JP4708061B2 - 車体フレーム構造 - Google Patents

Description

この発明は、自動二輪車等の車両における車体フレームの構造に関する。

従来、上記車体フレーム構造において、車体フレームをそのヘッドパイプ部及びメインフレーム部を含むフレーム前部と、ピボットプレート部を含むフレーム後部とに分割し、これらをそれぞれ中空鋳造により一体に形成することで、溶接箇所を減らして製造コストの低減を図ったものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１１４７１９号公報

ところで、上記従来の構造においては、中空製造により製造される部品が比較的大型になることから、上記フレーム前部をヘッドパイプ部とメインフレーム部とに分割することが好ましい場合がある。
この場合、ヘッドパイプ部とメインフレーム部との結合強度を高めるべく、これらの溶接長さを十分確保する必要があるが、該結合部近傍に開口が形成されるような場合には、該開口内側に溶接長さを施すようなことなく溶接長さを確保できるような構成であることが望ましい。
そこでこの発明は、ヘッドパイプ部とメインフレーム部との結合部近傍に開口が形成される場合でも溶接長さを容易に確保できる車体フレーム構造を提供する。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、ヘッドパイプ部（６Ａ）とメインフレーム部（７Ａ）とが分割構成されると共にこれらが一体に結合されてなる車体フレーム（５）の構造において、
前記ヘッドパイプ部（６Ａ）は、ヘッドパイプ（６）とメインフレーム（７）の前部とを一体に備え、
前記メインフレーム部（７Ａ）は、前記メインフレーム（７）の中間部を主体とし、
前記ヘッドパイプ部（６Ａ）と前記メインフレーム部（７Ａ）とに跨って形成されて車体フレーム（５）を貫通する開口部（５６）と、該開口部（５６）を車体フレーム（５）の分割面（Ｚ）上で横断するように形成されて該開口部（５６）の上下に渡るリブ部（５７）とを有し、
前記リブ部（５７）が、前記分割面（Ｚ）において、前記ヘッドパイプ部（６Ａ）の一部としてのヘッド側リブ部（５７ａ）と、前記メインフレーム部（７Ａ）の一部としてのフレーム側リブ部（５７ｂ）とに分割されると共に、該ヘッド側リブ部（５７ａ）及びフレーム側リブ部（５７ｂ）における前記メインフレーム部（７Ａ）外周に面する縁部が互いに一体に溶接結合されることを特徴とする。

この構成によれば、開口部を横断するリブ部のメインフレーム部外周に面する縁部においてもメインフレーム部とヘッドパイプ部とが結合（溶接）されることとなり、車体フレームにおける結合部分（溶接部分）が開口部により分断されることなく、かつ開口部の内側に溶接を施したりする必要もなくなるため、溶接長さを容易に確保した上で車体フレームの結合強度を高めることができる。

また、請求項２に記載した発明のように、前記車体フレーム（５）が、左右一対のメインフレーム（７）を有するツインチューブフレームであり、前記左右メインフレーム（７）は、前記ヘッドパイプ（６）から後方かつ車幅方向外側に分岐するように延び、その長手方向中間部が緩やかに湾曲して後方かつ車幅方向内側に向かう場合には、そのフレーム剛性を高めるという点で上記構成は好適である。

さらに、請求項３に記載した発明のように、前記ヘッドパイプ部（６Ａ）及びメインフレーム部（７Ａ）が、アルミニウム鋳造品である場合には、一般に中空構造をなす車体フレームが比較的小型の部品（ヘッドパイプ部及びメインフレーム部）に分割されることから、中空鋳造を行い易くして製造コストの低減を図ることができる。

