XR250MotardFreak

>>はじめに
バイクにおける電源へのコンデンサ並列に関して、ある程度まとまってきたのでここにメモする。
指摘があればお願いします。


>>ノイズとは何か。
ここで主題とするノイズとは電源のゆらぎのことである。
EMI/EMCにおける放射ノイズ（磁界）とは別物で、電源電圧の上昇下降をここではノイズと呼ぶことにする。


>>三相交流オルタネーターの仕様からバッテリー入力のノイズを算出する。


ここではモデルケースとして、仕組みがシンプルで一般的な三相交流発電のバイクをモデルケースとして考える。
バイクの三相交流発電において、発電の周波数は本来ならばオシロで図りたい。
しかし今回は、実験環境が無いので机上で計算することにする。
三相交流発電のバイクにおいて、オルタネーターの磁石の個数は12個。コイルの数は18個が一般的である。（XR250もこの限り）
まず、この２つを組み合わせると、同時に接するコイルと磁石は最大公約数の６個。
一回転することで最小公倍数の36回の電流を起こす。
三相交流なので36回の起電を3で割ると、三相のうち一相は12回の電流を起こしている。
これがプラスとマイナスに振り分けられるので、正負を一組として合計6回の波が起きることになる。

これをバイクの回転に当てはめる。今回はモデルケースとして4500rpmでエンジンを回す。
rpmとは一分間の回転数。ここから秒間での周波数を出す。
4500rpm÷60ｓ＝75rps
オルタネーターは秒間75回転する。一回転のうち一相の波形は六回である。
75rps✕6回＝450hz
この取り出せた数字は同じく三相交流のHONDA車VFR400Rの交流発電をオシロで計った数値とだいたい合致する。
数式に問題があれば指摘を頂きたい。

ではこの数値を何に使うのかというと、バイクにおける起電のノイズを算出したい。
三相交流なのでレクチファイヤに送られる起電のゆらぎは波同士の干渉による。
一相で一周期の時間に3つの小さな山と谷ができ、ゆらぎの数は三倍になる。
これが、バイクのレギュレーター（インバータ）により直流に変換される。
すると、負の側の波形が正に返るので、波形の数はさらに２倍になる。
つまり、バッテリーに送られる電流の周波数は2724hzとなる。

整理すると、バッテリーに送られる電力の周期の出し方は回転数に21.6かけた数値が三相交流発電（コイル18個マグネット12個）の場合の値となる。

では、バイクの回転数はどのぐらいか。
1000rpmをアイドリングとして上限は9000rpmまで回るとする。
その起電のノイズは何Hzになるかというと、回転数と21.6の積なので21600Hzから194400Hz。
20kHzから200kHzとなる。

以上が起電のゆらぎであるが、この他にもレギュレーターのサイリスタが発するノイズなどがあるが、後の項で考察する。

>>バッテリーから出力する側のゆらぎ。
バッテリーから出力する側のゆらぎはエンジンの点火と同期している。
よって４サイクル単気筒の場合は回転数の２分の１のノイズとなる。
そうなると、1000rpmから9000rpmまで回すとして、そのノイズは8Hzから75 Hzのノイズとなる。（回転数/120）


>>ノイズの実影響
さて、これらのノイズがCDI（点火装置）などにどのような影響をあたえるのかが問題である。
その辺りは計算だけでは出せずに実測値が頼りとなるが、CDI自体がブラックボックスなのでなんとも言えない。
では、悪影響があるという前提で対策を打つとどうするかというと、バッテリーにコンデンサを並列させてノイズを吸収するということになる。
この手法は電子回路では度々用いられ、バイパスコンデンサやデカップリングコンデンサという。（厳密にはこの2つの働きは違うもの）
電子回路の分野では「おまじない」的に使われることが多い。
CDIほどの電子回路であればノイズの対策をしているのではという疑惑が湧いてくるがここでは割愛する。
（つまりはCDIの回路に予めコンデンサが組み込まれているということ。そもそもCDIはコンデンサに電力をためて一気に放出し、点火を行なっている）


>>バッテリーに並列させるコンデンサの選定。
デカップリングコンデンサにはいくつかの種類を用いる。
それは周波数帯域で決められる。
電解コンデンサ10Hzから300kHz
フィルムコンデンサ30kHzから3MHz
セラミックコンデンサ300kHzから30MHz
バイクにおけるノイズの周波数は引き出し側を考慮しても8Hzから200kHzとなる。
これは完全に電解コンデンサでカバーできる帯域となっている。

