JP2012162245A - 自動二輪車スポークリムの組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明が解決しようとする課題は、軽合金製のリム・ハブであってしかも最大過酷に使用しても緩みがないスポークリムの組立方法を得ることである。
【解決手段】軽合金製リムと軽合金製ハブを複数の高張力鋼線でなるスポークをニップルで緊締するリム組作業工程において、スポークの軸力は、一旦セット軸力より高めて、次工程でセット軸力に戻すことを特徴とする自動二輪車スポークリムの組立方法を採ることによって可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は自動二輪車を相当乱暴に操縦しても車輪のスポークが緩むことなく、組立能率のよいスポークリムの組立方法に関する。

自動二輪車の特長は機動性がよいことであるから、車輪は回転慣性モーメントが極力小さい事が求められる。従って、車輪のリム、ハブ、ニップルはアルミ、マグネなどの軽合金になってきている。車輪として、組立式スポークリムは古くから理想の姿ではあったが、スポークが緩み、頻繁に調整が必要で高価な存在になり減少傾向にあった。
とって変わりつつあるのは、リム・スポーク・ハブを一体鋳造したものである。

しかし、悪路レースなどで極限の性能を求められる自動二輪車では依然として組立式スポークリムへの要求が強く、欠点である緩みの改善と低コスト化を要望されていた。
本発明はその要望に正面から答えるものである。
本発明においてキーワードとなるスポークの張力（単位Ｎ）は、当業者の現場用語として軸力と呼んでいるので、それを使って記述する。

関連技術として、スポークニップルを緊締する自動機が本件発明者によって開示されている（特許文献１参照）。また、スポーク組立・構造についてはて特許文献２、特許文献３がある。

特開平１１−１１０１号公報 特開２００２−４６４０１号公報 特開２００６−３２１４２０号公報

本発明が解決しようとする課題は、軽合金製のリム・ハブであってしかも最大過酷に使用しても緩みがないスポークリムの組立方法を得ることである。

また、その組立が高い精度で供給でき、しかも低コストで可能なスポークリムの組立方法を得ることである。

軽合金製リムと軽合金製ハブを複数の高張力鋼線でなるスポークをニップルで緊締するリム組作業工程において、スポークの軸力は、一旦セット軸力より高めて、次工程でセット軸力に戻すことを特徴とする自動二輪車スポークリムの組立方法を採ることによって可能となる。

また、リムとハブを複数の高張力鋼線でなるスポークを機械装置でニップルを操作し緊締するリム組作業工程は、十字ドライバー４基を同時に、同一緊締力で同一時間ずつ作用させ、停止させて順次送ってリム全周を緊締することを特徴とする自動二輪車スポークリムの組立方法を採ることによって可能となる。

出願人は実施例に示すような大掛かりな実験（実レース試験）を行い、図４であったものが、図５のように緩みが改善できる自動二輪車スポークリムの組立方法を完成させた。

また、出願人としては従来技術になるが、スポークリム組立が高い精度で供給でき、しかも低コストで可能な多くの実績をもつスポークリムの組立方法を開示した。この技術は同一発明者が特開平１１−１１０１号公報で開示した機械の付帯的応用事例である。

本発明の実施例を示す流れ図で（ａ）は従来の方法、（ｂ）は本発明である。 本発明を説明するための名称を示すスポークリム正面図である。 本発明を説明するための名称を示すスポークリム半断面図である。 従来（ａ）のスポーク緩み試験成績を示す円グラフである。 本発明（ｂ）のスポーク緩み試験成績を示す円グラフである。 本発明を説明するための物理モデル図である。 本発明（ｂ）と従来（ａ）の成績を吟味するためのグラフである。 本発明の組立方法を示すスポークリム正面図である。

本発明は現場において実施されており、営業しているなかで試験研究したものである。

図１により本発明を説明する。本実施例では最も多用されているスポーク３２本の場合で説明することにする。
図１は実施例を示す流れ図で（ａ）は従来の方法、（ｂ）は本発明である。従って（ｂ）で追加されている作業工程が本発明になる。

