JP3908893B2 - 自動二輪車のスイングアーム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動二輪車のスイングアームに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両の車体構成部材を、中空の密閉状に形成したもの、たとえば自動二輪車の、後輪を支持するリヤアームをそのように形成したものは公知である（特公平５−８１４７８号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、中空の密閉状に形成した部材を、自動二輪車のスイングアームとして使用可能にすべく、これを高剛性に構成するには、
1) スイングアーム自体を大型化させる、
2) スイングアームを肉厚に形成する、
3) リブやガセットなどの補強部材により補強する、
などの技術的手段が考えられる。
【０００４】
ところで、前記1)では、スイングアームが必要以上に大型化してしまい、車両自体の大型化の原因になり、しかも密閉状の中空部が共鳴箱の作用をして振動音が大きくなり、また前記2)では、大幅な重量増を招く上に、コストアップになり、さらに前記3)では、構造が複雑化して生産性が悪くなり、一層のコストアップを招く、などの課題があった。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、スイングアームの骨格となる主体部分を、密閉状の中空殻体により構成しながら、該中空殻体にポリウレタン発泡体、あるいはアルミニウム発泡体を装填することにより、高剛性を確保しつつ、振動音を低減することができ、かつ薄肉化による軽量化が可能な、新規な自動二輪車のスイングアームを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成のため、請求項１の発明は、車体フレームに支持されるエンジンの後方で車体フレームに揺動可能に枢支され、後端には後輪が回転自在に軸支される自動二輪車のスイングアームにおいて、第１の中空殻体を主体とするクロス部と、その第１の中空殻体の左右後端に前端がそれぞれ結合されて車体前後方向に延びる第２，第３の中空殻体をそれぞれ主体とする左，右アーム部とを備えると共に、それら第１〜第３の中空殻体の内部相互が連通していて、それら第１〜第３の中空殻体によりスイングアームの中空殻体が、内部に空間を有する密閉状に形成され、そのスイングアームの中空殻体内にはポリウレタン発泡体が装填され、そのポリウレタン発泡体をスイングアームの中空殻体内で発泡成型すべく、そのポリウレタン発泡体の未発泡の原料液をスイングアームの中空殻体内に注入するための注入口となる開口が一方のアーム部の後端部に、また前記発泡成型の際のガス抜き口となる開口が他方のアーム部の後端部にそれぞれ形成されることを特徴とする。
【０００７】
かかる特徴によれば、高剛性を確保しながら軽量であり、その上、減衰機能に優れて振動音の発生が可及的に低減したスイングアームを得ることができる。
【０００８】
また請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記ポリウレタン発泡体の比重を０．０１〜０．７としたことを特徴としており、かかる特徴によれば、前記効果が一層顕著なものとなる。
【０００９】
また請求項３の発明は、車体フレームに支持されるエンジンの後方で車体フレームに揺動可能に枢支され、後端には後輪が回転自在に軸支される自動二輪車のスイングアームにおいて、第１の中空殻体を主体とするクロス部と、その第１の中空殻体の左右後端に前端がそれぞれ結合されて車体前後方向に延びる第２，第３の中空殻体をそれぞれ主体とする左，右アーム部とを備えると共に、それら第１〜第３の中空殻体の内部相互が連通していて、それら第１〜第３の中空殻体によりスイングアームの中空殻体が、内部に空間を有する密閉状に形成され、そのスイングアームの中空殻体内にはアルミニウム発泡体が装填され、そのアルミニウム発泡体をスイングアームの中空殻体内で発泡成型すべく、アルミニウム発泡材をスイングアームの中空殻体内に注入するための注入口となる開口が一方のアーム部の後端部に、また前記発泡成型の際にガス抜き口となる開口が他方のアーム部の後端部にそれぞれ形成されることを特徴とする。
