DAHON K3のリアホイール点検に思う所

自転車

2021年8月4日にDAHON(AKIBO)より”K3リアホイール点検とパーツ無償アップデートのお知らせ”が出ています。

千葉の自転車屋”橋輪”さんのブログにプロ目線の詳しい記事があるので、そちらをどうぞ。(^ω^;)

また、不具合(通称:オールフリー)が発生した時の症状はTwitterでフォローしているこもの©︎SmallOutdoorsさんYoutube動画にオールフリー状態の映像で残っています。(7分30秒ごろ)

不具合を体験している訳では無いので記事にするような内容は無かったものの、調べている内に思う所が多々出てきたので記事にします。

 

ちょっとコレはねぇ…(´・ω・`)

 

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ネット通販で購入したK3を点検に出してみる

2019年10月に購入したK3は楽天経由で入手した物で、ちゃんと実店舗は有るが取り扱いの多くはママチャリっぽいお店。メールで問い合わせてみるとDAHON(AKIBO)のほうから交換用のスプリングも十数台分届いているようで、着払いでリアホイールのみを送付する事になる。

送料自腹なんて事は無いとは思っていたが、販売店が負担するのも筋違い。最終的には工賃+往復送料だと5千円ぐらい掛かるところをDAHON(AKIBO)が負担するのかな?

あとで分かった事だが、購入していないDAHON正規販売代理店に持ち込んでも点検をしてもらえる(ソースは5ちゃん)らしく、近場にあるなら問い合わせてみても良いかもしれない。どのみちウチのK3はプロの人に見せられる様なモノでは無いし持って行かなかっただろうけど… (´-ω-`)

数日でリアホイールが返却され、内部をチェックするとアナウンス通りスプリング交換とグリスアップされている。ただ古いグリスの上にフリーハブグリスを追加していて、フリーホイールの摩耗状態をチェックした雰囲気は無い。

しかも元のグリスがプレミアムグリスなんだよなぁ…(-ω-` )

シマノの”プレミアム”なグリスならどこに使っても大丈夫!…なんて考えで薄っすらとフリー内に塗ったのは素人の浅知恵で、フリーハブ用のグリスが存在している。

プレミアムグリスを塗った事でフリー部分の調子が悪くなったわけでは無いが、異なるグリスを混ぜる状態は化学変化的なモノが発生するのでは?と、素人的に気分がよろしくない。

一旦清掃してから自分でグリスアップする事に。ちなみに橋輪さんのブログでホイール側の山の数は29歯と言っているが誤りで目視確認すれば30歯3つの爪で29歯の時点で???なのに、変な数え方していたから間違えたのだろう。 (´-ω-`)

今後のメンテナンス用にフリーハブグリスは購入したので、清掃後に自分でグリスアップしてとりあえず、 ヨシ!m9(-ω-` )

 

実は対策済み?

自分の不手際でK3のフリーホイールを壊しているので、部品購入した物と壊したフリーホイールの2つ持っている。

壊れたフリーホイールを送ったら新品になって帰ってこないかぁ…(☆-ω-)

そんなゲスい事を思いながら点検前の状態を記録していると違和感が…

これ、スプリング対策済みじゃね? Σ(゚ω゚;)

画像の上が部品購入した物に付いてるスプリング、下が元々ついていた物のスプリング。部品購入したフリーホイールはDAHON正規販売代理店で注文した物。正規品なのは間違いないが入手時期が2020年12月で半年以上前。

過去の写真を見てみても爪が立っているのが分かる。記事の細かい内容をすっかり忘れていて読み返してみると、一応スプリングがちょっと固くなった事は気付いていたみたいだが、スプリングの形状が変わった事には気付けていなかった。

気付けていたら、ただの素人から目ざとい素人にランクアップできたかもしれない。(´・ω・`)

見た目からすると”たぶん対策品”で間違いないだろうか違いがあったら嫌なので、新しいフリーホイールに古いスプリングを付けて点検に出す事に。

しかし対策スプリングならば遅くとも2020年12月には気付いていたが、販売台数分のスプリングを用意するのに2021年8月のタイミングになった…というのは好意的な見方。穿った見方をするなら、2021モデルを売り切った後にまとめて対応するというアキボウの方針なのか、部品のロット管理が出来ていないDAHONの問題なのか…まぁ、どうでもいいか。(´-ω-`)

