JP5727805B2 - 自動二輪車のフレーム - Google Patents

Description

本発明は、剛性強度を高めた自動二輪車のフレームに関する。

従来、自動二輪車のフレームとして、ヘッドパイプに対してメインパイプとダウンチューブの各前端部がそれぞれ一体的に連結され、さらに、ヘッドパイプとメインパイプとダウンチューブとが、それらの側面に渡って重ね合わされ且つ溶接されるフレーム連結用ガセットを介して、互いに一体的に連結されて補強されたものがある。（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−０８６８７７号公報

しかしながら、上記従来の技術では、フレーム前部のヘッドパイプ周りが補強されるだけであり、一層の強度向上のためには、フレーム全体の肉厚アップなどが必要となり、重量やコストの増加を招いてしまうという問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、軽量かつ低コストで、強度の高い自動二輪車のフレームを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ヘッドパイプ（６７）後方から斜め下方後方に延びるメインフレーム（７１）と、メインフレーム（７１）から斜め上方後方に延びるリアフレーム（７５）とを備え、前記メインフレーム（７１）と前記リアフレーム（７５）とを溶接し、三又状部（９３）とする自動二輪車のフレームにおいて、別体の補強板（９５）で前記三又状部（９３）を車幅方向の外側面から覆うように溶接し、前記補強板（９５）の前部上端部（１２３）は、前記メインフレーム（７１）の外周に沿う湾曲した断面形状を有し、前記補強板（９５）の後部上端部（１２５）は、前記リアフレーム（７５）の外周に沿う湾曲した断面形状を有し、前記三又状部（９３）の前方であって、且つ前記メインフレーム（７１）の車幅方向の内側面に、後端部（９０）が溶接されたピボットプレート（８９）を備え、側面視で前記ピボットプレート（８９）の前記後端部（９０）と前記補強板（９５）とが重なり、前記補強板（９５）は、その周縁（１３１）をフレームに溶接し、周縁（１３１）以外はフレームの車幅方向外側に対して中空状であることを特徴とする。
本発明では、別体の補強板で三又状部を車幅方向の外側面から覆うように溶接するので、別体の補強板を追加するだけで、応力が集中しやすい三又状部を強固に補強することができ、重量やコストを抑制しつつ強度を向上できる。また、車幅方向の内側面に溶接されたピボットプレートの後方を補強するので、ピボットプレートに荷重が伝わりにくくなり、ピボットプレートが歪まなくなる。これにより、ピボットプレートの補強を不要とでき、重量およびコストを低減できる。
また、前記補強板（９５）は、その周縁（１３１）をフレームに溶接し、周縁（１３１）以外はフレームの車幅方向外側に対して中空状であり、補強板の周縁をフレームに溶接するので、少ない溶接箇所で溶接強度を向上でき、溶接コストを低減できる。また、周縁以外はフレームの車幅方向外側に対して中空状であるので、フレームの断面を大きくでき、フレームの剛性を向上できる。

本発明の第２の特徴として、前記メインフレーム（７１）は、その下方に左右方向に延びるクロス部材（７９）を備え、前記補強板（９５）は、前記クロス部材（７９）の端部まで覆い、前記クロス部材（７９）は、前記メインフレーム（７１）の下端よりも車幅方向の外側に突出し、前記補強板（９５）の下端部（１２７）は、前記クロス部材（７９）の端部に沿う皿形状に形成され、前記クロス部材（７９）の端部には、ステップ（５５）を回動可能に軸支するステップブラケット（１０１）が設けられても良い。
クロス部材の端部を覆うことで、メインフレーム、リアフレーム、クロス部材の連結強度を増すことができる。

