JP2006205985A - 自動二輪車のフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】 メインフレーム、ピボットフレーム、及びクロスメンバを、互いにより強固に接続した自動二輪車のフレームの提供。
【解決手段】 自動二輪車１のフレーム２は、左右のメインフレーム１１（１１１，１１２）と、メインフレーム１１１，１１２の後部に接続されてその接続部分（フレーム接続部２６）から下方へ延びる左右のピボットフレーム１４（１４１，１４２）と、左右方向へ延びて左右のピボットフレーム１４１，１４２の上部間を接続するクロスメンバ３０とを備え、クロスメンバ３０にはサスペンションブラケット３１が一体的に鋳造成型されており、クロスメンバ３０は、メインフレーム１１１，１１２及びピボットフレーム１４１，１４２間の左右の接続部分（フレーム接続部２６）に接続されるクロスメンバ接続部３３を有している。
【選択図】 図６

Description

本発明は自動二輪車のフレームに関し、特に、メインフレーム及びピボットフレームとクロスメンバとの接続構造に関する。

自動二輪車のフレームとしては、上部にステアリングハンドルが取り付けられるステアリングシャフトを軸支するヘッドパイプと、該ヘッドパイプから後方へ延びるメインフレームと、該メインフレームの後端部から下方へ延びるピボットフレームとを備えるものがある（例えば、特許文献１の図２参照）。また、別の形態として、ヘッドパイプから後方へ延びる左右のメインフレームと、該メインフレームの後端部から下方へ延びる左右のピボットフレームと、左右の該ピボットフレーム間を接続するクロスメンバとを備えるものがある。左右の何れか一つのピボットフレームには、後端部にて後輪を軸支するスイングアームの前端部が軸支され、該スイングアームとクロスメンバとの間にはショックアブソーバ等のサスペンションユニットが設けられている。そして、サスペンションユニットが、クロスメンバに取り付けられたブラケットを介して該クロスメンバに支持されているものがある。
特開２００４−３３１００１号公報

ところで、上述したメインフレーム、ピボットフレーム、及びクロスメンバには、大きな荷重が加わる。即ち、メインフレームやピボットフレームには重量物であるエンジンがブラケットを介して懸架されるため、このエンジンの荷重が各フレームに加わる。また、走行時には操縦者及び自動二輪車の全重量が、ステアリングシャフトから下方へ延びるフロントフォークに取り付けられた車体前側のサスペンションユニットと、スイングアーム及びクロスメンバ間に設けられた車体後側のサスペンションユニットとによって支えられているため、後側のサスペンションユニットが支持されるクロスメンバにも大きな荷重が加わる。従って、メインフレーム、ピボットフレーム、及びクロスメンバは、互いにより強固に接続されることが望ましい。

そこで本発明は、メインフレーム、ピボットフレーム、及びクロスメンバを、互いにより強固に接続した自動二輪車の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、本発明に係る自動二輪車のフレームは、ステアリングシャフトを軸支するヘッドパイプと、該ヘッドパイプから車体の後方へ延びる左右のメインフレームと、該メインフレームの後部に接続されてその接続部分から下方へ延びる左右のピボットフレームと、左右方向へ延びて左右の前記ピボットフレームの上部間を接続するクロスメンバとを備え、該クロスメンバには、スイングアームを介して後輪を支持するサスペンションユニットを取り付けるためのサスペンションブラケットが設けられ、前記クロスメンバと前記サスペンションブラケットとは一体的に成形されており、前記クロスメンバは、前記メインフレーム及び前記ピボットフレーム間の接続部分に接続されるクロスメンバ接続部を有している。このような構成とすることにより、クロスメンバの左右の接続部が、メインフレーム及びピボットフレーム間の接合箇所を覆って両フレームに接続されるため、メインフレーム及びピボットフレーム間の接合強度の向上を図ることができる。

