JP2017065336A - スイングアーム - Google Patents

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Abstract

【課題】鋳造肉厚を確保するための駄肉を必要とすることなくスイングアームを軽量化すること。【解決手段】スイングアーム(3)は、車体フレーム(10)に対してピボット軸(23)を介して揺動可能に連結されるピボットパイプ(40)を有するメインボディ(4)と、メインボディから後方に向かって延びる左右一対のアーム部(5)とを備える。メインボディは、鋳造で形成されて中空構造を有しており、メインボディには、内部空間を上下に仕切るリブ(45)が設けられる。リブは、メインボディの外面形状を規定する外壁部(41)とピボットパイプとの接続箇所に対して離れた箇所で、ピボットパイプに接続される。【選択図】図4

Description

本発明は、スイングアームに関し、特に、鋳造によって形成されるスイングアームに関する。
スピードや柔軟な操縦性が求められるスポーツタイプの自動二輪車では、高速域における操縦安定性を確保するため、車体に適度な強度や剛性が必要とされている。この種の自動二輪車に採用されるスイングアームは、複数の部材を鋳造によって形成し、各部品同士を溶接して製造される(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載のスイングアームは、車体フレームのピボット軸に連結されるメインボディと、メインボディの左右から後方に延びる一対のアーム部とを備え、各部材を鋳造で形成した後にそれぞれを溶接接合することで一体的に構成される。このようなスイングアームは、高剛性と軽量化の両立のため、内部が中空構造とされ、内部空間を仕切るようにリブが設けられている。特にメインボディにあっては、ピボット軸が挿入されるピボットパイプを一角部とした側面視略三角形状を有しており、メインボディ内の空間を仕切るようにリブが設けられている。
メインボディの外面形状を規定する外壁部と上記したリブは、ピボットパイプに対して同一の箇所で接続されており、外壁部とリブとの成す角が鋭角となっている。この鋭角部分(先細り形状)は、鋳造で形成する際の亀裂発生の原因となる。そこで、亀裂発生の防止策として、この鋭角部分をフィレット形状にして鋳造肉厚を確保する方法が採られている。
特開2006−69439号公報
しかしながら上記の場合、鋳造肉厚を確保するために駄肉が必要となり、駄肉の分だけスイングアームの重量が増加してしまうという問題がある。
本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、鋳造肉厚を確保するための駄肉を必要とすることなく軽量化することができるスイングアームを提供することを目的とする。
本発明に係るスイングアームは、車体フレームに対してピボット軸を介して上下に揺動可能に連結されるスイングアームであって、前記ピボット軸が挿通されるピボットパイプを有するメインボディと、前記メインボディから後方に向かって延びる左右一対のアーム部とを備え、前記メインボディは、鋳造で形成されて中空構造を有しており、前記メインボディには、内部空間を上下に仕切るリブが設けられ、前記メインボディの外面形状を規定する外壁部と前記ピボットパイプとの接続箇所に対して離れた箇所で、前記リブが前記ピボットパイプに接続されることを特徴とする。
この構成によれば、メインボディの外壁部とピボットパイプとの接続部分に対して離れた箇所でリブがピボットパイプに接続されることで、外壁部とリブとが直接接続されることがない。このため、ピボットパイプに対する外壁部及びリブの接続部分が鋭角形状となるのを防止することができ、鋳造肉厚を確保するために駄肉を設ける必要がなくなる。この結果、スイングアームを軽量化することができる。
また、本発明に係る上記スイングアームにおいて、前記メインボディの前記外壁部は、前記ピボットパイプの外面から斜め上方に延びる上壁部と、前記ピボットパイプの外面から水平方向に延びる下壁部とを有し、前記リブは、前記上壁部と前記下壁部との間に設けられ、前記リブの一端が前記ピボットパイプの中心に向かって接続されることが好ましい。この構成によれば、リブが上壁部と下壁部との間に設けられ、リブの一端がピボットパイプの中心に向かって接続されることで、メインボディの中空部分を形成する中子の形状をアンダーカットのない形状とすることができる。よって、中子を形成する際にスライド型を不要とすることができ、金型費用を抑えることができる。