しかも、請求項４に記載した発明のように、前記開口部（５６）が、エンジン吸気経路として用いられる場合には、車体フレームの軽量化及び剛性の最適化に加え、開口部にさらに機能が付与されることとなり、フレーム設計の合理化を図ることができる。
以下、請求項５に記載した発明は、前記メインフレーム（７）の断面形状は、横方向に対して縦方向が長い縦長の方形状とされ、かつその外周部分を所定の肉厚で形成する中空構造とされることを特徴とする。
請求項６に記載した発明は、前記開口部（５６）は、中空の前記メインフレーム（７）の内外壁を切り欠く一方、該内外壁間に渡る内周壁を有することを特徴とする。
請求項７に記載した発明は、前記ヘッドパイプ部（６Ａ）及びメインフレーム部（７Ａ）の分割面（Ｚ）は、前記メインフレーム（７）の延出方向とは斜めに交差する面とされることを特徴とする。
請求項８に記載した発明は、前記ヘッドパイプ部（６Ａ）及びメインフレーム部（７Ａ）の分割面（Ｚ）は、左右方向に直交する面であることを特徴とする。

この発明によれば、溶接長さを容易に確保した上で車体フレームの結合強度を高めることができ、フレーム剛性を効果的に高めることができ、中空鋳造を行い易くして製造コストの低減を図ることができ、フレーム設計の合理化を図ることができる。

以下、この発明の実施例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車両における向きと同一とする。また、図中矢印ＦＲは車両前方を、矢印ＬＨは車両左方を、矢印ＵＰは車両上方をそれぞれ示す。

図１に示すように、自動二輪車１の前輪２を軸支する左右一対のフロントフォーク３はステアリングステム４を介して車体フレーム５のヘッドパイプ６に操舵可能に枢支される。ヘッドパイプ６からは左右のメインフレーム７が斜め下後方に延び、該各メインフレーム７の後端部が左右のピボットプレート８の上部にそれぞれ連なる。

各ピボットプレート８にはスイングアーム１１の前端部が揺動可能に枢支される一方、該スイングアーム１１の後端部には後輪１２が軸支される。スイングアーム１１の前端部近傍にはリアクッション１３が配設され、該リアクッション１３の一端部がスイングアーム１１に、他端部がリンク機構１４を介してピボットプレート８のピボット軸よりも下方となる部位に各々連結される。

車体フレーム５の下方には、自動二輪車１の原動機である水冷式並列四気筒型のエンジン１５が配設される。エンジン１５は、その下部を形成するクランクケース１６上にシリンダ部１７が斜め上前方に立ち上がる構成を有し、シリンダ部１７前方にはエンジン１５冷却用のラジエータ１８が配設され、シリンダ部１７上方にはエアクリーナボックス１９が配設され、該エアクリーナボックス１９後方には燃料タンク２１が配設される。エアクリーナボックス１９の上部は、燃料タンク２１と面一をなす外装カバー２２で覆われる。

図２を併せて参照して説明すると、エアクリーナボックス１９の下壁部には、各気筒に対応する四連のスロットルボディ２３の上流側が接続される。各スロットルボディ２３の下流側はシリンダ部１７後部の吸気ポートに接続される。エアクリーナボックス１９内には、各スロットルボディ２３に連なるファンネル２４が配列される。

エアクリーナボックス１９前部には、車体フレーム５のヘッドパイプ６近傍を貫通してフロントカウル４６前端部で開口する吸気ダクト８０が接続される。この吸気ダクト８０を介して、エアクリーナボックス１９内に外気（走行風）を導入可能であり、高速走行時には走行風圧を過給圧として利用する所謂ラム圧過給を可能としている。吸気ダクト８０内には、その吸気経路を可変とする吸気バルブ８１が設けられる。

エアクリーナボックス１９内に導入された外気は、エアクリーナエレメント２５を通過してろ過された後に各ファンネル２４内に導かれ、各スロットルボディ２３に設けられた第一インジェクタ２６ａから噴射された燃料と共にエンジン１５に供給される。エアクリーナボックス１９の上壁部には、例えばエンジン高回転時に各ファンネル２４に向けて燃料を噴射する各気筒に対応する第二インジェクタ２６ｂが設けられる。

各メインフレーム７の上部後側には、後上がりに傾斜するシートフレーム２７の前端部が締結される。該シートフレーム２７には、燃料タンク２１の後方に位置する運転者用のシート２８ａ及びその後方に位置する後部搭乗者用のピリオンシート２８ｂ、並びにピリオンシート２８ｂ下に配設されるサイレンサ３１が支持される。各ピボットプレート８の後部には運転者用のステップ３２ａが取り付けられ、シートフレーム２７両側の下部には後部搭乗者用のステップ３２ｂが取り付けられる。

