JP4358367B2

JP4358367B2 - 車両用車体フレームの構造及び製法

Info

Publication number: JP4358367B2
Application number: JP17329599A
Authority: JP
Inventors: 洋稲岡; 健富安; 雄一郎森川; 尚史松尾; 秀樹山口; 一良小林
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2019-06-18
Also published as: JP2000185683A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動２輪車用バックボーン形式の車体フレーム等に好適な車両用車体フレームの構造及び製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バックボーン形式の車体フレームは、特開平９−９５２８０号に示すように、車体中心に沿って前後方向へ配設されかつ前端部にガセットで補強してヘッドパイプを溶接した太径のメインパイプと、その後端部から下方へ延出するピボットプレートと、さらに後方へ略水平に延びるより細径をなすシートレール部とを備え、これら各部は要求される強度や剛性が異なるため、それぞれ断面積が異なり、かつ一般的には各部を前後方向へ配置してそれぞれを相互に溶接して組立てられている。
【０００３】
しかし、このように溶接ヶ所が多いと、組立工数が多くなるので、全長さ方向において全体を一体的に成型することが望まれており、このような成形方法として、例えばリヤスイングアームに関するものであるが、特開平３−１０６５２８号には、一本のパイプ部材の両端をスウェージング加工によりテーパー状に細径とし、これをプレス成形により角形断面に形成してから、金型内へ入れ、中空部内へ加圧液体を注入するバルジ加工をすることで、長さ方向に断面積が変化する所定形状のパイプ部材を形成することが示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記スウェージング加工とバルジ加工の複合方法によれば、溶接を少なくできるが、スウェージング加工及びバルジ加工の時にそれぞれ肉厚が変化し、その結果、伸びの大きい場所は薄くなって強度が不足がちになり、圧縮された部分は厚く重量過剰になる。したがって、最も薄くなる部分を基準に素材パイプを選択することになるため、真に必要な強度分布に沿うものにすることが困難であり、またそれだけ強度及び重量が過剰になる。このため、肉厚を略一定としつつも断面形状を各部に適合するように変化させることができる車体フレームが望まれている。
【０００５】
さらに、車体フレームの前部であるメインフレーム部分のみに着目しても、この部分がパイプ部材である場合は、その前端をヘッドパイプへ突き当てて溶接する関係上、一般的にヘッドパイプの直径よりも細い直径のものを採用することになり、その結果、メインフレーム部分前端とヘッドパイプとの溶接部の強度を確保するため、ガセットによる補強が必要になり、部品点数及び溶接工数並びに重量の増大を招くことになる。したがって、このようなガセットの補強を極力減らし又はこれを要さずにヘッドパイプへ溶接できるようなメインフレームが望まれている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本願の車両用車体フレームの構造に係る請求項１の発明は、ヘッドパイプを前端で支持するためのフレーム前部を車体中心に沿って前後方向に配設したバックボーン形式の車体フレームにおいて、
この車体フレームは、前記フレーム前部と、シートを支持するためのシートレール部とを前後に備え、さらに前記フレーム前部と前記シートレール部の間に設けられかつリヤスイングアームを支持するためのピボットプレートが取り付けられるピボット部と、シートレール部へ一体に設けられるリヤクッション取付部とを備え、単一の素材パイプを用いてハイドロフォーミング成形することにより得られる全体が単一の中空部材であり、長さ方向全体に肉厚が略一定であるとともに、この車体フレームの各部の横断面を、前記フレーム前部は前方に向かって上下方向幅を拡大させ、後方に向かって上下方向幅を小さくし、後端部分を再び拡径させて最大径部としてから前記ピボット部へ連続し、前記シートレール部は前記ピボット部から後方の前記リヤクッション取付部へ向かい次第に小さくなるように連続して変化し、後端部が最も細い断面をなす、ことを特徴とする
