Enduro Bearings の Matt Harvey による MTB ベアリングの総合ガイド

Dec 09, 2023

ハブ、ヘッドセット、ピボットの間には多数のボール ベアリングがあり、すべてがスムーズに回転します。 私たちの編集クルーは最近、マウンテン バイクのベアリングについて話し合っていたのですが、答えのない質問が山ほどあることに気づきました。 読者も同様に好奇心を持っているのではないかと考え、内部で回転する球形ビットについて詳しく知るために、Enduro Bearings の Matt Harvey に連絡しました。

私たちはベアリングの構成、ライダーがいつメンテナンスを行うべきか、ベアリング交換の際にすべきこととしてはいけないことを調べたいと考えました。

なぜ自転車ではブッシュの代わりにベアリングを使用するのでしょうか? 回転をスムーズにする他の方法はありますか?

私が 90 年代初頭にフィッシャー マウンテン バイクで働き始めたとき、最初の最新のフルサスペンション バイクの 1 つである RS-1 の開発に取り組んでおり、プレーン ベアリングと呼ばれるスチール バックのテフロン ブッシングを使用していました。 エラストマーのリバウンドショックを使用すると、動きは荒れたセクションの始まりでは機能しますが、その後、地形と同期せずに跳ね返り、動きに悪影響を及ぼし始めます。 または、リリースせずに圧縮するだけで、リジッドバイクになります。 1 年後、私がビアンキでフル サスペンションの設計を開発していたとき、ようやくリバウンドを抑えることができる、より優れたスプリング ショックとエア ショックが開発されました。しかし、スチール製のブッシュはリアエンドの動きに追いつくのが遅かったのです。 「転がり要素」、つまりボールベアリングを使ってフレームを作り直したところ、ようやく後輪が地形に追従し、跳ね返ることがなくなりました。

ブッシングやプレーンベアリングを動かすために必要な静力は、ボールベアリングなどの転動体を備えたベアリングの静力よりもはるかに大きくなります。 最近のリンケージ サスペンション自転車では 8 つや 12 つなど、多くのサスペンションが装備されていると、この静摩擦によってリア トライアングルの動きが著しく遅くなり、起伏のある地形に追いつくことがさらに困難になります。 もう 1 つの欠点は、静かさを保つために常に注油に注意を払う必要があることです。

円すいころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受などの転動体を備えた軸受は他にもありますが、自転車の規模と重量を考慮すると、通常はボール ベアリングが最も合理的です。

ベアリングよりもブッシュの方が機能する場所はありますか?

一部のフレームは、回転要素を備えたベアリングを使用する余地がない場合にブッシングを使用して設計されています。 また、同じ理由で、スピンドルとペダル本体の間のスペースが非常に小さいため、ペダルの設計でも一般的です。 私の経験によると、可能であれば、自転車にはボールベアリングやニードルベアリングではなくブッシュを使用したい場所はありません。 滑り軸受を使用すると、単純に摩擦が大きくなります。

ある密閉型カートリッジベアリングが他のベアリングよりも優れているのはなぜですか?

ここには多くの領域がありますが、最も重要な点は使用する鋼の品質です。 ほとんどのベアリングは 52100 クロム鋼で作られていますが、さまざまな品質レベルを製造する鋳造工場が数多くあります。 レースやボールには、非常にきれいで均質な鋼から始める必要があります。 440C ステンレス鋼もありますが、これも高品質である必要があります。 ベアリングメーカーが使用する他の粗悪なステンレス鋼もあります。 Enduro ベアリングには XD-15 スチールも使用されています。これはほとんど摩耗しないため、ボール ベアリングに使用するのに最適な素材です。

シールのデザインと素材がリストの次に挙げられます。 「2RS」は文字通り「2 つのゴム製シール」を意味しますが、シールの種類については何も示しません。 当社では、適合する溝内で動的にシールするデュアルリップシールである LLU または LLB タイプのシールを使用しています。 ほとんどのシールはニトリルブナゴムで作られていますが、滑りやすく摩擦が少ないため、ハイエンドのホイールベアリングにはシリコーン素材も使用しています。