各フロントフォーク３の上端部には、前輪転舵用の左右のハンドル３３が取り付けられる。各フロントフォーク３の下端部にはブレーキキャリパ３４が取り付けられ、該各ブレーキキャリパ３４に対応するブレーキディスク３５が前輪２のハブ部両側に取り付けられて、自動二輪車１のフロントディスクブレーキが構成される。ヘッドパイプ６の後方には、前輪操舵系に減衰力を付与するステアリングダンパ１００が配設される。

後輪１２のハブ部左側にはリアスプロケット３６が取り付けられ、このリアスプロケット３６とエンジン１５後部左側のドライブスプロケット３７とにドライブチェーン３８が掛け回されて、エンジン１５と後輪１２との間の動力伝達が可能とされる。なお、後輪１２右側には、前記フロントディスクブレーキと同様の構成のリアディスクブレーキが設けられる。

シリンダ部１７前部の排気ポートには各気筒に対応する排気管４１が接続される。これら各排気管４１は、エンジン１５の前方及び下方を通過しつつ一本にまとめられた後にスイングアーム１１前部右側で立ち上がり、シートフレーム２７近傍まで取り回されて前記サイレンサ３１に接続される。なお、符号４２は排気浄化用の排気触媒を、符号４３は排気管４１内の流通面積を変化させる排気デバイスをそれぞれ示す。

車体後部にはシートフレーム２７周辺を覆うリアカウル４４が装着され、車体中央両側にはエンジン１５周辺を覆うセンターカウル４５が装着され、車体前部にはヘッドパイプ６周辺を覆う前記フロントカウル４６が装着される。フロントカウル４６の内側には、前記吸気ダクト８０における車体フレーム５前端部からフロントカウル４６前端部までの吸気経路を形成するカウル内ダクト８２が配設される。

図３，４に示すように、車体フレーム５は、ヘッドパイプ６と各ピボットプレート８とをそれぞれ各メインフレーム７で直線的につなぐ所謂ツインチューブフレームであり、かつ自身が懸架するエンジン１５を強度部材として利用する所謂ダイヤモンド式フレーム構造とされる。このような車体フレーム５は、アルミニウム合金を原料とした複数の鋳造部品を一体に溶接結合してなる。なお、前記シートフレーム２７は、アルミニウム合金を原料とした鋳造部品である左右の分割体からなり、これらの前端部を車体フレーム５後端部に一体に締結すると共に、後端部においては互いに一体に締結してなる。

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のもので、その軸線と略直交する後下がりの傾斜平面Ｓに沿うようにして、各メインフレーム７が後方へ延出する。ヘッドパイプ６の上端及びメインフレーム７の上面は、概ね傾斜平面Ｓ上に位置している。

各メインフレーム７は、傾斜平面Ｓと直交する上面視（図３に示す矢視）において、ヘッドパイプ６から後方かつ車幅方向外側に斜めに分岐するように延び、その長手方向中間部が緩やかに湾曲して後方かつ車幅方向内側に向かった後、互いに略平行に配された左右のピボットプレート８に滑らかに連なる。なお、図３における車幅方向中心線（左右方向中心線）を符号Ｃで示す。また、傾斜平面Ｓ上において各メインフレーム７に沿って湾曲する曲線（換言すれば、各メインフレーム７の延出方向に沿う曲線）を符号Ｋで示す。

ここで、前記傾斜平面Ｓに直交する方向をメインフレーム７の縦方向（概ね上下方向に相当）とし、傾斜平面Ｓと平行でかつ前記曲線Ｋと直交する方向をメインフレーム７の横方向（車体内外方向に相当）とすると、各メインフレーム７の断面形状は、横方向に対して縦方向が長い縦長の方形状とされ、かつその外周部分を所定の肉厚で形成する中空構造とされる。

