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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine vormontierte Kontaktiereinheit mit
einer Schraube, die einen Kopf und einen Schaft aufweist, und einer
Halteeinheit.
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Ferner
betrifft die vorliegende Erfindung eine Halteeinheit für
eine solche Kontaktiereinheit sowie ein Verfahren zum Befestigen
wenigstens eines Anschlussteiles an einem Werkstück und
ein Schraubwerkzeug zur Durchführung dieses Befestigungsverfahrens.
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Generell
befasst sich die vorliegende Erfindung mit dem Gebiet der so genannten
Massebolzen, wie sie insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik vielfach
verwendet werden. Zur Einrichtung eines stabilen Massekontaktes
wird ein Bolzen oder eine Mutter auf ein Blech einer Fahrzeugkarosserie
aufgeschweißt, so dass der Bolzen bzw. die Mutter elektrisch
leitfähig mit dem Blech verbunden ist. Anschließend
wird ein Anschlussteil wie ein Kabelschuh elektrisch mit dem Bolzen
bzw. mit der Mutter verbunden, indem eine Mutter auf den Bolzen
aufgedreht bzw. eine Schraube in die Mutter eingedreht wird. Problematisch
hierbei ist generell, dass zwischen dem Aufschweißen des
Bolzens (Mutter) und dem Festlegen des Anschlussteils (Kabelschuh)
ein Lackiervorgang erfolgt. Um die Kontaktflächen zum Einrichten
einer elektrischen Verbindung lackfrei zu halten, ist es bekannt,
diese Kontaktabschnitte abzudecken. Die hierzu verwendeten Abdeckteile
werden dabei vor dem Festlegen des Anschlussteils verworfen. Aus dem
Dokument
EP 0 641 944
A1 ist es bekannt, als Abdeckteil eine Mutter zu verwenden,
die anschließend auch wieder zum Befestigen des Anschlussteils verwendet
wird. Daher ist es nicht notwendig, ein Teil zu verwerfen. Allerdings
ist die Montage insgesamt etwas aufwändiger.
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Die
deutsche Patentanmeldung
10
2006 056065.5 bildet einen Stand der Technik gemäß § 3(2)
deutsches Patentgesetz.
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Aus
dieser Anmeldung ist es bekannt, einen Bolzen mit einem axialen
Sackloch auf ein Blech zu schweißen. Dabei weist der Sacklochbolzen
in dem Sackloch einen ersten Gewindeabschnitt auf, der von einem
Abdeckteil abgedeckt ist (insbesondere einem Stopfen, der relativ
kurz ist und von oben in das Sackloch eingeführt ist).
Auf eine Schraube mit einem zweiten Gewindeabschnitt wird ein Kabelschuh aufgefädelt
und die Schraube wird in das Sackloch geschraubt. Dabei wird der
Stopfen nach unten auf den Boden des Sackloches gedrückt.
Von den zwei Gewindeabschnitten kann wenigstens ein Gewindeabschnitt
als selbstfurchender Gewindeabschnitt ausgebildet sein. Demzufolge
wird hierbei ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kabelschuh und
der Unterseite eines Kopfes der Schraube und über den selbstfurchenden
Gewindeeingriff zwischen der Schraube und dem Sacklochbolzen und
folglich mit dem Blech eingerichtet, auf das der Sacklochbolzen geschweißt
ist.
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Dabei
ist es aus der genannten deutschen Patentanmeldung ferner bekannt,
wenigstens einen Kabelschuh in radialer Richtung in eine Halteeinheit einzuführen
und anschließend eine Schraube in die Halteeinheit einzusetzen.
Dabei durchsetzt der Schaft der Schraube das Loch des Kabelschuhs
und der Kopf der Schraube wird von Rastmitteln hintergriffen. Demzufolge
wird eine vormontierte Befestigungsanordnung geschaffen, die das
Halteteil, die Schraube und wenigstens einen auf die Schraube aufgefädelten
Kabelschuh aufweist. Dadurch, dass die Schraube das Loch des Kabelschuhs
durchsetzt, ist ein radiales Herausziehen des Kabelschuhs aus der
Halteeinheit verhindert. Ferner können weitere Rastmittel
vorhanden sein, um ein Herausfallen der Schraube aus dem Halteteil
zu verhindern. In einer besonderen Ausführungsform ist
bei einem Halteteil außer radialen Löchern zum
seitlichen Einführen von Kabelschuhen auch vorgesehen,
auf die vormontierte Befestigungsanordnung, bestehend aus dem Halteteil,
der Schraube und dem wenigstens einen Kabelschuh, noch einen weiteren
Kabelschuh in axialer Richtung von unten in die Halteeinrichtung
zu drücken. Diese besondere Ausführungsform kann
folgendermaßen verwendet werden. Die oben beschriebene
vormontierte Befestigungsanordnung kann an einem Kabelbaum vormontiert
sein. Hierbei können bspw. ein oder mehrere Kabelschuhe
seitlich in die Halteeinheit eingeführt und anschließend
die Schraube hindurchgeführt sein, um sowohl die Schraube
als auch die Kabelschuhe unverlierbar an der Halteeinheit zu halten.
Bei der Montage des Kabelbaums können dann vor Ort nachträglich
noch ein oder mehrere weitere Kabelschuhe von unten, also in Längsrichtung,
in das Halteteil eingeführt werden und auf die Schraube
aufgefädelt werden, bevor die Schraube in einen oben beschriebenen
Sacklochbolzen (Massenbolzen) geschraubt wird.
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Vor
dem obigen Hintergrund ist es, die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes
System zur Realisierung eines Masseanschlusses und hierfür
verwendbare Anordnungen und Verfahren anzugeben.
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Die
obige Aufgabe wird zum einen gelöst durch eine vormontierte
Kontaktiereinheit mit einer Schraube, die einen Kopf und einen Schaft
aufweist, und einer Halteeinheit, wobei die Halteeinheit einen Anschlussteilhalteabschnitt
aufweist, in den wenigstens ein Anschlussteil einführbar
ist, und einen Schraubenhalteabschnitt aufweist, in den die Schraube
in Längsrichtung eingeführt ist, derart, dass
die Schraube darin in Längsrichtung verliersicher, jedoch
drehbar, gehalten ist und dass ein Anschlussteil, das in den Anschlussteilhalteabschnitt eingeführt
wird, die eingeführte Schraube elektrisch kontaktieren
kann, wobei an dem Kopf ein radial vorstehender Anlageabschnitt
ausgebildet ist und der Schraubenhalteabschnitt einen Schulterabschnitt aufweist,
mittels dessen sich der Anlageabschnitt axial an der Halteeinheit
abstützt.
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Mit
der vormontierten Kontaktiereinheit können eine Halteeinheit
und eine Schraube vorkonfektioniert werden. Da die Schraube, die
Halteeinheit und der Sacklochbolzen bevorzugt vom gleichen Hersteller
hergestellt werden, kann die Schraube dabei ideal auf einen Sacklochbolzen
abgestimmt werden, insbesondere bei Ausbildung eines selbstfurchenden
Gewindes. Die vormontierte Kontaktiereinheit kann dann bei der Herstellung
eines Kabelbaumes dazu verwendet werden, Anschlussteile, wie z. B.
Kabelschuhe, in den Anschlussteilhalteabschnitt einzuführen.
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Die
obige Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Halteeinheit
für eine solche vormontierte Kontaktiereinheit, mit einem
Ringabschnitt und einer Mehrzahl von Längsstegen, die sich
von einer Seite des Ringabschnittes in Längsrichtung erstrecken, wobei
am Innenumfang des Ringabschnittes ein Schulterabschnitt ausgebildet
ist, an dem sich ein Anlageabschnitt einer Schraube axial abstützen
kann, der am Außenumfang eines Kopfes der Schraube ausgebildet
ist, wobei am Innenumfang des Ringabschnittes ferner erste Rastmittel
ausgebildet sind, die dazu ausgelegt sind, den Anlageabschnitt von
der anderen axialen Seite zu hintergreifen, wobei wenigstens ein
Anschlussteil zwischen die Mehrzahl von Längsstegen einführbar
ist, derart, dass ein Anschlussabschnitt des Anschlussteiles sich
zwischen zwei Längsstegen in radialer Richtung erstreckt,
wobei an den Längsstegen zweite Rastmittel ausgebildet
sind, die dazu ausgelegt sind, ein eingeführtes Anschlussteil
verliersicher zu halten.
