研究開発に見た遠回りの結論にあきれる -水素エンジンと点火装置-


2018年2月19日月曜日

だいぶ前の話だが、東名高速で起きた事故。前方から飛んできたクルマ、なぜ飛んだのか?


いろいろなテレビ局で、なぜ乗用車が飛び上がって、屋根をバス側に向けながら正面衝突したのか、ということの検証や解説をやっているが、私なりの判断を述べる事にする。

乗用車が走行車線を走りながら、よそ見運転して、気が付いたときに左側のガードレールに軽く接触したとすると、一般の方なら当然パニックとなり、アクセルは戻すがハンドルを大きく右に切るだろう。軽いエンジンブレーキとなり、フロントタイヤのグリップは確保され(FF車である)急激に右へ向きが変わる。すると、次には向きが変わりすぎたので左へ大きくハンドルを切る。

こうすると、クルマには横向きの大きな力がおき、横滑りが発生する。その状態で、右側の縁石の衝突すれば、クルマは裏返しのベクトルが強くなるので、普通なら横転ですむところを、その先にあるガードレールの上部に当たることで、更に上向きの力が大きく発生し、宙高く舞い上がる。

事故現場の道路は緩やかな左カーブで、走り易いようにカント(バンク)が付いている。そのことにより、衝突したクルマの右側には、高さ70cmほどの段差があり、それをカバーするため法面(のりめん)を作る羽目になったことが問題視されているが、警察の発表によると「法面を走った形跡がない」ということだから、縁石で跳ね上げられ、更にガードレールで突き上げられた可能性が高いと見る。

クルマが、どのくらいの速度で、どのくらいの段差があると、そこに乗り上げた場合、どのような挙動を生むか、という検証をしていた局もあるが、使用したクルマがまずい。排気量の大きなFR(フロントエンジン・リヤドライブ)だからだ。

事故を起こしたクルマはFF(フロントエンジン・フロントドライブ)で、当然、駆動輪の違い。前後重量バランスの違いから来る挙動は大きく違う。

どうせ実験をするのなら、事故当時と同じような条件を作り、再現したほうが説得力があるのだが、やりやすい方法でまとめると、結論が大きく違ってくることが多い。その結論を正しい判断だと捕らえる方はいるだろうから、事実と違う情報が独り歩きする。これはいいことではない。

2018年2月9日金曜日

やらなきゃ良かった!!!定期点検と定期交換 いじる人の経験によってヒューマンエラーの温床となる


定期点検と定期交換という項目は、いたるところに転がっているが、その定期点検によって、今後大きなトラブルに発展するであろう、問題の箇所を発見することは少ないと思っている。

そのような問題の有る部分は、定期点検以前の時期に何らかの症状が出ていると考えられる(制御系のセンサーやソフトとなると難しいが)。それを感じて整備に回すというのは・・・

このことは、何も先日のヘリコプター墜落に限ったことではない。クルマ、バイク、電車など、人の手が加わるものと場所にはどうしても出てしまう症状と捉えている。

部品交換や点検で、いくつかの周りの部品を取り外すことは出てきて当然。そして、その部品取り外しの後の組付けで、やってしまう問題が「ネジの仮締め」である。

後で完成時に全てを締めれば問題は出ないが、それを忘れるのが人間。特に時間に迫られていたり、仕事後の楽しい計画などがあると、そちらに神経が行ってしまい、気が付いたときには「事故」。ロボットだったらそんなことはないのだが。それが完結されるにはもう少し時間がかかりそうだ。

新幹線の台車が割れていた件では、「割れない」という思い込みがその問題発見が遅れた理由だろう。作業、もの造りの重要性は現代社会では当然のこと。しかし重量物、見た目にすごいものであると、その中に隠れている問題を見極めることは難しいが、常に「疑い」の目を持って物事に接していれば、「何だかおかしな・・・」を感じることが出来るはずと思う。

また、いつも若者に話していることは、作業の内容と進行を頭の中で反復できるように、反復しながら、そして確認しながら進めること。これにより、作業の内容を忘れることはないので、締め付けミスは出ない。