スプリングの比較

点検に出した時に古いスプリングを貰ってきたので、手元には対策前、部品購入のフリーホイールについていた”たぶん対策後”、対策後のスプリングが手元にある。

指に伝わるスプリングの感触は対策前が一番柔らかく、”たぶん対策後”と対策後は同じぐらいの固さ。

上から対策前スプリング(0.06㎜)、”たぶん対策後”スプリング(0.09㎜)、対策後スプリング(0.09㎜)で厚みの差は0.03㎜。”たぶん対策後”と対策後のスプリングは同じなので部品購入したフリーホイールに付いていたスプリングも対策後の物のようだ。スプリングの厚みが増えた事で反発力や耐久性も上がっていると思われる。

ラチェット音比較

手元に対策前と対策後のスプリングがあるのでラチェット音と空転状態の比較動画を作成。

スプリングの変化で変わる多少大きくなる音量は以上の通り。クランクを回して走る分には構造上、今まで通りで変化なし。スプリングの力が強くなりホイールの空転は悪くなって、回転の後半にはフリーのハズなのにクランクを少し回すほどの抵抗が掛かっている。ただK3自体、タイヤ径が小さく転がり抵抗が大きい特性の為、クランクを回さなければ簡単に失速する。元の特性が悪いのでこの程度の抵抗が増えても影響はない(暴論)し、この状況を嫌うなら人気のあるうちにK3を手放して別の自転車の軍資金にした方が建設的。

また”オールフリー”の状態になるにしても、いきなり3つの爪が同時に閉じたままになる事は考えにくく、段階的に爪2つ>1つ>0でオールフリーになると推測。次の動画ではオールフリーになる前段階を疑似的に再現する為にラチェットの爪を段階的に外してみて、ラチェット音がどのように変化するかを試してみた。

結果としては爪が減る(≒爪が閉じたままになる)とラチェット音は小さくなるが意識しないと爪の数が減っているとは気付きにくく、前触れも無くオールフリーになったと感じるかもしれない。実際のオールフリー前の状況は動きの悪くなった爪が稀に動いて、ラチェット音が変化するような不安定な音かもしれない。なんにしてもラチェット音の変化が不具合の早期発見につながる鍵なのは間違いない。

何と比較して2倍以上?

以下、DAHON(AKIBO)のお知らせより引用。

K3は14インチの極小径ホイールのため、他ホイール径モデルと比べ走行時の回転数が2倍以上となり、不具合発生の要因ともなり得るグリスの枯渇やホイール部品の消耗などが通常よりも早く発生する特性がございます。

20210804K3.pdf (dahon.jp)

回転数が2倍以上って盛り過ぎやろ!?Σ(゚Д゚#)

って事で、簡単に計算してみる。

K3の標準タイヤの円周は1.02m(実測値)なので25km走るには最低24,498回転必要になる。この条件を1時間で走り切ったなら25km/h、回転数にするなら408rpmになる。(rpm=1分間の回転数)

同じように20インチ1.75幅のタイヤの円周は1.515m(CATEYE情報)なので25km走るには最低16,502回転必要になり、回転数は275rpm。

14インチのK3と20インチ自転車を比較すると回転数は1.48倍。結局のところはタイヤの円周の倍率が回転数の倍率と同じになる。

となると、だいたい2倍のタイヤサイズはロードバイクで使う700Cになり、700×25cの円周は2.105m(CATEYEの情報)なので2.06倍、25km/h時の回転数は198rpm。これで2倍以上になった。

つまり、

他ホイール径モデル (DAHONとは言っていない) と比べ走行時の回転数が2倍以上

という事になる。

別の見方をすると、K3で長い坂を下っていると道の状況次第で35km/h以上になる事は多々ある。この時、DAHONの高級とは言えないリアハブにロードバイクの70km/h以上に相当する負荷(回転数)が掛かっていると考えると、壊れても仕方ない様な気がするが壊れるのは困る。(-ω-` )

以下、素人の勘レベルの与太話です。

臆測:いい加減な、根拠のない推測

持論を証明するための知識や経験、不具合(オールフリー)自体を体験していないので臆測の話です。”コロナワクチンで5Gに繋がる!”のような妄言(ファンタジー)には届かないにしても、客観的に人を納得させるだけの根拠は乏しいのでフィクションのようなものです。

無駄に長いので、読むなら暇な時に。 (´・ω・`)

DAHON(AKIBO)としては不具合とは思っていない?