また、各メインフレーム７におけるヘッドパイプ６からピボットプレート８まで側面視直線状に延びる部位をフレーム本体５１とすると、該フレーム本体５１は、その前半部の縦方向長さがヘッドパイプ６長さと略同一であるのに対し、その後半部の縦方向長さが短くなるように設けられる。また、フレーム本体５１の前半部からは、先細りのエンジンハンガー５２が下方に向けて延び、該エンジンハンガー５２先端の前側懸架部５３が、エンジン１５のシリンダ部１７基部前側を連結してこれを支持する。

また、エンジンハンガー５２の後部とメインフレーム７の後半部下側との間には、後上がりに傾斜する補強メンバ５４が渡設され、この補強メンバ５４及びエンジンハンガー５２、並びにフレーム本体５１で囲まれるようにして、メインフレーム７の長手方向中間部には、これを車幅方向で貫通する中央開口部５５が形成される。

一方、メインフレーム７（フレーム本体５１）の前部においては、これを前方に向けて分岐させるべく縦方向中間部を車幅方向で貫通する前側開口部５６が形成される。
各開口部５５，５６は、中空のメインフレーム７の内外壁を切り欠く一方、該内外壁間に渡る内周壁を有しており、この内周壁が前記内外壁間をつなぐクロスメンバとしても機能する。このような各開口部５５，５６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。

前側開口部５６は、縦方向に浅く後方に向けて先細りとなる側面視三角形状をなし、その前後方向中間部には、これを左右方向に略直交する面に沿って横断するリブ部５７が設けられ、該リブ部５７により、前側開口部５６がヘッド側開口部５６ａとフレーム側開口部５６ｂとに区画される。

車体フレーム５前端部外側には、ヘッドパイプ６及び両メインフレーム７前部に渡るダクトカバー５８が一体に設けられる。このダクトカバー５８は、ヘッドパイプ６直前で前方に開口する吸気口５９を形成すると共に、該吸気口５９と各ヘッド側開口部５６ａとを連通させる。このようなダクトカバー５８の吸気口５９には、カウル内ダクト８２の後端部（吸気出口）が接続される。

また、車体フレーム５前端部内側には、ヘッドパイプ６及び両メインフレーム７前部に渡るガセット６１が一体に設けられる。このガセット６１は、上面視で前方に凸となるよう湾曲する湾曲壁部６２と、該湾曲壁部６２の下縁から前方に延びる下壁部６３とを有してなる。湾曲壁部６２は、ヘッドパイプ６の上部後端部及びメインフレーム７の前部上縁部から下方に向けて、ヘッドパイプ６に対して徐々に離間するように斜めに延び、メインフレーム７の下縁部と側面視で重なる平坦な下壁部６３の後縁に連なる。これにより、ガセット６１は、車体フレーム５前端部を補強しつつ、ヘッドパイプ６後方における両メインフレーム７前部上側間の空間を広げてステアリングダンパ１００等を配置し易くしている（図２参照）。

ガセット６１の内部は、ヘッドパイプ６両側縁部から後方に延びる一対の隔壁６４により区画されており、これにより、車体フレーム５前端部には、ダクトカバー５８前端の吸気口５９からヘッドパイプ６両側に分岐して後方に延びるフレーム内ダクト６５が形成される。このフレーム内ダクト６５は、ガセット６１の湾曲壁部６２において左右の吸気出口６６を開口しており、これら各吸気出口６６には、エアクリーナボックス１９の前壁部から延びるボックス側ダクト６７の前端部（吸気口）が接続される（図２参照）。

これらカウル内ダクト８２、フレーム内ダクト６５、及びボックス側ダクト６７により、前記吸気ダクト８０が構成され、かつフロントカウル４６前端部からエアクリーナボックス１９まで車体フレーム５前端部を貫通して概ね直線的に延びる吸気経路が形成される（図２参照）。

各ピボットプレート８は、各メインフレーム７の後端部において屈曲するようにして下方に延びる。これら各ピボットプレート８の上部間及び下部間には、車幅方向に沿うアッパクロスメンバ７１及びロアクロスメンバ７２がそれぞれ渡設される。ロアクロスメンバ７２の車幅方向中央部には、前記リンク機構１４との連結部７３が設けられる。アッパクロスメンバ７１は車体フレーム５の剛性調整用のもので、ロアクロスメンバ７２に比べて小型かつ薄肉とされる。

