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V120D02S テールクラッチ化プロジェクトその7(…完成)

ワッシャに関しての考察・実験
ステンワッシャを使えば簡単なのですが、金属同士が擦れ合うと発熱その他の問題が出てくるものと思い、色々検索した結果、樹脂製ワッシャを使えば良いとの結論に至りました。
その条件とは
① 機械的な強度があること
② ある程度の熱(摩擦熱)に耐えうること
③ 摩擦摩耗性に優れること
④ 整形しやすいこと
などの条件を満たす事のできる樹脂は『POM樹脂(ジュラコン)』に到達しました。

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V120D02S テールクラッチ化プロジェクトその6(…究極を目指して)

前回コーンギアCの中心部に挿入するローレット加工したパーツをコーンギアCに入れます。
まずはコーンギアCの中心穴を1.5Φ→3Φ(作例では2.9Φ)に広げます。
小さなパーツなので穴あけ用の治具を作りました。
20141222_02.jpg
単純にアルミ丸棒の中心にコーンギアが入る穴を掘り、中心に1.5Φの穴を貫通させています。
コーンギアはかなり柔らかい材質で出来ていますので一度で開けようとせずだんだんと太いドリルに変えながら開けたほうが楽に開けられます。
ちなみに私は1.5→2.0→2.4→2.7→2.9Φと広げてゆきました。

20141222_05.jpg
完成したパーツがこちら(右はオリジナル)
…ギアの山が変な形(溶けている)になっていますが、これは以下を…

これを機体に取り付けて完成(本来ならばこれで終了の予定でした)
20141222_08.jpg
この画像は取り付け後に数度フライトした後の画像です。
案の定テールシャフトが向かって左にずれてきています。
ロッド自体はアルミ製のシャフトガイドによってこれ以上の動きはありません。

究極のテールクラッチ完成~~~

で、胸を張ってBlogにUpするつもりでいたのですが…が…

またまたコーンギアC溶解

20141222_07.jpg
今回は中心部でなくギア山部分まで完全に溶けています(画像左側)
シリコンクラッチ部分は金属にしたため削れは全くなし。
となると…溶けた(発熱した)要因は一体どこの摩擦?
これには暫く頭を抱え込んでしまいました。

ふとコーンギアCの裏側を見たところ
中心部に段差(出っ張り)があるではないですか!
原因判明
原因はテールギアケースに入っている段付きベアリングとコーンギアC中心部に挿入した金属パーツの直径の差。
段付きベアリングの回転部分の直径は3mm、コーンギアに入れた金属パーツの直径は3.1mm
この0.1mmの差でボールベアリングが本来の機能を発揮せず、金属ワッシャと同じになってしまったため、ベアリングハウジングと金属パーツの摺動で発熱→熱に弱いコーンギアが溶解 という結果になりました。

対処方法は…
①段付きベアリングとコーンギア中心パーツの間にワッシャ(内径1.5、外径3.0Φ)を挟む
②コーンギア中心パーツをローレット加工した後片側に直径2.9Φ、出っ張り0.3mmの段差をつける。
簡単な①を組んだところバネやシリコンチューブで押さえられているコーンギアと段付きベアリングの間に小さなワッシャを挟み込むのはかなり大変→簡単にという趣旨に反するためボツ、②を採用することに決定し早速ギアを削成。

早速組み込もうとしてシャフトガイドを見たら…
20141222_04.jpg
テールドライシャフトが当たっていた部分が削れて凹んでる(笑)
アルミ対スチールではやはりスチールのほうが硬いですよね。
さてさてどうしたものか…
0.3tステンレスワッシャ(上の①で使ったもの)を挟むか?
これでは今度はここで金属同士が擦れ合い、発熱・異音の原因になりそう。

次回はこのワッシャに関しての考察・実験『V120D02S テールクラッチ化プロジェクトその7(…完成)』に続く。

V120D02S テールクラッチ化プロジェクトその5(…溶解対策)

前回最後に振っていたNew V120D02SコーンギアC溶解の原因を探しました。
溶解した直接の原因はシリコンチューブをコーンギアに押し付けているスプリングが強すぎたためにシリコンチューブとコーンギアCの摩擦熱によるものと考えられました。
解決策は
①スプリングでの圧着をやめる
②スプリングを短くして圧着力を弱める
などですが、共に言えることはシリコンチューブとコーンギアCの接触抵抗が低くなり結果的にクラッチが効かなくなると考えられます。
試しにシリコンチューブとカラーだけにしてテストした結果は、思った通り尻の座りが極端に悪くなりました。

