DE9413406U1

DE9413406U1 - Schweißbolzen mit Hutmutter

Info

Publication number: DE9413406U1
Application number: DE9413406U
Authority: DE
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 1994-08-19
Filing date: 1994-08-19
Publication date: 1994-10-13
Anticipated expiration: 2004-08-20
Also published as: FR2723769B1; FR2723769A1; ITMI950594U1; IT237114Y1; ITMI950594V0

Description

Emhart Inc. &Egr;15844 Ka/JN/cz

18. August 1994

Schweißbolzen mit Hutmutter &iacgr;&ogr;

Die Erfindung geht aus von einem Schweißbolzen mit einem zylindrisehen Bereich an den sich ein Gewindeschaft kleineren Durchmessers unter Bildung einer Schulter anschließt, und mit einer auf dem Gewindeschaft bis zur Anlage auf der Schulter aufbringbaren Hutmutter, insbesondere zur Verwendung als Kontakt zur Einleitung von elektrischem Strom in eine Struktur (Massebolzen bei Kraftfahrzeugen und dergleichen). Für Hutmuttern aus Kunststoff sind hierzu verschiedene Bauformen aus der EP 0243 078 Bl bekannt, jedoch sind diese als reine Schutzkappen ausgebildeten Teile nur als Schutz beim Lackieren geeignet und werden dann als Abfall entsorgt, was in Zukunft vermieden werden soll. Daher wird angestrebt, als Schutzkappen beim Lackieren zur Vermeldung von Verunreinigungen der späteren Kontaktflächen direkt Muttern zu verwenden, die später zur Befestigung von Kabeln verwendet werden können.

Durch die Jubiläumsschrift der Firma Tucker GmbH, 1994, ist eine Schweißbolzenanordnung bekannt, die im Bereich des Schaftes des Schweißbolzens ein Gewinde aufweist, das für die spätere Befestigung eines Bauteils geeignet ist und der Anbringung der Hutmutter dient, die beim Aufschrauben auf den Schweißbolzen mit ihrer ebenen Stirnfläche gegen eine ebene Schulterfläche am Ende des Gewindes zur Anlage anbringbar ist und in Abhängigkeit von der Kraft, mit der die Hutmutter

aufgeschraubt wird, sich mehr oder minder stark gegen die Schulter preßt.

Ein derart ausgestatteter Schweißbolzen läßt sich dann mit irgendwelchen Bauteilen verschweißen, wobei eine bekannte Schweißpistole für das Bolzenschweißen verwendet wird, die mit Greifbacken den Schweißbolzen in diesen Bereich zwischen der Schulter und der zu verschweißenden Stirnfläche erfaßt, womit der mit der Hutmutter ausgestattete Schweißbolzen einerseits sicher gehalten werden kann und andererseits die notwendige Kontaktgabe zum Schweißenbolzen gewährleistet ist.

Um die Backen der Schweißpistole bei ihrem Greifvorgang nicht zu behindern, besitzt der Bereich des Schweißbolzens vor der Schulter den gleichen Außendurchmesser wie die Hutmutter.

Derart ausgestattete Schweißbolzen sind im Handel erhältlich, sie werden in dieser Form auch angeschweißt, um zu gewährleisten, daß beispielsweise bei einem üblichen Lackiervorgang zum Überziehen des betreffenden Bauteils mit einer Farbschicht, z. B. der Karosserie eines Kraftfahrzeuges, die Farbe den Gewindebereich des Schweißbolzens nicht erreichen kann, so daß, wenn im Laufe der Montagearbeiten auf den Schweißbolzen ein Bauteil aufzuschrauben ist, die Hutmutter abgeschraubt wird, woraufhin in dem Bauteil ein sauberes, farbfreies Gewinde zur Verfugung gestellt wird.

Es hat sich hierbei jedoch ergeben, daß aufgrund der Abmessungen des Schweißbolzens derselbige nicht immer sicher und zuverlässig gegriffen wird, so daß der Schweißbolzen nicht zwingend in seiner vorgegebenen Ausrichtung aufgeschweißt wurde. Dies kann dazu führen, daß die

