JP5736981B2 - 自動二輪車のフレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車のフレーム構造に関し、特にツインスパータイプのメインフレームのフレーム構造に関する。

従来、自動二輪車のエンジンを懸架するメインフレームとして、プレス成形した鋼板素材により形成し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のメインフレームは、複数のフレーム構成部材を溶接等により接合することで構成されており、各フレーム構成部材は、薄板状の鋼板素材のプレス加工により形成される。このとき、エンジンを懸架する懸架部もプレス加工によりフレーム構成部材と一体に形成されるため、懸架部とフレーム構成部材の溶接やネジ止めが不要となりメインフレーム全体の軽量化が図られている。

特開２０００−９５１７１号公報

ところで、自動二輪車においては、路面からの突き上げやブレーキの制動力等によってメインフレームにピッチング方向（上下方向）の荷重が発生する。特許文献１に記載の自動二輪車では、メインフレーム全体を薄板状の鋼板素材で形成して軽量化を実現しているため、ピッチング方向の大きな荷重に対しては十分な剛性を確保することができないおそれがある。この場合、メインフレーム全体を鋳造により形成することで、ピッチング方向の曲げ荷重に対する剛性を確保することが考えられるが、メインフレーム全体の重量が増加するという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、メインフレームの軽量化を図りつつ、ピッチング方向の曲げ荷重に対する剛性を確保することができる自動二輪車のフレーム構造を提供することを目的とする。

本発明の自動二輪車のフレーム構造は、ステアリングシャフトを支持するヘッドパイプと、前記ヘッドパイプから車体後方に延在する左右一対の断面中空状のメインフレームとを備え、前記メインフレームの上壁部及び底壁部は、前記メインフレームの両側壁部よりも厚肉に形成され、前記メインフレームには、エンジンの前部を懸架するエンジン懸架部が設けられ、前記メインフレームの底壁部は、前記エンジン懸架部の車体前方において前記エンジン懸架部の車体後方よりも厚肉に形成されることを特徴とする。

この構成によれば、路面からの突き上げやブレーキの制動力によってメインフレームに作用するピッチング方向の曲げ荷重の影響が大きなメインフレームの上壁部及び底壁部を厚肉に形成することで、メインフレーム全体の重量を大幅に増加させることなく効果的に剛性を高めることができる。また、メインフレームの上壁部及び底壁部の厚肉を調整することで、メインフレームの剛性を適宜調整することができる。また、エンジン懸架部の車体後方ではエンジンが補強部材（フレーム）の役割を果たすため、底壁部のエンジン懸架部の車体後方を薄肉に形成することができる。

また本発明の上記自動二輪車のフレーム構造において、前記メインフレームの後部に接続される断面中空状のボディフレームを備え、前記ボディフレームの側壁部は、前記メインフレームの側壁部よりも厚肉に形成され、前記メインフレームの厚肉の上壁部は、その上面の延在方向に沿う両縁部から下方に延出する一対の延出部を有し、当該一対の延出部に前記メインフレームの薄肉の両側壁部と共に前記メインフレームの両側面を形成させており、前記一方の延出部の延出長が、前記メインフレームの延在方向の中間部分よりも少なくとも延在方向の一端側において長く形成される。この構成によれば、メインフレームの厚肉の延出部とボディフレームの厚肉の側壁部又はヘッドパイプとの接合領域を増やして、接合部分における剛性を高めることができる。

また本発明の上記自動二輪車のフレーム構造において、前記メインフレームは、前記上壁部、前記底壁部及び前記側壁部がそれぞれ別部材で形成される。この構成によれば、複数の別部材を接合してメインフレームが形成されるため、必要に応じて部材毎に成形方法を変えることができ、メインフレームの設計自由度を向上できる。また、必要な部材だけの厚みを調整できるため、メインフレーム全体を鋳造により形成する構成と比較してコストを低減することができる。

