Wiseco はどのようにして史上最高の KTM 350 および 450 ピストンを開発したか

KTM がダートバイク業界のフロントランナーであることに疑問の余地はありません。 彼らは毎年一貫して技術的およびエンジニアリングの進歩を定期的に行ってきました。 ここ数年、KTM は重量を削減しながらエンジンの出力を強化し、シャーシから重量を抽出し、ジオメトリとサスペンションの改良を通じてバイクのハンドリングを改善しました。 これらは印象的な偉業です。 しかし、おそらくさらに印象的なのは、あるアフターマーケット企業である Wiseco がどのようにして追いつき、さらに高い水準を設定しているかということです。

Wiseco は 80 年以上にわたってピストン ビジネスに携わってきました。 彼らは業界と歩調を合わせ、4 ストローク ダートバイクへの移行が初期段階にあった 2000 年代初頭に専門知識を展開しました。 現在、Wiseco は KTM などの OEM と歩調を合わせ、OEM 設計を改善するための革新的な方法を模索し続けています。 Wiseco の専門分野は、OEM 同等品よりも優れたパフォーマンスと耐久性を備えた製品をお客様に提供することです。 Wiseco の最新開発の 1 つは、KTM、GasGas、Husqvarna 350 および 450cc ダートバイク用の新しいピストンです。 Wiseco がこの新しいピストンをどのように設計、開発し、市場に投入したかは、エンジニアリングの興味深い偉業です。

Wiseco は常に自らをピストン技術のリーダーであると考えており、OEM ピストン、さらには自社のピストンを改善する方法を絶えず模索しています。 KTM エンジン用の新しいピストンを設計することを決定したとき、Wiseco 代表のスコット・ハイランド氏は次のように述べています。「私たちは、古い設計にはなかった新しい機能をピストン設計に組み込む機会があると考えました。私たちは、 「オーストリアのエンジン プラットフォームは、複数のモデルが共通のエンジン コンポーネントをユニット化しているため、これらのプラットフォーム全体でパフォーマンスをリードしたいと考えています。競合他社の製品を研究し、使用済みのピストンを評価して改善点を特定しました。実装したい一連の小さな改善点を特定しました。これらのプラットフォーム全体でパフォーマンスをリードしたいと考えています。」小さいながらも重要な機能により、最終的に新しいピストンの強度が向上し、重量が軽減され、摩擦損失が改善され、リングシールが改善され、最終的には長期的な耐久性が向上します。」 ピストンの強度を維持または向上させながらピストンの重量を軽減できることは非常に大きなことであり、追求する価値があります。

Wiseco チームはプログラムを開始すると、過去の開発プログラム (製品を更新する場合) とピストンの OEM バージョンをレビューして精査することから開発を開始します。 目標は、既存のピストンについてできる限り多くのことを学ぶことです。これは、既存のピストンが開始と反復の基礎となるためです。

OEM ピストンをレビューする際には、最先端の技術ツールを使用してあらゆる詳細をキャプチャします。 新品ピストンと中古ピストンの両方が検査されます。 たとえば、ピストンは 3D スキャンされて、その寸法やドームの形状がキャプチャされ、ピストン スカートのプロファイルがどのように見えるかを視覚化するのに役立ちます。 3D スキャンは、可能な限り正確であることを保証するために、技術者と CMM 機械によって実行された測定に対して検証されます。 さらに、古いピストンの摩耗パターンを研究して、走行時のフィット感や異常摩耗の領域を評価し、ブローバイを探します。

設計は次にエンジニアリングと仮想環境に進みます。 エンジニアと設計者は協力して、CAD ソフトウェアでピストンをモデル化します。 この時点で、パフォーマンスを向上させるためにピストン モデルに変更が加えられます。

エンジニアリング部門がピストンを更新すると、有限要素解析 (FEA) を活用して仮想的に検証プロセスを開始します。 FEA を使用すると、エンジニアリング チームは、新しい設計がエンジン内で発生する熱的および機械的負荷にどのように反応するかをシミュレーションできます。