そうすると検査する道具の開発も自ずとできてしまうだろうし、またそうならないのはおかしい。その仕事をこなせばいいという考え方であると、不良部分を発見できないばかりか、「やらなきゃ良かった・・・」となって、トラブルを造り込むことに発展する。

特に重要なことは、いじる人物の性格、経験である。仕事として金銭を稼ぐことが重要目的であると、どうしても手元はおろそかになるが、その同じ作業でも、好きなことを選んでのことであると、必然的に気持ちが高ぶり、ヒューマンエラーに発展することは少ない。

また、部品を新しいものに交換するときには、その新しい部品が正しく作られているかの検証を行うことも重要で、新品=問題ない、という考え方は間違い。かえって、使われていたものの方がその実績もあるので、問題の起きない可能性がある。ただし、金属疲労ということを考えた場合では、新しいものと交換すべきなのだが、新しいものが絶対ではない、ということは肝に銘じておきたいこと。

組み付けでは、締め付けトルクが重要ではあるが、その数字は絶対ではない。どこに使われるネジなのか、どのようなネジの精度(一品生産のものが優れたネジ精度を持っていても、強度となると話は別)なのか、最初からクルクルと手で回せるネジがいいとは限らない。

昔のメルセデスやハーレーなどでは、軽くねじ込める状況ではなく、まるでセルフロックのネジを扱うような、とても時間のかかる造り方をしていた(現在のメルセデスは?)。これ全て、締め付けたネジが、締め付け不良に陥っても、それ以上緩まないことで大きなトラブルに発展しないよう考えられたものであると思う。

ネジの締め付けトルクで、トルクレンチ重視の方を見かけるが、そのトルクが必要な場所は、均等に締め付けることで性能の安定性が確保できる場合である、という考え方を持っている。シリンダーヘッドの締め付けなどはそうだろうが、ここでの締め付けトルクは、ガスケットから吹き抜けない程度の少ないに越したことはない。クランク回りのベアリングキャップとなると、強く締めても締め付け歪は関係ないので、大きいほうの指示トルクで締める。

とにかく、まず第一には整備士の感覚と腕の力を養って、どのような部分に使われるネジなら、このくらいの力(トルクレンチ無しに)で締めれば問題ない、ということを学習すべきであると思っている。

自己責任におけるクルマやバイクいじり、整備を数多く経験していれば、そこに自分の性格を見ることが出来る。また、周りにいる友人たちからの評価も、自ずと違ってくる。これが反省とそこから生まれる、「自信」ではないヤリガイが重要なのではないかな~と考える。

最近のクルマでは定期交換部品を指定しているものは少ない。特に自家用車となると、営業用とは違って無交換なんていう項目も多くなった。確かに、ディーラーメカニックの資質に疑問や問題が多いので、分解交換の作業を少なくして、一生物としたほうが、自家用車のオーナーにとってはベストなのかもしれないが・・・クレームで大きな部品交換をやってもらった結果、とんでもない作業ミスを埋め込まれた経験が有る者にとっては、それが言えそうだ。
 

2018年2月3日土曜日

新型スズキ・スペーシアは、大きく様変わりしているが、それをほとんど感じないことが残念


新型スペーシアは、プラットフォームをアルトやワゴンRと同じものを使用し、軽量で剛性に高いものになっただけではなく、リヤサスペンションもトーションビームとなり(プラットフォームがアルトなどと同じなので当然だが)、リヤサスペンションのストロークを大きくシナヤカに動かせるようになったことでの問題点はない(ただしFWDモデルのみ)。

スペーシアのフロントスタイルは、少し優しく感じるが、女性ユーザーのことを考えると、このようにまとめられるのか

スライドドアやリヤのゲートは扱いやすい

スペーシアカスタムのフロントデザインは、これまでのスズキ車にはなかったもの。堂々とした感じが男性に受けそうだ
 
これまでの方式では、横剛性をしっかりとするために、動きを規制するラテラルロッドなるものが採用されたいたため、サスペンションストロークを大きくすると、そのラテラルロッドのブッシュ軌跡がそのままボディへ伝わることになり、不快な挙動を後席では感じることがあったが、トーションビームとすることでそれが発生しないわけで、当然といえばその通りだ。