【０００７】
請求項２の発明は上記請求項１の発明において、車体フレーム各部の横断面形状は、前記フレーム前部の前側部分が縦長の略長円形断面であり、前記ピボット部は円形断面形状をなし、シートレール部は横長断面であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は上記請求項１の発明において、前記リヤクッション取付部は左右両側へ膨らんで形成され、このリヤクッション取付部の外側にリヤクッションを取付けるための軸部材が溶接されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は上記請求項１の発明において、前記フレーム前部、シートレール部及びこれらフレーム前部とシートレール部との中間部が側面視で略Ｓ字状に連続する滑らかな曲線をなしていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は上記請求項１の発明において、前記フレーム前部が縦長、シートレール部が横長、これらフレーム前部とシートレール部との中間部が円形をなすように各部の横断面形状が連続的に変化していることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は上記請求項１の発明において、前記リヤクッション取付け部に略カップ状のガセットを被せ、このガセットの先端を前記リヤクッション取付け部に設けられているリヤクッション取付け軸に溶接したことを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、ヘッドパイプを前端で支持するためのフレーム前部と、シートを支持するためのシートレール部と、前記フレーム前部と前記シートレール部の間に設けられかつリヤスイングアームを支持するためのピボットプレートが取付けられるピボット部を備えたバックボーン形式の車体フレームを製造する方法において、一本の円管状素材パイプをハイドロフォーミング成形により、長さ方向へ肉厚を略一定にしたまま車体フレーム横断面形状を、前記フレーム前部は前端に向かって上下方向幅を拡大させ、後方に向かって上下方向幅を小さくし、後端部分を再び拡径させて最大径部としてから前記ピボット部へ連続させ、このピボット部から連続する前記シートレール部は後方に向かって次第に小さくなるよう連続して変化させ、後端部が最も細い断面をなすように形成することを特徴とする。
【００１６】
【発明の効果】
本願発明によれば、ハイドロフォーミング成形により、肉厚略一定でフレーム前部からシートレール部まで一体に成形できる。したがって、場所毎に要求される強度を断面積の変化により実際に即して変化させることができ、車体フレーム全体を可及的に軽量化できる。また、車体フレーム全体を一度に成形できるから、成形工数を削減して製造が容易になる。
【００１７】
また、ヘッドパイプを溶接するためのフレーム前部を、前端へ向かって上下幅が増大するように変化する縦長断面にしたので、ヘッドパイプとの十分な溶接長を確保できる。このため従来のガセットを省略して溶接することができ、それだけ部品点数を削減し、コストダウン並びに軽量化を実現できる。
【００１８】
また、全体を一体に成形するにもかかわらず、ピボット部よりもシートレール部の断面積を小さくできるので、ピボット部からシートレール部までの強度バランスを良好にできる。
【００１９】
しかもハイドロフォーミング成形により肉厚略一定にできるので、リヤクッション取付部の肉厚変化を防止し、リヤクッション側から大きな荷重が加わるリヤクッション取付部を高強度に保つことができる。
【００２０】
また、リヤクッション取付部を左右両側へ拡幅することによりリヤクッションを支持する軸部材の張り出しを小さくできるとともに、リヤクッションの取付に適した形状にできる。そのうえ、リヤクッション取付部は溶接されている軸部材を介して後輪側からの大きな荷重を受けるが、この部分が薄肉にならず他の部分と肉厚を略一定にできるので十分な強度を確保でき、ガセットなどの別部材による補強を削減もしくは小型化できる。
【００２１】
