JP2951338B2 - 自動二輪車の車体フレーム構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動二輪車の車体フレームの構造に関す
るものであり、メインフレームとサブフレーム、これら
とヘッドパイプとの接合強度を向上させつつ、車体フレ
ームの重量を軽減することができるものである。

〔従来の技術〕

例えば、自動二輪車のヘッドパイプにはメインフレー
ムが後方に延びるように接続され、またサブフレームが
下方へ延びるように接続されている。

このヘッドパイプには前輪を懸架したフロントフォー
クが回動可能に支持され、またメインフレームやサブフ
レームにはエンジンが搭載され、メインフレームにはさ
らに後輪が懸架されたリヤアームが揺動可能に設けられ
ている。

このような自動二輪車の車体フレームは荷重の作用状
態から見ると、ヘッドパイプと、メインフレーム及びサ
ブフレームとの接合部に集中荷重が作用する。したがっ
て、例えばメインフレームやサブフレームを丸形パイプ
で形成したものを用いると、ヘッドパイプとの接合強度
を確保することができず、ヘッドパイプとメインフレー
ム、サブフレームとの接合部を大きな強度の補強板で補
強する必要があり、またこれらを接合する場合溶接線が
曲線となり、しかもヘッドパイプの前側から後側まで溶
接する必要があり、溶接作業が面倒で、自動化が困難で
製作コストも嵩む。

また、メインフレームやサブフレームを角形パイプで
形成したものがある。このものはヘッドパイプとの溶接
線が直線になって溶接が容易であるから、この溶接の自
動化が可能になる。しかし、アルミニウムをプレス形成
して断面コ字状の分割フレームを形成して、これを向か
い合わせて合せ面を溶接して角形フレームを形成したも
のであるので、上記合せ面の溶接線が長くなるなど、そ
の作製コストが嵩み、溶接の品質のばらつきがフレーム
の品質に大きく影響するので、フレームの品質のばらつ
きが大きくなることが避けられないという問題がある。

他方、断面角形（四角）の分割フレームを鋳造で形成
し、この分割フレームを溶接して長手方向に繋いで一体
化して横断面角形のメインフレーム、サブフレームを形
成し、これをヘッドパイプに溶接するものもあるが、鋳
造の角形フレームでメインフレームやサブフレームを構
成すると、ヘッドパイプとの溶接強度をある程度確保す
ることはできるとしても、鋳造であるためにその肉厚が
ある程度厚くなることが避けられないので、軽量化にて
適わないという問題がある。

また、フレーム自体が溶接構造であるから溶接ビード
部の応力集中、溶接熱にもよる材料軟化の発生が避けら
れず、クラックが発生し易い等、強度上の信頼性に劣る
という問題もある。さらに、溶接ビードの分だけ重量が
増加する問題及び比較的熟練を要する溶接作業が必要な
分だけ、生産性が低いという問題もある。

以上のことから、断面角形パイプ（鋳造品）を素管と
して車体フレームを形成すれば、上記の従来技術の問題
はなくなることが予想されるところであるが、単純な角
型パイプを単純に溶接したのでは、軽量化しつつ車体フ
レームの強度、剛性を十分に確保し、ヘッドパイプとの
溶接強度、メインフレームとサブフレーム間の溶接強度
を十分確保することができないので、そのために、メイ
ンフレーム、サブフレーム、車体フレームの構造に工夫
を要する。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明は、断面角形のメインフレーム又はサブフレ
ームを形成する素管を用いて車体フレームを構成するに
ついて、車体フレームの十分な強度、剛性を確保し、ヘ
ッドパイプとの接合強度、メインフレームとサブフレー
ム間の接合強度を十分に確保できるように、そのための
メインフレーム、サブフレーム、車体フレームの構造を
工夫することをその課題とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記の課題を解決するために講じた手段
は、ヘッドパイプより後方に延びる１本のメインフレー
ムと下方に延びる１本のサブフレームとを車幅中央に有
する自動二輪車の車体フレームを前提として、次の要素
（イ）〜（ニ）によって構成されるものである。

（イ）筒状の素管を圧縮成形して、断面略角形で、前端
が幅広で断面積が大きく、後端が幅狭で断面積が小さい
一体の断面形状略角型テーパ管で前記メインフレーム、
サブフレームを構成したこと、 （ロ）上記サブフレームの広幅端部の縦幅をヘッドパイ
プの長さと略同じにして当該端部をヘッドパイプに溶接
して固着したこと、 （ハ）上記サブフレームの断面四角の広幅端部側の上部
にメインフレームの広幅端部に形成した断面コ形部を嵌
合して重ね合わせ溶接して固着し、当該重ね合わせ部の
中央断面形状を略「日」の字状としたこと、 （ニ）上記サブフレームの上部と上記メインフレームの
下部とに補強板の下部、上部をそれぞれ溶接して連結し
たこと。