また本発明の上記自動二輪車のフレーム構造において、前記メインフレームの厚肉の上壁部は、その上面の延在方向に沿う両縁部から下方に延出する一対の延出部を有し、当該一対の延出部に前記メインフレームの薄肉の両側壁部との接合により前記メインフレームの両側面を形成させており、前記一対の延出部は、いずれか一方の延出長がいずれか他方の延出長よりも長く形成される。この構成によれば、一対の延出部と各側壁部との接合面が同一平面内に配置されると、同一平面内で作用するピッチング方向の曲げ荷重を受けて破断し易くなるが、一対の延出部の延出長が異なることでピッチング方向の曲げ荷重に対する接合部分の強度を高めることができる。

また本発明の上記自動二輪車のフレーム構造において、前記メインフレームの延在方向における少なくとも一端側においては、前記一対の延出部のうち、延出長の短い延出部が端部に向って延出長が長くなるように形成され、延出長の長い延出部が当該端部に向って延出長が短くなるように形成される。この構成によれば、メインフレームの一対の延出部と各側壁部との接合面が同一平面内となる領域を最小にした状態で、一対の延出部の延出長の長さを逆転させることができる。

また本発明の上記自動二輪車のフレーム構造において、前記メインフレームは、前記ヘッドパイプから左右に広がりエンジンを包むように湾曲しており、前記一対の延出部の延出長が一致する位置が、前記メインフレーム間の最大幅位置よりも車体後方に設けられる。この構成によれば、メインフレームの一対の延出部と各側壁部との接合面が同一平面内となる位置が、曲げ荷重が最大となるメインフレーム間の最大幅位置から後方に外される。よって、メインフレームの変形による溶接部分の破断を抑制できる。

また本発明の上記自動二輪車のフレーム構造において、前記一対の延出部の延出長が一致する位置が、前記メインフレームにおいて前記エンジンを懸架するエンジン懸架部よりも車体後方に設けられる。この構成によれば、エンジン懸架部の車体後方ではエンジンが補強部材の役割を果たすため、メインフレームの変形が少ない。よって、メインフレームの一対の延出部と各側壁部との接合面が同一平面内となる位置が、メインフレームの変形の少ない位置に配置されることで溶接部分の破断を抑制できる。

また本発明の上記自動二輪車のフレーム構造において、前記メインフレームの側壁部は、複数の部材を接合して形成される。この構成によれば、複数の部材を接合してメインフレームの側壁部が形成されるため、側壁部の形状の自由度を高めることができる。例えば、側壁部に開口部を設けて、車種に応じてメインフレームの剛性を調整することも可能である。

また本発明の上記自動二輪車のフレーム構造において、前記複数の部材は、それぞれ厚みが異なる。この構成によれば、複数の部材の厚みを変えることによって、メインフレームに対してより適切な剛性を得ることができる。

本発明によれば、メインフレームの軽量化を図りつつ、ピッチング方向の曲げ荷重に対する剛性を確保することができる。

本実施の形態に係る自動二輪車の左側面図である。 本実施の形態に係る車体フレームの斜視図である。 本実施の形態に係る車体フレームの側面図である。 本実施の形態に係る車体フレームの上面図である。 本実施の形態に係るヘッドパイプに固定されたアッパサポート及びロアサポートの斜視図である。 本実施の形態に係るメインフレームの接合状態の説明図である。 本実施の形態に係るメインフレームの低強度ポイントの説明図である。 本実施の形態に係るメインフレームとボディフレームとの接合状態の説明図である。

以下、本実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明の自動二輪車のフレーム構造をスポーツタイプの自動二輪車に適用した例について説明するが、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、本発明の自動二輪車のフレーム構造を、他のタイプの自動二輪車にも適用可能である。

図１を参照して、本本実施の形態に係る自動二輪車全体の概略構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る自動二輪車の左側面図である。なお、以下の図においては、車体前方を矢印ＦＲ、車体後方を矢印ＲＥでそれぞれ示す。

