JP4024262B2 - 自動２輪車の車体構造 - Google Patents

Description

この発明は、リヤスイングアームをクランクケースのピボット部へ取付けた自動２輪車の車体構造に関する。

自動２輪車の一般的車体フレーム構成として、主フレーム、ダウンフレーム、ピボットフレームを備え、ピボットフレームにリヤスイングアームを揺動自在に取り付けたものがある（特許文献１参照）。
また、クランクケースにピボット軸を直接取り付けた車体フレームも知られている。
実公平６−４９５０６号公報

従来の車体フレーム構成の場合、後輪側からピボット部に加わる捩り力は車体フレームで分散吸収されるので、車体フレームとエンジンの結合部の剛性はあまり問題とならない。しかし、クランクケースにピボット軸を取り付けてピボットフレームを廃止した場合、捩り力は車体フレームとエンジンの結合部にかかるので、この場合には高剛性化が必要になる。本願はクランクケースにピボット部を設ける車体構造においてこのような課題を解決するものである。

上記課題を解決するため自動２輪車の車体構造に係る請求項１の発明は、前輪を支持するフロントフォークが回動自在に支持されたヘッドパイプと、このヘッドパイプから後方へ延びる車体フレームと、その下方へ支持されたエンジンと、このエンジンのクランクケース後部にピボット軸を介して前端部を揺動自在に支持されたリヤスイングアームと、その後部に支持された後輪とを備えた自動２輪車において、
前記クランクケースの割り面で上下に分割し、前記ピボット軸を支持するため前記クランクケース内を車幅方向へ貫通する貫通穴を前記割り面上に形成したピボット部とヘッドパイプの上下各端部とを車体側面視で結んだ上下の仮想線に挟まれた領域内又はその近傍に、エンジンと車体フレームとの結合部を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は上記請求項１において、前記エンジン側における車体フレームとの結合部がクランクケースに設けられていることを特徴とする。

請求項３の発明は上記請求項１において、前記車体フレーム側におけるエンジンとの結合部であるエンジンハンガを複数設け、
前記車体フレームは左右一対の主フレームと、前記主フレームの下方に延びる左右一対のサブフレームと、前記主フレームとサブフレームの後部を一体化するリヤプレートとを有し、
前記サブフレームには第１エンジンハンガが形成され、
前記リヤプレートに第２エンジンハンガが形成され、

また、前記第１エンジンハンガとクランク軸の中心とを結ぶ線の延長方向に、主フレームとサブフレームとを側面視で略への字状に結ぶ補強部材が設けられたことを特徴とする。

請求項４の発明は上記請求項３において、前記主フレームは外側面が局面であり、内側面が平坦面であり、全体として略Ｄ字状断面をなしていることを特徴とする。

請求項５の発明は上記請求項３において、前記左右のサブフレーム間には矩形断面をなすクロスパイプが架け渡され、対向する一対の長辺はサブフレームの長手方向の軸線に対して後部側を上方より大きく離れるように傾けられていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、エンジンが変形しにくい部分で結合するので結合部の補強が不要になる。そのうえさらに、ピボット部とヘッドパイプの上下各端部とを車体側面視で結んだ上下の仮想線に挟まれた領域内又はその近傍に、エンジンと車体フレームとの結合部を設けたので、後輪側からピボット部へ加えられる捩り力は、エンジンが最も変形しにくい部分で車体フレーム側へ伝達される。このため、エンジンと車体フレームとの結合部を特別に補強しなくても済む。

請求項２の発明によれば、エンジン側における車体フレームとの結合部をクランクケースに設けたので、クランクケースにおける結合部の剛性確保が容易になる。

請求項３の発明によれば、第１エンジンハンガとクランク軸の中心とを結ぶ線の延長方向に補強部材を設けたので、この補強部材が第１エンジンハンガを介してエンジンから車体フレーム側へ伝達されるエンジンの振動に対して強度や剛性面で最も効率的に作用し、車体フレーム全体の軽量化を計ることがきる。

