JP2007022150A - 自動２輪車の車体構造 - Google Patents

Abstract

【目的】車体フレームを分割し、それぞれのエンジンハンガ部をエンジンと締結するに際して締結精度を高くする。
【構成】車体フレームを前フレームと後フレームに分割し、それぞれでエンジンを前後から締結する。車体の左右において、前フレームのエンジンハンガ部６とエンジンのシリンダブロック部７ａに設けられたエンジン側締結部８とを締結するボルトのうち、車体左側における締結を段付ボルト４０とし、この段付ボルト４０の太径部４１により、締結前にボス６ａの通し穴６ｄとエンジン側締結部８に設けた太径穴８ａを同軸に位置決めし、この状態でネジ部４２を雌ネジ穴８ｂへ同軸で締結することにより締結精度を向上させる。
【選択図】 図３

Description

この出願は、エンジンを支持するためのフレーム部材を前フレームと後フレームに分割し、それぞれをエンジンの前後へ締結することにより、エンジンを車体フレームの一部として利用した自動２輪車において、フレーム部材とエンジンとの締結精度を向上させた車体構造に関する。

フレーム部材を前フレームと後フレームに分割し、これらの端部をエンジンの前後へ締結することにより、エンジンを車体フレームの一部として利用する車体構造は公知である。
特開２００４−２５６００５号公報

車体フレームの精度は車体のディメンジョンに影響を与える場合がある。特に、上記のような締結により車体フレームを組み立てる形式では、締結精度によって車体フレームの精度が影響されるので、締結精度を高めることが要求される。しかしこれを実現することがなかなか難しい現状にある。

図５のＡは、軸部１０ｃがネジ部１０ｄを含めてストレート形状になっている一般的なボルト１０（以下、ストレートなボルトという）を用いた従来の締結における寸法関係を示す。この図において、ネジ部１０ｄの外径（呼び径）をＤ１、車体フレーム側のエンジンハンガ部６に設けた通し穴６ｄの内径をＤ２、エンジン側に設けた雌ネジ穴８ｂの谷底径をＤ３とすれば、Ｄ１とＤ３はほぼ一致するが、Ｄ２はネジ部１０ｄをスムーズに通過させる必要から比較的大きくなっている。

そこで、雌ネジ穴８ｂと通し穴６ｄを一致させ、ストレートのボルト１０をネジ部１０ｄの先端から通し穴６ｄへ入れて雌ネジ穴８ｂへ締結すると、締結完了まで通し穴６ｄは位置決めされず、軸部１０ｃに対して当初の間隙分だけ移動できるので、締結時には、図のＢに示すように、最大で当初の間隙に相当する締結誤差Δ１が発生する。なお図のＢは理解を容易にするため多少誇張して表現している。

このような締結誤差は、車体の一側において仮に前フレームをエンジンと２ヶ所でボルト止めする場合、２ヶ所のそれぞれで発生するから、これらの締結誤差が合算されて前フレーム片側分全体の締結誤差となる。しかも、これが車体の左右において生じ、さらに後フレーム側でも生じるとすれば、全体の集積された締結誤差は比較的大きくなってしまうのである。
そこで、本願発明は、係る締結によって組み立てる形式の車体フレームにおいて、締結精度の向上を目的とする。

上記課題を解決するため本願における自動２輪車の車体構造に係る請求項１は、エンジンを支持するためのフレーム部材を前フレームと後フレームに分割し、それぞれをエンジンの前後へ締結することにより、エンジンを車体フレームの一部として利用した自動２輪車において、
前記フレーム部材とエンジンの締結部のうち少なくとも一つが、フレーム部材側に形成されたボルト通し穴と、エンジン側に形成されたネジ穴の相互を同軸にする位置決め手段を備えたことを特徴とする自動２輪車の車体構造。