図１に示すように、自動二輪車１は、パワーユニット、電装系等の各部を搭載するアルミ合金製又は鋼製の車体フレーム２を備えている。車体フレーム２のメインフレーム２２は、前端に位置するヘッドパイプ２１（図２参照）から後方に向けて左右二股に分岐して延在する。左右一対のメインフレーム２２の下方には、エンジン３の前方が懸架されている。メインフレーム２２の上部には、燃料タンク４が配置される。メインフレーム２２の後部には、エンジン３の後方を懸架する左右一対のボディフレーム２３が接合されている。

ボディフレーム２３の上部には、車体外装としてシートカウル８が設けられている。シートカウル８の上部には、燃料タンク４の後方に運転者シート９が配置されている。運転者シート９の下方には、フットレスト１１が設けられている。車体左側のフットレスト１１の前方には、変速用のシフトペダル１２が設けられ、車体右側のフットレスト１１の前方には、後輪６用のブレーキペダル（不図示）が設けられている。

車体フレーム２の前部上側には、ヘッドパイプ２１に設けられたステアリングシャフトを介して一対のフロントフォーク１３が操舵可能に支持されている。一対のフロントフォーク１３には前輪緩衝用のサスペンションが内装されている。一対のフロントフォーク１３の上方には、前輪５操舵用のハンドル（不図示）が設けられている。一対のフロントフォーク１３の下部には、前輪５が回転可能に支持されている。

ボディフレーム２３の下側には、スイングアーム７が上下方向に揺動可能に連結されており、車体フレーム２及びスイングアーム７間には後輪緩衝用のサスペンション（不図示）が取り付けられている。スイングアーム７の後部には、後輪６が回転可能に支持される。後輪６は、ドライブチェーン１４を介してエンジン３の出力軸に連結されおり、いわゆるチェーンドライブ式の二次減速機構を介してエンジン３からの動力が伝達される。

エンジン３は、例えば、並列４気筒エンジンと変速機（トランスミッション）とからなり、横置き状態でメインフレーム２２及びボディフレーム２３に懸架される。エンジン３には、インテークパイプ（不図示）を介して空気が取り込まれ、燃料噴射装置にて空気と燃料とが混合されて燃焼室に供給される。燃焼室内での燃焼後の排気ガスは、エンジン３から下方に延出されたエキゾーストパイプ３１を経てマフラ３２から排気される。また、メインフレーム２２には、車体外装として流線形のカウリング１５が設けられている。

図２から図４を参照して、本実施の形態に係る車体フレームについて説明する。図２は、本実施の形態に係る車体フレームの斜視図である。図３は、本実施の形態に係る車体フレームの側面図である。図４は、本実施の形態に係る車体フレームの上面図である。

図２から図４に示すように、車体フレーム２は、ヘッドパイプ２１から後方に延出する左右一対のメインフレーム２２を有している。一対のメインフレーム２２は、それぞれ側面視においてヘッドパイプ２１からボディフレーム２３に延びるフレーム本体部４１と、ヘッドパイプ２１から下方に延びるダウンフレーム部４２とに分岐している。一対のフレーム本体部４１は、ヘッドパイプ２１からエンジン３の上方を通るようにして後方に延在する。また、一対のフレーム本体部４１は、ヘッドパイプ２１から車体後方に向って左右に広がるように湾曲し、途中から徐々に近接するように延在する。

一対のダウンフレーム部４２は、ヘッドパイプ２１からエンジン３の前方部に向って後斜め下方に延在する。一対のダウンフレーム部４２の延在方向の下端には、エンジン３の前方部を支持するエンジンマウント（エンジン懸架部）２２６が設けられている。このエンジンマウント２２６にエンジン３の前方部が懸架されることで、エンジン３自体がメインフレーム２２に対する補強部材としての役割を果たしている。また、ダウンフレーム部４２の下側は、補強用の補助フレーム部４３を介してフレーム本体部４１に連結されている。

また、一対のメインフレーム２２には、前側に小型の開口部５１が形成され、後側に大型の開口部５２が形成されている。大小の開口部５１、５２は、一対のメインフレーム２２の剛性を調整するものであり、車種に求められる操縦性に応じて大きさが調整される。例えば、開口部５１、５２が大きいと柔軟性が高められ、開口部５１、５２が小さいと直進性が高められる。これら開口部５１、５２は、後述するアウタフロントパネル２２３、アウタリヤパネル２２４、インナパネル２２５を交換することで容易に調整することが可能となっている。

