ワッシャー（ハードウェア）

各種ワッシャー：平ワッシャー、割りワッシャー、星型ワッシャー、絶縁ワッシャー

ワッシャーは、ボルトやナットなどのねじ締結部品の荷重を分散させるために使用される、穴（通常は中央）が開けられた薄い板（通常は円盤状ですが、四角形の場合もあります）です。その他の用途としては、スペーサー、スプリング（ベルビルワッシャー、ウェーブワッシャー）、摩耗パッド、予圧表示装置、固定装置、振動低減装置（ゴムワッシャー）などがあります。

ワッシャーは通常、金属製またはプラスチック製です。高品質のボルト締結には、トルクを加えた後にブリネル化による予圧損失を防ぐため、硬化鋼製のワッシャーが必要です。ワッシャーはガルバニック腐食の防止にも重要であり、特に鋼製ネジとアルミニウム表面を絶縁することで効果を発揮します。また、回転用途ではベアリングとして使用されることもあります。スラストワッシャーは、コストパフォーマンスの観点から、またはスペースの制約により転がり軸受が不要な場合に使用されます。コーティングは、表面を硬化させるか、固体潤滑剤（すなわち自己潤滑性表面）を提供することで、摩耗と摩擦を低減します。

蛇口（または水栓、バルブ、その他の配管接続部）の水漏れ防止シールとして使用されるゴム製または繊維製の ガスケットは、口語的にワッシャーと呼ばれることもあります。見た目は似ていますが、ワッシャーとガスケットは通常、異なる機能のために設計されており、製造方法も異なります。

語源

この語の起源は不明です。この語の最初の記録は1346年ですが、その定義が初めて記録されたのは1611年です。[1]

ワッシャーの種類

ほとんどの洗濯機は、大きく分けて 3 つのタイプに分類できます。

  • 平ワッシャーは荷重を分散し、固定面への損傷を防いだり、電気などの絶縁材として機能します。
  • スプリングワッシャーは軸方向の柔軟性があり、振動による締め付けや緩みを防ぐために使用されます。
  • ロックワッシャーは、締結装置のねじ外しの回転を防止して締め付けまたは緩めを防止します。ロックワッシャーは通常、スプリングワッシャーでもあります。

平座金

名前画像説明
平ワッシャー（または「平ワッシャー」）ねじ込み締結の荷重を分散させるために使用される、金属製の平らな環状部またはリング。また、穴の直径が固定ナットの直径よりも大きい場合は、平ワッシャーが使用されることもあります。[2] [3]
フェンダーワッシャー（米国）、ペニーワッシャー、マッドガードワッシャー、または「修理用ワッシャー」（英国）中心の穴に対して外径が特に大きい平ワッシャー。薄い板金の荷重を分散させるためによく使用され、自動車のフェンダーに使用されていることからこの名が付けられました。また、錆や摩耗によって拡大した穴への接続にも使用できます。英国では、この名称は元々、旧ペニー硬貨の大きさに由来しています。英国では、ほとんどの業界では、外径が旧ペニー硬貨の2倍にもなる大きな外径のワッシャーであっても、すべてペニーワッシャーと呼ばれています。

このワッシャーの古風な形態は「鍋修理用」として、通常は小売店の金物店で少量ずつ販売されていました。これには、ワッシャー2枚、ナット1つ、ボルト1つ、そしてゴム、コルク、または繊維シート製のシーリングワッシャーが含まれていました。これらは、水槽や大型の調理器具の小さな穴、錆び、または外れた配管の接続部を塞ぐのに使用されました。

球面ワッシャーナットとネジ自動調心ナットの一部。1つの半径面を持つワッシャーで、相手側のナットと組み合わせて使用​​することで、部品間のずれを数度まで許容できるように設計されています。[4]
アンカープレートまたはウォールワッシャータイロッドまたはボルトに接続された大きなプレートまたはワッシャー。アンカープレートは、石造建築物の外壁の構造補強に使用されます。目に見えるため、多くのアンカープレートは装飾的な様式で作られています。[5]
トルクワッシャー木工ではキャリッジボルトと組み合わせて使用​​されます。中央に四角い穴があり、そこにキャリッジボルトの角がはまります。ワッシャーの歯または突起が木材に食い込み、ナットを締め付けているときにボルトが空回りするのを防ぎます。[6]

