JP6136536B2

JP6136536B2 - 自動二輪車のスイングアーム

Info

Publication number: JP6136536B2
Application number: JP2013093987A
Authority: JP
Inventors: 哲司山田
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2033-04-26
Also published as: CN104118515A; JP2014213792A; CN104118515B

Description

本発明は、特に自動二輪車等の車両において後輪を支持するスイングアームに関するものである。

例えば特許文献１に示されるように、ピボットパイプを１本のパイプ材から一端側を拡管プレス加工することにより形成した自動二輪車のスイングアームが開示される。このスイングアームでは特に、屈曲した左右一対の四角形断面のパイプを接合部材で繋げて形成している。

特開平６−２７８６７４号公報特開２００３−７２５６８号公報

しかしながら、特許文献１のものでは屈曲させる箇所の内側面が元々平面である場合、パイプに曲げ加工を施すことで内側面に窪みが生じるため、屈曲部では接合部材と内側面との間に隙間が生じ、特にその隙間部分まわりで溶接し難いという問題がある。
また、曲げ加工によって屈曲部は上下方向に膨らむように変形するため、接合部材の上下端を延ばしてパイプの上下面を挟む形態とした場合、パイプと接合する前の上下接合部の間隔をパイプ変形分を考慮して設けなければならない。このためパイプ直線部と接合部材との間に必要以上の隙間が生じるおそれがある。

また、一方、特許文献２に開示されるものではパイプをバルジ成形で成形している。この製法を用いれば曲げ部の窪みを防げるものの、成形にはより多くの工程、大規模な設備が必要となって生産性に劣る。

本発明はかかる実情に鑑み、溶接性に優れると共に剛性強度等を向上し得る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。

本発明の自動二輪車のスイングアームは、揺動のための回動軸支部と、この回動軸支部から後方に延びて車輪を支持する左右一対のパイプ部材と、左右の前記パイプ部材の中間部にそれぞれ溶接されて前記パイプ部材同士を結合する接合部材と、を備える自動二輪車のスイングアームであって、左右の前記パイプ部材は、長手方向の中間で車体内側方向に屈曲する屈曲部を有すると共に、上下面及び内側面に平面部を有し、前記接合部材は、少なくとも左右いずれか一方の前記パイプ部材の屈曲部と重なるように設けられ、前記接合部材にはリヤクッションユニット取付用のブラケットが設けられ、前記屈曲部と重なる前記接合部材の上側面が、当該パイプ部材の上面と揃うように該パイプ部材の上側の前記角部へ接合されると共に、その下側面が当該パイプ部材の下面と重なる態様で接合されることを特徴とする。

また、本発明の自動二輪車のスイングアームにおいて、前記接合部材は、別体のアッパハーフ及びロアハーフが上下に重ね合せて接合することで構成され、前記ロアハーフに対して被さる態様で結合する前記アッパハーフは、前記パイプ部材との接合面において前後方向で前記ロアハーフよりも長く接合されることを特徴とする。

本発明によれば、パイプ部材の曲げ加工の際に屈曲部に変形が発生しても確実な溶接が可能であり、且つ強度上優れたスイングアームを実現することができる。

本発明に係る自動二輪車の全体構成を示す側面図である。本発明に係る自動二輪車における車体フレーム及びスイングアームまわりを示す右側面図である。本発明に係る自動二輪車における車体フレーム及びスイングアームまわりを示す左前方斜視図である。本発明に係る自動二輪車における車体フレーム及びスイングアームまわりを示す左後方斜視図である。本発明に係る自動二輪車における車体フレーム及びスイングアームまわりを示す底面図である。本発明に係るスイングアームの上面図である。本発明に係るスイングアームの下面図である。図６（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。図６（Ａ）のII−II線に沿う断面図である。図６（Ａ）のIII−III線に沿う断面図である。

以下、図面に基づき、本発明による自動二輪車のスイングアームにおける好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明の適用例としての自動二輪車１００の側面図である。先ず、図１を用いて、自動二輪車１００の全体構成について説明する。なお、図１を含め、以下の説明で用いる図においては、必要に応じて車両の前方を矢印Ｆｒにより、車両の後方を矢印Ｒｒによりそれぞれ示し、また、車両の側方右側を矢印Ｒにより、車両の側方左側を矢印Ｌによりそれぞれ示す。

