JP5765114B2

JP5765114B2 - 車体フレーム

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Publication number: JP5765114B2
Application number: JP2011163010A
Authority: JP
Inventors: 統吾大江; 邦成倉林
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2031-07-26
Also published as: US8746389B2; JP2013023174A; US20130026733A1

Description

本発明は、自動二輪車の車体フレームに関し、特にオフロード用の自動二輪車の車体フレームに関する。

一般に、車体フレームのヘッドパイプの成型方法として鋳造成型と鍛造成型を使用した方法が知られている。鋳造成型では、設計自由度が高く構造部材が複雑な形状に対応可能であるが、鋳巣等の内部欠陥が残ることがある。一方、鍛造成型では、十分な設計自由度が得られないものの、内部欠陥がなく高剛性で高強度な製品を得ることができる。このため、例えば、オフロード用の自動二輪車のようにヘッドパイプに高負荷が作用するものについては、鍛造成型によって成型される。

従来、鍛造成型によりヘッドパイプを成型するものとして、左右割の金型で成型するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のヘッドパイプは、ステアリングシャフト支持用の円柱部と、左右一対のメインフレーム用及びダウンフレーム用の接合部とが左右割の金型によって同時に形成される。円柱部の上部後側には径方向外側（後方）に延出した縦壁部が設けられ、左右一対のメインフレームはこの縦壁部から左右方向に突出した環状壁部に接合される。ダウンフレームは、円柱部の下部後側から上下方向で対向するように突出した一対の舌片部に接合される。

また、鍛造成型によりヘッドパイプを成型するものとして、前後割の金型で成型するものも知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２のヘッドパイプは、ステアリングシャフト支持用の円柱部と、左右一対のメインフレーム用及びダウンフレーム用の接合部とが前後割の金型によって同時に形成される。左右一対のメインフレームは、円柱部の上部後側からメインフレームの上壁部に沿うように突出した上側舌片部に接合される。ダウンフレームは、円柱部の下部後側からダウンフレームの前壁部に沿うように突出した下側舌片部に接合される。

特許第４１３２４３１号公報特許第４２３３０２２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のヘッドパイプでは、左右割の金型の抜き勾配の制約によって、縦壁部に対して直交する左右方向に環状突出部が突出する。この場合、環状壁部の先端がメインフレームの側壁部に対して突き当たるようにして接合される。メインフレームと環状壁部との突き当て部分においては、断面積の変化によって車体フレームの剛性が急激に変化するため、メインフレームにおける応力集中を緩和できないという問題があった。

また、特許文献２に記載のヘッドパイプでは、前後方向に延びる上側舌片部と下側舌片部とを前後割の金型によって成型するため、金型の深さが大きくなり、鍛造時の加工ストロークが長くなる。このため、大型の加工機が必要となり、加工時間が長くなっていた。また、金型に作用する負荷が大きいため、金型の寿命が短くなる。よって、ヘッドパイプの成型コストが増大するという不具合が生じていた。また、特許文献１、２のヘッドパイプでは、金型の抜き勾配による制約を受けるため、駄肉が多くなって車体フレーム全体の重量が増加するという不具合もあった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、設計自由度を確保しつつ、低コストで成型することができ、適切な強度を有する車体フレームを提供することを目的とする。

本発明の車体フレームは、ヘッドパイプから左右一対のメインフレームが後方に延出し、ダウンフレームが下方に延出するように、前記ヘッドパイプに対して前記メインフレームと前記ダウンフレームとが接合された自動二輪車の車体フレームであって、前記ヘッドパイプが、上側パイプ部から前記メインフレームの上壁部及び下壁部に沿うように上下一対の対向片部が延出する上側ヘッドパイプと、前記上側パイプ部に下側パイプ部が接合され、前記下側パイプ部から前記ダウンフレームの前壁部に沿うように前側舌片部が延出する下側ヘッドパイプと、前記上側ヘッドパイプの後部に接合され、前記一対のメインフレームの内側壁部間を連ねる縦壁部から前記ダウンフレームの後壁部に沿うように後側舌片部が延出する補強部材とによって形成され、前記補強部材には、前記縦壁部から前記左右一対のメインフレームの内側壁部に沿って後方に延出される左右一対の後方延出部が設けられ、前記左右一対の後方延出部は前記縦壁部と前記左右一対のメインフレームの内壁部とを緩やかに接続するように湾曲し、側面視において延在方向の後端に向かって幅狭となる半円状に形成されることを特徴とする。

