平行キーおよびキー溝｜寸法と設計基準

平行キーおよびキー溝

平行キーは軸とハブ（歯車、プーリ、継手など）の相対回転を防ぎ、トルクを確実に伝達する機械要素である。キー溝は軸とハブに設ける溝で、キー本体の幅・高さと適切なはめあいをもって機能する。設計ではトルク、材質、疲労、加工方法を総合的に整合させることが重要である。

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平行キーおよびキー溝

定義と役割

平行キー（角キー）は断面が長方形のキーで、軸方向に平行で一定断面のキー溝に嵌合し、側面の面圧およびキー本体のせん断でトルクを伝達する。キー頭はハブ端面とほぼ面一またはわずかに沈むのが一般的で、組立・分解性、位置決め精度、コストのバランスが良い。半月キーに比べ高い位置精度と加工容易性に優れる一方、応力集中を避けるために溝端部や角部の仕上げ品質が重要となる。

許容差とはめあいの考え方

一般的な考え方として、キー本体の幅はややマイナス側（例：h9相当）で製作し、軸側・ハブ側のキー溝幅はベース側（例：H9相当）にして組立性と面圧分布を確保する。高さ方向は、軸側の溝深さt1とハブ側の溝深さt2の和がキー高さhと整合するよう標準値が定められている。実務ではガタや偏摩耗を避けるため、側面接触を優先し、天地方向はわずかなクリアランスを与える。

強度計算の基本式

キーの設計では、せん断（キーがすべり切れる）と面圧（側面が押し潰される）の2つを確認する。軸径d、トルクT、キー幅b、長さl、キー高さh（有効高さは概ねh/2を用いる簡易法）とすると、基礎式は次の通りである。

せん断強度の目安

キーに作用する周方向力Fの関係はT=F・(d/2)である。せん断応力τは、せん断面積b·lを用い、τ=F/(b·l)=2T/(d·b·l)で概算できる。材料の許容せん断応力以下となるようにbやlを選定する。

面圧の目安

側面の有効投影面積はおおむね(l·h/2)とみなし、面圧σはσ=4T/(d·h·l)で概算する。許容面圧は材料と潤滑・使用温度・疲労条件で設定し、必要に応じてキー長を延ばす、材質や熱処理を見直すなどで対応する。

主要寸法と呼び方

平行キーの基本寸法は幅bと高さhで、呼び径（軸径）に対して系列化されている。キー長Lは伝達トルク、許容応力、ハブの有効長で決める。端部形状は加工法に合わせて選び、エンドミル加工を前提とする場合は両丸端（B形）が治具・工具の標準化に有利である。角端（A形）や片丸端（C形）も用途に応じて使い分ける。

呼び寸法の表記例：b×h×L（例：10×8×40）
形状種別：A形（角端）、B形（両丸端）、C形（片丸端）
材質例：炭素鋼（S45C）、合金鋼、ステンレス等

下記は一例であり、詳細はJISやISO、メーカーカタログ等を確認すること。

2X2->(24×16)（単位㎜）

キーの呼び寸法 b×ｈ	キーの寸法								ねじ用穴
	b		ｈ			C	l	d1	ねじの呼び d1	d2	d3	g
	基準寸法	許容差 (h9)	基準寸法	許容差		C	l	d1	ねじの呼び d1	d2	d3	g
2×2	2	0 -0.025	2	0 -0.025	h9	0.16~0.25	6~20	–	–	–	–	–
3×3	3	0 -0.025	3	0 -0.025	h9	0.16~0.25	6~36	–	–	–	–	–
4×4	4	0 -0.030	4	0 -0.030	h9	0.16~0.25	8~45	–	–	–	–	–
5×5	5	0 -0.030	5	0 -0.030	h9	0.25~0.40	10~56	–	–	–	–	–
6×6	6	0 -0.030	6	0 -0.030	h9	0.25~0.40	14~70	–	–	–	–	–
(7×7)	7	0 -0.036	7	0 -0.036	h9	0.25~0.40	16~80	–	–	–	–	–
8×7	8	0 -0.036	7	0 -0.090	h11	0.25~0.40	18~90	6.0	M3	6.0	3.4	2.3
10×8	10	0 -0.036	8	0 -0.090	h11	0.40~0.60	22~110	6.0	M3	6.0	3.4	2.3
12×8	12	0 -0.043	8	0 -0.090	h11	0.40~0.60	28~140	8.0	M4	8.0	4.5	3.0
14×9	14	0 -0.043	9	0 -0.090	h11	0.40~0.60	36~160	10.0	M5	10.0	5.5	3.7
(15×10)	15	0 -0.043	10	0 -0.090	h11	0.40~0.60	40~180	10.0	M5	10.0	5.5	3.7
16×10	16	0 -0.043	10	0 -0.090	h11	0.40~0.60	45~180	10.0	M5	10.0	5.5	3.7
18×11	18	0 -0.043	11	0 -0.110	h11	0.40~0.60	50~200	11.5	M6	11.5	6.6	4.3
20×12	20	0 -0.052	12	0 -0.110	h11	0.60~0.80	56~220	11.5	M6	11.5	6.6	4.3
22×14	22	0 -0.052	14	0 -0.110	h11	0.60~0.80	63~250	11.5	M6	11.5	6.6	4.3
(24×16)	24	0 -0.052	16	0 -0.110	h11	0.60~0.80	70~280	15.0	M8	15.5	9.0	5.7
キーの呼び寸法 b×ｈ	キーの寸法								ねじ用穴
	b		ｈ			C	l	d1	ねじの呼び d1	d2	d3	g
	基準寸法	許容差 (h9)	基準寸法	許容差		C	l	d1	ねじの呼び d1	d2	d3	g

