バイクのクロモリシャフトの効果

バイクのアクスルシャフトを純正→クロモリ(クロームモリブデン鋼)に変更したらめっちゃ変わった! フィーリングが良くなった!ってインプレ記事や、噂って聞いたことありますよね!? 実際どんなメカニズムで何が変わってどのくらい変化するの? って事を掘り下げます。

こんにちは! Andyです。

今回は題名にもある通りクロモリってどうなん!? って疑問について解説します。 雑誌の中ではネガティブなコメントや評価を聞いた事がない! (ネガが無い?んな事ある訳ないww)

アクスルシャフトの材料置換ってどちらかというと走りの質や内容を高めたいライダー向けのパーツです。良い事ばかりなら当然!レース現場はもちろんクロモリなんだよね!? って思いませんか?? 実際のところは・・・?

今回は操安性能を求める上級者向けの記事ですので専門用語も多めです。

 

操縦安定性への影響有無結論

純正 → アクスルシャフト クロモリ化
  • 操縦安定性の変化は入力荷重が高い場合に起こる。
  • 走り出して直ぐに変化を感じるのはベアリングが主要因
  • プラシーボ効果が大きく作用している

恐らく多くのライダーが勘違いしている事が1点あります。 それは路面 ⇔ サスペンションへと力が伝わる順番です。 ココさえ理解できればナゼアクスルシャフトによる変化が「入力荷重が高い場合のみ起こる」のかが分かります。

 

アクスルシャフトの機能

まずはシャフトがどんな機能部品であるのかを知らなければ始まりません。

 

機能1. Frフォーク連結機能

左右で独立しているFrフォークを連結する為の機能です。 これは分かり易いですよね。 スイングアームは一体になっていますが、Frフォークはアクスルシャフト無しでは左右が独立して動きます。

つまり、単純な棒をFrフォークのボトムケースが掴んで(クランプ)している状態ですね。

このFrフォークのボトムケース部が棒(アクスルシャフト)によって連結される事で2本のサスペンションが同時に動く事が可能となります。

 

機能2. ホイールASSY位置決め機能

ホイールに取付られているブレーキディスクやドリブンスプロケットなど他の機能部品に対する位置を決める機能です。

この位置決め機能のお陰で他の機能部品が性能を発揮する事が可能になります。 もしセンターがズれてしまったらブレーキディスクの接触位置などが変化して本来のポテンシャルを発揮できません。

 

機能3. ベアリング固定機能

アクスルシャフトをホイールに差し込み、ネジで締結すると、ホイールサイドカラー、ホイールベアリングインナーレース、ディスタンスカラーを固定します。

このお陰でベアリングが狙いの位置で固定されフリクションが最も少ない状態を保つ事ができます。

 

機能4. 荷重支持機能

ホール ⇔ サスペンションの間で行われる力の伝達を行う機能です。

路面ギャップをホイール→サスペンションへ伝える。
(路面ギャップ→ タイヤ→ ホイール→ Brgアウターレース→ ボール→ Brgインナレース→ サイドカラー→ アクスルホルダ(シャフトも)→ インナーチューブの順。)

ブレーキング荷重をサスペンション→ホイールへ伝える。

このような力のやり取りを仲介します。

 


 

主にこの4つの機能を持った部品がアクスルシャフトと言う事になります。 この4つの機能を一つづつ考えれば、クロモリアクスルシャフトがどのような影響を与えるのか? 見えてくるはずです。

 

アクスルシャフトに使われている素材

あまり上級者でも知られていませんが・・・

純正アクスルシャフト = クロームモリブデン鋼(クロモリ)

社外アクスルシャフト = クロームモリブデン鋼(クロモリ)

そう! なにを隠そうSS系はみな純正でもクロモリを使ってるんですよ~!!!(*^^)v

だからわざわざ社外のクロモリに変えなくても、純正もクロモリです☆

クロモリにも添加する金属によって様々な種類がありますが、コスト、強度、操縦安定性など最もバランスの取れるSCM435が主流。 強度区分では10.9級です。

もちろん、全てのバイクに当てはまる訳ではありません。 もっと強度、剛性が低い車種もたくさんあります。

600CC以上のSS車であればメーカー問わずほぼクロモリのアクスルシャフトです。 NSR250などの軽量レプリカも・・・クロモリ!!(*^^)v

 

クロモリシャフトで謳われる効果!

