超元祖ヨシヲ公式ブログ改β 〜マラビンタの夜明け〜

TESTACH のシクロフレームで組んだロードバイクに乗ってます。メンテナンスとかサイクリング日記とか。
PICマイコンを使った電子工作ネタ、電動ラジコンヘリ、Windowsアプリケーション開発とか気が向いたら何でも乗せる見境なしblog。旧ブログタイトルは ヨシヲたんの日記 。

2012年02月

CADを使ってスポーク長計算

※ 2014/11/30 追記: ブラウザ上で図面を引いてスポーク長を計算できる計算機を作りました。こちらから。

今回中華カーボンを組むにあたって、CADでスポーク長計算をしたところうまくいきまくりだったのでご紹介。
元々なんでこんなことしようかと思ったかというと、たまたま手に入ったNOVATECハブのフランジ穴配置が特殊だったからですね。

一般的でないハブのフランジ穴配置やリムの穴配置でも、線さえ引けば計算できるし、
組みあがりのイメージ画像も同時に出来るから割といいんでないかと思いまして紹介します。

まず使うCADソフト。
フリーのを探したらJw_cadがメジャーっぽかったのでこれを使用してます。
のでJw_cadの画面で説明していきます。

■ ハブの採寸

まずハブの寸法とかを測ります。
といっても必要なのは
・フランジ穴のPCD(Pitch Circle Diameter: 穴の並んでいる円の直径)
・ハブの中心からフランジまでの距離
・フランジ穴の角度間隔
だけです!
が、これが直接仕様書に書かれていない場合もあるので、そういう場合は実測したり計算したりして求めてください。

たまたま以前書いた図面があるのでFH-5700で説明しましょう。

fh5700-1

「ハブの中心からフランジまでの距離」は、上の図で言う 37.35 と 20.55 の二つです。
リアハブはフリー部分の分だけ寄るので均等ではなくなります。
フロントハブでは同じになります。(多分)
またこの寸法はシマノのサイトに載ってます。

fh5700-2


「フランジ穴のPCD」と「フランジ穴の角度間隔」が上図です。
PCDは直径なので上図で言うと45mmになります。
角度間隔については、普通のハブであれば360÷穴の数で求められます。
上図では片側のフランジ穴しか書いていませんが、反対側のフランジにも穴が開いており、角度は半分(11度15分)ずれています。

■ リムの採寸

リムに関してはERD(有効リム径)と穴の角度間隔だけでOKです。
穴の角度については、変則的な配置になってなければ360÷穴数で求められます。
ここでは OPEN PRO 32H を想定してERD602mmでやってみましょう。
ERDが分からない場合はリムの内径を実測して、リムの厚み×2を足して算出しても良いです。
ちなみにリムのERDはニップルが接触する面の直径らしいです。

■ 図面を引く

ここまではCADを使わない場合でも必要なことでしたが。
あとは、なんていうか、このデータを元に図面を引くだけなのです…。

レイヤーの分け方ですが、
・リムとハブの外形
・補助線
・スポーク
くらいに分けておくといい感じです。

まずはリムとハブを描きましょう。

適当に点を置いて中心点とします。この点を中心に…
ハブのPCDを直径とする補助線を引きます。(Jw_cadで入力するのは半径なので注意)
リムのERDを直径とする補助線を引きます。

これだけだと、見た面にホイールっぽくなくてつまらないので…
・半径2.5mmの円(クイックの穴)
・半径5mmの円(ハブシャフト)
・半径9.5mmの円(ロックナット)
・フランジ外径の円(FH-5700なら半径27mm)
・半径334mmの円(タイヤ外周)
・半径312mmの円(リム外周)
・半径312-リムハイトの円(リム内周)
なんかをお好みで書き足してください。(なくてももちろんおk)

こんなんなります。

openpro1

黒を外形レイヤ、水色を補助線レイヤに描いています。

次にスポークの補助線を描いていきます。
今回の例ではハブもリムも変則的な配置になっていない32Hの普通のハブとリムですから、360÷32=11.25度ごとにハブの中心から補助線を引けばOKです。
右と左が分かりやすくなるので、色を交互に変えるのがいいかも。

openpro2

こうなります。
変則的な穴配置のハブやリムの場合は工夫して引いてください。
またこの時点で、今引いた放射状の補助線とハブのPCDの円の交点がフランジ穴の中心になってますから、ここにフランジ穴を描いておいても良いです。

