6月16日 ＜自転車＞カンチブレーキの最適設定（力学的考察）

カンチブレーキの最適設定（力学的考察）なんて、たいそうなタイトルにしてしまいましたが、カンチブレーキ（特にマファッククリテ）を使っていると、誰もがもう少し効きを良くしたいと考えるのではと思います。

その時に、ちょっと考えたのが、アーチワイヤーの最適な長さは？です。

今回は、力学的に考察して、もう少し効きを良くする方法を検討してみます。



定性的に考えると、

• アーチワイヤーは短かく、チドリ部のアーチワイヤーの角度が大きいほどアーチワイヤーの張力が大きくなる（下記のF1が大きくなる）
• アーチワイヤーとブレーキ本体のアームの角度は、出来るだけ90°に近くする（下図のθ2が0に近く）

となりますが、実際にはどうなるか、自分のブレーキレイアウトで検討してみます。

尚、今回の検証は、あくまで自分のフレーム諸元での検討ですので、一般論ではありません。ご注意ください。




これが、ブレーキが効いている状態を模した図です。




ブレーキレバーを引いた時にブレーキワイヤーに発生する力をF0とすると、

アーチワイヤーの片方に発生する張力F1は
F1=1/2*F0*1/cosθ1

ブレーキ本体を回転させる力Ｆ2（F1の分力）
F2=F1*cosθ2

ブレーキシューをリムに押し付ける力F3
F3=F2*L2/L3

つまり
F3=F0/2*(cosθ2/cosθ1)*(L2/L3)


我家のランドナーの場合、マファッククリテの大アームがほぼ水平の時にブレーキシューがリムに当たりますので、θ1=θ2となり、
F3=F0/2*(L2/L3)=F0/2*(37/28.5)＝0.649*F0

このレイアウトでは、アーチワイヤーの長さを変更しても常にθ1=θ2ですので、アーチワイヤーの長さはブレーキ力に影響しません。


＜間違いがありましたので修正しました＞

＜対策1＞L3を小さくする（薄いシューを使う）

F3を大きくするためには、色々な方法があると思いますが、マファッククリテをそのまま使うことを前提に考えると、薄いシューを使うという方法が考えられます。L3を小さくすると同時にθ2を小さく出来ます。


摩耗したシューを想定（チドリの位置は同じ）すると



F3=F0/2*(cosθ2/cosθ1)*(L2/L3)=F0/2*(cos16.7°/cos31.7°)*(37/22.414)
   ≒0.929*F0

0.929/0.649、43.1％ほどブレーキ力が向上します。

結構効果がありますね。

＜対策2＞θ1を大きくする（アーチワイヤーを短く）

さらに、アーチワイヤーを短くするとθ1が大きくなり、ブレーキ力の向上が見込めますが、同時にθ2が大きくなりますので、総合的にどうなるか検証してみます。

F3=F0/2*(cosθ2/cosθ1)*(L2/L3)=F0/2*(cos21.6°/cos36.6°)*(37/22.414)
   ＝0.956*F0

0.956/0.929=1.029　約3％ほど改善しました。

＜結論＞

自分のTOEIランドナーの場合、少しブレーキ台座の位置が低く、間隔が狭いようです。もう少し高い位置にあれば、かなりブレーキ力は向上するでしょう。

リム幅が広いのかな？オーダー時にスーチャンの650Bと指定したはずなのですが・・・


今のフレーム、ブレーキを使う前提での対策は、L3の縮小化を狙って

• 薄いシューを使う、または出来るだけ押し込んでセットする。
• シューを出来るだけ低い位置にセットする（下向きに付け、リムの内周ギリギリを狙う）

ですかね。

アーチワイヤーの短縮（アーチ角度の拡大）は、レイアウトによっては少し効果があるようです。変更してみる価値はありそうです。　少しスッキリしました。

P.S.
フレームをオーダーする場合には、ブレーキ台座を高く、間隔を広めにセットしてもらうと、かなりブレーキ力は向上しそうです。



間違いがあれば、ご指摘ください。(笑)

