自転車のしくみ

Apr 01 2000
ランスアームストロングはさらにツールドフランスで優勝し、そのレースでの連続勝利のサイクリング記録を更新しました。自転車は信じられないほど単純な機械であり、「内部」の仕組みはすぐに公開されています。それらすべてがどのように
エクストリームスポーツイメージギャラリー ローレンスローリー/ゲッティイメージズ自転車は単なる移動手段ではなく、とても楽しいものです。より極端なスポーツの写真を参照してください



自転車はシンプルで美しくエレガントな機械で、幼い頃からほぼすべての子供を魅了し、三輪車や補助輪から上っていきます。

自転車の最もクールな点は、歩いたり走ったりしている場合よりもはるかに速く、はるかに少ないエネルギーで目的地に到着できることです。

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機械や機械に興味のある人にとって自転車のもう1つの優れた点は、すべてが完全に露出していることです。道路を推進する作業部品を隠すカバーや板金はありません。自転車では、すべてが屋外にあります。機械的な傾向のある多くの子供たちは、ツールセットを分解して自転車を分解したいという願望に抵抗できません!

この記事では、この機械がどのように機能するかを完全に理解できるように、自転車のさまざまな部分をすべて見ていきます。

コンテンツ
  1. 自転車部品
  2. 自転車用ベアリング
  3. 自転車用ギア
  4. 自転車のギア比

自転車部品

自転車について話すために、すべての部品に名前を付けることから始めるのは良いことです。これが典型的な自転車の写真です:

自転車画像ギャラリー


自転車は19世紀のヨーロッパで最初に導入されました。自転車の写真をもっと見る。

自転車はほんの数個の部品でできており、すぐに確認して識別できます。コアはフレームです。自転車のフレームは、金属管を溶接して作られています。ここに示すように、各チューブには名前があります。



  • フロントフォークは、前輪を保持するフレームの可動部です。
  • ホイールは-ホイールは、ハブ、スポーク、金属リムとゴムで作られたタイヤ
  • シートシートポスト
  • ハンドルバーハンドルステム、フレームにハンドルバーを接続します
  • クランクペダル
  • ブレーキ、ハンドル上のアクチュエータ、ブレーキケーブル、ブレーキキャリパとブレーキパッドとからなります
  • チェーン歯車、フロントチェーンホイール、リアフリーホイール、フロント及びリアディレーラ、ハンドル上のシフトレバーとケーブルからなります

自転車はこれで全部です!

自転車用ベアリング

自転車はボールベアリングを使用して摩擦を減らします。ボールベアリングは次の場所にあります。

  • ホイールのフロントハブとリアハブ
  • 底部ブラケット軸は、2つのペダルクランクを一緒に接続し、
  • フォークチューブハンドルバーをオンさせて、
  • ペダル
  • フリーホイール彼らは二重の義務を行う、(フリーホイールでは、彼らはまた、ヘルプには、一方向の機能を提供しています。)

フォークチューブのベアリングは典型的なもので、次の図に示されています。



ボールベアリング(黄色)はカップ(赤)に乗っています。コーン(紺色)は、フォークに取り付けられている水色のチューブにねじ込まれます。コーンは、フォークに遊びがないように十分にタイトに調整されていますが、ボールベアリングを圧迫してバインドさせるほどタイトではありません。ホイールハブとペダルはまったく同じように機能し、コーンが調整を提供します。クランクアクスルでは、コーンの代わりにカップの1つが調整を提供します。ベアリングに少量のグリースを塗布すると、ベアリングがさらに滑らかになります。

定期的に、自転車のベアリングを分解して汚れを取り除き、新しいグリースを入れる必要があります。いくつかのより高価な自転車は、調整や潤滑を必要としない密封されたベアリングカートリッジを備えています。

自転車用ギア


おそらく、おかしな外観の「ペニーファージング」または「ハイウィーラー」自転車の写真を見たことがあるでしょう。大きな前輪と小さな後輪を備えた自転車です。パレードや映画で誰かが乗っているのを見たことがあるかもしれません。これらの自転車は1870年から普及しましたが、世紀の変わり目までに「安全自転車」に取って代わられました。 1900年または1910年の自転車は、今日見られる自転車とほとんど同じように見えます。今日の自転車には、同じ妥当なサイズの2つの車輪があり、自転車の中央に1対のペダルがあり、次にペダルを後輪に接続するチェーンがあります。

