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ピストンエンジンは永遠か!な?

バイクを中心に話題を紹介します

ウエルナット

2007年08月03日 | ネジ

人気blogランキングへ 今日は33℃! 

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1個600円!

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シートをフェンダーに固定するときに便利だったりします。

某有名ドコロのカスタムシートにも付属しています。

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1/4-20のスクリューを締めることによりゴムが変形して固定しますから、緑線がフェンダーと考えると、9~10mmの穴を開けるだけです。

元々は4速のスポーツスターで、バッテリーの後ろの三角形のカバーを固定するために使われていた記憶があります。

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今回は矢印のように真鍮製のネジ部分が手前側に抜けてしまい、使用不能になってしまったので新品と交換いたしました。やはりどんなゴム製品も寿命があるようで・・・・。

バイク盗難情報

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ネジの緩みにご用心

2007年02月10日 | ネジ

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第2回「明日のバイクを考える会」を開催いたします。

1、日時    2月16日(金) 午後6時から

2、場所    池袋周辺 参加者には詳しくお知らせいたします。

3、お申し込みはコチラにお願いします。

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車両は2006年モデルのハーレーダビッドソンFXDです。

矢印は本国仕様では本来付くはず?のO2センサーの代わりの”フタ”です。

これはネジになっていますから、緩むときは緩みます。

脱落してしまい、困ったことがある方も居るかも知れませんね。

写真は前シリンダーのエキゾーストパイプです。オイルフィルターのすぐ上にありますから、たまに増し締めすることをお勧めします。

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写真は後ろシリンダーの”フタ”です。

ハーレーダビッドソンのリコール情報の詳細はメーカーのHPでは分かりませんが、国土交通省のリコール情報検索で見ることができます。

この”フタ”の件はリコールになっていないようですが、何らかの対策が必要ではないかと思いますね。外れて失くしてしまうと、轟音で走るわけにはいきませんから。

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インチネジ

2006年06月11日 | ネジ

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HDN掲示板の”語ショベ”で、IGコイルのターミナルのナットについて質問があり、解決はしたようですが、ワタシはチョット気になったのでブログネタにして検証してみました。

写真のように両方のナットは問題なくねじ込む事はできますが、M5のほうはチョット緩い感じがします。

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ところが両方のナットを写真のようにキャップスクリューにネジ込んでみると、M5ナットは勿論問題なく入りますが、純正ナットのほうは一山入るだけで、それ以上はダメですね。明らかにネジ山は違います。

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コイルの雄ネジをピッチゲージで測ってみると、32山が一致します。

誠に現代のインターネットは便利で、検索したら「ユニファイ(インチネジ)とメートル並目ネジとの比較表」が見つかりました。

これによるとコイルのターミナルスクリューはNo,10の細目(ファインスレッド)と分かります。

ここにはナント「M5のナットが入る」と書いてあるではないですか!

ボルトサイズを表現するのに、径を分数で表すのは1/4までで、それ以下は番手で表すというのも勉強になりますね。

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オイルプレッシャースイッチのターミナルも同じです。

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純正ナットはMADE IN TAIWANの表記がありますが、1個50円です。

不思議というか当たり前と言うべきか、大抵のコイルを買ってもこのナットは付属していません。ですから、コイルを交換してもナットは使いまわしということになり、余るという事態にはなりにくいようです。

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工具サイズはM5が8mm、純正ナットが3/8です。

結論で言うと、No,10細目にM5のナットを使うのは、緊急時やトルクが掛からないトコロに使うのは間違いではないが、強く締めたりすると雄ネジを痛める心配があります。特にコイルのターミナルスクリューはブラス製なので注意が必要です。


スプロケットボルト

2006年06月01日 | ネジ

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2次駆動がベルトになってからは、こういったチェーンスプロケットは縁がなくなりましたが、ショベリジなどにはヤハリこれが似合います。

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ボルト穴がスッカリ座屈しています。

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裏側を見ると穴が楕円になっているのが分かります。

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①は緩めようとしたら見事に折れました。でも②のようにナットが空回りするより手間が掛かりません。空回りしてしまったら、このようにボルトの頭をカットするしかありません。③は無事であったボルトです。

青矢印ボルトとナットの座面が変形しています。緑矢印はハブのフランジとスプロケットに痛めつけられて磨り減ってしまっています。

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どうしてコンナになってしまたのか考えてみると、ナットはナイロンナットを使っているのでボルトとナットは緩みずらいので、

