JP6913640B2

JP6913640B2 - 鞍乗型車両のクッションコンロッド

Info

Publication number: JP6913640B2
Application number: JP2018010481A
Authority: JP
Inventors: 裕喜吉野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2018-01-25
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2038-01-25
Also published as: CN110077513B; EP3517421A1; CN110077513A; EP3517421B1; JP2019127178A; US20190224920A1; US11325316B2

Description

本発明は、鞍乗型車両のクッションコンロッドに係り、特に、スイングアームの揺動動作に伴って引張荷重がかかる自動二輪車のクッションコンロッドに関する。

近年、車両の軽量化を推進するため、従来は金属等で形成されていた構成部品を、繊維素材を合成樹脂で固めてなる繊維強化樹脂に置き換える試みがなされている。

特許文献１には、繊維材を一方向に配向した繊維強化樹脂部材と、繊維材を多方向にランダム配向した繊維強化樹脂部材とを接合してなる自動車用部品が開示されている。

国際公開第２０１２／１３７５５４号明細書

しかし、繊維強化樹脂部材は、強度限界を超える応力が作用した際に、目視では認識できない初期の破損状態から一気に屈折や破断等の脆弱な破損状態に移行することがあるため、応力のかかる構成部品に適用しにくいという課題があった。一方、構成部品の一部を繊維強化樹脂に置き換えるマルチマテリアル化によれば、応力のかかる構成部品への適用がしやすくなるが、材料特性の異なる両者を強固に結合する接着剤の開発に時間とコストがかかるという課題がある。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、特別な接着剤を用いずに、繊維複合材と金属とを組み合わせると共に初期の破損状態を目視で確認することができる鞍乗型車両のクッションコンロッドを提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、後輪（ＷＲ）を回転自在に軸支すると共に車体フレーム（２）に対して揺動可能に取り付けられるスイングアーム（１７）と、該スイングアーム（１７）に揺動反力を与えるリヤクッション（１５）と、該リヤクッション（１５）および前記スイングアーム（１７）を互いに揺動可能に軸支するリンクプレート（３０）と、該リンクプレート（３０）の一端部を前記車体フレーム（２）に揺動可能に軸支するクッションコンロッド（４０）とを有する自動二輪車（１）に適用される鞍乗型車両のクッションコンロッドにおいて、前記クッションコンロッド（４０）が、前記リヤクッション（１５）の弾発力に反して前記スイングアーム（１７）が揺動する際に荷重（Ｆ）が加えられる長尺部材であり、前記クッションコンロッド（４０）は、金属部材（６０）の表面の一部を、無端状をなす繊維強化樹脂（５０）で覆った構成とされており、前記繊維強化樹脂（５０）が、フィルム状の接着剤（５２）で前記金属部材（６０）の表面に接着されている点に第１の特徴がある。

また、前記金属部材（６０）の長手方向の両端部に、前記荷重（Ｆ）が加えられる支持部（６１）がそれぞれ設けられており、前記両端部の支持部（６１）の間に、前記金属部材（６０）の厚さ寸法（Ｔ）が前記支持部（６１）の厚さ寸法（Ｔａ）より小さくなる凹部（Ｃ）が設けられると共に、複数の肉抜き孔（６２，６５，６６）が形成されており、前記繊維強化樹脂（５０）が、少なくとも前記支持部（６１）および前記凹部（Ｃ）の表面を覆う点に第２の特徴がある。

また、前記繊維強化樹脂（５０）が、前記金属部材（６０）の表面に長尺の帯状素材（５１）を複数回巻き付けることによって構成される点に第３の特徴がある。

また、前記繊維強化樹脂（５０）の繊維方向が、前記帯状素材（５１）の長手方向に沿っている点に第４の特徴がある。

さらに、前記金属部材（６０）に設けられる凹部（Ｃ）が、長手方向の略中央で一定の厚さ寸法（Ｔ）を維持する直線部（Ａ）と、該直線部（Ａ）の両端部から前記支持部（６１）に向かって徐々に厚さ寸法を増す傾斜部（Ｂ）とからなる点に第５の特徴がある。

