JP2009180293A - フロントフォーク用アウタチューブ - Google Patents

Abstract

【課題】 ＦＲＰパイプを用いたフロントフォーク用アウタチューブにおいて、長手方向の曲げ剛性をパイプ周方向で簡易に変化させること。
【解決手段】 ブレイダー装置を用いてブレイディング処理されてなるＦＲＰパイプ製本体部２０を有してなるフロントフォーク用アウタチューブ１１であって、前記ＦＲＰパイプ３０が、パイプ中心軸に対する組角度が±θ度で互いに交絡する組糸３１、３２と、パイプ中心軸に対する角度が0度の縦糸３３とを組合せ、パイプ周方向の各位置に配設される複数本の各縦糸３３の剛性をパイプ周方向の位置によって変化させ、ＦＲＰパイプ３０の長手方向の曲げ剛性をパイプ周方向で変化させてなるもの。
【選択図】 図４

Description

本発明は繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）パイプを用いたフロントフォーク用アウタチューブに関する。

自動二輪車の倒立型フロントフォークでは、車体側アウタチューブに車軸側インナチューブを摺動自在に挿入しており、アウタチューブの径がインナチューブの径よりも大きいため、アウタチューブの剛性がインナチューブの剛性より大きい。

特許文献１に記載のアウタチューブは、車体取付部の下方部分の車体前後方向における曲げ剛性を大きくして変形しにくくし、車体左右方向における曲げ剛性を小さくして変形し易くすることにより、ブレーキ時にフロントフォークに作用する車体前後方向の荷重に対するしっかり感の確保と、コーナリング時にフロントフォークに作用する車幅方向の荷重に対する衝撃吸収性の向上を図っている。

尚、特許文献２に記載のアウタチューブは、車体取付部の下方部分の車体前後方向から角度45度の位置における曲げ剛性を大きくし、ブレーキ時にフロントフォークに作用する車体前後方向の荷重に対するしっかり感の確保と、コーナリング時にフロントフォークに作用する車幅方向の荷重に対する衝撃吸収性の向上を図るものである。
特開2000-18303 特開2006-347386

特許文献１に記載のフロントフォーク用アウタチューブは、その外周面を切削加工することにより車体左右方向における曲げ剛性を小さくするものであり、煩雑である。

特許文献２に記載のフロントフォーク用アウタチューブは、その外周面に別の部材を接着することにより車体前後方向から角度45度の位置における曲げ剛性を大きくするものであり、煩雑である。

尚、アウタチューブがＦＲＰパイプからなるとき、ＦＲＰ材のプリプレグシート（樹脂を含浸した繊維シート）の積層数をパイプ周方向で調整し、ＦＲＰパイプの厚さをパイプ周方向で変化させれば、車体前後方向や車体左右方向等におけるアウタチューブの曲げ剛性を変化させることができる。但し、ＦＲＰ材のプリプレグシートの積層数をパイプ周方向で調整することは複雑でコストになる。

本発明の課題は、ＦＲＰパイプを用いたフロントフォーク用アウタチューブにおいて、長手方向の曲げ剛性をパイプ周方向で簡易に変化させることにある。

請求項１の発明は、ブレイダー装置を用いてブレイディング処理されてなるＦＲＰパイプ製本体部を有してなるフロントフォーク用アウタチューブであって、前記ＦＲＰパイプが、パイプ中心軸に対する組角度が±θ度で互いに交絡する組糸と、パイプ中心軸に対する角度が0度の縦糸とを組合せ、パイプ周方向の各位置に配設される複数本の各縦糸の剛性をパイプ周方向の位置によって変化させ、ＦＲＰパイプの長手方向の曲げ剛性をパイプ周方向で変化させてなるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記ＦＲＰパイプが、ブレイディング処理期間中の組糸の組角度±θ度の値を変化させ、ＦＲＰパイプの長手方向の曲げ剛性を長手位置でも変化させてなるようにしたものである。