  1. 矢印①から繰り返し荷重が掛かる。
  2. ②が座屈する。
  3. 座屈により③の締結力が減少。
  4. ④の摩擦力が減少。
  5. ⑤に荷重が掛かる。

一度緩むとボルトとナットの座面にも複雑な荷重が掛かるとも考えられます。すると更に悪循環で締結力の減少は進み、ガタガタになってしまいますね。

幸い運転中にボルトが折れて大事故にならずに済みましたけれど、この場合はスプロケットとボルトの交換という作業になりました。日頃の点検は大事ですよ。


ヘリサート

2006年04月20日 | ネジ

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HDNでネジを潰して困った方が、このブログの読者さんということで、ヘリサートの解説をしてみましょう。

この手のネジ山の再生方法は各種あり、ヘリサートは商品名なのかな?

姑息(1時しのぎ)的ではありますが、比較的手軽にでき、場所によっては半永久的に使用できるものでもあります。

以前国内で購入しようとしたら、幾つかのサイズがセットになって5万前後と高価でしたので、最近はアメリカから買っています。

10個くらいのコイルとタップがセットで10数ドルだった記憶が・・・・。

只タップは#2相当の1種類ですから、今回のように裏側に邪魔ものがあったりすると工夫が必要です。

写真は3/8‐16のサイズで、親切な事にドリリングサイズ25/64とも表記してあります。

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仕上げタップのように奥のほうまでネジ山を作れませんから、先が邪魔物に当るまでネジを切ってから、写真のように先端をカットすれば解決します。

ワタシの手持ちのタップにも、ヘリサートのタップではありませんが同じ目的でカットしたものが何個かあります。

まあ現物を作業してみて、ヘリサートがうまく収まれば良いでしょうけど。

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タップの外径はこのようですが・・・・。

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コイルの外径はタップより僅かに大きく、タップにより作られたネジ山にコイルが広がろうとする力が働き、簡単に抜け出ないようになっています。

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そのために赤矢印が示すようにコイルの先端を引っ掛けてネジ込むようになっています。

青矢印の切り込みは、ねじ込み作業後に折りやすいようになっています。

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各種のツールです。

一番左だけ古いコイルを抜き出すモノで、右の3個はそれぞれのメーカーのコイルの挿入ツールですね。

一番右のプラスティックのモノがあるのが驚きです。

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エボの場合ではこの写真の車両は、リアサスをダウンしてあるのでイケそうです。

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この車両は車高を落としていないので、後の方はタップがスイングアームに当りそうですね。


ネジが緩まん?

2006年04月07日 | ネジ

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ネジの緩み止めの記事の次は「緩める方法」で・・・・・。タマタマです。

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オーバーホール中のスクーターのマフラーヒートガードのネジが取れません!

こういった場所のネジは熱で酸化が進み緩まない事が多いですね。

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アタックドライバー(ショックドライバー)でもダメでした。雌ネジが肉厚の薄いマフラーボディーに溶接されているため、衝撃を吸収してしまうのです。

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ネジの頭部をバイスプライヤーでクワえてみても・・・・・・緩まない。

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最終手段で、ボルトをTIGで溶接しました。

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メガネレンチで回すと・・・・。緩みましたネ。

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溶接の熱でのホットレンチ効果と、プラスドライバーより大きな力が加えられるメガネレンチの相乗効果で・・・。

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何故ヒートガードを外したかというと、サンダーにワイヤーブラシを付けて、サビを落として。

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ワイヤーブラシでは落としきれないので、サンドブラストを掛け、後半分は錆びていないのでそのままです。

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耐熱塗料を塗れば、新品同様?(でもないか)

セガレが乗る予定のスクーターといえども、ハーレーのリペアのレベルでやらないと、どうも気がスマないようです。


ネジの緩み止め考

2006年04月05日 | ネジ

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プロクラッチのところで、この写真を掲載いたしましたが、赤矢印のネジ山の無い部分を考察いたします。苦節1週間の大作?です。

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これはハーレーの現行モデルのハブにブレーキデイスクを固定する部分です。

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ハブのネジ穴を拡大すると、ココにも同じように・・・・・。

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ネジは”回すと締まる”と固定観念にもなっていますが、クランクシャフトと反対で回転運動を直線運動に変換します。