ではコンデンサの容量は何によって決められているのか。
以下、私は専門外なので、正確な話ではないと思われる。ただいま調査中。
コンデンサというのは高周波の電流を流すことで、低周波の時とは違った振る舞いを見せ始める。この性質が、コンデンサ容量により変化するのである。
このときに考慮すべきなのが、コンデンサの周波数特性である。
コンデンサは流れる電流の周波数によって、インピーダンスが上下する性質を持っている。
インピーダンスとは、ある特定の周波数において電流の流れを妨げる抵抗を表すものである。単位は抵抗と同じくΩで表される。
コンデンサの場合のインピーダンスは、SRF（自己共振周波数）を境目に性質が変化し、低周波からSRFの高周波数に向かってインピーダンスは低下、SRFを超えると逆にインピーダンスは上がりコンデンサからインダクタの領域に入り始める。
（更に電解コンデンサは低温になるほどインピーダンスは高くなる）
メーカーなどではESR（等価直列抵抗）という表現でカタログ表記されていたり、測定器が販売されていたりする。

巷でよく言われるのが、「コンデンサの容量が小さいほどレスポンスが良く、大きいほどレスポンスが鈍い」といわれることである。
しかし、この認識は以上のことから適切ではない。と、私は考える。
レスポンスの上下ではなくESR、SRFという概念の理解が必要である。
「さらに言えば、電解コンデンサにおいてESR、SRFを考慮すべき周波数にはトランスの整流によって起きるようなノイズでは到達しない。」
電解コンデンサでは10μFｎコンデンサに100kHzの電流を流してでようやくインピーダンスが下がり始める程度である。（某メーカーカタログ）
そこまで高周波なノイズがレギュレーター内のサイリスタから発生しても、ノイズ測定器をかけられるような開発環境ではメーカー対策が取られていると言って良い。
（セラミックコンデンサを用いるなど）
この場合での高周波ノイズとは、コンデンサのESRによるアンダーシュートや、配線のインダクタンスによるアンダーシュートの増大も指す。コンデンサに高周波の電流を流すと、抵抗やコイルの性質を帯び始めるということである。

バイクにおいて言えば、更にその高周波域の考慮は必要がなくなる。
ホンダの三相交流オルタネーターに限って言えば、常に30V以上の電圧を発電し続けている。
その電圧の交流をレクチファイヤ（インバータ）を通した整流でより平滑なものにし、さらにレギュレーターで12Vへ電圧を降下させることで安定した発電を行なっている。
（つまり、発電のゆらぎの部分をまとめてこそぎ落としているようなもの。12Vから30Vの非常に大きなキャパの間にさえゆらぎが収まれば、まとめてキャンセルできるということである）
これは、エンジンがより高回転（高周波）になるほど発電電圧は上がるので性質が顕著になる。
うまくバランスしているのである。



>>電源平滑としてのコンデンサ。
上記で述べたように、たかが最高200kHzほどの電源のゆらぎでコンデンサの容量が影響することはまず考えにくい。
自動車の電源補助としてコンデンサをバッテリーに並列させる製品は数多く存在している。
その中には「470μFは高回転、1000μFは低回転用」などとなっているものも少なくないが、少々疑問を感じる。
しかし、現に電源にコンデンサを並列させることは電源平滑としてとても有効である。
では、その際にコンデンサの選択として重要なことは何か。
ひとえに容量と搭載スペースの兼ね合いといえるだろう。
バイクの回路では、電子回路では普段扱わないような大電力を扱う。
その際に求められるのは、大きなゆらぎにもある程度対応出来るだけのキャパシティであるといえる。
では、その容量はどのようにして求めるか。
例として、負荷の変動幅が 100mA で、電源が負荷に追従するまで 10μs かかるとする。この間にコンデンサで電圧変化を 0.5V に抑えたいとする。
その際に必要なコンデンサの容量は
100mA * 10μs / 0.5V = 2μF となる。

また、実際の電子回路の開発では、バイパスコンデンサの容量は経験と勘によるところが大きい。
昔のACDC変換機には1000μFほどのコンデンサがパスコンとして使われた。
大体20kHzほどのノイズに対応させる意図があったらしい。
しかし、近年では電子部品の応答速度上昇や、小型化などにおいて徐々に高周波の電流が回路を走るようになった。
ESRの話からも、高周波なほど小容量のコンデンサをパスコンとして用いることになり、さらに言えばセラミックコンデンサの大容量化でコンデンサ自体が小さくなってきた経緯がある。
そうした環境で、従来の勘通りにパスコンを設定して不具合を誘発するということもあるようである。
（私は専門外なので注意）


