JP6770913B2 - 鞍乗り型車両のスイングアーム構造 - Google Patents

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Description

本発明は、鞍乗り型車両のスイングアーム構造に関するものである。
自動二輪車等の鞍乗り型車両は、後輪を支持するスイングアームが車体フレームに上下揺動可能に支持されている。スイングアームには、車体や乗員の重量や路面からの突き上げ荷重等が入力されるため、上下方向の高い曲げ剛性が要求される。
このため、スイングアームは、通常金属材料により、車体前後方向と交差する方向の断面が、左右幅に比較して上下幅の広い略矩形状に形成されている。また、金属材料以外の材料で形成したスイングアームとしては、樹脂製の芯材の表面に炭素繊維をマトリクス状に配向した炭素繊維強化樹脂を接合したもの(例えば、特許文献1参照)が案出されている。
特開平5−139361号公報
しかしながら、金属材料により、スイングアームを左右幅より上下幅の広い略矩形状断面に形成した場合には、鋳造時に鋳巣や湯周り不良が発生するのを回避するために、スイングアームの上下壁の肉厚に対する側壁の肉厚の比率をある程度以上に下げることができない。即ち、スイングアームの上下壁の肉厚に対する側壁の肉厚の比率がある程度以上に下がると、上下壁には鋳造時に鋳巣が生じやすくなり、側壁には湯周り不良が生じやすくなる。このため、製造上の制約から、スイングアームの左右方向の適度な撓み特性と上下方向の高い剛性を両立させることが難しく、製造コストが高騰する要因となっていた。
また、表面に炭素繊維をマトリクス状に配向した炭素繊維強化樹脂を接合した特許文献1に記載のスイングアームにおいては、スイングアームの上下方向の剛性だけでなく左右方向の剛性も同時に高まってしまい、やはり左右方向の適度な撓み特性と上下方向の高い剛性を両立させることが難しく、車両の旋回性を向上させることが望まれる。また、特許文献1に記載のスイングアームの場合、炭素繊維がマトリクス状に配向されているため、使用する炭素繊維量が多くなり、製品コストの高騰の原因となり易い。
そこで本発明は、製品コストの高騰を抑制しつつ、アーム部の上下方向の剛性と左右方向の剛性の比率を適切に設定し、車両の旋回性を向上させることができる鞍乗り型車両のスイングアーム構造を提供しようとするものである。
本発明に係る鞍乗り型車両のスイングアーム構造は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
即ち、本発明に係る鞍乗り型車両のスイングアーム構造は、車体フレーム(F)に揺動可能に支持されるピボット部(22,122)と、前記ピボット部(22,122)から車体後方に延出して後部で後輪(Wr)の車軸を支持するアーム部(23,123)と、を備えた鞍乗り型車両のスイングアーム構造において、前記アーム部(23,123)の下面には、炭素繊維が車体前後方向に揃うように配向された炭素繊維強化樹脂から成る第1補強部(40f)が設けられていることを特徴とする。
上記の構成により、後輪(Wr)を通した突き上げ方向の荷重がアーム部(23,123)に入力されると、アーム部(23,123)の下面の上方側への前後方向の曲げ変形が第1補強部(40f)の炭素繊維によって抑制される。このため、アーム部(23,123)の後部に作用する上向きの入力荷重に対するアーム部(23,123)の下面の剛性を効率良く高めることができる。また、第1補強部(40f)は炭素繊維がマトリクス状に配向されているのではなく、前後方向にのみ配向されているため、使用する炭素繊維の量を少なく抑え、製品コストを抑制することができる。したがって、製品コストの高騰を抑制しつつ、アーム部(23,123)の上下方向の剛性と左右方向の剛性の比率を適切に設定することができる。
また、アーム部(23,123)の下面に炭素繊維強化樹脂から成る第1補強部(40f)が設けられているため、車両旋回時におけるアーム部(23,123)の捩れ剛性を確保することができる。このため、車両の旋回性能を高めることができる。
