JP2597093Y2

JP2597093Y2 - 自動二輪車のスイングアーム

Info

Publication number: JP2597093Y2
Application number: JP1992021895U
Authority: JP
Inventors: 幸隆河村; 和広前田; 総介木野内; 亮一大南; 浩次門田; 弘泰西川
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1992-03-11
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 1999-06-28
Anticipated expiration: 2007-03-11
Also published as: JPH0620182U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、自動二輪車のサスペン
ション（懸架装置）として組み込まれるスイングアーム
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動二輪車の後輪用サスペンションには
各種の形式があるが、多くのものは、ある軸心の回りに
一端部が揺動するいわゆるスイングアームを有してい
る。つまり自動二輪車のスイングアームは、前より（車
体の前向き。以下同様）の位置にピボット部（揺動中心
となる軸または軸に嵌まる穴を有する部分）があって後
方（車体の後ろ向き。以下同様）へアーム本体が延び、
その後方端部に後輪車軸（リアアクスル）を支持する。
この後方端部はピボット部を中心にして上下に揺動する
が、その動きに緩衝作用を及ぼし、かつ変位を復元する
ために、スイングアームの一部と車体フレームとの間に
はスプリングやダンパなどからなるクッションユニット
が取り付けられる。

【０００３】このようなスイングアームは、自動二輪車
の走行中、車体とともに上下左右へ運動することはもち
ろんだが、路面の凹凸等によって後方端部が上下に激し
い揺動運動をする。そのため、特にレーサーにおいてス
イングアームには、軽量であることや、ピボット部まわ
りの慣性モーメントが小さいことが求められる。またそ
のような運動にともなって引っ張り力・曲げ・捩りなど
が作用することから、十分な剛性があることも必要であ
る。なかでも、近年になって自動二輪車の主流となりつ
つあるモノショック（後輪より前の位置に、クッション
ユニットが一つだけ設けられる）型のサスペンションに
あっては、後輪の側方に各一（合計二つ）のクッション
ユニットがある旧来のものに比べ、より高い剛性がスイ
ングアームに要求される。荷重を受ける点、すなわち後
方端部における後輪車軸の支持点と、スイングアームが
支えられる点、すなわちクッションユニットを取り付け
ている点とが、旧来のものに比べてかなり離れているか
らである。

【０００４】図７には、そのようなモノショックサスペ
ンションのために構成されたスイングアームの一例を示
す。前方（図の左方）のピボット部１０に対して左右二
本のアーム本体２０・３０が接合されており、その後方
端部のホルダー２１・３１に後輪車軸（図示せず）が支
持される。符号６（図７(ｂ)の仮想線）は駆動用のチェ
ーンで、７・８はスプロケットである。左右のアーム本
体２０・３０間のうち前方の部分とピボット部１０とに
は中間部４０が一体化され、そこに円筒壁４４が形成さ
れているが、上記した一つだけのクッションユニット
（図示せず）は、その円筒壁４４の内側を通して配備さ
れ、下部のブラケット４３に一部が連結される。

【０００５】図７のスイングアーム３において、上記の
中間部４０としては、補強材である上板４１・下板４２
などが接合・一体化されている。下板４２はブラケット
４３のベースをも兼ねているが、上板４１・下板４２の
双方をアーム本体２０・３０とピボット軸１０とに一体
化してボックス状の閉じた構造体を形成することによ
り、捩りや曲げに対する剛性を高めているのである。中
間部４０の上下方向寸法つまり上板４１・下板４２間の
間隔は、このスイングアーム３については図７(ｂ)のと
おり、ピボット部１０の外周部から後輪に面する中ほど
の位置まで徐々に増大している。したがって、スイング
アーム３を全体的に見た場合の上下方向の寸法（厚さ）
は、ピボット部１０の付近とアーム本体２０・３０の後
方端部とで小さく（薄く）、その中ほどの部分で大きい
（厚い）ことになる。

