【ヒンジ式クイックリリースは危険?】 忍び寄る残留応力と応力腐食割れの恐怖

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こんにちは、オートバイのカッコ良さを追求するモトロックマンです。

最近、ヒンジ式のクイックリリースクランプって減ったと思いませんか?
あまり見かけませんよね。

なぜか? 理由はズバリ! 壊れるから。
今回はその理由と対処方法についてです。

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なぜヒンジ式クランプが危険なのか

理由は、以下の2つの現象がおこるためです。

① 残留応力による変形
② 応力腐食割れによる破損

順番に説明します。

残留応力による変形

これ、説明むずかしいですね。
要は加工後に変形が起きるということです。

なお、この変形は
熱処理や曲げ加工だけでなく切削でも発生します。

これが実例です⇩

隙間があるのわかりますか?
もちろん、NCプログラムでは真円の指示をしています。

変形を見込んで楕円で削ればイイのですが
ハッキリ言って無理です。

ちなみに、この程度では問題ありません。
装着は可能、特に弊害もありません。

写真よりも大きな隙間の場合は注意が必要です。
楕円の状態で締め付けることになります。
オーバートルクの場合、フォークスプリングの抵抗になりえます。

社外のトップブリッジやクリップオンハンドルを装着している方
もし、フロントに違和感があったらトルクを再確認してみてください。
問題が解消されるかもしれません。

応力腐食割れによる破損

常に引っ張りの力が加わっていることで割れが起こる現象です。
こちらも細かいことはググってください。

また、この現象が厄介なのが、すぐに発生しないことです。
発生に3か月~半年以上かかります。

時間差があるのは環境の違いにあります。
直射日光、雨風が強い状況ほど早く症状がでます。

上図のような構造の場合、
矢印部に応力が集中し破損します。

こういった現象には理由があります。
理由がわかれば対応は可能になります。

対処方法

一番の対策方法は、
残留応力の変形が起きていない製品
応力腐食割れが起こらない製品
これらを買うことです。
では、その見分け方は

①材料を確認
②加工方法を確認

残留応力の変形・応力腐食割れ、
どちらも起こり易いのがジュラルミン系です。

従って、ジュラルミン系のヒンジクランプを選ばなければ良いのです。
具体的には、は2017、2024、7075の番手材料です。

余談になりますが
2017が ジュラルミン
2024が 超ジュラルミン
7075が 超々ジュラルミン

誰が決めたか知りませんが、安易ですね。

話をもどします。
次は加工方法について。

フル切削によるクランプが残留応力の変形を引き起こします。
鍛造や鋳造の成型ではおこりません。
また、鍛造・鋳造後の切削も大丈夫です。

鍛造や鋳造は形状に合わせた金属組織の配列になります。
よって残留応力は発生しません。

ちなみに、この金属組織の配列をメタルフロー
もしくはファイバーフローと言います。

下図はボルト頭部のメタルフローを図にしたものです。
左は材料をただ切削した状態です。
右が鍛造をほどこした状態です。
鍛造により変形がおこりくくなるだけでなく
強固にもなります。

また、鍛造・鋳造するのにジュラルミンは不向きです。
よって鍛造もしくは鋳造の時点で応力腐食割れは起こりません。

まとめ & オマケ

ヒンジ式クランプの製品は材料と加工法を確認すること
2017・2024・7075によるフル切削加工品は要注意!

材料も加工も適材適所が大事ですね。

最後にファクリー&サテライトチームのハンドルを見ていきましょう。
ホントにヒンジが使われていないか確認です。

まずはGPマシンから、

DUCATI デスモセディチ

ヒンジではありません。
クランプからハンドルバーまでワンピース!
しかも切削、贅沢です。

ホンダ RC213V

DUCATIと同様にバーまでのワンピース構造。
カッコいいですね。

ヤマハ YZR-M1

これもワンピース。
芸術的ですね。

スズキ GSX-RR

クランプにハンドルバーを溶接してます。
昔ながらの手法です。

ここまで、ヒンジクランプはありません。
次はスーパーバイクを見ていきましょう。

DUCATI パニガーレV4

わかりづらいですが、ヒンジではありません。

ホンダ CBR1000RR-R SP

RC213Vとよく似てます

ヤマハ YZF-R1

GPマシンに負けないクオリティですね。

ヨシムラ GSX-R1000

クランプとハンドルバーのツーピースになっています。
このタイプについては別の機会に説明します。

チームグリーン ZX-10RR

ついにヒンジ式がみつかってしまいました。
残留応力変形がおこらない工夫をしてるか、
もしくは妥協してるか、どっちかですね。

ヒンジクランプの使用は少なくなりましたが、
完全になくなったわけではありません。
特に耐久ではいまだ重宝されているようです。

今回は以上です。
最後まで読んでいただきありがとうございます。

エンジニア
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この記事を書いた人
モトロオーナー

10代のとき『特攻の拓』の天羽時貞のバイクがカッコいいと思いSRを購入
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カッコいいカフェレーサーをつくりたいという気持ちから某パーツメーカーに就職
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自分で設計から製造までしたくなり退社し、マシニングを学ぶ
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ROCKMANを起業
  ⇩
新たな挑戦を繰り返し
結果パーツメーカー、レースチームで多数の製品開発を行う
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心機一転、元ROCKMANとMotoをかけて ”モトロックマン" と改名し、今に至る

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