耐えられるか○02馬力 71BコンパチCエキストリウム 亀有クロス
2013年7月1日
昨日電話が入り今朝にはすでに私の工房の側にに止まっていたこのハコスカ、完璧に出来上がっていますが
こんなところまで朝早くから来てくださった理由はミッションでした。
なんと、助手席シートにミッションを載せてやってきました、すごい 猛者です。(失礼)尊敬します。
エンジンはKPGC10ですからもちろん ”あの”の枕が付くS20エンジンです。
そのミッションは71Bの直5オプションミッションでしたが、サーキット走行では高回転でギヤが入らなくなる現象が出て困っているとのことです。
まあ、ありがちな話なんですがこの車の場合はその中身が違います。S20エンジンで9000rpmまで多用するということで超高回転仕様です。そしてそのときのお馬さんの数が○02馬力実測とのことで、ミッションには相当過酷な状況ですし、しかも毎年10000Kmは乗るという現役車です。
これがS20エンジン用2分割ミッションです。通常は3分割ですが、この2分割ミッションのフロントケースは当時のアフターマーケット製らしいです。今までL型はいくつも見ましたがS20用は始めて見ました。
でも、フロントケースのギヤ内臓部の形状は見た目L型とまったく同じだし、リヤエクステンションはL型と同じ様です。つまりエンジンと接合する面の形状が異なるだけの様に見えますがどうでしょう?
これから調べていきます。
早速作っていくミッションの仕様を打ち合わせしだしましたが、話が車談議になんども反れていってしまい、あっという間に3時間お話をしました。
ミッションに関しては
1)71BコンパチCエキストリウム つまり全ベアリング・シンクロ交換の71Cギヤ
2)ギヤ比は亀有クロスのNO2 2.624 1,814 1.360 1.000 0.838
3)WPCスリーブ採用
4)フロントケースはお持ち込みの2分割をベアリング部追加工で使用(シザースギヤは外さない)
5)1-2シフトロッドは先端φ14加工で対処
全体的には高回転高負荷に耐える耐久性が要求されそうですので、耐久性を改善出来ることを詰めていかなければなりません。
耐えられるか?○02馬力です。
9月終わりに富士スピードウェイで走ることが目標とのことですから、車を8月中には仕上げなければなりません。ということはミッションは7月中に完成が望ましいですね、はい。忙しくなりますがどこまで改善できるか探究心が湧きます。
打ち合わせが終わった後、工房の前のR150を富士山目指してハコスカGTRサウンドを軽快に響かせながら出発して行きました。
唐突にこんな画像が出てきてしまいましたが、忘れないうちに何でもメモするのが私のスタイル(自分の意思ではなくいやおう無し)なので、記載しておきます。
技術情報ページを漁っていたらこの情報が出てきました。
これは今回の対応策の一助になりそうですので、準備しておきます。
フロントカバーですが左が71C 右が71Bです。だいぶ違います。
材質が左 アルミ 右鋳鉄 重さが3倍違います 。
ただ、71Bにもアルミ製のタイプがありますのでなるべくそちらを使います。
そして 71Cのほうが溝加工が多いのが分かるでしょうか。
コンパチで使うのは右の71B用ですが、
上側の丸い凹みの径ベアリング径が異なるのでこれを使わざるを得ません。
今回は右の71B用に71Cと同じような溝加工追加したいと思います。
これらの溝加工は間違いなくベアリングの潤滑と冷却対策だと思います。
これにより耐久性向上が期待できるはずです。
これも忘れないうちにの一環です。
3時間の車談義の中でハコスカのプロペラシャフトを差込タイプに替えるときの裏技について教えてもらいました。画像のように水色のカバーの付いた差込みの頭だけ買ってきて、中央のシャフトのユニバーサルジョイントを分解して付け替えてしまいます。長さは後ろにスライド部があるので問題ないようです。
