JP2016097796A - 自動二輪車のフレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】成形効率を高めることができると共に、強度及び剛性のバランスに優れた自動二輪車のフレーム構造を提供すること。【解決手段】自動二輪車の車体フレーム（１）は、ヘッドパイプ（３０）から後方に向かって延びるヘッドフレーム（３）と、ヘッドフレームに溶着され後方に向かって延びるタンクレール（４）とを備え、ヘッドフレームは、下方に向かって延びる第１のブラケット部（３３）を有し、タンクレールは、下方に向かって延びる第２のブラケット部（４１）を有し、第１のブラケット部及び第２のブラケット部によってエンジン（２）を懸架し、第１のブラケット部は、車幅方向に延びる前壁部（３３ａ）と、後方が開放された空間（３３ｃ）を形成するように前壁部の両端から後方に向かって延びる一対の側壁部（３３ｂ）とを有する構成とした。【選択図】図６

Description

本発明は、自動二輪車のフレーム構造に関し、特に、アルミツインスパーフレームのフレーム構造に関する。

従来、自動二輪車のエンジンを懸架するフレーム構造において、エンジンの重量に耐えうる強度を備えると共に車体フレーム自体の重量を抑えるため、断面が中空構造の鋳造品で構成されるフレーム構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のフレーム構造では、車体フレームがアルミ鋳造で形成され、鋳造工程においては、中空構造を得るために、砂型で形成された中子が金型の内部にセットされる。

また、車体フレームの重量のさらなる軽量化、及び金型の簡素化を目的として、フレームの断面を開放断面としたフレーム構造も提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載のフレーム構造では、フレームの断面を開放させたことにより、中子を用いることなく鋳造可能になっている。

特開２００７−１４４５００号公報 特開２００３−１７０８８２号公報

特許文献２に記載のフレーム構造によれば、車体フレーム全体の軽量化、金型の簡素化によりコストダウンを図ることが可能であるが、車体フレームの一部が車体の幅方向に開放された断面を有していることにより、車体フレームとしての強度、剛性とのバランスが取れていないという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、成形効率を高めることができると共に、強度及び剛性のバランスに優れた自動二輪車のフレーム構造を提供することを目的とする。

本発明の自動二輪車のフレーム構造は、ヘッドパイプから後方に向かって延びるヘッドフレームと、前記ヘッドフレームに溶着され後方に向かって延びるタンクレールとを備える自動二輪車のフレーム構造であって、前記ヘッドフレームは、下方に向かって垂下する第１のブラケット部を有し、前記タンクレールは、下方に向かって垂下する第２のブラケット部を有し、前記第１のブラケット部及び前記第２のブラケット部によってエンジンを懸架し、前記第１のブラケット部は、車幅方向に延びる前壁部と、後方が開放された第１の空間を形成するように前記前壁部の両端から後方に向かって延びる一対の側壁部とを有することを特徴とする。

この構成によれば、第１及び第２のブラケット部によってエンジンが懸架されることで、エンジンの重量をヘッドフレームとタンクレールとで協同して支えることができる。また、第１のブラケット部が前壁部と一対の側壁部とで構成されることにより、縦剛性を確保しながら、ねじり剛性、横剛性を適正化することができ、車体フレームの強度及び剛性のバランスの優れたフレーム構造を実現することができる。また、第１のブラケット部において、後方が開放された第１の空間が形成されていることにより、ヘッドフレームを成形する際に中子を用いる必要がなく、成形工程を簡略化することができる。このように、成形効率を高めることができると共に、強度及び剛性のバランスに優れた自動二輪車のフレーム構造を提供することができる。

また、本発明の上記自動二輪車のフレーム構造において、前記第２のブラケット部は、車幅方向外側が閉じられ車幅方向内側に開放された第２の空間を有することが好ましい。この構成によれば、車体外側が閉じられて内側に第２の空間が形成されることにより、配線等の部品を当該第２の空間内に収容することができ、これらの部品が外部に露出されるのを防止することができる。また、幅方向に第２の空間を開放したことにより、横剛性が低減され、エンジンを懸架したときの幅方向の寸法吸収性が向上される。この結果、振動等に起因したボルトの弛みが防止される。

また、本発明の上記自動二輪車のフレーム構造において、前記ヘッドフレームと前記タンクレールとを溶着する接合部分は、前記第１のブラケット部の基端から離れた位置に設けられていることが好ましい。この構成によれば、第1のブラケット部から接合部を離したことにより、エンジンを懸架したときに第１のブラケット部の基端に応力が集中しても、接合部に与える影響を最小限に抑えることができる。

