プリプレグ＆真空引きとか、インフュージョンとかするなら、BIZONのブログを参考にしてください。

team BIZON blog: 車体製作

真空引いたほうが軽くできるが、手間がかかるし、うまく真空引けた試しがあまりないので、もっと簡単な方法で作った。

といっても、あまり覚えてないので、違ったらすみません。

あと、まったく写真は残ってない。

まずは材料の説明から

・カーボンクロス

なるべく大きな少ない枚数で貼った方が、板厚均一に軽くできる。

２プライだと少し薄め、３プライあればまあがっちりした記憶。

曲率が大きくたわみやすいところは３プライ、フランジ付近や車両先端等の曲率が小さいところは２プライか部分的に１プライでもいいかも。

アッパーカウルは、窓のピラー部分は厚めにしておく。（４プライか、コア材入れて骨をいれるか）

しっかり作っておかないと、天井が垂れてくる。

・ピールクロス

余分な樹脂の吸い取りと、樹脂が不足してる箇所をわかりやすくする目的もある。

ピールクロスの白っぽい色が残る箇所は樹脂が足りてないよ的な。

ピールクロスは伸び縮みしないので、曲率が大きい箇所は300×300くらい、曲率が小さい箇所は小さく切ったものを細かく分けて貼る。どうせ後ではがすので、１枚で張るより、細かく分けて平滑に貼る。

・樹脂

この時はエポキシ樹脂(Z-1)を使った記憶。

ポリエステルよりもエポキシの方がカチッとする。高いけど。

量は少な目の方が軽くなるが、ケチってスカスカにして強度出ないよりは、最初は多めに使った方が安牌。

樹脂を絞りたければ、事前に切れ端等でどのくらいの繊維にどのくらいの樹脂が必要かを試しておいた方がいい。

樹脂の量＝繊維質量×１～２程度とどこかで聞いたような。

作業手順としては、カーボンクロスとピールクロスを積層するだけ。

刷毛で樹脂塗って、トントンしてエア抜いて、使えるところはコロコロローラーでエア抜いて。

少人数でゆっくり作業してると樹脂が固まってくるので、人数集めて人海戦術。

フランジ面に沿わせて貼ろうとすると角が浮くので無理に沿わせない方がよい。

添わせる場合、フランジ面はあとで切って捨てるので、フランジ面側が浮くようにしておく。

次回はフランジ面製作。

・脱型

気合。

フランジの隙間にへらを突っ込んだり、隙間からエアを入れたり、上型と下型を思いっきり引っ張ったり、気合で脱型。

ちゃんと理系処理できてて、抜き勾配がついてれば、割と簡単に抜けるはず。

・雌型の補修

うまく脱型できてなかったり、ゲルコートが縮んだりしてたりしたら、パテで補修。

パテはポリエステル樹脂にタルク混ぜたのを使ってたような。

・型磨き

耐水ペーパー♯1000→♯2000くらいまで。

コンパウンドで磨くとこまでやってもいいけど、つやが出るだけなのでお好みでよいと思う。

・離型処理

雌型作った時と同じGWモールドでもよいが、最近ロックタイトのNC-700を使ったらよさげだったのでいいかも。

15分間隔で3回くらい塗布するだけでしっかり離型できる。

いずれにせよ、失敗してもよい部分で試してから本番に挑むほうが良い。

当時の写真探したけど全然残ってない。。

前回までで上半分の雌型できたので、下半分を作っていく。

ベニヤで作ったフランジをもぎ取って、前回同様にゲルコート→サーフェスマット→ガラスマット→ロービングクロスと積層するが、さかさま向けて作業しにくいのと、型を補強しておかないとすぐにひずんでしまうので、写真のようにベニヤ板で補強を入れる。

スタイロフォーム切ったときの型紙が使える。

そのあと、さかさま向けてやることは前回と同じ。

次回は脱型と製品づくり。

写真探しあてられるか。

放置しすぎて、前回何かいてたか覚えてない、、。

とりあえず、プラサフ吹いて磨くところまでやったはず。

次は型の分割面となるフランジ。

12mm厚くらいのベニヤで作った気がする。

スタイロ切り出す時に使った型紙でだいたいの線引いて切り出し。

スタイロ削るときに型紙から形状ずれてるので、型紙より肉を付けて切り出し、現物合わせで削りながら調整した。

表面処理は、オス型に使ったプラサフふいて、1000番くらいの耐水ペーパーでつやだし。

(写真は残ってなかった。ご容赦を、。)

