JP4046404B2

JP4046404B2 - ２輪車の車体フレームの製造方法

Info

Publication number: JP4046404B2
Application number: JP06245998A
Authority: JP
Inventors: 忠徳堀内
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2018-03-13
Also published as: JPH11255170A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本願の発明は、２輪車の車体フレームの製造方法に関し、さらに詳しくは、溶接によらずに、フレームパイプの端部に部品を鋳包みにより一体に成形してなる２輪車の車体フレームの製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術、発明が解決しようとする課題】
従来の２輪車の車体フレームの製造方法は、例えば、自動２輪車の車体フレームのフロントフレーム部分の製造方法について述べれば、図２２および図２３を参照して、フロントフレームを構成するメインパイプ01、ヘッドパイプ部02およびセットブラケット03が鋳造、鍛造もしくは塑性加工により製造された後、これらの各結合部が溶接により結合されて、形成されることが多かった（実開平２−１２４７８４号公報参照）。このため、溶接品質を確保するのに作業者の熟練度が要求されることになり、また、溶接結合のため、外観性が損なわれていた。04は溶接結合部を示す。
【０００３】
そこで、このような溶接による結合の難点を解決するため、図２４に図示されるように、鋳造、鍛造もしくは塑性加工により製造された車体フレームの要素05を被鋳込み材として、該車体フレームの要素05に他の部品06を一体鋳造品として結合して仕上げて、車体フレーム全体を製造する方法がある（実開平１−１７２９９２号公報参照）。なお、07は金型、08は中子である。
【０００４】
しかしながら、この方法によるときは、溶接による結合の難点は解決されるが、中子の構造がやや複雑になるので、その製作が面倒になり、また、鋳込み部品の肉厚が、鋳湯が被鋳込み材の内部にも回り込む分、厚くなり、車体フレームを軽量化できなかった。
【０００５】
さらに、車体フレームを構成する各要素を溶接結合した後、該結合部を鋳包むようにしたものもあり（特開平１−２１２６７９号公報参照）、この方法によれば、外観性は向上するが、溶接作業と鋳込み作業とが重複して行なわれるので、作業能率に優れなかった。
【０００６】
本願の発明は、これらの問題点を解決して、車体フレームの構成部品間の結合が、溶接によることなく、容易に作業能率よく行なえて、その結合強度を向上でき、かつ、軽量化が可能な、２輪車の車体フレームの製造方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および効果】
本願の発明は、このような課題を解決した２輪車の車体フレームの製造方法に係り、その請求項１に記載された発明は、フレームパイプの端部に部品を鋳包みにより一体に成形してなる２輪車の車体フレームの製造方法において、前記フレームパイプの端部の側面に該側面を貫通する穴を設け、前記フレームパイプの端部に、略鋳包み代分の長さを有するキャップ部材を前記穴の内側に接するように嵌め込み、その後、キャップ部材を嵌め込んだフレームパイプを金型内に装入して鋳込み作業を行ない、鋳込みの際に、前記部品を構成する鋳湯を、前記フレームパイプの外側から前記穴内に流入させてキャップ部材で止まるようにすることを特徴とする２輪車の車体フレームの製造方法である。
【０００８】
請求項１に記載された発明は、前記のように構成されているので、フレームパイプの端部にキャップ部材を嵌め込むことにより、鋳湯がフレームパイプの内部に回り込むことがなくなる。この結果、鋳込み部における部品の肉厚および鋳込み部以外の部分におけるフレームパイプの肉厚を極力薄く抑えることができ、車体フレームを軽量化することができる。また、キャップ部材は、嵌め込まれた状態で鋳造により固定されるので、溶接等により結合する必要がなくなり、コストダウンを図ることができる。また、鋳湯を、フレームパイプの外側からその穴内に流入させてキャップ部材で止まるようにすることにより、フレームパイプ、キャップ部材および鋳込まれた鋳湯により形成される部品の抜け止めがなされて三者の結合が強固になる。
