WPC加工のメリット・デメリット、耐久性

WPC処理と、二硫化モリブデンショットなど表面処理、エンジンのフリクションロスについて解説。

表面処理の効果と、その有用性についても検証しています。

エンジンやミッション、フロントフォークなど、金属部品を加工する会社が出展されていたので、WPC処理について話をうかがってきました。

神奈川県相模原市のエヌ・イー有限会社さんです。

WPC加工で検索すると、上位にサイトが出てきますので以前から存在は知ってました。

（過去、CB125TのオイルポンプやプロリンクのカラーにWPC処理してもらったことがあります）

WPC処理は、そのショットピーニングの発展系とされており、株式会社不二WPCの登録商標です。

WPC（Wide Peening and Cleaning＝清掃するの意）

自動車やバイクなどモータースポーツのほか、工業、食品や医療など、さまざまな分野で表面処理技術が用いられています。

ちなみに、CBR1000RR-Rの純正ピストンのスカート部分には、「オーベルコート」というコーティングが施されています。「バイカーズステーションNo.388」によると、テフロンとモリブデンがベースの特殊コーティングのようです。

筆者は初めてオーベルコートを知りましたが、調べていると下記の会社がヒットしました。

こちらの会社がCBR1000RR-Rのピストンコーティングを手がけているかどうかまではわかりませんが、表面処理について解説されていますので、興味のある方はご覧になってみてはいかがでしょうか。

技術的な話は検索してもらうとわかると思いますので、割愛します。

DLCでおさえるべきポイントは、「DLCにもいろいろな種類がある」ということです。

たとえば建築の場合、大きく分けると「木造」と「鉄筋」があります。さらに木造住宅にも「在来工法」や「ツーバイフォー」など、種類があります。

また同じ「在来工法」でも、設計会社によって特色があります。

つまり、DLCは施工する会社（工場）によって特色があり、仕上がりが変わってくるということです。

プラス、処理をおこなう部材の状態によって仕上がりが異なるようです。わかりやすくいうと、新品のカムシャフトと、それなりに使い込まれたカムシャフトでは、もともとの状態がちがいますね。

バルブ駆動ロスを低減させる
DLCコーティングを施したカムシャフト。

RC213V-Sと同様にDLCコーティングを施したカムシャフト。フィンガーフォロワー式のロッカーアームの採用とあわせ、DLC未処理の物と比べバルブ駆動ロスを約35%削減している。

https://www.honda.co.jp/CBR1000RRR/powerunit/

CBR1000RR-Rのチタン製コンロッド。大端部にDLC処理がほどこされています。

ホンダ公式サイトにあるとおり、市販車にDLCを採用したのはMoto-gpからのフィードバックでしょう。

とはいえDLCも万能ではありませんので、素材や箇所、用途などによって向き不向きがあるようです。

例：アルミ（レース車両以外のピストン、メタル等）、鋳鉄部品（シリンダー、カム、ピストンリング（2stやセカンドリング等）、銅（ブッシュ）、焼結部品（オイルポンプ）
※メッキの場合、コーティングできますが、剥がれる場合があります。

参考引用元
https://www.fujiwpc.co.jp/faq/

ファミリーカーやスポーツ車など、日産やホンダの市販車に表面処理が採用されています。（ほかにもあると思います）

バイクだと、エンジン部品のほか、フロントフォークのインナーチューブにDLCが使われていたりと、レースだけではなく、スポーツモデルに表面処理が採用されていたりします。

基本的にメーカーは、私たちが想像もつかないぐらいあらゆるテストをおこなっていて、データ（数値）をとっています。なので、「なんとなく効果あるかも」みたいな、フィーリングだけで市販車に正式採用しません。

（コストだってかかりますからね）

相当、検証した上で、採用に踏み切るだけの価値があると判断したのだと思います。

表面処理の効果は処理方法や箇所、施工者、使用環境、メンテナンスサイクル、ドライバーなど、さまざまな要因が複雑に絡んでくるので、いちがいに効果について、明確ではない部分があると思います。