また、本発明の上記自動二輪車のフレーム構造は、前記タンクレールに溶着され後方下方に向かって延びるボディフレームを備え、前記ヘッドフレームは、後方に延びて断面が中空形状の第１のフレーム部を有し、前記タンクフレームは、後方に延びて断面が中空形状の第２のフレーム部を有し、前記ボディフレームは、スイングアームを揺動自在に支持するスイングアームピボットと、後方下方に向かって前記スイングアームピボットまで延びて断面が中空形状の第３のフレーム部とを有し、前記第１のフレーム部と前記第２のフレーム部と前記第３のフレーム部とが連なって設けられることが好ましい。この構成によれば、ヘッドフレームからホディフレームまで中空部分が連なって設けられることにより、車体フレーム全体として、高強度な構造を得ることができる。

本発明によれば、第１、第２のブラケット部でエンジンを懸架し、第１のブラケット部を後方に開放させたことにより、成形効率を高めることができると共に、強度及び剛性のバランスに優れた自動二輪車のフレーム構造を提供することができる。

本実施の形態に係る自動二輪車の車体フレーム及びエンジンの概略構成を示す側面図である。 本実施の形態に係る自動二輪車の車体フレームの上面図である。 図２に示す車体フレームをＡ−Ａ線に沿って切断したときの断面図である。 図３に示す車体フレームをＢ−Ｂ線に沿って切断したときの断面図である。 図３に示す車体フレームをＣ−Ｃ線に沿って切断したときの断面図である。 図３に示す車体フレームをＤ−Ｄ線に沿って切断したときの断面図である。 図３に示す車体フレームをＥ−Ｅ線に沿って切断したときの断面図である。

従来、パワーユニットや燃料タンクを抱え込むように大きく湾曲した形状を持つアルミツインスパーフレームは、アルミ鋳造で形成されることにより、高剛性でかつ軽量化が図られている。アルミ鋳造製法では、車体フレームの中空構造とするために、金型の内側に砂型で形成される中子が設けられる。中子を金型内の所定位置に固定するためには、複数のピンで支えなければならず、成形された車体フレームには、これら複数のピンによって複数の貫通穴が形成されてしまう。このため、この貫通穴に応力が集中してしまい、本来的な高強度を実現するには至っていなかった。

また、自動二輪車においては、走行中の姿勢によって、高剛性が必要とされる場合とそうでない場合とが想定される。例えば、通常走行中においては、路面からの衝撃を受けても上下方向の撓みに堪え得るように高剛性が求められており、縦剛性が高められることで通常走行時の安定性が向上される。一方、深いコーナリング時等においては、フレームの横剛性が高すぎると、路面からの衝撃を吸収できずに車体が跳ね上がってしまい、必ずしも走行安定性がよいとは限らなかった。このように、車体フレームの剛性は単に高ければいいというものではなく、縦剛性、横剛性、ねじり剛性等のバランスを取ることが非常に重要となっている。

そこで、本件出願人は、図１に示すように、エンジン２を車体フレーム１の前後（後述するヘッドフレーム３及びタンクレール４）で懸架することにより、車体フレーム１全体としての剛性バランスを確保できるように設計自由度が拡大される構造とした。また、エンジン２の前側を懸架するブラケット部３３（図３参照）を下方に伸ばしてブラケット部３３の後方側が開放される形状とした。これにより、車体フレーム１の特に縦剛性値及びねじり剛性値を確保しながら横剛性値を適正化して、車体フレーム１全体の軽量化を可能にした。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係る自動二輪車のフレーム構造をアルミツインスパーフレームに適用した例について説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。また、方向について、車体前方を矢印ＦＲ、車体後方を矢印ＲＥ、車体左側を矢印Ｌ、車体右側を矢印Ｒでそれぞれ示す。また、以下の各図では、説明の便宜上、一部の構成を省略している。

図１及び図２を参照して、本実施の形態に係る車体フレームの概略構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る自動二輪車の車体フレーム及びエンジンの概略構成を示す側面図である。図２は、本実施の形態に係る自動二輪車の車体フレームの上面図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る自動二輪車の車体フレーム１は、アルミ鋳造で形成されるツインスパータイプのフレームであり、エンジン２を懸架することにより、車体全体として剛性が得られるように構成されている。エンジン２は、例えば、Ｖ型２気筒エンジンと変速機（トランスミッション）とからなり、横置き状態でヘッドフレーム３、タンクレール４及びボディフレーム５に懸架される。

