JPH0686232B2 - 自動二輪車のフレ−ム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動二輪車のフレームに係り、特にそのステ
アリングヘッドパイプから後方に延びるメインパイプの
構造に関する。

〔従来の技術〕

この種の自動二輪車用のフレームにおいて、本出願人
は、フレームの軽量化と高剛性の両立を図るために、ス
テアリングヘッドパイプとリヤアームの枢支部とを結ぶ
左右一対のメインパイプを、その断面が上下方向に縦長
となる偏平なアルミ合金製の角パイプで構成することを
提案し、既に「特願昭59−156868号」として出願を完了
している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記フレームのメインパイプは、断面略コ字
形に板金加工された一対のフレーム素材を、車幅方向に
沿う左右方向から嵌め合わせて、その上下のフランジ壁
を衝合させるとともに、これらフランジ壁の上下縁部を
全長に亘って溶接することにより組み立てられている。
そして、この場合、メインパイプは、ステアリングヘッ
ドパイプの後方に進みに従って車幅方向に拡開されると
ともに、その途中から互いに平行をなすように曲げられ
ているため、上記フレーム素材は、予めメインパイプの
曲げ形状に沿うようにプレス加工されている。

ところが、このフレーム素材の曲げ部には、プレス加工
による応力が蓄積されることが多いので、この加工後に
フレーム素材を溶接すると、蓄積されていた応力がフレ
ーム素材の溶接入熱による温度上昇で一気に発散されて
しまう。特にフランジ壁の溶接部分は、メインパイプの
全長に及んで溶接距離が長いので、その分、溶接入熱も
大きく、上記曲げ部に蓄積された応力が一層発散され易
くなって、メインパイプが変形する虞れがあり得る。

本発明は、このような事情にもとづいてなされたもの
で、溶接時の熱によるメインパイプの変形を防止でき、
この溶接後にメインパイプの大幅な修正を要しないとと
もに、走行中にメインパイプに加わる縦・横荷重に対す
る剛性を充分に確保することができる自動二輪車のフレ
ームの提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、フロントフォーク
を枢支するステアリングヘッドパイプに、後方斜め下向
きに側面視略直線状に延びる左右一対のメインパイプを
連結し、これらメインパイプは、夫々そのステアリング
ヘッドパイプ側の前部に、後方に進むに従い車幅方向外
側に張り出すとともに、その張り出し端から互いに近接
する方向に曲げられた曲げ部を有しており、しかも、上
記各メインパイプは、上下方向に縦長をなす偏平な角筒
形をなし、このメインパイプの縦方向寸法は、上記ステ
アリングヘッドパイプに連なる前端部がこのステアリン
グヘッドパイプの軸長と略等しく設定されるとともに、
この縦方向寸法をメインパイプの前端部から後方に進む
に従い逐次減少させた自動二輪車のフレームを前提とし
ている。

そして、上記メインパイプは、上下方向に延びる側面壁
と、この側面壁の上下縁部から車幅方向に延びる上下の
フランジ壁とを有する断面コ字形の一対の板金製フレー
ム素材を備え、これらフレーム素材は、車幅方向に並べ
て配置されるとともに、その車幅方向外側に位置された
一方のフレーム素材のフランジ壁の内側に、車幅方向内
側に位置された他方のフレーム素材のフランジ壁を嵌め
合わせて、この嵌め合い部分をフレーム素材の全長に亘
って溶接することで構成され、上記車幅方向外側に位置
された一方のフレーム素材の側面壁に、上記曲げ部と対
応する部分に位置して、この側面壁を肉厚を一定に保っ
たまま一体に凹ませてなる凹部を形成し、この凹部は、
その前端部の縦方向寸法が最も大きく形成され、この縦
方向寸法を上記凹部の前端部から後方に進むに従い上記
メインパイプの縦方向と対応するように逐次減少させた
ことを特徴としている。

〔作用〕

このような構成によれば、車幅方向外側に位置するフレ
ーム素材の側壁面に、メインパイプの曲げ部との対応部
に位置して凹部が存在するので、この凹部がフレーム素
材の加工時に蓄積された応力に対抗する。このため、特
にメインパイプを曲り部回りの剛性が高められ、溶接後
のメインパイプの変形を防止することができる。

さらに、凹部は、車幅方向外側に位置するフレーム素材
の側面壁に形成されているので、この凹部からフレーム
の車幅方向の中心を通る垂直線までの距離が長くなり、
この垂直線に関するメインパイプの断面２次モーメント
が大きくなる。すなわち、自動二輪車の旋回走行時にお
いて、メインパイプは車幅方向に沿う横荷重を受けるの
で、このメインパイプの曲げ部の曲げ応力は、上記フレ
ームの車幅方向の中心を通る垂直線からの距離に比例す
ることになる。このため、メインパイプの断面２次モー
メントが大きくなれば、メインパイプは、より大きな横
荷重に耐え得ることになり、メインパルプの横曲げ剛性
が向上する。

