軸受の内部すきま：C2〜C5等級と早見表

6210 C3 の軸受は、18〜36マイクロメートルのラジアルすきまをもって工場から出荷されます。これを圧入で取り付けて温かい状態で運転すると、機械が定常温度に達する前に、そのすきまの大半は失われます。発注するすきまと、軸受が実際に運転するすきまとのこの差こそが、内部すきま等級が存在する理由そのものであり、選定ミスの大半が生じるところでもあります。

ラジアル内部すきま（RIC）は、取り付け前・無負荷の状態で、一方の軌道輪が他方に対してラジアル方向に動ける全距離です。 ISO 5753-1 はこれを締まった側からゆるい側までグループ分けします。本ガイドでは、一般的な内径での実際のマイクロメートル値を示し、しまりばめと運転温度がそれをどう消費するかを説明し、1つの例を最初から最後まで計算し、その結果を等級選定の指針へと落とし込みます。まず軌道輪の C3 という補助記号を読み解きたい場合は、ベアリング型番の読み方のガイドから始めてください。

要点

• ラジアル内部すきまは、ISO 5753-1によりC2 < CN（普通）< C3 < C4 < C5と等級分けされます。同じグループはDIN 620-4でも同一に定義されているため、この呼称は規格をまたいで通用します。
• CNが既定であり、補助記号は付きません。補助記号が現れるのは、6210 C3 のような普通以外のグループのときだけです。上位の記号は工場出荷時のすきまが大きいことを意味し、品質が低いという意味ではありません。
• 運転すきまは発注値よりも小さくなります。しまりばめは軌道輪のしめしろのおよそ70〜90%を消費し、外輪より高温で回る内輪はすきまをさらに縮めます。その関係式が Δe = Δ0 − δf − δt です。
• 運転すきまはわずかに正を狙います。疲労寿命はわずかに負の値でピークになりますが、負のすきまは予圧・発熱・焼き付きを招くため、設計者はゼロのすぐ上にとどめます。
• 等級ははめあいと温度から選びます。習慣で決めてはいけません。圧入や高温運転はよりゆるい側（C3、C4、CM）へ、軽いはめあいや低騒音用途はより締まった側（C2）へと導きます。

ラジアル内部すきまとは？

ラジアル内部すきまとは、軸受を取り付ける前、無負荷の状態で、一方の軌道輪が他方に対してラジアル方向に動ける全距離のことです。ISO 5753-1はそのすきまをC2（締まり）からCN、C3、C4、C5（ゆるい）までのグループに分類し、C2よりさらに締まった、めったに使われないC1もあります。CNは中間に位置し、すきまの補助記号をまったく付けずに軸受を発注したときに得られる値です。

つまずきやすい点が2つあります。1つ目は、CNは軌道輪に刻印されないことです。呼び番号にすきまコードが付くのはグループが普通以外のときだけなので、6210 はCNの軸受であり、6210 C3 は同じ部品のよりゆるい仕様です。これは当社のベアリング型番ガイドの補助記号の考え方と一致します。すきまはSKF、NSK、NTN、FAGの各社で同一になる数少ないコードの1つですが、それは各社独自の流儀ではなくISOに由来するからです。2つ目は、このスケール全体がラジアル方向のすきまに関するものだという点です。アンギュラ玉軸受と円すいころ軸受はアキシアル内部すきまで管理され、四点接触形についてはISO 5753-2で定義されており、ラジアルグループを選ぶのではなく、調整または予圧を与えた対（ペア）として設定されます。

ここで名前を挙げておくべき特別なコードが1つあります。CMは電動機用軸受を対象とした狭められたすきま範囲で、はめあいと温度がよく把握されており、より締まって一貫した運転すきまがモーターの静粛性を保ちます。この1つの用途に限り、CNとC3の間に工場で調整された帯のように振る舞います。