また、本発明に係る上記スイングアームにおいて、前記上壁部と前記リブの一部分とが、前記ピボットパイプとの接続部分近傍において平行であることが好ましい。この構成によれば、シンプルなリブの形状でスイングアームの強度及び剛性を確保すると共に軽量化を実現することができる。
また、本発明に係る上記スイングアームにおいて、前記リブは、前記アーム部の外面に沿うように形成されることが好ましい。この構成によれば、リブの形状をアーム部の外面形状に沿わせたことでリブの形状が簡略化され、設計工数を削減することができる。
本発明によれば、メインボディの外面とピボットパイプとの接続部分に対してリブを離れた位置でピボットパイプに接続したことにより、鋳造肉厚を確保するための駄肉を必要とすることなくスイングアームを軽量化することができる。
本実施の形態に係る自動二輪車の概略構成を示す側面図である。 本実施の形態に係るスイングアームの斜視図である。 本実施の形態に係るスイングアームの側面図である。 スイングアームの縦断面図である。 図3に示すスイングアームをX−X線に沿って切断したときの断面図である。 スイングアームの成形に必要な中子を形成する金型の断面図である。
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、本発明に係るスイングアームを自動二輪車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。例えば、本発明に係るスイングアームを、他のタイプの自動二輪車や、バギータイプの自動三輪車等に適用してもよい。また、方向について、車両前方を矢印FR、車両後方を矢印RE、車両左側を矢印L、車両右側を矢印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を参照して、本実施の形態に係る自動二輪車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概略構成を示す側面図である。
図1に示すように、自動二輪車1は、パワーユニット、電装系等の各部を搭載する鋼製又はアルミ合金製のツインスパー型の車体フレーム10に車体外装としての各種カバーを装着して構成されている。車体フレーム10は、前頭部から後方に向かって左右二股に分岐して延在し、後端側で下方に向かって湾曲している。車体フレーム10の前端側には、エンジン11の前方部が懸架され、車体フレーム10の後端側には、エンジン11の後方部が懸架されている。
車体フレーム10の上部には、燃料タンク12が配置される。燃料タンク12の後方には、運転者シート13及び同乗者シート14がリヤカウル15と共に配置されている。車体前半部は、フロントカウル16によって覆われている。また、フロントカウル16の前面には、ヘッドランプ17が設けられており、ヘッドランプ17の上方には、風除け用のウィンドスクリーン18が設けられている。車体フレーム10の前頭部には、左右一対のフロントフォーク19がハンドルバー20と共に操舵可能に支持されている。フロントフォーク19の下部には前輪21が回転可能に支持されており、前輪21の上方はフロントフェンダ22によって覆われている。
また、車体フレーム10の後部は、ボディフレーム10aになっており、ピボット軸23を介してスイングアーム3が上下方向に揺動可能に連結されている。車体フレーム10とスイングアーム3との間には後輪懸架装置24が取り付けられている。スイングアーム3は、例えば、アルミニウム系の鋳造材で形成される。なお、スイングアームの材質はこれに限定されず、マグネシウム等の他の金属材料で形成されてもよい。スイングアーム3の後端部には、車軸25を介して後輪26が回転可能に支持されている。後輪26の左側には、ドリブンスプロケット27が設けられており、ドライブチェーン28によってエンジン11の動力が後輪26に伝達されるよう構成されている。後輪26の上方は、リヤカウル15の後部に設けられたリヤフェンダ29により覆われる。
次に、図2及び図3を参照して、本実施の形態に係るスイングアームの構成について説明する。図2は、本実施の形態に係るスイングアームの斜視図である。図3は、本実施の形態に係るスイングアームの側面図である。
