モンスタートラックの技術:巨大なハイムジョイントがスタントに耐えられる理由

Monster Truck Tech: Why Massive Heim Joints Handle the Stunts featured image

モンスタートラックが、30フィート(約9m)のジャンプから降りるとき、着地の荷重のすべてが、一瞬のうちに、サスペンションを通じて伝わります。標準的なゴムやポリウレタンのブッシュは、その種の衝撃の下では、ほぼ瞬時に変形して、故障するため、モンスタートラックのサスペンションとステアリングのリンクは、公道用の車両や、一般的なオフロードトラックで見られるものを、はるかに超える規模の、頑丈なハイムジョイント(球面ロッドエンド)を使います。

モンスタートラックの技術:なぜ巨大なハイムジョイントがスタントに耐えるのかの比較概要図
記事のガイダンスに基づく概念図。正確な部品と車両で確認してください。

なぜゴムブッシュではないのか

モンスタートラックの技術:なぜ巨大なハイムジョイントがスタントに耐えるのかの比較概要図2
記事のガイダンスに基づく概念図。正確な部品と車両で確認してください。

ゴムやポリウレタンのブッシュはたわみで衝撃を吸収しますが、このスケールではそのたわみこそが問題です。車両自重の数倍に達する着地が繰り返されると、このサイズのブッシュは直ちに圧縮・破断・変形し、保持すべきサスペンションジオメトリがずれ始めます。ハイムジョイントはこれを別の方法で解決します。材料のたわみで衝撃を吸収する代わりに、実質ゼロの線形ガタを保つ剛性のボールとレース面インターフェースで力を伝えながら、サスペンションリンクがストローク中を回転するのに合わせてジョイントが旋回・自己調整できるようにします。衝撃吸収自体はショック(ダンパー)の仕事であり、ジョイントの仕事ではありません。ハイムジョイントの役割は、着地のたびにアクスルとリンクをジオメトリが求める位置に正確に保ち、設計者が想定していないコンプライアンス(たわみ)を追加しないことです。

その剛性は、サスペンションの幾何形状が、予測可能なままであることも意味します。たわんで不均一に摩耗したブッシュは、時間とともに、トラックの挙動を変えますが、適切に整備されたハイムジョイントは、そうではありません。また、ジョイントは、別体の、交換可能な、ねじ式の部品であるため、チームは、イベントの合間に、幾何形状を調整するために、サスペンションリンクの長さを調整でき、これは、接着されたゴムブッシュには、まったくできないことです。

ここでの「巨大」が、実際に意味すること

モンスタートラックの技術:なぜ巨大なハイムジョイントがスタントに耐えるのかの断面コンセプト図3
記事のガイダンスに基づく概念図。正確な部品と車両で確認してください。

この文脈で、研究者とビルダーが、「巨大なハイムジョイント」で意味する、2つの異なるものを、切り分ける価値があります。それらは、同じ主張ではないためです。

実際に小売店で入手できるもの(実際の製品リストで検証済み):オフロードやマッドトラックのサプライヤーは、約1.25インチまでのシャンクサイズの、ハイムジョイントを販売しています(たとえば、1.25インチのシャンクで販売される「Monster Heimキット」や、マッドトラックやメガトラックのビルドを対象とした、7/8インチのボアのキット)。SYZ Machine自身の製品ラインには、オフロードとモンスタートラック式のサスペンション用途のために、特別に作られた1.75インチのハイムジョイントが含まれ、同じ市場向けの1.25インチと1.5インチのキットも、あります。これらは、重量級のオフロードやショートラックのビルドを対象とした、実際に購入できる部品であり、プロのツーリングシリーズの機材と、同じものではありません。

プロのMonster Jamクラスのトラックには、未検証の負荷・ミスアライメント数値を使用しないでください。ジョイントのサイズは、実際の取付けジオメトリ、想定される負荷、選択した部品メーカーが公表している定格に基づいて決めてください。

材料:この使用レベルで、一般的に使われるもの

この大きさのクラスの、頑丈なオフロード用ハイムジョイントは、一般に、熱処理された4130クロモリのボディ、硬化され、精密に研削されたボール(ベアリング鋼で、焼き付きに耐えるために、多くの場合、硬質クロムめっきされています)、そして、自己潤滑のために、ボールとレースの間にある、PTFE系の内張りで作られています。これは、この使用レベルでの、一般的な業界の慣行の説明であり、特定のモンスタートラックチームの、製作仕様書から取った、検証済みの仕様ではなく、ビルダーやシリーズによって、材料とコーティングの正確な組み合わせは、異なる場合があります。