第１の特徴によれば、後輪（ＷＲ）を回転自在に軸支すると共に車体フレーム（２）に対して揺動可能に取り付けられるスイングアーム（１７）と、該スイングアーム（１７）に揺動反力を与えるリヤクッション（１５）と、該リヤクッション（１５）および前記スイングアーム（１７）を互いに揺動可能に軸支するリンクプレート（３０）と、該リンクプレート（３０）の一端部を前記車体フレーム（２）に揺動可能に軸支するクッションコンロッド（４０）とを有する自動二輪車（１）に適用される鞍乗型車両のクッションコンロッドにおいて、前記クッションコンロッド（４０）が、前記リヤクッション（１５）の弾発力に反して前記スイングアーム（１７）が揺動する際に荷重（Ｆ）が加えられる長尺部材であり、前記クッションコンロッド（４０）は、金属部材（６０）の表面の一部を、無端状をなす繊維強化樹脂（５０）で覆った構成とされており、前記繊維強化樹脂（５０）が、フィルム状の接着剤（５２）で前記金属部材（６０）の表面に接着されているので、金属部材の強度限界を超える引張荷重がクッションコンロッドに加えられた際に、金属部材の変形に伴って金属部材から繊維強化樹脂が剥離した状態を目視で確認することが可能となる。この場合でも、無端状をなす繊維強化樹脂が破断しない限りクッションコンロッドの機能を維持できるので、機能不全を生じる前に交換作業を行うことが可能となる。

第２の特徴によれば、前記金属部材（６０）の長手方向の両端部に、前記荷重（Ｆ）が加えられる支持部（６１）がそれぞれ設けられており、前記両端部の支持部（６１）の間に、前記金属部材（６０）の厚さ寸法（Ｔ）が前記支持部（６１）の厚さ寸法（Ｔａ）より小さくなる凹部（Ｃ）が設けられると共に、複数の肉抜き孔（６２，６５，６６）が形成されており、前記繊維強化樹脂（５０）が、少なくとも前記支持部（６１）および前記凹部（Ｃ）の表面を覆うので、強度限界を超える引張荷重がクッションコンロッドに加えられた際に、特に、凹部に接着されている部分の繊維強化樹脂が、金属部材から剥離する方向の力を受けることとなる。これにより、凹部において繊維強化樹脂の剥離が生じやすくなり、目視によってクッションコンロッドの交換時期を確認することが容易となる。また、複数の肉抜き孔を設けることにより、金属部材の軽量化を図ると共にクッションコンロッドの剛性を必要最低限に抑えて、車体の軽量化を推進することができる。

第３の特徴によれば、前記繊維強化樹脂（５０）が、前記金属部材（６０）の表面に長尺の帯状素材（５１）を複数回巻き付けることによって構成されるので、長尺の帯状素材を巻き付けることから素材の切れ端が発生することが少なく、繊維強化樹脂の製造における歩留まりが高められる。また、巻き付け行程を機械化することにより、素材を手作業で張り付ける工程をなくして生産工数を低減できる。

第４の特徴によれば、前記繊維強化樹脂（５０）の繊維方向が、前記帯状素材（５１）の長手方向に沿っているので、金属部材に帯状素材を巻き付けて複数層からなる繊維強化樹脂を構成した際に、すべての層の繊維素材がつながっていることとなり、クッションコンロッドの耐引張荷重を高めることができる。また、繊維方向が一定であることで層間の接着強度も高められ、層間剥離が起こりにくくなる。

