エンジニアが知っておくべき11種類の主要自動車用ファスナー

自動車産業では、組立工程で他の部品と結合することで初めて機能する部品を製造しています。そのため、自動車部品製造は高い公差を持つ設計に依存し、ファスナーは一般的な結合機構として組み込まれています。

ファスナーは自動車部品製造業界において極めて重要で、自動車部品の組立と機能を支えています。材質、構成、用途に基づいてさまざまなタイプの自動車用ファスナーが存在します。本記事では、それらの種類、機能、および適用可能な用途について解説します。

材質による自動車用ファスナーの分類

自動車に使用されるファスナーを分類する最も一般的な方法は、構成材料によるものです。大別すると金属とプラスチックの2カテゴリがあり、それぞれ材料特性に基づく異なる属性と機能を持ちます。

金属製自動車用ファスナー

一般的に、金属製自動車用ファスナーは鉄、アルミニウム合金、銅から作られます。選択される材料により、強度、耐久性、耐食性などの機械的特性が異なります。

金属製ファスナーには、ボルト、ナット、スプリング、ネジなどさまざまな形状があります。これらは耐久性が高く再利用可能で、重量のある自動車部品、サスペンション、エンジン部品の接続と固定に適しています。

また、金属製ファスナーは機能性と美観の向上のために表面処理が施されることもあります。自動車部品製造で一般的な例として、亜鉛メッキやアルマイト処理があり、これらは防錆性と耐久性を向上させます。

プラスチック製自動車用ファスナー

優れた機械的特性とより精巧な美観を求める場合、プラスチック製ファスナーがより良い選択肢となります。ピン、スペーサー、コネクタ、ワッシャーなどのファスナー製造に人気があり、ゴムなどの他の複合材料と併用されることもあります。

プラスチック製ファスナーは主に引張強度と脆さで知られるビニールから作られます。そのため、交換可能な部品や一回限りの使用向けファスナーの製造に適しています。さらに、金属製ファスナーより安価で、電気を通さず錆びません。

自動車用ファスナーの代表的な11種類

材質による分類のほか、機能による分類もあります。以下に知っておくべき一般的なタイプを示します。

ナット

ナットは鉄やアルミニウム合金で作られた小さな金属部品です。中心を3Dプリントで作られた螺旋状のねじ切りが貫通しており、ボルトの両側にはめ込みます。ワッシャーとともにナットとボルトは自動車部品の締結を助けます。ナットファスナーにはいくつかのタイプがありますが、最も一般的なのは六角ナットで、外形が六角形であることが特徴です。自動車業界で使用されるその他のナットファスナーには以下があります。

• キャップナット：片側からのみアクセス可能。反対側は滑らかなドーム形状で怪我を防ぎます。
• バレルナット：円筒形で、ボルト軸に垂直に通る穴に挿入します。
• フランジナット：底部周りに直径の大きい六角形の頭を持ち、ワッシャーが不要です。
• ナールドナット：大きなテクスチャー付き直径を持ち、手で締め付け可能です。

ボルト

ボルトは、先端がテーパーになっていない長い部分的にねじ切りされたシャフトを持つファスナーです。ねじのない部分をシャンクと呼び、精度を高め摩耗を減らします。また、シャンクはボルトにかかる面によっては部品の接合面を超えて延びることがあります。

ボルトは鉄やアルミニウム合金などの金属で作られ、シンプルながら代替不可能な選択肢です。ナットと同様、最も一般的なのは六角ボルトで六角形の頭を持ちます。ナットやワッシャーとともに、エンジン部品、ダッシュボード、サスペンションアームなどの自動車部品の保持に使用されます。自動車用ボルトの種類には以下があります。

• 六角フランジボルト：六角頭の下にワッシャーを備え、力の分散と部品の固定を助けます。
• キャリッジボルト：ドーム形状と拡大した頭を持ちます。
• プレースボルト：セルフロック機能とフリースピンの六角頭を持ち、振動による緩みを防ぎます。

ネジ

ネジは、完全にテーパーしたシャフトを持ち、2つの部品を保持するファスナーです。穴に自らねじを切る（タッピングネジ）か、部品のねじ穴と噛み合う（マシンネジ）かのいずれかです。ボルトとは異なり、ねじ山が固定と保持を行うため、ワッシャーやナットを必要としません。