第３の特徴として、前記リアフレーム（７５）上方後端には、キャリア（５１）を備えても良い。
キャリアからの荷重がリアフレームを伝わっても、三又状部の補強により効率よく支持できる。
第４の特徴として、前記メインフレーム（７１）の中間部から後方へ延び、その上方にシート（４９）と前記キャリア（５１）とを備えるシートレール（７３）を備え、前記リアフレーム（７５）の後端は前記シートレール（７３）に接続されても良い。
シートとキャリアからの荷重がリアフレームを伝わっても、三又状部の補強により、効率よく支持できる。

本発明によれば、補強板で三又状部を側面から覆うように溶接するので、補強板を追加するだけで、応力が集中しやすい三又状部を強固に補強することができ、メインフレームやリアフレーム全体を大径や厚肉にする必要がないので重量やコストを抑制しつつ強度を向上できる。また、ピボットプレートの後方を補強するので、ピボットプレートに荷重が伝わりにくくなり、ピボットプレートが歪まなくなる。これにより、ピボットプレートの補強を不要とでき、重量およびコストを低減できる。
前記補強板は、その周縁をフレームに溶接し、周縁以外はフレームに対して中空状とすれば、少ない溶接箇所で溶接強度を向上でき、溶接コストを低減できる。また、フレームの断面を大きくでき、フレームの剛性を向上できる。

前記メインフレームは、その下方に左右方向に延びるクロス部材を備え、前記補強部材は、前記クロス部材の端部まで覆うようにすれば、メインフレーム、リアフレーム、クロス部材の連結強度を増すことができる。
前記リアフレーム上方後端には、キャリアを備えれば、キャリアからの荷重がリアフレームを伝わっても、三又状部の補強により効率よく支持できる。
前記メインフレームの中間部から後方へ延び、その上方に前記シートとキャリアを備えるシートレールを備え、前記リアフレームの後端はシートレールに接続されれば、シートおよびキャリアからの荷重がリアフレームを伝わっても、三又状部の補強により、シートおよびキャリアからの荷重を効率よく支持できる。

本実施形態に係る車体フレームを適用した自動二輪車の側面図である。 車体フレームの斜視図である。 車体フレームの三又状部近傍を拡大側面図である。 車体フレームの三又状部近傍の拡大正面図である。 車体フレームの三又状部近傍の拡大背面図である。

以下、この発明の一実施の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及び上下といった方向は、特に記載がなければ車体に対する方向と同一とする。
図１は、本実施形態に係る自動二輪車１を示す。この自動二輪車１は、車体フレーム３を有し、車体フレーム３の前後中間部に支持されたエンジン５と、車体フレーム３の前部に操舵可能に支持される前輪７と、車体フレーム３の後部に支持されエンジン５の駆動力で駆動される後輪９とを備えている。

車体フレーム３の前端には、ステアリングパイプ（不図示）が軸支され、このステアリングパイプにはブリッジ部材１１を介して左右一対のフロントフォーク１３が連結されている。フロントフォーク１３の下端には前輪車軸１５が設けられ、前輪車軸１５により前輪７が軸支されている。ブリッジ部材１１の上部には、操舵用のハンドル１７が固定されている。
車体フレーム３の下部後方には、スイングアーム１９が支持軸２１を介して上下揺動可能に連結されている。スイングアーム１９は後方に延び、その後端部には後輪車軸２３が支持され、この後輪車軸２３に後輪９が軸支されている。スイングアーム１９の後端部と車体フレーム３の上部後方との間には左右一対のリアクッション２５が介挿されている。

車体フレーム３下部の前後中間部には、自動二輪車１の原動機としてのエンジン５が搭載されている。エンジン５は車幅方向（左右方向）に沿うクランク軸（不図示）を有する単気筒エンジンであり、その下部を構成するクランクケース２７の上にシリンダ２９が前傾して立設されている。シリンダ２９上部のシリンダヘッド３１の前端側には排気管３３が接続され、排気管３３は前方に延出して下方に曲がり、さらに後方に曲がりシリンダ２９の右側を通って車体後方に延び、後輪９の右側でマフラー３５に連結されている。シリンダヘッド３１の後端側には、スロットルボディ３７及びエアクリーナ３９を有するエンジン吸気系４１が接続されている。
クランクケース２７の後部左側にはドライブスプロケット（不図示）が配設され、該ドライブスプロケットと後輪車軸２３に連結されたドリブンスプロケット４３とにドライブチェーン４５が掛け回されている。