一対のボディフレーム２３は、側面視略三角形状に形成されており、メインフレーム２２の後部に接合されている。一対のボディフレーム２３は、三角形の三辺を形成するように、アッパフレーム部４４、フロントフレーム部４５、リヤフレーム部４６を有している。また、一対のボディフレーム２３間は、前方側においてセンタブリッジ２５により連結され、後方側においてアッパブリッジ２６により連結され、下方側においてロアブリッジ２７により連結されている。このように、ボディフレーム２３間は、頂点部分に対応する三カ所においてブリッジ２５、２６、２７により補強されている。

一対のアッパフレーム部４４は、シートカウル８を支持するようにメインフレーム２２の後部から後方に延在する。一対のフロントフレーム部４５は、一対のアッパフレーム部４４の前側からエンジン３の後方部に沿って斜め下方に延在する。一対のフロントフレーム部４５の延在方向の途中部分及び下端部には、エンジン３の後方部を支持するエンジンマウント５４、５５が形成されている。このエンジンマウント５４、５５にエンジン３の後方部が懸架されることで、エンジン３自体がボディフレーム２３に対する補強部材としての役割を果たしている。

また、一対のフロントフレーム部４５には、エンジンマウント５４、５５間にスイングアーム７を揺動可能に支持するスイングアームピボット５６が形成されている。フロントフレーム部４５の下側は、補強用のリヤフレーム部４６を介してアッパフレーム部４４に連結されている。アッパブリッジ２６は、後輪緩衝用のサスペンションの上部が取り付けられる。ロアブリッジ２７は、フロントフレーム部４５のエンジンマウント５５と共にエンジン３を懸架するエンジンマウントが形成されている。

一対のボディフレーム２３には、上側に大型の開口部５８が形成され、下側に小型の開口部５９が形成されている。大小の開口部５８、５９は、一対のメインフレーム２２と同様に、ボディフレーム２３の剛性を調整している。

このように構成された一対のメインフレーム２２及び一対のボディフレーム２３は、複数のフレーム構成部材を接合して形成される。各メインフレーム２２は、縦長中空形状の断面を有しており、上壁部及び底壁部を形成するアッパサポート２２１とロアサポート２２２との間に、側壁部を形成するアウタフロントパネル２２３、アウタリヤパネル２２４、インナパネル２２５を挟み込むことにより形成されている。アッパサポート２２１は、アルミ系プレス材により、断面視において下面を開放した溝型形状（コの字形状）に形成されている。また、アッパサポート２２１は、上面視において、前端部から中間部にかけて円弧状に湾曲し、中間部から後端部にかけて直線状に延在する。

ロアサポート２２２は、アルミ系プレス材により、断面視において上面を開放した溝型形状（コの字形状）に形成されている。また、ロアサポート２２２は、上面視において前端部から後端部にかけて円弧状に湾曲している。アウタフロントパネル（側壁部）２２３は、アルミ系プレス材により、アッパサポート２２１及びロアサポート２２２の略前半側の外壁部に沿うように形成されている。アウタフロントパネル２２３には、剛性値調整用の小型の開口部５１が形成されている。アウタリヤパネル（側壁部）２２４は、アルミ系プレス材により、アッパサポート２２１及びロアサポート２２２の略後半側の外壁部に沿うように形成されている。アウタリヤパネル２２４には、剛性値調整用の大型の開口部５２が形成されている。

インナパネル（側壁部）２２５は、アルミ系プレス材により、アッパサポート２２１及びロアサポート２２２の内壁部に沿うように形成されている。インナパネル２２５は、アウタフロントパネル２２３の開口部５１及びアウタリヤパネル２２４の開口部５２に対応して開口されている。ロアサポート２２２の後端部、アウタリヤパネル２２４及びインナパネル２２５の下端部には、エンジンマウント２２６が接合されている。これらメインフレーム２２のフレーム構成部材は、レーザ溶接等により接合されて一体化される。この場合、メインフレーム２２の各フレーム構成部材は、接合面が長くなるように形成されている。