また、前記クロスメンバ接続部には、前記メインフレームに沿って前方へ延びると共に該メインフレームに接続される前側接続部と、前記ピボットフレームに沿って下方へ延びると共に該ピボットフレームに接続される下側接続部とが設けられていてもよい。このような構成とすることにより、メインフレーム及びピボットフレーム間の接合強度を更に向上させることができると共に、クロスメンバとメインフレーム及びピボットフレームとの間の接続も強化することができる。

また、前記クロスメンバ接続部は、前記メインフレーム及び前記ピボットフレーム間の接続部分の上部と側部とを支持して接続されていてもよい。このような構成とすることにより、メインフレーム及びピボットフレーム間の接合、並びに、メインフレーム及びピボットフレームとクロスメンバとの接続を、更に強化することができる。

また、左右の前記ピボットフレームの上部には、互いに対向する側の壁部に肉抜き用の凹部が形成されており、前記クロスメンバ接続部は、前記ピボットフレームの凹部を覆って該ピボットフレームに接続されていてもよい。このような構成とすることにより、各フレーム間の接合、並びに、各フレームとクロスメンバとの接続を強化しつつ、ピボットフレームの軽量化を図ることができる。

また、前記メインフレームの後端部及び前記ピボットフレームの上端部の何れか一方の端部は上下に開いた二股形状であり、他方の端部は前記一方の端部の形状に整合する形状であって、前記一方の端部と前記他方の端部とが接続されてこの接続部分に前記クロスメンバが有するクロスメンバ接続部が接続されていてもよい。このような構成とすることにより、メインフレーム及びピボットフレームが、縦方向への位置ずれが生じにくいように強固に接続され、且つ、長い溶接長を確保することができる。

本発明に係る自動二輪車のフレームによれば、メインフレーム、ピボットフレーム、及びクロスメンバを、互いにより強固に接続した自動二輪車のフレームを提供することが可能である。

以下、本発明の実施形態にかかる自動二輪車のフレームについて、図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、モトクロッサータイプの自動二輪車１の側面図であり、図２は、図１に示す自動二輪車１が備えるフレーム２の側面図である。なお、図１ではフレーム２を実線で示し、その他の部分は二点鎖線により示している。また、以下の説明で用いる方向の概念は、自動二輪車１に搭乗したライダー（図示せず）から見た方向の概念と一致するものとして説明する。

図１に示すように、自動二輪車１は、所定のキャスター角を有して略上下方向へ延びるフロントフォーク３を備え、該フロントフォーク３の下部には操舵輪である前輪４が回転自在に軸支されている。フロントフォーク３の上部には、上下方向へ延びるステアリングシャフト６の下部が接続されており、該ステアリングシャフト６の上部には、左右方向へ延びるバー型のステアリングハンドル７が中央部分にて支持されている。ステアリングシャフト６は、フレーム２を構成するヘッドパイプ１０によって回動自在に軸支されており、ライダーがステアリングハンドル７を左右へ回動することによって前輪４を左右へ転向させることが可能になっている。

図１及び図２に示すようにフレーム２は、ヘッドパイプ１０と、該ヘッドパイプ１０の上部から若干下方に向きつつ後方へ延びるメインフレーム１１とを備えている。該メインフレーム１１は、左右一対のメインフレーム１１１，１１２から構成されており、図１には左側のメインフレーム１１１のみを示している。なお、右側のメインフレーム１１２については後述する図６に示している。また、ヘッドパイプ１０の下部からは若干後方に向きつつ下方へ延びるダウンチューブ１２の上部が接続されており、該ダウンチューブ１２の下部からはロアフレーム１３が延びている。このロアフレーム１３は左右へ開く二股形状になっており、ダウンチューブ１２の下部から略下方へ延び、途中で湾曲して後方へ向かって延びている。