車体フレーム３の上部には、燃料を貯留する燃料タンク４７、乗員を載せるシート４９、および荷物を載せるリアキャリア５１が前方からこの順番で支持されている。燃料タンク４７およびシート４９の下方にはサイドカバー５３が配設され、このサイドカバー５３により、前述したエンジン吸気系４１の左右が覆われている。
車体フレーム３の下端部には、運転者の足を乗せる左右一対のステップ５５と、センタースタンド５７と、サイドスタンド５９とが、それぞれ収納自在に取り付けられている。
なお、図中符号６１，６３は前輪７及び後輪９の上方外周を覆うフロントフェンダ及びリアフェンダを示し、符号６５は車体フレーム３の後端部を覆うリヤカウルを示す。

つぎに、車体フレーム３の構造を説明する。
図２に示すように、車体フレーム３は、主に鋼管材を溶接等により一体に結合した、いわゆるパイプフレームであり、ヘッドパイプ６７と、ダウンフレーム６９と、左右一対のメインフレーム７１と、左右一対のシートレール７３と、左右一対のリアフレーム７５と、上クロスフレーム７７と、下クロスフレーム７９とを備える。

ヘッドパイプ６７は、車体フレーム３の前端に位置し、ステアリングパイプ（不図示）を軸支するものである。ヘッドパイプ６７の下部にはダウンフレーム６９の前端が結合され、ヘッドパイプ６７の上部には前部ガセット８１を介してメインフレーム７１の前端が結合されている。前部ガセット８１は、ヘッドパイプ６７の後方に位置する側面視略台形状の部材であり、ダウンフレーム６９の前端部およびメインフレーム７１の前端部を覆っている。前部ガセット８１は、ヘッドパイプ６７の後部、ダウンフレーム６９の前端部、およびメインフレーム７１の前端部に溶接されており、前部ガセット８１を介してヘッドパイプ６７、ダウンフレーム６９、およびメインフレーム７１が互いに一体に連結されることで車体フレーム３前部の強度及び剛性が高められている。
ダウンフレーム６９は、ヘッドパイプ６７から後ろ下がりに延び、その下端にはエンジン５の前端を懸架するための前エンジンハンガーブラケット８３が結合されている。

メインフレーム７１は、その前端が前部ガセット８１を介してヘッドパイプ６７の上部に連結され、ダウンフレーム６９の上方を緩やかな傾斜角度で後ろ下がりに延びて屈曲部８５に至り、屈曲部８５で下方に屈曲して急な傾斜角度で後ろ下がりに延びて湾曲部８７に至り、湾曲部８７で前方に湾曲して下方前方に伸びて下端に至る。
メインフレーム７１の湾曲部８７には、前方に延びるピボットプレート８９が設けられている。ピボットプレート８９の後端部９０はメインフレーム７１の湾曲部８７内側に溶接されており、その中央部にはスイングアーム１９の支持軸２１が嵌合する軸孔９１が設けられている。

また、メインフレーム７１の湾曲部８７には後ろ上がりに延びるリアフレーム７５の前端が結合され、略Ｙ字状をなす三又状部９３が形成されている。三又状部９３の側面には、側面視で略Ｙ字状をなす左右一対の三又状部ガセット９５が設けられている。三又状部ガセット９５は、メインフレーム７１の下部後端部、リアフレーム７５の前端部、および下クロスフレーム７９の端部に溶接されており、三又状部ガセット９５を介してメインフレーム７１、リアフレーム７５、および下クロスフレーム７９が互いに一体に連結されることで車体フレーム３下部の強度及び剛性が高められている。

