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2016年11月13日 (日)

イコライジング機構3種類の試作とその安定性

先々週末インフルエンザ予防注射の後感染症?で、ひどい咳と頭痛に悩まされ、どうやら百日咳らしいということになって、お薬を処方し直してもらい、やっと今日になって少し咳がましになったので、ちょっとだけ工作した結果の報告?です。

2軸車の模型に使われるイコライジング機構は、普通3点支持(縦、横)とロンビックですね。

これらの特質については、以前にロンビックと3点支持についての考察(車体質量の影響ほか)で考察したことがありました。

縦3点支持、横3点支持、ロンビックの構造模式図は下の通りです。斜線でハッチングした面が基準面(上回りが乗っかる面)です。理屈の上では車両の重心線がこの面の外に出ると転倒してしまいます。

Zu1

で、おもちゃの箱根登山電車を動力化するのに、それぞれのイコライジング機構の違いを確かめるため、同じ軸距離、同じモーターとギヤ比でこの3種類のイコライジングで1軸駆動の2軸動力をつくってみました。

ざっと、こんな感じですね。左から縦3点支持、横3点支持、ロンビックイコライザです。

Img_6882 

Img_6868 Img_6880 Img_4717

固定軸(横3点支持のイコライザを固定したもの)と比較すると、どれもうんと走りが安定しているように感じます。走行音が固定軸と少し違って聞こえるのは、レールの不陸に車輪がよく追従しているからでしょう。その分集電性能も良くなっているはずだと思います。車体の揺れについてはこの大きさだとほとんどその差はわかりません。

以前の考察のように、このクラスの車体質量では走行性能は本当にほとんど変わらないと言ってよいようですが、高速でカーブを通過させると、ほぼ、横3点支持、ロンビック、縦3点支持、固定軸の順で安定性が悪く脱線(転覆)します。(注;横3点支持はイコライザ側を外方向、縦3点支持はイコライザ側を後側、いずれも動力軸=モーター位置を前側として実験)

なんのことはない、固定軸が一番脱線しにくいという結果になりましたが、これは、高速のカーブで重心が基準面の外に出た場合に脱線(転覆)するということを考えるとそうなのかもしれないなあ、という気がします。モーターやウェイトが駆動軸の方に偏っていることも影響していると思います。S字カーブだとこの傾向が一層明瞭になりますが、どっちにしろ普通の速度では全然問題ないレベルのお話です。

また、牽引させる(カプラーを後ろから引っ張る)と横3点支持は簡単に傾いて片方の車輪が浮き上がります。カプラーの高さと基準面の高さが違う場合はモーメントの関係から当然そうなりますね。つまり横3点支持は牽引車にはあまり向かないということですね。(追記;急発進させても一瞬車体が斜めに傾き脱線しそうになります。ウェイトとかを積んで上まわりの質量が大きい場合は特にそうなります)

これがOスケール以上の質量の大きい模型だと、もっと明らかに安定性に差が出てくるだろうと思いますが、それはやってみなければわかりません。

というわけでHOナローやOナロークラスでは、どのイコライジング方式を採用しても効果はほとんど変わらないと思います。

となれば、できるだけ作るのが簡単なほうがいいわけで、今回の場合、縦3点支持は車軸を直接中央で支えるという簡易な方法を採用しているにもかかわらず、3つのイコライジング機構の中では一番工作に手間がかかりました。

もっとも簡単に工作できたのは横3点支持ですが、これは単行車両の場合以外はあまりお勧めできません。結局ロンビックイコライザが、構造的にも工作の手間的にも一番リーズナブルな方法という結論に落ち着きました。

ロンビックイコライザは一見構造が複雑で、工作が難しいように思われますが、実用的にはそれほどの精度が要求されるわけでもなく、作業的には意外なことに横3点支持と大して変わらない手間で工作ができてしまいます。

というわけで、2軸車両にイコライザを組み込むならロンビックイコライザがおすすめです。

2016.11.21追記;

よくよく速度を合わせて試してみたら、安定性は、固定軸 >> 縦三点支持 > ロンビック >>> 横三点支持、となりました。訂正しておきます(本文訂正済み)。縦三点支持とロンビックはほんのわずかの違いですが、ロンビックの方はコテンとこけるのに対し、 縦三点支持 は固定軸よりも不安定なものの片輪走行?でほんの少し持ちこたえるような感じです。

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