図２は説明にあたり、スポークリム正面図で各部の名称を示すものである。スポークリムの部品は、リム４０が１個、ハブ５０が１個、スポーク５０が３２本、ニップル７０が３２個で成る。
本実施例ではスポーク１本１本の軸力を問題にするから、ホイールをＲ側から見て、リムのバルブ孔４１を始点として右回りにスポーク１番からスポーク３２番までに１〜３２としている。
また、スポークリムはスポーク４本単位で成り立っている（Ｒ押、Ｒ引、Ｌ押、Ｌ引）。
３２本スポークの場合Ａ〜Ｈの８ブロックと見る事ができる。また、スポークは４本が交差したダイヤ（斜線）が見やすいのでＡダイヤ〜Ｈダイヤ、束ねＡ〜束ねＨ、Ａ束〜Ｈ束と呼ぶ事がある。

図３はスポークリムの半断面図でニップル７０は絵図が小さくなりすぎるので、誇大に表示している。
リム４０とハブ５０をスポーク６０で締結している。スポーク６０はハブ５０に設けた孔に、スポークの折曲げ部６６を通し折曲げ部は回り止めの役目を担っている。スポーク６０のリム側端はスポークのおねじ部６５であり、本件の場合、軸径４ｍｍのスポークの首部６４にねじＭ４．５×０．７５が転造加工してある。スポークの伸長部６３は軸径３５ｍｍに絞られておりスポークがばねとして作用する部分である。一般にスポーク６０はスポーク左傾斜角θＬとスポーク右傾斜角θＲとは設計上異なるので２種類の長さになる。

リブ５０とスポークのおねじ部６５とはニップル７０に切られためねじと対偶して、ニップルの十字ドライバー溝７１を回転さすか、ニップルの調整角部７３を回転さすことによって軸力を制御できる。ハブ５０とニップル７０はニップルの球面部７２で接触している。ニップル７０の材質はアルミ、チタンなどで、表面は硬質の塗料が焼き付けられる。
どうしてもボルト・ナットの緩みの事例から、スポークの緩みもニップルが相対的戻り回転すると考えてしまうが、原因構造は全く違うのである。

リブ５０の側面でヨコ振れ、底面でタテ振れの検査が行われるが、その時、ハブの軸孔５１は組立精度の基準（データム）となる。

スポークリムにとって世界で最も過酷で、自動二輪車を乱暴に操縦されるのが、欧州で盛んなエンジュウロレースと言われている。急坂路、ジャンプ、岩盤着地、沼地、川渡り、転倒は常套である。出願人はエンジュウロレースは１日で全ての成績が得られることに注目して実験（実レース試験）を行うことにした。
実験（実レース試験）に供したスポークリムは１８インチ、タイヤはキャラメルトレッドである。

図４は従来（ａ）のスポーク緩み試験成績を示す円グラフである。
縦スケールは軸力Ｎで、円周は３２等分して、スポーク番号と対応している。
図１流れ図（ａ）の従来の方法で初期セット軸力Ｔ＝２０００Ｎ（実線）に機械設定してレースに供した。
点線は１レース使用後の軸力である。スポーク番号３１は軸力Ｔ＝０Ｎで緩んでいる。スポーク番号７、スポーク番号８、スポーク番号１８、スポーク番号２６はＴ＝１０００Ｎ以下で、危ない状態になっている。
過去において、このような状態になった時は締め力が足りないとして、軸力を上げる対応をしてきたが、好結果は得られなかった。