また、車体フレーム全体が側面視で略Ｓ字状に連続する滑らかな曲線をなしているので、局部的な応力集中を極力回避できる。このため、素材パイプの管径をより小さくし、かつ肉厚もより薄くできるので、全体を可及的に軽量化できる。
【００２２】
また、フレーム前部の縦長断面から中間部の円形断面へ連続的に変化させることにより、前述したようにヘッドパイプとの溶接を容易にしつつ上下方向の荷重に対する強度を維持できる。さらにシートレール部を横長断面にすることにより、ドライブポジションの低位置化及び後輪とのクリアランスの確保が可能となり、しかも、このような断面形状の変化を一本の車体フレーム上において連続的変化で実現できるので、車体フレームの製造が容易となる。
【００２７】
また、ハイドロフォーミング成形を採用することにより、自動２輪車用バックボーン形式の車体フレームを、一本の円管状素材パイプから、少なくともヘッドパイプを支持する前端部側が縦長断面となるように、長さ方向で、肉厚を略一定にしたまま断面形状を適宜変化させて成形できるので、ヘッドパイプと簡単に溶接でき、かつ各部に要求される断面形状が最適でしかも全体として余肉が少なく軽量化した車体フレームを容易に得ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて一実施例を説明する。図１は第１実施例に係る車体フレームの側面を各部の端面と共に示す図、図２はこの車体フレームを用いた自動２輪車の側面透視図、図３は同平面図、図４は同正面図、図５図１の５矢示方向図である。
【００２９】
まず、図２乃至図４により、自動２輪車の全体構造を概説する。図中の符号１は前輪、２はフロントフォーク、３はヘッドパイプ、４はハンドル、５は車体フレーム、６はシート、７はタンクボックス、８は燃料タンク、９はリヤクッションユニット、１０は空冷式エンジン、１１は気化器、１２はリヤスイングアーム、１３は後輪である。
【００３０】
車体フレーム５は車体中心に沿って前後方向へ１本で配設されるバックボーン形式であり、車体前側から後ろ側に向かって、フレーム前部１４、ピボット部１５、シートレール部１６を備え、かつピボット部１５の左右両側にピボットプレート１７が設けられ、ここにリヤスイングアーム１２の前端部がピボット軸１８で揺動自在に支持されている。
【００３１】
なお、本実施例におけるフレーム前部１４とは、メインフレーム及びシートレールを含む後部フレーム等複数のパーツを前後方向へ接続一体化して組立られる一般的な自動２輪車の車体フレームにおいてメインフレームに相当する部分であり、ピボット部１５はフレーム前部１４からシートレール部１６へ変化する中間部であってピボットプレート１７が取付けられる部分であり、前記一般的な自動２輪車の車体フレームにおいてメインフレーム又は後部フレームの一部に相当する部分である。
【００３２】
左右のピボットプレート１７には、それぞれステップブラケット１９の後端がボルトで結合され、各前端は外側方へ突出してここにステップ２０を支持している。シートレール部１６には、左右両側へ張り出すリヤクッション取付部２１が一体に形成され、ここにリヤクッションユニット９の上端部が支持されている。
【００３３】
車体カバーはハンドル４部分を覆うハンドルカバー２２、車体フレーム５に沿ってヘッドパイプ３から、エンジン１０の一部及びシート６の下方部分を覆うメインカバー２３と、フロントカバー２４を備える。
【００３４】
フロントカバー２４の後部は整流部２５をなし、エンジン１０のシリンダ部２６側方まで後方へ斜め下がりに延出し、空気抵抗を低減している。
【００３５】
なお、フロントカバー２４はヘッドパイプ３の前方に支持されているバッテリ２７も覆っている。２９ａ、２９ｂはエンジンハンガである。
【００３６】
次に、車体フレームの詳細構造を説明する。この車体フレーム５は、高張力鋼又はアルミ合金等の中空パイプを用いてフレーム前部１４、ピボット部１５及びシートレール部１６が連続一体に形成され、フレーム前部１４は後方へ向かって斜め下方に延び、ピボット部１５はこれらのうち最低地上高部分として略水平に延び、シートレール部１６は後輪１３の上方へ向かって後方へ斜めに延出している。
【００３７】
車体フレーム５は、実際に各部が要求される強度に応じるよう、コンピュータを用いた強度設計で得られた理想的な構造をなし、前後方向へ長い車体フレーム５を長さ方向へ適当間隔で横断してなる各部の横断面は、断面形状や断面積が前後方向にて適宜に変化している。