で、スプリングでの圧着機能はそのままにしてコーンギアCの溶解を防ぐ方法はないものかと(少々)考えた結果…
コーンギアCのシリコンチューブとの接触面を金属にしてしまえばいい
これなら溶けないだろうと

それで内径1.5Φ、外径3Φ、厚さ0.3tのステンレスワッシャをシリコンチューブとコーンギアCの間に挟んだらどんなものか?
早速実験してみた結果
クラッチ力は多少弱くなるもののそれなりの効果は見られることを確認。
しかしながら当初立てた目標のうち『組み立て易くする』という部分で小さな隙間にステンレスワッシャを入れるのが(老人には)かなり至難の業。
そして、ステンレスワッシャの前後が非金属となるためワッシャの発熱=コーンギアCの溶解…この図式が頭をよぎりました。

そこで、ない頭をもう一度ひねりなおし
コーンギアのシリコンチューブとの接触部分(直径3mm)をそっくり金属化してコーンギアCの中心部分を3mmに広げて差し込めばいいしまえばいいのではないか
思い立ったが吉日
真夜中にもかかわらず即旋盤に向かい直径3mm、長さ3mm、中心穴径1.4mmの小パーツを挽きました。
そしてコーンギアCの中心部分を3mmΦに拡幅
挽き上がった小パーツとコーンギアCをしばし眺めた時
この小パーツとコーンギアCをどうやって繋げればいいのか
接着かそれとも圧入か

接着にした場合、接着剤の選定は
瞬間接着剤(瞬着)か…上手く1発で止めることが出来ず変なところで固着されたらそのコーンギアCはゴミ箱行き
ならば2液硬化形の(エポキシ系接着剤)か…接着剤をコーンギアCと小パーツの隙間に上手く塗れるか
どちらも一長一短ありで実行するには勇気が要ります

まあまた考える事しきり(今度は丸1日考えていました)
そこで道具箱をひっくりかえしていたら…ありました
ローレットです

ローレットとは:金属頭部側面に付けるギザ状のすべり止めで、縦目ローレット,綾目(アヤメ)ローレットが一般的であるが、軸部に加工した回り止め用途、或いは、押し込み用途の平目ローレットも存在する。
プロポ(送信機)のスティック頭部側面に施されたギザ状の加工品のこと。

先ほどの小パーツにローレット加工を施してコーンギアCに押しこめば接着剤は不要で細工も簡単になるということに気が付きました。
早速小パーツにローレットを施し完成した小パーツ改がこれ
20141204_01.jpg
画像は拡大してありますが実物は長さ3mm、直径3.1mmです。

次回『V120D02S テールクラッチ化プロジェクトその6(…究極を目指して)』に続く

V120D02S テールクラッチ化プロジェクトその4(…金属加工編)

前回の前振りに基づいて図面を引きました。
zumen.jpg
スプリングガイド兼シリコンクラッチカラーとテールシャフト移動防止ガイドです。
この図面を元に加工金属の選定。
①スプリングガイド兼シリコンクラッチカラーはアルミでは肉厚が薄すぎる(最薄部で0.2mm)ため4Φ真鍮丸棒からの引き出し。
②テールシャフト移動防止ガイドは5mm□アルミ棒からの削り出し。

①は旋盤にて削成
  4Φ真鍮丸棒を外径3.5Φに削った後センターに1.5Φの穴を開ける
  端面を整形の後、幅1mm、直径1.9mmまで削りこむ
   (スプリングガイド部分の削成)
  長さ5mmに切断
  左右を逆に旋盤に咥え直し、シリコンクラッチカラー部分の内側削成(3mm)
    ここの削成にはドリル刃は使えないため3mmΦエンドミルを使用し彫り込む
     (本当ならば2.9Φが欲しいところ)
    ドリル刃が使えない理由は、刃の先端部分が60度に整形されているため
    内側の厚さ0.5mmが確保できないため切削断面が平らなエンドミル使用
  シリコンクラッチカラー部分の長さを3mmまで削成
  切削時のカエリ(バリ)取り(油目ヤスリ使用)
20141124_02.jpg
これに長さ4mmに切断したスプリングと、3.5mmに切断したシリコンチューブをを組み合わせてテールクラッチ部分完成。

