銀河遼のブログ一覧

再び忙しさが増してしばらくＷｅｂに出て来られませんでした・・・。

7月も後半に入りますが、忙しさはまさに最高で、寝る時間が足りません・・・・。

設計と言う仕事は、急いでも限りがあるとつくづく実感するこの頃です。

そんな中、スタッドレスタイヤをそろそろ用意しようかなどと思って、Ｗｅｂの価格．ＣＯＭなどを眺めてみたら、215/55Ｒ18と言うCX-30の指定サイズのスタッドレスタイヤがかなり高い・・・・。生産される数が少ないことが原因かもしれないが、兎に角￥29000とかの価格がついていて驚く・・・。

スタッドレスタイヤってこんなに高かったっけ？・・・、しかし良く見ているとサイズで値段が変わって来るだけではないことも解って来て、割安に思えるタイヤも散見する・・・。

日本ではＢ社のスタッドレスタイヤが氷上性能（アイスバーン）では評価が高いようだが、値段も高め・・・、昔からよく使ってたＤ社タイヤもこのサイズでは\28000と言う値段がついていた・・・・。

17インチにサイズを下げると案外安いものもあることに気づき、すでに新車外しのCX-30純正の18インチホイールを買ってあるが、此処は17インチにインチダウンした方が経済的だと思った。

買ってしまったCX-30の純正品はヤフオクででも買い手を探すことにして、別の17インチ7Ｊオフセット45のホイールを探した。

ＭＡＺＤＡ純正ではプレマシーのホイールがオフセット45で同じなのでその辺を当たってみたところ結構出ていたので、そのうち良さそうなホイールを落札しようと思う・・・。

タイヤはＭ社のＸ－ＩＣＥ3+と言うスタッドレスが案外手ごろな価格なのと、走行ノイズが夏タイヤ並みと言う噂を聞いたので、それにしようと思った・・・。

Ｂ社やＤ社ばかりでも何だから、今回はＭ社を試そうと思ったという事もあるわけだ。

夏が来る前に・・・・スタッドレスは準備してしまおう・・・・何か？

自分専用のアルミホイール（17インチ×７Ｊオフセット+45）を7ｋｇを切ったウエイトで作る計画を、去年のＢｌｏｇに書いたのだが、仕事の都合などで、なかなか進まず、とうとう春になって、スタッドレスを外す時期に間に合わなくなってしまった・・・・。



これらの画像は、自宅で部分ポリッシュした画像です・・・。

このように３次曲面で盛り上がったデザイン面を、この画像に写っている、３種の電動工具を用いて磨き出して行くのですが、一本のホイールの８本のスポークを磨き上げるのに、およそ３時間程度はたっぷりかかってしまいます。

鋳造時の塗型の転写痕跡とショットピーニング痕の両方を研磨的な手法で削り取って、更にバフで仕上げています。

細かなところは、手でペーパーをかけることも有りますが、荒取りの時の削り跡が残ってしまうこともあって、急ぐと後工程で余計に手間が掛かったり、なかなか慎重に進めないとなりません。

デミオのハブ径はかなり小さく出来ていて、直径133ｍｍしかないのです。しかしこのホイールのハブ取り付け面の設計値は直径は150ｍｍ程度が最小なので、軽量化のための盗み穴があって、直径133ｍｍまでハブ外径を削り込むと、その穴が切られて強度的にはあまりよろしくないので、10ｍｍ厚さのＡ２０１７というジュラルミンの板に120ｍｍ程の穴を開けて、ホイールのハブ面に段を削り出して、嵌め込んでから溶接してあります。

溶接するＡ２０１７の板が丸でなく、四角いのはその方が購入価格が安価なためです。板材を丸く仕上げて購入すると１枚３千円近くの価格ですが、角切りなら千円以下なのです。

ＮＣ旋盤で仕上げるときにどうせ削り落としてしまうので、丸くなくても良いわけなのです。



ＡＣ４Ｃという鋳造用のアルミにジュラルミンＡ２０１７を溶接で固定するのは、割れが起きやすく、なかなか難しい溶接かも知れませんが、そこはアルミ溶接に慣れた技術者にお願いしてＴＩＧ溶接で着けてあります。

こうして磨き終わったところでＮＣ旋盤で仕上げ削りをしますが、ここまでのハブ面の削りや、Ａ２０１７の穴削りなどは自分で旋盤を動かして削っていたので、仕事の合間でしかできずに今日になってしまいました。

