JP6855276B2 - 鞍乗り型車両の車体フレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、鞍乗り型車両の車体フレーム構造に関するものである。

鞍乗り型車両の車体フレーム構造として、ヘッドパイプが挿通配置されるヘッド部と、そのヘッド部から車体後方に延出する左右一対のメインフレームと、を備え、ヘッド部に、車体前後方向に貫通するヘッド部ダクトが形成されたものが案出されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の車体フレーム構造は、ヘッド部に形成されたヘッド部ダクトがエアクリーナの吸気部に接続され、ヘッド部ダクト内には、ステアリングシャフトを支持するヘッドパイプが上下方向に横断して配置されるとともに、上壁と下壁の車幅方向中央を連結する補強用リブが設けられている。

特開２００７−６２６１８号公報

特許文献１に記載のようなヘッド部ダクトを有する鞍乗り型車両においては、ヘッド部でステアリングシャフトを高い剛性をもって支持したい要望と、ヘッド部ダクトの吸気開口面積を拡大したい要望がある。しかし、ヘッド部の剛性を高めるためにヘッド部ダクト内に大型の補強用リブを設けると、ヘッド部ダクトの吸気開口面積が狭められてしまい、逆にヘッド部ダクトの吸気開口面積を拡大しようとすると、ヘッド部の剛性が低下してしまう。

そこで本発明は、ヘッド部の剛性低下を抑制しつつ、ヘッド部での吸気開口面積を充分に確保することができる鞍乗り型車両の車体フレ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車体フレーム構造は、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車体フレーム構造は、ステアリングシャフト（５）を回動自在に支持するヘッド部（１１）と、前記ヘッド部（１１）から車体後方に延出する左右一対のメインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）と、前記一対のメインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）を通過する空気をエアクリーナ（１９）に導く吸気ダクト（２１）と、を備えた鞍乗り型車両において、前記吸気ダクト（２１）が炭素繊維強化樹脂から成り、該吸気ダクト（２１）が、前記ヘッド部（１１）を車体前後方向に貫通した状態で当該ヘッド部（１１）に一体に設けられ、前記吸気ダクト（２１）は、炭素繊維強化樹脂の炭素繊維が車体前後方向に揃うように配向されることを特徴とする。

上記の構成により、車体フレームのヘッド部（１１）が吸気ダクト（２１）の炭素繊維強化樹脂によって補強される。このため、ヘッド部（１１）や吸気ダクト（２１）に必要以上に補強用リブを設けることなく、ステアリングシャフト（５）の支持に必要なヘッド部（１１）の剛性を維持することができる。したがって、ヘッド部（１１）の大型化や構造の複雑化を招くことなく、吸気ダクト（２１）の開口面積を大きく確保することができる。
この場合、吸気ダクト（２１）の炭素繊維強化樹脂に含まれる炭素繊維が車体前後方向に沿うように配向されているため、凹凸路走行時やブレーキ制動時等にステアリングシャフト（５）を通してヘッド部（１１）に入力される車体前後方向の大きな入力荷重を、吸気ダクト（２１）の炭素繊維によって効率良く受け止めることができる。また、吸気ダクト（２１）の炭素繊維強化樹脂に含まれる炭素繊維が一方向にのみ配向される構造であるため、使用する炭素繊維量を少なくして製品コストを削減することができる。

前記ヘッド部（１１）には、前記ステアリングシャフト（５）が回動自在に支持される軸受（２３）が設けられるとともに、前記吸気ダクト（２１）に前記ステアリングシャフト（５）が挿通される挿通孔（２４）が設けられるようにしても良い。
この場合、ステアリングシャフト（５）を支持すためのヘッドパイプを、吸気ダクト（２１）内を上下に横断して設ける必要がなくなるため、吸気ダクト（２１）内の吸気のための開口面積をその分大きく確保することができる。

前記吸気ダクト（２１）は、前記エアクリーナ（１９）から、車両前方を覆うフロントカウル（１６）に形成される走行風取入口（１７）近傍まで前方に向けて延出されるようにしても良い。
この場合、吸気ダクト（２１）がエアクリーナ（１９）から走行風取入口（１７）近傍まで前方に向けて延出されているため、吸気側のダクトを複数部材で構成するときのような接続部位を無くすことができる。このため、吸気側のダクト内の凹凸を可及的に減らし、吸気の円滑化を図ることができる。また、吸気系の部品点数を削減し、製品コストを削減することができる。

