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にえガレのブログ

「捉われずに拘る」をモットーにしております。

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にえ

Author:にえ
「Nie's garage」略して「にえガレ」のブログへようこそ!

『捉われずに拘る』をモットーにやっております。

2ストローク色がやや強そうにみえるかも知れませんが、4ストロークも含め どのようなバイクに乗っておられる方にも見ていただけるように配慮しているつもりです。

少しでも皆さんのお役に立てれば幸いです。

~Nie's garage OSAKA JAPAN~

☆お問い合わせはこちらまで☆
niesgarage@gmail.com

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2010.07
01
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トルクロッドにかかる力が、どれくらいになるのか?を考えてみることにしました。

 ¶

ブレーキシステムの発生する力について考えてみます。

まず、レバー比です。某社のバックステップの補修パーツのページをチェック。
ペダルの画像があったので、ペダルの軸~「足で踏む部分」と「マスターを押す部分」の距離の比を片っ端から測定してみました。

ほぼ全て1:4でした。偶然でもなさそうだなぁ~。

足で踏んづける力を10kgfと仮定します。10kgfが妥当かどうかは分かりません(笑)
足を上に向け、指の辺りに錘をぶら下げた状態を想像します…10kgもかかってないように思うんですけどね~。

レバー比は1:4。つまり力は4倍増になります。

10kgf×=40kgfが、マスターシリンダに入力されます。

続いて、マスターとキャリパーピストンの面積比を求めます。
マスターは1/2インチだから、ピストンの表面積は、126.68mm2です。
キャリパーは38.1mmだから、ピストンの表面積は、1140.09mm2です。

面積比は、1140.09/126.68≒9.00です。これに、マスターへの入力された力をかけるとキャリパーの発生する力が分かります。
ちなみに、両側から挟みこみますから、力は2倍にします。これは片押しタイプのキャリパーでも同様です。ピストンはなくても反力で同じ力が掛かりますからね。


40kgf×9.00×2=720kgfが、キャリパーの発生する力です。

これをパッドに伝えて、パッドがディスクを挟みます。ここで問題になるのがパッドの摩擦係数です。
摩擦係数には色んな種類がありますし、その数値もまちまちです。確か、デイトナのゴールデンパッドには…0.7とか書いてたので、ここでは0.7で進めます。
(純正はもっと低いと思います)

720kgf×0.7=504kgf

ローターに、この力が入力されるわけです。んんー。これはローターに入る力であって、キャリパーを引張る≒トルクロッドにかかる力じゃぁありません。

回転物であるものを止めるのに必要な力=制動力はトルクですから、軸中心からの距離を考慮しなきゃいけません。ここでは、ブレーキローターの有効中心径になると思います。

私が使おうとしているディスクは、ヤマハ純正の282mmです。計算は、パッドの(円周方向に対する)中心部の半径でやります。
パッドの高さが30mmだから、この半分を半径から引きます。

282mmの半径⇒141mm。
141-15(パッドの中心を求める)=126mm。

今、計算にはkgfを使ってます。kgfを用いた場合のトルクの単位は、「kgf・m」ですから、「126mm」をmに換算。つまり、0.126mです。

これに先ほど求めた、ローターに入力される力を かけてやりゃ、トルクが求まるはずです。
少し脱線しますが、トルクは長さに依存するので、トルクロッドの取り付け位置にも注意が必要だということです。

できるだけ「アクスル軸」から離れたところで掴んでやった方が楽になりそうです。これは、キャリパー側だけの話しではありません。スイングアームのどこに固定するか?についても同様のことが言えると思います。

話を戻します。

パッドがディスクを挟む力に、ブレーキローターの有効中心径をかけてやります。

504kgf×0.126≒63.5kgf・mになります。


つまり、これだけの「回そう」とする力が、キャリパー部分にかかるということです…って、自信ありません(笑)


SI単位に換算します。9.80665…をかけてやればOKです。約626N・mですね。真っ当な金属材料を使ってやれば、さほど気にすることはなさそうな数値です。

しかし、これをトルクロッドにかかる力とおいていいものだろうか…やっぱり自信ありません(笑)


回転数は考慮しなくていいのかなぁ~。200km/hで走行しているときと、50km/hで走行しているときを比べたら…ブレーキから入力する力は同じでも、ブレーキの仕事量は明らかに違います。
逆の言い方をすれば、仕事量は違うけど、パッドがディスクを挟む力は同じ…(サーボ効果などの付加的要素は生ずるにせよ)。

仕事量…いわゆる馬力に近いもの…トルクと馬力は違うもんなぁ…トルクに回転数をかけたのが馬力…。

いや、やっぱり力は力だ。   …う~ん、やっぱり自信なし(笑)

もうちょっと調べてみます。

 ¶

あと、どれだけの安全係数をかけてやるか!も気になるところです。


何かと参考になるサイトによると、鋼で、激しい繰り返し荷重や衝撃荷重を受けるものであれば「12」とあります。

仮に、先の計算が正しいとして、626Nに、安全率12をかけてやると、7512Nになります。

これを素材が弾性域(加わった力を解放すると、元に戻る領域)で使わなければなりません。破断強度(引張強さ)なんぞで検討した日にゃぁ、えらいことになります。


そんなことより、トルクロッドをまっすぐに引くのが難しそうなんです。




STDのトルクロッド(というかプレートです)は、こんな風に湾曲してるんですね~。
図面上で位置関係をやりくりしても、どこかに無理がでてきます。

キャリパーサポートを10mmくらいにすれば何とか収まりますが、支店間の距離が120mm近くもあるものを10mmのアルミ材で受け止めるのは精神衛生上よろしくありません。
(私にとってはね)

キャリパーサポートをオフセットさせるか、はたまた…ただいま、使用する部材/材料も含めて、「あーでもない、こーでもない」と検討中。

とにかく、もうちょっと考えます。

並行して、近くにある(純正品の)トルクロッドの断面積を計算して、どの程度の強度があるのかチェックしてみたいと思います。
すでに、おおよその計算は終わっています。DT50のトルクロッドですら、相当の降伏強度を有していることが確認されました。

しっかりした設計のなされた純正品を模してやるのが、もっとも安全かも知れません。多方面からアプローチを進めたいと思います。



「楽しいんだけどね~。それでも引き続いて、GX750の購入希望者を募集中!」
http://blogs.yahoo.co.jp/nie_gare/25581461.html


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