JP6945009B2 - Body frame structure of saddle-riding vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車体フレーム構造に関する。
本願は、2017年12月8日に出願された日本国特願2017−236480号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present invention relates to a vehicle body frame structure.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-236480 filed on December 8, 2017, the contents of which are incorporated herein by reference.
従来、繊維強化樹脂の持つ特性(軽量、異方性など)を活かした2輪車の車体フレーム構造が提案されており、例えば繊維強化樹脂にてメインフレームやシートフレームを構成することが開示されている(例えば、特許文献1,2参照)。
しかし、繊維強化樹脂は、衝撃が加わった際に、層間剥離など、内部のみに破損が生じる可能性があり、それによる剛性低下を外観から確認することが困難となる場合がある。
よって、外層にモニター層(脆い樹脂層)を設け破損を外観から確認するための手法も提案されている(例えば、特許文献3参照)。Conventionally, a body frame structure of a two-wheeled vehicle utilizing the characteristics (light weight, anisotropy, etc.) of a fiber reinforced resin has been proposed. For example, it is disclosed that a main frame or a seat frame is composed of a fiber reinforced resin. (See, for example,
However, when an impact is applied to the fiber reinforced resin, there is a possibility that only the inside may be damaged, such as delamination, and it may be difficult to confirm the decrease in rigidity due to this from the appearance.
Therefore, a method for providing a monitor layer (fragile resin layer) on the outer layer and confirming the damage from the appearance has also been proposed (see, for example, Patent Document 3).
しかし、特許文献3の前記モニター層はフレーム剛性に寄与しない脆い層であり、破損を検知するためのみに設けられるため、コスト増や重量増に繋がる。
However, the monitor layer of
本発明の態様は、繊維強化樹脂を用いた車体フレーム構造において、コストおよび重量の増加を抑えつつ繊維強化樹脂の破損を抑制する。 According to the aspect of the present invention, in a vehicle body frame structure using a fiber reinforced resin, damage to the fiber reinforced resin is suppressed while suppressing an increase in cost and weight.
(1)本発明に係る一態様の車両の車体フレーム構造は、車両の骨格をなすフレーム部の車幅方向内側を形成し、繊維強化樹脂材料からなる樹脂材料構成部と、前記フレーム部の車幅方向外側を形成し、前記樹脂材料構成部よりも車幅方向外側に配置され、金属材料からなる金属材料構成部と、を備える。
(2)上記(1)の態様において、前記金属材料構成部は、前記フレーム部を含む前記車両の車体フレームにおける車幅方向の最大幅部に設けられてもよい。
(3)上記(1)又は(2)の態様において、前記フレーム部は、平面視で車幅方向外側に凸形状に湾曲してなる湾曲部を備えてもよく、前記樹脂材料構成部は、前記湾曲部の車幅方向内側で湾曲形状に沿って設けられてもよい。
(4)上記(1)から(3)のいずれか一項の態様において、前記フレーム部は、前記金属材料構成部および樹脂材料構成部の結合によって閉断面を形成してもよい。
(5)上記(4)の態様において、前記金属材料構成部は、開口部を有する開放断面を有してもよく、前記樹脂材料構成部は、前記金属材料構成部の開口部を閉塞するように設けられてもよい。
(6)上記(1)から(5)のいずれか一項の態様において、前記金属材料構成部および樹脂材料構成部の少なくとも一方は、他方を嵌め合わせて保持する保持部を備えてもよい。
(7)上記(6)の態様において、前記金属材料構成部に設けられた前記保持部は、前記樹脂材料構成部の端部を覆うように保持してもよい。
(8)上記(1)から(7)のいずれか一項の態様において、前記樹脂材料構成部は、弾性変形を伴って前記金属材料構成部に結合されてもよい。
(9)上記(1)から(8)のいずれか一項の態様において、前記樹脂材料構成部には、前記フレーム部の長手方向に沿うように強化繊維の繊維糸が配置されてもよい。(1) The vehicle body frame structure of the vehicle according to the present invention forms the inside of the frame portion forming the frame of the vehicle in the vehicle width direction, and has a resin material constituent portion made of a fiber reinforced resin material and a vehicle of the frame portion. It includes a metal material component that forms the outside in the width direction, is arranged outside the vehicle width direction from the resin material component, and is made of a metal material.
(2) In the aspect of (1) above, the metal material component may be provided at the maximum width portion in the vehicle width direction of the vehicle body frame of the vehicle including the frame portion.
(3) In the embodiment (1) or (2) above, the frame portion may include a curved portion that is curved outward in the vehicle width direction in a plan view, and the resin material component portion may include a curved portion. It may be provided along the curved shape inside the curved portion in the vehicle width direction.
(4) In any one aspect of (1) to (3) above, the frame portion may form a closed cross section by combining the metal material constituent portion and the resin material constituent portion.
(5) In the embodiment of (4) above, the metal material component may have an open cross section having an opening, and the resin material component closes the opening of the metal material component. It may be provided in.
(6) In any one aspect of (1) to (5) above, at least one of the metal material component and the resin material component may be provided with a holding portion for fitting and holding the other.
(7) In the aspect of (6) above, the holding portion provided in the metal material constituent portion may be held so as to cover the end portion of the resin material constituent portion.
(8) In any one aspect of (1) to (7) above, the resin material component may be bonded to the metal material component with elastic deformation.
(9) In the embodiment of any one of (1) to (8) above, the fiber yarns of the reinforcing fibers may be arranged in the resin material constituent portion along the longitudinal direction of the frame portion.