6月13日 ＜3D CAD＞ フレームの静荷重解析は前途多難？

雨ですね。あーーもう梅雨か。何となく虚しい。



静荷重解析に取り掛かりました。


まずは、モデルの簡略化。

エンドを廃止し、巻きステーを集合ステーに、フォーククラウンも簡単な形状にしました。　固定用の車軸も追加しました。




スケルトンから板厚まですべての寸法を変数化し、この表の数値を変えるだけで、様々な形状、剛性のフレームの比較が出来るようにしてみました。



ストレートフォークも比較できます。



で、早速解析を始めます。

材質（降伏応力）を指定し、拘束条件（車軸を固定）、荷重条件（BBに垂直荷重）をセット。

さて次はメッシュ分割。



ガーーン。　エラーです。

やはり薄物は難しいのか？

勉強し直し、というか、何も勉強せずいきなり勘で始めたのが間違いでしたね。

6月12日 ＜3D CAD＞ TOEIランドナーフレーム完成？

Fusion360という3D CADのソフトを使って作っていたTOEIランドナーのスタンダードフレームが完成しました。




苦労しましたが、フォークが完成。






フォーククラウンは、ちょっと形状が違いますが、妥協。



フォークレッグも結構苦労しました。クラウンの下で少し曲がっているのが解ると思います。

楕円から真円へ変化しつつ、先溜めカーブを作るのは、ロフトという機能を使えばそれほど大変ではありません。




一番時間がかかったのが、ブレーキ台座。



この位置にセットするだけで、補助面を4つ使っています。




フレーム本体とアッセンブルして一応完成。





あれっ？　ヘッドセットの下側が入るスペースがありません。どこかで10mm違ってしまったようです。

ふーーっ。　修正も必要なのですが、今度は静的荷重の応力解析をやってみたい。

6月8日 ＜家庭菜園＞夏野菜の植付け完了

我家の家庭菜園は夏野菜の定植が終わり、一段落といったところです。


決して広い庭ではありませんが、今年は花壇と芝生を削り、昨年の倍くらいの面積にしました。　自給自足は無理ですが・・・



自粛中は、じっと家で家庭菜園を楽しむ？人が多かったようです。我家を含め。


我家では、今年は、ミニトマト2本、中玉トマト2本、ピーマン2本、ナス2本、パプリカ2本、シシトウ1本、オクラ9x2本、ゴーヤ5本、大豆（枝豆）20本位、それに夏野菜ではありませんがネギが一列+ネギ坊主を植えたのがあります。それから、ほとんど野生のようなシソとニラ。






トマトはスナップエンドウが終わるのを待って植えたので、ちょっと遅くなったのですが、今では胸の高さ位まで成長し、花が咲いて実が出来始めています。



ナスも実が大きくなっています。収穫までもうすぐ。



パプリカです。ピーマンも同じような感じです。




ゴーヤは本葉6-7枚になったので、摘芯しました。

大豆も摘芯。



ナメクジとの戦いが一段落し、皆、順調に育っています。




さて、この花は何だか解りますか？









正解は、サニーレタスです。

サニーレタスが植えられていた所に別の物を植える必要がありましたが、まだ食べられたので、全部倒すの惜しく、3本だけ鉢に上げておいたら、こんなにかわいい花が咲きました。