【０００９】
また、請求項２記載のように請求項１記載の発明を構成することにより、キャップ部材の嵌合ボス部に凹部を設け、フレームパイプの端部に該嵌合ボス部を嵌め込んだ後、該嵌合ボス部の凹部近傍のフレームパイプの端部部分をカシメ加工し、その後、鋳込み作業を行なうようにされるので、カシメ加工により凹まされたフレームパイプの端部部分に部品の鋳湯が回り込むようになる。これにより、鋳造後、部品のフレームパイプからの抜け出しが防止されて、車体フレームの特に引っ張りに対する結合強度が向上する。
【００１０】
また、キャップ部材は、フレームパイプの端部部分のカシメ加工により、フレームパイプの端部に予め固定されるので、鋳造に際して位置が狂うこともなく、鋳造が正確に行なわれる。さらに、キャップ部材は、このカシメ加工と鋳造とにより、フレームパイプの端部に一層強固に固定されて、溶接による結合が不要にされるので、カシメ加工によるコストアップを考慮しても、なおコストダウンを図ることができる。
【００１１】
また、その請求項３に記載された発明は、フレームパイプの端部に部品を鋳包みにより一体に成形してなる２輪車の車体フレームの製造方法において、前記フレームパイプの端部に鋳込み部品の略肉厚分の段差をもつ突壁部を設け、前記突壁部は、前記フレームパイプの軸方向視でフレームパイプの外周より小さい矩形形状であって、突壁部の方向に対して直交する方向に抜け止め用の穴を有するものとし、前記突壁部を有するフレームパイプを金型内に装入して鋳込み作業を行ない、鋳込みの際に、前記鋳込み部品を構成する鋳湯を、前記突壁部の周りに流入させるとともに、前記穴内にも流入させることを特徴とする２輪車の車体フレームの製造方法である。
【００１２】
請求項３に記載された発明は、前記のように構成されているので、鋳込み後、フレームパイプの端部の外表面と部品の外表面とを同一面にすることができ、車体フレームの外観性が向上する。また、フレームパイプと部品との境界部が、フレームパイプの端部の端壁により仕切られる閉断面となるため、別部材のキャップを用意する必要がなくなり、コストダウンを図ることができる。また、突壁部は、部品の抜け止め手段を備えるので、鋳造後、部品のフレームパイプからの抜け出しが防止され、車体フレームの特に引っ張りに対する結合強度が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、先ず、図１ないし図７に図示される本願の請求項１記載の発明の一実施形態（実施形態１）について説明する。
図１において、メインパイプ１は、２輪車の車体フレームのフロントフレーム部分の主構成要素をなすものであって、該メインパイプ１の図１において左端側には図示されないヘッドパイプ部が、また、右端側には後述するセットブラケット８がそれぞれ結合されて、前記した２輪車の車体フレームのフロントフレーム部分が構成されている。そして、セットブラケット８には、図示されない中央メインフレームが結合され、さらに、該中央メインフレームには、図示されないリアフレームが結合されて、全体として２輪車の車体フレームが構成されるようになっている。
【００１５】
メインパイプ１は、図１および図２に図示されているように、断面が目の字状の長尺パイプであって、アルミ合金の押出し成形により製造され、その右端側の後述するセットブラケット８が鋳込まれる鋳込み代ｌ（図７参照）の範囲内には、断面目の字状の４面の各々に、少なくとも１つずつの穴２が形成されており、該穴２にも鋳湯が外方から回り込むことにより、メインパイプ１の右端側に結合されるセットブラケット８が、メインパイプ１より抜け出すことができないようにされている。
【００１６】
