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エンジンのオーバーホールに向けて調べ物をしている中で「ダイナミックバランス」という単語に出会いました．クランクシャフトの加工で出てきた単語なのですが，どんな加工なのか知らないので，いつものように調べてみました．

まず，「ダイナミックバランス（動的バランス）」とは，回転体（クランクシャフト）の重心が，回転中心からズレた事によって生じるで不釣り合いを測定し，釣り合うように修正する加工の事だそうです．

そもそも，回転体の不釣り合いはなぜ起きるのか？というと，回転体の基となった材料の密度差によって生じる「回転中心と重心のズレ」が原因なのだそうです（↓）．


（島津製作所：バランサ豆知識より）

例えば，不釣り合いが生じている円柱を転がした場合，一定の速度で回転せず，速く回る部分もあれば遅く回る部分もあったりして，グラングランと不規則な回転をすると思います．そして，最終的には重心に近い側（重い側）が下側に来た状態で止まると思います（↓）．


（島津製作所：バランサ豆知識より）

この場合，下に来た部分の反対の位置（上側）にウェイトを貼り付けてやれば，上下でバランスが取れて重心が回転中心に近づき，キレイに回転するようになる訳です．
（この加工を「スタティックバランス（静的バランス）」と言うのだそうです）


単なる円柱でもこういった事が起こる訳ですから，偏心した構造をもつクランクシャフトであれば尚の事で，



偏心を打ち消すために付けられた「カウンターウェイト」の形状や厚み，加工精度の差等によって，どうしても重心がズレてしまうそうです．また，仮に高精度で加工が出来たとしても，元々の素材が持っている密度のバラつきや熱処理時の歪み，オイル穴位置の僅かなズレ等によって，やはり重心はズレてしまうようです．

この不釣り合いを修正するのが「ダイナミックバランス」なのだそうで，「スタティックバランス」が回転体を静止させた状態の上面を修正する（1面修正）であるのに対し，「ダイナミックバランス」は回転体を動かした状態（回転させた状態）で両端の2面を修正する（2面修正）という違いがあるそうです（↓）．


（島津製作所：バランサ豆知識より）

これを聞いて，静的な状態でバランス取りが出来るのであれば，わざわざ動かしてバランス取りをする必要はないのでは？とも思ったのですが，静的なバランス取りだけでは，"すりこぎ運動"を打ち消せないのだそうです．


"すりこぎ運動"というのは，回転体が円を描くように振れる現象（歳差運動：さいさうんどう）の事だそうで（↓），



先端の1点を抑えているにも関わらず，中心部分が円を描くようなに振れる様子から，すり鉢で棒がすり潰す際の動きに似ている事から，"すりこぎ運動"と言うのだそうです．

この"すりこぎ運動"が振動の増大を招くのは何となくイメージ出来るかと思いますが，それ以外にも不均一な回転がフリクションを増加させたり，クランクシャフトを支えているベアリングを摩耗させたり，クランクシャフトを曲げ方向に力が加わったりする事に繋がるため，高回転型のエンジンであれば「ダイナミックバランス」はやった方が良い，という話のようです．


では，その「ダイナミックバランス」はどうやって行われるのか？と調べてみると，工程としてはざっくり5つだそうです．

　　1．計測器をクランクシャフトの両端（プーリー側・フライホイール側）に設置
　　2．クランクシャフトを回転させて両端の振動を計測
　　3．仮のウェイトを両端に付けて振動の変化を計測
　　4．影響係数法を用いて，各面の修正量・角度を算出
　　5．両端の修正面に穴あけ・削り・ウェイト追加等で修正を施す

YouTubeに動画があったので，見てみたところ実際の作業としてはこんな感じのようです（↓）．



この動画では「カウンターウェイト」に穴を空けてバランスを取っていますが，本来の「2面修正」の意味合いとしては端部で行うようです（↓）．



ただ，フライホイール側は固定用のフランジがあるので，これで調整する事も出来ますが，プーリー側にはそんなものはないので，結局「カウンターウェイト」で調整するのが手っ取り早いようです．


ちなみに動的なバランスと言う以上，クランクシャフト単体だけでなく，クランクシャフトの前後に付くプーリー，フライホイール，クラッチカバー，コンロッドまで付けた状態でバランスを取る「ダイナミックバランス」もあるそうです．



エンジンの最終出力がクランクシャフトである以上，それに繋がるモノを取付けた状態でバランスを取るのが一番良いに決まっていますが，フライホイールを取付けるのはどうなのかなー？と思いました．フライホイールって摩耗するので，使用過程でアンバランスな状態になりそうな気がします．フライホイールを付けない状態で「ダイナミックバランス」をとって，フライホイール分の不釣り合いは許容するのが無難な気もしますが，どうなんでしょうね・・・？


