整備士なら誰でも使ったことがあるワッシャーですが、種類がいくつもあること、材質、そして正しい使い方を知っている人はほとんどいません。長年にわたり、ワッシャーに関する数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提供する技術記事は、まさに待望のものでした。

先日、オートモーティブ・レーシング・プロダクツ社（ARP）と協力して高性能ファスナーの製造技術について取り上げ、その基礎から応用まで徹底的に解説しました。今回は、普段あまり注目されないファスナー部品、つまり地味なワッシャーに改めて注目してみましょう。

以下の段落では、ワッシャーとは何か、ワッシャーの種類、その役割、製造方法、使用場所と使用時期について説明します。さらに、ワッシャーに方向性があるかどうかについても触れていきます。

一般的に、ワッシャーとは中央に穴が開いた円盤状の薄い板のことです。一見単純な構造に思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。ボルトやキャップスクリューなどのねじ込み式締結具の荷重を分散させるために一般的に使用されます。

これらはスペーサーとして使用できるほか、場合によっては摩耗パッド、ロック装置、あるいはゴムワッシャーのように振動を軽減するためにも使用できます。基本的なワッシャーの設計は、外径が内径の2倍になっているのが特徴です。

ワッシャーは通常金属製ですが、用途によってはプラスチック製やゴム製のものもあります。機械では、高品質のボルト締結部には、接合面の凹みを防ぐために焼き入れ鋼製のワッシャーが必要です。この凹みはブリネリングと呼ばれます。小さな凹みが続くと、最終的には締結具の予圧の低下、チャタリング、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、これらの動きは加速して、剥離や焼き付きと呼ばれる他の摩耗へと発展する可能性があります。

ワッシャーは、特定の金属同士が接触した際に発生するガルバニック腐食を防ぐのにも役立ちます。ガルバニック腐食とは、一方の金属が陽極、もう一方の金属が陰極として作用する現象です。この腐食を遅らせたり、最初から防いだりするために、ボルトやナットと接合する金属の間にワッシャーを使用します。

ワッシャーは、固定する部品全体に圧力を均等に分散させ、部品の損傷を防ぐだけでなく、ナットやボルトの接触面を滑らかにする効果もあります。これにより、固定面が不均一な場合と比べて、固定された接合部が緩みにくくなります。

シール性、電気的接地点、締結具の位置合わせ、締結具の固定、絶縁、または接合部への軸方向圧力の提供など、様々な用途に対応する特殊なワッシャーが存在します。これらの特殊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、ワッシャーを締結部の一部として不適切に使用する例もいくつか見てきました。素人整備士が、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ているケースが数多くあります。このような場合、ワッシャーの内径はボルトに合うものの、ボルトの頭やナットが接合する部品の穴を通過できません。これはトラブルの元であり、レーシングカーでは決して試みるべきではありません。

よくあるケースとして、整備士が長すぎるボルトを使用し、ねじ山が足りないために締め付けができないという問題があります。ナットを締め付けるまでスペーサーとしてボルトの軸にワッシャーを何枚も重ねるのも避けるべきです。適切な長さのボルトを選びましょう。ワッシャーを不適切に使用すると、損傷や怪我につながる可能性があります。

一般的に、現在世界では様々な種類のワッシャーが製造されています。木材の接合部専用のものもあれば、配管用のものもあります。自動車関連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・クームズ氏によると、自動車整備で使用されるワッシャーは5種類しかないとのことです。それは、平ワッシャー（またはフラットワッシャー）、フェンダーワッシャー、スプリットワッシャー（またはロックワッシャー）、スターワッシャー、そしてインサートワッシャーです。

興味深いことに、ARPの膨大なファスナー製品群の中に、スプリットワッシャーは見当たらない。「スプリットワッシャーは主に、低負荷条件下で小径ファスナーに使用されます」とクームズ氏は説明する。ARPは、高負荷条件下で機能する高性能レーシングファスナーに重点を置いている。これらのタイプのワッシャーには、裏面にギザギザが付いた平ワッシャーなど、特定の用途に適したバリエーションが存在する。

平ワッシャーは、ボルト（またはナット）の頭部と取り付け対象物との間に挟むのに最適な部品です。その主な目的は、締め付けた締結具の荷重を分散させ、接合面の損傷を防ぐことです。「これは特にアルミニウム部品の場合に重要です」とクームズ氏は述べています。

