ヘッド周りでいろいろ起きました(ステムボルト破断事故編)

今回は作業中でしたが,走行中にこうなったとしたら・・・(怖)

今回は作業中でしたが,走行中にこうなったとしたら・・・(怖)

Nikon D90 + SIGMA 50mm MACRO F2.8

第1話で紹介したとおり,初めてのヘッドセット分解掃除を終え,慎重にステムの固定ボルトをトルクレンチで締めていたところに,突然の事件が発生しました。

「バキ~ン!」というバカデカイ音とともに,締めていたボルトが破断したのでした。

おいらのロードバイク人生(5年だけど・・・)で,初のボルト破断事故。

いつものように,Shiro家内に自転車事故等調査委員会(座長:おいら,委員:おいら)が設置され,ボルト破断事故の原因究明が進められました。

長いけど,要するにこんなお話です(^^)

  • ステアリングコラムにステムを固定する作業をしていて,ボルトを破断
  • 8Nm指定のところ,7Nm付近で破断してしまった
  • 材料工学に詳しい知人に見てもらったところ,繰り返し同じボルトを再利用(10回)したことが原因の模様
  • そもそも,ボルトの細さに対して指定トルクが高すぎる気もする
  • 破断事故例報告もあることから,Dedaを使い続けるのが怖くなってきた・・・

今回は,作業中の破断事故だったのですが,これが走行中だったりすると,いくらDHが遅いおいらでも無傷ではいられないでしょうし,下手したら大事故になっていたかもしれません。

というわけで,フォトポタ日記にしては珍しく,真面目に破断事故原因を探ってみることにしました。



破断状況の詳細

破断したボルトの諸元

破断したボルトは,ステム(DEDA ZERO 100 SC)のコラム側固定ボルト2本のうち,上側のボルトです。

ステムを購入したときに付いてきたボルトです。

このボルトが破断しました。

このボルトが破断しました。

Nikon D90 + Nikkor 35mm F2D

項目 内容
タイプ 六角穴付きボルト
サイズ M5(4mmアーレン)
材質 SUS304(と思う)

ボルトの運用状態

当該ボルト(とステム)は,現在に至るまで以下のように運用してきました。

項目 内容
使用開始時期 2010年5月
締め付けトルク(コラム側) 約7N・m
(ステムの最大トルク指定は8N・m)
締め付け方法 トルクレンチにて上記トルクまで締め付け
着脱状況 高さ調整やセンタリング調整などで10回程度着脱し,そのつど,ボルト・ワッシャともに再使用

ボルト破断の経緯

フォークのメンテナンスで外したステムを取り付けるため,トルクレンチで締め付けている最中に破断しました。

トルクレンチは前述のとおり,最大トルク8N・mを少し下回る7N・mに設定してあり,そのかなり手前で破断したため,5~6N・m程度の小さなトルクで破断したと思われます。

また,ちゃんと,上下2本の固定ボルトを交互に徐々に締め付けていました。

グリスを塗っていたおかげで摩擦は小さく,ピンセットと精密ドライバーを駆使して,折れて穴に残った部分は抜き去ることができました。

ボルト破断の状況

破断の状況をよく観察すると,以下のような状況です。

破断面を見る。垂直にスパッと切れた感じ。

破断面を見る。垂直にスパッと切れた感じ。

Nikon D90 + SIGMA 50mm MACRO F2.8

項目 内容
破断箇所 雌ネジとの嵌め合い部の第1ネジ山
破断方向 ボルト軸方向に対してほぼ垂直
破断面の様子 ざらざらしている

雌ネジと雄ネジの嵌め合い部で,垂直に,スパッと,文字通りねじ切れている感じです。

材料工学の専門家のご意見

こんな風に整理してみたのですが,締め付けトルクはオーバーどころかアンダートルクですし,破断面を見ても特に何も見出すことができませんでした。

そこで,材料工学・破壊工学の専門家である知人(T君)に,上記のような運用状況を添えて破断写真を送って,見解を求めてみました。

T君はエンジンなどの大き目のブツを扱う専門家なのですが,写真をメールで送ってすぐに返事が来て,以下のような所見でした。

原因は疲労破壊(金属疲労)でしょう
破断面を(プロの目で)見ると,疲労破壊に特徴的な「ビーチマーク」が見えるとのコト。2年半にわたる運用中の応力変化で疲労が蓄積したと推定される。
ボルトの再使用はダメ!
一度使用したボルトは微視的には塑性変形している部分がある。そのため,再使用したボルトは軸力が十分に出なくて緩みやすくなり,疲労破壊を起こしやすくなるので,再使用は好ましくない。
ワッシャの再使用もダメ!
一度使用したワッシャは,潰れ方に微妙な偏りがあるため,再使用した場合にはボルトの軸力低下につながる。毎回交換すべき。
こんな細いボルトで大丈夫?
ハンドル・ステムという命を預かる部品の固定用として,M5ボルト2本というのは,細すぎる気がする。M6にしたり,M5×3本にした方がいいのでは。

強度限界を超えての破壊ではなく,じわじわと壊れていく「疲労」では,破断面に皺のような模様が見られ,これを「ビーチマーク」といいます(これは,おいらも知っていました)。

素人であるおいらは,破断面を見ても何も見出せなかったのですが,日夜,研究所で破壊物品を見続けているT君の目にはうっすらとビーチマークが見えるとのコト。

拡大してコントラストを上げる。うっすらと,右上から左下に線が見える・・・?