ロアフレーム１３の後部とメインフレーム１１の後部とは、ピボットフレーム１４によって接続されている。このピボットフレーム１４は、左右一対のピボットフレーム１４１，１４２から構成されており、左側のピボットフレーム１４１は、左側のメインフレーム１１１の後部とロアフレーム１３の左側の後部との間を接続し、右側のピボットフレーム１４２は、右側のメインフレーム１１２の後部とロアフレーム１３の右側の後部との間を接続している。なお、図１，２では、左側のピボットフレーム１４１のみを図示しており、右側のピボットフレーム１４２については後述する図６に示している。

図２に示すように、ヘッドパイプ１０の上部からは、メインフレーム用舌片１０Ａが略後方へ向けて延設され、メインフレーム１１の前部を上方から覆うようにして支持している。また、ヘッドパイプ１０の下部からは、ダウンチューブ用舌片１０Ｂが略下方へ向けて延設され、ダウンチューブ１２の上部を前方から覆うようにして支持している。

図２に示すように、左側のピボットフレーム１４１の上下方向の中央位置より若干下寄りの位置にはピボット孔１４Ａが形成されており、略前後方向に延びるスイングアーム１６の前部がピボット孔１４Ａに挿通されたピボット軸１４Ｂによって軸支されている。図１に示すように、スイングアーム１６の後部には駆動輪である後輪５が回転自在に軸支されており、この後輪５は、ピボット軸１４Ｂを中心にして上下方向に揺動自在になっている。

図２に示すように、ピボットフレーム１４の上部とスイングアーム１６との間にはサスペンションユニット１７が介在されている。サスペンションユニット１７の上部は、左右のピボットフレーム１４１，１４２間に架設された後述するクロスメンバ３０に、サスペンションブラケット３１を介して揺動自在に支持されている。

図１及び図２に示すように、メインフレーム１１の前部とダウンチューブ１２の上部との間には、フレーム２の剛性を向上させるためのガセット２０及び支持バー２１が設けられている。また、フレーム２を構成するヘッドパイプ１０、メインフレーム１１、ダウンチューブ１２、ロアフレーム１３、及びピボットフレーム１４によって囲まれた空間Ｓ内にはエンジンＥが搭載されている。このエンジンＥは本実施の形態において４サイクルエンジンであり、複数のエンジン取付ブラケット２２，２２，…（図２参照）によってフレーム２の各部に支持されている。図１に示すように、エンジンＥの出力軸（図示せず）は、チェーン（又はベルト）Ｃを介して後輪５と連結しており、エンジンＥが駆動すると後輪５は連動回転し、自動二輪車１は推進力を得る。

また、図１に示すように、メインフレーム１１の上方であってステアリングシャフト６の後方位置には燃料タンク２３が備えられており、該燃料タンク２３の後方にはライダーが跨るシート２４が配置されている。

図３は、クロスメンバ３０の平面図、図４はクロスメンバ３０の側面図、図５はクロスメンバ３０の背面図である。また、図６は、メインフレーム１１，ピボットフレーム１４，及びクロスメンバ３０間の接続形態を示す斜視図である。以下、図３〜図６を参照して、クロスメンバ３０の構成と、メインフレーム１１，ピボットフレーム１４，及びクロスメンバ３０間の接続形態とについて詳細に説明する。

図３に示すように、クロスメンバ３０は左右へ延びるクロス部３２とその両端に設けられたクロスメンバ接続部３３とから主として構成されており、鋳造により一体的に成形されている。図４の側面図にて破線で示すようにクロス部３２は中空の筒状であって、外周後部には、略前後方向を向く法線を有して略垂直な壁面を構成する後側壁部３２Ａが形成され、外周上部には、略上下方向を向く法線を有して略水平な壁面を構成する上側壁部３２Ｂが形成されている。これら後側壁部３２Ａ及び上側壁部３２Ｂは、クロス部３２の略全長に亘って形成されている。また、後述するように、クロス部３２の左右の端部から下方へ延びるクロスメンバ接続部３３が有する上側接続面３８（図４参照）には、クロス部３２の内部空間に連通して該内部空間に詰められた中子砂を抜くための穴３８Ａが形成されている。なお、クロス部３２の構成は、図４に示したように周部がほぼ閉じられた中空筒状の他、下部が解放された中空筒状であってもよく、更にこれに適宜リブを設けた構成として剛性の向上を図ってもよい。