フランジの高さ調整できるように台を作る。

フランジ置いて、隙間を油粘土で埋める。

多めに盛ってから、へらでそぎ取るといいかも。

↓イメージ

ゲルコートを塗る前に離型処理をする。

ケムリースとかなんとか、いろいろあるけど、初心者はGWモールドがおすすめ。

とりあえずたくさん塗っとけば失敗しないし、気温によるが15分くらいで乾くので扱いやすい。

1台作る分には500gあれば余裕。

表面のツヤは出ないが、抜けないよりはマシ。

(自分はケムリースで失敗しかしたことないので、ちょっとトラウマ。)

ゲルコート塗る。

何でもいいけど、「型用ゲルコート」ってやつでいいと思う。

画像の時はガン吹きしたけど、刷毛塗りで十分。

ガン吹きすると飛び散って、壁・床に付着するのでやめといた方がいい。

次段階でFRPを積層するが、ゲルコートを十分に硬化させること。

未硬化のままでFRP貼ると、ゲルコートが縮んで悲惨なことに。

後悔したくないなら、念入りすぎるぐらい硬化時間とる。

積層する。

1層目：サーフェスマットor細かめのクロス

　　　 気泡が入らないように注意する。

　　　サーフェスマットはまとめ買いしたのが残ってたはず。(5年前は、、)

2層目：ガラスマット

3層目以降：ガラスマットorロービングクロス

　　　　　ロービングクロスもミスって買ったやつがいっぱい会ったはず。(5年前は、、、)

合計6層ぐらい貼ったような、(忘れた)。がっちりするくらいまで。

1日で終わらなければ、2日くらいに分けても良いかも。

隅の積層時、マットやクロスはうまく角に沿わないので、ロービングクロスから抜き取った繊維を図のように詰める。

とりあえず、これで上半分は終わり。

次はフランジ剥がしてそのまま下半分を積層していく、、のはまた次回に。

作り方はいろいろあるが、比較的楽なフォーマックを使った方法で。

この方法は最初にスタイロ切り出すときにきれいに切っとかないと形が崩れるし、削りすぎると形が崩れる。

でも、ベニヤとかで骨を入れる方法みたいに、削りすぎたときに骨の部分だけぽっこりしてしまい、

削りすぎたとこを盛り直してやり直しみたいな事にはならない。

とりあえず、使うスタイロの厚さに合わせて、CADでモデルをスライスする。

スタイロは40mmか50mm厚でいいと思います。

スライスしたら2Dを作って、視聴覚室のプリンタで型紙を印刷。

あらかじめプリンタドライバをインストールしておきましょう。あと、紙をたくさん使うので、ロール紙を買っておく。

型紙に合わせてスタイロ切って、つないでこんな感じ。↓(左はEV、右はジャパリ号、ジャパリ号は全部一人で切ったのでちょっときれい)

下半分は断面変化があまりないのと、そこ面を平らにしたいので上下方向に積層。

上半分は上下方向だと荒すぎで形状を出しにくいので前後方向に積層。

それぞれがずれないように、画像ではパイプをぶっさしてた模様。

CADでスライス擦るときに穴を開けといて、型紙にも丸い印を付けてた。

下半分を上下方向の積層にする都合上、上下のパーティングラインはモデリングの段階でスタイロの厚みに合わせて、

(50mmのスタイロなら150mmor200mm、40mmのスタイロなら160mmor200mmとか)にしといた方が、作りやすいかも。

それぞれ木工用ボンドでくっつけて、乾いたらのこぎりで荒削り。

その後＃60くらいの紙やすりで荒削り。ココできれいに仕上げとくと後が楽。画像は汚すぎ。

紙やすりは必ず板に貼り付けて使いましょう。400×120mm位の薄いベニヤとかプラ板にヤスリを貼り付けて、

曲面に沿わせて曲げながら削るとよいです。

(左はEV、右はジャパリ号の尻尾、ジャパリ号の方がエグレがすくない、)