「6806 2RS」などの特定のベアリング サイズでは、ベアリングの寸法は 30x42x7mm ですが、内部に最大 4 つの異なるボール ベアリング サイズと数量を含めることができます。 さらに重要なことは、溝の深さが大きく異なる可能性があることです。 これら 2 つの仕様は、ベアリングの性能、つまり耐荷重品質に大きな影響を与える可能性があります。 ボールが小さく溝が浅い場合は、溝が深い大きなボールを使用した場合に比べて、ボトムブラケット ベアリングの故障が早くなります。 ボトムブラケットベアリングの「軸方向」または多方向の荷重には、このより大きなサポートが必要です。

標準のシールドカートリッジベアリング、ニードルベアリングなどの違いは何ですか?

シールドカートリッジベアリングは、2つの機械加工および研削ベアリングレース、精密レベルの鍛造ボールベアリング、ボールセパレーターまたはリテーナー、および2つのゴムシールで構成されるラジアルまたはアンギュラコンタクトボールベアリングです。 ニードルベアリングは、機械加工/研磨された外輪、またはより一般的には打ち抜きまたは成形された外輪と、ボールセパレータを備えたニードルで構成されます。 内輪は通常、表面を機械加工したもの、または硬化して研削したボルトです。 ご指定があれば、ニードルベアリングにもシールを付けることができます。

皆さんは、BB、ヘッドセット、フレーム ピボットに使用するボール ベアリングのサイズをどのように決めていますか?

エンデューロの場合、あらゆる場合において、可能な限り完全なベアリングに最大のボールを取り付けることが重要です。 自転車のベアリングはどのような場合でも低速で高荷重のベアリングであるため、可能な限り深い溝を持つ最大のボールが最適なソリューションになります。 自転車に使用されるこれらの同じサイズのベアリングの多くは、軽負荷時に 10,000 RPM 以上で回転する電動モーターに使用されます。 この場合、小さなボールを備えた浅い溝が、低騒音と低加速に適しています。 自転車のベアリングが低速とみなされる 200 RPM を超えることはほとんどありません。 ボトムブラケットまたはリアハブの力はラジアル方向と推力であり、実際には軸方向または多方向です。 ペダリング中に早期の磨耗やパワーロスにつながる挟み込みや滑りを防ぐためには、レースによる最大限のボールコンタクトとサポートが必要です。 自転車ベアリングのカスタムテストでは、これが毎回証明されています。

ベアリングレースの厚さはどうやって決めるのですか？

最大のボールを考慮しても、熱処理や極低温処理を伴う場合、レースの厚さには制限があります。 断面が薄くなりすぎると、熱処理中に反る可能性があります。 それにはいくつか秘密がありますが、肉厚は約1mmが目安です。

レースとベアリングは何でできていますか?

ほとんどのベアリングは 52100 クロム鋼で作られていますが、さまざまな品質レベルを製造する鋳造工場が数多くあります。 レースやボールには、非常にきれいで均質な鋼から始める必要があります。 安価なベアリングにはクロモリ素材が使用されている場合もありますが、お勧めできません。 440C ステンレス鋼は一般的な高品質ベアリング素材です。 ベアリングメーカーが使用する他の粗悪なステンレス鋼もあります。 ステンレスには440Aと440Bがあり、ベアリングの用途としては劣りますが、一般的なものもあります。 Enduro ベアリングには XD-15 スチールも使用されています。これはほとんど摩耗しないため、ボール ベアリングに使用するのに最適な素材です。 XD-15は「スーパーステンレス」窒素鋼です。 簡単に説明すると、窒素を導入して圧力下で再溶解し、鋼中の炭素が均一かつ永久に分離される化学反応を引き起こします。 これにより、セラミックボールの一定の圧力に劣化することなく耐えることができる非常に丈夫な鋼が作成され、使用するにつれて実際に磨きがかかり、滑らかさが向上します。

Enduro ベアリングに使用されるさまざまなグリースは何ですか?また、それらの潤滑油はどのように選択しますか?

