ワンオフパーツ、製作上の留意点
単車や自転車の部品、欲しいモノが存在しない場合、ワンオフ製作を行う事になる。
素人がワンオフする、、、、となると、工作方法は限られてくる。使える手法は切断、穴開け、板金、溶接、、、、この位。残念ながらフライス加工が必要な形状ってのは、手作業では不可能。
切断、穴開け、板金、溶接、、、、この作業を行う時に大事なのが素材選び。強度や剛性も重要だけど、軽さも重要。軽さを無視して頑丈な素材を調達して加工する事も不可能じゃないけど、重すぎるのも困りもの。逆に、軽さを狙いすぎて強度や剛性が足らず、使うべき箇所において、果たすべき機能が果たせなくなるってのも大問題。
そういう条件で、実際にワンオフパーツを作る場合、用いる材料というと99％がプレート素材である。まぁ、材質としてはアルミ、ステンレス、鉄というパターン。特に強度が必要な箇所であれば、10mm厚のアルミ材を使う事もある。アルミ材を使った箇所といえば、ガンマのフロントスタビライザー、『フィーちゃん』のフロンディレーラー操作ワイヤー用のアウターストッパー辺り。後は、『フィーちゃん』、ピストバイクであるCM-1000、『西DAHON』のリアブレーキキャリパーの固定位置をオフセットするキャリパーサポートも製作しています。今後の予定としては、ガンマのキャリパーサポート辺りも10mm厚のアルミ板を使う事になる。アルミ材を使う場合、薄いと強度不足なのは明かで、強度を求める場合は10mm程度の厚さが必要。そういう厚さの材料が必要と判断する場合にアルミ材を選ぶ。強度と軽さ、それから厚さがネガティブにならない箇所への使用が基本である。
スペース的にタイト、それでいて強度が必要な場合は、1.6mm〜3.2mm厚のスチールプレート、ステンレスプレートを使う事が多い。耐食性や強度が特に求められる箇所がステンレスプレート、そうでない場合がスチールですね。3.2mmステンレスを用いているのが、自転車の変速ワイヤー用のアウターストッパー固定部とか、単車のフロントフェンダーのインナーブレイズ（スタビライザー）といったパーツ。自転車部品では、フェンダーの無いスポーツサイクルでタイヤとの近接部。走行時に跳ねる泥水を被る箇所はステンレス材が望ましい。単車ではフェンダーの内側で、こちらもタイヤと非常に近い。こんな場所もステンレス材を選ぶ。『西DAHON』のフロントメカマウント、『オモイヨWW』のフロントメカマウントをステンレスプレートで2.3mm厚、3.2mm厚のプレートを組み合わせて板金細工で製作しています。タイトなスペースで強度も必要、更に三次元的な形状となると、ステンレス材を使うのがベストです。他には、SV650S用マフラーのエンドバッフルはステンレスの削り出しで製作しています。
それ以外の箇所ではスチール材を選ぶ事が多い。やはり、ステンレス材より加工性が優れる。強度が少々落ちても厚みの異なる材料を選びやすいし、アングル材等で強度を更に確保する事も可能。スチールパーツでは、ガンマのクレバーウルフシングルシートカウル対応のタンデムシートベースとシートフレーム、クレバーウルフシングルシート用シートカウルフレームはアングル材を板金溶接加工で製作、BT1100用リアキャリアを溶接加工した上で補強フレームをアングル材で製作して対応。AR125S用のKR250用カウルフレームのマウントアダプターも3.2mm厚フラットバーを板金加工して装着しています。他には、ガンマ用のR1-Zサイレンサーとスガヤチャンバーの接続フランジは4mm厚スチールプレートとスチールの削り出しパイプを溶接して製作しています。
こんな感じで適材適所？で、材料厚さ、種別を選んで製作していますが、これまでは重量と剛性、強度のバランス面で、差程は神経質になる必要の無い箇所で使ってきましたが、最新のVFR750Kのヘッドライト、メーターユニットのフレームマウント化では神経を遣ってます。
そもそも、フレームマウントステーを装着するとフロントフォークの可動範囲を避けてヘッドライト、メーターユニットを前方にオフセットさせる必要がありますが、このステーは車体フレームからオーバーハングした形で取り付ける構造となります。それ故に、ハンドル切れ角の大きなモデル程、オーバーハング量が大きくなります。固定点はフレーム側のみであり、長くなればなる程、取り付け部への負担が大きくなります。ステーのオーバーハングの端っこに重量物であるメーターユニットであるとか、ヘッドライトが装着される訳ですから、オーバーハング構造のステーの強度が重要です。荒れた路面からの走行振動がオーバーハングされたステー先端のライトやメーターユニットが支え切れなければ、振動します。メーターは兎も角、ライトが振動すると夜間時には対向車に対してちらついたライトを照射する事となり、非常に迷惑です。そんなステーやステー装着パーツというのは、強度や剛性が重要である一方で、取付構造故に重くしてしまうということは、振動の影響を更に大きく受け兼ねなくなるために、それもNGとなります。このオーバーハング形状のライトステーというのは、これまでになく、材質、形状、板厚のチョイスに神経質となります。