この構成によれば、上側ヘッドパイプと下側ヘッドパイプと補強部材とが別体に成型される。上側ヘッドパイプは、上下一対の対向片部によって上下方向で鍛造できず、前後方向で加工ストロークが長くなるため左右方向で鍛造するが、下側ヘッドパイプと補強部材とが上側ヘッドパイプに鍛造方向を合わせる必要がない。各部材の形状に適した鍛造方向で加工することができるため、金型の抜き勾配による制約を減らして設計自由度を確保できる。これにより、駄肉を減らして軽量化することができ、さらに鍛造時の加工ストロークを短くできる。また、上下一対の対向片部によって上側ヘッドパイプとメインフレームとの接合長が長く取られ、前側舌片部及び後側舌片部によって下側ヘッドパイプとダウンフレームとの接合長が長くとられる。これにより、ヘッドパイプに対するメインフレーム及びダウンフレームの接合強度を高めることができる。このように、設計自由度を確保しつつ低コストで車体フレームを成型でき、さらに車体フレームに適切な強度を持たせることができる。また、左右一対の後方延出部がメインフレームの内側壁部に沿うように延出するため、後方延出部の後端部から縦壁部に向うまでの間で急激な剛性の変化を抑えて、メインフレームにおける応力集中を緩和できる。また、溶接長を長くとることができ接合強度を高めることができる。

また本発明の車体フレームにおいて、前記上側ヘッドパイプが左右割の金型によって鍛造され、前記下側ヘッドパイプが上下割の金型によって鍛造され、前記補強部材が前後割の金型によって鍛造される。この構成によれば、上側ヘッドパイプ、下側ヘッドパイプ、補強部材を、それぞれ適した鍛造方向で鍛造できる。

また本発明の車体フレームにおいて、前記補強部材の縦壁部は、前記上下一対の対向片部の後端部に接合されており、側面視において、前記上下一対の対向片部に接合する前記縦壁部の接合箇所を結ぶ直線と、前記後方延出部の後端部と前記後側舌片部とを結ぶ直線とが略平行に形成される。この構成によれば、側面視において２つの直線間の距離が狭くなるため、２つの直線に略直交する上下方向からの鍛造によって、補強部材の加工ストロークを短くすることができる。

また本発明の車体フレームにおいて、前記左右一対のメインフレームの中間部及び前記ダウンフレームの中間部は、ブリッジパイプを介して連結されており、前記補強部材の後側舌片部には、前記ブリッジパイプ取付用のブリッジパイプ取付部が前記ダウンフレームの後壁部に沿うように接合される。この構成によれば、補強部材とブリッジパイプ取付部とを別体に成型することで、一体に成型する場合と比較して設計自由度が高くなり、ブリッジパイプ取付部を容易に成型できる。さらに補強部材とブリッジパイプ取付部の駄肉を減らして軽量化することができる。

また本発明の車体フレームにおいて、前記下側ヘッドパイプの前側舌片部には、前記ダウンフレームの両側壁部に沿うように一対の側壁部が設けられ、前記一対の側壁部は、前記上側パイプ部と前記下側パイプ部との接合面よりも上方に延出して前記上側パイプ部に接合される。この構成によれば、一対の側壁部によって上側パイプ部と下側パイプ部との接合面を補強することができる。また、一対の側壁部によって前側舌片部の剛性が高められるため、前側舌片部の厚みを薄く形成できる。

本発明によれば、複数のフレーム構成部材を接合してヘッドパイプを形成することで、設計自由度を確保しつつ低コストで車体フレームを成型でき、車体フレームに適切な強度を持たせることができる。

本実施の形態に係る自動二輪車の左側面図である。本実施の形態に係る車体フレームの斜視図である。本実施の形態に係る車体フレームのヘッドパイプ周辺の拡大図である。本実施の形態に係る車体フレームのヘッドパイプ周辺の分解斜視図である。本実施の形態に係るヘッドパイプの接合構成の説明図である。本実施の形態に係る上側ヘッドパイプ、下側ヘッドパイプ、メインフレームガセット、ブリッジパイプガセットの鍛造方法の説明図である。

