JP6878621B2 - 車体フレーム構造 - Google Patents
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Description
本願は、2017年12月8日に出願された日本国特願2017−236482号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
また、2輪車のピボット軸周りの剛性はハンドリングに影響しやすく、かつ乗員の足付き性や跨ぎ性に影響しやすいため、この点の改善も要望されている。
(2)上記(1)の態様において、前記樹脂材料ピボット部は、前記ピボット構造部の残余の部分に対して着脱可能に固定されてもよい。
(3)上記(1)または(2)の態様において、前記ピボット支持部は、前記ピボット軸を挿通するとともに、前記ピボット軸によって前記左右一対のピボットフレームを車幅方向で締結可能とするものであり、前記ピボット支持部は、前記樹脂材料ピボット部の樹脂部分にインサートされて前記ピボット軸を挿通可能とする金属製カラーを備えてもよい。
(4)上記(1)から(3)のいずれか一項の態様において、前記車体フレームをさらに備えてもよく、前記車体フレームの前記突出部は、平面視で車幅方向外側に凸形状に湾曲してなる湾曲部であってもよく、前記湾曲部の車幅方向内側で湾曲形状に沿う部位に、繊維強化樹脂材料からなる樹脂材料構成部が設けられてもよい。
(5)上記(1)から(4)のいずれか一項の態様において、前記ピボット構造部は、前記車両の駆動輪を駆動するドライブチェーンを避けるチェーン逃げ部を備え、前記チェーン逃げ部は、前記樹脂材料ピボット部に形成されてもよい。
(6)上記(5)の態様において、前記左右一対のピボットフレームの下端高さは、互いに略同一とされてもよい。
(7)上記(1)から(6)のいずれか一項の態様において、前記左右一対のピボットフレームが、前記樹脂材料ピボット部を備えてもよい。
(8)上記(7)の態様において、前記左右一対のピボットフレーム同士を連結するクロスメンバをさらに備えてもよく、前記クロスメンバは、繊維強化樹脂材料からなり、左右の前記樹脂材料ピボット部と一体形成されてもよい。
(9)上記(1)から(8)のいずれか一項の態様において、前記樹脂材料ピボット部には、前記ピボットフレーム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。
上記(2)の態様によれば、ピボット支持部を含む樹脂材料ピボット部が、ピボット構造部の残余の部位に対してボルト締結等により着脱可能に固定されることで、樹脂材料ピボット部が損傷を受けたとしても樹脂材料ピボット部のみを交換可能となり、車両の維持コストを抑えることができる。また、樹脂材料ピボット部の交換によりピボット支持部ひいてはピボット軸の位置を変更することで、リアサスペンションのセッティングを変更することができる。
上記(3)の態様によれば、ピボット軸に締結されるピボット支持部が金属製カラーのインサートにより構成されることで、樹脂材料ピボット部の加工を簡略化することができ、かつピボット支持部の割れを防ぐことができる。
上記(4)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ことで、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、車体フレーム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車体フレームが変形することを抑制することができる。
上記(5)の態様によれば、ピボット構造部におけるチェーン逃げ部が樹脂材料ピボット部に形成されることで、ドライブチェーンを避ける凹部(チェーン逃げ部)周辺の強度および剛性を効率よく確保することができ、ピボット構造部のコンパクト化を図ることができる。
上記(6)の態様によれば、チェーン逃げ部が樹脂材料ピボット部以外に形成される場合、凹状のチェーン逃げ部周辺の強度剛性を確保するために、チェーン逃げ部周辺が下方に突出することがあるが、チェーン逃げ部を樹脂材料ピボット部に形成することで、強度剛性を効率よく確保してチェーン逃げ部周辺が下方に突出することをなくし、ピボット構造部のコンパクト化を図るとともに、車体フレームの左右の剛性バランスの均一化を図ることができる。
