7月16日 ＜鳥見散歩＞ コウノトリ＠渡良瀬遊水地

最近、盛んに報道されている渡良瀬遊水地のコウノトリを見てきました。




100m以上離れた堤防の上から観察します。


平日だというのに大砲の列。



休日はすごいのでしょうね。



巣では、1羽の親が2羽のヒナを世話していました。

しかし、ヒナというにはかなり大きく、大きさは親鳥とほとんど変わりません。




しばらく見ていたら、親鳥が飛び立ちました。




枝を咥えて戻って来ました。





2度目に戻って来た時には、藁のようなものを咥えていました。







もうすぐ巣立ちのようですが、まだ巣を補修するのですね。


初めて野生のコウノトリを見ました。

7月15日 ＜3D CAD＞チェーンホィール静荷重解析 サンプレSimplex追加検討（TA,RHとの比較）

チェーンホィールの静荷重解析を3D CADのFusion360で行ってきましたが、今回は根強い人気のサンプレのチェーンホィール（以下Simplex）を追加検討し、TAやルネスパターン（RH）と比較してみます。

今回の比較は、あくまでパターンの優劣を比較するため、板厚や材質は共通としました。

仕様＆解析条件

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）

中央部の穴やインナー取付のボルト穴は、同じ厚さの別部品を追加して解析しました（無しでは変形が違います）

荷重は、3枚の連続する歯の円周方向に各200N　（180degズラしたCaseも検討）

安全率

変位

板厚方向変位

結果まとめ

前回行ったTA,RHとの比較をしてみます。

	単位	TA	RH 3.5 ave	Simplex ave	差（TA vs Simp)
min安全率		1.828	1.818	1.663	-9.9%
max変位	mm	0.1393	0.1412	0.17395	19.9%
板厚方向変位	mm	0.05982	0.05807	0.0712	16.0%
質量（参考）	g	129.8	117.6	132.2	1.9%

サンプレは、応力も、変位も、質量も大きいという、パターンとしてはあまり優れた形状とは言えないようです。

サンプレは、歯の内側の2重形状が特徴ですが、内側のリングの変形が大きいですね。それによって、歯の部分があまり真円を崩さずにすんでいるようにも見えますが。

7月13日 ＜自転車＞山サイで気分転換@武蔵嵐山

大雨の被害が次々と報道されています。

大変な災害になりました。被災された方々には、心よりお見舞い申し上げます

最近の梅雨は、自分の「梅雨」のイメージとはかけ離れています。

梅雨の晴れ間、というか曇りで、涼しくなった今日、夕方まで雨は降らないとの予報でしたので、austintexasさんに教えていただいた武蔵嵐山のシングルトラックを走ってきました。

夏のシングルトラックは、大変です。　伸びた草と蜘蛛の巣に悩まされます。



今日のパートナーのバイクです。　フルサスにドロップハンドル、油圧ディスクにチューブレスタイヤ。

本人曰く、究極の乗り心地のオールテレインバイクなのだとか。

 

今日走ったコースでは、実は分岐をミスし、2度も行き止まりに当たってしまいました。ルートファインディングに結構苦労しました。



行き止まりから、ちょっと戻って休憩中です。



かなり戻って、ミスした分岐を発見。




その後は、快適なシングルトラックを走って、ちょっと早いですが、午前中で終了。



久しぶりの山サイで気分転換が出来ました。

でも、やはり山の中を走るのは、寒い時期の方が・・・

7月9日 ＜3D CAD＞ チェーンホィール静荷重解析 ルネルスパターン板厚4.4mm追加検討

先日Upしたチェーンホィール(以下CW)の静荷重解析では、TAパターン(以下TA)とルネルスパターン(以下RH3.5)を同じ板厚で比較いたしましたが、WSDさんからRHの実際の板厚を教えていただきましたので、その板厚4.4ｍｍ(以下RH4.4)で検討比較してみます。

