JP2010012922A - 車体フレームの接続構造及び成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車体フレームの接続構造及び接続方法において、簡単な構造により、接続部分の接着性及び剛性の向上を図ることである。
【解決手段】断面が略多角形状の角形部材、たとえば略四辺形状の角形メインパイプ２の外周面に、筒状部材、たとえば丸形後部パイプ７の長さ方向の端部が接続される車体フレームの接続構造及び接続方法である。丸形後部パイプ７の前記端部には、断面が略Ｌ字状で二重壁構造の取付部３１が一体に形成されている。前記角形メインパイプ２は、たとえば上下左右に四つの壁面２ａ、２ｂ、２ｃを有している。前記取付部３１を構成するＬ字状配置の二つの片部３１ａ、３１ｂが、前記角形メインパイプ２の二つの壁面２ａ、２ｂにそれぞれ当接し、溶接により前記壁面２ａ、２ｂに接続されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、車体フレームの構成部材同士の接続構造及び接続方法に関し、特に、断面が略多角形状の角形部材の外周に、筒状部材の長さ方向の端部が接続される車体フレームの接続構造及び成形方法に関する。

車体フレーム、特に自動二輪車の車体フレームは、軽量化及び製造の容易化のためにパイプ部材が多く使用されており、パイプ同士の接続部分が複数箇所に存在している。それら接続部分には、角形パイプ等の角形部材の外周面に丸形パイプ等の筒状部材の長さ方向の端部を接続する部分も含まれている。

図８は、自動二輪車の車体フレームにおいて、角形パイプ１０１の外周に丸形パイプ１０２の長さ方向の端部１０２ａを接続する従来の接続構造を示している。具体的には、角形パイプ１０１は、メインパイプとして断面略四辺形状に形成されると共にヘッドパイプ（図示せず）から後方に延びるように配置されており、この角形パイプ１０１の左右の壁面１０１ａに、筒状部材として、一対の断面円形の丸形パイプ１０２の前端部１０２ａが接続されている。丸形パイプ１０２の前端部１０２ａは斜めに切断され、楕円形の切り口が角形パイプ１０１の左右の壁面１０１ａにそれぞれ押し当てられ、前端部１０２ａの外周縁が溶接Ｗにより壁面１０１ａに接続されている。

なお、従来技術文献としては特許文献１等がある。
特開２００８−７０１５号公報

上記従来例のように、丸形パイプ１０２を斜めに切断し、その切り口をそのまま一つの壁面１０１ａに溶接する接続構造では、溶接長は、最大でも丸形パイプ１０２の先端の楕円形の切り口の外周長に制限される。特に、角形パイプ１０１に対する丸形パイプ１０２の取付角θ１が小さい時には、前端部１０２ａの裏面側（後端Ｐ１付近）を溶接することが困難となり、溶接長がさらに制限される。

（発明の目的）
本発明は、車体フレームの接続構造及び接続方法において、溶接作業時における筒状部材の位置決めが容易で、しかも、接続部分の接着性及び剛性が向上する車体フレームの接続構造及び接続方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本願の第１の発明は、断面が略多角形状の角形部材の外周に、筒状部材の長さ方向の端部が接続される車体フレームの接続構造において、前記筒状部材の前記端部には、断面が略Ｌ字状で二重壁構造の取付部が一体に形成されており、前記取付部を構成するＬ字状配置の二つの片部が、前記角形部材の外周において二つの壁面にそれぞれ当接し、溶接により前記壁面に接続されている。

上記構成によると、筒状部材に形成された二重壁構造のＬ字状の取付部を角形部材に溶接するので、筒状部材の端面を直接溶接する場合に比べて、当接面積が大きくなり、かつ、溶接長を長くすることができる。これにより、接着性及び剛性が向上し、接続部分にかかる荷重に対する強度が向上する。しかも、角形部材の二面それぞれに筒状部材の取付部の片部を当接させて、角形部材に対して筒状部材を位置決めした状態で、溶接することができ、溶接作業を、容易に、かつ正確に行え、組立精度も向上する。

上記第１の発明において、好ましくは、取付部の二つの片部のうち少なくとも一方は、対応する前記壁面の全幅に亘る幅に形成されている。

上記構成によると、壁面の全幅に亘って荷重を支持することができるので、当接面積を増やして、接着性を向上できる。また、筒状部材の取付部に生じる応力集中を防ぐことで、剛性が向上する。

上記第１の発明において、好ましくは、前記角形部材は、車輌操向用の操舵軸を支持するヘッドパイプに接続されると共に後方に延びており、前記筒状部材は、前記角形部材の左右の壁面にそれぞれ配置され、前記左側の筒状部材の前記取付部は、前記二つの片部の一方が前記角形部材の左側の前記壁面に当接し、前記右側の筒状部材の前記取付部は、前記二つの片部の一方が前記角形部材の右側の前記壁面に当接している。

