整備士なら誰もがワッシャーを使用したことがありますが、ほとんどの人は、ワッシャーには何種類あるのか、どのような材質で作られているのか、そしてどのように適切に使用するのかを知りません。長年にわたり、洗濯機に関する多くの質問を受けてきたため、これらのハードウェア デバイスに関する情報を共有する技術記事の公開が待ち望まれていました。

私たちは最近、Automotive Racing Products, Inc. (ARP) との高性能ファスナーの製造技術について取り上げ、この主題のナットとボルトを徹底的にカバーしました。今こそ、当然のことと思われがちなファスナーのコンポーネント、地味なワッシャーに敬意を払う時期です。

次の段落では、ワッシャーとは何か、ワッシャーのさまざまな種類、ワッシャーの機能、製造方法、どこでいつ使用するかについて説明します。また、ワッシャーに方向性があるかどうかについても説明します。

一般的にワッシャーは、中央に穴が開いた円盤状のウェハー状の板です。設計は原始的に聞こえるかもしれませんが、ワッシャーは実際には複雑な役割を果たします。これらは通常、ボルトやキャップ スクリューなどのねじ付き締結具の荷重を分散するために使用されます。

これらはスペーサーとしても使用でき、場合によっては摩耗パッドやロック装置として使用したり、ゴムワッシャーのように振動を軽減するために使用したりすることもできます。ワッシャーの基本設計は、外径がワッシャー内径の2倍であることが特徴です。

通常、ワッシャーは金属で作られていますが、用途に応じてプラスチックやゴムで作ることもできます。機械では、高品質のボルト接合には、接合面のへこみを防ぐために硬化鋼ワッシャーが必要です。これをブリネリングといいます。これらの小さなくぼみは、最終的にはファスナーの予圧の損失、びびり、または過剰な振動につながる可能性があります。この状態が続くと、これらの動きが加速して別の摩耗に至る可能性があり、これは多くの場合剥離またはかじりとして定義されます。

ワッシャーは、特定の金属が互いに接触したときに発生する状態である電解腐食を防ぐのにも役立ちます。一方の金属はアノードとして機能し、もう一方の金属はカソードとして機能します。このプロセスを遅らせたり、最初から防止したりするために、ボルトまたはナットと接合される金属の間にワッシャーが使用されます。

ワッシャーは、固定されている部品に圧力を均等に分散し、部品が損傷する可能性を減らすだけでなく、ナットやボルトの表面を滑らかにします。そのため、凹凸のある締結面に比べて締結部が緩みにくくなります。

シール、電気接地点を提供し、ファスナーを位置合わせし、ファスナーを拘束し、絶縁し、ジョイントに軸方向の圧力を与えるように設計された特別なワッシャーがあります。これらの特殊なワッシャーについては、以下の本文で簡単に説明します。

また、締結ジョイントの一部としてワッシャーを不適切に使用する方法もいくつか見てきました。シェードツリーの整備士が、接合する部品に対して直径が小さすぎるボルトやナットを使用した例が数多くあります。このような場合、ワッシャーの内径はボルトに適合しますが、ボルトの頭やナットが接合されるコンポーネントの穴を通って滑り込むことはできません。これはトラブルを招くので、レースカーでは決して行わないでください。

より一般的には、整備士は長すぎるボルトを使用しますが、ねじ山が不足していて、ジョイントを締めることができません。ナットが締められるようになるまで、スペーサーとしてシャンクに数枚のワッシャーを重ねることも避けてください。適切なボルトの長さを選択してください。ワッシャーを不適切に使用すると、破損や怪我につながる可能性があります。

一般に、現在世界中でいくつかの種類のワッシャーが製造されています。木材の接合部に使用するために特別に作られたものもあれば、配管用のものもあります。自動車のニーズに関して言えば、ARP の研究開発スペシャリストであるジェイ・クームズ氏は、自動車のメンテナンスで使用されるタイプは 5 種類だけであると語ります。プレーンワッシャー（または平ワッシャー）、フェンダーワッシャー、分割ワッシャー（またはロックワッシャー）、スターワッシャー、インサートワッシャーがあります。

興味深いことに、ARP の大量のファスナー製品には分割ワッシャーがありません。「これらは主に、低負荷条件で小径の締結具に使用する場合に役立ちます」とクームズ氏は説明しました。ARP は、高負荷条件下でも機能する高性能レーシング ファスナーに焦点を当てる傾向があります。このタイプのワッシャーには、下側に鋸歯状の付いた平ワッシャーなど、特定の目的に応じたバリエーションがあります。

平ワッシャーは、ボルト (またはナット) の頭と取り付けられる対象物との間の好ましい仲介物です。その主な目的は、締結面の損傷を防ぐために締め付けられたファスナーの負荷を分散することです。「これはアルミニウム部品の場合に特に重要です」とクームズ氏は言います。

