ガスブロの作動のメカニズム

ガスブローバック方式エアソフトガンの作動の仕組み マガジン、トリガー、ハンマー編

以前にガスブローバック式エアソフトガンの作動の仕組み スライド、ボルト編を紹介しました。

ガスブローバック式エアソフトガンの作動の仕組み スライド、ボルト編

今回は残った部位であるシャーシのトリガーからハンマーの機構部品の作動の解説をしていきます。

この機構部品もガスブローバック方式であればガスがHFC-134aやCO2などの種類によらずほとんど一緒で、さらにハンドガンや長モノでも基本的には同じです。

まあ、ハンドガンでもシングルアクション、ダブルアクションに加えデコッキング機能の有無など様々な方式がありますが弾の発射においては基本的に同じ作動原理になります。

今回はわかりやすさ重視のため実銃ではストライカー方式(ガスブローバック式ではハンマー式のシングルアクション)を題材に紹介していきます。

まず始めにトリガーやハンマーの説明の前に超重要なマガジンの仕組みの説明をしていきます。

ガスブローバック式エアソフトガンのマガジン

まず発射機能に重要な視点でマガジンの作動原理を見ていきます。

まずマガジンの裏側です。

このマガジンの上の方についている金色の部品がバルブと呼ばれるモノで、バルブを押すとガスが放出され、離すとガスの放出が止まります。

マガジン上部から見るとこんな感じです。

ガスが出る場所が以前に紹介したスライドのノズルの穴と繋がっていて、ガスがスライド側に供給されます。

このバルブを取り外して観察してみます。

バルブが押されると次の写真のように稼働してフタが開きます。

押すのを止めるとバルブに内蔵されているスプリングによってフタが閉じる方向に動きます。

この動作をマガジンの断面図で見ると次のような仕組みでガスの放出をコントロールします。

ここで理解していただきたいことがバルブを押すとフタが開いてガスが放出される、押すのをやめればフタが閉じてガスの放出が止まります。

ここで後に重要な内容になるのですが、この手のマガジンには初速が出過ぎないような安全装置が備わっています。

その安全装置の仕組みはなんらかの要因によりガスが異常に高圧になると、フタを開くためのバルブを押す荷重が圧力によって高くなるので通常の荷重ではフタが開かず作動しなくなります。

このような特性を利用して、バルブを押す力を適切に設定することによって高圧ガスを放出しない仕組みにして違法な初速になることを防いでいます。

もし気になる方はお手持ちのマガジンで簡単に実験ができます。

まず全くガスが入っていない状態でバルブを指で押してみてください。物凄く軽い荷重で押せるはずです。

次にマガジンにガスをほんの少しだけ入れてバルブを指で押してみてください。空のマガジンに比較してバルブの荷重が大きくなっていることがわかるはずです。

つまりマガジンのバルブを解放するために必要な荷重はマガジン内の圧力に比例して大きくなります。

なので夏場の高気温や暖めすぎて熱くなったマガジンや不適切な高圧ガスを入れた場合にエアソフトガンが作動しないのは正常な機能なので安心してください、正常な証拠です。

ただしバルブを押す荷重を異常に強化して違法な初速になる改造は絶対に行わないでください

勿論、適切なガスや温度になれば正常に作動します。

ここまでが作動を理解するのに必要なマガジンの知識になります。

トリガー、ハンマー周りに要求される機能

ここまでのスライド、ボルト編とマガジンの仕組み知識からハンマー周りに要求される機能を考えていきます。

ハンマー周りに要求される機能は、かなり単純で次の2点になります。

要求機能

1、適切なタイミングで適切な荷重でマガジンのバルブを押してガスを放出させること

2、適切なタイミングでマガジンのバルブを押すのを止めてガスの放出を止めること

この2つの機能を頭に置きながら考えていきましょう。

またエアソフトガン特有の面白い要求があって、模型としての要素も求められるので法で許されている範囲内で可能な限り実銃の機構に似せる必要があります。

これらを踏まえて各主要部品と機能を見ていきましょう。

トリガー、ハンマー周りの主要部品と機能

ここからは全体の動きは一先ず置いといて主要部品と機能を見ていきます。

トリガー、トリガーバー

まず使用者が意図したタイミングを機械的な動きに変換するのがトリガーとトリガーバーになります。

これは単純かつ皆さんもご存知の部品でトリガーを引けばトリガーバーが移動します。逆にトリガーを離せばスプリングによってトリガーが戻り、トリガーバーの位置も戻ります。

