Befestigungselemente für Elektrofahrzeugchassis: Hochfeste Befestigungselemente für Ihr Fahrzeug

Die für Elektrofahrzeuge benötigten Befestigungselemente übertreffen die von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor in jeder Hinsicht. Dies betrifft unter anderem das Gewicht des 600 kg schweren Akkus, das sofort verfügbare hohe Drehmoment eines Permanentmagnetmotors und die ständige thermische Belastung.

Befestigungselemente für EV-Chassis Sie dienen als sicherheitskritische Komponente. Die falsche Schraube, der falsche Bolzen oder die falsche Buchse verschleißt nicht nur, sondern kann auch zu einem mechanischen Versagen führen. 

Dieser Artikel erläutert, welche Befestigungselemente in Fahrgestell- und Federungssystemen von Elektrofahrzeugen am wichtigsten sind. Außerdem wird die empfohlene Verwendung der einzelnen Kategorien von Befestigungselementen untersucht.

Warum tragen die Befestigungselemente des Fahrgestells von Elektrofahrzeugen eine höhere Last als ihre Pendants bei Verbrennern?

Drei Hauptfaktoren bei der Konstruktion von Elektrofahrzeugen erhöhen die Belastung kritischer Befestigungselemente:

1. Batteriemasse: Ein Lithium-Ionen-Akkumulator für eine mittelgroße Elektro-Limousine wiegt 400 bis 900 kg. Diese tief montierte Masse erhöht das Biegemoment an den Befestigungspunkten der Aufhängung und des Hilfsrahmens um 30 bis 501 TP5T im Vergleich zu ähnlichen Verbrennerplattformen.
2. Sofortige Drehmomentabgabe: Elektromotoren erzeugen ihr maximales Drehmoment ab 0 U/min. Anfahr- und regenerative Bremsvorgänge verursachen sprunghafte Scherkräfte auf den Motor. Chassis-Verbindungsbolzen auf eine Weise, wie es Verbrennungsmotoren nicht tun.
3. Thermische Zyklen: Batteriethermische Managementsysteme erzeugen wiederholtes Erhitzen und Abkühlen. Befestigungselemente müssen die Klemmkraft über die Grenzflächen von Aluminium und Stahl mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten hinweg aufrechterhalten.

Diese Anforderungen erfordern spezifische hochfeste Verbindungselemente. Standardhardware kann zum Ausfall des Elektrofahrzeugs führen. 

Was sind die vier wichtigsten Befestigungskategorien für Fahrgestell und Aufhängung von Elektrofahrzeugen?

Dieser Abschnitt untersucht die verschiedenen Komponenten, die für Herstellung hochfester Verbindungselemente für die Automobilindustrie in Elektrofahrzeugen:

1. Strukturbolzen und Chassis-Verbindungsbolzen

Der Chassis-Verbindungsbolzen Sichern Sie die Verbindungen zwischen Karosserie und Rahmen, die Befestigungen des Hilfsrahmens und die Motorhalterungen. Diese Verbindungen tragen die gesamte dynamische Last des Fahrzeugs. 

Spezifizieren Sie legierten Stahl der Güteklasse 10.9 oder 12.9 (42CrMo4 nach ISO 683-2) mit einer Zink-Nickel-Galvanisierung, die für 720 Stunden Salzsprühnebelprüfung ausgelegt ist. Dies entspricht ISO 9227.

Hochfeste Verbindungselemente In dieser Klasse wird eine Zugfestigkeit von 1.040–1.220 MPa erreicht. Dies ermöglicht die Aufnahme sowohl statischer struktureller Belastungen als auch dynamischer Ermüdungszyklen.

RL Fasteners liefert Konstruktionsschrauben mit kundenspezifischer Gewindesteigung, Kopfgeometrie und Schaftlänge gemäß OEM-Zeichnungen.

Unser Team lieferte Fahrgestellverbindungsbolzen direkt für die New Energy Vehicle (NEV)-Plattform von Audi. Dieses Programm erfordert Oberflächengüten und Maßtoleranzen, die enger als die Norm DIN 933 sind.

2. Aufhängungsbefestigungen

Aufhängungsbefestigungen Sie verbinden Querlenker, Stoßdämpferdome, Stabilisatorhalterungen und Radnabenträger. Bei Elektrofahrzeugplattformen weisen diese Verbindungen aufgrund der Integration der Batterie in den Fahrzeugboden eine höhere statische Vorspannung auf.

Elektrofahrzeug Aufhängungsbefestigungen Typischerweise müssen die Anforderungen an die Dauerfestigkeit eine Anzahl von mindestens ≥10⁷ Lastwechseln erfüllen. Diese Vorgaben entsprechen den Normen der ISO 1143 für rotierende Biegeermüdung. Eine Oberflächenhärte von 32–40 HRC reduziert den Reibverschleiß an den Kontaktflächen.

Der Befestigungselement für Elektro-Lkw Plattformen benötigen häufig M16–M24-Durchmesser und Flanschköpfe für die Querlenkergelenke. Diese Konstruktion verteilt die Klemmkräfte auf Aluminiumgelenke, um Oberflächenbeschädigungen zu vermeiden.

