バイク自作 製作 MTB型

全体像。コロナウイルスの影響で中国製部品の到着が遅れている。今年は部品集めだけになってしまうかもしれない

配線はフレームの間の箱に収めようと思う。フレームパイプ内部を通る配線数は16本。箱に出入りする配線数は全部で48本にもなる。太い電線は無理

ウインカー回路は自作。市販のLED対応ウインカーリレーは多分半導体スイッチなので音がしない。これはメカニカルリレーを使っている

スイングアームとチェーンの干渉。スイングアーム軸とエンジンドライブスプロケット軸が同軸なら問題は起こらない。干渉は避けられないのでチェーンスライダーが必要になる。モノコック構造やトラス組みにすると干渉を回避することも出来るが工作の手間が大きくなる

ウインカーのメカニカルリレーは止めた。エンジンが回っているときにウインカーリレーの音は聞こえない。HONDA CB125Rは電子リレー、HONDA　Sh-modeはメカニカルリレー。Sh-modeはアイドリングトップがあるのでエンジンが止まれば音は聞こえる。CB125Rはアイドリングトップは無い。ウインカーLEDは半導体スイッチで制御するので輝度制御可能になる。CB125Rのウインカーは常時点灯で動作させると点滅する方式。こういった小細工はメカニカルリレーだと容易ではない。半導体スイッチならソフト変更で対応可能

中国製のスピードメーターが届いた

スピードセンサーは機械式。前輪の回転をハブ軸にあるギヤで取り出してメーター背面の軸を回す。他に燃料計、タコメーター、オドメーター、トリップメーター機能付き。燃料計は燃料センサーが必要

カシメてあるのでグラインダーで切断した

内部は磁石を回転させてホールセンサーで検知する電子式。磁石とセンサーを前輪軸に移動させれば良い。機械式はワイヤーが不細工。電子式はフロントブレーキに沿わせて配線出来る

燃料計は燃料残量に応じた抵抗値を出力する可変抵抗を取り付ければよい。可変抵抗の片側をGNDに落としてもう一方をメーターに接続。タコメーターはイグニッションコイルに接続。エンジン1回転ごとに発生する0V<->12Vのパルス数を計測しているだけ。スピードセンサーのホールICは普通のオープンコレクタタイプ。メーターの回路は5Vで動作している

ウインカーが届いたが異常に重い。1個200gもある。4個で800gにもなるので没

中身はLEDなのだが。本体が鉄鋳物で重い

トラックに使うものらしいのだが正式な用途は不明。これをブレーキランプにしようと思うが。点灯させると赤くない

接着してあったが分解して中身を取り出す。12V程度で点灯し始めるが十分な輝度になるのは14.5V。回路は2ストリング構成。それぞれのLEDストリングは左右に分かれているので改造がやりにくい。バイク用ブレーキランプは常時点灯に加えてブレーキング時に高輝度になる必要がある。基板は捨てて外側のカバーだけ使うことにする。普通の砲弾型LEDを並べようと思う

鋼材の在庫確認。使えそうなものは殆ど無い

テールランプの回路

基板レイアウト。100x100mmサイズに入りきらないサイズだと高くなるので2分割したサイズで設計

呼び径34のスナップリングを買った。スナップリングはリングの嵌る溝の径が呼び径なのだと勘違いしていた。どんなに縮めてもφ33以下にならない

赤xがスナップリング。この場合呼び径32mmのスナップリングを買わなければいけない。注文し直し

ライトが届いた。商品説明はH4バルブとあったがレンズ、反射板、電球が一体型の普通の照明用レフ球と変わらない構造。しかもハイビーム、ロービームそれぞれ60Wもある。無駄トルクがあるハーレーか何かの補助ランプが本来の用途だと思う。これを使うか否かはエンジンを回して発電機の容量が十分あるか確認してらかにする。ダメならLEDに変更

スイッチの回路を確認。案外複雑。そのまま使うと
・電線が太すぎる
・ハイビーム点灯中はパッシングスイッチが機能しない
・ロービーム点灯中にパッシングすると60W+60Wも電力を食う
という問題がある。発電機に120W以上の出力があれば実用上問題無い

スピードセンサー。回転を磁石で検知するホールセンサー。出力はPUSH-PULL。オープンコレクタではない。スピードメーターは5Vの回路なので電圧変換が必要。5Vでもギリギリ動作するが感度が悪い

