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造型社のアクリルホビーショップ『ZAHS』のスタッフブログです。

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大型車後輪2軸デフ

2016 - 08/23 [Tue] - 15:27

ZAHSの組み立てキットにデファレンシャルギアがありますが、
お客様から大型車の後輪2軸車両のデフを作れないかとのお問い合わせがありました。
調べてみると興味深い構造なので早速設計してみる事に。

通称ツーデフと呼ばれる複雑な機構で、一対の後前車輪の差動、一対の後後車輪の差動、
後前車輪と後後車輪の差動を同時に実現しなければならない事がわかりました。
例によってネット検索で図面を拾ってきましたが図面というより構造図のようなもので、すぐには理解できず、図とにらみあいとなりました。

yjimage.jpeg

しばらく調べたりにらんだりしながら見えてきたのは、プロペラシャフトに
インター・アクスル・デフを仕込んで後前軸と後後軸に力を配分する構造のようです。
すでにあるデファレンシャルギアの図面を元に改良を加えていきますが今回は、
後輪が2軸あるのでプロペラシャフトとドライブシャフトが交差する時落差ができます。
実際の車はユニバーサルジョイントで落差や振動を吸収していますが、アクリルキットは
サイズの制約と強度の制約がありユニバーサルジョイントのような便利なものは
使えないのでギアの組み合わせで軸の落差を解決しました。

P1010346.jpg

P1010352.jpg

その他いろいろ問題を解決しながら出来上がったモデルは動きもダイナミックでかなり楽しめそうです。
だだ今組み立て説明書を製作中です、初めての人がその説明書で組み立て完了できたら
このキットもZAHSの仲間入りとなるはずですのでご期待ください。



CVT無段変速機を試作

2015 - 05/18 [Mon] - 16:11

CVT無段変速機は歯車以外の機構で動力を伝達する変速機です。
基本的な原理はボール盤などで用いられるプーリーとVベルトによる古典的な変速装置と同じですが、
P1050213.jpg

CVT変速機は入力側と出力側プーリーが同時に作動して互いの溝幅が増減します。
これによって金属ベルトの各プーリーとの接触有効径が変化する事によって出力側の回転速度が無段階に変化します。

これはもう一般的で有名な変速機なのでZAHSのお客様の中にもこの機構を作ってはどうかというリクエストやお問い合わせを何件かうかがっています。

ただこの機構は回転以外の二次的な動きも複数あり、難しそうなので例によって二の足を踏んでいましたが、コーン式無段変速機の製作がうまくいった事で気を良くして、ただいま鋭意試作奮闘中です。

まず、プーリーの形は例によって積層式です、本来は摩擦力でベルトを保持する構造ですが、アクリルには機械的圧を掛けられないのでギアの形を採りました。

プーリー1

プーリ

P1050212.jpg



Vベルトは難関でしたがボールチェーンを使ってハート形のパーツが連なる形にし、プーリーと噛み合う事を目指しました。

P1050209.jpg

ベルトをプーリーにはめ込んだ時にプーリーの溝幅が変わる事に応じてベルトが滑る様にその場をスライドしなければなりません。

プーリーの積層は4段階でどの位置でもベルトと噛み合う必要があります。

最初はどの位置でもスリップして思う様な動作を得る事が出来ませんでしたが、ハートパーツの形状やベルトのテンションの具合を調整するなどだんだん良い方向に近づきつつあります。

これ以外にまだまだクリアしなければならない所は沢山ありますが近日中には完成する予定であります。






コーン式無段変速機

2014 - 12/01 [Mon] - 16:40

リングコーン無段変速機は以前から作りたいと思っていた憧れの変速機です。

この機構も遊星歯車の原理を利用して無段変速を実現したユニークな仕掛けで、メーカーの説明ではおおむね次の様に書かれています。

リングコーン図


動力の伝達は
1、入力側の太陽コーンはこれに圧接している数個の遊星コーンを自転させます。
2、遊星コーンは他方の円錐面を固定されたリングの内接面にそれぞれ圧接し、リングの内周面を自転しながら公転し、この公転速度がコーンホルダによって出力軸に伝えられます。

変速は
1、運転中にハンドルを操作する事によりリングは、遊星コーンの円錐面に沿って移動します。
2、リングを移動すると遊星コーンのリングに対する接触有効径が変化しそれだけ遊星コーンの公転速度が変化します。

