自転車ベアリング: 知っておくべきことすべて

自転車の回転を維持するためのビット

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トーマス・マクダニエル、ジャック・ルーク著

公開日: 2018 年 4 月 3 日午後 5 時

ベアリングは、自転車に命を吹き込む、見落とされがちなコンポーネントです。 ベアリングがなければ、ステアリングしたり、回転したり、ペダルを踏んだり、ドライブトレインを機能させることはできません。

ベアリングは、ハブ、ボトムブラケット、ヘッドセット、サスペンション ピボット、ペダル、シフターなどにあります。リストは続きます。基本的に、バイク上で動くものには、何らかのベアリングが含まれています。

このガイドでは、自転車で一般的に使用されるさまざまな種類のベアリング、自転車のベアリングの測定方法、あるベアリングが他のベアリングより優れている理由、およびベアリングのメンテナンス方法について説明します。

ルーズ ボール、ケージド ボール、ブッシング、ニードル、カートリッジは、サイクリングのフレームやコンポーネントに使用されるベアリングの主なスタイルです。 ここでは、ベアリングの種類ごとにどのような違いがあるのか​​を説明します。

ブッシュ (ブッシュまたはスリーブ ベアリングとも呼ばれる) は、ショック マウント、安価なプーリー ホイール、シフターに使用されるプレーン ベアリングの一種です。

ブッシングは最も単純なタイプのベアリングであり、摩擦を軽減するために 2 つの表面の間に配置される単なるスリーブです。

ルーズボールベアリングシステムは以下で構成されます。

カップとコーンの接触面はベアリングのプロファイルに合わせて滑らかに仕上げられており、その上でベアリングが動作します。

ルーズボールベアリングは、ハブ、ボトムブラケット、ヘッドセットなど、入門レベルのバイクのあらゆる場所で一般的に使用されています。

ハイエンドでは、ほとんどのブランドがルーズボールベアリングから離れていますが、シマノとカンパニョーロは注目に値する抵抗勢力であり、どちらもほとんどのハブに非常に高品質のカップアンドコーンベアリングを使用しています。 シマノもペダルにルーズベアリングを使用しています。

彼らは最古ではありますが、多くの点で優れている可能性があります。 それらは角ばった接触であり (これについては後で詳しく説明します)、維持が比較的容易で、適切に調整されていれば非常に優れたパフォーマンスを発揮します。

ルーズボールベアリングは、ケージとしても知られるリテーナー内に保持されることがあります (そのため、「ケージベアリング」と呼ばれています)。 これは通常、プレス鋼で作られており、ルーズ ボール ベアリングを互いに離して保持します。

ローエンドと関連付けられることが多いですが、ケージド ベアリングは必ずしも悪いものではありません。優れた性能特性を示すカンパニョーロの CULT ベアリングはケージド ベアリングです。 Cane Creek の Hellbender Neo ベアリングは、このコンセプトのもう 1 つの興味深い解釈です。

カートリッジベアリングは、非常に安価な自転車を除いて、最も一般的なタイプのベアリングです。

これらは一体型のユニットで、通常はベアリングの穴に圧入されます。

一般的なラジアル カートリッジ ベアリングは次のもので構成されています。

これらのベアリングは調整したり、完全に分解したりすることはできません。

カートリッジ システムが適切に機能するには精度が必要ですが、製造技術の進歩に伴い、ハブ、フレーム、コンポーネントの穴の公差がますます増大し、カートリッジ システムの使用が増加しています。

ローラーベアリングとしても知られるニードルベアリングは、サイクリングの世界では比較的珍しいものです。

例外はペダルと、ごくまれにヘッドセットですが、それでも、より新しくて安価なテクノロジーに多くの地位を奪われています。

ニードルベアリングでは、ボールベアリングの代わりに、ベアリング自体が円筒形です。

これらは、特に高荷重下で、信じられないほどスムーズな回転と安定したプラットフォームを作り出すことができますが、サイクリング業界では、良好な合わせ面を作成するための費用と複雑さのために、それらを敬遠する傾向があります。

