JP2005263056A - 二輪車用の車体フレーム - Google Patents

Abstract

【課題】 剛性を確保しつつ重量化の抑制を図ることができ、また、溶接による歪みを抑制し、組み付け精度の向上を図ることができるメインフレームを備えた二輪車用の車体フレームの提供。
【解決手段】 自動二輪車用の車体フレーム１は、ヘッドパイプ２０から後方へ伸びる管状のメインフレーム２１が、その車体下方部分にのみ突き合わせ部３０，３１を有する略環状の横断面を備えている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、二輪車用の車体フレームに関し、特に、ヘッドパイプから後方へ延びるメインフレームの構造に関する。

二輪車用の車体フレームは、主として、ステアリングシャフトを軸支するヘッドパイプ、該ヘッドパイプから後方へ延設されるメインフレーム、該メインフレームの後端部から下方へ延設されるピボットフレーム（スイングアームブラケットともいう）、及びヘッドパイプから下方へ延設されるダウンチューブなどの複数のフレームパーツから構成されている。これらのフレームパーツのうちメインフレームは、横断面がチャネル形状を成す長寸の２つの部材を、左右から付き合わせ、その長手方向に沿う上下の付き合わせ部を溶接して最中構造に形成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２３２６８１号公報

ところで、上述したように上下の付き合わせ部を溶接したメインフレームでは、被溶接部の剛性を確保すべく、付き合わせ部に重複部分を設け、メインフレームの全長にわたって溶接することが多い。しかしながら、この場合、重複部分によって重量が増加すると共に、全長にわたって発生する溶接ビートによっても重量が増加する。メインフレームは比較的長寸であるため、付き合わせ部の重複部分及び溶接ビートによる重量の増加は車体フレームの重量増への影響が比較的大きい。

また、エンジンを搭載する自動二輪車においては、このエンジンは車体フレームに対してブラケットを介して固定される。このブラケットは、車体フレームとは別個に鋳造又は鍛造されて該車体フレームに溶接されるが、重量物であるエンジンを支えるために、車体フレームに対して剛性を維持しながら接続しなければならない。従って、溶接により発生する溶接ビートを除去し、メインフレームとブラケットとの接合面の整合性をよくする必要があるが、長寸のメインフレームにあってはこの溶接ビートの除去作業は煩瑣である。

また、近年の自動二輪車の車体フレームにあっては、軽量なアルミニウム製の部材が多く採用されつつある。しかしながら、アルミニウム製の部材同士を所定の剛性を確保して溶接するには、技術的に高度の作業を必要とする。更に、アルミニウム材では溶接熱によって歪みが発生しやすいため、アルミニウム製の部材同士の溶接は特に煩瑣である。

そこで本発明は、剛性を確保しつつ重量化の抑制を図ることができるメインフレームを備えた二輪車の車体フレームを提供することを目的とする。更に、上述したのに加えて、溶接による歪みを抑制し、組み付け精度の向上を図ることができる二輪車用の車体フレームを提供することを目的とする。

本発明は上述したような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る二輪車用の車体フレームは、ヘッドパイプから後方へ伸びる管状のメインフレームが、その車体下方部分にのみ突き合わせ部を有する略環状の横断面を備える。

このような断面形状を有するメインフレームの場合、仮にこの付き合わせ部を溶接せずとも所要の剛性を確保することができる。従って、付き合わせ部に溶接ビートが発生せず、また重複部分を設ける必要もないため、車体フレームの重量の増加を抑制することができる。また、付き合わせ部を溶接しなければ、エンジンブラケットと整合性よく接続させることができ、メインフレームにてエンジンを確実に支持することができる。また、メインフレームの厚みなどを考慮し、必要に応じて付き合わせ部の一部又は全部を溶接してもよい。この場合であっても溶接箇所がメインフレームの下方部分のみであるので、従来に比べて車体フレームの重量化を抑制することができる。なお、上記メインフレームは、金属製の板材をプレス加工して成形することができる。

