2018年3月
        1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31
無料ブログはココログ

« 2017年9月 | トップページ | 2017年12月 »

2017年10月

2017年10月14日 (土)

ホイールバランスの効果、シミー現象対策

●ホイールバランスの効果
ホイールバランスが取れると、
「加速しやすい。
回転が落ちにくい。
スムースな乗り心地。
路面に吸い付くような走りが体感でき、
平均スピードが大幅にアップし、
コーナリングで安定感が増し、ハンドリングなどの操作性が向上する」そうです。

●実際に目視でわかるホイールバランスの効果
 自転車を調整台にセットして、ペダルを回して、時速60キロ超までもっていったら、手を離してホイールの惰力だけで回るようにします。
通常そのような状況では自転車は小刻みに震えます。
それが押さえられるようになります。
チェーンの動きが止まってからが惰力回転です。

未設定のホイールとホイールバランス設定された物と較べてみてください。
二枚の動画を同時に再生して見てください。

時速39キロ前後が一番ひどいようですね。
下はホイールバランス取った物

 まったくブレないのは感動ものです。
実際の走行では路面からの振動があるので、敏感な人でないとわかりにくいかもしれません。
 しかし、まれにフレームの振動数、ライダーの振動数がシンクロすると、この振動が増長されてしまうことがあるようです。
 
 今回は、そんな異常共振=シミー現象を解消するのが目的でした。
S様のロードはダウンヒルをハイスピードで下ると異常な振動が起こり、危険な状態になります。
 店長もキャンピング装備のサイドバッグを付けて下った時、その現象を体験しました。

恐ろしいシミー現象

 ↑この画像は、手放しした時だけシミー現象が起きてます。ハンドルを握っていれば起きていない軽度なものです。
 重度になってくると、ハンドルを握っていても自転車の制御ができなくなり、かなり危険な目に合います。

 ↑ライダーの視点動画と、伴走クルマからロードが振動してるのが見える動画です。
両方ともブレがすごいですよね。
BGM鳴るので注意。

 ↑異常共振を起こして今にもコケそうなロード。走っていられないです。
あるスピードに達すると起きるのです。

 ↑異常共振するとコントロール不能になります。かなり危険です。

 

↑クルマでもシミー現象が!(><)

 S様の場合、ハブにガタは無く、リムのフレはなく、ヘッドガタもブレーキガタも無い、整備はキチンとされている状況でしたし、
また、フレームの剛性が足りないとも思えないGIANT-TCRです。
(兄弟車でクッション性を設けたGIANT-Defyでは大丈夫でした。)
 ホイールを変えたりフォークを変えたりしたけれどもダメでした。
それが2枚目の動画にあるバランスを取ったホイールにしたとたんに、シミー現象が解消されました。
バランスの取れていないホイールの回転ブレとたまたまライダー&フレームの振動数がぴったり合ってしまって、増幅されてしまったのでしょう。

 そう考えていくと、スポークにやたら反射板つけたりしたくないし、サイコンのマグネット位置もおろそかにできませんね。


追加

 異常振動は回転体だけでなく、建造物にも深刻な影響を与えます。
これは恐ろしいですね!
BGM鳴るので注意。

ホイールバランス

 ホイールバランスとは、通常の車輪の振れ取りと混同してしまう方もいるでしょうが、重量バランスのことです。
クルマやオートバイでは通常に行なわれている、オモリを付加して重量の片寄りを補正することです。自転車では通常はホイールバランスは取られていません。
 回転ムラを無くして、スムースな車輪の回転をめざします。

 ホイールバランスの取り方
ホイールの一番重い箇所の反対側にオモリを付けてバランスをとります。
簡単には、逆さにした自転車フレームや振れ取り台でもある程度はチェックできます。
より精度を求めるならバランサーを使うのがモアベター。

Pa035947
 振れ取り台にセットするバランサーを作ってみました。
廃品のシマノのエクスターナルBBを使いました。
元の抵抗のあるベアリングを抜いて、代わりにベアリングを圧入。
左のカップのネジ付け根を良く見てください。ノコで2面の切り欠きを作っています。ここでフレ取り台にセット。
なおベアリングのグリスはクリーナーで流して、シリコンスプレーしてスルスルに動くようにしてあります。

Pa035949
 ホイール・フレ取り台にバランサーをセットして、ハブ軸を置きます。
写真例のGOKISOハブは超低抵抗なのでそのままでもOKなのですがね。
ホイールはスルスルと回転して、重量バランスの一番重いトコが真下にきます。
この写真はホイールのみですが、色々なやり方があります。
Pa035950
 一番簡単には、タイヤやマグネットなど走る状態でやる方法。
手数は少ないですが、バランスを取るオモリの重量は最大になる可能性があります。
 タイヤの重量分布不均衡をオモリに代えて行なう方法は、プロセスが増えて手間は掛かりますが、オモリの重量を軽減できます。今回はこの方法でのホイールバランスの取り方を説明します。

1)
Pa045984 ホイールにはチューブとバルブナットを装着します。タイヤは付けません。
重い部分が真下にきます。そこをJとしましょう。鉛直がわかるようコードにウエイトを吊っています。
 チューブがないとJはもっと左の「AMBROSIO」ステッカーのあたり、リムの継ぎ目でした。バルブの反対側のちょうどリムの継ぎ目。ここには継ぎ目の入れ子が入ってるので重くなっています。
 チューブはゴムの厚みにムラがあるかバルブの影響か、装着するとバランスがズレたのです。
 ここのトイ面(真上)がオモリを付けるポイントPです。
Pa045983 一番上に来た「AMBROSIO」のRとOの間がオモリを付けるポイントPです。