3. Kfz-Bolzen- und Buchsenbaugruppen

Kfz-Bolzen und -Buchsen Die Baugruppen ermöglichen eine kontrollierte Bewegung in Mehrlenker- und Längslenkerachsen. Sie absorbieren Stöße, isolieren NVH-Geräusche und erhalten die Fahrwerksgeometrie unter Last aufrecht. Im Folgenden sind die spezifischen Anforderungen aufgeführt: 

• Pins: Gehärteter Kohlenstoffstahl (SCM435, 38–42 HRC), geschliffen auf h6 Toleranz gemäß ISO 286-1 für gleichbleibende Presspassung.
• Buchsen: Mit Gummi ummantelter Stahl oder Polyurethan, dessen Torsionssteifigkeit auf die Eigenfrequenz der Fahrzeugaufhängung abgestimmt ist (typischerweise 1,2–2,5 Hz Eigenfrequenz für Elektrofahrzeuge der Personenklasse).

RL Fasteners stellt her Kfz-Bolzen und -Buchsen Baugruppen nach Kundenzeichnungen. Wir lieferten diese Hinterachs-Mehrlenkeraufhängungskomponenten für NEV-Programme zusätzlich zu unserer Projektarbeit für Audi.

4. Batteriebefestigungen am Auto

Batteriebefestigungen am Auto Es handelt sich dabei um die Schrauben und Bolzen, mit denen das Batteriegehäuse an der Fahrzeugbodenstruktur befestigt ist. Sie stellen die sicherheitskritischste Befestigungsgruppe in einem Elektrofahrzeug dar. Eine Ablösung des Gehäuses bei einem Unfall oder starken Vibrationen führt zu einem katastrophalen Ausfall.

Spezifizieren Sie einen Korrosionsschutz, der für mindestens 1.000 Stunden Salzsprühnebeltest (ISO 9227) ausgelegt ist. Gewindesicherungen (gezahnte Flansche oder mit Klebstoff verstärkte Gewinde) verhindern ein Lösen unter NVH-Belastung. Das Befestigungsmaterial muss die Wärmeausdehnung von Aluminiumgehäusen (CTE ≈ 23 µm/m·°C) ohne Verlust der Klemmkraft über einen Zeitraum von mindestens 10 Jahren aufnehmen können.

Wir liefern Batteriebefestigungen am Auto In M8 bis M16 Innensechskantschrauben und Sechskantflanschschrauben. Diese Komponenten verfügen über spezielle Beschichtungssysteme, die speziell für Anwendungen mit NEV-Batterieböden entwickelt wurden.

Abschluss

Jede Schraube, jeder Bolzen und jede Buchse in einem EV-Chassis trägt eine Sicherheitsverantwortung. Befestigungselemente für EV-Chassis müssen mechanische, Korrosions- und Ermüdungsanforderungen erfüllen, die in allgemeinen Befestigungskatalogen selten klar dokumentiert sind.

RL Fasteners fertigt und exportiert Strukturbolzen, Aufhängungsbefestigungen, Chassis-Verbindungsbolzen, Kfz-Bolzen- und Buchsenbaugruppen sowie Batteriebefestigungsmaterial nach OEM-Standard.

Durch unsere direkte Beteiligung am Fahrwerksprogramm für neue Energiefahrzeuge von Audi verfügen wir über Anwendungsentwicklungserfahrung aus erster Hand, die die meisten Händler nicht bieten können.

Unsere Verbindungselemente sind nach IATF 16949:2016 (Qualitätsmanagementsystem für die Automobilindustrie) und ISO 9001:2015 zertifiziert. Wir führen intern Salzsprühnebeltests gemäß ISO 9227 durch. Unser Werk führt außerdem Zug- und Prüflastprüfungen nach ISO 898-1 sowie Wasserstoffversprödungsprüfungen nach ASTM F519 durch.

Häufig gestellte Fragen

Frage 1: Wie hat RL Fasteners die Probleme mit der Drehmomentstreuung bei einem Schraubenprogramm für einen Hilfsrahmen eines Elektrofahrzeugs gelöst?

Bei einem NEV-Hilfsrahmenprojekt stellten wir inkonsistente Reibungskoeffizienten fest, die zu einer Drehmomentstreuung von ±221 TP5T führten. Wir stellten auf ein Zink-Nickel-Wachs-Schmierstoffsystem um. Die Streuung sank auf ±81 TP5T und erfüllte damit innerhalb von zwei Produktionschargen die Prozessfähigkeitsanforderung des OEM von Cp ≥ 1,67.

Frage 2: Welche Beschichtungsspezifikation empfehlen Sie für Befestigungselemente von Batterieböden in Märkten mit hoher Luftfeuchtigkeit?

Für Märkte mit hoher Salzbelastung empfehlen wir die Geomet 500B-Beschichtung. Diese Beschichtung verhindert Wasserstoffversprödung und hält gemäß ISO 9227 1440 Stunden Salzsprühnebeltest stand.

Frage 3: Kann RL Fasteners Bolzen- und Buchsenbaugruppen für Kraftfahrzeuge mit kundenspezifischen Toleranzen für die Fahrwerksgeometrie liefern?

Ja. Wir haben für das Audi NEV-Chassisprojekt gehärtete Stahlbolzen gefertigt, die nach ISO 286-1 h5 geschliffen sind. Diese Bolzen verfügen über gummigelagerte Buchsen, die die vom OEM geforderte Torsionssteifigkeit von 18 N·m/° bei 25 °C erfüllen.