米国規格協会 (ANSI) は、一般的な使用のための一連の規格を提供しており、平ワッシャーには 2 つのタイプが必要です。タイプ A は、精度が重要ではない、許容範囲が広いワッシャーとして定義されます。タイプ B は、ボルト サイズ (内径) ごとに外径がナロー、レギュラー、ワイドに分類され、公差が厳しい平ワッシャーです。

前に述べたように、ワッシャーは 1 つの組織からの簡単な説明よりも複雑です。実際には、いくつかあります。自動車技術者協会 (SAE) は、材料の厚さによって平ワッシャーを分類しており、米国規格 (USS) 組織が平ワッシャーを定義している方法と比較して内径と外径が小さくなっています。

USS規格はインチベースのワッシャーの規格です。この組織は、粗いボルトねじやより大きなボルトねじに対応できるようにワッシャーの内径と外径を特徴付けます。USS ワッシャーは自動車用途でよく使用されます。3 つの組織が平ワッシャーの 3 つの異なる規格を指定していることから、ワッシャーはその単純な外観から誰もが信じているよりも複雑であることは明らかです。

ARP の Coombes 氏は次のように述べています。「ワッシャー自体のサイズと品質は、綿密に検討する価値があります。荷重を適切に分散するのに十分な厚さとサイズが必要です。」Coombes 氏はさらに、「トルク負荷がかかる重要な用途では、ワッシャーが平行に研磨され、完全に平らであることも非常に重要です。それ以外の場合は、不均等なプリロードが発生する可能性があります。」

中心穴に比べて外径が特大のワッシャーです。また、クランプ力を分散するように設計されていますが、サイズが大きいため、荷重はより広い範囲に分散されます。長年にわたり、これらのワッシャーは車両のフェンダーを取り付けるために使用されていたため、この名前が付けられました。フェンダーワッシャーの外径は大きくなる場合がありますが、通常は薄いゲージの材料で作られています。

割ワッシャーは軸方向の柔軟性があり、振動による緩み防止に使用します。写真はwww.amazon.comから。

割りワッシャーはスプリングワッシャーまたはロックワッシャーとも呼ばれ、軸方向に柔軟性があります。振動による緩みを防止するために使用します。割ワッシャーの概念はシンプルです。ワッシャーは、取り付けられる対象物とボルトまたはナットの頭に圧力をかけるバネのように機能します。

ARP はこれらのワッシャーを製造していません。これは、エンジン、ドライブトレイン、シャーシ、サスペンションで重要な役割を果たすほとんどのファスナーが特定のトルク仕様で締め付けられ、適切な締め付け力が適用されるためです。工具を使わずに留め具が緩む可能性はほとんどありません。

ほとんどのエンジニアは、スプリングワッシャーが高い仕様にトルクをかけられると、ある程度伸びることに同意します。そうなると、分割ワッシャーの張力が失われ、締結されたジョイントへの正確な予圧が妨げられることさえあります。

スターワッシャーには、半径方向内側または外側に延びるセレーションがあり、基材の表面に食い込み、ファスナーの緩みを防ぎます。写真はwww.amazon.comから。

スターワッシャーは割ワッシャーとほぼ同じ役割を果たします。留め具の緩みを防ぐことを目的としています。これらは、コンポーネントの表面に食い込むように半径方向 (内側または外側) に延びる鋸歯状のワッシャーです。設計上、ボルトの頭/ナットと基板に「食い込み」、締結具の緩みを防ぐことになっています。スターワッシャーは通常、電気部品に関連する小さなボルトやネジとともに使用されます。

回転を防止し、予圧精度に影響を与えるため、ARP は下側に鋸歯状の特殊なワッシャーを製造するようになりました。アイデアは、取り付けられているアイテムをつかみ、安定したプラットフォームを提供することです。

ARP社が製造するもう一つの特殊なワッシャーは、インサートタイプのワッシャーです。穴の上部を保護し、かじりや穴の上部の崩壊を防ぐように設計されています。一般的な用途には、シリンダー ヘッド、シャーシ コンポーネント、およびワッシャーを必要とするその他の摩耗しやすい領域が含まれます。

正確な予圧には潤滑が重要な役割を果たすことに注意することが重要です。ファスナーのネジ山に潤滑剤を塗布することに加えて、ボルトの頭 (またはナット) の下側またはワッシャーの上部にも少量を塗布することをお勧めします。ワッシャーを回転させたくないので、ワッシャーの下側には決して注油しないでください (取り付け説明書に別途記載がない限り)。

適切なワッシャーの使用と潤滑に注意を払うことは、すべてのレース チームにとって考慮に値することです。

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