JP4426352B2 - 自動二輪車のフレーム - Google Patents

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Description

本発明は、フロントフォークを支持する第1のフレームセクションと、リヤアームを支持する第2のフレームセクションとを有する自動二輪車のフレームに係り、特に第1のフレームセクションと第2のフレームセクションとを互いに連結する構造に関する。
例えばモトクロスレース用の自動二輪車は、凹凸の激しい不整地を走行するので、フレームにフロントフォークおよびリヤアームを介して大きな衝撃荷重や疲労破壊荷重が加わる。このため、自動二輪車の運動性能を向上させるためには、フレームの軽量化を図りつつその剛性および強度を高める必要がある。
この要求を満たすものとして、従来、リヤアームを支持するピボットフレームを鋳造品と鍛造品とを組み合わせて構成したフレームが知られている。ピボットフレームは、リヤアームを回動可能に支持する一対のピボットプレート部と、メインパイプに連結されたアッパークロス部材とを有している。ピボットプレート部は鍛造品であって、車幅方向の内側に向けて開放するような断面形状を有している。アッパークロス部材は、鋳造品であって、中空の閉断面形状を有している。
ピボットプレート部は、リヤアームを間に挟んで互いに向かい合うとともに、その上端部に嵌合凹部を有している。アッパークロス部材は、ピボットプレート部の上端部の間に位置している。このアッパークロス部材は、左右に分岐して突出する一対の腕部を有し、各腕部の先端に嵌合突部が形成されている。ピボットプレート部の嵌合凹部は、アッパークロス部材の嵌合突部に側方から嵌め込まれている。ピボットフレーム部の上端部は、その縁部がアッパークロス部材の腕部に溶接されており、これによりピボットフレーム部とアッパークロス部材が一体構造物となっている(例えば、特許文献1参照)
特開2001−71974号公報(段落番号0015、0016、0023、図2、図5)
特許文献1によると、ピボットフレーム部は、アッパークロス部材の嵌合突部を側方から覆った状態でアッパークロス部材に溶接されている。このため、アッパークロス部材は、中空の閉断面形状を維持したままピボットフレーム部に連結されている。
しかしながら、鍛造品のピボットフレーム部は、車幅方向の内側に向けて開放する断面形状を有するので、アッパークロス部材とピボットフレーム部との連結部分において、フレームの断面形状が急激に変化するのを避けられない。言い換えると、アッパークロス部材とピボットフレーム部との連結部分でフレームの断面形状が閉断面から開放断面に一気に移行し、この連結部分においてフレームの強度・剛性が大きく変化する。
この結果、例えばジャンプの着地で発生する高負荷の荷重がフレームに作用した時に、アッパークロス部材とピボットフレーム部との連結部分を中心にフレーム全体がねじられるような現象が生じ、自動二輪車の運動性能に悪影響を及ぼす不具合がある。
本発明は、このような事情にもとづいてなされたもので、第1のフレームセクションと第2のフレームセクションとの連結部分の断面形状の急激な変化を防止できるとともに、ガセット部とリヤアームブラケットとの連結強度が向上する自動二輪車のフレームの提供を目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る自動二輪車のフレームは、
フロントフォークを支持するヘッドパイプ部と、このヘッドパイプ部から後方に延びるガセット部と、を有する第1のフレームセクションと、
リヤアームを支持するとともに、車幅方向に離間して配置された一対のリヤアームブラケットを有する第2のフレームセクションと、を備えており、
上記第1のセクションのガセット部は、中空の閉断面形状を有するとともに上記ヘッドパイプ部の後方に向けて開口する開口部を含み、上記リヤアームブラケットは、夫々車幅方向に沿う内側に向けて開放するような断面形状を有するとともに上記ガセット部に向けて延びる連結端部を有し、これらリヤアームブラケットの連結端部が上記ガセット部の開口部の縁に溶接されている。
