アクスルシャフトの大径化対策その2 -W650を倒立フォーク化-

ディスクもキャリパーもブレンボ!

ZX-6Rのフロントフォークを使うことによって、スラクストンのホイールベアリングを、Φ20からΦ25へ変更する話の続き。前の話はこちら

注文していたベアリングやカラーが届いた。

大径化対応のオイルシール、ベアリング、厚みを補うカラー

そろそろ作業にかかろうかと思うのだが、どんなことに注意したらいいか、念のため確認してみよう。

ネットで検索してみた。

意外なことがわかった。何十年か前にもやったことがあるが、その時知っていたか、いささか怪しい。どういうことかというと、片側のベアリングの位置は、左右のベアリングの間にあるディスタンスカラーで決定するということだ。

ベアリングなんて、ホイールに止まる部分があり、そこまで押し込んで位置が成立するものだと思ってた。

では、ディスタンスカラーで片側のベアリングの位置が決まる構造だと、なにを注意しなければならないか? ディスタンスカラーで位置が決まる側のベアリングは、アウターレースとインナーレースの両方を押して圧入しなければならないということだ。

ベアリングはディスタンスカラーまで到達し接触する。ベアリングはスラスト方向にミクロレベル(?)の遊びがあり、当然正しい位置はその遊びの中心だ。だが、アウターレースだけ押して圧入していると、遊びの中心を通り過ぎて「アウターレースの外側寄り – ボール – インナーレースの内側寄り」という接触ラインができあがる。そこには、不必要な摩擦が生じることになるということだ。

アウターレースの外径にあうソケットのこまを探せばいいと思っていたがそうはいかないことがわかったので、ベアリングの外径より少し小さい外径で、内径より少し大きい内径のドーナツ状の板を、厚めのワッシャを加工してつくった。

アウターレースとインナーレースを同時に押せる厚いワッシャー

ベアリング圧入

まずは固定側のベアリングを圧入する。圧入に使うのはM12の全ねじボルト。

M12全ねじボルトを使って、ベアリングを圧入する

こちら側のベアリングは、ホイールの壁に当たるまで入れるだけなので気を使うことはなし。続いてそのベアリングを固定するためにスナップリングをはめるのだが、アクスルシャフトが太くなることによって変更したベアリングは、元のベアリングより3ミリ薄い。これは、中のボールが小さくなるから当然のこと。

左:純正ベアリング 右:大径化ベアリング

その不足した厚みを補う特注のカラーを入れる。

不足したベアリングの厚みを補うカラーを挿入

これはもちろんミスミさん。カラーを押さえるようにスナップリングをはめる。きちんと溝に入ったか、しっかり確認する。

スナップリングをはめ終えたらホイールをひっくり返し、ディスタンスカラーを入れる。これももちろんミスミさん。下の写真は外側のカラーとディスタンスカラー。外側のカラーは無電解ニッケルメッキで、ディスタンスカラーは処理無しとした。

外カラーとディスタンスカラー

そしてもう一方のベアリングをセットし、この作業のために加工したワッシャをあてがって、圧入開始。

手ごたえを感じてやめる

圧入用のボルトをばらして中をのぞくと、ディスタンスカラーが斜めになって止まっている。やばいやばい すぐにやめてよかった。アクスルシャフトを差し込んで、斜めになったディスタンスカラーをまっすぐに直す。再度全ねじボルトをセットして、最後まで圧入する。

ベアリングを入れ終わったら、オイルシールも同様に全ねじボルトを使用して圧入した。

ベアリングとオイルシールの圧入完了

キャリパーとディスクの確認

アクスルシャフトの大径化への対策が完成したので、ようやくフロントフォークにタイヤを装着できるようになった。ここで確認しておきたいのが、キャリパーとディスクの関係。ディスクが、キャリパーの溝の中にキャリパーに触れることのない位置にあるか。これはキャリパーのアキシャル方向の位置。

また、ディスクの正しい位置にブレーキパッドがあるか。ラジアル方向の位置も重要だ。早速組み立ててみる。

ディスクもキャリパーもブレンボ!