フォーマックに板金パテ直で盛ると溶けるので、ガラスクロスをエポキシ樹脂で1プライ積層。

ポリエステル樹脂はスタイロを溶かすので注意。

ガラスクロスは＃200位の目の細かいモノを使わないと、表面がガサガサになってパテ修正が大変になる。

(画像はジャパリ号)

後はひたすらパテ盛り⇒削り⇒パテ盛り⇒削り。

こつは一度に盛りすぎず、薄く塗ること。

大体形状出るまではダブルアクションサンダーで#120、仕上げはあて板付けた紙やすり＃60～。

パテは板金パテが扱いやすくて良い。極みパテを使ってた。

最初は80番で形状を出し、紙やすりは60番とかで良い。

目視で凹凸が分からなくなったら、シンナー少なめにした粘度高めのプラサフを吹くと表面の凹凸がわかりやすくなるので、

再びパテ盛り。

(写真はEV)

何度か繰り返して凹凸がなくなったらOK。

表面に巣穴ができていたり、ガラスクロスの模様が浮いていたりする箇所は120番の板金パテで修正する。

最後にプラサフを吹いて、＃1000の耐水ペーパーでツヤを出して修了。

ココまでで板金パテ80番3缶、120番1缶あれば良いと思われ。慣れたら1缶で足りる。

某M城大学SP○CAはパテ200gで仕上げたとか。すごい。

(画像はジャパリ号)

これでオス型は完成。

これからPL面のフランジを作って、離型処理して、メス型作って、、、。やる気があれば続き書きます。

型作りになれてきたジャパリ号の時は

モデリング⇒CFD⇒型紙印刷　で1ヶ月

スタイロカット⇒削って⇒パテもって⇒仕上げて⇒メス型作って⇒カウル完成　まで1ヶ月

暇な専攻科生が授業を受けつつ朝から晩まで作業して、奇跡的に2ヶ月で鈴鹿に間に合わせた。

初めてだとたくさん失敗して、リカバリに時間食うと思うので、メス型完成までで3ヶ月くらい見といた方がいいかも。

前回「カウルの作り方①　設計」ではなんとなく設計の進め方を書いていたような。

今回は具体的なモデリングの方法を書いてみる。

とはいっても、solid worksの学生ライセンスはとっくの昔に切れており、当時のデータなんて見れないので、できる限りになりますが、。

まずは必要な部品(タイヤ、バッテリー、モーター/エンジン、隔壁等など)、ドライバーを3Dで配置するか、2Ｄの線を引く。

ドライバーのサイズは実測し、できればベニヤとか段ボールでモックアップを作って、収まるか確認した方が良い。

それでも隔壁の位置とか天井の高さを攻めすぎて、収まらなくなりがち。

最低地上高は30mm推奨。20mmは擦ります。30mmでも校内はM科棟の前ぐらいしか走れない。

余裕もっといた方が良い。

↓イメージ

タイヤは線を引く前に切れ角と車高を決めないと行けない。

切れ角と回転半径の関係はこんな感じでざっくり計算できるが、回転半径6ｍくらいとっとけば理想かな？

後は下図に見えているラインの線を引き、面を貼っていく。

谷川さんはソリッドの使い方しか教えてくれないが、サーフェスを活用しましょう。

形状作るときは

・前方投影面積を小さく。

・斜めからの風も考慮。

・表面積を小さく。

・空気がなめらかに流れて、剥離しないように。

なんかいろいろ適当に考えつつ、いい感じに。

キーワードは「性能は見た目に準ずる」。

なんか、内容がない内容になってしまった。改めて如何に適当に設計してたのか実感。

車両はコフィン。

噴射時間は12.05ｍｓぐらい。

シリンダー温度約60℃で一定。

バルブクリアランスは純正。

吸気側　加工ロッカアーム。

点火時期は調整できる限り遅く。

その他、改良のブログ参照。

この仕様で現状のシャシダイ上で噴射量？？？

他の強豪チームが次々とタイムアウトで失格になり、なぜかクラス2位入賞。棚ぼただけど、良い思い出になりました。

　台風の影響で2日目がなくなり、予選日が決勝になった。雨がぱらつく中での走行となったが、特にトラブルはなく、強いていえばスロットルケーブルの戻りが悪いので、たまにエンジンがかかりにくいことぐらい。