なお、上記の「断面形状略角型テーパ管」は、例え
ば、以下の方法で製造できる。すなわち、丸パイプを回
転させながら軸直角方向に打撃部材で打撃し、かつこの
打撃部材の突出量を徐々に変化させるいわゆるロータリ
ースウェージ加工によって端部側程大径テーパ丸パイプ
に成形し、さらに、このパイプ内に所定形状の内型を挿
入した状態で、外方から外型で加圧することによって製
造できる。また、この発明の略角型テーパ管には端部側
程肉厚にしたもの及び側壁を外方に膨らむように湾曲さ
せたものも含まれ、上述のロータリースウェージ加工を
行なうと、端部側程肉厚にすることができ、上記内型を
外方に膨らませた湾曲形状にすることにより、側壁を外
方に湾曲させることができる。

〔作用〕

この発明では、ヘッドパイプより後方に延びる１本の
メインフレームと下方に延びる１本のサブフレームとを
車幅中央に有する自動二輪車の車体フレームにおいて、
ヘッドパイプに溶接されるサブフレームと、これに溶接
して接合されるメインフレームとを断面形状略角型テー
パ管で構成し、この車体フレームを構成するメインフレ
ーム、サブフレームは前端が幅広で、後端が幅狭の側面
形状とし、上記サブフレームの広幅端部の縦幅をヘッド
パイプの長さと略等しくして、このサブフレームの広幅
端部をヘッドパイプの全長部分に溶接しているので、斜
め下方からヘッドパイプに突き当てられた状態での長い
溶接線ができ、したがって、ヘッドパイプへのサブフレ
ーム端部の溶接教度を十分確保することができる。

また、サブフレームの断面四角の広幅端部側の上部に
メインフレームの広幅端部に形成した断面コ形部を嵌合
して重ね合わせ溶接して固着し、当該重ね合わせ部の中
央断面形状を略「日」の字状としたことにより、その溶
接接ぎ手は高強度の接ぎ手構造になる。即ち、この重ね
合わせ部の接合部の中央断面形状は略「日」の字状にな
る（例えば第３図、第４図、第６図、第８図参照）の
で、断面形状が「ロ」の字状になっている場合に比し
て、当該接合部の強度、剛性が向上し、メインフレーム
はサブフレームに強固に接合される。また、サブフレー
ムの上部とメインフレームの下部とに補強板の下部、上
部をそれぞれ溶接して連結したことにより、メインフレ
ームとサブフレームとの連結強度がさらに向上し、高強
度の車体フレームが構成される。

以上のように接合されて、ヘッドパイプ、断面角形の
角型テーパ管によるメインフレーム、サブフレームおよ
び補強板によって車体フレームが構成されるので、その
剛性、強度が向上し（メインフレーム、サブフレームの
平均断面積が素材である丸パイプに比して、遥かに大き
くなっているため）、また、メインフレーム、サブフレ
ームが単純なパイプ材を素材とするものであるから、軽
量化が図られる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図乃至第４図はこの発明の第１実施例を示し、第
１図は自動二輪車の側面図、第２図は車体フレームの側
面図、第３図は第２図のＢ−Ｂ断面図、第４図はメイン
フレームとサブフレームの他の実施例の断面図である。

図において符号１は車体フレームで、この車体フレー
ム１を構成するヘッドパイプ２には、前輪３が懸架され
たフロントフォーク４が旋回可能に支持されている。こ
のヘッドパイプ２には下方に延びるサブフレーム５が溶
接され、このサブフレーム５にはメインフレーム６が溶
接され、メインフレーム６の後端には左右一対のシート
ピラチューブ７が溶接され、また、サブフレーム５に溶
接された下フレーム８とシートピラチューブ７間にはリ
ヤアームブラケット９がそれぞれ溶接され、これらにエ
ンジン10が搭載されている。リヤアームブラケット９に
は後輪11が懸架されたリヤアーム12がピボット軸13を介
して支持され、このリヤアーム12は懸架装置14によって
揺動可能になっている。

メインフレーム６の後輪には左右一対のシートレール
15が設けられ、このシートレール15は支持フレーム16に
よってリヤアームブラケット９にそれぞれ支持され、メ
インフレーム６にはフレーム全体を誇ぐように燃料タン
ク17が設けられ、この熱量タンク17からシートレール15
上にシート18が載置されている。