【０００６】なお、関連する技術として実公平２−１４
５４９号がある。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】前述したようにスイン
グアームには、軽量でありながら剛性が高く、しかも慣
性モーメントの小さいことが求められるが、図７に示し
たスイングアーム３はそのような点でまだ最適なもので
はなく、重量比の強度がすぐれるアルミ合金などを材料
として構成しても、運動性能の高い型式の自動二輪車
（レーサーなど）に採用するにはなおも改善が期待され
ている。なおここで言う剛性としては、主として捩りモ
ーメントに対する剛性を取り上げている。車体を傾けて
走行するとき後輪が路面から上向きの力を受ける（多く
の場合、振動や衝撃をともなう）と、それが車軸を介し
てスイングアームに対する捩りモーメント（図７の例で
言えば中心線ａまわりのモーメント）となるが、それに
よる変形の大小は自動二輪車（レーサーなど）の走行性
能に直接影響するからである。

【０００８】本考案の目的は、軽量・高剛性・小慣性モ
ーメントという点で、より最適に近いスイングアームを
提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本考案による自動二輪車
のスイングアームは、イ）横から見たときの全体厚さが
アーム本体の前後方向中間位置において最大になるよう
にし、その最大厚さを前後方向に連続させたうえ上記後
方端部へかけてアーム本体の厚さ寸法を漸減させるとと
もに、ロ）ピボット部の上部前方から後部および下部前
方を含む範囲に中空ボックス状の中間部を一体化して、
ピボット部の後端周面付近での中間部の上板・下板間の
寸法を上記最大厚さの７割を超えるようにし、その上板
・下板をほぼ平行に後方へ延ばしたうえ上記の最大寸法
部分に接続した――ものである。

【００１０】

【作用】本考案のスイングアームは、アーム本体の後方
端部に比べてそれ以外の部分の上下方向寸法（厚さ寸
法）が大きい。すなわち、従来のものと比較する（たと
えば図１（ｂ）と図７（ｂ）とを比較する）と、上記
イ）のようにアーム本体の前後方向中間位置付近に最大
厚さの連続する部分がある（その後方で厚さ寸法が漸減
する）点、および、ロ）のように前方のピボット部の周
辺において上下方向寸法が大きい点に顕著な差がある。
このようなスイングアームは、軽量・高剛性・小慣性モ
ーメントの点で理想に近い。全体の重量が多少増加する
ことこそ避けられないものの、ピボット部を中心とした
慣性モーメントの増加はごくわずかであり、しかも剛性
が増大する割合は著しいからである。すなわち、重量比
（重量で除した値）をとって比較した場合、本考案のス
イングアームは、従来のものに比べて慣性モーメントお
よび剛性の点ですぐれることになる。

【００１１】発明者らは、有限要素法（ＦＥＭ）解析に
よってスイングアームの挙動や強度を検討するうちに上
記の点を見いだすに至ったが、本考案のスイングアーム
に上記の特性がある理由は、下記のように推定すること
ができる。

【００１２】１）回転（揺動）中心であるピボット部
にごく近い部分において重量が増すだけなので、回転中
心からの距離の二乗と各部重量との積の総和である慣性
モーメントの増加割合は、重量そのものの増加分に比し
てごく小さい。なお、回転中心からの距離が最も大きい
部分であるアーム本体の後方端部についてとくに厚さ等
を増さないことも、慣性モーメントの増加を抑える意味
がある。なお中間部は、中空のボックス状に形成したも
のであるため、高剛性でありながらもその重量が小さく
抑えられる。

