本格派のHO気動車動力台車を作ってみる(1)【NDC編】

Nスケールで気動車チックな動力装置を作った後、Nだと無理でもHOなら実車の実際の機構をスケールダウンした模型が作れるのでは、と思って始めたプロジェクトです。

会津鉄道のトロッコ車が作りたいとぼんやり思っていた所にたまたま図面（組立図）が手に入ったので今回はNDCの台車を作ります。ここのJR東海キハ11用のC-DT64の物を使いました。

今回の台車の上回りとして購入を検討しているMaxモデルのNDCが1/80なので、縮尺は1/80とします。軌間ですが、日頃から1/150軌間6.5mmの「Njゲージ」の台車を作っている身としてはぜひ16.5mmではなく12mmか13mmで作りたいと考えました……が、知り合いのHOをやっている人に16.5mm以外の軌間を使っている人がおらずどちらにするか決め手がないので、今回はとりあえず16.5mmの標準軌バージョンから作ります。ただし各要素は可能な限りファインスケールで作ることとし、将来的にどちらの陣営につくことになっても困らないようにしておきます。

そういえば日本に非電化の標準軌の営業線ってないんですね。歴史を掘っても塩江温泉鉄道からの琴平電鉄塩江線しかなかったようです。

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とりあえず車輪を買います。Nゲージでお世話になっているKATOの車輪を買おうと思っていたのですが、なんとバラ売りがないんですね。なんなら集電板もバラ売りしていませんでした。工作派に厳しいですねぇ。

というわけでTOMIXのHO-W72を購入。これが私のHOデビューとなりました。車輪から入ったHOゲージerは多くないんじゃないかな。笑
プラ軸は外径3mm長さは14.35mm奇遇か？、内径……もとい金属軸の外径は1.5mmでした。

集電板ですが、これはどこからもバラ売りされていないのでKATOのN用の物を使います。すると問題になるのが台車レリーフの裏側同士の間隔です。いくつで設定すればいいか分からないんですね。

……こればかりは実測するしかないな、というわけでこんな物を作りました。

仮台車のような何かです。プラ板をネジで押さえる方式なので無段階調整が可能です。

後で発覚したことなのですが、TOMIXのHOの輪軸は長軸改軌に対応していました。Nだと車軸と車輪が一体成型になっているので意外でした。HOなら車軸をNより相対的に細く作りたいけどアスペクト比的に鍛造で一体成型できる限界を超えてしまう……といった事情でしょうか。

ただし、KATOのNのような有り得ないほど硬い素材ではないようです。尖ったほうを叩いて改軌したら先が丸くなりました。微調整を繰り返すのはやめたほうがよさそうです。

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さて。まずは終減速機から作ります。最近の気動車はエンジンに近いほうの輪軸だけでなく、エンジンから離れているほうの軸も動かせるんですね。エンジンに近いほうを第一終減速機、遠いほうを第二終減速機と呼ぶそうです。

最初に車軸と歯車のセットを作ります。ちなみに歯車も3Dプリントして動くものができることは実証済みです。

続いてその殻を作っていきます。

組立図の解釈ができなくて困っていたのですが、NDCの台車の写真を上げてくださっている方がいました。

天井クレーン車体吊り上げ実演#関東鉄道水海道車両基地公開イベント pic.twitter.com/L5kZalg5aS

— うきゃらぴ（青） (@ukyarapi0914) 2016年11月3日

http://www7b.biglobe.ne.jp/~suzuki3309/20091103kantoumizukaidou.2009.html
日本学園中学校・高等学校の鉄道研究部のホームページです。上のTwitterと同じく関東鉄道の水海道の公開イベントのときの写真が載っています。

「2016 JR長野鉄道フェスタ」ここいしのブログ ｜ ｢ここいし｣ のページ ヾ(〃^∇^)ﾉ - みんカラ
キハ110のDT58Aの展示状態の写真です。長野総合車両センターのフェスタでの写真だそう。