スプリングワッシャーとロックワッシャー

名前画像説明
ベルビルワッシャー（カップ型スプリングワッシャー、円錐ワッシャーとも呼ばれる）わずかに円錐形状をしたワッシャーで、変形時に軸方向の力を発揮します。表面に鋸歯状の形状が施されている場合もあり、これによりロック性能が向上します。[4]
湾曲した皿ばねベルビルワッシャーに似ていますが、ワッシャーが一方向にのみ湾曲しているため、接触点は4点のみです。ベルビルワッシャーとは異なり、軽い圧力しか加えません。[7]
ウェーブワッシャー軸方向に「波」状のワッシャーで、圧縮時にバネ圧を発生させます。同程度のサイズのウェーブワッシャーは、ベルビルワッシャーほどの力を発揮しません。ドイツではロックワッシャーとして使用されることもありますが、他の選択肢に比べて効果は劣ります。[a] [8]
割りワッシャーまたはスプリングロックワッシャー一点で分割され、螺旋状に曲げられたリング。これにより、ワッシャーは締結具の頭部と被締結体との間にバネ力を発揮し、ワッシャーを被締結体に、ボルトのねじ山をナットまたは被締結体のねじ山にしっかりと密着させ、摩擦と回転抵抗を増加させます。適用規格は、ASME B18.21.1、DIN 127 B、および米国軍事規格NASM 35338（旧MS 35338およびAN-935）です。[9]

スプリングワッシャーは左ねじで、ねじ山を右方向、つまり時計回りにのみ締め付けることができます。左回転動作を行うと、隆起したエッジがボルトまたはナットの下側とボルト締結部に食い込み、回転抵抗が生じます。そのため、スプリングワッシャーは左ねじや硬化処理された表面には効果がありません[要出典]。また、スプリングワッシャーの下に平ワッシャーを併用することは避けてください。平ワッシャーを併用すると、スプリングワッシャーが回転抵抗となる部品に食い込むのを防ぐことができます。

スプリングロックワッシャーの使用と有効性については議論があり、一部の出版物[10] [誰？ ]は、締め付けた状態ではワッシャーが基板に対して平らに接触し、同じトルクで通常のワッシャーと同等の回転抵抗しか与えないという理由で、使用を推奨していません。1990年のNASAマニュアルには、「要約すると、このタイプのロックワッシャーはロックには役に立たない」と記載されています。[4] [11]しかし、スプリングワッシャーはボルトを基板に押し付けたままにし、わずかに緩めても摩擦を維持しますが、平ワッシャーはそうではありません。[a]

スプリングロックワッシャーの利点は、ワッシャーの台形形状にあります。ボルトの耐力に近い荷重で圧縮されると、ワッシャーはねじれて平らになります。これによりボルト締結部のバネ定数が低下し、同じ振動レベルでもより大きな力を維持できるようになります。これにより、緩みが防止されます。[12]

歯付きワッシャー、鋸歯状ワッシャー、または星型ワッシャー[8]外歯付き歯付きワッシャー
内外星型ワッシャー		軸受面に食い込むように内側または外側に放射状に伸びた鋸歯状のワッシャー。このタイプのワッシャーは、アルミニウムやプラスチックなどの柔らかい基材に使用すると、特にロックワッシャーとして効果的です。[8]また、ワッシャーと表面との間の張力がかかる領域（歯）がはるかに小さいため、硬い表面では平ワッシャーよりも回転に抵抗します。ワッシャーには、内輪、外輪、組み合わせ、皿頭の4種類があります。内輪タイプは、ワッシャーの内縁に鋸歯状のワッシャーがあり、見た目が美しくなっています。[13]外輪タイプは、外縁に鋸歯状のワッシャーがあり、円周が長いため、保持力が高くなります。[14]組み合わせタイプは、両端に鋸歯状のワッシャーがあり、保持力が最大になります。[15]皿頭タイプは、皿ネジで使用するように設計されています。[16]

歯付きロックワッシャーは、金属製の端子や物体を表面に電気的に接続する必要がある場合の接地接続にも使用されます。ワッシャーの歯は表面の酸化物、塗装、その他の仕上げを切断し、気密性の高い導電経路を提供します。これらの用途では、ワッシャーはネジの頭の下（またはナットの下）ではなく、接続する表面の間に配置されます。[17]

