JP6910161B2

JP6910161B2 - 鞍乗り型車両の車体フレーム構造

Info

Publication number: JP6910161B2
Application number: JP2017036313A
Authority: JP
Inventors: 岩上　寛; 寛岩上
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2021-07-28
Anticipated expiration: 2037-02-28
Also published as: US20180244334A1; EP3366559A1; EP3366559B1; JP2018140716A

Description

本発明は、鞍乗り型車両の車体フレーム構造に関するものである。

自動二輪車等の鞍乗り型車両の車体フレーム構造として、ステアリング軸を回動自在に支持するヘッド部と、そのヘッド部から車体後方に延出する左右一対のメインフレームとを備え、左右のメインフレームの前縁部に、パワーユニットを支持するためのハンガー部が延設されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の車体フレーム構造は、ヘッド部と左右のメインフレームが金属材料によって形成されるとともに、左右のハンガー部が金属製のクロスメンバによって連結されている。この車体フレーム構造においては、クロスメンバによって左右のメインフレームの左右方向の曲げ剛性を高めることができ、しかも、クロスメンバが左右のメインフレームの主要部よりも下方に配置されていることから、クロスメンバの上方側にエアクリーナ等の部材をクロスメンバと干渉することなく配置することができる。

特開２０１１−７３５９０号公報

ところで、自動二輪車等の鞍乗り型車両においては、ヘッド部の前後方向の変位を抑制してキャスター角（ステアリング軸の傾斜角）を維持できることが、車両の操向性能を高めるうえで有利となる。このため、左右のメインフレームを有する車体フレームにおいては、左右のメインフレームの上縁部の開き方向の変形を抑えることが重要となる。
このため、上記従来の車体フレーム構造の場合も、クロスメンバを左右のメインフレームの上縁部に配置することが望ましいが、クロスメンバを左右のメインフレームの上縁部に配置すると、クロスメンバがエアクリーナや電装部品等のメインフレーム間に配置される部材と干渉し易くなり、メインフレーム間の部材配置の自由度が狭められてしまう。

そこで本発明は、左右のメインフレーム間に充分な部材配置空間を確保しつつ、左右のメインフレームの上縁部の剛性を高めて車両の操向性能を高めることができる鞍乗り型車両の車体フレーム構造を提供しようとするものである。

本発明に係る鞍乗り型車両の車体フレーム構造は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
即ち、本発明に係る鞍乗り型車両の車体フレーム構造は、ステアリング軸を回動自在に支持するヘッド部（１１）と、前記ヘッド部（１１）から車体後方に延出する左右一対のメインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）と、左右一対のメインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）を連結するクロスメンバ（４０）と、を備えた鞍乗り型車両の車体フレーム構造において、各前記メインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）は金属材料から成り、前記クロスメンバ（４０）は、各前記メインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）を構成する金属材料よりも車体幅方向の比剛性の高い部材から成り、各前記メインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）には、車両駆動用のパワーユニット（ＰＵ）を支持するハンガー部（３０）が設けられ、前記クロスメンバ（４０）は、各前記メインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）の前記ハンガー部（３０）よりも上方に配置されるとともに、各前記メインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）の上縁近傍に架設されていることを特徴とする。

上記の構成により、クロスメンバ（４０）が金属材料よりも車体幅方向の比剛性の高い部材によって形成されているため、クロスメンバ（４０）を金属材料によって形成する場合に比較してクロスメンバ（４０）の断面を小さくすることができる。このため、クロスメンバ（４０）の小断面化と、左右のメインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）の左右方向の変形防止を図ることができる。

この場合、クロスメンバ（４０）が左右のメインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）よりも車体幅方向の比剛性の高い部材によって形成されているため、クロスメンバ（４０）をパワーユニット（ＰＵ）の支持部から離間したメインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）の上縁近傍に配置しても、左右のメインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）の左右方向の変形を抑制することができる。したがって、クロスメンバ（４０）の周囲に大きな部材配置空間を確保することができる。

