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コンちゃんの模型日誌

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2015-02-24

てんびん棒イコライザー機構は

  hさんのコメントと、落ち着いてじっくり考えて、ほぼ理解出来ました。理解出来なかった理由は、天秤棒の中央の金具(線バネが2本付く部分)が完全に床板に固定されておらず、多少可動するのであれば、Ue氏の考案した改良フカヒレ2軸イコライザー機構に類似しているのではないかと勘違いしたのです。

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  記事を何度も読み直し、この機構は1軸の揺れ枕梁を線バネの捩れ復元力で安定させるものであり、復元力は2軸間では伝達されず、独立した機構であると理解しました。換言すれば、この機構の変わりに適度なコイルバネで揺れ枕を安定させたものと同じではないかと考えています。この点ではご意見があれば御投稿ください。大変面白い機構ではありますが「イコライザー」という表現はちょっと違和感を感じます。この記事を書かれたK氏はコンに「万力切り」を手ほどきしてくれた超ベテランモデラーで、非礼も顧みず感想を書かせて頂きました。

ゆうえん・こうじゆうえん・こうじ 2015/02/24 23:07 自分なりの「てんびん棒いこらいざー」の作動メカニズムの解析・解釈をブログに書きました。
http://kotenki.cocolog-nifty.com/loco/2015/02/post-c77f.html
ご笑覧ください

konno_sendaikonno_sendai 2015/02/25 10:05 ゆうえんさん、ありがとうございます。これでほぼ解決ですね。すでにDさんからきちんとした結論も出ておりますし、このメカはバネ可動ということですね。

小林義和小林義和 2015/02/25 14:39 イコライザーと書いて良いのかどうか迷いながらの表題でした。走り装置だけでみると、車輪の動きは個別的で、片方の動きを他方に伝える機構はもっていません。しかし車体に取付けて接地させると各車輪の動きは「均等化」され、間接的にイコライジング効果を現すことが確認できます。単体のイコライザーではなく、車体も巻き込んだ「イコライジング機構」とすべきなのでしょうか。
今でも「イコライザー」で良かったのかどうか悩んでいます。他に適当な名前があれば良いと思っています。

konno_sendaikonno_sendai 2015/02/25 17:29 小林様、わざわざの書き込み恐れ入ります。その節はお世話になりました。今回発表された機構は、揺れ枕を捩りバネで安定させたバネ機構と思われ、イコライザーはソリッドな「梁」ですので、当然バネが梁にはならないことからちょっと疑義を書かせて頂きました。正しいかどうか自信はありませんが「スタビライザ」ということなのかもしれません。いずれにしても、検証の為に今夜工作してみます。

DD 2015/02/25 19:12 小林様
均等化とありますが、全く的外れです。輪重は突起に乗り上げて持ち上がったのが大きく、その反対側は小さくなります。単なるバネ装置であり、イコライザと名乗ることはできません。御記事にもプルプルするとお書きになっています。これは単なるバネの証拠です。
 訂正記事をお書きになることをお勧めします。

h 2015/02/25 23:50 色々考えて少し私なりの解釈が変わりました。
トーションバースプリングを2本平行にして、車体との接続を左右独立のリンクにしてやると、ロンビックイコライザーに近づきます。この場合、通常のロンビックと違い車軸を結ぶ4節リンクが弾性リンクになります。この弾性リンクは2軸を平行に戻す復元力を持ちますが、荷重を伝えるのは1軸台車上の線路に平行な支持軸でロール方向はフリーであり、これも厳密にはイコライザと呼んではいけないかどうか私には判断できません。2本のスプリング間隔が狭いと車体の慣性モーメントによってばねがたわんでゆれやすくなりますが、機構的には、(弾性)ロンビック支持の上にロール方向自由度を持った車体をばねで支持した形になります。
ここで2本のばねを車体に中央で固定してしまうと、一方の軸の動きを他方に伝えることはできなくなります。端的にいえば、車体をひっくり返して固定して一方の軸を傾けても他方の軸は何の影響も受けません。しかし、不整線路上において車輪を接地させたときの追従性という意味では大差ありません。すなわち、加重の均等化という意味でのイコライザーとは言えなくとも、線路の不整に対して車体の姿勢変化をならす効果は期待できます。そういう意味で、簡単な機構ながら非常に有用だと思います。
ばね機構なので、固有振動数とダンピングの与えかたが設計上非常に重要ですが、2本ばね方式で間隔を広げてやれば、車体の慣性モーメントに対してばねを強くして車体をもっと安定化することができます。2軸間のばね定数と車体のばね定数はばねの形状や配置をうまく設計してやれば調整できそうなので、2軸は柔らかく線路に追従させて、車体はあまり揺れないものが作れそうな気がします。