>>結論
自動車の電源へのコンデンサ並列に関して、重要なのはまずトータルでの容量である。
容量を上げた後にノイズなどの不具合が生じて初めて小型コンデンサの導入を考えるべきである。
しかし、バイクレベルのノイズ周波数であれば、電解コンデンサのどの容量でも十分に対策できるといってよい。
さらに言えば、交流発電によるノイズはメーカー対策が取られていると考えても良いだろう。レギュレーターの働きもある。
小型のコンデンサが高周波のノイズ除去として働くのであれば、私はレクチファイヤの不具合と、オルタネーターの電圧降下を疑う。

しかし、CDIやウィンカーリレーに引き出すためによって起きる電圧降下は無視できない。
CDIの基本原理はコンデンサに電気をためて点火タイミングで放出することである。
その場合起きる電圧降下の周期は8Hzから75 Hz。降下量は様々な要因を含んでいるので実測値を出さねばならないが、サーポートするバイパスコンデンサのトータル容量は「電圧降下の量だけを考慮すれば良い」と私は考える。

さて、今回はヘリサートのお話です。
ヘリサートってなんじゃいな。

ヘリサートとは潰れてしまった雌ねじのネジ山を復活させる技術です。
アルミ材や高トルクを掛ける場所、着脱が頻繁な場所というのはねじ山が馬鹿になってしまいやすいです。
では、今回はその修理をば。


今回壊れてしまったのはシートの取り付けボルトです。
ねじ山が舐めてしまいトルクを掛けられない状態です。
サンメカにとっては頻繁に外す部分ですからね。
心配なのはネジ部分が若干薄いこと。


(/･ω･)/どりゃー！
XRはサブフレーム部分だけ外すことができます。
エアクリはそのまま。フェンダーとバッテリーBOXとマフラーの取り付けボルトを外せばいけます。


ドリルがコードしか無いので、今回は部屋に引き入れます。
落ち着いて作業ができますし、初めての事なので慎重です。


さて、これがヘリサートの道具。
ネット通販で半額ぐらいでした。
定価だと五、六千円で買えます。
内容はコイルとコイルの挿入器具、専用サイズのドリル刃、それと特殊なサイズのタップで構成されます。
ほとんどはタップの値段なんだとか。


軽く洗浄すると患部が見えます。
うーん、グチャッとなっててヤナ感じです。
完全に舐めちゃってますね。


では、まず潰れたネジ山を取り除きます。
付属の先端をセットして、垂直に下穴を開けます。
この下穴が後々のクオリティを左右します。
絶対に「垂直」に！


ピカーン！
綺麗にあきました。気持ちいい！


次に専用のタップをハンドルに装着。


これまた垂直にねじ込んでいきます。
舐めてしまったねじ山よりも大きいネジを切っていきます。
注油しながら慎重に。
ここでズルっと行くと全て台無しです。


ある程度までかかりが出来れば押さえつけなくてもネジを切れます。


シャキッとしたいいねじ山ですね。
バリを軽く取って、最後までネジが切れているか確認。


付属のコイルを用意します。
角の立ったバネですね。
片側は先端を九十度曲げて取っ掛かりができています。


これを専用のねじ込み器具に装着。
大きくしたねじ山にこれをねじ込んでいき、コイルのとっかかり部分をポンチで叩き落とします。


見事に潰れたねじ山が復活しました。
手順としては潰れたネジよりも大きいネジ穴を作り、コイルを挿入してサイズを元に戻します。
なので構造上もとのねじ山よりも強度を上げることができます。


今回のネジ穴Ｍ８のピッチ１．２５と大きめで、この場所にしか使えないと思います。
なかなかこのサイズのネジが舐めることがありませんからねぇ。
エンジン整備に向けてＭ５がほしいところです。
今後、XRを長く乗るにはこうした加工技術を上げていく必要がありそうです。

さて、前回はタイヤの選択に関してダラダラ語ったわけですが。
今回はタイヤ交換の方法に関してまとめます。
ただ、タイヤ交換はいろんな場所で紹介されています。
ここでは「楽に交換するために絶対守ること」を書いておきます。