未だこの後、６本の磨きが残っているので、恐らく１ヶ月程度は更にかかるはずです。

何とか夏までに塗装を含め、完成させたいです。

安全率は1.55程度ですから、充分です。

ファッション面は削らずに、裏側だけでなんとかなりました。これで行ってみましょう！

問題はやっぱりタイヤですね！・・・軽くて静かなタイヤがあればベストなんですけれどね。

上の画像・・・こんな形に表面を削ってしまうと結構軽くなって6.66ｋｇになる。

そして強度は　↓



これでもまだ安全率は1.6だから、以前の7.2ｋｇで安全率2.2倍よりはだいぶ落ちたが問題は無いだろう。

しかし、デザイン的には少し寂しくなったので、もうちょっとだけ表面のふくらみを残すとどうだろう？



重さは6.76ｋｇでこの時の強度は　↓　1.77倍で案外良い。



少しだけ重くなったが、やはり少し強度は上がった。


次に、表面の加工はしないで、裏面だけを削って軽量化してみる。　↓



重さへ6.91ｋｇで、まだ7ｋｇを下回っている・・・。

その時の強度は　↓　安全率で1.73倍と出た・・・もう少し削っても良いのかもしれない・・・。



裏側を削って軽くしたが、強度は表面のふくらみを削り落とした物よりは良いがやや前のものより重い割には強度がない・・・。

デザインを選ぶか？軽さを選ぶか？・・・・迷うところだ・・・・・？？？

皆さんはどう思われますか？　7J×１７インチオフセット45ｍｍで6ｋｇ台は魅力ですよね！？

10年近く前に私がすべての設計と金型加工のすべての実務を一人でやった記念すべきホイールを、デミオ用に特に軽量切削した場合の応力解析をやってみました。下の画像はその特別に軽量化こうした場合の重量が解る画像です。左の表の質量というところを見てください。7192gと出ているところです。
約7.2kgのホイールになりますが、17インチ7J、オフセット45mmの鋳造ホイールとしてはかなり軽い部類に入ると思います。



下の画像は、解析を行うためにホイール全体をメッシュ切りして、ソリッドを数万本のワイヤーに置き換え、全ての力をワイヤー状の線にかかる引っ張り力と圧縮力に置き換えます。



下の画像はこの7.2kgのホイールに垂直荷重（走行時の重力方向荷重）を700kg与え、さらにコーナーリング時の横方向への荷重も700kgも同時に加えた時の解析結果の安全率のプロットです。
この垂直及び横方向への荷重は、市販されているタイヤで一般公道を走行中にノーブレーキで大きくハンドルを切ってタイトなコーナー侵入した状態を想定したもので、前輪の外側のホイール1本にかかるであろう荷重を想定したものです。700ｋｇという垂直荷重は、その時、デミオの総重量を1150kgとし、全重量の60％がフロントの外側にかかるとした場合を想定しています。
また横方向への700kgの荷重を与えたのは外側へ飛び出そうとする車をこらえるタイヤからの入力を想定したもので、コーナリング中に発生する横Ｇを0.8Gとすれば920kgであり、その75％を前輪の外側のホイール1本で分担したとする時の想定横荷重です。
論理的に固定している場所はホイールの取り付けハブ面と、ハブナットの接触面の合計5か所です。



安全率の解釈では、約2.2倍の安全率があるということになり、デミオの車重で限界的なコーナリングを行ったとしても、ホイールの材料であるアルミニウムＡＣ４Ｃの耐力限界の半分も使っていないことになり、延々とコーナリングし続けたとしても壊れることがないことを示しています。

因に対人用エレベーターを吊り下げているワイヤーロープの安全率は６倍以上を確保しますが、これはワイヤーが破断すれば即１０数名の命が失われるという、直接的な危険がある場所で使われるからです。
それに比してアルミホイールにクラックが生じたとしても即、人の命を奪うことはほぼあり得ず、パンクしたり、１輪を失ったりすることで最悪事故につながりますが、それが人命にかかわる確率はさほど高くないので、安全率は1.0を下回っていなければ大きな問題は起きにくいと言えますし、私が設定した縦700kg+横700kgという荷重条件で常に走るドライバーがいたとしても、安全率から言えばまだまだ余裕の範囲であり、たちどころに壊れるということはなく、もしレース用のタイヤなどを装着し、コーナリングで得られるＧが２Ｇ付近に達しない限り心配することはないのです。それにこのホイールは私のデミオ専用で私だけが運転するので、間違ってもレーシングタイヤはつけません。

このホイールの一般用を実際に回転曲げ試験機に乗せて試験したことがありますが、ＶＩＡの１０万回転の試験規格の１０倍の１００万回転でも損傷を受けなかったという実績があります。最も応力が集中する部分は削らずにほかの部分を軽量化しているため、その耐久力はほとんど変わっていない状態なのです。

下の画像は、応力でホイールが変形する具合を5倍のスケール比で誇張した図です。



変形が5倍に誇張されたアニメーションを作りましたのでアップして見ます。ｍｐ４動画はここをクックして下さい。

下の図は、応力解析で解った、ホイールへの応力分布です。



現在8本のこのホイールを加工すべく確保してあり、年内に間に合わせようと思っているのですが、仕事の合間に進めているのでやや進捗に手間取っています。下の画像は少し前に自宅に持ってきて、ホイールの一部を磨いて鏡面にするときの実験をしたものですが、磨く前のこのホイールは旋盤加工もＭＣ加工もしていない素形材の状態です。



ここから軽量なデミオに合わせてかなり軽量化切削をして私専用のホイールができるのですが、塗装がまた特別なもので世界的に見ても前例がないものになる予定です。

乞うご期待・・・というところです。