メーカーの中村自工のサイトです。減速機と車軸だけの写真が載っています。

減速機の中身の断面図が載っています。

やはり実物の資料があると非常に捗りますね。ありがとうございます。「NDC　台車」とかで調べても全然出て来ず、悩んだ末に「気動車　減速機」で調べたらいい資料が出てきました。自分もまだまだ"ググる"修行が足りないようです。

この辺がお気に入り。床下の錆飛んで赤茶けた部品をこんな間近で見られることないんでね(^^)
4枚目は請け負ってる伊勢鉄道の気動車の台車。まだバラかれてなかったので、2軸駆動の逆転機ってこうなってるんだとわかって嬉しかったです。#南海電車まつり2018 pic.twitter.com/vQeZYfvy3K

— みまさか ゆうか (@MimasakaYuka) 2018年10月28日

こちらはNDC仲間の伊勢鉄道イセⅢ形のもの。上の2つとは減速機を支えている棒の様子が異なります。色々あるのですねぇ。

そのイセⅢの床下に潜って撮影した写真を発見しました。

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平歯車は"FM Gears"というFusion360のアドインを利用して生成しました。
外歯車だけなく内歯車やラックも生成できるので、これを使えば遊星歯車装置やラック式（アプト式）模型の自作も視野に入ってきますねぇ。

なお、モジュール0.5未満の歯車は生成できません。これだと今回の模型には大きすぎるので生成した後で等倍縮尺を使っています。

あまりにモジュールの小さい歯車をモデリングしても動く歯車ができるような気がしなかったので、ある程度のところで妥協しました。実物よりピッチ円と刃先円の差が大きい分色々とデフォルメしています。

こんな感じで頑張って

はいできあがり。第一終減速機です。

パーツ構成はこんな感じ。殻は上下で分割します。下にあるのが1円玉です。果たして動くでしょうか、そして実用に耐えるものになるでしょうか。

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DMMに出力を依頼して届いたものを組み立てました。

思ったより小さいですねぇ。

で、きちんと動きました。エンジンからの入力軸を回すと車軸も第二終減速機への出力軸も回ります。このサイズの平歯車もきちんと回るんですね。

が、このまま実用化はできないことが判明しました。

問題はこの車軸に力を伝える小さいベベルギヤです。瞬間接着剤で金属軸と固定していたのですが、これが力に耐えきれず空転を始めるんですね。

というわけで、改良を加えれば実用化できそうだということが判明しました。出来たら更新しようと思います。

鉄コレのHK100を全力でN化してみた

積み模型と化していた鉄道コレクションの『北越急行HK100新塗装 2両セット』です。いつの製品だよ……と思って今調べたら発売は2015年5月なんですね。光陰矢の如しとはまさにこのことです。あっというまに完売し難民が出てその後ゆめぞらと待望の電GO登場時仕様が出て……いろいろありましたが全て懐かしい話ですね。

好きな車両なので本気を出してみることにしました。ここらへんの技術を詰め込んで走行化＆点灯化します。

自社(?)開発した動力ユニットは完全に床下に収まるため、椅子や運転台をだいたいそのままスケールダウンしただけの物を作ります。

椅子は乗ったときに集めた資料を基にそれっぽくモデル化しました。

運転台ブロックです。DMMのUltraのブラックは遮光性能がかなり高いことを利用し、ライト部分の裏にLEDを直当てしてボディの遮光塗装を省こうという算段です。

台車も作ります。いつものようにスケールを重視し、Zゲージのレールの上を走らせる軌間6.5mmの「Njゲージ」規格で作ります。

台車の形式はHK62です。いかんせん資料が見つからなかったので、以前作ったDT50をベースにレリーフと踏面ブレーキを変更してそれっぽくしました。

踏面ブレーキ装置の造型がよく分からなかったので困りましたが、そういえばHK100ってエンジンの代わりにモーター積んでるだけで実質NDCだよな？と思い、NDCの資料を探してみることに。するといいものが見つかりました。こちらのキハ11の台車です。そういえばJR東海にもNDCがいましたね。
また、Wikiwandの会津鉄道AT-700の記事にいい写真が載っていました。