さて、届いたタイヤ。
寒い中で交換するのは難儀なので、部屋に引き入れて交換してしまいます。
うー、部屋がゴム臭い。。。


まずは、新しいタイヤの上にホイールをドンと置いちゃいます。
これで作業がしやすい。
ブレーキディスクなどを痛めないようにします。
気になる方は外して作業するのが安全ですね。


まずはビートを落とします。
タイヤの縁にはワイヤーが入っています。
その部分にタイヤレバーを当てて、垂直に体重をかけます。
すると、タイヤとリムの間に隙間ができてきます。


その隙間に、タイヤレバーを互い違いに差し込みます。
リム側に引っ掛けているレバーで隙間を作り、タイヤ側にかけたレバーでその隙間を広げていきます。
「ガポッ」となるまで、リム周囲に沿ってレバーでこじります。


ビートを落とすということに関して。
私も最初は「ビートを落とす」という意味がわからずに苦戦しました。
リムにはこのような出っ張りが中央に存在します。


この部分、裏側はこのように溝になっています。
この溝部分にワイヤー部分を落とすんですね。
体感的に「ガポッ」と落ちるので、一度落とせばわかると思います。


これが落とした状態。溝の部分に縁がしっかり入っています。


今度はタイヤレバーで、ビート部分を外に出します。
タイヤレバーは必ず四本以上は用意しましょう。
本数が多いと掛け替える回数を減らすことができます。
四本もあれば架け替えた時にタイヤが戻ってしまうこともないでしょう。

レバーでこじる対角のビートは、足で踏みつけてしっかりビートを落とした状態を作っておきます。
これをしっかりやっておくと、びっくりするくらい軽い力でレバーを起こせます。
ワイヤー部分の周に余裕をもたせることがコツです。


以上のことを守れば、タイヤは簡単に外すことができるでしょう。
あとはもっとちゃんとタイヤ交換を解説しているサイトで勉強してください。
私のこの話は、そのサイトの内容を補完する意味合いで書きました。
（まぁ、作業内容の写真を撮り忘れてただけなんですけどね）



リムの内側がサビで荒れていたので紙ヤスリを軽くかけておきます。
リムバンドも交換。




うーんカッコイイ。
このパターンも、割りとデュアルパーパスな感じで好きなんですよね。
「どこでも走るぜっ」というやる気を感じます。
フロントが以前より小さくなり、リアタイヤが純正よりも大きくなっています。
これまでフォークの突き出しを下げていたのですが、これで純正のクランプ位置に戻せるでしょう。
レビューはまた後日。

さて、今回はタイヤ交換の話です。
安全に走る、速く走るというのはタイヤにかかっていると言っても過言ではありません。
路面との唯一の接点ですもんね、当然です。

まず、私のXRモタードのタイヤは純正からの変更があります。
純正はこちらアローマックス
GT501
F-110/70-17　R-130/70-17

それをラジアルタイヤにしたんですね。
BT92
F-120/70-17　R-140/70-17

チューブとだからと言ってラジアルが履けない訳じゃありません。
その辺りは後ほど話します。

しかし、ラジアルに変更するにあたって、タイヤの数値が変わっていますね。
Fで言えば110から120に、Rは130から140になっています。
この数値はタイヤの内壁の幅を表しています。
タイヤの幅が増えているということですね。
次の70の数字はどれも共通していますが、これは扁平率のこと。
タイヤを輪切りにした時の曲率を表します。
タイヤの幅が増えていて、扁平率が変わらない。
つまり、タイヤの幅が増えていますが、タイヤの高さ（直径）も増えているということになります。

さて、では今回のタイヤの選択ですが、私はこのBT92というタイヤがすこぶる気に入りました。
ツーリングタイヤなので温度依存が低く、いつでも安定した性能を発揮してくれます。
加えて印象に強かったのはその耐摩耗性。
国産のタイヤメーカーはツーリングタイヤも性能優先で摩耗が早いという話を某テストライダー様のブログで拝見しましたが、そのようなこともなく。
一年半あまり、毎日のように往復14kmの道のりを通学しても溝に余裕がありました。
先にゴム質の劣化での交換となったのが今回です。


では、BT92のタイヤに決定ということで注文をします。
と、カタログを眺めている段階で新事実発覚。
フロントタイヤに今までは120幅を履いていましたがBT92のラインナップに110の物があるではありませんか。
純正幅は110になります。
本来であればスピードメーターの兼ね合いやリーンの軽快さから純正の細さを維持したいところ。
しかしついていたのは120幅のタイヤ。。。
あれー、なんで120幅にしたんだっけ？謎です。
後輪がサイズアップしたのは知っていましたが、フロントは純正幅のままだとばかり思っていました。
許容リム幅は3.0をカバーしますが、標準リム幅では3.0と3.5で変わってしまいます。


