[mixi]雑談広場（なんでも有り） - βTITANIUM（ベータチタニウム）

[49] mixiユーザー 05月23日 12:55

benさん、はじめまして。副（吹く？）管理人のこぞうです。

単純支持梁の中央に集中荷重がかかる場合（の式ですよね？）・・・
計算式からわかるとおり、同じ断面形状のモノに同じ荷重がかかるとすれば、撓み量はヤング率で決まります。

あいまいな記憶ですが、
TAB6400：100GPa程度
S45C：200GPa程度
と、一般的な炭素鋼の方がヤング率は大きいです。

この条件下であれば、S45C製の方が撓みは少ないでしょう。

剛性＝曲げやねじりの力に対する、寸法変化（変形）のしづらさの度合いのこと（by Wikpedia）

なので、この場合の剛性勝負はS45Cの勝ち、ってことになります。

う～ん、じゃあなんでチタンアクスルシャフトはカッチリしたフィーリングになるんだろう・・・・

前提となる式が、単純支持梁の中央集中荷重しか想定してないから？
TAB6400の最大のウリである引張強度がこの式では表れていないのが気になります。

どなたか、わかる方ご教授お願いします。
（テメぇもかよ！ってツッコミはなしでお願いします（笑））

[50] mixiユーザー 05月24日 13:25

こぞうさん、コメありがとうございます。

そうなんですよ、この式では材質の引張強度は撓みに関係無いことになるんです。
他にも、両端固定、分散荷重、の場合や、他の軸（車軸等）の強度計算も調べてみたのですが、どの式にも引張強度が入ってないんです・・・
根本的に使った式が違うのでしょかね？

どなたか、是非ご教授お願いします。

※そもそも、なぜこのような質問をしたのかと言うと、アクスルシャフトを発注する際に、外径等は純正と同サイズで問題ないのですが、肉厚（内径）をいくつで指定しようか考えていました。
純正と同程度の強度だとどこまで肉厚を薄くできるのか、あと例えば純正の１．５倍の強度にする場合どの程度の肉厚が必要か？知りたかったのです。
もちろん、実際に装着して走った場合の効果は数値だけでは判断できないと思いますが、だいたいの目安として強度を数値で知っておきたかたのです。

実際にチタンアクスルシャフトを装着された方は、肉厚はいくつで注文されたのでしょうか？
こちらも、どなたか教えてください。

長文失礼いたしました。
また、私は文章が苦手でコミュも初心者でまだまだ勉強中ですので、読みにくい部分・失礼な部分がありましたら、ご容赦ください。

[51] mixiユーザー 05月24日 13:33

質問の式の記号間違ってました。
σ：最大応力で最大たわみはδでした。

失礼いたしました。

[52] mixiユーザー 05月25日 21:32

こぞうです。

軸の設計について・・・
いろいろ資料をあたってみました。

軸の設計と引張強度に関する記述があったので転記してみます。

===================================================================================

曲げ荷重を受ける軸の強度は，軸受を支点とするはりを考えればよい。
一般に，両端を自由支持として強度計算を行う。軸に作用する曲げモーメントをM(Nm)，曲げ応力をσ(N/m2)，断面係数をZ(m3)とすると，次式が成り立つ。

　σ＝M／Z ・・・（式1）

軸径がd(m)の丸棒の場合，断面係数Z(m3)は次式で表される。

　Z＝（π／32）d＾3　・・・（式2）

したがって，式1および式2より次式が得られる。

　σ＝32M／πd＾3

設計においては，曲げ応力σ(N/m2)が許容曲げ応力σa(N/m2)を下回るように軸径d(m)を設定すればよい（σ<σa）。
なお，一般的な機械材料の許容曲げ応力は，引張り荷重における許容応力に概ね等しいと考えてよい。

===================================================================================

すみません。難しい式を長々と書きましたが、キモは最後の一行です。（笑）
引張強度がある材料で軸を製作すれば、曲げ応力に強い軸ができる・・・って事ですよね？

・・・それを式で表したものはないかなぁ・・・。もうちょっと調べてみますか。(^^♪

[53] mixiユーザー 05月26日 00:39

横から失礼します。
K100LTのフロントアクスルをノーマルからベータチタニウムに交換しています。交換した後、フロントタイヤがネバーっと地面にメリ込んだような接地感・安定感・滑るような乗り心地に、大いにタマげました。

この話題は、個人的に非常に興味があります。上記の性質を科学的に解き明かした説明を以前から探しているのですが、懐疑的に思う人からは、ヤング率によれば反対の性質になるはずと説明を受け、返せません