【００１０】
かかる特徴によれば、高剛性を確保しながら軽量であり、その上、減衰機能に優れて振動音の発生が可及的に低減したスイングアームを得ることができる。
【００１１】
また請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかの構成に加えて、前記注入口となる開口と、前記ガス抜き口となる開口とが、それらが設けられるアーム部の後端部の、アーム長手方向と直交する壁面に後向きに開口していることを特徴とする。
【００１２】
また請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかの構成に加えて、前記スイングアームの中空殻体の、後輪前半部との対向面が平面視でＵ字状に形成されることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の自動二輪車のスイングアーム。
【００１３】
また請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかの構成に加えて、前記左，右アーム部に複数のガス抜き孔がそれぞれ設けられることを特徴とする。
【００１４】
また請求項７の発明は、請求項１〜５の何れかの構成に加えて、前記スイングアームの中空殻体には複数のガス抜き孔が設けられていて、そのガス抜き孔の数は、前記注入口となる開口がある左右一方側よりも、前記ガス抜き口となる開口がある左右他方側の方が多いことを特徴とする。
【００１５】
また請求項８の発明は、請求項６又は７の構成に加えて、前記クロス部の前端には、スイングアームを車体フレームに枢支させるためのピボット孔が設けられ、該クロス部の、ピボット孔寄りの前後中間部に前記ガス抜き孔の一つが設けられることを特徴とする。
【００１６】
また請求項９の発明は、請求項３の構成に加えて、前記スイングアームの中空殻体がアルミニウム合金製であることを特徴とし、この特徴によれば、スイングアームの中空殻体とアルミニウム発泡体とが同種の材料となることから、リサイクル性に優れ、資源の再利用に大いに寄与することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜５を参照して第１実施例について説明する。
【００１９】
以下の説明において、「上、下」「左、右」および「前、後」は、自動二輪車の進行方向を基準にしていう。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施例に係るスイングアームを備えた自動二輪車の一部破断全体側面図、図２は、図１の一部の拡大図、図３は、図２の３線矢視のスイングアームの平面図、図４は、スイングアームの一部破断側面図、図５は、図４の５−５線に沿う断面図、図６は、図４の６線矢視図、図７は、図６の７−７線に沿う拡大断面図である。
【００２１】
図１，２において、自動二輪車の骨格となる車体フレームＦの前端のヘッドパイプ１には、通常のように、下端に前輪Ｗｆを軸架したフロントフォーク３が操向可能に支持されており、このフロントフォーク３の上端には操向ハンドル２が固定されている。また、車体フレームＦの前後方向中間部には、走行用エンジンＥが懸吊支持されている。
【００２２】
前記エンジンＥの後方において、車両の車体構成部材である、スイングアームＲｓが、ピボット軸４を以て上下方向に揺動可能に枢支されており、このスイングアームＲｓの後端には、後輪Ｗｒが回転自在に軸支され、このスイングアームＲｓと、車体フレームＦとの間には、リンク５を介してリヤクッション６が連結されている。エンジンＥの出力軸と後輪Ｗｒとは従来公知のチエン伝動機構７を介して連動連結されており、このチエン伝動機構７を介してエンジンＥの動力が後輪Ｗｒに伝達されるようになっている。