自動車用ナットとボルトと同様、最も一般的なのは六角ネジです。六角ボルトに似ていますが、シャンクがありません。自動車業界で使用されるその他のネジファスナーには以下があります。

• 皿頭ネジ：テーパーした頭を持ち、部品表面とフラットになるマシンネジ。
• キャップヘッドネジ：樽型の頭と適合ソケットを持つ自動車用ネジ。
• 皿頭ネジ（パンヘッド）：ドーム型の頭にソケットが付いたマシンネジ。
• 木ネジ。
• タッピングネジ。
• コーチネジ：六角頭を持つ大型のタッピングネジで、取り付け時に高トルクをかけられます。

自動車設計用ファスナー

自動車にはさまざまなタイプのファスナーが使用され、それぞれ性能と信頼性のレベルが異なります。以下は自動車設計で一般的なファスナーです。

セルフクリンチングファスナー

セルフクリンチングファスナーは、自動車の板金部品の接合に適用される一回限りの永久ファスナーです。回転を防ぐ鋸歯状のクリンチングリングを持ち、ピン、ナット、スタッド、ブラインド、スタンドオフファスナーなど、さまざまなスタイルと機能があります。

リベットファスナー

リベットは、両端に頭と尾を持つファスナーです。主に鋼やアルミニウムから作られ、永久的な部品組立を実現します。ソリッドリベット、ブラインドリベット、チューブラリベット、スプリットリベットなどいくつかのタイプがあり、2つ以上の自動車部品の接合に適用されます。

ブラインドスレッドインサート

ブラインドスレッドインサートは、パネルの片側から取り付け可能なブラインドねじを持ちます。これらのインサートは、チューブ、押出材などの接合に適しています。

スタッド

スタッドは、頭のないネジのように見える外部ねじを持つファスナーです（頭を持つものもあります）。一般的に永久ファスナーで、接合したい部品に溶接されることが多いです。さらに、スタッドは両端にねじを切れるため、ナットと組み合わせ可能です。

自動車で一般的なスタッドの一種は、自動車のホイールを保持するホイールスタッドです。

ワッシャー

ワッシャーは、薄い平らな面と中央に穴を持つディスクです。ナットとボルトとともに使用すると、ボルトの荷重/圧力を分散し、ナットの緩みを防ぎます。接合したい自動車部品によって機能するさまざまな形状とスタイルがあります。

自動車部品の組立では、ワッシャーはアクスルベアリングやジョイントに適用され、緩み防止、摩擦軽減、漏れ防止、圧力分散の役割を果たします。

クリップ

クリップはプラスチックや金属製の重要なファスナーで、自動車用と非自動車用の両方の機能を持ちます。いくつかの設計がありますが、よりシンプルな解決策を提供します。自動車部品製造では、内装パネル、ドアカード、プラスチックバンパー（プラスチック製）など、さまざまな部品の位置決めや保持に使用されます。クリップは再利用可能なものと非再利用のものがあります。

クランプ

クランプは、エンジンに取り付けられたホースやチューブなどのコンポーネントを保持する一般的な自動車用ファスナーです。一般的に金属製ですが、一部はプラスチック製です。クラシックな設計と締め付け用のネジを持ち、ファスナーを締めるとコンポーネントが締め付けられます。

スプリング

スプリングは、スプリングクリップ、ピン、ワッシャーなどの金属製ファスナーで、弾性変形を示します。その結果、2つの自動車コンポーネント間にテンションを生み出す機能を持ちます。

弾性変形の特性により、部品の組立と分解を容易にしながら確実な接続を確保します。自動車業界でのスプリングファスナーの適用例として、Rクリップを使用してホイールがシャフトの端から抜けないようにすることが挙げられます。

ピン

ピンファスナーは、自動車コンポーネントを所定の位置に保持しながら、ある程度の動きを許容します。プラスチックと金属の両方があり、さまざまなタイプがあります。

自動車業界で一般的なタイプには、シャフトの軸方向移動を防ぐ割りピンがあり、ホイールに使用されます。その他の例として、オフロード車に使用されるリンチピン、車両の制動システムに使用されるクリビスピンがあります。

特殊ファスナー

これらの自動車用ファスナーは特別な設計を持ち、特定の産業、材料、用途に適用されます。自動車部品製造では、形状、材質構成、または用途の独自性により特別な設計が必要な場合に使用されます。特殊ファスナーを使用する前には、それが適切に機能することを確認するためのテストが必要です。