また、前記メインフレームとダウンチューブとの間で両者を支持するガセットを備え、該ガセットは上方に開いたチャネル状の横断面を有し、前記メインフレームの突き合わせ部を内側にして該メインフレームの下部に接続されており、該メインフレームは、その突き合わせ部において前記ガセットの内側に位置する部分のみが溶接されていてもよい。この場合、溶接ビートの存在に影響されることなくガセットを取り付けることができると共に、メインフレームにおいては付き合わせ部の一部が溶接されるので、この付き合わせ部が開くのを防止することができる。また、付き合わせ部において他の部分は溶接しないので、溶接ビートを除去する煩瑣な作業をせずに、エンジンブラケットをメインフレーム下部に容易に取り付けることができる。

また、前記メインフレームは、その突き合わせ部が該メインフレームの内側へ窪ませてあり、該突き合わせ部にはエンジンを前記メインフレームにて支持するエンジンブラケットが下方から接続されていてもよい。鋳造されるエンジンブラケットは抜き勾配を有するため、上述したような構成とすることにより、この抜き勾配を平坦に加工することなく、整合性よくエンジンブラケットをメインフレームに接合することができる。

また、前記メインフレームはアルミニウム合金製であってもよい。鋼材に比べてアルミニウム材は熱による歪みが大きく、溶接による変形を抑制して組み付け精度を確保するのが比較的困難である。しかしながら、上述したような構成とすることにより、溶接箇所を極力少なくすることができるため、アルミニウム合金等のアルミニウムを含む部材を用いて車体フレームを形成することができ、軽量且つ組み付け精度の高い車体フレームを容易に実現することができる。

本発明に係る二輪車用の車体フレームによれば、剛性を確保しつつ重量化の抑制を図ることができるメインフレームを備えた二輪車の車体フレームを提供することができる。更に、上述したのに加えて、溶接による歪みを抑制し、組み付け精度の向上を図ることができる二輪車の車体フレームを提供することができる。

以下、本発明の実施形態にかかる二輪車用の車体フレームについて、図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、車体フレーム１内にエンジンＥを搭載する自動二輪車２の側面図である。本実施の形態において例示する自動二輪車２は、車体フレーム１の上に設けられたシートＳにライダーが跨って乗り、オフロードでの走行が可能なように構成されたモトクロッサータイプである。また、以下の説明で用いる方向の概念は、シートＳに搭乗したライダーから見た方向の概念と一致するものとする。

図１に示すように、自動二輪車２は、車体フレーム１の前部にて所定のキャスター角を有してステアリングシャフト３を軸支し、このステアリングシャフト３は下部に設けられたフロントフォーク４を介して前車輪５を軸支している。また、ステアリングシャフト３の上部にはステアリングハンドル６が設けられている。

車体フレーム１の後部では、スイングアーム１０が揺動自在にしてその前端部が軸支され、且つ、車体フレーム１の上部には、リンク機構１２及びサスペンションユニット１３を介してスイングアーム１０の前端部近傍が支持されている。そして、このスイングアーム１０の後端部には後車輪１１が軸支されている。サスペンションユニット１３は、後車輪１１を通じて車体フレーム１が地面から受ける衝撃を緩和する。また、後車輪１１は、車体フレーム１内に搭載されたエンジンＥが発生する動力に基づいて回転駆動する。

また、車体フレーム１の上方であってシートＳの前方には燃料タンク１４が設けられている。そして、該燃料タンク１４からエンジンＥへは、該エンジンＥ内にて燃焼される燃料が供給される。

図２に示す車体フレーム１は、セミダブルクレードルタイプであって、アルミニウム合金製の複数のフレームパーツにより構成されている。即ち、車体フレーム１は、ステアリングシャフト３を軸支する略筒状のヘッドパイプ２０、該ヘッドパイプ２０に前部が接続されて後方へ延設されたメインフレーム２１、及び、該メインフレーム２１の後部に接続されて略下方へ延設され、スイングアーム１０及びサスペンションユニット１３を軸支するピボットフレーム２２を備える。また、ヘッドパイプ２０に上部が接続されて下方へ延設されたダウンチューブ２３、該ダウンチューブ２３の下部に前端部が接続されたロアフレーム２４、及び該ロアフレーム２４の後端部とピボットフレーム２２の下端部とを接続するロアパイプ２５を備える。車体フレーム１の内側からは、上記メインフレーム２１及びダウンチューブ２３の両者に当接してガセット２６が取り付けられ、このメインフレーム２１及びダウンチューブ２３を支持している。このガセット２６にはイグニッションコイル取り付け用のブラケット２７が取り付けられている。

