機械部品における「はめあい」とは？種類と選定基準も紹介

はめあいとは

はめあい（Fit）とは、機械部品同士を組み合わせる際の寸法関係や許容差のことであり、特に軸と穴の結合部分において重要な要素です。はめあいの適切な設計は、部品の機能性、耐久性、組立の容易さに影響を与えます。

はめあいは、軸と穴の寸法公差（許容できる寸法範囲）によって大きく分けることができます。一般的に、JIS規格（日本工業規格）やISO規格（国際標準化機構）に基づいた基準が用いられます。

はめあいの種類

はめあいは、大きく分けて「すきまばめ」「しまりばめ」「中間ばめ」の3種類があります。

1. すきまばめ（Clearance Fit）

すきまばめは、軸の最大寸法が穴の最小寸法よりも小さくなるように設計され、常にすきま（クリアランス）が確保されるはめあいです。このため、部品の組み立てや分解が容易になります。

主な用途

• 軸受とシャフト
• ガイド部品
• ピンやボルトによる固定

すきまばめの種類

• 緩いすきまばめ（H7/g6 など）：自由に動かせる。
• 普通のすきまばめ（H7/h6 など）：少しの抵抗があるが回転可能。
• きついすきまばめ（H7/k6 など）：しっかりしているが動作は可能。

2. しまりばめ（Interference Fit / Press Fit）

しまりばめは、軸の最小寸法が穴の最大寸法よりも大きくなるように設計され、組み立てる際に圧入（プレスフィット）を必要とするはめあいです。このため、強固な結合が可能となります。

主な用途

• 歯車やプーリーの固定
• 軸とハブの結合
• ベアリングの固定

しまりばめの種類

• 弱いしまりばめ（H7/p6 など）：比較的容易に圧入可能。
• 普通のしまりばめ（H7/r6 など）：強い固定力を持つ。
• 強いしまりばめ（H7/s6 など）：高い強度を必要とする場合に使用。

3. 中間ばめ（Transition Fit）

中間ばめは、すきまばめとしまりばめの中間的な特性を持ち、すきまが生じる場合もあれば、しまりが生じる場合もあります。公差の範囲内でどちらになるかが変動するため、組み立て時の調整が必要です。

主な用途

• 精密機械の部品組み立て
• 軸受のハウジング固定
• 位置決めが重要な部品

中間ばめの種類

• 弱い中間ばめ（H7/js6 など）：軽く押し込む程度。
• 普通の中間ばめ（H7/k6 など）：少しの力で圧入可能。
• 強い中間ばめ（H7/m6 など）：しまりばめに近いが調整可能。

はめあいの設計と選定

はめあいの選定には、以下の要素を考慮する必要があります。

• 機能要求：部品がどのように動作するか（回転、摺動、固定など）。
• 製造精度：使用する加工機械の精度や公差範囲。
• 使用環境：温度変化、負荷、摩耗など。
• 組立・分解の容易さ：メンテナンスや修理を考慮。

たとえば、ベアリングの外輪はハウジングに「すきまばめ」、内輪はシャフトに「しまりばめ」を採用することが一般的です。これは、内輪をしっかり固定しつつ、外輪がわずかに動くことで荷重を分散させるためです。

JIS規格によるはめあい公差

JIS B 0401（ISO 286-1/2）では、公差等級を以下のように分類しています。

軸の公差（例：h6, g6, k6 など）

• h：基準寸法と一致する標準的な軸公差。
• g, f：hよりも小さい（すきまばめ向け）。
• k, m, n：中間ばめ向け。
• p, r, s：しまりばめ向け。

穴の公差（例：H7, G7, K7 など）

• H：基準寸法と一致する標準的な穴公差。
• G, F：Hよりも小さい（すきまばめ向け）。
• K, M, N：中間ばめ向け。
• P, R, S：しまりばめ向け。

公差記号は、例えば「H7/g6」のように組み合わせて使用され、軸と穴の相対的な寸法関係を示します。

まとめ

はめあいは、機械設計において重要な要素であり、適切な選定によって部品の性能や耐久性を大きく左右します。すきまばめ、しまりばめ、中間ばめの特性を理解し、JIS規格の公差を考慮することで、最適な設計が可能となります。

設計時には、機能性だけでなく、製造や組立のしやすさ、メンテナンス性なども考慮し、適切なはめあいを選択することが求められます。

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