ただこのやり方の問題はこのスライドスプライン部がガイド無しで垂れ下がった状態になることだと思います。スプライン部には隙間が必要ですので、どうしてもその隙間分振れまわりますので、振動が出ると思います。このやり方でやるなら位置が決まったらスライド部を溶接で固定してしまうほうがいいと思います。
先頭にスライド差込が着いたのだからスライドは2個は要りません。
もうひとつの対処方としてフェアレディーS30Zの2/2のプロペラシャフトがほんの少し長さ違いでどんぴしゃで付くことも教えてもらいました。こちらのほうがいいかも。
これは皆さんおなじみの○リアリさんのカタログにある71Cクロスミッションの仕様です。このギヤセットは写真にあるように1速・2速・3速のギヤとカウンターギヤで構成されています。したがって4速と5速およびバック、そして全部のシンクロやハブは標準のものを使います。
今回のNさんの要望はまずスタートがレーシングクラッチなのであまり高いギヤ比では半クラが大変で困るのであまり高くしたくない。また、S20エンジンで高回転仕様ということで5速はあまり高くしたくないということで、このカタログの中から言うと シルビアQsのギヤセットとなりそうです。
そんなことで一旦は決まったので、早速手持ちのQs用の71Cを分解して中身を確認してみると、なんと各ギヤの歯厚が薄いタイプでした。しかも、ダブルコーンシンクロは2速のみとなってしまいます。これではせっかくの71C化も効果半減です。標準のQsは140馬力ですから、この仕様でいいのかもしれませんが、私が今やろうとしていることはすでに標準から大きくかけ離れていますのでこれではおもしろくありません。
カタログをずっと見つづけているとあることに気づきました。このカタログは今それぞれの車種の標準のミッションが乗っていることを前提に設定していますが、私がやろうとしていることはハコスカGTRにこれを取り付けようって言うんですからもともとこの表の中に設定がありませんですからこのセットに制約される必要はないということです。いままでの経験でどのタイプのどのギヤをどういう風にすれば流用できるかさんざんやってきましたので、この表から外れた組み合わせが出来るのではと考え出しました。
でも、良い子の皆さんは真似しないでください。○メアリさんに言ってもこの組み合わせ以外はできませんと答えが返ってきますので。
さて、具体的にどうするかですが結論としては スカイラインGTS R32タイプを使うということです。そうすると5速が0.759と高くなってしまいますが、5速とバックは違うギヤタイプと入れ換えて0.838となるようにします。そして、これで1速スタートがきつければデフを4.375にすれば、ほぼ240クロスと同じギヤ比になります。スタートを2.427で我慢すれば、デフ4.111でベストだと思います。(富士スピードウェイを対象にしています)
そしてこうすると3速もダブルシンクロになるといううれしい順列組み合わせギヤが誕生します。
まとめるとギヤ比は
1ST 2ND 3RD 4TH 5TH
2.427 W1.677 W1.258 1.000 0.838
(240クロス)
2.957 1.858 1.311 1.000 0.852
だいたい仕様が固まったので母体となる71Cの準備に入ります。
いつものように分解前の状態ですが、特に異常は見られません。しかしながら今回は亀有クロス新品にしますのでこの内カウンターと1速 2速 3速ギヤは交換してしまいますから半分は新品ですし、シンクロやベアリング・ニードル全て新品にしますから残る部分を言った方が早いかもしれません。
さらに今回は5速のギヤ比を少し落としますから5速も他のミッション部品と交換になります。5速はドライブ・ドリブンセット交換の指定があります。
こちらはシフトフォークから見たところです。これらはそのまま流用します。ただし干渉する部分がありますので削除追加工をして行きます。
このあとこれを全部ばらばらに分解していきます。
上側のM38ナットは逆ネジとなっています。ナットの再利用は基本禁止となっています。