以下、本実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明の車体フレームをオフロードタイプの自動二輪車に適用した例について説明するが、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、本発明の車体フレームを、他のタイプの自動二輪車にも適用可能である。

図１を参照して、本実施の形態に係る自動二輪車全体の概略構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る自動二輪車の左側面図である。なお、図１においては、車体前方を矢印ＦＲ、車体後方を矢印ＲＥでそれぞれ示す。

図１に示すように、自動二輪車１は、パワーユニット、電装系等の各部を搭載する鋼製又はアルミ合金製の車体フレーム２を備えている。車体フレーム２のメインフレーム２２は、前端に位置するヘッドパイプ２１から後方に向けて左右に分岐し、斜め下方に延在している。メインフレーム２２の後端部からは、スイングアームブラケット２３が下方に向って延在している。また、車体フレーム２のダウンチューブ（ダウンフレーム）２４は、ヘッドパイプ２１から略下方に向って延在している。ダウンチューブ２４の下端部からは、左右に分岐したロアチューブ２５が後方に向って略水平に延在し、スイングアームブラケット２３の下端部に連結されている。

車体フレーム２の前端には、ヘッドパイプ２１に設けられた不図示のステアリングシャフトを介してフロントフォーク３１が回転可能に支持されている。ステアリングシャフトの上端にはハンドルバー（不図示）が設けられており、ハンドルバーの両端にはグリップ３３が装着されている。ハンドルバーの左前方にはクラッチレバー３４が配置されており、ハンドルバーの右前方には前輪３用のブレーキレバー（不図示）が配置されている。フロントフォーク３１の下部には、前輪３が回転可能に支持されている。前輪３には、前輪用のブレーキを構成するブレーキディスク３５が設けられている。

車体フレーム２のスイングアームブラケット２３には、スイングアーム４１が上下方向に揺動可能に連結されており、車体フレーム２とスイングアーム４１との間にはサスペンション４２が取り付けられている。スイングアーム４１の後部には、後輪４が回転可能に支持されている。後輪４の左側には、ドリブンスプロケット４３が設けられており、ドライブチェーン４４によってエンジン５の動力が後輪４に伝達されるよう構成されている。後輪４の右側には、後輪４用のブレーキを構成するブレーキディスク（不図示）が設けられている。

車体フレーム２により略囲まれる空間には、駆動源となる水冷式のエンジン５が搭載されている。エンジン５の前方にはラジエータ５１が配置されており、エンジン５の後方にはフィルタを備えたエアクリーナボックス５２が配置されている。また、エンジン５の上方には燃料が格納される燃料タンク６１が配置されており、燃料タンク６１の後方にはシート６が配置されている。シート６の下方にはフットレスト６２が設けられている。車体左側のフットレスト６２の前方にはシフトペダル６３が設けられており、車体右側のフットレスト６２の前方には後輪４用のブレーキペダル（不図示）が設けられている。

エンジン５は、横置きクランク式の４サイクル単気筒エンジンとトランスミッションとからなる。エンジン５には、インテークパイプ（不図示）を通じて空気が取り込まれ、燃料噴射装置にて空気と燃料とが混合されて燃焼室に供給される。燃焼後の排気ガスは、エンジン５の右側面において後方に延出されたエキゾーストパイプ（不図示）を経てマフラ５４から排出される。

図２から図４を参照して車体フレームについて説明する。図２は、本実施の形態に係る車体フレームの斜視図である。図３は、本実施の形態に係る車体フレームのヘッドパイプ周辺の拡大図である。図４は、本実施の形態に係る車体フレームのヘッドパイプ周辺の分解斜視図である。

図２に示すように、車体フレーム２は、ヘッドパイプ２１と、ヘッドパイプ２１から車体後方に向って斜め下方に延びる左右一対のメインフレーム２２と、各メインフレーム２２の後端部から下方に延びる左右一対のスイングアームブラケット２３とを有している。また、車体フレーム２は、ヘッドパイプ２１から車体下方に延びるダウンチューブ２４と、ダウンチューブ２４の下側で左右二股に分岐した後、後方に向って略水平に延びて各スイングアームブラケット２３に接合されるロアチューブ２５を有する。