主電動機やけん引装置などは資料がないので元のままという適当仕様。なんか付いてるな、程度のものになればいいかという考えです。なお、スノープローは後回しにすることにしたので今回は付いていません。

Njだと一般的な9mm軌の運転会で走れないので、代わりに履かせる台車も作っておきます。

719系5000番代のDT60です。砂箱は省略しました。応荷重装置のための細い棒の台座（何て呼べばいいのでしょうね）や差圧弁など、小さい差異が面倒臭い楽しいです。主電動機などは例の如くDT50のままの適当仕様となっています。HK62を標準軌アレンジしてもよかったのですが、どうせなら実在するのを作りたかったのでこうなりました。

ちなみに作った後で気づいたのですが、海外に目を向けてみると韓国鉄道庁2000系（現：韓国鉄道公社341000系&351000系）の台車や同5000系（現：同311000系）の1次車の台車がまさにDT50/TR235の標準軌バージョンでした。まだ計画段階ですがいずれ作る205系の履き替え用台車はこっちにしようかな。……と思ったのですが、向こうは車体断面の大きさが新幹線クラスなのでそのまま作ると空気バネがはみ出しますね。やっぱりDT60/TR245になるのでしょうか。

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で、これらを他のいろいろとまとめてDMMに印刷してもらいます。運転台がZ方向に大きいので費用がお高くつきますねぇ。

まずは椅子から。いい感じに出てくれました。一安心です。

続いて運転台を。車体にはめてみると……

入らねぇ。

はい。車体は射出成型品なので当然車内側には抜き勾配がついています。車体の裾のところで採寸したのでそれにピッタリで作ると奥まで入らないんですね。完全に失念していました。

とりあえずやれることをやります。

車体に入るまで削った上でLEDを配置。

……はい。ダメでした。思いっきり透けています。車体の厚み程度の距離でこんなに拡散するんですね。考え直したほうが良さそうです。

ちなみに、3Dプリントのヘッドが動く方向が造形物の形に影響することが判明しました。出力した時はいずれも写真左手前が上で、xy平面内での向きが90度異なっていました。壁の向きとヘッドの動きが直角だと壁が歪んで出てきてしまいます。3Dプリントは奥が深いですねぇ。

運転台の改良版を作ります。
今度は金属パイプを使い、発光点を車体の表面近くまでずらす作戦です。

こんな感じになりました。

はい！大成功です。鉄コレの透けやすい白ボディでこれです。遮光塗装は全くしていません。今後はこの方法で点灯化しようと思います。

ちなみにLED裏側からの光漏れはこの「S・U」のブラックで対策しました。本来の用途ではないですが、少量で高い遮光効果を発揮してくれました。

で、尾灯まで仕込みました。こうなります。運賃箱を用意しなきゃ。

台車も組み立てます。

9ｍｍ版はこうなりました、いやさっきの3Dモデルと違うやんけ！！！……はい、その通りです。9mm版の台車にもスノープロウが必要なことを忘れていたのです。やっぱ元の鉄コレのを使おう、ということでカプラーポケット用のアームを作りました。

床板も作ります。

M車にしてこのレベルで室内表現ができるというわけです。

TNカプラーや床下機器、スカート等を取り付けます。

スカートは元の部品ではなく、既に購入済みだった銀河モデルの3D-004を使いました……が、胴受けが湾曲しているTNカプラーがよかったので本来の使い方はせず、切り刻んで接着剤で固定しました。ごめんね。

さて。組み上げて電気を点けるとこんな感じ。

脚まで再現された椅子がならぶ室内の様子。ようやく自分の夢に近づいてきました。

あとは車体に遮光塗装をして床下やちょっとした塗装、室内表現をすれば完成なのですが、このたびのコ□ナウイﾉﾚス騒動により塗装環境が当分使えず前に進めなくなりました。いったんここでお休みとします。塗れたらまた更新しようと思います。

