鍛造ホイールのご利益

鍛造ホイールが欲しくて、ヤフオクでいろいろと調べていて、ふと思った。。

果たしてどれくらいのご利益があるものか・・?

 

車やバイクはずっと好きだったにもかかわらず、思えば計算してみた事がなかった。

 

軽ければ軽いほど、加速にしてもブレーキングにしてもいいのは当たり前なのですが、ホイールは特に回転する部品なのでその慣性モーメントの減少はきっと凄いハズ・・・。

タイヤとホイールで、18インチなら一本20kg超なわけで、それを回すために費やされるエネルギーたるや半端無い。。しかも4本。。 それが軽くなったらきっと鬼の加速に違いない。。

加速の時のみならず、ブレーキングのときは、その回っている車輪を止める力も必要な訳です。。 そのご利益たるや、凄いハズ。。

 

世の中にはホイールの重さを測って公開してくださっている方がいらっしゃいまして・・

https://lightweightwheels.jp/wheel-weight-ranking/18inch/

 

それによると18インチで8kgだと軽量とのこと・・。

また、t-styleさんによると、純正11kg、鍛造8.3kgとの情報が。。

https://t-style.xyz/2016/09/04/z33-%E7%B4%94%E6%AD%A3op%E3%83%AC%E3%82%A4%E3%82%BA%E9%8D%9B%E9%80%A0%E3%83%9B%E3%82%A4%E3%83%BC%E3%83%AB/

 

一方で、Z33の車重は1.5トンと言われておりまして、ー2.7kg x 4本で果たしてどれほどの効果があるのかは疑問な訳です。。。

で、質量からくる運動エネルギーと、車輪の慣性モーメントからくる回転エネルギーを、ノーマルと鍛造でどのぐらい違うか比較してみました!

 

もちろんバネ下の重量が減ることはエネルギーだけの比較でなく、サスの動きがよくなって路面の追従性が上がるなどの効能があるわけですが、とりあえず加速感やブレーキ性能はエネルギーがある程度目安となるハズです。。

 

計算では、Normalは11kg、鍛造は8kgとしました。 車両はZ33を想定しています。

Wheelのフェイスとリムの重量比が不明だったのですが、0.2としました。

リムの厚さは5mmで、アルミの密度がほぼ再現できます。

タイヤは245/45R18を仮定し、重量は10kgとしました。

慣性モーメントを計算する際に、タイヤのサイドウォールの重さを無視し、厚さ3cmのベルト状として計算しました。 実際よりも慣性モーメント大きめにでる方向です。

 

そして、車速が時速100kmの時の、

・1500kgの車体の運動エネルギー

・車輪の回転によるエネルギー

の合計を、鍛造ホイールの時と比較しました。

(後から車速には無関係であることにきづきましたが・・。)

 

で、鍛造にしたことによる全エネルギーの減少はなんと!

2.0%!!!

 

え? 少なくないですか??

 

そのうち、0.8%はホイールが軽くなったことによる運動エネルギー減少。1.2%は慣性モーメント減少からきます。

 

確かに、回る部品であることから、本来0.8%の減少しかないところ、1.2%も余分に全エネルギーが減っていて、軽量化した分の倍以上の御利益があるのは凄いのです。 レースでは間違いなく、必須です。。

 

ですが、2%ってどうよ・・・?

 

一本5万円、4本で20万円出して、

2%とは・・・。正直、微妙・・。

 。。

 

まぁ、20万円の出費で30kg分軽量化することは、なかなか困難だと思われるので、軽量化としては確かに正しい道なのですが、とはいえ2%。。。乗り換えたその日は確実に体感できるとしても、2日目以降も感動が続くものでしょうか・・・・?

 

ちなみに、0−100km/h 加速はZ34は5.1秒だそうです。

GT-Rは2.7秒だそう。。

これらで仕事率を計算し、735.7で割って馬力に直すと、Z34では160PS、GTーRでも300PS程度となります。

 

Z34は355PSなので、200PS程度が空気抵抗やその他摩擦に散逸してしまっている事がわかります。 GT-Rは600HPなので、300HPが失われています。

おそらく、そういうものなのだと思います・・・。無駄の多い乗り物ですね。。

 

たった、2%!