図2及び図3に示すように、スイングアーム3は、車体フレーム10(図1参照)に連結されるメインボディ4と、メインボディ4から後方に向かって延び、後端部分に後輪26(図1参照)を回転自在に支持する左右一対のアーム部5とを含んで構成される。メインボディ4は、スイングアーム3の前半部を構成し、左右一対のアーム部5は、スイングアーム3の後半部を構成する。メインボディ4及び左右一対のアーム部5は、それぞれ鋳造で形成され、それぞれを溶接接合することにより、スイングアーム3が一体的に構成される。
メインボディ4は、車幅方向に延びるピボットパイプ40を有している。ピボットパイプ40には、ピボット軸23(図1参照)が挿通される。メインボディ4は、ピボットパイプ40を一角部とした側面視略三角形状を有している。より具体的にメインボディ4は、外面形状を規定する外壁部41として、ピボットパイプ40の外面から後方に向かって斜め上方に延びる上壁部42と、ピボットパイプ40の外面から後方に向かって水平方向に延びる下壁部43(図3のみ図示)とを含んでいる。
上記したように、メインボディ4は、鋳造で形成され、内部に所定の空間を備えた中空構造を有している。なお、詳細は後述するが、メインボディ4の内側には、内部空間6を仕切るリブ45が設けられている(図4B参照)。また、上面視においてメインボディ4の略中央には、上壁部42から下壁部43に向かって貫通する開口部46が形成されている。開口部46より後側のメインボディ4は、左右一対のアーム部5を連結するクロス部47を構成する。
左右一対のアーム部5は、左右対称に形成される。アーム部5は、メインボディ4(クロス部47の下部)から後方に向かって水平に延びるメインアーム50と、クロス部47の上端から後方に向かって斜め下方に延びるサブアーム51とを有している。メインアーム50とサブアーム51は、それぞれ後端部分で接続される。これにより、メインアーム50とサブアーム51との間には、ドライブチェーン28(図1参照)を通すための開口部52が形成される。
また、アーム部5の後端部分(メインアーム50とサブアーム51の接続部分)は、後輪26の車軸25(図1参照)を支持する車軸支持部53を構成する。車軸支持部53には、車軸25を挿通する穴部54が形成されている。穴部54は、前後方向に長い長穴形状を有しており、後輪26の前後方向の位置調整、すなわち、ドライブチェーン28のテンション調整が可能に構成されている。
このように構成されるスイングアーム3は、特にスポーツタイプの自動二輪車に適用され、スピードに耐えうる強度や剛性、さらには、重量のバランスが非常に重要な課題とされている。近年では、これらのバランスをとるため、アルミニウム合金によって鋳造成形され、内部が中空構造になっている。これにより、高強度かつ軽量化が実現されている。しかしながら、技術の進歩に伴い、スイングアーム形状の複雑化に合わせ金型コストが上昇したり、更なる軽量化が求められている。
そこで、本発明者は、スイングアームの内部構造に着目して本発明に想到した。すなわち、本発明の骨子は、スイングアームの内部空間を仕切るリブの形状を変えることにより、鋳造肉厚を確保するための駄肉を排除することである。これにより、シンプルな構成で強度を確保しつつ、スイングアームの軽量化を実現することに成功した。また、スイングアームを成形するための中子形状を簡略化することで、金型コストの削減にも成功した。
次に、図4及び図5を参照して、本実施のスイングアームの内部構造、特にメインボディの内部構造について比較例を参照しながら説明する。図4は、スイングアームの縦断面図である。図4Aは比較例(従来例)に係るスイングアームの縦断面図を示し、図4Bは本実施の形態に係るスイングアームの縦断面図を示す。図5は、図3に示すスイングアームをX−X線に沿って切断したときの断面図である。図5Aは比較例に係るスイングアームの断面斜視図を示し、図5Bは本実施の形態に係るスイングアームの断面斜視図を示す。
なお、図4A及び図5Aに示す比較例において、外観形状は本実施の形態と同一であり、メインボディの内部空間を仕切るリブの形状のみ本実施の形態と相違する。このため、比較例においては、説明の便宜上、本実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
先ず、比較例について説明する。図4Aに示すように、変形例に係るスイングアーム103では、メインボディ104の外面形状を規定する外壁部141が側面視略三角形状に形成されている。より具体的に外壁部141は、上壁部142と、下壁部143と、鉛直方向に延びる立壁部144とによって構成される。立壁部144は、上壁部142の上端と下壁部143の後端とを接続する。これにより、メインボディ104の内側には、上壁部142、下壁部143及び立壁部144によって囲まれる内部空間106が形成される。