さらに、メインパイプに加わる縦方向の荷重に対して
は、上記凹部がリブとして機能するから、メインパイプ
自体が縦長の断面形状をなすことと合わせて、側面壁の
変形が抑えられ、剛性が高くなる。加えて、凹部の縦方
向寸法は、メインパイプの縦方向寸法の変化に対応する
ように、その前端部から後方に進むに従い逐次減少され
ているので、この凹部をメインパイプの縦方向寸法に対
応して大きく形成できる。このため、凹部を一定の幅の
狭いものとする場合に比べて、縦方向の荷重に対するメ
インパイプの剛性をより高めることができる。

また、上記構成によると、側面壁を凹ませることで、メ
インパイプ回りの剛性を確保できるので、フレーム素材
の肉厚を厚くしたり、格別な補強材を用いる必要もな
く、フレームの軽量化を図る上でも好都合となる。

〔発明の実施例〕

以下本発明を図面に示す一実施例にもとづいて説明す
る。

図中符号１はアルミ合金製のフレームであり、その前端
に縦置きされたステアリングヘッドパイプ２には、フロ
ントフォーク４が枢支されている。このフロントフォー
ク４の下端部には、前輪３が支持されている。

ステアリングヘッドパイプ２には、後方斜め下方に向っ
側面視軸一直線状に延びる左右一対のメインパイプ5,5
が連結されている。これらメインパイプ5,5は、第２図
に示すように、ステアリングヘッドパイプ２の直後にお
いて、後方に進むに従い車幅方向外側に拡開されるとと
もに、その後端部が互いに平行をなすように車幅方向内
側に向けて円弧状に曲げられており、この曲げ部17より
も後方の部分は、後方に向けて一直線状に延びている。
そして、メインパイプ5,5における曲げ部17よりも後方
の部分は、フレーム１の車幅方向に大きく離間して配置
されている。

このため、上記フレーム１においては、メインパイプ5,
5における曲げ部17よりも後方の部分からフレーム１の
車幅方向の中心を通る鉛直線X1までの距離が長くなる、
つまり、メインパイプ5,5の配置間隔が幅広く設定され
ており、この幅広となったメインパイプ5,5の後端部に
夫々リヤアームブラケット6,6が連結されている。

このようなメインパイプ5,5の後部側上面には、後方に
向って延びる左右一対のシートレール7,7が連結されて
いる。これらシートレール7,7の後部とリヤアームブラ
ケット6,6の上部との間には、バックステー8,8が架設さ
れている。

第２図に示すように、メインパイプ5,5の前端部間に
は、ブラケット９が架設されている。このブラケット９
とリヤアームブラケット6,6との間には、左右一対のダ
ウンチューブ10,10が架設されている。ダウンチューブ1
0,10は、メインパイプ5,5の下方に配置されており、こ
れらメインパイプ5,5、リヤアームブラケット6,6および
ダウンチューブ10,10とで囲まれる空間部分には、エン
ジン11が配置されている。

また、リヤアームブラケット6,6の間には、アルミ合金
製のリヤアーム12の前端部が枢支されている。このリヤ
アーム12の後端部には、チェーン駆動される後輪13が支
持されている。

ところで、上記メインパイプ5,5は、第３図に示すよう
に、一側面が開口された断面略コ字形のフレーム素材14
a,14bを車幅方向から衝合して溶接したもので、その断
面形状が上下方向に縦長となる偏平な角筒形に形成され
ている。

すなわち、上記フレーム素材14a,14bは、アルミ合金製
の長尺な板材を板金加工してなり、上下方向に延びる側
面壁15と、この側面壁15の上下縁部から車幅方向に延び
る上下のフランジ壁16a,16bとを一体に備えている。そ
して、車幅方向外側に位置された一方のフレーム素材14
aのフランジ壁16a,16bの内側に、車幅方向内側に位置さ
れた他方のフレーム素材14bのフランジ壁16a,16bが嵌め
合わされている。

この場合、上記フレーム素材14a,14bは、予めメインパ
イプ5,5の曲げ形状に沿うように曲げられているもので
あり。上記フランジ壁16a,16bの嵌め合い部分を全長に
亘って溶接することにより、断面偏平なメインパイプ5,
5として組み立てられる。

