ブッシュとベアリング: 違いは何ですか?

1. はじめに

両方 ブッシング そして ベアリング 機械および回転システムに不可欠なコンポーネントであり、次のように大別されます。 減摩装置 。それらの基本的な役割は、摩擦と摩耗を最小限に抑えながら、ある部品が別の部品に対して移動できるようにしながら、機械的負荷をサポートすることです。これらのコンポーネントがないと、可動部品がすぐに固着したり、過熱したり、金属と金属の接触によって故障したりする可能性があります。

動きを促進するという究極の機能は同じですが、この目標を達成する方法、内部設計、最適な動作条件は大きく異なります。

ブッシングとベアリングを簡単に定義する

実際のエンジニアリング目的では、これらは次のように区別されます。

• ブッシング（すべり軸受）：
  ブッシングというのは、 単一部品の円筒形スリーブ ハウジングまたはボアに挿入され、シャフトの座面を提供します。その動作は以下に依存します 滑り接触 (または境界潤滑、混合潤滑、または流体力学的潤滑)。ブッシングは、その単純な摩擦低減機能により、ベアリングの一種、特に「プレーン ベアリング」または「スリーブ ベアリング」とみなされることがよくあります。

• ベアリング (転がり軸受):
  ベアリングというのは、 複数のコンポーネントのアセンブリ 内輪、外輪、中間レースを含む 転動体 （ボールやローラーのように）ケージで区切られています。その動作は以下に依存します 転がり接触 、摩擦を大幅に最小限に抑えます。 「ベアリング」という用語は、単純なブッシュと区別するために、これらの回転要素の設計を特に指します。

記事の目的を述べます: 両者の違いを明確にすること

この記事の主な目的は、ブッシュと転がり軸受の基本的な工学的な違いを明確にすることです。適切なコンポーネントの選択はシステムの動作に直接影響するため、この区別は設計者と製造者にとって非常に重要です。 コスト、エネルギー効率、速度容量、 そして 長寿 .

次の表は、主な違いの概要を簡単にまとめたものです。

特徴	ブシュ（すべり軸受）	ベアリング（転動体）
摩擦原理	滑り接触	転がり接触
標準速度	低から中程度	中程度から高程度
デザイン	シンプルな単一コンポーネントのスリーブ	複雑な複数のコンポーネント (レース、ローラー/ボール、ケージ)
耐荷重	高い静的荷重および衝撃荷重に優れています	高い動的負荷に優れています
相対コスト	より低い	より高い

2. ブッシングとは何ですか?

ブッシング、とも呼ばれます。 すべり軸受 または スリーブベアリング 、機械工学におけるベアリングの最も単純な形式です。それは本質的には 円筒スリーブ ハウジングにぴったりとフィットするように設計されており、シャフトが回転、振動、またはスライドできる滑らかで耐久性があり、頻繁に交換可能な表面を提供します。

定義と基本機能

ブッシングの基本的な機能は、 摩擦を減らす そして 摩耗を管理する ハウジングまたはシャフト材料自体を専用の軸受材料に置き換えることにより、2 つの可動部品間を保護します。ブッシングは以下に基づいて動作します。 滑り摩擦 ここでは、潤滑剤 (オイルまたはグリース) の薄膜を使用するか、ブッシング材料自体 (プラスチックまたはグラファイト含浸青銅など) の自然な低摩擦特性を利用して、可動シャフトが固定スリーブの内面に対して滑ります。

ブシュの種類

ブッシングには、さまざまな荷重と動作の要件に合わせていくつかの構成があります。

ブッシングの種類	説明	用途と機能
スリーブブッシュ (すべり軸受)	シンプルでストレートな一体型の中空シリンダー。最も一般的で基本的なタイプ。	純粋に放射状の動きに使用されます。回転またはスライドシャフトをサポートします。
フランジ付きブッシュ	シリンダーの一端に一体型のカラー（フランジ）を組み込みます。	両方に対応できるように設計されています ラジアル荷重 （軸に対して直角）、 アキシアル（スラスト）荷重 （シャフトと平行）。
球面ブッシュ	特徴 an inner diameter with a spherical shape.	ロッドエンドやサス​​ペンションジョイントなど、システム内の角度のずれや振動を考慮してください。