前記アーム部(23,123)の上面には、炭素繊維が車体前後方向に揃うように配向された炭素繊維強化樹脂から成る第2補強部(40s)が設けられるようにしても良い。
この場合、路面の凹凸や後輪(Wr)の駆動に伴うアーム部(23,123)の上面の下方側への前後方向の曲げ変形が第2補強部(40s)の炭素繊維によって抑制される。アーム部(23,123)の後部に作用する下向きの入力荷重に対するアーム部(23,123)の上面の剛性を効率良く高めることができる。また、第2補強部(40s)は炭素繊維がマトリクス状に配向されているのではなく、前後方向にのみ配向されているため、使用する炭素繊維の量を少なく抑え、製品コストを抑制することができる。したがって、製品コストの高騰を抑制しつつ、アーム部(23,123)の上下方向の剛性と左右方向の剛性の比率をさらに適切に設定することができる。
また、アーム部(23,123)の上面に炭素繊維強化樹脂から成る第2補強部(40s)が設けられているため、車両の加速旋回時等にアーム部(23,123)に加わる捩れ荷重に対して捩れ剛性を確保することができる。このため、車両の旋回性能をより高めることができる。
前記第1補強部(40f)と前記第2補強部(40s)とは、前記ピボット部(22,122)に設けられた炭素繊維強化樹脂から成る第3補強部(40t)によって相互に連結されるようにしても良い。
この場合、ピボット部(22,122)の剛性が第3補強部(40t)によって高められるとともに、第1補強部(40f)と第2補強部(40s)の位置ずれが第3補強部(40t)によって抑制される。また、第1補強部(40f)と第2補強部(40s)と第3補強部(40t)を連続した炭素繊維強化樹脂によって形成すれば、部品点数を削減して製品コストのさらなる低減を図ることができる。また、スイングアーム(34)の本体部に対する炭素繊維強化樹脂の結合作業も容易になる。
前記アーム部(23)は、前記ピボット部(22)から延出して前記後輪(Wr)を左右両側から支持する左アーム部(23L)と右アーム部(23R)とから成る構成としても良い。
この場合、後輪(Wr)の左右に配置される左アーム部(23L)と右アーム部(23R)に炭素繊維強化樹脂から成る第1補強部(40f)が設けられることになるため、車両の旋回時にスイングアーム(34)に作用する捩じれ荷重を左アーム部(23L)と右アーム部(23R)の適度な剛性によって受け止めることができる。したがって、この構成を作用した場合には、車両の旋回性能がより高まる。
前記アーム部(123)の上面の前記第2補強部(40s)には、後輪駆動用のドライブチェーン(37)を保護するチェーンカバー(20)が一体に形成されるようにしても良い。
この場合、チェーンカバー(20)がアーム部(23)の上面の第2補強部(40s)と一体に形成されるため、部品点数を削減して製品コストのさらなる低減を図ることができる。
前記アーム部(123)の第2補強部(40s)の上面には、前記後輪(Wr)の上方を覆うリヤフェンダ(21)が一体に形成されるようにしても良い。
この場合、リヤフェンダ(21)がアーム部(23)の上面の第2補強部(40s)と一体に形成されるため、部品点数を削減して製品コストのさらなる低減を図ることができる。
本発明によれば、アーム部の下面に、炭素繊維が車体前後方向に揃うように配向された炭素繊維強化樹脂から成る第1補強部が設けられているため、製品コストの高騰を抑制しつつ、アーム部の上下方向の剛性と左右方向の剛性の比率を適切に設定することができる。そのため、車両の旋回性が向上する。
本発明の第1の実施形態の鞍乗り型車両の側面図である。 本発明の第1の実施形態のスイングアームの側面図である。 本発明の第1の実施形態のスイングアームの平面図である。 本発明の第1の実施形態のスイングアームの図2のIV−IV線に沿う断面図である。 本発明の第2の実施形態の鞍乗り型車両の側面図である。 本発明の第2の実施形態の鞍乗り型車両の図5のVI矢視図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特別に断らない限り車両における向きと同一とする。また、図中の矢印FRは車両の前方を指し、矢印UPは車両の上方を指し、矢印LHは車両の左側方を指すものとする。