請求項２は上記請求項１において、前記位置決め手段が段付ボルトであることを特徴とする。

請求項３は上記請求項１において、前記位置決め手段がノックピンとボルトであることを特徴とする。

請求項４は上記請求項１〜３のいずれかにおいて、前記位置決め手段を備えたフレーム部材が前記前フレームであることを特徴とする。

請求項１によれば、フレーム部材とエンジンの締結部のうち少なくとも一つに位置決め手段を用いたので、フレーム部材側に形成されたボルト通し穴と、エンジン側に形成されたネジ穴の相互を同軸にするよう位置決めできる。このため全体の締結精度が向上し、締結により組み立てる形式の車体構造であっても、車体フレームの精度を容易に高めることができ、その結果、車体のディメンジョンを一定に維持できる。したがって、品質の一定した自動２輪車の量産が容易になり、品質向上及び量産性の向上を共に図ることができる。

請求項２によれば、位置決め手段を段付ボルトにしたので、簡単に位置決め手段を形成できる。

請求項３によれば、位置決め手段をノックピンしたので、簡単に位置決め手段を形成できる。

請求項４によれば、最も高い締結精度が要求される前フレームを位置決めするので、車体フレーム全体における締結精度の向上を効率的に実現できる。

以下、図面に基づいて一実施形態を説明する。図１は実施例に係る自動２輪車の左側面図である。前輪１を支持するフロントフォーク２の上端はヘッドパイプ３へ回動自在に支持され、ハンドル４にて操向される。

ヘッドパイプ３からは前フレーム５が、側面視で上方へ湾曲しながら斜め後方かつ下方へ延出し、その下端部はエンジン７の前部へ締結されている。前フレーム５は左右一対で設けられる。

エンジン７の後部には、後フレーム１１が締結されている。後フレーム１１も左右一対で設けられる。この後フレーム１１にはピボット軸１７にてリヤスイングアーム１８の前端部が揺動自在に支持されている。リヤスイングアーム１８の後端には後輪１９が支持されている。

前フレーム５及び後フレーム１１は、従来の車体フレームを前後に分割したものに相当し、これがエンジン７の前後へ締結されることにより、前フレーム５及び後フレーム１１とエンジン７とが一体になって、エンジン７を利用した車体フレームを構成している。前フレーム５及び後フレーム１１はいずれも軽合金の鋳造等適宜材料及び製法にて形成できる。

後フレーム１１の下端部とリヤスイングアーム１８の下部との間はリンク機構にて連結され、このリンク機構にリヤクッションユニット２３の下端部が連結される。リヤクッションユニット２３はリヤスイングアーム１８の前部を貫通して上方へ延び、その上端部は後フレーム１１から延びる後部補強部材３７へ連結されている。

前フレーム５と後フレーム１１の間に形成される略Ｖ字状の空間内には燃料タンク２５が縦長に収容されている。
燃料タンク２５は側面視大略Ｌ字状をなし、クランクケース９の後端とほぼ同じ位置に後部が位置する上部２５ａに対し、下部２５ｂはクランクケース９の前後方向中間部からリヤクッションユニット２３の上方位置まで延びる。

下部２５ｂの後端部側は左右一対をなすシートレール部１３の内側へ入り込んでいる。但し、この部分以外の燃料タンク２５は前フレーム５及び後フレーム１１により側方を覆われず開放され、容量を側方へ拡大し易くなっている。
また、燃料タンク２５の上下方向高さは前フレーム５の上下方向高さと略同じになっている。

燃料タンク２５の前方には、エアクリーナボックス２６が配置されている。エアクリーナボックス２６は底面側が前フレーム５の上面に沿うように略斜め上がりに前方へ傾斜する斜面を有する側面視略三角形状をなす。

エアクリーナボックス２６の前側底部からは吸入ダクト２７が下方へ延びてから前方へ曲がって延出し、ヘッドパイプ３の近傍にて車体前方へ向かって開口している。吐出側は底部に接続する燃料噴射装置２８を介してエアクリーナボックス２６の下方に位置するシリンダヘッド３０の吸気ポートへ接続している。燃料噴射装置２８は前フレーム５の後ろ側縁部近傍に位置し、車体後方からエアクリーナボックス２６へ連結されている。

