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LEGO 42056 レビュー(機構編-1)


LEGO 42056 ポルシェ 911 GT3 RS / Porsche 911 GT3 RS


 42056、ポルシェ 911 GT3 RSの機構編(その1)です。
 ボリュームがあるので2回に分けます。
 今回はトランスミッションを中心としたドライブトレーン関係です。


シャーシ全景
42056-105.jpg ポルシェ911 GT3 RSの外装をとっぱらってシャーシだけにしたところ。
 気になる構造を細かく見ていきましょう。


動力系統図(全体)
42056-106.jpg まずは動力が伝わる経路を示してみました。
 このモデルではギヤなどを使って動力を伝達する系統が大きく分けると3つあります。
 各系統の色分けは次のようになっています。

  ドライブトレーン
  パドルシフト
  ステアリング
 
 ドライブトレーンはエンジンからタイヤまで動力を伝える一連の機構を指します。このモデルのエンジンはフェイクですが、動力を発生させることができれば走らせることができるように組み立てられています。この先の説明でもエンジンは動力を発生するものとして取り扱っていきます。
 またトランスミッションはポルシェのPDKを模した構成となっています。2系統のクラッチを切り替えるいわゆるデュアルクラッチシステムです。その操作もステアリングホイール脇のパドルスイッチで行うことができます。その伝達系統を緑色のラインで示しています。
 ステアリング操作はピンクの系統です。コクピット内のハンドルを動かすと前輪がステアするようになっています。
 

ドライブトレーン全体
42056-107.jpg このモデルではドライブトレーンが大きく分けて4つのユニットで構成されています。
 エンジン
 トランスミッション(PDK)
 前後進切替スイッチ
 ディファレンシャルギヤ
の4つです。
42056-108.jpg ドライブトレーンの系統図です。
 車体後方のエンジンから前方へ向かっていき、中央部のトランスミッションを経てコクピット内のシフトレバーにあたる前後進切替スイッチ部でUターンしてディファレンシャルギヤへと伝わっていきます。
 

エンジン
42056-109.jpg エンジンです。
 内部にはピストンが入っており、後輪と動力的につながっているので転がし走行させるとピストンが動きます。ただ、その動きは残念ながら完全に再現されてはいません。
 
42056-020.jpg ピストンとクランクシャフト。
 対向するピストンはクランクピンを共有してV型エンジンのようですし、クランクピンの配置も120度毎ではなく180度と残念な構造です。
 
42056-110.jpg エンジンを取り外しました。
 エンジンの真下にシャフトが通っており、車体中央部にあるトランスミッションへとつながっております。
 

トランスミッション
42056-111.jpg トランスミッションは4段変速です。
 車体右側に奇数段系統、左側に偶数段系統を配置しています。それぞれの系統に赤い2つのリングとそれらに挟まれた濃灰色のダンベル状の部品がありますが、これが動力の接続と遮断をするクラッチの役目を果たしていてパドルを操作すると4速ある系統のうちただ一つが接続して動力を出力するようになっています。
 各段のギヤレシオや動作などの詳細はのちほど説明いたしたいと思います。
 

前後進切替レバー
42056-112.jpg トランスミッションからの出力は前後進切替レバーに入ります。実車のシフトレバーがこのスイッチにあてられており、前後進を切り替えることができます。
 スイッチを動かすとトランスミッションにも組み込まれていた動力切替機構が伝達経路を切り替えます。スイッチを後ろにすると前進(D)、前に入れると後進(R)です。経路中のギヤの枚数の違いで軸の出力回転方向を変えています。
 
42056-113.jpg ところでこのレバーの位置と出力結果なのですが、メーターのシールではP-R-N-Dと表示されていてますがスイッチ脇に貼るシールはD-N-Rの順になっています。どっちが正しいのか?車両積載時にエンジンと正対したときクランクの回転方向は一般的に時計回りになります。そのようにクランクを回転させると今回の写真のスイッチ位置で後輪は正しい向きに回転しました。そういう訳でスイッチ脇のシールは間違ってるんじゃないかと思うわけです。
 

ディファレンシャルギヤ
42056-114.jpg 前後進切替スイッチを出た後はトランスミッションの上を通ってディファレンシャルギヤに入ります。デフギヤの左右にはそれぞれドライブシャフトが取り付けられていてハブへとつながっています。
 細かいところは次回の機構編(その2)中のリアアクスルにてお伝えしたいと思います。
 