ブシュの材質

材質は、耐荷重、摩耗率、外部潤滑の必要性などのブッシュの性能特性を決定します。

• ブロンズ： 汎用性が高く、高強度、優れた耐荷重性、良好な耐食性を備えています。自己潤滑のためにオイルまたはグラファイトが含浸されることがよくあります。
• プラスチック (ナイロン、PTFE): 軽量で耐食性に優れ、当然低摩擦です。 PTFE (ポリテトラフルオロエチレン、またはテフロン) は、優れた自己潤滑性と化学的不活性性のためによく使用されます。
• 鋼鉄： 非常に高い荷重や衝撃がかかる用途向けに、強力な構造裏地として使用されます (多くの場合、内側に柔らかいライナー素材が接着されています)。

ブシュのメリット

• 費用対効果が高い: シンプルな設計と製造プロセスにより、転がり軸受よりも大幅に安価になります。
• シンプルなデザイン: 取り付け、交換が簡単で、ハウジング内の半径方向のスペースが最小限で済むため、コンパクトな設計に最適です。
• 高負荷を処理する能力: シャフトと内面の間の完全な接触領域により、ブッシングが効果的に分散し、非常に高い支持力を得ることができます。 静荷重 そして 衝撃荷重 .

ブッシングのデメリット

• より高い摩擦: 滑り接触により、ベアリングの転動体と比較してより多くの内部摩擦と熱が発生します。
• 潤滑が必要: ほとんどの金属ブッシュは、低い摩擦係数を維持し、急速な摩耗を防ぐために、外部からの頻繁な潤滑 (オイルまたはグリース) を必要とします。
• ベアリングと比較して摩耗が多い: 適切に潤滑されている場合でも、一定の摩耗性の滑り動作により、転がり軸受と比較して動作寿命が短くなります。

ブシュの一般的な用途

ブッシングは、高負荷と低速が主な要素であるアプリケーション、またはシンプルさとコストが重要なアプリケーションに推奨されます。

• サスペンションシステム: 振動運動や高い衝撃荷重が発生する車両のコントロール アーム、リーフ スプリング、ショックアブソーバー マウントに使用されます。
• ヒンジとピボット: 重機のドア、建設機械のブーム、シザーリフト。
• 低速回転機器: 農業機械、単純なギアボックス、および速度が重要な要素ではない家電製品。

3. ベアリングとは何ですか?

2 つのコンポーネントを区別するという文脈では、 ベアリング 通常、 転がり軸受 (ボールベアリングやローラーベアリングなど)このタイプのコンポーネントは、中間転動体を利用して滑り摩擦を大幅に低い転がり摩擦に変換し、それによって滑らかな高速回転または直線運動を促進します。

定義と基本機能

転動体ベアリングは、いくつかの部品で構成される精密アセンブリです。 内輪 (レース) シャフトに取り付けられ、 外輪 ハウジングに装着される（レース）と、 転動体 (ボールまたはローラー) によって所定の位置に保持されます。 ケージ （リテーナー）。

その基本的な機能は、内輪と外輪の間の相対運動を可能にしながら荷重を支えることです。 最小限の摩擦 。転動体を使用することにより、接触面積が大幅に減少し、摩擦係数が低減されるため、連続高速運転においても高効率な軸受となります。

ベアリングの種類

ベアリングは主に転動体の形状によって分類され、これによりベアリングが最適に処理できる荷重の種類と大きさが決まります。

ベアリングの種類	転動体	一次負荷能力	共通使用
ボールベアリング	球形ボール	ラジアルおよび中程度のスラスト荷重	電気モーター、小型機械、高速アプリケーション。
ころ軸受	円筒ころ	高ラジアル荷重	ギアボックス、トランスミッション、重産業機器。
円すいころ軸受	円すいころ	高ラジアル荷重、高スラスト荷重	車両のホイールベアリング、重機の車軸。
ニードルベアリング	細長い円筒ころ	コンパクトなスペースでの非常に高いラジアル荷重	ユニバーサルジョイント、スペースが限られた自動車部品。