上記ガセット部は、上壁、下壁および左右の側壁を有するとともに、上記ヘッドパイプ部の後方に進むに従い車幅方向に拡大するような箱状であり、上記ガセット部の上壁、下壁および側壁は、上記開口部を規定する後縁を有している。上記上壁の後縁および上記下壁の後縁は、上記ヘッドパイプ部に向けて凹むように切り欠かれているとともに、上記リヤアームブラケットの連結端部は、上記上壁の後縁および上記下壁の後縁に沿うような形状を有することを特徴としている。
本発明によれば、ガセット部とリヤアームブラケットとの連結部分においては、ガセット部が閉断面形状を維持することはなく、この連結部分の断面形状を閉断面から開放断面に滑らかに移行させることができる。このため、フレームの強度・剛性がガセット部とリヤアームブラケットとの連結部分で大きく変化するのを防止でき、自動二輪車の運動性能を高めることができる。
加えて、ガセット部の開口部の縁とリヤアームブラケットの連結端部との間の溶接長さを充分に確保することができ、ガセット部とリヤアームブラケットとの連結強度が向上する。
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、例えばモトクロスレース用の自動二輪車1を開示している。この自動二輪車1は、クレードル形のフレーム2を備えている。フレーム2は、フロントフォーク3、リヤアーム4、水冷4サイクル単気筒エンジン5、燃料タンク6およびシート7を支持している。
フロントフォーク3は、バーハンドル8によって操向操作されるとともに、前輪9を支持している。リヤアーム4は、フレーム2から後方に延びており、その後端に後輪10を支持している。エンジン5は、クランクケース11と、このクランクケース11から起立するシリンダ12とを有している。エンジン5は後輪10を駆動するためのものであり、クランクケース11の後端部にドライブスプロケット13を有している。ドライブスプロケット13と後輪10のドリブンスプロケット14との間にチェーン15が巻き掛けられている。
燃料タンク6は、エンジン5の真上に位置している。シート7は、燃料タンク6の上面から燃料タンク6の後方に向けて略水平に延びている。
図1ないし図3に示すように、フレーム2は、第1のフレームセクション20、第2のフレームセクション21、左右のシートレール22および左右のシートピラーチューブ23を備えている。
第1のフレームセクション20は、アルミニウム合金を用いた鋳造品であり、ヘッドパイプ部24とガセット部25とを備えている。ヘッドパイプ部24は、フレーム2の前端に位置するとともに、フロントフォーク3を支持している。
ガセット部25は、ヘッドパイプ部24から後方斜め下向きに延びており、フレーム2の高さ方向に縦長の中空の箱形状をなしている。詳しく述べると、ガセット部25は、左右の側壁26a(一方のみを図示)および上壁26bを有し、これら各壁26a,26bはヘッドパイプ部24と一体化されている。側壁26aは、車幅方向に向かい合っており、これら側壁26aの前縁部の間に跨って補強部材27が溶接されている。補強部材27は、ヘッドパイプ部24の下端から下向きに延びている。このため、ガセット部25は、側壁26a、上壁26bおよび補強部材27によって囲まれた中空の閉断面形状を有している。
図2および図3に示すように、ガセット部25は、後方斜め下向きに突出する連結部29と、下向きに突出するダウンチューブ30とを有している。連結部29は、エンジン5の真上に位置している。この連結部29は、左右の側壁29a,29b、上壁29cおよび下壁29dを有している。連結部29の側壁29a,29bは、ガセット部25の側壁26aに連なっている。連結部29の上壁29cは、側壁29a,29bの上縁の間に跨るとともに、ガセット部25の上壁26bに連なっている。連結部29の下壁29dは、側壁29a,29bの下縁の間に跨っている。さらに、側壁29a,29bは、ガセット部25の後方に進むに従い互いに遠ざかる方向に傾斜している。そのため、連結部29は、車幅方向に拡開するような四角い箱状であり、その後端に後方に向けて開口する開口部31を有している。
図3および図6に示すように、開口部31は、側壁29a,29bの後縁、上壁29cの後縁および下壁29dの後縁によって規定されている。上壁29cの後縁および下壁29dの後縁は、ヘッドパイプ部24に向けてV字形に凹むように切り欠かれている。言い換えると、連結部29の開口端は、二股に分岐された一対の連結ガイド32a,32bを有している。これら連結ガイド32a,32bは、ガセット部25の後方に向けて張り出すとともに先細り状に尖っている。
