自転車の計測機器 – 自転車探検！

圧力計
 巻尺
 ノギス
 傾斜計
 チェーンチェッカー
 スポーク張力計
 スポーク尺
 ダイヤルゲージ
 キャリパス
 テスター
 角度計
 方位計
 高度計
 時計
 乳酸分析器
 イワンソンゲージ
 ベルト張力計
 センターゲージ
 はかり
 ばね秤
 照度計
 風速計

圧力計

概要

空気などの流体の圧力を指示する計器。自転車ではタイヤなどの空気圧力の測定に使われる。

型式

アナログ式およびデジタル式がある。アナログ式圧力計は、圧力が加わると変形するブルドン管の変位を小形のラックとピニオンを介して指針を回転させる。デジタル式は圧力センサーを使っており、液晶画面に数字で表示する。デジタル式は電池が必要。

仕様

仏式バルブおよび米式バルブ両方に対応している形がある。
空気入れに付属しているもの及びタイヤのバルブに当てて計測するものがある。空気入れ付属の圧力計は、空気入れの空気出口よりホースなどで圧力を引いている。
ホース先端とバルブの間に付ける形がある。
最適圧力を指示するためのポインター(指針)の付いた形がある。

圧力単位

Pa(パスカル)以外の圧力の単位は規格外であり、いずれ使われなくなるので、圧力単位はkPa(キロパスカル)又はMPa(メガパスカル)であるものを選定する。

巻尺

丸形などの容器に巻き込んであり、使用時に引き出して用いるテープ状の物差し。ノギスでは測れない長さの各部の寸法などを測るのに使う。テープ材質は金属、布及び紙などがある。容器材質はプラスチックなど。ストッパーの付いた形がある。最小目盛りは1mmが一般的。測定長さは1m、2m、3m、5m及び10mなど。長さ1mの形はキーホルダーとなっている。呼び寸法が1mあれば、磨耗を知るためにチェーンの部分的な長さなどの測定ができる。呼び寸法が2mあれば、ホイールベースの測定などができる。呼び寸法が3mあれば、車輪1回転で進む距離などの測定ができる。

ノギス

測定器で、長さ、外径、内径、深さおよび段差が、0.05mmまで(例えば14.25mmなど)読み取れる。

測定範囲によって、100、150、200、300、600および1000mmの6種類がある。ノギスの下に出ているジョー(あご)で外径又は長さを測り、上に出ている口ばしで内径を計りそして右に出ているディプスバー(深さ棒)で深さ又は段差を測る。ノギスの目盛りは主尺と副尺で構成されている。副尺は測定に応じて主尺の上を動く。右のジョーと右の口ばし及びディプスバーは副尺と一体で動く。

測定値は次のように読み取る。副尺の0目盛りのすぐ左横の主尺の目盛りを読む(例えば14mm)。主尺の目盛りと副尺の目盛りが一致している副尺の目盛りを読む(例えば0.25mm)。測定値は14mm+0.25mm=14.25mmとなる。デジタル式は測定値を液晶画面に数値で表示する。電池が必要。

ノギスという名称は独語のnonius(副尺)がなまったもの。

傾斜計

道路勾配を角度で表示する計器。勾配計とも言う。

上図左端の例はハンドルに取り付け、傾斜に応じて高粘度液中の気泡が移動して勾配を目盛で示す計器。透明カバーに勾配目盛が付いており、気泡位置の目盛は道路勾配を示している。気泡がふらつかないよう高粘度液の中に入れている。測定範囲は±21度。質量は26g。

水準器を傾けると気泡が高い位置に移動するのと同じ原理。気泡が勾配と均衡するよう気泡が接している天板を勾配に対応して円弧状にしてある。上図中央はデジタル式。道路勾配を表示する機能の付いたサイクルコンピュータもある。

センターゲージ

リムの左右の中心がハブのロックナット間の中心に来ているか調べる測定器。弓形(山形)の本体の中央に距離ゲージが付いている。本体(山形の両足)をリム側面に乗せ、中央のゲージがハブのロックナット面に接するまで下ろす。車輪の左右でゲージ位置が等しければ、中心が出ている。リムはスポークのニップルを締めた方に動く。右スポークの全ニップルを均一に締めると、リムは右に動く。また、左スポークの全ニップルを均一に緩めても、リムは右に動く。この原理で芯だしをする。

チェーンチェッカー

概要

チェーンのピン等の磨耗によるチェーン伸び率を測定する器具。チェーン磨耗指示器ともいう。

伸び率

伸び率によりチェーンの交換時期を知る。伸び率が1%を超えるとチェーン交換が望ましい。

方式

例えば、次のような方式がある。

(A): チェッカーの先端下およびレバーの下にピンが付いており、このピンをチェーンのローラー間(10リンク)に入れる。レバーを回転が止まる位置まで回すと、伸び率表示窓に伸び率が現れる。
(B): チェーンの10リンクのローラー間に入れたとき、一方は0.75%の伸びに対応する長さとなっており、他方は1.0%の伸びに対応する長さとなっているゲージ。
(C): 端の爪がローラー間に入ればチェーンは磨耗して伸びており、新品との交換が必要。
(D): 2本のピンをチェーンのローラー間に入れる。ダイアルを回すとピン間距離が大きくなり、それに応じた伸び率をダイアルの目盛りから読み取る。
(E): 20リンクのローラー間に入れたとき、チェッカーとチェーンの間に隙間があれば使用できる。