メインパイプ１の右端部の断面目の字状の部分には、図３および図４に図示されるキャップ３が嵌め込まれる。該キャップ３は、軽量アルミ合金製で、その基板部４には、メインパイプ１の断面目の字に対応する３個のボス（嵌合ボス）５が植設されており、これら基板部４とボス５とは、好ましくは、鋳造もしくは鍛造により一体に成形される。基板部４の外側面に形成された凹溝４a は、後述する中子（またはスライド型）７の位置決め用に使用される。
【００１７】
キャップ３は、これらのボス５がメインパイプ１の断面目の字状の内部空間に嵌め込まれることにより、メインパイプ１の右端部に嵌め込まれる。このとき、ボス５は、メインパイプ１の穴２を越えてさらに深く嵌め込まれるので、鋳湯がメインパイプ１の右端部から穴２を経てその内部に入り込むのが防止される。
【００１８】
メインパイプ１の左端部にも、穴２と同様の抜け止め用の穴が形成されており、また、ヘッドパイプ部の形状に合わせて製作されたキャップが、キャップ３と同様にして嵌め込まれているが、その構造は、メインパイプ１の右端部の場合と基本的に同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００１９】
次いで、このようにして得られたメインパイプ１（図５参照）を、図６に図示されるように、金型６にセットする。７は中子（またはスライド型）であって、その先端面は、キャップ３の基板部４の外側面に衝接するように形成すればよいので、中子７の製造が容易になる。図６には、メインパイプ１の右端部のセット状況しか図示されていないが、メインパイプ１の左端部も、ヘッドパイプ部用の金型にセットされている。
【００２０】
次いで、金型を閉じ、溶融アルミ合金を注湯して、セットブラケット８およびヘッドパイプ部を、メインパイプ１の端部に鋳包みにより一体に成形する。
この注湯においては、キャップ３のボス５の剛性により、メインパイプ１の端部が鋳造圧に負けて変形するようなことがない。また、メインパイプ１の鋳込み代ｌの範囲内に開いている穴２にも鋳湯が外方から回り込むので、鋳造後、セットブラケット８およびヘッドパイプ部のメインパイプ１からの抜け出しが防止される。
【００２１】
本実施形態１は、前記のように構成されているので、さらに、次のような効果を奏することができる。
メインパイプ１の端部にキャップ３を嵌め込むことにより、鋳湯がメインパイプ１の内部に回り込むことが阻止される。この結果、鋳込み部における部品（セットブラケット８、ヘッドパイプ部）の肉厚および鋳込み部以外の部分におけるフレームパイプ１の肉厚が増大するのが阻止され、これらの肉厚を極力薄く抑えることができ、車体フレームを軽量化することができる。
【００２２】
また、中子７の構造が簡単になるので、その製作が容易になる。さらに、キャップ３は、嵌め込まれた状態で鋳造により固定されるので、溶接等により結合する必要がなくなる。これらにより、コストダウンを図ることができる。
【００２３】
次に、図８ないし図１０に図示される本願の請求項２記載の発明の一実施形態（実施形態２）について説明する。
本実施形態２においては、実施形態１におけるキャップ３と同様の形状のキャップ９が使用されるが、該キャップ９には、キャップ３と異なり、そのボス11の図９において左右側面に、凹部12がその長さ方向に長く、それぞれ形成されている。10はボス11が植設される基板部であって、その外側面には、基板部４の凹溝４a と同様の凹溝10a が形成されている。
【００２４】
そして、メインパイプ１の右端部の断面目の字状の空間に該ボス11を嵌め込んだ後、該ボス11の凹部12近傍のメインパイプ１の右端部部分にカシメ加工13（図１０参照）を施し、該右端部部分をボス11の凹部12内に食い込ませる。また、メインパイプ１の左端部にも、同様の凹部が形成されたボスを有するキャップを嵌め込んだ後、メインパイプ１の右端部におけると同様のカシメ加工13を施す。メインパイプ１の左右端部には、実施形態１におけるような抜け止め用の穴２は、必ずしも必要でない。
次いで、このようにして得られたメインパイプ１を、実施形態１におけると同様の金型６にセットして、鋳込み作業を行なう。
【００２５】
本実施形態２は、前記のように構成されているので、実施形態１が奏する前記のような効果に加えて、さらに、次のような効果を奏することができる。