お知らせには”不具合の要因”という文字はあるものの、不具合の症状や原因に関する情報は記載が無い。DAHON(AKIBO)としては製品自体に問題があるのではなく、ユーザーの使い方に問題があると認識しているのではないか?(完全に臆測)

では問題のある使い方は何かというと橋輪さんのブログで触れられているように、峠の往復のような事。ダンシングで上る時にラチェットに高い負荷を掛けたり、速いスピードで下るときに高速で爪を開閉する動作は製品寿命を縮める。(もちろん臆測)

普通(?)に乗る分には問題ないが、競技(ヒルクライム)の様な使い方をすると耐久性が持たないギリギリ設計なフリーホイールで、K3ユーザーの約1%に相当する14インチでヒルクライムを楽しむ変態さんが今回の不具合を早めに発掘した状態だ。(とうぜん臆測)

なのでDAHONの製品試験としてはクリアして不具合とは認められないけど、耐久性に難があるので定期的に点検してね♪という意味に解釈。うがった見方をすると、今回の対応では不具合対策として不十分と理解している為、不具合対応とは書けない事情があるのでは?というのが次の話(ひねくれた臆測)

 

不具合原因って何なのさ?

不具合の事象については”フリーホイールのラチェット爪が何らかの原因で掛からずにオールフリー状態になる”で間違いないが、”なぜ爪が動かなくなったのか?”という不具合原因については情報を発見できなかった。不具合発生したフリーホイールを目の当たりにした販売店の人は察しがついているだろうが、DAHON(AKIBO)が何もアナウンスをしていない状態で、売れ筋商品の不具合内容を細かくブログやSNSなどでわざわざ発信する必要性も無い。親しい店員さんがいればオフレコで教えて貰えるかもしれないが、そんな人も居なければそれを引き出せるほどのコミュニケーション能力など持ち合わせてはいない! (#゚ω゚)=3

なので不具合原因を素人が臆測で考えてみる。

今回の対応の一つにスプリングを強力な物に交換したが、従来のスプリングが何らかの原因でスプリングの役割を果たさなくなったのか?これに関しては直接的な原因では無いと考える。もしスプリングが原因になるのならば、これほど原因が明確で簡単に恒久対策が出来るものは無いので、変な臆測(この記事)をさせない為にお知らせに明記するハズ。(ゴリゴリな臆測)

スプリングに関しては臆測ではなく検証動画も見てもらいたい。

動画を見ての通り、ラチェット爪に付いている磁石のお陰でスプリングが存在していなくても、フリーホイールとして機能する為に直接的な原因にはなりえない。ただし”ラチェット爪が正常に動く状態ならば磁力だけでもフリーホイールとして機能する”という条件なので、もう一つの対策のグリスアップが重要になる。(続く臆測)

この写真は部品購入したフリーホイールの開封直後の写真。ラチェット爪の軸部分にグリスが塗布されている事が分かる。写真は部品購入した物なので全体的にグリスが塗布されていないのは理解できるが、橋輪さんのブログに寄ればDAHONの自転車は販売店に届いた段階でも同じようなグリス量で販売店側でグリスを追加しているそうだ。そう、DAHON製品を理解しているショップならね。(ドヤ顔で臆測)

この画像は2019年11月にK3のスポークを折った時に撮ったフリーホイール内部で、グリスは1滴も付いていないのを見てわかる。スポークを直した後、フリーホイールにプレミアムグリスを塗った素人の話は先に書いてある通りだが、DAHONの理解度が低い販売店で購入した場合、グリスアップされていない事で予想より早い段階でグリスの枯渇した可能性はある。(経験に基づいても臆測)

…ただ、組立時にグリスアップしないDAHONの方針は意味が分からない。(#゚ω゚)=3 プンスコ

 

答えはもう出ている状態だが、原因は何なのか?

原因:摩耗(変形)した軸受けにラチェット爪の軸が挟まり可動しなくなる。(100%臆測)

その要因は

  • ラチェット爪の軸受けが小さく摩耗に対する余裕が無い。(間違いなく臆測)
  • ラチェット爪が短く動力伝達時の角度が軸受けに攻撃的で摩耗しやすい。(まごう事なき臆測)

この状態に14インチ自転車をガチで踏み込む変態さんを加えるとオールフリーの完成。(言いがかり的な臆測)

今回のDAHON(AKIBO)の点検・アップデートはフリーボディ軸受け部分の摩耗に対して余裕が無い/摩耗しやすいという要因に対して、発生を遅らせる暫定処置(延命処置)でしかない。本来求められる不具合対応としては、再設計したフリーボディへの無償交換になる。(願望を混ぜた臆測)