請求項４の発明によれば、主フレームを全体として略Ｄ字状断面に形成したので、対向２辺が平行な従来のものにおけるような面が共振して騒音を発生する面鳴り現象を防止でき、その結果、吸音部材の使用量を削減もしくは省略できるとともに、適度な面剛性が得られるため曲げ加工性を確保でき、例えば楕円断面にした場合に曲げ加工困難になることと比べて著しい効果がある。

請求項５の発明によれば、左右のサブフレーム間には矩形断面をなすクロスパイプを架け渡し、対向する一対の長辺をサブフレームの長手方向の軸線に対して後部側を上方より大きく離れるように傾けて配設したので、シリンダヘッドカバーの開閉に支障がなくしかも理想的位置へ配設できる。

図１は、エンジン部分の拡大側面図、図２は、本願発明に係る自動２輪車の車体要部側面図、図３は、エンジンの軸配置を説明する概略図、図４は、図１の４−４線に沿う拡大断面図、図５は、図１の５−５線に沿うエンジン部分の拡大断面図である。

まず図２において、前輪１を下端部に支持したフロントフォーク２の上端部はヘッドパイプ３へ回動自在に支持されている。ヘッドパイプ３から後方へ向かって、主フレーム４とサブフレーム５が延びている。

主フレーム４は側面視略直線状をなして斜め下がりに延び、サブフレーム５は主フレーム４の下方に屈曲しながら延びている。

主フレーム４とサブフレーム５の各後部がリヤプレート６で一体化し、その後端上部にブリッジ７が上方へ突出し、かつ、シートレール８及びリヤステイ９が取付けられている。

これら主フレーム４、サブフレーム５、リヤプレート６、シートレール８及びリヤステイ９は車体フレームを構成し、特に、主フレーム４、サブフレーム５及びリヤプレート６はエンジン支持部である。

車体フレームの下方には、Ｖ型エンジン１０が吊り下げ支持され、サブフレーム５と第１エンジンハンガ１１でエンジン１０の前バンク側へ連結され、リヤプレート６の第２エンジンハンガ１２及び第３エンジンハンガ１３でエンジン１０の後バンク側へ連結されている。

これらエンジンハンガ（１１，１２，１３）は左右一対で設けられ、それぞれの対応するクランクケース１４上の位置にエンジン側の締結部が形成され、このクランクケース１４の後端部でエンジンマウント１３の下方位置には、ピボット軸１５でリヤスイングアーム１６の前端部が回動自在に取付けられている。

リヤスイングアーム１６の後端部には後輪１７が支持され、その従スプロケット１８がチェーン１９を介してクランクケース１４の主スプロケット２０で駆動される。

図１にも明らかなように、後輪懸架装置を構成する緩衝器２１は上下方向へ立てて設けられ、上端部がブリッジ７で支持され、下端部はリヤスイングアーム１６の下部に設けられたクッションリンク２２のリンクプレート２３へボルト２３ａで連結されている。

クッションリンク２２は、リンクプレート２３、リンクアーム２４及びリンクブラケット２５で構成されている。

リンクプレート２３はボルト２３ｂでリヤスイングアーム１６の下部へ連結され、ボルト２３ｃでリンクアーム２４の一端へ連結され、リンクアーム２４の他端はボルト２４ａでリンクブラケット２５へ連結されている。

リンクブラケット２５は、ボルト２５ａ、２５ｂ、２５ｃでクランクケース１４の後端下部へ取付けられている。

リンクブラケット２５の下部には、スタンドブラケット２６がリンクブラケット２５と共締になるボルト２５ｃ及び別のボルト２６ａで取付けられている。

スタンドブラケット２６の下部には、サイドスタンド２７がボルト２７ａで回動自在に取付けられている。

リヤスイングアーム１６と側方で重なる位置には、ステップ２８がスッテップホルダ２９の後端部に取付けられ、その前端部はピボット軸１５によりリヤスイングアーム１６とクランクケース１４へ共締されている。

