JPH06263074A - 軽車両用フレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 管体どうしを結合するに当たり組み立て作業
を簡素化する。 【構成】 ラグ部５内にメインパイプ４を挿入すると共
に両者間に接着剤６を介在させて両者を結合させる。使
用状態において曲げ応力の応力中立位置Ａとなる部分で
両者どうしを密接させる。応力中立位置Ａより引張り応
力が作用する側および圧縮応力が作用する側に接着剤充
填用隙間を設けた。嵌挿動作のみによってラグ部５にメ
インパイプ４が位置決めされると共に接着剤層の厚みが
確保される。応力が加わる部分に接着剤６が集中する。
リベット等が不要になる。使用する場合でも数量が少な
くて済み、かつ簡易な構造のものでよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動二輪車や自
転車等の軽車両に用いる管体製軽車両用フレームに関
し、特に管体どうしの結合構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、管体どうしを結合させて形成され
た軽車両用フレームとしては、例えば実開昭５０−９９
６４６号公報や実公平２−１４５４６号公報に開示され
たものがある。これら公報に開示されたフレームは、一
方の管体内に他方の管体を挿入すると共に両管体間に接
着剤を介在させて管体どうしが結合されていた。そし
て、前記実開昭５０−９９６４６号公報のフレームにお
いては、接着剤層の厚みを確保するために内側の管体の
外周部に突条が設けられ、管体どうしが結合部でリベッ
トやビスによって締結されていた。

【０００３】また、前記実公平２−１３５４６号公報の
フレームにおいては、両管体を互いに固定して接着剤層
の厚みを確保するために、結合部に楔が係入されてい
た。

【０００４】すなわち、管体を接着剤によって結合させ
るに当たっては、接着剤層の厚みを確保するために両管
体を結合位置に固定する必要があるが、前記各例のフレ
ームは、何れも管体の結合部に多数の（あるいは強固
な）補助固定部材（リベット，ビスおよび楔）が使用さ
れていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したよ
うに管体どうしを接着剤によって結合させるに当たって
前記補助固定部材を多数用いたのでは、組み立て作業が
煩雑になってしまう。

【０００６】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、補助固定部材を用いずに、あるい
は、用いる場合であっても使用箇所を減らしたり、簡易
な補助固定部材を用いること等により、組み立て作業を
簡素化することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る軽車両用フ
レームは、一方の管体内に他方の管体を挿入すると共に
両管体間に接着剤を介在させて管体どうしを結合させ、
使用状態において曲げ応力の応力中立位置となる部分で
両管体どうしを密接させ、この応力中立位置より引張り
応力が作用する側および圧縮応力が作用する側に接着剤
充填用隙間を設けたものである。

【０００８】

【作用】嵌挿動作のみによって両管体どうしが位置決め
されると共に、接着剤層の厚みが確保される。また、応
力が加わる部分に接着剤が集中するから、加わる応力に
対して結合力を有効に確保することができる。このた
め、補助固定部材を用いずに、あるいは、用いる場合で
あっても使用箇所を減らしたり、簡易な補助固定部材を
用いることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２に
よって詳細に説明する。本実施例では本発明に係る軽車
両用フレームを自動二輪車用フレームに適用した例につ
いて説明する。

【００１０】図１は本発明を適用して形成された自動二
輪車用フレームのヘッドパイプ部分を拡大して示す斜視
図で、同図では管体結合部を部分的に破断して描いてあ
る。図２は管体結合部の断面図である。これらの図にお
いて、１は自動二輪車用フレーム、２は不図示のフロン
トフォークを回動自在に支持するヘッドパイプである。

【００１１】前記ヘッドパイプ２は、アルミニウム合金
からなる鋳造物で、フロントフォークの軸部が貫通する
筒状部３と、このヘッドパイプ２にメインパイプ４を結
合させるラグ部５とが一体に形成されている。このラグ
部５は、筒状部３における車幅方向両側部の上下に突設
され、それぞれ斜め後方へ向くように突出している。そ
して、突出端側が円筒状に形成されて管体となってお
り、これらの管体部分内に、管体からなるメインパイプ
４がそれぞれ挿入されて接着剤６によって固着されてい
る。

【００１２】ラグ部５にメインパイプ４を結合させるに
は、接着剤６をラグ部５の内周面やメインパイプ４の挿
入端部の外周面の両方あるいは一方に塗布し、ラグ部５
内にメインパイプ４を挿入して行う。