上記構成によると、車体フレームの主要な構成部材であるメインパイプと、後部パイプとの接続構造に適用することになるので、車体フレーム全体の剛性及び強度の向上に寄与する。また、左右方向だけでなく、上下方向にかかる荷重に対しても、Ｌ字状に配置された両片部により、強固に壁面に支持することができる。

上記第１の発明、特に、メインフレームのメイン部材として角形部材を利用し、角形部材の左右の壁面に筒状部材の前端部を接続する構造において、角形部材は上下方に湾曲する湾曲部分を有し、該湾曲部分に前記筒状部材を接続することができる。

上記構成によると、直線状部分同士のパイプ接続構造に比べ、角形部材に対して筒状部材を簡単に位置決めでき、湾曲部分での溶接が容易になる。また、たとえ湾曲部分に寸法等のばらつきがあっても、筒状部材の取付部をＬ字状に形成していることにより、精度良く角形部材に溶接することができる。

本願の第２の発明は、断面が略多角形状の角形部材の外周に、筒状部材の長さ方向の端部が接続される車体フレームの接続構造において、前記筒状部材の前記端部には、断面が略コの字状で二重壁構造の取付部が一体に形成されており、前記取付部を構成するコの字状配置の三つの片部が、前記角形部材の三つの前記壁面にそれぞれ当接し、溶接により前記壁面に接続されている。

上記構成によると、前記第１の発明によるＬ字状の取付部を備える構造と比べ、角形部材と筒状部材との接続部の強度を、更に向上させることができる。

また、本願は、所定の角度を成して隣接する二つの平坦な外壁面を有する被接続部材の前記外壁面の一方に、筒状部材の長さ方向の端部を接続する車体フレームの接続方法の提供するものであり、この接続方法は、前記被接続部材と前記筒状部材とを準備する準備工程と、前記筒状部材の長さ方向の一端部を前記筒状部材の径方向の外方から押圧して二重壁構造の取付部を形成する押圧成形工程であって、前記取付部は、該取付部の壁厚方向に重なって並んでＬ字状に形成される二層の壁部と、該二層の壁部の各縁辺部分同士をそれぞれ連結する二つの屈曲部とを有し、前記被接続部材の長さ方向に垂直な断面形状としてＬ字状部分を含む形状に成形される押圧成形工程と、前記被接続部材の二つの平坦な前記外壁面に、前記取付部のＬ字状部分の内側面を重ね、前記被接合部材と前記筒状の縁辺部分とを溶接する溶接工程とを含んでいる。

上記車体フレームの接続方法によると、（１）筒状部材の一端部を押圧成形することにより、前記一端部（取付部）の縁辺部分を長くして被接続部材に溶接するので、溶接長を長く採ることができ、接続強度が向上する。

（２）被接続部材の平坦な外壁面に、筒状部材のＬ字状の一端部を重ねた状態で溶接することで、位置決めされた状態で溶接することが可能となり、溶接治具等による溶接位置決めが複雑化すること防ぐことができる。

（３）筒状部材の一端部に押圧成形された二重壁構造の取付部の各壁は、屈曲部によって縁辺部部分が互いに一体に連結されているので、溶接時、二つの壁部が互いに離反せず、溶接作業における製品の歩留まりを向上させることができる。

（４）筒状部材の一端部の取付部を断面Ｌ字状に形成することで、Ｌ字状に形成しない場合に比べ、筒状部材の太さを太くすることができる。

要するに本発明によると、車体フレームを構成する部材同士の接続部分にかかる荷重に対する接着性及び剛性が向上すると共に、溶接作業時には、角形部材に対しする筒状部材の位置決めを、容易に、かつ正確に行え、溶接作業が容易になると共に組立精度が向上する。

［第１の実施の形態］
図１乃至図５は、本発明にかかる接続構造を有する自動二輪車用の車体フレームを示しており、これらの図面に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１は車体フレームＦの全体斜視図、図２は車体フレームＦの平面図、図３は車体フレームＦの左側面図、図４はメインパイプと後部パイプとの接続部分の拡大斜視図、図５は図３のV-V断面拡大図、図６は図５の左側面図である。

図１において、車体フレームＦは、主たる構成部材として、操舵軸を支持する筒状のヘッドパイプ１と、該ヘッドパイプ１から概ね後方に直線状に延びた後で、直線状部分から後方に進むにつれて下方に傾斜して湾曲する一本のメインパイプ２と、前記ヘッドパイプ１から略下方に延びる左右一対のダウンパイプ３と、各ダウンパイプ３の下端部から後方に延びる左右一対のロワーパイプ５と、各ロワーパイプ５の後端部から概ね上方に立ち上がる左右一対の立ち上がりパイプ６と、前記メインパイプ２の後端部近傍の左右の壁面２ａから後下方に延びて前記立ち上がりパイプ６の下端部近傍に至る左右一対の後部パイプ７と、各後部パイプ７の上部から後方の立ち上がりパイプ６の上端部に至る左右一対の連結パイプ８と、を備えている。さらに、車体フレームＦは、前記立ち上がりパイプ６の上端から後方に延びる左右一対のリヤシート支持体１０と、左右の後部パイプ７間を連結する上側クロスパイプ１１及び中間クロスパイプ１２と、左右のロワーパイプ５の後端部間を連結する下側クロス板１３と、左右のリヤシート支持体１０間を連結するクロス板１４と、を備えている。