図３に示すように、クロス部３２における左右方向の中央位置であって、後側壁部３２Ａからは、サスペンションユニット１７（図２参照）の上部を軸支するための左右一対のサスペンションブラケット３１が後方へ向けて突設されている（図４も参照）。左右のサスペンションブラケット３１は、所定間隔を空けて平行に設けられており、それぞれの後部には、図示しない支持ピンを挿入するための貫通孔３１Ａが、互いの中心軸を一致させて形成されている。

また、サスペンションブラケット３１の前方、即ち、クロス部３２における左右方向の中央位置であって、上側壁部３２Ｂからは、図示しないシートレールを支持するための左右一対のレールブラケット３４が上方へ向けて突設されている（図４も参照）。左右のレールブラケット３４は、左右のサスペンションブラケット３１と略同一寸法の間隔を空けて平行に設けられている。そして、それぞれのレールブラケット３４の上部には、図示しない支持ピンを挿入するための貫通孔３４Ａが、互いの中心軸を一致させて形成されている。

上記サスペンションブラケット３１とレールブラケット３４とは、何れも鋳造によってクロスメンバ３０と一体的に成形されている。従って、各ブラケット３１，３４とクロスメンバ３０とを別個に製造して溶接する場合に比べ、接続強度の向上を図ることができると共に、寸法精度の向上を図ることもできる。但し、クロスメンバ３０，サスペンションブラケット３１，及びレールブラケット３４のうちの一つ又は複数は、必ずしも鋳造（ダイカスト等）によって成形されることを要さず、例えば鍛造あるいはプレス等により成形してもよい。

図５に示すようにクロス部３２の左右の端部からは、下方へ向けてクロスメンバ接続部３３が延設されている。左右のクロスメンバ接続部３３を背面視した場合、下方へ向かうに従って両者間の距離が若干大きくなるようにして延設されており、且つ、クロス部３２とクロスメンバ接続部３３との連結部分は滑らかな円弧状になっている。また、図４に示すように、クロスメンバ接続部３３の下部には、前方斜め上方から後方斜め下方へ亘って延設された延設部３６が形成されている（図３も参照）。そして図３に示すように、平面視した場合に、クロス部３２の端部から延設部３６の前部及び後部のそれぞれへ至るクロスメンバ３０の外形形状は円弧状になっており、また、図４に示すように、側面視した場合に、クロスメンバ接続部３３の上部から延設部３６の前部及び後部へ至る部分の外形形状も円弧状になっている。このように、各部間の連結部分が円弧状の外形形状に構成されているため、クロス部３２に加わった荷重は、効率的にクロスメンバ接続部３３が有する延設部３６へ伝達される。

また、延設部３６は、略垂直面を構成して延設部３６の長手方向に沿って延びる内側接続面３７と、該内側接続面３７の上部から左右方向の外向きに延びると共に延設部３６の長手方向に沿って延びる上側接続面３８とを有している。内側接続面３７及び上側接続面３８の構成についてそれぞれ換言すると、図６に示すように内側接続面３７は、メインフレーム１１及びピボットフレーム１４の接続部分（以下、「フレーム接続部」という）２６及びその近傍において、メインフレーム１１の後部内側面とピボットフレーム１４の上部内側面とに沿い、且つ、各フレーム１１，１４の長手方向に沿って延設されている。また、上側接続面３８は、メインフレーム１１及びピボットフレーム１４のフレーム接続部２６及びその近傍において、メインフレーム１１の後部上面とピボットフレーム１４の上部上面とに沿い、且つ、各フレーム１１，１４の長手方向に沿って延設されている。そして、図４に示すように、上側接続面３８の長手方向の略中央位置には、鋳造時にクロス部３２内に詰められる中子砂を抜くための穴３８Ａが形成されている。