拡大してコントラストを上げる。うっすらと,右上から左下に線が見える・・・?

Nikon D90 + SIGMA 50mm MACRO F2.8

また,強度限界の1/3程度の力があれば疲労蓄積が始まり,力の大きさによって左右されますが,1,000~100,000回程度の繰り返し応力(力がかかる,抜けるの繰り返し)があれば,十分,疲労破壊するとのこと。

さらに,

仮に1日運転して100回?ハンドルに衝撃的な力が繰り返し加わり,年間120回の休暇のうち50日運転していれば,2年で10,000回の繰返し応力をボルトは受けています。疲労破壊を生じるなら,その繰り返し回数は1,000~100,000回程度と言われており,10,000回での破断は妥当な数字かもしれませんよ。

とのこと。

T君は自転車はやらない人なのですが,ここまで詳細においらの行動パターン(年間50日運転)まで見抜かれているとは,ひょっとしたら,隠れフォトポタ日記リーダーか!?

また,おいらの「チタンボルトにしたらどうなるの?」と聞いたら「死ぬ気ですか?」とのことでした(笑)

【2012.09.06 追記】

なんでチタンボルトじゃだめなのか,もうちょいと詳しく聞いてみました。

T君は,市場に多く出回っている「純チタンボルト」のことを言っていました。SUSより弱いので,こいつを掴まされたら今より破断しやすくなってしまい,死にますよということ。

また,腐食しやすい環境ではないし,疲労に対する耐性がチタンとSUSでそんなに大きな差が無いので,チタンを使うより,太いボルトにするか,細くして本数を増やしたほうがはるかに丈夫に作れるとのこと(T君は自転車乗りじゃないので,重量増加については興味なし・・・)

ただ,64チタン(チタン・バナジウム・アルミニウムの合金)なるボルトは,非常に強度があり,これであれば交換の価値は十分あるけど,非常にお高いそうです。

破断事故のまとめ

というわけで,現物を見てもらったわけではないので100%ではないですが(本人もそう言ってます),繰返し応力による「疲労破壊」の可能性が高そうです。

せっかく,メンテナンスで着脱しているのに,ボルト(ワッシャも)を再使用しているという,おいらのセコさが原因のようです(涙)

そういえば,雑誌『自転車人』の2012年冬号「自転車乗りのための工具基礎知識」特集でも,「ネジの再使用は5回が目安」と書かれていました。

深く反省しつつ,ご近所のホームセンターで新品のボルトを購入してきて,締めなおしました。

ホームセンターで,3本150円。

ホームセンターで,3本150円。

Nikon D90 + SIGMA 50mm MACRO F2.8

見た目が悪くなったけど我慢(本人以外,絶対に気がつかないし。笑)

見た目が悪くなったけど我慢(本人以外,絶対に気がつかないし。笑)

SONY NEX-5N + E30mm MACRO

もちろん,トップキャップ側も交換。左が新品。長すぎましたが・・・。

もちろん,トップキャップ側も交換。左が新品。長すぎましたが・・・。

SONY NEX-5N + E30mm MACRO

いやはや,危ないところでした。

DEDAステムとのお別れ

今回は,ステムの取り付けボルトの破断事故でした。

しかし,以前,DEDAステム本体(トップキャップ)の破断事故についてのコメントをいただいたことがありました。

当時は,595号はカーボンハンドル・フォークのため,最大トルクより低め運用をしているので大丈夫かな?と思っていました。

今回,こんな事故(未遂)があったことから,改めてDEDAステムの破断事故についてネットで調べてみると,ものすごい数の事故例が報告されていました。

ショップによっては,「DEDAはトップキャップが破断しやすいので,破断したら交換しますよ♪」という,恐ろしいコメントまでありました。

交換する前に,あの世に行っている可能性があるんですが・・・。

ただ,科学的,工学的に分析された記事は無く,また,製造元も瑕疵を認めていないようなので,あくまでも推測であり,風評の域を出ないのかもしれません。

が,やっぱり,現実的に自分の自転車で事故(未遂)を経験してみると,背筋が寒くなってきました。百聞は一見にしかずです。

デザイン的には,最高に気に入っているのですが・・・。

デザイン的には,最高に気に入っているのですが・・・。

Nikon D90 + Nikkor 35mm F2D

DEDAステムは,デザインがとっても気に入っているのですが,泣く泣く使用を取りやめ,2番目くらいにメーカーのステキなステムを,ポチッたのでありました(^^)

実に久しぶりの自転車パーツ購入です。

新ステムはまだ届いていないので,こちらの件はまだ後日(^^)

話はまだ続く・・・

とりあえず,ニューボルトで固定しなおしたステム(まだDEDAです)。

しかし,またも小さな事件が・・・(続く)

【2012.09.08追記】
チタンボルトについて,補足しておきました。64チタンであれば強度が高いのでいいけど,すごくお高い。純チタンは強度が下がるだけなので論外とのことです。
にほんブログ村 自転車ブログ ロードバイクへ
 