上記(1)の態様によれば、車両の骨格をなすフレーム部の少なくとも一部が、金属材料に代わり繊維強化樹脂材料で形成されるので、車体フレームの軽量化を図ることができる。また、フレーム部の少なくとも一部が繊維強化樹脂材料で形成されるので、フレーム部の形状自由度を高め、フレーム部の強度および剛性の設定自由度を高めることができる。また、フレーム部の車幅方向外側を形成する金属材料構成部が、樹脂材料構成部を車幅方向外側から保護する保護部として機能するので、転倒や側面衝突等による車幅方向外側からの外乱が樹脂材料構成部に至り難く、樹脂材料構成部の損傷を抑えることができる。また、樹脂材料構成部がフレーム部の車幅方向内側に配置されるので、樹脂材料構成部が屋外環境の影響を受け難く、樹脂材料構成部ひいては車体フレームの寿命を延ばすことができる。
上記(2)の態様によれば、転倒や側面衝突等による車幅方向外側からの外乱を受けやすい最大幅部において、樹脂材料構成部に直接外乱が至ることを抑え、樹脂材料構成部の損傷を抑えることができる。
上記(3)の態様によれば、湾曲部の湾曲内周側に樹脂材料構成部を配置するので、湾曲部の内周側を樹脂材料構成部の弾性力や復元力をもって支持することができる。
このため、フレーム部に前方又は後方から押圧荷重が加わった際に、湾曲部をさらに湾曲させるようにフレーム部が変形することを抑制することができる。
上記(4)の態様によれば、フレーム部が金属材料構成部および樹脂材料構成部の一方のみによって中空の閉断面を形成する場合に比べて、フレーム部の強度および剛性を確保しつつ軽量化を図ることができる。また、金属材料構成部および樹脂材料構成部の分割構造を用いて中空断面構造を構成するため、フレーム部の製造工程において入れ子が不要となり、車体フレームの製造を容易にすることができる。
上記(5)の態様によれば、開放断面を有する金属材料構成部の開口部を樹脂材料構成部で閉塞することによって、中空の閉断面を有するフレーム部を形成するので、フレーム部の強度および剛性を確保しつつ軽量化を図ることができる。また、中空の閉断面を分割した複数の部材で構成するため、車体フレームの製造工程において入れ子が不要となり、車体フレームの製造を容易にすることができる。
上記(6)の態様によれば、金属材料構成部および樹脂材料構成部を互いに機械的に位置決めした状態で結合可能となるので、金属材料構成部および樹脂材料構成部の結合力を高め、異種材料からなるフレーム部を確実に一体化することができる。
上記(7)の態様によれば、樹脂材料構成部の端部が金属材料構成部の保持部に覆われるため、樹脂材料構成部の強化繊維の露出や飛散を抑止することができる。
上記(8)の態様によれば、樹脂材料構成部を弾性変形させた状態で金属材料構成部に嵌め合わせることが可能となるので、ボルト等の締結部材を用いる場合に比べて簡単に金属材料構成部および樹脂材料構成部の機械的結合を実施することができる。すなわち、簡単な作業で両構成部の機械的結合を実施することができるため、接着のみで金属材料構成部および樹脂材料構成部を結合する場合に比べて、接着材の経年劣化による結合力の低下を、締結部材のコスト増加を伴うことなく抑制できるとともに、異種材料からなるフレーム部を高い結合力で確実に一体化することができる。
上記(9)の態様によれば、フレーム部の長手方向に沿う引張荷重に対する抗力を高めることができる。According to the aspect (1) above, at least a part of the frame portion forming the skeleton of the vehicle is formed of a fiber reinforced resin material instead of the metal material, so that the weight of the vehicle body frame can be reduced. Further, since at least a part of the frame portion is formed of the fiber reinforced resin material, the degree of freedom in the shape of the frame portion can be increased, and the degree of freedom in setting the strength and rigidity of the frame portion can be increased. Further, since the metal material component forming the outer side of the frame portion in the vehicle width direction functions as a protective part that protects the resin material component from the outer side in the vehicle width direction, disturbance from the outside in the vehicle width direction due to a fall or a side collision or the like. However, it is difficult to reach the resin material component, and damage to the resin material component can be suppressed. Further, since the resin material component is arranged inside the frame portion in the vehicle width direction, the resin material component is less likely to be affected by the outdoor environment, and the life of the resin material component and thus the vehicle body frame can be extended.
According to the aspect (2) above, in the maximum width portion that is susceptible to disturbance from the outside in the vehicle width direction due to a fall, a side collision, etc., it is possible to suppress the direct disturbance from reaching the resin material component and damage the resin material component. Can be suppressed.
According to the aspect (3) above, since the resin material constituent portion is arranged on the curved inner peripheral side of the curved portion, the inner peripheral side of the curved portion can be supported by the elastic force and the restoring force of the resin material constituent portion. ..
Therefore, when a pressing load is applied to the frame portion from the front or the rear, it is possible to prevent the frame portion from being deformed so as to further bend the curved portion.
According to the aspect (4) above, the weight is reduced while ensuring the strength and rigidity of the frame portion as compared with the case where the frame portion forms a hollow closed cross section by only one of the metal material constituent portion and the resin material constituent portion. Can be planned. Further, since the hollow cross-sectional structure is formed by using the divided structure of the metal material constituent portion and the resin material constituent portion, nesting is not required in the manufacturing process of the frame portion, and the manufacturing of the vehicle body frame can be facilitated.
According to the aspect (5) above, the frame portion having a hollow closed cross section is formed by closing the opening of the metal material constituent portion having an open cross section with the resin material constituent portion, so that the strength of the frame portion and the strength of the frame portion are increased. Weight can be reduced while ensuring rigidity. Further, since the hollow closed cross section is composed of a plurality of divided members, nesting is not required in the manufacturing process of the vehicle body frame, and the manufacturing of the vehicle body frame can be facilitated.
According to the aspect (6) above, since the metal material component and the resin material component can be bonded in a state of being mechanically positioned with each other, the bonding force between the metal material component and the resin material component is increased, and different types of components are formed. The frame portion made of the material can be surely integrated.
According to the aspect (7) above, since the end portion of the resin material constituent portion is covered with the holding portion of the metal material constituent portion, it is possible to prevent the reinforcing fibers of the resin material constituent portion from being exposed or scattered.