左下の小さいギヤはバックアイドラーギヤですが、この右端の山形が叩かれて変形しているものが多いですが、この個体はかなり程度はいいほうです。丁寧なシフトをしていたことが類推できます。
分解したメインシャフトですが曲がりがないかチェックしています。ダイヤルゲージで振れ0.02以下ですから曲がりは0.01mm以下ということになりますので問題ありません。
アウトプットのスプライン部も問題ありません。まれにねじられてスプラインが曲がっている場合がありますが、鋼鉄とはいえ400馬力なんて馬力をかけられると飴のように曲がるんですね。
さあそして亀有の3速クロスが到着しました。思ったより小さな箱で届きました。
そしてこれが箱の中身ですが意外とあっさりとしています。
説明書がついています。
さあ部品もあらかたそろったのでいつものとおりに組み付け開始です。
一番負荷の大きいアダプタープレートにメインベアリングを打ち込んでいきます。
ベアリングは特殊クリアランスのセミシールドです。
ここも何時ものとおり、シフトロッドの動きを滑らかになるように面取りして行きます。通常はここは面研磨しっぱなしでバリが出るくらいにピン角でとがっているところです。面取りが織り込まれていません。なぜか裏側は面取りがしてあります。 何故?
いよいよ1速ですが下列が通常の71cの1速で、上側は今度新品を購入した亀有クロスの1速です。
比べるとギヤ歯数の違いはもちろんですが、亀有クロスはドコモかしこも真っ黒です。内径のベアリング受け面や シンクロ受け面のテーパー部でさえ真っ黒です。すぐさま亀有に電話して確認しましたが、やはり表面処理をかけているようです。このままで使いペーパーなぞかけないようにとの返事でした。電話する前は気持ち半分は研磨加工漏れを疑っていましたが、いきなり文句言わなくて良かったです。
上列に有るようにシンクロ交換(シングルだが大径化)内径ニードルベアリングも交換します。
こちらは同じく2ndギヤですが、シンクロはダブルシンクロとなります。
シンクロ・ニードルベアリングともに新品に交換、ギヤも新品ですから結局全部新品です。
1-2速間のハブのスラスト受け面に何時ものようにオイル供給溝を手加工して行きます。
3箇所あるヘアーピンのようなシンクロキースプリングを新品に交換して行きます。
2速ーハブースリーブー1速の順でメインドライブに組み付けたら回り止め付きワッシャーを取り付けますが、これもオイル供給溝をハンドワークします。組み付け時回り止めボールがずれないように工夫が必要です。
カウンターですがカメクロが黒いだけであまり違いは目立ちませんが、良く見ると右側のギヤがすごく大きいことが異なります。さすがクロス 1速です。
そしてアダプタープレートに両方を組み付けました。両方同時で無いと組めませんし、プレスでないと難しいです。
ここまでくると難しい部分の30%は完了です。
3速です。1-2速と同じ要領です。
そして一番荷重を直接受けるメインインプット=4速ですが、回りに土星の輪のようなものが付いた特殊ボールベアリングと内径側のニードルベアリング、そしてシンクロリング全て新品に交換です。
メインインプットシャフトの振れをチェックして行きます。
インプットシャフトを取り付けたところですが、これは下側のカウンターのドリブンギヤを打ち込むときに同時に組んでいかないと干渉があり組み付け出来ません。またこのとき回り止めキーがずれないように、またシンクロリングの回転方向や脱落にも注意しながら激しく打ち込んでいかねばならず、かなり難しいです。私はここをあるジグを考案することである程度確実に出来るように改善しています。
カウンター側前面に取り付けるギヤ音消しシザースギヤのセットです。71cから追加になった機構です。左から2番目の輪っかはサラバネで、この力で薄歯を押し付けます。