請求項３の発明は、車体側アウタチューブに車軸側インナチューブを摺動自在に挿入した倒立型フロントフォークにおいて、前記アウタチューブがブレイダー装置を用いてブレイディング処理されてなるＦＲＰパイプ製本体部を有して構成され、前記ＦＲＰパイプが、パイプ中心軸に対する組角度が±θ度で互いに交絡する組糸と、パイプ中心軸に対する角度が0度の複数本の縦糸とを組合せ、各縦糸の剛性をパイプ周方向の位置によって変化させ、ＦＲＰパイプの長手方向の曲げ剛性をパイプ周方向で変化させてなるようにしたものである。

請求項４の発明は、請求項３の発明において更に、前記ＦＲＰパイプが、ブレイディング処理期間中の組糸の組角度±θ度の値を変化させ、ＦＲＰパイプの長手方向の曲げ剛性を長手位置でも変化させてなるようにしたものである。

（請求項１）
(a)フロントフォーク用アウタチューブを構成するＦＲＰパイプがパイプ中心軸に対する組角度が±θ度で互いに交絡する組糸と、パイプ中心軸に対する角度が0度の縦糸とを組合せ、パイプ周方向の各位置に配設される複数本の各縦糸の剛性をパイプ周方向の位置によって変化させ、ＦＲＰパイプの長手方向の曲げ剛性をパイプ周方向で任意に変化させる。ＦＲＰパイプを構成する各縦糸の剛性をパイプ周方向の位置によって変化させるだけの簡易な手法により低コストで、アウタチューブの長手方向の曲げ剛性をパイプ周方向で変化させることができる。

（請求項２）
(b)上述(a)のＦＲＰパイプが、パイプ中心軸に対する組角度が±θ度で互いに交絡する組糸を組合せ、ブレイディング処理期間中の組糸の組角度±θ度の値を変化させ、ＦＲＰパイプの長手方向の曲げ剛性を長手位置で任意に変化させる。ブレイディング処理期間中の組糸の組角度±θ度の値を変化させるだけの簡易な手法により低コストで、アウタチューブの長手方向の曲げ剛性を長手位置で変化させることができる。

（請求項３）
(c)倒立型フロントフォークにおいて、上述(a)のアウタチューブを用いることができる。これにより、フロントフォークの車体前後方向における曲げ剛性を向上させるとともに、車幅方向の曲げ剛性を低下させ、ブレーキ時にフロントフォークに作用する車体前後方向の荷重に対するしっかり感の確保と、コーナリング時にフロントフォークに作用する車幅方向の荷重に対する衝撃吸収性の向上を図ることができる。

（請求項４）
(d)上述(c)の倒立型フロントフォークにおいて、上述(b)のアウタチューブを用いることができる。これにより、アウタチューブの車体取付部近傍部分の剛性を十分高くしながら、アウタチューブのインナチューブを挿入支持する下端部（遊端）側の剛性を低くしてしなり易くし、走行中の路面変動に対するフロントフォークの追従性の向上を図ることができる。

図１はフロントフォークを示し、（Ａ）は模式側面図、（Ｂ）は模式正面図、図２はアウタチューブを示す断面図、図３はＦＲＰパイプの組紐組織体を示す模式斜視図、図４はＦＲＰパイプの組紐組織体の縦糸配置を示す模式端面図、図５はアウタチューブを示し、（Ａ）は模式側面図、（Ｂ）は模式前面図、図６はＦＲＰパイプの組紐組織体を示し、（Ａ）は高剛性組織体を示す模式平面図、（Ｂ）は中剛性組織体を示す模式平面図、（Ｃ）は低剛性組織体を示す模式平面図である。

図１に示す左右の倒立型フロントフォーク１０は、車体側アウタチューブ１１に車軸側インナチューブ１２を摺動自在に挿入し、減衰機構を内蔵している。左右のアウタチューブ１１は上車体取付ブラケット１３と下車体取付ブラケット１４で連結され、上車体取付ブラケット１３と下車体取付ブラケット１４をつなぐ不図示のハンドル回転軸が車体フレームのヘッドパイプに枢支され、上車体取付ブラケット１３にはバーハンドル１５が固定されている。左右のインナチューブ１２の下端部に設けた車軸ブラケット１６は、車輪１７の車軸を枢支している。