このようにこの機構の中心的役割を果たすのは円錐形の遊星コーンです。

立体の円錐形をイメージするとアクリル板をレーザーカットする従来の加工方法でコーンを製作するのは不可能としばらく諦めていましたが、今回は平板のギアの径を変えて積み重ねた物をコーンの代用とする事で、コーンの役割を果たせるのでは無いかと考えました。

これに基づき試作を重ねた結果、リングコーン無段変速機の基本的な動きを再現する事が出来ました。

アクリルコーン図

実際のコーン式変速機は遊星コーンの円錐面とリングの内周面は圧接なので移動は無段階ですがアクリルモデルはギア噛み合いの4段階で表現しています。

運転中リング移動のハンドル操作によりコーン先端の小径遊星ギアがリング内を公転する速度からコーン根元の大径ギア側に移動するほどスピードアップする様子が観察出来ます。

コーン正面
コーン正面

コーン側面
コーン側面

アップ
コーンアップ




※リングコーンは日本電産シンポ株式会社の登録商標です

4サイクルエンジン

2013 - 07/19 [Fri] - 17:41

レシプロエンジン

エンジンの基本形【レシプロエンジン】を作りました。
ピストンの往復運動をクランクで回転に変える。
単純でありながら完璧な機構が他の追随を許さないエンジンの王道としていつまでもあり続けています。

誰でも知っているエンジンだからこそ細かい所にこだわって見ました。
エンジン上部の吸気弁と排気弁の動きを出来るだけリアルに再現しようと思いました。

4サイクルエンジンはピストンがシリンダーの上部から下がり始めるタイミングで吸気弁が開きだし、最下部に達した時に弁が締まる。
反動でピストンが上昇し,ガスを圧縮すると最高点で爆発燃焼が起きるそのパワーでピストンが下に押し下げられる。
最下部から再びピストンが上昇するタイミングで今度は排気弁が開き始め、最高点で弁がしまる。

吸気→圧縮→爆発→排気→

大まかにいうとこの繰り返しでエンジンは回転しています。

この美しい4サイクルエンジンの動きを再現出来たかなと思っています。
弁の動きは上部のカムによって制御されますが、実際のエンジンと同じ様に締まる時にはバネのチカラが必要です。
アクリル以外の素材として今回はバネを使いました。

カムの動きは実際のエンジンはチェーンやベルトを使う様ですがアクリルキットではギアのみで伝達しました。

近いうちに動画も作りますのでお楽しみに。

一軸偏心ねじポンプは完成しました

2013 - 05/15 [Wed] - 17:53

以前のブログでは弱音をはいていましたが一軸偏心ねじポンプは諦めていません。

楕円のステーターの中を真円のローターが自転しながら往復運動する基本的な動きの原理を見つける事が一番肝心な作業でした。

モーノ図


いつもの様にパソコン画面でコツコツ作業の結果大まかな形は早い段階で出来ていたのですが、スムーズな回転をなかなか得られなかったことと、視覚的効果が満足いく物になっていなかったことが商品化に踏み切れなかった理由でした。

中でも一番のネックは回転時に起きる引っ掛かりの問題でしたが、この原因は2つありました。
1つは前に伸びるローターの接続が入力軸側だけで片持ち構造のためローターの先端部が垂れて常にステータとの衝突を起こしていた事。

2つ目はローターとステーターを断面で表現しているため、ローターの積み上げとステーターの積み上げでアクリル板の厚みのバラツキによるサイズの差が生じてこれも衝突の原因になっていた事でした。

1つ目の問題はローターの先端に付けた突起がエンドカバーのセンターピンと内輪を倣う様に滑る仕掛けで芯が通り、ブレの無い回転を得る事が出来ました。

2つ目は断面3mmのステーターに2mmのローターを擦れる事無くちょうど真ん中で動作し、それを連続的に保つ様に工夫した事で解決できました。

厚みの違うアクリル板を合理的にパーツに割り当てる事が解決策だった訳ですが、なかなか正解が見つからず、クイズのような取り組みでした。

ちなみに使用したアクリル板の厚みは、3mm、2mm、1.5mm、1mm,です。

完成した一軸偏心ねじポンプは回転の滑らかさやローターの動きの視覚的効果もほぼイメージ通りに仕上がりました。

実際の一軸偏心ねじポンプはステーターやローターは滑らかな構造でクネクネと動く構造ですが、ZAHSのアクリルキットは断面の動きの原理を強調した形をとっています。

P1010067.jpg


ユニークな一軸偏心ねじポンプの動きを何とか表現出来たかなと考えています、近いうちにZAHSの商品ラインナップに追加しますので宜しくお願いします。

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