とここまではしっかりと進化しているのだが、ターボ仕様のカスタムと標準のスペーシアでは、ブレーキペダルのフィーリングに違いが有る。カスタムは非常にナチュラルで、姿勢変化を安定させるときに僅かに制動をかける場合でも、神経質になる必要はない。つまり、注意してブレーキペダルを踏むことを要求されないため、疲労は少ない。

その要因を開発者に問うてみたが、はっきりとした答えは返ってこなかった。そこで考えられることは、恐らくターボ装備ということで、バキューム圧の違いから来る、ブレーキマスターシリンダーに作用させる、ブレーキブースターの設計に差があるのではないのかということ。言いたいことは製造コストが同じだったら、標準スペーシアもこのブレーキブースターを使って欲しいところ。

ブレーキの違いはフロントのディスクローター構造に関係するかもしれない。カスタムはNAエンジンを含めてベンチレーテッドなのである。そうなるとキャリパーの構造などにも違いが出るだろうし、ヒョットするとパッドの材質も・・・

更に、ハンドリングに関しても違いがはっきりと出た。確かにホイールサイズやタイヤサイズの違いはあるが、それ以上にスタビライザーの径やショックアブソーバーの減衰力違いなども大きく関係するはず。話を聞かせてくれた開発者は、よくわからないということだった。

一概にハンドリングといっても千差万別だが、ワインディングの速度を高くしての走行というような、特殊な走りという話ではなく、郊外のクルマが少ない場所での走行を楽しむ場合であり、ステアリング操作が素直にクルマの向きを変えるか、修整舵がスムーズにやれるかどうかが重要であると思っているのだ。

スペーシアカスタムのインパネ。速度計だけで回転計は見当たらないが、それはフロントウインドウに投影されるシステム

フロントウインドウにヘッドアップディスプレイされるエンジン回転計と速度計。切り替えることによって燃費などの表示も可能だ

フロントシートとリヤシート間のルーフにはサーキュレーターが装備される。風の向きを効率よく変えるウイング構造が光る
 
カスタムはその点でも非常に感じがよく、素直に反応し素直に向きを変えるだけではなく、路面からの外乱を修正する場合も、意識的な操作は要求されない。それは、軽自動車という範疇を超えている、というのは言いすぎだろうか。

走行性の話をする中で、興味ある説明が出てきた、それはCVTに関してである。これまでは副変速機付のジャトコ製を使っていたが、新型スペーシアはアイシンAW製であるという。その目的を聞くと「軽量化を少しでも行いたかったからだ」というが、穿った見方をすると、モード燃費の等価慣性重量に関係するからか・・・

CVTのシステムを大きく変更することがユーザーにとってメリットがあるのならいいが、そうではなくメーカーの独りよがりになっているのなら心配である。

ジャトコの副変速機付CVTのメリットは、変速幅を大きく取れることで、発進加速の性能とクルーズ燃費のよさが光っていたのだ。このミッションが採用された当時の話では、構造的に複雑だが製造コストは変わらないというものだった。意外な話だが、CVTの製造コストで高いのは、金属ベルトをかけるプーリーであるという。そのプーリーが副変速機をつけることで小さくなり、その分のコストを副変速機に回せる、ということらしい。

新型スペーシアの変速幅と副変速機つきの変速幅の違いを聞くのを忘れたが、プーリー間にかける金属ベルトの構造をこれまでとは違ったものに変更し、その結果、変速幅がこれまで同様なら言うことはないが。

後日調べたところ、新型スペーシアはNA、ターボともにCVTの変速比は2.386~0.426だが、それまでの副変速機付ではワゴンRの場合、NAが2.186~0.553で、これに副変速機のローレシオが1.821でハイが1.000となるから、ローレシオでの変速比は3.980となる。ターボの場合は副変速機のレシオはNAと同じ。CVT側では2.000~0.550ということであるから、変速幅としては副変速機付きの方が大きいと思うが、どうなのだろうか?