パドルシフト
42056-115.jpg さて、このセットの一番のみどころであるトランスミッション(PDK)とそれを操作するパドルシフトを見ていきたいと思います。
 それでは、パドルシフトから。
 ハンドル脇のパドルを手前に引くと変速します。右(黄矢印)がシフトアップ、左(赤矢印)がシフトダウンです。パドルには輪ゴムが付いており、引いた後に手を放すと自動的に元にもどります。
 パドルを引いた動力は緑色の系統でトランスミッションへ伝わっていきます。右パドルを一回引くと軸が時計回りに90度、左だと反対方向へ回転します。
 この動力でトランスミッション脇にあるオレンジのパーツを回転させてリンク先にある動力切替機構を動かして変速する仕組みです。
 緑色の経路途中には8歯ギヤが盲腸的に一つ余計に付いています。このギヤは回転抵抗のある青ピンで取り付けられており、パドル操作時に抵抗を発生するようになっています。後述しますが、この軸抵抗がパドルシフトの要点の一つです。
 
42056-116.gif
 変速の様子をgifにしてみました。パドルはシフトアップ操作を行っています。
 パドルを一回引くと写真中央付近にあるオレンジ色の部品が90度回転します。
 この回転をボールジョイントのリンクパーツを使って往復運動にかえて切替機構を動かしています。
 切替機構は赤いギヤ2個、濃灰色のリング、その下に微かに見える赤い軸で構成されています。
 赤いギヤは軸と動力の受け渡しができません(軸が回転してもギヤは空転又はその逆)。
 濃灰色のリングは赤い軸と動力の受け渡しができます(軸とともにリングが回る)。
 リングが前後にスライドして赤いギヤとかみ合った時に初めて赤いギヤから軸へと動力が伝わります。
 オレンジ部品が上下に向いている時はリングが前後どちらの赤いギヤともかみ合ってないので切替機構はニュートラルに、前後方向を向いている時はどちらかの赤いギヤとかみ合っているので接続状態にあります。
 写真奥側にも同様の機構があり、オレンジ部品の位相を90度変えることで4段のうちのどれか一つが常に接続された状態になるようにしています。
 実車でのシフト操作は通常最上(下)段に達すると戻るしかないのですが、このモデルでは4速からさらにシフトアップするとgifのように一回転してまた1速に戻るようになっています。実車だと超強力なエンブレですね、危険w
 
 
42056-117.jpg パドル部を外しました。
 右がシフトアップ、左がダウン。
 1回引くと下部にある軸が90度回転。
 引いた後、手を放すとゴムの力で戻る。
 これが、パドルシフトの概要です。
 中身はどうなってるんでしょうか。
 
42056-118.jpg 黄色のノブホイールが3個あります。
 一番上のノブを回すと軸が回ります。パドルを引くとこれが90度回るようになってるんですね。でも、パドルが戻るときにこのノブが影響を受けないのは何故なんでしょう?
 段階を追って組み立てながら様子を観察してみましょう。
 
42056-119.jpg パドルを組み込みました。
 先程のノブの左右にノブが追加されています。パドルを引くとどんな仕組みで真ん中のノブが動くのか、この状態でガチャガチャやっても思ったようには動きません。スッカスカで定まった動きをしないんですね。
 
42056-120.gif 車体に組み込みます。
 パドルをガチャガチャ動かしますが、真ん中のノブは全く動きません。パドル側のノブは前後に動かすたびに90度回転しますけど...
 それは前述したパドルシフトの伝達経路途中にある抵抗付ギヤがあるからです。真ん中のノブは抵抗があるためにある程度大きな力を加えないと回転しないのです。
 
42056-121.jpg 次にパドル側にこんな部品を取り付けます。赤いストッパーと軸でつながったゴム部品です。
 赤いストッパーは左右方向に首振りをすることができ、ゴムの力でセンターに戻ります。
 これでパドルシフトが正常に作動する準備ができました。ここでは省略していますが本来ならパドルには白い輪ゴムが付いていて自動的に元の位置に戻るようになっています。
 
42056-122.jpg では、動かしてみましょう。
 最初パドルは輪ゴムの力で車両前方側にひきつけられています。
 パドルを引いてシフトダウンをしてみます。
 
42056-123.jpg パドルを引くとパドル側のノブは中央のノブを回すことができずに反時計回りに少し回転しながら移動します。そのうちパドル側ノブの緑部が赤ストッパーにあたります。
 