【００３８】
すなわち、図１に示す横断面のうちＡはａ−ａ線端面、Ｂは最小径部であり、ｂ−ｂ線及びｃ−ｃ線各端面に相当する。一般的な自動２輪車の車体フレームを構成するメインフレームに相当する部分であるフレーム前部１４の横断面はＡ部に示すように、縦長の略長円形断面をなし、その上下方向幅Ｗ１は前方へ向かって次第に大きくなるように形成される。
【００３９】
このため、フレーム前部１４のヘッドパイプ３に対する接続部の側面視形状は、従来のガセットにより補強されたときにおける形状と同様に前方へ向かって上下方向へ広がる縦長形状になり、その結果、ガセットを用いたと同様になってヘッドパイプ３と十分に長い溶接長で溶接でき、かつ肉厚も略一定のままであるから従来のガセットによる補強を省略可能になる。
【００４０】
逆に、フレーム前部１４は後方へ向かって次第に上下方向幅Ｗ１を小さくし、徐々に円形断面になり、中間部は同図Ｂに示すようにフレーム前部１４において最も小さな断面積を有する円形断面になり、この断面はｃ−ｃ線部分までほぼ一定する。
【００４１】
但し、ｃ−ｃ線部分より後方側のフレーム前部１４における後部部分は、円形断面のまま再び拡径し、その後端部はｄ−ｄ線に相当する図中のＤに示すように車体フレーム５の円形断面をなす部分では最大径部分となり、ここでピボット部１５へ連続している。
【００４２】
ピボット部１５は、ｆ−ｆ線に相当する図中のＦに示すように、フレーム前部１４の後端部断面である図中のＤに近似した比較的大きな径の円形断面をなし、その結果、この部分は大径部として左右両側へ大きく張り出す。しかしその径はｅ−ｅ線で示す縮径部を介して若干小さくなるようにフレーム前部１４の後端部（Ｄ断面部）から連続して変化している。
【００４３】
この図中のＦに示すピボット部１５の断面積は、図中のＡに示すフレーム前部１４の前端部における断面積よりも小さい。また、ピボット部１５はこの断面にて後半側が湾曲しながら斜め上がりに後方のｇ−ｇ線部分まで延び、この部分から後方は再び横断面を変化させながらてシートレール１６へ連続している。
【００４４】
シートレール部１６は、ピボット部１５の後端部であるｇ−ｇ線部分から斜め上がりかつ後端部が次第に略水平方向を向くように湾曲しながら後方へ延びており、その横断面を図中のＨ〜Ｒに示す。ここでＨはｈ−ｈ線，ｋ−ｋ線各端面に相当し、Ｍはｍ−ｍ線，ｎ−ｎ線各端面に相当し、Ｐはｐ−ｐ線，ｑ−ｑ線各端面に相当し、Ｒはｒ−ｒ線端面に相当する。
【００４５】
これらの端面構造にて明らかなように、シートレール部１６はピボット部１５の後端部であるｇ−ｇ線部分からｈ−ｈ線の間で次第に横断面形状を変化させ、ｈ−ｈ線以降は横長の断面となる。また、前方から中間部のリヤクッション取付部２１へ向かって次第に断面積が小さくなる（Ｈ，Ｍ）。
【００４６】
リヤクッション取付部２１では部分的に上下方向幅を拡大して断面積が大きな部分（同Ｐ）となり、その左右両側部はリヤクッション取付軸を設けるため部分的に外側方へ張り出している。但し、この側方張り出し部分はハイドロフォーミング成形で車体フレーム５と一体に形成せず、別体部品として形成されたものを後加工で溶接するようにしてもよい。
【００４７】
このリヤクッション取付部２１のうちハイドロフォーミング成形で車体フレーム５の他の部分と一体に形成される部分の断面積は図中のＦに示すピボット部１５の断面積より小さい。またその後は再び次第に細くなるように変化し、後端近傍部３０は最も細い部分となり、断面積も最小となる（同Ｒ）。
【００４８】
したがって、少なくともリヤクッション取付部２１を除くシートレール部１６の断面積はピボット部１５の断面積（Ｆ部分）よりも小さくなる。また、リヤクッション取付部２１の断面積でハイドロフォーミング成形される部分は前記のようにやはりＦ部分の断面積よりも小さい。なお、本実施例では車体フレーム５の全長さ方向における上記断面各部の周長は相互に変化している。
【００４９】
図５はリヤクッション取付部２１から後方部分を示す図であり、リヤクッション取付部２１は、左右一対のリヤクッションユニット９を支持するため、側方への張り出し部３１，３１が形成され、その先端にリヤクッションユニット９を取付けるための軸部材であるボルト３２が溶接されている。