シリンダヘッド３０及びヘッドカバー３１はエアクリーナボックス２６の下方に位置する。
シリンダヘッド３０の排気ポートからは排気管３２が前方へ延出し、エンジン７前方及び下方を通って後方へ延び、リヤクッションユニット２３と略重なる位置にて上方へ曲がって延び、後部補強部材３７の下方に沿って後方へ延び、その後端部に支持されたマフラー３３へ接続している。

エンジン７は４サイクル水冷式であり、ヘッドパイプ３の後ろ下方かつシリンダヘッド３０の前方に配置されたラジエタ３４から冷却水を供給される。

エアクリーナボックス２６と燃料タンク２５はダミーカバー３５で覆われ、その後方のシートレール部１３上に前部シート３６が支持されている。また、後部補強部材３７のマフラー３３と上下に重なる位置に後部シート３８が支持されている。

図中の符号Ｇは車体の重心、Ｗ１及びＷ２は異なる体重別の乗員重心であり、本実施例では乗員重心Ｗ１及びＷ２を車体の重心Ｇに近づけて車両の運動性能を高めている。なお、これらはディメンジョンの一例であり、他の主要なディメンジョンとしては、ホイールベース、ヘッドパイプ３の位置等がある。

図２は車体フレームの詳細を示す側面図である。前フレーム５は、ヘッドパイプ３からは側面視で上方へ湾曲しながら斜め後方へ延出し、その下端部はエンジンハンガ部６をなし、ここでエンジン７のシリンダブロック部７ａの前後に設けられたエンジン側締結部８へボルトにて締結されている。

後フレーム１１は上下方向に延びるピボットプレート部１２と、その上端部から斜め上後方へ延出するシートレール部１３とが一体に形成されている。
ピボットプレート部１２は上下方向中央部にピボット軸１７を通すためのピボット部１４が設けられる。

このピボット部１４を挟む上下の部分はエンジンハンガ部１５をなし、ここでボルト１６により,エンジン７のクランクケース９後端部に形成されたボス９ａ，９ｂへ締結されている。ピボットプレート部１２はエンジンハンガを兼ねることになる。２４は後部補強部材３７の一端部を締結するボスである。

ピボット部１２の下端にはリンクボス２０が設けられ、ここにリンクアーム２１の前端部が連結されている。リンクアーム２１の後端部は、略三角形状をなすベルクランク２２に対してその３ヶ所設けられている連結点の一つへ軸着される。ベルクランク２２は他の連結点にてリヤスイングアーム１８の下部へ軸着され、さらに残りの別の連結点にてリヤクッションユニット２３の下端部と軸着される。

図１及び図２を併せて参照すれば明らかなように、このように構成された車体構造においては、路面から前輪１へ入る大荷重が、フロントフォーク２及びヘッドパイプ３を介して,エンジンハンガ部６とシリンダブロック８との締結部へ伝わる。

また、路面から後輪１９へ入る大荷重が、リヤアーム１８及びピボット軸１７を介してエンジンハンガ部１５とクランクケース９後端部との締結部へ伝達されるとともに、リンク機構及びリンクボス２０を介してもクランクケース９へ伝達され、さらにシリンダブロック８を経てエンジンハンガ部６の締結部へ伝わる。

したがって、エンジン７の前後における、前フレーム５及び後フレーム１１との各締結精度によるディメンジョンの変動が車体の走行性能に大きな影響を与えることになる。このようなディメンジョンに影響する締結精度は、前フレーム５のエンジンハンガ部６との締結部、及び後フレーム６のエンジンハンガ部１５とクランクケース９の後端部との各締結部におけるものである。特に、前輪１及び後輪１９側の荷重が入力される前フレーム５側における締結精度が重要になる。