カシメ加工13により凹まされたメインパイプ１の端部部分に、セットブラケット８およびヘッドパイプ部の鋳湯が回り込むので、鋳造後、これらの部品がメインパイプ１から抜け出すのが防止されて、車体フレームの特に引っ張りに対する結合強度が向上する。
【００２６】
また、キャップ９およびメインパイプ１の左端部に嵌め込まれたキャップは、メインパイプ１の端部部分のカシメ加工13により、メインパイプ１の端部に予め固定されるので、鋳造に際して位置が狂うこともなく、鋳造が正確に行なわれる。さらに、鋳造後は、このカシメ加工13と鋳造とにより、メインパイプ１の端部に一層強固に固定されて、溶接による結合を不要にするので、カシメ加工によるコストアップを考慮しても、なおコストダウンを図ることができる。
【００２７】
次に、図１１ないし図１５に図示される本願の請求項３および請求項４記載の発明の一実施形態（実施形態３）について説明する。
本実施形態３においては、断面矩形（図１２参照）のメインパイプ14の図１１において左右端部の端壁15に、鋳込み部材であるセットブラケット18（図１５参照）やヘッドパイプ部（図示されず）の肉厚と略等しい段差ｌをもつ突壁部16が突出形成されている。該突壁部16は、図１３に図示されるように、断面矩形に形成され、その４面には、それぞれ鋳湯が回り込める抜け止め用の穴17が形成されている。
【００２８】
端壁15や突壁部16の壁厚は、一般面の壁厚より厚くされており、これにより、メインパイプ14の左右端部の他の部品（セットブラケット18、ヘッドパイプ部）との結合部の剛性が高められている。また、突壁部16の長さは、該結合部の所要の剛性が得られる範囲で、最短にされている。
【００２９】
次いで、このようにして得られたメインパイプ14を、実施形態１および実施形態２の場合と同様にして、金型19にセットする（図１４参照）。20は中子（またはスライド型）であって、その先端部は、先細にして端壁15の外側面に衝接するように形成すればよいので、中子20の製造が容易になる。
図１４には、メインパイプ14の右端部のセット状況しか図示されていないが、メインパイプ14の左端部も、同様にしてヘッドパイプ部用の金型にセットされている。
【００３０】
次いで、金型19を閉じ、溶融アルミ合金を段差ｌを潰すように注湯して、セットブラケット18およびヘッドパイプ部を、メインパイプ14の両端部に、それぞれ鋳包みにより一体に成形する。この注湯においては、突壁部16の４面に開いている穴17にも、突壁部16の表裏から湯が回り込むので、鋳造後、セットブラケット18およびヘッドパイプ部のメインパイプ14からの抜け出しが強固に防止される。
【００３１】
本実施形態３は、前記のように構成されているので、さらに、次のような効果を奏することができる。
鋳造後、メインパイプ14の端部の外表面とセットブラケット18およびヘッドパイプ部の外表面とを同一面にすることができる。これにより、車体フレームの外観性が向上する。
【００３２】
また、メインパイプ14とこれらセットブラケット18およびヘッドパイプ部との境界部が、メインパイプ14の端部の端壁15により仕切られる閉断面となるので、実施形態１および実施形態２におけるような別部材のキャップを用意する必要がなくなり、コストダウンを図ることができる。
【００３３】
本実施形態３においては、鋳込み部材（セットブラケット18、ヘッドパイプ部）のメインパイプ14からの抜け止め用に、突壁部16の壁面に穴17が形成されたが、これに代えて、図１６に図示されるように、断面矩形の突壁部21の壁面を先端方向に拡大するテーパ状に形成してもよい（実施形態４）。
このようにしても、鋳造後、セットブラケット18やヘッドパイプ部のメインパイプ14からの抜け出しが防止される。図１７には、メインパイプ14の右端部側の鋳造後の断面構造が図示されている。
【００３４】
また、本実施形態３において、メインパイプ14の左右端部の他の部品との結合部の剛性を高めるため、メインパイプ14の鋳込み代を長く設定したい場合には、突壁部16を長くする必要があるが、この場合には、該結合部が潰れないようにするために、メインパイプ14の鋳込み部（突壁部16を含む）をさらに厚肉にするか、図１８および図１９に図示されるように、突壁部22に補強用のリブ23等を付設して、さらに、その先端部に板状キャップ24を溶接等により被冠させるようにする（実施形態５）。