それでは二つの要因を臆測で深掘り。

 

ラチェット爪の軸/軸受けが小さく摩耗に対する余裕が無い。

ラチェット爪の根元、丸くなっている部分がラチェット爪の軸部分。それが嵌るフリーボディ部分が軸受け。軸受け部分は爪が稼働できるように殆ど”U”みたいな”C”のような形状になっている。”C”の隙間が小さいと保持する面積が増えるので摩耗に対する余裕が増えるが、爪の可動範囲(角度)が減る。逆に隙間が広いと爪の可動範囲(角度)が増えいるが、摩耗に対する余裕が無くなる。K3のフリーボディは後者になる。

ではラチェット爪の軸と軸を保持する抜け止め幅(”C”の隙間部分)の寸法はというと、

  • ラチェット爪の軸直径:2.84㎜
  • 抜け止め幅(”C”の隙間部分):2.65㎜

今回の為に0.01㎜まで測れるデジタルノギスを購入したものの、測る人の腕が悪くて測定数値の再現性が安定しない事と既に使用している(ある程度摩耗している?)フリーボディを測定する為、軸の保持に有利な数値で検証する。

軸の直径(2.84㎜)に対して抜け止め幅(2.65㎜)は当然小さい。その差は0.19㎜だが”C”の始点と終点に部分に分かれるので0.095㎜+0.095㎜という事になる。ラチェット爪の動作で発生する摩擦で均等に軸受けが摩耗した場合、この0.095㎜を同時に摩耗するする事になる。この0.095㎜は身近な所で言うとコピー用紙(0.09㎜)の厚みで、これが軸受け部分の摩耗に対する余裕になる。

壊したフリーホイールで予想するオールフリー発生時の爪の状態はこんな感じで、軸受けに嵌った時の抵抗力がスプリングの反発力と爪の磁力を越えれば爪は固定出来る。一つの爪が固定された時、残り2つの爪で負荷を分担すると考えると通常の1.5倍の負荷になり摩耗速度も増えると予想。残り一つになれば通常の3倍(!)の負荷になり、一つ目に気付かなかった段階で加速度的にオールフリーに近づくだろう。(ドヤ顔で臆測)

 

ラチェット爪が短く動力伝達時の角度が攻撃的で軸受けが消耗しやすい。

ラチェットの爪が開いている状態はクランクを回してホイールが回っている状態。この時、どこに負荷が掛かるかというと、摩耗すると問題が出る爪を保持する軸受けの部分に加わる。しかも、ホイール側の山に接触するラチェット爪の先端が力点、フリーボディ外側の抜け止め部分が支点、フリーボディ内側の抜け止め部分が作用点になり、てこの原理で内側の抜け止め部分に抉るような力が加わる。ヒルクライム時にタンシングしながら登るような高トルクを加えれば摩耗以上のダメージになると予想。(見えないから臆測)

 

結局はフリーホイール設計不良

機械設計の経験どころか機械系の工業技術に携わった事すらない素人が言うのもおかしな話だが設計不良。初めてフリーホイール部分を見た時の”この形状で大丈夫?”という印象や、ちょっと前に購入したMAILOフリーホイールの構造を見ていた時にDAHONのフリーホイールが劣っていると感じた理由が理解できた。(理解したつもりでも臆測)

    

再発?それとも…

今回の対策で発生時期を遅らせる事は出来るだろうが根本原因はフリーボディ側の構造にあるので、時間が経てば同じ問題が発生する可能性は高い。例えば今回5000kmでオールフリーになった人が全く同じ乗り方をした時、5000kmでオールフリーならず7500kmでオールフリーになるような具合に。結局のところ(スプリングの反発力+爪の磁力)<(爪の軸が挟まった時の抵抗力)になれば同じように爪が閉じたままになる。(まだまだ臆測)

正直、オールフリーが再発した方がまだ良い。いつまでも(スプリングの反発力+爪の磁力)>(爪の軸が挟まった時の抵抗力)が続く場合、軸受けの”C”の先端は摩耗し続けて完全に摩耗すると”U”になる。つまり、走行中にラチェットの爪が軸受けから外れる可能性がある。(ノリノリで臆測)