According to the aspect (8) above, since the resin material component can be fitted to the metal material component in a state of being elastically deformed, the metal material can be easily fitted as compared with the case of using a fastening member such as a bolt. Mechanical bonding of the constituent parts and the resin material constituent parts can be carried out. That is, since both components can be mechanically bonded by a simple operation, the bonding force due to aged deterioration of the adhesive is stronger than that in the case of bonding the metal material component and the resin material component only by bonding. The decrease can be suppressed without increasing the cost of the fastening member, and the frame portion made of different materials can be reliably integrated with a high bonding force.
According to the aspect (9) above, the drag force against the tensile load along the longitudinal direction of the frame portion can be increased.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ以下に説明する車両における向きと同一とする。また以下の説明に用いる図中適所には、車両前方を示す矢印FR、車両左方を示す矢印LH、車両上方を示す矢印UP、車体左右中心を示す線CL、車幅方向(左右方向)外側を示す矢印OUT、車幅方向内側を示す矢印INが示されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Unless otherwise specified, the directions such as front, rear, left, and right in the following description are the same as the directions in the vehicle described below. Further, in the appropriate places in the figure used in the following description, an arrow FR indicating the front of the vehicle, an arrow LH indicating the left side of the vehicle, an arrow UP indicating the upper part of the vehicle, a line CL indicating the center of the left and right sides of the vehicle body, and the outside in the vehicle width direction (horizontal direction). The arrow OUT indicating the inside of the vehicle width direction and the arrow IN indicating the inside in the vehicle width direction are shown.
<車両全体>
図1に示すように、本実施形態の鞍乗り型車両は、自動二輪車1である。自動二輪車1の前輪2は、左右一対のフロントフォーク3の下端部に支持されている。左右フロントフォーク3の上部は、ステアリングステム4を介して、車体フレーム5の前端部のヘッドパイプ6に支持されている。ステアリングステム4は、ヘッドパイプ6に回動可能に挿通されるステアリングシャフトと、ステアリングシャフトの上下端部にそれぞれ一体回動可能に取り付けられるトップブリッジ4aおよびボトムブリッジ4bと、を備えている。トップブリッジ4aおよびボトムブリッジ4bの左右側部には、左右フロントフォーク3の上部がそれぞれ支持されている。トップブリッジ4a上には、操向ハンドル4cが取り付けられている。<Whole vehicle>
As shown in FIG. 1, the saddle-riding vehicle of the present embodiment is a
車体フレーム5は、前端部に位置するヘッドパイプ6と、ヘッドパイプ6から下後方へ延びる左右一対のメインフレーム7と、メインフレーム7の後端部から下方へ延びる左右一対のピボットフレーム8と、を備えている。メインフレーム7およびピボットフレーム8の後部には、シートフレーム9が連結されている。ピボットフレーム8には、車幅方向に沿うピボットシャフト8aを介して、スイングアーム11の前端部が揺動可能に枢支されている。スイングアーム11の後端部には、自動二輪車1の後輪12が支持されている。ピボットフレーム8の後方には、乗員が足を乗せるステップ8bが配置されている。
The
スイングアーム11の前端部近傍には、リアクッション13が起立姿勢で配置されている。リアクッション13は、一端部がスイングアーム11に連結され、他端部がリンク機構14を介して車体フレーム5に連結されている。左右ピボットフレーム8の上端部間には、アッパクロスメンバ15が架設されている(図2参照)。左右ピボットフレーム8の下端部間には、ロアクロスメンバ16が架設されている(図2参照)。ロアクロスメンバ16の車幅方向中間部には、リンク機構14を連結するリンク連結部16aが一体形成されている。
A
左右メインフレーム7の上方には、燃料タンク18が支持されている。燃料タンク18の後方でシートフレーム9の上方には、乗員が着座するシート19が支持されている。左右メインフレーム7の下方には、自動二輪車1の原動機であるパワーユニットPUが懸架されている。パワーユニットPUは、後輪12と例えばチェーン式伝動機構21を介して連係されている。左ピボットフレーム8の下端部には、サイドスタンドブラケット22が取り付けられている。サイドスタンドブラケット22には、車体を左側に傾けた起立姿勢で支持する可倒式のサイドスタンド(不図示)が支持されている。
A
車体前部はフロントカウル25に覆われ、パワーユニットPUの側方はサイドカウル26に覆われ、シートフレーム9周辺はリアカウル27に覆われている。フロントカウル25の前端部には、エアクリーナボックス36まで延びる吸気ダクト(不図示)の前端吸気口25aが開口している。
The front part of the vehicle body is covered with the
<パワーユニット>
