ロッドエンドのボールが接触する相手は、根本的に異なる3つのインターフェースがあります。PTFEライナー（関連記事で詳解）、成形ナイロンのレース面、そしてグリスを使ったメタル対メタルです。ナイロンとメタル対メタルが最も混同されやすいのは、どちらも接着ライナーではなく「ソリッド」なインターフェースだからです。しかし両者は、負荷対メンテナンスというトレードオフの正反対に位置します。強い衝撃や極端な温度に耐える必要があれば、適切な潤滑付きのメタル対メタルが勝ちます。粉塵の多い手の届きにくい場所で、軽〜中負荷・メンテナンスフリーで動かす必要があれば、ナイロンが勝ちます。それ以外はすべて、この核となるトレードオフの詳細にすぎません。
直接比較
| 項目 | ナイロンレース | メタル・オン・メタル |
|---|---|---|
| 潤滑の要件 | なし。自己潤滑で、グリースを追加すると、一部の配合を、損なうことがある | 必須。グリースまたはオイルを、グリースニップルから給油する |
| 負荷容量 | 低速〜中速 | 高〜極めて高い |
| 衝撃/打撃への耐性 | 中程度。強い衝撃で変形することがある | 優れている |
| 異物への耐性 | 高い。砂粒を引き寄せる、粘着性のあるグリース面がない | しっかりと密閉されていない限り低い。閉じ込められた砂粒とグリースが、研磨性のペーストを形成する |
| 騒音/振動 | 静かで、減衰が良い | 摩耗したり、潤滑が不足したりすると、ガタつき音が出やすい |
| 初期のはめあい | きつく、出荷時の、遊びはほぼゼロ(ボールの周りに成形) | グリース膜を可能にするために、標準的なクリアランスが必要 |
| 使用温度 | およそ-22°F〜+250°F(-30°C〜+120°C) | 大幅に高い。合金とグリースによって、400°F以上 |
| 代表的な用途 | ギアシフトのリンケージ、軽量なスウェイバーのリンク、スロットルの操作系 | 頑丈なオフロード用サスペンションリンク、油圧シリンダーのエンド、構造用のリンケージ |
「グリース不要」というトレードオフが、両刃である理由
ナイロンレースの最大の実用上の利点は摩擦ではなく、グリスの表面がないことです。粉塵、泥、砂が付着する面がないのです。メタル対メタルジョイントでは逆のことが起こります。グリスはジョイントが機能するために必要ですが、そのグリスこそが、シールを突破した汚染物質を研磨ペーストに変えるものです。PTFEライナー付きジョイントもグリスを塗らずドライで使われるのは同じメカニズムによるものです。潤滑剤中の汚染は、このカテゴリーのドライランではない軸受インターフェース全般で繰り返される故障パターンです。
裏を返せば、メタル・オン・メタルが、連続的な潤滑膜に依存していることが、はるかに高い荷重の上限を、与えてもいます。ナイロンは、持続的な高荷重や衝撃で変形し、重く、反転する衝撃荷重を担う、ハイムジョイントやロッドエンド(構造用のサスペンションリンク、油圧シリンダーのロッドエンド)には、局所的に変形して、遊びを生じさせうる、ポリマーのレースではなく、金属に対して回る、硬化した金属の剛性が必要です。
ほとんどの比較が省略している、工学上の詳細:PV値
ナイロンレースすべてに適用できる汎用のPV限界値はありません。許容値はポリマーの正確な配合、負荷、摺動速度、潤滑、温度、ハウジングによって決まります。限界値を想定せず、ベアリングまたは材料サプライヤーのデータシートを使用してください。
周囲の構造を通じた、熱の放散も重要で、スチール製のハウジングは、プラスチック製のハウジングよりも、はるかに速く、摩擦熱を、ベアリングから逃がすため、同じPV値でも、ジョイントの周囲に何があるかによって、摩耗の結果が、大きく異なることがあります。
相手面は、レース材と同じくらい重要
これは両インターフェースに当てはまりますが、ナイロンでは特に見落とされがちです。より硬く滑らかな相手軸やボール—硬質クロムめっきされた表面など—は、ポリマーレース面に対して最も低い摩耗率をもたらします。ただし留意点があります。過度に滑らかな相手面は、低速滑走時にスティックスリップ（滑らかな滑りではなく、くっついて離れるを繰り返す不規則な動き）を引き起こすことがあります。「より硬くより滑らかな方が常に良い」が当てはまらない例で、ポリマー界面の表面仕上げは最大化すべき変数ではなく、目標とする範囲があります。
摩耗と故障の兆候の読み方
ナイロンレースがどう故障するかは、なぜ故障したかを教えてくれ、これは、スケジュールに従って、部品を交換するだけでなく、摩耗したリンケージを診断する人にとって、役立ちます。
- 細かい粉状の破片。2つの面が、徐々にこすれ合うことによる、正常で、予想される摩耗です。それ自体は、警告のサインではありません。
- 大きな塊や破片。過負荷、衝撃、用途に不適切な材料による、脆性の機械的故障で、徐々に進む摩耗ではありません。
- 白い応力線、または目に見える変形。レースが、弾性限界を超えて、ひずんでおり、まだ破損していなくても、この用途に対して、荷重容量の余裕が、薄すぎることへの警告です。
- 溶けた、または、塗り広げられたような材料。過度の摩擦熱で、通常、PV限界を超えたか、ハウジングを通した熱の放散が不十分なことが原因です。
- 片側に集中した損傷。ミスアライメントや、縁への荷重で、レースが、その面全体で、均等に荷重を支えていません。
どちらをいつ選ぶか
ナイロンレースを選ぶのは、ジョイントが、手の届きにくい、またはめったに整備されない場所にあり、環境が埃っぽいか、湿っており、荷重が衝撃の強いものではなく、軽〜中程度で一定で、静かな動作が重要な場合(ギアシフトのリンケージ、軽量なスウェイバーのエンドリンク、スロットルのリンケージ)です。
メタル・オン・メタルを選ぶのは、用途が、高い静荷重、衝撃荷重、または、反転する高周波の荷重を受け、使用温度が、ナイロンの実用範囲を超え、あるいは、荷重下でのたわみが許容できない、構造用のリンクである場合(頑丈なサスペンションリンク、油圧シリンダーのロッドエンド)です。
そして、精度が求められる用途で、ほぼメンテナンスフリーで可能な限り低い摩擦が必要なら—ナイロンの「中負荷・低メンテナンス」という中間地点ではなく—それはPTFEライナーの出番です。その比較についてはPTFE自己潤滑の仕組みをご覧ください。
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