タブワッシャーナットに対して所定の位置に曲げることができる側面タブを持つロックワッシャー。金属製または非金属製で、タブワッシャーのノッチはシャフトまたはファスナーに対する回転を防止します。種類には、シングル、マルチ、フォーミング、フラットなどがあります。[18]
ウェッジロックワッシャー外側に放射状の歯を持つ硬化処理された2ピースワッシャーで、締結部品と取付面の両方をしっかりと保持します。このワッシャーの2つの半分はくさび状の継ぎ目を形成し、締め付け後に分離するには締結部品に追加の張力をかける必要があります。一般的に1個あたりの価格は高くなりますが、振動による緩み防止効果は最も高いです。[19]

ロックワッシャー、ロックナット、ジャムナット、ねじロック液は、振動によってボルト接合部が緩むのを防ぐ方法です。

ガスケット

ワッシャーという用語は、蛇口のコントロールバルブを密閉するために使用されるようなさまざまな種類のガスケットによく適用されます。

名前画像説明
ショルダーワッシャー一体型の円筒形スリーブを備えた平座金タイプ。異種金属間のバリアやシールとして使用される。[20]この用語は、電気絶縁グロメットにも使用される。[21]
クラッシュワッシャーアルミニウムや銅などの軟質金属で作られたワッシャー。油圧システムや内燃機関などの流体またはガスの接続部を密閉するために使用されます。

特殊なタイプ

名前画像説明
KepsナットまたはKロックナット一体型の自由回転ワッシャーを備えたナット。ワッシャーが固定されているため、組み立てが簡単です。
自動調整ワッシャー2つの部品からなるワッシャー。一方の部品には凸状の球面があり、もう一方の部品の凹面と噛み合うことで、球面ワッシャーと自動調心ナットと同様に、ネジやナットの締結具の軸に垂直でない面に締め付けることができます。
トップハットウォッシャー配管用蛇口継手に使用する肩ワッシャータイプ。
絶縁ショルダーワッシャー取り付けネジと固定面を電気的に絶縁するために使用されます。ナイロン製であることが多いですが、高温に耐えられるようにテフロン、PEEK、その他のプラスチック製のものもあります。
キー付きワッシャー回転を防止するキー付きのワッシャーで、上部のナットに加えられたトルクによって下部のナットが回転しないように、2 つのナットを所定の位置に固定するために使用されます (自転車のねじ付きヘッドセットなど)。
トルク制限ワッシャーさまざまなトルクに敏感な用途で使用されるワッシャーの一種で、トルクを所定のレベルに制限し、それを超過しないように設計されています。
ダウティ洗濯機中央のゴムリングが高圧の液体やガスに対して強力なシールを提供します。

DIN 125 メートル法ワッシャー規格では、サブタイプ A と B が参照されます。ISO 7089 ではこれらをフォーム A と呼び、ISO 7090 ではフォーム B と呼びます。それらはすべて全体のサイズは同じですが、フォーム B は片側が面取りされています。

材料

ワッシャーは、以下の材料を含むがこれに限定されない様々な材料から製造することができる。[22]

耐食性

特定のワッシャー材料の耐腐食性を高めるために、さまざまな技術が使用されています。

  • 金属コーティング – 耐腐食性ワッシャーの製造に使用される一般的なコーティングは、亜鉛、カドミウム、ニッケルです。亜鉛コーティングは、ワッシャーの材質が損傷する前に腐食性物質の犠牲となる犠牲表面層として機能します。カドミウムは高品質の保護表面を形成しますが、生物学的にも環境的にも有毒です。ニッケルコーティングは、表面が緻密で非多孔性である場合にのみ、腐食に対する保護効果を発揮します。
  • 電気メッキ- この方法では、クロムや銀などの金属を使用して、電気分解によってワッシャーをコーティングします。
  • リン酸塩処理 –リン酸亜鉛層と腐食防止オイルを組み込むことで、弾力性がありながら研磨性の高い表面を実現します。
  • 褐色化または青変 – ワッシャー（通常は鋼材）を化合物またはアルカリ塩溶液にさらすと、酸化化学反応が起こり、耐腐食性のある着色表面が形成されます。完成品を水置換油で処理することで、コーティングの完全性を向上させることができます。
  • 化学めっき - この技術は、ワッシャー表面に析出するニッケルリン合金を利用し、非常に耐腐食性と耐摩耗性に優れた表面を作り出します。[25]

