JP4223618B2 - Exhaust device support structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動二輪車等の排気装置を支持するのに好適な排気装置支持構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
シートを低くし、ハンドルを幅広くしかも高くすることで、ゆったりとした姿勢をとることのできるアメリカンタイプの自動二輪車の排気装置支持構造としては、例えば、(1)特開平10−89067号公報「自動二輪車における排気系のカバー装置」、(2)特開平10−54231号公報「自動2輪車の排気装置」に記載されたものが知られている。
【0003】
上記技術(1)には、同公報の図1に示される通り、消音器MをステーSで車体側に取付けた排気系の支持構造が示されている。
上記技術(2)には、同公報の図2に示される通り、前側排気管3、後側排気管5及びマフラー6をマフラー支持ステー11で車体側に取付けた支持構造が示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記(1)の支持構造は、消音器MをステーSで吊っているため、どうしてもコーナリングの際に消音器Mが車幅方向(図の表裏方向)に振れ易くなる。この振れを止めるためには、ステーSを構成するメンバーの断面積を大きくして曲げ剛性を高める必要があるが、この事が、ステーMの大型化並びに重量増加の要因となる。
【0005】
上記(2)の支持構造では、前側排気管3、後側排気管5及びマフラー6を複数のボルトを使ってマフラー支持ステー11で支持するため、ボルトを通す複数の穴を加工する必要があり、また、前側排気管3、後側排気管5及びマフラー6を支持するための部品数が多くなる。
【0006】
そこで、本発明の目的は、排気装置を小型且つ簡単な構造でしかも少ない部品数で支持することができる排気装置支持構造を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1は、車体フレームにブラケットを溶接し、このブラケットにステーを取付け、このステーで排気管及びマフラからなる排気装置を支持する排気装置支持構造において、ブラケットを、ステー取付面と、このステー取付面から折曲げ形成した折曲げ部とを含み、一枚の平板を折曲げ形成するものとし、車幅方向へ配置したクロスパイプに少なくとも1ヵ所の折曲げ部を溶接することにより、ブラケットのステー取付面垂直方向の曲げ剛性を高めた。
ブラケットに折曲げ部を形成したことで、ブラケットのステー取付面垂直方向の曲げ剛性が増す。この結果、剛性を向上させた排気装置の支持構造を得ることができる。
また、クロスパイプに折曲げ部を溶接することで、ブラケットのステー取付面垂直方向の曲げ剛性を高める。この結果、ブラケット及びステーの倒れを小さくすることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係る排気装置支持構造を採用した自動二輪車の側面図であり、自動二輪車1は、車体フレーム2と、この車体フレーム2の前端に設けたヘッドパイプ3と、ハンドル4で操作するためにヘッドパイプ3に回転自在に取付けたフロントフォーク5及びこのフロントフォーク5の下部に設けた前輪6と、ヘッドパイプ3の後方に配置した燃料タンク7と、この燃料タンク7の下方に設けたエンジン8と、このエンジン8の各気筒から後方に延ばした排気管11,12と、これらの排気管11,12の後端に接続したマフラ13と、エンジン8に一体的に設けた変速機14とからなる。
【0009】
また、自動二輪車1は、車体フレーム1の中間部下部にスイング可能に取付けたスイングアーム15と、このスイングアーム15の後端に取付けるとともに、変速機14の出力軸に掛けたチェーン(不図示)で駆動する後輪17と、燃料タンク7の後方に配置したシート21,22と、車体フレーム1からスイングアーム15に渡したリヤサスペンションユニット23,23(奥側は不図示)とからなる。なお、25はフロントフェンダ、26はヘッドランプ、27はスピードメータ、28はミラー、31はラジエータ、32はキャブレタ、34はリヤステップ、35はリヤフェンダである。
排気管11,12とマフラ13とは、排気装置37を構成するものである。
【0010】
上記した自動二輪車1は、シート21を低くし、ハンドル4を幅広く、高くしてゆったりした姿勢がとれることに加えて、キャスタ角(図示せぬステアリングステムの中心線の鉛直線に対する傾き角度であり、フロントフォーク5の後傾き角度にほぼ等しい。)を大きくして直進性を高めた、ロングドライブに好適なアメリカンタイプの車両である。
【0011】
図2は本発明に係る排気装置支持構造の拡大側面図であり、自動二輪車1は、車体フレーム2の中間部下部に排気装置37を支持するために溶接したブラケット41と、このブラケット41に幅の広い一端部42をボルト43,43で取付け、幅の狭い他端部44をマフラ13の下部ブラケット45にボルト46,46で取付けたステー47とを備える。なお、51は排気管12に備えた遮熱カバー、52は集合部カバーである。
上記ブラケット41及びステー47は、排気管11,12及びマフラ13の奥側に配置したものなので、外部に露出しにくく、自動二輪車1の外観性を向上させることができる。
【0012】
図3は本発明に係るブラケットを固定した車体フレームの側面図であり、車体フレーム2は、ヘッドパイプ3と、このヘッドパイプ3から小さく後下がりに延ばし、更に下方に曲げたメインパイプ55と、このメインパイプ55の途中から後方に略平行に延ばした2本のシートパイプ56,56(奥側は不図示)、ヘッドパイプ3から大きく後下がりに延ばし、更に後方に曲げ、また更に後方斜め上方に曲げて端部をシートパイプ56,56に接続した2本のロアパイプ57,57(奥側は不図示)と、これらのロアパイプ57,57間に渡したクロスパイプ58とからなる。