本発明によれば、吸気ダクトが炭素繊維強化樹脂から成り、その吸気ダクトがヘッド部を車体前後方向に貫通した状態で当該ヘッド部に一体に設けられるため、ヘッド部や吸気ダクトに必要以上の補強リブを設けることなくヘッド部の充分な剛性を維持することができる。したがって、本発明によれば、ヘッド部の剛性低下を抑制しつつ、ヘッド部での吸気開口面積を充分に確保することができる。

本発明の一実施形態の鞍乗り型車両の側面図である。 本発明の一実施形態の車体フレームの平面図である。 本発明の一実施形態の車体フレームの側面図である。 本発明の一実施形態の車体フレームの一部を断面にした側面図である。

以下、本発明の一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ステアリングシャフト５（図４参照）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。
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シャフト５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。フロントカウル１６の前面の略中央には走行風取入口１７が形成されている。走行風取入口１７には、後述する吸気ダクト２１の前端部が接続されている。

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。
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、車体フレームＦの主要部を上方から見た図であり、図３は、車体フレームＦの主要部を左側方から見た図である。また、図４は、車体フレームＦの前部領域を一部断面にして示した側面図である。
車体フレームＦは、図２，図３に示すように、ヘッド部１１と左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの前部領域の一部と、左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの中間部領域と、左右のピボットプレート１３Ｌ，１３Ｒとメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの後部領域とが、それぞれアルミニウム合金等の金属材料によって鋳造されている。これらの金属ブロックの主要部は中空に形成されている。また、これらの金属ブロックは鋳造後に相互に溶接等によって接合されている。

ここで、ヘッド部１１は、金属材料によって形成されたヘッド部本体１１Ａの略中央部に、車体前後方向に貫通する略方形状の嵌合孔２０が形成されている。この嵌合孔２０には、断面略方形状の角筒状の吸気ダクト２１が嵌合され、その吸気ダクト２１がボルト締結や接着等の適宜手段によって一体に結合されている。

吸気ダクト２１は、炭素繊維強化樹脂から成り、その基端部がエアクリーナ１９の吸気口に接続可能とされている。吸気ダクト２１の炭素繊維強化樹脂は、強化用の複数の炭素繊維を含み、それらの炭素繊維が車体前後方向に揃うように配向されている。

ヘッド部本体１１Ａの上壁部と下壁部には、図４に示すように、ステアリングシャフト５を挿通するための貫通孔２２が形成され、その貫通孔２２にステアリングシャフト５を回動自在に支持させるための軸受２３が組み付けられている。また、ヘッド部本体１１Ａに嵌合される吸気ダクト２１には、ステアリングシャフト５が挿通される挿通孔２４が形成されている。
なお、ヘッド部１１を前方に貫通した吸気ダクト２１の先端部は、フロントカウル１６の走行風取入口１７近傍まで延出している。即ち、吸気ダクト２１は、エアクリーナ１９からフロントカウル１６の走行風取入口１７近傍まで前方に向いて延出している。本実施形態の自動二輪車１では、走行風取入口１７から吸気ダクト２１を通して車体中央領域からエンジン２の吸気部に走行風Ｗを取り込むことができる。高速走行時には、走行風圧を加給圧として利用するラム圧加給が可能とされている。

以上のように、本実施形態に係る車体フレーム構造では、ステアリングシャフト５を支持するヘッド部１１に嵌合孔２０が設けられ、炭素繊維強化樹脂から成る吸気ダクト２１がその嵌合孔２０に嵌合された状態で一体に組み付けられている。このため、吸気ダクト２１自体が炭素繊維強化樹脂によって高剛性になるとともに、ヘッド部１１の嵌合孔２０の周辺部も吸気ダクト２１の炭素繊維強化樹脂によって補強される。したがって、本実施形態の車体フレーム構造は、ヘッド部１１や吸気ダクト２１に必要以上に補強用リブを設けることなく、ステアリングシャフト５の支持に必要なヘッド部１１の剛性を維持することができる。
よって、この車体フレーム構造を採用した場合には、ヘッド部１１の剛性低下を抑制しつつ、ヘッド部１１での吸気開口面積を充分に確保して、エンジン２の吸気効率を高めることができる。