では、なぜペニーファージング自転車が存在したのでしょうか。ペニーファージング自転車では、ペダルと前輪は子供の三輪車のように直接接続されています。つまり、ペダルを1回回すと、ホイールが1回回転します。これは安価な自転車の作り方ですが、問題があります。子供の三輪車について考えてみてください。前輪は直径16インチ(40 cm)、または円周16 * 3.14 = 50インチ(127 cm)の場合があります。つまり、三輪車に乗っている子供が前輪を1回転させるたびに、三輪車は50インチ(127 cm)前方に移動します。子供が前輪を60rpm、つまり1秒あたり1回転で回しているとしましょう。これは、三輪車が毎秒50インチ前進していることを意味します。それは時速2.8マイル(4.5キロ)です。子供が2倍の速さでペダルをこぐ場合、120 rpmでは、トライクは時速5マイル(9 kph)を少し超える速度で移動しており、120 rpmはペダリングが多いため、子供は足がスピンオフしようとしているように見えます。

大人が適度な速度、おそらく15 mph(24 kph)で三輪車に乗りたい場合、そして大人が自分の足を飛ばしたくない場合は、三輪車の前輪をかなり大きくする必要があります。大人が60rpmでペダルをこぎたい場合、前輪は直径84インチである必要があります。これは、直径7フィート(2メートル以上)です。

自転車にギアを持たせる最初の理由は、ギアがホイールのサイズを直径7フィートから妥当なものに縮小できるという事実です。ギアのしくみの記事で説明されているように、ギアとギア比はこの問題の良い解決策です。たとえば、前輪に42歯の歯車を配置し、後輪に14歯の小さい歯車を配置すると、歯車の比率は3対1になります。これで、後輪の直径は84インチ/ 3 = 28インチ(71 cm)になります。これは、通常の自転車の車輪とほぼ同じサイズです。これははるかに安全なアプローチです。

自転車のギア比

古い「10スピード」バイクでも、24ギアの最新のマウンテンバイクでも、自転車の複数のギアの背後にある考え方 は、ペダルを踏むたびに自転車が前進する距離を変更できるようにすることです。たとえば、通常の自転車には、直径26インチのホイールがあります。 「最低」の ギア比バイクには、22歯のフロントチェーンホイールと30歯のリアギアがあります。つまり、ギア比は0.73対1です。ペダルストロークごとに、後輪は0.73回回転します。言い換えれば、ペダルストロークごとに、自転車は約60インチ前進します(60rpmのペダリングレートで約3.4mph / 5.4 kph)。バイクの「最高の」ギア比は、44歯のフロントチェーンホイールと11歯のリアギアである可能性があります。それは4対1のギア比を作成します。 26インチのホイールを使用すると、自転車はペダルを踏むたびに326インチ前進します。 60 rpmのペダリング速度では、自転車の速度は18.5 mph(30 kph)です。ペダリングレートを2倍の120rpmにすることで、バイクの最高速度は37 mph(60 kph)になります。時速3.4マイルから時速37マイルの範囲は素晴らしいです、そしてそれはライダーが非常にゆっくりと最も急な丘を登るか、またはほぼ同じくらい速くレースすることを可能にします !自転車にギアがあるのはそのためです。

フロントのギアはチェーンホイールと呼ばれます。ほとんどの自転車には、次のような2つまたは3つのチェーンホイールがあります。



後輪に取り付けられているのは、次のようなフリーホイールです。



フリーホイールには、バイクに応じて5〜9個のギアがあります。フリーホイールは一方向に自由に回転し、他の方向にロックします。ペダリングない、自転車-それは、いずれかのペダルやないペダルにライダーを可能に海岸(三輪車とペニー・ファージング自転車が欠けているもう一つの特徴)。

ギアを変更するために、自転車にはフロントとリアのディレイラーがあります。リアディレイラーのショットは次のとおりです。



リアディレイラーには2つの小さな歯車があり、どちらも自由に回転します。ディレイラーのアームと下部コグの目的は、チェーンに張力かけることです。コグとアームはスプリングに接続されているため、コグは常に後方に引っ張られます。ギアを変更すると、腕の角度が変化してたるみを吸収または解放することに気付くでしょう。



トップコグはフリーホイールに非常に近いです。ハンドルバーのレバーでギアを調整すると、この歯車がフリーホイールの別の位置に移動し、チェーンを引きずります。



ペダルを回すと、チェーンは自然に1つのギアから次のギアに滑ります。

自転車についてのすべては簡単です。それが、乗り心地の良いマシンであり、機械的な芸術作品でもあります。自転車と関連トピックの詳細については、次のページのリンクを確認してください。

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