E-Bike ファスナー ハブ — 完全なエンジニアリング ガイド

概要

電動自転車は最も急速に成長している自転車カテゴリであり、ファスナー エンジニアリングに対して根本的に異なるアプローチが必要です。従来の自転車の重量は 8 ～ 14 kg です。最新の e-MTB またはカーゴ e-バイクの重量は 22 ～ 35 kg で、最大 85 N·m の連続トルクを供給するモーターを搭載しています。時速 30 km 以上の速度、全天候型の通勤、密閉された電子コンパートメントが加わると、標準的な自転車の留め具では設計されていなかったエンジニアリング上の課題が生じます。

このハブは、すべてのモーター マウント インターフェイスでの振動プロファイルから、研究室がすべての生産バッチで生成する IP67 シール データまで、PremFixer が電動自転車のファスナーについて知っているすべてを 1 か所に収集します。

1. 振動および緩み防止システム

E-Bike の振動が異なる理由

従来の自転車は、岩の衝突、ポットホール、着地など、断続的な衝撃振動に直面しています。ファスナーにはイベント間で回復する時間があります。電動自転車モーターは 連続高周波振動 は、モーターが動作している間、フレーム上のすべてのボルト接合部を介して伝播します。中間ドライブモーター (Bosch CX、250W、85 N・m) は、下部モーターマウントで最大 3.2g の振幅で 25 ～ 45 Hz の振動を生成します。これは回復期間のない一定の緩み力です。工場まで遡る

7 ポジション振動プロファイル

e-バイクのすべての位置が同じように振動するわけではありません。私たちの研究室は、ミッドドライブ e-MTB 全体の完全な振動プロファイルをマッピングしました。

ユンカー テスト: 実際に機能するロック方法

ユンカー テスト (ISO 16130) は、自己緩みを評価するための業界標準です。 PremFixer では、M8 モーター マウント ボルトを 6 つのロック方法で 12.5 Hz で 2,000 サイクルテストしました。

Nord-Lock の背後にあるエンジニアリング: ウェッジ ロッキング ワッシャーは、カム角度 (α) がネジピッチ角度 (β) を超えるカム形状を使用しています。これにより、 機械的ロック — 振動周波数に関係なく、ボルトはくさび角度を超えずに緩んで回転することはできません。ねじ山クリアランスを埋める Loctite 243 と組み合わせることで、溶接を行わずに永久的なロックに最も近いものを実現します。

2. 防水および IP67 シーリング

E-Bike にとって水が最悪である理由 Enemy

従来の自転車は水浸しになる可能性があり、最悪の結果は錆びたチェーンです。電動自転車のモーター ハウジングまたはバッテリー コンパートメントに水が浸入するということは、 電子回路の短絡、コネクタの腐食、および致命的なバッテリ障害の可能性によって発行されます。経済的影響: 水没した電動自転車システム 1 台の交換には 800 ドルから 2,500 ドルの費用がかかります。これを防ぐファスナーのシーリングには、ボルト 1 本あたり 0.04 ～ 0.12 ドルの費用がかかります。

4 つのシール方法 - IP67 に準拠してテスト済み

IP67 は、水深 1 メートルに 30 分間一時的に浸漬しても保護されることを意味します。 IEC 60529 に基づいて、M8 バッテリー コンパートメント ボルトに対する 4 つの一般的なシーリング アプローチをテストしました。電動自転車バッテリー コンパートメントおよびモーター ハウジング用の

O リング溝付きボルトがゴールドスタンダードである理由: EPDM O リングは、ボルト頭の下の機械加工された溝に収まります。ボルトにトルクがかかると、O リングがハウジング表面に対して圧縮され、シールが形成されます。 スレッド engagement から独立。振動によりボルトが 5 ～ 10°回転しても、O リングのシールが維持されるため、振動後の通過率が 100% となる唯一の方法です。

3. E-Bike ファスナーに適用される適合基準

規制の状況

電動自転車の留め具は、強度が高いだけでなく、地域の安全基準に確実に準拠している必要があります。各規格がファスナーに特に要求するものは次のとおりです。

「準拠」ファスナーの実際の意味

準拠した電動自転車ファスナーは、強度グレードを満たす単なるボルトではありません。意味:

• 材料トレーサビリティ: すべてのボルトには、熱価、化学組成、機械的特性を含む EN 10204 3.1 証明書があり、原材料のバッチを監査できます。
• テスト ドキュメント: サプライヤーは、BOM で使用される特定のロック方法と封印方法について、該当する規格に基づいてテストされたテスト レポートを提供します。
• バッチレベル QC: Web サイト上の単なる証明書ではなく、実際の測定値を含む製造バッチからの実際の検査レポートです。