それでもメーカー各社が採用している理由を考えると、それなりのメリットがあるからではないでしょうか。

1970年代、ヨシムラが当時、「無敵艦隊」と呼ばれたホンダワークスのマシンを破るという事件がありました。

本田宗一郎（ホンダ創業者で当時の社長）の「エンジンを見せてほしい」という依頼を、ポップ吉村氏（現ヨシムラ・ジャパン創業者）は快諾。

ヨシムラのエンジンをRSC（現HRC）が借りて、いろいろと分析・検証をおこなったそうです。なにしろ自分たちがつくって組んだエンジンより、ヨシムラエンジンのほうが、パワーが出ているわけですからね。

ポップ吉村氏が手がけたエンジンは、バルブから何から、エンジンがピカピカに磨き込まれていました。

ポップ吉村氏から直接、エンジンチューニングを教わった方いわく、「自分たちはプライベーターだ。やらずに後悔するより、やれることは全てやったほうがいいだろう」と常々、言っていたそうです。

なにがパワーアップに貢献するのか？

RSCが徹底的に調べたところ、バルブの鏡面研磨は直接、出力向上につながるわけではない（カーボン付着の抑制効果があるといわれている）とか、様々な事がわかったそうです。

たとえば、エンジンチューニングでおなじみ「ポート加工」。

ポート加工されたエンジンを計測した結果、それほど大きく馬力が向上するわけではないことが判明。結果として、市販車への採用は見送られたそうです。

「他にもっと優先すべき事がある」という判断だったのかもしれませんね。

現代では、３Dスキャナーがあったり、コンピュータで解析・計算できる時代ですが、当時はまだエンジンのチューニング方法さえ確立されていない時代でした。

過去ブログに書きましたが、バイクのエンジンチューニングノウハウは、ポップ吉村氏によって広まったと言われています。

フリクションとは摩擦のこと。２つ以上の物が合わさって、こすれ合う時に生じるのが摩擦です。

摩擦を学問として研究しているのが「トライボロジー」（tribology）です。トライボロジーは「摩擦学」や「潤滑学」と訳されています。

その歴史は古く、エジプトのピラミッド建造や、レオナルド・ダ・ヴィンチ（1452-1519）が居た時代にはすでに摩擦学の概念が存在していたと言われています。

現在も、トライボロジーは多岐にわたって研究され続けていて、自動車やバイクはもちろん、ロケットや建設機械、家具や家電製品など、あらゆるところで活用されています。

トライボロジーの研究によると、燃料エネルギーのうち、走行のために使われるのはおよそ14％といわれています。

つまり、エンジン部分のエネルギーの大部分がロスしているわけです。走行に使われるエネルギー14％のうち、約15％が摩擦によって失われているといわれています。

逆にいえば、摩擦を減らすことによって燃費向上につながるわけです。

とくにエンジンのなかで最も摩擦損失が大きいのが、シリンダー とピストン。摩擦損失は、少なくともエンジン全体の40％を占めると言われています。

さらに40％のうち、ピストンリングとシリンダーの摺動（しゅうどう）部分の摩擦損失は約70％。

シリンダーと、ピストンスカートの摩擦損失は約30％になります。

４サイクルバイクエンジンのピストン。一般的にピストンリングは３つあります。レースでは、摩擦損失を減らすためにピストンリングを２本にします。

歴史的に、ピストンリング溝の異常摩耗や、凝着（ぎょうちゃく。溶けてくっついてしまう事）をふせいだり、ピストンスカートの摩擦を減らすため、さまざまなアプローチがおこなわれてきました。

ホンダのメッキシリンダー（NSシリンダー）なども、摩擦損失を減らすための技術のひとつですね。

以上が表面処理の目的といえます。

そうすると、考え方は異なりますが、じつにさまざまな表面処理のアプローチが存在するのは、不思議ではありませんね。なにごとも適材適所、メリットとデメリットがありますから。