タイプと形式

平ワッシャーとスプリングワッシャーは、ナット（ねじ端）とボルトの頭の間のボルトに配置されます。

米国規格協会（ANSI）は、一般用平ワッシャーの規格を定めています。タイプAは、精度がそれほど重要ではない、公差の広い鋼製ワッシャーシリーズです。タイプBは、公差が狭い平ワッシャーシリーズで、外径は特定のボルトサイズに応じて「狭幅」、「標準」、「広幅」に分類されます。[26]

「タイプ」と「形状」を混同しないでください（よく混同されますが）。 1968年に制定された「メートル系金属ワッシャーに関する英国規格（BS4320）」で「形状」という用語が生まれました。形状はAからGまであり、平ワッシャーの外径と厚さを規定しています。

  • フォームA：標準直径、標準厚さ
  • フォームB：通常の直径、薄い厚さ
  • フォームC：大径、通常厚さ
  • フォームD：直径が大きく、厚さが薄い
  • フォームE：標準直径、標準厚さ
  • フォームF：大径、標準厚さ
  • フォームG：直径が最も大きく、厚みも大きい。
    異なるワッシャー材質を比較する際の「フォーム」は、在庫業者によってかなり自由に使用されています。特にBS4320に関しては、フォーム「A」から「D」までが「光沢金属」ワッシャーと呼ばれ、合金鋼、真鍮、銅など様々な金属でセルフ仕上げされた状態で供給されます。一方、BS4320のフォーム「E」から「G」までが「黒色」（コーティングなし）軟鋼ワッシャーと呼ばれ、通常は追加の保護コーティングが供給条件として指定されます。

標準メートル平ワッシャーサイズ

BS4320フォームAに相当する標準メートルサイズのワッシャーを下表に示します。表中の寸法は、図面に記載されているワッシャーの寸法を示しています。標準メートル平ワッシャーの仕様はDIN 125（廃止）として知られ、ISO 7089に置き換えられました。DIN（ドイツ標準化機構）規格は、メートル法DIN 125平ワッシャーとして、工業用ファスナーを含むさまざまな部品に対して発行されています。ISO規格への移行が行われているにもかかわらず、DIN規格はドイツ、ヨーロッパ、そして世界中で依然として一般的です。DIN規格は、ISO規格に相当する規格がない部品や標準化の必要がない部品については引き続き使用されます。[27]

公称ねじ
サイズ、M（mm）		ねじピッチ
P （ mm）		直径（mm）厚さ、
H（mm）
第一
選択		2番目の
選択肢		粗い大丈夫内
穴、d 1		外部、
d 2
10.251.130.3
1.20.251.33.50.3
1.40.31.540.3
1.60.351.740.3
1.71.84.50.3
1.80.35
20.42.250.3
2.50.452.760.5
2.62.870.5
30.53.270.5
3.50.63.780.5
40.74.390.8
50.85.3101
610.756.4121.6
717.4141.6
81.2518.4161.6
101.51.25または110.5202
121.751.5または1.2513242.5
1421.515282.5
1621.517303
182.52または1.519343
202.52または1.521373
222.52または1.523393
243225444
273228504
303.5231564
333.5234605
364337665
394340726
424.5343787
454.5346857
485350928
525454988
565.54581059
605.54621109
6464661159
687012010
727412510
767813510
808214012
858714512
909316012
10010417514

参照

注記

  1. ^ 1999年のBowmans Fastener Technical Fastの32ページと33ページには、1969年のSAE勧告で、ロックワッシャーはいかなる重要な用途にも使用すべきではないと記載されています。BMWのオートバイではロックワッシャーの破損が相次ぎ、スペーサーの紛失やナットの緩みによる損傷を理由に、BMWはUジョイントへのロックワッシャーの使用を禁止しました。[要出典]