第二章では巷(チマタ)で言われている効果、特に操縦安定性について検証していきます。

 

効果1. 剛性が高いシャフトでバイクの動きだしがスムーズ!

この効果を得る為に必要な要素は下記2つです。

  1. 元々低剛性過ぎるシャフトが高剛性になった場合
  2. ベアリングの動きがスムースになった場合

1の場合Frフォークのボトムケース付近の剛性が低くて、走り出してすぐに撓む(たわむ)ようなヘニョヘニョなシャフトは存在しません。

SS車の場合車重+太っちょライダーで300kg。 Fr分担が50%として150kg。 Frフォークは2本なので片側75kg。

つまり75kgの荷重で撓むほどに剛性が無いのか・・・?

いや、全然!全く!余裕ですから~!!  巨漢2名がタンデムして大きな路面ギャップを拾っても大丈夫な強度設計になっています。

だからこそ、純正は強度の高いクロモリシャフトを使ってるんです!!

マルケス

え? そうなの? 純正でもクロモリシャフトだなんて知らなかったよ!

じゃチャンピオンマシンの材料はどうなってるの??

 

池上先生

マルケス君! 安心してください!

クロモリですよ☆

 

そうなんです。Moto-GPマシンのアクスルシャフトもクロモリを使用しています。

レギュレーションでアクスルシャフトに軽合金(アルミ等)、チタン素材使用する事がNGと定められているので実質鉄系しか選択肢がありません。

その中で選べる軽量且つ高剛性な素材としてクロモリが使用されています。

 

って事はですよ!? 純正(クロモリ)→ 社外(クロモリ)にしても材料は変わらないって事です。

例えば純正がアルミ→クロモリに替えたら大きな変化がありますが、クロモリ→クロモリですからね。 走り出してすぐに感じる差が材料変化に起因するとは考えられません。

 


 

ではなぜ走り出して直ぐに変化を感じるのか?

→その理由は「アクスルシャフトの締付条件に大きな変化が起こった」と考えると辻褄が合うのです。

ボルトはなぜ締まる?バイクのポテンシャルを引き出す締付方法でも書いた通り、ネジ部の表面処理が異なる事、シャフトを交換した時に適切な締付条件になった(異物の除去、指定のグリスアップ、WET締付等)事が要因となって、ベアリングセンターが揃った。

今までの純正品は適切ではない締付条件であった状態から、シャフトを購入し正しくグリスアップ&トルクレンチで締付力を正確に管理した事によって、狙いの軸力が発生。

ディスタンスカラーやサイドカラーの縮み代も狙い通りとなった結果、ベアリングのインナー&アウターレース&ボールが一直線上に並び、転がり抵抗が最も小さくなる。

リンク→ ホイールベアリングの正しい知識を理解する

転がり抵抗が小さくなった事が、「走り出してすぐに違いがわかる!!」と言うインプレッションに繋がっていると考えられるのです。

逆に、同じ材料で走り出してすぐに違いが分かる要因に「剛性」があったとしたら、理由をどう説明できるのか??  その理由を明確に説明している人、記事を見た事がありません。 (おそらくロジックを組めないのでしょう。 とにかくクロモリはいいのだ! ばかり。いや、純正もクロモリですからぁ~!!)

 

しかし多くのライダーが体感している事からも、「変化がある」事は間違いありません。 体感として変化するロジックは、締付条件の変化に伴ってベアリングのセンター出しが適切になった事である。と結論付けます。

新車購入の場合は、工場で適切な条件で締め付けています。 これまた巷では工場の組立は管理できておらずテキトーだ! なんて意見も散見されますが、それはあり得ません!!(キッパリ!)

例えばホイールベアリングの圧入荷重も全数検査されていますし、車体組み立てでも指定グリス、指定トルクはキッチリと完璧なまでに管理されています。


効果2. 高剛性なシャフトで接地感がアップ!

シャフトの剛性が高まった事によって路面の凹凸が手に取る様にわかる。 わずかなギャップもしっかりと伝わりフィーリングが向上するのだ!