【００１３】２）スイングアームが後輪車軸から負荷
として受ける捩りのモーメントはアーム本体の後方端部
からピボット部まで均一に伝わるが、ａ）アーム本体
（または中間部）とピボット部との接続部は形状的に不
連続であって応力等が集中しがちであること、ｂ）左右
に分かれたアーム本体のそれぞれについて見れば、後方
端部に上向きまたは下向きの荷重を受けて曲げモーメン
トを生じることにほかならず、その曲げモーメントは、
荷重点から離れたピボット部に近い箇所ほど大きくなる
こと、ｃ）スイングアームの全体的な横幅寸法は、図１
（ａ）や図７（ａ）のように前方のピボット部に近づく
ほど小さい場合が多いこと−−などから、ピボット部の
付近にとくに変形が生じやすい。その点、本考案のスイ
ングアームでは、上記のように応力や変形の集中しがち
な部分において、アーム本体の前部とピボット部とにつ
ながる中間部の上下寸法（上板・下板間の寸法）を大き
くしている。上記ロ）のように当該中間部は、とくにピ
ボット部に対し、その後部の狭い範囲ではなくその上部
前方から後部および下部前方を含む範囲に一体化するこ
とにより、ピボット部との接続個所においても大きな上
下寸法を確保し、またピボット部の後端周面付近での上
板・下板間の寸法を上記最大厚さの７割を超えるまでに
大きくしている。板などで上下左右を囲んだボックス状
の構造体においては、一般にそれらの上下の板の間隔が
大きいほど捩りや曲げに対する剛性が高いため、こうし
た構成によって、最小限の重量増で変形を小さく抑える
ことができる。なお、ピボット部の後端周面付近からそ
の上板・下板をほぼ平行に後方へ延ばしているため、高
剛性の部分が広く連続し、しかも外観上も好ましい。３）スイングアームのうち横から見たときの厚さが最
大になる部分は、上記イ）のようにアーム本体の前後方
向中間位置に設け、その部分を前後方向に連続させてい
る。かかる位置は中間部の後端位置とほとんど一致して
いてアーム本体の荷重が集中しがちな箇所であるため、
厚さが最大になる部分をその位置付近に設けるとスイン
グアームの剛性が相当に向上する。また、上記のとおり
最大厚さの部分を前後方向に連続させて広く設けること
により、高い剛性をもたせながらも厚さの最大値（ピー
ク値）を小さめに抑え、もって、慣性モーメントの増加
を抑えるとともに、自動二輪車のフレームと接触しない
範囲でスイングアームの揺動ストロークを大きくとるこ
とが可能になる。

【００１４】

【実施例】図１〜図３に、本考案の一実施例として自動
二輪車（図示せず）用のスイングアーム１を示す。図１
(ａ)・(ｂ)は平面図および側面図、図２(ａ)・(ｂ)・
(ｃ)・(ｄ)は図１におけるＡ−Ａ・Ｂ−Ｂ・Ｃ−Ｃ・Ｄ
−Ｄでの各断面図、また図３は斜視図である。

【００１５】このスイングアーム１はアルミ合金の板を
主体とした溶接構造のもので、図１および図３に示すよ
うに、前方（自動二輪車の前方に相当。図の左方）端部
のピボット部１０に対し、後方へ延びた左右二本のアー
ム本体２０・３０や、前方においてそれらをつないだ中
間部４０などが一体化されている。ピボット部１０の穴
の内に車体フレーム（図示せず）の支軸（同）を挿入し
て揺動中心とし、揺動端すなわちアーム本体２０・３０
の各後方端部に設けられたホルダー２１・３１に、後輪
（図示せず）の車軸（同）を支持するようになってい
る。

【００１６】構造の詳細はつぎのとおりである。まずア
ーム本体２０・３０は、図１のように、駆動側（エンジ
ンの側）のスプロケット７と後輪側のスプロケット８と
の間の駆動用チェーン６が左側（車体前方に向かって左
側）のみに掛けわたされることなどから、互いに対称な
配置・形状ではない。右側のアーム本体３０が一本の中
空矩形筒であるのに対し、左側のアーム本体２０はアー
ムの分岐体２２（図２(ｂ)・(ｃ)参照）を有し、間にチ
ェーン６の通るスペースを設けている。また中間部４０
は、上板４１や下板４２などによってピボット部１０と
左右のアーム本体２０・３０とを接合し、図２(ａ)・
(ｂ)および(ｄ)のようなボックス構造を形成させたもの
だが、下部にはブラケット４３を有し、中ほどに円筒壁
４４および補強材４５を含んでいる。ブラケット４３の
ベース４３ａは下板４２に連続し、その一部をなしてい
る。いわゆるモノショックサスペンションを構成するた
めの一組だけのクッションユニット（図示せず）は、円
筒壁４４の内側を通され、かつブラケット４３に連結し
て取り付けられる。