Lの寸法許容差は原則としてh12とする。Lは、6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,45,50,56,63,70,80,90,100,110,125,140,160,180,200,220,250,280,320,360,400である。
45°の面取りは丸み(r)でもよい。

25×14-100×50（単位㎜）

キーの呼び寸法 b×ｈ	キーの寸法								ねじ用穴
	b		ｈ			C	l	d1	ねじの呼び d1	d2	d3	g
	基準寸法	許容差 (h9)	基準寸法	許容差		C	l	d1	ねじの呼び d1	d2	d3	g
25×14	25	0 -0.052	14	0 -0.110	h11	0.60~0.80	70~280	15.0	M8	15.5	9.0	5.7
28×16	28	0 -0.052	16	0 -0.110	h11	0.60~0.80	80~320	17.5	M10	17.5	11.0	10.8
32×18	32	0 -0.062	18	0 -0.110	h11	0.60~0.80	90~360	17.5	M10	17.5	11.0	10.8
(35×22)	35	0 -0.062	22	0 -0.130	h11	1.00~1.20	100~400	17.5	M10	17.5	11.0	10.8
36×20	36	0 -0.062	20	0 -0.130	h11	1.00~1.20	–	20.0	M12	20.0	14.0	13.0
(38×24)	38	0 -0.062	24	0 -0.130	h11	1.00~1.20	–	17.5	M10	17.5	11.0	10.8
40×22	40	0 -0.062	22	0 -0.130	h11	1.00~1.20	–	20.0	M12	20.0	14.0	13.0
42×26	42	0 -0.062	26	0 -0.130	h11	1.00~1.20	–	17.5	M10	17.5	11.0	10.8
45×25	45	0 -0.062	25	0 -0.130	h11	1.00~1.20	–	20.0	M12	20.0	14.0	13.0
50×28	50	0 -0.062	28	0 -0.130	h11	1.00~1.20	–	20.0	M12	20.0	14.0	13.0
56×32	56	0 -0.074	32	0 -0.160	h11	1.60~2.00	–	20.0	M12	20.0	14.0	13.0
63×32	63	0 -0.074	32	0 -0.160	h11	1.60~2.00	–	20.0	M12	20.0	14.0	13.0
70×36	70	0 -0.074	36	0 -0.160	h11	1.60~2.00	–	26.0	M16	26.0	18.0	17.5
80×40	80	0 -0.074	40	0 -0.160	h11	2.50~3.00	–	26.0	M16	26.0	18.0	17.5
90×45	90	0 -0.087	45	0 -0.160	h11	2.50~3.00	–	32.0	M20	32.0	22.0	21.5
100×50	100	0 -0.087	50	0 -0.160	h11	2.50~3.00	–	32.0	M20	32.0	22.0	21.5
キーの呼び寸法 b×ｈ	キーの寸法								ねじ用穴
	b		ｈ			C	l	d1	ねじの呼び d1	d2	d3	g
	基準寸法	許容差 (h9)	基準寸法	許容差		C	l	d1	ねじの呼び d1	d2	d3	g

平行キーおよびキー溝｜寸法と設計基準