左右のメインフレーム７１は、上クロスフレーム７７および下クロスフレーム７９により車幅方向に連結されている。すなわち、左右のメインフレーム７１の湾曲部８７上方の内側面には、車幅方向に延びる上クロスフレーム７７の左右端部がそれぞれ連結され、左右のメインフレーム７１の下端部は、車幅方向に延びる下クロスフレーム７９の左右端部にそれぞれ連結されている。上クロスフレーム７７にはエンジン５の後端上方を懸架するための上エンジンハンガーブラケット９７が設けられている。下クロスフレーム７９には、エンジン５の後端下方を支持するための下エンジンハンガーブラケット９９およびセンタースタンド５７を支持するセンタースタンドブラケット１００が設けられている。下クロスフレーム７９の左右端部には、ステップ５５を回動可能に軸支するステップブラケット１０１が設けられている。下クロスフレーム７９の左端部には、サイドスタンド５９を回動可能に支持するサイドスタンドブラケット１０３が設けられている。

左右のシートレール７３は、その前端が左右のメインフレーム７１の屈曲部８５上方に連結され、側面視で略水平に延び、その後部にリアフレーム７５の後端部が連結されている。シートレール７３は、上面視ではメインフレーム７１との連結部から幅狭のまま後方に延びて第１屈曲部１０５に至り、第１屈曲部１０５で車幅外側に屈曲して延び、徐々に幅広となって第２屈曲部１０７に至り、第２屈曲部１０７で再び屈曲して幅広のまま後方に延びて第３屈曲部１０９に至り、第３屈曲部１０９で車幅内側に屈曲して延びて後端に至る。
第１屈曲部１０５には、車幅方向に延びる前クロスメンバ１１１の左右端が連結され、第２屈曲部１０７の後方には、車幅方向に延びる中クロスメンバ１１３の左右端が連結され、第３屈曲部１０９の後方には、車幅方向に延びる後クロスメンバ１１５の左右端が連結されている。すなわち、左右のシートレール７３は、前クロスメンバ１１１、中クロスメンバ１１３及び後クロスメンバ１１５により車幅方向に連結されている。後クロスメンバ１１５には、リアキャリア５１を支持するためのキャリア支持ブラケット１１７が設けられている。

リアフレーム７５は、三又状部９３から後ろ上がりに延び、その後端部１１９が、シートレール７３の第２屈曲部１０７下方に溶接により連結されている。リアフレーム７５の後端部１１９には、リアクッション２５の上端およびリアキャリア５１を支持するための支持部１２１が設けられており、この支持部１２１に、リアクッション２５の上端およびリアキャリア５１の前端が共締めされている。

図３は車体フレーム３の三又状部９３近傍を拡大して示す側面図である。
三又状部ガセット９５は、側面視で略Ｙ字形状のプレス成形品であり、上方前方に延びる前部上端部１２３と、上方後方に延びる後部上端部１２５と、下方に延びる下端部１２７と、略三角形状の中央部１２９とを有する。
三又状部ガセット９５の前部上端部１２３は、メインフレーム７１の外周に沿う湾曲した断面形状を有し、図４に示すように、メインフレーム７１の湾曲部８７上方に嵌合している。三又状部ガセット９５の後部上端部１２５は、リアフレーム７５の外周に沿う湾曲した断面形状を有し、図５に示すように、リアフレーム７５の前端部に嵌合している。三又状部ガセット９５の下端部１２７は、下クロスフレーム７９の端部に沿う皿形状に形成され、下クロスフレーム７９に嵌合している。

三又状部ガセット９５の中央部１２９は、図４および図５に示すように、その周縁１３１がメインフレーム７１およびリアフレーム７５と当接し、周縁１３１以外の部分は、メインフレーム７１およびリアフレーム７５より車幅外側に位置している。すなわち、三又状部ガセット９５の中央部１２９と、三又状部９３との間には隙間が形成され、中空部となっている。三又状部ガセット９５を三又状部９３より車幅外側に膨出させ、中空部を形成させることで車体フレーム３下部の断面が大きくなっており、剛性向上が図られている。