あとはスポークを描くだけです。

■ スポークの組み方

今回私も間違ったのですが…組み方。

日本式呼称外国式呼称
ラジアル組ラジアル組(0クロス)
2本取り1クロス
4本取り2クロス
6本取り3クロス

2本取りは普通やらないようですが一応。
よく見る説明は、6本取りは6本隣のスポーク同士が交差するんだよ!というやつ。
しかし交差した先はどこの穴に入るのか、というのはあんまりしっかり書かれてなかったり。
これは、隣同士のリムの穴に入るのが正解です。隣同士と言っても実際すぐ隣の穴は逆のフランジから来たスポークが入るところなので二つ隣ですけど。

↓ ラジアル組
openpro-radial

↓ 1クロス、2本取り
openpro-1cross

1箇所で交差していて、ハブ側では2個離れた穴から出たスポークが交差してるってことです。

↓ 3クロス、6本取り
openpro-3cross

ハブ側では6個離れた穴から出たスポークが交差して、リムの隣同士の穴に入ります。
これを全周に渡って組むと…

openpro-3cross2

1本のスポークはほかのスポーク3本と交差するので3クロスと呼ばれます。

というわけで、フリー側6本取り、反フリー側ラジアルでスポークを描いて行くと、こんな感じに。

openpro3

ラジアルのスポークを1本おきに間引くとG3もどきになりますね。

■ 実際のスポーク長の算出

あとは「線長」ボタンを押してスポークの線をクリックすればスポーク長が…
と言いたいところですが、これは平面図なので実際のスポーク長より短いです。

別の方向から見た図ではこうなります。

openpro4
左端のコの字はリムだと思ってw

今までの図で描いたスポークは、この図で言う青い線の部分です。
実際のスポーク長は、この図で言う赤い線の部分です。
緑色の線の部分は、最初にハブの採寸で測った「ハブの中心からフランジまでの距離」です。
で、今分からないのは実際のスポーク長ですが、これは三平方の定理で出せますね、と。

図面のスポーク長の2乗と、ハブの中心からフランジまでの距離の2乗を足した値の平方根になります。

これだけ。

試しにここまでで書いた図面のスポークの長さを見てみると…

フリー側(6本取り):293.13mm
反フリー側(ラジアル):278.5mm

で、これが図面のスポーク長なので三平方の定理で実際のスポーク長に直すと…

フリー側: sqrt(293.13^2+20.55^2)=293.85
反フリー側: sqrt(278.5^2+37.35^2)=280.99

となりました。
おちょこ分があるので反フリー側のほうが普通は長くなりますが、ラジアルなので逆に短くなってます。
ちなみにサピムのスポーク長計算機に同じ条件を入れて計算してみると…

sapim

ほとんど同じです。

変則的な組み方や穴パターンでも、CAD上で正確な図面引いてやれば寸法が出せるので柔軟性は高いと思いますよ!

追記:
スポークがニップルに埋まる分とか、フランジ穴の中心からスポークの肩までの距離とか考慮してませんが、これで大体いけるみたいです。
スポークの肩の分は、厳密には1mm弱くらい伸ばす必要がある気がします。
また、ニップルの方に関してはニップルがリムと接する所からスポーク末端までの1mmくらいを伸ばしてもいいのかもしれません。(伸ばさなくても十分ニップルにスポークは食い込む)
なので、まあ発注するときにピッタリのサイズが無かったら長いほうを頼むくらいでいいんではないでしょうか。

追記2:
ハブやらリムやらの寸法はできるだけ正確に測るべきですが、あんまり気にしすぎても大変な気がします。
なので、影響が大きいもの・小さいものを把握しておくといいかも。
リムのERDやハブのPCDはほぼスポーク長に直結してきます。ラジアル組では特に。
逆に、ハブの中心からフランジまでの距離なんかは、あんまり影響しません。
フリー側のスポーク長を図面長から実際の長さに変換しても0.72mmしか変わっていない事からも、それが分かるかと思います。
「ハブの中心からフランジまでの距離って、フランジの外側?内側?」とか考えたりもしましたが、どっちでもスポーク長には影響ないんじゃね?とか今は思ってます。
(厳密には非ラジアルの場合フランジの外側から出るスポークも内側から出るスポークもあるので真ん中が正解かと思ってますが)
スポークがそもそも2mm単位でしか売ってなかったりするんだから、2mm以下の誤差はあってもなくても大差ないのかもしれませんよ。

中華カーボンホイールを組むぞ その2

さて。

発注したスポークがたったの二日で届きました。
PAXCYCLEさん仕事速すぎです。

IMG_2661


まずは簡単だから前輪から組みます!