記事下用336×280
記事下用336×280
  • このエントリーをはてなブックマークに追加

おかいもの情報


コメント

  1. 名前:geasszero 投稿日:2017/01/07(土) 10:59:29 ID:d504d0167 返信

    あとは材料選定ミス=溶鉱炉生産のお粗末さなどを含む。

    ステムの付属ボルトはまさにそれ。海外製=台湾中国だから…

    純チタンとチタンアルミ合金の違い
    http://www.nsmr.jp/blog/kokoro/posts/156

    グーグル検索:チタン 割れる

    と、いうのでわかるように、チタンは割れるが曲がらない融通のない金属。

    だからアルミとバナジウムを混ぜて合金にする。
    けどこの合金は日本製で高額なもの以外は品質が危ぶまれている。

    軽金属にどっしり余裕の剛性・耐久性を求めてはダメ。

  2. 名前:geasszero 投稿日:2017/01/07(土) 10:50:37 ID:d504d0167 返信

    うーん、金属加工業じゃない人たちは風説を作って迷信にしてしまう傾向があって。

    基本的にボルトの内、鉄とステン=規定トルク+2ぐらいは余裕持たせる物。
    汎用品で、何に使うかわからないですから。

    対して「レース用」はボルトでなくてもMAXギリギリ、あるいは生産個体差によっては下限よりさらに低い「ハズレ」も混ざるというもの。
    ヒルクライム専用アルミリムが小石乗り上げたら割れた的なあれですね。

    レース用はハズレを引き当てる確率が高い、ぐらいに思っといていいです。
    ギリギリの剛性を追い求めてますからメーカーは。それしか眼中にないから。
    9kg台のお値頃クロスのアルミバーハンだって一コケしたら凹むし…軽い代わりに薄いからね。

    それと、アルミとチタンはおなじ軽金属ゆえに似てますから
    「プラスチックみたいにもろい」特に揺らすとか開け閉めみたいな左右に繰り返し振られるともろいですね、アルミでご存知と思いますが。

    カーボンフレームつってもアルミなどとサンドイッチするからプロレーサーは数レースしたらヤフオクやサイクリーへ放出する。それをありがたがってアマチュアが買う。数レースの使用で繰り返し振られているから、下手にツーリングに行くとリアフォークなどが亀裂する。

    頑丈さだったら重金属ですよ。硬さは鋳物、粘りはなまくら。
    軽金属で一定剛性を確保するには厚みしかない。

    • 名前:Shiro 投稿日:2017/01/07(土) 17:04:21 ID:7345898d1 返信

      はじめまして!
      コメントありがとうございます(^^)

      もう5年も前になるのですね・・・。
      この件以来,極端に軽量なステムは使わないようにして,EASTONのチトごついステムにしています。
      無駄に着脱も増やさないようにして,今に至ります。

      レース用=高級,ではなくて,レース用=ぎりぎりスペックなのですね。
      たしかに,F1よりも乗用車のほうが長持ちしそうですもんね(^^)

      命を預ける&たいしてメンテできないのに,M5の細いボルトじゃ,心細いですよね。
      レース仕様のアイテムに手を出すときは,もっと真剣に考えないといけないですね。
      貴重な情報,ありがとうございました~!

  3. 名前:Shiro 投稿日:2013/07/01(月) 20:32:56 ID:fb3cfee5b 返信

    >EXEさん

    お久しぶりです(^^)

    おぉ,100SCは最初からチタンボルトの可能性大なんですね。
    そうだったのか・・・。

    一応,フェースプレートを交換して対策済みにはなったのですが,
    ことステムに関しては,なんだか軽量化はやめたほうがいいような気がしています。

    どうせ走りにはまったく関係ないでしょうし・・・。

    先日,アルミTCR,アルミホイールの高校生に,
    ヤビツで完敗してから悟っております(笑)
    37分って,速過ぎですばい・・・。(おいらは42分)

  4. 名前:EXE 投稿日:2013/07/01(月) 18:20:08 ID:5b5f57402 返信

    フェースプレート交換の記事からこの記事に辿り着いて、改めて読ませて頂いたのですが、Deda Zero 100 SCのボルトって純正でチタンが付いてくるのではないでしょうか?

    単品市販用のServizio Corseはチタンで、海外のOE用の無印Zero 100はステンレスだったような気がします。一昔前のDedaのチタンボルトは持っていますが、他のメーカーの純正チタンボルトや単品で売っている物に比べると質はいまいちな印象を受けました。

    見た目で判断が付かなくても、重量を量れば一発で分かります。試しにDedaのチタンボルト(ワッシャー無し、M5x15ぐらい)を計測した所2.0gだったので、概ねこのぐらいの重量でしたらSUSではなくチタン合金(6-4か3-2.5)だと思います。

  5. 名前:Shiro 投稿日:2013/03/16(土) 23:37:15 ID:3138e5ba6 返信

    >KAMEPYさん

    はじめまして。
    コメントありがとうございます!!

    Zero100は,デザインがとても気に入っているステムです。
    使用をやめた後,中古に売ろうかとも思ったのですが,
    自分が不安なもので他人に事故があったら・・・,
    ということで,部品箱の奥底で眠っておりました。

    これが,対策品と無償交換できるなんて,シアワセです(^^)

    情報提供,ありがとうございました!!!

