7月7日 ＜3D CAD＞チェーンホィールの TAパターンとルネルスパターンの比較

自転車の顔となるチェーンホィール（以下CW）には、いろいろなパターン（形状）がありますが、応力的な優劣？という疑問がありましたので、簡単に解析してみました。

モデル

今回は、TAパターン（以下TA）とルネルスパターン（以下RH）の比較です。

TA

RH

RHは実物を持っていないので、写真から寸法を取りました。板厚は解りませんので、とりあえずTAと同じで計算しました。

仕様＆解析条件

両方とも

48T　板厚3.5mm、ギヤ部板厚2.2mm

材質　アルミ7075（実際の材質が不明なので、7075と仮定）

拘束は、クランクとの固定ネジ部をピン拘束（半径方向＆軸方向）

中央部の穴は、同じ厚さの別部品を追加して解析しました（無しでは変形がかなり違います）

荷重は、3枚の連続する歯の円周方向に各200N

実際には、もう少し荷重分担がされているかもしれません。5枚くらい？

結果

降伏安全率

TA

RH

RH 30deg　（30°ずらして荷重してみました）

変位

TA

RH

RH 30deg

面のゆがみ

TA

RH

結果まとめ

数値ベースの比較です。

	単位	TA	RH ave	差
min安全率		1.828	1.818	0.5%
max変位	mm	0.1393	0.1412	-1.4%
板厚方向変位	mm	0.007271	0.005056	30.5%
質量（参考）	g	129.8	117.6	9.4%

全体的には大きな差はありません。

気になったのは、変位の大きさというよりも、歪み方です。

TAの変位は、円周方向で大きな差はなく、比較的丸い形を保ったまま変形していますが、RHは、半径方向の歪みの違いが大きく、円の形が崩れています。

板厚方向の歪みも大きいのではと、数値を取ってみましたが、予想に反し、TAの方が大きな値でした。

質量は、中央の穴を埋めた状態で、TA 129.8g、RH 117.6gと、RHの方が軽いので、実際にはRHは板厚を大きくして剛性を確保しているのではと思います。