科学的に反論したいのですが、文系人間の私には荷が重いようです（笑）。

[54] mixiユーザー 05月26日 23:00

こぞうです。

まずは撓みの話から。

撓みを両側単純支持梁の中央に集中荷重がかかるモデルに置き換えて計算するのを是としますと・・
この場合、S45Cの方がTAB6400より撓みが少ないという結果になります。
S45Cが1.7mmくらい変形するとき、TAB6400は3.1mmくらい変形します。

この差が大きいのか小さいのかは？？ですが。

撓みを求める式でわかるように、同形状、同荷重であれば、材料のヤング率に支配されるワケです。

じゃあヤング率の高い材料が軸に向いているのか？
決してそうではなさそうです。

ヤング率とは何か？
弾性範囲で単位ひずみあたり、どれだけ応力が必要かの値です。
キモになるのは「弾性範囲」です。

金属に力を加えると変形しますが、その力を抜くと元に戻る・・これが弾性変形です。
加える力が大きくなると、力を抜いても変形しっぱなし・・これを塑性変形といいます。
（金属板をプレスしてクルマの車体部品を作りますが、これは塑性変形を利用しています）

弾性変形で元に戻る範囲・・これが前述の「弾性範囲」です。
引張強度が高い材料は「弾性範囲」が広いのです。

引張強度はS45C：800MPa程度、ベータで使われているTAB6400は1050MPa！

TAB6400の方が、より大きい荷重に耐えられます。
（大きい力を加えても元に戻る範囲が広い）

弾性範囲内では、S45Cの方が変形量は少ないが、そもそもの弾性範囲はTAB6400の方が広いのでより高剛性である・・っていう感じなのでしょうか？

・・・う～ん。頭痛くなってきた。（笑）

私自身、前後ともチタンアクスルシャフトにしていますので、その効果は身をもって体験しています。
なんとか科学的に説明したいのですが・・・

[56] mixiユーザー 05月27日 23:00

こぞう　さん＞

ありがとうございます。
ご説明、解りやすかったです。

私も色々と調べてみましたが、こぞうさんの説明が正解みたいです。
結局、同一形状で鉄が曲がってしまう荷重をかけても、チタンの場合は撓むが、荷重を抜くと元の形状に戻る（曲がらない）と云うことなのですね。
だから、剛性が高い。

over0078♪　さん＞

仰るとおりです。
実際に経験してみるのが一番ですね。

そこで、更に質問ですが、実際にチタンアクスルシャフトを購入された方は、肉厚は純正と同一で作成してもらったのでしょうか？
それとも、純正より薄くしたのでしょうか？

[59] mixiユーザー 06月02日 00:21

over0078♪様

情報提供ありがとうございます。
強化タイプで１ｍｍ厚くしたんですね～
なるほど。
それでも、チタンのほうが比重が軽いのでSTDシャフトより軽くなるんですね。
購入の際の参考にさせていただきます。