スッテップホルダ２９は略ブーメラン状に屈曲する部材であり、前側下方へ延出する部分は、ボルト２５ｂでリンクブラケット２５と共締されている。

クランクケース１４は割面Ｐにより上下分割され、上半体３０と下半体３１で上下合わせに構成され、上下方向からボルト締めにより締結一体化される。

この割面Ｐに沿ってクランク軸３２、変速機３３のメイン軸３４及びカウンター軸３５が配設され、カウンター軸３５の一端部に主スプロケット２０が取付けられている（図５参照）。

図３に明らかなように、クランクケース１４の後端部に、車幅方向の貫通穴を有するピボット部３６が設けられ、このピボット部３６の貫通穴内に偏心カム３７が嵌合支持されている。

偏心カム３７の軸心部偏心位置に偏心軸穴３７ａが軸方向へ貫通形成され、この偏心軸穴３７ａ内へピボットカラー３８が嵌合されている。

ピボットカラー３８の内径はピボット軸１５の外径と略等しく、このピボットカラー３８内へピボット軸１５が貫通されている。

ピボット部３６の中心Ｃ１は割面Ｐよりも△ｓだけ下方にずれ、偏心カム３７はピボット部３６の貫通穴内部を軸線回りに転動自在であり、ピボットカラー３８の中心Ｃ２はＣ１に対して△ｅだけ偏心している。

ピボット部３６の貫通穴は、割面Ｐで上下に分割され、そのうち、上半体３０側の上部４０は半円弧より短い円弧状断面の車幅方向へ延びる凹溝であり、下半体３１側の下部４１は半円弧よりも長い円弧状断面の車幅方向へ延びる凹溝であり、両方を上下合わせにると車幅方向へ貫通する丸穴になる。

上半体３０と下半体３１の締結部のうち、ピボット部３６の近傍部分は、ピボット部３６の貫通穴を挟んで前後に設けられる。

下半体３１側に、下部４１を前後に挟むネジ穴４２、４３を設け、これと一致する通し穴４４、４５を上半体３０の上部４０の前後に設ける。

ピボット部３６の前側となる通し穴４４の長さは後側の通し穴４５よりも長く、上端に形成される座部４６は後側の座部４７よりも△ｄだけ高くなっている。

通し穴４４とネジ穴４２及び通し穴４５とネジ穴４３を一致させ、それぞれを上方からボルト４８、４９で締結する。

ピボット部３６の前側を締結するボルト４８は後側のボルト４９よりも長く、したがって、ピボット部３６の前後に形成される締結部の肉厚は、前側の方が△ｄだけ厚くなっている。

偏心カム３７を回転させることにより、ピボットカラー３８並びにその内側に支持されているピボット軸１５の中心位置Ｃ２が上下及び前後方向へ移動するので、上下位置を変化させることにより主として走行性能に影響のあるピボット位置調節ができ、前後位置を変化させてチェーン１９の張りを調節できる。

図４に明らかなように、少なくとも一端に回動操作用のフランジ５０を設けたピボットカラー３８を挿入した偏心カム３７をピボット部３６の貫通穴内へ嵌合し、さらに、この貫通穴の軸心と同一軸線上左右に、リヤスイングアーム１６の軸受け部５１及び５２の軸心を一致させて配設する。

チェーン１９のチェーンライン５３が通る左側の軸受け部５１にはニードルベアリング５４が設けられ、右側の軸受け部５２にはボールベアリング５５が設けられている。

さらに、これらの軸受け部５１及び５２の外側に左右のステップホルダ２９の各取付け穴５６を同一軸線上に一致させ、左側からボルト状をなすピボット軸１５を通し、右側でナット５７により締結する。

リヤスイングアーム１６前部において、左右の軸受け部５１及び５２間の空間５８に緩衝器２１及び排気管５９が上下方向へ通過している。

このとき、後側の締結部に車幅方向へ３ヶ所設けられるネジ穴４３は、不等間隔であり、中央のネジ穴４３は緩衝器２１との干渉を避けて左側へ寄っており、前側のネジ穴４２とも非対称位置になっている。

また、メイン軸３４の車幅方向両端側を支持するボールベアリング６０とニードルベアリング６１間の幅Ｗ１、並びにカウンター軸３５の車幅方向両端側を支持するニードルベアリング６３とボールベアリング６４間の幅Ｗ２はほぼ等しく、かつピボット部３６の車幅方向端面間の幅Ｗ３ともほぼ等しくなっている。

