소개
사이클링에서 가장 논란이 많은 주제 중 하나는 스틸 베어링과 세라믹 베어링 중 어느 것이 더 우수한가 하는 것입니다. 마케팅 담당자들은 세라믹 베어링이 공기 저항을 줄이고 수명이 더 길다고 종종 주장합니다. 문제는 이것이 사실일까요? 이 글에서는 세라믹 베어링과 스틸 베어링에 대한 자세한 설명과 함께 두 베어링의 차이점을 비교해보겠습니다.
참고로, 허브에 일반적으로 사용되는 카트리지 베어링에 대해 이야기하겠습니다. 유지 보수가 덜 필요하고, 교체가 더 쉬우며, 더 가볍고 컴팩트하며, 일반적으로 밀봉성이 더 우수하기 때문입니다. 하지만 일부 카트리지 베어링은 더 빨리 마모될 수 있으며, 이 글에서 이에 대해 다룹니다.
Particle에서는 S&S 강철과 세라믹 베어링만 사용합니다.
내부 구조
사이클링에 사용되는 베어링을 세라믹이라고 부르지만, 실제로는 하이브리드 세라믹, 즉 볼 부분만 세라믹으로 되어 있습니다. 세라믹 베어링과 달리, 스틸 베어링은 경화 스틸 볼과 스틸 내륜 및 외륜으로 구성됩니다.
볼 베어링은 세라믹 재질이고, 내륜과 외륜은 스틸 재질입니다. 세라믹 베어링은 일반적으로 C3 클리어런스를 갖습니다. 스틸 베어링에 사용되는 클리어런스는 일반적으로 CN입니다. 베어링 클리어런스는 내륜, 외륜, 그리고 볼 사이의 간극을 정의하는 치수입니다. 이 클리어런스는 베어링이 가열되어 팽창할 때 발생하는 고착 현상을 방지하기 때문에 중요합니다.
두 종류의 베어링에 사용되는 케이지 또한 다릅니다. 케이지는 베어링 내에서 볼의 간격을 적절하게 유지합니다. 고품질 강철 베어링의 경우, 케이지는 볼 사이에 리벳으로 고정되는 프레스 금속 조각으로 만들어집니다. 이는 베어링 제작 비용이 많이 들지만, 마찰을 줄이고 강성을 향상시킵니다. 거의 모든 하이브리드 세라믹 베어링의 케이지는 일반적으로 복합재 또는 고무 케이지로 제작됩니다. 케이지는 끼워 맞춰져 볼 간격을 유지합니다. 높은 하중에서 이러한 유형의 케이지는 변형되거나 심지어 튀어나와 눈에 띄는 마찰을 유발할 가능성이 더 높습니다.
S&S 강철 베어링은 고품질 강철 레이스를 사용합니다.
외부 건설
베어링에는 비접촉 씰, 접촉 씰, 또는 양쪽에 하나씩 있습니다. 접촉 씰은 내륜과 외륜 모두에 접촉하여 씰을 유지합니다. 이로 인해 마찰 손실이 발생합니다. 주행 시에는 눈에 띄지 않지만, 분명히 차이가 있습니다. 비접촉 씰은 저항이 적지만 물이나 먼지에 더 쉽게 오염됩니다.
저희 베어링은 바깥쪽을 향한 접촉 씰과 안쪽을 향한 비접촉 씰을 혼합하여 사용합니다. 이를 통해 저희 베어링은 비접촉 베어링과 접촉 베어링의 장점을 모두 갖추고 있어 고성능과 내구성을 모두 갖추고 있습니다.
베어링 마찰
베어링의 구름 저항에 대해 이해해야 할 가장 중요한 사항 중 하나는 볼 자체가 매우 작은 역할을 한다는 것입니다. 실제로 베어링 씰이 마찰 손실의 약 60%를 차지하며, 가장 큰 손실을 유발합니다. 그리스가 약 30%를 차지합니다. 마지막으로, 케이지 마찰, 볼 변형, 그리고 궤도 변형이 나머지 10%를 차지합니다. 이 수치는 근사치이며, 베어링 자체에 따라 약간의 차이가 있습니다. 볼 변형은 전체 마찰 손실의 약 3%를 차지하지만, 실제로 세라믹 베어링과 스틸 베어링의 차이는 약 3%로, 다른 모든 조건이 동일하다면 약 0.3%의 절감 효과를 가져옵니다.