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Durch
die Maßnahme, an dem Innenumfang des Ringabschnittes erste
Rastmittel vorzusehen, die dazu ausgelegt sind, den Anlageabschnitt
bzw. einen anderen Teil der Schraube von der anderen axialen Seite
zu hintergreifen, kann die Schraube in dem Halteabschnitt lagerichtig
positioniert werden. Mit anderen Worten kann die Schraube in Längsrichtung
exakt ausgerichtet in dem Halteteil positioniert werden. Aufgrund
dieser optimierten Zentrierung der Schraube können Anschlussteile
auf einfache Art und Weise in das Halteteil eingeführt
werden. Die Zentrierung ermöglicht auch ein erleichtertes
Einschrauben in einen Sacklochbolzen oder dergleichen. Da die Zentrierung
vorzugsweise durch den Anlageabschnitt am Außenumfang des
Kopfes erfolgt, hat dies vorteilhafterweise keinen Einfluss auf
eine Kontaktfläche an der Unterseite des Kopfes.
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Die
obige Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum
Befestigen wenigstens eines Anschlussteiles an einem Werkstück,
mit den Schritten: a) Bereitstellen einer vormontierten Kontaktiereinheit,
die ein ersten Befestigungselement und eine Halteeinheit aufweist,
an der das erste Befestigungselement verliersicher gehalten ist,
b) Einführen des wenigstens einen Anschlussteils in die
Halteeinheit, wobei das Anschlussteil das erste Befestigungselement
kontaktiert, und Verbinden des ersten Befestigungselementes mit
einem zweiten Befestigungselement, das an dem Werkstück
festgelegt ist.
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Die
Herstellung eines Massekontaktes lässt sich auf diese Weise
mit wenigen Schritten realisieren. Durch die Bereitstellung der
vormontierten Kontaktiereinheit können bei einem Kabelbaumhersteller und/oder
bei der Montage des Kabelbaums (bspw. an einer Fahrzeugkarosserie)
jeweils ein oder mehrere Anschlussteile (wie Kabelschuhe) aufgesteckt
werden, und anschließend kann die Schraube aufgrund ihrer
lagerichtigen Positionierung auf einfache Weise in einen vorab an
dem Werkstück befestigten zweiten Befestigungselement (wie
bspw. dem Sacklochbolzen) festgelegt werden. Bevorzugt sind an der
vormontierten Kontaktiereinheit vor dem Schritt b) keine Anschlussteile
festgelegt.
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Ferner
ist es erfindungsgemäß möglich, bei einem
Befestigungsverfahren zur Verbindung eines ersten Befestigungselementes
mit einem zweiten Befestigungselement mittels eines selbstfurchenden Gewindeeingriffs
den Verbindungsprozess zu überwa chen, indem das während
des Verbindens aufgebrachte Drehmoment über der Zeit und/oder über dem
Drehwinkel gemessen wird.
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Da
bei einem selbstfurchenden Gewindeeingriff ab dem Beginn des Gewindeeingriffs
ein erhöhter Drehmomentbedarf besteht, der sich messen lässt,
ist es beispielsweise möglich, den Drehwinkel bzw. die
Anzahl der Umdrehungen des ersten Befestigungselementes in Bezug
auf das zweite Befestigungselement zu erfassen. Hierdurch kann der
Verbindungsprozess überwacht werden.
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Schließlich
wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Schraubwerkzeug
zur Durchführung des oben beschriebenen Befestigungsverfahrens,
mit einem Werkzeugabschnitt, der dazu ausgelegt ist, an einem Werkzeugansatz
anzugreifen, der an einem Kopf des ersten Befestigungselementes
vorgesehen ist, um auf den Kopf ein Drehmoment auszuüben, und
mit einer Verdrehschutzeinrichtung, die dazu ausgelegt ist, ein
Verdrehen des wenigstens einen Anschlussteiles zu verhindern, während
das erste Befestigungselement an das zweite Befestigungselement
geschraubt wird.
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Bei
dieser Art von Schraubwerkzeug kann folglich gewährleistet
werden, dass sich ein mit den Anschlussteilen verbundener Kabelsatz
nicht verdrehen kann.
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Die
Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
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Bei
der zuvor erwähnten vormontierten Kontaktiereinheit ist
es bevorzugt, wenn der Schraubenhalteabschnitt erste Rastmittel
aufweist, die den Anlageabschnitt radial hintergreifen, so dass
die Schraube in der Halteeinheit in Längsrichtung verliersicher
gehalten ist.
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Auf
diese Weise kann gewährleistet werden, dass sich die Schraube
nicht aus der Halteeinheit löst.
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Es
ist hierbei ferner bevorzugt, wenn der Anlageabschnitt, der Schulterabschnitt
und die ersten Rastmittel so ausgebildet sind, dass die Schraube
in der Halteeinheit axial ausgerichtet, insbesondere in Längsrichtung
zentriert gehalten ist, wobei die oben beschriebenen Vorteile erzielbar
sind.
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Insgesamt
ist es hierbei ferner bevorzugt, wenn der Anlageabschnitt und/oder
der Schulterabschnitt stufenförmig ausgebildet sind.
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Der
Anlageabschnitt kann dabei bspw. als ein an den Kopf der Schraube
radial vorstehender Flanschabschnitt (Bund) ausgebildet sein.
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Alternativ
hierzu ist es möglich, den Anlageabschnitt und/oder den
Schulterabschnitt konisch auszubilden.
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Bei
dieser Ausführungsform kann die Schraube als Senkkopfschraube
ausgebildet sein.
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Insgesamt
ist es ferner bevorzugt, wenn die Schraube in der Halteeinheit vollständig
aufgenommen ist.
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Mit
anderen Worten kann erreicht werden, dass die Schraube durch die
Halteeinheit komplett umschlossen ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn
die Schraube aus Metall hergestellt ist und wenn die Halteeinheit
aus Kunststoff hergestellt ist. Dabei kann erreicht werden, dass
bei Transport oder Montage die Schraube keine Schäden an
anderen Teilen (Karosserie eines Fahrzeugs) hervorruft.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Anschlussteilhalteabschnitt zweite
Rastmittel auf, um das wenigstens eine darin einzuführende
Anschlussteil in Längsrichtung verliersicher zu halten.
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Dabei
ist insbesondere vorgesehen, dass ein in den Halteabschnitt eingeführtes
Anschlussteil zum einen von dem Kopf der Schraube in axialer Richtung gehalten
wird. Es ist sogar bevorzugt, wenn Maßnahmen getroffen
sind, damit ein als erstes in die Halteeinheit eingeführtes
Anschlussteil die Unterseite des Kopfes der Schraube sicher und
großflächig elektrisch kontaktieren kann. In der
anderen axialen Richtung dienen die zweiten Rastmittel dazu, ein
Herausfallen des Anschlussteiles aus der Halteeinheit zu verhindern.
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Obwohl
es bevorzugt ist, sowohl für die Schraube wie auch für
die Anschlussteile jeweils Rastmittel vorzusehen, um die Schraube
bzw. Anschlussteile verliersicher an der Halteeinheit zu halten,
ist es generell auch denkbar, anstelle der Rastmittel Klemmmittel
oder ähnliches vorzusehen.
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Insgesamt
ist es ebenfalls bevorzugt, wenn der Anschlussteilhalteabschnitt
für ein darin einzuführendes Anschlussteil eine
Radialausnehmung aufweist, über die sich ein Anschlussabschnitt
des Anschlussteils in radialer Richtung nach außen erstrecken
kann.
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Insbesondere
bei Ausbildung von mehreren solchen Radialausnehmungen, die über
den Umfang des Halteteils verteilt angeordnet sind, kann hierdurch
erreicht werden, dass sich die Kabelschuhe beim Fest ziehen der
Schraube an einem Sacklochbolzen oder dergleichen nicht übereinander
schieben können.
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Zudem
können die sich zwischen den Radialausnehmungen erstreckenden
Abschnitte des Anschlussteiles dazu verwendet werden, um die zweiten
Rastmittel zum verliersicheren Halten der Anschlussteile zu lagern.
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Von
besonderem Vorzug ist es, wenn die Radialausnehmung sich ausgehend
von einem Ende der Halteeinheit in Längsrichtung erstreckt.
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Bei
dieser Ausführungsform ist es möglich, die Anschlussteile
ausschließlich in axialer Richtung in die Halteeinheit
einzusetzen. Dies ermöglicht es, Anschlussteile nacheinander
an verschiedenen Standorten in die Halteeinheit einzuführen,
also bspw. bei Herstellung des Kabelbaums, bei der Montage des Kabelbaums,
bei Reparaturarbeiten und/oder bei Montage von elektrischen Zusatzeinrichtungen
(wie z. B. nachträglicher Einbau eines Radios oder Navigationsgerätes)
und dem hierbei ggf. notwendigen Verwenden eines weiteren Kabelschuhs
zur Massekontaktierung.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Anschlussteilhalteabschnitt
so ausgebildet, dass mehrere Anschlussteile darin gehalten werden
können, wobei die Anschlussteile ausschließlich
in einer Richtung in den Anschlussteilhalteabschnitt einführbar
sind, die zu der Richtung entgegengesetzt ist, in der die Schraube
in den Schraubenhalteabschnitt eingeführt ist.
