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2016.05.11 / BLOG デザインと開発(Design & develop of products) 

「デザインコンセプト」7 折り畳み蝶番

ようやくゴールデンウィークの期間が終わりました。
展示試乗会などの合間をぬって家族サービスです。
この時期は、毎年南房総で「田植え」です。
最近では、地方の農業用道路もほとんどが舗装され、自家用車に積載した5LINKSも、畦道には入りませんでしたが、小回りよく活躍しました。

IMG_1169

田植え

前回で、折畳時の車体の形状が決まりました。
ではどうやってその形状にするか??
畳むとゴルフバッグのような形にするためには
展開時の車両の、どこかの場所に「蝶番」を使用して畳む、と言う事になります。
私の印象としては、第一に、
・「軽量にしたい」
・「フレームを折りたくない」
・「なるべく折る部分を少なくしたい」という願望がありました。
なぜならば、今までの多くの折り畳み自転車に反省を感じていたのです。

小径折畳車は「車輪が小さく可愛らしい」というイメージを持ちます。
しかし、小さくてかわいらしいので「軽いだろう」と思いきや、
同じタイヤ径の展開されたままの自転車よりも「重い」のが常です。

当たり前の話なのですが、折畳むために「蝶番」を備えると、
・その部品の分重い
・折り畳み部分の剛性(強度)を確保するために、周囲の部材が厚く重くなる
と言う制約がかかります。また、折り畳み部分を作ると、工作の精度も要求されます。

すなわち、小径の折り畳み自転車はその見た目に従い「可愛くて、軽い」のではなく
折畳を複数・複雑にすればするほど、「重く」「剛性が低下し」「乗り心地が低下」する傾向があります。
また、「デザインコンセプト5」でもあるように、タイヤが小さい事も災いして、
乗り心地の為の設計の自由度が少ないという素地もあります。

乗用車の開発でも同じようなことが言え、クローズドボディーの車より、屋根の畳めるコンパーチブルの車の方が、一見、「軽やかで」「爽快な」イメージがありますが、その構造ために、重量が重く、また剛性も低下する傾向にあります。
「爽快感」を演出するために、オープンカーを設計し、製品化している技術者は、大変な苦労をしているのだなあと感じます。

コンパーチブル

折畳み自転車のデザインポリシーは、「艦載戦闘機」のデザインコンセプトにも重なるところもあると考えます。
先の大戦で、航空機どうしの戦闘は、戦場の勝敗を決定する大きな役割を果たしました。太平洋上で激突した日米では、「航空母艦」と言う「船」に「戦う折畳み飛行機」を積載して、戦場まで運びました。その際、両国の艦載機のデザインコンセプトには大きな差がありました。

アメリカは、母艦に積む戦闘機の積載率を上げるため、大胆な主翼の折り畳み方を採用しました。「戦場に大量の兵器を効率よく輸送する」目的です。
設計の主眼を何とするか、という点でとても合理的な発想です。
主翼の根元に「蝶番」を設定し、翼を鳥の羽のように3次元的に折りたたみました。
畳むと「セミ」のような形になるので、格納庫に沢山の数を積み込むことができました。

F6F-5-1
F6Fヘルキャット(米)

一方、飛行中に大きな力がかかる翼の根元に蝶番を設定したので、胴体と翼の主桁を頑丈にし、さらに防弾装備を装着した結果、機体の重量は増加しました。それに対し、大径の馬力の大きなエンジンを採用し、得られたパワーと大きな増装タンクで性能(速力、航続距離)及び、防御力を補いました。
外見は大振りで力強いデザインです。
「多少の重さには目をつぶり、パワーでねじ伏せる」アメリカ人らしいデザインです。
主力のF6Fでは出力は2000馬力で、重量は4200Kgでした。

一方、当時の工業力から、出力の大きなエンジンを持たない日本は、限られた条件の中で、性能(速力、旋回性、航続距離)を優先した結果、極力軽量で、主翼に肉抜きをした細い桁を多く設定し、また翼中に大きな燃料タンクを設けたデザインを採用しました。その結果、主翼の折り畳み部分は翼端のわずかな部分となりました。
ですから折畳時の母艦への積載性や、飛行機の防御力などは犠牲となったデザインでした。
ゼロ戦21型で 出力は940馬力、重量は1750kgでした。
少数精鋭で技量優秀なパイロットの望む軽快な操縦性(格闘性能)や作戦上の航続距離を重視したのでした。

ゼロ戦
零式艦上戦闘機21型(日)

折畳み自転車は(電動アシストは除き)基本的に「人力」で動くので、出力が一定と考えると、車重は軽い方が軽快な乗り心地になりますが、
特に日本人が「最軽量や軽快な乗り心地」を好むユーザーの多いのは、古くから伝わる、日本人独特の嗜好かもしれません。
他方「最小になる」や「最速」という「スペック」の訴求にも強い関心を示すようにも思います・・・

5LINKSでは、「基本的に転がして運ぶ」と言う所から「最軽量」を、また、「ママチャリを目指す」と言う所から「最速」を、さらに、縦にゴルフバッグ形状になると言う所から「最小になる」という条件は外していますのが、
・シンプルで軽く、軽快な乗り心地の自転車
にはしたかったのです。

色々と思考した結果、通常の自転車のホイールベース(前後車軸間距離)がほぼ1m、一般車のハンドル高が1mと言う事から、
ヘッドの部分に蝶番を設定し、両輪をまとめるアイデアとなりました。

折畳み
折り畳み方

折畳蝶番のデザインは、紙上の案や、ボール紙やプラスチック、CADなどを使い順列組合せで30-40種類くらいの仕組みが出ましたが、現在のデザインにまとまるまで、数か月を要しました。

ヘッド開発
ヘッド蝶番の試作案

そして、特許の申請、構造試作車へとデザインは進みました。

構造試作車
構造試作車

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