Elektromobilność rozwija się w błyskawicznym tempie. Ten trend przechodzenia na napędy elektryczne w przemyśle motoryzacyjnym stawia przed połączeniami śrubowymi zupełnie nowe wyzwania, z którymi warsztaty samochodowe muszą się zmierzyć. 

Z jednej strony dynamicznie obciążane elementy klasy C (śruby, nakrętki, podkładki) muszą wytrzymywać znacznie wyższe momenty obrotowe napędów elektrycznych, które charakteryzują się natychmiastowym rozwijaniem maksymalnego momentu obrotowego. 

Z drugiej – masa pojazdów elektrycznych (mimo zastosowania rozwiązań z zakresu lekkiej konstrukcji) jest często większa niż ich spalinowych odpowiedników (co wynika z niesłabnącej popularności SUV-ów oraz znacznego ciężaru akumulatorów trakcyjnych). Te czynniki sprawiają, że elementy łączące w pojazdach elektrycznych muszą sprostać znacznie większym obciążeniom, niż miało to miejsce w autach z silnikami spalinowymi. 

Warto przy tym podkreślić, że to dopiero początek zmian. W autach elektrycznych pojawiają się bowiem zupełnie nowe funkcje bezpieczeństwa związane z połączeniami śrubowymi. Wynikają one przede wszystkim z wykorzystania w pojeździe wysokonapięciowych akumulatorów i z konieczności przeniesienia funkcji wyrównania potencjałów w celu redukcji liczby i wagi przewodów masowych (co ma kluczowe znaczenie dla zasięgu pojazdu).

Śruby wyrównujące potencjał – klucz do bezpieczeństwa elektrycznego

Śruby elektryczne wyrównujące potencjał stawiają przed tradycyjnymi złączami zupełnie nowe wymagania. Oprócz podstawowej funkcji nośnej do przenoszenia obciążeń mechanicznych element łączący musi także skutecznie przewodzić prąd elektryczny. Wynika to z tego, że śruba musi przejąć funkcję wyrównania potencjałów – swojego rodzaju „piorunochronu” – szczególnie w przypadku wypadku czy kolizji drogowej.

Jest to absolutnie niezbędne, bo pozwala chronić pasażerów pojazdu lub ratowników przed porażeniem elektrycznym, gdyby karoseria znalazła się pod napięciem na skutek niepożądanego kontaktu z którymś z komponentów elektrycznych. W przypadku uszkodzenia izolacji wysokonapięciowych komponentów pojazdu prąd musi zostać bezpiecznie odprowadzony do punktu o niższym potencjale, nie stwarzając zagrożenia dla ludzi.

 Aby zaoszczędzić na masie przewodów masowych, które tradycyjnie przejmowałyby funkcję wyrównawczą, prąd w przypadku uszkodzenia komponentów elektrycznych ma być odprowadzany bezpośrednio przez karoserię – a tym samym również przez połączenia śrubowe poszczególnych elementów karoserii. To innowacyjne podejście stawia jednak przed warsztatami nowe wyzwania w zakresie prawidłowego montażu i konserwacji tych połączeń.

Przy wykonywaniu prac serwisowych szczególną uwagę należy zwrócić na to, aby wszystkie elementy karoserii i połączenia śrubowe, które znajdują się w obwodzie prądu, miały ze sobą niezawodny kontakt elektryczny. Co niezwykle istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa – całkowita rezystancja elektryczna tych komponentów musi być znacząco mniejsza niż rezystancja elektryczna ciała pasażerów pojazdu. Tylko wtedy prąd „wybierze” drogę przez metalowe elementy karoserii, a nie przez ciało człowieka

Wyzwanie: przebijanie powłok izolacyjnych

Kolejnym poważnym wyzwaniem dla połączeń śrubowych w pojazdach elektrycznych są powłoki powierzchniowe stosowane na elementach karoserii. O ile tradycyjne powłoki antykorozyjne z cynku-niklu lub cynku-aluminium (płatki cynkowe) powodują jedynie nieznacznie zmniejszoną przewodność elektryczną śruby, o tyle kataforetyczne lakierowanie zanurzeniowe (KTL), powszechnie stosowane w nowoczesnych pojazdach, działa jak prawdziwa izolacja elektryczna. 