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Diese
Ausführungsform der vormontierten Kontaktiereinheit wird
auch unabhängig von der Ausbildung eines Anlageabschnittes
bzw. eines Schulterabschnittes als eigene Erfindung angesehen.
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Indem
vermieden wird, dass Anschlussteile radial bzw. seitlich in ein
Halteteil eingeführt werden, kann ermöglicht werden,
die vormontierte Kontaktiereinheit ausschließlich aus der
Schraube und der Halteeinheit herzustellen, wobei die Anschlussteile
(Kabelschuhe) sämtlich nachträglich in die vormontierte Kontaktiereinheit
eingesetzt werden können.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn die Halteeinheit außenumfänglich
einen Verdrehschutzabschnitt aufweist, an dem eine Verdrehschutzeinrichtung
eines Werkzeuges angreifen kann, mittels dessen die Schraube an
ein Befestigungselement schraubbar ist.
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Hierbei
wird durch Angreifen der Verdrehschutzeinrichtung des Werkzeuges
an dem Verdrehschutzabschnitt verhindert, dass sich der Kabelsatz beim
Schrauben der Schraube an ein Befestigungselement (Sacklochbolzen)
verdrehen kann. Am Werkzeug kann die Verdrehschutzeinrichtung relativ
klein ausgebildet werden. Zudem kann ein Verdrehschutz unabhängig
von der Geometrie der Anschlussteile realisiert werden.
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Bei
dem zur Überwachung verwendeten Befestigungsverfahren ist
es besonders bevorzugt, wenn der Beginn des Gewindeeingriffs erfasst
wird, indem der durch den selbstfurchenden Gewindeeingriff erhöhte
Drehmomentbedarf erfasst wird, und wenn ab dem Beginn des Gewindeeingriffs
der Drehwinkel bzw. die Anzahl der Umdrehungen bis zum Festziehen
der Gewindeverbindung erfasst wird.
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Hierdurch
ist es möglich, den gesamten Verbindungs- bzw. Schraubprozess
zu überwachen.
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Hierdurch
kann festgestellt werden, ob eine korrekte Anzahl von Anschlussteilen
zwischen das erste und das zweite Befestigungselement eingelegt worden
ist (da sich bei unterschiedlicher Anzahl von Anschlussteilen auch
unterschiedliche Drehwinkel bzw. Umdrehungen bis zum Festziehen
der Gewindeverbindung ergeben).
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Von
besonderem Vorteil ist es ferner, wenn die gemessene Drehmomentkurve
mit wenigstens einer Sollkurve bzw. Hüllkurve verglichen
wird, die für eine vorgegebene Anzahl von festzulegenden
Anschlussteilen und/oder für eine vorgegebene Länge des
Gewindeeingriffs festgelegt ist. Bei dem erfindungsgemäßen
Schraubwerkzeug ist es bevorzugt, wenn die Verdrehschutzeinrichtung
dazu ausgelegt ist, an einem Verdrehschutzabschnitt der Halteeinheit
anzugreifen. Die Verdrehschutzeinrichtung kann hierbei insbesondere
in Längsrichtung kompakt ausgebildet werden.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform ist die Verdrehschutzeinrichtung
dazu ausgelegt, an wenigstens einem radial gegenüber der
Halteeinheit vorstehenden Anschlussabschnitt des wenigstens einen
Anschlussteiles anzugreifen.
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Bei
dieser Ausführungsform wird ebenfalls erreicht, dass sich
der Kabelsatz beim Festschrauben der Schraube im Sacklochbolzen
nicht verdrehen kann. Dabei wird ein Verdrehen der Anschlussteile
selber verhindert. Mit anderen Worten schlagen die Anschlussabschnitte
der Anschlussteile gegen die Verdrehschutzeinrichtung, so dass eine
Beschädigung der (vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten)
Halteeinheit vermieden wird. Die Anschlussabschnitte der Anschlussteile
sind vorzugsweise durch metallische Abschnitte gebildet.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Schraubwerkzeug
ein rohrförmiges Mundstück auf, in das die Halteeinheit
eingesetzt werden kann.
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Insbesondere
kann hierdurch die gesamte vormontierte Kontaktiereinheit einschließlich
der darin eingesetzten Anschlussteile in das Mundstück eingesetzt
werden, um anschließend die Schraube mittels des Schraubwerkzeuges
in das entsprechende Befestigungselement (z. B. Sacklochbolzen)
zu schrauben.
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Bevorzugt
ist es hierbei, wenn an dem Mundstück ein Halter ausgebildet
ist, um die Halteeinheit an dem Mundstück zu halten. Der
Halter kann ein Klemmhalter oder ein Rasthalter sein.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn die Verdrehschutzeinrichtung an dem Mundstück
ausgebildet ist.
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Hierdurch
kann das Mundstück nicht nur die Funktion erfüllen,
die vormontierte Kontaktiereinheit zu halten, sondern auch die Funktion,
ein Verdrehen des Kabelsatzes beim Aufschrauben zu verhindern.
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Insgesamt
lässt sich bei den verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung jeweils wenigstens einer der folgenden Vorteile erzielen:
Der
Anlageabschnitt kann verhindern, dass die Schraube aus der Halteeinheit
rutschen kann. Bei Verwendung der ersten Rastmittel kann die Schraube
in beiden Längsrichtungen verliersicher in der Halteeinheit
gehalten werden.
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Es
kann erreicht werden, dass die Schraube in der Halteeinheit allein
mittels des Kopfes zentrisch gehalten wird, so dass der Schaft freiliegt.
Auch die Unterseite des Kopfes (die Kontaktfläche zu den
Anschlussteilen) kann hierbei komplett frei gehalten werden.
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Die
Schraube kann bspw. als Fließpressteil ohne Nacharbeit
preiswert hergestellt werden.
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Das
Halteteil ermöglicht es, dass die Unterseite eines eingelegten
Anschlussteiles freiliegt, und dass ein Befestigungselement wie
ein Sacklochbolzen in die Halteeinheit eingeführt werden
kann, um die Unterseite eines Anschlussteiles zu kontaktieren.
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Die
Anschlussteile können bspw. von einem Kabelbaumhersteller
aufgelegt werden, können jedoch auch nachträglich
beim Montieren des Kabelbaumes eingelegt werden, ohne die Kontaktiereinheit zu
demontieren. Auch das nachträgliche Einlegen von Anschlussteilen
in einer Werkstatt ist möglich, ohne die Kontaktiereinheit
zu demontieren.
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Durch
die geschlossene Ausbildung der Halteeinheit kann dieses auf einfache
Weise lagerichtig in einem Mundstück des Schraubwerkzeuges
positioniert werden.
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Ferner
kann die Halteeinheit vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt werden,
und zwar bevorzugt mittels eines Spritzgießwerkzeuges ohne
Schieber.
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Gegenüber
bekannten Lösungen, bei denen eine Mutter oder ein sonstiges
Teil an einem Gewindebolzen außen als Lackierschutz dient,
sind eine Reihe von weiteren Vorteilen erreichbar, wie sie insbesondere
in der oben erörterten
deutschen
Patentanmeldung 10 2006 056 065.5 beschrieben ist. Auf deren
Offenbarungsgehalt wird verwiesen. Die Offenbarung dieser Anmeldung
soll im Rahmen der vorliegenden Anmeldung durch Bezugnahme enthalten sein.
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Bei
der Montage des Kabelbaumes können keine Teile verloren
gehen, da diese entweder fest an der Karosserie oder an dem Kabelsatz
(der Kontaktiereinheit) gelagert sind.
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Als
Befestigungselement, in das die Schraube schraubbar ist, kann insbesondere
ein Sacklochbolzen der oben beschriebenen Art verwendet werden.
Dabei ist ein Standardschweißkopf verwendbar. Durch die
Verwendung eines solchen Schweißbolzens werden Löcher
im Blech vermieden (Schallbrücken und Feuchtigkeitsdurchgang
werden vermieden). Im Kontaktbereich stört kein Lack.
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Da
die Anschlussteile (Kabelschuhe) vor der Montage in der Halteeinheit
aufgenommen sind, kann vermieden werden, dass die Anschlussteile
den Lack einer Karosserie oder ähnliches verkratzen.