【0013】
メインパイプ55は、小さく後下がりとした小傾斜部61と、この小傾斜部61に続く鉛直部62とからなり、鉛直部62の下端をクロスパイプ58に溶接したものである。
ロアパイプ57は、ヘッドパイプ3から大きく後下がりに延ばした前部傾斜部64と、この前部傾斜部64に続く水平部65と、この水平部65から後上がりに延ばした後部傾斜部66とからなる。
本発明に係るブラケット41は、ロアパイプ57の後部傾斜部66に溶接したものである。
【0014】
図4(a)〜(c)は本発明に係るブラケットを説明する説明図であり、(a)は図3の4矢視図、(b)は(a)のb矢視図、(c)は(a)のc−c線断面図である。
(a)において、ブラケット41は、一枚の平板を矩形波状に形成したものであり、ステー47(図2参照)を取付けるための第1・第2取付部71,72と、この第1取付部71から折曲げ形成した第1・第2折曲げ部73,74と、第2ステー取付部72から折曲げ形成した第3・第4折曲げ部75,76と、第1折曲げ部73から更に折曲げた端部折曲げ部77と、第2折曲げ部74及び第3折曲げ部75の各端部をつなぐ中央部折曲げ部78と、第1・第2ステー取付部71,72におけるステー47の取付面となる第1・第2ステー取付面81,82と、これらの第1・第2ステー取付面81,82の裏面に取付けたナット83,83とからなる。
【0015】
上記したブラケット41は、第1・第2取付部71,72を後部傾斜部66の幅(直径)の略中央に溶接し、端部折曲げ部77及び中央部折曲げ部78を後部傾斜部66の幅一杯の位置に配置し、第4折曲げ部76を後部傾斜部66からクロスパイプ58に亘って溶接したものである。
【0016】
このように、車幅方向へ配置したクロスパイプ58に少なくとも1ヵ所の第4折曲げ部76を溶接したので、ブラケット41及びステー47(図2参照)の倒れをより小さくすることができ、排気装置37(図2参照)の振れを抑えることができる。
また、後部傾斜部66とクロスパイプ58との結合部の補強部材を、ブラケット41で兼用することができ、部品数を減らすことができる。
【0017】
(b)は、端部折曲げ部77及び中央部折曲げ部78のエッジ部77a,78aを後部傾斜部66に溶接したことを示す。
(c)は、第2折曲げ部74のエッジ部74aを後部傾斜部66の表面に添わせたことを示す。
【0018】
図5は本発明に係る排気装置支持構造を示す斜視図であり、車体フレーム2に溶接したブラケット41にボルト43,43でステー47を取付けることを示す。
ステー47は、図2にも示したように、先端にマフラ13(図2参照)を取付けた時、各部に発生する上下方向の応力がどの位置でもほぼ均等になるように付け根となる一端部42の幅を広くし、他端部44側にいくに従って幅を狭く形成したものである。なお、87,87はボルト43,43を通すボルト挿通孔である。88,88はボルト46,46(図2参照)を通すボルト挿通孔であり、裏面にボルト46,46をねじ込むナット(不図示)を取付けたものである。
【0019】
以上に述べた排気装置37の組付手順を次に説明する。
図6(a)〜(c)は本発明に係る排気装置の組付手順を説明する説明図である。
(a)に示すブラケット41の第1・第2ステー取付面81,82に、(b)に示すように、ボルト43,43でステー47を取付ける。
【0020】
(c)において、排気管11の先端に設けたフランジ部(不図示)及び排気管12のフランジ部12aをエンジン8(図1参照)の各気筒側に接続し、マフラ13の下部ブラケット45に開けた2つのボルト挿通孔(不図示)及びステー47のボルト挿通孔88,88((b)参照)にボルト46,46を通し、これらのボルト46,46をステー47の裏面のナット(不図示)にねじ込んでステー47にマフラ13を取付ける。
これで、排気装置37の組付が完了する。
【0021】
以上に述べた排気装置支持構造の作用を次に説明する。
図7(a),(b)は本発明に係る排気装置支持構造の作用を説明する作用図である。
(a)は比較例であり、車体フレーム100に平板状のブラケット101を溶接したことを示す。なお、102は図示せぬステーを取付けるための取付面、103,103は取付孔である。
【0022】
上記したブラケット101の取付面102の垂直方向にステーを介して外力Fが作用した場合、車体フレーム100から取付孔103,103までの距離をaとすると、ブラケット101に生じる曲げモーメントMは、
M=F・a‥‥(1)
となる。
【0023】
また、ブラケット101の板厚をh1(外力Fの方向に対しては高さh1となる。以降、「高さh1」と記す。)、幅をb1とすると、ブラケット101の断面係数Zは、
Z=b1・(h1)2/6‥‥(2)
【0024】
上記(1)式及び(2)式より、ブラケット101に生じる最大応力σは、
σ=M/Z=F・a/(b1・(h1)2/6)
従って、
σ=6・F・a/(b1・(h1)2)‥‥(3)
となる。
【0025】
(b)は車体フレーム2にブラケット41を溶接した本実施例である。なお、ブラケット41の形状を便宜上、簡略化した。
上記したブラケット41の第1・第2ステー取付面81,82の垂直方向にステー47(図6参照)を介して外力Fが作用した場合、車体フレーム2からボルト挿通孔87,87までの距離をaとすると、ブラケット41に生じる曲げモーメントMは、(1)式と同じく、
M=F・a‥‥(4)
となる。
【0026】
また、ブラケット41の第1折曲げ部73〜第4折曲げ部76(これらの第1折曲げ部73〜第4折曲げ部76の部位が理解しやすいように、端面にハッチングを施した。)のそれぞれの幅をh2(外力Fの方向に対しては高さh2となる。以降、「高さh2」と記す。)、それぞれの板厚をb2(外力Fの方向に対しては幅b2となる。以降、「幅b2」と記す。)とすると、ブラケット41の断面係数Zは、