図３はエンジンハンガ部６の締結構造を示す、図２の３−３線に沿う断面図である。このエンジン７は、４サイクル直列４気筒型式であって、シリンダブロック７ａには４つのシリンダ７ｂが設けられ、車幅方向右側端部にはカムチェーン室７ｃが設けられている。なお、エンジンにおける前後左右の各方向は車体取付状態を基準とし、前方をＦｒ、後方をＲｒ、左方をＬ、右方をＲとしてこれらを図中に示す。

エンジン側締結部８はシリンダブロック部７ａの前後左右に設けられ、これに対応してエンジンハンガ部６も左右に設けられる。このうち左側においては、前後のエンジン側締結部８に対応してエンジンハンガ部６の前後にボス６ａが設けられ、各ボス６ａはそれぞれが対応するエンジン側締結部８へ外側から重ねられて段付きボルト４０により高い位置決め精度で締結される。段付ボルト４０は、本願発明における同軸を出すための位置決め手段をなしている。この締結構造の詳細は後述する。

右側も同様であり、前後のエンジン側締結部８に対応して右側のエンジンハンガ部６の前後にボス６ａが設けられ、各ボス６ａはそれぞれが対応するエンジン側締結部８へアジャストカラー５０を介して外側から重ねられ、ボルト１０で締結される。このボルト１０は段付きでない通常の形状をなすストレートのボルトである。図中の符号６ｂはボス６ａの凹部、６ｃはボス６ａの底部、６ｅは底部６ｃに設けられた雌ネジ穴、１０ａはボルト頭部、１０ｂはボルト頭部のフランジ部、ワッシャ、１０ｃは軸部、１０ｄはネジ部である。また、８ｂはエンジン側締結部８に設けられた雌ネジ穴である。

アジャストカラー５０は、締結部の隙間を解消するためのアジャスト機構をなし、外周部に雄ネジが形成され、ボス６ａの底部６ｃに対してその雌ネジ穴６ｅへねじ込むことにより取付けられる。また、アジャストカラー５０の外方側端部はボス６ａの底部６ｃを外側方へ貫通してロックナット５１で締結されている。ボルト１０の頭部１０ａはアジャストカラー５０のロックナット５１から突出する外方端部へ当接する。

このアジャスト機構により、エンジン側締結部８とエンジンハンガ部６のボス部６ａとの間における隙間を解消できる。特に、前フレーム５及びエンジンハンガ部６がアルミ合金製の場合、鉄系金属のようなたわみを期待できないため、このようなアジャスト機構の存在が効果的である。本実施例においては、車体左側で正確に位置決めし、車体右側で隙間を解消するようになっている。

図４は、図３に示すシリンダブロック部７ａの車体左側かつ後側におけるエンジン側締結部８とエンジンハンガ部６との締結構造を示す拡大断面図である。
段付きボルト４０は頭部４０ａ，太径部４１，細径のネジ部４２を備える。相手側となるエンジンハンガ部６におけるボス６ａに設けられた凹部６ｂは頭部４０ａを収容し、底部６ｃに形成された通し穴６ｄは太径部４１を通すようになっている。シリンダブロック部７ａ側に設けられたエンジン側締結部８には、太径部４１を挿し込む太径穴８ａと、ネジ部４２が締結される細径の雌ネジ穴８ｂが形成されいてる。

図５は各部の寸法関係を模式的に示す図であり、Ａ及びＢは従来のストレートなボルト１０による締結部を示し、図のＣ及びＤは段付きボルト４０による締結部を示す。なお、図Ａ及びＢとＣ及びＤの各共通部は共通符号を用いる。まずＣにおいて、段付きボルト４０の太径部４１の外径をＤ４、細径のネジ部４２の外径（呼び径）をＤ１、エンジンハンガ部６の通し穴６ｄの内径をＤ５、シリンダブロック部７ａ側における太径穴８ａの内径をＤ６、雌ネジ穴８ｂの谷底径をＤ３とする。段付きボルト４０の太径部４１とネジ部４２は予め同軸で形成され、シリンダブロック部７ａ側における太径穴８ａと雌ネジ穴８ｂも同時で形成されている。

