球面軸受(ハイムジョイント)の過大なガタを確認する方法

カチカチ音やゴツゴツ音を怪しいハイムジョイントに絞り込めたら（まだなら症状のトリアージガイドを参照）、次のステップは球面ベアリングに実際に過大なガタがあるか、どの程度なら過大なのかの確認です。基本工具でできる実地チェックです。手、てこ棒、そして数値が欲しければマイクロメータがあれば十分です。

始める前に:ジョイントの荷重を抜く

外部荷重によって隠されたガタは、手での確認では現れません。可能であれば、ロッドエンドを、リンケージから外して、ベアリング単体で試験するか、最低でも、ジョイントが通常の作動荷重を受けないように、車両を支えます。始める前に、ボールとハウジングから、グリースと汚れを拭き取ってください。ボールとレースの間の汚れの層は、実際には存在しない、ゆるみのように感じられることがあり、見たいと思う、フレッティングの摩耗粉を隠してしまいます。

手による確認

1. ラジアル方向(横方向)のガタ。片手で、外側のハウジングをしっかり持ちます。もう一方の手で、内側のボールを、ハウジングに対して、横方向に動かしてみます。ボールが回転するときに、スムーズなアーティキュレーションを感じるはずで、はっきりしたカチカチ音や、引っかかる前の自由な動きの瞬間は、あってはなりません。その、引っかかって外れる感覚が、過度なラジアル方向のガタの特徴です。
2. アキシアル方向(ボルトの軸方向)のガタ。取り付けボルトの軸に沿って、ボールを押したり引いたりします。予圧のない球面ベアリングでは、わずかなスムーズなアキシアルの滑りは正常で、アキシアルクリアランスの仕様は、設計上、通常、ラジアルクリアランスの仕様よりも大きくなります。ここで確認するのは、動きの突然の「段差」や、ガタンという音であり、まったく動かないことではありません。
3. バールでの試験。ジョイントを取り付けたまま、ハウジングと取り付けブラケットの間に、バールを差し込み、まずラジアル方向に、次にアキシアル方向に、てこの力をかけます。この試験で、ボールとハウジングの間に、目に見えるずれや、聞こえるガタンという音がある場合は、手による確認だけでは、見逃されるかもしれない摩耗を、示しています。
4. 実際にどちらの部品が摩耗しているかを特定する。過度のガタは、外から見ると似て感じられる、2つの異なる場所から生じることがあります。ベアリング自体が摩耗したか、ベアリングが収まっているハウジングのボアが、摩耗して、大きくなったかです。ベアリングを取り外した状態で、外側のリングを、ハウジングのボアの中で、手で揺すってみます。ベアリングがない状態で、感じられるゆるみがあれば、ベアリングではなく、ボア自体が、しまりばめを失っています。それとは別に、赤褐色のフレッティングの粉が、どこに出ているかを確認します。外側のリングの、ハウジングとの接触面にある、摩耗粉は、ボアの問題を示し、ベアリングの内部、ボールやインナーレースにある摩耗粉は、ベアリングの摩耗を示しています。両方が同時に存在することもあり、摩耗したボアは、研磨性の摩耗粉を生じ、それが、ベアリングに入り込み、ベアリングの摩耗も加速させるため、どちらか一方だと決めつけずに、両方を確認してください。
5. 数値が欲しい場合は、測定する。外側のリングの外径を、マイクロメーターで、ハウジングのボアを、ボアゲージで測定します。外側のリングの外径は、はめあい等級に指定された、しめしろの分だけ、ボアより大きくなければならず、ボアが、外径と同じか、それを超えている場合は、しまりばめは、すでに失われています。

どのくらいのガタが、実際に過度なのか

ここは、インターネットから、自信過剰な数字を、簡単に拾ってしまいがちな部分なので、実際に検証できることと、できないことを、示します。

実際の裏付けのある唯一の数字:ベアリングメーカーのMinebeaMitsumiは、MIL規格の試験方法を用いた、球面ベアリングと3ピースのロッドエンドの、技術資料を公表しています。2つの反対方向から、交互にかける24.5N(2.5kgf)の荷重で、最初の荷重のもとでダイヤルをゼロにし、2回目の荷重のもとで読み取ります。その方法による、標準のラジアル方向のガタの仕様は、最大0.051mmです。これは、定義された試験手順を伴う、実際の数字ですが、そのメーカーの製品ラインに固有のもので、異なるブランド、サイズ、精度クラスには、異なるクリアランスの仕様があります。別のメーカーの部品の合否のしきい値としてではなく、規模の感覚として使ってください。

仕様ではなく、一般的な指針であるもの:ラジアルクリアランスについて、およそ0.025〜0.075mm(0.001″〜0.003″)の範囲、アキシアルクリアランスについては、それよりやや大きい数字が、一般的な軸受工学の経験則として現れます。これらは、特定の製品や、独立して検証可能な情報源に結びついておらず、特定のハイムジョイントに当てはめる数字ではなく、精密な球面ベアリングで、何が正常かについての、桁の大きさの感覚として扱ってください。

自動車用・オフロード用を問わず、すべてのハイムジョイントに共通する単一のガタ限度は存在しません。該当部品についてはメーカー仕様を確認してください。入手できない場合、明確なカチカチ音や計測可能な遊びは、点検・交換の根拠になります。

1つの重要な注意点

一般的な軸受工学の文献が、ラジアルおよびアキシアル方向のガタについて述べていることの、ほとんどすべては、専用の治具を備えた、作業台の上の産業用ベアリングのために書かれたもので、まだ車両にボルトで固定されたままの、ロッドエンドを確認するためのものではありません。上記の手による確認は、その現実的な、車載の状況に合わせたものです。ジョイントを車両から外し、精密な測定工具を利用できる場合は、マイクロメーター/ボアゲージの方法のほうが、より確かな数値が得られます。

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Danny Ni エンジニアリング＆機械システムのライター

Danny Niは、SYZ Machineでエンジニアリングを専門とするテクニカルライターで、機械部品、リンケージシステム、実際の用途に即したエンジニアリングを得意としています。アフターマーケットの車両部品、産業用ジョイント、機械の原理を扱い、複雑なエンジニアリングの概念を、エンジニア、製作者、業界のバイヤーに役立つ実践的な知見へと落とし込んでいます。

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