(特にフロント側としてコメントが多い)

巷ではこんな記事やインプレ、見たこと多いですよね。  このフィーリングはある条件の時に起こり得ると考えられます。

仮に純正アクスルシャフトよりも剛性が高まったとします。(形状や肉厚UPしている場合剛性が上がる)

もともと高剛性高強度素材ですから、小さな入力荷重ではそもそもアクスルシャフトが変形しません。 ではどんな時に差が現れるのか・・・?

剛性の影響を受けるとき
  • 大きな路面ギャップを通過した時
  • フルブレーキ等、入力荷重が高い時
  • フルバンク→フルバンクなど素早く大きく切り返す時
  • 100kmを超える高速域で素早く切り返す時

    上記のように、大きな反力がアクスルシャフトに掛かる時に剛性の違いによって操縦安定性へ影響を与えます。

    特に高速コーナーでの切替えしは、どんなライダーも逆操舵(逆舵)を入れて大きな力を生み出して切返します。 この時ライダーがフィーリングを感じ取る大きな要素は、入力荷重と時間の微妙な変化です。

    1mmの自分の動作よりも、10gの力加減を敏感に感じ取っています。そしてその荷重入力(抜重含む)がどのくらいの時間だったのか? 0.1秒が0.15秒になったのか? ここも敏感に感じ取っています。

    一番鈍感なのは距離。目をつむって自分の指を1.00mm単位で正確に動かす事を、人間はできません。 仮にできたとしても数秒という長い時間を要します。
    (ブレーキコントロールはまさしくレバー反力荷重を感じてライダーはコントロールしています。(極短時間の距離コントロールはできません)

    力と時間は緻密にコントロールする事ができるのです。  この2つを感じて剛性の善し悪しを判断していると言って間違いありません。

    剛性が大幅に上がったアクスルシャフトと交換した場合、入力荷重(反力荷重)が大きなシチュエーションになれば、変化を体感できるはずです。(良い悪いは別問題)

    つまり、ノーマルのクロモリ→ 社外パーツのクロモリに替えた事によって大幅な剛性変化が生じる場合、特に荷重領域が高い場合において大きなフィーリング変化が起こる。
    ※くどいけど、大きな剛性変化が生じる場合ですよ!!

    但し、フィーリングが変化するのみで物理的な速さが変化するパーツではない。 フィーリングが合えばタイムは向上する。

    フィーリングが合わなければタイムは下がる。

    「高剛性だから(高剛性なほど)タイムが上がる」と言うロジックは完全に破たんしていて、あり得ないと断言できる。 (言い替えれば、サスが柔らかいほどタイムが上がる、と同じ。)

     

    効果3. 真円度が高いから良いのだ!

    う~~ん。。。笑

    何かコレも大きな勘違いを感じてしまいますね。 冒頭説明したように、アクスルシャフトにはホイールアッセンブリの位置決め機能があります。

    タイヤ交換するたびにホイールの位置がズれてしまっては困りますよね。 ホイール脱着を何度繰り返しても同じ位置に固定しなければなりません。

    そう、三角形でも四角形のシャフトでも位置は決められるんですよ。
    (三角形の棒の先にネジを切ったようなイメージ)

    シャフトがホイール中心を通ると言う事は隙間が存在します。 位置を決めるには2点が必要なので、隙間1点、接触点2点の三角形のシャフトでもOKと言う事です。(現実的ではありませんが)

    じゃ真円度を高めると何がイイの??
    →真円度が高ければ、シャフトがどの位置に居てもホイールの位置変化が少ない。

    万が一偏芯していたら、シャフトの回転方向の位置が違う場合、ホイールの前後・高さの位置が変化してしまいますよね。(Kawasaki車のエキセントリック式チェーン調整と同じ)

    真円度が高いと言う事は、シャフトがどの位置に居てもホイールの固定位置の変化が少なくなる事を意味します。

    ギヤの歯車のようにアクスルシャフトが回転する機能部品であれば、真円度は高ければ高いほどグッと良くなりますが、固定部品の真円度を高めても得られるメリットが非常に少ない。(真円度は操安に影響を与えない)

    研削盤にて加工を入れるのであれば、直角度の方がホイールベアリングに影響を与えるので自分ならこっちを大々的にアピールするかな・・?

