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2009年5月 2日 (土)

(人として)軸がぶれている

ゴールデンウィーク・ダークサイド企画(笑)
ちょっと間が空いてしまいましたか、オフタイム改造ネタ前回の続きです。
アイドルプーリーの移設とシャフト折れ&ハウジングクラックまで書きましたが、そのまま引き下がってもいられないので、再チャレンジしてみました。

まず前回の反省として、素材の強度がそもそも足りてなかったかなと。
ということで、2ndチャレンジは題して「厳選素材」作戦
アイドルプーリーシャフトとして使ったのが純正のギアガード固定用ボルトだったので、まずこれが強度不足だったかなと…M6×40mmクロムのものをステンキャップに変更。合わせて、クラックが入ってしまったシャフト穴は、モーターユニットそのものがアルミ合金のダイキャストですから、そのままでは当然過大な負荷には耐えられないだろうということで、チェーンガイドを兼ねてステンレス2mm厚の板で補強材を作ってみました…といっても実は、仕事場のゴミ箱に転がっていた適当な曲げ板を、これまたテキトーに万力とハンマーで叩いて成形しただけ、なんですけどね。
Idler_guard Housing_reinforcement

流石にチャリそのものを仕事場に持ち込むのは気が引けたので、寸法と原寸大デジカメ写真を参考に手曲げ加工(笑)して、自宅にて取付という方法を採りましたら、なんとほぼ狂い無く装着完了…自分で自分を褒めてあげたい(爆)
モーターユニット側面は意外と突起物があって、ソレを避けるように削るのに結構苦労したんです…って、仕事もせずになにやってんだか → 自分。
写真ではプーリーが見やすいようにむき出しにしてありますが、この後さらに手前側の軸受けも補強して、見るからに頑丈そうになったところでチェーンを掛けて試走してみました。

結果は…惨敗!! (´・ω・`)ショボーン

最初こそスムーズに回転し、こりゃ大丈夫かと思われたのですが、ワザと高負荷を掛ける為に自宅近くの激坂を、途中で一旦停止してから7速状態フルアシストで発進、を3回繰り返したら前回同様シャフトが曲がってしまいました(大汗)。

ということで、結論。この場所にアイドルプーリー移設は無理

よくよく考えてみれば、純正が設計段階であの穴をシャフト穴として作ってあったとしても、それをあえて使っていないということは某か具合の悪いことがあったからなワケで、つまりはこの「強度不足」というのが答えだったのかなぁと思うのです。
Crane_theory そもそもよく見てみればこのギアとチェーンの配置は、小学校の頃に理科で習った動滑車の原理そのままなので、赤い矢印方向に1の力を掛ければ、問題のシャフトには2倍近い力(緑の矢印)が働くのは自明の理…仮にペダルを50kgの力で踏めば、100kg近い負荷が件のシャフトには掛かるのですから、そりゃ折れ曲がっても仕方が無いわなぁと、今更ながらに気付くyonhongiなのでした。
うむ、小学校の勉強は大事、ですね(苦笑)。

これでようやく、純正でなんであんなギアガード兼アイドルプーリーマウントの構造を作っていたかが判ったような気がします。
ということで初心に立ち戻り、計画変更。
そのマウントを流用して、新たにプーリーを追加してアシストギアの前後にアイドルプーリーを配置するという方針に転換しようと考えました。
合わせて、少しでも新設プーリー軸に掛かる負荷が減るように、チャーンの掛かり具合が浅くなるような位置を探ったところ、結局下の写真のような配置になりました。
アシストギア前での方向転換は、前回およそ180度だったものを今度は90度くらいにしたので、それだけでもシャフトの負荷は半分近くまで低下する…はずです。
チェーンはその後、アシストギアで180度方向転換しつつモーターの力をしっかり加えて、後ろ側のアイドルプーリーで60度ほど向きを変えて、リアアクスルへといった感じ(写真オレンジの矢印)。

Offtime_r_chainline ホームセンターでステンレスの穴開き平板ステー50mmを買ってきて逆T字の位置にM5×50mmのステンキャップを軸としてプーリーを増設しただけのお手軽仕様…今回は削ったり曲げたり一切無し、最初からこの方法を試しておくべきでした(・・;)
パッと見ギヤが増えて更にイカツクなってしまいましたし、フリクションも増えて効率悪そうですが、手でクランク回した限りではそれほど重い感じはしません。
チェーンの出す音はちと増えちゃいましたけど、まぁ変速に問題はなさそうなので、注油をしっかりしてやれば多少改善できるでしょう。
チェーンの通り道も伸びたので、結局コマ数は120コマくらいになってしまいました。10コマ近く黒い部分があって格好わるいので、いずれまた長いチェーンに交換することになるでしょうが、しばらくは耐久試験中ということでこのまま我慢するとします。

