自動車用ねじの種類、用途、選定ガイド

自動車用ネジの違い

自動車用ネジ 車両環境特有の要求に耐えるように特別に設計されたファスナーです。 一定の振動、-40°F ～ 300°F の温度変動、油、燃料、道路塩への曝露 。標準的なホームセンターのネジとは異なり、自動車グレードのファスナーはメートルネジの場合は ISO 898-1、インチシリーズのファスナーの場合は SAE J429 などの厳格な品質基準を満たしている必要があり、通常 150,000 マイルの車両の耐用年数を通じてクランプ力と構造的完全性を維持する必要があります。

自動車業界では約 車両あたり 3,500 ～ 5,000 個の個別のファスナー ダッシュボードコンポーネントを固定する小さなネジから、サスペンションシステムを固定する重要な構造ボルトに至るまで。この品種には、トリム パネル用のステンレス鋼セルフタッピンねじからシャーシ コンポーネント用のグレード 10.9 高張力ボルトまで、特定の用途に最適化されたさまざまな材料、コーティング、ねじ設計、ヘッド構成が必要です。

自動車用ネジの一般的な種類とその用途

タッピンねじ

セルフタッピングねじは、材料に打ち込まれるときに独自のねじ山を形成するため、事前にタップ穴を設ける必要がありません。ねじ山形成ネジは、材料を切断することなく置き換えることができるため、ドアパネル、ダッシュボード、インテリアトリムなどのプラスチック部品に最適です。ネジ切りネジは実際に材料を除去し、フェンダーアタッチメントやボディパネルなどの板金用途に適しています。 間隔をあけたねじ山を備えたタイプ AB ねじは一般にプラスチックに使用されます (1 インチあたり 2 ～ 4 山)。一方、より細いねじ山を備えたタイプ B ねじは金属用途に適しています (1 インチあたり 8 ～ 15 山)。 .

小ねじ

小ねじは、あらかじめタップされた穴またはナットにねじ込まれ、エンジン コンパートメント、トランスミッション アセンブリ、およびブレーキ システムに広く使用されています。一般的なヘッド スタイルには、一般的な組み立て用のなべ頭、フラッシュ マウント要件用の平頭 (皿頭)、レンチまたはソケット アクセスが必要な高トルク用途用の六角頭などがあります。標準的な自動車用小ネジの範囲は次のとおりです。 メートル法サイズでは M4 ～ M12 があり、M6 と M8 が最も頻繁に使用されるサイズです .

自動車用特殊ねじ

• トルクスとトルクス プラス: より優れたトルク伝達を提供し、カムアウトを低減する 6 点スター ドライブ。フィリップスの同等品よりも最大 50% 高いトルク仕様を持つ最新の車両での使用が増加しています。
• 安全ネジ: ナンバープレートやヘッドライトアセンブリなどの盗難が起こりやすいコンポーネント向けに、ピンイントルクスやワンウェイ設計などの改ざん防止ヘッドを備えています
• SEMSネジ： ワッシャー（ロックワッシャーまたは平ワッシャー）があらかじめ組み立てられているため、組み立て時間を節約し、量産ラインで一般的な適切な取り付けを保証します
• 肩付きネジ: ヘッドとネジ山の間に滑らかなショルダーセクションがあり、スロットルリンケージやシート調整機構のピボットポイントとして使用されます。

材質のグレードと強度の分類

自動車用ネジはさまざまな材料から製造されており、それぞれ特定の性能要件に合わせて選択されています。ネジ頭のグレードマークは、引張強度と材料組成を示します。

SAE (インチ) ファスナーの場合、等級システムが異なります。 グレード 2 (低炭素鋼、60,000 psi)、グレード 5 (中炭素鋼、120,000 psi)、およびグレード 8 (中炭素合金鋼、150,000 psi) 。グレード 5 はほとんどの一般的な自動車用途に使用されますが、グレード 8 はコネクティング ロッドやフライホイール ボルトなどの重要な高応力用途に予約されています。

保護コーティングと表面処理

保護されていないスチール製のネジは、自動車環境では数週間以内に錆びてしまいます。表面処理は、追加するだけで耐用年数を延ばし、外観を維持します。 厚さ5～20ミクロン .