上記(7)の態様によれば、左右ピボットフレームのそれぞれが繊維強化樹脂材料で形成された樹脂材料ピボット部を備えることで、車体フレームのさらなる軽量化を図ることができる。また、左右ピボットフレームのピボット支持部周辺の形状自由度を高めるので、ピボット構造部の強度および剛性の設定自由度をさらに高めることができる。また、左右ピボットフレームの車幅方向の厚さを抑えるので、乗員の跨ぎやすさをさらに向上させることができる。また、左右ピボットフレームの間にリアスイングアームの基端部を配置するので、ピボット軸で締結する場合の締め付けやすさをさらに向上させることができる。
上記(8)の態様によれば、左右の樹脂材料ピボット部とクロスメンバとが繊維強化樹脂材料で一体形成されることで、車体フレームのさらなる軽量化を図ることができる。また、クロスメンバの形状自由度を高めるので、ピボット構造部の強度および剛性の設定自由度をさらに高めることができる。また、ピボット構造部の小型化を図ることができ、乗員の跨ぎやすさをさらに向上させることができる。
上記(9)の態様によれば、ピボットフレーム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。
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。
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。
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(ピボット構造部)43と、に分割構成されている。
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。
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。
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。ここで、左ピボットフレーム8を符号8L、右ピボットフレーム8を符号8Rで示すことがある。左ピボットフレーム8L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。以下、ピボットブロック43におけるチェーン配置スペースS2を形成する部位をチェーン逃げ部53aという。
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8L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。
左ピボットフレーム8Lは、前後方向視で下端部まで直線状に延びている。左ピボットフレーム8Lの下端部は、前後方向視でロアクロスメンバ16の左端部と略直角に接続されている。左ピボットフレーム8Lの左側部の上面は下方に変化し、前記チェーン逃げ部53aを形成している。
ロアクロスメンバ16の左右方向の略中央部には、リンク機構14を連結するリンク連結部16aが設けられている。リンク連結部16aは、車体左右中心CLに対して左側にオフセットしている。
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。また、後述するが、車体フレーム5は、ピボットブロック43の少なくとも一部(例えば左ピボットフレーム8L)を、例えばアルミニウム合金を原料とした金属材料ピボット部71と、例えば炭素繊維強化樹脂を原料とした樹脂材料ピボット部72と、を一体化して構成している(図6参照)。
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。
図6に示すように、ピボットブロック43は、左右ピボットフレーム8ならびに上下クロスメンバ15,16により、前後方向視で矩形状をなす閉構造部43aを形成している。この閉構造部43aの内、例えば左ピボットフレーム8Lの上下中間部が前記樹脂材料ピボット部72とされ、残余の部分が金属材料ピボット部71とされている。
これにより、樹脂材料ピボット部72が金属材料ピボット部71に着脱可能に固定されている。なお、樹脂材料ピボット部72および金属材料ピボット部71の結合に構造用接着剤を併用してもよい。
このように、ピボット支持部51を含む樹脂材料ピボット部72が、ピボットブロック43の残余の部位に対してボルト締結等により着脱可能に固定されることで、樹脂材料ピボット部72が損傷を受けたとしても樹脂材料ピボット部72のみを交換可能となり、車両の維持コストを抑えることができる。また、樹脂材料ピボット部72の交換によりピボット支持部51ひいてはピボットシャフト8aの位置を変更することで、リアサスペンションのセッティングを変更することができる。