以上，ダイナミックバランスのお勉強でした．

【おまけ】
「ダイナミックバランス」を調べる過程で，こんな情報を見つけました（↓）．


（RIZOIL：96年・98年のクランクの違いより）

B18Cのクランクシャフトは96SPECと98SPECで材質と形状が異なる，という情報なのですが，96SPECのクランクシャフトは98SPECと比べて柔らかいのだそうです．力の掛かるクランクシャフトであれば，硬い方が良さそうにも思えるのですが，一概にそうとも言い切れないそうです．

というのも，クランクシャフトが柔らかいという事は「クランクシャフト自身で振動を吸収出来る」ため，微小な振動を吸収し，共振を抑えて，高回転での伸びがスムースになるという特性があるそうです．また，加工の側面でも，硬い材質より柔らかい材質の方が加工し易い＝精度を出し易い，と考える事ができ，単純に「硬ければ良い」という訳でもないのが，なかなか面白いなーと思いました．

先日，SPOONキャリパーの異音対策でショップに行った時に「スポーツ触媒」の話をされました．

「触媒」というのはエキマニ～マフラーの間にある排ガスの浄化装置の事で，その頭に付く"スポーツ"というのは"スポーツ走行向け"という意味合いです．一般的に知られているのは，「純正触媒→スポーツ触媒に変更すると排気の抜けが良くなって出力が上がる」というものですが，どういう理屈でそうなるのか知らなかったので調べてみる事にしました．

まず，「純正触媒」と「スポーツ触媒」の大きな違いは材質です．



「純正触媒」がセラミック（焼き物）であるのに対し，「スポーツ触媒」はメタル（金属）です．この材質の違いを活かして「スポーツ触媒」では排気抵抗を低減して高回転で有利になるように設計されているのだそうです．


材質をメタルにすると良くなる理由の1つが熱膨張だそうで，セラミックは高温になると膨張して目が詰まる方向に変形するのだそうです（↓）．



目が詰まれば，当たり前ですがガスが通りにくくなるので，排気抵抗としては増える方向となります．これに対し，メタルは熱膨張しにくいので目の詰まりが少なく，排気温度が上がり易い高回転域で有利となるのだそうです．


そして，このセラミック触媒の膨張し易い＝形が崩れ易い＝割れるという特性を補うため，セル（ハニカム構造における穴の部分）を小さくする必要があり，「純正触媒」はセル密度を高くする必要があるのだそうです（↓）．



セル密度を表す単位を「cpsi（cell per square inch：1平方インチ当たりのセル数）」と言うのだそうですが，「純正触媒」が400～600cpsiであるのに対し，「スポーツ触媒」は200cpsi以下なのだそうです．目が細かければ抜けにくく・目が粗ければスカスカで簡単に抜けるというのは，イメージし易いかと思いますが，密度が半分になるのであればかなり抜け易そうですね．


このように素材に起因した構造の違いによって，「スポーツ触媒」の方が排ガスの抜けが良く，大量にガスを排出したい高回転域で特に性能向上（出力アップ）に繋がるのだそうですが，低～中回転域では効果がないのか？というとそんな事はないそうです．

エグゾーストマニホールド～キャタライザー（触媒）～パイプ＆サイレンサーで構成される排気系において（↓），



最も抵抗になっているのが「触媒」の部分なのだそうで，ここの抵抗が小さくなる（目が粗くなる）事は，流量の少ない低～中回転域であっても効果はあるのだそうです（アクセルレスポンスで差が出るとの事）．また，NAだと排気が抜け過ぎるとトルクが低下する～という話がありますが，この抜け過ぎ（＝流量低下）はサイレンサー（マフラー）の径が支配的なのだそうで，マフラーよりも上流にある「触媒」の抜けが良くなっても"抜け過ぎ"にまでは至らないとの事です．
（触媒の抵抗低減は，プラスを±ゼロにするくらいのイメージで，抜け過ぎ≒マイナスまでは行かない）


以上，スポーツ触媒のお勉強でした．

スタッドレスタイヤも入手し，当面はやる事がないのでForzaMotorsportで遊んでいるのですが，ゲームなので走行中のタイヤの負担状況がリアルタイムで分かります（タイトル画像の右下，クルマの模式図の部分）．