    も一つ言えば、真円度は純正並みで良いので、スイングアームピボットシャフトの寸法公差を更に追い込んで作れれば、位置決め精度が上がって操安的には嬉しいですね。 もちろんアクスルシャフトもよりシャフトが貫通できて、できるだけピタピタなすき間が望ましいです。

     

    クロモリシャフト化に伴う効果のまとめ

    ここで一旦プチまとめです。

     

    走り出して直ぐに体感できた! の場合

    →締付条件が適正になり、ベアリングセンターが揃った事によるホイール回転運動の変化と考えられる。

     

    接地感が上がって路面がダイレクトに伝わる!の場合

    高荷重が入力された時、剛性が高まったシャフトであれば今までの物よりダイレクトに伝わる。
    ※SS系バイク、大型車など純正でクロモリを使用している場合は気のせいでしょう。

    また社外品にし変更して、シャフト重量が増加するとサスの追従レスポンスが遅くなりゴツゴツとしたフィーリングに変化します。 その事と混同している可能性が高い。

     

    プラシーボ効果が効いている?

    世界最高峰のMotoGPライダーでもよくある事です。

    「良いパーツだ!」と思って装着すると、本当に良くなったと感じる。  この効果の為に投資する価値は十分にあります。

    むしろプラシーボ効果で1秒短縮したと言っても過言ではありません。 クロモリシャフト(高剛性シャフト)のメリットを理解した上で様々なテストを進めて行けばタイムアップの道が開く可能性は十分あります!!

     

    車種によってはチタンが最適?

    例えばミニバイクでガチガチにタイムを狙う場合、「軽量」の武器がアクセル開度が同じなら加速性能が良くなります。

    フィーリングはダルになる方向ですが、それよりも「軽量」であるメリットを活かせれば材料を純正の鉄→ チタンへ変更する事でマシン戦闘力は向上します。

    タイムを狙うなら、全てのパーツの機能、性能、目的をバランスさせる最大公約数を求める必要があります。

     

    アクスルシャフトでよくある勘違い

    その構造上、勘違する方が普通なのですが力の伝達経路をほぼ全てと言っていいほど勘違いしてしまうんです。

    それは「ホイール ⇔ サスペンション」の間で伝達される力の経路が2種類存在する事。

    クロモリシャフトの効果とは画像貧用:http://www.peo.nara.jp/

     

    ルート1. 通常走行の場合

    Frフォークボトムケース ⇔ (アクスルシャフト ⇔) ホイールサイドカラー ⇔ Brgインナーレース ⇔ ボール ⇔ Brgアウターレース ⇔ ホイール

    このような順序で力が伝達されます。 注目ポイントはアクスルシャフト⇔Brgインナーレース間で直接力の伝達をしていない事です。

    一般的な走行においては、アクスルシャフトはただの軸力発生装置でしかなく、力を伝達していないのです。(アクスルシャフト⇔アクスルホルダ間は伝達する)ココが中々理解し難いポイントではありますが、説明します。

    アクスルシャフトは、Frフォークボトムケースやホイールべアリング、ディスタンスカラーの内径に差し込んで締め付けますよね。(穴をシャフトが通過する) ←ココが重要。

    ”通過できる”と言う事は必ず隙間が存在するのです。  隙間を無くす為には、割締め構造か圧入しかありません。

    代表的な割締め構造として、ハンドルクランプやFrフォークボトムケースが挙げられます。
    アクスルホルダの割締め構造

    しかしアクスルシャフトは内径を通した後にそのまま軸方向にネジを締めるだけで、内径の隙間を埋める構造になっていません。 つまり、アクスルシャフト外径と、Brgインナーレース内径(ディスタンスカラー含)の間は隙間が空いたまま固定されるのです。

    すき間が空いている部品同士で力が伝達される事はあり得ません。 なので通常走行時においては、アクスルシャフトが直接Brgインナーレースへ力を伝達する事は無いのです。

    言わば、軸力さえ掛かっていれば、アクスルシャフトが無くてもホイールの位置はズレないのです。

    (ホイールベアリングを圧入してプレス機で3tの力を与えているのと同じ状態。 プレス荷重があればホイールベアリング、ディスタンスカラー、サイドカラーはズレない)


    ルート2. 高荷重、衝撃荷重が加わった時

    Frフォークボトムケース ⇔ アクスルシャフト ⇔ Brgインナーレース ⇔ ボール ⇔ Brgアウターレース ⇔ ホイール

    衝撃荷重が加わった時には、軸力3tの力をもってしても各部品がズレます。 その時はベアリングのインナーレースとアクスルシャフトが接触し直接力を伝達します。

    この時はアクスルシャフトの剛性が高い方が変形量が少ないと言えます。 ではベアリングがズレるような衝撃荷重って??