参考文献

  1. ^ 「The Straight Dope: ワッシャー（丸い金属片）の目的は何ですか？」www.straightdope.com 2005年6月28日。
  2. ^ Paul Green (2007). 機械工学製図デスクリファレンス：ISO規格技術図面の作成と理解. Lulu.com / CreateSpace. ワッシャー, p.205. ISBN 9781847531155。
  3. ^ ニコラス・デイヴィス、エルッキ・ヨキニエミ（2008年）『建築と建設の辞典』Architectural Press. Flat Washer、p.153. ISBN 9780750685023。
  4. ^ abc 「Fastener Design Manual」（PDF）NASA 1990年9～ 10頁。  2010年5月15日時点のオリジナル（PDF）からのアーカイブ。
  5. ^ ブッチャー、ウォード（1996年）『建物保存辞典』プリザベーション・プレス、576ページ。
  6. ^ ジョン・ホロウェイ (2010). イラストレイテッド・シアター・プロダクション・ガイド. フォーカル・プレス. p. 202. ISBN 9780240812045。
  7. ^ McMaster-Carrカタログ（第115版）、McMaster-Carr、p.1217 、 2010年11月26日閲覧。
  8. ^ abc Smith, Carroll (1990), Carroll Smith's Nuts, Bolts, Fasteners, and Plumbing Handbook, MotorBooks/MBI Publishing Company, p. 116, ISBN 0-87938-406-9。
  9. ^ McMaster-Carrカタログ（第115版）、McMaster-Carr、pp.3217-3218  、2010年11月25日閲覧。
  10. ^ 「ヘリカルスプリングワッシャー」www.boltscience.com . 2017年2月14日閲覧。
  11. ^ IS 3063 : 1994 ファスナー - シングルコイル長方形断面スプリングロックワッシャー - 仕様
  12. ^ ビックフォード、ジョン・H.「ボルト接合部の設計と挙動入門」第3版、1995年、p561 ISBN 978-0824792978
  13. ^ 「内歯ロックワッシャーの仕様 ASME B18.21.1-1999」（PDF）。Aspen Fasteners。
  14. ^ 「外 歯ロックワッシャーの仕様 ASME B18.21.1-1999」（PDF）Aspen Fasteners .
  15. ^ 「内歯/外歯ロックワッシャーの仕様 ASME B18.21.1-1999」（PDF）。Aspen Fasteners。
  16. ^ 「皿頭外歯ロックワッシャーの仕様 ASME B18.21.1-1999」（PDF）。Aspen Fasteners。
  17. ^ レイマン、ジョン（2012年1月23日）「電気／電子機器の改良されたボンディングおよび接地方法」（PDF）NSRP。
  18. ^ カミロ、ジム. 「ワッシャーって何？」.アセンブリーマガジン. 2016年5月10日閲覧。
  19. ^ 「振動による緩み防止 - ウェッジロック技術」、Sherex Fastening Solutions、2019年1月25日閲覧。
  20. ^ Fox, Brad; VanderWeyde, Peter (2008). Alloy boat corrosion: how to prevent it. Ripple Industries Pty Ltd. p. 16. ISBN 9780646492834。
  21. ^ 「蛍光灯」.ポピュラーサイエンス. 186 (6). ボニエ社: 117–118 . 1965年6月. ISSN  0161-7370.
  22. ^ “Stampings & Washers | Accutrex”. www.accutrex.com . 2016年2月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年2月11日閲覧。
  23. ^ テフロンPTFEワッシャー、新プロセス、2016年5月10日閲覧
  24. ^ 「ナイロンスペーサーとワッシャー - New Process Fibre」。New Process Fibre Company, Inc. 2016年2月11日閲覧。
  25. ^ 「ワッシャー情報 | IHS Engineering360」www.globalspec.com . 2016年2月11日閲覧。
  26. ^ 「標準ワッシャー - Boker's, Inc」www.bokers.com。
  27. ^ 「メトリックDIN 125平ワッシャー」（PDF）Aspen Fasteners .

さらに読む

  • パームリー、ロバート (2000)「セクション11：ワッシャー」機械部品図解ソースブック、ニューヨーク：マグロウヒル、ISBN 0070486174ワッシャーのさまざまな用途に関する図面、設計、および説明。
ウィキメディア コモンズには、洗濯機 (ハードウェア)に関連するメディアがあります。
  • (http://www.fastenerdata.co.uk/flat-washers グローバルワッシャーの寸法
  • ASME平座金寸法（タイプAおよびタイプB）
  • 一般的な米国平座金寸法 USS、SAE、フェンダー、NAS ワッシャー ID と OD (mm)
  • アメリカ国家規格（ANSI）タイプB平座金
  • SAE平座金 アーカイブ 2016-09-12 at the Wayback MachineタイプA平座金
  • USSとSAEの組み合わせ平座金寸法
  • 平ワッシャー厚さ表 鋼ゲージ厚さ（非メートル法）
  • スプリットロックワッシャー：真実と神話 ヒルカントリーエンジニアリング
  • 洗濯機の使い方 機械設計 - 洗濯機の使い方
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