ここで、段付きボルト４における太径部４１の外径Ｄ４は、エンジンハンガ部６の通し穴６ｄの内径Ｄ５及びシリンダブロック部７ａ側における太径穴８ａの内径Ｄ６に対して着脱可能な程度に僅かに小さくなっているがほぼ同寸である。特に、通し穴６ｄは、内側を通過するネジ部４２の外径がＤ１であって、Ｄ５と略同寸のＤ４よりかなり細くなっているから、ネジ部４２を通過させるために穴径を拡大する必要がなく、Ｄ４に近似させることができる。

次に、本実施例の作用を説明する。車体の左右において、エンジン７のシリンダブロック部７ａに設けられたエンジン側締結部８に対して、前フレーム５のエンジンハンガ部６をボルトにて前後２ヶ所で締結するとき、車体の左右のうち一方側のボルトを通常のストレートなボルト１０とし、他方を段付ボルト４０とした組合せで締結する。

すなわち、図３において車体右側にはストレートなボルト１０を使用し、車体左側には段付ボルト４０を使用する。このとき車体左側においては、図４及び５に示すように、ボス６ａの通し穴６ｄをエンジン側締結部８の太径穴８ａと一致させて、段付ボルト４０を凹部６ｂへ入れて通し穴６ｄへ通すと、Ｄ４、Ｄ５及びＤ６がほぼ同寸であるから、段付きボルト４０の太径部４１により、ボス６ａの通し穴６ｄと、エンジン側締結部８の太径穴８ａが同軸となるように位置決めされ、段付ボルト４０もこれらと同軸になる。しかも、この位置決めはネジ部４２における締結前に完了している。

また、ボス６ａの通し穴６ｄと雌ネジ穴８ｂは同軸であるから、雌ネジ穴８ｂとネジ部４２も同軸に心出しされているので、ネジ部４２を雌ネジ穴８ｂへ締結すると、ネジ部４２と雌ネジ穴８ｂも同軸で締結される。その結果、ボス６ａの通し穴６ｄとシリンダブロック部７ａの太径穴８ａとは、同軸で正確に位置決めされた状態で締結され、締結精度が高くなる。

この締結状態では、図５のＤに示すように、段付きボルト４０とボス６ａの通し穴６ｄとはほぼ同軸状をなし、仮に通し穴６ｄの位置がずれても、その誤差はΔ２と僅かである。これは太径部４１の外径Ｄ４に対してボス６ａの通し穴６ｄの内径Ｄ５を近似させ、当初の間隙を小さくできるためである。なお、図４のＤは理解を容易にするため多少誇張して表現してある。

この段付ボルト４０による締結は、車体片側における前フレーム５のエンジンハンガ部６に設けられた前後２ケ所の締結部の少なくとも一方について行われれば足りる。一方側のみを段付きボルト４０を用いて位置決め、他方の締結部において通常のストレートなボルト１０で締結しても、エンジンハンガ部６における全体としての締結精度を高めることができる。前後の一方側だけを位置決めする場合は前後のいずれ側でもよい。

また、本実施例のように車体左側で段付きボルト４０により締結した場合は、これにより既にエンジンの位置決めが済んでいることになるから、反対側の車体右側ではストレートのボルト１０を用いて締結すればよい。但し、この段付ボルト４０による締結は、車体の左右において、それぞれ前後のうち１ヶ所ずつ行うようにすることもできる。

このようにエンジン側締結部８の一部を段付きボルト４０を用いて締結すると、他のエンジンハンガ部６の位置も正確に位置決めされるので、全体として車体フレームの締結位置の精度を高くすることができる。その結果、締結精度の向上を容易に図ることができ、車体のディメンジョンを一定にすることが容易となるので、ディメンジョンに関する品質の一定した車体を組立てることができ、量産車における品質の向上並びに量産性の向上を図ることができる。

