自転車のベアリングの話

回転関係で、ベアリングってスンッゲーと思ったのは、やはりラジコンです。
駆動系をプラベアリングから、ミニチュアベアリングに変えるだけで・・・・
走行時間ラップタイムがスッコーンと伸びる。
ロスを減らす凄い効果を感じる事が出来ます、より効率アップめざし
脱脂したり、テフロンオイルを２滴ほど射したりでより効率を求める・・・
なおかつ、ベアリングのグレードを上げるなどをしました。

自転車の世界も同様で、グレードアップを施すのには・・・（異常に回転効率を求めるチューニング凝る方、そうでない方いろいろ存在しますが）

１、接触面仕上げ（コーンカップ式）
２、ケミカルチューンアップ（テフロン配合、セラミック配合、モリブテン配合など）
３、ハイテクベアリング（究極のセラミック？）

このようなことが主流だと思う。
どれか１点徹底的に凝る人、複合的にバランスに凝る人さまざまと思う。
そんなもの、誤差のうちと気にもかけない人も居ると思う。
要するに楽しくサイクリングを楽しむ方でしょうね。

１の接触面仕上げは究極の機械効率を上げ抵抗を減らすチューニングでしょうね。
やはり競輪界に存在、ゴッドハンドなハブ磨き、ベアリング球もＧ３（後記参考）球を更に磨いて『神ベアリング』を作り出す人も存在する。競輪は厳密なレギュレーション（イコールコンディション）の関係で施せる事柄が少ない為、結果１ｃｍ２ｃｍの差で何千万円が左右されることもあるから真剣に行うことでしょう。
でもそこまでやっても差は１ｃｍないかも、考えること全てやっても不思議では無い世界、名誉と賞金が掛かっているプロの世界です。

２のケミカルチューンは基本的には、潤滑材（グリス、オイル等）を研究して、抵抗を減らし、摩擦を軽減して発熱を押さえ、などベアリング本来の持っている性能をよりよく維持し、より効率アップを考える事です。
基本的に、塗布さえすれば効果が出てくるので、グリスの充填交換すればよいので、お手軽に出来ることでしょうか。
自動車用、機械用など数多くの種類があるので良いでしょう、また機械効率アップは、定期的な分解整備と技がいります、その点ケミカルチューンは、維持管理が楽（一般的には）と解釈できます。

３のハイテクベアリング、自転車メーカーでもハイグレード（アップグレード）としてセラミックなど利用していますまさしく素材からの効率アップを考えて行っているのです。
行き着く所現在はセラミックベアリングと言われています、確かに、競技用ヨーヨーの軸受部もセラミックが採用されています、高性能＝セラミックと言うことですね、回転する物で高性能を求め議論をするのは自転車ぐらいではないでしょうか、その分体感できないわからない部分が多いでしょうね、逆にママチャリなどは粗悪なベアリングで、何事無く走れるわけですし、まして錆で球やレースがキズだらけでも走れます、それだけ高効率な乗り物でしょうね。（いい意味どうでも良いのです、これが機械なら、ベアリングの焼きつきなど運転不能でしょうが・・・それでも動く自転車はある意味凄い機械です）

セラミックベアリングの長所は
１、耐磨耗性能が凄い
２、摩擦係数が非常に小さい
３、上記理由により熱の発熱が少ない
４、耐熱性が高い
５、硬度が高く変形がほとんど無い熱による膨張も非常に少ない(皆無に近い）その為加工精度、設計精度のまま維持が出来るため、クリアランス小さいその為『遊び』の非常に小さい物が作れる
６、耐薬品性がこれまた凄い
７、このような物性の為球とレースをオールセラミックで製作すれば潤滑無しでのドライで使用できる、高温（数百度）環境下でも使用でき、粉塵などの発生も無く、食品、薬品の製造過程での利用も可能

このように長所しかないようなベアリングですが、短所は非常に高価な物です、ワンユニット数万円からしますレースのみステンレスで球をセラミックと言うハイブリッドなベアリングもありますが、自転車にはオーバークオリティではないでしょうか？と思います、またこのハイブリッドには疑問点も私は持っています（後記）