ガセット部25のダウンチューブ30は、ヘッドパイプ部24の下方に向けて突出するとともに、エンジン5の前方に位置している。ダウンチューブ30は角筒状をなしており、その下端部に二股に分岐された一対の連結腕部33a,33bを有している。連結腕部33a,33bは、エンジン5のクランクケース11の直前に位置している。各連結腕部33a,33bにエンジンブラケット34が取り付けられている。エンジンブラケット34は、クランクケース11の前端部を支持している。
図2ないし図4に示すように、第2のフレームセクション21は、一対のリヤアームブラケット35a,35b、クロス部材36およびリヤクッションブラケット37を備えている。リヤアームブラケット35a,35bは、アルミニウム合金を用いた鍛造品で構成されている。リヤアームブラケット35a,35bは、エンジン5の後方でフレーム2の高さ方向に起立しているとともに、車幅方向に離間して平行に配置されている。
図7ないし図11に示すように、リヤアームブラケット35a,35bは、夫々側壁39、前壁40および後壁41を有している。側壁39は、フレーム2の側方に面するとともに、このフレーム2の高さ方向に沿って概ね帯状に延びている。前壁40は、側壁39の前縁から車幅方向に沿う内側に向けて張り出している。同様に、後壁41は、側壁39の後縁から車幅方向に沿う内側に向けて張り出している。このため、リヤアームブラケット35a,35bは、車幅方向に沿う内側に向けて開放するようなコ字形の断面形状を有している。
側壁39、前壁40および後壁41で囲まれる部分に複数の補強リブ42が一体に形成されている。補強リブ42は、各壁39〜41を内側から補強しており、これによりリヤアームブラケット35a,35bの剛性が充分に確保されている。
リヤアームブラケット35a,35bは、夫々円筒状のボス部43と嵌合凹部44とを有している。ボス部43は、クランクケース11の後方に位置している。クランクケース11の後端部およびリヤアーム4の前端部は、リヤアームブラケット35aのボス部43とリヤアームブラケット35bのボス部43との間に介在されているとともに、夫々ピボット軸45を介してボス部43に支持されている。嵌合凹部44は、リヤアームブラケット35a,35bの下端部に位置し、車幅方向に沿う内側に向けて開口している。
クロス部材36は、アルミニウム合金を用いた押し出し形材にて構成され、角筒状をなしている。クロス部材36の一端部は、一方のリヤアームブラケット35aの嵌合凹部44に嵌め込んで溶接されている。クロス部材36の他端部は、他方のリヤアームブラケット35bの嵌合凹部44に嵌め込んで溶接されている。したがって、クロス部材36は、リヤアームブラケット35a,35bの下端部間を連結している。
クロス部材36は、後方に突出する一対の支持部47a,47bを有している。支持部47a,47bは、クロス部材36から一体に削り出したものであり、車幅方向に離間して平行に配置されている。これら支持部47a,47bとリヤアーム4との間にリンク機構48が架け渡されている。
図2および図3に示すように、リヤアームブラケット35a,35bの下端部は、一対のロアチューブ49a,49bを介してダウンチューブ30の連結腕部33a,33bに連結されている。ロアチューブ49a,49bは、エンジン5のクランクケース11の下方を通してフレーム2の前後方向に延びているとともに、車幅方向に互いに離れている。ロアチューブ49a,49bの前端部は、ダウンチューブ30の連結腕部33a,33bに溶接されている。ロアチューブ49a,49bの後端部は、リヤアームブラケット35a,35bの下端部に溶接されている。
ロアチューブ49a,49bの中間部に夫々上向きに突出するエンジンブラケット50が溶接されている。エンジンブラケット50は、クランクケース11の下端部を支持している。このことから、ダウンチューブ30およびロアチューブ49a,49bは、エンジン5のクランクケース11を抱え込んでいる。