冷えていると青色で，温まって負担がない状況だと白色，負担が大きくなってくるとオレンジの色味が強くなり，キャパオーバー（完全にスライドした状態）だと赤熱の赤となります．温度のイメージですね．

ソフトタイヤでも十分もつスプリントレースであれば，タイヤのダメージはあまり気にしないのですが，ピットストップが必要な中～長距離のレースになるとタイヤを労わりながら走らないといけないので，赤色は当然の事，オレンジ色にもなるべくならないように注意を払いながらドライブしています．


・・・で，そんな時に時々起こしてしまうのが，テールスライドさせた時にフロントの内輪をオレンジ色にしてしまう事．



先日のスライドトレーニングでも，リアがスライドし始めるとフロントのLSDが作動してガーガー音が鳴るのを聞いているので，フロント内輪の負担が大きくなって滑っているんだろうなぁ～というのは，身体で感じて何となく分かっているのですが，そもそもなんでテールスライドするとフロントの負担が増えるんだっけ？と，理屈をあまり考えた事がなかったので調べてみる事にしました．


まず，FF車においてテールスライドが起きた時にフロントタイヤの負担が増える理由は4つあるそうです．



①フロントタイヤだけで姿勢を維持しないといけないから
コーナリング中は4つのタイヤで踏ん張って，外に引っ張られる力に抗っている訳なのですが，抗っている途中でリアが負けてテールスライドが始まると，前後のタイヤ4つで支えていたものを，フロントの2つだけで支えないといけなくなります．



4つ→2つに半減する訳ですから，当然負担は増える訳ですね．


②フロントの荷重が減る
FF車なのでテールスライドが起きる状況は，リアの荷重が抜けている時＝ブレーキングで前傾姿勢になっている時が多いです．前傾姿勢の時は当たり前ですがフロントタイヤに荷重が掛かっているのでタイヤが持っているグリップを発揮出来ますが，その状況でテールスライドが始まると前傾姿勢を維持出来なくなり，水平姿勢に戻るのでフロントの荷重が減ります．



荷重が減れば，当然グリップも減るので，結果として負担が増える図式となるそうです．


③操舵輪 兼 駆動輪の負担
FF車なのでアクセルを踏みながら曲がっている状況だと，フロントの2輪は操舵輪 兼 駆動輪となり，負担が大きくなります．テールスライド発生時はスライドを止めるためにリアに荷重を移そうとアクセルを開ける方向になり易いので，その結果，操舵輪 兼 駆動輪の状態となり，フロントタイヤの負担が増えます．




④旋回中心がフロントに移る
コーナリング中，タイヤが前後共に滑っていない状況だと旋回軸の中心は車体のほぼ真ん中になりますが，この状況からテールスライドが起こると，その旋回軸の中心がフロント側へ急に移動する事になります（↓）．



この結果，相対的にフロントタイヤの負担が増える訳ですね．


このようにテールスライドが起きるとフロントの負担は増える一方になる訳なので，タイヤを労わってテールスライドさせないように走るのが大事な訳なのですが，セッティングでこの負担を減らせないか？と調べてみると，以下のような方法があるそうです．

①フロントのキャンバー角を増やす
テールスライドが起きた瞬間，フロントの外輪側はタイヤがヨレてキャンバー角としては立つ方向になってしまうため，キャンバー角を寝かせてこれを補うのだそうです．

②フロントのトー角を減らす
フロントタイヤの横方向の負担が大き過ぎるのが問題なので，トー角を減らして負担の量を減らすのだそうです．

③フロントのキャスター角を増やす
キャスター角を寝かせるとキャンバーは増える方向になるので，①のキャンバーと同じ効果を別の手段で実現する方法です．

④フロントのスタビを弱める
リアのロール量よりもフロントのロール量を増やす事で，テールスライド時の旋回軸が前に行き過ぎないよう補正する方法です．

⑤フロントの内圧を下げる
負担が増えるなら限界を底上げしよう～という事で，内圧を下げて少ない荷重でもグリップを得る方法です．

⑥フロントの伸び側の減衰を強める
内輪側の伸びを抑えて，荷重抜けを抑制する事が狙いです．

勿論，これらの方法はテールスライドが起きていない時も影響を受けるので，スライドした時とスライドしていない時を両立する必要があり，探り探りでやらないといけないので難しいですね．


以上，フロントの負担を下げる方法でした．

昨年投入したSPOONの「TWIN-BLOCK CALIPER」ですが，投入直後からバックした時にカコカコ異音がしました．

原因はキャリパー内でブレーキパッドが動いて，パッドがキャリパーに当たった時にカコッ！と音が鳴るようでした．ショップで車体を持ち上げてその様子を見せてもらったのですが，遠目に見ても分かるくらいパッドが明らかに上下動しているので，そりゃ音が鳴るよなぁ～という感じでした．