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Wydarzenia

SchraubTec 2025 - targi techniki śrubowej wkraczają do Polski

Największe europejskie targi połączeń śrubowych dla motoryzacji i przemysłu rozszerzają działalność. W tym roku po raz pierwszy to wydarzenie branżowe odbędzie się w Polsce (w Katowicach).

Te powłoki są często stosowane do elementów karoserii przeznaczonych do skręcania, co może komplikować ustanowienie niezawodnego połączenia elektrycznego. Aby bowiem utworzyć kontakt elektryczny między elementem klasy C (śrubą) a elementem karoserii, śruba musi podczas montażu skutecznie przebić powłokę izolacyjną. 

W przypadku napraw warsztatowych jest to szczególnie istotne, bo niewłaściwy montaż może prowadzić do braku przewodności elektrycznej połączenia. Żeby rozwiązać ten problem, specjaliści w dziedzinie techniki łączeniowej – firma Würth Industrie Service wspólnie z partnerem kooperacyjnym ABC Umformtechnik – opracowali specjalne właściwości kontaktowe śrub stosowanych w pojazdach elektrycznych.

Śruby te mają specjalnie zaprojektowane geometrie łba i gwintu, które zapewniają przecięcie warstw izolacyjnych i ustanowienie niezawodnego kontaktu elektrycznego. Dzięki nim można niezawodnie spełnić wymagania dotyczące rezystancji przejściowych na łbie śruby i w gwincie (nawet w przypadku elementów z powłokami izolacyjnymi). Dla warsztatów oznacza to konieczność stosowania oryginalnych części zamiennych lub ich dokładnych odpowiedników, które spełniają te specjalistyczne wymagania.

Praktyczne wskazówki dla warsztatów

Warsztaty zajmujące się serwisowaniem pojazdów elektrycznych szczególną uwagę powinny zwrócić na kilka kluczowych aspektów, które wiążą się z połączeniami śrubowymi:

1. Zawsze stosować śruby zalecane przez producenta pojazdu, szczególnie w przypadku połączeń związanych z układami wysokiego napięcia. 
2. Nigdy nie zastępować oryginalnych śrub elementami o podobnym wyglądzie, ale nieznanego pochodzenia, które mogą nie zapewniać wymaganej przewodności elektrycznej. 
3. Przestrzegać zalecanego momentu dokręcania, ponieważ wpływa on nie tylko na wytrzymałość mechaniczną połączenia, ale także na jakość kontaktu elektrycznego. 
4. Unikać uszkodzenia powierzchni styku śrub, które mogłoby zmniejszyć przewodność. 
5. Regularnie kontrolować stan połączeń śrubowych w pojazdach elektrycznych, zwracając uwagę nie tylko na ich dokręcenie, ale również na korozję, która może znacząco zwiększyć rezystancję elektryczną. 

Właściwe zrozumienie nowych wymagań stawianych połączeniom śrubowym w samochodach elektrycznych jest kluczowe dla zapewnienia bezpieczeństwa zarówno podczas eksploatacji pojazdów, jak i podczas prac serwisowych i naprawczych. 

Tekst opracowano na podstawie artykułu „Neue Anforderungen an Schrauben für E-Autos” autorstwa Jochena Woletza i Kevina Teitscheida, opublikowanego w czasopiśmie „Automobil Industrie”.

Więcej informacji i rejestracja: www.schraubtec.com

Udział w targach dla zwiedzających jest bezpłatny.
Jeżeli chciałbyś odwiedzić targi, zarejestruj się już dziś na stronie organizatora, by otrzymać darmowy bilet wstępu!