このようなクロスメンバ３０において、上記クロスメンバ接続部３３の延設部３６における前方斜め上方へ延びる部分と後方斜め下方へ延びる部分とは、それぞれ前側接続部３３Ａ及び下側接続部３３Ｂを構成する。そして、図６に示すように、前側接続部３３Ａは主にメインフレーム１１に接続され、下側接続部３３Ｂは主にピボットフレーム１４に接続され、更に、前側接続部３３Ａ及び下側接続部３３Ｂの間の部分がメインフレーム１１及びピボットフレーム１４のフレーム接続部２６に接続される。

一方、図６に示すように、ピボットフレーム１４の上端部１４Ｅは、側面視で上下に開いた二股形状になっており、メインフレーム１１の後端部１１Ｅは、ピボットフレーム１４の上端部１４Ｅの形状に整合する形状になっている。換言すれば、メインフレーム１１の後端部１１Ｅは、その上部と下部とが部分的に切り欠かれて概ね台形形状になっている。そして、ピボットフレーム１４の上端部１４Ｅは、このようなメインフレーム１１の後端部１１Ｅの形状に整合するように、上下方向の中央部分が略台形形状に切り欠かれ、上部と下部とに尖端１４Ｆ，１４Ｇが形成されると共に、上下方向の中央部分にはピボットフレーム１４の長手方向に直交する端面１４Ｈが形成された二股形状になっている。そして、メインフレーム１１の後端部１１Ｅとピボットフレーム１４の上端部１４Ｅとが突き合わされ、突き合わせ部分に沿って溶接されることにより、メインフレーム１１とピボットフレーム１４とは長い溶接長を有して接続されている。このようにメインフレーム１１及びピボットフレーム１４間が長い溶接長を有するため、両フレーム１１，１４間の接続強度が向上する。また、ピボットフレーム１４の上部内側部、即ち、左右のピボットフレーム１４１，１４２における互いに対向する側の壁部には、肉抜き用の凹部１４Ｃが形成されており、該凹部１４Ｃ内には多数のリブ１４Ｄが設けられている。

このようなメインフレーム１１及びピボットフレーム１４の左右のフレーム接続部２６間に、上述したクロスメンバ３０が架設されている。即ち、図６に示すようにクロスメンバ３０は、クロス部３２の長手方向を左右方向へ向けられて、左右のフレーム接続部２６間に上方から配設されている。そして、クロスメンバ接続部３３が有する左右の内側接続面３７は、フレーム１１，１４間の左右のフレーム接続部２６に対し、車体における左右方向の中心側から当接し、クロスメンバ接続部３３が有する左右の上側接続面３８は、前記フレーム接続部２６に対して上方から当接している。

その結果、クロスメンバ接続部３３の内側接続面３７と上側接続面３８とは、フレーム１１，１４間のフレーム接続部２６、メインフレーム１１の後端部１１Ｅ、及びピボットフレーム１４の上端部１４Ｅにおける、それぞれの内側部と上部とを覆っている。そして、この状態で、クロスメンバ接続部３３における内側接続面３７の外縁部と上側接続面３８の外縁部とに沿って溶接され、クロスメンバ３０、メインフレーム１１、及びピボットフレーム１４は、互いに支持した状態で強固に接続されている。

また、ピボットフレーム１４の上部に形成された凹部１４Ｃと、これを覆うクロスメンバ３０のクロスメンバ接続部３３とによって、内部空間を有する最中構造が形成されており、一定の強度が確保されている。従って、クロスメンバ接続部３３に覆われた部分の凹部１４Ｃ内には必ずしもリブ１４Ｄは必要でなく、本実施の形態では図示していないがこの部分にリブ１４Ｄは設けられていない。