また、本実施形態に係る車体フレーム構造の場合、ヘッド部１１の上下に、ステアリングシャフト５を支持する軸受２３が設けられ、吸気ダクト２１の上壁と下壁とにステアリングシャフト５が挿通される挿通孔２４が形成されている。このため、ステアリングシャフト５を支持すためのヘッドパイプを、吸気ダクト２１内を上下に横断して設ける必要がなくない。したがって、この車体フレーム構造を採用した場合には、吸気ダクト２１内の吸気のための開口面積をより大きく確保することができる。

また、本実施形態に係る車体フレーム構造の場合、吸気ダクト２１の炭素繊維強化樹脂は、炭素繊維が車体前後方向に揃うように配向されている。このため、車両の凹凸路走行時やブレーキ制動時等にステアリングシャフト５を通してヘッド部１１に入力される車体前後方向の大きな入力荷重を、吸気ダクト２１に含まれる炭素繊維によって効率良く受け止めることができる。

さらに、本実施形態では、吸気ダクト２１の炭素繊維強化樹脂に含まれる炭素繊維が一方向にのみ配向される構造であるため、炭素繊維をマトリックス状に配向して使用する場合に比較して、使用する炭素繊維量を少なくすることができる。したがって、この構造を採用した場合には、製品コストを削減することができる。

また、本実施形態に係る車体フレーム構造では、吸気ダクト２１が、エアクリーナ１９からフロントカウル１６の走行風取入口１７近傍まで前方に向けて延出している。このため、吸気側のダクトを複数の部材で構成する場合のような接続部位を無くすことができる。したがって、この構成を採用した場合には、吸気側のダクト内の凹凸を可及的に減らして吸気の円滑化を図ることができるとともに、吸気系の部品点数を削減て製品コストを削減することができる。

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。例えば、上記の実施形態においては、断面略方形状の角筒状の吸気ダクト２１が用いられているが、吸気ダクト２１はこの形状に限らず、円筒状や四角以外の多角形状の筒形状であっても良い。また、吸気ダクト２１の炭素繊維強化樹脂の配向方向は、前後方向に揃えられているが、一方向に統一されていても良い。また、フロントカウル１６は、吸気ダクト２１と同様の炭素繊維強化樹脂によって構成するようにしても良い。また、吸気ダクト２１の炭素繊維強化樹脂の配向方向は、前後方向に揃えられているが、一方向に統一されていても良い。この場合、吸気ダクト２１とフロントカウル１６との接合部をフロントカウル１６近傍としながらも目立たない構造とすることができる。
さらに、本実施形態では、ヘッド部本体１１Ａに吸気ダクト２１が挿通されているが、ヘッド部本体とヘッドパイプを鋳造し、吸気ダクトが挿通できるようにヘッドパイプを切除した構造としても良い。
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）
５…ステアリングシャフト
１１…ヘッド部
１２Ｌ，１２Ｒ…メインフレーム
１６…フロントカウル
１７…走行風取入口
１９…エアクリーナ
２１…吸気ダクト
２３…軸受
２４…挿通孔

Claims (3)

1. ステアリングシャフト（５）を回動自在に支持するヘッド部（１１）と、
   前記ヘッド部（１１）から車体後方に延出する左右一対のメインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）と、
   前記一対のメインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）を通過する空気をエアクリーナ（１９）に導く吸気ダクト（２１）と、を備えた鞍乗り型車両において、
   前記吸気ダクト（２１）が炭素繊維強化樹脂から成り、該吸気ダクト（２１）が、前記ヘッド部（１１）を車体前後方向に貫通した状態で当該ヘッド部（１１）に一体に設けられ、
   前記吸気ダクト（２１）は、炭素繊維強化樹脂の炭素繊維が車体前後方向に揃うように配向されることを特徴とする鞍乗り型車両の車体フレーム構造。
2. 前記ヘッド部（１１）には、前記ステアリングシャフト（５）が回動自在に支持される軸受（２３）が設けられるとともに、前記吸気ダクト（２１）に前記ステアリングシャフト（５）が挿通される挿通孔（２４）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の鞍乗り型車両の車体フレーム構造。
3. 前記吸気ダクト（２１）は、前記エアクリーナ（１９）から、車両前方を覆うフロントカウル（１６）に形成される走行風取入口（１７）近傍まで前方に向けて延出されることを特徴とする請求項１または２に記載の鞍乗り型車両の車体フレーム構造。

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