アウタチューブ１１は、図２に示す如く、ＦＲＰパイプ製本体部２０を有し、本体部２０の上端部に上車体取付ブラケット１３が結合される上カラー２１を嵌着し、本体部２０の中間部に下車体取付ブラケット１４が結合される下カラー２２を嵌着し、本体部２０の下端部にインナチューブ１２を挿入支持するためのシールケース２３を嵌着して備える。上カラー２１、下カラー２２、シールケース２３は例えばアルミ合金等の金属にて構成される。本体部２０の内周部には、本体部２０の真円度を確保し、インナチューブ１２の摺動性を向上するためのアルミ合金、鉄等の金属薄肉管２４が嵌合されている。本発明において金属薄肉管２４を備えることは必須でない。本体部２０に嵌合された金属薄肉管２４は上下のカラー２１、２２の内周段差部に衝合して抜け止めされる。

インナチューブ１２は、アルミ合金、鉄等の金属パイプ、又はＦＲＰパイプにて構成できる。

以下、アウタチューブ１１の構成について詳述する。
アウタチューブ１１は、ブレーキ時にフロントフォークに作用する車体前後方向の荷重に対するしっかり感を確保し、かつコーナリング時にフロントフォークに作用する車幅方向の荷重に対する衝撃吸収性の向上を図るため、上車体取付ブラケット１３（上カラー２１）及び下車体取付ブラケット１４（下カラー２２）に支持される車体取付部の下方部分で、車体前後方向における曲げ剛性を大きくして変形しにくくし、かつ車体左右方向における曲げ剛性を小さくして変形し易くする必要がある（又は車体前後方向から例えば角度45度の斜め位置における曲げ剛性を大きくする必要がある）。従って、アウタチューブ１１は、長手方向の曲げ剛性をＦＲＰパイプ製本体部２０のパイプ周方向で簡易に変化させるため、本体部２０を以下の如くに構成している。

アウタチューブ１１のＦＲＰパイプ製本体部２０を構成するＦＲＰパイプ３０は、例えば特許3760994に記載のブレイダー装置を用いてブレイディング（組紐）処理されてなるＦＲＰブレイディング組紐組織体３０Ａからなる。ＦＲＰパイプ３０を製造するには、予め樹脂が含浸された糸（強化繊維）をブレイダー装置にセットし、ブレイディングによって組紐組織体３０を製織するブレイディング工程と、組紐組織体３０Ａのまわりに連続的に熱収縮テープを巻き付けるラッピング工程を含むものからなる。

(1)ブレイディング工程（図３、図４）
ブレイダー装置により、ＦＲＰパイプ３０となるＦＲＰブレイディング組紐組織体３０Ａを製織するには、図３に示す如く、パイプ中心軸に対する組角度が±θ度で互いに交絡する組糸３１、３２と、パイプ中心軸に対する角度が0度の縦糸３３とをマンドレルのまわりで組合せるブレイディング処理により、一層の組物層を構成する。組紐組織体３０Ａは、少なくとも一層の組物層からなり、通常は複数層の組物層を積層して組成される。