  6. 名前:KAMEPY 投稿日:2013/03/16(土) 20:51:24 ID:e317c7c11 返信

    >Shiroさん
    いつも楽しく見させていただきております。

    昨日、Zero100のリコールが出てました。ハンドルクランプ部品の交換ということですが、固定ボトルも回収されらしいです。
    まだ、お手元にあるようでしたら、交換依頼をしてみたらいかがでしょうか。
    私は本日ショップで確認・交換品の依頼をしてまいりました。
    http://www.cyclesports.jp/depot/detail.php?id=6127

  7. 名前:Shiro 投稿日:2013/01/07(月) 00:07:26 ID:93fe5ee0b 返信

    >ジョーさん

    こんばんは~

    たしかに,ハンドルバーのクランプ部を見ていると,
    「このボルトが折れたら終わりだよな・・・」
    と思えてきます。
    (ま,ほかの部分も折れたらたいていは無傷ではいられないでしょうけど)

    おいらの場合は,パーツの強度以前に,
    ダウンヒルの技術不足で逝ってしまう可能性のほうがはるかに高そうです(笑)
    いつまでたっても,くだりが苦手なんですよねぇ・・・。

    ヤビツも下りはバスで輪行したいくらいです。

    ヘッド調整は,HEAD-FITの場合はガタ調整が,
    ステムとは無関係にできるのでとても楽で気に入っています。

    ただ,専用レンチで回さなければならないのが難点かな・・・?

  8. 名前:ジョー 投稿日:2013/01/05(土) 01:20:17 ID:dfaf41450 返信

    お返事ありがとうございます。
    現在の写真の状態ですと大丈夫そうですね。

    コワイ話を一つ。
    古い雑誌に載ってた話ですが、自転車競技の長い長い100年の歴史の中で、機材故障を直接の原因とする死亡事故は過去4件、いずれもフロントフォークコラムの折損によるものだそうです。
    安心できる話のほうですが、締め付けトルクの件、トルクレンチでの管理はもちろんですが、フォークコラムの場合、ホイールを股に挟んで軽くよじってズルズル回らなけりゃ十分と思います。体重を支えてるのはボルトじゃなくコラムを抱いてるステムの筒全面ですから。
    ただしハンドルクランプ部は、軽くじゃなくブレーキレバーに全体重を乗せてガンガン押してもビクともしないトルクが必要です。こちらは穴ぼこに落ちた衝撃を直接2本のボルトが支える構造ですから、一層トルクには気を使ってください。
    とはいえ、高級なNC切削のステムに最近の32ミリクランプのバーですと、お互いの高精度のせいで案外軽く必要な締め付けトルクを得られます。

    あと、ヘッドのガタ調整ですが、フォークを手で揺すって確認するだけじゃ不十分で、前ブレーキをかけたうえでトップチューブに体重を預けゆさゆさ揺すぶって、ヘッドチューブとヘッドパーツの境界に当てた指先にピクリともガタが感じられない状態、に、何回か繰り返して微調整をする、とか、知ってらっしゃったらごめんなさい。

    自転車の各部調整は、メーカーの規定に任せるんじゃなくて、常に実際の状況に応じたクロスチェックを、ということで。

  9. 名前:Shiro 投稿日:2013/01/04(金) 22:53:40 ID:4a4e6db17 返信

    >ジョーさん

    はじめまして。
    コメントありがとうございます!

    貴重なご意見ありがとうございます~

    ステンレスと鉄の違いなんて,全然知りませんでした。

    ステンレスは「錆びきった鉄」くらいにしか思ってなかったのですが,
    物性に違いがあるのですね(当たり前か・・・)

    硬いけど脆いという感じなのですね。なるほど。

    コラムの長さについては,
    ステムの上面まで飛び出てるのでご安心ください。

    最初,HEAD-FITの組み立てを間違えたのですが,
    現在では正しく取り付けて,ステムより5mmくらいかな?飛び出ています。
    この状態で,HEAD-FITの飾りカラーが付くので,
    仕上がりは2mm位凹んで見えますが。

    また,この後,EASTONに変えたので,さらにもうちっと飛び出ています。

    HEAD-FITのキャップはアヘッドとは違って,
    引き上げたりする機能は無くて,単なる飾りです。
    上の写真の状態で普通に走れます。

    コラム全体を引き上げているのは,
    コラムの途中に入っている溝に嵌められたCリングみたいです。

    なので,ステム&キャップなしでも,
    ステアリングコラムは引き抜けず,安定しています。
    走り始めのころは,ステムの上側に10cmも残して走っていました(^^)

    なれないと,なんとも理解しにくいHEAD-FIT。
    もうちっと,LOOKのHEAD-FIT説明が分かりやすいといいんですけどねぇ。

    フォトポタ日記は,全般的に怪しい記述が多いので,
    気づいた点がありましたら,今後もどんどんお願いします!(^^)

  10. 名前:ジョー 投稿日:2013/01/04(金) 21:41:46 ID:e5945c854 返信

    こんにちは。通りすがりなんですがちょっと気になったもので。

    ステムのM5ボルトには「絶対」ステンを使っちゃいけない、っていう定説があったんですが、最近はそういう事言われないんでしょうか。一昔前は、1万円を超える高級ステムでも、ボルトにはわざわざ鉄を使っていたものですが
    ステンはたしかにすごく硬くて工学上の破断強度も高いと思いますが、粘りがなくて少しでも捩れの力が加わると、びっくりするほど脆く、鉄のように曲がることなしに簡単に破断しちゃいますよ。

