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2022年01月23日

【続編:異音対策/バネの動作原理】 BMW M850i ローダウン with KW HAS

【続編:異音対策/バネの動作原理】 BMW M850i ローダウン with KW HAS こん〇〇は~。
KW HAS導入の続編ネタ
いっちゃっていいすか。

異音発生 → 対策
穏やかじゃないですねw

前回は書かなかったけど、実はすでに「異音」に気づいていました。
我が家(といっても集合住宅)の駐車場は入口が公道に面しており、ちょっと高めの歩道に乗り上げながら斜めに進入するのですが、そのとき前輪のサスペンションが左右互い違いに大きく伸縮する場所があります。
ツーリングから帰宅した日も、そんな風によっこらしょと駐車場に入り、地下までスロープを下って水平になったところで左にステアリングを切った瞬間、前の方から「ポンっ」とバネが弾けるような音が…

『ああ、アレか』と、即座に原因は分かりました。

直巻スプリングは伸縮するときに両端が「回転」するのですが、このような「弾き音」は、その回転がスムーズにできなくて、たまったストレスが一気に解放されたときに発生する音です。(※1、※2)
対策としては、「スラストシート」と呼ばれるものをスプリングとスプリングシートの間に挟んで、スプリングが滑らかに回転するようにします。
(国産メーカーの車高調だと最初から付いているものも多いです。日本のお客さんは五月蠅いですからね。僕も含めてw)

※1 実際の異音の種類はケースバイケースです。トシ棒号のような「弾き音」ではなく、ステアリング操作時に「ギリギリ…」とか「パンパン…」といった断続音が発生するケースもあります。
純正や純正形状のローダウンスプリングの場合は、上下のマウントで両端を固定して回転しないようにしているので、このような異音は発生しません。


※2 【補足】 バネの動作原理
ひとことで「回転」と言っても単純ではなく、伸縮時のスプリングは「上下端が逆方向に回転」します。例えば右巻きのスプリングは、縮むと上部は左回転し、下部は右回転(下から見ると左回転)します。伸びるときはその逆。
これが捩じり変形で弾性を生み出す「コイルバネの原理」です。
一方、純正形状のように上下を回転しないように固定すると、捩じり変形を起こせないので応力は「横」に逃げます。(線材の長さは変わらないため。)
すなわち、純正形状スプリングの場合は、縮めると直径(バネの外径)が大きくなり、伸びると細くなることで弾性を生み出します。純正形状が基本的に「樽型」になっているのは、この外径の変化を起こしやすくさせるためです。
上記から分かる通り、車高調の直巻スプリングと、純正形状の(上下端が固定された)樽型スプリングは、弾性を生み出すメカニズムが全く異なります。
(もちろん厳密には、直巻スプリングも伸縮時に僅かに外径が変化しますし、純正形状も外径が変わることで捻じれの状態は変化します。物理現象は常に複雑で複合的なものですが、ここではそのどちらがより支配的か、という観点で「メカニズムが異なる」と捉えてください。)
ちなみに、このような違いがあるため、応力分散も含めてきちんと設計された車高調(直巻スプリング)であれば、純正形状よりも初期レートの立ち上がりは断然スムーズだったりします。


というか…
これまでは必ず付けてたんですよ、Swiftのスラストシート。
E92のオーリンズDFVにも、ALPINA B4のKW DDCにも…
すっかり忘れてましたw

外出先での一発ならまだしも、自宅の駐車場に入るたびに「異音」が発生する状態はさすがに目をつぶるわけにはいきません。
で、「スラストシート」のサイズを決めるためKWの仕様書とにらめっこ。

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おいおい、めっちゃ特殊やんけ!
一般的に直巻スプリングの内径(ID=Inner Diameter)は60や65が多く、大きくても70なんですが、G15用のHASは、メインスプリングが内径71、ヘルパースプリングは内径81と書かれています。
70でも80でもない、このプラス1ミリの差はKW独自の規格で、以前から知っていたので特に驚きはありません。
(KWの場合、スプリングに書かれている「70」とか「80」という数字は「目安」のようなものと考えてください。実際には1ミリ大きいので。)
そんなことよりも、ID80/81のヘルパースプリングに合うようなデカさのスラストシートなんて市販品じゃ見たことないぞ?