一対のメインフレーム２２は、アルミ系展伸材等により中空状に形成されており、ヘッドパイプ２１から後方に向って左右に広がり、エンジン５の上方を通るように延在する。一対のメインフレーム２２の上部には、燃料タンク６１が設置される。一対のスイングアームブラケット２３は、アルミ系鋳造材又はアルミ系鍛造材により、開放された内面側に多数の補強リブを設けて形成されている。一対のスイングアームブラケット２３は、一対のメインフレーム２２に接合される上端部において、アッパブリッジ２６を介して連結される。このアッパブリッジ２６にはサスペンション４２の上端部が支持される。

一対のスイングアームブラケット２３は、一対のロアチューブ２５に接合される下端部において、ロアブリッジ２７を介して連結される。また、一対のスイングアームブラケット２３は、その延在方向の中間部にスイングアーム４１を揺動可能に支持するスイングアームピボット４６が形成される。ダウンチューブ２４は、アルミ系展伸材等により中空状に形成されており、エンジン５の前方を通るように延在する。ダウンチューブ２４の延在方向における中間部は、Ｕ字状のブリッジパイプ２８を介してメインフレーム２２の中間部に連結される。一対のロアチューブ２５は、アルミ系展伸材等により中空状に形成されており、エンジン５の下方を通るように延在する。

これら車体フレーム２の構成部材によってエンジン５等の収容空間が画成される。エンジン５は、スイングアームブラケット２３、ダウンチューブ２４、ロアチューブ２５に設けたマウントを介して懸架されることで、車体フレーム２に対する補強部材としての役割を果たしている。

図３及び図４に示すように、ヘッドパイプ２１は、アルミ系合金材料を鍛造成型した各種部材を溶接等によって接合して形成されている。ヘッドパイプ２１は、上側ヘッドパイプ７１と下側ヘッドパイプ７２とを接合して略円筒形に形成されている。上側ヘッドパイプ７１は、左右割の金型によって、上側パイプ部７１１から上下方向で対向する上下一対のフランジ（対向片部）７１４、７１５が後方に延出するように成型される。上側パイプ部７１１の上部は、ステアリングシャフトの上部軸受が装着される上部軸受ハウジング７１２となっており、本体部分よりも僅かに大径に形成されている。

また、上側ヘッドパイプ７１の後側には、一対のメインフレーム２２を取り付けるための開口部７１３が形成されている。開口部７１３の上辺部及び下辺部は、後方に突出して上側フランジ７１４及び下側フランジ７１５を形成している。上側フランジ７１４及び下側フランジ７１５は、それぞれ一対のメインフレーム２２の上壁部２２１及び下壁部２２２に沿うように延出している。上側ヘッドパイプ７１の開口部７１３の両側辺部には、一対のメインフレーム２２の内側壁部２２３、外側壁部２２４が接合され、上側フランジ７１４及び下側フランジ７１５には、それぞれ一対のメインフレーム２２の上壁部２２１及び下壁部２２２が接合される。上側フランジ７１４及び下側フランジ７１５によって、上側ヘッドパイプ７１とメインフレーム２２との接合長が長くなっている。

下側ヘッドパイプ７２は、上下割の金型によって、下側パイプ部７２１からダウンチューブ２４の前壁部２４１に沿って板状の前側舌片部７２２が下方に延出するように成型される。下側パイプ部７２１は、ステアリングシャフトの下部軸受が装着される下部軸受ハウジング７２３となっている。また、下側パイプ部７２１の上面には、上側パイプ部７１１に向って環状に突出した接合部７２４が設けられている。下側パイプ部７２１には、接合部７２４を介して上側ヘッドパイプ７１が接合され、前側舌片部７２２には、ダウンチューブ２４の前壁部２４１が接合される。

前側舌片部７２２の基端側には、幅方向の両側辺部から立ち上がる一対の側壁部７２５が設けられている。この一対の側壁部７２５によって前側舌片部７２２の剛性が高められるため、前側舌片部７２２を薄く形成することが可能となっている。一対の側壁部７２５は、下側パイプ部７２１と上側パイプ部７１１との接合面Ｓよりも上方に延出しており、上方に向って幅狭になるような側面視略三角状に形成されている。一対の側壁部７２５の前方の斜辺部７２６には、上側ヘッドパイプ７１が接合され、一対の側壁部７２５の後方の斜辺部７２７には、ダウンチューブ２４の両側壁部２４３が接合される。この一対の側壁部７２５によって、下側ヘッドパイプ７２と上側ヘッドパイプ７１及びダウンチューブ２４との接合長が長くなっている。