亜鉛メッキ

最も一般的な自動車用コーティングである亜鉛メッキ（亜鉛メッキ）は、 96 ～ 720 時間の耐塩水噴霧性 厚さに応じて。透明な亜鉛は内部コンポーネントに基本的な保護を提供し、黄色または黒色の亜鉛クロメートコーティングは耐食性を高めるために追加の化成層を追加します。しかし、環境規制により従来の六価クロメート仕上げは段階的に廃止され、代替三価クロメートに置き換えられています。

リン酸塩コーティング

リン酸亜鉛とリン酸マンガンは結晶性の表面層を形成し、塗料の密着性を向上させ、軽度の耐食性を提供します。黒リン酸塩（マンガン系）は、車両組立時にボディカラーに塗装されるネジによく使用されます。これらのコーティングは取り付け時の摩擦を軽減し、ネジのかじりを防ぎます。

高度なコーティング

• ジオメット/ダクロメット: 水素脆化の心配がなく、1000時間の塩水噴霧耐性を備えた亜鉛アルミニウムフレークコーティングは、シャーシのファスナーとして人気が高まっています
• 黒染め： 最小限の腐食保護を提供しますが、目に見える留め具の優れた外観を提供し、光学アセンブリでの光の反射を防ぎます。
• 無電解ニッケル： 排気マニホールドなどの高温用途に使用され、最大 750°F の温度に耐えます。
• セラミックコーティング: 極端な温度耐性 (1200°F ) と耐薬品性を必要とする性能用途に適用

ねじ規格とピッチ仕様

ねじの設計は、クランプ力、耐振動性、組み立て速度に直接影響します。現代の車両では主にメートル法 ISO ねじが使用されていますが、アメリカのメーカーは依然として特定のコンポーネントに SAE (統一) ねじを組み込んでいます。

メートルねじ は直径とピッチによって指定されます (M8 x 1.25 は直径 8 mm、ねじ山間の間隔 1.25 mm を意味します)。粗ピッチねじ (M8 x 1.25) を使用すると、アルミニウムなどの柔らかい材料でより迅速な取り付けと優れた性能が可能になります。一方、細ピッチねじ (M8 x 1.0) では、より細かい調整が可能になり、引張応力領域が大きくなるため、薄肉セクションに最適です。自動車業界は、ほとんどのアプリケーションに対して特定のピッチの組み合わせ (M6 x 1.0、M8 x 1.25、M10 x 1.5、および M12 x 1.75) を標準化しています。

ねじのかかり長さ 関節の強度にとって重要です。原則として、かみ合いは、スチールの場合はネジの直径の 1.5 倍、アルミニウムの場合は 2.0 倍、プラスチックの場合は 2.5 倍に相当する必要があります。たとえば、M8 ネジの場合、最大の引張強度を発揮するには、鋼鉄に最小 12 mm のネジ山がかみ合う必要があります。 グレード 8.8 の場合約 18 kN .

自動車用途の選択基準

負荷要件

ファスナーが受ける実際の引張荷重とせん断荷重を計算します。動的荷重 (振動、衝撃) の場合は、3 ～ 5 の安全率を適用します。静的な構造荷重の場合、係数 2 ～ 3 が一般的です。覚えておいてください トルク仕様により、クランプ力におけるファスナーの耐荷重の 70 ～ 90% が生成されます。 過剰なトルクがかかった場合でも、外部負荷に対する最小限の予備を残します。

環境条件

湿気、塩分、極端な温度、化学物質、紫外線への曝露を評価します。アンダーボディコンポーネントには最高の耐食性 (ジオメットまたはステンレス鋼) が必要で、エンジンベイのファスナーには高温耐性 (定格 300°F) が必要で、内部ネジには基本的な亜鉛メッキを使用できます。内航車両体験 5～10倍速い腐食速度 塩気にさらされるため、内陸車両よりも。

材質の適合性

電気腐食を防ぐために、ネジの材質を基板の材質に合わせてください。電解質（水、塩）の存在下で異種金属が接触すると、より陽極性の金属が加速的に腐食します。アルミニウム部品を備えたステンレス鋼またはコーティングされた鋼ネジを使用してください。プラスチック アセンブリの場合は、プラスチック タイプのねじ切りトルクを考慮してください。ABS は約 M5 ネジの場合は 0.8 Nm、ガラス繊維入りナイロンの場合は 2.5 Nm に耐えます。 .

組み立てに関する考慮事項

1. 工具へのアクセス: 凹部には薄型ヘッドまたは内部六角 (アレン) などの特別なドライブが必要な場合があります。
2. 取り付け速度: セルフタッピングねじによりタッピング作業が不要になります。脱落防止ワッシャーを備えた SEMS ネジにより、部品の取り扱いが軽減されます
3. トルク精度: 重要なジョイントにはトルク対降伏 (TTY) 締結具またはトルク角度仕様が必要です
4. 保守性: メンテナンスのためにネジを取り外す必要がありますか?ネジロックコンパウンドと支配的なトルク機能により緩みにくくなりますが、分解が複雑になります

トルク仕様と取り付けのベストプラクティス

自動車のネジが正しく機能するには、適切なトルクが不可欠です。トルクが不足していると、ジョイントが分離したり、留め具が緩んだりする可能性があります。過剰なトルクは、ねじ山の剥がれ、ファスナーの破損、または材料の損傷を引き起こします。 自動車のファスナーの故障の約 85% は、不適切な取り付けトルクが原因です .