前記メインパイプ２は、断面が略四辺形状の角形パイプであり、図５に示すように、略鉛直な左右の壁面２ａと、上壁面２ｂと、下壁面２ｃと、から略矩形状に形成されている。具体的には、断面において、左右方向幅Ｄが上下方向幅（高さ）Ｈよりも長い略長方形状に形成されている。

図３において、後部パイプ７は断面が円形の丸形パイプである。ダウンパイプ３、ロワーパイプ５、立ち上がりパイプ６、連結パイプ８、上側クロスパイプ１１及び中間クロスパイプ１２は、前記後部パイプ７よりも径の小さな丸形パイプである。下側クロス板１３は、たとえば断面が四辺形の角形パイプ又は断面コの字状の部材である。リヤシート支持体１０は鍛造部品であり、クロス板１４は鍛造部品あるいは板金部材である。なお、以下の説明では、前記メインパイプ２と後部パイプ７の断面形状を明確にしておくために、「角形メインパイプ２」及び「丸形後部パイプ７」と称して説明する。

図２において、角形メインパイプ２は、上方から見て、車幅の中央部を前後方向に略直線状にヘッドパイプ１から後方に延びている。左右の丸形後部パイプ７は、上方から見て、角形メインパイプ２の後端部近傍の左右の壁面２ａから、所定の取付角度θ２で左右に開くように後方に延び、途中、前記取付角度θ２よりも大きな角度θ３に広がって後方に延び、左右の立ち上がりパイプ６と略同じ左右幅まで広がった状態で、立ち上がりパイプ６まで至っている。前記所定の取付角度θ２とは、具体的には、角形メインパイプ２の壁面２ａと直角で丸形後部パイプ７の中心線（軸線）Ｃ２を含む仮想面内において、該仮想面と前記壁面２ａとの交線と、前記中心線Ｃ２と、の成す角度であって、互いに補角関係にある二つの角度のうち、９０°未満の鋭角側の角度である。該実施の形態では、前記取付角度θ２は、４５°以下であって、概ね３０°に設定されている。また、左右の丸形後部パイプ７は、前後方向の同位置に固定されている。

また、図３において、丸形後部パイプ７は、側方から見て、上部は角形メインパイプ２の湾曲部に概ね沿った状態で略直線状に後下方に延び、上側クロスパイプ１１付近で下方へ少し折れ曲がり、直線状に立ち上がりパイプ６まで至っている。

［各種ブラケット等の構成］
この車体フレームＦには、エンジン等の各種装備品を取り付けるために複数のブラケット類が設けられている。すなわち、図３において、ダウンパイプ３と、中間クロスパイプ１２及び下側クロス板１３には、エンジン取付ブラケット２１がそれぞれ固着され、角形メインパイプ２の後端部には、左右の丸形後部パイプ７の上端部と上側クロスパイプ１１とに亘って支持ブラケット３０が固着されており、該支持ブラケット３０には、燃料タンク（図示せず）の後端とシート（図示せず）の前端が支持される。さらに、丸形後部パイプ７の下端部の前面から立ち上がりパイプ６の前面に亘って、スイングアームブラケット２３が固着されている。

［角形メインパイプ（被接続部材）２と丸形後部パイプ（筒状部材）７との接続構造］
図４において、丸形後部パイプ７の前上端部には、該前上端部を、径方向の外方から押しつぶすと共に折り曲げ成形することにより、断面が略Ｌ字状の二重壁構造の取付部３１が丸形後部パイプ７と一体に成形されている。該Ｌ字状の取付部３１は、略鉛直な二重壁構造の第１片部３１ａと、この第１片部３１ａの上端から略直角に折れ曲がる二重壁構造の第２片部３１ｂとを有している。左側の取付部３１の第２片部３１ｂは、上方から見て、前半の縁辺部分がメインパイプ２の左壁面２ａと略平行に前後方向に延び、屈折点５１を境として、後半の縁辺部分は、後方に進むに従い左壁面２ａに近づくように左側に傾斜している。右側の取付部３１の第２片部３１ｂは、上方から見て、前半の縁辺部分がメインパイプ２の右壁面２ａと略平行に前後方向に延び、屈折点５１を境として、後半の縁辺部分は、後方に進むに従い右壁面２ａに近づくように右側に傾斜している。言い換えると、各第２片部３１ｂを上方から見た形状は、前半部が略矩形状に形成され、後半部が楔状に形成されている。また、各第２片部３１ｂの前半部分の左右方向の幅は、メインパイプ２の左右方向の幅Ｄの１／２以下に設定されており、該実施の形態では、各第２片部３１ｂの前半部分の左右方向の幅は、メインパイプ２の左右方向の幅Ｄの１／３乃至１／４程度に設定されている。第１片部３１ａの前端には、接続部分における角形メインパイプ２への応力を分散させるために、凹部３２が形成されている。すなわち、角形メインパイプ２の単独の断面形状から取付部３１を加えた断面形状に変化する場合に、取付部３１の前端の一箇所の断面で形状が急激に変化するのを避けるために、凹部３２を形成している。