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Schließlich
kann erreicht werden, dass ein Anschlussteil einen nicht korrosionsgeschützten
Bereich im Inneren eines Sacklochbolzens nach außen abdichtet.
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Die
oben beschriebene vormontierte Kontakteinheit sowie die entsprechenden
Befestigungsverfahren hierzu lassen sich idealerweise in Verbindung mit
einem Hohlbolzen realisieren, der beispielsweise mittels eines herkömmlichen
Bolzenschweißprozesses auf Blech geschweißt ist.
Ein solcher Hohlbolzen weist innenumfänglich ein Innengewinde,
bevorzugt jedoch einen durch eine Schraube mit selbstfurchendem
Gewinde furchbaren Innenabschnitt auf. Ferner ist es besonders bevorzugt,
wenn dieser Hohlbolzen nach dem Aufschweißen auf das Werkstück
bzw. Blech mit einem Stopfen verschlossen wird, der vorzugsweise
aus Kunststoff besteht. Hierdurch kann verhindert werden, dass bei
einem anschließenden Lackiervorgang oder Ähnliches
der Innenabschnitt mit einer isolierenden Schicht überzogen
wird. Beim Einschrauben der Schraube in den Innenabschnitt kann
der Stopfen dann nach unten auf den Boden des Loches des Hohlbolzens
gedrückt werden und dort verbleiben.
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Mit
einem derartigen Hohlbolzen lässt sich gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung eine Befestigungsanordnung verwenden,
die zur Befestigung einer Schlauchleitung an einem Werkstück
wie einem Blech dient, wobei der Außenumfang der Schlauchleitung
elektrisch leitend ist, wobei die Befestigungsanordnung einen Leitungshalter
aus elektrisch leitendem Kunststoff und eine Schraube aufweist,
deren Kopf den Leitungshalter hintergreift und die in einen solchen
Hohlbolzen schraubbar ist, der an dem Werkstück festgelegt
ist.
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Eine
solche Befestigungsanordnung lässt sich insbesondere zur
Befestigung von Benzinleitungen oder Ähnlichem an einer
Fahrzeugkarosserie verwenden, wobei über diese Befestigungsanordnung
statische Aufladungen besonders gut ableitbar sind. Durch die Verbindung
zwischen denn Kopf der Schraube und dem Leitungshalter sowie durch
die Verbindung zwischen der Schraube und dem Hohlbolzen (dem Gewindeeingriff)
lässt sich ein großflächiger elektrischer
Kontakt realisieren, über den statische Aufladungen auf
der Schlauchleitung sicher abgeleitet werden können.
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Besonders
bevorzugt ist es dabei, wenn der Hohlabschnitt des Hohlbolzens mit
einem in den Hohlabschnitt hineindrückbaren Stopfen verschlossen
ist, bevor die Schraube in den Hohlbolzen geschraubt wird.
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Es
ist ferner bevorzugt, dass der Leitungshalter einen Aufnahmeabschnitt
aufweist, in den der Kopf der Schraube verliersicher einclipsbar
ist, um eine vormontierte Kontaktiereinheit zu bilden.
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Der
Leitungshalter kann ferner Aufnahmeabschnitte zum Einclipsen von
einer oder mehreren Schlauchleitungen aufweisen. Anstelle von Schlauchleitungen
sind auch andere Leitungen verwendbar, die außenumfänglich
elektrisch leitend ausgebildet sind.
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Unter
einer Schraube soll im vorliegenden Zusammenhang generell ein Bauteil
verstanden werden, das einen Gewindeschaft und einen Kopf aufweist.
Der Gewindeschaft kann dabei ein Schaft mit einem Außengewindeabschnitt
oder ein Hohlschaft mit einem Innengewindeabschnitt sein. Ein Gewindeabschnitt
kann ein Abschnitt mit einem selbstfurchenden Gewinde sein oder
aber ein furchbarer Abschnitt, in den mittels eines komplementären
Bauteils mit selbstfurchenden Gewinde ein Gewinde furchbar ist. Der
Begriff eines selbstfurchenden Gewindes soll alle Arten von selbstfurchenden,
selbstschneidenden Gewinden etc. umfassen.
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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.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische schematische Ansicht einer vormontierten Kontaktiereinheit
gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung;
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2 die
Kontaktiereinheit der 1 von schräg unten
mit eingesetzten Kabelschuhen;
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3 einen
vorzugsweise zur Realisierung eines Masseanschlusses verwendeten
Sacklochbolzens mit Abdeckung (Stopfen);
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4 eine
Ausführungsform einer Schraube für eine erfindungsgemäße
Kontaktiereinheit;
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5 eine
Halteeinheit gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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6 eine
schematische Schnittansicht der Halteeinheit der 5 und
der Schraube der 4, wobei auf der linken Seite
ein Schnitt entlang einer Linie A und auf der rechten Seite ein
Schnitt entlang einer Linie B gezeigt ist;
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7 eine
alternative Ausführungsform einer Schraube für
eine erfindungsgemäße Kontaktiereinheit;
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8 eine
weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Halteeinheit zur Verwendung mit einer Schraube gemäß 7;
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9 eine
schematische Schnittansicht der Halteeinheit der 8 und
der Schraube der 7, wobei die linke Seite einen
Schnitt entlang einer Linie A und die rechte Seite einen Schnitt
entlang einer Linie B zeigt;
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10 in
schematischer Form die vormontierte Kontaktiereinheit der 9 mit
einem eingelegten Anschlussteil, eingeschraubt in einen Sackloch-Massebolzen,
der an einem Blech befestigt ist;
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11 eine
schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Schraubwerkzeuges;
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12 eine
detaillierte Schnittansicht eines Mundstückbereiches des
Schraubwerkzeuges der 11;
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13 eine
Ansicht des Schraubwerkzeuges der 11 und 12 von
unten;
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14 eine
alternative Ausführungsform einer vormontierten Kontaktiereinheit
mit einer geringeren Anzahl von Längsstegen und mit Ausnehmungen
zur Realisierung eines Verdrehschutzabschnittes;
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15 eine
detaillierte Ansicht eines Mundstückbereiches einer weiteren
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schraubwerkzeuges, insbesondere zur Verwendung mit Halteteilen,
die einen Verdrehschutzabschnitt aufweisen; und
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16 eine
Ansicht des Schraubwerkzeuges der 15 von
unten;
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17 ein
Diagramm von Drehmoment über Drehwinkel während
eines Verbindungsprozesses, bei dem ein einzelnes Anschlussteil
zwischen den Befestigungselementen festgelegt wird;
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18 eine
der 17 entsprechende Kurve des Drehmomentes über
dem Drehwinkel, wobei eine größere Anzahl (z.
B. drei) Anschlussteile zwischen den Befestigungselementen eingelegt
worden ist; und
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19 eine
Befestigungsanordnung für eine Schlauchleitung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in schematischer
Querschnittsdarstellung.
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In 1 ist
eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
vormontierten Kontaktiereinheit generell mit 10 bezeichnet.
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Die
Kontaktiereinheit 10 beinhaltet eine Schraube 12,
die ein erstes Befestigungselement bildet, und eine Halteeinheit 14.
Die Schraube 12 ist bevorzugt aus einem elektrisch leitenden
Material wie Metall hergestellt, bspw. in Form eines Fließpressteils.
Die Halteeinheit 14 ist vorzugsweise aus einem elektrisch
isolierenden Material wie Kunststoff hergestellt, vorzugsweise als
ein Spritzgussteil, wobei ein Spritzgießwerkzeug ohne Schieber
verwendet werden kann.
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Die
Schraube 12 weist einen Kopf 16 und einen Schaft 18 auf.
Der Schaft 18 ist mit einem in 1 nicht
näher bezeichneten Gewindeabschnitt ausgebildet. Der Gewindeabschnitt
ist vorzugsweise durch ein selbstformendes bzw. selbstfurchendes bzw.
selbstschneidendes Gewinde gebildet. Das dem Kopf 16 gegenüberliegende
Ende des Schaftes 18 ist als Zentrierabschnitt 19 ausgebildet.
Dieser kann, wie dargestellt, ein konisch zulaufender Abschnitt
sein.
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An
der dem Schaft 18 gegenüberliegenden Seite des
Kopfes 16 ist ein Werkzeugansatz 20 vorgesehen.