基本的に 3 種類のグリースを使用します。ABEC 3 および 5 ベアリングには Mobil XHP 222、MAX およびヘッドセット ベアリングには Almagard 3752、そしてセラミックおよびステンレス スチール ベアリングには Kluber Isoflex です。 Mobil XHP 222 は、優れた保護力を提供し、高速回転しながら水の流出に強い、優れた万能グリースです。 非常に高温または低温の条件下でも非常に安定しており、分離しにくいです。 アルマガードは、ボールを最大限の力で押しつけるような極度の圧力を受けても押し出されない超超高圧グリースです。 アルマガードはボールとレースの間の枕として機能し、ベアリングが常に回転しているわけではありませんが、フレッチングが発生するため、それに伴う摩耗が発生しません。 Kluber Isoflex は、非常に洗練された非常に「速い」グリースであり、濡れた状態にも耐えて保護することができます。 クルーバーは、グリースであることをほとんど意識させないほどの優れた剪断力を持ち、軽いオイルのような感触です。

カートリッジベアリングのシールはどのように機能しますか?

シールは、アウターレースに機械加工された対応する溝に圧入され、ベアリングの両側に保持されます。 ほとんどのシールには、内側のレースに「乗る」リップが 1 つあります (できれば)。 よく見ると接触していないものもあり、回転には優れていますが、保護には不十分です。 Enduro の場合、インナー レースに別の溝が機械加工されており、ダイナミック ダブル シールが内側の溝の 2 つのエッジに接触して、グリースを保持しながら汚れから最大限に保護します。

ベアリングを防水する最善の方法は何ですか?

前述のデュアルリップ溝タイプのシールはより優れた保護を提供しますが、ベアリングの防水に実際に役立つのは、ベアリングを回転し始めるときに次に起こることです。 Enduro では、すべてのベアリングの両面に 90% のグリースを充填しています (ほとんどの工場では片側の 35% のみを充填しています)。 ベアリングが使用されて回転し始めると、一部のグリースが動的シールリップを通ってパージされ始め、溝内のシール間に閉じ込められたグリースバリアが形成されます。 このロックされたグリースバリアは水の侵入を防ぎ続けます。

複数の方向からの力を受けるベアリングを設計する方法はありますか? たとえば、トラニオン ショック マウントのベアリングは主に進行方向の力を管理しますが、大きな横方向の荷重も発生する可能性があります。 ボトムブラケットベアリングは、私たちが加える力が 100% 線形であることはほとんどないため、おそらくより良い例でしょう。

はい、BB ベアリングは 4mm ボールと非常に深い溝を備えた 15° アンギュラーコンタクト設計で設計されています。 アンギュラコンタクトベアリングは他のアンギュラコンタクトベアリングに対して予荷重を加える必要があるため、すべての遊びが取り除かれ、すべてのボールが常に係合して荷重を共有することが保証されます。 これは、一部のボールに負荷がかかり、一部のボールが浮いているラジアル ベアリングでは必ずしも当てはまりません。 軸方向または複数の力による荷重が当社の BB ベアリングにかかる​​と、すべての力が接触角を通じてすべてのボールに分散されます。 これにより、エネルギーを失ったりベアリングが摩耗したりするボールが滑ったり挟まったりすることなく、よりスムーズな回転が可能になります。

セラミックおよびセラミックハイブリッドベアリングの特別な点は何ですか? 本当に長持ちしたり、回転がスムーズになったりするのでしょうか?