開発プロセスの設計とシミュレーションの部分は、本質的に反復的なものです。 エンジニアリング チームは、シミュレーションのたびに新しいことを学び、それに応じて設計を更新します。 すべての反復的な変更の集大成が、エンジン テスト用の物理プロトタイプになります。

FEA とエンジン テストの間には、新しいピストン設計のプロトタイプを作成し、テスト エンジンを組み立てるという非常に重要なステップが含まれます。 プロトタイプのピストンは、生産ユニットとまったく同じように鍛造および機械加工されます。 この作業は不可欠であり、常に経験豊富なチームメンバーによって社内で行われます。

KTM プログラムでは、Wiseco は 2020 KTM 450 SX-F ダートバイクのエンジンを使用しました。 社内ダイナモでの OEM 構成テストのベースライン データがすでに完成しているため、経験豊富で細心の注意を払う技術者がプロトタイプのピストンを使用してテスト エンジンを慎重に組み立てました。 技術者は、テストが完了し、評価のためにエンジンが分解された後に参照できるように、エンジン構築のあらゆる側面を文書化しました。 最も重要なことは、テスト エンジンと新しいピストンに対して一連の静的チェックを実施し、エンジン内のランニング クリアランスが最適であることを再確認して確認したことです。

エンジンテストを開始するために、Wiseco チームは SuperFlow 水ブレーキエンジンダイナモをセットアップしました。 生の馬力とトルクだけがテストの合否を決定する重要な決定要因ではないため、テストセルは大量のデータを収集するように構成されています。 いくつかのパラメーターの中でも特に、水温、油温、ブローバイが監視されます。 ピストンをテストおよび開発する場合、水温と油温はピストンがエンジン内でどのように動作しているかを示すことができます。 たとえば、水温の上昇は、ピストンのスカートとシリンダーの壁の過剰な接触や異常な嵌合を意味する可能性があります。

同様に、ピストンからリングへ、そしてライナーへの熱伝達が最適ではない場合、油温が急上昇する可能性があります。 ピストンピンのボアフィットやスモールエンドブッシュに問題がある場合にも、油温が急上昇する可能性があります。 クランクケース圧力を介してブローバイを測定すると、ピストン リングの密閉性について重要な洞察が得られます。

Wiseco チームは、ますます厳しい性能と耐久性の一連のテストを実行することで、新しいピストン設計を世に送り出しました。 このテストでは、ピストンにとって考えられる最悪の条件をいくつか示し、顧客による激しい虐待にピストンが耐えられることを証明します。 新しい KTM ピストンの場合、テストでは最初から非常に優れたパフォーマンスを発揮しました。

すべてのエンジンテストが完了したら、エンジニア、品質検査官、技術者が全員協力して、テストされたピストンの状態を評価します。 Wiseco のエンジニアである Ryan Nau 氏は、「私たちは試験の前後に、主要な外径、ピストンのピン穴の直径、リングの溝、ランドなどの主要な特徴を測定します。この時点では、目視検査が非常に重要です。部品が欲しいのです」と述べています。まるで一度も走行していないかのように見えるため、どの表面にも擦り傷や激しい磨耗がないことが私たちが求めていることです。また、リング、ピン、サークリップを含むすべての嵌合コンポーネントとの相互作用が機能的で視覚的に互換性があることも保証します。 。」

テストしたピストンのピストン スカートの形状を検討した結果、Wiseco はピストン スカートの形状とクリアランスに若干の改良を加えて再テストすることにしました。 ライアン氏は、この微妙な変更の複雑さについて詳しく説明し、「これは、ピストンの形状と、ピストンが作動中のエンジンのシリンダーとどのように相互作用するかに関する私たちの豊富な経験に当てはまります。最初の設計と 2 番目の設計の間の変更は、ピストンの楕円形の調整でした」と述べています。 「最初のテストで軽い接触跡を注意深く観察し、2 番目のプロトタイプでこの接触をなくすように調整することができました。この小さな変更は最初の試行で正常にテストされました。」 ピストンの設計用語では、ピストンの楕円形とは、ピストンの上部からスカートの底部までの指定された高さにおける円周方向の形状を指します。 したがって、ピストンの楕円度の調整は、シリンダーボアとの嵌合状態に直接影響します。