上側フランジ７１４及び下側フランジ７１５の後端部には、上側ヘッドパイプ７１の後方において、一対のメインフレーム２２の内側壁部２２３間を連結するメインフレームガセット（補強部材）７３が接合されている。メインフレームガセット７３は、前後割の金型によって、一対のメインフレーム２２の内側壁部２２３に沿う一対の後方延出部７３１及びダウンチューブ２４の後壁部２４２に沿う板状の後側舌片部７３２が、それぞれ縦壁部７３３から後方に延出するように成型される。縦壁部７３３は、側面視において後方に膨らむように湾曲しており、上部及び下部において上側フランジ７１４及び下側フランジ７１５の後端部に接合される。

一対の後方延出部７３１は、縦壁部７３３と一対のメインフレーム２２の内側壁部２２３とを緩やかに接続させるように湾曲して形成されている。この一対の後方延出部７３１によって、メインフレーム２２とヘッドパイプ２１との接合部分における変化を小さくして剛性を抑えることで、メインフレーム２２の応力集中を緩和している。一対の後方延出部７３１には、それぞれ一対のメインフレーム２２の内側壁部２２３が接合され、後側舌片部７３２には、ダウンチューブ２４の後壁部２４２が接合される。一対の後方延出部７３１及び後側舌片部７３２によって、メインフレームガセット７３と一対のメインフレーム２２及びダウンチューブ２４との接合長が長くなっている。

後側舌片部７３２の下端部には、ブリッジパイプ２８取付用のブリッジパイプガセット（ブリッジパイプ取付部）７４が接合されている。ブリッジパイプガセット７４は、斜め割の金型によって、ダウンチューブ２４の後壁部２４２に沿ってブリッジパイプ２８用の取付部７４１から接合片部７４２が上方に延出するように成型される。取付部７４１には、一対のメインフレーム２２とダウンチューブ２４間を接合するブリッジパイプ２８が接合され、接合片部７４２には、ダウンチューブ２４の後壁部２４２及び後側舌片部７３２の下端部が接合される。接合片部７４２によって、ブリッジパイプガセット７４とダウンチューブ２４との接合長が長くなっている。

このように、鍛造方向の異なる複数の部品を接合してヘッドパイプ２１を形成することで、金型の抜き勾配による制約を減らして設計自由度を高められている。これにより、駄肉を減らして軽量化することができ、各部材の鍛造時の加工ストロークを小さくできる。また、本実施の形態に係るヘッドパイプ２１は、各部材間の接合長が長くとられているため、複数の部材を接合して形成しても十分な接合強度を得ることが可能となっている。以下、ヘッドパイプ２１の接合構成について説明する。

図５を参照してヘッドパイプの接合構成について説明する。図５は、本実施の形態に係るヘッドパイプの接合構成の説明図である。なお、図５は、ヘッドパイプの各構成部材（フレーム構造体）を模式的に図示したものである。

図５Ａに示すように、ヘッドパイプ２１は、垂直に対してキャスター角だけ傾いている。このため、路面からの突き上げやブレーキの制動力等によってヘッドパイプ２１に対してピッチング方向の荷重が発生する。このとき、ヘッドパイプ２１内には、上下の軸受を介してステアリングシャフトが支持されているため、上側ヘッドパイプ７１には上部軸受を介して後方に荷重Ｆ１が作用し、下側ヘッドパイプ７２には下部軸受を介して前方に荷重Ｆ２が作用する。この場合、上側ヘッドパイプ７１は、メインフレーム２２に押し込まれる方向に荷重Ｆ１が作用するため、比較的接合強度に与える影響が少ない。一方、下側ヘッドパイプ７２は、ダウンチューブ２４から引き離す方向に荷重Ｆ２が作用するため、上側ヘッドパイプ７１及びダウンチューブ２４との接合強度に大きな影響が与えられる。

本実施の形態に係るヘッドパイプ２１では、下側ヘッドパイプ７２に一対の側壁部７２５が設けられており、この一対の側壁部７２５と上側ヘッドパイプ７１の後側とが接合されている。このため、一対の側壁部７２５には、前側ヘッドパイプ２１に押し込まれる方向に荷重Ｆ２が作用する。また、下側ヘッドパイプ７２及び上側ヘッドパイプ７１は、一対の側壁部７２５によって接合面Ｓだけでなく接合面Ｓに交差する方向でも接合される。このような接合によって、下側ヘッドパイプ７２と上側ヘッドパイプ７１との接合強度が高められている。