C2〜C5のすきま早見表（内径50 mmでのµm値）

すきまのグループは単一の数値ではなく範囲であり、しかもその範囲は重なり合います。6210深溝玉軸受（内径50 mm、外径90 mm）の場合、ISO 5753-1のラジアル内部すきま帯は以下の値で、NTNの技術カタログ（NTN Catalog 2203、Table 8.8）に再掲されています。帯の下端付近のC3軸受は、帯の上端付近のCN軸受と重なるため、「C3はCNよりゆるい」が成り立つのはグループ同士の比較であって、個々の部品同士ではありません。

すきま帯は内径寸法に応じて変化するため、必ず実際の内径に対応する行を読んでください。下の表は、変化の傾向が分かるように、内径50 mmと1段上のサイズ帯を並べて示しています。

単位はµm、ISO 5753-1に基づくラジアル内部すきま（NTN Catalog 2203、Table 8.8）。

すきま等級は精度等級とは別物

内部すきまと精度は、2つの異なる規格が規定する2つの独立した仕様であり、両者を混同することがこのテーマで最も多い誤解です。内部すきま（C2〜C5、ISO 5753-1が規定）は、軌道輪が互いにどれだけ動けるかを表します。一方、精度、すなわち公差等級（P0、P6、P5、およびABECスケール。ISO 492とANSI/ABMA 20が規定）は、内径・外径・幅・回転精度をどれだけ厳しく保つかを表します。

C3という指定は、そのABEC等級について何も語りません。この2つのコードは別々の軸の上にあり、自由に組み合わせられます。6205 C3 P5 のような呼び番号は、普通より大きいラジアルすきまかつ高い回転精度を同時に備えた軸受を指定します。本当はP5の精度が必要なのにC3を発注する、あるいは用途がすきまの変更だけで足りるのにP5に費用をかける。どちらも、一方のスケールがもう一方を含意しているかのように扱うことから生じます。

中古または無刻印の軸受が実際にどのすきまなのかを確認したい場合は、取り付けた軸受ですきまゲージを使って残留すきまを調べられます。その手順は当社のベアリングの測り方のガイドで扱っています。精度等級の実用上の違いや、P5以上が本当に必要になる場面については、ABEC軸受精度等級のガイドをご覧ください。

運転すきまが発注値より小さくなる理由

軸受の性能を左右するすきまは、カタログの値ではありません。それは運転（有効）すきま、すなわち軸受を取り付けて運転温度に達した後に残るすきまです。取り付けと発熱の両方がこれを減らし、その関係は単純な引き算です（NTN Catalog 2203、Eq. 8.1）：

Δe = Δ0 − δf − δt

ここでΔ0はカタログ上の初期すきま、δfはしまりばめによる損失、δtは軌道輪間の温度差による損失です。これにより3つの異なる状態が生まれます。取り付け前の初期すきま、はめあいを適用した後の残留すきま、そして荷重下で軸受が温まった後の運転すきまです。NSKも、初期から残留、有効すきまへと至る同じ流れを説明しています。

はめあい損失（δf）。軌道輪を軸に圧入したりハウジングに押し込んだりすると、軌道輪が膨張または圧縮され、それがすきまを飲み込みます。NTNはこの損失をおよそ有効しめしろの70〜90%としており（NTN Eq. 8.2）、出典なしで出回る「約80%」という経験則の正確な形がこれです。締まったはめあいは位置決めを高めクリープを減らしますが、その代償としてラジアルすきまを消費します。

発熱損失（δt）。多くの機械では、内輪は熱源に近く放熱も苦手なため、外輪より高温になり、その差は通常5〜10 °Cです。そのため内輪は外輪より大きく膨張し、すきまが縮まります。SKFはこの減少量をδt = 0.012 × ΔT × dmとしており、ΔTは軌道輪間の温度差（°C）、dmは軸受の平均径 (d + D) / 2（ミリメートル単位）です。運転が高温になるほどこの項の影響は大きくなり、これが潤滑の選定と運転温度がすきま選定に直接効いてくる理由でもあります。その油膜と温度の側面については、軸受の潤滑のガイドで扱っています。