身長180cmほどのドライバーが乗っても、後席の足元には広々とした空間が生まれている。これぞ軽自動車だ

スペーシアのNA(自然吸気)エンジン。アクセルを深く踏み込めば、ストレスない加速力を発揮する 

スペーシアカスタムのターボ仕様。カスタムにもNA仕様が有る。ともに全車ハイブリッドだから、アイドリングストップからの発進でも、セルモーターギヤが噛み込んで回るキュルキュル音はしない。それがスズキの特徴である
 
これにファイナルレシオが関係するので、数字で比較するにはファイナルのレシオがわからないとはっきり断定できないが、少なくとも、副変速機つきCVTの方が分がありそうだ。
なお、新型スペーシア以外のモデルでは、これまで同様に副変速機つきのCVTが採用されている。

2018年1月14日日曜日

1972年にヤマハトレールDT1をベースにしたトライアルバイクを造った話


倉庫の整頓をしていたら懐かしい写真が出てきたので、そのときのことを思い出しながら書いてみる。

モトクロス、ロードレースとやったが、トライアルにも足を突っ込んだ。なぜだか当の本人も思い出せない。でも40年以上前からの友人である冒険ライダーで有名な風間深志さん曰く「君の乗り方だったら、トライアルに向いているかもしれない・・・」という話は後から聞いたが、特別意識したわけではない。

ところで1973年1月にホンダからトライアルバイクが発売されるまで、日本にはその手のバイクはなかった(ホンダから発売されたトライアルバイクも本格的なものではなかったが)。写真を見たり人に聞いたり、或いは輸入されたトライアルバイクを観察したり、いろいろなことから情報を得て、それらしいバイクにしようと、改造にいそしんでいた。

当然私も同様で、最初は自宅ガレージの隅に放り出されていた、カワサキ120C2SSをベースに、イベントに参加できる程度のマシンを作り、適当に楽しんでいたが、どうしても大きなトライアルバイクが欲しくなり、当時、他のライダーが改造のベースとしていた、ヤマハDT1のポンコツを入手し(ピストンバルブ吸入)、これを、ありったけの情報と技術により改造した。

最初はカワサキC2SSを適当に改造。でも、これでは物足りなくなり、ヤマハDT1をベースに作り上げた
 
マシンの情報を集めていたとき、日本に本物のトライアルを普及させるため、西山俊樹さんがイギリスで使用していたモンテッサコタ250を個人輸入していたので、何がどのように造られているのか1時間近く、なめるように観察して、トレールバイクとどこが違うのか判断した。

フットレストが高く後ろにあるというのは誰でもわかるが、エンジンの中がどうなのか、高回転特性は必要ないといいながらも、伸びの有る特性はどうやって出すのか、エキゾーストパイプの長さやマフラーの形状、ステアリング周りではスランテッドアンングルという、トライアルセッティングはどの位とっているのかなどを観察。その結果、スランテッドアングルは上下のステアリングステムの間で5mmほどであることがなんとなく判断できた。

①ステアリングのキャスター角度を立てる必要があるのだが、普通の状態では簡単なことではない。そこで思い切ってフレームのバックボーン(ガソリンタンクで隠れる背中の部分)を切り、その切り開いたところを更に広げる加工する。エンジンを取り付けた状態でこれを行うことが重要で、ダウンチューブを少し曲げるようにすれば、フォークの角度は安定する。

適当にバックボーンの切り開いたところを40mm程にして、その部分に厚さ2mmの鉄板を丸めて押し当て、電気溶接する。当時、我が家にあった電気溶接は、大型トラックのバッテリー3個をポンコツ屋さんから仕入れ、そこに充電器を取り付け(その充電器もアイディアの塊とした)、充電しながら溶接。

この状態ではフォークが立ちすぎてトレールも少ないため、直進安定性が悪くなる。というより、タイヤから入る外乱をもろに受けてしまい、ロックセクションではハンドルが大きく取られることになる。そこで、当時のトライアルバイクはフロントフォークのインナーチューブを締め付けるアッパーとアンダーのフォークブラケットのオフセット量を変更していた。