自動二輪車１００は、鋼製あるいはアルミニウム合金製でなる車体フレームにより車体骨格を形成し、車体フレームに対する各種部品の艤装を経て構成される。車体フレームの具体的構成については後述するが、その前上端部に結合するステアリングヘッドパイプ１０１から後斜め下方へ向けてメインフレームが延設され、このメインフレームの後部付近にシートレール等が結合する。エンジンを含むパワーユニット１０２は車体フレームにより車体の略中央部で支持される。

ステアリングヘッドパイプ１０１は、フロントフォーク１０２を回動可能に支持し、このフロントフォーク１０２の上端側にはハンドルバー１０３が結合される。フロントフォーク１０２の下端側には前輪１０４が回転可能に支持される。前輪１０４の上方はフロントフェンダ１０５により覆われる。パワーユニット１０２の後方には、ピボット軸を介して上下方向に揺動可能なスイングアーム１０が車体フレームにより支持され、スイングアーム１０の後端部に後輪１０６が回転可能に支持される。スイングアーム１０の前後方向中間部適所と車体フレーム側の間にはショックアブソーバ１０７が装着され、後輪１０６の上方はリヤフェンダ１０８によって覆われると共に、その上方にライダーが着座するシート１０９が配置される。シート１０９の前側には燃料タンク１１０が搭載される。

パワーユニット１０２はこの例では空冷式４サイクル単気筒（２気筒以上でもよい）エンジンを有する。このエンジンの基本構成において詳細な説明を省略するが、左右方向に水平配置されるクランクシャフトを回転自在に支持・収容するクランクケース１１１と、クランクケース１１１の上部に結合し、その軸線が適度に前傾して略上下方向に設定されたシリンダ１１２と、シリンダ１１２の更に上部に結合するシリンダヘッド１１３及びこのシリンダヘッド１１３に蓋着するシリンダヘッドカバー１１４とを含んで構成される。

パワーユニット１０２の吸気系によりエンジンに混合気が供給され、エンジンのシリンダ１１２内で爆発、燃焼した燃焼ガスは、排気系においてエンジンから排出される。即ちエンジン内で生成された燃焼ガスは排気ガスとして、エンジンのエキゾーストポートに接続されたエキゾーストパイプ１１５（排気管）を通り、最終的にマフラ１１６（排気消音器）から排気される。

車両外観としては、シリンダヘッド１１３の上部外側付近に配置されたシュラウド１１７や、サイドカバー１１８及びリヤカバー１１９等の各種車体カバーが車体フレーム等の適所に支持されて被着される。また、前輪１０４の上方にはヘッドランプ１２０が搭載されると共に、車両の前後にはウィンカ等が実装される。

次に車体フレームまわりについて説明する。図１〜図５に示されるようにステアリングヘッドパイプ１０１から後斜め下方へ向けてメインフレーム１２１が延設され、車両の前後方向略中央で下方へ湾曲し、その下端部付近にて左右一対のサイドフレーム１２２が、概略門型を呈するように左右に結合する。メインフレーム１２１及びサイドフレーム１２２には複数のエンジンマウント用のブラケットが突設され、エンジンを支持する。また、ステアリングヘッドパイプ１０１から後方寄りに傾斜してダウンチューブ１２３（図１）が下方へ延設され、このダウンチューブ１２３はエンジンマウント用のブラケットを介してエンジン（クランクケース１１１）前部を支持する。

また、メインフレーム１２１の後部付近には左右一対のシートレール１２４が結合し、このシートレール１２４は後輪１０６の上方まで延出する。更に、サイドフレーム１２２の肩部付近に左右一対のピラー１２５が結合し、これらのピラー１２５はそれぞれシートレール１２４の後端部付近に結合する。これらのフレーム部材により立体構造を持つ車体フレームが構成され、パワーユニット１０２等に対する高い支持剛性が確保されている。