正しく嵌合されていないと、すぐに疲労してしまう傾向があります。 同じ効果を得るために、ニードル ベアリングは複数列のカートリッジ ベアリングに置き換えられることがよくあります。

ルーズボールベアリングのサイズはボールベアリング自体の直径によって決まります。 これは通常、インチの分数である 3/16 インチ (4.7625 mm) で表されます。

必要なベアリングの正確なサイズは、個々のコンポーネントによって異なります。

通常、ルーズ ボール ベアリングのセットアップではコーンを交換することも可能ですが、カップ (特にハブ) は交換できないのが一般的です。

カートリッジベアリングのサイズは、内径 (ID)、外径 (OD)、幅によって決まります。

測定値は「15x24x5mm」または同様の形式になります。

多くの場合、対応するユニバーサル識別子があり、前述のベアリングの場合、たとえば 6802 になります。

ノギスを使用するとカートリッジを測定できるため、交換品を簡単に見つけることができます。

ヘッドセットには、角度のついたレースがあるというユニークな特徴があります。 ベアリング レースの外径、幅、角度の寸法をそれぞれ識別するには、サイズは「46.9 x 7 x 45°」のようになります。

性能に関しては、一般的にベアリング内のボールが大きいほど優れています。これは、直径が大きくなると接触が増加するための指数関数的要因が伴うためです。 より多くの接触は力のより均一な分散を意味し、結果として回転性能と耐久性が向上します。

いくつかの大手ホイールメーカーは近年、ベアリングの大型化を進めており、ハブの寸法はますます大きくなっています。

自転車では 2 種類のカートリッジ ベアリングが一般的に使用されています。放射状のそして角度接触。

ラジアルベアリングは安価なため最も一般的です。 これらは、ハブ、クランク、サスペンション ピボット、またはディレイラー プーリーに関して垂直である真の半径方向に荷重を担持しようとします。

これらの可動部品内の力には通常、非半径方向ベクトルが関連付けられているため、その後、パフォーマンスが多少犠牲になります。 その結果、許容誤差を減少させて補わなければなりません。

つまり、ラジアルカートリッジシステムに関連する精度は低くなります。 したがって、それらには方向性のある用途はなく、内側も外側もありません。

利点として、公差への依存がわずかに少ないため、それほど高価ではないアプリケーションで使用できます。

逆に、アンギュラコンタクトベアリングは方向性があるため、厳しい公差が必要です。 内側と外側のコンポーネントがあり、デザインの点では古いスタイルのカップ アンド コーン システムと比較できます。

これらは、バイクの回転コンポーネントにかかるラジアル荷重とサイドフォース荷重を補完しますが、正確なフィット感と回転性能を達成するには、嵌合ボアに極端な公差が必要です。

ほとんどの場合、アンギュラーコンタクトはハブ、クランク、サスペンションに最も適した用途です。 ただし、多くのハブやフレームには、角度のあるカートリッジの精度を補うための嵌合穴がありません。

この精度こそが、Industry 9、Chris King、White Industries、Phil Wood、Alchemy Wheel Works などのブランドの評判の高さです。

一般に、ベアリングは「ABEC」の後に数字が続いて参照されます (例: ABEC 1、3、5、7、9)。

つまり、数値が大きいほどベアリングの品質が高くなります。 これは大まかな「良い、より良い、最高の」指標として機能しますが、Enduro Bearings の Chuck Panaccione 氏は、この基準が欠けていると述べています。

ABEC 規格で認定されるのは、ボア直径 (内側のベアリング穴のサイズの許容変動)、平行度 (幅の変動)、およびラジアル軌道面の振れ (ボールが収まる溝の変動) です。

しかし、パナッチョーネ氏は、ABECシステムでは荷重処理、ボールの精度、ロックウェル硬度（材料の硬さ）を考慮していないことを明らかにした。

Enduro Bearings の関係者は、自転車の場合、ABEC 評価よりも材料の方がはるかに重要であり、ほとんどの用途では ABEC 3 と 5 が自転車全般に適していると主張しています。

