Schrauben und Einpressbolzen in Kfz-Anwendungen

Lösbar, unlösbar oder beides

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Wer die Wahl hat, hat die Qual? Das muss nicht sein. Je nachdem, ob die Verbindung nicht wieder gelöst werden darf, wie beispielsweise bei Airbag-Anwendungen, oder aber wieder gelöst werden muss, es stehen die geeigneten Befestigungselemente zur Verfügung.

Angesichts des sich kontinuierlich entwickelnden Einsatzes von Kunststoffen kommt der Notwendigkeit einer kosteneffektiven und prozesssicheren Befestigung eine ständig wachsende Bedeutung zu. Die Anforderungen des Marktes an die Verbindungslösung sind daher komplex. Generell lassen sich diese in zwei Hauptgruppen untergliedern: lösbar und unlösbar.

Vergleich der Fügetechniken
Lösbare Verbindungen werden dort nachgefragt, wo die Verbindung im Schadensfall oder Anwendungsfall gelöst werden muss. Unlösbare Verbindungen dagegen kommen vor allem dort zum Einsatz, wo Bauteile nicht reparabel sind oder wo Verbindungen auf Grund von Sicherheitsvorgaben nicht gelöst werden sollen und dürfen, beispielsweise Airbag-Anwendungen im Automobilbereich.
Lösbare Verbindungen werden in der Regel durch Schrauben und Muttern geschaffen. Dies ist zwar kostengünstig im Hinblick auf die direkten Teilekosten, fordert aber Zeit für die Montage.
Die wirtschaftlichste Alternative zur Erfüllung dieser umfangreichen Anforderungen ist laut Mario Metzger, Produktmanager bei Arnold Umformtechnik, der Einsatz von „Remform“-Schrauben zur Kunststoffdirektverschraubung. „Dabei sind sowohl die Kosten für die Montage als auch für das Verbindungselement am geringsten“, gibt er zu verstehen. Dies wird auch beispielsweise durch die VW-Norm 01128 zum Ausdruck gebracht, die Anwendungsempfehlungen für Kunststoffverbindungen beinhaltet.
Pluspunkte der Remform-Schraube
Die Remform-Schraube sorgt auf Grund ihrer asymmetrischen Gewindeflankform für eine hohe Betriebssicherheit der gesamten Verbindung, wodurch Nacharbeiten durch Fehlmontage oder gar Feldausschussfälle vermieden werden. Durch die Gewindegeometrie der Schraube wird der Materialfluss des geformten Kunststoffgewindes optimiert und die Auszugskräfte gegenüber herkömmlichen symmetrischen Gewindeflanken erhöht. „Der Nutzen für den Konstrukteur liegt auf der Hand“ so Metzger weiter, „Hohe Sicherheit des Montageprozesses, Resultat einer großen Differenz zwischen Einschraubmoment und Überdrehmoment; und eine große dynamische Belastbarkeit, welche das Ergebnis eines verstärkten Gewindekernquerschnitts ist.“ Weitere Vorteile sind eine kostengünstige Montage mit weniger Bauteilen, einfaches Recycling sowie bauraum- und gewichtsoptimierte Bauteilkonstruktion, woraus auch kurze Zykluszeiten beim Kunststoffspritzen entstehen.
Unlösbare Verbindungen
Unlösbare Verbindungen werden zumeist durch Schweißen, Kleben, Nieten oder Klipsen realisiert. Sie sind zwar unverlierbar, aber oft nur teuer zu realisieren. Deshalb wurde von Arnold mit dem Arnold-“Tripress“ (ATP) ein Verbindungselement entwickelt, das je nach Bedarf eine lösbare oder unlösbare Verbindung oder auch eine Kombination aus beidem darstellt. Hierbei handelt es sich um einen Einpressbolzen in unterschiedlichen Varianten und Kombinationen. Gegenüber herkömmlichen Produkten mit rundem Schaft weist er einen trilobularen (dreieckigen) Querschnitt auf. Der Bolzen wird in runde Kernlöcher eingepresst, welche dadurch seine trilobulare Form annehmen. So wird für Formschluss gesorgt, was die Einpresskraft minimiert. Nach Einpressen des Schaftes werden große Verdreh- und Auszugskräfte generiert, welche die Bruchmomente eines herkömmlichen Verbindungselementes übertreffen. Der ATP lässt sich in duk-tile Leichtmetalle und Kunststoffe einpressen.
ATP-Verbindungen vor allem für Kfz
Auch wenn die Einsatzmöglichkeiten des Verbindungselements sehr vielseitig sind, werden seine Vorteile speziell beim Verbinden elektrischer Anschlüsse im Kfz-Bereich deutlich: Viele dieser Anschlüsse wurden bisher mit Standard-Sechskantschrauben ausgelegt, um die Torsionsmomente, die durch die Befestigung der Anschlussleitung entstehen, über eine Gegenform im Bauteil aufzunehmen. Das Verbindungselement oder der Anschlussbolzen wird separat montiert. Hierfür sind meist aufwändige Betriebsmittel wie Schrauber und Zuführung sowie Zusatzteile wie Muttern, Scheiben und Sicherungselemente erforderlich. Das Einbringen der Anschlussbolzen ist dadurch sehr aufwändig, verbindungstechnisch untergeordnet und damit sehr kostenintensiv.
Mit dem Einsatz des ATP-Verbindungssystems lassen sich die Kosten für Betriebsmittel erheblich reduzieren: Der entsprechende Anschlussverbinder wird bis zur Kopfauflage eingepresst – aufwändige Betriebsmittel und Zusatzteile entfallen. Nach dem Einpressen ragt der Gewindeteil des ATP-Verbinders aus dem Bauteil. Das zu befestigende Teil wird aufgesteckt und per Mutter festgeschraubt. Mit dem Einpressbolzen ATP lassen sich so lösbare oder unlösbare Verbindungen herstellen oder auch eine Kombination aus beidem. Sein dreieckiger Querschnitt wird formschlüssig in runde Löcher gepresst. Über Gewindeanschlüsse lassen sich auf herkömmliche Art weitere Bauteile befestigen.
Arnold Umformtechnik;
Telefon: 07947/821-170;
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