図２に示すように、この車体フレーム１内にはエンジンＥが搭載されている。このエンジンＥは、メインフレーム２１の後下部に取り付けられたエンジンブラケット２８等によって支持されている。

図３は、図２の車体フレーム１のうち、メインフレーム２１、ガセット２６、ブラケット２７、及びエンジンブラケット２８を拡大して示す側面図であり、図４は、図３に示すメインフレーム２１、ガセット２６及びブラケット２７をIV-IV線によって切断したときの横断面図である。本実施の形態に係るメインフレーム２１は、金属製の板材をプレスして管状に成形したものであり、図３及び図４に示すように、その外観形状は比較的長寸を成し、横断面は略矩形環状を成している。このメインフレーム２１は、下部にのみ左右の付き合せ部３０，３１を有し、メインフレーム２１の全長にわたる付き合せ部３０，３１のうち、略中央に位置する所定区間（溶接区間）Ｚのみが溶接されている（図３参照）。

このように、メインフレーム２１は、左右の付き合せ部３０，３１を下部にのみ有する横断面形状を成すため、付き合せ部３０，３１を溶接せずとも所定の剛性を確保することができる。また、本実施の形態では付き合せ部３０，３１のうち一部分（溶接区間Ｚ）を溶接しているため、この付き合せ部３０，３１が左右へ開くのを防止することができる。

一方、図４に示すようにガセット２６は、メインフレーム２１と接合される部分の横断面が上方に開いたチャネル形状を成し、その下部にはブラケット２７が立設されている。なお、このガセット２６は、ダウンチューブ２３と接合される部分の横断面は、ダウンチューブ２３へ向かって開いたチャネル形状を成している。上記ガセット２６は、メインフレーム２１における溶接区間Ｚの付き合せ部３０，３１を内側にして、下方からメインフレーム２１の下部に当接している。換言すれば、ガセット２６は、その左右の上端部２６Ａ，２６Ｂが付き合せ部３０，３１を間に挟むようにして、メインフレーム２１の下部に前記上端部２６Ａ，２６Ｂが当接されている。そして、ガセット２６の左右の上端部２６Ａ，２６Ｂとメインフレーム２１の下部とが溶接されている。これにより、メインフレーム２１はガセット２６によって下部が支持され、付き合せ部３０，３１が更に開き難くなっており、メインフレーム２１の剛性の向上も図れている。

図５は、図３に示すメインフレーム２１及びエンジンブラケット２８をV-V線によって切断したときの横断面図である。図３に示すように、メインフレーム２１においてV-V線で切断される部分は上記溶接部分Ｚを含まず、図５に示すようにこの部分の付き合せ部３０，３１は溶接されていない。

一方、エンジンブラケット２８は、鍛造あるいは鋳造成形されて左右で対称の外観形状を成している。そして、メインフレーム２１に接合する接合面３３を上面に有する接合部３４と、この接合部３４の下部にあってエンジンＥを支持するボルトが通されるボルト締結部３５とから構成されている。このエンジンブラケット２８は外観形状が前後方向に長寸を成し、上記メインフレーム２１と長手方向を一致させて、該メインフレーム２１の下部に溶接されている。より詳述すると、メインフレーム２１下部の付き合せ部３０，３１に、エンジンブラケット２８の接合面３３を接合させ、接合部３４の左右の側部３４Ａ，３４Ｂとメインフレーム２１の下部との間が溶接されている。

このように、メインフレーム２１のうち、エンジンブラケット２８が取り付けられる部分の付き合せ部３０，３１は溶接されていないため、溶接ビートを除去する作業が不要であって、エンジンブラケット２８のメインフレーム２１への接合作業が容易である。なお、図５に示すメインフレーム２１は下面が平坦になるように形成されており、他方、鍛造（あるいは鋳造）されたエンジンブラケット２８が有する接合面３３は、鍛造時（あるいは鋳造時）に接合部３４の上面に形成される抜き勾配が切削されて平坦に形成されている。従って、メインフレーム２１の下面とエンジンブラケット２８の接合面３３とは整合性よく接合されている。