図1に示すように、パワーユニットPUは、その前側に位置するエンジン(内燃機関)31と後側に位置する変速機31aとを一体に有している。エンジン31は、例えばクランクシャフト32の回転中心軸線C1を左右方向(車幅方向)に沿わせた並列四気筒エンジンである。エンジン31は、クランクケース33の前部上方にシリンダ34を斜め前上方に向けて起立させている。クランクケース33の後部は、変速機31aを収容する変速機ケースとされている。<Power unit>
As shown in FIG. 1, the power unit PU integrally includes an engine (internal combustion engine) 31 located on the front side thereof and a
シリンダ34の後上部には、気筒毎に独立した吸気通路(スロットルボディ含む)35が接続されている。各吸気通路35は、シリンダ34の上方に配置されたエアクリーナボックス36に接続されている。エアクリーナボックス36は、側面視でメインフレーム7よりも上方に突出し、燃料タンク18の前部内側に入り込んでいる。例えば、エアクリーナボックス36と燃料タンク18とが外装カバーで覆われる構成でもよい。シリンダ34の前下部には、気筒毎に独立した排気管37が接続されている。各排気管37は、パワーユニットPUの下方に取り回されて適宜集合し、例えば単一の集合管となってサイレンサ38に接続されている。シリンダ34の前方には、エンジン31の冷却に用いるラジエータ39が配置されている。
An independent intake passage (including the throttle body) 35 is connected to the upper rear part of the
シリンダ34は、前後幅に対して左右幅が広い。シリンダ34は、左右メインフレーム7間に配置されている。左右メインフレーム7は、シリンダ34の外側部を避けるように、車幅方向外側に凸の湾曲形状をなしている。左右メインフレーム7におけるシリンダ34の車幅方向外側に位置する部位は、左右メインフレーム7間の距離を最大としている。
The
<車体フレーム>
図1に示すように、車体フレーム5は、パワーユニットPUを下方から支持するフレーム部材を省略したいわゆるダイヤモンドフレーム形式である。
図2〜図4に示すように、車体フレーム5は、ヘッドパイプ6および左右メインフレーム7の前部を含むヘッドブロック41と、左右メインフレーム7の前後中間領域を形成する左右一対のメインフレーム体42と、左右メインフレーム7の後部および左右ピボットフレーム8を含むピボットブロック43と、に分割構成されている。<Body frame>
As shown in FIG. 1, the
As shown in FIGS. 2 to 4, the
ヘッドブロック41は、ヘッドパイプ6および左右メインフレーム7の前部に渡る平面視三角形状のガセット41aを含んでいる。ピボットブロック43は、左右ピボットフレーム8の上下端部間をそれぞれ連結するアッパクロスメンバ15およびロアクロスメンバ16を含んでいる。
車体フレーム5の各分割要素は、例えば後述する金属材料構成部61同士の溶接であったり、ボルトやリベットによる締結、カシメや構造用接着剤による結合等、種々の結合手段によって相互に結合されて一体化されている。The
Each dividing element of the
ヘッドパイプ6は、上部が後方に位置するように傾斜した円筒状をなしている。図中符号H1は、側面視でヘッドパイプ6の中心軸線C2と略直交する後下がりの傾斜平面を示す。メインフレーム7は、側面視で傾斜平面H1に沿うように後下方へ延びている。メインフレーム7の前部上面は、側面視で前側ほど傾斜平面H1から下方に離間するように傾斜している。ヘッドパイプ6の上端部は、側面視で傾斜平面H1よりも下方に位置している。
The
<メインフレーム>
図2〜図4を参照し、メインフレーム7は、ヘッドパイプ6の軸線C2に沿う方向から見た上面視(傾斜平面H1と略直交する上面視、図2のIII矢視)において、ヘッドパイプ6から後方かつ車幅方向外側に向けて斜めに分岐するように延びている。メインフレーム7は、前後方向中間部が車幅方向外側に凸となるように湾曲している。メインフレーム7の後部は、後方かつ車幅方向内側に向けて斜めに延びた後、車両前後方向と略平行となるように湾曲している。メインフレーム7の後端部は、車両前後方向と略平行に配置され、ピボットフレーム8の上端部にそれぞれ接続されている。図3中曲線K1は、傾斜平面H1上でメインフレーム7の延び方向(長手方向)に沿って湾曲する曲線を示す。メインフレーム7は、ヘッドパイプ6とピボットフレーム8の上端部とに渡るフレーム本体部7aを有する。図2中鎖線7bはフレーム本体部7aの下縁部を示す。<Mainframe>
With reference to FIGS. 2 to 4, the
メインフレーム7の後部上側には、例えば燃料タンク18の側面部を支持するタンクマウント部44が突設されとともに、タンクマウント部44の後方でシートフレーム9の前端部上側を支持する第一フレームマウント部45aが突設されている。ピボットフレーム8の上端部後側には、シートフレーム9の前端部下側を支持する第二フレームマウント部45bが突設されている。
For example, a
図3を参照し、メインフレーム7の前後中間部は、平面視(上面視)において車幅方向外側に膨らむように湾曲する凸状湾曲部46を形成している。凸状湾曲部46は、左右メインフレーム7間の距離を最大とし、車体フレーム5の左右幅を最大とする最大幅部46aを含んでいる。左右の凸状湾曲部46の間には、エンジン31のシリンダ34およびエアクリーナボックス36を配置する部品配置スペースS1が形成されている。左右の凸状湾曲部46は、これらの車幅方向内側にシリンダ34およびエアクリーナボックス36を抱くように(シリンダ34およびエアクリーナボックス36の車幅方向外側を迂回するように)湾曲形成されている。
With reference to FIG. 3, the front-rear intermediate portion of the
メインフレーム7の後部は、平面視(上面視)において車幅方向内側に凹むように湾曲する凹状湾曲部47を形成している。凹状湾曲部47は、左右メインフレーム7間の距離を最小とする最小幅部47aを含んでいる。左右メインフレーム7の後部から左右ピボットフレーム8に渡る部位は、凸状湾曲部46の後方で車体フレーム5の左右幅を狭める絞り部でもある。凸状湾曲部46の後方で車体フレーム5の左右幅を狭めることで、シート19に着座した運転者が足を配置しやすくなり、足つき性やニーグリップによる車体ホールド性が確保される。
The rear portion of the
メインフレーム7は、左右幅に対して上下幅が広い縦長矩形状かつ中空の断面形状を有している(図2参照)。メインフレーム7は、前端部の上下幅がヘッドパイプ6の軸方向長さと略同一とされている。メインフレーム7の下側(フレーム本体部7aの下方)には、側面視で逆三角形状をなすエンジンハンガー48が下方に向けて延びている。エンジンハンガー48の下端部には、クランクケース33又はシリンダ34の前端部を支持する前マウント部48aが設けられている。メインフレーム7は、ヘッドパイプ6から前マウント部48aまでの範囲で、後側ほど上下幅を広げるように設けられている。エンジンハンガー48の後部には、側面視で上前方に向けて凹む凹部48bが形成されている。メインフレーム7は、凹部48bからメインフレーム体42の後端部まで、後側ほど上下幅を狭めるように設けられている。
The