下図はチェッカーがチェーンに接して隙間がないので磨耗寿命がきている。

何れもチェーンのローラの内側間の距離を測定するので、ローラ表面の磨耗およびローラとブッシュ間の磨耗が誤差として入る。ローラーとブッシュ間も磨耗するが伸びには影響しない。

参考: チェーン伸び率計算器

スポーク張力計

スポーク張力を、間接的に測定する計器。張力計の左右の2つの固定点でスポークをはさみ、取っ手(左右の黒い部分)を握って離すと、内部のばねでスポークを垂直に押して変位を指示するようになっている。空力スポークは平たい面を押す。張力が大きいと、変位は小さい。変位により換算表から張力を読み取る。

スポークを横から押す力を F 、固定柱間の距離を b そしてスポークの変位を a とすると、スポーク張力 T = bF/(4a) となる。スポーク張力計の支点間でスポークを押したときの横方向変位(たわみ)とスポーク張力の関係例をグラフにして示す。測定できる最小リム径がある。

左右の測定張力をそれぞれ合計して、片側のスポーク数で割ると、左右それぞれの平均張力が出る。各スポーク張力が平均張力の±20%以内にあれば、相対張力はよしとする。

一般に、前輪は左右のスポーク張力が等しい。ディスクブレーキが付いている場合は、ディスク側の張力が大きい。後輪はスプロケットの付いている側の張力が大きい。

スポーク尺

これは工具ではなく、計測器。スポークの頭をV形穴などの穴に引っ掛けてスポークを吊るしてスポーク長を読み取るスケール。左右はそれぞれmm目盛り及びとインチ目盛りとした形もある。スポークゲージ又はスポークルーラーともいう。

上図の右側の複数の穴は玉軸受の玉の直径(1/8、 5/32、 3/16、7/32及び1/4")測定用。左側の複数の穴はクランクコッターのサイズ(8、 8.5、 9及び9.5mm)測定用。

ダイヤルゲージ

概要: 小さな変位を測定して、測定値をダイヤル又はデジタルで表示する計器。
用途: (1) スポーク張力計によるスポークの変位の測定。; (2) ホイールなどの回転体の振れの測定。; (3) ブレーキローターの振れの測定。

1目盛: 0.1mm 、 0.01mm 、0.002 又は 0.001mmなど。
測定範囲: 1mm 、 10mm 、 20mm 又は 30mmなど。
規格: 「JIS B7503 ダイヤルゲージ」

キャリパス

直接ものさしなどを当てて測ることの難しい部品の内径または外径などを測るコンパス状の測定器。内径を測るものを内キャリパス(又は内パス)そして外径を測るものを外キャリパス(又は外パス)という。キャリパスの先端を部品に合わせて調整ねじで微調整し、その寸法をキャリパーに固定する。

上図のものは調整ねじが付いているが、付いていないものもある。キャリパーの先端をノギスで測定して寸法を知る。ノギスで直接測定できる場合は、キャリパスは必要ない。キャリパスはキャリパーの複数形であるが、日本では1個でもキャリパスと呼ばれる。

テスター

電圧、電流および抵抗を測定する計器。アナログ表示およびデジタル表示がある。付属の2本のテストリードをテスターの端子に接続して使う。JIS C1202(回路計)においては、テスターを回路計と呼んでいる。サイクルコンピューターのセンサーおよびその配線の点検並びには前照灯、発電機およびその配線の点検などに使う。

角度計

角度を測定する器具。自転車用には、定規と分度器を組み合わせたものでよい。40cm定規を2つ合せて、小ねじとナットで固定して作ることもできる。この場合は角度を設定後、2つ定規の角度を分度器で測る。

方位計

方位を測定するための計測器。コンパスともいう。自転車オリエンテーリングにも使われる。磁化した指針が中央の支点で自由に回転するようになっており、地球の磁界によって北を指す。ベルと一体にした形もある。ヘッドセットの上端に付ける形がある。方位を指示する機能の付いたサイクルコンピュータがある。

高度計

気圧高度計: 気圧を測定して高度を表示する計器。高度が高くなると気圧が下がるという関係を使っている。気圧高度計を搭載した腕時計及びサイクルコンピュータがある。
GPS高度計: GPSの機能を使って高度を表示する。GPS受信機に搭載されていることがある。

時計

腕時計が使われる。数字で表示するデジタル及び指針で表示するアナログがある。次のような機能の付いた形もある。防水、太陽光充電、バックライト、日付・曜日表示、ストップウオッチ及びラップタイムなど。

センサーが内蔵されていて次のような表示をする形もある。方位、気温、気圧及び高度など。標準電波を受信して時刻を定期的に自動的に修正する電波時計もある。速度センサー及びケイデンスセンサーの信号を無線で受信して、それらを表示する形もある。胸帯の心拍数の信号を無線で受信して、心拍数を表示する形もある。GPS機能及びタッチパネルの付いた形もある。通勤自転車のステムに付けた時計もある。