2018年02月17日

constant velocity

 角速度が変化しないという意味である。
 
 CV joint  等速継手というものは、30年ほど前から生産量が格段に増えた。いわゆるFF自動車がたくさん売れたからだ。FFは、50年ほど前は、国産ではスバル1000という車ぐらいのものだった。友人の父君が乗っていて、乗せてもらうと水平対向の独特な音だった。BMW のオートバイの音である。バックでステアリングを切って坂を登ると、切れ過ぎる方向に行くとのことであった。一方、四日市の椙山氏はシトロエンに乗っていて、これまた陸上の乗り物とは思えない乗り心地であった。

 これらの車には等速継手が使ってあった。ステアリングを切っても駆動軸の回転と車輪の回転が完全に一致した。即ちステアリングに何ら振動が伝わって来なかった。その後、筆者はスバル・レオーネに乗っていたことがあるが、12万キロも乗ると等速継手が摩耗して、ステアリングを切るとカラカラと音がし始めた。

 80年代になるとトヨタ、日産も大量にFFを売り出し、FRをはるかに凌ぐようになった。等速継手の材料、工作技術、潤滑が進歩し、耐久性が飛躍的に向上したのだ。今乗っている車は15万キロをはるかに超えているが、ステアリングは新車同様の切れ味で、全くガタがない。進歩したのだ。

 この頃はステアリング・ホィールいわゆるハンドルの軸の曲がっているところにも使われている。昔は、エンドウの継手で言えば、ABAまたはCBCのタイプを使っていたが、これなら軽くできるからだ。もしこれが不等速継手であると、カーヴを曲がるときに非常に奇妙な感じがする筈だ。ガードレイルを擦る人が増え、人身事故も大幅に増大するだろう。そういう点でも、等速であるということは大切なことだ。


 ユニヴァーサル・ジョイントを単独で使うと、何が起こるのだろう。角速度が変化するのだ。二つ組合わせてその変化量を打ち消させると、出力軸は入力軸と等速になる。もちろん中間軸は速くなったり遅くなったりする。伊藤 剛氏の解説によると、
「中間軸は細くて軽いものですからね、速度が増減しても、殆ど問題は起こらないんですよ。でもね、出力軸の角速度が増減すると、人間が乗っていますからね、激しい振動が生じれば乗り心地が悪くて困ってしまいます。もちろん出力軸が入力軸と平行でなければ多少の不具合は起こりますが、工夫をする前と比べたら大幅に緩和されていますよ。
 中間軸が高速で廻れば、問題が起きるでしょうから、そういう用途には向きませんね。別の等速ジョイントを使うでしょうね。その辺は経験に依りますな。それを使わなくてもね、最近はそういう角速度変化を吸収する継手があるのですよ。強化したゴムでできています。それが付いていると、高速回転での振動が大いに軽減されるんだそうです。」

という事であった。


CV or not  今回の電車の模型の台車がカーヴで振った時は、まさにその状態ではあるが、間違った位相の時に比べてはるかに振動は低減されるはずだ。この図は極端に誇張して描いてある。角αは角βより大きいから、等速にはならない。しかしかなり良くなっている。
 この角度が小さいときは、α≒β だから、等速と近似できるだろう。振れる量を小さくしようと思ったら、センタピンの位置をジョイント側に近付けるべきだ。もちろん荷重を負担するものを、台車中心に付けねばならない


 このyoutubeをご覧戴きたい。中間軸の不等速を、カードを押し当てて発生する音で分かり易くしている。非常にうまい表し方だ。模型とはいえども、こういうことを知っていないと、よく走る模型はできない。


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コメント一覧

1. Posted by 迷走の松   2018年02月17日 18:07
遊園地以上博物館未満のある施設に、軌間15インチのエンジン機関車があります。車体床下中央から前後台車への駆動軸がユニバ−サルジョイントなんですが、90度ずれを見て唖然としました。機関車は製作会社からの売り込みとのこと。15インチの機関車となれば遊園地程度といえども、あれこれ知らないとまとまらないもののはずです。人の乗らない大きさの模型ではないので無視出来ないと思うのです。
オ−ナ−はそこは気にしていないようでした。 他方上部ボンネットを開けて見える範囲の作りは酷評して、あまり使っていないようでした。

私は電気科出で、習う機会はありませんでしたが、職場に入ってから機械科出の先輩との車談義の中で知りました。工業高校機械科や自動車整備学校あたりでは能書き程度でも課目の中にないのでしょうか。

追記
我がFF大衆車、20万km弱から駐車などでハンドルをきつめに切るとカラカラ音がします。 当然怪しいのはジョイントですが、外見が変わりなくても、内部の摩耗の可能性がありますか。
2. Posted by dda40x   2018年02月18日 19:32
軽い模型なら、さほど問題にもならずに済むことがあっても、乗用ならある程度の質量があります。間違った設計のものを走らせると、前後に無視できない振動が生じるでしょうね。気持ちが悪くて、乗っていられないはずです。
あるいは、よほどゆっくり動く物なら、気が付かないかもしれません。

車の件ですが、ブーツが切れていなくても、中が摩耗していることがあります。中古パーツと差し替えれば、すぐ直ります。

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