図2および図3に示すように、リヤアームブラケット35a,35bは、その上端部からエンジン5の上方に向けて延出する延出部52a,52bを有している。延出部52a,52bの上面に上方に突出する受け部53a,53bが形成されている。受け部53a,53bは、車幅方向に互いに向かい合うとともに、夫々図8、図10に示すような嵌合凹部54を有している。嵌合凹部54は、車幅方向に沿う内側に向けて開口している。
リヤクッションブラケット37は、アルミニウム合金を用いた鋳造品であり、角筒状をなしている。リヤクッションブラケット37の一端部は、一方の受け部53aの嵌合凹部54に嵌め込んで溶接されている。リヤクッションブラケット37の他端部は、他方の受け部53bの嵌合凹部54に嵌め込んで溶接されている。したがって、リヤクッションブラケット37は、リヤアームブラケット35a,35bの延出部52a,52bの間を連結している。
リヤクッションブラケット37は、その中間部に後方に張り出す支持部55を有している。支持部55は、リヤアーム4の前端部の上方に位置している。この支持部55とリヤアーム4に連結されたリンク機構48との間に一本の油圧緩衝器56が架け渡されている。
図1に示すように、リヤクッションブラケット37の支持部55は、シートレール22の前端部を支持している。シートレール22は、支持部55から後方に向けて延びており、シート7の後半部を支えている。シートピラーチューブ23は、シートレール22の後端部とリヤアームブラケット35a,35bの下部との間に架け渡されており、シートレール22の後端部を支えている。
図7、図12および図13に示すように、リヤアームブラケット35a,35bは、その延出部52a,52bの先端に連結端部60a,60bを有している。連結端部60a,60bおよび延出部52a,52bは、リヤアームブラケット35a,35bの側壁39、前壁40および後壁41を延長することで構成されている。このため、延出部52a,52bおよび連結端部60a,60bは、夫々車幅方向に沿う内側に向けて開放するようなコ字形の断面形状を有するとともに、補強リブ42によって内側から補強されている。
連結端部60a,60bは、延出部52a,52bの先端からガセット部25の連結部29に向けて延びている。本実施形態の場合、連結端部60a,60bは、連結部29の方向に進むに従い互いに近づく方向に傾斜しているとともに、その先端に車幅方向の内側に向けて張り出す壁部61を有している。連結端部60a,60bの壁部61は、フレーム2の中心線上で互いに突き合わされている。
このことから、連結端部60a,60bは、連結部29に向けて先細り状に形成されており、V字形に切り欠かれた上壁29cの後縁および下壁29dの後縁に沿うような外形を有している。
図12および図13に示すように、連結端部60a,60bは、その外面から突出する嵌合凸部62a,62bを有している。嵌合凸部62a,62bは、壁部61に連続するとともに、連結部29の開口部31の内側に嵌まり込むようになっている。嵌合凸部62a,62bの外周部と連結端部60a,60bとの境界部分に段差63が形成されている。段差63は、開口部31に臨む側壁29a,29bの後縁、上壁29cの後縁および下壁29dの後縁と向かい合っている。
さらに、連結端部60a,60bの先端の壁部61は、夫々凹部64を有している。図14に示すように、凹部64は、フレーム2の前後方向に延びる第1の壁65aと、フレーム2の幅方向に延びる第2の壁65bとで規定されている。第1の壁65aは、壁部61の突き合わせ部分を構成している。そのため、凹部64を設けることで連結端部60a,60bの壁部61の接触面積を充分に確保することができる。
壁部61の第2の壁65bは、フレーム2の幅方向に一直線上に並んでいる。連結端部60a,60bの壁部61は、第1の壁65aと第2の壁65bとで規定される角部を溶接することで一体的に結合されている。そのため、一対のリヤアームブラケット35a,35bは、その前端部で互いに連結されている。
リヤアームブラケット35a,35bは、連結端部60a,60bの嵌合凸部62a,62bを連結部29の開口部31に嵌め込むとともに、段差63と側壁29a,29bの後縁、上壁29cの後縁および下壁29dの後縁との間を全周に亘って溶接することでガセット部25の連結部29に固定されている。