【００５０】
なお、張り出し部３１，３１は左右非対称の張り出し量をなす。すなわち、駆動用のチェーン３３が配設される車体左側の張り出し部３１はより長く側方へ突出し、これによってリヤクッションユニットとチェーン３３との干渉を避けている。
【００５１】
リヤクッション取付部２１の後方は最も細い後端近傍部３０をなし、この後端近傍部３０よりさらに後方部分は左右方向へ若干拡大した尾部３４をなし、ここでシート６の底板３５に取付けられたクッションラバー３６を受けるようになっている（図２）。また、グラブレール３７の両端を取付けるクロスプレート３８を支持している（図３）。
【００５２】
この車体フレームは、図１の各断面で明らかなように、各部でほぼ肉厚が一定になっている。このような成形は、中空部材を肉厚を略一定で種々な形状に変形加工できるハイドロフォーミング成形によって可能になる。
【００５３】
このハイドロフォーミング成形の原理を図７に示す。まず、中空金属製部材である素材パイプのワーク５０を予め金型に適合するようにプレス成形等で曲げ加工し、その両端５１を筒状のクランプ５２へ取付け、割り金型５３，５４内へセットし、型閉め後ワーク５０両端のクランプ５２からワーク５０内へ例えば、１５００気圧程度に達する加圧液体を注入する。
【００５４】
その後、液体圧Ｐを適宜加減調節しながら両端５１を割り金型５３，５４内方へ送り込むことにより金属流動を起こし、肉厚減少を押さえながら、ワーク５０を成形ゾーンＺ内で金型形状に馴染ませて断面形状を変化させ、所定形状に成形後ワーク５０を脱型して両端部をライン５５，５６でカットすることにより目的製品を得る。
【００５５】
これにより、横断面における断面積及び断面形状を自在に変化させて成形できるとともに、肉厚を略一定にできる点でバルジ成形と決定的に相違する。また、周長は変化させることも一定にすることも成形条件によりいずれも可能である。そのうえ、かなりの複雑形状でも全長さ方向にて連続一体に一度の成形工程で成形できるため、金型数並びに成形工数を削減でき、かつ成形部品の一体化を図ることができる。
【００５６】
次に、本実施例の作用を説明する。この車体フレーム５はハイドロフォーミング成形により、一本の円管状中空素材パイプから成形でき、長さ方向で、肉厚を略一定にしたまま断面形状を適宜変化させて成形できるので、前端部側の横断面が縦長形状であることを利用してヘッドパイプと簡単に溶接でき、かつ各部に要求される断面形状が最適になるのでそのままバックボーン形式用の車体フレームに使用して好適なものとなる。
【００５７】
そのうえ、単一の素材パイプを用いることにより、各部の強度計算が容易となり、設計効率が向上する。しかも、フレーム前部１４、ピボット部１５及びシートレール部１６の各部を溶接して組立てる必要がないので、溶接工数を少なくなり、コストダウンできる。また、各部に必要以上の肉厚を設けることがなくなるので、真に必要な強度分布に沿って過剰な強度部分を設けず、かつ全体として無駄な肉厚部となる余肉を少なくして過剰な重量を削減でき、それだけ全体を軽量化できる。
【００５８】
また、ピボット部１５よりもフレーム前部１４の断面積を大きくしたので、最も応力の集中するヘッドパイプ３との溶接部を十分な強度にできる。しかも、フレーム前部１４の前端部は、側面視における上下方向の幅である側面Ｗ１の大きな縦長断面になっているので、従来必要であったガセットプレートを極力減らすか又は省略でき、部品点数、溶接工数を削減し、軽量化、コストダウンを実現できる。
【００５９】
さらに、ピボット部１５は最大径部として、左右両側への張り出しを大きくできるので、左右のピボットプレート１７の溶接による取付けが容易になる。逆に、シート６及び乗員の荷重と、リヤクッションユニット９からの荷重を受けるだけのシートレール部１６は、ピボット部１５に対して断面積をより小さくしても必要十分な強度にしつつ、かつピボット部１５からシートレール部１６への強度バランスを良好にできる。
【００６０】
また、リヤクッション取付部２１はシートレール部１６と一体に形成できるが、張り出し部３１を形成しても、肉厚を略一定にできるので、リヤクッションユニット９の荷重を受ける部分を十分な強度に保つことができる。ゆえに、従来であれば必要となるガセット等の別部材による補強を極力削減もしくは省略又は小型化して、全体の小型かつ軽量化を達成できる。