モデルRH4.4

なお、断面形状は、RH3.5はTAと同様に、片面にのみ段差がある形状としましたが、RH4.4については、裏表で対称の形状としました。

材質は、実際にはもっと低強度のものと思われますが、とりあえず、TA、RH3.5と同様にアルミ7075で計算しました。

結果

安全率

30deg

変位

30deg

結果まとめ

数値ベースの比較です

	単位	TA	RH 3.5 ave	RH 4.4 Ave	差（TA vs RH4.4)
min安全率		1.828	1.818	1.807	-1.2%
max変位	mm	0.1393	0.1412	0.10865	-28.2%
板厚方向変位	mm	0.007271	0.005056	0
質量（参考）	g	129.8	117.6	144.9	10.4%

RH3.5とRH4.4では、歪み自体はかなり小さくなりますが、歪み方は同じで、真円が崩れる歪み方です。

最大変位自体は、TAより28.2％少なくなります。

RH4.4は、表裏で対称な形状としましたので板厚方向の変位は0です。ただし、実際の駆動では、チェーンがCWに対して真っ直ぐに掛かるわけではありませんので、横方向の荷重も発生します。

p.s.

今回の解析は、面取りを0で計算しました。実際のRHにはかなり大きなフィレットが付いています。どの位軽量化になっているのか、ちょっと調べてみました。

ギヤ単体(フィレット無）　　　  ・・・・125.5ｇ　

ギヤ単体(裏表フィレットR1.5)　・・・・122.6g

3g弱の軽量化でした。

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。

7月5日 ＜キャンピングカー＞TPMS 右前の表示が変化しない

キャンピングカーにつけているTPMS（タイヤ空気圧モニター）の表示が何か変です。

右前タイヤの表示が変わりません。いつからなのか定かではありませんが、たぶん1か月以上前から34℃ 6.5Barのままです。冷えれば、温度は下がりますし、圧も下がるはずなのですが、そのままです。