ベアリングに使用される材質

軸受材料は、連続的な高応力サイクルに耐えられるように、高い硬度、優れた耐疲労性、および寸法安定性を備えていなければなりません。

• スチール（クロム鋼、ステンレス鋼）： クロム鋼 (SAE 52100) は高性能ベアリングの業界標準であり、優れた硬度と耐摩耗性を備えています。 ステンレス鋼 耐食性が重要な場合に使用されます。
• セラミック： 窒化ケイ素などの材料が使用されています。 ハイブリッドベアリング (スチールレース付きセラミックボール) または フルセラミックベアリング 。軽量、高剛性、優れた耐熱性と耐腐食性を備え、超高速動作が可能です。

ベアリングのメリット

• 低摩擦: 転がり接触原理により摩擦が大幅に減少し、エネルギー効率が向上し、発熱が減少します。
• 高速機能: 摩擦と熱が低減されるため、転がり要素ベアリングはブッシュよりもはるかに高い回転速度で確実に動作することができます。
• 摩耗の軽減: 接触面積と回転動作が最小限に抑えられているため、長期間の使用期間にわたってベアリングの摩耗が大幅に少なくなり、耐用年数が大幅に長くなります。

ベアリングのデメリット

• より複雑な設計: 精密に研磨されたレース、保持器、転動体が必要なため、製造は複雑かつ要求が厳しくなります。
• より高いコスト: 複雑で高精度、高品質の材料が必要なため、単純なブッシュに比べて単価が高くなります。
• 汚染に対する敏感さ: 微小な塵、埃、湿気がベアリングに侵入すると、レースや転動体の精密表面に損傷を与え、急速かつ壊滅的な故障につながる可能性があります。

ベアリングの一般的な用途

ベアリングは、精度、高速度、動的負荷下での耐久性が必要なシステムにとって不可欠です。

• 高速機械: タービン、コンプレッサー、動力伝達シャフト、精密スピンドル。
• 自動車用ホイールベアリング: 高速走行と、走行中の車両のラジアル荷重とスラスト荷重の組み合わせを管理するために不可欠です。
• 精密機器: 最小限の摩擦と高精度が要求されるロボット工学、医療画像装置、航空宇宙の制御面。

4. ブッシングとベアリングの主な違い

どちらのコンポーネントもシャフトをサポートし、摩擦を軽減する役割を果たしますが、その基礎となるメカニズム (スライドとローリング) により、異なるパフォーマンス プロファイルが得られます。これらの違いを理解することは、あらゆる機械用途に適したコンポーネントを選択するために重要です。

摩擦

基本的な違いは、各コンポーネントが動きを促進するために使用する摩擦の種類にあります。

特性	ブシュ（滑り接触）	ベアリング（転がり接触）
接点の種類	シャフトと内面の間の滑り/滑り接触。	2 つのレース間のボールまたはローラーの回転運動。
摩擦 Level	より高い friction, leading to more heat and power loss.	摩擦が大幅に低減され、効率が向上し、より涼しい走行が可能になります。
潤滑の役割	金属間の滑りを防ぐための分離膜を作成するために重要です。	転動体と軌道輪間、転動体と保持器間の摩擦を低減します。

耐荷重

耐荷重は、コンポーネントが力をどのように分散するかによって決まります。

• ブッシング: 一般的にハンドリングに優れています 高い静荷重 （動かない、または回転が遅い）および 衝撃荷重 。力は広範囲の連続接触領域に分散されるため、突然の高圧による変形や破損が防止されます。
• ベアリング: ハンドリングに適した 高い動的負荷 （回転中の負荷）高速で。一部のころ軸受は非常に大きな負荷容量を備えていますが、荷重が回転接触点に集中するため、静的過負荷や極度の衝撃に対してより敏感になります。

スピード

動作の効率によって、許容動作速度が決まります。

• ブッシング: に適しています 低速、断続的、または振動 動き。高速での滑り摩擦と発熱の増加により、コンポーネントの故障がすぐに起こる可能性があります。
• ベアリング: 特別に設計された 高速 そして continuous rotation. The low rolling friction ensures minimal heat buildup, allowing for extremely high rotational velocities.

複雑さとコスト

これらの要素は、製造に必要な設計と精度に直接関係します。

成分	設計の複雑さ	製造精度	相対コスト
ブシュ	シンプルな一体構造。	より低い precision required.	大幅に低下しました。
ベアリング	複数の高精度コンポーネント (レース、ボール/ローラー、ケージ) の複雑なアセンブリ。	特にレースや転動体には非常に高い精度が要求されます。	より高い.