例えば、アッパサポート２２１とアウタパネル２２３、２２４との接合面Ｓ１は、側面視において曲線状に延在することで長く取られている。同様に、アッパサポート２２１とインナパネル２２５との接合面Ｓ２も、側面視において曲線状に延在することで長く取られている。アウタフロントパネル２２３とアウタリヤパネル２２４との接合面Ｓ３は、側面視においてＳ字状に延在することで長く取られている。

このように、メインフレーム２２は、複数のフレーム構成部材の接合により形成されるため、フレーム構成部材毎に厚みを変更することが可能である。本実施の形態においては、アッパサポート２２１及びロアサポート２２２を、アウタフロントパネル２２３、アウタリヤパネル２２４、インナパネル２２５よりも厚肉に形成することで、ピッチング方向の曲げ荷重に対するメインフレーム２２の剛性が高められている。よって、メインフレーム２２全体の重量を大幅に増加させることなく効果的に剛性を高めている。

一対のボディフレーム２３は、縦長中空形状の断面を有し、アウタボディパネル２３１にインナボディパネル２３２を接合して構成される。アウタボディパネル２３１は、アルミ系鋳造材又はアルミ系鍛造材により、周壁部及び多数の補強リブを設けて形成されている。また、アウタボディパネル２３１には、剛性値調整用の大小の開口部５８、５９、スイングアームピボット５６、エンジンマウント５４、５５が形成されている。インナボディパネル２３２は、アルミ系プレス材により、アウタボディパネル２３１に合わせて形成されている。アウタボディパネル２３１及びインナボディパネル２３２は、レーザ溶接等で接合される。

このように、ボディフレーム２３は、複数のフレーム構成部材の接合により形成されるため、フレーム構成部材毎に厚みを変更することが可能である。本実施の形態においては、アウタボディパネル２３１をインナボディパネル２３２よりも厚肉に形成している。なお、アウタリヤパネル２２４に接合されるアウタボディパネル２３１は、アウタリヤパネル２２４よりも厚肉に形成され、アッパサポート２２１と略同一の厚みに形成されている。

ヘッドパイプ２１は、アルミ系プレス材により形成されており、補強用のリーンフォースメント２１１が取り付けられている。また、センタブリッジ２５は、アルミ系パイプ材により形成され、アッパブリッジ２６及びロアブリッジ２７は、アルミ系鍛造材により形成されている。なお、各フレーム構成部材は、アルミ系材料に限定されるものではなく、鉄系材料やその他の材料を用いてもよい。また、各フレーム部材は、上記した成形材に限定されるものではなく、要求される機能に応じて適切な成形法で形成された材料を用いればよい。

そして、ヘッドパイプ２１は、リーンフォースメント２１１が接合されて、一対のメインフレーム２２の先端部に接合される。一対のボディフレーム２３は、センタブリッジ２５、アッパブリッジ２６、ロアブリッジ２７により連結されて、一対のメインフレーム２２の後端部に接合される。なお、メインフレーム２２に対するボディフレーム２３の接合状態の詳細については後述する。

図５を参照して、アッパサポート及びロアサポートについて詳細に説明する。図５は、本実施の形態に係るヘッドパイプに固定されたアッパサポート及びロアサポートの斜視図である。なお、図５Ａは、アッパサポート及びロアサポートを上方から見た図であり、図５Ｂは、アッパサポート及びロアサポートを下方から見た図である。また、図５Ｃは、図５ＡのＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