前述のように後輪１０６はスイングアーム１０によって支持され、該スイングアーム１０はピボット軸１１を介して上下方向に揺動可能である。スイングアーム１０と車体フレームとの間には、ショックアブソーバ１０７としてのリヤクッションユニット１２６が装架される。この場合、リヤクッションユニット１２６の上端部は、取付ブラケット１２７を介して車体側に連結され、その下端部は取付ブラケット１２（図３等参照）を介してスイングアーム１０側に連結される。なお、図２のように後輪１０６のブレーキ（ブレーキパネル）１２８と車体フレーム側とはトルクリンク１２９を介して連結される。

スイングアーム１０の具体的構成に更に説明する。スイングアーム１０は図６に示すように、ピボット軸１１における揺動のための回動軸支部を構成するピボットボス１３と、ピボットボス１３に結合すると共にその後方に延びて後輪１０６を支持する左右一対のパイプ部材でなるメインパイプ１４と、両端がメインパイプ１４の長手方向（前後方向）の中間部にそれぞれ溶接により接合されて、メインパイプ１４同士を結合する接合部材であるジョイント１５とを含んで構成される。なお、ジョイント１５の上面にはリヤクッションユニット１２６のための取付用ブラケット１２が固着する。

左右のメインパイプ１４は、長手方向の中間で車体内側方向に屈曲する屈曲部１４ａを有する。左右のメインパイプ１４は、図６（Ａ）に示されるようにピボットボス１３から後方に延出しながら相互の間隔が徐々に大きくなり、屈曲部１４ａで屈曲することで屈曲部１４ａの後方では相互に平行になるように形成される。そして、このように幅広となった平行部分に後輪１０６を収容するようにしている。ジョイント１５は、少なくとも左右いずれか一方のメインパイプ１４の屈曲部１４ａと重なるように設けられる。この例では図６（Ａ），（Ｂ）に示されるように車体左側のメインパイプ１４の屈曲部１４ａは車体右側よりも僅かに後方へ偏倚しており、つまり少なくとも右側のメインパイプ１４の屈曲部１４ａがジョイント１５と重なる構成となっている。なお、ジョイント１５と重なる関係は上記とは左右逆であってもよく、左右双方のメインパイプ１４の屈曲部１４ａがジョイント１５と重なるものでもよい。

メインパイプ１４は略多角形の横断面形状を有し、この例では図７及び図８に示すように四角形とする。更に、メインパイプ１４の上下面１６，１７及び内側面１８に平面部を有し、屈曲部１４ａと重なるジョイント１５の上下いずれか一方側の面が、メインパイプ１４の上下一方側の面と上下方向で揃うように該メインパイプ１４の上下一方側の角部へ接合される。また、ジョイント１５の上下他方側の面が、メインパイプ１４の上下他方側の面と上下方向で重なる態様で接合される。

本実施形態ではジョイント１５は上側面１９及び下側面２０を有する。ジョイント１５は図６（Ａ）のように左右のメインパイプ１４間に左右方向にブリッジ状に架け渡されるが、左右両端部における左右のメインパイプ１４との接合部は前後長が次第に長くなるように設定される。また、本例では上述のようにメインパイプ１４は四角形断面を有し、内側面１８側に図７及び図８のように上側の角部２１及び下側の角部２２を有する。なお、上側の角部２１及び下側の角部２２とも、図８のように適度なアール（ｒ）が付されている。

本実施形態において図８に示されるように、少なくとも右側の屈曲部１４ａと重なるジョイント１５の上側面１９が、メインパイプ１４の上面１６と揃うように該メインパイプ１４の上側の角部２１へ接合される。つまり、図８の図示のようにメインパイプ１４の上面１６とジョイント１５の上側面１９は同一高さとなる。また、ジョイント１５の下側面２０が、メインパイプ１４の下面１７と重なる態様で接合される。なお、図６（Ａ），（Ｂ）〜図８における適所にて、メインパイプ１４及びジョイント１５を接合するための溶接箇所もしくは部位を溶接ビードＷとして示す。

更に、ジョイント１５は図８等に示されるように、互いに別体のアッパハーフ２３及びロアハーフ２４が上下に重ね合せて接合することで構成される。この場合、アッパハーフ２３はロアハーフ２４に対して被さる態様で接合する。また、アッパハーフ２３は、メインパイプ１４との接合面において前後方向に沿ってロアハーフ２４よりも長く接合される。なお、図９において、アッパハーフ２３及びロアハーフ２４を結合するための溶接箇所もしくは部位を溶接ビードｗとして示す。

