しまりばめ(圧入ばめ、強制ばめ、摩擦ばめとも呼ばれる)は、許容される最も緩い公差の組み合わせでも、軸が常に穴よりわずかに大きい軸と穴の組み合わせです。2つを組み立てるには、部品を組み合わせる際に弾性変形させるための力、熱、または冷却が必要で、組み立て後は、生じた接触圧力と摩擦が、追加の締結部品なしで接合部を保持します。
接合部が実際にどう保持されるか
3つのことが同時に起こります。
- 寸法の重なり — 組み立て前に、軸の外径が穴の内径よりわずかに大きく製作されます。
- 弾性変形 — 部品を無理に組み合わせると、穴がわずかに広がり、軸がわずかに圧縮され、互いに押し返し合います。
- 摩擦によるロック — 生じた半径方向の圧力が、キー、接着剤、締結部品なしで、回転と軸方向の動きの両方に抗するのに十分な摩擦保持力を生みます。
組み立ての3つの方法
- 機械的な圧入 — アーバープレスや油圧プレスで軸を穴に押し込みます。軽いしめしろに使われます。
- 熱膨張(焼きばめ) — 外側の部品を加熱して穴を広げ、軸を落とし込み、冷えて軸の周りで収縮するのを待ちます。
- 冷やしばめ/凍結はめ込み — 内側の部品(軸)を冷却して収縮させ、穴に挿入し、温まって膨張して所定の位置に固定されるのを待ちます。
しまりばめの3つのグレード
最も軽いものから最も重いものへ:
| グレード | 組立方法 | 代表的な用途 |
|---|---|---|
| プレスフィット(圧入) | 冷間圧入 | ハブ、ブッシュ、ベアリング |
| ドライビングフィット(打ち込み) | 冷間圧入(より大きな力)または熱間圧入 | ギア、シャフト、ブッシュの恒久的な取り付け |
| 強制ばめ(フォースドフィット) | 穴のある部品の加熱、または軸の冷却、あるいはその両方が必要 | 高応力のシャフト/ギアの組立。分解すると通常、部品が損傷する |
実際のしめしろはどうなるか(25 mmの計算例)
すきまばめの例と同じ呼び径25 mmで、しめしろの範囲がはめあいグレードとともにどう大きくなるかを示します。
| はめあい記号 | グレード | 最小しめしろ | 最大しめしろ |
|---|---|---|---|
| H7/p6 | プレスフィット(圧入) | 0.001 mm | 0.035 mm |
| H7/s6 | ドライビングフィット(打ち込み) | 0.014 mm | 0.048 mm |
| H7/u6 | 強制ばめ(フォースドフィット) | 0.027 mm | 0.061 mm |
最も軽いしまりばめ(H7/p6)でも、最小実体状態で少なくとも0.001 mmのしめしろが保証されます。これが中間ばめとの決定的な違いで、中間ばめでは、実際の部品が公差内のどこに入るかによって、範囲がすきまの側に入り込むことがあります。
これらの数値は25 mmの軸/穴の組み合わせについての例示です。同じはめあい記号はISO 286の公差表を通じて他の直径にも拡張できますが、しめしろの絶対値はサイズによって変わります。
代表的な用途
- シャフトに直接取り付けるギア、プーリー、ベアリング
- ハウジングに圧入されるブッシュ
- キーや締結部品に頼らずに回転トルクを伝える必要があるあらゆる接続
図面の公差記号との関係
上のはめあい記号(H7/p6、H7/s6など)は、ISO 286の公差記号に由来します。基礎となる寸法許容差(呼び寸法に対する公差域の位置)を表す文字と、IT等級(公差域の幅)を表す数字です。図面上のg5やh7のような具体的な指示を読み解きたい場合は、これらの記号の仕組みと寸法許容差の表の直接の読み方について、軸のg5公差とは?をご覧ください。同じスペクトルの緩い側については、すきまばめ(クリアランスフィット)とは?をご覧ください。
関連記事: すきまばめ(クリアランスフィット)とは? · 軸のg5公差とは?(ISO公差コードの読み方)