しゃあない… ワンオフで手配するか…
樹脂シートだけなら自分で切り出してもいいけど、Swiftのようなダブルシート方式にするためには結局ステンレスシートも必要だし。
ヘルパースプリング上下、メインスプリング上下のすべてに挟む可能性を考えて、念のため多めに4枚ずつ手配。

【樹脂シート】 ジュラコン(POM)製
  OD φ100 × ID φ82 × t1.5 : 4枚
  OD φ100 × ID φ72 × t1.5 : 4枚

【ステンレスシート】 SUS304製
  OD φ98 × ID φ82 × t0.8 : 4枚
  OD φ98 × ID φ72 × t0.8 : 4枚

樹脂シートは「ぷらっちっく」なら何でもいいわけではありません。
本当ならデルリンが最適なんだけど、なかなか適当な板材が見つからなかったので、ここは次点のジュラコン(※3)で。
それにしても… 業者を探すのはちょっと手間だったけど、ネットで材料の調達から加工まで手配できるなんて便利な世の中になったもんだw

※3 デルリン/ジュラコンは広義には同じPOM(ポリアセタール樹脂)で、両方とも機械的強度や耐久性が高く、自己潤滑性(摩擦係数が低い)を持ったエンジニアリングプラスチックです。
自作だと滑りのいいPTFE(テフロン)シートを使う人もいますが、PTFEは耐クリープ性が低いためコールドフロー(常温塑性変形)を起こしてしまって長持ちしない可能性があります。
一方、滑らかさを追求して、樹脂シートではなくベアリング式のものを入れる方もいます。ただ、走行中に水やドロ、ホコリ等が侵入する箇所でもあり、定期的な交換もしくはメンテナンス(分解、洗浄、注油)が必要になるため、かなりマメな方でない限りはお薦めしません。


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alt


完成した「トシ棒スペシャル・スラストシート」をそそくさとアクセスに持ち込んで取り付けていただきます。
(そういえば、アクセスではトシ棒スペシャルコンパウンドがベースのブレーキパッドも未だに売れているようですよ。もう本人は使ってないけど…)

心配だったサイズは…内径、外径とも完璧にフィット!

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スラストシートを挟む箇所については、アッパーマウント側はシートを挟むとヘルパースプリングの位置決め用フランジ(引っ掛かり)が短くなってしまい少々心許ないので諦めて、中間スプリングシートとロワースプリングシートの計3か所に決定。

alt


スラストシートの厚みで6ミリほど車高が上がる計算になるので、その分はあらためてスプリングシート位置を下げて微調整しました。

果たして結果は…

 ↓
 ↓
 ↓
 ↓
 ↓


効果テキメン!!
キレイさっぱりと異音解消です!


「いつもの場所」で音が鳴らなくなったのはもちろん、不正路面やジョイント通過時の初期ストロークや、低速/据え切り時のステアリング操作も心なしかしっとりとした感じになりました。
(スプリングエンドの滑りが良くなるとストレスなく伸縮、回転するようになるので理論的にはあり得ない話でもないはず…)

これって絶対に標準付属品にするべきだよなあ。
それか僕のように細かい客がいる日本国内専用のオプション部品として。
アクセスからもKW(の輸入代理店の橋本コーポレーション)にフィードバックするそうです。

ワンオフのため2万円近くかかっちゃったけど(しかも内径φ82の方は左右一組ずつ余った…)、問題は解決したので良しとしましょう。
残るリアサスペンション側については…
もちろんやった方がいいに決まっていますが、リアは内装バラシが必要で手間もかかるし、前輪ストラットのように回転(転舵)するわけでもないので、ひとまず様子見ですかね。

【2022年2月28日 追記】
非常に効果アリだったので、後日リア側にも導入しました。
ブログ一覧 | BMW カスタマイズ | 日記
Posted at 2022/01/23 20:48:34

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この記事へのコメント

2022年1月25日 18:29
「【補足】 バネの動作原理」のご説明ありがとうござます。
直巻きが縮んだ場合は、バネ上下それぞれが先端方向へ力が逃げるということですね。。そのためそれが異音となると。。
自分の愛車も毎回、自走駐車場の同じ旋回部分で、音が発生していたので、何が起こってるかイメージできるようになりましたw
いずれにしても、車高調、純正形状、どれをとってもバネレートとダンパーとのバランスが取れてないといかんという事ですね。。あってるかな(^^;
コメントへの返答
2022年1月25日 18:58
言葉で表現するのは難しいのですが、直巻の場合は縮めると巻きが強くなる(きつくなる)ような変化をします。それが両端では回転運動として現れる感じですね。
そして、その回転したがるバネ両端の力をうまく逃がしてやらないと異音になると。

「いずれにしても」はおっしゃる通りでバランスは重要ですね。その意味では元も子もないけど、純正サスのまんまが最もバランス取れているんですがw
2023年8月7日 17:58
お世話になります。僕のkw HASは、リアだけギリギリと異音がでます。トシ棒さんのワンオフのスラストシールを試してみたいですが、どこに依頼すればよろしおでしょうか?ご面倒おかけしますが宜しくお願い致します。
HASのバネは2回新品を交換してもらったのに、解消しませんでした。やはり、トシ棒さんに頼るしかないと思い、コメントで失礼致します。
コメントへの返答
2023年8月7日 19:13
残念ながら、その異音は原理上どうしようもないのでバネを交換しても解消しないと思いますよ。
別途メッセージ送りますね。

プロフィール

「自動車税の通知書が来ないけど今年は払わなくていいのかな?w」
何シテル?   05/08 12:28
2010年からBMWのカスタマイズコーディングをやっています。 当時はどこもやってなくて完全に独学。日本初でした。
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