図６において、丸形後部パイプ７は、その中心線（軸線）Ｃ２がメインパイプ２の上下方向の中心線Ｃ１よりも上方に位置するように配置されており、これにより、取付部３１の上部に、仮想線で示す第２片部３１ｂ用の領域を確保しつつ、第１片部３１ａの下端部がメインパイプ２の下端より下方にはみ出ないようにしている。

第２片部３１ｂを折り曲げる前の取付部３１の形状は、仮想線で示すように、後端部から角形メインパイプ２の中心線Ｃ１方向に沿って前方に進むに従い、取付部３１の上下方向の幅が拡張し、上下の各屈折点５１から前方が、角形メインパイプ２の中心線Ｃ１と略平行に前方に延びている。このような形状の取付部３１に対し、上記凹部３２は、取付部３１のうち、二重壁の扁平部分に形成されており、かつ、前記上下の屈折点５１，５１を結ぶ線よりも、メインパイプ中心線Ｃ１方向の前方側領域内に配置されている。また、凹部３２の具体的な形状は、第１片部３１ａを左右方向に貫通すると共に、前端が開放しており、角形メインパイプ２の中心線Ｃ１方向に沿って後方に進むに従い、上下方向の凹部幅Ｋが狭くなる横向きＵ字状に形成されている。

図５において、取付部３１の第１片部３１ａの上下方向幅は、角形メインパイプ２の左右の壁面２ａの上下方向幅（高さ）Ｈと略同じ大きさに形成されている。一方、第２片部３１ｂの左右方向幅は、前述のように、角形メインパイプ２の左右方向幅Ｄの略１／３乃至１／４程度の大きさに設定されている。丸形後部パイプ７の肉厚は、角形メインパイプ２の肉厚の半分程度であるが、取付部３１は二重壁構造であるので、その肉厚（板厚）は、角形メインパイプ２と略同程度の厚みとなっている。

左右の各後部パイプ７の取付部３１は、それぞれ二つの壁部を二層に重ねてなる二重壁構造となっているが、後述するように、丸形後部パイプ７を平板状に押圧成形することにより製造されているので、重なり合う壁部の縁片部分同士は、それぞれ屈曲部５２を介して一体につながっている。すなわち、左側の取付部３１は、第１片部３１ａの下端縁辺部分と第２片部３１ｂの右端縁辺部分とにそれぞれ屈曲部５２を有し、右側の取付部３１は、第１片部３１ａの下端縁辺部分と第２片部３１ｂの左端縁辺部分とにそれぞれ屈曲部５２を有している。

左側の丸形後部パイプ７の取付部３１は、鉛直な第１片部３１ａが角形メインパイプ２の左壁面２ａに押し当てられ、第２片部３１ｂが角形メインパイプ２の上壁面２ｂに押し当てられており、第１片部３１ａの下端縁辺部分（屈曲部分５２）がメインパイプ２の左壁面２ａに隅肉溶接Ｗ１により接続されている。また、第２片部３１ｂの右端縁辺部分（屈曲部分５２）が、メインパイプ２の上壁面２ｂに隅肉溶接Ｗ２により、接続されている。

右側の丸形後部パイプ７の取付部３１は、左側の丸形後部パイプ７と左右が逆に構成されているだけで、基本構成は同じであり、第１片部３１ａの下端縁辺部分（屈曲部分５２）がメインパイプ２の右壁面２ａに隅肉溶接Ｗ３により接続されている。また、第２片部３１ｂの左端縁辺部分（屈曲部分５１）が、メインパイプ２の上壁面２ｂに、隅肉溶接Ｗ４により接続されている。

各溶接Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の溶接長は、少なくとも各片部３１ａ、３１ｂの前端縁から後端縁の近傍まで至っているが、図４に示す取付部３１の後端縁Ｐ１付近は、作業スペースが狭いことにより、溶接は施されていない。

ここで、図６に示す丸形後部パイプ７の直径ｄ及びメインパイプ２の左右の壁面２ａの上下方向の寸法Ｈの好ましい関係を説明する。まず、丸形後部パイプ７の直径ｄは、次式（１）で示すように、（２／π）・Ｈを越えるように設定することが好ましい。
ｄ＞（２／π）・Ｈ…式（１）
すなわち、丸形後部パイプ７の一端部を平板状に押圧して取付部３１を形成した場合、Ｌ字状に折り曲げる前における平板状の取付部３１の上下方向幅ｄ２は、πｄ／２となるが、この上下方向幅ｄ２がメインパイプ２の壁面２ａの上下方向幅Ｈよりも大きくなるように形成することにより、第１辺部３１ａの上下方向幅をメインパイプ２の上下方向幅Ｈに近付け、かつ、第２片部３１ｂも形成することができるのである。