本実施例のＦＲＰブレイディング組紐組織体３０Ａは、マンドレルのまわりにおける上述したブレイディング処理に際し、図４に示す如く、パイプ周方向の各位置に配設される複数本の各縦糸３３の剛性をパイプ周方向の位置によって変化させる。図４に示した組紐組織体３０Ａは、パイプ断面のＸ方向に位置する直径を含むその両側の一定角度範囲に渡る高剛性範囲Ｈに高剛性縦糸３３Ａを集中配置し、パイプ断面のＸ方向に直交するＹ方向に位置する直径を含むその両側の一定角度範囲に渡る低剛性範囲Ｌに低剛性縦糸３３Ｂを集中配置し、それらの高剛性範囲Ｈと低剛性範囲Ｌに挟まれるＸ方向とＹ方向に例えば45度をなして斜交する直径を含むその両側の一定角度範囲に渡る中剛性範囲に高剛性縦糸３３Ａ（低剛性範囲Ｌの低剛性縦糸３３Ｂに隣接する高剛性縦糸３３Ａ）と低剛性縦糸３３Ｂ（高剛性範囲Ｈの高剛性縦糸３３Ａに隣接する低剛性縦糸３３Ｂ）を混在配置する。組紐組織体３０Ａ、ひいては上車体取付ブラケット１３と下車体取付ブラケット１４に支持されるＦＲＰパイプ製本体部２０（ＦＲＰパイプ３０）の長手方向の曲げ剛性は、図５（Ａ）に示す如く、下車体取付ブラケット１４の下方部分でパイプ周方向のうちの高剛性範囲Ｈを含む面内に作用する横力Ｆに対し高剛性を示し、図５（Ｂ）に示す如く、下車体取付ブラケット１４の下方部分でパイプ周方向のうちの低剛性部分Ｌを含む面内に作用する横力Ｆに対し低剛性を示す。これにより、組紐組織体３０Ａの長手方向の曲げ剛性をパイプ周方向で変化させる。このとき、高剛性範囲Ｈと低剛性範囲Ｌに挟まれる中剛性範囲を含む面内に作用する横力に対する、組紐組織体３０Ａの長手方向の曲げ剛性は中程度とされ、組紐組織体３０Ａの長手方向の曲げ剛性のパイプ周方向における変化を緩やかにする。

尚、ＦＲＰパイプ３０（組紐組織体３０Ａ）を構成する組糸３１、３２、縦糸３３の糸は、前述の如く、予め樹脂が含浸された糸からなる。このとき、糸の種類はカーボンファイバー（ＣＦ）、グラスファイバー（ＧＦ）、アラミドファイバー（ＡＦ）、その他の高分子繊維、金属糸等なんでも良い。また、樹脂はエポキシ系、イミド系の他、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を問わず何でも良い。

(2)ラッピング工程
上述(1)により組紐組織体３０Ａを製織しながら、組紐組織体３０Ａのまわりに連続的に熱収縮テープを巻き付けてＦＲＰパイプ３０を得る。このラッピングによって、樹脂が適度にブローして適度の樹脂含有率を得ることができ、これにより、材料自体の機械的特性が向上する。

(3)アウタチューブ製作工程
上述(2)のＦＲＰパイプ３０を前述のＦＲＰパイプ製本体部２０とし、本体部２０に上カラー２１、下カラー２２、シールケース２３、金属薄肉管２４を組付けてアウタチューブ１１とする。

アウタチューブ１１を構成するＦＲＰパイプ製本体部２０（ＦＲＰパイプ３０）は、組紐組織体３０Ａの高剛性範囲Ｈを車体前後方向に沿う方向に配置し、組紐組織体３０Ａの低剛性範囲Ｌを車幅方向に沿う方向に配置すること（尚、ＦＲＰパイプ製本体部２０（ＦＲＰパイプ３０）は、組紐組織体３０Ａの高剛性範囲Ｈを車体前後方向から例えば角度45度の斜め位置に配置することも考えられる）により、車体前後方向における曲げ剛性を大きくして変形し易くし、かつ車体左右方向における曲げ剛性を小さくして変形し易くするものになる。これにより、ブレーキ時にフロントフォークに作用する車体前後方向の荷重に対するしっかり感を確保し、かつコーナリング時にフロントフォークに作用する車幅方向の荷重に対する衝撃吸収性の向上を図ることができる。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)フロントフォーク用アウタチューブ１１を構成するＦＲＰパイプ３０がパイプ中心軸に対する組角度が±θ度で互いに交絡する組糸３１、３２と、パイプ中心軸に対する角度が0度の縦糸３３とを組合せ、パイプ周方向の各位置に配設される複数本の各縦糸３３の剛性をパイプ周方向の位置によって変化させ、ＦＲＰパイプ３０の長手方向の曲げ剛性をパイプ周方向で任意に変化させる。ＦＲＰパイプ３０を構成する各縦糸３３の剛性をパイプ周方向の位置によって変化させるだけの簡易な手法により低コストで、アウタチューブ１１の長手方向の曲げ剛性をパイプ周方向で変化させることができる。