スランテッドアングルというのが正式な呼び方だけど、バイクメーカーの開発者には「トライアルセッティング」という呼び方をしないとわからなかった。

写真を見るとわかるように、MARの上下フォークブラケットは同じ型を使ったもの。それをうまく加工するようだ

イギリスで74年にSSDT出場から個人輸入したMAR(ミック・アンドリュース・レプリカ)を見ると、ステアリングステムシャフトの通る穴が前方にズレていることがわかる
 
現在のトライアルバイクでは、キャスター角が立っていてもスランテッドアングルにはせず、横から見ると「つんのめりそう」な感じだが、これは、乗り方が大きく変わったことと、それに対応するバイク作りに徹したためであると判断したい。表現としてはまづいのだが、フロントタイヤ、ホイールは方向性を決めるために付いているのではなく、フロントを何かにぶつけ、その反動を使うための道具であるような感じだ。

とは言うものの、このスランテッドアングルを使っているバイクは、ホンダのコレクションホールへ行くと発見できる。トライアルバイクのRTL250やパリ・ダカール出場のワークスマシンが採用している。現在のダカールマシンはカウルが大きく上下のフォークブラケット中心を同時に見ることが出来ないので不明。

さて、どうやって上下フォークブラケットのオフセット量を変更したかというと、アッパーブラケットのステム中心から少し離れた部分両側を切り、外側となるものをそれぞれ手前に5mmほどずらして溶接した。初期のDT1はアッパーブラケットも鍛造鉄だったので溶接が出来たのだ。アルミを使うモデルでは、ステムの入る穴をアルミで埋めてから、できるだけ5mmに近い寸法でオフセットする位置を計測し、ステムを通す穴を開けた。

②フロントホイールは19インチから21インチへ変更するのは当然で、ブレーキは自宅にあったホンダCS90用を使う。これがその後の改造でうまくいく結果となった。

となるとスポークはどうするかである。しかし、人とのつながりとは素晴らしいもので、当時のトライアル競技ライバルの中には、本田の研究所に勤務する方がいて、しかもその方は、マネージャーであり権限を持っている。

あるとき、「DT1をベースに改造をしている」、という話をしたら「何かお手伝いできることがあれば、いつでも研究所のほうへ顔を出してください」といううれしいお言葉をいただいていた。これが、前後のブレーキドラムをホンダにしたことでの解決に結びつく。リムはフロント21インチ(DT1は19インチ)、リヤ18インチ。当然ドラムとリムの関係寸法は決まるが、それを出したところでスポークを必要な長さに作ってくれる工場を知らない。リムの寸法は規格品でドラムはホンダ製。つまりこれをベースにすればスポークの長さは自然に決まり、試作としてのスポークが出来る、というわけだ。もちろん話はとんとん拍子に進み、2週間後には手元にオンリーワンのスポークが来た。

③リヤホイールは18インチで変更ないが、ブレーキドラムを小さくし、ドリブンスプロケットもチェーンと合わせて下のサイズに変更。標準は520だったが、これを428とした。ブレーキドラムが小さく取り付け幅も少なくなったのでチェーンラインを合わせるため、スプロケットとブレーキドラムの取り付け部分にスペーサー(厚さ30mmほど)を作って合わせる。

④チェーンサイズが変わればドライブスプロケットもそのサイズにしなければならない。もちろん減速比を大きくして、低速走行性能を確保するため、ドライブスプロケットは歯数の少ないものを使用したいが、当時のヤマハは、ドライブスプロケットの取り付けスプライン形状がその後のものと大きく違っており、歯数の少ないスプロケットはない。そこで、標準のドライブスプロケットと、使用するスプロケットを合体させる。

唯一自宅に残っていた改造部品。ドライブスプロケットの駆動シャフトが合わないので、中心はDT1でスプロケット自体は自宅にあった歯数の少ないものと合わせた
 
ふたつのスプロケットを加熱し焼きなまし。旋盤で加工が出来るようにしてから、知り合いの機械加工屋サンに出向き、旋盤とバイトをお借りして自分で加工。それを自宅へ持ち帰り、溶接。