　今までになくエンジンは調子良かったが、温度をもう少し上げたかった。スタート前待機エリアからスタートまでの時間が長かったので、冷めてしまった。直前まで加温できるようにバッテリーとインバータを用意すべきなのと、保温をもっとすべきだった。

　走行パターンは18→40（35～44位でいろいろ）ｋｍ/ｈくらいの2回がけ。平均速度が27.89ｋｍ/ｈだったので、要反省。おそらく、18→39程度で走行可能。やっぱり自動停止欲しいな。

5分26秒だったラップ。これぐらいがべすとかな？。

　後はいつも通り、切れ角なさ過ぎ。フレーム作り直してください。

とりあえず、次の大会までに

・エンジン自動停止。

・スロットルケーブルの戻り悪いの対策。

・保温対策。

は最低限行い、エンジン本体の改良と、車体の転がり改良も行う。カウルが歪んでのチリが合わなくなってきたので、カウルの保管方法も改良すべき。エンジンはどこをいじれば良いのが正直分からない。バルタイとかかな。とりあえず、転がりを極めればプラス200ｋｍ/ｌぐらいは行けるんじゃないかな。

　吸気ロッカーアーム加工品を使っているが、無加工品と性能差をもう一度検証した方が良いかも。

　ＣＤＩは現在ＦＴＲ223用のＤＣ-ＣＤＩを使っているが、もしかすると点火時期がカブと異なるので、フライホイールのセンサ位置を現在の調整可能範囲よりもっと遅くした方がいいのかも。長穴を拡大して要検証。

　セッティング中にシリンダーピストンをかじってしまったので、シリンダーピストンは新しいのにしてください。ついでにオイル回すようにできるならすべき。オイルポンプは買ってあるので、頑張れｰ。

①エンジン高温による燃料沸騰の対策。

②吸気の温度を一定したい。

③セッティング用シャシダイナモの改良。

④燃焼室に燃え残りのすすがついていたので、吸気ポート加工でタンブル強化？。

⑤大径マフラーの製作。

⑥エンジンの熱による燃料タンク加熱対策。

①エンジン高温による燃料沸騰の対策。

　鈴鹿仕様ではシリンダー温度80℃程度でインジェクタから燃料に気泡が発生した。スロットルボディが高温になるのを防ぐために、インシュレータを入れる必要があった。最初にスロットルボディとヘッドの間にアクリルをフランジの形に切った板を挟んでみたが、あまり効果はなかった。

　次に熱伝導率の低いＣＦＲＰ（カーボンファイバー自体は熱伝導率の高い材料だが、ＣＦＲＰならアルミよりは低いんじゃね？）でのインテイクマニホールドを製作した。効果は大きく、110℃を超えても燃料は沸かなくなったが、以前より燃料の蒸発の促進がされなくなったような気がする。以前はインジェクタから噴射された燃料はある程度の飛距離を持って、高温のシリンダーヘッドに到達していたと考えられる。しかし、ＣＦＲＰインマニではスロットルボディのレイアウト上、あまり飛距離を確保できずに燃料がさほど高温でないＣＦＲＰの部分に到達してしまう。

　さらに、マニホールドの追加によって吸気のポンピングロス増大と、吸気脈動による燃料の吹き返しが懸念される。

②吸気温度を一定にしたい。

　鈴鹿仕様では、シリンダーとシリンダーヘッドだけを保温していたので、クランクケースなどから発せられる熱でエンジンルームの温度が上がってしまう。燃調をとる際はアッパーカウルを開けるので、大気温度と同じ吸気温度だが、カウルをかぶせると燃調が狂ってしまっていた。

　今回はエンジン全体をウッドラックパネルで覆うことで解決したが、少し保温が足りなかったかも。走行中シリンダー温度は60℃前後で安定していたが、これではせっかくインマニを作った意味がない。90℃ぐらいをキープしたかった。鈴鹿ではちょうどいいかも。

　また、インマニによってスロットルボディの位置が変わり、吸気の吸い込み位置をリヤタイヤの側面に移動させ、リヤタイヤによって巻き上げられた外気を吸い込み？、雨の場合にリヤタイヤによって巻き上げられる水しぶきを吸い込みにくくなった。