新しいピストンがすべてのテストを受けた後、Wiseco はその性能をレビューし、製造の準備を整え、市場に投入します。 Wiseco は新製品の発売に高い基準を設定し、新しいピストンの性能を十分に開発された社内基準と比較します。 すべての基準が満たされると、ピストンは生産に移ります。

成功しているエンジニアリング会社は、エンジンの発電機と現実世界のパフォーマンスが必ずしも一致するとは限らないことを知っています。 また、ダイナモテストが必ずしも製品の成功につながるとは限らないため、実際のテストを開発プログラムの一部として含める必要があります。 Wiseco は実世界のテストに非常に真剣に取り組み、スポンサーのチームとライダーにテスト用の新しいピストンを装備させます。 ライディングの規律に応じて、チームがエンジンを最高の状態に保つために過酷な整備スケジュールを進める前に、テストピストンは 8 ～ 30 時間の過酷な走行時間に蓄積されることがあります。 ピストンは、グレン ヘレンなどの西海岸各地で行われるプロレベルのモトクロス レースを含む、さまざまな種類のレースで競争するマシンで使用されています。 スーパークロスチームとアリーナクロスチームもこのピストンを積極的に稼働させており、その中には2023年にAMAスーパークロスに出場するチームも含まれます。実地テストはレース用途に限定されるものではありません。 Wiseco は、選ばれたオフロード ライダーやデュアル スポーツ ライダーにピストンを提供しており、その中にはまだオリジナルのテスト ピストンに何時間も費やしているライダーもいます。

すべての Wiseco ピストンと同様、これらの再設計された KTM ピストンは 100% Wiseco のオハイオ州製造施設で製造されています。 Wiseco が自社施設で製造するすべてのピストンは、工程内検査と最終検査を受けます。 各ピストンは、鍛造品から完成品に至るまで、数多くの機械加工を経ます。 ピストンの加工中、各機械オペレーターは、加工プロセスが正しく進行していることを確認するために特定の一連のチェックを実行します。 これらは工程内検査です。

最終検査は、ピストンが完全に完成し、出荷の準備ができたときに行われます。 ピストンを製造環境から梱包エリアに移動する前に、ピストンの一連の検査が完了し、機械加工プロセスのすべてが正しく完了していることを再確認します。

Wiseco は、ピストンの設計、鍛造、機械加工、コーティングプロセスのあらゆる側面を制御している点でユニークです。 これにより、最初から最後まで完全な監視が可能になり、多くの競合他社が匹敵しないレベルの品質を顧客に提供できます。

Wiseco 独自の ArmorGlide スカート コーティングは、動作時の摩擦を軽減し、摩耗を最小限に抑えます。

後期モデルの KTM、ハスクバーナ、GASGAS 350 および 450cc 4 ストローク モデルで、標準圧縮比および増加圧縮比で利用可能です。 以下の完全なアプリケーションリスト。

大手 OEM が設計を進化させ、パワースポーツ業界を前進させ続ける中、Wiseco はそれらの設計を改善し、基準をさらに高く設定する方法を模索し続けます。 KTM、Gas、Husqvarna モデル用の Wiseco の新しい 350 cc および 450cc ピストンの設計と開発を深く掘り下げることは、チームがどのように協力して、設計を改善する方法を見つけるたびに特定し、協力し、実行するかを例示しています。またはOEMの設計。 新しいピストン設計を市場に投入するプロセスが複雑で、技術的な課題に満ちていることは疑いの余地がありません。 ただし、完璧に実行すると、結果として得られる製品は革新的なものになります。

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