図５Ａ、図５Ｂに示すように、アッパサポート２２１は、ヘッドパイプ２１の上部から後方に延在し、メインフレーム２２の上面を形成する上壁部２４１を有している。上壁部２４１の延在方向に沿う両端部からは、延出部としての外壁部２４２及び内壁部２４３が下方に向って延出している。外壁部２４２は、アウタフロントパネル２２３及びアウタリヤパネル２２４に接合され、メインフレーム２２の外側面を形成する。内壁部２４３は、インナパネル２２５に接合され、メインフレーム２２の内側面を形成する。外壁部２４２は、延在方向の両端側では延出長が長く、延在方向の途中部分では延出長が短く形成されている。内壁部２４３は、延在方向の前端側及び途中部分では延出長が長く形成され、延在方向の後端側では延出長が短く形成されている。

具体的には、図５Ｃに示すように、アッパサポート２２１の延在方向の途中部分では、外壁部２４２の延出長Ｌ１が内壁部２４３の延出長Ｌ２よりも短く形成されている。一方、図５Ｄに示すように、アッパサポート２２１の延在方向の後端側では、外壁部２４２の延出長Ｌ１が内壁部２４３の延出長Ｌ２よりも長く形成されている。この場合、外壁部２４２の延出長Ｌ１は、後端部に向って長くなり、内壁部２４３の延出長Ｌ２は、後端部に向って短くなっている。このように、アッパサポート２２１の延在方向の後端側では、内壁部２４３と外壁部２４２の延出長が逆転している。

ロアサポート２２２は、ヘッドパイプ２１の上部から後方に延在し、メインフレーム２２の下面を形成する底壁部２４６を有している。底壁部２４６の延在方向に沿う両縁部からは、外壁部２４７及び内壁部２４８が上方に向って延出している。外壁部２４７は、アウタフロントパネル２２３及びアウタリヤパネル２２４に接合され、メインフレーム２２の外側面を形成する。内壁部２４８は、インナパネル２２５に接合され、メインフレーム２２の内側面を形成する。ロアサポート２２２の外壁部２４７及び内壁部２４８の延出長は、アッパサポート２２１と異なり、同じ長さに形成されている。

以下、図６及び図７を参照して、メインフレームの接合状態について説明する。図６は、本実施の形態に係るメインフレームの接合状態の説明図である。図７は、本実施の形態に係るメインフレームの低強度ポイントの説明図である。なお、図６Ａは、メインフレームの側面図、図６Ｂは、図６ＡのＣ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線、Ｅ−Ｅ線に沿った断面図である。

図６に示すように、メインフレーム２２は、厚肉に形成されたアッパサポート２２１とロアサポート２２２との間に、薄肉に形成されたアウタフロントパネル２２３、アウタリヤパネル２２４、インナパネル２２５を挟み込んで構成される。アッパサポート２２１の外壁部２４２及び内壁部２４３には、それぞれ各パネル２２３、２２４、２２５を取り付けるためのラップ代２４９が形成されている。同様に、ロアサポート２２２の外壁部２４７及び内壁部２４８にも、それぞれ各パネル２２３、２２４、２２５を取り付けるためのラップ代２４９が形成されている。

アウタフロントパネル２２３、アウタリヤパネル２２４、インナパネル２２５は、アッパサポート２２１及びロアサポート２２２のラップ代２４９に取り付けられ、レーザ溶接等により接合される。このとき、アウタフロントパネル２２３及びアウタリヤパネル２２４も、レーザ溶接等により接合される。このようにして接合されたメインフレーム２２は、上壁部及び底壁部が厚肉に形成され、側壁部が薄肉に形成される。この構成により、ピッチン方向の曲げ荷重の影響が大きな部分を厚肉にして、曲げ荷重に対するメインフレーム２２の剛性を効果的に高めている。

また、本実施の形態では、メインフレーム２２が複数のフレーム構成部材により形成されるため、アッパサポート２２１及びロアサポート２２２だけを厚肉に形成できる。よって、メインフレーム２２の重量増加を抑えた状態で、ピッチング方向の曲げに対する剛性を高めることができる。この場合、ロアサポート２２２は、エンジンマウント２２６の前方側にのみ延在し、エンジンマウント２２６の後方側には延在していない。したがって、エンジンマウント２２６の後方側では、メインフレーム２２の上壁部だけが厚肉に形成されている。