トルク値は、ネジのサイズ、グレード、ネジのピッチ、コーティング、摩擦によって異なります。乾燥した M8 x 1.25 グレード 8.8 ネジには通常 25 Nm が必要ですが、潤滑剤を塗布した同じネジでは同等のクランプ力を達成するのに 20 Nm しか必要ない場合があります。これらの変数を考慮したメーカーの仕様に従ってください。

ねじロック方法

• ナイロンインサートロックナット（ナイロック）： プラスチックインサートは摩擦を生じます。交換が必要になるまで、5 ～ 10 回の取り付けサイクルで効果があります。
• 変形したスレッドパッチ: ネジ山に事前に塗布された樹脂は取り付け中に硬化し、別のコンパウンドを使用せずにケミカルロックを実現します。
• 液体スレッドロッカー: 保守可能なジョイント用の Loctite 243 (中強度) または恒久的なアセンブリ用の 271 (高強度) などの嫌気性接着剤
• ロックワッシャー: 分割ワッシャーと歯付きワッシャーは、かつて信じられていたほど効果がありません。テストショー 平座金に比べて最小限の耐振動性向上

インストール手順

シリンダーヘッドやホイール取り付けなどのマルチファスナージョイントの場合は、中心から外側に向かって星型パターンに従います。段階的に締め付けます。最初は 50% のトルク、2 回目は 75%、最後は 100% で締め付けます。これにより荷重が均等に分散され、合わせ面の歪みが防止されます。一部の重要な締結具はトルク角度法を使用します。つまり、初期トルク (ぴったりとした仕様) まで締め付けてから、追加の角度 (通常 90 ～ 180°) を回転させて、正確なクランプ荷重を実現します。

品質基準とコンプライアンス要件

自動車ファスナーメーカーは、安全性と信頼性を確保するために厳しい品質基準に準拠する必要があります。 ISO/TS 16949 (現在は IATF 16949) 品質管理システムは、特に自動車生産要件に対処しており、 100% の寸法検証、材料認証、および熱ロット番号によるトレーサビリティ .

試験プロトコルには、引張試験 (破断するまで引っ張る)、耐荷重試験 (降伏強度の 90% までの荷重)、硬度試験 (ロックウェルまたはビッカース)、耐食性の塩水噴霧試験 (ASTM B117) が含まれます。重要な安全ファスナーは、Cpk 値が 1.67 以上の統計サンプリングを受けます。 100 万件の機会につき欠陥が 0.6 件未満 .

偽造ファスナーは重大な安全上の懸念を表します。純正の自動車用ネジには、メーカーとグレードを示す追跡可能なヘッドマークが付いています。 OEM ファスナーには、識別用に独自のマーキングや色が含まれていることがよくあります。交換用ネジを調達する場合は、サプライヤーの資格を確認し、仕様に準拠していることを確認するための材料認証を要求してください。

自動車用ファスナー技術の新たなトレンド

自動車業界は、軽量化、組立自動化、持続可能性の目標に取り組むために、ファスナー技術の革新を続けています。

軽量素材: チタン製ファスナーは、強度を維持しながらスチールに比べて重量を 40% 削減しますが、コストは依然として大衆車にとって法外です。硬化したねじ山を備えたアルミニウムねじは、重要ではない用途に使用されます。複合ファスナーとハイブリッドファスナーは、材料の種類を組み合わせて、強度対重量比を最適化します。

スマートファスナー: 埋め込みセンサーがボルトの張力、温度、振動をリアルタイムで監視し、データをワイヤレスで送信します。このテクノロジーにより、商用車や高性能アプリケーションにおける予知保全と即時故障検出が可能になります。現在の実装コスト センサー付きファスナー 1 つあたり 50 ～ 200 ドル ただし、生産規模が拡大するにつれて、重要な接合部では経済的になる可能性があります。

環境に優しい代替品: メーカーは再生可能資源からバイオベースのねじロック化合物を開発し、REACH規制を満たすクロムフリーのコーティングを開発しています。一部の企業は、車両解体時の特定の条件（熱、化学薬品への曝露）下で分解するポリマーを使用し、簡素化された耐用年数終了後のリサイクルを目的とした溶解性ファスナーを研究しています。

高度な結合テクニック: フロードリルねじ締め（フォームドリリング）では、ねじ自体が 1 回の操作で穴を作成し、タップ加工を行うため、個別の穴開け作業が不要となり、組み立て時間が短縮されます。 板金用途では 30 ～ 40% 。摩擦溶接ねじは回転熱によって分子結合を形成し、追加のシーラントを使用せずに気密性の高い接合部を生成します。