言い換えると、連結端部60a,60bは、開口部29の縁に溶接されている。図3に示すように、リヤアームブラケット35a,35bをガセット部25に溶接した状態では、リヤアームブラケット35a,35bの側壁39、前壁40および後壁41が連結部29の側壁29a,29b、下壁29dおよび上壁29cに連続している。
図13および図15に示すように、リヤアームブラケット35a,35bは、連結端部60a,60bの内面から内向きに突出する筒状のボス部67a,67bと、連結端部60a,60bの下面から下向きに突出するブラケット部68a,68bとを有している。ボス部67a,67bは、壁部61の背後に位置している。ブラケット部68a,68bは、ボス部67a,67bの下方に位置している。
一方の連結端部60aのボス部67aとブラケット部68aは、ボルト71を介してエンジンブラケット70aを支持している。同様に、他方の連結端部60bのボス部67bとブラケット部68bは、ボルト72を介して他のエンジンブラケット70bを支持している。
エンジンブラケット70a,70bは、連結端部60a,60bから下向きに突出するとともに、互いに間隔を存して平行に配置されている。エンジンブラケット70a,70bの下端部は、エンジン5のシリンダ12の上端部にボルト73を介して固定されている。そのため、エンジン5のシリンダ12は、リヤアームブラケット35a,35bの連結端部60a,60bに吊り下げられている。
このような構成によると、第1のフレームセクション20のガセット部25は、後方に向けて開口する開口部31が形成された連結部29を有している。第2のフレームセクション21のリヤアームブラケット35a,35bは、上記連結部29の開口部31に嵌まり込むとともに、互いに溶接された連結端部60a,60bを有している。連結端部60a,60bは、開口部31の縁に溶接されており、これにより第1のフレームセクション20のガセット部25と第2のフレームセクション21のリヤアームブラケット35a,35bとが結合されている。
このため、ガセット部25と連結端部60a,60bとの連結部分においては、ガセット部25が中空の閉断面形状を維持することはなく、この連結部分の断面形状がガセット部25の閉断面からリヤアームブラケット35a,35bの開放断面へと滑らかに移行する。
したがって、中空の閉断面形状を有する鋳造品とコ字形の開放断面を有する鍛造品とを互いに連結する構成でありながら、フレーム2の強度・剛性がガセット部25とリヤアームブラケット35a,35bとの連結部分で急激に変化するのを防止できる。この結果、自動二輪車1の走行中、フロントフォーク3やリヤアーム4を通じてフレーム2に大きな荷重が作用した場合でも、上記連結部分を中心にフレーム2がねじられたり撓むのを防止することができ、自動二輪車1の運動性能が向上する。
しかも、開口部31の縁となる上壁29cの後縁および下壁29dの後縁は、ヘッドパイプ部24に向けてV字形に切り欠かれた形状をなすとともに、リヤアームブラケット35a,35bの連結端部60a,60bは、上壁29cの後縁および下壁29dの後縁に沿うような先細りの形状をなしている。
そのため、リヤアームブラケット35a,35bの連結端部60a,60bを開口部31の縁に溶接する際に、溶接長さを充分に確保することができる。よって、ガセット部25とリヤアームブラケット35a,35bとの連結強度が向上する。
さらに、上記構成によると、リヤアームブラケット35a,35bは、その前端に位置する連結端部60a,60bが互いに溶接されているとともに、下端部がクロス部材36を介して連結されている。
このことから、第2のフレームセクション21をサブアッセンブリとして予め組み立てておくことができる。よって、フレーム2を組み立てる時の部品点数および溶接箇所を減らすことができ、フレーム2の組み立て時の作業時間を短縮することができる。
加えて、リヤアームブラケット35a,35bの連結端部60a,60bおよび壁部61は、夫々車幅方向に沿う内側に向けて傾斜しているにすぎないので、リヤアームブラケット35a,35bの形状が複雑化することはない。この結果、鍛造用の型構造が複雑とならずに済むとともに、リヤアームブラケット35a,35bの鍛造性が悪化することもない。
本発明は上記実施の形態に特定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