【００６１】
なお、図６に示すように、リヤクッション取付部２１をガセット４０で補強することもできる。このガセット４０は略カップ状をなし、その張り出し先端部４１が張り出し部３１のボルト３２が溶接されている側方突出端部３１ａから適当間隔を保って張り出し部３１の上に側方から被せられ、張り出し先端部４１に形成された穴４２からボルト３２を突出させ、この穴４２の周囲でボルト３２と溶接され、かつ開口部４３の周囲部分が張り出し部３１の周囲部分へ溶接される。
【００６２】
このようにすると、リヤクッション取付部２１の横幅が比較的狭い場合、すなわちシートレール部１６の横幅が狭い場合や、左右の張り出し部３１，３１の張り出し量が比較的少ない場合、その分だけボルト３２が長くなるが、このボルト３２の支持をガセット４０で補強できる。しかも、張り出し部３１，３１が既に形成されている分だけ、ガセット４０を小型・軽量化できる。
【００６３】
次に、断面各部における周長をほぼ一定とした第２実施例を説明する。図８は本実施例に係る車体フレームの側面を各部の端面と共に示す図、図９同平面図であり、それぞれ第１実施例の図１及び図３に対応している。なお、前実施例と共通部分については同一符号を使用する（以下同様）。
【００６４】
この車体フレーム５も前実施例同様にしてハイドロフォーミング成形により得られるが、フレーム前部１４は縦長断面、ピボット部１５は円形断面、シートレール部１６は横長断面と、断面形状が長さ方向へ連続的に変化している。
【００６５】
この車体フレーム５の長さ方向における各部の肉厚は略一定であり、かつ断面各部における周長もほぼ一定である。また側面視形状は長さ方向へ全体として略Ｓ字状の滑らかな曲線状に変化し、特にピボット部１５は応力集中の少ない湾曲形状になっている。
【００６６】
すなわちピボット部１５の横断面は、図８のＢ部に示す断面のように、ほぼ素材パイプと同程度の直径Ｄを有する円形断面をなし、これより前方のフレーム前部１４は図８のＢ部に示す断面のように、前方へ向かって側面幅Ｗ１１が次第に大きくなり、かつ平面視における横幅Ｗ２１が次第に小さくなるように変化する縦長断面をなし、Ｗ１１≧Ｄ並びにＷ２１≦Ｄなる関係を有する。
【００６７】
フレーム前部１４の前端部１４ａはヘッドパイプ取付部をなし、この部分の側面幅Ｗ１１は最大かつ横幅Ｗ２１は最小であり、特に横幅Ｗ２１はヘッドパイプ３の直径Ｄ１よりも小さくなっている（Ｗ２１＜Ｄ１）。
【００６８】
フレーム前部１４の前端部１４ａ上下部にはその開口部から後方へ切り込みが形成され、ここにヘッドパイプ３の外周部背面側が嵌合し、フレーム前部１４の前端部１４ａにおける左右各側面部前端はヘッドパイプ３の側面に沿って突き当てられ、この突き当て部で前端部１４ａの開口部周囲とヘッドパイプ３が相互に溶接され、これにより長い溶接ラインが形成可能になっている。なお、前端部１４ａの上部は略偏平状に成形されている。
【００６９】
シートレール部１６は、図８のＣ部に示す断面のように、後方へ向かって横幅Ｗ２２が次第に大きくなり、か側面幅Ｗ１２が次第に小さくなるように変化する横長断面をなし、Ｗ２１≦Ｄ並びにＷ２２≧Ｄなる関係を有する。その後端部にはクロスプレート３０ａが設けられ、ここにグラブレール３７が取付けられ、かつシート６の後端部が支持される。
【００７０】
次に、本実施例の作用を説明する。この車体フレーム５はハイドロフォーミング成形により長さ方向における各部の肉厚が略一定であり、かつ断面各部における周長もほぼ一定である。また長さ方向全体に略Ｓ字状の滑らかな曲線状に変化し、特にピボット部１５は湾曲形状をなしているのでこの部分への応力集中を緩和できる。
【００７１】
このためピボット部１５を比較的小径かつ薄肉化でき、その結果、ピボット部１５の直径Ｄに近似している直径を有する素材パイプも小径かつ薄肉化できるので、車体フレーム５における全体重量の軽減が可能になる。
【００７２】
また、フレーム前部１４の縦長断面から中間部であるピボット部１５の円形断面へと連続的に変化させることにより、ヘッドパイプ３との溶接を容易にしつつ上下方向の荷重に対する強度を維持できる。さらにシートレール部１６を横長断面にすることにより、ドライブポジションの低位置化及び後輪１３との十分なクリアランスの確保が可能となる。