メインフレーム体42の前後には、メインフレーム体42を車幅方向で貫通する前後開口部49a,49bが形成されている。前後開口部49a,49bは、中空のメインフレーム体42の内外壁を切り欠く一方、これら内外壁間に渡る内周壁49a−1,49b−1を有している。各内周壁49a−1,49b−1は、前記内外壁間をつなぐクロスメンバとしても機能する。このような前後開口部49a,49bをメインフレーム7に形成することで、車体フレーム5全体の剛性バランスの最適化を図っている。
Front and
<ピボットフレーム>
図2〜図4を参照し、ピボットフレーム8は、側面視でメインフレーム7の後部の上下幅と略同一の前後幅を有して上下方向に延びている。ピボットフレーム8は、側面視で下側ほど前側に位置するように傾斜して延びている。ピボットフレーム8の上下中間部には、ピボットシャフト8aを挿通支持するピボット支持部51が前側にオフセットして設けられている。ピボット支持部51の後方には、ステップ8bを支持するステップブラケット8cを取り付けるステップマウント部52が設けられている。左ピボットフレーム8の下端部とロアクロスメンバ16の左端部とで形成される隅部53には、チェーン式伝動機構21のドライブチェーン21aを通過させるチェーン配置スペースS2が形成されている。<Pivot frame>
With reference to FIGS. 2 to 4, the
アッパクロスメンバ15は、左右ピボットフレーム8の上端部における前後幅の中間部の間に架設されている。アッパクロスメンバ15は、下側が狭い逆台形状かつ中空の断面形状を有している。ピボットフレーム8の上端部におけるアッパクロスメンバ15の前方には、クランクケース33の後部上側を支持する後上マウント部54aが設けられている。
ロアクロスメンバ16は、左右ピボットフレーム8の下端部における前後幅の後側の間に架設されている。ロアクロスメンバ16は、上端が略水平な逆五角形状かつ中空の断面形状を有している。ピボットフレーム8の下端部におけるロアクロスメンバ16の前方には、クランクケース33の後部下側を支持する後下マウント部54bが設けられている。
左ピボットフレーム8の下端部には、サイドスタンドブラケット22を締結するスタンド取り付け部55が設けられている。The
The
At the lower end of the
<フレーム断面構造>
図5Aは、本発明の実施形態におけるメインフレーム7のフレーム本体部7aを模式的に示している。図5Bは、比較例のメインフレームのフレーム本体部を模式的に示す斜視図である。
図5Aに示すように、車体フレーム5は、前記分割要素の少なくとも一つ(本実施形態ではメインフレーム体42)を、例えばアルミニウム合金を原料とした金属材料構成部61と、例えば炭素繊維強化樹脂を原料とした樹脂材料構成部62と、を一体化して構成している。<Frame cross-sectional structure>
FIG. 5A schematically shows a frame
As shown in FIG. 5A, in the
メインフレーム7は、縦長矩形状かつ中空の断面形状の内、図中上下の連結壁(以下、上下壁64,65という)と、車幅方向外側の外側壁63と、を含むU字状の範囲を、例えばアルミニウム合金を原料とした断面U字状の金属材料構成部61としている。メインフレーム7は、前記断面形状の内、残余の範囲(車幅方向内側の内側壁66を含む範囲)を、例えば炭素繊維強化樹脂を原料とした平板状の樹脂材料構成部62としている。
The
樹脂材料構成部62は、複数のカーボンシートを積層して構成されている。樹脂材料構成部62は、長尺の炭素繊維(長繊維糸)をメインフレーム7の長手方向に沿わせるように配置している。樹脂材料構成部62は、金属材料構成部61の断面形状における車幅方向内側に開放した開口部67を閉塞し、金属材料構成部61とともに矩形状の閉断面を形成している。例えば、樹脂材料構成部62は、メインフレーム体42の車幅方向内側に設けられている。樹脂材料構成部62は、メインフレーム7における最大幅部46aを含む凸状湾曲部46の車幅方向内側(内周側)に沿うように設けられている。樹脂材料構成部62は、車幅方向外側への張り出しの大きいエンジンハンガー48の車幅方向内側に設けられてもよい。樹脂材料構成部62は、ヘッドブロック41およびピボットブロック43の車幅方向内側に渡って設けられてもよい。
The
図5Bは、比較例としてアルミニウム合金等の金属材料のみで構成したメインフレーム7のフレーム本体部7aを示している。この比較例では、製造容易でコストも抑えられるが、図5Aの本実施形態と比べて、メインフレーム7の一部を樹脂材料構成部62に置き換えることによる軽量化の効果を得られない。一方、例えばメインフレーム7全体を炭素繊維強化樹脂等の繊維強化樹脂材料のみで構成した場合、軽量化の効果は高いものの、車幅方向外側からの衝撃等でメインフレーム7に内部損傷が生じた場合、その損傷を外観から認識し難い。
FIG. 5B shows a frame
本実施形態では、メインフレーム7が単一材料ではなく複数材料で構成されることで、以下の効果が得られる。すなわち、メインフレーム7の少なくとも一部が、金属材料に代わり繊維強化樹脂材料で構成されるので、メインフレーム7の全てを金属材料で構成する場合に比べて、車体フレーム5の軽量化を図ることができる。また、樹脂材料構成部62は形状自由度が高いので、強度および剛性の設定自由度を高めることができるとともに、この点でも車体フレーム5の軽量化を図ることができる。
In the present embodiment, the following effects can be obtained by forming the
また、メインフレーム7の全てを繊維強化樹脂材料で構成する場合に比べて、車幅方向外側からの外乱が樹脂材料構成部62に直接は至らず、車幅方向外側からの衝撃等で樹脂層が損傷を受け難い。つまり、金属材料構成部61を樹脂材料構成部62の保護部として用いることで、樹脂層に積層剥離が起こり難くすることができる。また、車幅方向外側の金属材料構成部61の状態から、メインフレーム7にダメージを受けたことを認識しやすく、車幅方向内側の繊維強化樹脂材料にダメージを受けた可能性を認識することができる。
Further, as compared with the case where the
金属材料構成部61と樹脂材料構成部62とを一体化する手法として、本実施形態では、金属材料構成部61の上下壁64,65の車幅方向内側端部に、樹脂材料構成部62の上下端部をそれぞれ断面内側から差し込む上下レール部68を備えている。樹脂材料構成部62は、上下幅を有してメインフレーム7の長手方向に延びる帯状をなしている。樹脂材料構成部62は、上下壁64,65間の距離よりも大きい上下幅を有している。樹脂材料構成部62は、自身の上下幅を縮小するように上下方向で弾性変形可能であり、上下幅を縮小するように弾性変形した状態で、金属材料構成部61の車幅方向内側の開口部67内に入り込む。この状態で、樹脂材料構成部62の弾性変形の少なくとも一部を解消することで、樹脂材料構成部62の上下端部が上下レール部68にそれぞれ差し込まれる。樹脂材料構成部62が繊維強化樹脂で構成される場合、樹脂材料構成部62の上下端部を上下レール部68内に差し込むことで、上下端部が上下レール部68に覆われるので、強化繊維の繊維端の露出やささくれを無くすための末端処理が省略可能となる。
As a method of integrating the
樹脂材料構成部62は、上下端部を上下レール部68に差し込んだ際、上下方向の撓みを残しておくことで、上下端部を上下レール部68内に弾性的に押し付けた状態となる。
