自転車チェーン

自転車チェーンは、ペダルから自転車の駆動輪に動力を伝達し、自転車を推進するローラーチェーンです。ほとんどの自転車チェーンは普通の炭素鋼または合金鋼で作られていますが、錆び防止のため、または単に美観のために ニッケルメッキされているものもあります。

自転車で以前使用されていた旧式のチェーン設計には、ブロック チェーン、スキップ リンク チェーン、シンプソン レバー チェーンなどがある。最初のチェーンは、ブッシングのないシンプルな設計だった。これらのチェーンには、信頼性に問題があり、現代のチェーンよりも摩擦が少し多かった (機械効率の低下も少なかった)。これらの制限を考慮して、ドイツのDiamant Bicycle Companyの Nevoigt 兄弟は、1898 年にブッシングを使用するローラー チェーンを設計した^[1]。最近では、「ブッシングレス ローラー チェーン」設計がブッシング付きチェーンに取って代わった。この設計では、ブッシングのベアリング面が内側のサイド プレートに組み込まれ、各プレートがブッシングの半分を構成している。これにより、チェーンの組み立てに必要な部品数が減り、コストが削減される。また、チェーンは横方向の柔軟性が高く、これは現代のディレイラー ギアリングに必要である。なぜなら、チェーンラインはすべてのギア選択で常に真っ直ぐであるとは限らないからである。^[2]

最初のソリッドブッシュローラーの特許は、1880 年に Renold Chain 社によって申請されました。

チェーン駆動自転車の初期の例としては、1869年のギルモット・アンド・マイヤー、^[3] 1879年のローソン、1884年のマッカモン、^[4] 1884年のスターリー・ローバー、1895年のディアマント^{[1]などがある。}

安全自転車が登場する前は、自転車にはチェーンがなく、ペダルは駆動輪に直接取り付けられているのが一般的だったため、最高速度は車輪の直径によって制限され、前輪が可能な限り大きい設計となっていた。有効ギア比を上げるためにさまざまなリンク機構が発明されたが、成功は限られていた。チェーン駆動を使用すると、駆動スプロケットと従動スプロケット間の機械的利点によって最高速度を決定できるため、メーカーは安全のために駆動輪のサイズを小さくすることができる。また、可変ギアの開発も可能になり、サイクリストは地形や道路の傾斜、自分の力に合わせてギアを調整し、さまざまな速度で効率的で実用的なリズムを得ることができるようになった。

自転車のチェーンはエネルギー効率が非常に高い。ある研究では、効率は 98.6% にも達すると報告されている。 ^{[5]クリーンな実験室環境で行われたこの研究では、効率は潤滑状態によって大きく左右されないことがわかった。 [5]}スプロケットが大きいほど、圧力点が車軸から遠ざかるため、ベアリングにかかる​​ストレスが減り、内側のホイールの摩擦が減るため、より効率的な駆動が可能になる。チェーンの張力が高いほど、効率が高いことがわかった。「これは、摩擦だけに基づいて予測される方向ではない」。^[5]

自転車のチェーンに最もよく注油する方法は、自転車乗りの間でよく議論される問題です。^[6]液体潤滑剤はリンクの内側に浸透して簡単には移動しませんが、すぐに汚れを吸着します。ワックスやテフロンを含むことが多い「ドライ」潤滑剤は、蒸発する溶剤によって運ばれ、使用中はよりきれいな状態を保ちます。チェーンを長持ちさせるための鉄則は、汚れたチェーンに注油しないことです。汚れたチェーンに注油すると、研磨粒子がローラーに流れ込んでしまいます。^[7]チェーンは注油する前に洗浄する必要があります。潤滑剤がリンクに十分に浸透した後、チェーンを拭いて乾かします。別の方法としては、（比較的安価な）チェーンを頻繁に交換することです。そうすれば、適切な手入れはそれほど重要ではありません。一部の実用自転車には、チェーンを完全に覆うチェーンガードが付いており、チェーンの摩耗やメンテナンスがほとんど必要ありません。リカンベント自転車では、チェーンが汚れを拾うのを防ぎ、サイクリストの脚に油や汚れが付かないように、チェーンがチューブに通されていることがよくあります。

ほとんどの直立型自転車では、チェーンは右チェーンステーとシートチューブで形成される右後方三角形を通ります。したがって、三角形を分割できない限り（通常はシートステー）、チェーンを分離（または「切断」）する必要があります。チェーンは、チェーンツールまたはマスターリンクで切断できます。マスターリンク（コネクティングリンクとも呼ばれます）を使用すると、チェーンをより簡単なツールで、またはツールなしでも挿入または取り外して、清掃または交換できます。^[6]

シマノやカンパニョーロの10速チェーンなど、新しいチェーン設計では、外れたチェーンを取り付けたり再取り付けしたりする際に、特別な交換用ピンを使用する必要があります。このプロセスの代替として、 SRAM Power LinkやWippermann Connexなどのマスターリンクを取り付ける方法があります。^[8]