例えば、上記実施の形態では、リヤアームブラケットの連結端部を互いに突き合わせて溶接している。しかしながら、本発明はこれに限らず、連結端部を開口部の開口範囲内で互いに分離させてもよい。
また、上記実施の形態では、リヤアームブラケットの連結端部に開口部の内側に嵌まり込む嵌合凸部を形成したが、本発明はこれに制約されない。例えば開口部の開口縁部に一段低い段差部を形成するとともに、連結端部に段差部の上に被さるフランジ部を形成し、このフランジ部を開口部の開口縁部に溶接するようにしてもよい。
さらに、本発明に係るフレームは、クレードル形に特定されるものではない。例えばロアチューブを省略し、エンジンのクランクケースを強度部材として利用するダイヤモンド形のフレームでも同様に実施可能である。
本発明の実施の形態に係る自動二輪車の側面図。 本発明の実施の形態に係るフレームの側面図。 本発明の実施の形態において、第1のフレームセクションと第2のフレームセクションとを互いに連結した状態を示すフレームの斜視図。 本発明の実施の形態に係るフレームの背面図。 図2のA線の方向から見たフレームの平面図。 本発明の実施に形態において、ガセット部の連結部の形状を示す斜視図。 本発明の実施の形態に係る第2のフレームセクションの斜視図。 本発明の実施の形態に係る左側のリヤアームブラケットの側面図。 図8のB線の方向から見たリヤアームブラケットの背面図。 本発明の実施の形態に係る右側のリヤアームブラケットの側面図。 図10のC線の方向から見たリヤアームブラケットの背面図。 本発明の実施の形態において、リヤアームブラケットの連結端部の形状を示す斜視図。 図12のD線の方向から見た斜視図。 本発明の実施の形態において、リヤアームブラケットの連結端部を互いに溶接した状態を示す断面図。 図2のF15-F15線に沿う断面図。
符号の説明
2…フレーム、3…フロントフォーク、4…リヤアーム、20…第1のフレームセクション、21…第2のフレームセクション、24…ヘッドパイプ部、25…ガセット部、29a,29b…側壁、29c…上壁、29d…下壁、31…開口部、35a,35b…リヤアームブラケット、60a,60b…連結壁部。

Claims (5)

  1. フロントフォークを支持するヘッドパイプ部と、このヘッドパイプ部から後方に延びるガセット部と、を有する第1のフレームセクションと、
    リヤアームを支持するとともに、車幅方向に離間して配置された一対のリヤアームブラケットを有する第2のフレームセクションと、を具備し、
    上記第1のセクションのガセット部は、中空の閉断面形状を有するとともに上記ヘッドパイプ部の後方に向けて開口する開口部を含み、上記リヤアームブラケットは、夫々車幅方向に沿う内側に向けて開放するような断面形状を有するとともに上記ガセット部に向けて延びる連結端部を有し、これらリヤアームブラケットの連結端部が上記ガセット部の開口部の縁に溶接されている自動二輪車のフレームであって、
    上記ガセット部は、上壁、下壁および左右の側壁を有するとともに、上記ヘッドパイプ部の後方に進むに従い車幅方向に拡大するような箱状であり、上記ガセット部の上壁、下壁および側壁は、上記開口部を規定する後縁を有し、上記上壁の後縁および上記下壁の後縁は、上記ヘッドパイプ部に向けて凹むように切り欠かれているとともに、上記リヤアームブラケットの連結端部は、上記上壁の後縁および上記下壁の後縁に沿うような形状を有することを特徴とする自動二輪車のフレーム。
  2. 請求項1の記載において、上記リヤアームブラケットの連結端部は、上記ガセット部の方向に進むに従い互いに近づく方向に進出していることを特徴とする自動二輪車のフレーム。
  3. 請求項1又は請求項2の記載において、上記リヤアームブラケットの連結端部は、互いに突き合わせて溶接されていることを特徴とする自動二輪車のフレーム。
  4. 請求項3の記載において、上記リヤアームブラケットは、上記連結端部とは反対側の端部がクロス部材を介して互いに連結されていることを特徴とする自動二輪車のフレーム。
  5. 請求項1の記載において、上記リヤアームブラケットの連結端部は、上記開口部の内側に嵌まり込む嵌合凸部を有することを特徴とする自動二輪車のフレーム。
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