また、取付部３１をメインパイプ２に接続した状態において、メインパイプ２の上端から丸形後部パイプ７が上方にはみ出すのを防ぐために、メインパイプ２の高さＨは、丸形後部パイプ７の直径ｄとの関係において、次式（２）で示す範囲に設定することが好ましい。
Ｈ≧ｄ＋（（π・ｄ）／２−ｄ）／２）…式（２）

すなわち、平板状の取付部３１の上下方向の幅ｄ２＝（π・ｄ）／２から丸形後部パイプ７の直径ｄを差し引いた値の１／２が、丸形後部パイプ７の下端から下方に張り出す部分の寸法Ｙ１となるが、この張り出し寸法Ｙ１に丸形後部パイプ７の直径ｄを加えた寸法が、メインパイプ２の壁面２ａの上下方向の寸法Ｈより大きくなってしまうと、丸形後部パイプ７の上端部がメインパイプ２の上端から上方にはみ出してしまうことになるからである。

したがって、上記式（１）（２）の関係を整理した次式（３）を満たすように、メインパイプ２の高さＨと丸形後部パイプ７の直径ｄを決定することが、より好ましい。
（２／π）・Ｈ＜ｄ≦（４／（２＋π））・Ｈ…式（３）

すなわち、丸形後部パイプ７の直径ｄとメインパイプ２の高さＨとを、上記式（３）を満たすように設定することにより、丸形後部パイプ７がメインパイプ２の上端から上方にはみ出すことなく、第１片部３１ａによりメインパイプ２の左右の壁面２ａと共に、上側の第２片部３１ｂにより上側の壁面２ｂをも覆うことができるのである。

［その他のパイプ接続構造］
図１において、角形メインパイプ２の前端部とダウンパイプ３の上端部とは、それぞれ溶接によりヘッドパイプ１に接続されている。左側のダウンパイプ３と左側のロワーパイプ５と左側の立ち上がりパイプ６とは、一つの丸形パイプ部材を折曲げ成形することにより、三者一体に形成されている。右側のダウンパイプ３は継手２５により下側部分が分離可能となっており、右側のダウンパイプ３の前記継手２５より下側部分は、丸形パイプ部材により右側のロワーパイプ５と一体に形成されている。右側のロワーパイプ５の後端部と右側の立ち上がりパイプ６の下端部とは、継手２６を介して分離可能に接続されている。すなわち、右方から車体フレームＦ内へエンジンの着脱が容易に行えるように、継手２５，２６で分離することにより、右側ロワーパイプ５及び右側ダウンパイプ３の下側部分を車体フレームＦから一体的に取り外すことができるようになっている。

丸形後部パイプ７の下端部は溶接により立ち上がりパイプ６の前面に接続され、連結パイプ８の前後端部は、溶接により丸形後部パイプ７の上部及び立ち上がりパイプ６の上端部に接続され、各クロスパイプ１１，１２及びクロス板１３の左右両端部は、溶接により、それぞれ丸形後部パイプ７及びロワーパイプ５に接続されている。

また、各ブラケット２１、２３，３０は、溶接により、ダウンパイプ３，ロワーパイプ５、丸形後部パイプ７及び連結パイプ８等にそれぞれ接続されている。

［丸形後部パイプ７の製造及び接続手順］
図７の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、丸形後部パイプ７の取付部３１の製造工程の一例を示す図であり、図８は丸形後部パイプ７の取付部３１の製造から角形メインパイプ２への接続までの製造及び接続作業のフロー図である。

まず、取付部３１の製造工程を説明すると、図７の（ａ）のように、未加工の丸形後部パイプ７を準備し、図７の（ｂ）のように、丸形後部パイプ７の先端部を平板状に押圧成形することにより、二重壁構造の取付部３１の原型を丸形後部パイプ７に一体成形する。この押圧成形工程において、平板状に形成された取付部３１を含む平面Ｂと、丸形後部パイプ７の中心線Ｃ２との成す角度のうち、小さい方の角度θ２が、丸形後部パイプ７の取付角度となる。該取付角度θ２は、たとえば３０°程度である。

続いて、図７の（ｃ）のように、平板状の二重壁構造の取付部３１の幅方向の一端部（３１ｂ）を、残りの部分（３１ａ）に対して略直角に折り曲げることにより、Ｌ字状配置の第１片部３１ａと第２片部３１ｂとを形成する。