そして”エネルギー保存の法則”に従って、例えばピッチが1.5mmのネジであったとすれば、1回転という大きな運動距離を1.5mmという小さな移動距離に変換する結果で大きな力を生み出します。長いスパナを使うと回転の円周が大きくなり加えるエネルギー量が大きくなりますので、締め付けトルクが大きくなると思ってください。その際ロスとなるのはネジ山とナットやボルトの座面に発生する摩擦で、フリクションロスはエンジンばかりではありません。摩擦の大きさはは軸力に大きな影響力があり、従って痛んだりゴミのついた渋いネジをトルクレンチだけに頼ってもイケマせん。

軸力の計算 暇があったら計算してみてください。摩擦係数を変えてみると良くわかります。

①ボルトは伸びる?

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この世の中の物質は、ホトンドの全ての物は力が加わると変形します。変形量は加わる力の大きさに応じる事になりますが確実に変形します。大きな橋げたなども、相当丈夫そうですけれど自重でたわんでいますネ。

鉄のボルトもその例にならい、手で引っ張っても伸びたりしませんが、上の図のように2枚の鉄板を挟んで相当のトルクでネジを締めると、鉄板はその自身の剛性で変形に抵抗するので、反力によりボルトが伸びます。

材質によっても変形量は異なりますが、伸びたボルトはナットを緩めると元の長さに戻ります。これが弾性域の変形ですね。もっと強いトルクで締め付けるとボルトの伸び(変形量)は大きくなり元に戻らなくなります。これが降伏点を超えて塑性域に入ったということです。塑性域をもっと進んで変形量が大きくなると破断します。これが俗に締めすぎの「捩じ切った」という現象です。

②ネジの締結力 ?

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左の図はネジの締結力の代表といえる利用例です。ハブにブレーキデイスク・ハブにホイール・キャリパーサポートとキャリパー皆この原理で固定しています。つまりネジの軸力でミドリの間に摩擦力を発生させて、お互いの位置がずれないように固定しています。

ところが何らかの理由で軸力が低下して右の図のようにミドリに大きな力がかかると・・・・。

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掛かった力に対する抵抗力はボルトのせん断強度だけになってしまい、簡単にせん断されてしまいます。

怖いですね~。

ネジの強度 参考資料、ネジのせん断強度は引っ張り強度の25%程度に注目してください。

③緩み止めでなくて?

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バイクやクルマが走行中にネジが緩んで部品が外れたら大きな事故につながる事があり非常に危険です。大型トラックのタイヤが外れ死亡事故が起った悲しい事実もあります。ハーレーのグッドバイブレーションも度を過ぎるとネジをも緩めるバイブレーションになってしまいます。

タブン昔の飛行機も過大な振動で緩むネジには悩ませられたのでしょう。飛行機では緩んだネジをちょっと止めて締めるわけにいきませんし、落ちたネジを拾いにもいけません。そこでボルトやナットに小穴をあけてワイヤーで縛ってしまうことが考えられたのに違いありません。

特許検索で「緩み止め」を調べると様々なアイディアが申請されていて、1日くらいは飽きないで楽しめます。ところが、実効性・コスト・使いやすさのバランスのとれたものは既に実用化され、手元のものだけでも写真に各種あります。

ところが、これらは全て”緩み止め”ではなく”回り止め”なんですね。振動などが原因で”勝手に回ってしまう”ことはモノによっては確実に防ぐ事はできます。

④座屈?

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屁理屈も困った物ですが、座屈も始末が悪いのです。

ネジは炭素鋼などの硬い鉄で出来ているものが多いので、ミドリの部品より硬いことが多くなります。この場合では相当なトルクから発生した軸力はの部品を凹ませてしまいます。これにより減少矢印の距離が短くなり、軸力が減少してしまいます。

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また座屈現象でなくても、図のようにミドリの間のガスケット塗膜へたりでも同様のことが起ります。

カワサキ製の新幹線の車両では塗膜のうえにモーターを固定してしまい、脱落事故がありました。

参考資料 5/1000mm座屈すると軸力が半分近くに低下すると計算しています。

⑤ドッチが?

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右と左 ではどちらが緩みづらいでしょうか?