また、メインパイプ5,5は、そのステアリングヘッドパ
イプ２に連なる前端部の縦方向寸法が、上記ステアリン
グヘッドパイプ２との連結部分の強度や剛性を高めるた
めに、このステアリングヘッドパイプ２の軸長と略等し
く形成されており、このメインパイプ5,5の縦方向寸法
は、後方に進むに従い逐次減少されている。このため、
メインパイプ5,5は、その車体側方に面する側面5aの形
状が、後方に進むに従い先細り状に形成されている。

ところで、上記メインパイプ5,5の側面5aには、メイン
パイプ5,5の曲げ部17の前後一定範囲に亘って、内側に
凹む凹部18が形成されている。この凹部18は、上記車幅
方向外側に位置されるフレーム素材14aの側面壁15を、
その肉厚を略一定に保ったまま内側に凹ませることで構
成され、この凹部18は、側面壁15に連なる周縁部に内向
きに延びる段部19を備えている。そして、第１図に示す
ように、凹部18は、その前端部の縦方向寸法が最も大き
く形成され、ここから後方に進むに従い縦方向寸法が逐
次減少されている。このため、凹部18は、後方に進むに
従い先細り状をなしており、上記メインパイプ5,5の側
面形状と略対応した形状をなしている。

なお、メインパイプ5,5の前端部間の上面には、ステア
リングヘッドパイプ２との連結部分の補強をなすガセッ
ト20が溶接されている。

また、第１図中符号21は燃料タンク、22はシート、23は
ラジエータを夫々示す。

このような構成によれば、車幅方向外側に位置されるフ
レーム素材14aの側面壁15に凹部18を形成したので、フ
レーム素材14a,14bを溶接する際に入熱によって、フレ
ーム素材14a,14b内に蓄積されていた応力が発散された
としても、凹部18の周縁に位置された段部19が上記応力
に対抗するリブとして機能する。

したがって、凹部18の存在によりフレーム素材14a自体
の剛性が高められるので、フレーム素材14a,14bの溶接
後の変形が抑えられ、メインパイプ5,5の大幅な修正を
不要とすることができる。

また、上記構成のフレーム１によると、左右のメインパ
イプ5,5は、ステアリングヘッドパイプ２の後方におい
て車幅方向に離間して配置され、各メインパイプ5,5か
らフレーム１の車幅方向中心を通る鉛直線X1までの距離
が長くなっている。そのため、自動二輪車の旋回走行時
において、フレーム１が車幅方向に沿う横荷重を受けた
場合でも、メインパイプ5,5の横曲げ剛性を充分に確保
することができる。

さらに、メインパイプ5,5は、車幅方向外側に位置され
たフレーム素材14aのフランジ壁16a,16bの内側に、車幅
方向内側に位置されたフレーム素材14bのフランジ壁16
a,16bを嵌め合わせることで、偏平な角筒形に組み立て
られるので、これらメインパイプ5,5の側面5aの縦方向
寸法が大きくなる。そして、この側面5aを構成するフレ
ーム素材14aの側面壁15に凹部18が形成されているか
ら、この凹部18の周縁の段部19がフレーム１の車幅方向
中心を通る鉛直線X1から最も離れて位置することにな
り、この鉛直線X1に関するメインパイプ5,5の断面２次
モーメントが大きくなる。

すなわち、自動二輪車が旋回走行すると、メインパイプ
5,5は、車幅方向に沿う横荷重を受けるので、このメイ
ンパイプ5,5の曲げ部17に生じる曲げ応力は、上記鉛直
線X1からの距離に比例することになる。このため、メイ
ンパイプ5,5の断面２次モーメントが大きくなれば、メ
インパイプ5,5は、より大きな横荷重に耐え得ることに
なり、その分、フレーム１の横曲げ剛性が向上する。

さらに、メインパイプ5,5に加わる縦方向の荷重に対し
ては、凹部18の段部19がリブとして機能するから、上記
メインパイプ5,5自体が縦長の断面形状をなすことと合
わせて、側面壁15の変形が抑えられる。それとともに、
凹部18の縦方向寸法は、メインパイプ5,5の縦方向寸法
の変化に対応するように、その前端部から後方に進みに
従い逐次減少されているので、この凹部18をメインパイ
プ5,5の側面5aに対応して大きく形成することができ
る。このため、凹部18を一定の幅の狭いものとする場合
に比べて、縦方向の荷重に対するメインパイプ5,5の剛
性をより高めることができる。

また、上記構成によると、側面壁15を単に凹ませること
で、メインパイプ5,5回りの剛性を高めることができる
ので、フレーム素材14a,14bの肉厚を厚くしたり、格別
な補強材を用いる必要もなく、フレーム１の剛性を確保
しつつ、このフレーム１を軽量化することができる。