これにより、樹脂材料構成部62を金属材料構成部61に機械的に結合した状態が維持される。つまり、上下レール部68は、樹脂材料構成部62を金属材料構成部61の開口部67を閉塞した状態(位置)に保持する保持部(位置決め部)である。樹脂材料構成部62の上下端部は、構造用接着剤を併用して上下レール部68に固定されてもよい。この場合、樹脂材料構成部62がメインフレーム7の車幅方向内側に配置されることから、構造用接着剤が太陽光や風雨等の影響を受け難く、構造用接着剤の結合力の低下が抑えられる。構造用接着剤は、樹脂材料構成部62の組み付け前に予め上下レール部68内に塗布されてもよく、樹脂材料構成部62の組み付け後に上下レール部68に塗布してもよい。樹脂材料構成部62は、上下端部を上下レール部68に差し込んだ後、弾性変形を残すことなく弾性変形前の状態に復帰し、構造用接着剤を用いて上下レール部68に固定されてもよい。When the upper and lower end portions of the resin material
As a result, the state in which the
メインフレーム7の製造方法としては、開口部67を有する金属材料構成部61に対し、樹脂材料構成部62を撓ませて組み付ける方法の他、金属材料構成部61の開口部67を広げた状態のワークを形成し、このワークの開口部67に樹脂材料構成部62をセットした状態で、ワークの開口部67を狭める加工を行い、この加工と同時に樹脂材料構成部62を撓ませる方法も考えられる。
As a method of manufacturing the
図5A、図6の例では、樹脂材料構成部62は、自身の撓みにより、金属材料構成部61に組み付けた状態で、車幅方向内側(メインフレーム7の断面形状の外側)に凸の湾曲形状をなしている。以下、本実施形態の変形例を説明するが、前出の構成には同一符号を付してその説明を省略する。
In the examples of FIGS. 5A and 6, the
図7の例では、樹脂材料構成部62は、自身の撓みにより、金属材料構成部61に組み付けた状態で、車幅方向外側(メインフレーム7の断面形状の内側)に凸の湾曲形状をなしている。樹脂材料構成部62は、自身の撓みによる弾性力により、メインフレーム7の凸状湾曲部46に湾曲を延ばすよう付勢力を与える構成でもよい。すなわち、樹脂材料構成部62は、金属材料構成部61の平面視形状に倣って弾性変形し、平面視で車幅方向外側に凸形状に湾曲している構成でもよい。自動二輪車1の走行中の前輪2の制動時や後輪12の上方への突き上げ時等には、メインフレーム7には前方又は後方から押圧荷重が入力され、凸状湾曲部46を車幅方向外側へ膨出させようとする(凸状湾曲部46をさらに湾曲させようとする)作用が生じる。この作用を樹脂材料構成部62の付勢力で軽減することができる。
In the example of FIG. 7, the
図8の例では、樹脂材料構成部62は、メインフレーム7の断面形状における上下壁64,65と車幅方向内側の内側壁66とを含む断面U字状とされ、金属材料構成部61は、前記断面形状における車幅方向外側の外側壁63を含む平板状とされている。上下レール部68は、上下壁64,65の車幅方向外側の端部を車幅方向内側から差し込んで保持する。上下壁64,65は、断面内側に弾性変形した状態で上下レール部68に保持されてもよい。
In the example of FIG. 8, the
図9の例では、メインフレーム7は、前出の断面形状とは異なる断面形状(例えば縦長の楕円形状)をなし、この断面形状を車幅方向で分割(例えば半割)した断面形状の金属材料構成部61および樹脂材料構成部62で構成されている。すなわち、メインフレーム7の断面形状は矩形状に限らない。上下レール部68は、樹脂材料構成部62の車幅方向外側を向く上下端部を車幅方向内側から差し込んで保持する。樹脂材料構成部62の上下端部は、断面内側に弾性変形した状態で上下レール部68に保持されてもよい。
In the example of FIG. 9, the
図10の例では、金属材料構成部61および樹脂材料構成部62は、互いに車幅方向で開口部67a,67bを対向させる断面U字状をなし、金属材料構成部61の開口部67aの内側に樹脂材料構成部62が入り込み、それぞれの上壁64a,64b同士および下壁65a,65b同士が構造用接着剤Zで接合されている。樹脂材料構成部62の上下壁64b,65b端部は、断面内側に弾性変形した状態で金属材料構成部61の上下壁64a,65aに接合されてもよい。
In the example of FIG. 10, the
図11の例では、金属材料構成部61が断面U字状、樹脂材料構成部62が平板状とされ、これらの上下端部が車幅方向で対向して構造用接着剤Zで接合されている。例えば、金属材料構成部61の上下壁64,65の先端部には、接着面を形成する上下フランジ64c,65cが連設されている。上下フランジ64c,65cは、断面内側に起立してもよく(上フランジ64c)、断面外側に起立してもよい(下フランジ65c)。
In the example of FIG. 11, the metal material
図12の例では、樹脂材料構成部62が閉断面構造部69を含むパイプ状とされ、金属材料構成部61は平板状とされて閉断面構造部69の車幅方向外側に配置されている。閉断面構造部69の上下端部からは、車幅方向外側に上下壁64b,65bが延出し、上下壁64b,65bの車幅方向外側の端部が金属材料構成部61の上下レール部68に車幅方向内側から差し込まれて保持されている。
In the example of FIG. 12, the
図13の例では、樹脂材料構成部62が閉断面構造部69を含むパイプ状とされ、金属材料構成部61は断面U字状とされ、金属材料構成部61の上下壁64,65が閉断面構造部69の上下端部に構造用接着剤Zで接合されている。なお、金属材料構成部61が閉断面構造部を含むパイプ状とされてもよい。
In the example of FIG. 13, the resin material
以上説明したように、上記実施形態における車体フレーム構造は、車両の骨格をなすメインフレーム7の車幅方向内側を形成し、繊維強化樹脂材料からなる樹脂材料構成部62と、メインフレーム7の車幅方向外側を形成し、樹脂材料構成部62よりも車幅方向外側に配置され、金属材料からなる金属材料構成部61と、を備えている。
As described above, the vehicle body frame structure in the above embodiment forms the inner side of the
この構成によれば、車両の骨格をなすメインフレーム7の少なくとも一部が、金属材料に代わり繊維強化樹脂材料で形成されるので、車体フレーム5の軽量化を図ることができる。また、メインフレーム7の少なくとも一部が繊維強化樹脂材料で形成されるので、メインフレーム7の形状自由度を高め、メインフレーム7の強度および剛性の設定自由度を高めることができる。また、メインフレーム7の車幅方向外側を形成する金属材料構成部61が、樹脂材料構成部62を車幅方向外側から保護する保護部として機能するので、転倒や側面衝突等による車幅方向外側からの外乱が樹脂材料構成部62に至り難く、樹脂材料構成部62の損傷を抑えることができる。また、樹脂材料構成部62がメインフレーム7の車幅方向内側に配置されるので、樹脂材料構成部62が屋外環境の影響を受け難く、樹脂材料構成部62ひいては車体フレーム5の寿命を延ばすことができる。
According to this configuration, at least a part of the
また、上記車体フレーム構造において、金属材料構成部61は、メインフレーム部7を含む車両の車体フレーム5における車幅方向の最大幅部46aに設けられている。
