ロックワッシャーの進化: エンジニアはボルトの緩みを止める方法をどのように学んだのか

ボルトが緩む。振動、衝撃、熱サイクルが加わると、ボルト締結部の予荷重が緩み、ナットがゆっくりと回転して戻ります。この問題の解決は、ほぼ 2 世紀にわたってエンジニアの取り組みを続けてきました。その結果、素晴らしい製品群が誕生しました。ロックワッシャー、各世代は前のものよりも洗練されています。

第 1 世代: 摩擦と分割スプリング ワッシャー

最初に広く使用されたロックワッシャーは分割 (ヘリカル) スプリングワッシャーでした。そのシンプルなアイデアは、角度のあるギャップがスプリング圧力を生み出し、鋭いエッジがナットとワークピースに食い込み、摩擦による回転に抵抗するというものです。それは安価で、スタンプが簡単で、無数の機械に十分に効果的でした。その制限については十分に文書化されており、強い振動下では摩擦のみに打ち勝つことができ、ワッシャーが緩んだり埋め込まれたりして予圧が低下する可能性があります。

第 2 世代: 噛む鋸歯状

次の飛躍は機械的インターロックでした。鋸歯状ロックワッシャー - DIN 6797 など (歯ロックワッシャー) および DIN 6798 (外側、内側、および円錐鋸歯状タイプ) - 締め付け中にボルトの頭またはナットと合わせ面に食い込む鋭い放射状の歯を備えています。歯は摩擦だけでなく、回転に対して確実な機械的ロックを生み出します。 DIN 6798 ファミリでは、バネ作用が追加されました。湾曲または円錐形の本体が圧縮されて軸方向のバネ力を伝達し、同時に歯がジョイントを保持し、歯の噛み合わせと弾性予荷重を組み合わせます。

第 3 世代: スプリング補償

エンジニアはまた、ナットが回っていない場合でも、ジョイントにはプリロードが失われることも学びました。クランプされた材料の熱膨張、クリープ、緩和により、ジョイントの有効長が変化します。 DIN 6796 などの円錐ばねワッシャーおよび DIN 137A および DIN 137B などの波形ばねワッシャーは、弾性エネルギーを蓄えて継続的に押し戻すために開発され、これらの寸法変化を補償し、クランプ力を維持します。

第 4 世代: 両面ロック

耐久性が高く安全性が重要なジョイントの場合、片面設計では十分ではありませんでした。 DIN 9250安全ロックワッシャー両面に放射状の鋸歯状の円錐形のディスクを組み合わせたもので、適合するペアとして供給されます。歯が締結具とワークピースの両方に食い込み、ジョイントが安定した後も皿バネが予圧を維持し、振動や衝撃に対する双方向の機械的ロックを作り出します。

一方、フランスの規格 NF E 25-511 (NFE 25-511) は、独自の答えを開発しました。それは、幅が狭い (N)、中型 (M)、および幅が広い (L) シリーズで供給される片面鋸歯状円錐形ワッシャーであり、歯のかみ合いと広い軸受面積を備えたスプリング プリロードを組み合わせています。

第 5 世代: ウェッジロック原理

最も先進的なファミリーである DIN 25201 ウェッジ ロック ワッシャーは、まったく異なる原理で動作します。ワッシャーは、かみ合うカム面と外面のラジアル歯を備えた、適合するペアとして供給されます。カム面を合わせて取り付けると、ボルトが緩もうとすると、カム面が急峻になり、緩んだ回転がクランプ力の増加に変換されます。摩擦で緩みに対抗するのではなく、ウェッジの設計では緩める動作自体を利用してジョイントを締め付けます。このため、DIN 25201 ペアは、鉄道、風力発電、建設機械、重機などの高振動および動的負荷の用途に適したソリューションとなります。

世代間の比較

今日の選択はアプリケーション主導型です

現代のロックワッシャーの選択では、「最良の」世代を選択するのではなく、ジョイントに適切な機構を選択することが重要です。振動レベル、表面硬度、取り付けスペース、腐食環境、再利用性がすべて重要です。寧波鄞州振華スタンピング有限公司は、ウェッジロックワッシャー、鋸歯状ロックワッシャー、円錐形およびウェーブスプリングワッシャー、安全ロックワッシャーなど、あらゆる製品を製造しており、エンジニアは製品を推奨する前に各製品を並べて比較しているため、顧客は推測する必要がありません。