USM: Auswahl der richtigen Verbindungselemente für den Bau eines elektrischen Rennwagens

Wie finden Motorsportingenieure die besten Verbindungselemente, die für den Bau ihrer Rennwagen benötigt werden?

Diese Frage stellte Accu den jungen Ingenieurstudenten, die am iMECHE Formula Student-Wettbewerb teilnahmen.

Das Team der University of Strathclyde Motorsport (USM) antwortete gebührend und gab uns einen detaillierten Einblick in die „Kulissen“ der Entwicklung, Beschaffung und Integration der Präzisionsverschlüsse, die für die Montage ihres brandneuen Rennwagens erforderlich sind. Oft mussten sie innovative Lösungen für Probleme finden, mit denen sie konfrontiert waren, wenn sie zum ersten Mal ein vollelektrisches Fahrzeug bauen.

Verbindungen herstellen

Verbindungselemente spielen jedes Jahr eine entscheidende Rolle beim Aufbau jedes Formula Student-Teams. Sie verbinden Hunderte von Einzelteilen, die alle zusammenpassen, um einen funktionierenden Rennwagen zu kreieren. Daher ist es für uns sehr wichtig, das richtige Verbindungselement für die jeweilige Anwendung auszuwählen.

Bei USM verwenden wir seit vielen Jahren Verbindungselemente von Accu, nachdem wir von der Qualität, der Vielfalt und dem angebotenen Preis-Leistungs-Verhältnis beeindruckt waren.

Aus diesem Grund sind wir sehr daran interessiert, einige verschiedene Verwendungsmöglichkeiten von Akku-Verbindungselementen im Laufe der Jahre vorzustellen, die hoffentlich einen kleinen Einblick in den Denkprozess bei der Entwicklung und Herstellung eines elektrischen Formula Student-Rennwagens geben werden.

In diesem Artikel werden wir fünf innovative Anwendungen besprechen, bei denen wir verschiedene Arten von Verbindungselementen an unserem Auto verwenden, und wie wir die richtigen auswählen.

Schrauben, Muttern und Bolzen aus Nylon: Nicht elektrisch leitfähige Befestigungslösungen

Angesichts des branchenweiten Strebens nach nachhaltigen Lösungen für technische Herausforderungen — und im Automobilsektor vor allem nach nachhaltigen Antriebslösungen — haben wir bei USM vor Kurzem nach über 20 Jahren Betrieb eines Autos mit Verbrennungsmotor auf einen elektrischen Antriebsstrang umgestellt.

Eine der größten Herausforderungen besteht darin, das Gehäuse der elektrischen Batterie elektrisch und thermisch zu isolieren, um die Sicherheit unserer Fahrer und Ingenieure zu gewährleisten.

Daher benötigten wir eine Art von Befestigungselement, das nicht elektrisch leitend war, um es in unserem Batteriegehäuse zu verwenden.

Accu hat eine große Auswahl an Muttern und Schrauben aus Nylon, die perfekt für diese Anwendung geeignet sind. Diese Befestigungselemente spielen eine wichtige Rolle bei der Montage unserer nichtstrukturellen Teile im Batteriegehäuse.

Wir wählen eine Reihe von M3- und M4-Nylonmuttern und -schrauben, mit denen unsere Leiterplatten sicher an ihrem Platz gehalten werden. Die Präzision und Qualität der speziellen Kunststoffverschlüsse von Accu waren beeindruckend. Ihre Kunststoffteile haben dem Verschleiß durch kontinuierliche Anpassungen standgehalten, selbst während des gesamten Testjahres Verbesserungen an unserem elektrischen Antriebsstrang vorgenommen wurden!

„Die elektrisch isolierenden Nylonverschlüsse von Accu sind für die Montage sicherheitskritischer Komponenten in unserer Hochspannungsbatterie unverzichtbar. Da sie isolieren, ermöglichen sie es uns, alles sicher zu sichern, ohne dass das Risiko von Kurzschlüssen besteht. So sind der Fahrer und alle Beteiligten geschützt. „- Taylor Phillips (Leiter Akkumulator)

Imperial Fasteners: Befestigung der Lenkstange am Rennwagen

Da Sie in einem Land ansässig sind, das standardmäßig das metrische System verwendet, fragen Sie sich vielleicht, warum imperiale Verbindungselemente auf dieser Liste stehen.