Z=4・b2・(h2)2/6
Z=2・b2・(h2)2/3‥‥(5)
【0027】
上記(4)式及び(5)式より、ブラケット41に生じる最大応力σは、
σ=M/Z=F・a/(2・b2・(h2)2/3)
従って、
σ=3・F・a/(2・b2・(h2)2)‥‥(6)
となる。
【0028】
図8は本発明に係る排気装置支持構造の作用を説明するグラフであり、図7(a),(b)で求めた比較例及び本実施例における最大応力を、上記(3)式及び(6)式に具体的な寸法の一例を与えてそれぞれ算出し、比較したものである。なお、本実施例を、ブラケット41の板厚違いで本実施例1と本実施例2とした。ここで、縦軸は最大応力、横軸は本実施例1,2のブラケット41の高さh2を表す。
【0029】
比較例において、距離a=15mm、外力F=490.3N(50kgf)、高さ(板厚)h1=3mm、幅b1=150mmとする。
また、本実施例1において、距離a=15mm、外力F=490.3N(50kgf)、高さh2=7〜18mm、幅(板厚)b2=3mmとし、本実施例2において、本実施例1に対し幅(板厚)のみb2=1.5mmに変更した。
【0030】
以上より、実線で示した本実施例1及び一点鎖線で示した本実施例2の最大応力は、それぞれ高さh2が大きくなるに従って激減し、高さh2が所定の値を越えると、破線で示した比較例の最大応力よりも小さくなる。
また、本実施例2では、比較例に対して板厚を半分にしても、高さh2を適当な値に設定することで、比較例よりも最大応力を小さくすることができる。
【0031】
このように、本実施例1,2では、図7(b)、図8で説明したように、第1折曲げ部73〜第4折曲げ部76を設けたことで、ブラケット41の第1・第2ステー取付面81,82の最大応力を小さくする、即ち、第1・第2ステー取付面81,82の垂直方向の曲げ剛性を増すことができ、小型・薄肉でも、ステー47(図2参照)を介して排気装置37(図2参照)をより強固に支持することができ、排気装置37の振れを抑えることができる。
これにより、ブラケット41を固定した車体フレーム2(図5参照)の剛性も高めることができ、車体フレーム2を薄肉にすることができ、車体フレーム2の軽量化を図ることができる。
【0032】
尚、本発明の排気装置支持構造は、アメリカンタイプの自動二輪車に限るものではなく、排気管、マフラを備えた他の自動二輪車や、三輪車、四輪車、産業機械、作業機等に適応できる。
また、ブラケット41の折曲げ部73〜76の個数は、図4(a)に示した4個に限るものではない。
【0033】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1の排気装置支持構造は、ブラケットを、ステー取付面と、このステー取付面から折曲げ形成した折曲げ部とを含み、一枚の平板を折曲げ形成するものとし、車幅方向へ配置したクロスパイプに少なくとも1ヵ所の折曲げ部を溶接したので、ブラケットのステー取付面垂直方向の曲げ剛性を増すことができ、小型・薄肉でも、ステーを介して排気装置をより強固に支持することができ、排気装置の振れを抑えることができる。
また、ブラケットは一枚の平板なので、例えば、ステー取付面と折曲げ部とを別体にするのに比べて部品数を減らすことができる。
更に、ブラケット及びステーの倒れをより小さくすることができ、排気装置の振れを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る排気装置支持構造を採用した自動二輪車の側面図
【図2】 本発明に係る排気装置支持構造の拡大側面図
【図3】 本発明に係るブラケットを固定した車体フレームの側面図
【図4】 本発明に係るブラケットを説明する説明図
【図5】 本発明に係る排気装置支持構造を示す斜視図
【図6】 本発明に係る排気装置の組付手順を説明する説明図
【図7】 本発明に係る排気装置支持構造の作用を説明する作用図
【図8】 本発明に係る排気装置支持構造の作用を説明するグラフ
【符号の説明】
1…自動二輪車、2…車体フレーム、11,12…排気管、13…マフラ、37…排気装置、41…ブラケット、47…ステー、58…クロスパイプ、73,74,75,76…折曲げ部、81,82…ステー取付面。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust device support structure suitable for supporting an exhaust device such as a motorcycle.
[0002]
[Prior art]
As an exhaust device support structure of an American type motorcycle that can take a relaxed posture by lowering the seat and widening and raising the handle, for example, (1) JP-A-10-89067 “Automatic An exhaust system cover device in a motorcycle ", (2) Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-54231," Exhaust device of a motorcycle "is known.
[0003]
In the technique (1) , as shown in FIG. 1 of the publication, a support structure for an exhaust system in which a silencer M is attached to a vehicle body side by a stay S is shown.
