ベアリングとは？ベアリングの役割や種類、構造、選定方法などを解説

ベアリングって何？

ベアリングは回転するものの軸を支える部品で、軸受とも呼ばれます。家電や自動車、航空機、医療機器と、幅広い分野で多くの機器に使われています。しかし、普段目にする機会が多くないため、その役割や構造などについて詳しく知っている人は少ないのではないでしょうか。
ここでは、私たちの暮らしに欠かせないベアリングについて、その役割や実際に使われている製品、種類、構造などについて解説します。

ベアリングの役割

ベアリングは回転するものの軸を支え、回転をスムーズにする部品です。大きく2つの役割があります。

摩擦を減らして回転を滑らかにする

回転体の摩擦を減らして回転を滑らかにすることがベアリングの役割です。
回転する軸と、それを支える部分には、摩擦が生じます。摩擦には物が動くのを妨げる性質があるため、その影響を受けながらスムーズに回転するには、大きなエネルギーが必要です。ベアリングを用いることで、回転時に発生する摩擦を減らし、少ないエネルギーで滑らかな回転を実現できます。

回転する軸を正しい位置に保つ

回転軸を支え、正しい位置に保つことも、ベアリングの役割です。回転する際、軸には大きな負荷がかかります。軸が安定しないまま回転すると、周囲の部品を傷つけたり、回転軸が壊れたりする可能性もあります。ベアリングによって、回転軸を正しい位置で保持することで、安定的に長時間にわたって繰り返し機械を使用できるのです。

このように、ベアリングがないと回転するモノに大きな摩擦が生じ、熱が発生し、部品が摩耗して最終的に壊れてしまいます。回転するものにとってベアリングは不可欠な存在です。

ベアリングの種類

ベアリングの用途は多岐にわたるため、さまざまな種類が存在します。そして形状や機能など分類の仕方もさまざまです。

まずは構成部品のひとつである転動体の有無により、「転がり軸受」と「すべり軸受」に分類されます。
転動体とは、内輪と外輪の間に入り、転がることによって軸の回転を支え、摩擦を大幅に低減する役割を持つ部品のことで、基本構造の章にて解説します。

1.転がり軸受

転動体と呼ばれる部分が回転しながら転動面を移動し荷重を支える仕組みです。転動体の種類によって、玉軸受（ボールベアリング）ところ軸受（ローラーベアリング）にさらに分類されます。

玉軸受（ボールベアリング）

玉軸受（ボールベアリング）は、転動体に球体状の「玉（ボール）」を使っているベアリングです。ベアリングの中に配置された複数の玉がそれぞれ1点で荷重を支える仕組みです。軸と接触する部分が少なく、摩擦を大きく低減できるため、高速で回転するものに向いています。
ころ軸受（ローラーベアリング）

ころ軸受（ローラーベアリング）は、転動体に筒状の「ころ（ローラー）」を使っているベアリングです。ころには「円筒ころ」「円錐ころ」「針状ころ」などの種類があります。ころは線で荷重を受けるので、より重い荷重に耐えることが可能です。玉軸受よりも大きな荷重がかかる場面での使用に向いています。

さらにベアリングにかかる荷重の方向によっても分類されます。

ラジアル軸受

ベアリングの軸に対して垂直にかかる荷重のことをラジアル荷重と言い、主にラジアル荷重を支持するベアリングをラジアル軸受と言います。
スラスト軸受

ベアリングの軸に対して同じ方向にかかる荷重のことをアキシアル荷重（スラスト荷重）と言い、アキシアル荷重を支持するベアリングをスラスト軸受と言います。

スクロールできます

転がり軸受
玉軸受		ころ軸受
ラジアル玉軸受	スラスト玉軸受	ラジアルころ軸受	スラストころ軸受

2.すべり軸受

転動体を活用する転がり軸受に対し、転動体のないベアリングをすべり軸受と呼びます。
すべり軸受は、転動体がないため、部品の内面全体で荷重を受ける仕組みです。転がり軸受に比べて、シンプルな造りで壊れにくいのが特徴です。すべる部分が丸みを帯びた球面になっていて、どの角度から力が入っても自動的に傾いて荷重を受けることができる球面すべり軸受や、すべる部分が円筒状の平軸受などがあります。