第５の特徴によれば、前記金属部材（６０）に設けられる凹部（Ｃ）が、長手方向の略中央で一定の厚さ寸法（Ｔ）を維持する直線部（Ａ）と、該直線部（Ａ）の両端部から前記支持部（６１）に向かって徐々に厚さ寸法を増す傾斜部（Ｂ）とからなるので、強度限界を超える引張荷重がクッションコンロッドに加えられた際に、繊維強化樹脂を剥離しようとする力が直線部と傾斜部との接続点に作用して、この接続点で繊維強化樹脂の剥離が生じやすくなる。これにより、目視によってクッションコンロッドの交換時期を確認することが一層容易となる。

本発明の一実施形態に係るクッションコンロッドを適用した自動二輪車の左側面図である。クッションコンロッドの配設構造を示す左側面図である。クッションコンロッドの斜視図である。クッションコンロッドを構成する繊維強化樹脂および金属部材の斜視図である。クッションコンロッドの側面図である。図５に示す破線円部分の拡大図である。引張荷重Ｆの係り方を示すクッションコンロッドの側面図である。破損状態に至ったクッションコンロッドの側面図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るクッションコンロッド４０を適用した自動二輪車１の左側面図である。鞍乗型車両としての自動二輪車１の車体フレーム２は、ヘッドパイプ６から車体後方に延出して下方に湾曲する左右一対のメインフレーム２４を有する。前輪ＷＦを回転自在に軸支する左右一対のフロントフォーク９は、ヘッドパイプ６に揺動自在に軸支されるステアリングステム（不図示）に支持されている。フロントフォーク９の上部には、操向ハンドル３が固定されている。

メインフレーム２４の後方下部には、スイングアーム１７を揺動可能に軸支するピボット１４を支持する左右一対のピボットプレート２７が連結されている。メインフレーム２４の下部には、動力源としてのエンジンＥが固定されている。エンジンＥの燃焼ガスは、排気管１３を介して車幅方向右側のマフラ１８に導かれる。エンジンＥの駆動力は、ドライブチェーン１６を介して、スイングアーム１７の後端に回転自在に軸支された後輪ＷＲに伝達される。

ヘッドパイプ６の前方には、ヘッドライト８を支持するフロントカウル７が配設されている。フロントカウル７の上部には、防風スクリーン４および左右一対のバックミラー５が取り付けられている。フロントカウル７の下方には、左右一対のサイドカウル１１が連結されており、サイドカウル１１の下端部には、エンジンＥの下部を覆うアンダカウル１２が連結されている。前輪ＷＦの上部を覆うフロントフェンダ１０は、フロントフォーク９に固定されている。

メインフレーム２４の上部には、燃料タンク２６が配設されている。ピボットプレート２７の上端後部には、シート２３およびリヤカウル２１を支持するリヤフレーム２２が連結されている。リヤカウル２１の後端には尾灯装置２０が設けられており、尾灯装置２０の下方にはリヤフェンダ１９が配設されている。

スイングアーム１７の揺動動作に反力および減衰力を与えるリヤクッション１５は、車体側面視で略三角形状のリンクプレート３０を介して、車体フレーム２とスイングアーム１７とを連結している。より具体的には、車幅方向中央に配設されるリヤクッション１５の上端部は、左右一対のピボットプレート２７の間の位置で車体フレーム２に軸支されており、リヤクッション１５の下端部はリンクプレート３０の前端部に軸支されている。一方、リンクプレート３０の後方上端部は、スイングアーム１７の下部に軸支されており、リンクプレート３０の下端部は、本願発明に係るクッションコンロッド４０を介して、ピボットプレート２７の下部に軸支されている。

図２は、クッションコンロッド４０の配設構造を示す左側面図である。この図では、自動二輪車１の略車幅方向中央での切断面を示している。弾発力を発生するスプリング１５ａおよび減衰力を発生するダンパ機構１５ｂを有するリヤクッション１５は、ピボット１４の後方の位置で、スイングアーム１７に形成された貫通孔を通って上下方向に指向して配設される。リンクプレート３０は、車幅方向に一対のアルミ等の金属板からなる。