ワタシは左と考えます。

何故というと、③の参考資料によると5/1000mmの座屈が軸力の低下になるとすれば、同じトルクで締めた場合でAはBの2倍の長さがあれば、ボルトの伸びる量も2倍あり、座屈量をカバーできてしまう可能性があります。

⑥それで?

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こうすることにより、AとBはほぼ同じ条件に・・・・・・。

Bのナットの形状はどこかで見た・・・・・・?

総括

バイクの分解整備ではネジを回すのが仕事の大半を占めていますが、ワタシのこの記事の内容などは、奥深いネジの世界ではまだ入り口に過ぎません。ネジでの固定方法は接着剤が高度に発達した今現在でも、脱着可能な便利な方法として広く使われています。取り外しも簡単な反面、緩みによる故障なども深刻な場面に発展することもあり、いま尚緩み防止の方法やネジ自体の研究も行われているようです。


ネジのメカニズム

2005年09月28日 | ネジ
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ワタシの職業は一応経営者であるのですが、生涯メカニックだと思っています。
メカニックはどんな事をしているでしょうか。
一番多いのはネジを、締めたり緩めたりしている事です。まるでネジ締めの職人のようです。
皆様はネジを締めるのには、指定トルクを気にしていますか?
実はこれが締結力の管理方法としては一番簡単ですけれど、アテにならないのです。

その理由を検証する前にネジのメカニズムを考えてみましょう。

ネジはご存知のように、雌ネジと雄ネジのそれぞれにラセン状の溝があって、回転させると、その方向に対してほぼ直角の方向に移動していきます。
この回転させることにより発生する力を軸力といいます。
通常のネジは1条ネジですから、1回転で1ピッチ(山と山の距離)の距離しか移動しませんので「摩擦によるロスを考えなければ」軸力は回転力の31.4倍になります。
M6のネジで考えてみると、ピッチ1mm ナットの大きさ(2面サイズ)10mm
作用点をナットの外側の面として、1回転ですから、移動量は2πrで31.4mm
ナットの軸方向の移動量は1mmですから  31.4/1=31.4倍になります。
更に長さ100mmのスパナを使えば628倍になることです。
ネジの使い方は様々ですが、概ね回転力を軸力に変換させて利用しているのです。
基本として例にとると、2枚の板を貫通させたボルトとナットで挟み込んで、軸力を使って2枚の板を圧縮して固定すると言う事です。
ここまではご理解いただけましたか?

弾性

金属には力を加えられると元に戻ろうとする性質があります。それは引っ張られても圧縮されても同じです。
ただし、変形させようとした力に対した変形量は金属の種類によって異なります。これをヤング率といいます。
ネジはほとんど鉄系の材料から作られていますが、炭素の含有量によっても違いますし、異種金属との合金(ステンレス等)によっても変わってきます。
先ほどの例の「2枚の板を貫通させたボルトとナットで挟み込んで、軸力を使って2枚の板を圧縮して固定する」では板は圧縮されますが、ボルトの頭とナットの間の軸部分は引っ張られます。その力によりボルトは変形しますが、その変形はつまり「伸びる」ということですね。
その伸びはあるところまで加えられる力「トルク」にほぼ比例していきます。

弾性域締結法

難しい言葉ですが、これがトルクレンチで通常締め付ける方法です。
ボルトの頭とナットの「板」との接する面を「座面」といいます。
この座面とネジのかみ合っている部分の摩擦が、弾性域締結法では問題になってきます。締め付けトルクが大きくなってくるほど摩擦も大きくなって有効に軸力に反映されません。
トルクが大きくなくても、ネジ山や座面にゴミが付いていたり荒れていたりすると、そこで無駄な力が費やされてしまって充分な軸力が確保されないで、締結力の不足によるトラブルが生じます。
ココが当てにならない理由ですね。