3.リニア軸受

軸やガイドレールといった軌道体に沿って、取り付けられた物体を直線的に移動させる役割を果たします。リニア軸受には、用途や求められる性能によっていくつか種類があります。円筒形の外筒にボールを組み込んだもので、円筒形のシャフトと組み合わせて使用するリニアブッシュ（スライドブッシュ）、らせん状の溝が掘られたシャフトと円筒形の外筒(ナット)が組み合わされたボールねじ、断面が長方形のレール（ガイドウェイ）の上を、ボールやローラーを内蔵したブロック（キャリッジ）が転動しながら移動するリニアガイド（スライドウェイ）などがあります。

ベアリングの基本構造

ベアリングの構造も種類によってさまざまです。ここでは、転がり玉軸受の一つで、ベアリングのなかでも代表的な深溝玉軸受を例にして基本構造を解説します。

深溝玉軸受の構造

深溝玉軸受の基本的な構造は、右の図のように内輪、外輪、転動体、保持器の4つです。
内輪と外輪の間に転動体が等間隔で並び、この転動体が回ることによって滑らかな回転を実現します。保持器は、転動体の間隔を保ち、正しく回るように位置を決める役割があります。

ベアリングが使われている製品

ベアリングは製品をスムーズに作動させるために必要不可欠な部品です。
あらゆる機械産業で使われていることから、ベアリングは「機械産業のコメ」とも呼ばれています。
ベアリングが使われている代表的な製品を紹介します。

自動車

ベアリングが使われている代表的な製品は自動車です。エンジンや、補機類はもちろん、ヘッドライトやカーエアコンなどの電装品、さらにはドアや内装品まで、さまざまな駆動部品にベアリングが採用されています。自動車1台に使用されるベアリングは100～150個にものぼります。

家電製品や家庭用品

家電製品や家庭用品はベアリングが使われている代表的な製品です。冷蔵庫や掃除機、エアコン、洗濯機、扇風機など、モーターで動く製品にベアリングは欠かせません。
また、電気を使わない家庭用品にもベアリングが多く使われています。スケートボード、釣り用のリール、ヨーヨー、ハンドスピナーなどの玩具といった多種多様な製品にもベアリングが使われています。

社会を支えるさまざまな機器

社会を支えるさまざまな機器にもベアリングが使われています。航空機、船舶といった交通機関にもベアリングが欠かせません。
さらに、MRIやレントゲンなどの医療機器、エレベーターやエスカレーターなどの設備もベアリングが活かされている製品です。

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ベアリングの選定方法

ベアリングを選定するにあたっては、使用する環境でのさまざまな条件や制約から点が数多くあります。ボールベアリングの基本的な選定の流れは以下の通りです。

1.使用条件の把握

寸法 : 軸の直径や組み込むスペースなど、ベアリングを収める空間の寸法を確認します。
回転速度 : 軸がどれくらいの速さで回転するかを把握します。これは、ベアリングの許容回転数と照らし合わせるために重要です。
環境 : 使用する場所の温度、湿度、振動、粉塵、水、薬品などの影響を考慮します。
荷重 : 軸にどのくらいの力（荷重）が、どの方向からかかるか、ラジアル荷重（軸に垂直方向の力）が主か、スラスト荷重（軸に平行方向の力）が主か、あるいは両方がかかるかを確認します。

2.条件詳細を整理

下の表に記載した項目が、ボールベアリング選定にあたり必要とされる主な情報です。使用条件から各項目の情報を整理します。

用途
寸法	軸径	直径（公差）
		精度（真円度、面粗度）
		材質
	ハウジング内径	直径（公差）
		精度（真円度、面粗度）
		材質
	ハウジング外径	直径
	軸受スパン
回転仕様	回転軸	内輪回転 or 外輪回転
回転仕様	運転条件	連続（RPM）or 断続 or 往復

使用環境	保存温度・湿度
	環境温度・湿度
	軸受温度
荷重	ラジアル方向
	アキシアル方向（予圧）
	予圧方法	定圧 or 定位置、正面 or 背面
	繰り返し or 振動 or 衝動
	条件
トルク	起動トルク or 回転トルク
トルク	条件
音響・騒音	特性
その他	耐食、耐薬品、磁性、食品安全性