【００７３】
しかも、フレーム前部１４からピボット部１５を経てシートレール部１６までの車体フレーム５全体を断面形状が連続的変化するように一本の素材パイプを用いて成形できるので、車体フレーム５の製造が容易になる。そのうえ周長をほぼ一定にした成形であるから、ハイドロフォーミング成形が容易になる。
【００７４】
さらに、ヘッドパイプ１３へ突き当てるため前端部１４ａにおける横幅Ｗ２１をヘッドパイプ３の直径Ｄ１よりも小さくしても、フレーム前部１４を縦長断面とすることにより、その前端部１４ａにおける側面幅Ｗ１１が十分に大きいため、ヘッドパイプ３の側面へ当接する部分が長くなり、ヘッドパイプ取付部に十分な長さの溶接長を確保できる。
【００７５】
しかもこのように前端部１４ａが上下方向へ拡径していても肉厚が略一定であるから、溶接部は十分な強度を有する。このため、ヘッドパイプ１３と溶接するとき従来のようなガセットによる補強が省略可能となり、部品点数及び組立工数の削減並びに重量の軽減が可能になる。
【００７６】
図１０は第３実施例に係る車体フレーム５を示す。この車体フレーム５は前各実施例のフレーム前部に相当する部分であるメインフレーム６０と後部フレーム６２とに前後へ分割して形成され、メインフレーム６０は前各実施例のフレーム前部１４と同様構造をなしてその前端部にヘッドパイプ３を溶接するが、後端部は偏平部６１をなすようにやはりハイドロフォーミング成形されている。
【００７７】
一方、後部フレーム６２はスクータ型等の小型自動２輪車において一般的な左右一対のパイプフレーム構造であり、前側が一段低くくなってフロア部６３をなし、後側部分は逆に一段高くなってシートを支持するためのシートレール部６５をなし、通常のプレス成形等によりこれらフロア部６３及びシートレール部６５が一体になって得られる。
【００７８】
後部フレーム６２の前端部はフロア部６３の左右各前端部を連結するクロス部６４をなし、このクロス部６４をメインフレーム６０の偏平部６１へ突き当てて溶接することにより、メインフレーム６０と後部フレーム６２が結合一体化されている。
【００７９】
このようにすると、メインフレーム６０の前端部とヘッドパイプ３との溶接構造は前各実施例と同様の効果を期待できるとともに、ハイドロフォーミング成形による偏平部６１は肉厚略一定となりかつ後部フレーム６２のクロス部６４へ十分な長さで突き当てることができるので、偏平部６１とクロス部６４を溶接したとき十分な長さの溶接長を確保できる。
【００８０】
その結果、偏平部６１とクロス部６４との結合部は応力集中が極めて大きくなる部分であるにもかかわらず、これらの部分をガセットの補強等を用いずに溶接のみで結合できるため製造が容易になる。しかも、ハイドロフォーミング成形する部分が小さくなるので金型を小型化でき、ハイドロフォーミング成形も容易になる。
【００８１】
そのうえ、メインフレーム６０側に比べて要求される強度が小さい後部フレーム６２側を、メインフレーム６０よりも遥かに小径のパイプ部材である別部材で構成できるので、車体フレーム５全体の軽量化をさらに達成できる。
【００８２】
図１１は前実施例同様に車体フレーム５を前後へ分割した第４実施例に係り、この例では、メインフレーム６０の後端部６０ａを偏平にせず、後部フレーム６２のフロア部６３の前端部側に偏平部６６を設けた点が相違する。
【００８３】
すなわち、後部フレーム６２のフロア部６３は左右が分離されており、その各前端部はメインフレーム６０の後端部６０ａ側面へ当接する偏平部６６をなし、これらの各偏平部６６を後端部６０ａの左右から側面へ突き当てて溶接することにより、メインフレーム６０と後部フレーム６２が結合一体化されている。
【００８４】
なお、この後部フレーム６２はハイドロフォーミング成形して得ることができ、左右の部分を一本の素材パイプから一体に成形することも、又は左右別々に成形し、その後小組一体化するか、メインフレーム６０との溶接時に一体化することができる。
【００８５】
この例によれば、メインフレーム６０の後端部６０ａとフロア部６３の偏平部６６との溶接長を後端部６０ａの軸線方向へ十分に長く確保することが容易にできるので、さらに溶接強度を大きくできる。なお、前実施例と共通する部分については前実施例と同様の作用効果を期待できる。
【００８６】