各ピボットプレート８の上下方向略中央部には、スイングアーム１１のピボット軸を支持する軸支部７４が設けられる。また、各ピボットプレート８の上部及び下部には、エンジン１５のクランクケース１６後部上側及び後部下側を連結してこれを支持する後部上側懸架部７５及び後部下側懸架部７６が設けられる。これら各懸架部７５，７６及び前記前側懸架部５３にエンジン１５の各部が連結されることで、車体フレーム５の後半部分が適宜補強される。

ここで、車体フレーム５は、四つのアルミニウム鋳造部品、詳細には、ヘッドパイプ６と各メインフレーム７の前部とを一体化したヘッドパイプ部６Ａと、各メインフレーム７の中間部分を主とする左右のメインフレーム部７Ａと、各メインフレーム７の後部と各ピボットプレート８とを各クロスメンバ７１，７２を介して一体化したピボットプレート部８Ａとに分割構成され、これらを一体に溶接結合してなる。

ヘッドパイプ部６Ａとメインフレーム部７Ａとの分割面（メインフレーム７の前部と中間部との分割面、以下、前側分割面Ｚという）は、左右方向に略直交する面であり、メインフレーム７の延出方向（曲線Ｋ）とは斜めに交差する面とされる。また、メインフレーム部７Ａとピボットプレート部８Ａとの分割面（メインフレーム７の中間部と後部との分割面、図中符号Ｙで示す）は、メインフレーム７の延出方向に略直交する面とされる。

メインフレーム７の前側開口部５６は、ヘッドパイプ部６Ａとメインフレーム部７Ａとに跨って形成されており、この前側開口部５６を前側分割面Ｚ上で横断するように、該前側開口部５６の上下に渡るリブ部５７が形成されている。これにより、リブ部５７は、ヘッドパイプ部６Ａの一部としてのヘッド側リブ部５７ａと、メインフレーム部７Ａの一部としてのフレーム側リブ部５７ｂとに分割構成される。

ヘッド側リブ部５７ａには、その外縁部であるメインフレーム７外周に沿う外周壁を残し、リブ本体としての底壁が前側分割面Ｚからヘッドパイプ６側に変位することで、前側分割面Ｚ側に開放するソケット部が形成される一方、フレーム側リブ部５７ｂには、前記ソケット部に対応する口金部が形成され、該口金部がソケット部内に差し込まれた状態で、ヘッドパイプ部６Ａとメインフレーム部７Ａとがメインフレーム７外周において全周溶接される。

すなわち、メインフレーム部７Ａ（メインフレーム７）の外周に加え、リブ部５７におけるメインフレーム部７Ａ外周に面する縁部においても、ヘッドパイプ部６Ａとメインフレーム部７Ａとが結合されるのである。
なお、ピボットプレート部８Ａの前端部（メインフレーム７の後部前端部）には、メインフレーム７の外形を縮小してなる口金部が形成され、この口金部がメインフレーム部７Ａの後端部内（メインフレーム７の前部後端部内）に差し込まれた状態で、メインフレーム部７Ａとピボットプレート部８Ａとがメインフレーム７外周において全周溶接される。

以上説明したように、上記実施例における車体フレーム構造は、ヘッドパイプ部６Ａとメインフレーム部７Ａとが分割構成されると共にこれらが一体に結合されてなる車体フレーム５に適用されるものであって、ヘッドパイプ部６Ａ及びメインフレーム部７Ａに跨って車体フレーム５を貫通する前側開口部５６と、該前側開口部５６を車体フレーム５の前側分割面Ｚに沿って横断するリブ部５７とを有し、該リブ部５７が前側分割面Ｚにおいて分割されると共に、該リブ部５７におけるメインフレーム部７Ａ外周に面する縁部が一体に結合されるものである。

この構成によれば、前側開口部５６を横断するリブ部５７のメインフレーム部７Ａ外周に面する縁部においてもメインフレーム部７Ａとヘッドパイプ部６Ａとが結合（溶接）されることとなり、車体フレーム５における結合部分（溶接部分）が前側開口部５６により分断されることなく、かつ前側開口部５６の内側に溶接を施したりする必要もなくなるため、溶接長さを容易に確保した上で車体フレーム５の結合強度を高めることができる。