また、リヤアームブラケット９の下方にはサイドスタ
ンド19が設けられている。

ヘッドパイプ２、サブフレーム５及びメインフレーム
６は第２図及び第３図に示すように構成されている。即
ち、メインフレーム６及びサブフレーム５は、それぞれ
筒状の素管を横断面角形でかつ一端部側程広幅にして断
面積が大きくなる形状に成形してなる略角型テーパ管に
より構成されている。この略角型テーパ管で構成された
サブフレーム５は広幅端部5aと細幅端部5dとを有し、そ
の広幅端部5aの長軸方向をヘッドパイプ２の軸方向に一
致させる合せ加工を行ない、この広幅端部5aはヘッドパ
イプ２の後側部に下方から斜めに突き当てて溶接されて
いる。このサブフレーム５の広幅端部5aとヘッドパイプ
２の下部には補強板20が溶接され、この補強板20にステ
アリングストッパ21が溶接されている。

また、この略角型テーパ管で構成されたメインフレー
ム６は広幅端部6aと細幅端部6dとを有し、その広幅端部
6aの長軸方向をサブフレーム５の軸方向に一致させて、
サブフレーム５の広幅端部5aの上部5b外側にメインフレ
ーム６の広幅端部6aに形成した断面コ形部を嵌合して重
ね合わせ部23とし、当該重ね合わせ部23で溶接されてい
る。このメインフレーム６の下面とサブフレーム５の上
面に補強板22の上部、下部をそれぞれ溶接して連結して
いる。メインフレーム６とサブフレーム５との溶接で第
３図に示すように、メインフレーム６とサブフレーム５
とは中にサブフレーム５の上部5bで隔壁を形成した断面
形状が略「日」の字状の構造となり、強度、剛性が向上
し、溶接長さも長くなり強度が向上する。

このように、略角型テーパ管で構成し、縦幅をヘッド
パイプの長さに略等しくしたサブフレーム５の広幅端部
5aをヘッドパイプ２に溶接しているので、ヘッドパイプ
の全長にわたって溶接される。このため、ヘッドパイプ
２との接合部での補強板20を極力小さくでき、また補強
板20の溶接で溶接長さが必要以上に長くなることがなく
なる。さらに、溶接線の直線化が可能になり、しかもヘ
ッドパイプ２の裏側への溶接もなくなるため、溶接の自
動化が可能になる。

さらに、略角型テーパ管で１本のサブフレーム５、１
本のメインフレーム６を構成することで、サブフレーム
５やメインフレーム６に大きな荷重がかかるが、荷重に
応じた断面形状を有することとなり強度上合理的であ
る。また、略角型テーパ管は例えば丸パイプ等の素管を
断面角形のテーパ状に成形した構造のものであり、フレ
ーム自体を断面コ字状にプレス成形したものを一対合わ
せて接合して角形フレームを形成するものに比較して溶
接作業が不要とするばかりでなく、強度的にも優れてい
る。

したがって、溶接ビードによる応力集中や材料軟化の
問題が生じることはなく、強度上の信頼性を向上できる
と共に、生産性を改善できる。

第４図に示すサブフレーム５とメインフレーム６を構
成する略角型テーパ管は長軸方向の対向する一対の側面
を外方へ屈曲させたものであり、補強板20も同様にサブ
フレーム５の形状に一致するように屈曲されている。

第５図及び第６図は第２実施例を示しており、サブフ
レーム５は前記第１実施例と同様にヘッドパイプ２に溶
接されているが、メインフレーム６の広幅端部6aの下側
に切欠部6bを形成して断面コ形にし、この切欠部6b（コ
形部）をサブフレーム５の上部5bに嵌合させて覆うよう
にして重ね合部24としている。そして、メインフレーム
６の広幅端部6aをヘッドパイプ２に突き当てて溶接し、
サブフレーム５とメインフレーム６の重ね合せ部24の周
囲も溶接している。このように、ヘッドパイプ２に、サ
ブフレーム５とメインフレーム６とを共に溶接している
ため、接合強度が高く、さらにヘッドパイプ２後方のメ
インフレーム６とサブフレーム５は２枚重ねであり、剛
性も高くなっている。さらに、上記重ね合わせ部の中央
断面形状は第１実施例と同様に略「日」の字状（第６図
参照）になっているので当該重ね合わせ部の強度、剛性
が高く、接合強度が一層高くなっている。

第７図及び第８図は第３実施例を示しており、サブフ
レーム５は前記第１実施例と同様にヘッドパイプ２に溶
接されているが、メインフレーム６の広幅端部6aを断面
コ形にしてこれをサブフレーム５の広幅端部5aに嵌合さ
せ、サブフレーム５の広幅端部5aを覆うように重ね合せ
ている。そして、メインフレーム６の広幅端部6aをヘッ
ドパイプ２と補強板20に突き当てて溶接し、さらにサブ
フレーム５との重ね合せ部24の周囲も溶接している。こ
のように、メインフレーム６の広幅端部6aを、ヘッドパ
イプ２、サブフレーム５の広幅端部5a及び補強板20と溶
接し、サブフレーム５の広幅端部5aの略全体を覆い、こ
の接合部の中央断面形状が略「日」の字状（第８図参
照）になっているので、当該接合部の強度、剛性が高
く、接合強度が一層高くなっている。なお、符号19aは
サイドスタンド19のアーム部である。