特に、前輪１から大荷重が伝わるヘッドパイプ３と、後輪１９から大荷重が伝わるピボット部１６とを結ぶ線上に位置する車体フレームの精度を高めることが重要であるところ、この線上にあるエンジンハンガ部６の締結精度を向上することにより、車体フレームの精度を向上できる。

また、クランクケース９には、後フレーム１１側とは別に、路面から後輪１９へ入る大荷重が、リヤアーム１８、リンク機構及びリンクボス２０を介して伝達され、さらにエンジンハンガ部６の締結部に伝達されるから、この部分の締結精度を高めることは特に効果的である。

図６は本願発明における同軸を出すための位置決め手段を、段付ボルトからノックピン６０に変更した別実施例である。図３〜図５と同様部位には共通符号を用いる。ボルト１０は軸１０ｃとネジ部１０ｄがストレート形状になっている一般的なものである。

エンジン側締結部８には、ボス６ａの通し穴６ｄと穴径が一致する圧入穴８ｃが形成され、その奥の雌ネジ穴８ｂと連続している。圧入穴８ｄの内径は雌ネジ穴８ｂの谷底径よりも大きくなっている。この圧入穴８ｄと通し穴６ｄを一致させて、両穴へノックピン６０を圧入してエンジンハンガ部６とシリンダブロック部７ａのエンジン側締結部８を同軸に位置決めして結合する。

ノックピン６０は一般的なものであり、中空状をなし、その外径は、圧入穴８ｄ及び通し穴６ｄよりも若干大きくなっている。なお、スプリングピンとすることもできる。また、ノックピン６０は車体の左右のいずれか側もしくは左右両側における各エンジンハンガ部６においてそれぞれ前後いずれか１ヶ所ずつ設ければ足りる。

この位置決め後、ノックピン６０の中空部へボルト１０を通してネジ部１０ｄを雌ネジ８ｂへ締結すれば、位置決め状態で連結できる。このようにノックピン６０を用いれば、比較的高価な段付ボルト４０を設ける必要がなく、位置決め手段を容易かつ安価に形成できる。但し、このような位置決め手段は必ずしも名称がノックピンである必要はなく、要は中空で嵌合取付けされる部材であれば足りる。

なお、本願発明は上記実施例に限定されず種々に変形や応用が可能であり、このような位置決め手段を後フレーム１１側に設けることもでき、前フレーム５及び後フレーム１１の双方へ設けることもできる。
なお、このような位置決め手段を車体片側における一つのエンジンハンガ部毎に複数設けると精度出しが難しくなることがあるので、それぞれ１ケ所づつ設けることが好ましい。

実施例の車体側面図 車体フレームの側面図 エンジン支持部の断面図 上記エンジンハンガ締結部における部分拡大断面図 寸法関係を模式的に示す図 別実施例に係る図４相当図

符号の説明

１：前輪、３：ヘッドパイプ、５：前フレーム、６：エンジンハンガ部、７：エンジン、７ａ：シリンダブロック部、８：エンジン側締結部、１０：ボルト、１１：後フレーム、４０：段付ボルト、６０：ノックピン

Claims (4)

1. エンジンを支持するためのフレーム部材を前フレームと後フレームに分割し、それぞれをエンジンの前後へ締結することにより、エンジンを車体フレームの一部として利用した自動２輪車において、
   前記フレーム部材とエンジンの締結部のうち少なくとも一つが、フレーム部材側に形成されたボルト通し穴と、エンジン側に形成されたネジ穴の相互を同軸にする位置決め手段を備えたことを特徴とする自動２輪車の車体構造。
2. 前記位置決め手段が段付ボルトであることを特徴とする請求項１に記載した自動２輪車の車体構造。
3. 前記位置決め手段がノックピンとボルトであることを特徴とする請求項１に記載した自動２輪車の車体構造。
4. 前記位置決め手段を備えたフレーム部材が前記前フレームであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載した自動２輪車の車体構造。

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