でも、やっぱり鍛造ホイールが欲しい!

 

 

 

 

 

計算の詳細は以下です。 間違いなどありましたらご指摘いただけるとうれしいです。 計算が間違っていて、本当は10%もよくなってたら、今すぐに買いに走ります。。

 

 

Normal wheel

 

 

鍛造wheel

 

 

 

 

 

 

 

Wheel重量

11.00000

kg

 

8.00000

kg

0.24500

m

 

0.24500

m

Rim外径

0.45720

m

 

0.45720

m

Rim内系

0.45220

m

 

0.45220

m

Rim部体積

0.00350

m3

 

0.00350

m3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FaceRimの体積比

0.20000

 

 

0.20000

 

密度

2619.21125

kg/m3

 

1904.88091

kg/m3

 

 

 

 

 

 

Rim部の慣性モーメント

1.89528

 

 

1.37839

 

Faceの厚さ部の体積

0.00070

 

 

0.00070

 

Faceの厚さ

0.00107

 

 

0.00107

 

 

 

 

 

 

 

face部の慣性モーメント

0.19161

 

 

0.13935

 

 

 

 

 

 

 

タイヤ扁平率

40

高さ/

 

40

高さ/

タイヤ高さ

0.098

 

 

0.098

 

タイヤ外形(半径)

0.32660

 

 

0.32660

 

 

 

 

 

 

 

タイヤ重量

10.00000

kg

 

10.00000

kg

0.24500

m

 

0.24500

m

タイヤ外径

0.32660

m

 

0.32660

m

タイヤ内径

0.29660

m

 

0.29660

m

タイヤ体積

0.01439

m3

 

0.01439

m3

タイヤ密度

694.92085

kg/m3

 

694.92085

kg/m3

 

 

 

 

 

 

タイヤの慣性モーメント

0.97320

 

 

0.97320

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

車速

100

km/h

 

100

km/h

速度m/s

27.7777777777778

m/s

 

27.7777777777778

m/s

タイヤ回転速度

13.5363461158651

/s

 

13.5363461158651

/s

タイヤ角速度

85.0513710281011

rad/s

 

85.0513710281011

rad/s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

回転の運動エネルギー 1個あたり

11067.9516611325

J

 

9009.39754012282

J

4輪

44271.80664453

J

 

36037.5901604913

J

車両の重量

1500

kg

 

1488

kg

車両の運動エネルギー

578703.703703705

J

 

574074.074074075

J

車両の全エネルギー

622975.510348235

 

 

610111.664234566

 

車両の全運動エネルギーに占める回転部のエネルギー

7.65016818817477

%

 

6.27751570537589

%

車重に占めるタイヤとホイールの重量

5.6

%

 

4.83870967741935

%

車両の全運動エネルギーに占める回転部のエネルギー

7.10650834729966

%

 

5.90672040432194

%

 

 

 

 

 

 

0-100k加速秒数( z:5.1 GT-R:2.7)

5.1

s

 

 

 

仕事率

122152.060852595

W

 

 

 

馬力(1hp= 735.5W)

166.080300275452

PS

 

 

 

BMX055 9軸センサーモジュール で・・

秋月電子で、9軸IMU、BMX055を書いました。

9軸IMUの中では一番安かった。。

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BMX055

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ICソケットに乗せて治具として足を半田付けします。。

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半田付け完了。

 

 

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JP7

裏のジャンパは、はじめにしておいた方がよいです。

Raspiで3.3Vで使用するので、JP7を繋ぎます。

 

 

f:id:waomottetotoshitonasu:20191012104555j:plain

今回はIMUを2個使い、精度の向上を試します。。

I2Cで繋ぐので、二つのIMUのアドレスは変更しておく必要があります。。

特許を取れないかと調べてみましたが、IMUを複数載せるという特許は複数あるようなので、今回は特許化は目指しません。。

 

ところで秋月で2個購入したのですが、一つがI2Cで認識されませんでした。交換をお願いしたら次の日には交換品が送られてきました。。 対応に感謝。。

 