Der Werkzeugansatz ist vorzugsweise in Form einer Ausnehmung an
dem Kopf 16 ausgebildet, insbesondere als Innensechskant
oder Innenvielzahn ("Torx"), oder auch als Kreuzschlitz. Bei der Ausführung
des Werkzeugansatzes 20 in Form einer Ausnehmung ist es
auf einfache Weise möglich, dass der Kopf 16 nicht
gegenüber der Halteeinheit 14 vorsteht. Alternativ
ist es jedoch generell auch denkbar, den Werkzeugansatz als Außensechskant
oder Außenvielkant, etc. auszubilden.
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Die
Schraube 12 ist in der Halteeinheit 14 entlang
einer Längsachse 22 aufgenommen und darin ausgerichtet.
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Dabei
ist die Schraube 12 in die Halteeinheit 14 in
einer Einführrichtung 24 eingeführt,
die parallel zu der Längsachse 22 ausgerichtet
ist.
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Die
Halteeinheit 14 weist einen konzentrisch zu der Längsachse 22 ausgebildeten
Ringabschnitt 26 auf, der einen Schraubenhalteabschnitt
bildet. Ferner weist die Halteeinheit 14 eine Mehrzahl
von (im vorliegenden Fall vier) Längsstegen 30 auf,
die sich jeweils in Längsrichtung von dem Ringabschnitt 26 erstrecken
und einen Anschlussteilhalteabschnitt 28 bilden.
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Zwischen
den Längsstegen 30 sind jeweils Einführschlitze 32 für
Anschlussteile ausgebildet. Die Einführschlitze 32 erstrecken
sich von einem unteren Ende der Halteeinheit 14 hin zu
dem Ringabschnitt 26. Von der Innenseite der Längsstege 30 erstrecken sich
jeweils Raststege 34 radial nach innen, und zwar von einem
unteren Ende der Halteeinheit 14 schräg nach oben.
Die Raststege 34 bilden zweite Rastmittel.
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Am
unteren Ende weist die Halteeinheit 14 folglich eine runde
Einführöffnung auf, die zum Einführen
von Anschlussteilen wie Kabelschuhen ausgelegt ist, und zwar in
einer Einführrichtung 36, die entgegengesetzt
zu der Einführrichtung 24 für die Schraube 12 ist.
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Die
Schraube 12 ist in der Halteeinheit 14 vollständig
aufgenommen, so dass kein Abschnitt der Schraube 12 gegenüber
der Halteeinheit 14 vorsteht. Der Ringabschnitt 26 umgibt
den Kopf 16 der Schraube 12. Die Längsstege 30 umgeben
konzentrisch den Schaft 18 der Schraube 12. Das
obere Ende der Schraube 12 liegt dabei etwas unterhalb
des oberen Endes des Ringabschnittes 26. In entsprechender Weise
liegt ein unteres Ende des Schaftes 18 etwas oberhalb des
unteren Endes der Längsstege 30.
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Die
vorliegende Verwendung der Begriffe oben und unten bezieht sich
jeweils auf die in den Figuren verwendete Darstellung und dient
einer einfacheren Beschreibung, ist jedoch in keiner Weise beschränkend
zu verstehen, da die in dieser Anmeldung beschriebenen Gegenstände
in jeder beliebigen Ausrichtung und Winkellage verwendet werden können.
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Der
Kopf 16 wird innerhalb des Ringabschnittes 26 so
gehalten, dass die Schraube 12 innerhalb der Halteeinheit 14 in
Längsrichtung 22 positioniert und zentriert gehalten
ist. Dabei hintergreifen noch näher zu beschreibende erste
Rastmittel den Kopf 16 der Schraube 12. Die Halteeinheit
weist im Bereich des Ringabschnittes 26 Längsschlitze 38 auf,
die sich jeweils von dem oberen Ende der Halteeinheit 14 nach
unten erstrecken, etwa bis auf die Höhe des oberen Endes
der Einführschlitze 32 oder noch etwas darüber
hinaus. Die Längsschlitze 38 ermöglichen
es, dass der durch diese Längsschlitze 38 unterbrochene
Ringabschnitt sich radial aufweitet, um ein rastendes Einführen
des Kopfes 16 der Schraube 12 zu ermöglichen.
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Die
vormontierte Kontaktiereinheit 10 lässt sich bspw.
in Form von Schüttgut lagern und versenden. Durch die kompakte
und weitgehend geschlossene äußere Form der Halteeinheit 14 steht
nicht zu erwarten, dass die vormontierten Kontaktiereinheiten 10 sich
dabei ineinander verhaken. Eine Vereinzelung ist auf einfache Weise
möglich.
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Bei
der Ausführungsform der 1 und auch bei
allen folgenden Ausführungsformen kann die Schraube 12 wie
in 1 dargestellt einen Schaft 18 mit einem
Außengewindeabschnitt aufweisen. Der Schaft 18 kann
jedoch jeweils auch als Hohlschaft mit einem Innengewindeabschnitt
ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Bolzen 50 jeweils
mit einem Außengewindeabschnitt ausgebildet.
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2 zeigt,
wie sich eine Mehrzahl von Anschlussteilen 40 in Form von
Kabelschuhen in die vormontierte Kontaktiereinheit 10 einsetzen
lassen. Dies erfolgt generell von unten (in der Einführrichtung 36).
Die Anschlussteile 40 weisen jeweils einen Kontaktabschnitt 42 mit
einem Loch 44 sowie einen Anschlussabschnitt 46 auf.
Der Kontaktabschnitt 42 ist aus einem elektrisch leitenden
Material, vorzugsweise aus Metall, hergestellt und ist generell
flach ausgebildet.
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Ein
Anschlussteil 40 wird so in die vormontierte Kontaktiereinheit 10 eingeführt,
dass der Kontaktabschnitt 42 über sein Loch 44 auf
den Schaft 18 der Schraube 12 aufgefädelt
wird, wobei sich der jeweilige Anschlussabschnitt 46 hiervon
durch einen der Einführschlitze 32 hindurch radial
nach außen erstreckt.
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Weitere
Anschlussteile 40 lassen sich in ähnlicher Weise
in die vormontierte Kontaktiereinheit 10 einsetzen, wobei
der Anschlussabschnitt 46 hiervon jeweils durch einen anderen
Einführschlitz 32 geführt wird. Auf diese
Weise ergibt sich beim Einführen von vier Anschlussteilen 40 in
die vormontierte Kontaktiereinheit 10 eine sternartige
Ausrichtung der Anschlussabschnitte 46, wie sie in 2 gezeigt
ist.
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Das
als erstes in die Kontaktiereinheit 10 eingeführte
Anschlussteil 40 berührt dabei mit seinem Kontaktabschnitt 42 die
Unterseite des Kopfes 16 der Schraube 12.
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Beim
Einführen der Anschlussteile 40 werden die Raststege 34 radial
nach außen gedrückt. Die Anordnung und Länge
der Raststege 34 ist so bemessen, dass auch nach Einführen
der Soll-Anzahl an Anschlussteilen 40 noch hinreichend
Luft in axialer Richtung verbleibt, um ein sicheres Zurückschnappen
und damit rastendes Festlegen der Anschlussteile 40 in
der Kontaktiereinheit 10 zu ermöglichen.
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Vorzugsweise
ist es sogar so, dass die Raststege 34 etwas kürzer
ausgebildet sind, so dass die Anschlussteile 40 in der
vormontierten Kontaktiereinheit 10 in axialer Richtung
Spiel haben. Das Spiel kann so bemessen sein, dass sogar noch eine
weitere zusätzliche oder mehrere zusätzliche Anschussteile 40 in
die Kontaktiereinheit 10 eingeführt werden können
(falls bspw. nach der Endmontage noch ein zusätzlicher
Kabelschuh aufgeschoben werden soll, für den nachträglichen
Einbau von elektrischen Anlagen in einem Fahrzeug, um ein Beispiel
zu nennen).
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In 3 ist
in schematischer Form ein Sacklochbolzen 50 gezeigt, der
ein zweites Befestigungselement bildet.
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Der
Sacklochbolzen 50 weist einen Flansch 52, der
auf ein Blech 66 gefügt ist (bspw. durch Bolzenschweißen),
und einen Schaftabschnitt 54 auf, der sich von dem Flansch 52 senkrecht
nach oben erstreckt. In dem Schaftabschnitt 54 ist ein
Sackloch 56 ausgebildet, das nach oben hin offen ist. An
dem Innenumfang des Sackloches 56 ist ein Gewindeabschnitt 58 in
Form eines furchbaren Abschnittes ausgebildet. Mit anderen Worten
ist der Gewindeabschnitt 58 am Innenumfang des Sackloches 56 glatt ausgebildet,
ist jedoch vom Material her dazu ausgelegt, eine Gewindeverbindung
mit einer furchenden Schraube, wie der Schraube 12, einzugehen.