ここは頭を悩めながら判然としないものも110幅を注文。
BT92
F-110/70-17　11200円
R-140/70-17　15000円
低下よりも1万近く安く買えました。
届いたものも、管理が良かったので上々ですね。



さて、チューブタイヤなのにラジアルをはいても問題ないのかというお話ですが、某テストライダー様のお話によりますと「問題ないけども一概には言えない」とのことでした。
チューブレスタイヤというのは、タイヤの裏側にひだひだがついています。
これはタイヤの製造工程で型から外すためのものなんですね。
で、某フランスメーカーのタイヤなどはこのヒダヒダが網目状で深い場合があるそうです。
そうなると、チューブとの摩擦でチューブがバーストすることがあるそうです。
しかし、この摩耗の有無はランダムだそうで、万全を期すのであればメーカー指定通りの仕様が好ましいとのことでした。
以前、このブログでラジアルタイヤのネタを出した際、あたかも問題ないような書き方をしてしまい、反省しています。
でも、私自身長期間の走行でBT92に関しては問題なく使用できていました。
これからも引き続き、人柱としてラジアルタイヤとチューブの組み合わせを使ってみます。

さて、新年最初の記事です。
と言っても久しく整備の日誌は更新されていませんでしたね。

お金が……ないんです……。

どうにも保守整備だけでカツカツでして。
というのも秋口にエンジンのOHをしたからですね。
学生には五万円の余剰財出はちと厳しい。

今年から新入社員ですからね！
早く働いていっぱい使いたいです。


今回のお話はバックステップの修正です。
私のXRには二年前ほどからバックステップが装備されていました。
バンク角を稼ぐためなのもありますが、ペグとペダルの位置を修正したかったのが一番の狙いです。
オフ車というのはごついブーツを履いて乗るのが前提なので、ペグに対してペダルの位置が高く設定されています。
シフトアップも足を突っ込んで掻き上げる感じ。
リアブレーキも踏み込んだ状態でペグに荷重をかけられるよう高くなっています。

ただこれ、オンロードではとても難儀な思いをします。
ブレーキ位置が高く細かな入力の調整が難しいですし、シフト側も足首が痛くなってきます。
加えて、左右のステップ位置が違うのも気になっていました。
右側がエンジンのクラッチがはみ出している分、外側に位置しているんですね。
結果、エンジンとステップの隙間にブーツが落ち込んで疲れてきます。

しかし、XRのバックステップを探すのには苦労しました。
メーカーものは一つしか出ていませんでした。
SPICEというところで、変な車種のバックステップも数多く揃えています。
それでもXRはとっくにカタログ落ちしており、ヤフオクで新中古を何とか射止めたのはラッキーでしたね。



さてこのステップ、最近どうにもシフト側のガタが目立って来ました。
ペダルの可動部分が左右に動いて気持ち悪い。
原因究明とメンテナンスを兼ねてまずは分解洗浄。


構造としてはこのスチールの軸の部分に

レバーが組み込まれています。
グリス溜まりが設けられていて心憎い親切設計。
この部分が左右にグラグラしているわけですが。。。。


軸の受けにはスライドメタルが入っています。
表面処理をみると、ドライメタルが使われていますね。
摩擦係数のひくいすごい子です。
原因はこれの消耗か？
でも表面処理もまだ落ちていないような気がします。


レバーは４つの部品で構成されています。
ペダルに続くアームとロッドに続くアームがありまして、それを軸受が貫通、
その軸受にアルミの輪っかが圧入されてアーム二本を固定しています。


こちらが輪っかの圧入されている側。
弱冠浮いています……。
犯人はこいつで間違いないようです。

にしても、圧入抜けは厄介です。
根本的な修正は圧入を削り直すしかありません。
他社製品を見てみると、この部分にネジ山を切ってナットで止まっていたり、
純正品においては溶接されていたりするんですけどね。

そもそも製品量産のために部品がわかれているだけなので、この部品は一体でも問題はないんですよね。
分解することは構造変更を行う以外にはありません。


だからといってぐらついたまま使用するのは危険です。
今回は仕方なく金属用接着剤を流し込んで、圧入をシバキ直しておきました。
これでダメならアームの新造を含めて考えます。


次回はタイヤ交換の話かヘリサートの話か。
どっちが先に荷物が到着するかですね。