KATO動力用の短軸Nj台車を作る(WB=16mm)

KATOの電車・気動車用動力は車輪と車軸が別パーツなので比較的簡単に6.5mm改軌できるのですが、いわゆる長軸改軌ではなく短軸改軌をして台車をなるべくリアルに作ってやりたかったという話です。

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鉄コレの相鉄モニ2000が発売されたとき（2014年4月29日ですって。時の流れは速いものですね）に鉄コレ動力のTM-07を探したのですが、見つからなかったのでKATOのクモハ12の動力ユニットを買ったのが全ての始まり（元凶？）でした。

三陸鉄道……？

それから6年、モニは未だに積まれたままでN化されていません(笑)。その間に伊豆箱根のコデ165が作りたくてさらに2箱買い足したり「Njゲージ」に目覚めたりと色々ありました。

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後日追記：コデ165を作りました。

この記事にも被験体として登場するのでよろしければご覧ください。

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で、Njの車両を作るはいいのですが、一般的な運転会で走らせることができないんですね。それではちょっと寂しいので、いつもの6.5mm台車と汎用性重視の9mm台車を簡単に履き替えられるような車両にしたいと考えてKATO動力ユニット対応の短軸Nj動力台車を設計することにしました。

設計を始めたとき17m旧国の台車を持っていなかったので、クモヤ90の台車を採寸して車体への取付部やギアの軸受を作りました。旧国の台車は物によって軸間が2450mmだったり2500mmだったりするのですが、KATOは全て16mm(2400mm相当)でまとめているようですね。もっとも、KATOの旧国台車の車輪には汎用のφ5.6mmが流用されており、φ910mm相当のφ6mm車輪ではないので、全体としての縮尺を揃えるという意味ではある意味正しいのかもしれません。

飯田線シリーズあんなに頑張ったんだから車輪ももう少し頑張って欲しかった……「正しい」車輪が鉄コレ用しかないってどういうことよ……

また、歯車の軸間距離は、こちらのサイトの数字を利用して出しました。

色々やって構造を検討し、

はい。こんな感じになりました。レリーフは別パーツにしておいたので上を向けて出力できます。また、軌間を詰めたことにより台車集電板が内側に寄り、動力ユニット側の集電板と当たらなくなります。このため集電板とユニットの電気的な接続はリード線でやるつもりです。

3Dプリント材は脆いのでツメを対にしてパチン！みたいな設計にはできません。ツメは片方のみ、反対側にネジを入れて上下を留める方式にしました。

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さて。設計が終わった後で買い出しに行きました。伊豆箱根のコデ165に組み込むつもりなのでDT10を表現した物を……ということでクモハ11の台車(740571D1)を買うつもりだったのですが売っていませんでした。ネットで見つからなかっただけで別のがないかと探したら、こんなものが見つかりました。

4963D1「クモニ13025飯田線　動力台車」です。飯田線シリーズとしてクモニ83とセットで発売されたスカ色のクモニ13のほうのことですね。この後クモニ13(茶)としてクモニ13012が出たのですが、そちらは違う台車を履いて製品化されています。旧国の沼が垣間見えますねぇ。
あとついでにT台車のDT10は74059-1D「クモハ11443鶴見台車DT10」という名前で売られているみたいです。

車軸の上にあった何かは切除してあります

どうやら違いはスポーク車輪であるか否か……と値段だけな模様。古いほうのクモニ13(須)は普通の黒染め車輪が付いていて100円安いです。

設計の参考にしたクモヤ90の台車とは一つ大きな相違点がありました。

ウォームギアが付いている軸です。金属軸に対するギアの取り付け位置が違うほか、ジョイントを受ける部品も小型の物になっています。

以前「走る床板」を作ったときに可能な限り前後方向を詰めたジョイント受けを作ったのですが、これを公式でやった部品があったんですね。

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他の物とくっつけてDMMに出力を依頼し、届くまでにリード線の取り付けを検討します。