また、下側ヘッドパイプ７２では、一対の側壁部７２５がダウンチューブ２４の両側壁部２４３に接合され、前側舌片部７２２がダウンチューブ２４の前壁部２４１に接合される。この場合、前側舌片部７２２は、ダウンチューブ２４の前壁部２４１に沿って延在しており、接合長が長くとられている。このように、一対の側壁部７２５と前側舌片部７２２とがダウンチューブ２４を囲うように接合されるため、下側ヘッドパイプ７２とダウンチューブ２４との接合強度が高められている。よって、下側ヘッドパイプ７２に対して荷重Ｆ２が作用しても、十分な接合強度を得ることが可能となっている。

この場合、前側舌片部７２２は、下端部に向って幅狭になるように下側パイプ部７２１から延出し（図４参照）、一対の側壁部７２５は、前側舌片部７２２の下端部に向って低くなるように形成されている。このように、ヘッドパイプ２１側に向って前側舌片部７２２及び一対の側壁部７２５の断面積が徐々に大きくなっている。このため、前側舌片部７２２の下端部からヘッドパイプ２１に向うまでの剛性の変化を緩やかにしてダウンチューブ２４における応力集中が緩和される。

図５Ｂに示すように、メインフレームガセット７３は、縦壁部７３３から後方に一対の後方延出部７３１を延出している。一対の後方延出部７３１は、側面視において延在方向の後端に向って幅狭となる略半円状に形成されている。また、図５Ｃに示すように、一対の後方延出部７３１は、縦壁部７３３と一対のメインフレーム２２とを緩やかに接続させるように湾曲している。このように、ヘッドパイプ２１側に向ってメインフレームガセット７３の断面積が徐々に大きくなっている。このため、後方延出部７３１の後端部から縦壁部７３３に向うまでの剛性の変化を緩やかにしてメインフレーム２２における応力集中が緩和される。

この場合、一対の後方延出部７３１の外縁部は、略半円状に形成されているため、溶接ビードが緩やかな曲線で構成される。このため、接合長が長くなってビード端部の割れが防止されるため、メインフレームガセット７３とメインフレーム２２との接合強度が高められている。また、メインフレームガセット７３の後側舌片部７３２には、ブリッジパイプガセット７４が延設されており、ダウンチューブ２４とメインフレームガセット７３との接合強度が補強されている。

ところで、一対のメインフレーム２２の前側には、燃料タンク６１が配置されており、ヘッドパイプ２１の後方空間が小さくなっている（図５Ｃ参照）。このため、通常ヘッドパイプを鍛造によって一体成型した場合には、ヘッドパイプの後方部分を肉付けすることができない。しかしながら、本実施の形態では、一対のメインフレーム２２の内側壁部２２３に沿うように一対の後方延出部７３１が設けられているため、燃料タンク６１とヘッドパイプ２１との干渉を抑えつつ、ヘッドパイプ２１の後方部分を肉付けすることが可能となっている。

ブリッジパイプガセット７４は、接合片部７４２の上端側でメインフレームガセット７３の後側舌片部７３２の下端側に接合されている。この場合、図５Ｄに示すように、接合片部７４２は上方に向って幅狭になり、後側舌片部７３２は下方に向って幅狭になっている。よって、接合片部７４２と後側舌片部７３２との重なり部分の断面積が徐々に増加するため、剛性の急激な増加を抑えて接合片部７４２及び後側舌片部７３２における応力集中が緩和される。

図６を参照して、上側ヘッドパイプ、下側ヘッドパイプ、メインフレームガセット、ブリッジパイプガセットの鍛造方法について説明する。図６は、本実施の形態に係る上側ヘッドパイプ、下側ヘッドパイプ、メインフレームガセット、ブリッジパイプガセットの鍛造方法の説明図である。

なお、本実施の形態における金型の割方向は、車体の向きを基準として各部材がどの方向から鍛造されるかを示したものである。したがって、実際の鍛造時においては、各部材が前後割の金型、上下割の金型、左右割の金型、斜め割の金型によって、それぞれ前後、上下、左右、斜めに鍛造されるわけではなく、これらの金型を用いて例えば上下方向で鍛造される。