그러나 단점이 있는데, 사실상 대부분의 세라믹 베어링은 스냅인 케이지를 가지고 있는데, 이는 일반적으로 프레스 금속 케이지보다 마찰을 더 많이 발생시켜 효율성을 떨어뜨립니다.
성능 면에서 강철과 세라믹 베어링은 전반적으로 비슷한 구름 저항을 가지고 있으며, 세라믹은 다른 모든 조건이 동일하다면 전반적으로 아주 약간 더 뛰어납니다.
베어링 수명과 시간 경과에 따른 마찰 변화
베어링에서 가장 간과되는 부분 중 하나는 마모 속도입니다. 세라믹 볼은 스틸 레이스보다 훨씬 단단하지만, 부드러운 스틸 레이스에 훨씬 더 쉽게 마모될 수 있습니다. 이로 인해 시간이 지남에 따라 구름 저항이 점진적으로 증가합니다.
사실, 하이브리드 세라믹 베어링 중 일부는 구름 저항이 좋고, 일부는 그렇지 않습니다. 그 차이는 주로 볼 자체보다는 씰, 그리스, 그리고 어느 정도 케이지 마찰에 기인하기 때문입니다. 비접촉식 스틸 베어링과 일부 세라믹 베어링은 출시 직후부터 구름 저항에서 최고의 자리를 차지하지만, 시간이 지나면서 고품질 스틸 베어링에 밀려나게 됩니다.
베어링 수명 연장
Particle에서는 베어링 선택뿐만 아니라 베어링이 오염되지 않도록 보호하는 데에도 큰 중점을 둡니다. 베어링을 외부 환경으로부터 보호하는 것은 베어링의 수명이 훨씬 길어지므로 매우 중요합니다.
저희는 허브 공급업체를 신중하게 선정했습니다. AR1 허브 쉘과 액슬은 각각 0.005mm와 0.003mm의 공차로 가공되어 시중에서 가장 정밀한 래칫 허브 중 하나입니다. 이를 통해 베어링에 가해지는 응력이 감소하여 구름 저항이 낮아지고 수명이 향상됩니다. 또한, 라비린스 실링과 이중 레이어 오염 방지막을 사용하여 이물질 유입 가능성을 크게 줄여 베어링과 래칫을 외부 환경으로부터 보호합니다.
휠 스핀 테스트가 부드러움을 평가하는 좋은 방법이 아닌 이유는 무엇입니까?
사람들이 손이나 자전거에서 바퀴를 돌려 허브의 부드러움을 판단하는 것은 흔한 일이지만, 이는 실제로 자전거를 탈 때 바퀴가 얼마나 잘 회전하는지를 반영하지는 않습니다.
첫째, 허브는 신체로부터 방사형 및 축 방향 하중과 코너링 힘을 받는데, 이는 베어링 성능과 마찰에 영향을 미칩니다.
둘째, 실제로는 바퀴의 운동량을 보는 것이지, 저항을 받는 것을 보는 것이 아닙니다. 무거운 림이나 타이어는 허브의 마찰력이 높더라도 더 오래 회전할 수 있습니다. 반면에 가벼운 바퀴는 허브가 매끈하더라도 빨리 멈출 수 있습니다.
셋째, 그리스가 적거나 그리스의 점성이 충분하지 않으면 허브는 잘 회전하지만 실제 상황에서는 빨리 마모됩니다.
동력계와 같은 적절한 테스트 장비가 없는 경우, 다양한 바퀴를 사용하여 약간 내리막길을 주행하면서 실제 테스트를 수행할 수 있습니다. 하지만 환경이 제어되지 않으므로 이러한 테스트는 다소 회의적으로 진행해야 합니다.
어떤 것을 선택해야 할까요?
스틸 베어링이든 세라믹 베어링이든 어떤 제품을 선택하든 후회하지 않으실 겁니다. 긴 수명과 낮은 구름 저항을 장기적으로 원하신다면 스틸 베어링을 추천합니다. 약간의 성능 향상을 원하고 베어링을 자주 교체해도 괜찮으시다면 세라믹 베어링이 적합합니다. 저희가 사용하는 S&S 베어링은 품질이 우수하며, AR1 허브와 함께 사용하시면 성능, 오염, 구름 저항에 대해 걱정하실 필요가 없습니다.