台車を取り外し可能にするにはリード線にコネクターを挟まなくてはなりません。いつものハーフピッチのピンヘッダーの金具を流用した極小コネクターを使いました。

さて、問題はこれをどこに置くかです。狭い空間に様々な機能が詰め込まれているため、スペースの余裕がほとんどありません。KATOは本当に巧みな設計をしますねぇ。

結局、ここに横向きで配置すれば入ることが判明しました。

また、念のため動力ユニット側の集電板の拡幅を想定した実験もやってみました。リン青銅板をもう一枚挟んでみたところ、台車の回転が渋くなってしまいました。やはりリード線で繋ぐしかないようです。

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4/28に注文した†加賀の伝統工芸品†が5月2日に届きました。速いですね。みんながコ□ナウイﾉﾚス騒ぎで引きこもる→みんなのモデリングがはかどる→DMMが忙しくなるという流れを想定していたのですが、実態はそうでもなかったのでしょうか。

さぁ組み立てましょう、まずはギアボックスに歯車を移植して……

バキッ

はい。知ってた。3Dプリント材に柔軟性を期待した私が悪いのです。ちょっとだしイケるやろ～～と思ったのですがそんなことはありませんでした。
ちなみに見ての通りギア同士の間隔はほぼ完璧です。先述の模型の歯車のデータは正しかったということになります。ありがとうございます！管理人の方がピッチ円径or軸間をどう測ったのかが気になるところです。

なお、割れていても組み立てることができました。使えそうなのでリード線を取り付けます。

リード線はこれを使用しました。非常に柔らかく、かつ細いので愛用しています。

で、集電→動力伝達という動力台車としての機能を持つことを確認しました。また、強度的な面に関してですが、動力ユニットとの着脱を繰り返しても割れたりしませんでした。歯車まわりが窮屈なので少し寸法を見直せば本格採用できそうです。

2020/06/16追記：

ギアまわりの寸法を見直したものを作りました。歯車の回転がスムーズになりました。

きちんと2個作ってロクハンのレールを走れることを確認しました。

というわけでKATOの動力台車を3Dプリントで作る、というのは上手くいくことが示されました。これより先の話はいずれ作る予定の伊豆箱根のコデ165の制作記のほうに書こうと思います。

→2020/10/27追記：コデを作り始めました。連結器をKATO新密連からTN自連に改造しています。

また、今回は軸間16mmと実装スペースに余裕のある仕様で作りましたが、いずれ軸間14mm仕様でも作ることになるでしょう。現状の設計だとネジ等がギリギリ入らないので、また頑張って考えようと思います。

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2020/06/10追記：
DMMに投入された新しいアクリル素材のHiResoとHiPerfはどうやら非常に柔軟性が高いようです。これならばギアボックスが割れる問題ともおさらばできる……かも。また今度実験してみようと思います。

また、従来のUltra/Xtremeは側面に縞模様が出る、裏面はザラザラになることから見た目が重要な面は上を向けるのが鉄則でしたが、どうやら新アクリルは側面に余計なものがつかないようです。

端梁の綺麗さはスゲエと思った pic.twitter.com/5CbJEld4DE

— T356X (@T356X) 2020年6月7日

なかなか面白そうですね。その一方、柔らかすぎて台車の梁になり得ないという可能性も否定できません。いずれ出力したときにレビューを織り込んだ記事を上げようかと思います。

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2020/07/06追記：
今回のNj台車に使ったギアは手持ちの他の車両から奪取してきたものだったので、上手くいくことが判明してからギアを追加で買ってきました。

29-951-3『新幹線用ギアケース灰4260 メンテナンス用分売パーツ』、軸間16mm仕様のギアケースです。ギアだけが欲しかったので困らないのですが、どうやら旧国用のケースが黒いものは分売されていないようですね。

