JP3255342B2 - 自動二輪車等の鋳鉄製ボトムブリッジ - Google Patents

自動二輪車等の鋳鉄製ボトムブリッジ

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JP3255342B2
JP3255342B2 JP05186096A JP5186096A JP3255342B2 JP 3255342 B2 JP3255342 B2 JP 3255342B2 JP 05186096 A JP05186096 A JP 05186096A JP 5186096 A JP5186096 A JP 5186096A JP 3255342 B2 JP3255342 B2 JP 3255342B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動二輪車等のス
テアリングコンポーネントの一部を構成するボトムブリ
ッジの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、自動二輪車等のステアリングコン
ポーネントとして、中央にステムパイプの下端が結合さ
れ且つ左右にフロントフォークを挿通せしめるボトムブ
リッジが使用されており、このボトムブリッジは、コー
ナリング走行時等にフロントフォークを介して伝達され
るねじり荷重に対して充分な強度を持たせる必要がある
ことから、通常、強度的に有利な鍛造成形によって成形
している。また、このボトムブリッジの左右のアームの
下面中間部には、所定幅で肉抜きした肉抜き部が形成さ
れており、この肉抜き部は、前壁と後壁と上壁によって
下方が開放する断面略コの字状に形成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ボトムブリッジを鍛造で成形する場合、強度的には満足
出来るものの、鍛造工程そのものが手間がかかり、しか
もその後の機械加工も困難になりがちである。また、鍛
造成形では重量が全体に重くなるという欠陥がある。
【0004】そこで、このボトムブリッジを簡易に成形
出来る鋳造品にすることが考えられるが、ボトムブリッ
ジを鋳造品にすると軽量化は図れるものの、鍛造品に較
べて破断ねじり角及びねじり強度が低下するとともに鍛
造品と同等の操作フィーリングを得ることが困難になる
という問題がある。
【0005】ここで図7は、鋳造品と鍛造品の操作フィ
ーリングの差を検証するために、S35C相当の従来の
鍛造品と、FCD450相当の鋳造品からなるボトムブ
リッジのセンター部を固定し、片側のアーム軸まわりに
ねじりトルクを加えて、破断ねじり角とねじり強度を測
定した結果を示す。ここで、F0は、アーム中央部の肉
抜き部の肉厚が前・後壁及び上壁ともに約8mmの現行品
相当の鍛造品であり、D1は、当該鍛造品と肉厚がほぼ
等しい鋳造品であり、D2は、前・後壁及び上壁をほぼ
10mmとした鋳造品を示す。尚、D3は、後述する本発
明品である。
【0006】この検証結果から、自動二輪車の通常の走
行時にボトムブリッジ(片側アーム)に作用するねじり
トルクの範囲である50kg・m以下において、鋳造品D1
の場合は、鍛造品F0に較べてねじり角が大きくなって
鍛造品に較べて軟らかすぎる操作フィーリングになり、
また、鋳造品D2の場合は、鍛造品F0に較べてねじり角
が小さくなって鍛造品に較べて固すぎる操作フィーリン
グになることが確認された。
【0007】そこで、ボトムブリッジを鋳造で成形する
ことにより、成形の容易化、軽量化を図り、強度的に所
定のレベルにまで高めるとともに、鍛造品と同等の操作
フィーリングを得ることの出来る方策が望まれていた。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、請求項1において、中央にステムパイプを嵌
合せしめるセンター孔が形成され、中央から左右に延び
るアームの両端部にフォークパイプを挿通せしめる左右
孔が形成されるとともに、前記アームの長手方向に沿っ
て前記左右孔とセンター孔との間に、下面中間部が肉抜
きされて前・後壁と上壁で断面略コの字状となる肉抜き
部が形成された自動二輪車等の鋳鉄製ボトムブリッジに
おいて、前記肉抜き部のうち、前記左右孔とセンター孔
のほぼ中央に位置するアーム中間部分の上壁の肉厚を、
前・後面壁の肉厚に対してほぼ40〜80%とするよう
にした。
【0009】肉抜き部の前壁と後壁はほぼ同じ肉厚と
し、上壁の肉厚をこれらに対してほぼ40〜80%と
ることで、破断ねじり角(ねじり荷重を加えた時、前・
後壁或いは上壁に亀裂等が生じる角度)、及びねじり強
度(ねじり荷重を加えた時、前・後壁或いは上壁に亀裂
等が生じる荷重)を高めることが出来、しかも鍛造品と
同等の操作フィーリングを得ることが出来る。
【0010】また請求項2では、ボトムブリッジ素材と
してダクタイル鋳鉄を用いた。そしてこのようにダクタ
イル鋳鉄を用いることによって、破断ねじり角、ねじり
強度が必要なレベルに達し、且つ操作フィーリングも現
行品と変わらない特性が得られる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について添付