なんでこんなに動くんだ？とよく見てみると，どうやらパッドのバックプレートのサイズが合ってないっぽい（↓）．



バックプレートというのは，キャリパーのピストンに押される側（ローターに接触する方の反対側）で（↓），



パッドの摩材（ライニング）がのる台座みたいな部分．ココがパッドをキャリパーに固定する役を担っているのですが，上の画像で確認するとキャリパーとバックプレートの間に5mmくらいの隙間がある．この隙間の分だけパッドが上下に動いてしまうようです（↓）．



バックした時に音が鳴るのは，走行中，正回転でパッドが下方向に押しつけられていたのが，バックで逆回転となった瞬間，上方向に引っ張られてキャリパーの上側に当たるため．キャリパー内でパッドが動くとはいえ，別に外れる訳ではないですし，ピストンが動いてパッドを挟み込めば上下にも動かなくなるので，機能上は特に問題ありません．当初は「そういうもんだと思って使えばいいや～」と考えていたのですが，最近，走行中にもカタカタ振動が伝わってくるので気になり始めました．

摩擦係数の高いパッドを使っているせいか？ どうやら走行中にパッドが軽くローターに引っ掛かっているようで，そのせいで走行中に周期的にカタカタと振動が伝わってくるようです．最初「ハブ or ドラシャをやっちまったか！？」と思うくらいの周期的な振動だったのでイヤ～な気持ちになりましたが，ブレーキを軽く踏んだ後は振動が消えるので，パッドの上下動が原因と分かってホッとしました．他のトラブルと識別がつかなくなると困りますし，音も結構大きいので，「そろそろ真面目に対策を考えるかぁ～」と調べ始めました．


まず，パッドのサイズが本当に合っているのか？という事で，改めてSPOONの商品説明を確認（↓）．


（SPOON：TWIN-BLOCK CALIPER SETより）

やはり「EK9用」で間違いないようですね．では，その「EK9用」のパッドの型はどんなんだ？と調べてみると，今使っているIDIだと型紙が公開されていませんでしたが，ENDLESSのサイトに載っていました（↓）．



　　幅　　・・・　148.8mm
　　高さ　・・・　 57.5mm
　　厚さ　・・・　 17.5mm

念のため，他のメーカーでもパッドの型を調べてみたところ，この3つの数値は同じだったので，これで間違いないようです．


この型に近い形でより幅が大きいものがあれば，それを流用しちゃえば早いので，手当たり次第当たってみるかぁ～？と思いましたが，ENDLESSのサイトに「ブレーキパッド形状図一覧表」という検索システムがあったので（↓），こちらを使わせて頂き調べてみました．



まず，「Height:57.5mm」を条件に検索してみたところ，ヒット件数は1件のみ（EK9用）．「こりゃダメだ・・・」という事で，57mmまで検索範囲を広げてみるとヒット件数は増えましたが，幅は狭い方向のみ．その後，アレコレ近そうな条件で検索してみましたが，そもそも「Width:148.8mm」という条件自体が結構大き目の部類に入るようで，150mm台も少ない感じでした・・・．


これは他車種用流用は無理っぽいなぁ～という事で他に何か対策方法がないかAIに聞いてみたところ，「シムを挟めば良い」との事（↓）．



「いやいや，シムは左右方向の抑えでしょ？」「今，起きているのは上下方向だよ？」と突っ込みを入れると，「上下方向もシムを挟めば動かない」と言ってきました．「バックプレートの両端に1～2mmのシムを挟めば動かない」と言うので，「そんな市販品があるの？」と聞くと「ない．ホームセンターで材料を買ってきて入れる」との事．まぁ，理屈上は確かにそうかもしれないけれど，数百度の高温にさらされるパッドにメーカーが評価していない異物を付けるのはちょっと・・・という事で見送りました．

ここ最近起きているブレーキのジャダーも実はパッドが動いているせいなんじゃないか？とか思えてきたので，対策したいんですけど，何か良い方法がないのかなぁ～？


以上，SPOONキャリパーのカコカコ音でした．

先日のスライドトレーニングの結果からスタッドレスタイヤが必要になったので買いに行って来ました．

わざわざ新品で買う程のモノでもないので中古でいいやぁ～と探したのですが，さすがに関東だと全然ありませんね（汗）．これから冬が始まる頃ならばともかく，スノータイヤ→サマータイヤへの交換も終わろうかという時期に，わざわざスタッドレスを買う人間なんているはずもないので，店頭ではほぼ見かけませんでした・・・．