ハブにスポーク通してリムにとめるだけ。
組み方もラジアルだから簡単。
ねじ山にはいつものロックタイト243を塗布。

IMG_2665

とりあえず通したとこ。

今回スポーク長をCADで計算したんでうまくいくか不安でしたが、全然ばっちりでした。

あとは振れ取り…ですが…

IMG_2667

リムが肉厚みたいで、ニップルがこんだけしか頭出てきません。
というか、頭の出る量が穴によってけっこうまちまちだったり…。

あとニップルが固い。
スポークテンション上げようとしてもニップルが回ってくれず、なめてしまいそうになります。
こういうのはニップルとリムの当たる所に油さすとマシになるので、油…と思ったけどCFRPなので普通の油はマズイだろってことでシリコーンオイルをさしてみましたが、うーん。大して変わらないような…。

オープンプロはダブルアイレットだったんですが、これだとテンションカチカチになってても油差せばニップルが割とスルスル回ってくれてた印象があります。
アイレット付きはテンション上げやすいというのは、ニップルが軽く回ってなめないからなのかなと思ったり。

がんばってテンション上げましたが100Kgfくらいで指が痛くなって無理。

あとはそこそこ振れを取って完了。


続いて後輪を組みましたが。

実際にスポークを通してみてから気づいたのですが、スポークが隣のスポークの頭の上に乗り上げちゃってます。
なんか強度的に不安だけど…まあいいか。

後輪も指を痛めながらテンションをギチギチに上げてなんとか100Kgf(フリー側)。
というわけで

IMG_2669

完成だよー。

重量も計ってみました。

IMG_2670

後ろ937g

IMG_2671

前766g

合計 1,703g…。なんか重くね?
まあ、今使ってるホイールよりは軽いでしょう。測ってないから重量しらんけど。

…と思ったけど日記書いてる今、後ろにタイヤ外した状態の旧ホイールがあることに気づいたので測ってみます。

後ろ(105ハブ+DT RR585 G3組): 1,195g
前(105ハブ+OPENPRO 32Hラジアル): 874g
合計 2,069g

…今までどんだけ重いの使ってたんだよ。
R500より重いとかショックやで…。

IMG_2674

とりあえずつけてみました。ブレーキシューも交換。
ブレーキ当たり面加工が内側にずれてるというのはリム見た時に思ってましたが、ブレーキの調整がもうギリッギリでした。
全力でシューを下にしないとだめです。というかそれでもまだちょっとギリギリという。

あとは振れがひどくてですね(ぉ
シューに当たる当たる…。
まあこれは追々調整していきます。

軽く試走したけどよくわかんなかったです(ぉ


・・・


で、改めてよく見たらですね。
後輪のフリー側の組み方が4本取りじゃなくて6本取りになってました。
スポーク本数少ない上に6本取りとかやったせいで隣のスポークの頭の上にニップルが乗り上げるという事故も起きたと思います。
というわけでスポーク長計算しなおしてフリー側だけ組みなおそうかな…と思ってみたりしております…。

中華カーボンホイールを組むぞ その1

中華カーボン。

なんか中国の怪しい業者がフルカーボンリムを激安で売っているらしいですよ?
というわけで調べたら出てきたのがこちら。
http://www.aliexpress.com/product-fm/400730538-Clincher-Rims-Full-carbon-road-bike-wheel-rims-38mm-wholesalers.html
カステさんのブログでリムハイトは35〜40mmくらいがいいんじゃねーのみたいな話を見かけていたのでそのへんで探したらなんと38mmというちょうど中間のが。