した図面に基づき説明する。ここで図1は本発明のボト
ムブリッジを適用したステアリングコンポーネントの説
明図、図2はボトムブリッジの平面図、図3は一部を断
面とした側面図、図4は図2のA−A線断面図である。
本発明の二輪車等のボトムブリッジは、例えばスクータ
−等の二輪車において、従来の鍛造成形によるボトムブ
リッジの機械加工の困難性、高重量化等の問題を解決す
るため、鋳造成形によって成形容易化及び軽量化を図る
とともに、必要な強度を確保し且つ現行品と同等の操作
フィーリングが得られるよう配慮されてなされたもので
ある。
【0012】すなわち、スクーター等の自動二輪車は、
図1に示すように、車体フレーム1の前方のヘッドパイ
プ2に回転自在に挿通されるステムパイプ3を備えてお
り、このステムパイプ3の下端部はボトムブリッジ4の
中央のセンター孔5に嵌合して結合されている。そして
このボトムブリッジ4には、中央部から左右に向けて張
出すアーム6、6が形成され、このアーム6、6の先端
部には、左右のフロントフォークを挿通せしめる左右の
孔7、7が形成されている。
【0013】また、このボトムブリッジ4のアーム6、
6の下面には、図3乃び図4に示すように、所定幅で中
間部を肉抜きした肉抜き部8、8が形成されており、こ
の肉抜き部8、8は、前壁8aと後壁8bと上壁8cに
よって下方が開放する断面略コの字状に形成されてい
る。
【0014】ところで、図5は、例えばS35Cのよう
な鋼材から鍛造で成形した従来のボトムブリッジの肉抜
き部51の肉抜き形状を示しており、従来の肉抜き部5
1では、前壁51aと後壁51bと上壁51cの肉厚が
すべてほぼ同一で例えば約8mm程度であった。
【0015】これに対して、本案のボトムブリッジ4は
鋳造成形されており、肉抜き部8の形状も従来の形状と
は異ならせている。そしてこの肉抜き部8の形状を異な
らせているのは、全体の軽量化を図りつつ、アーム軸P
まわりにねじりトルクが与えられた時の破断ねじり角
(肉抜き部8に亀裂等が生じるねじり角)とねじり強度
(肉抜き部8に亀裂等が生じるねじり荷重)を高めるた
めであり、また鍛造成形品と同等の操作フィーリングを
得るためである。
【0016】すなわち、図6は、前・後壁8a、8bと
上壁8cとの肉厚比を変化させて得られたFCD450
相当のダクタイル鋳鉄からなるテストピースについて、
アーム軸Pまわりにねじり速度30度/minでねじり荷
重を加えた時のねじり強度((A)図)及び破断ねじり
角((B)図)を測定した結果を表わしたものである。
そしてそれぞれ縦軸がねじり強度((A)図)と破断ね
じり角((B)図)であり、また横軸は肉厚比(前・後
壁8a、8bの肉厚がAで、上壁8cの肉厚がBの時、
B/A)である。尚、各テストピースの肉抜き部8の断
面積は略一定とする。
【0017】この際、アーム軸Pまわりにねじりトルク
を加えて試験するのは、ハンドルを左右に操舵した場合
等に、フロントフォークを通してボトムブリッジ4に同
様の荷重がかかるからである。
【0018】図6に示す測定結果から、前・後壁8a、
8bと上壁8cの肉厚比が40〜80%の範囲にある場
合、ねじり強度は約190kg・m以上で、破断ねじり角は
約17度以上となって強度的に満足出来る範囲に入っ
た。また、この時の操作フィーリングの面でも満足すべ
きレベルに達することが判った。
【0019】そして前・後壁8a、8bと上壁8cとの
肉厚比が40%未満であると、鋳造による成形が困難に
なる一方、ねじり強度及び破断ねじり角が低下して、上
壁8c部から亀裂が発生し、所定の強度レベルに達しな
いことが判った。また、肉厚比が80%を越える場合も
同様にねじり強度及び破断ねじり角が低下して、所定の
強度レベルを満足しないことが判った。因みに、この場
合に、最初に亀裂が発生するのは、ねじられた時の伸び
側の前壁8a下端部又は後壁8b下端部であった。これ
は、この部分に引張り応力が最大に作用するからだと思
われる。
【0020】以上の結果から、本案では前・後壁8a、
8bの肉厚a、bをほぼ同等にするとともに、この前・
後壁8a、8bの肉厚a、bに較べて上壁8cの肉厚c
を約40〜80%と薄くしてボトムブリッジ4を形成し
た。
【0021】そして肉抜き部8をこのような形態にする
ことでアーム軸Pまわりにねじりトルクが加わった時の
破壊ねじり角等を高めることが出来、操作フィーリング
も向上させることが出来たが、このように上壁8cの肉
厚cを前・後壁8a、8bの肉厚a、bに較べて薄くす
れば破壊ねじり角等が向上する訳は、ボトムブリッジ4
にねじり力が作用した時にねじり方向に対する弾性変形
能力が向上し、ねじりに追随するよう変形する能力が高
まり破壊が遅れるものと考えられる。
【0022】尚、以上の説明は、FCD450相当のダ
クタイル鋳鉄製のボトムブリッジの場合を例にとった
が、FCD380相当及びFCD550相当のダクタイ
ル鋳鉄製の場合も同等の試験結果が確認された。
【0023】
【実施例】本ボトムブリッジの具体的な実施例について
説明する。肉抜き部51の前・後壁51a、51b及び