前記したように、リンクプレート３０の後方上端部は、スイングアーム１７から下方に延出する延出部１７ａに対して、ボルト等からなる揺動軸３０ａによって軸支されている。また、リンクプレート３０の前端部は、リヤクッション１５の下端部に対して揺動軸３０ｂによって軸支されており、リンクプレート３０の下端部は、クッションコンロッド４０の後端部に対して揺動軸３０ｃによって軸支されている。そして、略車体前後方向に指向する長尺の棒形状をなすクッションコンロッド４０の前端部は、車幅方向左右のピボットプレート２７を互いに連結する連結フレーム２７ｃの略中央に形成された支持部２７ａに対して、揺動軸２７ｂによって軸支されている。それぞれの軸支部分には、ベアリングやカラー部材が適宜適用される。

上記した構成によれば、スイングアーム１７がリヤクッション１５の弾発力に反して上方に揺動すると、リンクプレート３０が上方に引き上げられながらリヤクッション１５を収縮させる。これにより、リンクプレート３０の下端部を支持するクッションコンロッド４０には、引張荷重Ｆが生じることとなる。

図３は、クッションコンロッド４０の斜視図である。また、図４はクッションコンロッド４０を構成する繊維強化樹脂５０および金属部材６０の斜視図である。以下では、車体前後方向に指向するクッションコンロッド４０に関して、前後方向の寸法を「長さ」、上下方向の寸法を「厚さ」、車幅方向（左右方向）の寸法を「幅」とそれぞれ呼称する。

クッションコンロッド４０は、アルミ等の金属で構成される金属部材６０の表面に、無端状の円環形状をなす繊維強化樹脂５０を接着剤によって貼り付けた構成とされる。金属部材６０は、外側形状のほか、揺動軸が通る貫通孔６１ａや各部の肉抜き孔まで車体前後方向および上下方向にそれぞれ対称形状とされる。これにより、金属部材６０にかかる引張荷重Ｆを各部に偏りなく作用させることができる。

本願発明に係るクッションコンロッド４０は、金属部材６０の外周に無端状の繊維強化樹脂５０を接着固定することにより、単にクッションコンロッド４０の軽量化を図るだけでなく、金属部材６０の強度限界を超える引張荷重Ｆが加えられた際に、金属部材６０から繊維強化樹脂５０が剥離した状態を目視で確認できるように構成することを目的とする。繊維強化樹脂５０の剥離が確認できれば、破損状態の初期の段階で交換作業を行うことができるので、特に、レース車両等においてはクッションコンロッドを必要最低限の強度に抑えて軽量化を推進することが可能となる。

繊維強化樹脂５０は、炭素繊維やガラス繊維等の繊維素材を合成樹脂で固めてなる長尺の帯状素材（図６参照）を、金属部材６０の表面に複数回巻き付けることで無端状に構成される。長尺の帯状素材は、繊維素材の方向がその長手方向に沿うように形成されている。

図５は、クッションコンロッド４０の側面図である。クッションコンロッド４０の金属部材６０の両端部には、貫通孔６１ａが形成された支持部６１が設けられている。両端部の支持部６１の間には、上下および左右に対称形状の第１肉抜き孔６５、第２肉抜き孔６６および第３肉抜き孔６２が形成されている。

金属部材６０の上下方向の中央には、上下の肉抜き孔６５，６６を分割する壁でもある板状の中央リブ６９が、両端部の貫通孔６１ａの中心を結ぶ直線に沿って配設されている。中央リブ６９の上下には、第１肉抜き孔６５と第２肉抜き孔６６とを分割する壁でもある計４本の縦リブ６４が設けられている。

第１肉抜き孔６５の第１外側壁６７および第２肉抜き孔６６の第２外側壁６８は、繊維強化樹脂５０が接着される金属部材６０の表面を構成する。繊維強化樹脂５０は、支持部６１の円弧状の外周面から外側壁６７，６８の表面にかけて接着される。