③セッティング用シャシダイナモの改良。

　春に作ったシャシダイナモだが、負荷が大きすぎる、また、走行中からの加速を再現したいことから改良を行った。

　あらかじめフライホイールをモータで回す仕様になった。モータによって約3500ｒｐｍのフライホイールをエンジンによって約7500ｒｐｍまで加速させて実験を行う。

　しかし、まだ負荷が大きすぎるので、ローラーについているドライブスプロケットをもう少し小さいものに交換刷る必要がある。また、モータの電源にバッテリを使用しているので、電圧によって回転数が変わってしまうため、改良が必要である。

④燃焼室に燃え残りのすすがついていたので、吸気ポート加工でタンブル強化？。

　鈴鹿の後、ピストンの吸気バルブ側に燃え残り？によるすすがついていた。

　今回は吸気ポートにデブコンを盛り、形状をなめらかに修正した。その際にバルブガイドの邪魔な部分は削り落とした。

　効果は？。ピストンにはすすはついているし、同時にいろんな仕様変更をしてしまったので、よく分からない。おそらく燃調は濃くなって閉まったが、その分パワーが上がったのか？。

⑤大径マフラーの製作。

　新しいＡＡ02エンジンはマフラーを太く・短く・まっすぐなマフラーの方が燃費が良いので、Ｃ50も太く（内径Φ13→Φ17）してみたが、実験してみたらΦ13の方が良かった。なんで？。バルタイとかとの兼ね合いかな？。せっかく作ってもらったのに。

⑥エンジンの熱による燃料タンク加熱対策。

　エンジンの熱で燃料タンクが過熱されて、燃料調整前に燃料が膨張していた。なぜ気づいていなかったのか。カーボンパイプを作って燃料タンクを囲った。

試走会からの変更として24,48v切り替え回路搭載したが結局48ｖしか使わなかった。

前日にダンロップ横の登り坂で試走をしたが、乗ってる感じとして24ｖにしてもトルクが上がるっていうのは分からなかったため本番ではダンロップでも24vにせず、逆バンクからの下りから48vで全開で加速した後、ボリュームを絞って48ｖのまま登った。

車重17kg,ライダー65kgなので他のチームと比べて結構重いと思う。

1lapタイムアタックはモーター側21t,タイヤ側114tの減速比5.43で5分16秒だった。

消費は270ｍAh。

去年のかりんとう号が、5分36秒だったので20秒短縮できた。昨年はモーター、コントローラーは同じで減速比が6ぐらいでギアボックスの抵抗も大きかった。車重も20kg以上あったので軽量化等の改良がよかったのかなと思う。

軽量ライダーだったらモーター側を23~25tぐらいにして減速比を小さくし、さらにタイムアップできると思う。

走行パターンはひたすら電流計を見て5A付近をキープする感じ。S字から逆バンクの登りとダンロップはボリュームを絞って走行した。

下りの速度は空気抵抗が少ないからか、重いからなのか分からないが他のチームと比べてかなり速かった。2コーナーで50ｋｍ／hぐらいだった。

1時間ロングディスタンスはモーター側を17tに変更した。

2周目までは順調に走行したが、3周目の2コーナーでモーターが回らなくなった。歩きながら、電圧が出てないのに気がついたので電池が原因と思い電池ボックスを揺すると時々復活するといった感じだった。しかし乗ろうとすると回らなかったため結局2コーナーから歩いてピットインした。

ピットで電池ボックスのネジを締め直すと復活したため電池の接触不良だったと思われる。

コース復帰してからは順調に周回を重ね、7周目に2回目のピットを消化した。

しかし、ピットアウトして8周目の2コーナーで再び同様な症状で回らなくなったので、電池はまだ残っていたが歩いてチェッカーを受けた。長袖、長ズボン、フルフェイスで真夏のサーキットを歩くのは結構しんどいです。

トラブルはあったが周回数はこれまででチーム最高の8周（走行６周、歩行２周）を記録できました。

消費量は1590ｍAｈでタイムアタックと合わせて1860mAhでした。

3年目にしてようやく余裕を持ってレースに挑むことができ、クラス2位、総合5位になれたのでよかったです。（できたらデザイン賞も欲しかったけど）

ｂｙ SBT

↑

消費がおかしい気がする？

ｂｙ MRKW