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カスタムファスナーのトルクとプリロード:EVエンクロージャーガイド

電気自動車用バッテリー筐体接合部の摩擦制御と組立検証に関する購入ガイド

EVバッテリー筐体、スチール製ファスナー、ボルト接合部の概念図。見出しは「トルク対プリロード」。

カスタムファスナーのトルクとプリロード:EVエンクロージャーガイド

EVバッテリー筐体用の特注ファスナーを指定する前に、トルク、予圧、摩擦について理解しておきましょう。この見積依頼チェックリストを使用して、組み立て条件と検証責任を明確にしてください。

トルクとは締め付け時に加わる回転モーメントのことです。プリロードとは締結具に生じる引張力であり、接合部に締め付け力を発生させます。トルク値だけでは、達成されるプリロードは決まりません。カスタムEVエンクロージャー接続の場合は、接合部、表面状態、および検証済みの組立プロセスをまとめて指定してください。

トルクとプリロードは、アセンブリの異なる部分を表します

トルクを加えると、ねじ接続部が回転し、ボルトが伸びると同時に接続部が圧縮されます。ねじ部と回転ベアリング面下の摩擦によって、締め付け力の大部分が消費されます。したがって、一見同じように見える2つの締結具でも、接触条件が異なると、異なる予圧が生じる可能性があります。

購入者にとって、この区別は見積依頼書に記載すべき内容を変えることになります。トルク値は組立時の入力値であり、エンジニアリング要件は完成した接続部の性能に関するものです。レンチの設定値を締め付け力の証明とみなすのではなく、サプライヤーがどの要件を文書化する必要があるかを接合部の設計者と合意してください。

出典: Nord-Lock:トルク、プリロード、摩擦

設定を選択する前に、EVエンクロージャージョイントを定義してください。

取り外し可能なバッテリー筐体カバーとその周囲の固定具に関する購入例を考えてみましょう。これはあくまでも調達シナリオの例であり、検証済みのバッテリー設計ではありません。まず、図面の改訂、関連する材料、および想定される使用条件について議論を開始してください。担当設計チームは、許容される接合部荷重と受入基準を定める必要があります。

予圧をかけることで締結具が伸び、締め付け力が発生します。予圧が不足しても過剰でも問題が生じる可能性があり、最大の予圧が必ずしも適切な目標値とは限りません。公称ねじ径が一致するという理由だけで、別の筐体からトルクを伝達しないでください。

  • カバー、フランジ、ねじ込み部、およびワッシャーまたはインサートをアセンブリとして識別します。
  • 設計者に、シール面に関する制約事項と承認済みの検証計画を明確にするよう依頼してください。
  • 生産組立要件と、サービスおよび分解要件を分けて設定する。

出典: Nord-Lock:プリロードとは何か、そしてなぜ重要なのか?

表面状態と潤滑状態を明示する

潤滑剤を使用すると、印加トルクと予圧の関係が変化する可能性があります。Nord-Lock社は、メーカーの潤滑指示に従うことを推奨しており、ボルトや締め付け部品の損傷を防ぐためにトルクの低減が必要になる場合があることを指摘しています。したがって、乾燥状態での組立仕様に潤滑剤を追加することは、検討が必要な工程変更となります。

見積依頼書(RFQ)では、納品時の状態を明記し、その状態をどのように識別するかを尋ねてください。以下の質問は、特定のコーティング剤や潤滑剤がすべてのバッテリー筐体に適しているという主張ではなく、購入チェックリストとして扱ってください。

  • 公開された仕様書には、どのようなコーティング剤、トップコート剤、または潤滑剤が含まれていますか?
  • 合意された組立試験において、どのねじ山および軸受面条件が適用されますか?
  • 代替品、洗浄方法の変更、または追加の組み立て用化合物を承認するのは誰ですか?
  • 試験が提案された生産条件を反映するために、サンプルにはどのような情報を添付する必要があるか?

