ロックワッシャーの種類: 選び方と使い方の実践ガイド

実際のアセンブリにおける「ロックワッシャーの種類」が意味するもの

というフレーズ ロックワッシャーの種類 さまざまな方法で緩みにくい複数の設計をカバーしています。バネの力を加えるものもあれば (スプリングワッシャー)、摩擦を増やすもの (鋸歯状/歯のワッシャー)、機械的なくさび効果を生み出すもの (くさびとロックのペア) もあります。間違ったタイプを選択すると、「ロックされた」ジョイントが、振動、熱サイクル、または埋め込みによって依然として緩むジョイントになってしまう可能性があります。

実際的なアプローチは、ワッシャーのロック機構を予想される故障モードに適合させることです。

• 振動による緩み (横滑り) → ウェッジロックワッシャーまたは実証済みのプリベリングトルクソリューションを検討してください。
• 低トルク、薄板金属、電気的接合 → 歯 (星型) ワッシャーを検討してください。
• 制御されたバネの動作が必要 (熱変化中に力を維持する) → 皿バネ (皿バネ) またはウェーブ ワッシャーを検討してください。
• 確実な機械的保持 (安全性が重要) → タブワッシャーまたはロックプレートを検討してください。

割りロックワッシャー（つるばね座金）

割ロックワッシャーはおなじみの「切ってねじったリング」です。小さなスプリング効果を追加し、エッジバイトを作成することを目的としています。実際には、そのロック性能は、ジョイントの剛性、表面硬度、およびジョイントが横方向の動きを受けるかどうかに大きく依存します。

スプリットロックワッシャーが最適にフィットする場所

• 過去の慣行/仕様で必要とされる汎用、低から中程度の振動。
• 合わせ面がワッシャーの早期平坦化に抵抗できるほど硬いアセンブリ。

実践上の注意

より高いクランプ荷重の下では、多くの分割ワッシャーが使用されます すぐに平らにする 、平ワッシャーのように動作すると同時に、摩擦の変化によるトルク対張力の変動も追加します。設計上の問題が実際の振動による緩みである場合は、テスト データまたは顧客の仕様がサポートしている場合を除き、分割ワッシャーを「第一選択ではない」ものとして扱ってください。

一般的な仕様には DIN 127 / 同様の従来の規格が含まれますが、多くの業界では振動が重要なジョイントの代替品を好みます。

歯形 (スター) ロックワッシャー: 内部、外部、および組み合わせ

トゥースロックワッシャーは鋸歯状の「歯」を使用して摩擦を高め、表面に食い込みます。歯は酸化物/塗料を突き破り、回転に抵抗しながら電気的導通を向上させることができるため、電気および軽機械アセンブリで広く使用されています。

内歯と外歯

• 外歯 : 有効半径が大きくなり、回転に対する抵抗が向上します。目に見える表面を傷つける可能性があります。
• 内歯 : 内径内側の歯。厳しい外径制約とすっきりとした外観に適しています。
• 組み合わせ (内部/外部): より攻撃的な噛みつきになりますが、表面損傷のリスクも高くなります。

最適な使用例

一般的な用途は、アース ラグをシャーシに接着することです。歯座金は、歯が導電性母材に接触するように配置されます。シャーシが塗装されている場合、歯がコーティングを突き破って接触を改善することができます。このシナリオでは、「ロック」のメリットは主に次のようなものから得られます。 より高い摩擦と表面の食いつき 、スプリングアクションではありません。

ウェッジロックワッシャー（ペアカムワッシャー）

ウェッジロックワッシャーは、内側にカム、外側にラジアルセレーションを備えた組み合わせで使用されます。カムには、回転が緩むとカム ランプを登る必要があるように設計されたウェッジ角度があり、これによりクランプの長さが長くなり、バックオフに抵抗します。

ウェッジロックを選択する場合

• 横滑りが発生する可能性がある高振動または動的せん断。
• 現場で緩めるとコストがかかる、安全性または稼働時間が重要なジョイント。
• 表面の鋸歯状マークを許容できる (または互換性のある硬化ベアリング表面を使用できる) 用途。

重要な実践上のメモ

これらのワッシャーは、正しい組み合わせと向きに依存します。嵌合セット（カムが互いに向かい合う）として取り付けます。一般的なフィールド エラーは、複数のジョイント間でペアを分割することであり、これによりウェッジ メカニズムが無効になります。

「振動による緩みに強い」という要件がある場合は、ロック効果が単に摩擦に基づくものではないため、ウェッジ ロック設計がよく選択されます。それは バックオフに対する幾何学的抵抗 .

皿ばねワッシャー

皿ばねは円錐形の皿ばねです。これらは「回転防止バイト」というよりは、ヘタリ、熱サイクル、ガスケットのクリープ、または膨張差が生じたときにクランプ力を維持するために選択されます。たわみと荷重を調整するために直列/並列に積み重ねることができます。

彼らがうまく解決できること

• 埋め込み/クリープ中の予荷重の維持 (ポリマー、ガスケット、軟質アルミニウム界面など)。
• 温度によってジョイントの長さが変化する熱サイクリング。
• 定義されたバネ定数が必要な設計 (クランプ動作の制御)。

単純な数値例 (プリロードコンテキスト)

M10 ボルトの特性クラス 8.8 の耐力がほぼ次の値であると仮定します。 580MPa 。一般的なエンジニアリング目標を使用すると、 70% 予圧と近くの引張応力領域の証拠 58 mm² 、おおよそのプリロードは次のとおりです。

予圧 ≈ 0.7 × 580 MPa × 58 mm² ≈ 23.5 kN .