②はフライス盤にて削成
  5mm□棒をバイスに咥え深さ4mm長さ8mmまで彫り込む
   (14mmエンドミル使用)
  上下をひっくり返し、端面より9mm離して深さ4mm長さ13mmまで彫り込む
   (14mmエンドミル使用)
  彫り込んだ端面が12.5mmになるように切断
  バイスに咥え直し端面を12mmになるよう切削
  両側から各2mmの位置に1.4Φの穴あけ後3mmドリルで皿もみ
  (両側カド部分を面取りすればなおgoodがだ、旋盤でもフライス盤でも整形できないため手抜き)
  切削時のカエリ(バリ)取り(油目ヤスリ使用)
20141124_03.jpg

これに長さ4mmに切断したスプリングと、3.5mmに切断したシリコンチューブをを組み合わせてテールクラッチ部分完成。
もちろん事前にコーンギアCのDカットは1.5Φドリルで丸穴に加工しておく。

これをV120D02Sテール部分に組み込みテールクラッチ完成
う~ん美しい(自惚れ)
テストフライトでもクラッチ機能がちゃんと働いている
テールローターシャフトもこれ以上飛び出さない
20141124_04.jpg

大成功~

喜んで10数回の飛行
なんとなくテールの押さえが効かなくなったような……おまけに変なキュルキュル音が…
なおも飛ばし続けたら………
お姫様スピーん

シリコンクラッチカラーに触ったところ異常に熱い
はい、お決まりのコーンギアCが溶解しました

シリコンチューブとコーンギアCとの間で摩擦が起こりその摩擦熱でコーンギアCが溶けました
コーンギアCの溶解対策を行わねば…

と言う事で、テールクラッチ化プロジェクトその5(…コーンギアC溶解対策)へ続く

V120D02S テールクラッチ化プロジェクトその3(…レビューも含めて)

マイクロヘリ倶楽部さんより『walkera V120D02S(NEW)用のオリジナルチタン合金クラッチドライブシャフト』が着弾。
20141111_02.jpg
さすがチタン合金
テールギアB及び止めネジを含んでもたったの1.7g
それでも強度スチールより高い…とのこと

送られてきたのは
チタンドリブンシャフト、ギャー大1ケ(Dカット無し)、クラッチ保守部品付き2cm(という名目の外径3mm内径1mmのシリコンパイプ)、ステンレスワッシャー(外径3Φ内径1Φ)1ケ+M1ネジ1ケ、簡易取扱説明書(写っていませんが…)
である。
20141111_03.jpg

説明書には『1mmネジは少量のネジロック剤を使用すると良い、1mmネジは大変細いため折れ(ねじ切り)やすいので強く締めないこと』など恐ろしい書き方が(笑)。
テールギアAおよびベアリングはV120D02Sのテールドリブンシャフトに付いているものを流用する必要がある。

早速組み立てて機体に装着。
ネジは説明書の記述にビビって適当なところで止めた。
そしてテストフライト…結果は

テールローターにまったくトルクがかからない

理由は単純である。
コーンギアBにシリコンチューブを介して止める1Φネジの締め付け甘く、コーンギアBにトルクがかからなかった。

で、ネジをもっと締めるためにメインギアを押さえて締め付けていったら、メインギアの辺りから…
パキン
と小さな音が

ハイ、コーンギアAの歯を欠いてしまいました。
同じギア(このプロジェクトの発端となった)を欠いてしまったため予備が1個しか残ってないのにぃ

泣く泣く再度スキッド外しからやり直し
再度セットし、ネジを締め直し(まだビビってネジロックは使ってません)再フライトテスト

お~クラッチが働くじゃん

パッと見は純正のまま
見てくれば一番良い…かな

10LiPo位飛ばしたいたら、だんだんとテールの押さえが効かなくなって来ました。
その理由は
ドリブンシャフトの回転方向と1Φネジのねじ山が緩む方向とが一致しているためだんだんと緩んでゆき、コーンギアBへのトルク伝達が弱くなったため。

テールローターシャフトを抜いてネジを増し締めすればよいのだが、前回コーンギアAを欠いた実績があるためメインギアを抑えての締め付けには限度がある(また欠いたら補充部品が無いもんね)。

で、締め直しを繰り返しながらまたフライト
そうしたら今度はいくら締め付けてもテールの押さえが解消されなくなりました。
ギアは欠けていない、ネジもしっかり締めている、…なぜ?
ひょっとしたらシリコンチューブがたった1mmの輪切りなので切れたか?
などと考えながらテールギアボックスの再分解
ネジを外し、シリコンチューブを見たら…なんでもない
???何でだ???
何の気なしにコーンギアBを見たら…シリコンがあたっている部分が…

