자동차 제조업체가 새로운 파워트레인 부품을 설계하는 것은 긴 시간과 복잡한 과정을 거칩니다. 크기, 재료 또는 주요 구성 요소 요건은 상호 연관되어 있을 뿐만 아니라 일반 소비자에게 알려지지 않은 복잡성에 연관됩니다. 이러한 다면적인 제품 설계 절차에서는 종종 설계가 거의 완료될 때까지 조립/체결 방법을 간과하게 합니다.

복잡한 구성 요소를 조립/체결하는 방법을 고안할 때, 이미 옵션이 제한되고 비용 절감의 기회를 놓치게 되는 늦은 시점에서 뒤늦게 고려하는 경우가 너무 많습니다. 이 기사는 일반적인 예를 보여주지만 새로운 자동차 설계 프로세스 초기에 패스너를 고려하여 비용을 절감한 여러 실제 사례를 기반으로 작성되었습니다.

새로운 차량을 설계할 때 파워트레인 구성 요소를 재구성해야 하는 경우 자동차 부품 설계 엔지니어는 어려움을 겪게 됩니다. 동력 전달 장치 (PTU), 변속기 및 4륜 구동장치는 일반적으로 많은 체결용 패스너가 필요합니다. 이러한 애플리케이션은 TAPTITE® (나사산 성형/자가 전조) 패스너를 사용할 경우 상당한 비용 절감의 기회를 제공합니다. 하지만 설계 팀이 초기에 TAPTITE® 나사와 볼트 사용을 고려하고 설계에 적용하였을 때만 이러한 수준의 비용 절감을 달성할 수 있습니다. 설계 공정 동안 자동차 파워트레인 설계자는 수직/통합 부서 또는 외부 Tier 1 공급업체의 조언을 구할 수 있습니다. TAPTITE® 나사의 성공 사례는 두 가지 상황에서 모두 찾아볼 수 있습니다.

이 예는 파워트레인 부품 설계 팀이 동력 전달 장치(PTU)의 초기 설계 동안 패스너 설계 엔지니어(FE)와 협력한 사례입니다. FE는 이전에 발생한 문제를 개선 및 사전에 방지하고, 현장 조립 비용을 절감하며, 수리 및 보증 비용을 줄이거나 제거하는 것을 목표로 삼았습니다. 조사 도중 FE는 PTU 케이스의 양쪽 절반 부분을 기존 볼트를 사용하여 조립하였을 때 크로스 스레딩(나사산 겹침 현상)과 관련하여 심각한 문제가 발생하였었음을 발견하였습니다.

PTU 케이스 재질은 일반적으로 다이캐스트 알루미늄으로 제조됩니다. 기존 사용된 일반 패스너는 자동공급방식으로 이송되어 사전공정에서 태핑 된 암나사 구멍에 자동으로 체결되거나 수동으로 체결됩니다. 때때로 체결된 방식과 무관하게 내부 암나산 경로를 제대로 따르지 않아 패스너가 나사산 겹침 현상에 의하여 움직이지 않거나 파손되는 경우가 있습니다. 크로스 스레딩(나사산 겹침)의 해당 홀당 수리 비용이 미국 달러 $50.00에 육박하는 결과를 가져올 수 있습니다. 이는 제조업체의 조립된 장치/부품 총비용의 상당한 비율을 차지합니다.

이 예는 크로스 스레딩을 방지하기 위해 FE와 PTU 엔지니어링 팀이 REMINC 직원(설계지원)의 의견을 바탕으로 기존 머신 스크류 대신 조질 열처리 (neutral hardened)로 10 강도 등급으로 열처리된 13개의 M8 x 1.25 x 35 육각 플랜지 헤드TAPTITE 2000® 나사를 사용하여 커버를 케이스에 직결체결/조립하기로 한 사례입니다. TAPTITE 2000®은 자체적으로 상대 모재 홀의 내부 나사산을 스스로 성형(자가전조/롤링)하므로 너트 체결재를 태핑하고 세척할 필요가 없습니다. 첫 번째 비용 절감은 태핑과 세척 공정이 필요 없어짐으로써 홀당 약 $0.04를 절약한 결과입니다.

두 번째 비용 절감은 태핑 관련 공정과 관련 설비 설치 공간이 불필요함으로써 많은 투자비용 절감이 이루어졌습니다. 두 비용 절감 모두 수동으로 패스너를 체결할 필요 없이 자동화된 장비로 TAPTITE 2000® 패스너를 사용함으로써 얻은 이점입니다.

프로젝트 설계 초기에 패스너 설계의 중요성을 인식한 설계담당은 패스너 공급업체나 REMINC에 도움을 요청할 수 있습니다. 이때 토크 장력 실험 및 체결 방법도 같이 고안할 수 있습니다. REMINC 직원(설계지원)이 PTU 팀과 함께 고안하여 애플리케이션에 적합한 패스너를 구분 및 제안하기도 합니다. 이 상황은 TAPTITE 2000® 나사산 자가성형 나사를 사용하는 또 다른 중요한 이점을 보여줍니다. 사용 중에 클램프 부하 손실이 발생하더라도 TAPTITE 2000® 나사는 빠지지 않습니다. 이는 TAPTITE 2000® 고유의 프리베일링 토크(나사산 성형 토크) 덕분입니다. 프리베일링 토크는 헤드가 안착하지 않은 상태에서 나사를 회전/성형(전조/롤링)하는 데 필요한 토크입니다. 이는 진동에 의한 풀림에 저항하는 값의 기준이 됩니다.

패스너 관련 관점에서 봤을 때, FE와 PTU 설계팀이 PTU 조립 시 사전 대책을 고려한 것으로 보입니다. 조립/체결 공정의 모든 구성 요소를 고려한 후 TAPTITE 2000® 나사산 성형 볼트가 최선이라 판단하고 선택하였습니다. 이러한 진보적인 접근방식은 비용 절감, 일관된 성능 및 고품질의 부품을 달성할 수 있게 합니다. 전기 자동차 제조업체들 또한 새로운 설계를 고안할 때 이와 같은 접근법을 채택하고 있습니다.

이 기사에서 다룬 시간이 지난 애플리케이션은 TAPTITE 2000® 패스너를 사용하였지만, 오늘날 선택되는 제품은 디자인과 성능이 향상된 TAPTITE PRO® 패스너입니다. 도움이 필요하시거나 질문이 있으시면 언제든지 REMINC 사나 CONTI 사에 문의바랍니다.