【００２３】
つぎに、図１〜３に、図４〜７を併せ参照して、車両の車体構成部材である、前記スイングアームＲｓの構造について、詳細に説明するに、このスイングアームＲｓは、内部に空間を有して密閉状に形成される、アルミニウム合金製の中空殻体Ｓｈ内に、その略全域にわたってポリウレタン発泡体Ｆｐを装填して構成されている。
【００２４】
スイングアームＲｓの中空殻体Ｓｈは、その前部の前部クロス部１０の中空殻体Ｓｈ−１０と、その後部の左右アーム部１１，１２の中空殻体Ｓｈ−１１，Ｓｈ−１２とを別々に形成したのち、それらを一体に溶接結合して構成されるもので、すなわち前部クロス部１０の中空殻体Ｓｈ−１０の左右後端に、左右アーム部１１，１２の中空殻体Ｓｈ−１１，Ｓｈ−１２の前端が溶接結合される。そして、このようにして形成された、スイングアームＲｓの中空殻体Ｓｈ内に、ポリウレタン発泡体Ｆｐが装填される。そして、スイングアームＲｓの中空殻体Ｓｈの、後輪Ｗｒ前半部との対向面が、図３に示されるように平面視でＵ字状に形成される。
【００２５】
前記前部クロス部１０の中空殻体Ｓｈ−１０は、アルミニウム合金のダイカスト鋳造により、密閉の中空状に構成されており、側面視すなわち車体フレームＦの左右方向から見た形状が上側に凸形状の三角形になっており、また、その平面視すなわち車体フレームＦの上方から見た形状が前方開放のＵ字状であって、その中央部にリヤクッション６を上下方向に通すための凹部１５が形成され、さらに、その左右前端には、車体フレームの縦中心線Ｌ−Ｌを挟んで、該車体フレームＦにピボット軸４（図１，２）を介して枢支するための左右ピボット孔１４，１４がそれぞれ形成されており、その左右ピボット孔１４，１４のまわりは中実になっている。そして、この前部クロス部１０の中空殻体Ｓｈ−１０は、前記凹部１５やピボット孔１４，１４が形成されても中空の密閉が保持される構造となっている。
【００２６】
一方、前記前部クロス部１０の中空殻体Ｓｈ−１０の左右後端に溶接結合される左右アーム部１１，１２の中空殻体Ｓｈ−１１，Ｓｈ−１２は、何れもアルミニウム合金の押し出し加工により、中空の角パイプ状に形成され、それぞれ後端に後輪Ｗｒを支持するための左右エンドピース１６ｌ，１６ｒが溶接結合され、これらはアルミニウム合金の押し出し加工により構成される。
【００２７】
なお、左右エンドピース１６ｌ，１６ｒの、アーム長手方向と直交する後面には、図６，７に示すように、開口１７ｌ，１７ｒがそれぞれ後向きに開設され、一方の開口１７ｒは、後に述べるように、ポリウレタン発泡体Ｆｐの原料液の注入口として利用され、また、その他方の開口１７ｌは、ポリウレタン発泡体Ｆｐの発泡成型時のガス抜き口として利用される。
【００２８】
左右アーム部１１，１２の中空殻体Ｓｈ−１１，Ｓｈ−１２は、その具体的な構造が相違しており、すなわち後輪Ｗｒを駆動するチエン伝動機構７に対面する側の左アーム部１１の中空殻体Ｓｈ−１１は、図２に明瞭に示すように、その後端部より、下方側となるメインアーム１１Ｍと、上方側となるサブアーム１１Ｓとに二又状に分岐されており、メインアーム１１Ｍは、アルミ合金の押し出し加工により角パイプ状に形成されて、その前端が前部クロス部１０の後端下部に溶接結合され、また、サブアーム１１Ｓも、アルミ合金の押し出し加工により角パイプ状に形成されて、その前端が前部クロス部１０の後端上部に溶接結合される。そして、メインアーム１１Ｍとサブアーム１１Ｓの後端および中間７部は補強片Ｒ１，Ｒ２により連結されている。なお、前記サブアーム１１Ｓは、チエン伝動機構７から受ける引張力に対抗するための補強材として機能している。
【００２９】
また、右アーム部１２の中空殻体Ｓｈ−１２は、アルミニウム合金の引抜き加工により、中間部に隔壁を有して角パイプ状に形成されており、その前端が前部クロス部１０の後端に溶接結合される。