    ヘッド清掃前後の写真を見比べさせてもらうと、ステムは10ミリ程度上に取り付いて、コラム縁がボルト軸にかかるかかからないかの状態に見えるのですが、カーボンコラムだとこれもご法度ですよね。原則コラムは上に飛び出させるか、マニアックな人だときっかり1ミリ~2ミリ低い位置でカットしてギリギリキャップの締め付けが効くようにしてらっしゃいます。カーボン繊維は曲げには非常に強靭ですが、圧縮すると結構潰れてしまうはずです。普通はカーボンコラムには引き上げ臼を挿入するので潰れを防げるのですが、今回はLOOKの独自ヘッドセットの特有の問題でもありますね。

    あと、産業機械設備機器の知識と自転車特有の問題とを区別することも必要かと思います。100万1000万の機械の取り付けに一個数十円のボルトを再利用しないのはたしかに常識ではありますが、さすがに自転車のポジション調整数回ごとにボルトを取り替えるべき、ってのは言いすぎじゃないかと。一般の機械なら機器固定と微調整はたいてい別構造の設計ですが、自転車の場合長い間の改良でこれを最低限の構造で実現しているわけですし。ステム周りなどは工学系の方が想像もされないほど薄く繊細で、軽量自転車パーツ特有のノウハウの塊だと思います。
    工学知識否定派ではありません。一連のお話は知らなかったこともありましたし、非常に興味深く読ませていただきました。

    いろいろ指摘じみたことを書きまして申し訳ありません。つうか読み返してみて爺の説教だなこりゃ。

  11. 名前:Shiro 投稿日:2012/12/21(金) 00:06:05 ID:8f1779c15 返信

    >じょんおんさん

    なんだか,難しそうですが,
    かみ合いの1山目なら疲労破壊なのですね。

    今回のは,ちょうどかみ合い始めの部分でしたから,
    疲労破壊ということか・・・。

    まぁ,乗っている間中振動を受けているし,
    何度も再利用してマシ締めしているから,疲れるんでしょうかねぇ。

    今は,DedaではなくてEastonを緩く締めて使っていますが,
    本当はDedaの方がデザインが良くて好きなんだけどな~

  12. 名前:じょんおん 投稿日:2012/12/20(木) 13:20:22 ID:0ccd28b8f 返信

    修正

    破壊モードは、破断部がめネジとのかみ合い一山目なら疲労破壊

    めねじとかみ合っていない部分ならオーバートルク

    首下破断なら遅れ破壊でした

  13. 名前:じょんおん 投稿日:2012/12/20(木) 13:09:13 ID:0ccd28b8f 返信

    追記です。
    強度区分の高いボルトは、遅れ破壊の危険性があるため、設計段階では慎重に採用を検討します。

    なので下限トルクが上限トルクを上回るときは、ボルトの強度区分を上げるのではなく、サイズごと上げて設計します。

    あと、ボルトってFEMだと首下の部分に応力集中するんですが、ねじ部で折れてるのは疲労破壊なのかやや疑問です。

  14. 名前:Shiro 投稿日:2012/12/20(木) 01:19:11 ID:19250b02f 返信

    >じょんおんさん

    はじめまして。
    コメントありがとうございます!(^^)

    いやぁ,さすが専門家,詳しい説明ありがとうございます。
    上限トルクだけでなく,下限トルクもあるのですね。

    クルマなどと違い,自転車パーツの開発メーカーは,
    シマノとかを除けば小さなメーカーが多そうなので,
    見た目だけで作っているところもありそうな気もしますよね・・・。

    ステムの固定ボルトだと,なんとなく,せん断方向入力は小ささそうな気がします。
    ので,わりと緩めに固定していたほうがいいのかなぁ,なんて思っています。

    カーボンハンドルを締め付けていくときに感じる,
    あの,なんとも言えないフニャフニャ感はたまらんものがあります。
    いつかポキーンといってしまいそうで・・・。

    この事件の後,EASTON社のステムに変えていますが,
    最大5Nmのところ,4Nmで固定していて,
    今のところ特に問題なしです。

    これからも,専門家視線で気づかれたところがありましたら,
    どんどんコメントお願いします!(^^)

  15. 名前:じょんおん 投稿日:2012/12/18(火) 22:57:55 ID:8bc24809d 返信

    はじめまして。
    最近自転車にはまり、このホームページでたくさん勉強させていただいてます。

    締結に関してですが、概出かもしれませんが参考までに。
    トルクの上下限値は下記のように決まります。
    上限トルク:ボルトが破断or座面が陥没する軸力(トルク)に安全率をかけたもの
    下限トルク:ボルト軸に対して、想定しうる最大のせん断方向入力(自動車開発では実測します)を保持出来るだけの摩擦力を発生させる軸力(トルク)

    ここで、軸力はボルトにひずみゲージを埋め込んで実測し、トルクとの関係をグラフで求めます。
    この実測値をグリス有り無しでとっているかが開発力です。
    グリスを塗ると軸力が上がりすぎるのでボルトが伸びます。
    普通、ボルトは破断する前に、伸びて緩むように設計するのですが、なんだか高強度ボルトの水素脆性破壊みたいですね。

    また、せん断に対する滑りμも実測しますが、部材、表面処理によってまちまちです。

    結論ですが、下限トルクで締めておけば間違いないです。

    ただ、自転車部品メーカーがそこまでお金をかけて開発しているとは思えないので、ボルトのサイズ設定やらトルク設定やらは信用したくないです。

    以上、自動車開発目線の意見です。

  16. 名前:Shiro 投稿日:2012/09/11(火) 22:39:21 ID:3a03d9271 返信

    >kkさん

    はじめまして。
    コメントありがとうございます!