適切な材料を使用して正しく設計および製造されれば、セラミックハイブリッドベアリングはより長持ちし、よりスムーズに回転します。 フルセラミックベアリングは、ほとんどのコンポーネントの機能において衝撃や大きな力に耐えることができないため、当社では提供していません。 一方、XD-15 セラミック ベアリングは、市場にあるスチール ベアリングやその他のセラミック ベアリングよりも長持ちします。 XD-15 素材に関して前述した理由により、腐食に対しても永久保証が付いています。 当社の他のセラミック ベアリングである ABEC 5 および Zero では、クロム鋼レースを黒色酸化処理および極低温段階でさらに処理し、鋼をさらに正規化することで、耐久性が向上するだけでなく、よりスムーズに回転します。 セラミック ボールはスチール ボールの 7 倍硬いため、セラミック ハイブリッド ベアリングの設計を考慮する必要があります。 これに比べて、スチール ボールは「柔らかく」、圧力がかかると曲がったり押しつぶされたりしますが、セラミック ボールは折れない花崗岩にたとえることができます。 セラミックハイブリッドと比較したオールスチールボールベアリングの転がり抵抗の違いを測定することは非常に困難ですが、当社の研究室で現在行っているいくつかのテストでは、XD-15セラミックベアリングで肯定的な結果が示されています。

皆さんは多くの自転車規格に対応するツールを作成しています。 ボトムブラケットやピボットベアリングなどの一貫性の欠如についてはどう思いますか？

自転車業界には発明家や異端者がたくさんいるので、これは私たちの業界にとって新しいことではありません。 考慮しなければならない「標準」BB 設計が 40 ～ 50 種類以上あり、ピボット ベアリングのサイズと仕様が 300 種類以上あるため、対応していくのは大変です。 人々がベアリングにハンマーやドライバーを使用していた時代に、私たちは何年も前にベアリングの取り付けと取り外しを支援するツールを作り始めました。 当社は米国の自社施設で非常に高品質のツールを製造しています。 高価でもあるので、こんなにたくさん売れるとは思っていませんでしたが、常に追いつくのに苦労しています。 それはまさに私たちがやっていることです。 それらの問題をすべて解決します。

フルサスペンションバイクを高圧洗浄するのは良いことでしょうか? ベアリングにはどのような影響が出るのでしょうか？

良いアイデアではありませんが、私は怠け者なので、いつも採掘のためにそうしています。 もちろん、私は最悪のシナリオに常に関心を持っており、それは問題を解決する新しい方法を考えるのに役立ちます。 MAX タイプのベアリングの高圧洗浄に耐えるステンレススチール製メタルメカニカルカバーシール「MAX Shields」が登場しました。 また、ベアリング内部にこの処理に耐える固体の「グリース」である固体潤滑剤 MAX ベアリングもあります。 高圧洗浄は人に頼る必要があると思いますので、最善の答えを見つけるのは私たち次第です。

マウンテンバイクのフレームベアリングシートの公差はどうなっていますか? エンデューロはフレーム公差に対応するために何かする必要がありますか?

メーカーごとに異なる場合があり、場合によっては大幅に異なります。 C3 および CN ベアリングが一般的に入手可能です。 これはベアリングの遊びまたは内部公差を指します。 CNはC3よりもタイトなフィットです。 プレスしまりばめがきつい場合は、C3 ベアリングが役に立ちます。 ベアリングがインデックスされているように感じたり、ごつごつしているように感じられる場合は、ベアリングをきつく締めすぎないようにしてください。この場合、ベアリングはすぐに摩耗してしまいます。 余分な遊びがあっても、前輪などすぐに気づくようなものでない限り、通常は問題ありません。 その場合、おそらく CN フィットベアリングが必要になります。

一部のバイクでは、ピボットインサートが緩み、きしみやぶかぶかのリンケージが発生するという問題が発生しています。 この問題の解決に協力したフレーム メーカーはありますか? 問題の解決や新製品の開発のために、自転車ブランドからどのくらいの頻度で連絡がありますか?