最後に、図７の（ｄ）のように、第１片部３１ａの前端部を、打ち抜き又は機械加工により山形等に切除することにより、凹部３２を形成する。

尚、図７の（ｃ）の折り曲げ工程と、図７の（ｄ）の切除工程とは、順序を逆にすることも可能である。また、図７の（ｂ）の押圧成形工程と、図７の（ｃ）の折り曲げ工程を、同時に行うことも可能である。すなわち、Ｌ形成形面を有するプレス成形機により、丸形後部パイプ７の先端部を押圧成形して、Ｌ字状に押しつぶし、互いに直角な第１片部３１ａと第２片部３１ｂとを同時に成形することも可能である。

次に、図８のフロー図により、丸形後部パイプ７の取付部３１の製造から角形メインパイプ２への接続までの一連の作業の流れを説明する。ステップＳ１において、未加工の丸形後部パイプ７及び角形メインパイプ２を準備し、ステップＳ２において、丸形後部パイプ７の先端部を平板状に押圧成形することにより、二重壁構造の取付部３１の原型を丸形後部パイプ７に一体成形する。続いて、ステップＳ３において、平板状の取付部３１をＬ字状に折り曲げることにより、Ｌ字状配置の第１片部３１ａと第２片部３１ｂとを形成し、ステップＳ４において、第１片部３１ａの先端部（前端部）を、打ち抜き又は機械加工により切除して、凹部３２を形成する。

上記のように丸形後部パイプ７の先端部に凹部３２を有するＬ字状の取付部３１を一体に成形した後は、ステップＳ５において、角形メインパイプ２に対して丸形後部パイプ７のＬ字状の取付部３１を押し当てると共に、前後方向に位置決めし、最後に、ステップＳ６において、取付部３１の各片部３１ａ、３１ｂの縁辺部分を角形メインパイプ２に溶接する。

［第１の実施の形態による作用効果］
（１）該実施の形態では、丸形後部パイプ７の前端部に、二重壁構造の略Ｌ字状の取付部３１を丸形後部パイプ７と一体に形成し、Ｌ字状の取付部３１の第１片部３１ａを角形メインパイプ２の右側又は左側の壁面２ａに押し当て、第２片部３１ｂを角形メインパイプ２の上壁面２ｂに押し当て、それぞれ溶接により接続しているので、左右方向及び上下方向の荷重に対する接着性及び剛性が向上すると共に、溶接作業時の丸形後部パイプ７の位置決め作業も容易に、かつ、正確に行うことができ、組立精度も向上する。

（２）丸形後部パイプ７の前端部を押圧成形することにより、二重壁構造のＬ字状の取付部３１を丸形後部パイプ７と一体に形成し、かつ、形成後の取付部３１の外周部を切断することなく、取付部３１の全面を、角形メインパイプ２に対する接続面として利用しているので、切断加工工程を無くすことができると共に、丸形後部パイプ７用のパイプ部材を、無駄なく有効に利用することができる。

（３）丸形後部パイプ７の前端部を押圧成形することにより、取付部３１を、第１片部３１ａ及び第２片部３１ｂの縁辺部分において、重なり合う壁部同士が屈曲部５２により一体に結合された二重壁構造としているので、たとえば、二つの壁部の縁辺部分が屈曲部により一体に結合されていない構造と比べると、溶接による接続時に、二つの壁部が相互に離反することを防ぎ、精度良く溶接することができる。

（４）断面が円形の丸形後部パイプ７を押圧成形することにより、取付部３１を形成しているので、角形のパイプを押圧成形する場合に比べ、折り曲げ成形時の応力集中を防ぎ、平板状に容易に折り曲げ成形することができる。

（５）第２片部３１ｂを第１片部３１ａの上端に形成し、メインパイプ２の上側の壁面２ｂに載せて溶接しているので、たとえば、第２片部３１ｂを第１片部３１ａの下端に形成する場合に比べ、丸形後部パイプ７の支持が簡単になり、溶接作業を簡単に行うことができ、歩留まりを向上させることができる。

（６）図５のように、第１片部３１ａの上下方向幅を、角形メインパイプ２の左右の壁面２ａの上下方向幅（高さ）Ｈと略同じ大きさに形成しているので、角形メインパイプ２の壁面２ａの上下方向の全幅を当接面として無駄なく利用でき、接着性が向上すると共に、車体フレームＦ自体の剛性も向上する。

（７）第１片部３１ａの前端に凹部３２を形成しているので、角形メインパイプ２の単独の断面形状から、取付部３１が含まれる断面形状に変化する際に、徐々にその断面形状を変化させることができ、取付部３１の前端縁への過大な応力集中を回避することができる。また、図６のように、凹部３２の形成領域を、取付部３１の内、二層の壁部を有する平板状部分であって、取付部３１の上下方向幅が狭くなり始める屈折点５１を結ぶ境界線よりも前方に設定し、かつ、凹部３２の上下方向幅Ｋを、後方に進むに従い狭くなるようにしているので、取付部３１の前端縁における応力集中を、より確実に防ぐと共に、凹部３２を形成したことにより強度不足を抑制することができる。