    確かに,破断記事が多い3Tですが,
    必ずしも,「最大締め付けトルク」でガチガチに締め付ける必要はないのですよね。

    LOOKの場合,フォークがやたらと頑丈なので,
    安心して,ステム側の最大指定近くまで締めてしまっていました。

    一方,ハンドル側はおいらも慎重で,
    当初は4Nm,今は3Nmで固定していますが,一度も滑っていません。

    多少すべって死ぬことは無いですが,折れたら死ぬかもしれないですもんね。

    機材の方にも,「最大」だけじゃなく,「必要最小限」のトルクも併記して欲しいですよね。
    そもそも,M5サイズで8Nmって高すぎる気がしますもんね・・・。

    今一度,必要なトルク(&軸力)について考えてみる必要がありそうです。
    また,自分のトルクレンチも校正してみたいです。

    ありがとうございました!

  17. 名前:kk 投稿日:2012/09/11(火) 11:33:02 ID:7a8068c3b 返信

    始めまして。
    いつも楽しく拝見させて頂いております。
    私はボルト破断の記事が散見される3TのTEAMステム(チタンボルト)を2台のロードで使用し、
    片方は距離にして1万km以上(一部荒地も含む)、メンテやポジション変更によるボルトの締め直しも20回以上行っているかと思いますが、
    今のところ破断の経験は一度もありません。
    そのため、「3T TEAMは破断しやすい」的な記事を見ても実感が湧かない状況です。

    ただ、破断した方との差異を見るに、どうやら締め付けトルクが大きく異なるようです。
    私が読んだ記事の方は、TEAMステムMaxの5N・mにトルクレンチを設定し、破断しておりました。
    対して、私はカーボン同士ならTacxのカーボンアッセンブリーコンパウンドを併用し、2.6から2.7N・m程度。
    固定力は2.5N・m程度もあれば十分で、荒地を走ろうがズレが生じたことはありません。
    また、一気に目標値まで締めるようなことも行いません。
    あくまで一例にすぎませんが、破断の多くは締め付けすぎに原因があるように感じています。

    そもそもトルクレンチの設定値がMax以下であったとしても、実際の締め付けトルクが設定値通りとは限りません。
    定期的に校正を行っているものでもなければ、相当なズレが生じている場合もあります。
    今回もひょっとしたらですが、思ったよりも高いトルクがかかっていたのかもしれません。

    もちろん、どんな素材であれ劣化はしますので、単純に限界に達しただけかもしれませんが、
    今後の安全に関わることですので、トルク管理関連の可能性も排除しない方が良いかと存じます。

    何はともあれ、事故がなくてよかったですね。

  18. 名前:Shiro 投稿日:2012/09/10(月) 23:23:29 ID:da68e64fd 返信

    >かずさん

    こんばんは~

    そう,ボルトの使いまわしはNGみたいですね。
    でも,あんまりそういう注意書きって見たこと無いです。

    自転車関係では「自転車人」のツール特集に,5回くらいまでよ,
    と書いてありましたが,他で見たことがありません。

    気になったので,書店で材料力学関係の本を立ち読みしてみました。
    すると,やはり,ねじの使いまわしはかなりの負担になる旨書いてありました。

    ずっと応力がかかりっぱなしが一番楽で,
    変動があると疲労しやすく,
    使いまわすと加速される。

    そんな感じみたいです。

    自動車のボルトはどうなんでしょう。
    おいらも,夏⇔冬の交換のときは,えいえいえい力かけていますが・・・。
    しかも,毎年だから繰り返しだし。
    う~む,詳しい人いないでしょうかね・・・?

  19. 名前:かず 投稿日:2012/09/08(土) 23:04:44 ID:a91993d63 返信

    大変勉強になりました。
    ボルトの使い回しはダメなんですね。
    と言うことは、自動車のタイヤのボルトも、ある程度走ったら交換しないと走行中にボッキリいってしまうかもしれませんね。
    冬タイヤと夏タイヤを自分で交換しているので、ボルトが大丈夫かなんてチェックは考えたこともありませんでした。
    今度ディーラーに行った時に相談してみます。

  20. 名前:Shiro 投稿日:2012/09/08(土) 09:34:18 ID:cb80641b3 返信

    >takaさん

    お久しぶりです~

    そう,今回いろいろ調べていく中で,
    Dedaはハンドルバー側のキャップが弱くて,
    3Tはボルトが弱いという話をたくさん見かけました。

    3Tのボルトの弱さもかなりのもののようですね。
    ひょっとすると,純チタンボルト(SUSより弱い)なのでは・・・?