また、上記車体フレーム構造においては、車体フレーム５が左右一対のメインフレーム部７Ａを有するツインチューブフレームであることで、そのフレーム剛性を高めるという点で上記構成は好適である。

さらに、上記車体フレーム構造においては、ヘッドパイプ部６Ａ及びメインフレーム部７Ａがアルミニウム鋳造品であることで、一般に中空構造をなす車体フレーム５が比較的小型の部品（ヘッドパイプ部６Ａ及びメインフレーム部７Ａ）に分割されることから、中空鋳造を行い易くして製造コストの低減を図ることができる。

しかも、上記車体フレーム構造においては、前側開口部５６がエンジン１５への吸気経路の一部として用いられることで、車体フレーム５の軽量化及び剛性の最適化に加え、前側開口部５６にさらに機能が付与されることとなり、フレーム設計の合理化を図ることができる。

この発明の実施例における自動二輪車の側面図である。 図１の要部拡大図である。 上記自動二輪車の車体フレームの側面図である。 図３におけるＡ矢視図である。

符号の説明

５ 車体フレーム
６Ａ ヘッドパイプ部
７Ａ メインフレーム部
５６ 前側開口部（開口部）
５７ リブ部
Ｚ 前側分割面（分割面）

Claims (8)

1. ヘッドパイプ部（６Ａ）とメインフレーム部（７Ａ）とが分割構成されると共にこれらが一体に結合されてなる車体フレーム（５）の構造において、
   前記ヘッドパイプ部（６Ａ）は、ヘッドパイプ（６）とメインフレーム（７）の前部とを一体に備え、
   前記メインフレーム部（７Ａ）は、前記メインフレーム（７）の中間部を主体とし、
   前記ヘッドパイプ部（６Ａ）と前記メインフレーム部（７Ａ）とに跨って形成されて車体フレーム（５）を貫通する開口部（５６）と、該開口部（５６）を車体フレーム（５）の分割面（Ｚ）上で横断するように形成されて該開口部（５６）の上下に渡るリブ部（５７）とを有し、
   前記リブ部（５７）が、前記分割面（Ｚ）において、前記ヘッドパイプ部（６Ａ）の一部としてのヘッド側リブ部（５７ａ）と、前記メインフレーム部（７Ａ）の一部としてのフレーム側リブ部（５７ｂ）とに分割されると共に、該ヘッド側リブ部（５７ａ）及びフレーム側リブ部（５７ｂ）における前記メインフレーム部（７Ａ）外周に面する縁部が互いに一体に溶接結合されることを特徴とする車体フレーム構造。
2. 前記車体フレーム（５）が、左右一対のメインフレーム（７）を有するツインチューブフレームであり、前記左右メインフレーム（７）は、前記ヘッドパイプ（６）から後方かつ車幅方向外側に分岐するように延び、その長手方向中間部が緩やかに湾曲して後方かつ車幅方向内側に向かうことを特徴とする請求項１に記載の車体フレーム構造。
3. 前記ヘッドパイプ部（６Ａ）及びメインフレーム部（７Ａ）が、アルミニウム鋳造品であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車体フレーム構造。
4. 前記開口部（５６）が、エンジン吸気経路として用いられることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の車体フレーム構造。
5. 前記メインフレーム（７）の断面形状は、横方向に対して縦方向が長い縦長の方形状とされ、かつその外周部分を所定の肉厚で形成する中空構造とされることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の車体フレーム構造。
6. 前記開口部（５６）は、中空の前記メインフレーム（７）の内外壁を切り欠く一方、該内外壁間に渡る内周壁を有することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の車体フレーム構造。
7. 前記ヘッドパイプ部（６Ａ）及びメインフレーム部（７Ａ）の分割面（Ｚ）は、前記メインフレーム（７）の延出方向とは斜めに交差する面とされることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の車体フレーム構造。
8. 前記ヘッドパイプ部（６Ａ）及びメインフレーム部（７Ａ）の分割面（Ｚ）は、左右方向に直交する面であることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の車体フレーム構造。

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