図1は、本実施形態に係る鞍乗り型車両を左側方から見た図である。
本実施形態に係る鞍乗り型車両は、前輪Wfと後輪Wrを各一つずつ有し、エンジン2によって後輪Wrが駆動される自動二輪車である。以下、本実施形態の鞍乗り型車両については、「自動二輪車1」と呼ぶものとする。
自動二輪車1の車体フレームFは、前端部に配置されて図示しないステアリング軸を回動自在に支持するヘッド部11と、ヘッド部11から左右に分岐して後斜め下方へ延出する左右一対のメインフレーム12L,12Rと、メインフレーム12L,12Rの後部領域から下方に延出する左右一対のピボットプレート13L,13Rと、メインフレーム12L,12Rの後端部から車体の後斜め上方に向かって延出する左右一対のシートフレーム14L,14Rと、を備えている。ヘッド部11には、ステアリング軸を軸支するヘッドパイプ11aが埋設されている。
なお、上記の部材のうち紙面前後で重なって隠れている部材(例えば、メインフレーム12R)は、図示都合上括弧書きで符号を付している。以下の説明では、紙面前後で重なって隠れている部材については同様に扱っている。
ヘッド部11に支持されたステアリング軸の上下の各端部には、トップブリッジ9とボトムブリッジ10が固定されている。トップブリッジ9とボトムブリッジ10には、サスペンション部材である左右のフロントフォーク15L,15Rが支持されている。フロントフォーク15L,15Rの下端部には、前輪Wfが回転自在に軸支されている。トップブリッジ9の上部には操向ハンドル4が取り付けられている。
また、ボトムブリッジ10には、ヘッド部11の前方を覆うフロントカウル16が取り付けられている。
メインフレーム12L,12Rの上部には燃料タンク50が取り付けられている。燃料タンク50の後部側のシートフレーム14L,14Rには乗員が着座するためのシート51が支持されている。
メインフレーム12L,12Rの下方には、エンジン2及び変速機3を主要素とするパワーユニットPUが設置されている。パワーユニットPUは、メインフレーム12L,12Rとピボットプレート13L,13Rに支持されている。パワーユニットPUのエンジン2は、シリンダ部2aが前部上方側に起立している。シリンダ部2aの上方側には吸気管8が接続され、シリンダ部2aの下方側には排気管7が接続されている。
左右のメインフレーム12L,12Rの前部寄りの下縁には、後斜め下方に延出するハンガー部30が一体に設けられている。エンジン2の一部は、そのハンガー部30に支持されている。
吸気管8には、図示しないスロットルボディを介してエアクリーナ19が接続されている。エアクリーナ19は、シリンダ部2aの上方の左右のメインフレーム12L,12R間に配置されている。
また、排気管7は、シリンダ部2aの下方から車体後方側に引き回され、その後端部にマフラー6が接続されている。
左右のピボットプレート13L,13Rにはピボット軸35が設けられている。ピボット軸35には、スイングアーム34の前端部が上下揺動可能に軸支されている。スイングアーム34の後端部には、後輪Wrが回転可能に軸支されている。後輪Wrの車軸は、パワーユニットPUの出力軸36に、ドライブチェーン37を介して電力伝達可能に接続されている。スイングアーム34には、ドライブチェーン37の上方を覆ってドライブチェーン37を保護するチェーンカバー20が取り付けられている。また、チェーンカバー20には、後輪Wrの前部上方を覆うリヤフェンダ21が一体に形成されている。
なお、スイングアーム34の前縁部とシートフレーム14L,14Rの間にはクッションユニット38が介装されている。
図2は、スイングアーム34を左側方から見た図であり、図3は、スイングアーム34を上方から見た図である。また、図4は、図2のIV−IV線に沿う断面を示す図である。