逆にSTDより肉厚を薄くした物を装着されている方はいないのでしょうか？
もし、いらっしゃたら是非インプレ聞かせてください。

[61] mixiユーザー 06月05日 23:13

over0078♪様

了解しました。
ベータの強化タイプは同寸法で、オリジナルの設計で１ｍｍ厚くして作成してもらったのですね。
貴重な情報ありがとうございます。

[62] mixiユーザー 06月13日 02:19

ご存知の方に質問させて下さい。
写真のような、ウェーブワッシャーと一体式になっているノーマルのボルトを、ベータチタニウムに換えようと思っています。

このボルトはタイミングチェーンカバーを留めているボルトなのですが、ウェーブワッシャーが使われているのは、エンジンの振動による緩みの防止が目的と想像します。

スプリングバックの強いベータチタニウムに換えた場合、ウェーブワッシャーと同等の緩み止め効果は期待できそう、でしょうか・・・・？

ベータチタニウムさんでウェーブワッシャー一体式のボルトを作れるかどうかは未確認なのですが、作れたとしても、より高価になりそうですので。

ちなみに、自分のバイクはそれほど振動はありませんし、ベータチタニウムのボルトが緩んだこともないです。

[63] mixiユーザー 06月18日 23:37

こぞうです。

ウェーブワッシャーは確かに緩み防止のために使われます。

ウェーブワッシャーと一体式・・っていうのがイマイチよくわからないんですが・・・
ワッシャーがボルトから抜けない構造になっている、ってことでしょうか？？

お手持ちのワッシャーはそのまま使用し、ボルトのみをベータ製にする、っていうことができないっていう事なんでしょうか？

ワッシャーを持って、ボルトを回せば・・・抜けませんかね？？

・・質問にお答えするつもりが・・・逆に質問ばかりですみません。m(__)m

[64] mixiユーザー 06月20日 17:51

こぞうさん：

ご返事遅れましてすみません。

> ワッシャーがボルトから抜けない構造になっている、ってことでしょうか？？

言葉足らずですみませんでした。その通りです。回しても抜けない造りになっています。

単体のウェーブワッシャーを探して、ベータチタニウムボルトと組み合わせて使うことにします。お騒がせしました

[65] mixiユーザー 06月21日 07:24

アクスルの件ですが

単純に材料を鋼からチタンに置き換えて強度が上がる事があっても、剛性は絶対に下がります
教科書に載っている基本中の基本です
クロモリ鋼でも炭素鋼でも６４でも何処のメーカーでもです

この場合の強度とは塑性変形や破断しない「ぶっ壊れない」度合いが高いのであって

荷重がかかった時のしなる（撓む）量はチタンの方が大きくなるという事になりまはす（低剛性）

矛盾している感じですがチタンに限らす構造用の合金にはそういった性質があります

ただし走るバイクとして、高剛性＝高性能という訳ではなく、いい塩梅
のしなやかさをβチタニウムさんのアクスルが実現しているのでしょう

逆の言い方をすれば、しなやかに荷重を受けつつ壊れないという事でしょうか

アクスルの場合、ベアリングやフォークとのクリアランスを少なくしてガタを減らすと、フィーリングが良くなる事が多いみたいですね

[66] mixiユーザー 06月21日 23:16

じゅんぺ凛　様

ご教授ありがとうございます。

つまり、簡単に言うと同一形状・同一精度で、鋼からチタンに材質を変更した場合、強度は上がる（破断しにくくなる・曲がりにくくなる）、剛性は下がる（荷重が掛かった際に撓みが大きい）。
壊れるまでに耐えられる荷重は大きくなるが、同一荷重での撓み量は大きい。
と、言う認識でよろしでしょうか？

あとは、実際に取り付けて走ってみて自分の好み次第というところでしょうか。
質量も少し軽くなりますし。

[67] mixiユーザー 06月22日 08:02

benさん

よろしいかと思います

鋼といっても色々ありますので、引っ張り強度が高いものもあります
参考までに

ちなみに、強度の高い材料を使う場合、大径薄肉にすると曲げ剛性を落とさずに軽量化できます

近年のアルミフレームがその例と言えます

[68] mixiユーザー 06月22日 23:40

じゅんぺ凛　様

大変わかりやすい解説＆アドバイスありがとうございます。

アクスルシャフト一つでも、奥が深いですね～
だから、バイクはおもしろい。
精進します（楽しみながら）。

[69] mixiユーザー 11月25日 19:32

はじめまして宣言トピから移動。

え～、さっそくですが青いの４本発注してしまいました。
TISC-06015　キャップボルトですね。
到着予定は１１/２９、かなり楽しみです。

こいつをエンジンヘッドカバー留め用にしてみようかと考え中です。
純正からドライカーボンに変更した時のような効果をちょっと期待しています。

またいろいろな方のブログなどを拝見させて頂いてかなりの妄想大爆発状態になっております。
たとえばキャリパーボルトとか、キャリパーピストンとかフライホイール留めてるボルトとか、足回り留めてるボルトとか。
２DINのヘッドユニットブラケットを留めてるボルトとか（制震効果を期待）、シートを留めてるボルトとかスタビ留めてるボルトとか、ブレーキマスターシリンダー留めてるボルトとか、シフトレバーマウントのボルトとか、オルタネーター留めてるボルトとかリヤっぱね留めてるボルトとかエアスクープ留めてるナットとかワンオフの削りだしでのショートアンテナとかｗ

無限に広がるキケンがいっぱい状態になっております。

[70] mixiユーザー 03月23日 21:18

ベータチタニウム好きの皆様、一点ご意見をお聞かせ下さい。

BMW K100LTのステアリングステム（写真はオークションサイトから拝借しました

）をベータチタニウムに換えることを考えています。

これにより狙っている効果としては、以前フロントのアクスルシャフトをベータチタニウムに換えた際に感じたような、タイヤが路面にへばり付くような［しっかり感・しっとり感］の一層の向上と、不要な路面インフォメーションのシャットアウト、端的に言えば、全般的な乗りやすさ・疲れにくさの向上です。

これまでベータチタニウムのボルトの使用経験から言って、こういった変化は期待してよいのではないかと勝手に思っていますが、どう思われますでしょうか？
ご意見を参考にしたいと思います。

[71] mixiユーザー 03月24日 14:49

mixiほったらかしの、ダメ管理人のじょうですm(__)m

ゆきっぺさん、書き込みありがとうございます

ステアリングステムについては、わたしも交換出来ては無いんですが
ベータ（4月1日より日本特殊螺旋工業株式会社に社名変更）に行ったさい
お客さんで、V-MAXで交換された方が居るそうなんですが...