前記クロスメンバ（４０）を構成する部材は、炭素繊維が車体幅方向に揃うように配向された炭素繊維強化樹脂によって直線状に構成されるようにしても良い。
この場合、クロスメンバ（４０）の車幅方向の引っ張り剛性が直線状の炭素繊維強化樹脂によって高められる。また、クロスメンバ（４０）を構成する炭素繊維強化樹脂は、炭素繊維が車体幅方向に揃うように配向されているため、炭素繊維をマトリクス状に配向する場合に比較して炭素繊維量を抑えて、製品コストの低減を図ることができる。

前記クロスメンバ（４０）は、左右一対の前記メインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）の間に配置されるケース部材（１９）と一体的に形成されるようにしても良い。
この場合、ケース部材（１９）とクロスメンバ（４０）が一体的に形成されているため、クロスメンバ（４０）とケース部材（１９）の間に隙間を確保する必要がなく、その分、左右のメインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）間に容易に部材を集約して配置することができる。

本発明によれば、クロスメンバが、メインフレームを構成する金属材料よりも車体幅方向の比剛性の高い部材によって構成されているため、クロスメンバの断面を大型化することなく左右のメインフレームの左右方向の変形防止を図ることができる。したがって、この構成を採用した場合には、左右のメインフレーム間に充分な部材配置空間を確保しつつ、左右のメインフレームの上縁部の剛性を高めて車両の操向性能を高めることができる。

本発明の一実施形態の鞍乗り型車両の側面図である。本発明の一実施形態の車体フレームの平面図である。本発明の一実施形態の車体フレームの側面図である。本発明の一実施形態のエアクリーナの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特別に断らない限り車両における向きと同一とする。また、図中の矢印ＦＲは車両の前方を指し、矢印ＵＰは車両の上方を指し、矢印ＬＨは車両の左側方を指すものとする。

図１は、本実施形態に係る鞍乗り型車両を左側方から見た図である。
本実施形態に係る鞍乗り型車両は、前輪Ｗｆと後輪Ｗｒを各一つずつ有し、エンジン２によって後輪Ｗｒが駆動される自動二輪車である。以下、本実施形態の鞍乗り型車両については、「自動二輪車１」と呼ぶものとする。

自動二輪車１の車体フレームＦは、前端部に配置されて図示しないステアリング軸を回動自在に支持するヘッド部１１と、ヘッド部１１から左右に分岐して後斜め下方へ延出する左右一対のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒと、メインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの後部領域から下方に延出する左右一対のピボットプレート１３Ｌ，１３Ｒと、メインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの後端部から車体の後斜め上方に向かって延出する左右一対のシートフレーム１４Ｌ，１４Ｒと、を備えている。ヘッド部１１には、ステアリング軸を軸支するヘッドパイプ１１ａが埋設されている。
なお、上記の部材のうち紙面前後で重なって隠れている部材（例えば、メインフレーム１２Ｒ）は、図示都合上括弧書きで符号を付している。以下の説明では、紙面前後で重なって隠れている部材については同様に扱っている。

ヘッド部１１に支持されたステアリング軸の上下の各端部には、トップブリッジ９とボトムブリッジ１０が固定されている。トップブリッジ９とボトムブリッジ１０には、サスペンション部材である左右のフロントフォーク１５Ｌ，１５Ｒが支持されている。フロントフォーク１５Ｌ，１５Ｒの下端部には、前輪Ｗｆが回転自在に軸支されている。トップブリッジ９の上部には操向ハンドル４が取り付けられている。
また、ヘッド部１１には、ヘッド部１１の前方を覆うフロントカウル１６が取り付けられている。

メインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの上部には燃料タンク５０が取り付けられている。燃料タンク５０の後部側のシートフレーム１４Ｌ，１４Ｒには乗員が着座するためのシート５１が支持されている。

メインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの下方には、エンジン２及び変速機３を主要素とするパワーユニットＰＵが設置されている。パワーユニットＰＵは、メインフレーム１２Ｌ，１２Ｒとピボットプレート１３Ｌ，１３Ｒに支持されている。パワーユニットＰＵのエンジン２は、シリンダ部２ａが前部上方側に起立している。シリンダ部２ａの上方側には吸気管８が接続され、シリンダ部２ａの下方側には排気管７が接続されている。
左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの前部寄りの下縁には、後斜め下方に延出するハンガー部３０が一体に設けられている。エンジン２の一部は、そのハンガー部３０に支持されている。

吸気管８には、図示しないスロットルボディを介してエアクリーナ１９が接続されている。エアクリーナ１９は、シリンダ部２ａの上方の左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒ間に配置されている。
また、排気管７は、シリンダ部２ａの下方から車体後方側に引き回され、その後端部にマフラー６が接続されている。

左右のピボットプレート１３Ｌ，１３Ｒにはピボット軸３５が設けられている。ピボット軸３５には、スイングアーム３４の前端部が上下揺動可能に軸支されている。スイングアーム３４の後端部には、後輪Ｗｒが回転可能に軸支されている。後輪Ｗｒの車軸は、パワーユニットＰＵの出力軸３６に、ドライブチェーン３７を介して動力伝達可能に接続されている。

図２は、車体フレームＦの主要部を上方から見た図であり、図３は、車体フレームＦの主要部を左側方から見た図である。
車体フレームＦは、図２，図３に示すように、ヘッド部１１と左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの前部領域の一部と、左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの中間部領域と、左右のピボットプレート１３Ｌ，１３Ｒとメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの後部領域とが、それぞれアルミニウム合金等の金属材料によって鋳造されている。これらの金属ブロックの主要部は中空に形成されている。また、これらの金属ブロックは鋳造後に相互に溶接等によって接合されている。

左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒは、図２に示すように、ヘッド部１１から車体後方に向かって互いの離間幅が緩やかに広がり、その後に互いの離間幅が緩やかに狭まりつつ車体後方側に延出している。左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの離間幅が最大になる領域間にはクロスメンバ４０が架設されている。クロスメンバ４０は、左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒに連結されることにより、ステアリング軸を介した前輪Ｗｒからの荷重入力等によって左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒが開き方向に変形するのを規制する。また、図２に示すように、左右のピボットプレート１３Ｌ，１３Ｒの間には、金属製のクロスパイプ４５が架設されている。

クロスメンバ４０は、メインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの鋳造部の金属材料よりも高比剛性の材料によって形成されている。本実施形態の場合、クロスメンバ４０は、後部側のクロスパイプ４５の径の半分程度の径の丸棒状の炭素繊維強化樹脂によって形成されている。クロスメンバ４０を構成する炭素繊維強化樹脂は、炭素繊維が車体幅方向に揃うように配向されている。
なお、金属材料よりも高比剛性の材料は、炭素繊維強化樹脂に限るものではなく、炭素繊維以外の素材で比剛性を高めた樹脂等であっても良い。

クロスメンバ４０は、炭素繊維強化樹脂によって小径の丸棒状に形成され、左右の端部がメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの上縁部に係止固定されている。左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒに対するクロスメンバ４０の係止固定は、例えば、図２に示すように、クロスメンバ４０の端部に楔状の係止部４１を設け、その係止部４１を左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの上部に形成された蟻溝状の係合溝４２に係止させるようにしても良い。また、係止部４１は対応する係合溝４２内にさらに接着したり、締結手段によって締結するようにしても良い。
また、クロスメンバ４０の両端部を左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒに連結するに際しては、左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの離間幅が最大になる領域に近接方向のプレロードをかけ、その状態でクロスメンバ４０を左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒに係止固定する。これにより、クロスメンバ４０には常に適度な張力が作用することになる。
なお、クロスメンバ４０は、左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒのハンガー部３０の下端のほぼ直上位置に配置されている。

図４は、エアクリーナ１９とクロスメンバ４０を示す斜視図である。
本実施形態においては、クロスメンバ４０はエアクリーナ１９（ケース部材）のボックス部１９ａの左右の側壁を貫通し、その状態でボックス部１９と一体に形成されている。なお、クロスメンバ４０は、エアクリーナ１９を貫通せずにエアクリーナ１９の上壁や下壁に一体に形成するようにしても良い。