konno_sendaikonno_sendai 2015/02/26 01:32 Dさま、hさま、ともかく検証してみます。

廣瀬廣瀬 2015/02/26 02:09 全く、話題について行けていませんが、興味ある構造ですね。
イコライザーかどうか? と言うのは、名称・定義の問題なのですが、定義を規定しいる文書を存じ上げないので、議論に加われません。当方の専門の電気回路では、何らかの特性を目的に合わせて均す(均質化・平準化・・・)ような改善する回路をイコライザーと呼んでいて、語源は同一です(イコールにするモノ)。名称も、大切ですが、動作・効能の方が気になります。特に脱線防止に有効かどうか? です。実際に、衝撃を受けながら走行している場合を考えてみると、次の様になにりませんか? まず車輪の左右は車軸・軸受けで固定されているので、ねじりバネで支えられたイコライザーと考えられます。前後は、輪軸を中心で支えているので、衝撃でバネが底突きした側が3点支持の2点側、浮いている方が1点側と似た挙動を示すと思います。通常の3点支持と違って、前後差が無いので優れていると思います。ただ、バネが柔らかすぎると、皆さんからの解説どおり、車体が傾きすぎたり、共振したりして、脱線の元となります。走行中にゆらゆらするようでは、逆効果となりそうです。うまく、柔らかさを調整すると衝撃吸収出来るので、効果が有ると思います。

なお、この構造は鉄道工学上の「揺れ枕」とは異なると思います。「揺れ枕」は、上下の揺れ枕とリンク機構などからなる、左右方向の車体の揺れを台車に直接伝えてしまうことを防ぐ構造を指します。有るメーカーが、模型用の揺れ枕パーツを販売したことが有りますが、1/80サイズ程度で動作するほど揺れるようにすると、不安定すぎて脱線が多く実用になりませんでした。なお、2軸貨車では、通常揺れ枕は有りませんが、軸方向の自由度を持たせて、車体の横揺れを吸収する効果も狙って、1段リンクから2段リンクへの改善が行われました。

稲葉 清高稲葉 清高 2015/02/26 09:36 (イギリス) 英語では、もともと「イコライザー」ではないですが (というのは本題ではありません...) 捻れバネ (torsion bar) を使ったサスペンションは、昔から EM や Proto4 では良く使われていました。自分が買った (私自身はイギリス型も 3.5mm スケールだから、あくまで参考に) ものの説明書をスキャンするわけにもいかないので、ググって見つけたものとして
http://www.emardee.org.uk/WebRoot/BT3/Shops/BT4589/MediaGallery/Suspension_Plates.pdf
を挙げておきます。(イギリスではイコライザーにあたるものは compensation で、このタイプは compensated ではなく sprung に分類されています)

小林義和小林義和 2015/02/26 09:44 Dさんがイコライザーではなく、バネ装置であると言われるのに納得です。ゆうえん・こうじさんが紹介されたBrass Solderさんのkato 方式のバネ装置は不明にして私は知らなかったのですが、これならば床下装置の加工も容易です。これを知っていればてんびん棒方式には至らなかったかも知れません。この板バネがねじり棒バネに変わっただけなのでイコライザーとはおこがましいと言われれば、グーの音も出ません。

ゆうえん・こうじゆうえん・こうじ 2015/02/26 09:53 てんびん棒イコライザーはバネ入りといっても、それは車体のローリング方向での揺れに対する弾性です。単軸台車の車重がかかっている方向にはバネが入っていないので、衝撃吸収効果はありません。衝撃吸収効果を期待するなら単軸台車と車体のあいだの荷重を受けている部分に弾性材を入れないと効果がでないはずです。
そういうことになるとKATOの二軸貨車の板バネを使った軸受け可動機構や単軸台車を車体長手方向に幅の狭い弾性材の入った厚手両面テープで車体に貼った機構でも、てんびん棒と同等の効果は得られると思います。こちらの方が線バネを使った場合と違って振動が減衰するので機構的にはよいと思います。

hさまの考え方で、左右2本のバネにしてその間隔を拡げてなおかつバネにも荷重かけるようにしておけば、ロンビックイコライザーの左右2本を弾性材で作った場合と同じになります。
しかし今回のてんびん棒イコライザーは、2つの単軸台車の回転をバネの弾性で制御するというものであり、hさまのような構造にしてしまえば見かけは似ていますが、機構的にはまったく違ってしまうと思います。