また、上壁部142と下壁部143との間には、内部空間106を上下に仕切るリブ145が立壁部144から前方に向かって延びている。これにより、内部空間106が上方空間160と下方空間161の2つの空間に仕切られる。リブ145の一端(先端)はピボットパイプ140の外面に接するように接続され、リブ145の他端(後端)は立壁部144の上下方向の略中間部分に接続される。
より具体的には、上壁部142がピボットパイプ140の外面に対して接線方向に延びるように接続され、リブ145は、上壁部142とピボットパイプ140との接続箇所に対して同一の箇所でピボットパイプ140に接続されている。これにより、上壁部142とリブ145とが直接接続され、上壁部142とリブ145との成す角が鋭角になっている。この場合、メインボディ104を鋳造で成形する際にこの鋭角部分147が亀裂発生の原因となる。そこで、比較例では、鋭角部分147をフィレット形状(R形状)にして鋳造肉厚を確保している。これにより、鋭角部分147に対する亀裂発生が抑制される。
しかしながら、鋭角部分147をフィレット形状とするために、余計な鋳造材、いわゆる駄肉が必要となる。この結果、スイングアーム103の重量だけでなく、材料費も増加してしまうという問題がある。
これに対し、本実施の形態では、図4Bに示すように、メインボディ4の外面形状を規定する外壁部41が、上壁部42と、下壁部43と、鉛直方向に延びる立壁部44とによって構成される。上壁部42及び下壁部43は、ピボットパイプ40の外面に対して接線方向に延びるように接続され、立壁部44は、上壁部42の上端と下壁部43の後端とを接続する。これにより、メインボディ4の内側には、上壁部42、下壁部43及び立壁部44によって囲まれる内部空間6が形成される。
また、上壁部42と下壁部43との間には、内部空間6を上下に仕切るリブ45が立壁部44から前方に向かって延びている。より具体的にリブ45は、立壁部44から前方に向かって略水平方向に(メインアーム50の外面形状に沿って)延びた後、メインボディ4の前側で斜め下方に屈曲して上壁部42と平行に延びてピボットパイプ40に接続される。これにより、内部空間6が上方空間60と下方空間61の2つの空間に仕切られる。また、リブ45は、メインアーム50とサブアーム51の境界部分に位置している。
このように、リブ45の一端(先端)はピボットパイプ40の中心に向かって接続され、リブ45の他端(後端)は立壁部44の上下方向の略中間部分に接続される。すなわち、上壁部42とピボットパイプ40との接続箇所に対して離れた箇所で、リブ45がピボットパイプ40に接続されている。より具体的には、上壁部42と下壁部43との間におけるピボットパイプ40の円弧部分を二分割する位置で、リブ45の一端が接続される。
このため、上壁部42とリブ45とが直接接続されることがなく、比較例で示した鋭角部分(図4A参照)、すなわち、先細り形状が本実施の形態では形成されない。よって、鋳造肉厚を確保するための駄肉が不要となり、スイングアーム3を軽量化することができる。また、詳細は後述するが、メインボディ4の下方空間61を規定するピボットパイプ40の円弧部分を比較例に対して短くすることができる。これにより、下方空間61を形成するための中子用の金型を簡略化することができる。
さらに、上記したように、リブ45がメインアーム50の外面に沿うように形成され、上壁部42とリブ45の一部分とが、ピボットパイプ40との接続部分近傍において平行であることより、シンプルなリブ45の形状で剛性の確保及び軽量化を実現することできる。この結果、設計工数を削減することが可能になる。
また、比較例に係るメインボディ104では、上壁部142とリブ145によって鋭角部分147が形成され、鋭角部分147に駄肉を設けてフィレット形状とした結果、図5Aに示すように、重量が増えた部分だけ、鋭角部分147とは異なる箇所で駄肉を除去する方法が採用されている。より具体的には、メインボディ104の開口部146を規定する筒状の側壁部148とピボットパイプ140との接続部分において、左右一対の凹部149が形成されている。凹部149は、ピボットパイプ140の内部空間と側壁部148との間で、平面視略三角形状を有している。