また、三又状部ガセット９５は、その周縁１３１の一部がメインフレーム７１およびリアフレーム７５に溶接されている。具体的には、三又状部ガセット９５の前縁１３３の上部、すなわち、前部上端部１２３の前縁および中央部１２９の前縁の上部がメインフレーム７１に溶接され、三又状部ガセット９５の後縁１３５の上部、すなわち後部上端部１２５の後縁および中央部１２９の後縁の上部がリアフレーム７５に溶接され、三又状部ガセット９５の下縁１３７、すなわち下端部１２７の周縁が下クロスフレーム７９の側面に溶接されている。三又状部ガセット９５の後縁１３５の下部には、サイドスタンドスプリング（不図示）を引掛けるためのスプリングブラケット１３９が取り付けられている。
この構成では、三又状部ガセット９５の周縁１３１の一部を溶接するので、少ない溶接箇所で溶接強度を向上でき、溶接コストが低減される。

以上説明したように、本実施形態では、メインフレーム７１とリアフレーム７５との連結部である三又状部９３に、側面視でメインフレーム７１およびリアフレーム７５を覆う三又状部ガセット９５を設け、この三又状部ガセット９５をメインフレーム７１およびリアフレーム７５に溶接するので、三又状部ガセット９５を追加するだけで、応力が集中しやすい三又状部９３を強固に補強することができる。これにより、重量やコストの増加を抑制しつつ、車体フレーム３の強度を向上させて積載重量を大きくできる。

また、本実施形態では、三又状部ガセット９５の前縁１３３の上部がメインフレーム７１に溶接され、三又状部ガセット９５の後縁１３５の上部がリアフレーム７５に溶接され、三又状部ガセット９５の下縁１３７が下クロスフレーム７９の側面に溶接されているので、少ない溶接箇所で溶接長を確保でき、溶接コストを低減できる。
また、本実施形態では、三又状部ガセット９５の中央部１２９は、メインフレーム７１およびリアフレーム７５より車幅外側に位置しており、三又状部ガセット９５の中央部１２９とメインフレーム７１およびリアフレーム７５との間には隙間が形成されているので、車体フレーム３下部の断面を大きくでき、車体フレーム３下部の剛性を向上できる。

また、本実施形態では、ピボットプレート８９の後端部をメインフレーム７１の湾曲部８７内側に溶接し、ピボットプレート８９を三又状部９３の前方に延びるように設けたので、ピボットプレート８９に荷重が伝わりにくくなり、ピボットプレート８９が歪まなくなる。これにより、例えば積載重量を大きくする補強を行う際に、ピボットプレート８９への補強を不要として重量、コストを低減できる。
また、本実施形態では、左右一対のメインフレーム７１の下端部が左右方向に延びる下クロスフレーム７９にそれぞれ連結され、この下クロスフレーム７９の端部が三又状部ガセット９５で覆われ、下クロスフレーム７９の端部と三又状部ガセット９５の下端部とが溶接されるので、三又状部ガセット９５を介して、メインフレーム７１、リアフレーム７５、および下クロスフレーム７９が一体に連結され、車体フレーム３下部の強度および剛性をより一層増すことができる。