次に、図６乃至図８により車体フレーム構造をさらに詳細に説明する。図６は車体フレームを中心とする車体要部側面を示し、図７は車体フレームの上面図、図８は図６の８−８線拡大断面図である。

図６に明らかなように、ピボット部３６の上部とヘッドパイプ３の上端後部とを結んだ仮想線Ｌ１と、ピボット部３６の下部とヘッドパイプ３の下端後部とを結んだ仮想線Ｌ２とに挟まれた領域内又はその近傍に各エンジンハンガ（１１，１２，１３）が配設されている。

第１エンジンハンガ１１とクランク軸３２の中心とを結ぶ線Ｌ３の延長方向には、主フレーム４とサブフレーム５とを側面視で略への字状に結ぶ補強部材７０が設けられている。

主フレーム４及びサブフレーム５はアルミ合金等の軽合金製であって、引き抜き製法により製造され、主フレーム４は図８に示すように、外側面４ａが曲面で内側面４ｂが平坦面である、全体として略Ｄ字状断面をなしている。

第１エンジンハンガ１１は、カラー７１（図６参照）をサブフレーム５の内側面へ溶接したものであり、カラー７１の内径はやはり取付ボルト７２（図６参照）よりも大きめになっており、この取付ボルト７２によりエンジン１０を構成するクランクケース１４の前バンク部７３へ締結により取付けられる。

左右の主フレーム４間には丸パイプからなるクロスパイプ７４が架け渡され、同じく左右のサブフレーム５間には矩形断面をなす角パイプ製のクロスパイプ７５が架け渡されている。

クロスパイプ７５の横断面において対向する一対の長辺７５ａ，７５ｂは、各長さ方向の平行線Ｌ４が、それぞれサブフレーム５の長手方向の軸線Ｌ５に対して後部側を上方へより大きく離れるように角度α傾けてあり、その近傍にシリンダヘッドカバー７６が位置している。

リヤプレート６はアルミ合金等の軽合金を鋳造又は鍛造して成形され、前方が二股状をなして上下のジョイント部７７，７８に枝分かれし、それぞれ主フレーム４及びサブフレーム５の後端部へ嵌合している。

下側のジョイント部７８には、第２エンジンハンガ１２を構成する座部７９が一体に形成され、ここで取付ボルト８０によりエンジン１０を構成するクランクケース１４の後バンク部８１の前部へ締結により取付けられている（図６参照）。

リヤプレート６の後部には下方へ略山形に突出する突部８２が一体に設けられ、ここに第３エンジンハンガ１３を構成する座部８３が一体に形成され、取付ボルト８４により後バンク８１の後部へ締結により取付けられている（図６参照）。

これらの座部７９及び８３は、それぞれリヤプレート６の成形後に機械加工して形成され、これらの通し穴の内径は取付ボルト８０、８４の取付ガタが小さくなるように設定してある。

次に、本実施形態の作用を説明する。図１及び図３に示すように、クランクケース１４を上半体３０と下半体３１の上下分割とし、その割面Ｐにピボット部３６を設けたので、組付性が向上する。

特に、クランク軸３２、メイン軸３４、カウンター軸３５及びピボット部３６を割面Ｐに沿って略一直線上に配設したので、さらに組付性、ねじり剛性が向上する。

ピボット部３６は内側にピボットカラー３８を備え、このピボットカラー３８の前後で上半体３０と下半体３１を上下合わせにしてボルト４８、４９を用いて上下方向で締結したので、クランクケース１４をアルミ合金で形成しても、アルミ座面のへたりを防止できる。

この締結部の厚さは、長いボルト４８による車体前側の方が、短いボルト４９による後側よりも△ｄだけ厚くなっているので、ピボットカラー３８の締め付け性、ねじり剛性が向上する。

ピボットカラー３８の中心Ｃ２が割面Ｐよりも△ｓだけ下方へ偏位しているため、剛性が向上する。なお、この偏位は上下いずれか方向であればよい。ただし、荷重方向である下側へずらせばより有利である。

