Sidecar Chronicle

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製作_編(その1)

設計図

フレーム寸法割り出し

フレーム寸法割りだし計画に大凡の目処がついたところで、ぼつぼつと製作に取りかかる。

まずは、カー側フレームの寸法を割り出し、設計図を引くところから始めなければならない。今回、船はHONDAリード90+サイドカーから流用するので、船の床板を寸法割り出しの基準に使う。ただし、オリジナルの船の床板は、錆びたペラペラの鉄板で、お世辞にも再使用できるような状態ではない(というより危険!)。

そこで、厚さ4.5ミリの波板鉄板を用意して、オリジナルの床板から寸法を写し、サクッと切り出した。これに船を仮置きして、フレームパイプと同サイズの木材を敷く。次に、カンチレバー(Cantilever)とコイルオーバーユニットを配置して、全体の大まかなバランスを見てみる。各部の寸法は、ほぼ予想通りの数値に収まりそうだ。しかし、リードの値が若干大きい。

リードは、本車のホイールベース(軸間距離)の13〜15パーセント程度と言われる。ピットバイク(FY125EY-5サムライミニ)のホイールベースは1070mmである。リードをホイールベースの14パーセント相当とすれば、150mmが設定値になる。しかし、リードが150mmになると、船が本車よりも幾分後ろに突き出す格好になってしまう。あまり格好の良いものでもないし、なによりサイドカー重心が後半部に寄り過ぎてしまうと、操縦安定性にも悪影響を与えかねない。

リードの値が大きくなると、直進安定性が増して速度限界値は上がるが、スロットルのオン・オフ時の挙動変化が大きくなる。さらに、ハンドル操作が全体的に重くなるとされ、進路変更の際は、本車側に曲がりにくくなる。加えて、パッセンジャー乗車時にシミー現象も発生しやすくなる。逆にリードの値が小さくなると、カー側には曲がりやすくなるが、いわば前輪が一つ欠けた4輪車の状態に近づいて行くので、車体前部の挙動が不安定になりやすい。

あれこれ試行錯誤しながら、結局リード値は175mmniに落ち着いた。仮に、不具合が出たとしても、アライメント調整が可能なように、わざわざ両持ちのカンチレバー方式を採用した。調整範囲内であれば、後々対処も可能であろうから、四の五の難しく考えず、サクッと決めることにした。

リードの値が決まれば、自ずからスイングアームのピボット位置も決まってくる。スイングアームのピボットを支える位置には、横方向のフレームパイプが来るので、このパイプを基準に他のフレームパイプの位置を割り出す。

今回製作するカー側フレームは、横方向に50mm×25mm角のスチールパイプを使う。縦方向は38mm径のスチール丸パイプを2本使い、角パイプを貫通して井型(ラダー・フレーム)に組む予定である。井型とはいうものの、スイングアームのピボットは、スチール角パイプを前後2本連結して支えるようにするので、横方向のパイプは実質3本になる。

フレーム寸法の割り出しのために、まずは船と本車の下に8mm合板を敷いておく。次に、合板に幅1,300mmの平行線を引き、この範囲内に本車と船を並べて仮置きする。続いて、船の下に縦横それぞれのスチールパイプを仮置きし、各部の寸法を合板にマークして行く。各部のバランスを見ながら、この段階で本車と船の連結箇所を決定しておく。大排気量車に比べると、本車のホイールベースが極端に短いため、下手をすると、足と前後の連結調整ステーがぶつかってしまう。

前後の連結調整ステーは、上から覗き込んだとき、本車から船に向かって、三角形を描くように配置することが望ましい。ステー自体の剛性は変わらずとも、ステーとフレームとが三角形を作ることによって、ステーが平行に配置されたときよりも、連結部の剛性を上げることができるからである。足の自由度を確保しながら、適切な位置で必要十分な剛性が確保できるよう、慎重にロッド・エンド・ジョイントの設置場所を検討する。

他にも、ハンドルをいっぱいに切ったとき、ハンドルと船が干渉しないか、足下のチェンジペダルの操作に支障はないか、本車と船との間隔は適切か、ブレーキホースやケーブル類の取り回しをどうするかなど、予測できるすべての問題について検討しておく。ここで急くと、後で取り返しのつかない失敗につながりかねない。焦る気持ちをぐっとこらえて、じっくりと検討作業に取り組む。

大方、問題の洗い出しと解決方法に目処が立ったところで、下に敷いた合板に本車前後輪の軸位置や船の底板の位置、フレームパイプの位置や側車輪の軸位置、フレームパイプの長さやロッド・エンド・ジョイントの取り付け箇所、その他各部の寸法等を書き込んで行く。すべての書き込みが終了すれば、合板に1/1の設計図が出来上がる。その後、設計図は記録のため、縮尺10分の1で、設計用紙に引き写しておく(未だに書けていないが……)。