スイングアーム34は、左右のピボットプレート13L,13R(車体フレームF)に上下揺動可能に支持されるピボット部22と、ピボット部22から車体後方に延出して後部で後輪Wrの車軸を支持するアーム部23と、を備えている。本実施形態のスイングアーム34は、後輪Wrの車軸を左右両側から支持する両持ち式のスイングアームであり、アーム部23は、ピボット部22の左側端部から車体後方に延出する左アーム部23Lと、ピボット部22の右側端部から車体後方に延出する右アーム部23Rとから成る。また、スイングアーム34は、ピボット部22の後方側位置で左アーム部23Lと右アーム部23Rの前縁部間を連結するクメスメン24を備えている。
スイングアーム34は、ほぼ全域がアルミニウム合金等の金属材料から構成される鋳造物であり、その鋳造部の表面の一部に、炭素繊維強化樹脂から成る長尺な一連の帯状片40が接合されている。帯状片40の炭素繊維強化樹脂は、炭素繊維が長手方向に揃うように配向されている。
左アーム部23Lと右アーム部23Rの主要部は、図4に示すように、車体前後方向と交差する方向の断面が、左右幅に比較して上下幅の広い略矩形の中空形状に形成されている。
スイングアーム34の鋳造部の表面に接合される帯状片40は二つ設けられている。一方の帯状片40は、左アーム部23Lの上面に前後方向に略沿って接合されるとともに、左アーム部23Lの前端部からピボット部22の外周面を回り込んで当該外周面に接合され、さらに左アーム部23Lの下面に前後方向に略沿って接合されている。また、他方の帯状片40は、右アーム部23Rの上面に前後方向に略沿って接合されるとともに、右アーム部23Rの前端部からピボット部22の外周面を回り込んで当該外周面に接合され、さらに右アーム部23Rの下面に前後方向に略沿って接合されている。
帯状片40の左アーム部23Lと右アーム部23Rの下面に接合される領域は、各アーム部23L,23Rの下面を補強する第1補強部40fを構成し、帯状片40の左アーム部23Lと右アーム部23Rの上面に接合される領域は、各アーム部23L,23Rの上面を補強する第2補強部40sを構成している。第1補強部40fと第2補強部40sに含まれる炭素繊維は車体前後方向に揃うように配向されている。また、帯状片40のピボット部22に接合される領域は、第1補強部40fと第2補強部40sを連結する第3補強部40tを構成している。
なお、図3においては、左アーム部23Lと右アーム部23Rの上面の一部に炭素繊維強化樹脂の一定幅の帯状片40が接合されているが、左アーム部23Lと右アーム部23Rの上下面の全域に炭素繊維強化樹脂を接合するようにしても良い。この場合、例えば、炭素繊維強化樹脂の幅の広い帯状片を右アーム部23Lと左アーム部23Rの上下面に接合した後に、その帯状片の各アーム部からはみ出る部分を切り落とすようにすれば良い。
以上のように、本実施形態に係るスイングアーム構造は、アーム部23の下面に、炭素繊維が車体前後方向に揃うように配向された炭素繊維強化樹脂から成る第1補強部40fが設けられている。このため、車両の操向時に、後輪Wrを通した突き上げ方向の荷重がアーム部23に入力されると、アーム部23の下面の上方側への曲げ変形(前後方向の変形)が第1補強部40fの炭素繊維によって抑制される。したがって、本実施形態に係るスイングアーム構造では、アーム部23の後部に作用する上向きの入力荷重に対するアーム部23の下面側の剛性を効率良く高めることができる。
そして、本実施形態に係るスイングアーム構造を採用した場合には、アーム部23の鋳造部の上壁や下壁の肉厚を薄くしたまま、アーム部23の上方向側の曲げ剛性を高めることができるため、アーム部23の鋳造部の上下壁の肉厚に対する側壁の肉厚の比率をある程度以上に下げることなく、側壁の肉厚も薄くすることができる。したがって、スイングアームの鋳造時に鋳巣や湯周り不良を来すことなく、アーム部23の左右方向の適度な撓み特性と上下方向の高い剛性とを得ることができる。そのため、車両の旋回性が向上する。