その上、凹部18は、メインパイプ5,5の側面5a上におい
て、ステアリングヘッドパイプ２直後の曲げ部17に対応
した位置に形成されているから、シート22に着座した運
転者の脚部は、凹部18よりも後方に位置されることにな
る。このため、凹部18に脚部が入り込んだり、触れるこ
ともなく、運転者の乗車感が損なわれずに済む。

また、凹部18は、メインパイプ5,5の側面5aよりも凹ん
でいるので、この側面5aに凸部を設ける場合に比べて、
凹部18の表面が傷付き難く、フレーム１の外観を良好に
維持することができる。

なお、本発明に係るフレームは、アルミ合金製に限ら
ず、スチール製であっても同様に実施できる。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明によれば、凹部がフレーム素材の加
工時に蓄積された応力に対抗するので、特にメインパイ
プの曲げ部回りの剛性が高められ、溶接後のメインパイ
プの変形を防止することができる。

また、凹部は、車幅方向外側に位置するフレーム素材の
側面壁に形成されているので、この凹部の形状を大きく
することができるとともに、この凹部からフレームの車
幅方向の中心を通る鉛直線までの距離が長くなり、この
鉛直線に関するメインパイプの断面２次モーメントが大
きくなる。すなわち、自動二輪車の旋回走行時におい
て、メインパイプが車幅方向に沿う横荷重を受けた場合
に、このメインパイプの曲げ部の曲げ応力は、上記鉛直
線からの距離に比例するので、メインパイプの断面２次
モーメントが大きくなれば、メインパイプはより大きな
横荷重に耐え得ることになり、その分、メインパイプの
横曲げ剛性が向上する。さらに、メインパイプに加わる
縦方向の荷重に対しては、凹部がリブとして機能するか
ら、上記メインパイプ自体が縦長の断面形状を有するこ
とと合わせて、側面壁の変形が抑えられ、剛性が高くな
る。

加えて、凹部の縦方向寸法は、メインパイプの縦方向寸
法の変化に対応するように、その前端部から後方に進む
に従い逐次減少されているので、この凹部をメインパイ
プの縦方向寸法に対応して大きくすることができる。そ
のため、凹部を一定の幅の狭いものとする場合に比べ
て、縦方向の荷重に対するメインパイプの剛性をより高
めることができる。

また、上記構成によると、側面壁を単に凹ませること
で、メインパイプ回りの剛性を確保できるので、フレー
ム素材の肉厚を厚くしたり、格別な補強材を用いる必要
もなく、フレームの剛性を充分に確保しつつ、このフレ
ームを軽量化することができるといった利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、 第１図は、自動二輪車の側面図、 第２図は、フレームの平面図、 第３図は、第２図中III−III線に沿う断面図である。 １……フレーム、２……ステアリングヘッドパイプ、 ４……フロントフォーク、５……メインパイプ、 14a,14b……フレーム素材、15……側面壁、 16a,16b……フランジ壁、17……曲げ部、 18……凹部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フロントフォークを枢支するステアリング
   ヘッドパイプに、後方斜め下向きに側面視略直線状に延
   びる左右一対のメインパイプを連結し、 これらメインパイプは、夫々そのステアリングヘッドパ
   イプ側の前部に、後方に進むに従い車幅方向外側に張り
   出すとともに、その張り出し端から互いに近接する方向
   に曲げられた曲げ部を有しており、 しかも、上記各メインパイプは、上下方向に縦長をなす
   偏平な角筒形をなし、このメインパイプの縦方向寸法
   は、上記ステアリングヘッドパイプに連なる前端部がこ
   のステアリングヘッドパイプの軸長と略等しく設定され
   るとともに、この縦方向寸法をメインパイプの前端部か
   ら後方に進むに従い逐次減少させた自動二輪車のフレー
   ムにおいて、 上記メインパイプは、上下方向に延びる側面壁と、この
   側面壁の上下縁部から車幅方向に延びる上下のフランジ
   壁とを有する断面コ字形の一対の板金製フレーム素材を
   備え、これらフレーム素材は、車幅方向に並べて配置さ
   れるとともに、その車幅方向外側に位置された一方のフ
   レーム素材のフランジ壁の内側に、車幅方向内側に位置
   された他方のフレーム素材のフランジ壁を嵌め合わせ
   て、この嵌め合い部分をフレーム素材の全長に亘って溶
   接することで構成され、 上記車幅方向外側に位置された一方のフレーム素材の側
   面壁に、上記曲げ部と対応する部分に位置して、この側
   面壁を肉厚を一定に保ったまま一体に凹ませてなる凹部
   を形成し、 この凹部は、その前端部の縦方向寸法が最も大きく形成
   され、この縦方向寸法を上記凹部の前端部から後方に進
   むに従い上記メインパイプの縦方向寸法と対応するよう
   に逐次減少させたことを特徴とする自動二輪車のフレー
   ム。