（８）角形メインパイプ２の後端部を下方に湾曲させ、該湾曲部分に丸形後部パイプ７を接続しているので、前記図８及び図９のように、側方から見て、両パイプの直緯線状部分を接続する構造と比べ、車体フレームＦの前後方向の寸法をコンパクトにすることができる。

（９）角形メインパイプ２として、断面が略四辺形状の角形パイプを用いていると、材料を安価に入手できる。特に、断面を長方形状あるいは正方形状とすると、Ｌ字状の取付部３１を、精度良く、かつ、高い強度で角形メインパイプ２の壁面に接続することができる。

（１０）図５において、取付部３１の第２片部３１ｂの左右方向の幅は、メインパイプ２の左右方向の幅（図６のＤ）の１／２以下に設定されているので、左右の丸形後部パイプ７の各取付部３１の第２片部３１ｂ同士が、角形メインパイプ２の上壁面２ｂ上で干渉することが防がれる。これにより、左右の丸形後部パイプ７を前後方向の同位置に容易に取り付けることができる。

（１１）図２において、角形メインパイプ２の壁面２ａに対する丸形後部パイプ６の取付角度θ２を鋭角に設定し、特に、１／２直角以下に設定しているので、上記壁面２ａに対する丸形後部パイプ９の当接部の端面が楕円となる。これにより、当接部の端面が円形となる場合に比べ、図６における取付部３１の後半部分のような傾斜部分を前後方向に長くなり、車体フレームＦの急激な強度変化を無くし、応力集中の防止効果が向上する。
［第２の実施形態］
図９は本発明の第２の実施形態であり、前記第１の実施形態とは、取付部３１の形状が異なるだけであり、その他の構造は、第１の実施形態と同様である。図９において、丸形後部パイプ７の前端取付部３１は、断面コの字状の二重壁構造に形成されている。すなわち、略垂直な第１片部３１ａと、該第１片部３１ａの上端に第１片部３１ａと略直角に形成された第２片部３１ｂと、前記第１片部３１ａの下端に前記第２片部３１ｂと略平行に形成された第３片部３１ｃと、から断面コの字状に形成されている。なお、溶接箇所は、第２片部３１ｂの左又は右の端縁と、第３片部３１ｃの左又は右の端縁であり、それぞれ隅肉溶接Ｗ５、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ８により、上壁面２ｂと下壁面２ｃに接続されている。

［第３の実施形態］
図１０は第３の実施形態であり、前記第１の実施形態とは、取付部３１の第１片部３１ａの形状が異なるだけであり、その他の構造は、第１の実施形態と同様である。図１０において、第１片部３１ａの前端縁３３は、下方に向かって後方に傾斜する形状となっており、これにより、前記凹部３２と同様に、角形メインパイプ２の一箇所にかかる応力集中を緩和している。

［その他の実施形態］
（１）図５の第１の実施形態の取付部３１を、上下逆にした形状とすることもできる。すなわち、図５において、垂直な第１片部３１ａの下端に、第２片部３１ｂを第１片部３１ａと略直角に形成することにより、略Ｌ字状の取付部３１を構成することもできる。

（２）本発明の角形部材（被接続部材）の断面形状は、長方形又は正方形のような四辺形状には限定されず、略五角形状或いは略六角形状等、各種多角形状が含まれることは勿論のこと、角形部材の長さ方向と直角な断面形状において、平面状に形成されて筒状部材の端部が接続される一つの平面と、該平面に対して角度を成して隣接する一つあるいは二つの平面を有する角形部材であればよい。すなわち、角形部材として、上記二つ或いは三つの平面以外の部分が、曲面に形成されている部材も含むものである。

（３）また、本発明の角形部材（被接合部材）は、中空のパイプ形状には限定されず、中実の棒状部材でも可能である。

（４）上記角形部材に接続される本発明の筒状部材としては、前記実施の形態のように、断面が丸形のパイプ部材には限定されず、断面が楕円形あるいは多角形状のパイプ部材も含まれる。

（５）筒状部材として、たとえば断面が楕円のパイプを用い、筒状部材が接続される被接続部材として、正方形又は長方形状以外の形状の部材を用いる場合でも、前記図６で説明した丸形後部パイプ７の直径ｄと角形メインパイプ２の壁面２ａの高さＨとの好ましい関係と同様な関係に、筒状部材の寸法と被接続部材の寸法を設定することができる。たとえば、被接続部材の一側面の上下方向の長さをＨとし、筒状部材の端部の変形前部分が、被接続部材の一側面に沿う投影面に投影される投影領域に関して、筒状部材の中心線（軸線）に直角な方向の寸法をＡとし、筒状部材の周長をＯとする。この場合、筒状部材の先端部をＬ字状に変形させる場合には、Ｏ＞２・Ｈでかつ、（Ａ／２）＋（Ｏ／４）≦Ｈを満たすことが好ましい。また筒状部材の先端部をＵ字状に変形させる場合には、Ｏ＞２・Ｈでかつ、Ａ≦Ｈを満たすことが好ましい。これによって、筒状部材が被接続部材の一側面から大きくはみ出すことはなく、被接続部材の一側面を覆うことができる。