【００１７】以上の点は図７に紹介した従来のスイング
アーム３ととくに差異はないが、本実施例のスイングア
ーム１の特徴は、強度や運動特性に関連した形状的な面
にある。すなわち、図１(ｂ)に示されるようにスイング
アーム１を横から見たとき、アーム本体２０・３０の後
方端部（ホルダー２１・３１付近）に比べ、それ以外の
部分が目立って厚い（上下に寸法が大きい）ことであ
る。アーム本体２０・３０の前後方向中間位置において
全体厚さが最大であり、それより後方にかけて厚さが漸
減することはスイングアーム３（図７）と同様だが、違
うのは、ピボット部分１０の付近でも厚いことである。
中間部４０の上下寸法（上板４１・下板４２の間隔）が
ピボット部１０の最前端の周面上から急激に増大し、同
部１０の後端周面の付近ではすでに最大厚さの７割を越
える寸法になっている。図１のスイングアーム１の場
合、全長は約６５０ｍｍであるが、ピボット部１０のす
ぐ後方での厚さｒが約１６０ｍｍ、前後の中程での最大
厚さｓが約１９０ｍｍ、そして後方端部の厚さｔが約７
０ｍｍである。

【００１８】スイングアーム１においてこうした形状を
採用したのは、つぎのような理由による。第一には、後
方端部の寸法を増やさないままピボット部１０の付近を
厚くしてその付近の重量を増やしても、その付近は揺動
中心に近いため慣性モーメントの目立った増大は招かな
いことである。慣性モーメントが大きくないことは、ス
イングアーム１が高速にて運動（揺動）しやすく、その
運動が車体におよぼす影響も小さくて自動二輪車の走行
性能がすぐれることを意味する。また第二の理由は、重
量の増加分以上にスイングアーム１の剛性が増大し、重
量比でみた剛性も高くなることである。この第二の点
は、下記のような実測によって確かめることができた。

【００１９】図３に、スイングアーム１の斜視図ととも
にその剛性計測の要領を模式的に示す。すなわち前方の
ピボット部１０を、その軸心を中心にした回転のみを自
在にして固定しておき、アーム本体２０・３０の後方端
部（ホルダー２１・３１）間に後輪車軸に代わるダミー
のシャフト５を通し、このシャフト５に対して中心軸ａ
まわりの捩りのモーメントを負荷する。同時に、変位と
して各部の捩り角を測定するのである。そしてスイング
アーム１だけでなく、前述した図７の従来型のスイング
アーム３と、その改良型ともいえる図６のスイングアー
ム２と（スイングアーム１・２・３は、左右の後方端部
間の間隔および全長が共通。対応する構造部分には各図
において同じ符号を付している）に対しても同様の計測
を行い、捩り角を比較することによって剛性の大小を知
る（剛性の大きさは“捩りモーメント／捩り角”にて評
価される）。なお図６のスイングアーム２は、本実施例
のスイングアーム１に似たものだが、ピボット軸１０の
付近では中間部４０を含めて厚さが小さく、前後の中ほ
どにかけてその厚さが徐々に大きくなる形状を有する点
で相違する。

【００２０】以上のような計測の結果をまとめたもの
が、図４のグラフである。ピボット部１０の軸心から計
測点までの距離（ｍｍ）を横軸に、捩り角（ｄｅｇ）を
縦軸にとって、前記のシャフト５（図３）に１００ｋｇ
ｆ・ｍ（９８０Ｎ・ｍ）の捩りモーメントを負荷したと
きの状態を表わしている。図の実線がスイングアーム１
についてのもの、二点鎖線および破線がそれぞれスイン
グアーム２・３の計測値である。本考案の実施例である
スイングアーム１の捩り角が最も小さく、したがってそ
の剛性が最も高いことがわかる。ピボット軸１０より５
５０ｍｍ離れた点でのスイングアーム１・２・３の捩り
角はそれぞれ０．２７４°・０．３２０°・０．３９２
°である。なお、スイングアーム１の重量は６．８ｋｇ
で、スイングアーム２・３の重量６．６ｋｇよりも重い
ため、重量比でみた剛性を比較する必要があるが、その
点でもスイングアーム１は他よりもすぐれている。剛性
の評価値を重量で除した“捩りモーメント／（捩り角×
重量）”の値が、スイングアーム１において他のものよ
りも大きいからである。