Das Material des Sacklochbolzens 50 kann eine Stahllegierung
sein, Aluminium, oder Ähnliches, ist jedoch insbesondere
aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt.
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In
das Sackloch 56 ist ein Abdeckteil in Form eines Stopfens 60 eingesetzt.
Der Stopfen 60 ist bspw. aus einem Kunststoffmaterial hergestellt
und ist in das Sackloch 56 eingepresst, so dass er das Sackloch 56 im
Bereich von dessen Öffnung abdichtet. Der Sacklochbolzen 50 und
der Stopfen 60 bilden eine vorgefertigte Befestigungseinheit,
die bspw. automatisiert durch ein Bolzenschweißgerät
auf das Blech 66 schweißbar ist.
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Der
Sacklochbolzen 50 ist so mit dem Blech 66 verbunden,
dass eine elektrisch leitfähige Verbindung dazwischen eingerichtet
ist. Es kommt bspw. auch in Frage, den Sacklochbolzen 50 mittels
eines leitfähigen Klebstoffes auf das Blech 66 zu
kleben, oder Ähnliches.
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Der
Sacklochbolzen 50 ist als Massebolzen ausgebildet und dazu
ausgelegt, elektrisch mit einem Anschlussteil 40 verbunden
zu werden. Hierdurch kann das Anschlussteil 40, bspw. in
Form eines Kabelschuhs 40, elektrisch mit Masse (z. B.
einer Fahrzeugkarosserie als das Blechteil 66) verbunden
werden.
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Besonders
bevorzugt wird der Sacklochbolzen 50 in Verbindung mit
der vormontierten Kontaktiereinheit 10 verwendet. Die mit
mehreren Anschlussteilen 40 bestückte Kontaktiereinheit 10 (siehe
bspw. 2) lässt sich dann aufgrund der zentrischen
Ausrichtung des Schaftes 18 leicht an der Öffnung
des Sackloches 56 ansetzen und mittels eines Werkzeuges
in das Sackloch 56 einschrauben, und zwar in einer Einschraubrichtung 62.
Dabei wird auf den Stopfen 60 eine Kraft 64 ausgeübt,
die den Stopfen 60 nach unten in Richtung des Bodens des
Sackloches drückt. Ferner wird zwischen dem Gewindeabschnitt
des Schaftes 18 und dem Gewindeabschnitt 58 des
Sackloches 56 ein Gewindeeingriff und damit eine elektrische
Verbindung eingerichtet. Beim Festschrauben werden die Kontaktabschnitte 42 zwischen
dem Kopf 16 der Schraube 12 und der Oberseite
des Schaftabschnittes 54 zusammengedrückt. Hierbei kann
es sein, dass die Oberseite des Schaftabschnittes 54 keinen
sicheren elektrischen Kontakt bereitstellen kann (bspw. aufgrund
einer Lackierung des Sacklochbolzens 50). Die Innenseite
des Sackloches 56 ist jedoch bei einer solchen Lackierung
keinem Lack ausgesetzt, und zwar aufgrund des Stopfens 60.
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Ein
elektrischer Kontakt zwischen den Anschlussteilen 40 und
dem Blech 66 wird schließlich eingerichtet über
die Unterseite des Kopfes 16, den Schaft 18 und
den Schaftabschnitt 54.
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Beim
Montieren ist es zudem nicht notwendig, irgendwelche Abdeckteile
zu verwerfen, da der Stopfen 60 im montierten Zustand innerhalb
des Sackloches 56 verbleibt.
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In 3 ist
eine alternative Ausführungsform eines Abdeckteiles 60A gezeigt
(gestrichelt angedeutet). Ein solches Abdeckteil 60A wäre
dazu ausgelegt, auch die Oberseite des Schaftabschnittes 54 abzudecken,
muss jedoch bei der Montage verworfen werden, was den Gesamtaufwand
erhöht.
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Wie
bereits oben erwähnt, wird die vormontierte Kontaktiereinheit 10 mit
einer Schraube 12 bereitgestellt, die auf den Sacklochbolzen 50 abgestimmt
ist (insbesondere hinsichtlich der Gewindeabschnitte und hinsichtlich
der verwendeten Materialien, etc.). Daher kann die vormontierte
Kontaktiereinheit 10 von dem gleichen Hersteller wie der
Hersteller des Sacklochbolzens 50 bereitgestellt werden.
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Die
vormontierte Kontaktiereinheit 10 wird dann von einem Hersteller
für Kabelbäume zur Vormontage verwendet, so dass
ein schließlich ausgelieferter Kabelbaum wenigstens eine,
insbesondere mehrere vormontierte Kontaktiereinheiten 10 beinhaltet,
bei denen Anschlussteile 40 bereits in der Kontaktiereinheit 10 aufgenommen
sind.
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Bei
der Montage solcher Kabelbäume kann dann noch ggf. ein
weiteres Anschlussteil 40 zusätzlich von unten
in die Halteeinheit 14 eingeschoben werden, und zwar bevor
die Schraube 12 in den Sacklochbolzen 50 geschraubt
wird.
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Die
vormontierte Kontaktiereinheit 10 lässt sich auch
nachträglich noch abschrauben, wobei die Anschlussteile 40 auch
nach dem Herausschrauben aus dem Sacklochbolzen 50 sicher
darin gehalten werden (aufgrund der Raststege 34). Ferner
kann nachträglich ein weiteres Anschlussteil (bspw. im Rahmen
der Nachrüstung von elektrischen Einrichtungen in einem
Kraftfahrzeug) in die Halteeinheit 14 eingesetzt werden,
wobei die Schraube 12 anschließend wieder in dem
gleichen Sacklochbolzen 50 eingeschraubt wird.
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Der
Bolzen der 3 kann bei Verwendung einer
Schraube mit Innengewindeabschnitt auch als Vollbolzen mit einem
Außengewindeabschnitt ausgebildet sein. In diesem Fall
könnte der Stopfen 60 durch einen Ring ersetzt
werden, der den Außengewindeabschnitt bei einem Lackiervorgang
o. Ä. in gleicher Weise schützt wie der Stopfen 60 der 3 den
Innengewindeabschnitt des Sacklochbolzens 50.
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Alle
folgenden Ausführungsformen von Kontaktiereinheiten basieren
auf dem gleichen Aufbau und der gleichen Funktion, wie oben in Bezug
auf die Kontaktiereinheit 10 beschrieben. Gleiche Elemente sind
daher im Folgenden auch mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei
den nachfolgenden Unterschieden wird folglich nur auf Unterschiede
eingegangen.
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Die 4 bis 6 zeigen
eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Halteeinheit 14 für eine erfindungsgemäße
vormontierte Kontaktiereinheit 10.
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Dabei
weist, wie es in 4 gezeigt ist, die Schraube 12 an
der oberen Seite ihres Kopfes 16 einen umlaufenden Anlageabschnitt 70 in
Form eines umlaufenden Bundes bzw. Flanschabschnittes auf.
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An
der Halteeinheit 14 ist, wie es in 5 zu sehen
ist, ein entsprechender Schulterabschnitt 72 vorgesehen.
Der Schulterabschnitt 72 beinhaltet einen oder mehrere
von dem Ringabschnitt 26 radial nach innen vortretende
Vorsprünge, die Schultern bilden, auf denen sich der Anlageabschnitt 70 in
axialer Richtung abstützen kann.
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Ferner
sind an der Halteeinheit 14 Rastnasen 74 vorgesehen,
die erste Rastmittel bilden. Die Rastnasen 74 hintergreifen
den Kopf 16 bzw. den Anlageabschnitt 70 des Kopfes 16 der
Schraube 12, nachdem diese in axialer Richtung 24 in
die Halteeinheit 14 eingeführt worden ist. Der
axiale Abstand zwischen dem Schulterabschnitt 72 und den
Rastnasen 74 ist dabei so gewählt, dass die Schraube 12 in
der Halteeinheit 14 in Längsrichtung sicher gehalten
bzw. zentriert gehalten ist. Dies ermöglicht zum einen
ein leichtes Auffädeln von Anschlussteilen 40 in
die so vormontierte Kontaktiereinheit 10. Zum anderen wird hierdurch
auch ein späterer Montagevorgang erleichtert, wobei es
bspw. hinreichend ist, die Halteeinheit 14 in Bezug auf
einen Sacklochbolzen 50 zu zentrieren.