【００３５】
本実施形態５において、突壁部22のリブ23は、図１９に図示されるように、突壁部22の左右側壁にまたがって該突壁部22の断面が目の字状をなすようにして形成されているが、必ずしも断面目の字状をなすようにして形成される必要はなく、左右側壁内面に突設された背の低いリブとされてもよい。
【００３６】
板状キャップ24は、突壁部22の断面形状よりわずかに広い面積を有している。このような板状キャップ24を用いることにより、メインパイプ14の端部に他の部品を鋳込むとき、鋳湯が突壁部22の断面目の字状の内部空間に入り込むことがなく、また、鋳造後、板状キャップ24と突壁部22の断面形状との面積差の部分が、該他の部品のメインパイプ14からの抜け防止手段として機能するようになる。
【００３７】
板状キャップ24は、図２０に図示されるように、同じ面積を有するキャップ25に代えられてもよい（実施形態６）。
該キャップ25は、突壁部22の断面目の字状をなすリブ23に対応するリブ26を備えている。突壁部22は、該リブ26の高さ分だけ、その長さを短くすることができる。このようなキャップ25は、板状キャップ24より剛性が高いので、全体としてメインパイプ14の左右端部の他の部品との結合部の剛性を高めることができる。
【００３８】
以上の実施形態１〜６において、メインパイプ１、14は、２輪車の車体フレームのフロントフレーム部分の主構成要素をなすものとされたが、これに限定されず、フレームパイプの端部に他の部品を鋳包む必要のあるフレームパイプであれば、中央メインフレーム部分やリアフレーム部分の構成要素をなすフレームパイプとされてもよく、また、２輪車が原動機付きの自動２輪車とされてもよいことも、もちろんである。
【００３９】
また、本願の発明は、以上の実施形態１〜６で示されたように、メインパイプ１の端部に略鋳込み代分の長さを有するキャップ３、９を嵌め込むか、もしくはメインパイプ14の端部に略鋳込み部材の肉厚分の段差をもつ突壁部16、21、22を設けて、その後、鋳込み作業を行なうようにしたが、これに限定されず、図２１に図示されるように、メインパイプ27の端部に略鋳込み代分の長さを有する厚肉端壁28をメインパイプ27の本体部と一体に鍛造（インパクト成形）により形成し、該厚肉端壁28の外周面の適所に抜け止め用の凹部29を複数設け、このようにして得られたメインパイプ27を金型にセットして、鋳込み作業を行なうようにしてもよい。この場合の厚肉端壁28は、実施形態１もしくは実施形態２におけるキャップ３、９が、メインパイプ27の端部と一体に形成されたものと見ることができる。
【００４０】
さらに、本願の発明は、２輪車の車体フレームの製造方法とされたが、そのフレームパイプの端部に部品を鋳包みにより一体に成形して車体フレームを製造する方法は、３輪車の車体フレームの製造方法にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の請求項１記載の発明の一実施形態（実施形態１）における２輪車の車体フレームの製造方法の実施に使用されるメインパイプの部分断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図である。
【図３】図１の実施形態１において使用されるキャップの側面図である。
【図４】同キャップの斜視図である。
【図５】図１の実施形態１において、メインパイプの端部にキャップが嵌め込まれた状態を示す部分断面図である。
【図６】図５のメインパイプが金型にセットされた状態を示す部分断面図である。
【図７】図６の金型を用いて製造された車体フレーム（フロントフレーム）の部分断面図である。
【図８】本願の請求項２記載の発明の一実施形態（実施形態２）における２輪車の車体フレームの製造方法の実施に使用されるメインパイプの端部にキャップが嵌め込まれた状態を示す一部破断側面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線で切断した断面図である。