図６Ａに示すように、上側ヘッドパイプ７１は、左右割の金型によって鍛造される。この形状の上側ヘッドパイプ７１は、前後割の金型では上側パイプ部７１１と下側フランジ７１５との間がアンダーカットになり、上下割の金型では上側フランジ７１４と下側フランジ７１５との間がアンダーカットになる（図４参照）。また、上側ヘッドパイプ７１は、左右方向における寸法が最小になっている。よって、鍛造方向を左右方向にすることで、駄肉を減らし、さらに鍛造時の加工ストロークを短くすることが可能になっている。

図６Ｂに示すように、下側ヘッドパイプ７２は、上下割の金型によって鍛造される。この形状の下側ヘッドパイプ７２は、前後割の金型では前側舌片部７２２の裏面側がアンダーカットになり、左右割の金型では一対の側壁部７２５間がアンダーカットになる（図４参照）。また、下側ヘッドパイプ７２は、上下方向に対して僅かに傾いた略上下方向における寸法が最小になっている。よって、鍛造方向を略上下方向にすることで、駄肉を減らし、さらに鍛造時の加工ストロークを短くすることが可能になっている。

図６Ｃに示すように、メインフレームガセット７３は、前後割の金型によって鍛造される。この形状のメインフレームガセット７３は、上下割の金型では後方に湾曲した縦壁部７３３の上端部７３５と下端部７３６との間がアンダーカットになり、左右割の金型では一対の後方延出部７３１間がアンダーカットになる（図４参照）。また、縦壁部７３３の上端部７３５と下端部７３６とを結ぶ直線Ｌ１は、後方延出部７３１の後端部と後側舌片部７３２の下端部とを結ぶ直線Ｌ２と略平行に形成されている。このため、メインフレームガセット７３は、この直線Ｌ１、Ｌ２に略垂直な前後方向の寸法が小さく設計される。よって、鍛造方向を前後方向にすることで、駄肉を減らし、さらに鍛造時の加工ストロークを短くすることが可能になっている。

図６Ｄに示すように、ブリッジパイプガセット７４は、前後割の金型の鍛造方向を僅かに傾けた斜め割の金型によって鍛造される。この形状のブリッジパイプガセット７４は、上下割の金型、左右割の金型では取付部７４１の内側がアンダーカットになる。また、ブリッジパイプガセット７４は、前後方向に対して僅かに傾けた斜め方向における寸法が最小となっている。よって、鍛造方向を斜め方向とすることで、駄肉を減らし、さらに鍛造時の加工ストロークを短くすることが可能になっている。

以上のように、本実施の形態に係る車体フレーム２によれば、上側ヘッドパイプ７１、下側ヘッドパイプ７２、メインフレームガセット７３、ブリッジパイプガセット７４を別体に成型することで、金型の抜き勾配の制約を受けることがなく設計自由度を確保できる。このため、他部材の形状によって鍛造方向が制約されることがなく、上側ヘッドパイプ７１、下側ヘッドパイプ７２、メインフレームガセット７３、ブリッジパイプガセット７４をそれぞれに適した鍛造方向で成型できる。このため、各部材の駄肉を減らして軽量化することができ、さらに鍛造時の加工ストロークを短くできる。また、各部材間の接合長が長くとられているため、ヘッドパイプの接合強度を高めることができる。このように、設計自由度を確保しつつ低コストで車体フレームを成型でき、さらに車体フレームに適切な強度を持たせることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、本実施の形態に係る車体フレームにおいては、ヘッドパイプを上側ヘッドパイプ、下側ヘッドパイプ、メインフレームガセットに分割したが、この構成に限定されるものではない。ヘッドパイプは、鍛造方向の異なる複数のフレーム構造体を接合して形成されていればよい。例えば、ヘッドパイプを２分割した構成でもよいし、ヘッドパイプをさらに細かく分割することでより複雑な形状に形成してもよい。

また、本実施の形態に係る車体フレームにおいては、上側ヘッドパイプが左右割の金型、下側ヘッドパイプが上下割の金型、メインフレームガセットが前後割の金型によって成型されたが、この構成に限定されない。各フレーム構造体を成型できれば、金型の割方向は限定されない。