図５は本発明（ｂ）のスポーク緩み試験成績を示す円グラフである。
縦スケールは軸力Ｎで、円周は３２等分して、スポーク番号と対応している。
図１流れ図（ｂ）に従って、スポークの軸力はＴ＝２０００Ｎにするが、一旦セット軸力より高めてＴ＝３０００Ｎまで第３機械締めした後、次工程でニップルの調整角部７３にトルクレンチを掛けセット軸力Ｔ＝２０００Ｎ（実線）に戻してレースに供した。
軸力とトルクレンチの捻りトルクはリム仕様毎に実測して換算グラフを用意している。
点線は１レース使用後の軸力である。スポーク番号１６で軸力が僅かに下回った他は全く問題はなかった。むしろ軸力はセット値よりも上がっているが、これはレース直後リム４０の温度が上がっているためである。
その後このリムはセット値に調整しては９回レースに使用したが緩みの問題は生じなかった。

図６と図７は本発明の効果を説明するための物理モデル図と本発明（ｂ）と従来（ａ）の成績を吟味するためのグラフである。
図６の物理モデルはリム４０とハブ５０を質点と考え、それを結ぶスポークは弾塑性モデルとした。８０は塑性記号、８４は弾性記号である。

図７のグラフは縦軸に軸力、横軸に伸びをとっている。８１は塑性変形曲線、セット軸力Ｔ＝２０００Ｎである。
従来（ａ）のスポーク緩みを吟味すると、セット時はａ０１点で負の軸力が掛ると８５のばね作用線ａ０に沿い、正の軸力が掛ると塑性変形曲線８１に沿う。
図４におけるスポーク番号３１の場合、セット時はａ０１点であったものが、＋３５０Ｎの力を受けて、ａ２１点に塑性変形する（変形量はｄｘ２）。そして、８７のばね作用線ａ２に沿って作用しようとしてもａ２２点の軸力は０である。
同様に、図４におけるスポーク番号７、スポーク番号８、スポーク番号１８、スポーク番号２６のＴ＝１０００Ｎの場合、セット時はａ０１点であったものが、＋１８０Ｎの力を受けて、ａ１１点に塑性変形する（変形量はｄｘ１）。そして、８６のばね作用線ａ１に沿って作用しようとしてもａ１２点の軸力はＴ＝１０００Ｎにまで減じている。

本発明（ｂ）のスポーク緩みを吟味すると、一旦ｂ０１点のＴ＝３０００Ｎまで高めた後、セット時はｂ０２点Ｔ＝２０００Ｎまで戻している。今、±３５０Ｎの軸力が変動したとしても８８のばね作用線ｂ０に沿っていて、何の変哲もない状態で正常に作用している。
最も過酷なレースでは本発明は勝敗の鍵を握る事になる。
一般自動二輪車の平常軸力変動は±２５Ｎ程度であるから、従来（ａ）で差し支えないが、耐久疲労を考慮すると、５０％の増締めと戻しの簡単な作業で性能が向上するのであるから実用車であっても品質は向上し有効である。
増締めの量は今までの経験から、３０％から７０％増の範囲が適当である。
この試験用の機械締めリム組立では第３機械締めまで行っているが、大量生産になれば第２機械締めまでにすることは可能である。

図８は本発明の組立方法を説明するためのスポークリム正面図である。
スポークリムの周囲にあるａ、ｂ、ｃ、ｄの４基の十字ドライバー機械は空気圧によってニップル７０を所望するトルクで締める事が出来る。実物はもっと大きく複雑であり、詳しくは、特開平１１−１１０１号公報で開示されている。
本発明では、十字ドライバーａ、ｂ、ｃ、ｄの４基を同時に、同一緊締力で、同一時間ずつ作用させ、停止させて順次４５°づつ８回送ってリム全周を緊締する。同時に、同一緊締力で締めることはハブ５０の位置決めにとって不可欠であり、手組みでは不可能なところである。同一時間作用させることは、エアードライバーの特性として必要である。

機械締め組立は、手締めと違って如何なるスポークリムでも組立できるわけではない。
複数の高張力鋼線でなるスポーク６０はリム４０に対して等間隔であり、その数は、４の倍数である３２、３６、４０の何れかである場合可能となる。