(b)倒立型フロントフォーク１０において、上述(a)のアウタチューブ１１を用いることができる。これにより、フロントフォーク１０の車体前後方向における曲げ剛性を向上させるとともに、車幅方向の曲げ剛性を低下させ、ブレーキ時にフロントフォーク１０に作用する車体前後方向の荷重に対するしっかり感の確保と、コーナリング時にフロントフォーク１０に作用する車幅方向の荷重に対する衝撃吸収性の向上を図ることができる。

アウタチューブ１１は、更に以下の構成を具備することもできる。
アウタチューブ１１は、下車体取付ブラケット１４（下カラー２２）に支持される車体取付部近傍部分の剛性を高く、インナチューブ１２を挿入支持する下端部（遊端）では走行中の路面変動に対するフロントフォーク１０の追従性を向上するために剛性を低く、しなり易くする必要もある。従って、アウタチューブ１１は、長手方向の曲げ剛性を長手位置で簡易に変化させるため、ＦＲＰパイプ製本体部２０を以下の如くに構成することができる。

即ち、本実施例の組紐組織体３０Ａは、マンドレルのまわりにおける前述(1)のブレイディング処理期間中の組糸３１、３２の組角度±θ度の値を、組紐組織体３０Ａの長手方向に沿って図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のθa、θb、θcのいずれかに連続的に変化させる。図６（Ａ）のθaで製織された組紐組織体３０Ａの長手方向の曲げ剛性は高くなり、図６（Ｂ）のθbで製織された組紐組織体３０Ａの長手方向の曲げ剛性は中程度になり、図６（Ｃ）のθcで製織された組紐組織体３０Ａの長手方向の曲げ剛性は低くなる。組紐組織体３０Ａを構成する組糸３１、３２の組角度±θ度を組紐組織体３０Ａの長手方向に沿って連続的に変化させることで、組紐組織体３０ＡひいてはＦＲＰパイプ３０の長手方向の曲げ剛性を長手位置で任意に変化させることができる。

そして、前述(3)のアウタチューブ製作工程において、アウタチューブ１１を構成するＦＲＰパイプ製本体部２０（ＦＲＰパイプ３０）は、図２に示す如く、下車体取付ブラケット１４（下カラー２２）に支持される車体取付部近傍部分２０Ａを構成する組紐組織体３０Ａが、組糸３１、３２の組角度を前述図６（Ａ）のθaとする高剛性組織体からなるものとする。また、インナチューブ１２を挿入支持する下端部（遊端）２０Ｂを構成する組紐組織体３０Ａは、組糸３１、３２の組角度を前述図６（Ｃ）のθcとする低剛性組織体からなるものとする。また、上車体取付ブラケット１３（上カラー２１）と下車体取付ブラケット１４（下カラー２２）に支持される部分に挟まれる中間部２０Ｃを構成する組紐組織体３０Ａは、車種、必要とされる操縦安定性の程度等に応ずる適宜の剛性組織体、例えば組糸３１、３２の組角度を前述図６（Ｂ）のθbとする中剛性組織体、又は前述図６（Ｃ）のθcとする低剛性組織体からなるものとする。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)フロントフォーク用アウタチューブ１１を構成するＦＲＰパイプ３０が、パイプ中心軸に対する組角度が±θ度で互いに交絡する組糸３１、３２を組合せ、ブレイディング処理期間中の組糸３１、３２の組角度±θ度の値を変化させ、ＦＲＰパイプ３０の長手方向の曲げ剛性を長手位置で任意に変化させる。ブレイディング処理期間中の組糸３１、３２の組角度±θ度の値を変化させるだけの簡易な手法により低コストで、アウタチューブ１１の長手方向の曲げ剛性を長手位置で変化させることができる。