    おいらには見抜く眼力がないので,普通のSUSで十分であります(^^;

  21. 名前:Shiro 投稿日:2012/09/08(土) 09:32:34 ID:cb80641b3 返信

    >Viviさん

    こんにちは~

    Dedaのステムは超格好いいですよね。

    今回は,ステムというより,おいらのボトルの使い方の問題ですが,
    関連してDedaステムを調べると,破断事件の多さに驚いたしだいです。

    また,グリスの件は確かにそうですよね。
    必要なのは軸力であって,回転トルクは間接的に軸力を測っている。

    その回転トルクは,グリスを塗ったら,当然小さくなっちゃう。

    メーカーの指定トルクが,グリス有り無し,
    どちらを前提にしているのか気になりますね。

    LOOKフォークのコラムはバカみたいに分厚い
    (アンカーボルトが不要なのも厚くできる理由らしい)
    ので,比較的安心して締め付けることができるのですが,
    ステムやボルトのほうが先に破断してしまうのも困りますよね・・・。

  22. 名前:taka 投稿日:2012/09/08(土) 08:30:44 ID:e4deaa3e0 返信

    お久しぶりです(^^)

    あらぁ~DEDAのボルトが破断しちゃいましたか…。
    うちのPRO PLTは全然平気です。
    ま、最近KEBEL号にちっとも乗れていません(ブログも止まってる)し新しいパーツも買ってませんからねぇ。。。

    3Tのチタンボルトはすんごい破断しやすいらしいですね^^;とても怖くて買えません…
    指定トルク以下でも『パキィ~~ン』ですから(笑)

  23. 名前:Vivi 投稿日:2012/09/08(土) 07:27:02 ID:4aef6f321 返信

    Shiroさんこんにちは

    私もまったく同じステムを使用しているので鳥肌もののお話しでした。
    前記の方がおっしゃっているように、グリスアップの要否によって指定トルクが異なるという指示がどこかのメーカーのHPに記載されていたように思います(どこに記載かまでは忘れてしまいましたが)。
    やはりグリスアップした方が指定トルクが低かったように覚えています。
    私の愛車もカーボンコラムなのですが、ステムの締め付けトルクは上下2本とも4Nm以下です(最低3Nm、最高3.5Nm)。
    このトルクで今まで問題は発生してません。
    小心ものなのでコラムが破断したらどうしようってことで締め付けられません(汗)

  24. 名前:Shiro 投稿日:2012/09/08(土) 02:35:12 ID:cb80641b3 返信

    >ばしばしさん,_toshiさん

    チタンボルトについての,T君の見解について載せておきました~

    チタンの中でもお安い「純チタン」を使ってしまうと,
    SUSよりも弱くて破断しやすくなってしまい,ダメダメだそうです。
    (耐腐食性は高いのですが・・・)

    ただ,超高級ですが「64チタン」なるボルトだと,
    強度は高いし軽いし,十分いけるそうですが,十分お高いそうです。

    本文中にも「追記」しておいたので,ご参考にどうぞ~(^^)

  25. 名前:Shiro 投稿日:2012/09/08(土) 02:28:08 ID:cb80641b3 返信

    >かんたろーさん

    こんばんは~

    チタンも,信頼できるメーカーの「64チタン」であれば,
    非常に高強度で文句なしだそうです。(おまけに軽量)

    だけど,ものすご~くお高いうえ,
    間違って「純チタン」を使ってしまったら,より弱く破断してしまうそうです。

    普通にSUSを使って,定期的に交換で十分だそうです(^^)

    >Noguさん

    こんばんは~

    ほんと,悪いのはおいらとは言え,「バキ~ン」と破断したときの,
    いや~な感触は,背筋が寒くなります。
    安全性に対して,まじめに考えたくなりました。

    グリスは,確かに規定トルクなのに,オーバー軸力になりそうですよね。
    かじりは防止できそうですが・・・。

  26. 名前:Nogu 投稿日:2012/09/07(金) 23:46:20 ID:862ad9677 返信

    こんばんは。
    いやいや、恐ろしいですね。
    本当に走行中でなくって良かったですね。
    材料工学の専門家の分析とはすばらしい。
    ボルトの再使用はよーく考えようっと。
    コメント寄せられた方もおっしゃっていますが僕も前々からボルトにグリース塗るのは疑問なんです。
    指定トルクはそこまでのトルク計数の低下を保証して軸力を設定しているのかな?ってね。

    まあ、でも使いすぎには注意ですね。
    気をつけよう。

  27. 名前:かんたろー 投稿日:2012/09/07(金) 00:22:49 ID:270319014 返信

    1~2年前に、Dedaのステム+オールチタンボルトにしてしまいました。
    信頼出来るメーカーのSUSボルトに替えた方がよさそうですね。ヒヤヒヤ。

  28. 名前:Shiro 投稿日:2012/09/06(木) 20:46:39 ID:3e80b9722 返信

    >naoさん

    はじめまして!
    コメントありがとうございます(^^)

    最初は「作業中のミスだし」くらいに思っていたのですが,
    いろんなHPで,走行中の破断事故記事を見て怖くなってきました。

    専門家のお話でも,10の7乗レベルだといっていました。
    そこで破断しないレベルの締結トルクにしておくとのことでした。

    今回の場合,元のネジの品質もあるかもしれませんが,
    基本的にはおいらの運用方法のまずさが大きいようです。

    ただ,ご意見にあるように,
    メーカーによっては(DEDAがというわけではありませんが),
    適当なボルトを使っていることも多々あるようです。

    中国製のSUSボルトは,一時期合金の成分がまずく,
    非常にもろい粗悪品が出回ったことがあるそうです。
    餃子事件の頃だったので,「毒304」と呼ばれるそうです。

    ボルトひとつが原因で,
    さまざまな乗り物(自転車・自動車・飛行機・コースター・・・)
    で事故が起きていると思うと,もう少し真面目に管理しないといけないですね。

  29. 名前:Shiro 投稿日:2012/09/06(木) 20:39:12 ID:3e80b9722 返信

    >ざるうどんさん

    はじめまして。
    コメントありがとうございます!!