メンテナンス

摩擦機構の違いは、潤滑とメンテナンスの必要性に影響します。

• ブッシング: 多くの場合必要 より頻繁な注油 滑り動作によって潤滑膜がすぐに消耗してしまうためです。逆に、多くの複合材やプラスチックのブッシュは、 自己潤滑性 実質的にメンテナンスは必要ありません。
• ベアリング: 多くの密閉ユニットは「生涯潤滑」されています。メンテナンスの頻度は一般的にはそれほど高くありませんが、 汚染に非常に敏感 。汚れや湿気を遮断しないと、エッチングが発生し、ベアリングが急速に破壊される可能性があります。

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5. アプリケーション: ブッシングとベアリング

ブッシングとベアリングのどちらを使用するかは、速度、荷重、コスト、メンテナンスなどの最も重要な設計要件を優先して決定されます。

ブッシングを使用する場合

• 低速、高負荷の用途: このシステムには、低速で激しい回転または振動が含まれます (重機のピボット、油圧シリンダー マウントなど)。
• コスト重視の設計: 予算の制約により、高速性が考慮されない、よりシンプルで安価なコンポーネントの使用が求められます。
• 汚れた環境、腐食性の環境、または衝撃の多い環境: シンプルで堅牢な設計により、外部の汚れや突然の衝撃荷重による故障の影響を受けにくくなっています。
• 限られた放射状スペース: 多くの場合、ブッシュは同等の転がり軸受よりも半径方向の設置面積が小さくなります。

ベアリングを使用する場合

• 高速、低摩擦のアプリケーション: このシステムには、最大のエネルギー効率による連続高速動作が必要です (電気モーター、タービンなど)。
• 精密機械： 高い回転精度、最小限の振れ、低振動が最も重要な場合（工作機械のスピンドル、ロボットなど）。
• 最小限のメンテナンスを必要とするアプリケーション: シールまたはシールドされたベアリングは、頻繁に潤滑にアクセスすることが現実的でない、または不可能なシステムに最適です。

6. ハイブリッド ソリューション

単純なブッシュと複雑な転がり要素ベアリングの明確な区別により、次のような開発が行われました。 ハイブリッドソリューション この製品は、両方の最良の特性、つまりブッシュの高い負荷容量と堅牢性をベアリング システムの摩擦低減と組み合わせて実現するように設計されています。

複合ベアリングとブッシュの使用について議論する

最も一般的なハイブリッド ソリューションは、 複合ベアリング または 複合ブッシュ 。これらのコンポーネントは複数の材料層で構成されており、それぞれが特定の機能を果たします。

1. スチールまたはブロンズの裏地: 従来の金属ブッシュの本体と同様の構造的完全性と高い耐荷重能力を提供します。
2. 焼結多孔質層: 多くの場合、青銅の粉末であるこの層は裏材に接着され、潤滑油の貯留層として、または滑り層を固定するために機能します。
3. PTFE/ポリマー滑り層: ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) またはその他の高度なポリマーで作られた薄い内層は、非常に低摩擦の滑り面を提供します。

ハイブリッド/複合ソリューションの利点:

• 自己潤滑: PTFE またはポリマー層は、多くの場合、グラファイトや二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤と組み合わされて、 空運転 一部の転がり軸受と同様に、（外部潤滑は必要ありません）、またはメンテナンスが軽減されます。
• 高い耐荷重: 金属製の裏地により、コンポーネントは高い静的荷重と動的な荷重に耐えることができます。これは、従来のブッシングの主な利点です。
• コンパクトなデザイン: シンプルで省スペースな円筒形のブッシング形状を維持しています。
• 耐摩耗性: 低摩擦の滑り層により、無潤滑の金属ブッシュに比べて摩耗特性が向上します。

アプリケーション: 複合ソリューションは、自動車のジョイント、農業機器、特殊な産業用ヒンジなど、潤滑が困難な環境や汚染が懸念される環境で高負荷、振動、または低速回転が必要な用途に最適です。

