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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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CVT無段変速機

2016 - 08/30 [Tue] - 15:09


P1010353.jpg

CVT無段変速機は商品化に向けて改良を加えていました。
プーリーの溝幅増減によって出力軸の回転速度が無段階で変速する基本機能は実現していますが、システムの性質上運転時に限って変速のアクションをする必要があります。
このモデルもハンドルを回す事で入力側に回転を与えていますが、プーリー幅を変える変速のアクションはプーリーに繋がる横軸を押し引きする動きになります。
この2つの動きを同時にすることは、やり難いうえに不自然で納得のいかないものでした。
そこで軸の押し引きの動きをラック&ピニオンギアを用いてダイヤル回転の動きに改良しました。

P1010357.jpg

このことで互いの動きが回転運動なので以前よりスムーズな操作が出来るようになりましたが、やはり2つの動きを同時に行うことには無理があります。
入力軸のハンドルを回している時は片方の手で本体を押さえているのが自然な形で、その手を離して変速のダイヤルを操作すると本体が動いてしまい快適な操作感が得られません。

もう一つはVベルトの働きを確実なものにすることです。
Vベルトと可変プーリーはいつでもどの位置でも噛み合う必要があります。
そこでリング状のVベルトにそれなりのテンションを与えて噛み合う力を助けています。

P1010360.jpg

P1010362.jpg

そのためプーリーに負荷が掛かっている事でハンドルが少し重くなっているのは否めません。
また連続運転時やまれにVベルトがねじれる事がありますが、こんな時はゆっくり逆回しするなど問題回避の方法を取ってください。

このCVT無段変速機のモデルは複数の構成要素に複雑な動きや働きがあるため、他のモデルと比べ操作や運転が簡単にこなせないリスクもあります。

このように快適な運転操作と本体の固定が課題となりますが装置と折り合いをつけながら操作運転をして、この無段変速機の興味深い動きを楽しんでご利用下さればと考え、今回商品化する事にしました。



レシプロエンジンの試作

2013 - 08/29 [Thu] - 13:57

レシプロエンジンの商品化に向けて最終調整をしている所ですが、2パターンを試作してみました。

レシ2


1つはトロコイドポンプで使ったブルーグレーの硬派タイプ、2つ目はロータリーエンジン星型エンジンでおなじみのオレンジを主とする自称エンジンカラーです。

レシ黒

 レシ茶


ブルーグレーの硬派タイプも良いけれどトロコイドポンプの強烈な個性に負けそうなのでここは定番のエンジンカラーで落ち着きそうな気がしています。

もう1つ悩ましいのが動きに関する事で、手回しのハンドルとピストンの動きの関係をどうするかで迷っています。

ハンドルの回転をピストンの働きに伝える時、減速すると弁やクランク、ピストンの動きがゆっくりで観察しやすくなります、同時にハンドルを回す手触りが軽くてストレスを感じる事がありません。

逆に増速すると高速回転し、エンジンらしいダイナミックでワイルドな動きを楽しめますが、ハンドルが重くて繊細な動きを観察するのが難しくなります。

これは賛否両論で好みによってどちらを採るかはマチマチでしょう。

ZAHSとしてここはやっぱり構造を観察しやすい前者の減速タイプにするのが妥当と考えました。

後者のワイルドタイプも捨てがたく、その動きの楽しさは動画でお披露目したいと思っています。

パラパラ動画

2013 - 01/25 [Fri] - 13:23

遊星歯車の基本構造は中心の太陽歯車とそれに噛み合って周遊する複数の遊星歯車、遊星歯車の位置を確保する遊星キャリヤ、遊星歯車の軌道上で噛み合う内歯車とで成り立っています。

遊星図


歯車と言えば円形が常識で疑いの無い所ですが楕円歯車でも噛み合う事を知り、これで遊星歯車を作ってみるとどうなるかと考えたのがきっかけで、まず遊星歯車オーバルに挑戦しました。