これにより、転倒や側面衝突等による車幅方向外側からの外乱を受けやすい最大幅部46aにおいて、樹脂材料構成部62に直接外乱が至ることを抑え、樹脂材料構成部62の損傷を抑えることができる。Further, in the vehicle body frame structure, the
As a result, in the
また、上記車体フレーム構造において、メインフレーム7は、平面視で車幅方向外側に凸形状に湾曲してなる凸状湾曲部46を備え、樹脂材料構成部62は、凸状湾曲部46の車幅方向内側で湾曲形状に沿って設けられている。
このように、凸状湾曲部46の湾曲内周側に樹脂材料構成部62を配置することで、凸状湾曲部46の内周側を樹脂材料構成部62の弾性力や復元力をもって支持することができる。このため、メインフレーム7に前方又は後方から押圧荷重が加わった際に、凸状湾曲部46をさらに湾曲させるようにメインフレーム7が変形することを抑制することができる。Further, in the vehicle body frame structure, the
By arranging the resin material
また、上記車体フレーム構造において、メインフレーム7は、金属材料構成部61および樹脂材料構成部62の結合によって閉断面を形成している。
これにより、メインフレーム7が金属材料構成部61および樹脂材料構成部62の一方のみによって中空の閉断面を形成する場合に比べて、メインフレーム7の強度および剛性を確保しつつ軽量化を図ることができる。また、金属材料構成部61および樹脂材料構成部62の分割構造を用いて中空断面構造を構成するため、メインフレーム7の製造工程において入れ子が不要となり、車体フレーム5の製造を容易にすることができる。Further, in the vehicle body frame structure, the
As a result, the weight of the
また、上記車体フレーム構造において、金属材料構成部61は、開口部67を有する開放断面を有し、樹脂材料構成部62は、金属材料構成部61の開口部67を閉塞するように設けられている。
このように、開放断面を有する金属材料構成部61の開口部67を樹脂材料構成部62で閉塞することによって、中空の閉断面を有するメインフレーム7を形成するので、メインフレーム7の強度および剛性を確保しつつ軽量化を図ることができる。また、中空の閉断面を分割した複数の部材で構成するため、車体フレーム5の製造工程において入れ子が不要となり、車体フレーム5の製造を容易にすることができる。Further, in the vehicle body frame structure, the
In this way, by closing the
また、上記車体フレーム構造において、金属材料構成部61および樹脂材料構成部62の少なくとも一方は、他方を嵌め合わせて保持するレール部68を備えている。
これにより、金属材料構成部61および樹脂材料構成部62を互いに機械的に位置決めした状態で結合可能となるので、金属材料構成部61および樹脂材料構成部62の結合力を高め、異種材料からなるメインフレーム7を確実に一体化することができる。Further, in the vehicle body frame structure, at least one of the metal material
As a result, the
また、上記車体フレーム構造において、金属材料構成部61に設けられたレール部68は、樹脂材料構成部62の端部を覆うように保持する。
これにより、樹脂材料構成部62の端部が金属材料構成部61のレール部68に覆われるため、樹脂材料構成部62の強化繊維の露出や飛散を抑止することができる。Further, in the vehicle body frame structure, the
As a result, since the end portion of the resin material
また、上記車体フレーム構造において、樹脂材料構成部62は、弾性変形を伴って金属材料構成部61に結合されている。
これにより、樹脂材料構成部62を弾性変形させた状態で金属材料構成部61に嵌め合わせることが可能となるので、ボルト等の締結部材を用いる場合に比べて簡単に金属材料構成部61および樹脂材料構成部62の機械的結合を実施することができる。すなわち、簡単な作業で両構成部61,62の機械的結合を実施することができるため、接着のみで金属材料構成部61および樹脂材料構成部62を結合する場合に比べて、接着材の経年劣化による結合力の低下を、締結部材のコスト増加を伴うことなく抑制できるとともに、異種材料からなるメインフレーム7を高い結合力で確実に一体化することができる。Further, in the vehicle body frame structure, the
As a result, the
また、上記車体フレーム構造において、樹脂材料構成部62には、メインフレーム7の長手方向に沿うように強化繊維の繊維糸が配置されている。
これにより、メインフレーム7の長手方向に沿う引張荷重に対する抗力を高めることができる。Further, in the vehicle body frame structure, fiber threads of reinforcing fibers are arranged in the resin material
As a result, the drag force against the tensile load along the longitudinal direction of the
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、樹脂材料構成部62は、炭素繊維強化樹脂(CFRP)に限らず、ガラス繊維強化樹脂(GFRP)等、炭素繊維以外の強化繊維を用いたものであってもよい。
適用車両のパワーユニットのエンジンは、並列四気筒エンジンに限らず、気筒数や気筒配置は問わない。また、クランクシャフトの軸方向を前後方向に向けた縦置きエンジンでもよい。また、パワーユニットが駆動源として電気モータを含んでもよい。このとき、左右メインフレーム間に走行用のバッテリが搭載されてもよい。
前記鞍乗り型車両には、運転者が車体を跨いで乗車する車両全般が含まれ、自動二輪車(原動機付自転車及びスクータ型車両を含む)のみならず、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)又は四輪の車両も含まれる。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the resin material
The engine of the power unit of the applicable vehicle is not limited to the parallel four-cylinder engine, and the number of cylinders and the cylinder arrangement do not matter. Further, a longitudinal engine in which the axial direction of the crankshaft is directed in the front-rear direction may be used. Further, the power unit may include an electric motor as a drive source. At this time, a running battery may be mounted between the left and right main frames.