取り付けました。これを取り付けると71Bよりこの機構の厚さ分だけカウンターの前面が出っ張ることになりますので、フロントケースに入れ込んだときにフロントケースの前面の壁にこの部分が当たってしまうことになりますので、この機構を取り付ける場合はフロントケース側に逃がし加工が必要になります。どれくらい逃がすかは重要です。あまり削りすぎるとケースの強度が落ちてしまいますから。
フロント側の組付けはなんとか完了しました。
次はリヤ側の組点けです。
ここが今回の改造の一番の肝となる部分で、通常の71Cは左半分のセットになりまして、上段がメイン5速 下段がカウンター5速となりますが、これで組むと5速のギヤ比は0.75と超ハイギヤードとなります。L3.1などのトルクのあるエンジンではこれが相性がいいですが、S20エンジンでは高回転型なので、このギヤ比は苦しくなります。
そこで、右側半分のギヤセットを手持ちの中から引っ張り出してきました。こちらで組むと0.83とちょうどいい5速ギヤ比となります。 またさらに0.85も選択することができます。(私のZは0.85です)
そして、こちらもニードルベアリング、シンクロリングは新品と交換です。
尚、この5速は同じセットで交換することが取扱説明書で指示されています。ギヤのクリアランスが選択勘合されているようです。バラバラに組むとうなり音などの原因になりそうです。
バックのアイドラーギヤですが、ほとんどの個体はこのようにギヤの迎えこみ山形が変形して平らな面ができてしまっています。バックに入れるときにギャリーンなどの音が出たときはここが削れています。こうなると平面同士を無理やりかみ合わせるのでますます減っていきますし最後は入らなくなります。またこの削れた粉はミッション内部で踊って各部を侵食して行きます。
もっと悪いことにこのギヤはすでに製造廃止で入手できなくなっています。
そこで私はこのギヤを画像のようにペンシルグラインダーで一山ずつ整形しなおして行きます。
私は金属冷間鍛造金型の設計生産技術はプロであることは公言しますが、現在の社会情勢ではこの分野で技術開発プロジェクトを自由に任せられたら、今でも誰にもどこのトップメーカーにも負けない開発が出来るとはっきりいいます。(でも60年代の技術屋さんにはたぶん負けます)。でも、もっと得意なのはこのペンシルグラインダーで、私が設計した金型を加工工場で複雑すぎて作れないと断られたりすると、こっそり加工工場へ行って自分でグラインダー握って夜中のうちに作っておいて次の日の試作に間に合わせるなどしょっちゅうやっていました。
右が整形しなおしたものですが、もっと時間をかければ完璧にまで復元できますが、このくらいでギヤ鳴りは出ないと思われるところで完了とします。
カウンターの後端のベアリングは71Cは全てこのような円筒ころとなっていますので これを流用します。こちらのほうが耐力が大きいです。71Bはここがボールベアリングとなっています。
この部分はリヤエクステ側の軸受けは円筒で受けているだけなのでスラストに対してフリーですからボールベアリングである必要はありません。
これでギヤ部分の組み付けは完了です。
亀有クロスがきれいに組み付け出来ました。
違和感は無いです。
この後各部のクリアランスを測定しました。
1ST 2ND 3RD 4TH 5TH
EP 0.20 0.15 0.12 --- 0.18
BR 0.00 0.15 0.00 0.07 0.14
71Bのケースの準備に取り掛かります。
これは貴重なS20用の2分割ケースです。
中身は日産純正OP2とのことですが、ギヤを見るとわかるとおり通常のバックの位置に1速のギヤがあります。バックは通常の5速の位置ですね。
後は順に2から4まであります。オーバードライブは無しの直結1.000ですね。
分解しました。s20エンジン用71B2分割ミッションフロントケースです。アフターマーケット製とのことです。
胴体側面にバックスイッチがありますが、このミッションは日産純正OP2直5ミッションが組んであった為、通常でいう1-2速シフトロッドのところにバックスイッチが移設されており、通常の5-バックシフトロッド部はめくら蓋で塞がれています。