このように、ピボットシャフト8aに締結されるピボット支持部51が金属製カラー77のインサートにより構成されることで、樹脂材料ピボット部72の加工を簡略化することができ、かつピボット支持部51の割れを防ぐことができる。
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、車体フレーム5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車体フレーム5が変形することを抑制することができる。
これにより、左ピボットフレーム8L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。
図6のピボットブロック43では、前後方向視でI字状をなす樹脂材料ピボット部72を備えるのに対し、図8のピボットブロック143では、前後方向視でL字状をなす樹脂材料ピボット部172を備え、残余の部分を金属材料ピボット部171としている。
樹脂材料ピボット部172は、左ピボットフレーム8Lの下端部とロアクロスメンバ16の左端部とからなる隅部53を形成している。すなわち、樹脂材料ピボット部172は、チェーン配置スペースS2を形成するチェーン逃げ部53aを形成している。
下外接続壁175および下内接続壁176は、例えば前後に並ぶ一対の締結ボルトB2により一体に結合されている。
これにより、樹脂材料ピボット部172が金属材料ピボット部171に着脱可能に固定されている。なお、樹脂材料ピボット部172および金属材料ピボット部171の結合に構造用接着剤を併用してもよい。
このように、ピボットブロック143におけるチェーン逃げ部53aが樹脂材料ピボット部172に形成されることで、図6の車体フレーム構造で述べた効果に加え、ドライブチェーンを避ける凹部(チェーン逃げ部53a)周辺の強度および剛性を効率よく確保することができ、ピボットブロック143のコンパクト化を図ることができる。
チェーン逃げ部53aが樹脂材料ピボット部172以外に形成される場合、凹状のチェーン逃げ部53a周辺の強度剛性を確保するために、チェーン逃げ部53a周辺が下方に突出することがあるが、チェーン逃げ部53aを樹脂材料ピボット部172に形成することで、強度剛性を効率よく確保してチェーン逃げ部53a周辺が下方に突出することをなくし、ピボットブロック143のコンパクト化を図るとともに、車体フレーム5の左右の剛性バランスの均一化を図ることができる。
図6、図8のピボットブロック43,143では、それぞれ左側に樹脂材料ピボット部72,172を備えるのに対し、図9のピボットブロック243では、左右ピボットフレーム8およびロアクロスメンバを構成する前後方向視でU字状の樹脂材料ピボット部272を備え、残余の部分を金属材料ピボット部271としている。
樹脂材料ピボット部272の左右の上端部は、それぞれ上外接続壁73が形成されている。左右の上外接続壁73の車幅方向内側には、それぞれ金属材料ピボット部271の上内接続壁74が重なる。上外接続壁73および上内接続壁74は、例えば前後に並ぶ一対の締結ボルトB1により一体に結合されている。
これにより、樹脂材料ピボット部272が金属材料ピボット部271に着脱可能に固定されている。なお、樹脂材料ピボット部272および金属材料ピボット部271の結合に構造用接着剤を併用してもよい。
このように、左右ピボットフレーム8のそれぞれに繊維強化樹脂材料で形成された樹脂材料ピボット部272を備えることで、図6、図8の車体フレーム構造で述べた効果に加え、車体フレーム5のさらなる軽量化を図ることができる。また、左右ピボットフレーム8のピボット支持部51周辺の形状自由度を高めるので、ピボットブロック243の強度および剛性の設定自由度をさらに高めることができる。また、左右ピボットフレーム8の車幅方向の厚さを抑えるので、乗員の跨ぎやすさをさらに向上させることができる。また、左右ピボットフレーム8の間にリアスイングアーム11の前端部を配置するので、ピボットシャフト8aで締結する場合の締め付けやすさをさらに向上させることができる。また、左右ピボットフレーム8の間にリアスイングアーム11の前端部を配置してピボットシャフト8aで締結する場合、リアスイングアーム11の前端部の幅と左右ピボットフレーム8間の幅(クリアランス)とに製造誤差などによる差異が生じていても、左右ピボットフレーム8それぞれの樹脂材料ピボット部72自体が締め付けにより撓む(弾性変形する)ため、左右ピボットフレーム8の過度な加工精度が不要になるとともに、アジャスターボルト等の特殊な部品が不要になり、製造コストをより一層抑えることができる。