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7. トップのブッシュおよびベアリング製品

次のセクションでは、各カテゴリの主な製品について詳しく説明し、その具体的な設計と対象用途に焦点を当てます。

トップブッシング製品

製品	主な機能	メリットとデメリット	共通アプリケーション
青銅製ブッシュ	焼結された多孔質構造 (多くの場合、油が含浸されています)。	高い耐荷重性と優れた耐摩耗性。定期的または初期潤滑が必要です。	重機、高負荷ピボット、自動車サスペンション。
スリーブブッシュ	最もシンプルな真っ直ぐな円筒形。	コスト効率が高く、設置が簡単です。ラジアル荷重に限定されます。	シンプルなヒンジ、家電モーター、低速アクスル。
フランジ付きブッシュ	一体型のカラー（フランジ）が付属しています。	軸方向の動きを防止し、ラジアル荷重とスラスト荷重の両方に対応します。より多くの住宅スペースが必要になります。	中程度の推力を伴うアプリケーション、ギヤハウジングマウント。
自己潤滑ブッシュ	金属裏打ち上の PTFE またはポリマーライナー (複合材)。	摩擦が非常に低く、外部メンテナンスは不要です。耐荷重はポリマーライナーによって制限されます。	食品加工、航空宇宙、アクセスできないピボットポイント。
ナイロンブッシュ	完全にエンジニアリングプラスチック (例: ナイロン 6/6) で作られています。	軽量で耐食性があり、かじりにくい。低速かつ低負荷のアプリケーションに限定されます。	低負荷ガイド、海洋環境、軽量消費者製品。

トップベアリング製品

製品	主な機能	メリットとデメリット	共通アプリケーション
ボールベアリング	球面転動体。点接触。	非常に多用途で高速性に優れています。ローラーベアリングよりも負荷容量が低くなります。	電気モーター、小型ギアボックス、高速スピンドル、スケートボード。
ころ軸受	円筒転動体。ラインコンタクト。	ボールベアリングよりも大幅に高いラジアル荷重容量を提供します。ボールベアリングに比べて速度が制限されます。	重産業機器、圧延機、大型トランスミッション。
円すいころ軸受	円錐台形のローラーとレース。	高ラジアル荷重と高スラスト荷重を同時に受けるのに優れています。	自動車のホイールベアリング、ディファレンシャルピニオン、大型トラックの車軸。
ニードルベアリング	直径が小さく細長いローラーです。	最小のラジアルスペースで最大の負荷容量を実現（コンパクト設計）。	自動車のユニバーサル ジョイント、ロッカー アーム、限られたスペースのギアボックス。
セラミックベアリング	スチールまたはセラミックレース（ハイブリッドまたはフルセラミック）を備えたセラミックボール。	優れた高速性能、耐熱性、軽量化を実現。コストが大幅に高くなります。	航空宇宙、ターボチャージャー、高性能工作機械。

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結論

ブッシングとベアリングはどちらも動きを促進し、摩擦を軽減するように設計された重要な機械部品ですが、根本的に異なる原理で動作します。 滑り接触 ブシュ（すべり軸受）用と 転がり接触 ベアリング（転がり軸受）用。

正しいコンポーネントの選択は、アプリケーションの優先順位に基づいたエンジニアリング上の決定となります。

もしあなたの優先事項が…	を選択してください ブッシング	を選択してください ベアリング
コストとシンプルさ	はい （製造コストが低く、設置が簡単です）。	いいえ (より複雑で高価です)。
高速	いいえ (摩擦が大きいと速度が制限されます)。	はい (転がり接触により最大速度が可能になります)。
高い静荷重/衝撃	はい (完全な接触領域が衝撃を効率的に処理します)。	いいえ （衝撃により転動体が破損する恐れがあります）。
高効率・低摩擦	いいえ （滑り摩擦が大きい）。	はい (転がり摩擦が最小限に抑えられます)。
動作環境	汚れている/汚染されている （堅牢かつシンプルなデザイン）。	クリーン/精密さが必要 (汚染物質に敏感です)。

カスタムベアリングおよびブッシュソリューションを専門とするメーカーとして、当社は、機械の性能と寿命を最大化するには次の要素が重要であることを強調します。 適切なコンポーネントの選択 これにより、負荷、速度、メンテナンス、予算の要求のバランスが完全に取れます。