表面実装ファスナー

これらのファスナーは表面実装技術を使用し、プリント基板のはんだパッドに直接ファスナーを接着します。表面実装技術により、取り付け時の自動車部品へのダメージを除去し、組立速度を向上させ、スクラップ/廃棄物を削減します。

ブローチングファスナー

ブローチングファスナーは、スタッド、ナット、スタンドオフなどで利用可能で、非延性材料またはアルミニウムの最大硬度までの延性材料に圧入・取り付けられます。シンプルな取り付けで、表面実装が不適切な場合に適用されます。

SI®ファスナー

SI®インサートは、強力で永久的なねじ山を必要とするプラスチック部品の接合に適用される特殊ファスナーです。さらに、頻繁な組立と分解が必要なユニットにも適用されます。

自動車用ファスナーの適切な締め付けの重要性

適切なタイプの自動車用ファスナーを選択することは非常に重要ですが、選択以外に、ファスナーの適切な締め付けがその機能において極めて重要です。

締め付けが重要になる事例はいくつかあります。例えば、エンジンでの不適切な締め付けはボルトの緩みを引き起こし、車が始動しなくなる可能性があります。また、車両のブレーキのファスナーが不適切に締め付けられると、事故のリスクが高まります。

関連するリスクのため、適切なファスナーを選ぶことは極めて重要で、間違ったファスナーの組み合わせは車両の性能を著しく損なうか、部品の損傷を招く可能性があります。

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適切なタイプの自動車用ファスナーを選ぶことは重要なプロセスです。そのため、自動車部品メーカーには信頼できる自動車用ファスナーメーカーが必要です。RapidDirectでは、お客様の要件に基づき、試作または最終製品向けのさまざまなタイプの自動車用および航空宇宙用ファスナーの製造をお手伝いできます。

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ボーナス：自動車用ファスナーの緩みリスクを排除する方法

車両/部品の性能リスクや事故発生の傾向があるため、ファスナーが確実に締め付けられていることを確認することが重要です。以下に、自動車用ファスナーの緩みリスクを排除するいくつかの方法を示します。

堅牢な材料を選択する

材料の選択は、自動車用ファスナーの特性と用途に大きな役割を果たします。そのため、2つの自動車部品を効果的に保持するために必要な特性を持つ、頑丈な材料を選択することを確認してください。

例えば、鉄、アルミニウム、その他の金属で作られた自動車用ファスナーは強くて耐久性があります。しかし、ビニールなどのプラスチック製自動車用ファスナーは耐久性が劣るものの、交換が容易です。

事前に評価を行う

ファスナーの目的を評価することで、人件費と修理費を削減できます。材料特性がファスナーの用途と一致することを確認してください。例えば、交換可能な部品に金属製自動車用ファスナーを使用するのは資本の無駄です。

トルクをテストする

トルクとは、ファスナーに加えられる回転力で、ファスナーを締め付けるのに役立ちます。緩みの可能性を減らすためにトルクをテストすることが重要です。

トルク・テンションテスト

これは、Skidmore-Wilhelmボルトテンション校正機などの機器を使用して、指定されたテンションを達成するために必要なトルクを測定するものです。

支持面テスト

支持面テストでは、表面積と粗さが摩擦にどのように影響するかを判定します。

摩擦係数

このテストでは、別の面を引きずった際の運動摩擦と静止摩擦の抵抗を測定します。

結論

ファスナーは2つの自動車部品を接合する重要なコンポーネントです。したがって、自動車部品の機能と組立を支えています。ファスナーには、構成材料と機能に基づいていくつかのタイプと設計があります。本記事では、自動車部品製造業界で使用されるさまざまなタイプのファスナー、それらの機能、および適用可能な用途について説明しました。自動車用ファスナーの製造についてご質問がありましたら、お気軽にお問い合わせください。

よくある質問

ねじ付きファスナーの3つの主要タイプは何ですか？

ねじ付きファスナーの3つの主要タイプは、ボルト、ネジ、スタッドです。六角頭ボルトが自動車業界で最も一般的に使用されるファスナーです。

自動車には何個のファスナーが使われていますか？

自動車には約3,500個のファスナーが使用されています。

ファスナー製造に使用される最も強い材料は何ですか？

ネジやボルトなどのファスナー製造に最も強い材料はチタンです。その耐久性により、主に航空宇宙や医療産業などの重負荷用途で使用されます。