きっと理論的には解決方法があるのでしょうが、こっちは大した知識は無い訳で、とりあえずギアを描いてみる事から始めました。

太陽歯車を反時計回りに10度回転させて遊星キャリヤも反時計回りに2.5度回転する、更に遊星歯車をそれぞれの位置で太陽歯車に噛み合うように時計回りに回転させます。

文章で書くとややこしいですがすでに作ってあるノーマルな遊星歯車を見ながら考えるとイメージしやすいんです。

キャリヤの2.5度も太陽歯車を1回転するとキャリヤが1/4回転した所から割り出した数字です。

この作業を地道に繰り返すと外側にぼんやりとある軌跡が浮かび上がってきました。

ビジュアルから受ける直感と結果が出るまで諦めずに実験と検証を繰り返す持久力も大切です、これは仕事柄やっているデザインする作業と共通する部分があるのかも知れませんね。

実際の設計段階では理論がどうとか考えずに無我夢中で輪郭だけを追い求めていましたが、ここへ来てふと思ったのがは、この作業はひょっとしてぱらぱら動画?

という訳で、今回はパラパラ動画の為にもう一度作図をしてみました。

パラパラ1

まず太陽歯車を10度回転、次に図にはないキャリヤをあるつもりで4つの歯車を太陽歯車を中心に2.5度回転コピー、それぞれの遊星歯車をその場で太陽歯車に噛み合うように回転、これをひたすら繰り返す。

パラパラ2


このように各工程で軌跡を残しながらギアの動きを成長させて行くと最後は図のような6角形が形成されました。

パラパラ3

結局この形が遊星歯車オーバルの内歯車の形になるんです。
あーなるほどやっとスッキリ!今頃何となく理解出来たような気がしています。

pg_ob_l_main.jpg
遊星歯車【オーバル】商品ページを表示する


トロコイドポンプ完成しました

2012 - 03/24 [Sat] - 17:53

トロコイドポンプは完成しました。

トロポン1


歯数の違う歯車を偏心して取付けるとインナーローターの回転に合わせてアウターローターも回転します、この時互いのローターの間に出来る隙間の容積が場所によって変わります。

この隙間が大きくなる所から吸入口を設け、小さくなる所から吐出口を設けるのがトロコイドポンプの基本構造のようです。

この吸入口と吐出口はシンボリックなデザインとして本体にスリットをいれて表現しました。

トロポン3


試作品はインナーローターをダイレクトに回す単純な構造としてはじめましたが、ユニークな動きや仕組みを観察するにはスピードが速過ぎて面白さが伝わらないと感じていました。

そこでギアを使って減速する事にしましたが、例によって悪戦苦闘。

アウターローターの転がりを良くするために取付けた3つのギアは実際のポンプには無い構造ですが、このアクリルモデルでは重要な役目を果たしていますのでデザインの一部として取り入れました。

結果今まで一番の軽い転がりの感触を得る事が出来たのと、ローターの回転速度もゆっくりになり観察しやすい自信作に仕上がりました。

音でも変速

2012 - 01/18 [Wed] - 17:06

ママチャリの“内装三段変速機”は実際にギアチェンジをして変速の動きを体感出来る事を目指して作りましたがどうも判りにくいという問題がありました。

確かに変速はしているものの出力軸に負荷が掛かっていない分、手元の感触が重くなったり軽くなったりするのがわずかで判りにくいのも事実です。

回転の動きを目で観察するとこれも変化はありますが、誰が見ても明らかに変わったというほど劇的な変化がある訳ではありません。

そこで聴覚にも頼ってみる事にします。
出力軸の車輪に見立てた円盤をラチェット構造としてアクリルの丸棒をはじくように設計変更しました。

変速ラチェット単独


変速ラチェット縦



これによって音の変化でも回転数が変わる様子を観察出来る様になりました。

一速(ロー)は   チッ•••チッ•••チッ•••チッ•••

二速(ノーマル)は チッチッチッチッチッチッ

三速(トップ)は  チチチチチチチチチチチチ

こんな感じです、分かってもらえるかなー。

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