更に、メインフレーム１１及びピボットフレーム１４において、クロスメンバ３０のクロスメンバ接続部３３が当接する部分には、当該部分の外側近傍に比べて若干窪ませた窪み４０を形成してある。従って、クロスメンバ３０を各フレーム１１，１４間に配設する場合、クロスメンバ接続部３３を窪み４０へ嵌め込むことにより、メインフレーム１１及びピボットフレーム１４に対するクロスメンバ３０の位置決めが容易に行える。

このような構成のフレーム２によれば、クロスメンバ３０、メインフレーム１１、及びピボットフレーム１４が互いに強固に接続され、また、サスペンションブラケット３１を介してクロスメンバ３０へ加えられた荷重を、該クロスメンバ３０が有するクロスメンバ接続部３３の延設部３６から、メインフレーム１１及びピボットフレーム１４へ、効率的に伝達して分散させることができる。

なお、本発明に係るフレームは、本実施の形態において説明したような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の自動二輪車においても適用可能である。

本発明は、モトクロッサータイプ、アメリカンタイプ、ロードレーサータイプの自動二輪車に適用可能であり、これらの車体フレームに採用することができる。

本発明の実施の形態に係るフレームを採用したモトクロッサータイプの自動二輪車の側面図である。 図１に示す自動二輪車が備えるフレームの側面図である。 図２に示すクロスメンバの平面図である。 図３に示すクロスメンバの側面図である。 図３に示すクロスメンバの背面図である。 図２に示すメインフレーム、ピボットフレーム、及びクロスメンバ間の接続形態を示す斜視図である。

符号の説明

１ 自動二輪車
２ フレーム
６ ステアリングシャフト
１０ ヘッドパイプ
１１，１１１，１１２ メインフレーム
１４，１４１，１４２ ピボットフレーム
１４Ｃ 凹部
１６ スイングアーム
１７ サスペンションユニット
２６ フレーム接続部
３０ クロスメンバ
３１ サスペンションブラケット
３３ クロスメンバ接続部
３３Ａ 前側接続部
３３Ｂ 下側接続部

Claims (5)

1. ステアリングシャフトを軸支するヘッドパイプと、該ヘッドパイプから車体の後方へ延びる左右のメインフレームと、該メインフレームの後部に接続されてその接続部分から下方へ延びる左右のピボットフレームと、左右方向へ延びて左右の前記ピボットフレームの上部間を接続するクロスメンバとを備え、
   該クロスメンバには、スイングアームを介して後輪を支持するサスペンションユニットを取り付けるためのサスペンションブラケットが設けられ、前記クロスメンバと前記サスペンションブラケットとは一体的に成形されており、
   前記クロスメンバは、前記メインフレーム及び前記ピボットフレーム間の接続部分に接続されるクロスメンバ接続部を有することを特徴とする自動二輪車のフレーム。
2. 前記クロスメンバ接続部には、前記メインフレームに沿って前方へ延びると共に該メインフレームに接続される前側接続部と、前記ピボットフレームに沿って下方へ延びると共に該ピボットフレームに接続される下側接続部とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車のフレーム。
3. 前記クロスメンバ接続部は、前記メインフレーム及び前記ピボットフレーム間の接続部分の上部と側部とを支持して接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動二輪車のフレーム。
4. 左右の前記ピボットフレームの上部には、互いに対向する側の壁部に肉抜き用の凹部が形成されており、前記クロスメンバ接続部は、前記ピボットフレームの凹部を覆って該ピボットフレームに接続されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の自動二輪車のフレーム。
5. 前記メインフレームの後端部及び前記ピボットフレームの上端部の何れか一方の端部は上下に開いた二股形状であり、他方の端部は前記一方の端部の形状に整合する形状であって、前記一方の端部と前記他方の端部とが接続されてこの接続部分に前記クロスメンバが有するクロスメンバ接続部が接続されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の自動二輪車のフレーム。

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