機械設計の世界では、嵌合する部品同士の良好な相互作用は偶然に委ねられるものではなく、綿密な計算と綿密な仕様設定の結果です。例えば、シャフトと穴の関係は「はめあい」によって定義され、それによって両者の相互作用の仕方や相対的な動きの可否が決まります。この設計哲学の核となるのは、すべり嵌めと圧入嵌めという、公差の正確な理解に基づく2つの基本概念です。
この拡張ガイドでは、これらのフィットについてさらに詳しく調べ、その基本原理、それぞれの特徴、製造と組み立てに対する実際的な影響を探ります。
基礎：許容度と適合システムの解明
すべり嵌めと圧入嵌めを定義する前に、公差の役割を明確にする必要があります。公差とは、部品の寸法における許容されるばらつきであり、製造において避けられない誤差を考慮に入れたものです。公差がなければ、大量生産は不可能です。
フィットの選択を簡素化するために、ISO システムなどのエンジニアリング標準では、2 つの主要な参照方法が確立されています。
穴基準システム：これは最も一般的なシステムです。穴の公差は一定に保たれ、シャフトの公差を変化させることではめあいが実現されます。穴には通常「H」（例：H7）の記号が付けられ、これは公称サイズからの下限偏差がゼロであることを示します。
シャフト ベース システム: このあまり一般的ではないシステムでは、シャフトの許容差は一定に保たれ、穴の許容差を変更することによってフィットが実現されます。
これらの標準化されたシステムを使用することで、エンジニアはチャートからフィット（例：H7/g6）を選択し、最小および最大のクリアランスまたは干渉を正確に把握できるため、予測可能で再現可能な結果が保証されます。
スリップフィット（クリアランスフィット）：動きやすさが重要な場合
すべりばめ（クリアランスばめとも呼ばれる）とは、シャフトが常に穴よりも小さい関係です。この状態は、それぞれの公差範囲の両端においても保証され、部品間に測定可能な隙間、つまりクリアランスが常に存在することを保証しています。これにより、相対的な動きが可能になります。
主な特徴とサブタイプ:
簡単な組み立て: 部品は最小限の労力で手作業で組み立てたり分解したりできるため、定期的なメンテナンスが必要なコンポーネントに最適です。
相対運動: クリアランスにより回転またはスライド運動が可能になります。これは、部品が固着することなく互いに動く必要があるアプリケーションにとって重要です。
一般的なサブタイプ:
ルーズランニングフィット: わずかな位置ずれや熱膨張があっても自由に動く必要がある部品に十分なクリアランスを提供します。(例: H11/c11)
クローズランニングフィット: 潤滑を保ちながら、優れた位置精度が求められる精密な回転部品に、より狭いクリアランスを提供します。(例: H7/h6)
位置クリアランスフィット: 大きな動きなしに位置精度を提供するように設計されており、部品の組み立てと分解が容易になります。(例: H7/h6)
一般的な用途: シャフト上のベアリング、車軸上のプーリー、スライディング ガイド、およびメンテナンスや交換のために簡単に取り外す必要があるコンポーネント。
プレスフィット（干渉嵌合）：恒久的で安全な接続を実現
圧入、または締まりばめは、すべりばめの逆です。シャフトが常に穴よりも大きい状態であり、結果として干渉と呼ばれる意図的な寸法の重なりが生じます。部品が強制的に押し込まれると、この干渉によって内部応力（フープ応力）が生じ、大きな摩擦が生じます。これにより部品が所定の位置に固定され、強固で永続的な接合部が形成されます。
主な特徴と組み立て:
必要な力：組み立ては手作業では不可能です。通常は油圧プレスなどを用いてかなりの力を加える必要があります。
熱組立：一般的な、より力のかからない方法は、外側の部品（穴）を加熱して拡張するか、内側の部品（シャフト）を冷却して収縮させることで、組立を容易にすることです。その後、部品は元の寸法に戻り、締まりばめが形成されます。
安全な接続: 摩擦結合は、キー、ピン、止めネジなどの追加の留め具を必要とせずに、大きなトルクと軸方向の荷重を伝達するのに十分な強度を備えています。
一般的なサブタイプ:
ライトドライブフィット：シンプルで半永久的な接続を必要とし、中程度の力で分解できる部品に使用します。
ミディアム ドライブ フィット: 永久アセンブリに最も一般的なタイプで、トルクを伝達するための強力なジョイントを提供します。
フォースフィット: 最高レベルの干渉を提供し、鉄道車両の車軸に車輪を固定するなど、極端な負荷がかかる場合に使用されます。
一般的な用途: ギアまたはプーリーをシャフトに取り付け、ベアリングの外輪をハウジングに挿入し、スリーブまたはブッシングを固定します。
プレスフィットおよびスライドフィット部品の組み立てと分解方法
組み立てのベストプラクティス
スライド嵌合は、シャフト穴の組み立てに最小限の力しか必要としません。圧入は、主に油圧プレスを用いて干渉を克服します。組み立て工程では、損傷を防ぐため、2つの部品を常に正確に位置合わせする必要があります。
安全な分解技術
スライディングフィットは、部品の分解を容易にする十分なクリアランスを備えており、頻繁に分解する必要がある用途に適しています。
圧入の場合は、干渉を排除するために、何らかの機械力または熱機器を使用して公称直径をわずかに変更する必要があります。
結局のところ、適切なはめあいの選択は、部品の機能要件を直接反映するものです。滑りばめは、メンテナンスの容易さが優先される、動的な可動アセンブリに選択されます。圧入は、安全で永続的な接続が最優先される、静的で堅牢なアセンブリに選択されます。設計者がこれらの概念と、それらを定義する公差システムを熟知していることは、信頼性、耐久性、そして費用対効果の高い機械システムを開発する上で鍵となります。