上壁51cの厚みが約8mmである現行の鍛造成形のボト
ムブリッジ(重量約1602g)に対して、FCD45
0相当のダクタイル鋳鉄からなる第1次試作品(重量1
476g)を形成した。この第1次試作品は、センター
孔5と左右孔7のほぼ中央部分で、前・後壁の肉厚を1
0mmに増加し、上壁の肉厚を6.5mmに減少させた。ま
た、この第1次試作品の前・後壁と上壁の肉厚を変化さ
せて第2次試作品(重量1468g)を形成した。そし
てこの第2次試作品は、図7のD3で示されるものであ
り、肉厚諸元は、前壁10mm、後壁9mm、上壁5.5mm
であった。
【0024】そしてこれら各試作品のセンター孔5附近
の中央部を固定し、アーム軸Pまわりにねじり速度30
度/minでねじり荷重を与えて破断ねじり角とねじり強
度を試験するとともに、操作フィーリングについて試験
を行ったところ、第1次試作品については、破断ねじり
角は18度、ねじり強度は203kg・mであり、第2次試
作品の破断ねじり角は19度、ねじり強度は216kg・m
で、いずれも所定のレベルに達するとともに、操作フィ
ーリングも所定の基準に達していることが確認された。
因みに、図7で明らかなように、通常の自動二輪車の走
行状態(ねじりトルク50kg・m以下)における第2次試
作品D3のねじり強度及びねじり角は、現行の鍛造品と
ほぼ一致し、現行品と同等の操作フィーリングを得るこ
とが出来た。この結果、第2次試作品は、重量、強度的
に第1次試作品より更に好ましかった。
【0025】尚、本発明のボトムブリッジは、自動二輪
車に限られるものではなく、同様のステアリングコンポ
ーネントを有する自動三輪車等にも適用出来るものであ
る。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明のボトムブリッジ
は、肉抜き部のうち、左右孔とセンター孔のほぼ中央に
位置するアーム中間部分の上壁の肉厚を、前・後面壁の
肉厚に対してほぼ40〜80%となるようにしたため、
例えば鋳造で成形しても必要なねじり強度を確保するこ
とが出来、しかも自動二輪車等の通常走行において、鍛
造品と同等の操作フィーリングを得ることが出来る。そ
して、このように鋳造で成形することが出来れば、軽量
化を図ることが出来、しかもその後の機械加工の容易化
が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のボトムブリッジを適用したステアリン
グコンポーネントの説明図
【図2】ボトムブリッジの平面図
【図3】一部を断面とした側面図
【図4】図3のA−A線断面図
【図5】従来の肉抜き部の断面図
【図6】FCD450相当のダクタイル鋳鉄製のボトム
ブリッジの肉厚比を変化させて試験した結果を示し、
(A)はねじり強度の結果、(B)は破断ねじり角の結
【図7】現行品と本発明のボトムブリッジのねじり試験
結果の比較図
【符号の説明】
4…ボトムブリッジ、5…センター孔、6…アーム、7
…左右の孔、8…肉抜き部、8a…前壁、8b…後壁、
8c…上壁、a、b、c…肉厚。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早川 雅明 熊本県菊池郡大津町平川1500 本田技研 工業株式会社 熊本製作所内 (72)発明者 平上 裕二 熊本県菊池郡大津町平川1500 本田技研 工業株式会社 熊本製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−195480(JP,A) 特開 平2−227387(JP,A) 特開 平6−23526(JP,A) 特開 平7−215257(JP,A) 実開 昭49−67343(JP,U) 実開 昭60−76585(JP,U) 実開 昭60−72789(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央にステムパイプを嵌合せしめるセン
    ター孔が形成され、中央から左右に延びるアームの両端
    部にフォークパイプを挿通せしめる左右孔が形成される
    とともに、前記アームの長手方向に沿って前記左右孔と
    センター孔との間に、下面中間部が肉抜きされて前・後
    壁と上壁で断面略コの字状となる肉抜き部が形成された
    自動二輪車等の鋳鉄製ボトムブリッジにおいて、前記肉
    抜き部のうち、前記左右孔とセンター孔のほぼ中央に位
    置するアーム中間部分の上壁の肉厚を、前・後面壁の肉
    厚に対してほぼ40〜80%とすることを特徴とする自
    動二輪車等の鋳鉄製ボトムブリッジ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の自動二輪車等の鋳鉄製
    ボトムブリッジにおいて、前記鋳鉄製ボトムブリッジの
    素材を、FCD380相当、又はFCD450相当、又
    はFCD550相当のダクタイル鋳鉄としたことを特徴
    とする自動二輪車等の鋳鉄製ボトムブリッジ。
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