米国規格協会（ANSI）は、一般用途の平ワッシャーに関する規格を定めており、2種類に分類しています。タイプAは、精度がそれほど重要ではない、公差の広いワッシャーです。タイプBは、公差がより厳しい平ワッシャーで、外径はそれぞれのボルトサイズ（内径）に応じて、狭径、標準径、広径の3種類に分類されます。

前述したように、ワッシャーは一つの組織による単純な説明では片付けられないほど複雑なものです。実際、複数の組織が存在します。米国自動車技術者協会（SAE）は、平ワッシャーを材質の厚さで分類しており、米国規格協会（USS）が定義する平ワッシャーよりも内径と外径が小さくなっています。

USS規格は、インチを基準としたワッシャーの規格です。この規格では、粗いねじ山や大きなねじ山に対応するために、ワッシャーの内径と外径が規定されています。USS規格のワッシャーは、自動車用途でよく使用されます。3つの団体がそれぞれ異なる規格を平ワッシャーに定めていることから、ワッシャーは見た目の単純さからは想像できないほど複雑なものであることがわかります。

ARP社のクームズ氏によると、「ワッシャー自体のサイズと品質は、綿密に検討する必要があります。荷重を適切に分散させるには、十分な厚みとサイズが必要です。」さらにクームズ氏は、「高トルク負荷がかかる重要な用途では、ワッシャーが平行研磨され、完全に平坦であることが非常に重要です。そうでなければ、予圧が不均等になる可能性があります。」と付け加えています。

これらは、中央の穴に対して外径が非常に大きいワッシャーです。締め付け力を分散させるように設計されていますが、サイズが大きいため、荷重が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きたため、この名前が付けられました。フェンダーワッシャーは外径が大きい場合もありますが、通常は薄板の材料で作られています。

分割ワッシャーは軸方向の柔軟性を持ち、振動による緩みを防止するために使用されます。写真はwww.amazon.comより。

スプリットワッシャーは、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、軸方向の柔軟性を備えています。これらは振動による緩みを防止するために使用されます。スプリットワッシャーの原理は単純です。バネのように作用し、取り付け対象物とボルトまたはナットの頭部に圧力をかけます。

ARPはこれらのワッシャーを製造していません。なぜなら、エンジン、駆動系、シャーシ、サスペンションにおいて重要な役割を果たすほとんどの締結部品は、適切な締め付け力を加える特定のトルク仕様で締め付けられているため、工具を使用せずに締結部品が緩む可能性はほとんどないからです。

ほとんどのエンジニアは、スプリングワッシャーは規定トルクで締め付けると、ある程度伸びるという点で意見が一致している。そうなると、スプリットワッシャーの張力が失われ、締結部の正確な予圧が損なわれる可能性もある。

スターワッシャーには、内側または外側に放射状に伸びるギザギザがあり、基材の表面に食い込んで留め具の緩みを防ぎます。写真はwww.amazon.comより。

スターワッシャーは、スプリットワッシャーとほぼ同じ目的で使用されます。これは、締結具の緩みを防止するためのものです。スターワッシャーには、部品の表面に食い込むように放射状に（内側または外側に）伸びるギザギザが付いています。設計上、ボルトの頭/ナットと基材に食い込むことで、締結具の緩みを防止するようになっています。スターワッシャーは、一般的に電気部品に関連する小型のボルトやネジに使用されます。

回転を防ぎ、それによってプリロード精度に影響を与えることを避けるため、ARPは裏面にギザギザ加工を施した特殊なワッシャーを製造しました。これは、取り付け対象物をしっかりと掴み、安定した土台を提供することを目的としています。

ARP社が製造するもう一つの特殊ワッシャーは、インサート型ワッシャーです。これは、穴の頂部を保護し、焼き付きや穴の頂部の崩壊を防ぐように設計されています。一般的な用途としては、シリンダーヘッド、シャーシ部品、その他ワッシャーが必要な摩耗の激しい箇所などが挙げられます。

正確な予圧には潤滑が重要な役割を果たすことに留意してください。締結具のねじ山に潤滑剤を塗布するだけでなく、ボルトヘッド（またはナット）の下面、あるいはワッシャーの上面にも少量塗布することをお勧めします。ワッシャーの下面には潤滑剤を塗布しないでください（取り付け説明書に別の指示がない限り）。回転してしまう恐れがあるためです。

適切なワッシャーの使用方法と潤滑に注意を払うことは、すべてのレースチームが検討するに値する事項である。

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