同様の問題を解決するために頻繁に連絡を受けますが、これについては解決について連絡を受けたことはありません。 図面をもらうこともあれば、サンプルをもらうこともあります。 ベアリングシートがリンケージ上で反り、ベアリングが圧入できなくなった場合は、大きな隙間もカバーできる Loctite 638 保持コンパウンドをお勧めします。ベアリングの寿命だけを基準にすると、雨の多い気候で定期的に乗る人にどのようなフルサスペンション バイクをお勧めしますか?

今では良いものがたくさんありますが、それを言うのは難しいです。 もちろん偏見はありますが、私たちは 70 以上のブランドを提供しているので、中立を保っています。 しかし、実際のところ、今ではほとんどすべてのフルサスペンションバイクが非常に優れています。

ベアリングの取り外しと取り付けの際によくある間違いをいくつか教えていただけますか?

上で述べたように、壊れやすいリンケージでは、当社のような下降ブラインドプーラーツールまたは類似のものを使用しないと、簡単に損傷してしまいます。 てこツールでリンケージを押すと、リンケージに跡がついたり損傷したりすることがあります。 ベアリングを固定するためにシーティングコンパウンドを使用している場合は特にそうです。高価なリンケージ部品に跡や損傷を与えないことを保証するには、ブラインドプーラーが唯一の方法です。

ベアリングの取り外しと取り付けを適切に行うためのヒントは何ですか?

人々が覚えていないことがいくつかあります。まずスナップ リングを取り外してください。 見えにくい場合もありますが、ベアリングを取り出そうと部品を壊す前に、まずマニュアルを確認してください。 ロックタイトまたはベアリングコンパウンドを使用すると、ゆっくりと引くのではなく、鋭い「たたき」でリリースするのが最適です。 ここでも、スライドハンマー付きのブラインドプラーが最も効果的です。 ベアリングを介してスピンドルを取り付ける場合、またはベアリングを取り付ける場合は、冷凍庫を使用してください。 ビールを入れるだけでなく、覚えておくと部品の取り付けがずっと簡単になります。

カリカリやドライな感触とは別に、読者はベアリングを交換する必要があるかどうかをどうやって知ることができるでしょうか?

カリカリまたは乾いた感触の場合は、ベアリングを掃除してグリスを注入するだけで済むことがよくあります。シールを取り外し、ベアリングを脱脂して掃除し、乾燥させます。 洗浄して乾燥したら、新しいグリスを注入し、シールを交換します。 まだ少し汚れが残っているように感じられるかもしれませんが、再びきれいになって滑らかになる可能性があります。 ベアリングに汚れが付着しているだけなのか、それとも磨耗しているのかを確認するには、ベアリングを手でゆっくり回してみるのが良いでしょう。 ザラザラした部分が動いていたら汚れです。 同じ場所が何度も発生する場合、それはベアリングの穴です。

すべてのベアリングを洗浄して再梱包できますか、それとも寿命になったら交換する必要があるものもありますか?

そうそう、私たちは常に人々のためにそれを行って、彼らを送り返しています。 内部にグリースがなくなり、汚れだけが残っている場合は、最終的にベアリングを修理する必要があります。 唯一の例外は XD-15 ベアリングです。メンテナンスをしたくない場合は、メンテナンスを行う必要はありません。

自転車のベアリングと、オートバイやその他の用途で使用されるベアリングとの主な違いは何ですか?

オートバイのベアリングやフォークリフトなどのほぼすべての機械は、重量が要因ではないため、オーバースペックになっています。 フォークリフトにはベアリングが組み込まれており、これまでの 10 倍から 20 倍の荷重を受けることになります。 彼らは重さを気にしません。 オートバイにとっても、それは大きな要素ではありません。オートバイには人間のエンジンよりもはるかに大きなエンジンが搭載されています。 そのため、自転車では、12ポンドの自転車を作ろうとしているため、常に機能しなくなるギリギリのベアリングサイズを使用しています。