リム４０の全周を緊締する機械作業工程は、１周目の軸力は低く緊締し、２周目は１周目より高くし、少なくとも２周以上の機械作業工程を要する。１周目では２周目の２０％程度の緊締トルクで締め、２周目で本締めすることによって、リブ５０の側面でヨコ振れ、底面でタテ振れの検査を難なくパスできる。

高張力鋼線でなるスポークの数が３２であるとき、十字ドライバー４基のスポーク締め付け位置は、リムを正面にみて、任意のダイヤとその反対側ダイヤを結ぶホイール２等分線９０の、任意のダイヤ側の左右２本目と反対ダイヤ側左右４本目の全４本であるのが唯一の解である。他のものでは機械組立はできない。
リムに十字ドライバーａ、ｂ、ｃ、ｄの符号を付したが、１スポークのブロックづつ送って締めていくと８回で全部を満遍なく締め切ることができる。具体的にスポーク番号で示すと、十字ドライバーａはスポーク番号１５、十字ドライバーｂはスポーク番号４、十字ドライバーｃはスポーク番号１、十字ドライバーｄはスポーク番号２２で開始させればよい。

機械締めと手締めの能率は６０倍、組立精度は格段の差と評価されている。

本発明は、即産業に利用が可能である。

１ スポーク１番
２〜３１スポーク２〜３１番
３２ スポーク３２番
４０ リム
４１ リムのバルブ孔
５０ ハブ
５１ ハブの軸孔（データム）
６０ スポーク
６３ スポークの伸長部
６４ スポークの首部
６５ スポークのおねじ部
６６ スポークの折曲げ部
７０ ニップル
７１ ニップルの十字ドライバー溝
７２ ニップルの球面部
７３ ニップルの調整角部
８０ 塑性記号
８１ 塑性変形曲線
８４ 弾性記号
８５ ばね作用線ａ０
８６ ばね作用線ａ１
８７ ばね作用線ａ２
８８ ばね作用線ｂ０
９０ ホイール２等分線
ａ スポークａ用十字ビット機械装置
ｂ スポークｂ用十字ビット機械装置
ｃ スポークｃ用十字ビット機械装置
ｄ スポークｄ用十字ビット機械装置
Ａ〜Ｈ スポークのブロック、束ね、ダイヤ
Ｌ 左側面
Ｒ 右側面
θＬ スポーク左傾斜角
θＲ スポーク右傾斜角

Claims (6)

1. 軽合金製リムと軽合金製ハブを複数の高張力鋼線でなるスポークをニップルで緊締するリム組作業工程において、スポークの軸力は、一旦セット軸力より高めて、次工程でセット軸力に戻すことを特徴とする自動二輪車スポークリムの組立方法。
2. 請求項１において、一旦セット軸力より高める軸力は、セット軸力の３０％から７０％増の範囲である自動二輪車スポークリムの組立方法。
3. リムとハブを複数の高張力鋼線でなるスポークを機械装置でニップルを操作し緊締するリム組作業工程は、十字ドライバー４基を同時に、同一緊締力で同一時間ずつ作用させ、停止させて順次送ってリム全周を緊締することを特徴とする自動二輪車スポークリムの組立方法。
4. 請求項３における複数の高張力鋼線でなるスポークの数は、４の倍数である３２、３６、４０の何れかである自動二輪車スポークリムの組立方法。
5. 請求項３におけるリム全周を緊締する作業工程は、１周目の軸力は低く緊締し、２周目は１周目より高くし、少なくとも２周以上の作業工程を有する自動二輪車スポークリムの組立方法。
6. 請求項４における高張力鋼線でなるスポークの数が３２であるとき、十字ドライバー４基のスポーク締め付け位置は、リムを正面にみて、任意のダイヤとその反対側ダイヤを結ぶホイール２等分線の、任意のダイヤ側の左右２本目と反対ダイヤ側左右４本目の全４本である自動二輪車スポークリムの組立方法。

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