【図１０】図９の部分拡大図である。
【図１１】本願の請求項３および請求項４記載の発明の一実施形態（実施形態３）における２輪車の車体フレームの製造方法の実施に使用されるメインパイプの部分断面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線で切断した断面図である。
【図１３】図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線で切断した断面図である。
【図１４】図１１のメインパイプが金型にセットされた状態を示す部分断面図である。
【図１５】図１４の金型を用いて製造された車体フレーム（フロントフレーム）の部分断面図である。
【図１６】本願の請求項３および請求項４記載の発明の他の実施形態（実施形態４）における２輪車の車体フレームの製造方法の実施に使用されるメインパイプの部分断面図である。
【図１７】図１６のメインパイプを用いて製造された車体フレーム（フロントフレーム）の部分断面図である。
【図１８】本願の請求項３および請求項４記載の発明のさらに他の実施形態（実施形態５）における２輪車の車体フレームの製造方法の実施に使用されるメインパイプの部分断面図である。
【図１９】図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ線で切断した断面図である。
【図２０】本願の請求項３および請求項４記載の発明のさらに他の実施形態（実施形態６）における２輪車の車体フレームの製造方法の実施に使用されるメインパイプの部分断面図である。
【図２１】他の２輪車の車体フレームの製造方法の実施に使用されるメインパイプの部分断面図である。
【図２２】従来例を示す図である。
【図２３】図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線で切断した断面図である。
【図２４】他の従来例を示す図である。
【符号の説明】
１…メインパイプ、２…穴、３…キャップ（キャップ部材）、４…基板部、４a …凹溝、５…ボス（嵌合ボス）、６…金型、７…中子、８…セットブラケット、９…キャップ、10…基板部、10a …凹溝、11…ボス、12…凹部、13…カシメ加工、14…メインパイプ、15…端壁、16…突壁部、17…穴、18…セットブラケット、19…金型、20…中子、21…突壁部、22…突壁部、23…リブ、24…板状キャップ、25…キャップ、26…リブ、27…メインパイプ、28…厚肉端壁、29…凹部。

Claims

フレームパイプの端部に部品を鋳包みにより一体に成形してなる２輪車の車体フレームの製造方法において、
前記フレームパイプの端部の側面に該側面を貫通する穴を設け、
前記フレームパイプの端部に、略鋳包み代分の長さを有するキャップ部材を前記穴の内側に接するように嵌め込み、
その後、キャップ部材を嵌め込んだフレームパイプを金型内に装入して鋳込み作業を行ない、
鋳込みの際に、前記部品を構成する鋳湯を、前記フレームパイプの外側から前記穴内に流入させてキャップ部材で止まるようにする、
ことを特徴とする２輪車の車体フレームの製造方法。
前記フレームパイプの端部に嵌め込まれる、前記キャップ部材の嵌合ボス部に凹部を設け、前記フレームパイプの前記端部に該嵌合ボス部を嵌め込んだ後、該嵌合ボス部の凹部近傍の前記フレームパイプの端部部分をカシメ加工し、その後、鋳込み作業を行なうことを特徴とする請求項１記載の２輪車の車体フレームの製造方法。
フレームパイプの端部に部品を鋳包みにより一体に成形してなる２輪車の車体フレームの製造方法において、
前記フレームパイプの端部に鋳込み部品の略肉厚分の段差をもつ突壁部を設け、
前記突壁部は、前記フレームパイプの軸方向視でフレームパイプの外周より小さい矩形形状であって、突壁部の方向に対して直交する方向に抜け止め用の穴を有するものとし、
前記突壁部を有するフレームパイプを金型内に装入して鋳込み作業を行ない、
鋳込みの際に、前記鋳込み部品を構成する鋳湯を、前記突壁部の周りに流入させるとともに、前記穴内にも流入させる、
ことを特徴とする２輪車の車体フレームの製造方法。