今回のパーツ製作では、ベースとなるVFR400Z用ライトステーの形状、素材のチェックから行いました。このVFR400Z用のステーは、1.6mm厚の薄肉スチールをベースにリブ加工した上でモナカ構造としており、所々に肉抜き穴が設けてあります。見た目は大きいですがパーツとしては軽量です。スタンダードのフォークマウントのライトステーもステー部自他は1.6mm厚のスチールプレートで、フォーク取付に対しては8mmのスチールシャフトを成型して、シャフトにプレートを溶接した構造となっているようです。興味深いのは、VFR750K用のフォークマウントのステーユニットと、VFR400Z用のフレームマウントステーの重量を比較すると、見た目が大きいVFR400Z用のステーの方が軽量ということです。そう、メーカー製作でもオーバーハング装着するステーは薄肉材料を使って軽量にしてあるということです。VFR400Z用のステーに丸形ハロゲンライトを装着するとなると、ライトステーを装着することになりますが、強度を求めれば2.3mm厚のスチールプレートをベースに作る事となりますが、非常に重たくなります。ライトステー自体もVFR用ステーと接続するのはライト中央で上下二箇所のみですから取付強度も高くありません。アルミ材を使うとしてもアルミ材なら板厚で2mmでは強度不足、最低でも3mmの板厚が欲しいですが、プレートを曲げ加工して装着、ライト中央の上下二箇所での固定では振動による疲労破断のリスクが頭を過ぎります。ということで、今回は1.6mm厚のスチールプレートをカットして製作しました。1.6mm厚スチールは加工性に優れ好きなように形を作る事としました。
実際に製作して装着、走行しましたが、他の記事でも紹介したようにヘッドライトとメーターユニットのフレームマウント化に伴うハンドリング性能の向上には目を見張るものがあります。セパハン車では感じなかったアップハンドル車で大きな切れ角で操作する車輌に於けるフレームマウント化は、バイクの車格を2ランク以上小さく感じさせる程の激変を与えてくれます。これは、ZRX1100/1200/DAEGでドクスダさんがリリースしているフレームマウントキットを装着したユーザーの声を見ても判る事です。車体前方にメーター、ヘッドライトがシフトする事による操縦性の悪化は皆無、、、、ということです。ただ、当初懸念していた問題も発生しています。それは、メーターは兎も角ヘッドライトがステーの最も端っこにオーバーハングされている訳ですが、ライトステーが1.6mm厚スチールプレートを板金製作したモノで、尚かつ、その固定がヘッドライト後端中央部の上下二箇所鑿という構造で上下方向の振動は兎も角、固定部を中心とした左右方向の固定力が不足しているようです。クリーンなアスファルト舗装面では問題無しですが、道路工事等でパッチ状態の舗装があるような道路、コンクリート舗装路、道路上のスレート蓋を横切る時、、、、そんな路面振動が発生するような箇所を走るとヘッドライトが目視で判る程度の振れを生じています。そう、明らかにヘッドライトを支えるための強度、剛性が不足していると言う事です。
この対策としては、1.6mm厚のステーを諦め、同形状で2.3mm厚のスチールプレート、3mm厚のアルミプレートで再製作する事ですが、高まる強度、固定位置がライト後端中央の上下二箇所留めという構造では、走行振動による振れが治まるとは限らないように思えます。
1.3mm厚のスチールプレートの場合は、純粋に50％の重量増となります。アルミ3mm厚では重量増は無いかもしれませんが、板金加工した時の屈曲部の強度が心配となります。アルミ板での曲げ加工は湾曲程度なら問題無いですが、完全な折り曲げ加工では強度に不安が伴います。
そこで、1.6mm厚のライトステーをそのままに、左右方向に振れるのを防止するための補強を加える事としました。補強材自体は小さな物なので重量は大きくなりませんが、それでも極力軽量にしたいということで、2.3mm厚の鉄板、3mm厚のフラットバーを素材に選ぶ事は止めて1.6mm厚の鉄板を使う事としました。ただ、この厚さですと左右方向の振動を支えるには強度不足です。ということで、1.6mm厚の鉄板で両耳に曲げ加工が施してある廃材を利用。リブ付きプレート形状として切り出して、これを使いました。このリブ付きプレートに対して垂直方向に走行振動が掛かるようにプレートを配置して装着しています。
結果、走行振動によってヘッドライトが左右に振れる事でちらついていた症状が完璧に抑えられました。ヘッドライトが左右に揺れる事でライトステー後端部が後方にずれる事を防止する方向となるようリブ付き補強ステーを配置しましたが、これが完璧に機能しています。実際に、シェイクダウン時に走行したエリアよりも更に荒れた路面を走行、フロントに姿勢変化が大きくなるような操作を繰り返し行ってみましたが、ヘッドライトが走行振動、姿勢変化で揺れたり振動したりする症状は完璧に抑えられてます。停止時にヘッドライトに手で力を加えてもヘッドライトユニットがステーと共に動く事は有りません。ヘッドライトに力を加えて揺らせば、車体全体が揺れる状態です。1.6mm厚のスチールプレートで重量増を極力抑え、強度、剛性が必要十分に確保出来ている訳です。
今回はメーター、ライトをフォークマウントからフレームマウントに変更しましたが、変更に伴うステー変更で、トータルの重量差は48gに留まりました。これを2.3〜3.2mm厚のスチール材で製作すると重量差は更に拡大していたと思います。板材を使う場合でも2.3mm以上のプレートでは補強のためのリブ加工等は困難でしょう。軽さと強度を考えると1.6mmという薄肉鉄板を用いてリブ加工や補強を追加するというのがお奨めかもしれません。重たく作って軽くするより、軽く作って補強を最小限、、、これが、単車や自転車でのワンオフ製作での基本方針です。軽さに拘ってアルミプレートで製作した時は、加工部分での耐久性に懸念が残ります。そういう意味では、良い工作が行えたと思います。こういう工作では、やはり適材適所ではないですが、使用箇所に応じて素材の選定が重要です。種類、厚さ、加工方法、、、こういう点が重要です。