Schweißverbindung &zgr;. B. wegen der notwendigen guten elektrischen Masseverbindung nachgearbeitet werden muß.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Schweißbolzen mit Hutmutter so weiterzubilden, daß der Schweißbolzen mit Hutmutter durch eine Bolzenschweißpistole zuverlässig gegriffen werden kann und präzise an einer Struktur angeschweißt werden kann. Dabei soll insbesondere eine haltbare und elektrisch gut leitende Verbindung zu der Struktur entstehen. Bei Kraftfahrzeugen sind solche &iacgr;&ogr; Verbindungen oft sicherheitsrelevante Verbindungen einer Batterie mit der Karosserie, so daß besondere Qualitätsanforderungen zu berücksichtigen sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch die Kombination der is Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Daß die Hutmutter an ihrer der der Gewindeöffnung abgewandten Stirnseite mit einem koaxialen, im wesentlichen konisch verlaufenden Fortsatz ausgebildet ist, ermöglicht eine bessere Zentrierung vor dem Anschweißvorgang. Ein Kragen am der anderen Seite erlaubt die konzentrische Einleitung eines Schweißstromes durch die Hutmutter zum Schweißbolzen. Der Schweißbolzen selbst kann dadurch flacher und mit geringerem Durchmesser gestaltet sein.

Durch den konisch verlaufenden Fortsatz ermöglicht die auf dem Schweißbolzen sitzende Hutmutter, der in eine Bolzenschweißpistole eingeführten Baueinheit, bestehend aus Schweißbolzen und Hutmutter, eine sichere Führung. Die Führung wird dadurch erreicht, daß der konische Fortsatz in eine entsprechende Aufnahme in der Bolzenschweißpistole automatisch koaxial ausgerichtet ist. Der Schweißbolzen kann folglich nicht mehr durch eine Fehlstellung in der Schweißpistole falsch positioniert angeschweißt werden. Die Ausbildung des Fortsatzes in Form

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eines Konuses hat auch den Vorteil, daß der Reibungswiderstand zwischen Konus und Sitz innerhalb der Bolzenschweißpistole sehr gering gehalten wird.

Von Vorteil ist es, wenn der Fortsatz rotationssymmetrisch ausgebildet ist, da dies den Herstellungsgang vereinfacht und erleichtert.

Gemäß einem weiteren Gedanken wird vorgeschlagen, den Fortsatz mit Vertiefungen, insbesondere Einkerbungen auszubilden. Die Vertieferungen

&iacgr;&ogr; bzw. Einkerbungen stellen optische bzw. mechanische Markierungen dar. Anhand dieser Vertiefungen bzw. Einkerbungen unseresgleichen kann die Größe bzw. Beschaffenheit der Baueinheit schnell und einfach ermittelt werden. Durch entsprechende Anpassung der Schweißpistole kann sichergestellt werden, daß ein Schweißvorgang nur dann ausgelöst wird, wenn anhand eines Abgleiches zwischen dem Muster der Vertiefungen und einem vorgegebenen Muster die richtige Baueinheit festgestellt wird.

Wichtig für die Baueinheit ist es, daß diese beim späteren Verbindungsvorgang und nachfolgenden Schritten bestimmte Anforderungen erfüllt. So darf siech die Verbindung zwischen Schweißbolzen und Hutmutter nicht unbeabsichtigt lösen, und zwar auch dann nicht, wenn Schweißbolzen und Hutmutter aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, z.B. Stahl und rostfreier Stahl, bestehen. Beim Lackieren können dabei Temperaturen von bis zu etwa 200⁰C auftreten, bei denen die Verbindung immer noch dicht und fest sein muß. Andererseits darf beim späteren Lösen der Hutmutter zur Befestigung eines Kabels keine unzulässig hohe Belastung von Schweißstelle und Umgebung auftreten, so daß sich Abdrehmomente von 2 bis 5 Nm, vorzugsweise etwa 3 bis 4 Nm, als geeignet erwiesen haben, die mit

etwas niedrigeren Andrehmomenten bei dem Zusammenbau der Baueinheit erreichbar sind.

Weitere Vorteile und Merkmale werden anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Hierbei zeigen:

Figur 1 eine Baueinheit mit geschnittener Hutmutter, Figur 2 eine Baueinheit nach Fig. 1 in der Draufsicht und &iacgr;&ogr; Figur 3 vergrößert eine Hutmutter mit Fortsatz und Vertiefungen

Die dargestellte Anordnung umfaßt eine Baueinheit, die aus einem Schweißbolzen 1 und einer Hutmutter 2 besteht. Der Schweißbolzen 1 weist einen Werkzeugeingriffsbereich 3 auf, an den sich ein kurzer Dorn 4 anschließt, der mit seinem konischen Vorsprung 5 eine nach einem an sich bekannten Verfahren sich ergebende Schweißstelle bildet.