前回と同じように自宅近くの激坂テストはなんとかクリアして、シャフトその他に変形の兆しも見えないので、とりあえずはこのスタイルで行けそうな気がしてきました。
やはり形には意味があるんですねぇ。結局最終的に(厳ついギア部分を見えなくしてしまえば)普通の自転車とそう変わらない形態(今回の場合はチェーンのライン取り)に落ち着きそうですので、改めてソレを実感した次第であります。
副産物的にですが、フロントが41T(純正)と45T(Capreo)の2枚になったので、フロントディレイラーならぬ手レイラーでチェーンを掛け変えれば、前2速×後6速の12段変速になったというのも、(電動アシスト車には無意味と判っていても)ちょっと嬉しいかも。

以上、ダークサイド報告一応の完結ということで。


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コメント

いやぁ~まずはお疲れ様でした!
やはりyonhongiさんは凄いっす(゜o゜)
自分も工作は嫌いな方ではないのですが、次元が違い過ぎますね。
今回の例では、たとえ作業に及んだとしてもハウジングにクラックが入った時点でジ・エンドかと_| ̄|○
強度不足と判断し、すかさずプーリーを追加して負荷を分散させるところなど、もう惚れました(*^_^*)
その手の趣味は無いのですが、今日は何だかいけそうな気がするぅ~
yonhongiさん、どうか師匠と呼ばせて下さいm(__)m

投稿: とも | 2009年5月 4日 (月) 22時08分

まいどまいど、お褒めのお言葉、ありがとうございます。
こんなに褒めてくれるのは、自分以外はともさんくらいかも(爆)

今回のは最早ひくに引けない状況だったと言うか…自宅近くの坂はクリアしましたが、それじゃあ横浜山手あたりの坂道の連続に耐えられるかというと、まだまだ疑問符付きですし。
ホントに器用な人ならば、カスタムで強度バッチリなパーツを削り出しちゃったりするんでしょうけど、そこまで手間ひまかける気力が湧かないうちは、まだまだシロートのお遊び(火遊び)ですねぇ。

投稿: yonhongi | 2009年5月 5日 (火) 11時55分

yonhongiさんはじめまして、
私もオフタイムを購入し、8月で1年になろうとしております。
私の場合はリアをカプレオ化9tにしております。

電動アシストですが、もう少しアシストしてほしいと思っております。
そこで質問させて欲しいのですが、アシストギアでトルクと回転数(スピード)を認識しているのでしょうか?

旧モデルはリアのギアが14t、yonhongiさんが乗られているモデルは13tだと思います。
アシストギアで認識しているのであれば、旧モデルとのギア数が異なるとこのギアを旧モデルの物に
交換すればいいのかなとも思ったりします。

しかし、情報を全然持っていないためわかりません。
ご存じであれば教えてください。

よろしくお願いします。

ちなみに私のオフタイムもyonhongiさんと同モデルです。

投稿: ポタ | 2009年5月 6日 (水) 12時49分

ポタさま、はじめまして。
同じオフタイムに乗られている方からコメントいただけるなんて嬉しいですね。
リアのカプレオ9T化、自分もいずれしてみたいと思っているんですが、元来アマノジャクなもので、外と違うアプローチを優先したがる悪いクセがありまして(汗)

>電動アシストですが、もう少しアシストしてほしいと思っております。
そうそう、まさにその通り。
変な規制のお陰で、電動アシスト車はその魅力の半分も出し切れていないと思っています。

>アシストギアでトルクと回転数(スピード)を認識しているのでしょうか?
あくまで推測ですが、オフタイムの(というか現在のPanasonic電動アシスト自転車の)モーターの原型になっているviviエレクトリックバイクの紹介記事を見ると、クランク軸とその周りにトルクセンサーがあることが判ります。
http://panasonic.co.jp/ism/vivi/02_2.html
自分の経験上も、クランク軸と純正チェーンリングが勘合している筒との間に、ペダリングによって生じる歪みをトルクとしてセンシングしていることを確認しています。
http://yonhongi.cocolog-nifty.com/blog/2008/09/the-load-of-the.html
http://yonhongi.cocolog-nifty.com/blog/2008/09/post-b9d2.html
おそらく回転数も、このクランク軸近辺でカウントしているものと思われます。

長くなるので、次コメントに続きま〜す(笑)

投稿: yonhongi | 2009年5月 6日 (水) 13時34分

続きです。

結論として、純正の最高速ギア比である 前:後 = 41T:13T とタイヤ径およびクランク回転数から計算して、ケイデンス約80rpmで24km/h達するので、アシスト力を0にする制御になっていると考えられます。
ですので、アシスト領域を広げるには、ギア比の増大(ポタさんのようにリアを小さくするか自分の様に前を大きくする)させるか、リアタイヤの径を大きくするか、あるいはアシストギア(9T)を大きくするしか、方法がないと思われます。