出典: Nord-Lock:ファスナー再利用時の潤滑剤の影響

工具精度以外の組立ばらつきについて議論する

ボサード社の締め付け不確実性に関する指針には、推定摩擦、摩擦ばらつき、締め付け方法、機器の公差、および作業誤差が含まれています。工具校正記録は有用な証拠となりますが、このより広範な組立上の問題の一部しか解決しません。

サプライヤーとの協議においては、部品、その状態、設備、手順、および受入権限者を明記した合意済みの試験計画を要求してください。接合部の評価に必要な観察事項をエンジニアリングチームに確認してください。用途が評価される前に、普遍的なトルク許容値、サンプル数、または予圧制限値を勝手に設定することは避けてください。

  • 試作に使用した図面および表面仕様の改訂内容を記録してください。
  • 承認された組立方法、および定義された手順や工程段階を文書化する。
  • 試験結果のレビューと製品リリース承認の責任者を割り当てる。
  • 部品や工程条件を変更する前に、逸脱事項をどのように報告するかについて合意しておく。

出典:ボサード:締め付け方法と締め付け係数

再利用は最初の組み立て条件とは別に保管してください

以前に組み立てられた締結部品は、新品と同等に扱うべきではありません。Nord-Lock社は、繰り返し締め付ける際の摩耗によって摩擦や得られる予圧が変化する可能性があると説明しています。部品を再利用できるかどうか、またどのように再利用するかを判断する際には、元の製造元の指示が優先されます。

筐体を保守点検中に開ける必要がある場合は、ファスナーの交換方法と再組み立て時の承認条件について別途質問してください。製品所有者にポリシーを明確にするよう依頼してください。購入に関する記事では、特定のバッテリー筐体やそのファスナーが再利用しても安全かどうか、また許容されるサイクル数を定めることはできません。

出典: Nord-Lock:ファスナー再利用時の潤滑剤の影響

エンジニアリング上の意思決定をサポートするRFQパッケージを作成する

創和ファスナー社への特注ファスナーに関するお問い合わせの際は、図面一式と未解決の技術上の質問事項をリストアップして情報を整理してください。そして、それらの情報に基づいて実現可能性に関する回答を求めてください。この推奨事項は、バッテリープログラムの認定、特定の試験能力、または既存のファスナーの交換承認を保証するものではありません。

提示された要件と照らし合わせて見積もりを比較してください。表面処理や組立条件に変更がある場合は、価格だけを比較する前に、その相違点を技術レビューのために明記してください。最終的な購入仕様書に実際に評価された構成が記載されるよう、提案された変更点を常に可視化してください。

  • 締結部品の図面、嵌合ねじの詳細、および関連する組立図の改訂版を提供してください。
  • 設計者によって既に承認されている材料および表面仕上げに関する要件を明記してください。
  • 想定される組立条件と、合意されたサンプル評価の範囲を含めてください。
  • 必要な検査記録の名称を明記し、完成した証拠を承認する者を特定してください。
  • 未処理項目を明示的にリストアップし、製造指示書を発行する前にそれらをすべて完了させてください。

出典:ボサード:締め付け方法と締め付け係数

よくある質問

同じ締め付けトルクは常に同じ予圧を生み出すのでしょうか?

いいえ。ねじ山と回転ベアリング面の摩擦が関係に影響を与えます。トルクだけで予圧が確認できると決めつけるのではなく、指定された部品とその組み立て状態に合わせて評価されたプロセスを使用してください。

出典: Nord-Lock:トルク、プリロード、摩擦

トルク仕様を確認せずに潤滑剤を追加してもよいですか?

そう決めつけないでください。潤滑油はトルクと予圧の関係を変える可能性があります。製造元の指示に従い、リリース済みの組立工程に適用する前に、担当のエンジニアリングチームにその変更を評価してもらってください。

出典: Nord-Lock:ファスナー再利用時の潤滑剤の影響

電気自動車用バッテリー筐体の締結には、どのくらいのトルクを使用すべきですか?

このアプリケーションラベルに基づく普遍的な値はありません。設計者は、実際の接合部に対する組立要件を決定し、検証する必要があります。その評価のために、図面、表面状態、および想定される組立方法を提供してください。

出典:ボサード:締め付け方法と締め付け係数

関連文献

参考文献

  1. Nord-Lock:トルク、プリロード、摩擦
  2. Nord-Lock:プリロードとは何か、そしてなぜ重要なのか?
  3. Nord-Lock:ファスナー再利用時の潤滑剤の影響
  4. ボサード:締め付け方法と締め付け係数

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