2)
Pa045985
 オモリをPに貼り付け、バランスするまでオモリを増減させます。
この作業がなかなか手間取ります。
オモリは1円玉が1gです。1g単位で大丈夫かと思ったら、GOKISOハブは抵抗が無さ過ぎなので、小数点以下のオモリも必要になります。アルミニップルやそれを切断した物や、テープ厚盛りしたり、かなりシビアでした。GOKISO恐るべしです!!
小数点以下グラムには写真のようにテープ厚盛りが効果的。テープの重量も関係します。ガムテープなんかいいかもしれません。
 バランスが取れれば、ホイールはどこでも止まります。
 なおこの時点でのオモリはテスト用です。コレでは走りません。


3)
Pa045986
 オモリの計測。1.7gでバランスしました。
1円玉の上は切断したアルミニップル。
テープも含めたこれをPに貼ってあれば、ホイールはどこでも止まります。


4)
Pa045987  今度はタイヤの重量バランスを調べます。Pに1.7g貼ってバランスのとれたホイールにタイヤを装着します。
すると一番重い部分が真下に来ます。ここがタイヤのJです。タイヤにテープを貼ります。

5)
Pa045988  タイヤを付け直します。
タイヤをずらして、右のオモリを貼ってあるP位置にタイヤJ(左上)を移動させます。
Pa045989 PにタイヤJを一致させて、オモリを外します。タイヤの重量偏りをオモリにします。イコールな重さならいいですね。


6)
Pa045992 3度目のバランス取りです。
自由回転させると、重いとこが下にきます。
新たな重いポイントNJができました。
そのトイ面NPにまたバランスするようにオモリを貼っていきます。

Pa045990  NPにバランスするようにオモリを増減させます。どの位置に持っていっても回転しないように。


7)
Pa045991  オモリの計測。1.2gでバランスしました。
1.7-1.2=0.5
タイヤの重量ムラは0.5gでした。
これはテスト用オモリなので、
1.2gに本オモリを切ってNPに貼り付けます。うーん、鉛のオモリを1.2gちょうどにカットできるかな?


8)
Pa066062  貼り付けるオモリを作ります。
鉛のシートを1gと1.2gにカットします。
裏紙を剥がすと粘着になっているので貼るだけ。
ホイールバランスが取れると、
「路面に吸い付くような走りが体感でき、
平均スピードが大幅にアップし、
コーナーリング、ハンドリングなどの操作性が向上する」そうです。
1.2g切るというのがなかなか難しい。何回も失敗して、ようやく1.2g。
升目で切れば1g。


9)
Pa066065  オモリ貼り付け。
ちょうどスポークのとこはオモリを半分にして分けて貼りました。
これでホイールバランスは完璧!

-------------------------------------------
Pa056050  今度は後輪ですが、新たな問題が!!
後輪ではたまたまリムの継ぎ目が一番重くて、トイ面のバルブが一番軽いので、バルブナットでバランスがとれました。+2個なので2.2g。
ところが、なんかどうも変!(><)止まる場所が安定しないのです。この位置(7時30分)で安定したかと思うと、対称位置の4:30だと反時計回りにわずかに動いたり、また7:30に持ってくると、時計回りにわずかに動いたり(><)ワケわからなくなりました(><)
ひょっとしてと、止まっているこのバルブ位置を動かないようにして、フリーを少し回してみると、ホイールはわずかに右回転! フリーをもう少し回すとホイールは今度はわずかに左回転!なんとフリーの動きを拾って影響されていたのです! フリー内部にはツメやボールがありますから、それらの重量移動が反映されていたのです。GOKISOハブ恐るべし!
うーん、後輪はシビアにみていくと終わりがありません。
適当に切り上げます。
フリーボディを外して作業するのが究極かもしれませんね。

-------------------------------------
Pa056051  サイクルコンピュータのマグネット(もしくはリフレクタ)がある場合は。
 ホイールバランスのとれたホイールにマグネットを追加するとなると、また同重量のオモリを追加。すると計12.4g増えると言うことになります。
でもいい方法があります。

1)~4)のプロセスの後、
B5)
タイヤを付け直して、今度はホイールの最重量部にタイヤの最重量部を重ねます。
(ホイールの最軽量部ではありません!重いトコです!)

B6)
Pa056052  そのトイ面(最軽量部)にマグネットを装着します。その高さもセンサー位置と合わせておきます。
するとやはりここが最重量部に!一番下にきますね。


B7)
Pa056054  マグネットの反対側にオモリを付けてバランスをとります。


B8)
Pa056055  オモリの計測
今回オモリは1円玉一枚。1gですみました!ヨカッタ! これは計測オモリなので、実オモリをこの位置に貼ります。


B9)
Pa066063  貼り付けるオモリを作ります。
1.0gは簡単にできました。升目は正確です。ヨカッタ! 1発で当たるとプチ感動しますよ。


B9)
Pa056060  オモリを貼り付けて完成。
今回はたまたま、バルブとタイヤのネームが一致したトコが最軽量でそこにマグネットをつけました。
マグネットは視覚的にバルブの反対側にセットするのが良さそうだけど、今回ホイールバランスを取っていったら、その位置は最悪で、この位置がベストでした。
常識と思ってたことが文字通り180度変わりました。
マグネットの取付位置もおろそかにできませんね。
ホイールによっては別な位置になるかもしれません。
かなりシビアなので、パンク修理にパッチを貼ったら、ホイールバランスはそれだけで、狂ってくるでしょう。

ホイールバランスの効果のページも見てください。

« 2017年9月 | トップページ | 2017年12月 »