このトリガーバーの動きを利用して適切なタイミングを管理しています。

ハンマー

次に紹介するのはハンマーです。

この部品の役割はトリガーと似ていて適切なタイミングを管理することがメインになります。

細かく言うとマガジンのバルブを押す機能もありますが、どちらかというと模型としての要求を満たすことに重点が置かれている部品になります。

このハンマーは単一部品では押すと倒れて、離すとスプリングの力によってすぐに起き上がります。

この動きをトリガーでコントロールできるようにするためにシアーという部品があります。

シアー

このシアーという部品はハンマーが倒れた時にすぐに起き上がってこないように抑えている機能とトリガーが動いたときにハンマーを解放する機能が備わっています。

 

この部品の仕組みを説明すると、まずハンマーが倒れて状態を次のようにして保持します。

これはラッチ機構とほとんど同じ仕組みでハンマーに切り欠き円が付いており、その切り欠きにシアーの出っ張りが引っかかることでハンマーが倒れている状態を保持します。

次にハンマーが解放されるときの動作です。

トリガーバーによってシアーが後方に移動することによってハンマーをロックしている出っ張りも移動しロックが解除されてハンマーが起きれるようにしています。

動作を言葉で説明すると

step
1
使用者がトリーガーを引く

step
2
トリガーに連動してトリガーバーが動く

step
3
トリガーバーがシアーを移動させる

step
4
シアーが移動してハンマーのストッパーが外れる

step
5
ハンマーが解放されて起き上がる

この5つの工程が同時に作用し使用者の好きなタイミングでハンマーを起こすことが可能になっています。

参考までに作動の動画を載せておきます。動いている部品に注目してください。

ハンマーがロックされる動画

UMAREX/VFC VP9  ハンマーロック

ハンマーが解放される動画

UMAREX/VFC VP9 ハンマー解放

ここまでの説明でハンマーを適切なタイミングで動かせることは理解できたと思いますが、次に大切な要求機能であるマガジンのバルブを押すことはできません。

なのでマガジンのバルブを押すために重要な部品であるノッカー、またはバルブノッカーを説明していきます。

バルブノッカー

まずノッカーの基本的な機能はマガジンのバルブを押すことなので次のような形状をしています。

実物を後ろから見たノッカー

このノッカーの作動原理を見ていきましょう。

このノッカーは基本的にハンマーに押されて移動することによってマガジンのバルブを押す作動をします。

まずハンマーが倒れている状態ではノッカーはノッカースプリングによって後退位置で待機しています。

この状態ではノッカーは後退位置なのでマガジンのバルブには触れていません。

次にハンマーが解放されて起きた時のノッカーの動きです。

ハンマーが起き上がるとノッカーはハンマーと接触しているのでハンマーに押されて前進します。

そのノッカーが前身することによってマガジンのバルブと接触し、バルブを押すことによってガスが放出されます。

このようにしてハンマーの動きと連動してノッカーが動くことによりマガジンからガスが放出されます。

ハンマーとノッカーの動作の動画。

UMAREX/VFC  VP9   ハンマーによるノッカーの前進

既にお気づきの方が多いと思いますが、ノッカーはハンマーに押されて前進するのでマガジンのバルブを押す力はおおよそハンマースプリングの荷重に依ります(本当は形状によるテコの比とかも関係する)。

なので作動性向上のためにハンマースプリングを弱くするとマガジンのバルブを押しきれず作動しなかったり、逆にマガジンのバルブを強く押すためにハンマースプリングを強くしすぎると作動性が犠牲になったり違法な高圧ガスでも作動してしまいます。

なので全体のバランスを考えてハンマースプリングの強さを考える必要があります。

ここまでの部品が要求機能の1である適切なタイミングで適切な荷重でマガジンのバルブを押してガスを放出させる機能を満たします。

これまで説明してきただけの部品構成だとハンマーが再び倒れればノッカーはスプリングによって後退位置に戻るのですが、ここでガスブローバック方式エアソフトガンの特有の問題が発生します(実銃であれば火薬の燃焼力の大きさや速さから問題にならない)。