てんびん棒が揺れ枕というは私も違うと思います。むしろ枕バネの働きをしていることになるのだと思いますが、車体の荷重は受けていないので、左右のローリング方向にのみにしか弾性は効いていません

konno_sendaikonno_sendai 2015/02/27 02:13 沢山のコメントありがとうございました。てんびんはバネでした。

小林義和小林義和 2015/02/27 17:39 てんびん棒イコライザーで思わぬ混乱を招いて申し訳ありませんでした。
Dさんのご意見に従って、TMSに対して、「てんびん棒イコライザー」の表現はとり消し、「てんびん棒バネを組み込んだ2軸貨車」とすべきであったとの申し入れをいたしました。手紙で申し入れをしましたので、TMS誌面に反映されるには多少の時間を要すると思います。ご意見をお聞かせいただいた皆さんにお礼を申しあげます。
折角コンちゃんが幕引きをしていただいたのに、まだ引き延ばすかのようなことを言って申し訳ありません。往生際が悪いとのそしりを覚悟の上で、次の現象についてもう少しお教え頂ければ幸いです。2軸貨車を平板の上またはレールの上におき、1輪を上下させた時に全ての車輪が接地を保つ現象はどのように呼んだら良いのでしょうか。アダチの2軸車用3点支持台車は3点支持によるイコライジング効果を持つとされています。4輪接地がバネの効果である場合にイコライザーと呼べないのは、リジッドな構造によるものでは無いからなのでしょうか。広瀬さんのおっしゃる電気回路のイコライザーはリジッドではないように思います。

konno_sendaikonno_sendai 2015/02/27 18:08 小林様、それは4輪自動車の4輪独立懸架がイコライザーによるものではなく、バネとリンクとダンパーで構成された支持機構によるもので、イコライザーによる方式ではないことと同じです。イコライザーは負荷を「均等化」するためのものであり、4輪接地はその結果だとお考えください。バネによる4輪接地は、1輪が持ち上がった時に、すべての車輪の負荷が同じではなくなります。おそらく斜め対側の車輪の負荷が大きくなり、他の2輪は少し小さくなる筈です。電気回路のイコライザーについては知識はありませんので、コメントは差し控えます。小林様は線路の凹凸に対応出来る機構をイコライザーだと思われているようですが、そうではなくて、あくまで負荷を均等に配分する機構がイコライザーであり、梁ですからソリッドで、また一切の仕事(動かす)、作動は致しません。バネは反発力で軸を動かそうとする動作を行いますので、イコライザー(釣り合い梁)とは申せません。

廣瀬廣瀬 2015/02/28 05:13 小林義和様
電気回路には「リジッド」と云う表現は使いませんので、お答えしにくいです。ただ、かなり違いますが「線形」「非線形」と云う分類をします。荒っぽく云うと、単純比例か違うかと云う分類です。機械系で「リジッド」と云うのは「線形」と概念上似ていると思います。イコライジング回路は、どちらも利用します。

語源から推定する限りですが、イコライザーはかなり広い概念のモノを指す言葉で、そのうちの一つに「釣り合い梁」も含まれる、と私は思っていました。「イコライザー」と云う語は「梁」に限定する用語では無いと思っていましたが、それを定義する文書は見つけていません。

なお「釣り合い梁」を英訳するなら「equalizer beam」か「balance beam」でしょうか。「釣り合い梁」を「イコライザー」と呼ぶのは「携帯電話」の事を「携帯」と呼んでいるような感じと思うのは私だけかも知れません。

もちろん「梁」は、設計上たわみなども考慮しますので、全く変形しないという訳では有りませんが、バネと比較すると微少なので、鉄道車輌(鉄道模型)では、無視してリジッドとして取り扱って良いと思います。

私は、今回の記事タイトルの「イコライザー」が間違いとまでは言い切れない。と思っています。「線バネでバランスをとる」などの表現の方が直感的だったかもしれません。それでも、イコライザーとバランスをとる、は類義語ですね。

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