原因は何なのか？　タイヤについているセンサーを外し、左前に付けてみると、



やはり、表示が変わりません。

本体は、センサーからの信号が無いと最後のデータを表示続けるようです。

右前のセンサーからデータが送られていない？？？

電池が無くなっているのであれば、事前に電池交換の表示が出るはず（と勝手に思い込み）・・

そうなると、センサーがダメになったのか？　

もう寿命か・・・しょうがない当面は3輪の表示で行くか・・・・

などと色々と考えていましたが、とりあえず分解してみることにしました。



取説を見てみましたが、取説と実物の構造が違います。困った！！！！



何とか一番上（下？）にあるキャップのようなものを外しました。これは取説にありません。　（そうか、これは緩み止めか、不具合対策だな・・・）

そうすると、六角部が現れ、ここからはほぼ取説通り。六角部は13ｍｍでしたので、付属のスパナで回せます。

何故かもの凄く固くて、大丈夫なのかと思いながら外すと・・・



防水のためのOリングを引きちぎりながら、外れました。

センサーの故障は解らないな・・・などと考えながら、念のため電池(1623)を購入して交換してみると、

ピーピーとアラームが鳴り、0.0Barの表示になりました。



良かった。センサーの故障ではなく電池の消耗でした。　最初からテスターで測
っていれば、モヤモヤせずに済んだのに・・・

でも、これからが大変です。切れてしまったOリングを入手しなければなりません。

サイズを計ってみると内径19ｍｍで太さ1.0でした。

近くのホームセンターに行ってみましたが、適合するサイズはありません。

とくに太さは問題で、1.5ｍｍより細いサイズがありません。

とりあえず内径の近いサイズを購入してみました。



が、やはり太さ1.5mmでは入りません。いくら押し込もうとしても無理です。

少し小さいサイズで、引き伸ばしながら装着すれば線径も少し細くなるかも・・・

と、さらに2サイズ小さいものを購入してきました。



Oリングにもケースにも、シリコングリスをたっぷり塗って、



何度も何度もトライして、諦めかけた時、何とか押し込むことに成功。



無事に装着できました。



ほっと胸を撫で下ろしました。めでたしめでたし。


＜注意＞

バルブキャップ型のTPMSを装着している方、これから装着しようとしている方に注意事項です。自分の備忘録も兼ねて。

(1) 電池交換などでセンサー分解するときは、シリコンオイルをたっぷりかけて、Oリングを引きちぎらないように。

(2) バルブコアを回すドライバー（通称ムシ回し）は必須です。



バルブキャップ型のセンサーを緩める時、それに接触しているバルブコアも緩める方向に回すので、センサーが外れた時にシューシューとエア漏れが止まらないことがあります。

今まで、2度ほどあり、大変慌てました。

シューシュー漏れ続けているので、このまま動けなくなってしまう・・と焦りました。

急いでセンサーを付け直すしか方法がありません。

タイヤ交換が出来なくなります。

このような事態を避けるために、このムシ回しを車に積んでおくべきだと思います。

以上



p.s.

あれっ、本体の表示の写真を見直してみると、左後の表示が29℃ 6.5Barで全部同じですね。　左後も電池交換が必要のようです。　

この際、4輪すべて交換しておきますか。




7月7日　追記

後左も電池交換をしました。　古い電池の電圧を測ってみたのですが3.0Vありました。

電池ではないのか？　しかし、電池交換をして、しばらくしたら0.0Barでアラームがなりましたので、回復はしたようです。

交換時には、シリコンスプレーを噴霧したのですが、それでもOリングはちぎれました。

残念。　もうOリングの在庫はないので、また買ってこないと後の2輪は電池交換できません。

7月3日 ＜3D CAD＞正面衝突でフレームはどうなるのか？

最近3D CAD、 Fusion360での応力解析にはまっています。

なかなか面白い。

40年ほど前にちょっとだけ齧ったことのあるFEM解析が、こんなに簡単に出来るなんて・・・という感じです。

机上の解析が一般的になった現在では、ほんのお遊びのような解析なんでしょうけどね。



今回は、正面衝突時に発生するフレームの応力を解析してみました。

(1) 最初に、適当に作ったダブルバテッド管のモデルで解析してみたのですが、実際のパイプとは違い板厚がいきなり1.0から0.5に変化するので、その部分に応力集中してしまったので、没。

(2) 次に板厚1.0のプレーン管で解析したら、ヘッドチューブとトップチューブ、ダウンチューブの接合部にフィレットを付けていなかったので、そこに応力集中してしまい、没。

(3) 3ケース目として計算したのが、以下に紹介する、板厚1.0のプレーン管でヘッドチューブとトップ、ダウンチューブの接合部にR3のフィレットを付けたモデルです。


＜拘束条件＞

2分割モデルのため、切断面は切断面方向に変位しない。（X軸固定）
シートチューブの後側のエッジを固定。（X,Y,Z軸固定）←どこを固定したら実際に近いのか良く解らないので、とりあえず質量の重い人間の一番近くにあるシートチューブ後端のエッジを固定してみました。

＜荷重条件＞
前ハブに前方（Y軸）から3000Nの負荷

＜材料＞
Fusion360に用意されていた鋼 AISI 4130 259QTを使用
降伏点応力 778 MPa

結果

負荷を0～1500N（全体で3000N）に変化させた時のアニメーションです。

ヘッド周辺のアップです。

まとめ

降伏安全率の変化

Step	負荷	降伏安全率
1	300	4.391
2	600	2.195
3	900	1.464
4	1200	1.098
5	1500	0.8782
6	1800	0.7318
7	2100	0.6273
8	2400	0.5489
9	2700	0.4879
10	3000	0.4391

この結果を見ると、1500Nでダウンチューブ先端の下側に降伏点以上の応力が発生し、

さらに、1800N時には、ダウンチューブに加え、フォークの前後にも降伏点以上の応力が発生しています。

入力3000Nの時には、ダウンチューブやトップチューブの前端上下、それにフォークにも降伏点応力以上の応力が発生しています。

実際に正面衝突をした自転車のフレームをみると、フォークが後ろに折れ曲がり、トップチューブとダウンチューブに皺が入って変形するという破壊様相ですので、この解析結果と合っていると思います。


その時の負荷は1800N、つまり、自転車を縦にし、61.2kgの体重の人が3人前輪にぶら下がった状態です。　実際の材料の降伏点応力が778MPaの場合です。

なかなか興味深い結果です。