42056-124.jpg ここからさらにパドルを引いていきます。パドル側ノブはストッパーがあるせいで反時計回りには回転できません。この状態でパドルを引き続けるとノブはパドルの動きに合わせて車体後方側へ移動しようとし、赤ストッパーに止められている緑部が支点となってノブが時計回り動くようになります。このパドル側ノブが回転する力はセンターのノブの抵抗よりも大きいのでセンターのノブを反時計回りに回すことができます。
 
42056-125.jpg パドルを一杯まで引きました。
 センター側のノブが無事90度回転しています。反対側(シフトアップ側)のノブもお付き合いで90度回転しています。
 
42056-126.jpg 今度はパドルが戻る方の動きです。
 パドルは白い輪ゴムの力で自動的に元に戻ろうとします。この時パドル側のノブは時計回りに回転しながら移動します。センターのノブには抵抗があるためパドル側ノブの影響は受けません。赤ストッパーがノブの回転の邪魔をしそうなのですがストッパーは外方向に開いて逃げるためノブの動きの邪魔にはなりません。
 
42056-127.jpg パドルが戻りきりました。
 センターのノブは全く動かず、パドル側のノブが90度回転して元の位置に戻りました。
 いや、うまい具合に動くもんですね。
 
42056-128.gif 一連の動きをgifにしてみました。
 ノブの動きとともにトランスミッション脇にあるオレンジ部品の動きにも注目してみてください。パドルが戻るときに全く動いていないことが確認できると思います。
 

減速比
42056-129.jpg さて、トランスミッションを変速させる装置の動きは大体お分かりいただけたでしょうか。続いてはトランスミッションの様子をみていきます。
 1速に入れた時の動力系統図です。
 ここで減速比を計算してみましょう。
 減速比をgr、入力側の歯数をZ1、出力側をZ2とすると、
    gr=Z2/Z1
 となります。

 では、1速の減速比を計算してみましょう。計算範囲は左写真中水色線の始まりから終わりまでです。たくさんギヤがありますが、ほとんどは16Tの同じギヤなのでこれらを省略すると最終的には
    gr=20/12=5/3≒1.667
 となります。
 
 ここではトランスミッション単体の減速比を計算しています。車両全体での減速比はディファレンシャルギヤの分(28/20)を掛けてやる必要がありますのでご注意を。
 
42056-130.jpg 以下、計算進めます。
 2速は
    gr=16/16=1
 
42056-131.jpg 3速は
    gr=12/20=3/5=0.6
 
42056-132.jpg 4速は
    gr=8/24=1/3≒0.333
 
42056-133.gif 最後に変速の様子をgifにしましたので載せておきます。オレンジ色部品の位相が90度ズレていることで左右の系統が交互に切り替わっていっているのが分かると思います。
 実物のデュアルクラッチシステムと同じように奇数、偶数の系列を切り替えながら変速する機構を上手く再現できていると思います。


 このセットの一番の見どころをバラしてみました。
 トランスミッションは実車の機構の根底となる考え方のようなものを再現しており本当に興味深いものでした。
 パドルシフトはよくもまあ、こんなものを考え付くなと。いつも思うことですが、今回はまた特にスゴいと思いましたね。


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タグ: LEGOテクニック レビュー2H2016 42056 機構編 スポーツカー

Comment

Re: じっくり読ませていただきました!

> SHUさん
ポルシェのトランスミッションはパドルシフトの部分がインスト見ても?だったのですが、
分解してみてようやく理解できました。
組み立てて動かしてみても仕組みはわかるんだけれども、どうしてそのように動くのかが
分からなくて組んだり外したりを繰り返していましたw
とりあえず、記事を楽しんでいただいたようですので良かったです。
テクニックを組む人にはすんなり入っていくようですが、あまり触らない人にはちょっと
ピンとこなかったようですので、まだまだ精進ですw

じっくり読ませていただきました!

ご無沙汰しております。
楽しみにしていたトランスミッションの詳細な解説ありがとうございます。
いやぁ〜…スゴイ、スゴすぎます!
何がスゴイって、ポルシェそのものももちろんそうなんですが、ここまで複雑怪奇なメカニズムを、私のようなズブの素人にも何がどう動いて変速しているのか理解できるように説明いただいてて、もう脱帽です。
ようやくこれでPDKのモヤモヤもスッキリしました。
感想がまるでタレントが美味しい料理を食べて「ウマイ!」としか言ってないような感じで大変恐縮ですが(笑)、これで自分のポルシェを作る意欲も少しずつ湧いてきそうです。
その前にまず、42055BWEを早く完成させねばですけどね。(^◇^;)
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