本発明のスイングアーム１０は上記のように構成されており、次にその主要な作用効果について説明する。
ジョイント１５は本実施形態のように、右側のメインパイプ１４の屈曲部１４ａと重なるように接合されるが、この場合ジョイント１５の上側面１９が、メインパイプ１４の上側の角部２１と接合される。本発明ではメインパイプ１４の屈曲部１４ａであっても、曲げ加工等により変形が発生し難い角部２１に接合することで、ジョイント１５とメインパイプ１４との間の隙間が減って確実な溶接が可能になる。

この点に関して既に説明したように、本例の場合で考えると、メインパイプ１４において屈曲部１４ａのように曲げ加工を施した部位には内側面１８に窪み等が生じ易く、そのままでは溶接し難い。つまり、図８に示すように屈曲部１４ａを形成するための曲げ加工時に、メインパイプ１４の縦寸法Ｈが大きくなり、あるいはその内側面１８が点線により示すように凹状に湾曲する等の変形が生じることがある。従来のようにメインパイプ１４の上下面１６，１７を挟む形態でジョイント１５を接合すると、メインパイプ１４において曲げ変形に伴う寸法、形状変化のため、ジョイント１５との関係で隙間が発生し、あるいは寸法が合わないために適正な溶接が困難になる。

本発明ではメインパイプ１４の上下面１６，１７を挟むのではなく、上述のようにメインパイプ１４の曲げ加工による影響を受け難い角部２１に接合することで、ジョイント１５とメインパイプ１４を適正に溶接することができる。
なお、左側のメインパイプ１４についてはジョイント１５の接合位置が実質的に屈曲部１４ａを外れていれば、基本的には溶接性の良否の問題はない。仮に左側のメインパイプ１４の屈曲部１４ａと重なるように接合される場合であっても、右側のメインパイプ１４の場合と同様に良好な溶接性が得られ、先ずこれらによりスイングアーム１０の品質が向上する。

また、ジョイント１５の上側面１９をメインパイプ１４の角部２２で溶接することにより、ジョイント１５の上側面１９をメインパイプ上面１６に重ねて溶接する場合に較べ、リヤクッションユニット取付孔中心１２ａとジョイント１５の上側面１９との距離ｈ（図９参照）を大きくすることができる。これによってリヤクッションユニットの締付時に取付ブラケット１２が撓り易くなり、リヤクッションユニットを強固に挟み込むため、取付ボルトを確実に締結固定できる。

また、本例のようにジョイント１５の下側面２０が、メインパイプ１４の下面１７と重なる態様で接合される。このようにジョイント１５の下側面２０についてはメインパイプ１４の下面１７と重なるように接合することで、メインパイプ１４の角部２２に接合する場合に較べて変形が抑えられ、スイングアーム１０の剛性が向上する。
なお、ジョイント１５をメインパイプ１４の屈曲部１４ａよりも後方に延ばした形状とする場合であっても、そのような形状の前後方向全域を溶接できる。これによりスイングアーム１０の強度、剛性を効率よく、即ち余計にメインパイプ１４のサイズや板厚を拡大することなく、確実に向上させることができる。

また、本発明においてジョイント１５の上面にリヤクッションユニット１２６の取付ブラケット１２が設けられる。このようにジョイント１５にリヤクッションユニット１２６が取り付けられることにより、自動二輪車１００の走行時等において後輪１０６に上向きの衝撃力が加わった際、引張り応力が掛り易くなる下側面２０を、メインパイプ１４の下面１７と上下に重ねて接合することで、メインパイプ１４の角部２２に接合する場合に較べて変形が抑えられ、スイングアーム１０の剛性を大幅に確保、向上することができる。