セラッミク球にすると・・・・
１、レースの虫食いが発生する
２、衝撃で割れる
３、精度が無い
など、これまた定説的憶測論が良く出てくるが、
１のレースの虫食いに関してはメタル球でも同様に発生する、これは、球とレースの当り（プリロード）による要素が多く組み付け調整の力量不足を単にセラミック球に原因を持っているだけでいわゆる責任転嫁の問題でしょう、きっとセラミック球を組み付け問題出る方は、スチール球でも同様な症状が出るでしょうね、そうでなければ、ハイブリッド型は全てレースの虫食い問題が付いて回るわけですから、製品化できないでしょということになりますね？
２の割れる・・・・遠い昔のお話しできた頃は確かにあったそうです、しかし今や日本製でも海外製でも皆無。
３の精度も、今や最高級のＧ３規格を通る物が量産される時代に、やはりここでも日本がぶっちぎりの最先端を走っていて、他の国は到底できないそうだＧ３規格のものなんて、アメリカでさえＧ４０～６０以上の物は歩留まりが悪く、安定生産は難しいらしい。
アメリカのベアリング会社が『軍需規格通過』しているとか言って販売していますがせいぜいＧ６０～１００程度の代物でしかないらしく、日本のベアリング会社からすればおよそ敵ではないそうだ。
逆にその程度でも充分な、性能維持が可能と言える、本当に誤差の世界でしょうね。
もともと日本は世界に冠たるベアリング生産大国、セラミックベアリングに関しても図抜けており、品質で他の国はおよそ敵ではなく、日本製に比べると他の国のセラミックベアリングなど『名ばかりのセラミック』でしかないと言えると思います。

頻繁に出てくる、精度としてＧ＊＊が出てきますがＪＩＳで定めた等級で最高級の物がＧ３です
以下＊＊には、５、１０、１６、２０、２８、４０、６０、１００、２００、５００、１０００と数字で表されます。
数字が大きいほど直径不同、真球度、表面荒さ、ロット間の相互差の値が悪くなる。
ステンレス球の場合は高精度物でもほとんどが３桁製品で、ＳＵＳ３０４製品は根本的に素材硬度の関係上Ｇ５００以上にするのは非常に難しいらしい、ＳＵＳ３０４は『ベアリング』として使える製造は無理な話し。
じゃぁ同じ『ステンレス』でもＳＵＳ４４０ＣのだとＧ３のものまで作れるようです（焼き入れが出来、硬度が高い）、ただし製作自体簡単ではないので大手メーカー以外では製作していないのが実情です。
しかし、使う上ではＧ１００で十分と機械整備上認識しています。
確かに高回転のスピンドル用になれば、オイルの強制循環で２０００００ｒｐｍ以上でＯＫも存在します当然これらはＧ３クラスです。
自転車の回転部ベアリングとして使用されている球は、純正品だと最高でＧ三桁、１００とかで普通、Ｇ６０ならハイクオリティなのだそうだ。
Ｇ２０を使っていたりすることはまずないのが現実で、機械整備屋から見れば自転車なんぞＧ２０でも無意味なオーバークオリティ、掛かる負荷や回転数等の要素から考えて、そんな精度なんか全然必要なし。
ここいらが『違いは誤差程度』説の論拠にもなっているのだと思う。
逆にそんなもんで十分だしそれ以上のものを入れても差なんか出ないぞ、と思う。
これ以上球を良くすることで本当に意味のある何かに貢献するのだろうか？
ところが自転車メーカーはセラミックベアリングをまだやめず、よりハイグレードなモデルにも採用したやはり何か其処にはあるのだろう。