〔発明の効果〕

この発明は前記のように、ヘッドパイプに溶接される
サブフレームとメインフレームを略角型テーパ管により
構成し、このサブフレームの広幅端部の縦幅をヘッドパ
イプの長さと略等しくして、これをヘッドパイプに突き
合わせて溶接しているので、ヘッドパイプ形状と略一致
するように略角型テーパ管の広幅端部を下方から斜めに
突き当ててヘッドパイプ全長にわたって溶接することが
できる。このため、ヘッドパイプとの接合部の溶接強度
を十分確保することができるので、サブフレームの広幅
端部とヘッドパイプの下部に亙って溶接される補強板を
極力小さくでき、補強板の溶接で溶接長さが必要以上に
長くなることがなくなる。又、溶接線の直線化が可能に
なり、しかもヘッドパイプの裏側への溶接もなくなるた
め、溶接の自動化が可能になる。

さらに、略角型テーパ管のサブフレームの広幅端部を
ヘッドパイプに接合することで、ヘッドパイプ側に大き
な荷重がかかるが、荷重に十分耐え得る断面形状を有す
ることとなり強度上合理的である。

また、サブフレームの広幅部にメインフレームの広幅
端部の断面コ形部を嵌合させて重ね合わせ溶接して固着
し、この重ね合わせ部の中央断面形状を略「日」の字状
としたものであるから、その溶接接ぎ手は高強度の接ぎ
手構造になる。即ち、当該重ね合わせ部の接合部の中央
断面形状は略「日」の字状（例えば第３図、第４図、第
６図、第８図参照）になり、このために当該接合部の強
度、剛性が著しく向上し、メインフレームはサブフレー
ムに強固に接合される。したがって、フレームの強度、
剛性が大きく向上する。また、サブフレームの上部とメ
インフレームの下部とに補強板の下部、上部をそれぞれ
接合して連結したことにより車体フレームの強度、剛性
が一層向上する。

さらに、略角型テーパ管は例えば丸パイプ等の素管を
角系のテーパ状に圧縮成形した構造のものであり、フレ
ーム自体の成形は断面コ形のプレス成形品による場合の
ような溶接作業が不要であり、断面コ形のプレス成形品
の合わせ面の溶接ビードによる応力集中や材料軟化の問
題が生じることがなく、強度上の信頼性を向上できると
共に、生産性を改善できる。

さらに、車体フレームを構成するメインフレーム、サ
ブフレームは前端が幅広で、後端が幅狭の側面形状であ
るから、吸気系や排気系と干渉し易い部分において幅が
狭く、したがって、吸気管や排気管の引き回しが容易に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図はこの発明の第１実施例を示し、第１
図は自動二輪車の側面図、第２図は車体フレームの側面
図、第３図は第２図のＢ−Ｂ断面図、第４図はメインフ
レームとサブフレームの他の実施例の断面図、第５図及
び第６図は第２実施例を示し、第５図は車体フレームの
側面図、第６図は第５図のＣ−Ｃ断面図、第７図及び第
８図は第３実施例を示し、第７図は車体フレームの側面
図、第８図は第７図のＤ−Ｄ断面図である。 図中符号 １……車体フレーム、２……ヘッドパイプ、
５……サブフレーム、６……メインフレーム、5a、6a…
…広幅端部、5d、6d……細幅端部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヘッドパイプより後方に延びる１本のメイ
   ンフレームと下方に延びる１本のサブフレームとを車幅
   中央に有する自動二輪車の車体フレームにおいて、 筒状の素管を圧縮成形して、断面略角形で、前端が幅広
   で断面積が大きく、後端が幅狭で断面積が小さい一体の
   断面形状略角型テーパ管で前記メインフレーム、サブフ
   レームを構成し、 上記サブフレームの広幅端部の縦幅をヘッドパイプの長
   さと略同じにして当該端部をヘッドパイプに溶接して固
   着し、 上記サブフレームの断面四角の広幅端部側の上部にメイ
   ンフレームの広幅端部に形成した断面コ形部を嵌合して
   重ね合わせ溶接して固着し、当該重ね合わせ部の中央断
   面形状を略「日」の字状とし、 上記サブフレームの上部と上記メインフレームの下部と
   に補強板の下部、上部をそれぞれ溶接して連結した、自
   動二輪車の車体フレーム構造。