なお、ジョイント１５の上側面１９を、メインパイプ１４の内側に位置する上側の角部２１と接合することで、外観を向上することができる。つまり、ジョイント１５の上側面１９をメインパイプ１４の上面１６に接合する場合には、溶接ビードＷが外観に露呈することとなるが、角部２１に形成される溶接ビードＷは、車体内側に位置して外観に露出し難く、実質的に内側に隠れるため外観、即ち見た目がよくなる等の利点がある。

更に、アッパハーフ２３はロアハーフ２４に対して被さる態様で結合し、これによりアッパハーフ２３のメインパイプ１４に対する接合端をロアハーフ２４に対して長く延ばしてメインパイプ１４に溶接する。アッパハーフ２３及びロアハーフ２４のメインパイプ１４に対する接合端を揃えて接合する場合に較べて、ジョイント１５及びメインパイプ１４間の接合部における断面変化が緩くなり、この結果、応力集中が緩和される。
また、アッパハーフ２３がロアハーフ２４に被さってロアハーフ２４を覆う構成とすることで、接合部に生じ得る隙間からアッパハーフ２３及びロアハーフ２４の内側へ水や泥が浸入し、あるいはそれらに起因する錆や腐食の発生を抑え、これによりスイングアーム１０の構成部品の耐久性を向上することができる。

ここで、本発明の変形例等について説明する。本実施形態では本発明の適用対象をスイングアーム１０としているが、類似の態様を成す他部品にも応用できる。例えばメインフレーム１２１やシートレール１２４等に適用してもよい。
また、本実施形態ではジョイント１５のロアハーフ２４をメインパイプ１４の下面１７に重ねた態様としているが、ジョイント１５に作用する荷重の方向に対応して、両者の重ね方向を設定すれば同様の効果を得ることができる。例えば車体フレーム側のリヤクッション取付部に適用する場合には、同様の効果を得るために上下を入れ替えてもよい。つまり本実施形態のジョイント１５はリヤクッションユニット１２６の下端部側に配置されるが、上端部側に本発明を適用する場合には荷重方向が反対となるため、ジョイント１５とは上下関係を逆にした構成とすればよい。

また、スイングアーム１０の下部に位置するリヤブレーキのトルクリンク取付用ブラケット２５（図６（Ｂ）等参照）をロアハーフ２４の延出部に設けることで、アッパハーフ２３及びロアハーフ２４でなるジョイント１５と予め溶接できるため、その製造が容易になる。また、従来のようにメインパイプ１４へ直接溶接する場合に較べて、メインパイプ１４の熱変形を抑えることができる。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
上記実施形態におけるメインパイプ１４は多角形、特に四角形断面を有する例を説明したが、四角形の閉断面でなく、そのうちの一辺が開放された「コ」字状の断面形状を有する構造体に対しても本発明は適用可能である。

１０スイングアーム、１１ピボット軸、１２取付用ブラケット、１３ピボットボス、１４メインパイプ、１４ａ屈曲部、１５ジョイント、１６上面、１７下面、１８内側面、１９上側面、２０下側面、２１，２２角部、２３アッパハーフ、２４ロアハーフ、１００自動二輪車。

Claims

揺動のための回動軸支部と、この回動軸支部から後方に延びて車輪を支持する左右一対のパイプ部材と、左右の前記パイプ部材の中間部にそれぞれ溶接されて前記パイプ部材同士を結合する接合部材と、を備える自動二輪車のスイングアームであって、
左右の前記パイプ部材は、長手方向の中間で車体内側方向に屈曲する屈曲部を有すると共に、上下面及び内側面に平面部を有し、
前記接合部材は、少なくとも左右いずれか一方の前記パイプ部材の屈曲部と重なるように設けられ、
前記接合部材にはリヤクッションユニット取付用のブラケットが設けられ、
前記屈曲部と重なる前記接合部材の上側面が、当該パイプ部材の上面と揃うように該パイプ部材の上側の前記角部へ接合されると共に、その下側面が当該パイプ部材の下面と重なる態様で接合されることを特徴とする自動二輪車のスイングアーム。
前記接合部材は、別体のアッパハーフ及びロアハーフが上下に重ね合せて接合することで構成され、
前記ロアハーフに対して被さる態様で結合する前記アッパハーフは、前記パイプ部材との接合面において前後方向で前記ロアハーフよりも長く接合されることを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車のスイングアーム。