The technique (2) shows a support structure in which a
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the silencer M is suspended by the stay S in the support structure (1) , the silencer M inevitably swings in the vehicle width direction (front and back directions in the figure) during cornering. In order to stop the deflection, it is necessary to increase the bending rigidity by increasing the cross-sectional area of the members constituting the stay S. This causes the stay M to increase in size and weight.
[0005]
Above the support structure (2), for supporting scarf support stay 11 front-
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust device support structure that can support the exhaust device with a small and simple structure and a small number of parts.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object,
By forming the bent portion in the bracket, the bending rigidity in the direction perpendicular to the stay mounting surface of the bracket is increased. As a result, it is possible to obtain a support structure for an exhaust device with improved rigidity.
Moreover, the bending rigidity of the bracket mounting direction perpendicular to the bracket is increased by welding the bent portion to the cross pipe. As a result, it is possible to reduce the collapse of the bracket and the stay.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
FIG. 1 is a side view of a motorcycle adopting an exhaust device support structure according to the present invention. The
[0009]
The
The
[0010]
In the
[0011]
FIG. 2 is an enlarged side view of the exhaust device support structure according to the present invention. The
Since the
[0012]
FIG. 3 is a side view of a vehicle body frame to which a bracket according to the present invention is fixed. The
[0013]
The
The
The
[0014]
4A to 4C are explanatory views for explaining a bracket according to the present invention, in which FIG. 4A is a view taken in the direction of
In (a), the
[0015]
In the
[0016]
As described above, since at least one fourth
Moreover, the reinforcing member of the joint portion between the rear
[0017]
(B) shows that the
(C) shows that the
[0018]
FIG. 5 is a perspective view showing the exhaust device support structure according to the present invention, and shows that the
As shown in FIG. 2, the
[0019]
The procedure for assembling the
6 (a) to 6 (c) are explanatory views for explaining the assembly procedure of the exhaust device according to the present invention.