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sudo i2cdetect -y 1

ic2detectで見ると、ちゃんと2つのIMUが認識されています。

18,68,10と19,69,13の二組です。

 

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とりあえず、

https://github.com/ControlEverythingCommunity/BMX055/blob/master/Python/BMX055.py

のコードを参考に、読み込むコードを書いてみました。

Remote I/O ErrorというのがMagの初期化で出たので止めましたが、問題ないようです。

データシートを真面目に読み込む必要がありそう。。。


 

電気スタンドがボロくなったので・・・

何年も使った電気スタンド・・

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ボロくなった電気スタンド

写真では伝わりずらいですが、かなりキテまして・・首とかクタクタで使いづらい感じです。。

 

で、ひと思いにバラしました。。

 

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バラしたよ・・・

うーむ、部品点数、少ないのね・・・・・。

 

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スイッチ基盤

タッチセンサー式だったのですが、基盤をよく見ると・・・・、FETでON/OFFしてるだけっぽい。。

 

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その証拠に基盤に24Vって書いてあるし。。。。

つまり、電源(24V)直結でイケますね。。

まあ、調光機能があったので、PWMは基盤に入ってたはずですが。。とりあえず、無視。。

 

 

再利用して新しい電気スタンドを作ろうかと思いましたが、そもそも光源が小さいので手暗がりが出て使いずらいんですよね・・・・・・・・・・。

 

うーむ・・・・、 

という訳で、作りました!

 

じゃじゃ〜ん。。

 

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New!

見辛いですが、ちょうど良い硬さのステンの針金で、

首に掛けて、手元を照らします。。。。。。

読書に最適。。(本当か?)

とりあえず、作ってみただけなので、電源直結、スイッチすら無し。。

 

う〜ん、いさぎよい。。。

 

クオリティ、低目・・・。 

 

 

だれか作る人、居ますか?

とはいえ、これは部品をお分けできません。。

 

テニス練習機自作!エーストレーナーが欲しい・・・が・・。


ニック・ボロテリー氏が唯一認めたと言われる、テニスのスイング練習機、エーストレイナー、

 https://item.rakuten.co.jp/tennis/12-000172/

youtu.be

 

S級エリートコーチの神谷勝則先生もお勧めされていて、是非とも欲しい。。。

 

youtu.be

テニスの大会でドロー運よくて上の方行くと、そりぁもう球のスピードが全然違くて、もう大人と子供みたいな感じな訳ですよ。。 なので、速い球を打てるようになりたい!!!

でも、12,960円。。ちょっと手が届きませんね。。。 ムリムリ・・・。

 

オフハウスで中古のゴルフクラブを買ってきて、ボールぶっ刺そうかとも思いました。。

中古クラブを1000円、その辺のボールにドリルで穴開けて。。。

 

でも、要するに上手く手首を使えた時だけ、音とかでればよいのでは。。。。。。

 

というわけで、バッタもんを作りました。。

 

じゃじゃ〜ん!

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エーストレーナーのバッタもん

家にあったアルミパイプと、3Dプリンター製の部品4つ。

これまた家にあったネオジウム磁石。 つまり・・材料費0円!

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ネオジウム磁石入り!!

しかもどんなラケットにもワンタッチで簡単取り付け!(輪ゴムで。。。。)

指差した部分にネオジム磁石が仕込んでありまして、正しいスイングをするとパイプの中に仕込んだ重りが先端に動いて、カツンと音がします。。。

 

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先端にすると軽く。。。

先端にすると、スイングスピードが遅くてもカツンとなります。。

遠心力はmrω2 ですからね。。 手首からの距離が大きくなると、遠心力が大きくなります。。。。

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根元にすると・・・

根元にすると、最後の手首のスナップが効いてないとなかなかなりません。

 

でも、腕の力を抜いて、スイングの最後にヘッドが回るスイングをすると、軽く振ってもカツンとなります。。

結構いいかも。。  

 

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Openscad

パーツはこんな感じです。。
先端から3番目のパーツはスライドするので、ラケットサイズが変わっても取り付けられます。

自分のラケットに取り付けられて、しかも軽いので、違和感なくスイング練習できます!

 

作る人、いますか??