An den Werkzeugeingriffsbereich 3 schließt sich ein Auflagering 13 an, dem ein Gewindeschaft 6 folgt. Auf dem Gewindeschaft 6 ist die Hutmutter 2 aufgeschraubt. Die Huttmutter 2 ist mit dem Schweißbolzen 1 so verschraubt, daß die Stirnseite der Hutmutter 2 zur Anlage auf den Auflagering 13 kommt. Die Hutmutter wird hierzu mit einem definierten Anzugsdrehmoment mit dem Schweißbolzen verschraubt. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, daß die Verbindung zwischen Hutmutter und Schweißbolzen farbdicht ist. Ferner kann über die Hutmutter der Schweißstrom zum Schweißbolzen hin eingeleitet werden. Zum Greifen der Baueinheit und zum Einleiten eines Schweißstromes hat die Hutmutter 2 an ihrem unteren Bereich einen umlaufenden, koaxialen Kragen 12.

Die Hutmutter 2 weist auf der der Gewindeöffnung 8 abgewandten Stirnseite einen Fortsatz 9 auf. Der Fortsatz ist konisch ausgebildet und koaxial zur Mutter. Beim Einsetzen in eine Bolzenschweißpistole greift der Fortsatz 9 in eine Aufnahme in der Schweißpistole, so daß die aus dem Schweißbolzen 1 und der Hutmutter 2 bestehende Baueinheit automatisch koaxial zur Bolzenschweißpistole ausgerichtet wird. Der Fortsatz 9 ist ein integraler Bestandteil der Hutmutter 2 und wird mit dieser einstückig ausgebildet.

&iacgr;&ogr; In der Figur 3 ist eine Hutmutter dargestellt, bei der der Fortsatz mit zwei Vertiefungen 7 A, 7 B ausgebildet ist. Die Vertiefungen 7 A, 7 B bilden umlaufende Nuten am Fortsatz 9. Die Vertiefungen dienen der Spezifikation der Baueinheit. Sie können auch als Ansteuerungsmittel für die Schweißpistole verwendet werden.

Claims

Emhart Inc. E15844 Ka/JN/cz 18. August 1994 Schutzanspruch

1. Baueinheit umfassend einen metallischen Schweißbolzen mit einem Werkzeugeingriffsbereich (3) an den sich ein Gewindeschaft (6) kleineren Durchmessers unter Bildung einer Schulter (10) anschließt

&ohgr; und mit einer auf dem Gewindeschaft (6) bis zur Anlage an der

Schulter (10) befestigten metallischen Hutmutter (2) mit einem Werkzeugeingriffsbereich (11), wobei die Hutmutter (2) auf der der Gewindeöffnung (8) abgewandten Stirnseite mit einem koaxial, im wesentlichen konisch verlaufenden Fortsatz (9) ausgebildet ist und an dem dem Fortsatz (9) gegenüberliegenden Endbereich einen koaxialen, umlaufenden Kragen (12) zur Schweißstromeinleitung aufweist.

2. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Fortsatzes (9) deckungsgleich mit der Stirnseite der Hutmutter

(2) ist.

3. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Fortsatzes (9) kleiner ist als die Stirnseite der Hutmutter (2).

4. Baueinheit nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Fortsatzes (9) gegenüber der Längsachse um ca. 45° geneigt ist.

5. Baueinheit nach einem oder mehreren vorstehenden Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (9) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

6. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (9) mit Vertiefungen (7A, 7B), insbesondere Einkerbungen, ausgebildet ist.

7. Baueinheit nach einem der vorsthenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen von Hutmutter (2) und/oder Schweißbolzen zumindest in Teilbereichen mit einem metallischen Überzug versehen sind, vorzugsweise aus Zink.

&iacgr;&ogr; 8. Baueinheit nach einem der vorsthenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißbolzen aus Stahl und die Hutmutter (2) aus rostfreiem Stahl bestehen.

9. Baueinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hutmutter (2) mit einem solchen Drehmoment auf dem Gewindeschaft (6) angedreht ist, daß eine gut leitende elektrische Verbindung zwischen Hutmutter und Schweißbolden besteht, die eine sichere Einleitung von Schweißstrom über den Kragen (12) zum Schweißbolzen ermöglicht.

10. Baueinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hutmutter (2) so fest auf dem Gewindeschaft angedreht ist, daß ein selbständiges Lösen beim Befestigungsvorgang und beim anschließenden Lackiervorgang, insbesondere auch bei erhöhter Temperatur bis zu etwa 200⁰C, ausgeschlossen ist, jedoch beim späteren absichtlichen Lösen keine unzulässigen Kräfte in die Schweißverbindung oder deren Umgebung eingeleitet werden.

11. Baueinheit nach einem der vorsthenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hutmutter so fest auf dem Gewindeschaft ange-

dreht ist, daß das Abdrehmoment zwischen 2 und 5 Nm beträgt, vorzugsweise 3 bis 4 Nm.