(b)倒立型フロントフォーク１０において、上述(a)のアウタチューブ１１を用いることができる。これにより、アウタチューブ１１の車体取付部近傍部分の剛性を十分高くしながら、アウタチューブ１１のインナチューブ１２を挿入支持する下端部（遊端）側の剛性を低くしてしなり易くし、走行中の路面変動に対するフロントフォーク１０の追従性の向上を図ることができる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。本発明のアウタチューブは、本発明によってパイプ周方向の特定部分に得られる高剛性部分又は低剛性部分を車体前後方向に対する所望の方向に配置して用いることができる。また、本発明のアウタチューブは、本発明によって長手方向の特定部分に得られる高剛性部分又は低剛性部分を所望の長手位置に配置して用いることができる。

また、本発明の実施において、ＦＲＰパイプを構成する縦糸３３は高剛性縦糸３３Ａと低剛性縦糸３３Ｂの２種の他に、３種以上の各種材質、各種剛性の縦糸を採用できる。

図１はフロントフォークを示し、（Ａ）は模式側面図、（Ｂ）は模式正面図である。 図２はアウタチューブを示す断面図である。 図３はＦＲＰパイプの組紐組織体を示す模式斜視図である。 図４はＦＲＰパイプの組紐組織体の縦糸配置を示す模式端面図である。 図５はアウタチューブを示し、（Ａ）は模式則面図、（Ｂ）は模式前面図である。 図６はＦＲＰパイプの組紐組織体を示し、（Ａ）は高剛性組織体を示す模式平面図、（Ｂ）は中剛性組織体を示す模式平面図、（Ｃ）は低剛性組織体を示す模式平面図である。

符号の説明

１０ フロントフォーク
１１ アウタチューブ
１２ インナチューブ
２０ ＦＲＰパイプ製本体部
３０ ＦＲＰパイプ
３０Ａ 組紐組織体
３１、３２ 組糸
３３ 縦糸
３３Ａ 高剛性縦糸
３３Ｂ 低剛性縦糸

Claims (4)

1. ブレイダー装置を用いてブレイディング処理されてなるＦＲＰパイプ製本体部を有してなるフロントフォーク用アウタチューブであって、
   前記ＦＲＰパイプが、パイプ中心軸に対する組角度が±θ度で互いに交絡する組糸と、パイプ中心軸に対する角度が0度の縦糸とを組合せ、パイプ周方向の各位置に配設される複数本の各縦糸の剛性をパイプ周方向の位置によって変化させ、ＦＲＰパイプの長手方向の曲げ剛性をパイプ周方向で変化させてなることを特徴とするフロントフォーク用アウタチューブ。
2. 前記ＦＲＰパイプが、ブレイディング処理期間中の組糸の組角度±θ度の値を変化させ、ＦＲＰパイプの長手方向の曲げ剛性を長手位置でも変化させてなる請求項１に記載のフロントフォーク用アウタチューブ。
3. 車体側アウタチューブに車軸側インナチューブを摺動自在に挿入した倒立型フロントフォークにおいて、
   前記アウタチューブがブレイダー装置を用いてブレイディング処理されてなるＦＲＰパイプ製本体部を有して構成され、
   前記ＦＲＰパイプが、パイプ中心軸に対する組角度が±θ度で互いに交絡する組糸と、パイプ中心軸に対する角度が0度の複数本の縦糸とを組合せ、各縦糸の剛性をパイプ周方向の位置によって変化させ、ＦＲＰパイプの長手方向の曲げ剛性をパイプ周方向で変化させてなることを特徴とする倒立型フロントフォーク。
4. 前記ＦＲＰパイプが、ブレイディング処理期間中の組糸の組角度±θ度の値を変化させ、ＦＲＰパイプの長手方向の曲げ剛性を長手位置でも変化させてなる請求項３に記載の倒立型フロントフォーク。

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