部品の生産過程でおこなわれる処理のほか、今回取り上げた表面処理や、エンジンオイル添加剤も、広い意味では表面処理といえるのかもしれません。

（オイル添加剤には１の効果はないと思いますが）

メリットとデメリットについて、聞いてみました。

WPC処理は、最初にお伝えしたように清掃する、言い換えると裸にするという意味があります。

つまり処理をおこなうと、油分などキレイさっぱり剥がれ落ちます。だから加工後すぐに、防錆の油を付着させる必要があるそうです。

実際、私がWPC加工を依頼して納品された部品にも油が付いてました。

（錆びてしまうので注意するよう、説明書きがありました）

ですから、処理をおこなった部分が、外に露出して、油分が無くなってしまうような部品には、錆びてしまうため、WPC処理は適さないようです。

逆にエンジンやミッション、グリスなど油分がついたままの状態を維持できる部品に適しているようです。

先ほど解説したとおり、摩擦抵抗による性能ロスを低減できます。

これは見た方が話が早い。

実物を触ってみると、すぐわかります。軽やかにクルクルと回転し続けます。

実際はもっともっと軽やかですが、例えるなら

サビサビのドライブチェーンを新品に交換して、バイクの後輪がよく回るようになった感じです。

効果もですが、持続性も気になるところですよね。

耐久性については、性質上、高熱が加わる部分は、だんだんと効果が落ちてくるそうです。

たとえばエンジンパーツですね。ただ、具体的に「何キロまで持つ」とまではハッキリわからないそうです。

まぁ、当然ですね。

「エンジンって何㎞で壊れますか？ どのくらいまで持ちますか？」

という質問をするのと同じでケース・バイ・ケースだからです。

同じバイクで、同じ地域を走っても、ライダーによって扱い方・乗り方が違うため、まったく同じ状態にならないのが通常です。

複数のいろんな要因が、複雑に積み重なった結果になるからです。

「白・黒ハッキリしてほしい！」

というのが人情ですが、ものごとは時と場合によるので、一律にいえないのは仕方ないと思います。

ヨーロッパ車などは、ユーザーが「慣らし運転」をおこなわないため、慣らし運転に相当する距離だけ表面処理の効果が持てばいい、という考え方もあるようです。

WPC処理にかぎらず、表面処理をおこうなうと、部品の寸法が変わります。

WPC処理：１ミクロン（1/1,000mm）のマイナス交差

表面処理によっては、プラスになるものもあります。ですので、エンジン部品に表面処理をおこなった場合、条件次第でクリアランスがおおきく変わります。

この事を知らずに表面処理をおこなって、エンジンを組むと失敗することがあります。

（念のためにいっておくとWPC処理など表面処理は、レースをやっているバイクショップ以外は知らないと思います）

ハイパーモリショットが適しているようです。

ハイパーモリショットとは、「二硫化モリブデンショットにナノ粒子を添加したもの」だそうです。長時間、
高回転・高温で使用する部品に適しているのだとか。

鈴鹿8耐などレースで使われている技術みたいですね。

WPC処理もそうですが、ミッションがスムーズに入るようになるそうです。

餅は餅屋。素直に問い合わせるのが確実だと思います。どの表面処理が適切か、向き・不向きを一般の人が判断するのは不可能だからです。

材質や目的、箇所によって向き不向きがあったり、効果の持続性が異なったり、加工する母材の下地処理によって仕上がりが変わってきます。

今回、WPC処理について教えてくださったのはエヌ・イーの村田さんです。

良い面だけじゃなくて、悪い面をちゃんと答えてくださいますからね。この手の情報は、ググっても答えは見つからないと思うので、その道のプロに聞くのが早いと思います。

純正部品の出ない旧車など、ある程度ならカムシャフト・クランクシャフト・コンロッドなどのメタルを再生することも可能です。

いくつも使用実績があります。