後で詳しく説明しますがブローバックが作動するとハンマーはスライドに押されて倒されます。

しかしながらスライドによってハンマーが倒れたタイミングではブローバックが完了しておらず、ノッカーが後退位置に戻ってしまうとマガジンからのガスの放出が止まってしまい、かなりしょぼいブローバックになってしまいます。

そこでハンマーが倒れてもノッカーが後退位置に戻らないようにするための機構が必要になります。

しかしながらハンマーが倒れてもノッカーが前進位置を保持し続けるとガスの放出が止まらず正常な動作が不可能になります。

よってハンマーが倒れてもノッカーが戻らないようにするのと同時にハンマーの動きに依らないタイミングでノッカーが後退位置に戻るようにする仕組みが必要になります。

ノッカーロック、ノッカーロックスプリング

この役目を果たす部品が次のノッカーロックとノッカーロックスプリングになります。

わかりにくいので絵で取り出して描くと次のような形状になります。

このノッカーロックの動作を見ていきましょう。

まずハンマーが倒れている状態を見ていきます。ノッカーが後退位置に入るとノッカーロックは沈んでいます。

次にノッカーが前進するとノッカーロックスプリングの力によってノッカーロックが持ち上がって突起がノッカーの溝に嵌まりノッカーが前進位置で固定されます(ガス放出中)。

次にハンマーがスライドに倒されてもノッカーはノッカーロックピンによってロックされているので後退しません(ガス放出中)。

ではどうやってノッカーが戻せるのかを紹介するとノッカーロックを上から押して下げればロックが解除されてノッカーが戻ります(ガス放出ストップ)。

この動作を言葉にすると

step
1
ハンマーが起きてノッカーがハンマーに押されて前進する(ガス放出)

step
2
ノッカーロックがノッカーロックスプリングの力で持ち上がる(ガス放出)

step
3
ノッカーロックの突起がノッカーの溝に嵌ってノッカーの位置を保持する(ガス放出)

step
4
ハンマーが倒れてもノッカーはノッカーロックによって保持されているので後退しない(ガス放出)

step
5
ノッカーロックを押すとロックが解除されノッカーが後退位置に戻る(ガスの放出ストップ)

になります。

実際の動きを動画で見ると

ノッカーが前進してノッカーロックが持ち上がる

UMAREX/VFC  VP9  ノッカー前進

ハンマーが倒れてもノッカーは後退しない

UMAREX/VFC VP9 ノッカー保持

ノッカーロックを押してノッカーが後退

UMAREX/VFC VP9  ノッカーロック解除 ノッカー後退

これが一連の動きになります。

簡単にいうとハンマーの動きに対してノッカーの後退を遅延する機構になります。

個人的に興味深いのが本物のブローバック方式のチャンバー閉鎖機構(バレル後退遅延機構)に似ている気がして面白いと思いました。

このノッカーロックを押し込んでノッカーのロックを解除する機能はスライド側で制御しています。

フレームから飛び出ているノッカーに対してスライドに適切な長さ、深さの溝を設けることによってノッカーの後退タイミングを制御しています。

ハンマーが起きてブローバック開始

スライドのブローバック作動でハンマーが倒れたタイミング

ブローバックの終了間際

この機構によって要求機能の2である適切なタイミングでマガジンのバルブを押すのを止めてガスの放出を止めることが達成できます。

つまりガス放出の開始タイミングはハンマーに任せて(使用者のタイミング)、ガス放出のタイミングはスライドの動作で管理することによって使用者のタイミングで作動が開始し、使用者には関係のないブローバックがきっちり終わるタイミングまでガス放出を続ける機構になっています。

ちなみにブローバック方式のエアソフトでスライドをゆっくりと手動で戻すと引っ掛かり感や抵抗感を感じることがあると思いますが、その原因のほとんどはこのノッカーロック押し下げる力がスライドに掛かるため感じることになります。

よって、よく問題にされがちなスライドをゆっくり動かした時の引っ掛かりや抵抗感は全くの正常な作動であり、むしろ引っ掛かり、抵抗感が全くない場合はこのノッカーロック当たりが壊れている可能性が高いです。

また冬の寒い時期やガスが残り少なくなって圧力が低いと中途半端なブローバックになりガスが全部、吹き出してしまうことがあります。

原因はスライドの移動距離がノッカーロックを押し込むところまで動かないのでノッカーが突き出たままになりマガジンのバルブを押し続けるのでガスが全部、吹き出してしまいます。