設計図が出来上がれば、ここからは切った貼ったの楽しい金属工作の始まりである。

側車フレーム製作

パイプ加工〜フレームの組み上げ

完成した側車フレーム前述したごとく、側車フレームは、スチール角パイプとスチール丸パイプとを井型に組む。まずは、各フレームパイプを設計図通りに切り出し、角パイプにはホールソーで38mm径の貫通穴を2箇所、接合面に貫通しない38mm径の穴を6箇所開ける。

次に、底板とフレームパイプ接合用に10mm径貫通穴を6箇所、同径のスイングアーム・ピボット取り付け用に貫通穴を2箇所、また、スイングアーム・ピボット取り付け用パイプを補強するため、前2本フレームパイプ接合用の10mm径貫通穴を8箇所、さらに、ロッド・エンド・ジョイントの取り付け用に、12mm径貫通穴を4箇所開ける。

穴開け作業が終了したら、角パイプに丸パイプを貫通させて、井型にフレームを組み上げる。フレームが組み上がったところで底板を載せ、フレームパイプの位置通りに接合用のボルト穴を開ける。

外径15mm、内径12mmのスチール丸パイプを用意し、角パイプの内高(45.4mm)に合わせて、長45.4mmを12本、角パイプの内幅(20.4mm)に合わせて、長20.4mmを4本切り出す。この15mm径丸パイプは、角パイプの貫通穴を上下、あるいは前後方向からボルトで締め上げた際に、過大なトルクが加わってパイプが変形するのを防止する役目を果たす。

各貫通穴に15mm径パイプを挿入し、金属用接着剤(私は隆成コミュニティ J-Bウエルド オートウェルドを使用)で固定する。続いて、フレームパイプに底板を載せ、10mmボルトで接合する。同様に、8箇所に10mm径の穴を開けた接合板を切り出して、前後2本のパイプ上に載せ、10mmボルトで接合する。おそらく、この状態でも、十分にフレーム剛性は確保できているとは思うが、念のため後日、パイプ同士の接合部分は溶接するべく外注に出したい。

ロッド・エンド・ジョイントの凸型を4個用意する。角パイプの連結調整ステー取り付け部に、15mm径パイプ4本(長45.4mm×2本、長20.4mm×2本)を挿入し、金属用接着剤で固定する。12mmボルトでロッド・エンド・ジョイント凸型を取り付ける。

スイングアーム取り付け

スイングアーム_ピポット_取付部側車フレームに側車輪用スイングアームを取り付ける。スイングアーム・ピボット・シャフト取り付け部は、5mm厚のL型金具からパーツを2枚切り出し、10mmのスイングアーム・ピボット・シャフト用の穴と取り付け部用のボルト穴を開ける。スイングアーム・ピボット・シャフト取り付け部は、側車輪でキャンバー調整が可能となるよう、フレーム側のボルト穴を大きめ、あるいは長穴に開けておく。加工が終わったところで、フレームに15mm径丸パイプ(長20.4mm)を挿入し、10mmボルトで接合する。このとき、15mm径丸パイプは固定しない。後々、側車輪の傾きをスイングアームの取り付け角度によって調整できるようにするためである。

コイルオーバーユニット〜車高調整装置

側車輪用スイングアームの取り付けができたところで、コイルオーバーユニットの取付ポスト及び車高調整装置の製作に取りかかる。

右図面(製作のための覚書。設計図ではないので、念のため。以下、同)の通りに、L型金具から切り出す。底部で付き合わせて溶接(予定)。フレームの取り付け予定位置に10mm径の長穴を開け、フレームと取り付けポストは10mmボルトで接合する。
サイドカー側サスペンション_取付ポスト_車高調整装置
スイングアームにコイルオーバーユニットと側車輪を取り付け、実際に作動させてみる。動作そのものは大変スムーズで、まずは良好。車高調整(それほど大仰なものでもないけれども…)は、取付ポストの取付位置を前後方向にスライドさせ、スイングアームの角度を上下させることによって実現した。これも大体予想通りの動きで、まずは一安心。

ただし、スイングアームに大きな負荷をかけて動作させると、取付ポストにガタが出る。フレームとは10mmボルト1本で接合してあるだけなので、さすがに強度不足の感は否めない。取付ポストは、このあたりを踏まえて、もう一度作り直す必要があるだろう。まあ、大方の構想は、方向性の正しさを検証できたので良しとしよう。

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