また、本実施形態のスイングアーム構造の場合、第1補強部40fは炭素繊維がマトリクス状に配向されているのではなく、前後方向にのみ揃えられて配向されているため、使用する炭素繊維の量を少なく抑え、製品コストを抑制することができる。よって、本実施形態のスイングアーム構造を採用した場合には、製品コストの高騰を抑制しつつ、アーム部23の上下方向の剛性と左右方向の剛性の比率を適切に設定することができる。そのため、車両の旋回性が向上する。
また、本実施形態のスイングアーム構造では、アーム部23の下面に炭素繊維強化樹脂から成る第1補強部40fが設けられているため、車両の旋回時におけるアーム部23の捩れ剛性を適切に確保することができる。したがって、この構成を採用した場合には、車両の旋回性能も高めることができる。
さらに、本実施形態に係るスイングアーム構造は、炭素繊維が車体前後方向に揃うように配向された炭素繊維強化樹脂から成る第2補強部40sが、アーム部23の上面に設けられている。このため、路面の凹凸や後輪Wrの駆動に伴うアーム部23の上面の下方側への曲げ変形(前後方向の変形)が、第2補強部40sの炭素繊維によって抑制される。したがって、アーム部23の後部に作用する下向きの入力荷重に対するアーム部23の上面の剛性を効率良く高めることができる。
また、本実施形態の場合、下面側の第1補強部40fと同様に第2補強部40sも、炭素繊維がマトリクス状に配向されているのではなく、前後方向にのみ配向された構造とされている。したがって、使用する炭素繊維の量を少なく抑え、製品コストを抑制することができる。
また、本実施形態のスイングアーム構造では、アーム部23の上面に炭素繊維強化樹脂から成る第2補強部40sが設けられているため、車両の加速旋回時等にアーム部23に加わる捩れ荷重に対して捩れ剛性を適切に確保することができる。したがって、この構成を採用した場合には、車両の旋回性能がより高まる。
本実施形態に係るスイングアーム構造は、ピボット部22に設けられた炭素繊維強化樹脂から成る第3補強部40tにより、下面側の第1補強部40fと上面側の第2補強部40sとが相互に連結されている。このため、ピボット部22の剛性を第3補強部40tによって高めることができるとともに、アーム部23上における第1補強部40fと第2補強部40sの位置ずれを第3補強部40tによって抑制することができる。
また、本実施形態のように第1補強部40fから第3補強部40t、第2補強部40sまでを連続した炭素繊維強化樹脂によって形成した場合には、部品点数を削減することができるとともに、鋳造部に対する炭素繊維強化樹脂の接合作業を容易に行うことができる。
また、本実施形態に係るスイングアーム構造においては、アーム部23が、ピボット部22から延出して後輪Wrを左右両側から支持する左アーム部23Lと右アーム部23Rとから成る構成とされている。このため、炭素繊維強化樹脂から成る第1補強部40fと第2補強部40sと第3補強部40tによって剛性を高められた左アーム部23Lと右アーム部23Rとにより、車両の旋回時に作用する捩じれ荷重を受け止めることができる。したがって、この構成を作用した場合には、車両の旋回操作性がより高まる。
なお、炭素繊維強化樹脂は少なくともアーム部23の下面側にあれば良い。
図5は、第2実施形態の自動二輪車(鞍乗り型車両)の左側面の一部を示す図であり、図6は、同自動二輪車の図5のVI矢視図である。
本実施形態のスイングアーム134は、片持ち式のスイングアームであり、車体フレームに上下揺動可能に支持されるピボット部122と、ピボット部122の左側の側端部から車体後方に延出する一つのアーム部123と、を備えている。
アーム部123の下面からピボット部122の外周面とアーム部123の上面とには、炭素繊維強化樹脂から成る長尺な一連の帯状片40が接合されている。帯状片40は、第1の実施形態と同様に、第1補強部40fと第2補強部40sと第3補強部40tを有している。帯状片40の炭素繊維強化樹脂は、炭素繊維が長手方向に揃うように配向されている。