塑性域締結法

またまた難しい言葉ですが、塑性というのは変形したら元に戻らないという意味です。彫塑につかう粘土には弾性などありません。
ハーレーにもエボ以降のエンジンヘッドボルトは塑性域締結法の1種である「回転角法」を用いています。摩擦の影響を受けない範囲のトルクで締めてから90度締めるという締め方です。
エボ以降は変形しやすいシリンダーをサンドイッチにして、具に圧縮されて薄くなってしまうガスケットが2枚あるので、それを見込んだ正確なトルクで締めないと、ヘッドガスケットが飛んでしまうか、シリンダーの変形量が変わってピストンの当たりがおかしくなってしまいます。
弾性の説明である所までトルクに比例すると言いましたが、金属は変形量が大きくなると形を復元しなくなります。これを降伏点といいます。塑性域を進むと極大点があり最後に破断点があります。つまり壊れてしまいます。
つまり、乱暴に言えば「壊れる寸前」まで締めるのです。いや正確にいえば壊れる1歩手前で止めることですね。
「回転角法」のほかに「トルク勾配法」というのがありまして、降伏点を測定して確実に塑性域締結をおこないます。
今やジャイロレンチなどというコンピューター内臓のトルクレンチがあり、これを使えば「トルク勾配法」も簡単に実践できるようです。

座屈

使用済みの平ワッシャーを見るとボルトの頭の形に凹んでいます。
古い話ですが、新幹線のモ-ターを止めるネジが飛んでしまった事故が10年以上前にありました。これは塗装を施したフレームにモーターを載せてボルトで固定していたのですが、締め忘れではなかったようです。
塗装は金属と違って弾性はありません。しかし金属より確実に柔らかい物ですから、新幹線のモーターを固定する強大なトルクで締められた圧力では圧縮されて縮んでしまいます。被締結物の寸法が小さくなってしまいますと、当然ボルトの伸びは小さくなってしまい軸力が低下してしまいます。ワッシャーの凹みと同じ事です。
このように、ボルトやナットが回転して緩まなくてもネジの緩みは生じます。
更に付け加えますと、塗装がされていない鉄板でもマクロ的に見ると細かい凸凹があり、これが振動等で摩滅すると軸力は低下して振動による微細な運動は増加し、磨耗は促進されて同じことが起ります。
つまり、通常の緩み止めであるロックタイトやスプリングワッシャーでは座屈による緩み止めの効果はありません。
塑性域締結法はこれに対しても効果がある場合もありますが、ボルト類は再使用できませんのでコストは高くついてしまいます。一番は増し締めですね。
職人は壊れる1.5歩くらい手前まで締めます。








インチネジ

2005年09月26日 | ネジ
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インチネジの簡単な説明をいたします。
通常ハーレーに使われているのはユニファイネジと呼ばれるもので、軍用のためにアメリカ、イギリス、オーストラリアの3ヶ国の間の統一規格といわれています。
イギリスではウイットネジも使われていて、ねじ山の角度がユニファイが60度、ウイットが55度と異なりますが、建築用などはサイズによっては混用も許されているようです。
P1010014
このネジは5/16-18と言います。
軸径が5/16インチ 約8mm 1インチ当たりにネジ山が18あるということです。
ネジの下にあるのが1インチのスケールです。
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これはインチとミリの換算表です。
ホームセンターで510円で買った300mmのスケールの裏側に書いてありました。
中々便利ですよ。


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上から5/16-24   5/16-18   M8-1.25 の各ネジです。
5/16-24はUNF(細目)でアメリカ人はファインスレッドと呼んでいます。
5/16-18はUNC(並目)でハーレーでも今ほとんど使われているネジです。
M8-1.25はミリネジの標準ですね。1.25とはねじ山の間隔です。
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左はピッチゲージといって、ねじ山に当てて何山か正確に知る事が出来ます。



ネジを緩める②

2005年09月26日 | ネジ
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今日は天気がよく湿度も低いので「1年中こんな天気なら」というような1日でしたので、仕事も進みブログには近付けませんでした。
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アーリーショベルのタイミングカバーを止めているスクリューは、このようにマイナス頭のネジです。
よく見ると欠けています。このままでは普通にマイナスドライバーで緩める事は出来ません。
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普通の工具で緩められないネジをとる方法はいくつかありますが、いずれも結構手間が掛かります。
まず試したのは一番簡単な方法で、古いマイナスドライバー(役に立ちますから捨てないほうが良いです)を当てて回転力を与えてみます。
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当てるドライバーの先の位置と角度がポイントです。
あまり端ですとネジの頭のほうが負けてしまい、中心では回転力が与えられません。
ハンマーに入れる力の加減もちょっとコツが必要ですね。
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無事に外れました。
多分締めるときに欠けてしまったので、あまり強く締められていなかったようです。
この方法でダメであったら、ドリルで穴をあけて逆タップで取るとか、更に難しい作業になってしまいますが、簡単な方法から試すほうが良いと思います。