ギアを移植する前に並べて気が付いたのですが、もしかして形が違う？？？

はい。形が違いました。ただの色違いじゃなかったんですね。

ちなみに29-951-4『新幹線用ギアケース灰4629 メンテナンス用分売パーツ』も同じ物のようです。品番が変わっている理由が気になるところです。

3Dプリントで小さいベベルギア(かさ歯車)を作ってみた

鉄道模型の新しい走り装置を作りたくて必要になったので作りました。回転軸の向きを90度変えられれば何でもいいのでクラウンギアでもOKで、車輪の大きさとの兼ね合いで外径が10.5mm未満というのが必須条件です。

この手の歯車は入手性で言えばタミヤのミニ四駆用の物が最高なのでまずその線で検討したのですが、外径が10mmを超えていたのでダメでした。

家にあったZZトレインのクラウンギアが使える！！と気づいたりもしたのですが、廃盤品なので入手性に難があります。

それらしい歯車を求めてネットサーフィンもしてみましたが、やはり良さげなものは見つかりませんでした。在宅では埒が明かないと思い秋葉原を徘徊したり渋谷の東急ハンズに行ったりしたのですが、適したものは見つかりませんでした。ちなみに2月頃の話です。念のため。

歯車のような機械部品の小さい物を3Dプリントで出しても動く気がしなかったので避けていたのですが、やらざるを得なくなったのでやってみました。結論から言うと外径4mmぐらいの小さいものでもちゃんと動きます。

・3Dデータ

最初はいつも使っているFusion360で作ることを考えました。デフォルトでは歯車を作る機能が付いていないので調べてみたところ、無料のアドインが公開されているそうです。

で、それを入れて作ったのがこちら。

いじれるパラメータが多くはないですがそれっぽくはなります。ただし余計なものが付いているので削り落とさねばなりません。

ここまでやって、ふと思いました。

歯車も探せばフリー素材があるのでは？

で、適当に調べたらありました。

GrabCADという3Dモデルの投稿サイトにありました。12歯と7歯のセットです。便利な時代ですねぇ。Harm chang wooさん、ありがとうございます！

さて、このモデルはAutodesk Inventor用の拡張子だったので同じ会社のソフトであるFusion360にそのまま放り込めました。

元のモデルは12歯のほうが16φmmだったので、これを等倍縮尺機能で1/2にしたものと1/4にしたものを作りました。1/2なら動くだろう、1/4は外径4mmで7歯のほうはそれ未満だしさすがに動かないだろう、という想定です。また、性能試験を行うためギアボックスのようなものも作っておきます。

その他の怪しい物とくっつけてDMMのアクリルのXtreme Modeで出力してもらいました。

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届いたら組み立てます。

φ8mm12歯のほうが動きました。実験成功です。動くもんなんですね。

ダメ元の12歯φ4mmのほうはというと……

動きました。低速域で回転がカクカクしていますが、これはご覧の通りにガバガバなジョイントのせいです。

この後、慣らすためにピカールを付けてしばらくグルグル回しました。すると本当にスムーズに回るようになりました。

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というわけで、小さいベベルギアでも（少なくともホビー用途なら）3Dプリンターで作って使える物ができます。敬遠せずもっと早く実験しておけばよかった。

ここまで小さい歯車が上手く動くならば、過去の作品にも改良が加えられそうです。今までは腕時計を分解して得たごく小さい歯車を組み込むのに苦労していました。米粒程度の大きさしかないギアを扱うのが大変だというのもあるのですが、だいたいの樹脂製ギアは難接着性樹脂でできているというのも大変な点です。小さすぎてキー溝を彫るわけにもいかないので、ギア軸と歯車がすべらないように固定するのが難しいんですね。その点3Dプリントのアクリル材は瞬間接着剤で容易に接着できるので楽です。

これからも何か発見があれば上げていこうと思います。