このように、左右の樹脂材料ピボット部272とロアクロスメンバ16とが繊維強化樹脂材料で一体形成されることで、車体フレーム5のさらなる軽量化を図ることができる。
また、ロアクロスメンバ16の形状自由度を高めるので、ピボットブロック243の強度および剛性の設定自由度をさらに高めることができる。また、ピボットブロック243の小型化を図ることができ、乗員の跨ぎやすさをさらに向上させることができる。なお、左右の樹脂材料ピボット部272およびロアクロスメンバ16に加えて、アッパクロスメンバ15も繊維強化樹脂材料で一体形成してもよい。
樹脂材料構成部62および樹脂材料ピボット部72,172,272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。
5 車体フレーム
6 ヘッドパイプ
7 メインフレーム
8,8L,8R ピボットフレーム
8a ピボットシャフト(ピボット軸)
11 スイングアーム(リアスイングアーム)
15 アッパクロスメンバ
16 ロアクロスメンバ
21a ドライブチェーン
41 ヘッドブロック
42 メインフレーム体
43,143,243 ピボットブロック(ピボット構造部)
46 凸状湾曲部(突出部、湾曲部)
51 ピボット支持部
53a チェーン逃げ部
61 金属材料構成部
62 樹脂材料構成部
71,171,271 金属材料ピボット部
72,172,272 樹脂材料ピボット部
77 金属製カラー
Claims (8)
- ピボット軸(8a)を介して車両のリアスイングアーム(11)を上下揺動可能に支持するピボット構造部(43,143,243)を備え、
前記ピボット構造部(43,143,243)は、前記ピボット軸(8a)を支持するピボット支持部(51)を含む左右一対のピボットフレーム(8)を備え、
前記左右一対のピボットフレーム(8)の少なくとも一方は、前記ピボット支持部(51)を形成し、繊維強化樹脂材料からなる樹脂材料ピボット部(72,172,272)を備え、
前記樹脂材料ピボット部(72,172,272)は、前記車両の車体フレーム(5)における平面視で車幅方向外側に突出する突出部(46)よりも車幅方向内側に設けられており、
前記樹脂材料ピボット部(72,172,272)は、前記ピボット構造部(43,143,243)の残余の部分に対して着脱可能に固定されている、
車両の車体フレーム構造。 - 前記ピボット支持部(51)は、前記ピボット軸(8a)を挿通するとともに、前記ピボット軸(8a)によって前記左右一対のピボットフレーム(8)を車幅方向で締結可能とするものであり、
前記ピボット支持部(51)は、前記樹脂材料ピボット部(72,172,272)の樹脂部分にインサートされて前記ピボット軸(8a)を挿通可能とする金属製カラー(77)を備えている
請求項1に記載の車両の車体フレーム構造。 - 前記車体フレーム(5)をさらに備え、
前記車体フレーム(5)の前記突出部(46)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(46)であり、
前記湾曲部(46)の車幅方向内側で湾曲形状に沿う部位に、繊維強化樹脂材料からなる樹脂材料構成部(62)が設けられている
請求項1又は2に記載の車両の車体フレーム構造。 - 前記ピボット構造部(143,243)は、前記車両の駆動輪を駆動するドライブチェーン(21a)を避けるチェーン逃げ部(53a)を備え、
前記チェーン逃げ部(53a)は、前記樹脂材料ピボット部(172,272)に形成されている
請求項1から3の何れか一項に記載の車両の車体フレーム構造。 - 前記左右一対のピボットフレーム(8)の下端高さは、互いに略同一とされている
請求項4に記載の車両の車体フレーム構造。 - 前記左右一対のピボットフレーム(8)が、前記樹脂材料ピボット部(272)を備えている
請求項1から5の何れか一項に記載の車両の車体フレーム構造。 - 前記左右一対のピボットフレーム(8)同士を連結するクロスメンバ(16)をさらに備え、
前記クロスメンバ(16)は、繊維強化樹脂材料からなり、左右の前記樹脂材料ピボット部(272)と一体形成されている
請求項6に記載の車両の車体フレーム構造。 - 前記樹脂材料ピボット部(72,172,272)には、前記ピボットフレーム(8)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
請求項1から7の何れか一項に記載の車両の車体フレーム構造。
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