磁石を検知するとLEDが点灯する

異なるバイクの部品で構成されているので合わない寸法がある。エンジン側のスプロケットの方が外側に約5mm出ている。エンジンを右に5mmずらすかスプロケットにスペーサーを入れて対応する

対向ピストンは幅があるのでハブと干渉する。ディスクローターに15mm程度のスペーサーを挟む必要がある。スポークはハブより外側にあるのでスポークを張ってみないと設計できない

片押しは内側にピストンが無いのでたぶん干渉しないが中国製の物は黒矢印部のスライドピンが邪魔。これがフォークのブレーキ取付穴と干渉する。赤矢印部もスライドピン。フォークがPCXの物なのでPCX用なら問題無いはずだが高価。作る手間が一番かかりそうな個所はステアリング軸とスイングアーム軸なので部品を変更してもこの部分に設計変更が及ばないように不適な部品は買い直したほうが良い

ディスクローター直径とブレーキキャリパー取付位置の関係

異径パイプ接合のノッチ加工展開図プログラムを作った。同径の場合厚みが無ければ直線切断で良いので展開図はいらない。Youtube動画　パイプノッチ加工展開図の作図

豆球タイプのウインカーはLEDに改造する。LEDはレンズ無し。テールランプもこれに変更する予定。1つのパッケージに3個輝点がある。それぞれ個別に点灯させることが出来る。自動車メーカーが使うLEDは指向性が強く夜間目が痛くなる。かなり前からこの点は改善する兆しが無い。ウインカーの見やすさなどむしろ退化している傾向にあり自動車メーカーの無能化が進んでいるように思う

中国製のスポークは曲げ角度が浅い。ほぼ水平なものが買ったままの状態。ハブの内側に頭が来るほうは曲げ角度がきつくないとリムに届かない。スポークの材質はステンレス

頭があってつかみにくいので治具を作った。S45Cで作ったほうが良いが材料が無かったのでSS400。加工性は良いが柔らかい

治具でスポークを挟み込みバイスで圧していくといい感じの角度に曲がる

少ししか違わないが必要以上に曲げると弱くなる

組んでみたが...

スポークが長い。原因はリム直径の計測ミス、締めこんでいくとかなり食い込む、の2点。スポークは切り詰めれば良いが。ニップルがこれ以上ねじ込めない。ニップル側も要加工。ネジ部を1.5mm程度削る必要あり

基板が届いたのでウインカー組み立て。抵抗は現物合わせで100Ω。電流は60mA流れる。0.78W

実際のウインカーはもっと輝度が高いが全体が発光するわけではないので視認性はこちらのほうが高いと思う

改造前の豆電球は0.5A電流が流れる。消費電力6.5W。前後２灯必要になるが点滅しているので平均消費電力は２灯でも変わらず6.5W。LEDの約10倍

テールランプも組み立てた

通常はこれだけ点灯させる。撮影のため電圧を落としてある

ブレーキをかけたときは全部点灯させる。全部同じ輝度に見えるが保安基準はブレーキをかけたときに輝度が5倍以上になることとあるので7～8倍電流が流れるように抵抗値を選択した。輝度は電流に正比例しないが厳密にやっても回路が複雑になるだけなので妥協している。PWMのDUTYで輝度制御すれば正確に5倍にすることは出来る

FEM解析してみたが特に収穫無し。張力がかかった状態をシミュレーション出来ないので意味がない。スポークを2本モデリングすれば後は回転＋反転コピーなので立体を作るのは非常に簡単

固定用のビスを植える。長いネジは案外売っていない。カインズホームの青梅店まで行く必要があった。エポキシ接着剤でネジ頭を接着。スポンジ付きの両面テープで適度に基板と隙間が空くようにしている

220mmのディスクローターが届いた。これだとブレーキ配置の自由度が高い。スパイダーは自作する必要がある

スポークも届いたのだがベアリングの動きが固く振れ取り台にセットしてもうまく回ってくれない。ベアリングを打ち換えてから作業する

後輪もベアリングを交換。無理にたたき込みすぎで削れている

片側には溝がある

振れ取り。前輪に使ったリムより精度はやや良い。同じ製品なのでばらつきが大きいという事だ。バイクのホイールはハブが大きくリムの剛性も高いのでどれか1本ゆるゆるのスポークがあっても振れは取れる。そのスポークを締めこんでもあまり動かないのでスポークの張力調整を振れ取りの最終工程でやっても問題ない。自転車は緩いのが1本でもあるとそれに引きずられて全体のバランスが崩れ振れが取れないがバイク用の小径タイヤではそれが殆ど無い