（６）車体フレームＦにおいて、筒状部材の端部をＬ字状またはコの字状に一体成形して、角形部材の壁面に接続する接続構造は、図１に示す車体フレームＦの角形メインパイプ２と丸形後部パイプ７との接続部分には限定されず、たとえば、図１のダウンパイプ３の上部から角形メインパイプ２の下壁面２ｃに至る丸形補強パイプ４０の上端部と、角形メインパイプ２の下壁面２ｃとを接続する部分等、各所の接続部分に利用することが可能である。
（７）本発明は、特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。

（８）本発明は、自動二輪車の車体フレームのパイプ接続構造には限定されず、騎乗型四輪走行車等、各種車体フレームのパイプ接続構造に適用できる

本発明にかかる車体フレームの第１の実施形態の斜視図である。 図１の平面図である。 図１の側面図である。 図１の要部の拡大斜視図である。 図３のV-V断面拡大図である。 図５の左側面図である。 丸形後部パイプの取付部の製造工程の一例を示す製造工程図である。 丸形後部パイプの取付部の製造から角形メインパイプへの接続までの製造及び接続作業のフロー図である。 本発明の第２の実施形態を示しており、図５と同様の断面拡大図である。 本発明の第３の実施形態の側面図である。 従来例の側面図である。

符号の説明

Ｆ 車体フレーム
２ 角形メインパイプ（角形部材及び被接続部材の一例）
２ａ 左右の壁面
２ｂ 上壁面
２ｃ 下壁面
７ 丸形後部パイプ（筒状部材の一例）
３１ 取付部
３１ａ 第１片部
３１ｂ 第２片部
３１ｃ 第３片部
３２ 凹部
Ｗ１，Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ８ 溶接

Claims (6)

1. 断面が略多角形状の角形部材の外周に、筒状部材の長さ方向の端部が接続される車体フレームの接続構造において、
   前記筒状部材の前記端部には、断面が略Ｌ字状で二重壁構造の取付部が一体に形成されており、
   前記取付部を構成するＬ字状配置の二つの片部が、前記角形部材の外周において二つの壁面にそれぞれ当接し、溶接により前記壁面に接続されていることを特徴とする車体フレームの接続構造。
2. 請求項１に記載の車体フレームの接続構造において、
   二つの前記片部のうち少なくとも一方は、対向する前記角形部材の壁面の全幅に亘る幅に形成されている車体フレームの接続構造。
3. 請求項１又は２に記載の車体フレームの接続構造において、
   前記角形部材は、車輌操向用の操舵軸を支持するヘッドパイプに接続されると共に後方に延びており、
   前記筒状部材は、前記角形部材の左右の壁面にそれぞれ配置され、
   前記左側の筒状部材の前記取付部は、前記二つの片部の一方が前記角形部材の左側の前記壁面に当接し、
   前記右側の筒状部材の前記取付部は、前記二つの片部の一方が前記角形部材の右側の前記壁面に当接している車体フレームの接続構造。
4. 請求項３記載の車体フレームの接続構造において、
   前記角形部材は上下方に湾曲する湾曲部分を有しており、該湾曲部分に前記筒状部材を接続している車体フレームの接続構造。
5. 断面が略多角形状の角形部材の外周に、筒状部材の長さ方向の端部が接続される車体フレームの接続構造において、
   前記筒状部材の前記端部には、断面が略コの字状で二重壁構造の取付部が一体に形成されており、
   前記取付部を構成するコの字状配置の三つの片部が、前記角形部材の三つの前記壁面にそれぞれ当接し、溶接により前記壁面に接続されていることを特徴とする車体フレームの接続構造。
6. 所定の角度を成して隣接する二つの平坦な外壁面を有する被接続部材の前記外壁面の一方に、筒状部材の長さ方向の端部を接続する車体フレームの接続方法において、
   前記被接続部材と前記筒状部材とを準備する準備工程と、
   前記筒状部材の長さ方向の一端部を前記筒状部材の径方向の外方から押圧して二重壁構造の取付部を形成する押圧成形工程であって、前記取付部は、該取付部の壁厚方向に重なって並んでＬ字状に形成される二層の壁部と、該二層の壁部の各縁辺部分同士をそれぞれ連結する二つの屈曲部とを有し、前記被接続部材の長さ方向に垂直な断面形状としてＬ字状部分を含む形状に成形される押圧成形工程と、
   前記被接続部材の二つの平坦な前記外壁面に、前記取付部のＬ字状部分の内側面を重ね、前記被接合部材と前記筒状の縁辺部分とを溶接する溶接工程とを含んでいる、
   車体フレームの接続方法。

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