また、本実施の形態に係る車体フレームにおいては、メインフレームガセットの一対の後方延出部を側面視略半円状に形成したが、この構成に限定されない。一対の後方延出部は、応力集中を緩和するようにメインフレームと縦壁部とを緩やかに連結すればよく、例えば、側面視略矩形状に形成されてもよい。

また、本実施の形態に係る車体フレームにおいては、メインフレームガセットにブリッジパイプガセットを接合する構成としたが、この構成に限定されない。車体フレームがブリッジパイプを有さない場合には、メインフレームガセットにブリッジパイプガセットを接合しなくてもよい。この場合、メインフレームガセットの後側舌片部の延出長を長くとることが好ましい。

また、本実施の形態に係る車体フレームにおいては、前側舌片部の幅方向の両側辺部に一対の側壁部が立設する構成としたが、この構成に限定されない。一対の側壁部は、下側ヘッドパイプと上側ヘッドパイプ及びダウンチューブとの接合強度を高めるように設けられていればよい。

１自動二輪車
２車体フレーム
３前輪
４後輪
５エンジン
２１ヘッドパイプ
２２メインフレーム
２４ダウンチューブ（ダウンフレーム）
２８ブリッジパイプ
３１フロントフォーク
７１上側ヘッドパイプ（フレーム構造体）
７２下側ヘッドパイプ（フレーム構造体）
７３メインフレームガセット（補強部材、フレーム構造体）
７４ブリッジパイプガセット（ブリッジパイプ取付部）
２２１メインフレームの上壁部
２２２メインフレームの下壁部
２２３メインフレームの内側壁部
２４１ダウンチューブの前壁部
２４２ダウンチューブの後壁部
２４３ダウンチューブの両側壁部
７１１上側パイプ部
７１４上側フランジ（対向片部）
７１５下側フランジ（対向片部）
７２１下側パイプ部
７２２前側舌片部
７２５側壁部
７３１後方延出部
７３２後側舌片部
７３３縦壁部

Claims

ヘッドパイプから左右一対のメインフレームが後方に延出し、ダウンフレームが下方に延出するように、前記ヘッドパイプに対して前記メインフレームと前記ダウンフレームとが接合された自動二輪車の車体フレームであって、
前記ヘッドパイプが、
上側パイプ部から前記メインフレームの上壁部及び下壁部に沿うように上下一対の対向片部が延出する上側ヘッドパイプと、
前記上側パイプ部に下側パイプ部が接合され、前記下側パイプ部から前記ダウンフレームの前壁部に沿うように前側舌片部が延出する下側ヘッドパイプと、
前記上側ヘッドパイプの後部に接合され、前記一対のメインフレームの内側壁部間を連ねる縦壁部から前記ダウンフレームの後壁部に沿うように後側舌片部が延出する補強部材とによって形成され、
前記補強部材には、前記縦壁部から前記左右一対のメインフレームの内側壁部に沿って後方に延出される左右一対の後方延出部が設けられ、
前記左右一対の後方延出部は前記縦壁部と前記左右一対のメインフレームの内壁部とを緩やかに接続するように湾曲し、側面視において延在方向の後端に向かって幅狭となる半円状に形成されることを特徴とする車体フレーム。
前記上側ヘッドパイプが左右割の金型によって鍛造され、
前記下側ヘッドパイプが上下割の金型によって鍛造され、
前記補強部材が前後割の金型によって鍛造されることを特徴とする請求項１に記載の車体フレーム。
前記補強部材の縦壁部は、前記上下一対の対向片部の後端部に接合されており、
側面視において、前記上下一対の対向片部に接合する前記縦壁部の接合箇所を結ぶ直線と、前記後方延出部の後端部と前記後側舌片部とを結ぶ直線とが略平行に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車体フレーム。
前記左右一対のメインフレームの中間部及び前記ダウンフレームの中間部は、ブリッジパイプを介して連結されており、
前記補強部材の後側舌片部には、前記ブリッジパイプ取付用のブリッジパイプ取付部が前記ダウンフレームの後壁部に沿うように接合されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車体フレーム。
前記下側ヘッドパイプの前側舌片部には、前記ダウンフレームの両側壁部に沿うように一対の側壁部が設けられ、
前記一対の側壁部は、前記上側パイプ部と前記下側パイプ部との接合面よりも上方に延出して前記上側パイプ部に接合されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の車体フレーム。