チェーンの摩耗は、しばしば誤解を招くチェーンの伸びと呼ばれるが、サイクリングを頻繁に行うと問題になる。摩耗は、ブッシングとピン（または Sedis 設計のハーフブッシング、または「ブッシングレス」とも呼ばれ、ブッシングは内側のプレートの一部）からの材料の除去であり、サイドプレートの伸びではない。[ ^9]ペダリングによって生じる張力は、サイドプレートの伸びを引き起こすには不十分である。摩耗したチェーンのリンク間の間隔は1 ⁄ 2インチ (12.7 mm) の仕様よりも長いため、それらのリンクはスプロケットの歯の間隔にぴったりと収まらない。これにより、スプロケットの摩耗が増加し、ディレイラー ドライブトレインで「チェーン スキップ」が発生する可能性があります。これは、ペダリングの張力によりチェーンがスプロケットの歯の上部を滑り上がり、次の位置に移動（「スキップ」）するため、動力伝達が減少し、ペダリングが不快になる。

チェーンの摩耗はリンクに入り込んだ汚れによって著しく悪化するため、チェーンの寿命は主に洗浄と潤滑の状態によって決まり、機械的負荷には左右されません。^[7]使用方法と洗浄方法にもよりますが、チェーンの寿命は1,000キロメートル（600マイル）（クロスカントリーや全天候型の使用など）しかなく、よく手入れされたディレイラーチェーンの場合は3,000～5,000キロメートル（2,000～3,000マイル）、完全に手入れされた高品質のチェーン、シングルギア、またはフルカバーチェーンガード付きのハブギアチェーンの場合は6,000キロメートル（4,000マイル）以上もちます。 [ ^{10] [11]}

ニッケルは比較的焼き付きにくい金属なので、ニッケルメッキチェーンは可動部分にある程度の自己潤滑性も与えます。^{[疑わしい–議論する]}

チェーンの摩耗率は非常に変動します。摩耗を測定する方法の 1 つは、定規または機械工の定規を使用することです。^[12]もう 1 つは、チェーン摩耗ツールを使用する方法です。このツールには、通常、スプロケットにあるのとほぼ同じサイズの「歯」が付いています。このツールを軽い負荷のチェーンに取り付け、歯が完全に落ちた場合は、チェーンを交換する必要があります。

新しいチェーンの20個のハーフリンクは10インチ（254 mm）の大きさで、古いチェーンが10インチになる前に交換することをお勧めします。+1 ⁄ 16インチ（256 mm）（摩耗率0.7％）。 ^[6]より保守的な制限は、古いチェーンの24個のハーフリンクが12+1 ⁄ 16インチ (306 mm) (摩耗率 0.5%)。チェーンがこの限度を超えて摩耗すると、リアスプロケットも摩耗する可能性があり、極端な場合にはフロント チェーンリングも摩耗します。この場合、スプロケットの歯が不均一に摩耗するため (極端な場合にはフック状になる)、チェーンを交換した後でも上記の「スキップ」が続く可能性があります。チェーンの交換時期を逃した後に摩耗したスプロケット カセットとチェーンリングを交換するのは、摩耗したチェーンを交換するだけよりもはるかにコストがかかります。

現代の自転車に使用されているチェーンのピッチは1 ⁄ 2インチ (12.7 mm)で、これはピンの中心から他のピンの中心までの距離です。ANSI規格#40 では、「#40」の 4 は 1/8 インチ単位のチェーンのピッチを示します。また、ISO 規格 606 (メートル法) #8 では、8 は 1/16 インチ単位のピッチを示します。ローラーの直径は5 ⁄ 16インチ (7.9 mm) です。^{[引用が必要]}

ここでの分解図は、フルブッシングを備えた古いタイプを示していますが、現代の自転車チェーンには、内側のサイドプレートに形成された「ハーフブッシング」があり、シェルドン・ブラウンはこれを「ブッシングレス」または「ブッシュレス」と呼んでいます。^[6]

^{1976年: シマノは1976年頃[13]}から1980年^[14]にかけて、 10 mm ( 約3 ⁄ 8インチ) ピッチの独自の10ピッチデュラエーストラック専用システムを短期間製造しました。これはシマノデュラエース10ピッチと呼ばれていました。シマノ10ピッチシステムは、チェーン、スプロケットなどのANSI規格#40 (1/2インチ) と互換性がなく、^{[15] [16]}日本競輪協会によって禁止され、協会の消滅につながりました。^[13]

チェーンのローラー幅（内側のプレート間の内部幅）は、 3 ⁄ 32 インチ (2.4 mm)、1 ⁄ 8 インチ (3.2 mm)、5 ⁄ 32 インチ (4.0 mm)、または3 ⁄ 16 インチ (4.8 mm) です。

