New concept for the ground connection in Scania’s trucks and buses

Regarding the ground electrical connection in trucks and buses, the requirements of earthing in heavy-duty vehicles were gathered and evaluated. The most important problems in the state-of-the-art grounding devices are corrosion, electrical resistance and uncertainty in the mounting process, altogether with depreciation over time. The goal is to come up with new concepts that can give a more reliable and better ground connection into the frame with faster, easier and safer manufacturing operations. Several methods for attaching different ground connectors to the steel frame are going to be investigated, including bolted connections, press devices, soldering, brazing and local plating spots. It will be shown that the welding operation gives the best electrical results, while lowering mounting costs, time and variability. Two welded connectors are then going to be proposed as the best alternatives and a parallel investigation with both of them is going to be carried out. These new concepts, filed for patent protection, are going to be labelled as “SRM Welded ground stud” and “SRM Welded grounding nut”. The first of them consists of a plated steel threaded stud (M8 or M10) with a ring shaped contact surface built in one of the ends, where the Ø12 mm weld is to be performed onto the uncoated frame. The second concept comprises a stainless steel M10 round nut welded over a punched hole. The optimization will also cover different alternatives for plating metals, contact aid compounds and masking caps for both devices. The risk of mechanical weakening of the frame because of the new welded concepts is going to be tested for the case of the SRM Welded ground stud. The results will show an increase in fatigue resistance of at least 20% compared to the current ground screw. Furthermore, the strength of the welded interface will show higher proof load than the stud itself. The welded nuts, tested with torque loading, will show a sufficient performance as well. The electrical tests present an expected decrease in ground resistance of 40% for the welded stud and an increase of 28% for the welded nuts, compared with the current ground screw. The conclusion of this Master Thesis states the recommendation of the implementation of a new grounding method through the SRM Welded ground stud. Although, some modifications in the transportation process of the frames might be needed because of the new protruding parts, pointing an estimated distance of 20mm from the frame surface.När det gäller jordad elanslutning i lastbilar och bussar, har kraven på jordning i tunga fordon samlats och utvärderats. De största problemen i de mest avancerade jordade enheterna är korrosion, elektriskt motstånd och osäkerhet i monteringsprocessen, sammantaget med avskrivning över tiden. Målet är att utveckla nya koncept som kan ge en bättre och mer tillförlitlig jordanslutning i ramen med snabbare, enklare och säkrare tillverkning. Flera metoder för att fästa olika mark kontakter till stålramen kommer att undersökas, bland annat skruvförband, pressanordning, lödning, hårdlödning och lokala pläteringsfläckar. Det kommer att visa att svetsning ger den bästa elektriska resultatet, samtidigt som monteringskostnader, tid och variabilitet minskar. Två svetsade kontakter kommer sedan att föreslås som de bästa alternativen och en parallell undersökning med dem båda kommer att genomföras. Dessa nya koncept, för vilka patentskydd har ansökts, kommer att märkas som “SRM Svetsade marktapp” och “SRM Svetsade jordmutter”. Den första av dem består av en pläterad stålgängad tapp med en ringformad kontaktyta byggt i en av ändarna, där svetsen skall utföras på den obelagda ramen. Det andra konceptet består av en rostfri rund mutter svetsad över ett stansat hål. Optimeringen kommer även att omfatta olika alternativ för pläterade metaller, kontaktstöds föreningar och maskeringslock för de båda enheterna. Risken för mekanisk försvagning av ramen på grund av det nya svetsade konceptet kommer att testas med avseende på fallet med SRM Svetsad bottenreglar. Resultaten visar en ökad utmattningshållfasthet på minst 20% jämfört med den nuvarande jordskruven. Dessutom kommer styrkan av den svetsade gränsytan uppvisa en högre provbelastning än tappen själv. De svetsade muttrarna, testade med momentbelastning, kommer också uppvisa en tillräcklig prestanda. De elektriska testerna presenterade en förväntad minskning av markmotståndet på 40% för svetsade tappar och en ökning med 28% för svetsade muttrar, jämfört med den nuvarande jordskruven. Slutsatsen av detta examensarbete anger en rekommendation av genomförandet av en ny jordningsmetod genom en SRM Svetsad marktapp. Trots detta kan vissa ändringar behövas i transportprocessen av ramarna på grund av de nya utskjutande delarna, vilka pekar från ramens yta med ett uppskattat avstånd av 20 mm