【００１３】ここで、ラグ部５とメインパイプ４との結
合部の構造についてさらに詳細に説明する。前記ラグ部
５の管体部分は、図２に示すように断面が略真円となる
ように形成されている。これに対して、この管体部分に
挿入されるメインパイプ４の端部は、ラグ部５の内周面
に密接する嵌合部４ａと、ラグ部５の内周面とは間隔を
おいて離間する隙間形成部４ｂとから断面略々楕円状に
形成されている。すなわち、ラグ部５内にメインパイプ
４を挿入すると、ラグ部５と隙間形成部４ｂとの間に接
着剤６が充填される隙間が形成されることになる。

【００１４】本発明に係るフレーム１は、このフレーム
１を用いた自動二輪車を走行させ、フロントフォークか
ら荷重が加えられている状態（使用状態）において曲げ
応力の応力中立位置となる部分に、前記メインパイプ４
の嵌合部４ａを位置づけて組み立てられている。この応
力中立位置とは、図１においてハッチングを施した仮想
平面Ａで示す部分のことをいい、ヘッドパイプ２を上方
へ持ち上げるような荷重がフロントフォークから加えら
れたときには、平面Ａより上側では圧縮応力が作用し、
下側では引張り応力が作用することになる。なお、図２
はこの平面Ａに直交する面に沿って結合部を破断した状
態を示す。

【００１５】すなわち、ラグ部５の内周面やメインパイ
プ４の挿入端部（嵌合部４ａ，隙間形成部４ｂの外周
面）の両方あるいは何れか一方に接着剤６を塗布し、ラ
グ部５内にメインパイプ４を挿入して両者を結合させる
が、このときに、嵌合部４ａを前記応力中立位置に位置
づける。このようにすると、ラグ部５に応力中立位置に
おいて嵌合部４ａが密接してメインパイプ４がヘッドパ
イプ２に対して位置決めされると共に、応力中立位置よ
り引張り応力の作用する側と圧縮応力の作用する側に隙
間形成部４ｂが位置づけられてその部分においてラグ部
５にメインパイプ４が接着剤６によって接着される。

【００１６】したがって、ラグ部５にメインパイプ４を
嵌挿させる動作のみによってラグ部５とメインパイプ４
とを接着位置に位置決めでき、接着剤層の厚みを確保す
ることができる。また、応力が作用する部分に接着剤６
が集中するから、加わる応力に対して結合力を有効に確
保することができる。

【００１７】なお、前記実施例ではラグ部５の管体部分
を断面略真円状に形成した例を示したが、図３に示すよ
うに長円状に形成することもできる。図３は結合部を断
面長円状に形成したときの結合部の断面図である。同図
において前記図１および図２で説明したものと同一もし
くは同等部材については、同一符号を付し詳細な説明は
省略する。

【００１８】図３に示したラグ部５は、断面形状が上下
方向（応力中立位置となる仮想平面Ａとは直交する方
向）へ長い長円とされている。このラグ部５内に挿入さ
れるメインパイプ４は、嵌合部４ａが前記長円の直線部
分に密接し、隙間形成部４ｂが前記長円の長径方向両端
部とは間隔をおいて離間するように形成されている。こ
のように構成すると、ラグ部５とメインパイプ４との嵌
合部分の面積が広くなってより一層確実に両者を接着位
置に位置決めできる。

【００１９】図３に示したようにラグ部５にメインパイ
プ４を接着し下記に示すような試験を行ったところ、本
発明に係る接着構造は溶接接合に較べて接合強度が高い
という結果が得られた。図４はこの試験を行うに当たり
使用した接着構造テストピースを示す図で、同図におい
て（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）図におけるIV−IV線
断面図である。図５は同じく溶接構造テストピースを示
す図で、同図において（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）
図におけるV−V線断面図である。図６および図７は試験
結果を示すグラフで、加えた荷重，応力と、その荷重，
応力をテストピースが破断するまで繰り返し加えたとき
の繰り返し回数（サイクル数）との関係を示している。

【００２０】図４において、符号１１は断面長円状に形
成されたパイプ、１２はこのパイプ１１が接着されるジ
ョイントである。これらパイプ１１およびジョイント１
２は鋳造によって形成した。テストピースは、これらの
パイプ１１とジョイント１２とによって構成されてい
る。パイプ１１とジョイント１２の結合部は、ジョイン
ト１２に長円状凹溝１３を形成し、この凹溝１３内にパ
イプ１１を接着剤１４を介して挿入する構造になってい
る。