何を変えても変わらなかったが、ステアリングステムを交換したら
劇的に変わったそうです。ゆきっぺさんの、狙い通りになると
推測してます。

予断ですが...

アクスルシャフト、車種にもよるかも解りませんが、当方DUCATI M900ieでは
フロントよりも、リアのアクスルシャフトの方が、強烈に変わりますｗｗｗ
シャフトドライブだと、ためせないですね...

[72] mixiユーザー 03月24日 21:39

じょうさん、ありがとうございます。

私の場合、そのV-Max乗りさんのように特に困っている訳ではないのですが、参考になります。

シャフトドライブ車の場合は、仰る通り、リアアクスルのベータチタニウム化を試せないのが残念ですが、その代わり、以下のようなボルトをベータチタニウム化しています

・ファイナルドライブケース（※ ディファレンシャルギアが入っている重いケースです）の蓋を留めるボルト

・リアホイールをファイナルギアに留めるボルト →効果絶大でした

・ファイナルドライブケースをスイングアームに留めるボルト

・リアサス下側エンドアイに通すスタッドボルト

ここまで来るとバカです（笑）。

[73] mixiユーザー 03月24日 23:05

ゆきっぺさん、こんばんは！

なかなかの変態っぷり！

やりますね～♪

[74] mixiユーザー 03月28日 16:39

ご無沙汰してますm(_ _)m

目の病気の再発防止＆後遺症で、１年以上バイクに乗れない日々を過ごしてます。。。
でも、乗れないと逆に妄想が沸くのですよねｗ　まぁ・・・仕事すらできないので妄想の域に
留まってしまうのですけど。。。　orz

ところで、緩み止めのスプリングワッシャやウェーブワッシャについてなのですが、
以前、HONDAが整備士向けに発刊しているマニュアルの中に、
「緩み防止としての機能は極めて少ない」という説明がありました。
まぁ確かに理屈で考えれば、ねじを締め付けた際の塑性変形応力のほうが、
ウエーブワッシャやスプリングワッシャの反発力より明らかに大きく、一度ねじが
緩み始めたら、ワッシャの張力など屁の役にも立たないだろう、と考えられます。

とかいいつつ、べ～たさんで以前販売していたロクヨン・スプリングワッシャは
自車のところどころに使っていたりもするのですがｗ

[75] mixiユーザー 03月28日 22:16

リオさん、こんばんは。
興味深いお話をありがとうございます。

私のK100LTのタイミングチェーンカバーを留めるボルトは、ノーマルではウェーブワッシャー付きボルトでしたが、これを全て（旧）ベータチタニウムさんのテーパーキャップボルトに換えて、5,000kmは走っていますが、全く緩んでいません。

先日、トルクレンチで規定値まで締め直してみましたが、どのボルトも、即［カチン］となります。

ベータチタニウムのボルトは、脱着時の［ギュギュー］という感触が最高です。

[76] mixiユーザー 09月04日 20:55

最近ネタが上がっていないようなので・・・

先日、実に久々にシャチョーと電話でお話しまして。
「まぁたそんなものを言い出すぅ！」なブツを提案しておきました。
シャチョーの琴線には触れたようなので、もしかしたら具現化するかも？
うふふふふ。ぜひ持ちたい一品なんですよ。うふふふふ（黒）

じょうさん、気になったらシャチョーから聞きだしてみてくださいね。
きっと、じょうさんも「それ造れー！」言うと思います（笑）。
でも、内容はひみちゅにしておいたほうが楽しいかも、です。

[78] mixiユーザー 03月14日 18:40

over0078♪さん＞所々にキラッと光るロクヨンボルト、いいですよねー。
素材もそうですが、ワタシ的にはべ～たさんの「ねじの精度」が、とにかく「萌え」です。
以前、製作して戴いたM20サイズの雄ねじと雌ねじを勘合させる度に、そのスルスル
（というかヌルヌル）感にうっとりしていますｗ　　今まで触ったねじで、こんな感触は
ないです（某イタリア製メジャー製品なんかも、そんなではないｗ）

ログインすると、残り63件のコメントが見れるよ