上と同じ条件(ケイデンス80rpm)で計算すると、
ポタさんの場合は 41T:9T ですから、約35km/h(純正比45%アップ)
自分の場合は今回前をカプレオ45Tにして、リアは絶版のMF-HG50にしてありますので 45T:11T ですから、約31km/h(純正比30%アップ)
…の速度まではアシストされているものと考えられます。
両方組み合わせれば計算上38.4km/hくらいまでアシスト領域が広がるはずですが、現実問題として今回のように各部に掛かる負荷が急激に増大しますので、物理的方法ではこれ以上難しいかもしれませんね。

あとは電気的に、前コメントに書いた回転数やトルクといった制御信号を細工するしか無いでしょうが、こちらは更に難易度が高いでしょうし…。

以上が自分が知っている情報になります。
こんなんでも、なにかポタさんのお役に立てれば幸いです (^_^;)

投稿: yonhongi | 2009年5月 6日 (水) 14時00分

yonhongiさん、早速非常に詳しい情報ありがとうございます。
よく勉強なされていらっしゃいますね。
感心します。

こんな構造とは、私はかなり勘違いをしていたようです。

かなり難しい技術が使われていますね、
この構造には素人が手を出すととんでもない事になりそうで
やめときます。その方が無難のようなんで。
値段が値段なのでリスクが高過ぎますから、そこまでの勇気はありません。

しかしあの仕組みでどの程度の精度があるんでしょうか?
意外にアシストが発揮出来てなかったりして。(笑)

それはそうとあのカットモデルで気になったのですが、
アシストギアの歯数がやけに多くみえるのですが
もしやViViのアシストギヤは多いの?

と思ったのは私だけでしょうか(古ッ!!)
普段この部分は見れませんからね、

知り合いに乗っている人がいれば見てみたいものです。(笑)

投稿: ポタ | 2009年5月 6日 (水) 19時02分

ポタさま、こんばんは。

>しかしあの仕組みでどの程度の精度があるんでしょうか?
>意外にアシストが発揮出来てなかったりして。(笑)
ネットで検索すると回転数のPWM制御信号を可変するボリュームを付けている方なども見かけますが、自分の能力は超えてますね(笑)
回転数に関してはもちろんリニアでデジタルな出力を得られますが、歪みセンサーによるトルク検出のリニアリティーはどの程度のものか、自分も詳しくは知りません。おそらく昨今の体重計などに使われているものとそうは違わないはずなので、何段階かのステップ制御くらいなら充分出来るんじゃないでしょうか。

>もしやViViのアシストギヤは多いの?
なんとも言えませんが、初期の頃はモーター出力の弱さをアシストギアの歯数でカバーしていた可能性はありますね。
もし現在9Tのアシストギアを11Tくらいに出来れば、その分アシスト力は上がりそうですが、その場合は前述のトルクセンサーをなんとか騙さないとすぐアシストカットされちゃいますから、痛し痒しです…。

オフタイムそのものは次期モデル無しで製造終了の流れのようですが、なんとか新規格(1:2アシスト)対応のモーター制御基盤なんぞ手に入れば、また違った展開があったりするんじゃなかろうかなんて、さらにダークサイドの誘惑に駆られたりしている自分であります(苦笑)

投稿: yonhongi | 2009年5月 6日 (水) 22時32分

お疲れ様です。
yonhongiさんには感心しっ放しです。
ご指摘の通りですね。難しいところです。


今後の展開を期待させてもらいます。
私もいい方法が見つかりましたらコメントさせていただきます。

今後ともよろしくお願いします。

投稿: ポタ | 2009年5月 7日 (木) 20時57分

あっ!!忘れていました。
トルクセンサーですが、リアにしろフロントにしろ歯数を変えた分掛るトルクも変ってますよね。
アシストの領域が拡大している事を実感している事からみると、アシストギアの歯数変更も効きそうな気が、、、

間違えてたら教えてください。
頭が付いていけなーい。(笑)

投稿: ポタ | 2009年5月 7日 (木) 21時07分

>私もいい方法が見つかりましたらコメントさせていただきます。
こうして情報交換させていただいけるのはありがたいことですね。
こちらこそよろしくお願いいたします → ポタさん。

>トルクセンサーですが、リアにしろフロントにしろ歯数を変えた分掛るトルクも変ってますよね。
クランク軸で測っているトルクは人力分ですから、その絶対値が依存するのはクランク長…になるのかな?
なので、(漕ぎやすさは別として)クランク長を長くする=楽にトルクが掛けられる=アシスト上限値が上がる、ということになればアシストギア換えても実感できるくらいになるかもしれませんが…どうなんでしょうねぇ実際のところは。
自分もこれ以上は頭がついていきまっせん\(;゚∇゚)/

投稿: yonhongi | 2009年5月 7日 (木) 21時56分

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