図１及び図２に示すように、車体フレーム１は、車体の前後に延びるヘッドフレーム３と、ヘッドフレーム３から車体後方に向って斜め下方に延びる左右一対のタンクレール４と、各タンクレール４の後端部から下方に延びる左右一対のボディフレーム５とを備えている。ヘッドフレーム３は、車体フレーム１の前側を構成し、ヘッドパイプ３０において、ステアリングシャフト（不図示）を介して左右一対のフロントフォーク（不図示）を操舵可能に支持する。

一対のタンクレール４は、ヘッドフレーム３の後端から後方に向かって延びている。ヘッドフレーム３及びタンクレール４には、エンジン２の前方部が懸架される。また、タンクレール４の上部には、燃料タンク（不図示）が配置される。タンクレール４の後端部からは、ボディフレーム５が下方に向って延在している。ボディフレーム５には、エンジン２の後方部が懸架される。また、ボディフレーム５の後部からは、後上方に向かって延びるシートレール６及びバックステー７が設けられている。シートレール６には、燃料タンクに連接されるシート（不図示）が設けられる。また、ボディフレーム５の後端には、同乗者用のフットレスト８が設けられている。

次に、図２及び図３を参照して、本実施の形態に係る車体フレームの詳細構成について説明する。図３は、図２に示す車体フレームをＡ−Ａ線に沿って切断したときの断面図である。

図２及び図３に示すように、ヘッドフレーム３は、ヘッドパイプ３０と、ヘッドパイプ３０から後方に向かって二又に分かれる一対のフレーム部３１と、ヘッドパイプ３０及び一対のフレーム部３１を連結する連結部３２とを有している。ヘッドパイプ３０は、上下に延びる円筒状に形成され、連結部３２は後方に向かって左右に拡幅するように形成される。また、特に図３に示すように、連結部３２は、中空断面形状を有している。また、一対のフレーム部３１（第１のフレーム部）は、中空断面形状を有する略角筒状に形成される。連結部３２及び一対のフレーム部３１は、中空断面が連続的に連なるように結合されている。フレーム部３１の下方からは、後下方に垂下するブラケット部３３（第１のブラケット部）が形成されており、ブラケット部３３の下端には、エンジン２（図１参照）の前側を懸架するための懸架部３４が設けられている。このように構成されるヘッドフレーム３は、アルミニウム系鋳造材等により一体的に形成される。

タンクレール４は、アルミニウム系鋳造材等により形成され、中空断面形状を有する略角筒状のフレーム部４０（第２のフレーム部）を有している。フレーム部４０には、下方に垂下するブラケット部４１（第２のブラケット部）が形成されており、ブラケット部４１の下端には、エンジン２の前側を懸架する懸架部４２が設けられている。懸架部４２は、ヘッドフレーム３の懸架部３４に対して僅かに上側に形成されている。本実施の形態では、ヘッドフレーム３の懸架部３４とタンクレール４の懸架部４２とによって、エンジン２の前側を懸架するように構成されている。

ボディフレーム５は、アルミニウム系鋳造材等により形成され、一対のタンクレール４の後端から下方に延在し、中空断面形状を有する一対のフレーム部５０（第３のフレーム部）を有している。一対のフレーム部５０の上端は、車幅方向に延びるアッパブリッジ５１によって連結される一方、一対のフレーム部５０の下端は、車幅方向に延びるロアブリッジ５２によって連結される。また、フレーム部５０の延在方向の中間部分には、スイングアーム（不図示）を揺動可能に支持するスイングアームピボット５３が形成されている。また、フレーム部５０の下端には、エンジン２の後側を支持するブラケット部５４が設けられている。

上記したヘッドフレーム３、一対のタンクレール４、及びボディフレーム５は、フレーム部３１の後端とフレーム部４０の前端とが溶接（溶着）され、フレーム部４０の後端とフレーム部５０の前端とが溶接（溶着）されることで一体化され、車体フレーム１を構成する。なお、フレーム部３１とフレーム部４０との接合部分については後述する。このように、車体フレーム１の構成部材によってエンジン２の収容空間が形成される。

