bolzenende 13 hin ein sogenannter Kragen 23 an, der seitlich vorsteht. Der Kragen dient z.B. der Stabilisierung und Ausrichtung des Schweißbolzens am Blech, indem er nach dem Verschweißen an diesem anliegt. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist der Kragen zudem mit einer Verdrehsicherung 25 versehen, die durch Abflachungen gebildet ist, so daß sich ein Mehrkant ergibt, an dem z.B. ein Gabelschlüssel angreifen kann. Nach dem Kragen 23 hat der zweite Abschnitt 15 noch einen Ansatz 27, der sich bis zur Verbindungsstelle 17 erstreckt und der einen Querschnitt aufweist, der dem des ersten Abschnitts 11 im Bereich der Verbindungsstelle entspricht, so daß kein Absatz zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt 11 bzw. 15 entsteht.

Der erste Abschnitt 11 besteht aus Aluminium, einer AIuminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung oder eine Messinglegierung.

Geeignete Materialien sind insbesondere AlMg 3 und AlMg 4,5. Der erste Abschnitt ist bezüglich seines Werkstoffs an den Werkstoff des Bleches, an dem er befestigt wird, angepaßt, damit eine optimale

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Schweißverbindung erzielt werden kann. Der zweite Abschnitt 15 hingegen besteht aus einem Metall höherer Festigkeit, das zudem korrosionsbeständig ist, nämlich aus Stahl. Geeignete Materialien sind insbesondere St 37-3 K, 1.4301 oder 1.4571. 5

Die unterschiedlichen Materialien erlauben einerseits eine gute Schweißverbindung zwischen dem ersten Bolzenende 13 und dem Werkstück und andererseits eine hohe Festigkeit des Schweißbolzens im Bereich des zweiten Abschnitts 15, z.B. bezüglich Biegung und Torsion. Darüber hinaus ist auch das Gewinde 21 sehr stabil und neigt nicht zur Korrosion, wie es bei einem Gewinde aus Aluminium der Fall ist, bei dem die Mutter von dem Gewinde im Laufe der Zeit nur noch schwer lösbar ist.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform entspricht der in Fig. 1 dargestellten weitgehend, so daß die bereits erläuterten Teile des Schweißbolzens &Ggr; großteils nicht mehr erläutert werden müssen und die bereits eingeführten Bezugszahlen tragen. Auch dieser, wie die folgenden Schweißbolzen, besteht aus zwei Abschnitten unterschiedlicher Materialien, wobei der erste Abschnitt 11 aus Leichtmetall, nämlich aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.

Im Vergleich zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform hat der Kragen jedoch keine Verdrehsicherung. Die Verdrehsicherung 125 ist zwischen dem Gewinde 21 und dem Kragen 123 angeordnet. Sie wird durch einen Mehrkant mit geringeren radialen Abmessungen definiert.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform des Schweißbolzens 1" weist ebenfalls einen ersten und einen zweiten Abschnitt 11 bzw. 15 auf, bei dem jedoch keine Verdrehsicherung vorgesehen ist. Der Kragen 223 hat mehrere Absätze.

Der in Fig. 4 dargestellte Schweißbolzen 1 entspricht dem in Fig. 1 dargestellten. Da nach dem Anschweißen des Bolzens an das Fahrzeugblech die gesamte Fahrzeugkarosse lackiert wird, darf das Gewinde 21 nicht mitlackiert werden, ansonsten könnte eine Mutter nur schwer auf das Gewinde 21 aufgedreht werden. Deshalb schützt eine abnehmbare Abdeckkappe 31 das Gewinde 21. Die Abdeckkappe ist in dieser Ausführungsform eine bis zur Anlage an den Kragen 23 aufgedrehte Metallmut-

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ter, die kein Eindringen von Lack in ihr Inneres erlaubt und die damit das Gewinde 21 schützt. Bei dieser Aust'ührungsform bilden der Schweißbolzen 1 und die Abdeckkappe 31 eine Einheit. Fig. 4 zeigt somit auch den Anlieferungszustand des Schweißbolzens, in dem er an den Kunden geliefert wird.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Aust'ührungsform wird anstelle der

Metallmutter eine Abdeckkappe 131 aus Kunststoff verwendet, die nur in axialer Richtung auf das Gewinde 21 aufgeschoben wird und ebenfalls das Gewinde 21 während des Lackiervorgangs schützt und die einfach wieder abgezogen werden muß.

Claims

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS D-81241 München EUROPEAN TRADEMARK ATTORNEYS Tel. +49 89 89 69 80 19. Mai 1999 TRW Nelson Bolzenschweiss-Technik GmbH & Co. KG Flurstrasse 7-19 58285 Gevelsberg Unser Zeichen: T 8923 DE 10 KI/Gl Schutzansprüche

1. Schweißbolzen zum Anschweißen an ein Werkstück mittels eines elektrischen Bolzenschweißverfahrens, mit

einem ersten, anzuschweißenden Bolzenende (13) und
einem zweiten, entgegengesetzten Bolzenende (19) zur Befestigung eines Gegenstands am Schweißbolzen (1; 1'; 1"),

dadurch gekennzeichnet, daß

der Schweißbolzen (1; &Ggr;; 1") einen ersten Abschnitt (11) aus Leichtmetall, der das erste Bolzenende (13) aufweist, und

einen damit verbundenen zweiten Abschnitt (15) aus einem Metall höherer Festigkeit hat, welcher das zweite Bolzenende (19) aufweist.

2. Schweißbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (11) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.

3. Schweißbolzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (11) aus AlMg 3 oder AlMg 4,5 besteht.

4. Schweißbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (11) aus einer Magnesiumlegierung besteht.

5. Schweißbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (11) aus einer Messinglegierung besteht.

6. Schweißbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (15) aus Stahl besteht.

7. Schweißbolzen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (15) aus dem Material St 37-3. 1.4301 oder 1.4571 bsteht.

8. Schweißbolzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Abschnitt (11 bzw. 15) miteinander reibverschweißt sind.

9. Schweißbolzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (15) ein Gewinde (21) aufweist.

10. Schweißbolzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Kragen (23; 123; 223) aufweist, der sich an das erste Bolzenende (13) anschließt.

11. Schweißbolzen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (23; 123; 223) Teil des zweiten Abschnitts (15) ist.

12. Schweißbolzen nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (15) zum ersten Bolzenende (13) hin nach dem Kragen (23; 123; 223) noch einen Ansatz (27) hat, an dem der erste Abschnitt (11) angeschweißt ist, und daß der Querschnitt des Ansatzes (27) dem des ersten Abschnitts (11) im Bereich der Verbindungsstelle (17) entspricht.

13. Schweißbolzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (15) eine Verdrehsicherung (25; 125) aufweist.

14. Schweißbolzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine auf den zweiten Abschnitt (15) aufgesteckte oder aufgedrehte und wieder abnehmbare Abdeckkappe (31; 131).

15. Schweißbolzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (15) aus einem korrosionsbeständigen Material ist.