溶けてました(爆)
20141111_04.jpg
ネジが緩んでトルクが減って、その結果シリコンチューブとの摩擦でコーンギアBが溶けてしまったんです。
ギアの材質の問題もあるなぁ

そんなことでこのテールクラッチも少々難ありということで、テールローターシャフト側(コーンギアC)の新たなクラッチ化を検討することにした。

過去3回の失敗を繰り返さないように今回は構造から考えることにしてみました。
①テールローターシャフト側でクラッチ化する
②その1の教訓によりシリコンチューブにはカラーを被せる
③その2の教訓によりバネをちゃんと機能させる
④シリコンチューブの有効長を稼ぐためバネとシリコンチューブの間のワッシャを廃止する⇒カラーを旋盤加工する
⑤組み立て(メンテナンス)を容易にするため各パーツを出来るだけ一体化する⇒カラーを旋盤加工する
※⑥クラッチが滑った時の発熱によってコーンギアCの熱破壊を防止する⇒コーンギアCの軸部分を金属化する
※⑦テールローターシャフトのテールフィン側への突出を防止する⇒出てくるならば押さえれば良い
※⑧突出したテールローターシャフトによるシャフト抑え摩耗を防止する
⑨将来的には同じ悩みを持つV120D02S愛好者に配布できるようなるべく美しく仕上げる
そのようなことを踏まえつつ図面(フリーハンドですが)を起こしだしました。
※)⑥⑦及び⑧は試作中に発生した新たな問題への対応

テールクラッチ化プロジェクトその4(…究極の最終形を目指して)に続く

V120D02S テールクラッチ化プロジェクトその2(…これまたイマイチ)

先日購入してきたスプリングに長さ7mmに切断したシリコンチューブ(外径2Φ、内径1Φ)を差し込んでテールドライブシャフトに挿入。
構造的にはこれが一番簡単(発想も単純)。
見てくれもまぁそれなり
20141111_01.jpg

縮長4mmのスプリングのため間隔6.5mmあるテールギアボックス内でシリコンチューブをコーンギアCに押し付ける事ができ、かつテールローターシャフトへのテンションも掛けられると考えたのだが
結果は……ものの見事に失敗

問題点は3箇所
①コーンギアCへの圧着を狙いスプリング化したのだが、シリコンチューブの摩擦でスプリングが全く機能しない。
②シリコンチューブの外径(2Φ)が細いためコーンギアCとのトルク伝達が弱い。
③シリコンチューブが細いためコーンギアCのシャフト穴(1.5Φ)に通すときにシリコンチューブも巻き込んでしまい、シリコンチューブ切断。
などなど悲惨な結果となりました。

これは失敗作と判断して何かないかとWebを探すこと数分
マイクロヘリ倶楽部さんよりクラッチを発見。
1つはテールロータードライブシャフトに装着するいわばオーソドックスなタイプ
もう1つはテールドリブンシャフトに装着するタイプ
このうちテールドリブンシャフトに装着するタイプのチタン合金クラッチドライブシャフトなるものをポチりました。

次回テールクラッチ化プロジェクトその3ではこのレビューも含めて書きます。

V120D02S テールクラッチ化プロジェクトその1(…イマイチ)

New V120D02S(以下V120)のテールクラッチ化第1弾です。

V120のテールクラッチはWebを探せばたくさん出てきます。
その前にV120テールギア周辺の寸法測定
20141107_02.jpg
コーンギアの形がおかしいのはご愛嬌ということで(汗)
ということでテールクラッチの収納可能サイズは幅6.3mm以下、直径4mm以下ということが判りました。
注)あくまでもノギスによる測定ですので、厳密な数値で無いことをご了承ください。

今回テールクラッチ第1弾はごくオーソドックスなクラッチシステム
つまりテールコーンギアCのDカットを削り取りスリーブに入れたシリコンチューブでテンションを掛けるというもの。

まずシリコンチューブを収めるカラーの製作から。
ホームセンターに行って適当な真鍮パイプ(Webではアルミパイプが多いのですが、ちょっと思うことがあって敢えて真鍮パイプを選択しました…理由は第4弾あたりで明かしますね)
入手したパイプは外形3mm、肉厚0.5mm…つまり内径2mm
これを長さ5mmに切断して外径3mmのシリコンチューブを挿入…挿入?
入るわけないぢゃん
で、外径2mm内径1mmのシリコンチューブを入手し長さ6mmに切断して入れたのがこの画像
20141107_01.jpg
早速装着して試験飛行