【００２１】そして、長円の長径方向両側に接着剤層が
設けられている。この接着剤層の厚みは最大部で約０．
５ｍｍを目標にした。なお、パイプ１１およびジョイン
ト１２は鋳放しのまま使用したため、接着剤層の厚みと
しては最小０．１〜０．２ｍｍ，最大約１ｍｍとなっ
た。また、接着面は鋳肌のままであるため、小さな凹凸
が存在していた。

【００２２】なお、接着面積を確保するために、ジョイ
ント１２にパイプ１１内へ臨む芯金部１２ａを設けた。

【００２３】ここで、図４に示す接着構造テストピース
を製造する手順について説明する。先ず、パイプ１１お
よびジョイント１２を鋳造によって形成し、両者の結合
部のばりを取る。このばりが残ると、接着剤中へ気泡が
巻き込まれて強度低下の原因となる。そして、パークレ
ンによって洗浄し、乾燥させる。乾燥条件は、１３０℃
で１５ｍｉｎとした。その後、アセトンによって脱脂を
行い、パイプ１１およびジョイント１２の両方に接着剤
１４を塗布する。アセトンによる脱脂は、今回使用した
接着剤１４には油面接着性がないために実施した。

【００２４】そして、ジョイント１２の凹溝１３内にパ
イプ１１を挿入し、はみ出した接着剤１４を拭き取って
硬化させる。硬化は、１２０℃で６０ｍｉｎとした。硬
化後に自然放熱させてから試験を行った。

【００２５】図５に示すテストピースは、ジョイント１
２に形成された長円状凹溝１３にパイプ１１を全周にわ
たって嵌合させ、両者の結合部にすみ肉溶接を施した。
このパイプ１１およびジョイント１２も前記図４に示し
たテストピースと同様に鋳造によって形成し、凹溝１３
にパイプ１１を嵌合させた状態で溶接によって結合し
た。

【００２６】図４および図５に示したテストピースのパ
イプ１１，ジョイント１２は材質をＡＣ４Ｃとし、凹溝
１３への挿入深さＤを７mmとした。通常、溶接構造の自
動二輪車用フレームに用いる管体としては、溶接部の強
度低下を防ぐために材質がＡＣ７Ｗのものが採用される
が、接着構造とする場合には溶接部の強度低下がないた
め、安価なＡＣ４Ｃ−Ｔ６を用いた。なお、溶接構造テ
ストピースにもＡＣ４Ｃを用いたが、溶接後にＴ６処理
を施し、熱による強度低下を防いだ。

【００２７】また、図４に示す接着構造テストピース
は、断面Ａ−Ａでの断面係数Ｚが６８７７で、重量が５
０５ｇであり、図５に示す溶接構造テストピースは断面
Ｂ−Ｂでの断面係数Ｚが１４０９５で、重量が約５８１
ｇである。なお、図４の接着構造テストピースは、芯金
１２ａが設けられているために図５の溶接構造テストピ
ースより重量が約１５％多い。

【００２８】接着剤１４としては、一液性エポキシ配合
樹脂接着剤（スリーボンド社製，商品名２２５１）を用
いた。この接着剤１４の特性を下記に示す。 ・粘度：２７０００ＣＰ（２５℃） ・剪断接着強さ：２５０ｋｇｆ／ｃｍ² 鉄／鉄（２５
℃） ・標準硬化時間：４０ｍｉｎ（１２０℃）

【００２９】試験は、ジョイント１２を不図示の固定治
具に固定させ、パイプ１１の荷重点Ｗに試験荷重をテス
トピースが破断するまで繰り返し加えて行った。荷重点
Ｗは、接着構造テストピースではＡ−Ａ線から１２３ｍ
ｍ離れた部位とし、溶接構造テストピースではＢ−Ｂ線
から１１５ｍｍ離れた部位とした。

【００３０】このように試験を行った場合、図６および
図７に示すように、寿命（加えられる負荷のサイクル
数）が等しければ、接着構造テストピースの方がより多
く荷重を受けることができることが分かる。なお、図７
に示す応力は、図４および図５中に符号ａ，ｂで示す部
位での応力のことである。

【００３１】さらに、本発明に係る管体の接着構造で
は、接着剤層を図８〜図１０に示すようにして形成する
こともできる。図８は内側管体の外周部に凹溝を設けた
他の例を示す断面図、図９は図８におけるIX−IX線断面
図、図１０は外側管体に接着剤充填用透孔を穿設した他
の例を示す断面図である。これらの図では応力中立位置
より上側半分のみを示してある。また、これらの図にお
いて前記図１および図２で説明したものと同一もしくは
同等部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略
する。