Obwohl wir uns bei den meisten unserer Rennwagen an das metrische System halten, gibt es einen Bereich, in dem das bei unserem Team nicht der Fall ist — die Zahnstange.

Während unserer Konstruktionsphase haben wir festgestellt, dass die Umstellung auf eine neue Zahnstange eine Vielzahl von Verpackungs- und Leistungsvorteilen mit sich bringt. Es gab nur einen Haken: Das Rack ist für die Verwendung mit Imperial Fasteners konzipiert.

Dadurch wurde es etwas komplizierter, die Zahnstange mithilfe unserer Pakete mit metrischen Befestigungselementen zu befestigen... Zum Glück hat Accu eine Reihe von imperialen Befestigungselementen auf Lager, von denen wir auf ihrer Website sehr einfach die richtige Größe, Länge und Stärke auswählen konnten — sogar mit den imperialen Einheiten, an die wir nicht allzu gewöhnt sind!

„Die Möglichkeit, unsere Lieferwege für weniger Lieferanten zu optimieren, hat dem Team enorm geholfen, da weniger Zeit für die Nachverfolgung von Paketen aufgewendet wird. Dadurch werden Arbeitskräfte frei, sodass wir die Herstellung von USM23 vorantreiben können. Aufgrund des Bedarfs an imperialen Verbindungselementen für OEM-Teile ist die Tatsache, dass Accu mit seiner breiten Palette an Verbindungselementen alle unsere Anforderungen erfüllen kann, perfekt. „- Cameron Douglas (Head of Suspension)

Zylinderschrauben mit Innensechskant: Von der Antriebsstrangbefestigung bis hin zu Spannbaugruppen

Vielleicht nicht so „innovativ“, was ihren Einsatzzweck im gesamten Auto angeht, aber Zylinderkopfschrauben sind nicht nur aus unserem Fahrzeugbau, sondern aus dem Fahrzeugbau jedes Formula Student-Teams nicht mehr wegzudenken.

Sie finden diese Art von Befestigungselementen an allem, von unserer Antriebsstrangbefestigung über das Armaturenbrett bis hin zu Bodenverkleidungen und Aerodynamikgeräten, da sie schnell und einfach mit einem Standard-Steckschlüsselsatz montiert werden können.

Diese werden nicht nur im fertigen Fahrzeug verwendet, sondern auch häufig in unseren Spannbaugruppen verwendet, um das Fahrgestell und die mechanischen Systeme beim Schweißen oder Montieren sicher in Position zu halten.

Der Zugriff auf eine Reihe von Größen und Mengen, um den genauen Anforderungen der einzelnen Anwendungen gerecht zu werden, hat sich während der gesamten Bauphase unseres Fahrzeugs als äußerst vorteilhaft erwiesen.

Sicherungsmuttern: Vermeidung ungewollter Lockerung durch Vibrationen

Obwohl unser Auto nicht mehr den erschütternden Vibrationen eines Verbrennungsmotors ausgesetzt ist, gibt es immer noch starke Stöße und Rutschen, denen unser Auto während der Fahrt ausgesetzt ist.

Im Laufe der Zeit führt dies dazu, dass sich unsere Muttern und Schrauben ungewollt lösen. Um dem entgegenzuwirken, verwenden wir eine Fülle von Nylon-Kontermuttern .

Diese Komponenten funktionieren durch einen Nyloneinsatz in der Mutter, der ein unbeabsichtigtes Lösen durch diese Vibrationen verhindert.

Wir verwenden verschiedene Größen von Nylon-Kontermuttern für das Auto von M3, um unsere Stoßdämpferpotentiometer an Ort und Stelle zu halten, bis M8, um unsere elektrische Batterie sicher am Chassis zu befestigen.

Für spezielle Hochtemperaturanwendungen verwenden wir auch luftdichte Sicherungsmuttern . Diese bestehen ausschließlich aus Edelstahl und verriegeln, indem sie sich beim Anziehen leicht verformen, wodurch die Reibung zwischen Mutter und Schraube erhöht wird.