それでも，ひたちなかのアップガレージに欲しいサイズのものがありそうなので行ってみる事にしたのですが，本題に入る前に先日通ってびっくりした道の話．


千葉にちょっと用事があったので，ナビに案内されて利根川沿いの柏市→我孫子市へ向かう農道を通ったのですが（↓），


©OpenStreetMap contributors

最初，入口がコンクリート柱で1台しか通れないよう狭められていて，「アレ？ これヤバイ道か？」と思いながら潜り抜けると，左右を田んぼに挟まれて延々と続く直線路でした．実家（新潟）でも郊外でよく見かけるような感じの道だったので，最初は特にどうとも思わなかったのですが，進めど進めど直線が終わらない！（汗） 速度抑制用と思わしき舗装で道は凸凹（ステアリングが取られる），農道であるため信号もなく，周囲は結構なハイペース．定番の抜け道なのか対向車の量も多く，センターラインがないくらい狭い道なので結構近い．そんな状況で延々と真っ直ぐ進んでいかないといけないので，なかなかに神経を削られました・・・．

家に帰ってから調べてみたところ，途中に緩いカーブがあるとはいえ，なんと全長10kmにも及ぶ直線だったようで，ホントびっくりさせられました． 確かに時間短縮のために有効な裏道なんでしょうが，もう一度通るのはちょっと避けたい感じの道でしたね・・・（YouTubeに動画があったので，興味がある方は覗いてみて下さい↓）．




さて，本題に戻ってスタッドレスタイヤを買いに行った話．ひたちなかなので常磐道を北上して那珂ICで降りて下道で店に向かうのですが，ICを降りたところで「アレッ？ なんか見た事ある景色だなぁ～」と思ったら，10年前に出張でよく通った道でした．当時は月に1回くらいの割合でここを通ってとある工場に向かったのですが，もう10年も前の話になるのか．懐かしい・・・．そういえば，3日連続その工場で会議があって，中日がちょうどもてぎの走行会だったので毎日家から出張しているフリをして，近くのホテルにEF8を停めてそこから向かうなんて事をしたなぁ～（苦笑）．

そんな懐かしい気持ちになりつつ道を進んでいたら，アップガレージ ひたちなか店に到着．



こちらでYHの「iceGUARD 6（iG60）」の185/60R15をゲットしました．



3世代前の製品なので格安で手に入れる事が出来ました（往復の高速代の方が高かった・・・笑）．


無事タイヤをゲット出来たので，あとは来た道を戻るだけなのですが，常磐道に上がってみると通常1時間半の道のりがなんと3時間表示！ どうやら事故渋滞が起きているみたいです．「しゃあない，SAで時間を潰すかぁ～」と友部SAでご飯を食べる事に．



出張の帰りにここで休憩するのがパターンだったので，これまた懐かしい感じ．店舗の雰囲気はちょっと変わった気もしますが，券売機で「茨城県産豚のロースカツカレー」を注文（↓）．



食べながら「さて，どうすっかなぁ～？」と交通情報と睨めっこしてみるも渋滞の距離が縮まる素振りがないので「これはダメだな」と判断し，友部SAのスマートICから一旦外に出て，常磐道に乗り直し，友部JCT→北関東自動車道→東北道のルートで帰る事にしたのですが，東北道の方も事故渋滞が起きている・・・．「まぁ，現地に到着する頃には解消しているでしょ～」とそのまま進んでいくと，東北道にのった瞬間から渋滞．既に18時を過ぎていたのでSAがある度に止まって時間を潰しつつ東京方面に向かうも一向に解消する気配なし．



結局，東北道の方は反対車線（下り）で起きた横転事故の見物渋滞だったようで，こちら側は何も問題ないのにただただスローペースなだけでした．問題の地点を過ぎたら一気にペースが上がり，いつもの感じで帰れましたが，休憩を挟みつつトータル4時間も掛かるとさすがに疲れました・・・．


明けて翌日，ショップへタイヤとホイールを預けて組み付けてもらい，そのまた翌日に引き取り．ホイールは久方振りの登場となる15インチCE28と組み合わせました．



185幅のスタッドレスという事でタイヤ単体でも軽いのに，15インチのCE28と組み合わせたので驚きの軽さ！ 鋳造の15インチ＋205幅の重さに慣れてると，この軽さはびっくりしますね（笑）．


以上，スタッドレス入手への道でした．