ピボット部３６の車幅方向における端面間の幅Ｗ３を、メイン軸３４及びカウンター軸３５の各車幅方向におけるベアリング間の幅Ｗ１，Ｗ２と略同幅で形成したので、ピボットカラー３８の締め付け性、ねじり剛性が向上する。

ピボットカラー３８を偏心させた偏心カム３７をピボット部３６に設けたので、偏心カム３７を支持するためのフレーム部品を不要にできる。

特に、同一エンジンを他機種に転用するとき、エンジンの取付位置や角度が変化しても、他の部材等を用いずに最適なピボット位置を調節でき、汎用性が増す。

ステップホルダ２９をピボット軸１５でピボット部３６へ共締することにより、クランクケース１４の側面へ取付けたので、ステップ２８を剛性の高いエンジン１０へ取付けでき、エンジン側の取付部を大型化する必要がなくなる。

また、リヤスイングアーム１６を直接クランクケース１４へ連結することにより、従来のピボットフレームを省略でき、リヤスイングアーム１６の下方に比較的大きな物品配設空間を確保できるので、この空間を利用してクッションリンク２２やスタンドブラケット２６等を容易に配設できる。

そのうえ、スタンドブラケット２６及びステップホルダ２９をリンクブラケット２５と、ボルト２５ｂ及び２５ｃで共締できるので、リンクブラケット２５を多機能化して組付性が向上する。

なお、ピボット部３６をクランクケース１４へ直接設けたことにより、従来のピボットフレームを省略できる。したがって、ピボットフレームを車体の下方まで伸ばして比較的大きなピボット部を設ける必要がなく、車体幅特に車体下部の幅を狭くしてスリム化でき、かつ軽量化できる。

図６に明らかなように、ピボット部３６とヘッドパイプ３とを結んだ仮想線Ｌ１及びＬ２に挟まれた領域内又はその近傍に各エンジンハンガ（１１，１２，１３）が配設されている。

この仮想線Ｌ１及びＬ２に挟まれた領域は、前輪１及び後輪１７側から車体側へ加えられる力の集中する部分であるヘッドパイプ３とピボット部３６を最短距離で結ぶ範囲でもあり、後輪１７側からピボット部３６加わる捩り力によるエンジン１０の変形が最も少ない部分である。

したがって、この領域内又はその近傍でエンジン１０とサブフレーム５やリヤプレート６を結合すると、後輪１７側からピボット部３６加わる捩り力は、一部がエンジン１０に吸収されるとともに、残りがエンジン１０から各エンジンハンガ（１１，１２，１３）を介してサブフレーム５及びリヤプレート６へ伝達されて、車体フレーム側で分散吸収される。

このとき、車体フレーム側に対する捩り力の伝達が、最も捩り力に対する変形の少ない前記エンジン１０の領域で行われるから、各エンジンハンガ（１１，１２，１３）を特別に補強しなくても済む。そのうえ、各エンジンハンガとのエンジン１０側における結合部をクランクケース１４としたことにより、結合部の剛性確保が容易になる。

さらに、第１エンジンハンガ１１とクランク軸３２の中心とを結ぶ線Ｌ３の延長方向に補強部材７０を設けたので、この補強部材７０は、第１エンジンハンガ１１を介してエンジン１０から車体フレーム側へ伝達されるエンジン１０の振動に対して強度や剛性面で最も効率的に作用し、車体フレーム全体の軽量化を計ることがきる。

また、第２エンジンハンガ１２及び第３エンジンハンガ１３を、鋳造又は鍛造で成形されるリヤプレート６に成形後の機械加工で形成したので、これらのエンジンハンガを車体フレームへ溶接結合する場合と比べて取付精度を大幅に向上させることができる。

したがって、座部７９及び８３の通し穴の内径と取付ボルト８０、８４の外径との間に形成される取付ガタが極力小さくし、エンジン１０と車体フレームとの結合ガタを大幅に減少させることができる。