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Wie
es in 5 zu erkennen ist, sind der Schulterabschnitt 72 und
die Rastnasen 74 in Umfangsrichtung verteilt angeordnet,
so dass sie sich in Umfangsrichtung Idealerweise nicht überschneiden. Hierdurch
ist eine kostengünstige Herstellung in einem Spritzgusswerkzeug
ohne Schieber möglich. In entsprechender Weise zeigt 6 auf
der linken Seite, wie eine Rastnase 74 die Oberseite des
Kopfes 16 der Schraube 12 hintergreift, und die
rechte Seite der 6 zeigt, wie sich ein Anlageabschnitt 70 auf
dem Schulterabschnitt 72 abstützt.
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In 6 ist
ferner zu erkennen, dass zwischen der Oberseite der Raststege 34 und
der Unterseite des Kopfes 16 der Schraube 12 hinreichend
Abstand vorhanden ist, um eine geeignete Anzahl von Kontaktabschnitten 42 dazwischen
aufzunehmen. Ferner ist gezeigt, dass an dem Außenumfang
des Schaftes 18 der Schraube 12 ein Gewindeabschnitt 78 ausgebildet
ist, der vorzugsweise als furchbarer Gewindeabschnitt ausgebildet
ist.
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In
den 7 bis 9 sind alternative Ausführungsformen
einer erfindungsgemäßen Halteeinheit und einer
erfindungsgemäßen Kontaktiereinheit gezeigt. Die
Halteeinheit 14 und die Kontaktiereinheit 10 der 7 bis 9 sind
hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell identisch zu der
Halteeinheit 14 und der Kontaktiereinheit 10 der 4 bis 6. Im
Folgernden wird lediglich auf Unterschiede eingegangen.
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So
weist die Schraube 12 gemäß 7 einen
Kopf 16 auf, der nach unten hin konisch zuläuft. Folglich
bildet ein oberer Abschnitt dieser Konusform einen Anlageabschnitt 70.
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In
entsprechender Weise ist der Schulterabschnitt 72 der Halteeinheit 14 durch
eine Mehrzahl von Vorsprüngen gebildet, die von oben nach
unten konisch zulaufend ausgebildet sind. Daher kann sich die Schraube 12 mittels
des konischen Anlageabschnittes 70 auf dem in entsprechender
Weise konisch ausgebildeten Schulterabschnitt 72 der Halteeinheit 14 abstützen.
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10 zeigt
in schematischer Form, wie der elektrische Kontakt zwischen einem
Anschlussteil 40 und einem Blech 66 zur Realisierung
eines Massekontaktes erfolgen kann. Dabei ist in eine vormontierte
Kontaktiereinheit 10 aus Gründen einer übersichtlicheren
Darstellung nur ein Anschlussteil 40 eingesetzt. Die vormontierte
Kontaktiereinheit 10 ist in einen Sacklochbolzen 50 geschraubt,
der elektrisch leitend mit dem Blech 66 verbunden ist.
Man erkennt, dass der Stopfen 60 sich hierbei am Boden
des Sackloches des Sacklochbolzens 50 befindet. Der Weg
eines elektrischen Stromes i ist in 10 ebenfalls schematisch
angedeutet, nämlich von dem Anschlussteil 40 über
die Unterseite des Kopfes 16 der Schraube 12 in
die Schraube hinein und von dort über den Gewindeeingriff
zwischen der Schraube 12 und dem Sacklochbolzen 50 in
den Schaftabschnitt 54 des Bolzens und von dort über
den Flansch 52 in das Blech 66 hinein.
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Es
ist zu erkennen, dass eine ähnliche gute elektrische Verbindung
auch bei Verwendung einer Mehrzahl von Anschlussteilen eingerichtet
werden kann. Dabei würde dann der Kontakt über
die Flächenpressung zwischen den Kontaktabschnitten 42 der
Anschlussteile untereinander und von dort über die Unterseite
des Kopfes 16 erfolgen.
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In
den 11 bis 13 ist
eine erste Ausführungsform eines Schraubwerkzeuges 90 zum
Anschrauben einer vormontierten Kontaktiereinheit 10 auf
einen Sacklochbolzen 50 dargestellt.
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Das
Schraubwerkzeug 90 ist im vorliegenden Fall als manuell
handhabbares Werkzeug ausgebildet und weist einen Griff 92 auf.
Es versteht sich jedoch, dass das Werkzeug 90 in gleicher
Weise auch ohne Griff bspw. an einem Arm eines Montageroboters angebracht
sein kann.
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An
dem vorderen Ende des Schraubwerkzeuges 90 ist ein Mundstück 94 vorgesehen,
das, wie es in 12 dargestellt ist, einen Halter
für die vormontierte Kontaktiereinheit 10 aufweist.
Vorzugsweise greift der Halter an einem oberen Ende der Halteeinheit 14 an,
und zwar auf klemmende oder rastende Art und Weise.
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Ferner
weist das Schraubwerkzeug 90 an diesem Ende einen Werkzeugabschnitt 97 auf,
der dazu ausgelegt ist, in den Werkzeugansatz 20 der Schraube 12 zu
greifen.
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Schließlich
weist das Schraubwerkzeug 90 eine Verdrehschutzeinrichtung 98 auf,
die ein Verdrehen der Anschlussteile 40 während
des Einschraubens der Schraube 12 in den Sacklochbolzen 50 verhindert.
Bei dem Schraubwerkzeug 90 der 11 bis 13 ist
die Verdrehschutzeinrichtung 98 durch das Mundstück 94 gebildet,
das sich in axialer Richtung über den Halter 96 hinaus
erstreckt. Dabei weist das Mundstück 94 eine Mehrzahl
von Radialausnehmungen 100 auf. Die Radialausnehmungen 100 erstrecken
sich vom unteren Ende des Mundstückes 94 in axialer
Richtung und sind mit den Längsschlitzen 38 ausgerichtet,
wenn eine Kontaktiereinheit 10 in den Halter 96 eingesetzt
ist.
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Folglich
erstrecken sich die Anschlussabschnitte 46 von den Anschlussteilen 40 durch
die Radialausnehmungen 100 hindurch. Sofern auf die Anschlussteile 40 beim
Einschrauben der Schraube 12 in den Sacklochbolzen 50 ein
Moment ausgeübt wird, schlagen die Anschlussabschnitte 46 in
Umfangsrichtung an den zwischen den Radialausnehmungen 100 gebildeten
Stegen an. Hierdurch wird ein Verdrehen der Anschlussteile 40 verhindert.
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In 14 ist
eine alternative Ausführungsform einer vormontierten Kontaktiereinheit 10 gezeigt.
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Zunächst
unterscheidet sich die Kontaktiereinheit 10 der 14 von
den bislang beschriebenen Kontaktiereinheiten dadurch, dass eine
geringere Anzahl von Längsstegen 30 vorgesehen
ist. Im vorliegenden Fall sind nur drei Längsstege 30 vorgesehen,
von denen sich zwei diametral in Bezug auf die Längsachse 22 gegenüberliegen.
Der dritte Längssteg 30 ist auf einer Seite zwischen
den zwei gegenüberliegenden Längsstegen 30 angeordnet.
Folglich sind bei der Kontaktiereinheit 10 zwei schmale
Einführschlitze 32 vorgesehen, die jeweils im
Wesentlichen zur Aufnahme eines Anschlussabschnittes 46 ausgelegt
sind, und ein relativ gesehen breiter Einführschlitz 32',
in den auch eine Mehrzahl (in der Darstellung der 14 insgesamt
vier) Anschlussabschnitte 46 aufgenommen werden können.
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Diese
Ausführungsform eignet sich bspw. dazu, nach der Montage
an einem Kabelbaum vor Ort bei der Montage eine Mehrzahl solcher
Anschlussteile 40 in die vormontierte Kontaktiereinheit 10 einzuführen.
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Generell
versteht sich, dass die Anzahl der Längsstege 30 nicht
auf die gezeigte Anzahl beschränkt ist. Im einfachsten
Fall kann nur ein Längssteg 30 vorgesehen sein,
der nahezu umlaufend ist und lediglich einen einzelnen Einführschlitz 32 freigibt.
Je nach Größe der Anschlussteile 40 und
der damit verbundenen Anschlussabschnitte 46 kann jedoch
auch eine Anzahl von deutlich mehr als drei oder vier Einführschlitzen 32 vorgesehen
sein. Die Ausführungsformen mit drei oder vier Einführschlitzen 32,
wie in den obigen Ausführungsformen beschrieben, wird jedoch
derzeit als bevorzugt betrachtet.
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In 14 ist
ferner zu erkennen, dass an die Halteeinheit 14 im oberen
Bereich ihres Ringabschnittes 26 einen Polygonabschnitt 102 aufweist, der
in 14 gestrichelt angedeutet ist.