4. 電動自転車アプリケーション向けの材料とコーティングの選択

E-バイク材料決定マトリックス

電動自転車は 1 つの重大な問題ではなく、複数の重大な問題を抱えています。モーターマウントには、85 N・m のトルク伝達に耐える圧縮強度が必要です。バッテリー収納部には、ガルバニック相互作用のリスクがゼロで最大限の耐食性が必要です。コントローラーのカバーには適度な強度と確実な密閉性が必要です。

E-Bike と標準バイク: 仕様のアップグレード

5. E-Bike ファスナー BOM: 完全なキットの内容

完全な電動自転車は 6 つの異なるモジュールにわたってファスナーを使用します。各モジュールには、異なる材質、ロック、およびシール要件があります。どこでも機能する単一の「電動自転車ボルト」はありません。

電動自転車あたりの一般的な合計ファスナー数: 6 つのモジュールにわたる 18 ～ 24 個のボルト。完全な電動自転車キットの価格は 1,000 ユニットで: ~ $32 (316SS + 12.9 スチール + Dacromet + Nord-Lock)。すべてのファスナーには、バッチレベルの EN 10204 3.1 材料証明書とアプリケーション固有のテスト レポートが付属しています。

よくある質問

電動自転車には標準の自転車ボルトをそのまま使用できますか?

ボトルケージのボスやアクセサリーマウントなどの重要ではない箇所の場合 – はい。しかし、4 つの重要なインターフェイス (モーター マウント、バッテリー トレイ、コントローラー ハウジング、e-MTB のピボット) については、答えは no。標準的なボルトには、連続的なモーターの振動に耐えるためのロック方法が欠けており (普通のボルトは 200 サイクル以内のユンカー テストに合格しません)、電子機器コンパートメントを保護するためのシーリングが欠けており (標準的なボルトは水からの保護を提供しません)、さらに 25 ～ 35 kg の電動自転車プラットフォームの高い静的および動的な負荷に対してサイズが小さすぎる場合があります。電動自転車仕様のファスナーにアップグレードするコストは通常​​、自転車 1 台あたり 3 ～ 8 ドルで、保証請求 1 件よりもはるかに安価です。

電動自転車の最も重要なファスナーの仕様は何ですか?

モーター マウント ボルトのノルトロック ウェッジ ロッキング ワッシャー。 この 1 つの仕様により、モーター マウント ボルトが振動で緩み、致命的なモーターの脱落を引き起こす、最も一般的な電動自転車の留め具の故障モードが防止されます。 Nord-Lock + Loctite 243 は、2,000 回のユンカー サイクル後も 96% のクランプ保持率を達成します。スプリングワッシャー（今でも低価格電動自転車で一般的に使用されている）の達成率はわずか 42% です。コストの差はボルトあたり約 0.30 ドルです。電動自転車 BOM に 1 つだけ指定する場合は、これにします。

すべてのボルトに IP67 シーリングが必要ですか?

いいえ - 密閉されたコンパートメントを貫通するボルトにのみ使用します。一般的なミッドドライブ電動自転車では、これは、4 本のコントローラー カバーのネジ、バッテリー コンパートメントの壁を貫通する 2 ～ 3 本のバッテリー ラッチ/トレイ ボルト、およびモーター ハウジングを enters する任意のボルトを意味します。配線ガイドクリップとディスプレイマウントはシーリングを必要としません。平ナイロンワッシャーは防水機能を備えていません。78% の割合で IP67 に適合しません。振動に対してシールを維持する必要があるボルトには、O リング溝付きボルト (キャプティブ EPDM) を使用してください。

サプライヤーの EN 15194 および UL 2849 準拠を確認するにはどうすればよいですか?

証明書ではなく、テスト レポートを要求します。実際の適合性試験レポートには、参照された試験規格、試験された特定のボルト部品番号、使用された試験装置、測定結果 (合否だけでなく)、および認定試験エンジニアの署名が含まれます。 PremFixer では、すべての e-バイク ファスナーの出荷にはアプリケーション テストの概要が含まれています。規格ごとに 1 ページに、特定の生産バッチのテスト データが含まれています。サプライヤーが一般的な証明書しか提示できない場合は、ファスナーを規格に基づいてテストしていないことになります。