次に、図４から図７を参照して、車体フレームの各構成部品の詳細構成について説明する。図４は、図３に示す車体フレームをＢ−Ｂ線に沿って切断したときの断面図である。図５は、図３に示す車体フレームをＣ−Ｃ線に沿って切断したときの断面図である。図６は、図３に示す車体フレームをＤ−Ｄ線に沿って切断したときの断面図である。図７は、図３に示す車体フレームをＥ−Ｅ線に沿って切断したときの断面図である。

図４に示すように、フレーム部３１の下端から延びるブラケット部３３は、後方側が開放された略Ｕ字断面形状を有している。より具体的には、ブラケット部３３は、車両の前後方向に厚みを有し車幅方向に延びる前壁部３３ａと、前壁部３３ａの両端から後方に延びる一対の側壁部３３ｂとを有している。前壁部３３ａ及び一対の側壁部３３ｂとによって、後方が開放された空間３３ｃが形成される。これにより、エンジン２（図１参照）が懸架される際に、ブラケット部３３に対して下方に向かう引張応力が生じても、前壁部３３ａが設けられることで縦剛性が高められているため、強度的に問題はない。

また、後方に開放された空間３３ｃが形成されていることにより、ヘッドフレーム３を軽量化することができる。また、ヘッドフレーム３をアルミ鋳造で成形するときに中子を用いる必要がない。よって、金型の形状を簡略化することができる。例えば、中子を支えるピンやピン穴を設ける必要がないため、中子を使用した場合に中子から発生するガスに起因した引け巣や、完成した車体フレームのピン穴から亀裂が発生するのを防止することができる。なお、ブラケット部３３の突出長は適宜変更が可能であり、突出長を変更することで縦剛性を調整することができる。また、ブラケット部３３の空間３３ｃ内に前後方向に延びるリブを設けて横剛性を高めてもよい。この場合においても、ブラケット部３３の後方が開放されるため、成形時に中子を用いる必要がない。

また、図５に示すように、タンクレール４のフレーム部４０は、上記したように中空断面形状を有している。また、フレーム部４０の下側にはフレーム部４０の外面に沿って下方に延びる側壁部４１ａが連設されており、側壁部４１ａの下側にはブラケット部４１が形成されている。また、側壁部４１ａの内側面には、車幅方向内側に立ち上がる（図６においては複数の）リブ４１ｂが形成されている。側壁部４１ａによって車幅方向外側が閉じられ、リブ４１ｂによって車幅方向内側に開放した空間４１ｃが形成される。このように、ブラケット部４１の内側に形成された空間４１ｃ内にハーネス等の部品を収容することができる。よって、これらの部品が外部に露出されるのを防止することができ、車体フレーム１の外観が損なわれることがない。

また、ブラケット部４１の車幅方向内側を開放したことにより、上記したように金型の形状を簡略化することができると共に、タンクレール４を軽量化することができる。さらに、車幅方向内側を開放したことでタンクレール４の横剛性が低減されるため、エンジン２を懸架したときにブラケット部４１が変形し易くなる。この結果、車体フレーム１とエンジン２との馴染みがよくなる。また、エンジンからの振動をブラケット部４１で吸収することができるため、エンジン２を車体フレーム１に固定するボルトが緩み難くなる。

図６に示すように、ヘッドフレーム３（フレーム部３１）の後端と、タンクレール４（フレーム部４０）の前端とは、溶接によって接合される。フレーム部３１の後端には、タンクレール４の外面形状よりも一回り小さい筒状の開先部３１ａが形成されている。開先部３１ａがフレーム部４０の開口部に差し込まれることで、タンクレール４にヘッドフレーム３が嵌合される。このとき、開先部３１ａの基端とフレーム部４０の前端と間に隙間が設けられる。この隙間を埋めるようにフレーム部４０の前端を全周溶接することで、ヘッドフレーム３とタンクレール４とが接合される。なお、ヘッドフレーム３とタンクレール４との接合部分（より具体的には、開先部３１ａの基端、又はフレーム部４０の前端部分）は、ヘッドフレーム３のブラケット部３３の基端部分から後方に離れた位置に設けられている。エンジン２（図１参照）を車体フレーム１に懸架する際、ブラケット部３３の基端部分に応力が集中するため、接合部分（溶接部分）に直接応力が加わることはなく、溶接部分に対する影響を抑えることができる。

図７に示すように、車体フレーム１を構成するヘッドフレーム３、タンクレール４、及びボディフレーム５は、中空断面形状を有するフレーム部３１、４０、５０が連なるように設けられている。このため、車体フレーム１の前後方向に、ヘッドパイプ３０からスイングアームピボット５３に至るまで一対の連続した剛体が形成され、車体フレーム１全体として、高強度な構造を得ることができる。

