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今日はボルト締付け時の回転角度を計算しようと思いましたが、その前になぜ回転角度なのか？
ってまたまた思ったのでそこから説明します。

みんカラを見ているとハブボルトを折ってる人が結構多いんです。
原因を見てみると
１、締め忘れ
２、締め過ぎ
３、ちゃんと締めたのに折れた（原因不明、ボルト不良）

要はどれもちゃんと締めてないんです。
３の「ちゃんと締めた」という人の９９％はちゃんと締めてないはずです。恐らく締めすぎ。
ちゃんと締めたという根拠は、トルクレンチで規定トルクで締めたから。というものです。
でも規定トルクで締めても潤滑状態が設定どおりでなければ正しい軸力にはなりません。
正しい軸力が出てなかったらちゃんと締めたことにはならないんです。

トルクレンチを使って締める人はボルトに気を使う人が多いので、ボルトにカジリ防止のグリスを塗ったりします。でも、どこのメーカの整備書にもグリス塗れなんて書いてません。
つまりメーカ設定の潤滑状態は無潤滑でトルク係数は０．３～０．４くらい。
これに対してボルトにグリスを塗ると０．２くらいになります。
そうすると場合によっては倍くらいの軸力で締まっちゃうわけです。つまり締めすぎです。
実際にボルトを折っている人は降伏締付け軸力以上の軸力で締めているはずです。

それとプリセット型のトルクレンチは狂いやすいです。
ず～っと昔に僕とガレージＫ氏の二人で会社にあるトルクレンチの確認作業というのをしました。
２０本くらい確認しました。（もっとかも）
ほとんどまともなのはなかったです。
これに対してベンディングタイプは微塵も狂いはありませんでした。

さて、しつこいようですがボルトを締付ける目的は正しい軸力を得るためです。
本来は軸力を直接測りたいのですが、これは無理。
そこで締め付けトルクと軸力は比例するという関係を使って締付けるのがトルク法
ところが、潤滑状態が変わるとトルクと軸力の比例定数、すなわちトルク係数が変わってしまう。

もう一つ軸力に比例するものがあります。
それがボルト締付け回転角度です。
ボルトに軸力が発生すると、ボルトは伸びて、被締結物は縮みます。
ボルトが回転することによりピッチ分進む距離＝ボルト伸び量＋被締結物の縮み量
という関係があるのでボルトの回転角度を知ることで軸力を知ることができます。

しかし、メーカの設定軸力もよくわからないし、ボルトや被締結物の剛性もわからないので、ボルト回転角もわかりません。
そこで、　分解前に締まっていた角度と同じ角度まで締めるという方法をとります。
ただ、この方法は被締結物を交換してしまった場合には使えなくなってしまいます。
このときは、かなりめんどくさいのですが次の方法を使います。

１、被締結物交換前のボルト位置を印してボルトを緩める
２、被締結物を交換する前に、もう一度以下のトルクで締め付けを行い、それぞれの角度で印をつける
　①規定トルクの２０～４０％のトルク
　 ※大体このくらいのトルクで接触面同士がピタっと接触（着座）します。
　　　このときのトルクをスナッグ（着座）トルクと言います
　②規定トルクの１００％のトルク
　　※本来はこのときの角度は１の状態と同じであって欲しいのですが、差がある場合は角度の大きい方とします
３、①と②の角度差を記録する
４、被締結物を交換し、２の①のトルクで締付けてその角度で印をつける
５、３で記録した角度のところに印をつける
６、規定トルク１００％で５の印を見ながら行き過ぎないように締付ける

これはトルク法と角度法を組み合わせた締め付け方法で、なんらかの理由によりトルク係数がメーカ設定状態と大きく変わってしまった場合でも回転角度を管理することで締めすぎを防ぐ狙いがあります。

実際にはこんな面倒なことをやる人はいないと思いますが、大事なことはスナッグトルクから規定トルクまでの回転角度をなんとなくでもいいから覚えておくことです。
そして、トルクレンチで締付けるときも、その回転角度と比較して回転し過ぎていないかどうか？を常に考えながら締め付けをします。
回転しすぎていたら何かがおかしいんです。
トルクレンチが壊れているか、すでにボルトが降伏しているか、ホイールとハブの間に何かが挟まっているか、とにかく何かおかしいので確認することが必要です。

以前、僕がブレーキロータを交換したとき、ロータがきちんと奥までハブに嵌っておらず、少し浮いている状態になっていました。
それに気がつかずにホイールを締めたところ、ナットが着座後もグルグル回るので確認したら、ロータがハブから浮いていました。

プリセット型トルクレンチは幸か不幸かラチェット機構がついているものがほとんどなので、回転角度を気にせずにガンガン回せます。　カチンッとなるまでガンガン回せます。
だから、潤滑状態が変わり回転角度が大きくなっても作業者はカチンッとなるまでボルトを回し、その結果ボルトは降伏点あるいは０．２％耐力を超えてどんどん伸びてそれが繰り返されることで、最終的に破断します。
そして作業者はこう言います
「トルクレンチを使ってきちんと規定トルクで締めたのにボルトが折れた」

今日のまとめ
ボルト締付けは締め付けトルクだけでなく、着座後からの回転角度（ボルトの伸び量）を意識して締付けることが大事

具体例がないとわかりずらいので、次回は計算の具体例です。