帯状片40のアーム部123の上面に接合される領域(第2補強部40s)には、チェーンカバー20とリヤフェンダ21とが樹脂によって一体に形成されている。チェーンカバー20は、スイングアーム134のアーム部123と一体化されてドライブチェーン37の上方を覆い、リヤフェンダ21は、同様にスイングアーム134のアーム部123と一体化されて後輪Wrの前部上方を覆う。
なお、チェーンカバー20やリヤフェンダ21は、帯状片40と同様に炭素繊維にって補強されていても良いが、炭素繊維によって補強されていなくても良い。
本実施形態に係るスイングアーム構造は、第1の実施形態と同様の基本的な効果を得ることができるうえ、アーム部123の上面の第2補強部40sに、チェーンカバー20とリヤフェンダ21が一体に形成されていることから、部品点数を削減して製品コストのさらに低減することができる。本実施形態では、アーム部123の上面の第2補強部40sに、チェーンカバー20とリヤフェンダ21が一体に形成されているが、チェーンカバー20とリヤフェンダ21の一方のみを第2補強部40sに一体に形成するようにしても良い。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
また、本発明に係る鞍乗り型車両は、自動二輪車(原動機付自転車及びスクータ型車両を含む)に限らず、三輪(前一輪かつ後二輪の他に、前二輪かつ後一輪の車両も含む)又は四輪の小型車両も含まれる。
1…自動二輪車(鞍乗り型車両)
20…チェーンカバー
21…リヤフェンダ
22,122…ピボット部
23,123…アーム部
40f…第1補強部
40s…第2補強部
40t…第3補強部
23L…左アーム部
23R…右アーム部
34,134…スイングアーム
37…ドライブチェーン
Wr…後輪

Claims (6)

  1. 車体フレーム(F)に揺動可能に支持されるピボット部(22,122)と、
    前記ピボット部(22,122)から車体後方に延出して後部で後輪(Wr)の車軸を支持するアーム部(23,123)と、
    を備えた鞍乗り型車両のスイングアーム構造において、
    前記アーム部(23,123)の下面には、炭素繊維が車体前後方向に揃うように配向された炭素繊維強化樹脂から成る第1補強部(40f)が設けられていることを特徴とする鞍乗り型車両のスイングアーム構造。
  2. 前記アーム部(23,123)の上面には、炭素繊維が車体前後方向に揃うように配向された炭素繊維強化樹脂から成る第2補強部(40s)が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の鞍乗り型車両のスイングアーム構造。
  3. 前記第1補強部(40f)と前記第2補強部(40s)とは、前記ピボット部(22,122)に設けられた炭素繊維強化樹脂から成る第3補強部(40t)によって相互に連結されていることを特徴とする請求項2に記載の鞍乗り型車両のスイングアーム構造。
  4. 前記アーム部(23)は、前記ピボット部(22)から延出して前記後輪(Wr)を左右両側から支持する左アーム部(23L)と右アーム部(23R)とから成ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の鞍乗り型車両のスイングアーム構造。
  5. 前記アーム部(123)の上面の前記第2補強部(40s)には、後輪駆動用のドライブチェーン(37)を保護するチェーンカバー(20)が一体に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の鞍乗り型車両のスイングアーム構造。
  6. 前記アーム部(123)の上面の前記第2補強部(40s)には、前記後輪(Wr)の上方を覆うリヤフェンダ(21)が一体に形成されていることを特徴とする請求項2または5に記載の鞍乗り型車両のスイングアーム構造。
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