As shown in (b), the
[0020]
In (c), a flange portion (not shown) provided at the tip of the
Thus, the assembly of the
[0021]
Next, the operation of the exhaust device support structure described above will be described.
7 (a) and 7 (b) are operation diagrams for explaining the operation of the exhaust device support structure according to the present invention.
(A) is a comparative example, and shows that a
[0022]
When an external force F is applied via the stay in the direction perpendicular to the mounting
M = F · a (1)
It becomes.
[0023]
Further, when the plate thickness of the
Z = b1 · (h1) 2 /6 ‥‥ (2)
[0024]
From the above formulas (1) and (2), the maximum stress σ generated in the
σ = M / Z = F · a / (b1 · (h1) 2/6)
Therefore,
σ = 6 · F · a / (b1 · (h1) 2 ) (3)
It becomes.
[0025]
(B) is the present embodiment in which a
When an external force F acts on the first and second
M = F · a (4)
It becomes.
[0026]
In addition, the first
Z = 4 · b2 · (h2 ) 2/6
Z = 2 · b2 · (h2 ) 2/3 ‥‥ (5)
[0027]
From the above equations (4) and (5), the maximum stress σ generated in the
σ = M / Z = F · a / (2 · b2 · (h2) 2/3)
Therefore,
σ = 3 · F · a / (2 · b2 · (h2) 2 ) (6)
It becomes.
[0028]
FIG. 8 is a graph for explaining the action of the exhaust device support structure according to the present invention. The maximum stress in the comparative example and this example obtained in FIGS. 7 (a) and 7 (b) is expressed by the above formula (3) and ( An example of specific dimensions is given to the equation (6) and calculated and compared. In addition, this example was made into this Example 1 and this Example 2 by the board thickness difference of the
[0029]
In the comparative example, the distance a = 15 mm, the external force F = 490.3 N (50 kgf), the height (plate thickness) h1 = 3 mm, and the width b1 = 150 mm.
In the first embodiment, the distance a = 15 mm, the external force F = 490.3 N (50 kgf), the height h2 = 7 to 18 mm, and the width (plate thickness) b2 = 3 mm. Only the width (plate thickness) of 1 was changed to b2 = 1.5 mm.
[0030]
From the above, the maximum stress of Example 1 shown by the solid line and Example 2 shown by the alternate long and short dash line decreases drastically as the height h2 increases, and when the height h2 exceeds a predetermined value, It becomes smaller than the maximum stress of the shown comparative example.
In the second embodiment, the maximum stress can be made smaller than that of the comparative example by setting the height h2 to an appropriate value even if the plate thickness is halved compared to the comparative example.
[0031]
As described above, in the first and second embodiments, as described with reference to FIGS. 7B and 8, the first
Thereby, the rigidity of the vehicle body frame 2 (see FIG. 5) to which the
[0032]
The exhaust device support structure of the present invention is not limited to American type motorcycles, but can be applied to other motorcycles equipped with exhaust pipes and mufflers, tricycles, four-wheel vehicles, industrial machines, working machines, and the like. .
Further, the number of the
[0033]
【The invention's effect】
The present invention exhibits the following effects by the above configuration.
The exhaust device support structure of
Further, since the bracket is a single flat plate, the number of parts can be reduced as compared with, for example, separate mounting of the stay mounting surface and the bent portion.
Furthermore , the bracket and the stay can be further tilted, and the exhaust device can be prevented from swinging.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a motorcycle employing an exhaust device support structure according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged side view of an exhaust device support structure according to the present invention. FIG. 3 is a vehicle body frame to which a bracket according to the present invention is fixed. FIG. 4 is an explanatory view for explaining a bracket according to the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing an exhaust device supporting structure according to the present invention. FIG. 6 is a diagram illustrating an assembly procedure of the exhaust device according to the present invention. Explanatory diagram [FIG. 7] An operational diagram for explaining the operation of the exhaust device support structure according to the present invention. [FIG. 8] A graph for explaining the operation of the exhaust device support structure according to the present invention.
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1999
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