【００３０】
スイングアームＲｓの中空殻体Ｓｈは、軽量化を図るべく薄肉に形成され、それらの内部には、図３，５に示すように、その左アーム部１１のメインアーム１１Ｍおよび右アーム部１２の略全域にわたり、ポリウレタン発泡体Ｆｐが装填される。
【００３１】
右アーム部１２の中空殻体Ｓｈ−１２の後端のエンドピース１６ｒの開口１７ｒは、ポリウレタン発泡体Ｆｐの原料液の注入口として用いられるものであり、その開口１７ｒより、図３に矢印Ａで示すように、ポリウレタン発泡体Ｆｐの原料液である、ポリオールとポリイソシアネートとの混合液を、中空殻体Ｓｈ−１０およびＳｈ−１１，Ｓｈ−１２内に注入すれば、略常温で、前記原料液が発泡処理されて、スイングアームＲｓの中空殻体Ｓｈ内は、中実部分であるピボット軸４まわりを除き、左アーム部１１のメインアーム１１Ｍおよび右アーム部１２の中空の空間の略全域にわたり独立気泡の硬質のポリウレタン発泡体Ｆｐが装填される。そして前記原料液の発泡時に発生する発泡ガスは、スイングアームＲｓの中空殻体Ｓｈの適所に開口した複数のガス抜き孔２１…および左アーム部１１にエンドピース１６ｌの開口１７ｌより外部に放出することができる。
【００３２】
前記ガス抜き孔２１は、左，右アーム部１１，１２にそれぞれ複数設けられており、また前部クロス部１０の、ピボット孔１４寄りの前後中間部にも設けられる。そして、そのガス抜き孔２１…の数は、スイングアームＲｓの中空殻体Ｓｈにおいて、ポリウレタン発泡体Ｆｐの原料液の注入口となる前記開口１７ｒのある左右一方側よりも、ガス抜き口となる前記開口１７ｌのある左右他方側の方が多くなっている。
【００３３】
なお、左アーム部１１のサブアーム１１Ｓ内には、ポリウレタン発泡体は装填されない。またスイングアームＲｓの中空殻体Ｓｈ内にポリウレタン発泡体Ｆｐを装填するのは、従来公知の方法が採用される。
【００３４】
以上のようにして、スイングアームＲｓの中空殻体Ｓｈ内へのポリウレタン発泡体Ｆｐの装填作業の終了後は、前記ガス抜き孔２１…を、栓体２２により封緘する。
【００３５】
ところで、実験結果によれば、スイングアームＲｓの中空殻体Ｓｈ内に装填される硬質のポリウレタン発泡体Ｆｐは、その比重を０．０１〜０．７、好ましくは、０．０１〜０．１に設定することにより、スイングアームＲｓは、その中空殻体Ｓｈを充分に薄肉に形成しても必要な高剛性を確保しながら軽量であり、しかも充分な減衰効果が得られて振動音を大幅に低減でき、たとえば、ポリウレタン発泡体Ｆｐの比重を０．０５とすることで、騒音レベルで１．５ｄＢの低減効果があった。ここで、ポリウレタン発泡体Ｆｐの比重が０．０５〜０．１の間で、振動音の低減効果は、その比重０．７の低減効果の８０％程度に達するため、使用部位の特性に合わせ、重量、コストの面から、ポリウレタン発泡体Ｆｐの比重を０．０１〜０．７に決定することが好ましい。
【００３６】
前記のように構成されるスイングアームＲｓは、その前端をピボット軸４をもって車体フレームＦに上下にスイング可能に枢支し、その後端の左右エンドピース１６，１６に後輪Ｗｒを軸支し、さらに、その中間部の下面に車体フレームＦに支持されるリヤクッション６の下端をリンク５を介して連結する。そして自動二輪車の走行によれば、後輪Ｗｒが走行路面上を追従回転するように、スイングアームＲｓはピボット軸４まわりに上下にスイングする。そしてこのスイングアームＲｓは、必要な高剛性を確保しながら、軽量であり、しかも振動音の発生が少ない。
【００３７】
つぎに、本発明の第２実施例について説明する。
【００３８】
この第２実施例は、車両の車体構成部材、すなわちスイングアームＲｓのアルミニウム合金製の中空殻体内に、前記第１実施例のポリウレタン発泡体に代えてアルミニウム発泡体を装填した場合であり、以下に、図８を参照して、この第２実施例について説明するに、図８は、この第２実施例を実施したスイングアームの一部破断平面図であり、前記第１実施例と同じ要素には、同じ符号が付される。