【００２１】なお、上の実施例では板材を主体にしてス
イングアームを構成したが、鋳造物を用いて構成するこ
とも可能である。図５に示すスイングアーム（対応部分
には図１などと同一の符号を付している）は、ピボット
部１０を含む中間部４０を鋳造によって成形し、その後
方に、やはり鋳造成形したアーム本体２０・３０を溶接
づけしたものである。中間部４０は、軽量化のため内部
に空洞部を有しボックス状の構造となっている（適宜、
補強リブを有する場合もある）。この例では、アーム本
体２０・３０の接続箇所（ピボット部１０と直接には接
続していない）にも特徴がある。そのほか、本考案のス
イングアームは、全体を左右（車体の左右）間の中央部
で分け、左右の各部を別々に成形したうえあとで接合す
る−といった工程によっても構成することができる。
アルミ合金以外の金属や非金属を材料とし得ることもも
ちろんである。

【００２２】

【考案の効果】本考案による自動二輪車のスイングアー
ムは、従来のものに比べて全体の重量こそ多少増加する
傾向にあるものの、ピボット部まわりの慣性モーメント
の増加はほとんどなく、しかも剛性の増大について顕著
な向上をもたらす。揺動ストロークを小さく制限する必
要性も生じない。そしてこれらの点により、自動二輪車
（とくにレーサー）の走行性能（運動特性）を改善す
る。なお、ピボット部まわりの慣性モーメントが大きく
ないのは、ピボット部付近にのみ重量増があるためだ
が、このことは車体の中央付近にのみ重量増があること
をさし、この点でも自動二輪車の走行性能に関して好ま
しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例として自動二輪車用スイング
アーム１を示す図で、図１(ａ)は平面図、同(ｂ)は側面
図である。

【図２】図２(ａ)・(ｂ)・(ｃ)・(ｄ)はそれぞれ、図１
におけるＡ−Ａ・Ｂ−Ｂ・Ｃ−Ｃ・Ｄ−Ｄでの断面図で
ある。

【図３】上記スイングアーム１についての斜視図であ
り、剛性計測の要領をも表わしている。

【図４】スイングアーム１・２・３についての剛性計測
の結果を表わすグラフである。

【図５】本考案の他の実施例を示す平面図（図５(ａ)）
と側面図（同(ｂ)）である。

【図６】スイングアーム１に対する比較例としてのスイ
ングアーム２を示す平面図（図６(ａ)）および側面図
（同(ｂ)）である。

【図７】従来のスイングアーム３を示す平面図（図７
(ａ)）および側面図（同(ｂ)）である。

【符号の説明】

１スイングアーム１０ピボット部２０・３０アーム本体４０中間部４１上板４２下板

フロントページの続き (72)考案者大南亮一兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)考案者門田浩次兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)考案者西川弘泰兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (56)参考文献特開昭60−116578（ＪＰ，Ａ) 特開平２−225190（ＪＰ，Ａ) 特開平１−223092（ＪＰ，Ａ) 特開平３−96495（ＪＰ，Ａ) 特開平１−293291（ＪＰ，Ａ) 実開平２−49796（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】車体に取り付けられるピボット部と、後
方端部にて後輪車軸を支持する左右のアーム本体と、そ
れらアーム本体の前部やピボット部につながって中空ボ
ックス状の構造をなす中間部とが一体化されたスイング
アームであって、横から見たときの全体厚さがアーム本体の前後方向中間
位置において最大になるようにし、その最大厚さを前後
方向に連続させたうえ上記後方端部へかけてアーム本体
の厚さ寸法を漸減させるとともに、ピボット部の上部前方から後部および下部前方を含む範
囲に上記中間部を一体化して、ピボット部の後端周面付
近での中間部の上板・下板間の寸法を上記最大厚さの７
割を超えるようにし、その上板・下板をほぼ平行に後方
へ延ばしたうえ上記の最大寸法部分に接続したことを特
徴とする自動二輪車のスイングアーム。