計算例：CN発注から運転すきまへ

この関係式に実際の数値を当てはめると、すきま等級が存在する理由が一目瞭然になります。CNすきまの6210を、軸にしまりばめで取り付け、内輪と外輪の温度勾配10 °Cで運転する場合を考えます。平均径dmは (50 + 90) / 2 = 70 mm です。以下の計算では有効しめしろを例として15 µmとしており、はめあい係数と温度の式はカタログに基づきます。

Δ0  (CN, mid-band)              = 15 µm
δf  (interference-fit loss)     = 0.80 × 15  ≈ 12 µm      (0.70 to 0.90 × effective interference)
δt  (10 °C gradient loss)       = 0.012 × 10 × 70 ≈ 8.4 µm (dm = (50 + 90) / 2 = 70 mm)

Δe  = Δ0 − δf − δt = 15 − 12 − 8.4 ≈ −5.4 µm     → NEGATIVE: the bearing is preloaded

負の結果は、外部荷重がかかる前から転動体が押し付けられていることを意味します。CN帯の上端（23 µm）でも運転すきまはかろうじてゼロを上回る程度で、下端（6 µm）では大きく負になります。このはめあいとこの温度では、CNは誤った選択です。下のウォーターフォール図は、すきまがどこへ消えるかを示しています。

次に、同じはめあいと温度をC3軸受に適用します：

Δ0  (C3, mid-band)              = 27 µm
Δe  = 27 − 12 − 8.4 ≈ +6.6 µm                    → slightly positive: on target

同じ軸、同じ発熱でも、結果は正反対です。これが、圧入・高温運転の用途では「とりあえずCN」が失敗する理由であり、また、C3では運転すきまが残りすぎる中程度温度・軽いはめあいの用途では「いつもC3にアップグレード」が同じく誤りである理由です。等級ははめあいと発熱に合わせなければならず、これこそが次の2つの節で扱う選定の考え方です。

ゆるすぎても締まりすぎても：すきまが寿命に及ぼす影響

運転すきまには最適値があり、その両側どちらに外れても代償を伴います。運転すきまと軸受寿命の関係こそ、この一連の検討が重要である理由です。

すきまが大きすぎると無負荷域が広がり、ある瞬間に荷重を分担する転動体が少なくなります。これは振動と騒音を高め、疲労寿命を縮めます。すきまが小さすぎる、あるいは負の値だと、外部荷重がかかる前から転動体に予圧がかかり、接触応力が跳ね上がり、発熱し、最悪の場合は熱暴走と焼き付きに至ります。疲労寿命は理論上、わずかに負の運転すきまで最も長くなります。それでも設計者は小さな正の値を狙います。計算例が示したように、実際のはめあいと温度のばらつきの中で負のすきまを維持し続けるのは危険だからです。

この負荷域の効果は、軸受の定格の付け方に直結します。無負荷の円弧が広いほど、実働荷重はより少ない転動体に乗ることになり、これが運転すきまが動荷重と静荷重で扱う疲労寿命の全体像に効いてくる実務上の理由です。すきまが誤っていて現場で不具合として表れると、たいてい軌道面の損傷と異常発熱として現れます。これらは当社の熱間圧延機の軸受故障解析で分析しているのと同じ症状です。

すきま等級の選び方

まず目標から出発します。軸受を取り付けて高温になったときにわずかに正の運転すきまになることです。次に、はめあいと温度からさかのぼって、そこに着地する工場出荷時の等級を求めます。下の判断フローは、よくあるケースを整理したものです。

負のすきまが常に欠陥とは限りません。意図的かつ制御されている場合、小さな負の値は予圧と呼ばれ、まさにアンギュラ玉軸受と円すいころ軸受が軸を剛にしてがたつきをなくすために使うものです。これらの形式は、ラジアルグループを選ぶのではなくアキシアル方向の予圧で設定します。だからこそ、当社のアンギュラ玉軸受や円すいころ軸受と円筒ころ軸受の違いのガイドでは、予圧をカタログの補助記号ではなく取り付け時の調整として扱っています。