これは2020年11月の群馬遠征中のこと。購入直後に不注意で壊した(ここ重要)フリーホイールを騙し騙し使っていたが、ついにとどめを刺した時の画像。低速の時に発生したので大事には至らなかったが、チェーンが外れてフレームに引っ掛かてリアタイヤがロックするような事が起こった。

多分、フリー状態の時にラチェット爪が一旦軸受けから外れたものの、クランクからの駆動が伝わり爪が軸受けに戻ろうとした時にスナップリングを噛みこんで一切動かない状態になったと予想。現地で分解調査した結果、軸受けが完全に摩耗していて爪を嵌め込もうとしても抵抗も無く簡単に抜けるようになっていた。応急処置として元に戻らない爪を諦めてラチェット爪2本で走行したが、完全に壊すのは時間の問題のだったので翌日以降はレンタカーで移動して群馬遠征を終えた。

話が脱線したが、軸受けが完全に摩耗するとラチェット爪が外れ、意図しないタイミングでフリー状態がロックする(フリーロック(仮))可能性がある。しかも、今回の無償アップデートでスプリングの反発力が増してオールフリーの可能性を下げられたとしても、ラチェット爪が抜ける方向に回転するホイール側の山にラチェット爪が強く押し付けられている為、フリーロック(仮)の可能性は高くなる。さらにはスピードが上がれば上がるほどラチェット爪が抜ける方向に力が働く為、スピードが出ている時にフリーロック(仮)が発生しやすく落車に至った時の被害が大きくなる事も予想できる。(噓であってほしい臆測)

再発以外にも時間とともに走行距離が増えれば摩耗する事は避けられないので、初めてオールフリーが発生する個体数は徐々に増えていく可能性はあるが、最悪の場合はオールフリーを飛ばしてフリーロック(仮)が発生して落車事故の報告が増える可能性も否定できない。定期的なメンテナンスを重ねてお願いする理由は、軸受けの摩耗具合を判断できる知識や経験が必要なのだろう。(まさか、スプリング交換してグリス追加しただけじゃないよね?ねっ?)今回の点検(延命処置)で再び問題になる前に再設計したフリーホイールを製造できる時間を稼げるかどうか…。2022モデルのK3にこっそり新フリーホイールが搭載されているならばそれでも良い。根本原因が解消される目途が付いているのなら。(願望的な臆測)

 

あとがき

以上が末尾に”臆測”と付けておけばええってモンちゃうぞ!?と怒られそうなフィクションのような話。冒頭に書いた通り知識や経験どころか今回の不具合の当事者ですらないので、客観的に人を納得させるだけ根拠のないクソ記事です。もし客観的に人を納得させるような物ならば、こんな場末のブログにウダウダ書かずにDAHON(AKIBO)に是正を目的とした質問状として投げつけています。

記事のネタが無いとはいえ、本来ならこんなメンドクサイ事をウダウダ書くほど熱心なブログでもない。

ただ、購入後約一カ月で自分の不注意でラチェット爪の軸受けの一つを変形させてしまい、3つのラチェット爪の中から製造公差で一番軸の太い物と変形した軸受けを組み合わせて約1年。1,600kmほどの走行でとどめを刺すまで素人なりにフリーホイールの状態と向き合ってきた事もあって、今回の不具合に対するDAHON(AKIBO)の対応がどうにも腑に落ちなくてモヤモヤしていた訳です。

この記事でモヤモヤしていた事を文書して素人なりスッキリしたものの、内容的にはフリーホイールに不具合原因は残ったままで、自分を含む誰かが重大事故を起こす可能性が上がったのでは?という結末が、思う所を記事に残したキッカケです。くどい様ですが現実にそぐわないかもしれない素人の臆測です。

なにも無く与太話で終わればそれでヨシ。明確な根拠がある訳では無いので臆測防衛線で炎上予防をしつつ、K3ユーザーが重大事故にあわない事を願って与太話を終わります。

 

終わりに

与太話は置いといて、K3のフリーホイールは定期的にDAHON正規販売代理店でメンテナンスが必要という事で、これから購入する人はDAHON正規販売代理店を強く推奨。通販で購入した人はこれを機会に最寄りのDAHON正規販売代理店にコネを作っておいた方が良いでしょう。

自己責任の塊になったウチのK3は自己メンテナンスで、フリーホイールの調子が悪くなればMAILOのホイールを使う方針。同じように推奨されない自己メンテナンス派でフリーハブグリスを持っていないなら、この機会に必ず購入してメンテナンスをして下さい。