なお、本願発明は上記各実施例に限定されず種々に変形可能であり、例えば、本願発明の適用対象は、自動２輪車用車体フレームのみならず、４輪バギー車やその他の各種小型車両などに採用されるバックボーン形式の車体フレームが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る車体フレームの側面を各部の端面とともに示す図
【図２】その車体フレームを用いた自動２輪車の側面透視図
【図３】同平面図
【図４】同正面図
【図５】図１の５矢示図
【図６】リヤクッション取付部の変形例に関する図５の６−６線相当断面図
【図７】ハイドロフォーミング成形方法の原理図
【図８】第２実施例に係る図１に相当する図
【図９】同図３に相当する図
【図１０】第３実施例に係る車体フレームの斜視図
【図１１】第４実施例に係る車体フレームの斜視図
【符号の説明】
３：ヘッドパイプ、５：車体フレーム、６：シート、９：リヤクッションユニット、１０：エンジン、１２：リヤスイングアーム、１４：フレーム前部、１５：ピボット部、１６：シートレール部、１７：ピボットプレート、２１：リヤクッション取付部、６０：メインフレーム、６１：偏平部、６２：後部フレーム、６６：偏平部

Claims

ヘッドパイプを前端で支持するためのフレーム前部を車体中心に沿って前後方向に配設したバックボーン形式の車体フレームにおいて、
この車体フレームは、前記フレーム前部と、シートを支持するためのシートレール部とを前後に備え、さらに前記フレーム前部と前記シートレール部の間に設けられかつリヤスイングアームを支持するためのピボットプレートが取り付けられるピボット部と、シートレール部へ一体に設けられるリヤクッション取付部とを備え、
単一の素材パイプを用いてハイドロフォーミング成形することにより得られる全体が単一の中空部材であり、長さ方向全体に肉厚が略一定であるとともに、
この車体フレームの各部の横断面を、
前記フレーム前部は前方に向かって上下方向幅を拡大させ、後方に向かって上下方向幅を小さくし、後端部分を再び拡径させて最大径部としてから前記ピボット部へ連続し、
前記シートレール部は前記ピボット部から後方の前記リヤクッション取付部へ向かい次第に小さくなるように連続して変化し、後端部が最も細い断面をなす、
ことを特徴とする車両用車体フレームの構造。
車体フレーム各部の横断面形状は、前記フレーム前部の前側部分が縦長の略長円形断面であり、前記ピボット部は円形断面形状をなし、シートレール部は横長断面であることを特徴とする請求項１に記載した車両用車体フレームの構造。
前記リヤクッション取付部は左右両側へ膨らんで形成され、このリヤクッション取付部の外側にリヤクッションを取付けるための軸部材が溶接されていることを特徴とする請求項２に記載した車両用車体フレームの構造。
前記フレーム前部、シートレール部及びこれらフレーム前部とシートレール部との中間部が側面視で略Ｓ字状に連続する滑らかな曲線をなしていることを特徴とする請求項１に記載した車両用車体フレームの構造。
前記フレーム前部が縦長、シートレール部が横長、これらフレーム前部とシートレール部との中間部が円形をなすように各部の横断面形状が連続的に変化していることを特徴とする請求項１に記載した車両用車体フレームの構造。
前記リヤクッション取付け部に略カップ状のガセットを被せ、このガセットの先端を前記リヤクッション取付け部に設けられているリヤクッション取付け軸に溶接したことを特徴とする請求項１に記載した車両用車体フレームの構造。
ヘッドパイプを前端で支持するためのフレーム前部と、シートを支持するためのシートレール部と、前記フレーム前部と前記シートレール部の間に設けられかつリヤスイングアームを支持するためのピボットプレートが取付けられるピボット部を備えたバックボーン形式の車体フレームを製造する方法において、
一本の円管状素材パイプをハイドロフォーミング成形により、長さ方向へ肉厚を略一定にしたまま車体フレーム横断面形状を、
前記フレーム前部は前方に向かって上下方向幅を拡大させ、後方に向かって上下方向幅を小さくし、後端部分を再び拡径させて最大径部としてから前記ピボット部へ連続させ、
このピボット部から連続する前記シートレール部は後方に向かって次第に小さくなるよう連続して変化させ、後端部が最も細い断面をなすように形成することを特徴とする車両用車体フレームの製法。