金属部材６０の中央寄りの位置には、支持部６１の外周部で計測される厚さ寸法Ｔａより厚さ寸法が小さくなる凹部Ｃが形成されている。より具体的には、中央リブ６９と平行に配設される第１外側壁６７は、直線部Ａを構成する。この第１外側壁６７の部分で計測される金属部材６０の厚さ寸法Ｔは、支持部６１の厚さ寸法Ｔａより小さく設定されている。また、第１外側壁６７の両端に連なる第２外側壁６８は、中央の厚さ寸法Ｔから両端の厚さ寸法Ｔａに向けて厚さ寸法が徐々に増大する傾斜部Ｂを構成している。凹部Ｃは、直線部Ａおよび直線部Ａの両端に連なる傾斜部Ｂによって構成される。そして、金属部材６０の縦リブ６４は、第１外側壁６７と第２外側壁６８とが連結される点１００に対応する位置に配設されている。

図６は、図５に示す破線円２００部分の拡大図である。繊維強化樹脂５０は、金属部材６０の表面にフィルム状の接着剤５２を張り付けた後、長尺の帯状素材５１を、巻き始め点Ｓから巻き終わり点Ｇに至るまで複数回（例えば、１０回）巻き付けることで構成される。このように、長尺の帯状素材５１を巻き付けることから、素材の切れ端が発生することが少なく、繊維強化樹脂５０の製造における歩留まりが高められる。また、巻き付け行程を機械化することにより、素材を手作業で張り付ける工程をなくして生産工数を低減できる。そして、帯状素材５１を巻き付けた後は、全体を加熱することで、熱硬化性の接着剤５２が硬化すると共に、互いの帯状素材５１の間も固着されることとなる。

このように形成される繊維強化樹脂５０は、帯状素材５１の繊維方向が長手方向に沿っているため、すべての層の繊維素材がつながっていることとなり、クッションコンロッド４０の耐引張荷重を高めることができる。また、繊維方向が一定であることで層間の接着強度も高められ、層間剥離が起こりにくくなる。

図７は、引張荷重Ｆの係り方を示すクッションコンロッド４０の側面図である。図８は、破損状態に至ったクッションコンロッド４０の側面図である。クッションコンロッド４０の支持部６１に加えられる引張荷重Ｆは、金属部材６０を長手方向に伸ばす力として作用すると共に、凹部Ｃにおける繊維強化樹脂５０に作用する張力Ｆｔによって、金属部材６０の表面から繊維強化樹脂５０を剥離させようとする上下方向の力Ｆｗとして作用する。よって、クッションコンロッド４０が初期の破損状態に至るまでの耐引張荷重は、金属部材６０の引張強度および接着剤の耐剥離強度に影響されることとなる。

繊維強化樹脂５０を剥離させようとする力Ｆｗは、第１外側壁６７と第２外側壁６８とが連結される点１００に集中する。縦リブ６４は、点１００に対応する位置に設けられており、上下方向への引張荷重を受ける。そして、引張荷重Ｆがクッションコンロッド４０の耐引張荷重を超えると、金属部材６０が長手方向に延びると共に、金属部材６０の点１００の部分から繊維強化樹脂５０の剥離が始まることとなる。

図５に示したように、金属部材６０の凹部Ｃは、直線部Ａと傾斜部Ｂとから構成されているため、強度限界を超える引張荷重Ｆがクッションコンロッド４０に加えられた際には、繊維強化樹脂５０を剥離しようとする力Ｆｗが生じる。このため、点１００から繊維強化樹脂５０の剥離が生じやすくなる。その結果、点１００において繊維強化樹脂５０の剥離を目視で確認しやすく、クッションコンロッド４０の交換時期を確認することが一層容易となる。

図８では、凹部Ｃから剥離した繊維強化樹脂５０が直線状となるまで金属部材６０が変形した状態を示している。この状態に至っても、無端状をなす繊維強化樹脂５０が破断しない限りクッションコンロッド４０の機能を維持できるので、機能不全を生じる前に交換作業を行うことが可能となる。