また、本実施形態では、荷物を載せるリアキャリア５１をリアフレーム７５の後端に連結し、リアフレーム７５の前端をメインフレーム７１の湾曲部８７に連結して三又状部９３を形成し、三又状部９３に、三又状部９３の側面を覆う三又状部ガセット９５を溶接したので、リアキャリア５１からの荷重がリアフレーム７５を伝わっても、三又状部９３の補強により効率よく支持できる。すなわち、リアキャリア５１からの荷重により応力集中する部分の強度および剛性を高めることができ、リアキャリア５１に大きな積載重量を加えても十分な強度を保ち、その積載重量を大きくできる。
また、本実施形態では、前後方向に延び、シート４９およびリアキャリア５１を支持するシートレール７３を設け、シートレール７３の前端をメインフレーム７１の前後中間部に連結し、シートレール７３の後部をリアフレーム７５の後端に連結し、リアフレーム７５の前端をメインフレーム７１の湾曲部８７に連結して三又状部９３を形成し、三又状部９３に、三又状部９３の側面を覆う三又状部ガセット９５を溶接したので、シート４９およびリアキャリア５１からの荷重がリアフレーム７５を伝わっても、三又状部９３の補強により、効率よく支持できる。すなわち、シート４９およびリアキャリア５１からの荷重により応力集中する三又状部９３の強度及び剛性を高めることができ、シート４９およびリアキャリア５１の積載重量を大きくできる。

以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、上記実施の形態はこの発明の一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、本発明は、アルミ鋳造部材を用いた車体フレーム等にも適用できることは勿論、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能なことは言うまでもない。

１ 自動二輪車
３ 車体フレーム（フレーム）
４７ 燃料タンク
４９ シート
５１ リアキャリア（キャリア）
６７ ヘッドパイプ
７１ メインフレーム
７３ シートレール
７５ リアフレーム
７９ 下クロスフレーム（クロス部材）
８７ 湾曲部
８９ ピボットプレート
９３ 三又状部
９５ 三又状部ガセット（補強板）
１１７ キャリア支持ブラケット
１２１ 支持部
１２３ 前部上端部
１２５ 後部上端部
１２７ 下端部
１２９ 中央部
１３１ 周縁
１３３ 前縁
１３５ 後縁
１３７ 下縁

Claims (4)

1. ヘッドパイプ（６７）後方から斜め下方後方に延びるメインフレーム（７１）と、メインフレーム（７１）から斜め上方後方に延びるリアフレーム（７５）とを備え、前記メインフレーム（７１）と前記リアフレーム（７５）とを溶接し、三又状部（９３）とする自動二輪車のフレームにおいて、
   別体の補強板（９５）で前記三又状部（９３）を車幅方向の外側面から覆うように溶接し、
   前記補強板（９５）の前部上端部（１２３）は、前記メインフレーム（７１）の外周に沿う湾曲した断面形状を有し、
   前記補強板（９５）の後部上端部（１２５）は、前記リアフレーム（７５）の外周に沿う湾曲した断面形状を有し、
   前記三又状部（９３）の前方であって、且つ前記メインフレーム（７１）の車幅方向の内側面に、後端部（９０）が溶接されたピボットプレート（８９）を備え、
   側面視で前記ピボットプレート（８９）の前記後端部（９０）と前記補強板（９５）とが重なり、前記補強板（９５）は、その周縁（１３１）をフレームに溶接し、周縁（１３１）以外はフレームの車幅方向外側に対して中空状であることを特徴とする自動二輪車のフレーム。
2. 前記メインフレーム（７１）は、その下方に左右方向に延びるクロス部材（７９）を備え、前記補強板（９５）は、前記クロス部材（７９）の端部まで覆い、
   前記クロス部材（７９）は、前記メインフレーム（７１）の下端よりも車幅方向の外側に突出し、前記補強板（９５）の下端部（１２７）は、前記クロス部材（７９）の端部に沿う皿形状に形成され、
   前記クロス部材（７９）の端部には、ステップ（５５）を回動可能に軸支するステップブラケット（１０１）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車のフレーム。
3. 前記リアフレーム（７５）の上方後端には、キャリア（５１）を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動二輪車のフレーム。
4. 前記メインフレーム（７１）の中間部から後方へ延び、その上方にシート（４９）と前記キャリア（５１）とを備えるシートレール（７３）を備え、前記リアフレーム（７５）の後端は前記シートレール（７３）に接続されることを特徴とする請求項３に記載の自動二輪車のフレーム。

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