「野菜栽培は虫との戦いだ」と、誰かが言っていました。　順調に育つことを願っています。

6月9日 ＜キャンピングカー＞マルチルームのドアロック破損3回目

キャンピングカーのマルチルームのドアロックが破損しました。

2016年6月、2017年5月にも破損しており、今回が3度目です。



今回は、もう少しで車旅に出発できそうな状況になってきたので、内外装の掃除と夏仕様への模様替えをしていました。

その最中、冬の大きな寝袋をマルチルームに押し込み、ちょっと押し気味にドアを閉めてロックしたのが原因でした。


でも大した力で押し込んだわけではありません。　

どう考えても、材質の強度が足らないと思います。



フェイルセーフ設計なのかも？？

ドアの取手が壊れて中に閉じ込められた時に、ドアをけ破って脱出できるように、わざと弱く作ってあるのかもしれません。


我家の場合は、マルチルームは完全に物入で、中に閉じ込められることはないので、強化してしまいます。



アルミのアングル12*12mm、板厚0.8を加工します。予備も含め5個作りました。



ロックされる面（ねじ止めする面では無い方）は、高さを10mmに削り、ゴム（ブチル？）の両面テープを3枚、内側に重ね張りし、その上からアルミテープを貼りました。

ロックした時のガタつき防止と、剥がれ防止です。




中央部は、それでも少しガタがありましたので、ドアの当たり面にも厚みのある両面テープを貼りました。



これで、半永久的に使えるかな・・・・



今回は、以前に購入したディスクサンダーで切断、切削しましたが、金鋸や棒やすりに比べて何倍かのスピードで出来ました。　改めて電動工具の威力を感じました。

6月4日 自粛中に新緑から深緑に ＠小川町サイクリング

久しぶりに小川町方面を走ってきました。

今までは自粛中ということで、近所を少し走るだけでした。距離も50km以下。

坂も登っていないので、ずいぶん体力が落ちてしまったと思います。

緊急事態宣言も解除されましたので、少しだけ距離を伸ばしてみました。





自分の体力が解りやすい、「自走サンツアーミーティング」を走ってみます。


くらかけ清流の里は、折角台風の傷跡が癒えたのに、残念ながらオープンしていません。5月の連休も閉鎖だったのでしょうね。　






学校橋河原もまだ閉鎖中でした。



草刈りをしていた方に伺うと、オープンは7月22日らしいです(修正：ここも6月20日らしいです)。　武蔵嵐山のBBQ場は6月20日のオープンとのことでした。


桜の時以来の都幾川。



いつのまにか、新緑から深緑になっていました。



小川町からいつものサンツアーミーティングのコースをたどります。

帝松の裏の橋は長らく通行止めだったのですが、無事に工事が終了し通行可能になっていました。



この後、栗山への急坂を登っていきますが、途中で太ももの裏に違和感を感じ、今日はここでUターン。。

いやー、体力が落ちていますね。　徐々に回復していきたいと思います。



色々な所が、台風の傷跡を回復しています。　　コロナも早く終息し、元の生活に戻ってほしいものです。


今日の走行87km。疲れました。

6月3日 フレーム完成

Fusion360(3D CAD)で作っていたランドナーフレームがやっと完成しました。





予想以上に時間がかかりました。　とにかく、小物が面倒でした。



出来る限り忠実に再現しようとしましたが、100％同じには出来ません。

基本的には、以下のステップです。

1. 小物を別ファイルで作る（取り付ける基準点を作成しておく）
2. フレーム本体の取付面（パイプ表面に接する面で取付角度に合わせた面）を構成
3. その面にスケッチ（作図、位置決め用の基準を作成）
4. 小物をインポート
5. アッセンブル位置決め（小物の基準点とフレームの基準点を合わせ）
6. 小物の角度を調整する

とにかく慣れないので、何度もやり直しをしながらやっとの思いでここまできました。



ポンプペグとシフトレバー台座





シート部のアウター受けとアウタートンネルの蓋（30°振ったけど45°だったかな？）





ブレーキ台座、ダイナモ取り付けボス、マッドガード取付用隠しネジ





エンド金具、ゴム帯用BRKT、ブレーキアウターカップ



エンド金具のシートステー取り付け部は、3次元的に曲げて捩っています。



本当に位置決めが大変でした。実際はどのような治具で小物を取り付けているのでしょう？　すごく気になります。




次はフォークです。　ふー。