ところで、鋳造で形成されるスイングアーム103は、仕上げに塗装処理が施される。塗装処理は、ピボットパイプ140の穴を支点にスイングアーム103が吊り下げられた状態で行われる。すなわち、ピボットパイプ140が上側に向けられ、車軸支持部53(図3参照)が下側に向けられる。この場合、ピボットパイプ140内に塗布された塗料が凹部149内に残り、液だまりが発生してしまうという問題がある。また、ピボットパイプ140内の形状を作るための中子形状が複雑化する結果、中子を形成する金型のコストが上がってしまうという問題がある。
これに対し、本実施の形態では、そもそも鋭角部分147(図4A参照)を無くしたため、別途駄肉を除去する必要がない。よって、図5B示すように、メインボディ4の開口部46を規定する側壁部48とピボットパイプ40との間に凹部が形成されることがない。この結果、スイングアーム3を塗装する際にピボットパイプ40内で塗料の液だまりが発生するのを防止することができる。さらに、ピボットパイプ40の内部空間が円筒状に形成されるため、中子を形成する金型を簡略化することができる。
次に、図6を参照してメインボディの内部空間(下方空間)を形成するための中子について説明する。図6は、スイングアーム(メインボディ)の成形に必要な中子を形成する金型の断面図である。図6Aは比較例に係る中子用金型の断面図であり、図6Bは本実施の形態に係る中子用金型の断面図である。なお、以下においては、メインボディの内部空間の内、下方空間を形成するための中子について説明する。また、図6Aに示す中子(金型)の形状は、図4A及び図5Aに示すスイングアーム(メインボディ)の形状と対応しており、図6Bに示す中子の形状は、図4B及び図5Bに示すスイングアームの形状と対応している。
上記したように、メインボディを鋳造で形成する場合には、内部空間(特に下方空間)を形成するために予め下方空間の形状に応じた中子を準備する必要がある。中子は、例えば砂型で形成され、メインボディを鋳造成形した後は、中子を崩すことにより所望の内部空間の形状を得ることができる。なお、中子は砂型に限らず、専用のスライド型(金型)で構成されてもよい。
図6Aに示すように、比較例に係る中子用金型200は、内部空間106(下方空間161(共に図4A参照))の上部形状を形成するキャビティ型201と、下方空間161の下部形状を形成するコア型202と、下方空間161の前部形状を形成する第1スライド型203と、下方空間161の後部形状を形成する第2スライド型204とによって構成される。キャビティ型201は固定されており、コア型202は、キャビティ型201に対して上下に移動可能に構成される。また、第1スライド型203及び第2スライド型204は、水平方向に移動可能に構成される。
上記したように、比較例に係るスイングアーム103では、メインボディ104の内部空間106を上下に仕切るリブ145が、上壁部142とピボットパイプ140との接続箇所に対して同一の箇所でピボットパイプ140に接続されている(図4A参照)。このため、メインボディ104の下方空間161を規定するピボットパイプ140の円弧部分が本実施の形態に対して長く形成されている。この円弧部分(中子206の前端部205)は中子206を形成する際のアンダーカットを構成するため、中子用金型200として、第1スライド型203が必要となる。また、下方空間161の後端部(中子206の後端部207)は、立壁部144(図4A参照)が前方に向かって僅かに凹む緩やかなR形状を有しており、アンダーカットを構成する。このため、中子用金型200として、第2スライド型204が必要となる。
このように、比較例においては、中子206の形状がアンダーカットを有するため、上記した第1スライド型203及び第2スライド型204が必要不可欠である。この結果、第1スライド型203及び第2スライド型204の分だけ、中子用金型200の費用が余計に掛かってしまうという問題がある。
これに対し、本実施の形態に係る中子用金型300は、図6Bに示すように、内部空間6(下方空間61(共に図4B参照))の下部形状を形成するキャビティ型301と、下方空間61の上部形状を形成するコア型302とによって構成される。キャビティ型301は固定されており、コア型302は、キャビティ型301に対して上下に移動可能に構成される。