皿ワッシャーを選択すると、予期されるジョイントの沈下（スタック高さのわずかな損失など）によって予荷重の変化がわずかに抑えられ、剛性スタックと比較して保持力が向上します。

ウェーブワッシャーと湾曲バネワッシャー

ウェーブ ワッシャー (マルチウェーブ) とカーブ スプリング ワッシャー (シングル ウェーブ/カーブ) は、多くのヘリカル スプリット ワッシャーよりも軽いバネ力と大きなたわみを提供します。これらは、軽量アセンブリでのガタつきを軽減し、軸方向の遊びを制御し、公差の積み重ねを補正するために一般的に使用されます。

最適なアプリケーション

• 低負荷機構のベアリングの予圧 (ベアリング/機構の設計で指定されている場合)。
• パネルや照明ブラケットの騒音・ガタつきを抑制します。
• 激しい表面の食い込みのないコンプライアンスを必要とするアセンブリ。

制限事項

これらは通常、深刻な振動緩みの場合の第一選択ではありません。それらの価値は主に 制御されたスプリングの動作 、回転防止ジオメトリではありません。

タブワッシャーとロックプレート（確実な機械的ロック）

タブ ワッシャーとロック プレートは、ファスナーの平坦部、スロット、または機構とアセンブリの固定機構に係合することにより、ナット/ボルトの回転を物理的にブロックするベンドアップ タブを使用します。これは、摩擦/バネの概念ではなく、「ポジティブ ロック」の概念です。

意味があるところ

• 検査要件を備えた安全性が重要なジョイント (タブの噛み合いを視覚的に確認)。
• 従来の標準ではポジティブ ロックが必要な回転機器。
• 表面の食い込みや鋸歯状が望ましくない用途。

実践上の注意

タブを曲げることは塑性変形の一種です。多くのデザインは、仕様に応じて使い捨てまたは限定的再利用として扱われます。タブがひび割れたり緩んだりしないように、タブ ワッシャーの材質と厚さがトルクと平坦な形状に一致していることを確認してください。

比較表：一般的なロックワッシャータイプの選定

以下の表を高速フィルターとして使用します。次に、接合部の状態 (振動レベル、表面硬度/コーティング、温度、表面の跡に耐えられるかどうか) を検証します。

正しいロックワッシャーの選び方（判断チェックリスト）

このチェックリストを使用して正しいオプションをすばやく絞り込み、ジョイントがミッションクリティカルである場合はテストまたは事前の認定によって検証します。

選択手順

1. 緩みドライバーを定義します: 振動、熱サイクル、埋め込み、またはオペレーターの再トルクの問題。
2. 表面状態を確認します: 塗装、メッキ、陽極酸化処理、軟質アルミニウム、硬化鋼、複合材料。
3. 表面のマーキングが許容されるかどうかを決定します。鋸歯や歯には目に見える損傷が残ることがよくあります。
4. 保守性を評価します: 頻繁に削除されるか? 「はい」の場合は、一貫した再利用動作を備えたソリューションを優先します。
5. 振動が重要なジョイントの場合は、分割ワッシャーに依存するのではなく、横方向の荷重下での性能が証明されたソリューション (多くの場合、ウェッジロックまたは支配トルク戦略) を優先します。

堅牢な経験則: クランプ力でロックを開始 。ジョイントの締め付けが不十分な場合、ワッシャーを使用しても緩みを確実に防ぐことはできません。

インストールのヒントとよくある間違い

「ロックワッシャーの故障」の多くは、実際には組み立てプロセスの故障です。以下の点により、最も一般的な現場の問題を防ぐことができます。

ベストプラクティス

• 仕様で別途要求がない限り、ロックワッシャーを回転要素 (通常はナット) の真下に配置します。
• テストで検証されない限り、互いに競合する複数の「ロック」要素 (歯のワッシャーとウェッジロックのペアなど) を積み重ねることは避けてください。
• コーティングされた表面に歯のワッシャーを使用する場合は、電気または摩擦バイトが必要な場所で歯が実際にベースメタルに接触していることを確認してください。
• ウェッジ ロック ペアの場合は、ペアを一緒に保ち、カムが内側を向いていること (カムとカム) を確認します。

ロックの有効性を低下させる間違い

• ロックワッシャーを使用して、不適切なトルクや油で汚れた接合面を「修正」します。
• ジョイントの剛性が非常に高いため、ワッシャーのたわみが無視できる場合に、スプリング タイプのワッシャーを使用します。
• 適切に装着されないワッシャーの外径/内径を選択すると、偏心荷重が発生し、クランプ力が不安定になります。

ロックワッシャーを使用しない場合

場合によっては、「ロックワッシャーなし」が正しい答えとなる場合もあります。制御された予荷重と再現可能なパフォーマンスが必要な場合は、他の戦略がワッシャーよりも優れたパフォーマンスを発揮します。

• 環境に応じて、一般的なトルクナット、全金属製ロックナット、またはネジロック接着剤を使用してください。
• トルク対張力の再現性が重要な場合は、表面を保護し、一貫した摩擦を維持するために、硬化平ワッシャーを使用します。
• 振動がひどい場合は、ロック用ハードウェアに加えて、ジョイントの再設計 (クランプの長さを長くする、ダボ/シャーキーを追加する、ベアリング領域を改善する) を検討してください。

最も信頼できる結果は、次の中から選択することによって得られます。 ロックワッシャーの種類 接合物理学に基づく: クランプ力、滑りリスク、表面状態、使用環境。