以上のように、本実施の形態に係る車体フレーム１によれば、ブラケット部３３、４１によってエンジン２が懸架されることで、エンジン２の重量をヘッドフレーム３とタンクレール４とで協同して支えることができる。また、ブラケット部３３が前壁部３３ａと一対の側壁部３３ｂとで構成されることにより、縦剛性を確保しながら、ねじり剛性、横剛性を適正化することができ、車体フレーム１の強度及び剛性のバランスの優れたフレーム構造を実現することができる。また、ブラケット部３３において、後方が開放された空間３３ｃが形成されていることにより、ヘッドフレーム３を成形する際に中子を用いる必要がなく、成形工程を簡略化することができる。このように、成形効率を高めることができると共に、強度及び剛性のバランスに優れた自動二輪車のフレーム構造を提供することができる。

また、タンクレール４の外側が閉じられて内側に所定の空間４１ｃが形成されることにより、配線等の部品を当該空間４１ｃ内に収容することができ、これらの部品が外部に露出されるのを防止することができる。また、幅方向内側に空間４１ｃを開放したことにより、横剛性が低減され、エンジン２を懸架したときの幅方向の寸法吸収性が向上される。この結果、振動等に起因したボルトの弛みが防止される。また、ブラケット部３３から接合部分を離したことにより、エンジン２を懸架したときにブラケット部３３の基端に応力が集中しても、接合部分に与える影響を最小限に抑えることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、本実施の形態において、タンクレール４が車幅方向内側に開放される空間４１ｃを有する構成としたが、この構成に限定されない。タンクレール４は、空間４１ｃを有しなくてもよい。

また、本実施の形態において、ブラケット部３３の基端がヘッドフレーム３及びタンクレール４の接合部分から離れた位置に設けられる構成としたが、この構成に限定されない。ブラケット部３３は、接合部分の近くに設けられてもよい。

以上説明したように、本発明は、成形効率を高めることができると共に、強度及び剛性のバランスに優れた自動二輪車のフレーム構造を提供することができるという効果を有し、特に、アルミツインスパーフレームのフレーム構造に有用である。

１ 車体フレーム
２ エンジン
３ ヘッドフレーム
３０ ヘッドパイプ
３１ フレーム部（第１のフレーム部）
３３ ブラケット部（第１のブラケット部）
３３ａ 前壁部
３３ｂ 側壁部
３３ｃ 空間（第１の空間）
４ タンクレール
４０ フレーム部（第２のフレーム部）
４１ ブラケット部（第２のブラケット部）
４１ｃ 空間（第２の空間）
５ ボディフレーム
５０ フレーム部（第３のフレーム部）
５３ スイングアームピボット

Claims (4)

1. ヘッドパイプから後方に向かって延びるヘッドフレームと、前記ヘッドフレームに溶着され後方に向かって延びるタンクレールとを備える自動二輪車のフレーム構造であって、
   前記ヘッドフレームは、下方に向かって垂下する第１のブラケット部を有し、
   前記タンクレールは、下方に向かって垂下する第２のブラケット部を有し、
   前記第１のブラケット部及び前記第２のブラケット部によってエンジンを懸架し、
   前記第１のブラケット部は、車幅方向に延びる前壁部と、後方が開放された第１の空間を形成するように前記前壁部の両端から後方に向かって延びる一対の側壁部とを有することを特徴とする自動二輪車のフレーム構造。
2. 前記第２のブラケット部は、車幅方向外側が閉じられ車幅方向内側に開放された第２の空間を有す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構造。
3. 前記ヘッドフレームと前記タンクレールとを溶着する接合部分は、前記第１のブラケット部の基端から離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動二輪車のフレーム構造。
4. 前記タンクレールに溶着され後方下方に向かって延びるボディフレームを備え、
   前記ヘッドフレームは、後方に延びて断面が中空形状の第１のフレーム部を有し、
   前記タンクフレームは、後方に延びて断面が中空形状の第２のフレーム部を有し、
   前記ボディフレームは、スイングアームを揺動自在に支持するスイングアームピボットと、後方下方に向かって前記スイングアームピボットまで延びて断面が中空形状の第３のフレーム部とを有し、
   前記第１のフレーム部と前記第２のフレーム部と前記第３のフレーム部とが連なって設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の自動二輪車のフレーム構造。

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