⑤フロントフォークはフルードを適当な粘度の柔らかいものに交換するぐらい。当然リヤショックも標準を「あ~でもない、こ~でもない」といじくり回したが、最終的には当時のカワサキトレール・ボブキャット用をベースに、全長を少し長く改造しながら、減衰力を下げるため、これも柔らかいフルードを自分で作り、ベストとなるまで毎週のようにフルードを交換して競技に挑んだ。

そのフルード交換のために、ショック外筒の下部に小さな穴を開け、フルード排出、注入を行う。その穴は、少し大きな真鍮の棒を押し込んで漏れ止めを行う。当然スプリングのセット荷重を小さくしなければならないので、それは、セット荷重調整用の凹みを更に削り込み対応した。

⑥リヤブレーキは、ブレーキドラムがDT1用ではなくなったことから、ロッドブレーキではなく、ワイヤーブレーキに変更。CB72のブレーキワイヤーとブレーキペダルを使った。

⑦エンジンの改造も必要なのは当然で、吹き上がり特性を穏やかにするため、フライホイールマスを大きくする必要がある。そこで、フラマグ(フライホイールマグネトー)の外周をマグネットが出るまで小さく削り。そこに真鍮のタガ(わっぱ)をはめることにした。真鍮の材料は材料屋さんから直接購入。もちろん自分で旋盤を回し、真鍮のタガの内径はフラマグより0.8mmぐらい小さくし、外径はクランクケースカバーぎりぎりまで大きく取り、削ったフラマグを焼きバメで結合。タガのほうをガスコンロで加熱し、フラマグをその中に入れたら、磁石に熱が伝わらないうちに冷却する。

⑧エンジンはそのほかにすごいことを思いつき、それを実行。なんと、エキゾーストポートタイミングが遅くなるような加工である。購入したDT1はポンコツ状態であったし、当然シリンダーはボーリングして使用する必要がある。ならば・・・というので、エキゾーストポートの上側に5~7mmほど溶接で盛り付ける。鋳鉄のシリンダースリーブだから電気溶接で何とかなる。それをリューターで適当に処理し、何食わぬ顔でボーリング屋さんに持ち込み、オーバーサイズでボーリング加工してもらった。

でも、その後に発売となったピストンリードバルブ吸入のモデル(DT1に限らず)はシリンダーベースを必要寸法(とはいってもシリンダーの上面からピストンリングが飛びなさないところまで)削れば済むので、その加工は楽なものである。

MCFAJのトライアルにも出場。規則でナンバーや保安部品を装着しなければならないので、ヘッドライトや方向指示器がみえる
 
⑨マフラーは、DT1ベースを使用したが、最終的にはフラマスの低減と共に、中速回転特性の優れたものに変更した。

⑩バイクの回転半径を小さくするにはホイールベースを短くするのが一番。それは、スイングアームの長さを出来るだけ短くすれば、要求に応えられることが判明。ただし、既存のスイングアームのどこを切断すればいいのか、これも計算しながら決める必要がある。

それでも最終的にはスイングアームピボット後ろ側のボックスセクション部分を切り取り、ピボットのブッシュもゴムとしたが、これは正解だったかどうか不明。なんたって比較しようがないからだ。フレーム剛性との関係からすると、スイングアームピボットはニードルベアリングか樹脂(DT1はこれ)がいいのかもしれないが・・・

⑪ガソリンタンクはもちろんスペシャルとした。当時親しくお付き合いしていた、淡路島に工房を構えるパシフィックオーバーシーズの吉原さんに趣旨を話し、ニーグリップをしない細くてスマートなFRP製のガソリンタンクとシートベースをお願いした。シートは上野の中古車販売店を主にお客とするシート張替え屋さんとも付き合いがあったので、そこに持ち込み形のいい物を作ってもらう。こうして改造マシンでは日本一と自負するトライアルバイクを作り上げたのだ。

早戸川の全日本トライアルに出場したときのもの。どういうものか、当時から自分の功績を残すという気持ちはなく、写真を撮影していない
 
全日本にも出場したが、翌年にはTY250が発売されており、その特性は素晴らしく、到底太刀打ちできるものではなかったが、自分のアイディアや改造工作作業と、その翌週にはコンペに出場するというやり方は、この上なく楽しく特別な日常を過ごした。