上記したように、本実施の形態に係るスイングアーム3では、メインボディ4の内部空間6を上下に仕切るリブ45の一端が、ピボットパイプ40の中心に向かっており、上壁部42とピボットパイプ40との接続箇所に対して離れた箇所でピボットパイプ40に接続されている(図4B参照)。このため、メインボディ4の下方空間61を規定するピボットパイプ40の円弧部分(中子304の前端部303)を比較例に対して短くすることができる。
また、中子304の前端部303が上方に上がるように中子304を傾斜させ、中子用金型300の割面305を上記した中子304の前下部(円弧部分303の最下部)と中子304の後上部で構成している。すなわち、キャビティ型301に対するコア型302の抜き方向を傾けている。これにより、中子304の前後端部においてアンダーカットとなる部分をなくすことができる。よって、比較例では必要不可欠であった第1スライド型203及び第2スライド型204が不要となり、中子用金型300を簡略化することができる。このため、中子用金型300の費用を抑えることができ、生産性が向上される。
以上のように、本実施の形態によれば、メインボディ4の外壁部41(上壁部42)とピボットパイプ40との接続部分に対して離れた箇所でリブ45がピボットパイプ40に接続されることで、上壁部42とリブ45とが直接接続されることがない。このため、ピボットパイプ40に対する上壁部42及びリブ45の接続部分が鋭角形状となるのを防止することができ、鋳造肉厚を確保するために駄肉を設ける必要がなくなる。この結果、スイングアーム3を軽量化することができる。
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、上記した実施の形態においては、メインボディ4が側面視略三角形に形成される構成としたが、この構成に限定されない。メインボディ4はどのような形状に形成されてもよい。
また、上記した実施の形態においては、スイングアーム3の内部空間6を仕切るリブ45のピボットパイプ40に対する接続構成について説明したが、この構成に限定されない。本実施に形態に係るリブ45の構成を、例えば、車体フレームのヘッドパイプに対するリブの接続に適用してもよい。
また、上記した実施の形態において、リブ45の一端が、ピボットパイプ40の中心に向かっており、上壁部42と下壁部43との間におけるピボットパイプ40の円弧部分を二分割する位置で接続される構成としたが、この構成に限定されない。リブ45は、直接外壁部41に接続されなければ、ピボットパイプ40のどの位置に接続されてもよい。
以上説明したように、本発明は、鋳造肉厚を確保するための駄肉を必要とすることなくスイングアームを軽量化することができるという効果を有し、特に、鋳造によって形成されるスイングアームに有用である。
10 車体フレーム
23 ピボット軸
3 スイングアーム
4 メインボディ
40 ピボットパイプ
41 外壁部
42 上壁部
43 下壁部
45 リブ
5 アーム部
6 内部空間

Claims (4)

  1. 車体フレームに対してピボット軸を介して上下に揺動可能に連結されるスイングアームであって、
    前記ピボット軸が挿通されるピボットパイプを有するメインボディと、
    前記メインボディから後方に向かって延びる左右一対のアーム部とを備え、
    前記メインボディは、鋳造で形成されて中空構造を有しており、
    前記メインボディには、内部空間を上下に仕切るリブが設けられ、
    前記メインボディの外面形状を規定する外壁部と前記ピボットパイプとの接続箇所に対して離れた箇所で、前記リブが前記ピボットパイプに接続されることを特徴とするスイングアーム。
  2. 前記メインボディの前記外壁部は、前記ピボットパイプの外面から斜め上方に延びる上壁部と、前記ピボットパイプの外面から水平方向に延びる下壁部とを有し、
    前記リブは、前記上壁部と前記下壁部との間に設けられ、前記リブの一端が前記ピボットパイプの中心に向かって接続されることを特徴とする請求項1に記載のスイングアーム。
  3. 前記上壁部と前記リブの一部分とが、前記ピボットパイプとの接続部分近傍において平行であることを特徴とする請求項2に記載のスイングアーム。
  4. 前記リブは、前記アーム部の外面に沿うように形成さ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スイングアーム。
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