以上のように、本実施形態に係る車体フレーム構造では、左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒに架設されるクロスメンバ４０が金属材料よりも高比剛性の材料によって形成されているため、クロスメンバ４０を金属材料によって形成する場合に比較してクロスメンバ４０の断面を小型化することができる。
したがって、本実施形態の車体フレーム構造を採用した場合には、左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒに架設されるクロスメンバ４０の周囲に充分な部材配置空間を確保しつつ、左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの上縁部の剛性を高めて車両の操向性能を高めることができる。

特に、本実施形態に係る車体フレーム構造の場合、高比剛性の材料から成るクロスメンバ４０が、メインフレーム１２Ｌ，１２Ｒのハンガー部３０よりも上方位置で左右のメインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの上縁部に架設されているため、メインフレーム１２Ｌ，１２Ｒの開き方向の変形を確実に規制しつつ、クロスメンバ４０の周囲に大きな部材配置空間を確保することができる。

また、本実施形態に係る車体フレーム構造においては、炭素繊維が車体幅方向に揃うように配向された炭素繊維強化樹脂によってクロスメンバ４０が構成されているため、クロスメンバ４０の車幅方向の引っ張り剛性を大幅に高めることができる。
さらに、クロスメンバ４０を構成する炭素繊維強化樹脂が、炭素繊維が車体幅方向に揃うように配向されているため、炭素繊維をマトリクス状に配向する場合に比較して炭素繊維量を抑え、製品コストの低減を図ることができる。

さらに、実施形態に係る車体フレーム構造においては、クロスメンバ４０がエアクリーナ１９のボックス部１９ａと一体的に形成されているため、クロスメンバ４０とエアクリーナ１９の間の隙間を無くすことができる。したがって、この構成を採用した場合には、左右のメインフレーム間に部材を容易に集約して配置することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態においては、クロスメンバ４０がケース部材であるエアクリーナ１９と一体に形成されているが、クロスメンバ４０は、電装部品を収納する電装ケース等のエアクリーナ以外のケース部材と一体に形成するようにしても良い。
また、本発明に係る鞍乗り型車両は、自動二輪車（原動機付自転車及びスクータ型車両を含む）に限らず、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）又は四輪の小型車両も含まれる。

１…自動二輪車（鞍乗り型車両）
１１…ヘッド部
１２Ｌ，１２Ｒ…メインフレーム
１９…エアクリーナ（ケース部材）
３０…ハンガー部
４０…クロスメンバ
Ｆ…車体フレーム
ＰＵ…パワーユニット

Claims

ステアリング軸を回動自在に支持するヘッド部（１１）と、
前記ヘッド部（１１）から車体後方に延出する左右一対のメインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）と、
左右一対のメインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）を連結するクロスメンバ（４０）と、を備えた鞍乗り型車両の車体フレーム構造において、
各前記メインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）は金属材料から成り、
前記クロスメンバ（４０）は、各前記メインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）を構成する金属材料よりも車体幅方向の比剛性の高い部材から成り、
各前記メインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）には、車両駆動用のパワーユニット（ＰＵ）を支持するハンガー部（３０）が設けられ、
前記クロスメンバ（４０）は、各前記メインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）の前記ハンガー部（３０）よりも上方に配置されるとともに、各前記メインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）の上縁近傍に架設されていることを特徴とする鞍乗り型車両の車体フレーム構造。
前記クロスメンバ（４０）を構成する部材は、炭素繊維が車体幅方向に揃うように配向された炭素繊維強化樹脂によって直線状に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の鞍乗り型車両の車体フレーム構造。
前記クロスメンバ（４０）は、左右一対の前記メインフレーム（１２Ｌ，１２Ｒ）の間に配置されるケース部材（１９）と一体的に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の鞍乗り型車両の車体フレーム構造。