最後に、グループ名は規格をまたいで通用するため、ある体系で書かれた仕様は別の体系へきれいに読み替えられます。

ラジアル内部すきまのグループは、ISO 5753-1とDIN 620-4で同一に定義されています。北米向けの値はANSI/ABMA 20にあります。

よくある質問

Q：軸受の内部すきまとは何ですか？

内部すきまとは、一方の軌道輪が他方に対して動ける全距離です。ラジアル内部すきまは、その動きを取り付け前・無負荷の状態でラジアル方向に測ったものです。ISO 5753-1はこれを、締まった側からゆるい側へC2 < CN（普通）< C3 < C4 < C5というグループに等級分けします。

Q：C3すきまと普通（CN）すきまの違いは何ですか？

C3はCNよりゆるいラジアルすきまのグループです。6210（内径50 mm）の場合、ISO 5753-1ではCNが6〜23 µm、C3が18〜36 µmで、帯は重なり合います。C3が選ばれるのは、しまりばめや運転時の発熱がそのままではすきまを詰めすぎてしまうときであって、より高品質な軸受だからではありません。

Q：C3すきまは常にCNより優れていますか？

いいえ。中程度の温度で軽いはめあいの場合、C3では運転すきまが残りすぎ、無負荷域が広がって騒音と振動が増え、疲労寿命が削られます。C3が役立つのは、はめあいと発熱が十分なすきまを消費し、ゆるい側から始める価値があるときだけです。等級は、常にアップグレードする習慣ではなく、用途に合わせて選んでください。

Q：C4すきまとは何を意味し、いつ必要になりますか？

C4はC3よりゆるいすきまのグループです。6210の場合、ISO 5753-1では30〜51 µmです。必要になるのは、非常に高い温度、内輪と外輪の大きな温度差、強いしまりばめなど、運転条件が多量のすきまを食いつぶし、普通やC3から始めると最終的に負になってしまうときです。

Q：しまりばめと運転温度はどのようにすきまを減らしますか？

どちらも初期値から差し引かれます。Δe = Δ0 − δf − δt。しまりばめは軌道輪の有効しめしろのおよそ70〜90%（δf）を消費し、軌道輪間の温度差はδt = 0.012 × ΔT × dmを消費します。ここでdmは軸受の平均径です。軸受が実際に運転する運転すきまは、常にカタログ値より小さくなります。

まとめ

内部すきまは、軸受が定格寿命まで静かに回るか、それとも過熱して焼き付くかを決める小さな数値です。その要点は次の数項に集約されます。

• 発注する値、すなわちISO 5753-1によるC2〜C5は、初期すきまです。はめあいと発熱がそれぞれの分を取った後の運転すきまは、より小さくなります。
• 等級ははめあいと温度から選び、Δe = Δ0 − δf − δtを使って着地点を確認します。わずかに正を狙ってください。
• CNが既定です。圧入や高温運転ではC3、C4、CMへ移り、C2は低騒音や高精度な位置決めが最優先となる軽いはめあいのときにのみ選びます。
• すきま等級と精度等級は別々の仕様です。C3軸受はどのABEC等級にもなり得ます。

軸とハウジングのはめあい、速度、温度が定まった用途向けに軸受を選定していて、発注前に残留すきまの計算に照らして等級を確認したい場合は、用途データをANDE Bearingの技術チームへお送りください。推奨グループと想定される運転すきまをお返しします。必要なサイズから始めたい場合は、当社の深溝玉軸受からどうぞ。

著者について

Jeff Liは、ANDE Bearingで軸受工学とグローバル調達について執筆しています。自動車、重工業、再生可能エネルギー分野のOEMおよびアフターマーケットのバイヤーと直接仕事をしています。LinkedInでつながりましょう。