【００３９】
この第２実施例では、アルミニウム発泡材を、前記第１実施例と同じ要領にて前記中空殻体Ｓｈ内に注入して、これを発泡させることにより得られるアルミニウム発泡体Ｆａを、中空殻体Ｓｈ内に装填することができるものである。
【００４０】
アルミニウム発泡材は、溶融アルミニウムあるいはアルミニウムペレット中に、ガス発生物質としての発泡剤を混合して製造されるものであり、発泡剤として、たとえば、Ｍｇ、Ｃｄなどの炭酸塩、Ｔｉ、Ｚｒなどの水素化合物が用いられる。そして、前記アルミニウム発泡材は、中空殻体Ｓｈ内に注入されて加熱発泡させ、発泡後に冷却させる。
【００４１】
以上により、中空殻体Ｓｈ内には、三次元的な網目構造をもつ金属多孔体である、アルミニウム発泡体Ｆａが装填される。
【００４２】
そして、かかる構造をもつスイングアームＲｓは、必要な高剛性を確保しながら、軽量であり、しかも振動音の発生が少ない。しかも、アルミニウム合金製の中空殻体Ｓｈと、アルミニウム発泡体Ｆａとは、同種の材料であることから、そのリサイクル性に優れ、資源の再利用に大いに寄与することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の実施例が可能である。たとえば前記実施例では、本発明を自動二輪車のスイングアームに実施した場合を説明したが、これを車体フレーム、ホイールなどの他の車体構成部材にも実施できることは勿論である。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、高剛性を確保しながら、軽量であり、かつ減衰機能に優れて振動音の発生を可及的に低減したスイングアームを得ることができる。
【００４５】
また特に請求項２の発明によれば、前記効果を一層顕著なものとすることができる。
【００４６】
また特に請求項９の発明によれば、スイングアームの中空殻体とアルミニウム発泡体とが同種の材料となることから、リサイクル性に優れ、資源の再利用に大いに寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明車両の車体構成部材としてのスイングアームを備えた自動二輪車の一部破断全体側面図（第１実施例）
【図２】 図１の一部の拡大図
【図３】 図２の３線矢視のスイングアームの平面図
【図４】 スイングアームの一部破断側面図
【図５】 図４の５−５線に沿う断面図
【図６】 図４の６線矢視図
【図７】 図６の７−７線に沿う拡大断面図
【図８】 スイングアームの一部破断平面図（第２実施例）
【符号の説明】
Ｆ・・・・車体フレーム
Ｆｐ・・・ポリウレタン発泡体
Ｆａ・・・アルミニウム発泡体
Ｅ・・・・エンジン
Ｒｓ・・・スイングアーム
Ｓｈ・・・中空殻体
Ｓｈ−１０・・第１の中空殻体
Ｓｈ−１１・・第２の中空殻体
Ｓｈ−１２・・第３の中空殻体
Ｗｒ・・・後輪
１１，１２・・左，右アーム部
１４・・・ピボット孔
１７ｒ・・注入口となる開口
１７ｌ・・ガス抜き口となる開口
２１・・・ガス抜き孔

Claims (9)

1. 車体フレーム（Ｆ）に支持されるエンジン（Ｅ）の後方で車体フレーム（Ｆ）に揺動可能に枢支され、後端には後輪（Ｗｒ）が回転自在に軸支される自動二輪車のスイングアームにおいて、
   第１の中空殻体（Ｓｈ−１０）を主体とするクロス部（１０）と、その第１の中空殻体（Ｓｈ−１０）の左右後端に前端がそれぞれ結合されて車体前後方向に延びる第２，第３の中空殻体（Ｓｈ−１１，Ｓｈ−１２）をそれぞれ主体とする左，右アーム部（１１，１２）とを備えると共に、それら第１〜第３の中空殻体（Ｓｈ−１０〜Ｓｈ−１２）の内部相互が連通していて、それら第１〜第３の中空殻体（Ｓｈ−１０〜Ｓｈ−１２）によりスイングアーム（Ｒｓ）の中空殻体（Ｓｈ）が、内部に空間を有する密閉状に形成され、
   そのスイングアーム（Ｒｓ）の中空殻体（Ｓｈ）内にはポリウレタン発泡体（Ｆｐ）が装填され、