ハイブリッドベアリングは、組み込み時には注意が必要な気がする・・・（これが私の疑問点）
球がセラミックで硬くレースはやはりステンレス、硬度差が大きく、簡単にレースに痛みが出そうな気がする、深溝玉軸受はラジアル方向は確かに良いですが、スラスト方向の力には非常に弱い、その為組み付け時において、硬度的にやわいレースを痛めやすいのではと思うのは私だけでしょうか、実際組み付け時レースに球で押しキズを付けて、回転にムラを感じる物を見たことがあります。

確かに回転に対して、ハブが軽く回り、弾くだけで回り続けるホイルを見るのは気持ち良いのですが、人類が作り出した機械の中で、もっとも効率の高い自転車機械効率は９０％程度といわれている。
ロスはほとんどが、駆動系の中でもチエンとスプロケットの関係だけでしょう。
規格外になりますが、スプロケットを作成できればもう一番チエンを細かいものしたら効率がよくなるかな？
ただし、山がその分小さくなるので、チエン飛びなどが発生してだめかもしれません。
このように、効率アップの要素が少ないので、駆動をいかに効率よく推進力にするか、皆が考えているのでしょね、ホイルハブに注目が行きますが、ボトムブラケットもやはり考えないといけないでしょうね。
しかしこの高効率の自転車のホイルがいかに軽く回るよう組かがゴールの差でしょうそれも数ｃｍの差の世界・・・・
好きな自動車にいたっては効率３０％前後ではないでしょうか、だから効率を１０％アップすれば凄い効果の変化を体感できるのでしょう、自転車では考えられない世界です。

しかし、回転の軽さを求めるゆえ何か見忘れは無いでしょうか。
ホイルの径です、現在ロード主流の７００Ｃ直径７０ｃｍほどですね、これを時速３０Ｋｍで走行と仮定してハブの回転数は２２７ｒｐｍ程度。
これが折りたたみの８ｉｎｃｈとなれば２０Ｋｍでも５２２ｒｐｍほどの回転７００Ｃにすれば６８～７０Ｋｍでの走行に匹敵するのです、それこそ折りたたみ自転車にてベアリングを交換したら効果てき面でしょうね、しかし製造コスト、販売価格を考えれば、其処までしませんが、これは面白い改造と思います。
実際ラジコンなどタイヤ軸の回転数を見れば５０Ｋｍでなんと１３５００ｒｐｍですそりゃ効果の違いははっきり出るはずです。
しかし前出の機械加工機のスピンドルは２０００００ｒｐｍこのことを考えれば、自転車のベアリングなど必要か？
オイレスブッシュでメンテナンスフリーで良いのでは？・・・チョット暴言ですが

ロードやトラックの自転車で７００Ｃのホイルを軽く回るようにしたと言う効果は、実際に行った作業の割りに体感はわずかでしょう、よもや判らないかもしれません。

しかしここが違う！！『気持ち』が違うんです。

でもこの気持ちが大切、また違う意味走る原動力にもなるのではないでしょうか、気持ちが引っ張ってくれる、この相乗効果でタイムアップにつながれば結果いいのです。

しかしユニット式のベアリングの方が整備性は良いです。アメクラなどは、専用工具も必要としない。
またカップコーンベアリングみたいに組み付けに神経は使わなく良いですね。
ぜひ次回は知人の自転車でカップコーンのレース磨き、球磨き等やって、ベアリングを組んでみたいですね（凝り性な機械屋の血が騒ぐとでも言うのでしょうか、ゴットハンド神ベアリングに挑戦です）
機械屋からしたら、誤差のうちのベアリング交換作業、効果は正直わかりません、あくまで、物理的に考察して精度、動きの軽さ、力が加わった時の転がりのよさこれのみを追求してセット
しかし知人の感覚、気持ちを考えると大切な要素、気持ちよく乗れる自転車は早いのです、人が原動力です。

ここまでは、１と３(こちらが主流でしたが）の話しになりましたが、
ケミカルとなるとまたこれが多い、実際効果があるかのか、判らない部分が大きいです。
ケミカルに関しては、現在知人のフロントハブで実験中・・・テフロン添加オイルの効果出ているようです。
こちらはまた今度に・・・