接合部の強化と軽量化によるEVの効率化 | PEM Japan

PEM®ファスナーによる軽量化:
より強固で軽量な接合部でEVの効率向上

Lightweighting PEM Fasteners

電気自動車(EV)の進化とともに、自動車メーカーは軽量化にますます重点を置くようになってきています。軽量化とは、車両の強度を損なうことなく重量を削減する手法のことを言います。車両の軽量化は、効率を高め、バッテリー駆動距離を延ばすだけでなく、持続可能性に向けた幅広い取り組みを支援してくれます。特に注目されている分野のひとつは、従来の重量のある素材から薄型高張力鋼やアルミニウム合金などの軽量かつ高強度の代替素材への移行です。しかし、これらの素材で信頼性と強度を両立させたネジ接合を実現することは、大きな課題となっています。そこで、PEM®ファスナーが高性能EVの用途に必要な、構造的完全性を維持しながら軽量化を実現する効果的なソリューションを提供します。

従来の機械的接合の課題と軽量化の必要性

従来、自動車の部品(シートブラケットなど)はプレス加工スチールで製造されてきましたが、耐久性は高いものの重量が問題となっていました。これらの材質の重量が積み重なると、EVの性能と航続距離の両方に影響を与えてしまいます。薄型高張力鋼やアルミニウム合金への移行は、重量は軽減することはできますが、反対に強力なねじ山接続を維持しながら、薄い材質で確実な機械的接合部を作成するという新たな課題が出てきます。

例えば、標準鋼製のブラケットを薄型高張力鋼やアルミ合金に置き換えると重量は軽減されるかもしれませんが、ネジ切りには別の方法が必要になります。これらの材質では、従来の方法で単純にタップ加工を施すことはできず、強度や摩耗の低下を招く恐れがあります。

PEM®ファスナー:強固な機械的接合による軽量化を実現

PEM®ファスナー、具体的にS™ナットやその他のセルフクリンチングオプションは、薄い軽量素材に頑丈なネジ接合部を作成することを可能にします。これらのファスナーは、高強度鋼やアルミニウム合金などの薄いシートに直接取り付けられ、厚い素材を使用せずに強固で信頼性の高いネジを提供します。EV製造におけるPEM®ファスナーの利点をご覧ください:

薄型高張力鋼板との互換性:EV製造では、強度重量比の高張力鋼板(700 MPa等級など)が普及しつつあります。しかし、このような薄型鋼板に直接タップ加工することは困難であり、信頼性も低くなります。PEM®のセルフクリンチングSナットを使用すれば、部品の厚みを増したり、素材の完全性を損なうことなく、必要なネジ強度を実現することができます。

アルミニウム合金の強度向上:アルミニウム合金は、鋼鉄よりも大幅な軽量化を実現できるため、軽量化に適したもう一つの材質です。しかし、従来は鋼鉄ほど効果的にネジ山を保持することができませんでした。そこで、PEM®ファスナーは、アルミニウムに直接、強力なネジ山接続を組み込むことで、この問題を解決しました。これにより、エンジニアは、強固なネジ山接続が不可欠な場所(シートブラケットなど)にアルミニウムを安心して組み込むことができ、構造的な故障のリスクを回避できます。

構造上の利点:構造上の完全性をさらに必要とする部品には、薄い高強度鋼板を波型形状に折り曲げることで、耐荷重能力を大幅に向上させることができます。PEM®ファスナーをこれらの波型材質に使用することで高い荷重条件が求められる用途でも、ねじ山の耐久性と安全性を確実に維持することができます。

EVにおける実際の用途:シートブラケットからバッテリーハウジングまで

EVの製造では、PEM®ファスナーの用途はブラケットや組立部品にとどまりません。PEM®ファスナーが軽量化を実現する主な用途には、以下のようなものがあります。

シートブラケット:PEM®ファスナーを薄型高張力鋼またはアルミニウムブラケットに組み込むことで、メーカーは乗客の安全性や快適性を損なうことなく、シート構造の重量を削減することができます。軽量素材にしっかりとネジ山を形成できることは、大きな負荷がかかるシート組み立ての構造的完全性を維持する上で極めて重要です。バッテリーハウジングおよびエンクロージャー:バッテリーハウジングには、負荷に耐え、事故の際にはバッテリーパックを保護できる材質が必要です。PEM®ファスナーは、軽量素材に強固な機械的接合を可能にし、バッテリーハウジングの重量を軽減し、EV全体の効率性を向上させます。

シャーシおよび構造部品:高い引張強度が求められる箇所では、PEM®ファスナーを使用した薄いスチール材が、厚い材質に代わる強固で軽量な代替品となります。この組み合わせにより、不必要な嵩増しをすることなく頑丈なフレームワークを実現できます。

軽量化のためにPEM®ファスナー使用する利点

重量の削減PEM®ファスナーを使用することで、車両全体の重量を削減でき、バッテリーの効率と航続距離の向上に直接繋がります。従来の厚い材料のネジ山加工の代わりにPEM®ファスナーを使用することで、ネジの強度を犠牲にすることなく、薄く軽量な材料を使用することが可能になります。

材質の柔軟性の向上:PEM®ファスナーを使用することで、従来のネジ加工との互換性よりも重量や強度を考慮した材料の選択の自由度が向上します。これにより、タッピングやネジ切り加工の限界を超えた軽量化のための革新的な設計が可能となります。

信頼性と耐久性の向上:PEM®ファスナーは、高い信頼性と耐久性を備えた固定を設計されています。これは、部品が激しい振動やストレスを受ける電気自動車において、特に重要な特徴です。この耐久性により、車両全体の信頼性を向上させ、長期的なメンテナンスの必要性を軽減するのに貢献します。

結論:PEM®ファスナーによるEVの軽量化

EVメーカーが航続距離と効率性を向上させるために軽量化を優先し続ける中、PEM®ファスナーは、このシフトを可能にする上で重要な役割を果たしています。薄型の高強度鋼と軽量アルミニウム合金の強固な機械的結合を促進することで、これらのファスナーは、先進的で軽量なEV設計の新たな可能性を開きます。1グラムでも軽量化が求められる世界において、PEM®ファスナーは、自動車エンジニアが耐久性、軽量化、性能の完璧なバランスを実現するのに役立ちます。その結果、よりスマートで軽量、かつ効率的な電気自動車が実現し、次世代の持続可能な輸送手段の需要に応えることができます。

当社の専門ソリューションが貴社のEV用途にどのように役立つのか、より詳しい情報については、PennEngineering®までお問い合わせください。
電気自動車の未来を一緒に切り開いていきましょう。

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