   そのポリウレタン発泡体（Ｆｐ）をスイングアーム（Ｒｓ）の中空殻体（Ｓｈ）内で発泡成型すべく、そのポリウレタン発泡体（Ｆｐ）の未発泡の原料液をスイングアーム（Ｒｓ）の中空殻体（Ｓｈ）内に注入するための注入口となる開口（１７ｒ）が一方のアーム部（１２）の後端部に、また前記発泡成型の際のガス抜き口となる開口（１７ｌ）が他方のアーム部（１１）の後端部にそれぞれ形成されることを特徴とする、自動二輪車のスイングアーム。
2. 前記ポリウレタン発泡体（Ｆｐ）の比重を０．０１〜０．７としたことを特徴とする、前記請求項１記載の自動二輪車のスイングアーム。
3. 車体フレーム（Ｆ）に支持されるエンジン（Ｅ）の後方で車体フレーム（Ｆ）に揺動可能に枢支され、後端には後輪（Ｗｒ）が回転自在に軸支される自動二輪車のスイングアームにおいて、
   第１の中空殻体（Ｓｈ−１０）を主体とするクロス部（１０）と、その第１の中空殻体（Ｓｈ−１０）の左右後端に前端がそれぞれ結合されて車体前後方向に延びる第２，第３の中空殻体（Ｓｈ−１１，Ｓｈ−１２）をそれぞれ主体とする左，右アーム部（１１，１２）とを備えると共に、それら第１〜第３の中空殻体（Ｓｈ−１０〜Ｓｈ−１２）の内部相互が連通していて、それら第１〜第３の中空殻体（Ｓｈ−１０〜Ｓｈ−１２）によりスイングアーム（Ｒｓ）の中空殻体（Ｓｈ）が、内部に空間を有する密閉状に形成され、
   そのスイングアーム（Ｒｓ）の中空殻体（Ｓｈ）内にはアルミニウム発泡体（Ｆａ）が装填され、
   そのアルミニウム発泡体（Ｆａ）をスイングアーム（Ｒｓ）の中空殻体（Ｓｈ）内で発泡成型すべく、アルミニウム発泡材をスイングアーム（Ｒｓ）の中空殻体（Ｓｈ）内に注入するための注入口となる開口（１７ｒ）が一方のアーム部（１２）の後端部に、また前記発泡成型の際にガス抜き口となる開口（１７ｌ）が他方のアーム部（１１）の後端部にそれぞれ形成されることを特徴とする、自動二輪車のスイングアーム。
4. 前記注入口となる開口（１７ｒ）と、前記ガス抜き口となる開口（１７ｌ）とが、それらが設けられるアーム部（１２，１１）の後端部の、アーム長手方向と直交する壁面に後向きに開口していることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の自動二輪車のスイングアーム。
5. 前記スイングアーム（Ｒｓ）の中空殻体（Ｓｈ）の、後輪（Ｗｒ）前半部との対向面が平面視でＵ字状に形成されることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の自動二輪車のスイングアーム。
6. 前記左，右アーム部（１１，１２）に複数のガス抜き孔（２１）がそれぞれ設けられることを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載の自動二輪車のスイングアーム。
7. 前記スイングアーム（Ｒｓ）の中空殻体（Ｓｈ）には複数のガス抜き孔（２１）が設けられていて、そのガス抜き孔（２１）の数は、前記注入口となる開口（ １７ｒ）がある左右一方側よりも、前記ガス抜き口となる開口（１７ｌ）がある左右他方側の方が多いことを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載の自動二輪車のスイングアーム。
8. 前記クロス部（１０）の前端には、スイングアーム（Ｒｓ）を車体フレーム（Ｆ）に枢支させるためのピボット孔（１４）が設けられ、該クロス部（１０）の、ピボット孔（１４）寄りの前後中間部に前記ガス抜き孔（２１）の一つが設けられることを特徴とする、請求項６又は７に記載の自動二輪車のスイングアーム。
9. 前記スイングアーム（Ｒｓ）の中空殻体（Ｓｈ）がアルミニウム合金製であることを特徴とする、請求項３に記載の自動二輪車のスイングアーム。

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