図６に、図５に示したメインフレーム２１及びエンジンブラケット２８の横断面と異なる構成を成すメインフレーム２１０及びエンジンブラケット２８０の横断面を示す。図６に示すメインフレーム２１０は、その下部に有する付き合せ部３００，３１０が内側へ若干窪んでおり、メインフレーム２１０の下面は凹面状を成している。他方、鍛造（あるいは鋳造）されたエンジンブラケット２８０が有する接合面３３０は、鍛造時（あるいは鋳造時）に接合部３４０の上面に形成される抜き勾配がそのまま残された凸面状の接合面３３０を有している。従って、エンジンブラケット２８０の接合面３３０はメインフレーム２１０の下面に整合性よく接合されている。そして、エンジンブラケット２８０の接合面３４０の左右の側部３４０Ａ，３４０Ｂとメインフレーム２１０の下部との間が溶接されている。

メインフレーム２１０を、その下面が凹面状を成すように成形することは比較的容易であるのに対し、エンジンブラケット２８０の接合面３３０の抜き勾配を切削して平坦にすることは比較的煩瑣な作業である場合が多い。従って、上述したような構成とした場合、作業性よくメインフレーム２１０とエンジンブラケット２８０とを接合することができ、且つ、溶接強度の更なる向上を図ることができる。

上述した本実施の形態に係る車体フレーム１によれば、そのメインフレーム２１は所要の剛性を確保しつつ、溶接箇所の削減によって重量の増加及び歪みが抑制されている。また、ガセット２６により覆われる区間Ｚでのみ付き合せ部３０，３１を溶接して該付き合せ部３０，３１が開くのを防止している。

本発明は、自動二輪車用の車体フレームのみでなく、エンジンを搭載しない二輪車用の車体フレームに対しても適用可能である。また、モトクロッサーのみでなく、アメリカンタイプ、ロードレーサータイプ等の様々の二輪車においても、その車体フレームに適用可能である。更に、セミダブルクレードル式以外に、ダイヤモンド式、ダブルクレードル式等の様々の車体フレームに対しても適用可能である。

本発明の実施の形態に係る車体フレームを備える自動二輪車の側面図である。 図１に示す車体フレームの側面図である。 図２の車体フレームのうち、メインフレーム、ガセット、ブラケット、及びエンジンブラケットを拡大して示す側面図である。 図３に示すメインフレーム、ガセット、及びブラケットをIV-IV線によって切断したときの横断面図である。 図３に示すメインフレーム及びエンジンブラケットをV-V線によって切断したときの横断面図である。 図５に示したメインフレーム及びエンジンブラケットの横断面とは異なる構成を示すメインフレーム及びエンジンブラケットの横断面図である。

符号の説明

１ 車体フレーム
２ 自動二輪車
３ ステアリングシャフト
１４ 燃料タンク
２０ ヘッドパイプ
２１ メインフレーム
２２ ピボットフレーム
２３ ダウンチューブ
２４ ロアフレーム
２５ ロアパイプ
２６ ガセット
２７ ブラケット（イグニッションコイル取り付け用）
２８ エンジンブラケット
３０，３１ 付き合せ部
３３ 接合面
３４ 接合部
３５ ボルト締結部
２１０ メインフレーム
２８０ エンジンブラケット
３００，３１０ 付き合せ部
３３０ 接合面
３４０ 接合部
Ｅ エンジン
Ｓ シート

Claims (4)

1. ヘッドパイプから後方へ伸びる管状のメインフレームが、その車体下方部分にのみ突き合わせ部を有する略環状の横断面を備えることを特徴とする二輪車用の車体フレーム。
2. 前記メインフレームとダウンチューブとの間で両者を支持するガセットを備え、該ガセットは上方に開いたチャネル状の横断面を有し、前記メインフレームの突き合わせ部を内側にして該メインフレームの下部に接続されており、該メインフレームは、その突き合わせ部において前記ガセットの内側に位置する部分のみが溶接されていることを特徴とする請求項１に記載の二輪車用の車体フレーム。
3. 前記メインフレームは、その突き合わせ部が該メインフレームの内側へ窪ませてあり、該突き合わせ部にはエンジンを前記メインフレームにて支持するエンジンブラケットが下方から接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の二輪車用の車体フレーム。
4. 前記メインフレームはアルミニウム合金製であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の二輪車用の車体フレーム。
   
   
   

Images