    えぇ~,今度は「グリス」にまで作法が!
    奥が深いものなんですねぇ,ネジ・ボルトって。

    なるほど,おっしゃることも分かるような気がします。

    目的は軸方向の引っ張り力なのに,
    それを直接測ることができないので,
    回転トルクを使って,代用している。

    そこに滑りやすいグリスを塗ることで,
    回転トルクが小さめに表示されてしまい,
    軸方向の引っ張り力は思いのほか高くなっていることもありえる。

    こんなところなんでしょうか。

    ちょっと,これを機会に真面目に勉強してみる気になってきました。

    命を預けるパーツについて,知識が無さすぎかもしれません。
    ご紹介のHPも見てみました。

    試験的に軸力を測ってみて,グリスとの関係を見ている。
    確かに,「締めすぎ」を招きかねないです。

    情報,ありがとうございます!(^^)

  30. 名前:Shiro 投稿日:2012/09/06(木) 20:32:32 ID:3e80b9722 返信

    >_toshiさん

    こんばんは~

    おいらの老眼(笑)では見えなかったのですが,
    専門家はメールをくれた後の電話で,
    「よく見てくださいよ。うっすらとありますよ」
    といわれてしまいました。

    視力が低い上に,色弱のおいらには,
    イマイチ見えにくいのですが・・・。

    チタンボルトの件はまた聞いてみますね~

    とにかく大事なのは,再利用しないことと,
    定期的に交換することだそうです。

  31. 名前:Shiro 投稿日:2012/09/06(木) 20:30:20 ID:3e80b9722 返信

    >ばしばしさん

    こんばんは~

    ごみんなさいです。
    いろいろ説明を聞いたのですが,チタンボルトの危険性も
    教えてくれたのですが,全部覚え切れていません。

    破断したボルトに腐食が見られないことから,
    腐食に強いチタンにする必要性が無く,
    また,チタンにもいろいろ合って,
    ちゃんと強度の高いチタンにしないと,弱いよ。

    みたいなことだったと思います。
    また聞いてみますね!

    それにしても,びっくりするくらい高いんですね。
    1本1000円って・・・。

  32. 名前:nao 投稿日:2012/09/06(木) 20:12:38 ID:e291ffa55 返信

    naoと申します。

    乗車中のトラブルでなく幸いでした。確かに疲労破壊ぽいですね。通常であれば、10の7乗回の繰り返し応力で壊れない応力で設計するのが普通ですので、常識的には破談しないはずですが。メーカーがボルト自身にあまりコストをかけていない(安さだけで、強度区分をきちんと確認せずに調達しているのではないでしょうか)ことが真の原因でしょう。ちなみに鋼製M5のボルトでも強度区分が一番小さいもので2Nmぐらい、大きいものでも9Nmぐらいです。SUSネジだと手元に資料がないので、わかりませんがSUSは鋼よりもろいので、同じぐらいか少し小さいくらいですかね。チタンも材質的にも脆いので同じ寸法なら繰り返し応力に弱くなりますね。専門家の方がおっしゃていることは大正解です。

  33. 名前:ざるうどん 投稿日:2012/09/06(木) 19:32:00 ID:75e9d6b93 返信

    初めての書き込みでなんなのですが、
    ネジ+グリスは微妙な関係ですね。モノによってはグリスNGだったりします。ネジ部は良くても座面はダメとかも聞きます。
    ネジに必要なのは二つの板を引っ張る力(締め付け軸力)なんですが、コレを回転させる力(トルク)で代表させているので悲劇が起きますね。
    グリスによって摩擦を低下させると、同じトルクでも軸力は上昇してしまい、ネジの軸力は上昇して、時に破断してしまいます。

    http://www.kistler.co.jp/app/010/app1002.html
    http://tm144en.exblog.jp/13739835

    上手に使うと、軸力を安定させることが出来るので便利だけれど、締め付けは慎重にすべきです。

  34. 名前:_toshi 投稿日:2012/09/06(木) 08:58:46 ID:ba9ea0e72 返信

    Shiroさん:

    専門家の意見を載せてくれてありがとうございます。
    拡大写真では、確かにそのマークが見えますね。

    そして私もなぜチタンボルトが危ないか知りたいです。
    追加リポート、よろしくお願いします。

  35. 名前:ばしばし 投稿日:2012/09/06(木) 08:41:04 ID:3361a0b3e 返信

     お、チタンボルトは自殺行為ですか。錆びないことをウリに市販されていますが、理由は分かりますか?先日冗談で(高値だから絶対買わないだろうが)知人に奨めてしまったばかりだったのです。

コメントをどうぞ

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です