• 3 ⁄ 32 インチ（2.4 mm）チェーンは、一般的にレーシングバイク、ツーリングバイク、マウンテンバイクなどのディレイラー付き自転車に使用されます。 ^[17]（固定スプロケットとフリーホイールも3 ⁄ 32 インチ（2.4 mm）幅で利用できるため、固定ギアバイクやシングルスピードバイクでは、より狭く軽い3 ⁄ 32インチ（2.4 mm）チェーンを使用するように設定できます 。）
• 1 ⁄ 8インチ (3.2 mm) のチェーンは、通常、コースター ブレーキ、ハブ ギア、トラック バイクなどの固定ギア、またはBMXバイクなど 、リア スプロケットが 1 つだけの自転車に使用されます。
• 5 ⁄ 32インチ（4.0 mm）のチェーンは、カーゴバイクや三輪車 に使用されます。

ディレイラー付きの自転車では、チェーンの外幅（接続リベットで測定）も重要です。チェーンがコグセットに対して広すぎると、チェーンが次の大きなスプロケットに擦れてしまうからです。また、チェーンが狭すぎると、2 つのスプロケットの間に落ちてしまうからです。

チェーンは、サポートできるリア スプロケットの数 (3 から 13 まで) によっても識別できます。次のリストを使用すると、出所が不明なチェーンを測定して適合性を判断できます。

• 6 速 – 7.3 mm ( ⁹ ⁄ ₃₂インチ) (Shimano HG)、7.1 mm ( ⁹ ⁄ ₃₂インチ) (SRAM、Shimano IG)
• 7 速 – 7.3 mm ( 9 ⁄ 32 インチ) (Shimano HG)、7.1 mm ( 9 ⁄ 32 インチ) (SRAM、Shimano IG)
• 8 スピード – 7.3 mm ( 9 ⁄ 32 インチ) (Shimano HG)、7.1 mm ( 9 ⁄ 32 インチ) (SRAM、Shimano IG)
• 9 スピード – 6.5 ～ 7.0 mm ( 1 ⁄ 4～9 ⁄ 32 インチ) (全ブランド)
• 10 スピード – 6.0 ～ 7.0 mm ( 1 ⁄ 4～9 ⁄ 32 インチ) (シマノ、カンパニョーロ)
• 10 スピード (ナロー) – 5.88 mm ( 7 ⁄ 32 インチ) (Campagnolo、KMC)
• 10 スピード (ナロー、方向) – 5.88 mm ( 7 ⁄ 32 インチ) (シマノ CN-5700、CN-6700、CN-7900)
• 11 スピード – 5.5 ～ 5.62 mm ( 7 ⁄ 32～7 ⁄ 32 インチ) (Campagnolo、KMC、Shimano CN-9000)
• 12 スピード – 5.3 mm ( 13 ⁄ 64 インチ) (SRAM)
• 13速 – 幅4.9mm – カンパニョーロ エカール^[18]

このトピックについては、Wikibook「自転車のメンテナンスと修理」にさらに詳しい情報が記載されています。

新しいチェーンは通常、ほとんどの直立型自転車に十分な長さの標準長さで提供されます。ドライブトレインが適切に機能するためには、取り付け前に適切な数のリンクを取り外す必要があります。ピン接続リンクはチェーンツールで押し出して短くすることができ、リンクを追加して長くすることもできます。^[19]

ディレイラーギアの場合、チェーンは通常、最大のフロントチェーンリングと最大のリアスプロケットに引っかかることなくシフトできるほど長く、最小のフロントチェーンリングと最小のリアスプロケットにシフトしたときにリアディレイラーがすべてのたるみを吸収できないほど長くはありません。これらの要件の両方を満たすことは、リアディレイラーが自転車で使用されているギア範囲と互換性がある場合にのみ可能です。チェーンのストレスと摩耗のため、クロスチェーンと呼ばれる方法により、大/大と小/小のギアの組み合わせを実際に使用することはお勧めできないと広く認められています。^[20]

シングルスピードの自転車とハブギアの場合、チェーンの長さは、クランクとリアハブの間の距離、およびフロントチェーンリングとリアスプロケットのサイズに一致する必要があります。これらの自転車には通常、水平ドロップアウト、トラックエンド、またはリアハブまたはボトムブラケットの偏心機構など、小さな調整のための何らかの機構があります。極端な場合には、チェーンのハーフリンクが必要になる場合があります。

軽量化のため、ピンを中空にしたり、リンクに切り欠きを入れたりしたチェーンも製造されている。^{[21]耐腐食性のためにステンレス鋼[22]}や軽量化のためにチタンで作られたチェーンもあるが、高価である。^[23]最近のトレンドは様々な色のチェーンであり、少なくとも1つのメーカーが電動自転車専用のチェーンモデルを提供している。^[24]

著名な自転車チェーンメーカーには以下のものがあります。

• レノルド
• カンパニョーロ
• ローロフAG
• KMCチェーン
• シマノ
• スラム
• ウィッパーマン

• 自転車のギア
• チェーンレス自転車

• ウィキブックス 自転車のメンテナンスと修理 – チェーンのセクションを参照
• シマノギアシステムのアニメーション