おさらいで書いておくが、各部品の流用元はこうなっている。

フロントフォーク ZX-6R(2007)

フロントホイール スラクストン(水冷モデル)

ブレーキキャリパー GSX-R1000(2005)

ブレーキディスク デイトナ675R(2014)

ブレーキディスクはデイトナ675R用として出品されていたが、パーツリストを見る限りスラクストンと同じ部品。ちなみにディスク自体にオフセットは無く、まったいら。アキシャル方向は、これだけの多メーカーの組み合わせながら、ほとんどキャリパーの中心にディスクがきている。

キャリパーとディスクのアキシャル方向の位置は問題なし

想定外だったのがラジアル方向。ディスク径はZX-6Rが300Φでスラクストンが310Φ。なので、キャリパーにカラーかませれば解決。と思っていたのに、ブレーキパッドがディスクからはみ出ている・・・ 測ってみると、きっちり5ミリ。

ブレーキディスクとブレーキパッドの位置があっていない

これは痛い。送料含めて49000円で買ったブレンボキャリパーが使えないなんて。

どうすりゃいい?

アクスルシャフトの大径化対策 -W650を倒立フォーク化-

中から出てきたディスタンスカラー

スラクストンのホイールはアクスルシャフト径がΦ20だが、ZX-6RはΦ25だからなんとかしなければならない。いちばんの問題はディスタンスカラー(左右のホイールベアリングの間のカラー)。これの最大径がどれほどにできるのかということ。 現状のディスタンスカラーがピチピチの状態だと、いくらベアリングの内径をΦ25にできたって意味が無い。そういう意味では、ZX-6Rのフロントフォークにしたのは、かなり一か八かだったのかもしれない。

ベアリングの取外しとディスタンスカラー

ベアリングリムーバーでベアリングをはずす。

ベアリングリムーバーを使ってベアリングを外す

片側のホイールベアリングは、その中心側の面はホイールそのものにあたって位置が決まり、外側にはスナップリングで位置決めがされる。

ホイールベアリングを押さえているスナップリング

つまりスナップリングを外さないとベアリングも外れないのだが、オイルシールがあるとそのスナップリングが見えない。このスナップリングに気づかずに、ベアリングが外れないよと、そこそこ苦労してしまった。

ホイールに出てきたカラーはアルミの肉厚のものだった。

ディスタンスカラーは肉厚のアルミ製

ホイール側の内径を測定すると30.5ミリ。遊びを考えると、外径は30ミリ。

ホイールの中

はたして厚み2.5ミリで、アクスルシャフトの締め付けトルクに耐えるのだろうか? 計算してみよう。

ボルトナットを締め付けた時に、その間に挟まれているものにかかる力は軸力というらしい。

軸力F=T / kd

T:締付けトルク

k:トルク係数(座面の状態やピッチで変わる 通常は0.15~0.2)

d:ボルト径(m)

締付けトルクはZRX1100のデータを利用して145N。トルク係数は条件的に厳しい数値になる方を選択して0.15。ボルト径は0.025で計算すると

軸力F=38666.7

となる。この力に耐えるカラーを作らなければならない。計算してみよう。

圧縮強度 σ = P / A

P:外力

A:断面積(m2)

外力は上で計算した軸力Fなので38666.7。断面積はカラーの外径0.03で内径は0.25で計算すると

圧縮強度 σ = 122549408

となる。計算をメートル単位で行っているのでミリ単位にする。

122549408 / (1000 * 1000) = 122.549408

となる。安全率を1.6とすれば、

122.549408 * 1.6 ≒ 196

となる。引っ張り強度196N/mm2以上の材料でつくれば問題ないとわかった。

アルミだと調質次第になるので、S45Cで作ることにした。

※計算及びその計算に至る考え方には間違いがあるかもしれませんので、参考程度にしてください。

外カラーとオイルシール

外カラーの長さは、ZX-6Rのアクスルシャフトに挟まれるものの長さから導き出す。ちなみにその長さはパーツリストを見れば書いてあるのでわかる。まことにありがたい。外カラー32+ベアリング12+ディスタンスカラー115+ベアリング12+外カラー32で、合計165ミリ。この数字からΦ25化に対応したベアリングの厚み9×2+81=99を引いた66を2で割った、33ミリとなる。

このカラーも、S45Cとした。表面仕上げは耐摩耗性が高いとのことから、電解ニッケルメッキとしてみた。

オイルシールは、当初外径/内径を42/25で検索してしまい、あるあるなんて思っていたが、25では直にアクスルシャフトだった( ̄▽ ̄;) 外径/内径 42/32で検索するもなかなか見つからず焦ったが、じゃっかんの妥協がありながらも発見。ヨカッタヨカッタ

これらをまとめて、いつものミスミさんに注文した。