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Sofern
die Halteeinheit 14 mit einem derartigen Polygonabschnitt 102 ausgestattet
ist, ist es auch möglich, einen Verdrehschutz bspw. allein über einen
Halter 96 eines Schraubwerkzeuges 90 zu realisieren.
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So
ist in den 15 und 16 eine
weitere Ausführungsform eines Schraubwerkzeuges 90 dargestellt,
das hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Schraubwerkzeug
der 11 bis 13 entspricht.
Hier ist das Mundstück 94 jedoch axial relativ
kurz ausgebildet und besitzt einen Halter 96, der am Innenumfang
polygonförmig ausgebildet ist, um so die Halteeinheit 14 an
ihrem entsprechenden Polygonabschnitt 102 zu ergreifen.
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Bei
Ausübung eines Drehmomentes auf die Anschlussteile 40 schlagen
diese folglich an den Seitenkanten der Einführschlitze 32 an.
Ein Verdrehen der Halteeinheit 14 wird jedoch durch die
Verdrehschutzeinrichtung 98 vermieden, die an dem Polygonabschnitt 102 der
Halteeinheit 14 angreift.
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Der
Vorteil bei dieser Ausführungsform ist die in axialer Richtung
kurze Bauweise des Mundstückes 94. Andererseits
muss die Halteeinheit 14 hinsichtlich Aufbau und Material
dazu ausgelegt sein, die auftretenden Momente und Kräfte
aufzunehmen.
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Die 17 und 18 sind
Diagramme des während eines Schraubvorganges aufgebrachten Drehmomentes
T über dem Drehwinkel ω.
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Während
bei herkömmlichen Schraubverbindungen der Beginn des Gewindeeingriffs
nicht erfassbar ist, da zum Einschrauben kein erhöhter
Drehmomentbedarf erforderlich ist, kann bei Herstellung einer Verbindung
mittels eines selbstfurchenden Gewindes der Beginn des Gewindeeingriffs
erfasst werden. Denn bei einem selbstfurchenden Gewinde ergibt sich
ab dem Beginn des Gewindeeingriffs ein erhöhter Drehmomentbedarf,
der sich beispielsweise über den elektrischen Motorstrom
eines Schraubwerkzeugs ermitteln lässt.
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Die
Erfassung des Beginns des Gewindeeingriffs kann dann auch dazu benutzt
werden, ab diesem Zeitpunkt den Drehwinkel ω zu erfassen.
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In 17 beispielsweise
ist der Beginn des Gewindeeingriffs im Nullpunkt des Diagrammes
dargestellt. Ab diesem Zeitpunkt bzw. ab diesem Drehwinkel ergibt
sich ein erhöhtes Furch- bzw. Schneidmoment TF.
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In 17 ist
ferner dargestellt, dass ω0 einem Drehwinkel ω0 der Drehmomentbedarf weiter ansteigt, da
ab diesem Zeitpunkt die Festziehphase beginnt. Das Drehmoment steigt
dann hiervon ausgehend bis auf einen Maximalwert TMAX an.
Dieser Wert entspricht dem Anzugs- bzw. Festziehmoment. Im Anschluss
hieran wird der elektrische Motorstrom oder der sonstige Antrieb
des Schraubwerkzeuges abgeschaltet, so dass das Drehmoment T auf
Null abfällt.
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Aufgrund
des erfassten Drehwinkels ω0, ab dem
das erforderliche Drehmoment einen bestimmten oberhalb des Furchmomentes
TF liegenden Schwellenwert TS überschreitet,
kann festgestellt werden, wie viel Umdrehungen bis zum Festziehen der
Gewindeverbindung erforderlich sind. Hieraus lässt sich
errechnen, wie viele Anschlussteile zwischen die Befestigungselemente
gelegt sind. Ferner ist es hierdurch auch möglich, sonstige
Parameter des Verbindungsprozesses zu überwachen, beispielsweise
die Länge der Schraube, die Gesamtdicke des Paketes aus
Anschlusselementen (und damit eventuell die korrekte Bestückung),
sowie letztlich der korrekte Sitz und das Anzugsmoment TMAX.
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Man
ist also in der Lage, den gesamten Verbindungsprozess zu überwachen.
Sofern beispielsweise eine zu lange Schraube verwendet würde,
würde das Anzugsmoment deutlich zu früh bzw. bei
einem zu geringen Drehwinkel ansteigen.
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Es
versteht sich, dass anstelle oder zusätzlich zu dem Drehwinkel ω auch
die Zeit während des Verbindungsprozesses gemessen werden
kann.
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18 zeigt
eine der 17 ähnliche Kurve, wobei
eine größere Anzahl von z. B. drei Anschlusselementen
zwischen das erste und das zweite Befestigungselement eingelegt
worden sind. Man erkennt, dass bereits ab einem Drehwinkel ω1 ein erhöhter Drehmomentbedarf
besteht, da das zwischen den Befestigungselementen vorhandene Paket
aus Anschlusselementen dicker ist. Die Kurve kann ferner zunächst
etwas flacher ansteigen als im Fall der 17, da
das zwischen den Anschlusselementen vorhandene Spiel zunächst
beseitigt werden muss, bevor das eigentliche Festziehen der Schraubverbindung
erfolgt (ab ω2). Dies ist in 18 etwas übertrieben
dargestellt.
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In
den 17 und 18 ist
dargestellt, dass das Drehmoment bis ω0 bzw. ω1 etwa gleich bleibt. In der Praxis wird
das erforderliche Drehmoment jedoch aufgrund des zunehmenden Gewindeeingriffes
bereits vorher allmählich ansteigen. Da bei mehreren Anschlusselementen
die Länge des Gewindeeingriffs kleiner ist, bis der Wert
von ω1 erreicht ist, ist der zugehörige
Wert TS1 in 18 in
der Regel auch kleiner als der Wert TS der 17.
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Anstelle
von Schwellenwertverläufen, wie bei TS gezeigt,
können die gemessenen Kurven auch mit Hüllkurven
verglichen werden, um eine bessere Klassifizierung des jeweiligen
Verbindungsprozesses zu erzielen. Derartige Schwellenwert- oder
Hüllkurven können vorab in einer Steuereinrichtung
abgespeichert werden.
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19 zeigt
eine Befestigungsanordnung für eine Schlauchleitung gemäß einem
Aspekt der Erfindung. Die Befestigungsanordnung ist in 19 generell
mit 110 bezeichnet und weist einen Hohlbolzen 112 auf,
der an ein Werkstück 66 wie ein Karosserieblech
geschweißt ist. Ferner weist die Befestigungsanordnung 110 eine
Schraube 118 auf, deren Kopf 120 einen Leitungshalter 114 aus
elektrisch leitendem Kunststoffmaterial auf die Oberseite des Hohlbolzens 112 drückt.
Der Leitungshalter 114 weist einen Leitungsaufnahmealbschnitt
auf, in den eine Schlauchleitung 116 eingeclipst ist.
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Mit
der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung 110 lassen
sich statische Aufladungen auf der Schlauchleitung 116 (deren
Oberfläche vorzugsweise aus Metall besteht, wie bei Kraftstoffleitungen) besonders
günstig ableiten, und zwar über den Leitungshalter 114 (der
vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff
besteht), über den Schaft der Schraube 118 bzw.
die Unterseite des Kopfes 120 der Schraube sowie über
den Gewindeingriff zwischen der Schraube 118 und dem Hohlbolzen 112. Ferner
werden elektrische Ladungen über den Hohlbolzen 112 in
das Werkstück 66 eingeleitet, das gewöhnlich
mit Masse verbunden ist bzw. die Masse bildet.
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Bevorzugt
ist die Schraube 118 mit einem selbstfurchenden Gewinde
ausgestattet und das Loch bzw. die Bohrung des Hohlbolzens 112 ist
als glatter, aber furchbarer Gewindeabschnitt ausgebildet. Durch
den gefurchten Gewindeeingriff ist ein sicherer elektrischer Kontakt
zwischen der Schraube 118 und dem Hohlbolzen 112 gewährleistet.
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Die
Schraube 118 kann zusammen mit dem Leitungshalter 114 eine
vormontierte Kontaktiereinheit bilden 10 bilden. Dabie
versteht sich, dass der Kopf 120 in ähnlicher
Weise ausgebildet sein kann wie der Kopf 16 der Scharaube 12 der
vorstehenden Ausführungsformen. In entsprechender Weise
kann der Leitungshalter 114 einen Schraubenhalteabschnitt
aufweisen, der dem Schraubenhalteabschnitt 26 der vorstehnden
Ausführungsformen entspricht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0641944
A1 [0003]
- - DE 102006056065 [0004, 0059]