【００３２】図８および図９に示した例は、メインパイ
プ４の隙間形成部４ｂの外周面に凹溝２１が形成されて
いる。この凹溝２１は、メインパイプ４の長手方向と平
行にに形成され、ラグ部５の開口部分近傍において露出
する構造になっている。すなわち、ラグ部５にメインパ
イプ４を挿入したときに余分な接着剤６が凹溝２１から
排出されることになる。この場合、接着剤６中に混入し
た気泡を排出する空気抜き用孔として凹溝２１が機能す
ることになる。また、接着剤６を塗布しない状態でラグ
部５にメインパイプ４を挿入し、その状態で凹溝２１に
接着剤６を注入することによって、接着剤６をラグ部５
とメインパイプ４との間に充填することもできる。

【００３３】図１０に示した例は、メインパイプ４に凹
溝２１が形成されると共に、ラグ部５における凹溝２１
と対応する部位に接着剤注入孔２２と確認孔２３とが穿
設されている。このように構成すると、ラグ部５にメイ
ンパイプ４を挿入した状態で接着剤注入孔２２に接着剤
６を注入することで接着剤６をラグ部５とメインパイプ
４との間に充填することができる。すなわち、接着剤６
はラグ部５内の隙間に充填された後は確認孔２３から溢
れ出てくるので、接着剤６を確実に充填することができ
る。なお、この場合も、接着剤６中に混入した気泡を確
認孔２３から排出させることができる。

【００３４】さらにまた、上述した各実施例では管体ど
うしの連結を接着のみによって行ったが、連結部にはリ
ベット等の補助固定部材を用いることもできる。このよ
うにする場合、リベットの数量は従来に較べて遥かに少
なくて済み、しかも、簡易な構造のものを採用すること
ができる。

【００３５】加えて、上述した各実施例は本発明を自動
二輪車用フレームのヘッドパイプ部に適用した例を示し
たが、管体どうしを結合させる部分であればどのような
部分にも本発明を適用することができる。また、自動二
輪車用フレーム以外に、自転車、ゴルフカート等の軽車
両のフレームに適用することもできる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように軽車両用フレーム
は、一方の管体内に他方の管体を挿入すると共に両管体
間に接着剤を介在させて管体どうしを結合させ、使用状
態において曲げ応力の応力中立位置となる部分で両管体
どうしを密接させ、この応力中立位置より引張り応力が
作用する側および圧縮応力が作用する側に接着剤充填用
隙間を設けたため、嵌挿動作のみによって両管体どうし
が位置決めされると共に接着剤層の厚みが確保され、し
かも、応力が加わる部分に接着剤が集中し、加わる応力
に対して結合力を有効に確保することができる。

【００３７】したがって、組み立てをきわめて容易に行
うことができる。また、補助固定部材を用いる場合であ
っても、使用箇所を可及的少なくすることができ、しか
も、補助固定部材として簡易な構造のものを採用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用して形成された自動二輪車用フレ
ームのヘッドパイプ部分を拡大して示す斜視図である。

【図２】管体結合部の断面図である。

【図３】結合部を断面長円状に形成したときの結合部の
断面図である。

【図４】試験を行うに当たり使用した接着構造テストピ
ースを示す図で、同図において（ａ）は側面図、（ｂ）
は（ａ）図におけるIV−IV線断面図である。

【図５】試験を行うに当たり使用した溶接構造テストピ
ースを示す図で、同図において（ａ）は側面図、（ｂ）
は（ａ）図におけるV−V線断面図である。

【図６】試験結果を示すグラフである。

【図７】試験結果を示すグラフである。

【図８】内側管体の外周部に凹溝を設けた他の例を示す
断面図である。

【図９】図８におけるIX−IX線断面図である。

【図１０】外側管体に接着剤充填用透孔を穿設した他の
例を示す断面図である。

【符号の説明】 １ 自動二輪車用フレーム ２ ヘッドパイプ ４ メインパイプ ４ａ 嵌合部 ４ｂ 隙間形成部 ５ ラグ部 ６ 接着剤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管体どうしを結合させて形成された軽車
   両用フレームにおいて、管体どうしの結合部を、一方の
   管体内に他方の管体を挿入すると共に両管体間に接着剤
   を介在させる構造とし、使用状態において曲げ応力の応
   力中立位置となる部分で両管体どうしを密接させ、前記
   応力中立位置より引張り応力が作用する側および圧縮応
   力が作用する側に接着剤充填用隙間を設けたことを特徴
   とする軽車両用フレーム。