310ドル…まあ3万弱ですか。高いね。つってもアルミリムと比べての話なんでフルカーボンにしちゃ激安です。


必要性は感じないけどネタで組むか…


とか思いましたが、穴の数みたら前20H、後24H。なにこれ変態。
こりゃ適合するハブ探すだけでも一苦労やで…


かと思いきや、同じ出品者が出してました!しかも興味あったノバテック。
http://www.aliexpress.com/product-fm/377034953-white-Brand-New-Road-Bike-NOVATEC-Hubs-Center-Lock-wholesalers.html
しかも白い!クイックが赤なのがちょっと…いやこれくらいは逆にアクセントってことで。
でもなんかフランジのデザインが変わってるなー。

しかし組むのか?自分。


うーん…


ポチッ。


で、


IMG_0028

届きました。
2月13日にポチって2月19日の夜に。
思ったより速くてビビりました。


とりあえずリムを眺めてみる…

IMG_2655

IMG_2651

IMG_2657
注意書き:
1.カーボンリム用ブレーキパッド使え
2.タイヤの最大推奨空気圧はロード130psi、MTB65psi
3.最大推奨スポークテンション 180Kgf (丈夫ですね)
4.ブレーキ当たり面が磨耗したらリムとっかえろ
5.上記の事項に従わない場合は保証が無効になります(つってもメーカー不詳なんだけど)

安物の割にはきれいなもんです。
叩いてみると20Hより24Hの方が音が低い。だから何って感じですが。
片方は振ってみたらカラカラ音がしたのでよくみたらゴミが入ってました。ピンセットで除去。
あとリムフラップ張る面に粉が付いてたので拭いておく。

型番らしきラベルが内側に貼ってあって、WH-R38-Cとあります。ググってもあまり情報がないw

ハブもリムもMADE IN TAIWANみたいです。
中国製っていうと不安だけど台湾製っていわれるとなんかすごい良い物のような気がしてくるから不思議w


とりあえず、スポーク長計算するために調査に入りましょうか。


まずリム。
これは何の変哲もないリムでした。
スポーク穴の数も間隔もごく普通〜〜の20Hと24Hでした。
ブレーキ当たり面の加工がなんか若干内側に寄ってる気がするけど、まあ大丈夫でしょう。

リムはそんなもん。


で、問題はハブ。

IMG_2649

サイトの写真では型番が見えなかったのですが、
前:A271SB
後:F371SB
でした。

なんか前ハブの片方だけキャップが浮いてるような…

IMG_2640 右の赤キャップ浮いてる

キャップは2mmアーレンキーで外れるのではずしてみた。

IMG_2643

おお、NSKのベアリングじゃん!と思ったらNBKでした。なにこれ。

IMG_2644

こっちがわのベアリングがハブボディからちょっとだけ浮いてる。
叩けば入るかもしれないけど、ちょうどいい治具がないのでとりあえずこのままにしときます。

で、気になってたフランジのデザイン…。


IMG_2637

2個穴がついているフランジが5枚生えてます。
反対側にも5枚あるので2×5×2で20H。
リアは同じように2穴6枚で24Hになってます。


で、穴の、配置が、何なんだ、これは。という話ですよ。


普通のハブは全ての穴が同じ角度間隔であけられてますが、これはどう見ても不均等。
左右のフランジのずれも、なんか均等じゃない。
うーむむむ。

とりあえずフランジに並んでいる2個の穴の間隔を測ってみたら、内-内が3.55mm、外-外が8.55mmで間を取って6.05mmでした。
さらにNOVATECのサイトで仕様を見るとPCDが38mmということになってます。ということはハブ軸からフランジ穴までの距離は半分の19mmのはず。
a271sb_1
※後々出した寸法を元に作図してるのでフランジ穴の間隔が実測と違うのは許してね

これで、ハブ軸に対する二つのフランジ穴の角度が計算で出せます。sinθ=3.025/19なのでasin(0.16)=9.2で、その2倍なので18.4度。

18.4度…なんか半端…。


次に左右フランジのずれ。
普通のハブは穴の間隔半分ぶんだけ左右がずれてますが、こいつはなんだか…

IMG_2638

この写真で言う手前フランジの左の穴と、奥フランジの右の穴が同じ角度に付いている気がする。

気がする…。


IMG_2639

同じ角度に付いている気がする穴に棒を通してみたら、ハブボディと平行にしか見えない。
やはり同じ角度に付いているってことでいいかと。いいだろ。もう。同じってことで。