7 と 9 の評価に関しては、その精度レベルは毎分数千、数十万の回転が見られる機器向けであり、サイクリングには少し過剰です。

カートリッジベアリングは通常、ベアリングのどちらかの面に 2 つのゴムシールでシールされています。

無味乾燥で退屈なトピックのように聞こえるかもしれませんが (冗談です)、ベアリングの全体的な性能に大きな影響を及ぼします。

シールに関しては、摩擦、保護、保守性という 3 つの主要な考慮事項があります。

摩擦はカートリッジベアリングの主要な争点であり、少ない方が良いですが、わずかな摩擦は保護の指標となる可能性があります。

シールの役割は、グリースの侵入と汚染物質の侵入を防ぐことです。

しかし、一度汚れが付着した場合、シールを損傷することなくカートリッジを清掃したり整備したりできるでしょうか?

Enduro Bearings が製造するすべてのベアリングを含むほとんどの高品質ベアリングについて、パナッチョーネは「小さなブレードと注意深い手で、メンテナンスのために内側レースからシールを取り外すことができる」と保証しています。

ベアリングはさまざまな材料から作られています。 例としては、クロム鋼、440C ステンレス鋼、XD15 スーパー窒素ステンレス、窒化ケイ素 (セラミック ベアリング) などがあります。

一般的に言えば、材料は硬ければ硬いほど良いのですが、利益が逓減する点があります。

結局のところ、硬すぎるとボールが脆くなる可能性があり、柔らかすぎるのと同じです。

ベアリングの用途 (ハブ、クランク、サスペンション ピボットなど) のバランス、どの程度のサービスを提供するか、予算を選択するかなどは、ブランドがベアリングの仕様を決定する際に考慮する必要があります。

自転車の他の可動部品と同様に、ベアリングにもメンテナンスが必要です。 高品質のベアリングではメンテナンス間隔は長くなりますが、真に「一度取り付けたら忘れる」ベアリングはありません。

適切な取り付けはベアリングの寿命にも大きく影響します。

単純なことのように思えるかもしれませんが、不適切な取り付けによる位置ずれは早期摩耗の大きな原因となります。

また、アンギュラコンタクトベアリングを使用している場合、シールの色が異なるのには理由があります。黒いシールは中心線に面し、赤いシールは外側を向く必要があります。

適切なベアリングのメンテナンスは、適切な潤滑で終わります。潤滑には、粘着性のある防水グリースから薄い摩擦のない潤滑油まで何でも構いません。

用途、使用するベアリング システムの種類、メンテナンスの頻度、システムが受ける環境暴露の種類に応じて、最適な潤滑剤が決まります。

詳細については、ベアリングのメンテナンス方法に関する詳細ガイドをご覧ください。

副編集長

Jack Luke は BikeRadar の副編集長で、生涯を通じてバイクと格闘してきました。 サイクリングの最も流行に敏感な新しいニッチを常に探し求めているジャックは、自他共に認めるグラベルオタク、ピストマニア、タンデム伝道者、そしてヒルクライムに一生懸命取り組んでいます。 ジャックは、仕事後にバイクパッキングして溝で寝ることや、BikeRadar YouTube チャンネルの愚かな挑戦に挑戦することなど何も考えていません。 彼は、BikeRadar ポッドキャストへの定期的な寄稿者でもあります。 ジャックは、最も難解なレトロなニッチなものから最先端の現代キットに至るまで、サイクリング技術に関する百科事典に近い知識を持ち、他の方法では報道されないであろうストーリーを探し出す能力に誇りを持っています。 彼はまた、タンウォール タイヤ、ダイナモ ライト、カップ アンド コーン ベアリング、スキッドも特に気に入っています。 ジャックは 6 年以上バイクについて書いたりテストしたりしており、その前は何年もバイク ショップで働いていた経歴があり、奇妙なマシンと素晴らしいマシンを組み合わせて乗っているのを定期的に見かけます。 ジャックは、パートナーと一緒に最愛のタンデムに乗って走り回る姿もよく見かけられます。

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