The saddle-riding type vehicle includes all vehicles that the driver rides across the vehicle body, and includes not only motorcycles (including motorized bicycles and scooter type vehicles) but also three wheels (one front wheel and two rear wheels). , Front two-wheeled and rear one-wheeled vehicles) or four-wheeled vehicles are also included.
The configuration in the above embodiment is an example of the present invention, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention, such as replacing the constituent elements of the embodiment with well-known constituent elements.
1 自動二輪車(鞍乗り型車両)
5 車体フレーム
6 ヘッドパイプ
7 メインフレーム(フレーム部)
7a フレーム本体部
8 ピボットフレーム
15 アッパクロスメンバ
16 ロアクロスメンバ
41 ヘッドブロック
42 メインフレーム体
43 ピボットブロック
46 凸状湾曲部(湾曲部)
46a 最大幅部
48 エンジンハンガー
61 金属材料構成部
62 樹脂材料構成部
63 外側壁
64 上壁
65 下壁
66 内側壁
67 開口部
68 レール部(保持部)1 Motorcycle (saddle-riding vehicle)
5
Claims (8)
前記フレーム部(7)の車幅方向外側を形成し、前記樹脂材料構成部(62)よりも車幅方向外側に配置され、金属材料からなる金属材料構成部(61)と、を備え、
前記フレーム部(7)は、前記金属材料構成部(61)および樹脂材料構成部(62)の結合によって閉断面を形成している、
鞍乗り型車両の車体フレーム構造。 A resin material component (62) formed of a fiber-reinforced resin material forming the inside in the vehicle width direction of a frame portion (7) forming the skeleton of a saddle-mounted vehicle, and a resin material component (62).
A metal material component (61) formed of a metal material, which forms the outside of the frame portion (7) in the vehicle width direction and is arranged outside the resin material component (62) in the vehicle width direction, is provided.
The frame portion (7) forms a closed cross section by combining the metal material constituent portion (61) and the resin material constituent portion (62).
Body frame structure of saddle-riding vehicle.
請求項1に記載の鞍乗り型車両の車体フレーム構造。 The first aspect of claim 1, wherein the metal material component (61) is provided in the maximum width portion (46a) in the vehicle width direction of the body frame (5) of the saddle-riding vehicle including the frame portion (7). Body frame structure of saddle-riding vehicle.
前記樹脂材料構成部(62)は、前記湾曲部(46)の車幅方向内側で湾曲形状に沿って設けられている
請求項1又は2に記載の鞍乗り型車両の車体フレーム構造。 The frame portion (7) includes a curved portion (46) that is curved outward in the vehicle width direction in a plan view.
The body frame structure of a saddle-riding vehicle according to claim 1 or 2, wherein the resin material component (62) is provided along the curved shape inside the curved portion (46) in the vehicle width direction.
前記樹脂材料構成部(62)は、前記金属材料構成部(61)の開口部(67)を閉塞するように設けられている
請求項1に記載の鞍乗り型車両の車体フレーム構造。 The metal material component (61) has an open cross section having an opening (67).
The body frame structure of a saddle-riding vehicle according to claim 1, wherein the resin material component (62) is provided so as to close the opening (67) of the metal material component (61).
請求項1から4の何れか一項に記載の鞍乗り型車両の車体フレーム構造。 The invention according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one of the metal material constituent part (61) and the resin material constituent part (62) includes a holding part (68) for fitting and holding the other. Body frame structure of saddle-riding vehicle.
請求項5に記載の鞍乗り型車両の車体フレーム構造。 The body frame of a saddle-riding vehicle according to claim 5, wherein the holding portion (68) provided in the metal material constituent portion (61) is held so as to cover the end portion of the resin material constituent portion (62). structure.
請求項1から6の何れか一項に記載の鞍乗り型車両の車体フレーム構造。 The body frame structure of a saddle-riding vehicle according to any one of claims 1 to 6, wherein the resin material component (62) is coupled to the metal material component (61) with elastic deformation.
請求項1から7の何れか一項に記載の鞍乗り型車両の車体フレーム構造。 The saddle-riding type according to any one of claims 1 to 7, wherein fiber threads of reinforcing fibers are arranged in the resin material constituent portion (62) along the longitudinal direction of the frame portion (7). Vehicle body frame structure.
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