で、そういうことにして図面を引き始めたら、さっき計算で出した18.4度がずいぶんとなんというかリム穴の補助線との馴染みが良い。
ていうか改めて計算したら360÷20=18度だった。
なんてことだ。
じゃあ正確なところはわからんが、たぶん18度に設計してるだろう、というわけで18度を想定して図面を引きなおす。

基点の0度をバルブ穴として、ここにハブの左右フランジの穴が合わさるところを持ってくる。
右フランジからのスポークはバルブの隣に。
左フランジからのスポークはその反対の穴に。
右と左って言ってるけど、ハブを横から見ると同じ場所なので、図面で見ると1箇所からスポークが2本出ているようになります。
あとはハブ側とリム側で矛盾が出ないようにラジアル状にスポークを引っ張るだけ。

で、

前側の図できた!


ec-wh-3820f-cc_1

ほとんどラジアルにしか見えない。
のでハブ付近拡大。

ec-wh-3820f-cc_2

奥フランジと手前フランジが重なっている所からは二次元の図面では2本スポークが出ているように見える感じ。(赤線と青線)

スポーク長が2種類必要になるかと思ったけど、すぐ隣の補助線が伸びた先のリム穴に収まるという点ではみんな同じだったのでスポーク長も同じでした。
今回はスポーク長計算機を使わず、この図面で実測したスポーク長に三平方の定理を適用して実際のスポーク長にしたものを使ってみる予定。

前ができたので後ろもやっちゃいましょう。

後ろはフランジが2穴×6になっているだけでほかは大体同じ。
リム穴は24Hなので、リム穴の角度は360÷24=15度、フランジ穴2個の角度も同じく15度ってことにしました。たぶんあってる。
フリー側は2クロス(4本取り)にして反フリー側はラジアルにする予定なので、反フリー側はただ線ひくだけ。
フリー側は、まあ若干やりにくい感はありましたが、ラジアルにした場合を考えてそこからクロスさせていく感じで。
フランジの2個の穴のどっち側を引っ張り側のスポークにするかでスポーク長が違ってくるんですが(6ミリも違う)、スポークが短くなるほうにしました。

というわけで

ec-wh-3824r-cc_1

リア側設計図。

ec-wh-3824r-cc_2

ハブ付近拡大。

というわけでスポーク発注しました!!
届くのが楽しみ〜

※ 2012/3/24追記
後になって考えてみると、フランジ穴の角度が9度ずれたくらいでスポークの長さがどんだけ変わるかというと…。1ミリ以下なんじゃないの?という気も。
普通の20H/24Hハブと同じ要領で計算しても誤差程度の違いしか無いかもしれないです。

不忍池にカメラ背負って行ってきた その2

2010年12月26日にも行きましたが、今年も行ってきました。
最近写真撮ってなさすぎだろって事で…。

電車で上野まで。

IMG_2237

で、池のほう行って見ましたが。

・・・なんかカモメ少ない。

去年はもっとワラワラいたんだけどなー・・・。
かわりにキンクロハジロさんらしきカモがたくさん。

IMG_2264

ちょっと歩いて探したらカモメさんもいたけど、ユリカモメさんは去年より激減。
セグロさんが多かった気がする。

IMG_2259

IMG_2262 こちらはユリカモメさん

ユリカモメのほうが目がやさしいから好きなんですけど。

IMG_2271

このポジションにいるやつが結構多かった。

IMG_2295

カモの類はなんかすげーいっぱいいましたよ。

IMG_2298

あと、スズメがすげーたくさん。
どうやら餌やってるオッサンがいるのが原因っぽい。

IMG_2585

エサやり禁止じゃないっけ?と思ったけど、ハト、ネコについては看板に書いてあったけどスズメはNGとは書いてなかった。
…でもダメだろw

IMG_2531

こういう模様のカモメさんも結構いたんだけど、これはなんていう種類だろう。
セグロさんのバージョン違いっぽいが。

IMG_2306

スズメかわいいよスズメ。

IMG_2385

IMG_2593

砂浴びしてた。

IMG_2435

IMG_2461

IMG_2503

誰かがエサやってたようで。
今改めて写真見たらハムか何かっぽいですね。(でかい)

IMG_2504

おっことした。

IMG_2509

急いで取りに戻ってたけど、ダメだったみたいです。残念。

IMG_2566 露出補正+1

IMG_2599

IMG_2627

おわり。

鳥をおっかけてシャッター押すのは楽しいな。
また来よう。
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