部品紹介のまとめ

ここまで紹介してきたガスブローバックに必要な部品を適切な位置に保持させるのがリヤシャーシになります。

実物は次のような形状。

 

このリヤシャーシに部品を組み込むと各部品が要求される機能を満たす作動が可能になります。

このリヤシャーシアッシーがこれまで解説してきた機能を全て満たす部品になります。

もし興味あればリヤシャーシアッシーを見ながら各部品の動きを想像すると面白いかもしれません。

まとめ

ここまでで各主要部品の単体の動きが理解されたと思うのでトリガー、ハンマー周り全体の動きをステップ毎に見ていきます。

step
1
スライドを引いてハンマーを倒してシアーでロックする

絵の右側が前です。

step
2
使用者がトリーガーを引く

step
3
トリガーに連動してトリガーバーが動く

step
4
トリガーバーがシアーを移動させる

step
5
シアーが移動してハンマーのストッパーが外れる

step
6
ハンマーが解放されて起き上がる

右が前です。

step
7
ハンマーが起き上がりノッカーがハンマーに押されて前進する(ガス放出)

左が前です。

step
8
ノッカーロックがノッカーロックスプリングの力で持ち上がる(ガス放出)

step
9
ノッカーロックの突起がノッカーの溝に嵌ってノッカーの位置を保持する(ガス放出)

ここまでの実際の動作は各部品がほぼ同時に作動し一瞬で仕事をします。

スライドのブローバック作動は、おおよそこのタイミングで開始されます。

step
10
スライドのブローバック動作によってハンマーが倒れてもノッカーはノッカーロックによって保持されているので後退しない(ガス放出)

 

step
11
ノッカーロックがスライドに押されるとロックが解除されノッカーが後退位置に戻る(ガスの放出ストップ)

これがトリガー、ハンマー周りの動作になります。

ここまででかなり長い記事になってしまいましたが最後まで1記事で読めた方が理解が深まると思って書いてみました。

作動時間は一瞬ですが、その一瞬の間に多くの機能が詰め込まれています。

機能が多いので理解が難しいのですがシステムズエンジニアリング的手法で実際には同時に作用していることでも一つずつ機能を分解して動く順番毎に丁寧に並べてみました。

ちなみに今回、紹介した部品の形状は一例であって全ての製本が同じ訳ではありませんが、必ず似たよう形状で同じ機能を果たす部品があるので思考の練習がてらに長モノの部品を見ながら考えると楽しいと思います。

またエアソフトと関係のない話ですが機械の利点としては少ない部品点数でも組み合わせることによって多くの機能を同時に発揮することができます。

場合によっては人間が気づかないような有用な機能を持っている場合があります。

これが機械、つまりアナログの良いところの一つになります。

ただし機械、アナログの欠点は一度決めた機械に新しい機能を付け足したりするのが難しい時があります。

逆に流行りのプログラム、AIなどは機械と違ってどんなに細かい動作でも全てプログラムしないとエラーを起こします(プログラムが長くて書くのが面倒なのと抜け漏れや間違いが発生しやすく機械と違ってミス(バグ)の発見がしにくいので治しづらい)。

また仕組み上の問題で多数のプログラムを同時に動かすこともできるのですが、基本的にはステップ毎に処理をしながら進むので動作スピードは機械に劣ります(スピードを速くするめにはCPUのパワーアップが必要)。

その代わり追加の機能を足したりするのは割りかし簡単だったりします。

政府やマスコミのAI一辺倒に騙されず機械にも適材適所があるので騙されないようにしてください。どちらも重要なモノで文明生活に必ず必要になります。

AIやプログラムだけではただの指令書に過ぎず、実際に物体が作動する機械がないと絶対に動きません。

こんな感じで私はガスブロハンドガンを眺めながら機械とプログラム、AIに対し物思いに耽ってしまいました。

もし良ければガスブローバック式のエアガンをいくつか紹介しているので覗いてみてください。

最後にもし希望があればガスブロの作動の総まとめとチューニングのコツみたいなのを要望があれば解説します。

最後までお付き合いいただきありがとうございました。

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  • この記事を書いた人

kazubara

輸送機器メーカーでの元エンジン設計者。15年の職務経験から機械設計知識を伝道します。また職歴を活かしてエアソフトガンをエンジニアリング視点で考えてみる。

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