サスペンションのどこにハイムジョイントがあるのか

典型的な4リンクサスペンションの荷重経路は、タイヤから、アクスル、サスペンションリンク、それらのリンクの両端のハイムジョイントを経て、シャシーに至ります。激しい着地の間、各ジョイントは、アクスルがアーティキュレートするときの、リンクの角度の動きを受け入れながら、バインドせずに、アクスルとフレームの間で荷重を伝達しなければならず、それは、球面ベアリングが行い、固定ピンジョイントには、できない役割です。

ここでジョイントが故障することは、一般に、他の場所で故障するよりも、望ましいと考えられています。仕様外の極端な衝撃の下で、何かが屈しなければならないなら、取り外して交換するように設計された、曲がったり、せん断したりしたロッドエンドは、割れたアクスルハウジングや、曲がったシャシーレールよりも、イベントの最中の修理として、はるかに安価で、迅速です。それが、チームが、これらを、一生ものの部品とみなすのではなく、整備可能な消耗品として扱い、走行の合間に、点検する理由の一部です。

トレードオフ

ハイムジョイントは、ブッシュに対する、無償のアップグレードではなく、ゴムのようにたわまないため、より多くの振動と衝撃の硬さを、シャシーに直接伝え、露出した球面ベアリングは、密閉されたブッシュとは異なり、定期的な点検と、最終的な交換が必要です。モンスタートラック規模の衝撃荷重を受けないビルドでは、そのトレードオフは、通常、見合いません。受けるビルドでは、ガタがなく、調整可能で、点検可能なジョイントが、唯一の実用的な選択肢であり、まさにそれが、このジョイントが、車両のスペクトラムの、この端に現れ、それより下には現れない理由です。


関連記事:ヘビーデューティー1.75″ハイムジョイント(オフロード・モンスタートラック懸架用・製品) · オフロードレースが4130クロモリロッドエンドを選ぶ理由 · ミスアライメント角とは?その重要性 · シングルシアーとダブルシアー取付けの解説

author avatar
Danny Ni エンジニアリング&機械システムのライター
Danny Niは、SYZ Machineでエンジニアリングを専門とするテクニカルライターで、機械部品、リンケージシステム、実際の用途に即したエンジニアリングを得意としています。アフターマーケットの車両部品、産業用ジョイント、機械の原理を扱い、複雑なエンジニアリングの概念を、エンジニア、製作者、業界のバイヤーに役立つ実践的な知見へと落とし込んでいます。

続きの記事を読む

SYZ Machineの技術ガイド、調達ノート、製造に関する知見をさらにご覧ください。

マリン用途:海水環境での固着を防ぐ
業種別の活用

マリン用途:海水環境での固着を防ぐ

マリン用のロッドエンドは、ガルバニック腐食、すきま腐食、ステンレスのねじの焼き付きによって固着します。固着を防ぐには、互換性のある材料を選び、異種金属を絶縁し、マリン用途に適した焼付き防止剤を使用し、ステンレス同士の乾式組み立てを避け、塩化物の堆積によって、完全にロックされる前に、ジョイントをすすいで点検することです。

ジム機器:高級ストレングスマシンにローズジョイントが使われる理由
業種別の活用

ジム機器:高級ストレングスマシンにローズジョイントが使われる理由

高級ジムマシンは、プレスアーム、ケーブルアーム、またはレバレッジのリンケージが、単一の平面から外れて動く場所に、ローズジョイントを使います。球面ロッドエンドは、荷重の下で自己調心し、ぐらつきとカチカチ音を減らし、繰り返される業務用の使用サイクルを通じて、抵抗の感触を一定に保ちます。

農業機械:トラクターのリンケージに強度と精度の両方が必要な理由と、ロッドエンドが両立させる仕組み
業種別の活用

農業機械:トラクターのリンケージに強度と精度の両方が必要な理由と、ロッドエンドが両立させる仕組み

トラクターや農業用のリンケージには、衝撃荷重への強度と、位置精度の両方が必要です。ロッドエンドは、制御されたボールとレースのはめあいが、ガタを減らし、熱処理された材料が荷重を受け持ち、球面のミスアライメントによって、ヒッチ、ステアリング、コンバインのリンケージが、ゆるいクリアランスに頼らずに動けるため、役立ちます。