結果は………
トルクがほとんどかからずお姫様スピン
原因はシリコンチューブとテールローターシャフト(1.5Φ)あるいはシリコンチューブとコーンギアCとの間でテンションがかかっていないことでした。
シリコンチューブを長めにして再挑戦したのですが、今度は細いシリコンチューブゆえテールローターシャフトを上手く通すことが出来ず(途中でシリコンチューブが裂けてしまう)これまた失敗。

真鍮カラーを諦めて素直に3Φチューブを通せばテンションはかかるのですが、そのままでは如何せん見てくれが悪い。
と、言いつつやってみたのですが
今度はこれではシリコンチューブが膨らみテールブレード側の段付きベアリング(ベアリングの内径は3Φ)の外側ケーシングとシリコンチューブが干渉してこれまた失敗。
テールブレード側の段付きベアリング側に内径1.5Φ、外径3Φ厚さ0.3mmのワッシャをかませてなんとか解決したもののトルク伝達にイマイチ不満。
真鍮パイプで外径3.5Φ、内径2.9Φ(肉厚0.3mm)が欲しいところだが、こんなサイズの真鍮パイプなど売っているはずがない。
しょうがないから旋盤で挽くか…
私は鉄道模型をやっていた関係で卓上旋盤とフライス盤を保有しているので2.9Φのドリル刃さえ入手すれば4Φ真鍮丸棒から挽き出すことは可能なのですが…それではあまりにも能がなさすぎ。

おまけにWeb上で指摘されていたとおり「テールローターシャフトの(後ろから見た時)左側への逸脱。
そんなことでこのテールクラッチシステムは「ボツ」となりました。

後日ホームセンターに行った時工具売り場で外径2.5Φ、線径0.25Φ、伸長8mm、縮長4mmというスプリングをみつけ、ハタとひらめいた
『テンションはスプリングでかけさせ、その中に2Φ(スプリング内径が2.5-(0.25x2)=2Φだから)シリコンチューブを入れれば良いのでは!』
悩まずその爪楊枝の先ほどのスプリングを購入してきました。
20141107_03.jpg

テールクラッチ化プロジェクトその2へ続く

V120D02S 初フライト…即ギア折損

Genius CP V2(以下GCP)にも慣れてきたため、屋外でフライトさせてきました。
その結果は…無風~微風程度ならば問題なく楽しめました。
が、ちょっと風があると超小型機体のため風の影響をモロに受けて飛行困難になりました。

外でも飛ばせてかつ室内でも遊べる程度の機体を…ということで同じWalkeraのNew V120D02S(以下V120)をポチってしまいました。
着弾後速攻LiPoの充電(予備で900mAh Lipo3個も同時発注)を行い、室内初飛行。
GCPに比べて機体長で約10cm長いだけなのに室内では大きく見えます。
モーターもブラシレスのため回転が早く音も豪快。

でも超安定。
ほとんど無調整でホバまで出来ました。
調子こいてピルエットをやった瞬間バランスを崩して自分の方にまっしぐら。
慌てて降ろしたのですがテールローターで指先をちょっと叩いてしまいました。
おまけに片側スキッドの先端部分も折損。
外見上その他の部分には異常が見られなかったためスロットルを上げたら…

盛大にお姫様ターン

メインギアを回してもテールローターはウンとも言わず「はは~ん、これが噂に聞いたV120のテールギア破損だな」
見たところコーンギアB,Cは無事。
欠損したのはコーンギアA(メインギアに接しているギア)と判断し、機体の分解開始。
キャノピーを取った後スキッドを外しメインギアを外し(メインシャフトに止めている止めピンを外すのがちょっと大変でした)ホルダーフレームを外しでやっとテールブームが分離しコーンギアAご開帳。
案の定欠けていました。
20141106_04.jpg
画像は欠けたコーンギアAが2個写っていますが、2個目の欠損はテールロータークラッチ化失敗で欠いてしまったものです。

V120のテールローターはシャフトドライブのため融通がきかず、テールギア折損はこの機体のアキレス腱ですね。

そこでテールロータークラッチ化プロジェクトを始動させることにしました。
次回以降テールロータークラッチ化プロジェクトの詳細を書いていきます。