なお、クッションコンロッドの指向方向や配設位置、金属部材の材質や形状、肉抜き孔やリブの形状、繊維強化樹脂の材質や帯状素材の形状、帯状素材の巻き数、接着剤の材質や形状等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、金属部材の形状は、適用部分の特性や要求に合わせて、前後上下で非対称の形状としてもよい。なお、金属部材を無端状の熱硬化樹脂で覆うようにした上記した構成は、自動二輪車のクッションコンロッドに限られず、車体フレームのクロスパイプ、シートフレーム、エンジンを懸架するロッド部材等の引張荷重が加えられる各種の部材に適用できる。

１…自動二輪車（鞍乗型車両）、１５…リヤクッション、３０…リンクプレート、４０…クッションコンロッド、５１… 帯状素材、５２…接着剤、６０…金属部材、６１…支持部、６１ａ…貫通孔、６２…第３肉抜き孔、６４…縦リブ、６５…第１肉抜き孔、６６…第２肉抜き孔、６７…第１外側壁、６８…第２外側壁、６９…中央リブ、１００…点、Ａ…直線部、Ｂ…傾斜部、Ｃ…凹部、Ｆ…引張荷重（荷重）

Claims

後輪（ＷＲ）を回転自在に軸支すると共に車体フレーム（２）に対して揺動可能に取り付けられるスイングアーム（１７）と、該スイングアーム（１７）に揺動反力を与えるリヤクッション（１５）と、該リヤクッション（１５）および前記スイングアーム（１７）を互いに揺動可能に軸支するリンクプレート（３０）と、該リンクプレート（３０）の一端部を前記車体フレーム（２）に揺動可能に軸支するクッションコンロッド（４０）とを有する自動二輪車（１）に適用される鞍乗型車両のクッションコンロッドにおいて、
前記クッションコンロッド（４０）が、前記リヤクッション（１５）の弾発力に反して前記スイングアーム（１７）が揺動する際に荷重（Ｆ）が加えられる長尺部材であり、
前記クッションコンロッド（４０）は、金属部材（６０）の表面の一部を、無端状をなす繊維強化樹脂（５０）で覆った構成とされており、
前記繊維強化樹脂（５０）が、フィルム状の接着剤（５２）で前記金属部材（６０）の表面に接着されていることを特徴とする鞍乗型車両のクッションコンロッド。
前記金属部材（６０）の長手方向の両端部に、前記荷重（Ｆ）が加えられる支持部（６１）がそれぞれ設けられており、
前記両端部の支持部（６１）の間に、前記金属部材（６０）の厚さ寸法（Ｔ）が前記支持部（６１）の厚さ寸法（Ｔａ）より小さくなる凹部（Ｃ）が設けられると共に、複数の肉抜き孔（６２，６５，６６）が形成されており、
前記繊維強化樹脂（５０）が、少なくとも前記支持部（６１）および前記凹部（Ｃ）の表面を覆うことを特徴とする請求項１に記載の鞍乗型車両のクッションコンロッド。
前記繊維強化樹脂（５０）が、前記金属部材（６０）の表面に長尺の帯状素材（５１）を複数回巻き付けることによって構成されることを特徴とする請求項２に記載の鞍乗型車両のクッションコンロッド。
前記繊維強化樹脂（５０）の繊維方向が、前記帯状素材（５１）の長手方向に沿っていることを特徴とする請求項３に記載の鞍乗型車両のクッションコンロッド。
前記金属部材（６０）に設けられる凹部（Ｃ）が、長手方向の略中央で一定の厚さ寸法（Ｔ）を維持する直線部（Ａ）と、該直線部（Ａ）の両端部から前記支持部（６１）に向かって徐々に厚さ寸法を増す傾斜部（Ｂ）とからなることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の鞍乗型車両のクッションコンロッド。