フロントから見たところですがエンジンとの結合はL型と同じく4本のM10ボルトですが、それ以外にバックプレートに固定するM8ボルトが5本ありここである程度補強しているようです。S20のバックプレートは厚みが5mmほどもあり強度があります。
右画像は赤いプレートがL型のバックプレートですが、重ね合わせててもまったく形状が異なることがわかります。
バックスイッチも元に戻そうとして外したら取り付け面がこのような状態でした。
右側の画像のようにある程度削って面仕上げして再度めくら蓋を取り付けました。
リヤエクステンションはバック誤操作防止チェック機構(側面の小判型の部分)が取り付けられるタイプに交換します。
シフトストライキングロッド部にあるオーリングを交換するためストライキングレバーを外して完全分解します。
リヤエクステの後端のオイルシールも打ち込みなおします。
フロントカバーですが、左が71c 右は71bの中でもアルミで出来ている個体です。通常は鋳物の鉄でできています。また、鋳物タイプはベアリング部の溝加工がまったくありません。
今回は次善の策で、アルミで軽量化と、溝加工2本有り品を探し出して使います。ほんとは左の71cのように溝4本にしたいのですが、いかんせんそもそも肉厚がありません。
そしてこれがアダプタープレートに取り付けられるトイです。左ギヤがかきあげたオイルをこのトイで受け、穴を通った向こう側のレールでさらに後端のスプライン差込部までオイルを運ぶ働きをしています。71Bには無かった部品ですが、かなり重要な働きをしているらしいです。
フロントケース組み付け。
この時点でも回転やシフトに異常が無いか何回も確認します。
リヤエクステンションも組み付けました。組み付けにはかなりコツが入ります。なかなかシフトレバーがキー部分に上手く入らないので苦労します。71BコンパチCの場合シフトキーの部分がごっつくなるので、ある加工をしてないと組み付けは不可能です。
そして今回もE-ZANARAIZERに取り付けて5速に入れて1時間 500rpmで回しっぱなしにして、初期不具合をチェックします。シフトの動きや、振動、音、オイル漏れ、スピードメーターアウトプット回転、バックスイッチ入り切り、バック誤操作チェック機構の動きなどです。
今回1時間回したときの温度上昇量は6度Cでした。通常は10度Cくらい上昇しますが、今回はフリクションが少ないようです。
すべて確認してオイルも排出して、ドレンマグネットの異物付着もチェックしますが問題ありません。
完成です。
これはシフトレバーの比較ですが、右側はS30Zの標準です。注目するところは丸いダンゴ形状の中心に穴の開いたシフトレバーの支点となるところの形状なんですが、s30z(ハコスカも含めて)用は画像の様にかなり小さいです。そこに透明な樹脂性のインシュレーターが入っていますが、ほとんどのミッションはこの部分がヘタってぐにゃぐにゃになってしまいます。
左側はs130以降dr30などにも採用された支点の部分の形状変更で、大きな小判型の受け面に変更され、ここにこの大きさでやはり樹脂性のインシュレーターが入りますが、こちらのほうがずっと大きくてガタが出にくいですし、しかもインシュレーターは今でも日産部品で入手できます。(右側タイプはすでに製造廃止です)
左側のものは、この改善支点形状部分の上にハコスカに合わせてストレート形状っぽいシフトシャフトを溶接切り継ぎしたもので、しかもショート化していますので、ガタの少ないすばやいシフトが期待できます。私のs31zもこのタイプで切り継ぎして改造していますが、今回のオーナーさんもその方が良いということで同じように改造して造りました。
S20用フロントカバーはリブが高くて角が出ていてかっこいいですね。もはや貴重なパーツとなっていますが、いったいいくつ残っているんでしょう?
とうとう私としては始めてS20用の2分割71BコンパチC 亀有クロス エキストリウムバージョンを完成しました。しかも5速はオリジナルには無い特殊な組み合わせとなっています。