    衝撃荷重
    • 2人乗りギャップ通過
    • ウィリー着地失敗
    • ジャックナイフ着地
    • アクセル全開でシフターを使った時

    こんな時にはインナーレース、ディスタンスカラー、サイドカラーにはせん断方向の強烈な荷重が入ります。軸力をもってしても摩擦力が負け、ズレが発生します。

    言わば、アクスルシャフトを締め付けていない状態(ただの棒)です。

    その時にはアクスルシャフトの強度と剛性が役に立ちます。 シャフトに直接曲げモーメント荷重が入力されるので、剛性が高いほど変形し難くくなります。

    また、最大入力荷重が掛かっても壊れる事があってはなりません。

     

    荷重ルートまとめ

    • 通常走行では、ベアリングインナーレース ⇔ アクスルシャフト間で荷重は伝達されない
    • 衝撃荷重などが掛かると、ベアリングインナーレース ⇔ アクスルシャフト間で荷重が伝達される

     

    エンジン、車体を新組すると重力に従って全ての部品は地面に寄せられて組み上がります。

    完成検査の為にシャーシに載せ、最大駆動力付近でシフトアップすると衝撃荷重が入ります。→チェーン反力によってカウンターシャフトとRrアクスルの軸間距離が1mm満たない程度に縮まるんですね。
    (※スイングアームはバイク進行方向へ前進し、エンジンは後方へ後退する)

    よってチェーンの遊びが若干増加。 これをチェーンの初期伸びだ! と言うメカニックも居ますがプロメカニックの目と耳を誤魔化す事はできません。

    素人なのか? プロなのか? こんなところでも判断する事ができます(^_^;)

     


     

    首悪津寝ッ我

    おい、 ちょっとまて。

    コレを見ろ。 シャフトにBrgインナーレースの接触痕がある。

    力を伝達している証拠だろ。 これはどう説明するんだ!?

    写真

    おっしゃる通り、シャフトにはフレッティング痕と言う接触した時に発生する「跡」が付きます。 特に駆動力の掛かるRrアクスルシャフトには大きなフレッティング痕が付く場合もあります。

    特に頻繁にアクセル全開にするような乗り方をするライダーさんのアクスルシャフトは、一見こすれたような跡がくっきりと残ります。

    レーサーマシンのアクスルシャフトはフレッティング痕がクッキリ残ります。

    これはケースバイケースで、ガチンコレースマシンならインナーレースが直接アクスルシャフトに力を伝達します。 立ち上がりのミドルバンクでアクセル全開にすると高い駆動力が生まれ、シャフト、ベアリングの玉、レース、様々な部品が変形します。

    そうなった時にシャフトは楕円形上且つ弓なりに変形し、Brgインナーレースとの接触痕は片アタリな跡になります。

    街乗りバイクの場合は、Brgインナーレース ⇔ アクスルシャフトが直接チカラを伝達する頻度は多くありません。 どちらかと言うと異種金属によるサビだったりメッキ剥がれが多い傾向です。

    ガチンコで当る場合と、軽く接触している場合の差はアクスルシャフトを見る事でおよそ見当を付ける事が可能です。(メカニックの腕の見せ所!!)

    なのでシャフトの辺りだけを見ると、常に接触(インナレース⇔シャフト)していると思いがちですが、実際には組付けた時の線接触の線部分だけです。
    (すき間が存在 = 接触部は内円と外円の線接触しかない。面接触させるには圧入or割締め)

     

    まとめ

    社外パーツとして購入するクロモリシャフトはかなり高額ですので躊躇する金額だと思います。

    先ずは今装着されているアクスルシャフトの素材が、ド鉄? それともクロモリ?  ここを知る事からスタートする事が性能向上の近道と思います。

    大幅に剛性が上がるのか? それとも変化が少ないのか?  このスタート地点は意外に見落としがちですのでご注意を!!

     

    操縦安定性向上を目指すオーナーのお役に立てれば嬉しいです☆

     

    Let's Fun! Ride! Run!
    Andy

     

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