このとき、第１のエンジンハンガ１１は溶接されるため、溶接作業のバラつきや熱歪みを考慮して穴径を比較的大きめにしてあるが、このような構造は第２エンジンハンガ１２及び第３エンジンハンガ１３側におけるガタの減少により許容され、その結果、精度出しのための後加工が不要になり、生産性が向上する。

さらにまた、主フレーム４を全体として略Ｄ字状断面に形成したので、対向２辺が平行な従来のものにおけるような面が共振して騒音を発生する面鳴り現象を防止でき、その結果、吸音部材の使用量を削減もしくは省略できるとともに、適度な面剛性が得られるため曲げ加工性を確保でき、例えば楕円断面にした場合に曲げ加工困難になることと比べて著しい効果がある。

そのうえ、クロスパイプ７５を、その横断面において対向する一対の長辺がそれぞれ長さ方向でサブフレーム５の長手方向の軸線に対して後部側を上方へより大きく離れるように傾けて配設したので、シリンダヘッドカバー７６の開閉に支障がなくしかも理想的位置へ配設できる。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されず種々に変形可能であり、例えば、偏心カム３７自体をピボットカラーに利用することもできる。

さらに、偏心カム３７による調節をピボット軸の上下調節に使用し、チェーン１９の張り調節は、従来の一般的な自動２輪車のように、車軸側のチェーン引きで行うようにしてもよい。

エンジン部分の拡大側面図 本願発明に係る自動２輪車の車体要部側面図、 エンジンの軸配置を説明する概略図 図１の４−４線に沿う拡大断面図 図１の５−５線に沿うエンジン部分の拡大断面図 車体フレームを中心とする車体要部の拡大側面図 車体フレームの上面図 図６の８−８線拡大断面図

符号の説明

１０：エンジン、１４：クランクケース、１５：ピボット軸、１６：リヤスイングアーム、３２：クランク軸、３４：メイン軸、３５：カウンター軸、３６：ピボット部、３７：偏心カム、３８：ピボットカラー、Ｐ：割面

Claims (5)

1. 前輪を支持するフロントフォークが回動自在に支持されたヘッドパイプと、このヘッドパイプから後方へ延びる車体フレームと、その下方へ支持されたエンジンと、このエンジンのクランクケース後部にピボット軸を介して前端部を揺動自在に支持されたリヤスイングアームと、その後部に支持された後輪とを備えた自動２輪車において、
   前記クランクケースの割り面で上下に分割し、前記ピボット軸を支持するため前記クランクケース内を車幅方向へ貫通する貫通穴を前記割り面上に形成したピボット部とヘッドパイプの上下各端部とを車体側面視で結んだ上下の仮想線に挟まれた領域内又はその近傍に、エンジンと車体フレームとの結合部を設けたことを特徴とする自動２輪車の車体構造。
2. 前記エンジン側における車体フレームとの結合部がクランクケースに設けられていることを特徴とする請求項１記載した自動２輪車の車体構造。
3. 前記車体フレーム側におけるエンジンとの結合部であるエンジンハンガを複数設け、
   前記車体フレームは左右一対の主フレームと、前記主フレームの下方に延びる左右一対のサブフレームと、前記主フレームとサブフレームの後部を一体化するリヤプレートとを有し、
   前記サブフレームには第１エンジンハンガが形成され、
   前記リヤプレートに第２エンジンハンガが形成され、
   前記第１エンジンハンガとクランク軸の中心とを結ぶ線の延長方向に、主フレームとサブフレームとを側面視で略への字状に結ぶ補強部材が設けられた、
   ことを特徴とする請求項１に記載した自動２輪車の車体構造。
4. 前記主フレームは外側面が曲面であり、内側面が平坦面であり、全体として略Ｄ字状断面をなしていることを特徴とする請求項３に記載した自動２輪車の車体構造。
5. 前記左右のサブフレーム間には矩形断面をなすクロスパイプが架け渡され、対向する一対の長辺はサブフレームの長手方向の軸線に対して後部側を上方より大きく離れるように傾けられていることを特徴とする請求項３に記載した自動２輪車の車体構造。

Images