Da die luftdichten Muttern komplett aus Edelstahl gefertigt sind, eignen sich diese Bauteile hervorragend als Sicherungsmuttern für den Einsatz an Stellen am Fahrzeug, an denen hohe Temperaturen herrschen, wie z. B. unsere Radbaugruppen.

Hier werden die Aerotight Nuts verwendet, um unsere Bremsscheiben mit den Rotorträgern zu verbinden. Nach Dauerbetrieb auf der Strecke können diese Temperaturen von bis zu 350 Grad Celsius erreichen!

Wir sind uns sicher, dass Sicherungsmuttern ein Muss für jedes Formula Student-Team sind. Es ist also eine große Hilfe, dass Accu uns mit Hunderten von Muttern für unser Auto unterstützt!

Hochfester Stahl: Wichtige Verbindungselemente für kritische Bereiche des Autos

Der Formula Student-Wettbewerb bietet eine Vielzahl von Herausforderungen und Designkriterien, die alle in einem umfangreichen Regelwerk von über 100 Seiten festgelegt sind, das jedes Team einhalten muss, um an den Wettbewerben teilnehmen zu können!

Eine der wichtigsten Regeln unserer Partnerschaft mit Accu ist die Verwendung von „Critical Fasteners“ in unserem Rennwagen.

Ein kritisches Verbindungselement in der Formula Student ist eines, das in allen — Sie haben es erraten — kritischen Bereichen des Autos verwendet wird, wie z. B. in der Federung und den Lenksystemen, der Primärstruktur des Fahrgestells und bestimmten Befestigungsteilen des Antriebsstrangs.

Diese Verbindungselemente müssen bestimmten Normen und Durchmessern entsprechen und aus bestimmten Materialqualitäten hergestellt werden.

„Die hochwertigen, hochfesten Stahlverschlüsse, die Accu liefert, sind für die sichere Montage unseres Zugsystems und des Antriebsstrangs von entscheidender Bedeutung, da diese Komponenten hohen Belastungen standhalten und für die Leistung des Fahrzeugs von entscheidender Bedeutung sind.“ - Jamie Kerr (Leiter Mechanische Integration)

Obwohl der Edelstahl, der für die meisten Bolzen und Schrauben von Accu verwendet wird, in fast allen Anwendungsfällen hervorragend geeignet ist, benötigen wir für diese kritischen Anwendungen Verbindungselemente aus hochfestem Stahl.

Diese Verbindungselemente können sehr hohen Belastungen standhalten und haben sich in allen rauen Umgebungen und hohen Belastungen, denen die kritischen Teile des Fahrzeugs ausgesetzt sind, als sehr haltbar erwiesen. Vor allem aber sorgen diese Verschlüsse dafür, dass unser Auto legal, sicher und rennbereit bleibt!

Aktuelle Fortschrittsaktualisierung

Hoffentlich hat dieser Artikel die entscheidende Bedeutung von Verbindungselementen in einem Formula Student-Rennwagen hervorgehoben und einige interessante und neuartige Merkmale und Herausforderungen unseres Designs ans Licht gebracht, die die breite Auswahl an Komponenten erfordern, die Accu anbietet.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels ist unser neuester elektrischer Formula Student-Rennwagen — der USM23 — fast fertig.

Die letzten Abstimmungsarbeiten an unserem Aerodynamikpaket und der Feinabstimmung unseres Elektroantriebs sind derzeit in Vorbereitung auf unsere Auftaktveranstaltung am Freitag, den 30. Juni 2023.

Danach haben wir zwei sehr spannende und wettbewerbsfähige Wettbewerbe, an denen wir in diesem Sommer teilnehmen: Formula Student UK und Formula Student Germany.

Das Team ist heiß und bereit für den Wettkampf und wir können es kaum erwarten, unser Auto zusammen mit Accu als wichtigem Partner auf die Strecke zu bringen!

Erfahre mehr über USM

Sie möchten mehr über das Team erfahren? Schau dir ihre Website hier an:
https://www.usmformulastudent.co.uk/

Ein großes Dankeschön geht an das Team der University of Strathclyde Motorsport für die faszinierenden Einblicke, wie sie unsere Komponenten beim Bau ihres elektrischen Rennwagens USM23 verwendet haben.

Wir wünschen dem Team viel Glück für die beiden Formula Student-Events, an denen sie in den kommenden Monaten teilnehmen werden.