しかしながら、エンジンマウント２２６の後方側では、エンジンマウント２２６によって懸架されるエンジン３がフレームの役割を果たすため、メインフレーム２２の底壁部が薄肉に形成されても十分な剛性を確保することができる。なお、ロアサポート２２２をエンジンマウント２２６の後方側に延在させて、ピッチング方向の曲げ荷重に対する剛性をさらに高めることも可能である。

また、上述したように、アッパサポート２２１の外壁部２４２の延出長Ｌ１と内壁部２４３の延出長Ｌ２の大きさが一致していない。よって、アッパサポート２２１の外壁部２４２の接合面と内壁部２４３の接合面とが高さ方向に離間されている。例えば、図６ＢのＤ−Ｄ断面に示すように、アッパサポート２２１の延在方向の略中間部分では、外壁部２４２とアウタリヤパネル２２４との接合面が、内壁部２４３とインナパネル２２５との接合面よりも高い位置となっている。また、図６ＢのＥ−Ｅ断面に示すように、アッパサポート２２１の延在方向の後端側では、外壁部２４２とアウタリヤパネル２２４との接合面が、内壁部２４３とインナパネル２２５との接合面よりも低い位置となっている。

このように、アッパサポート２２１の外壁部２４２の接合面と内壁部２４３の接合面が、同一平面内に位置しないように配置されている。これは、車体フレーム２に対してピッチング方向の曲げ荷重が作用する場合には、接合強度（溶接強度）の弱い外壁部２４２の接合面と内壁部２４３の接合面とが同一平面内にあると、この接合面を起点として破断し易いからである。すなわち、本実施の形態では、接合強度の弱い箇所が同一平面内に位置付けられないようにすることで、同一平面内に作用するピッチング方向の荷重による破断を抑制している。

この場合、Ｄ−Ｄ線に示す位置とＥ−Ｅ線に示す位置とでは、アッパサポート２２１の外壁部２４２の接合面と内壁部２４３の接合面との高さ位置が逆転している。よって、図７に示すように、アッパサポート２２１の外壁部２４２の接合面と内壁部２４３の接合面との高さが一致する低強度ポイントＰ１が存在する。具体的には、アッパサポート２２１の延出方向の後端側において、側面視において内壁部２４３の接合面と外壁部２４２の接合面とが形成するＸ字状の交点が低強度ポイントＰ１になっている。この低強度ポイントＰ１はピッチング方向の荷重による破断の起点になり易いが、本実施の形態ではメインフレーム２２の応力集中箇所を避けるように配置されている。

本実施の形態では、一対のメインフレーム２２間の最大幅位置Ｐ２で、ピッチング方向の曲げ荷重が最大となっている。低強度ポイントＰ１は、この最大幅位置Ｐ２から後方に外れた位置に配置されることで、大きな曲げ荷重が作用することが抑制されている。また、低強度ポイントＰ１は、エンジン懸架位置Ｐ３よりも後方に外れた位置に配置されている。このエンジン懸架位置Ｐ３よりも後方では、エンジン３がフレームの役割を果たすため、メインフレーム２２の変形が少ない。このような構成により、メインフレーム２２の変形によって低強度ポイントＰ１が破断の起点となることを抑制している。

図８を参照して、メインフレームとボディフレームとの接合状態について説明する。図８は、本実施の形態に係るメインフレームの接合状態の説明図である。なお、図８Ａは、メインフレーム外面側とボディフレームとの接合状態、図８Ｂは、メインフレーム内面側とボディフレームとの接合状態、図８Ｃは、比較例に係るメインフレーム外面側とボディフレームとの接合状態である。

図８Ａに示すように、本実施の形態のメインフレーム２２の外面側では、アッパサポート２２１の外壁部２４２及びアウタリヤパネル２２４にアウタボディパネル２３１が接合されている。この接合部分では、アッパサポート２２１の外壁部２４２の延出長が長く形成され、アッパサポート２２１とアウタボディパネル２３１との接合面が上下方向に長くなっている。上述したように、アッパサポート２２１及びアウタボディパネル２３１は、アウタリヤパネル２２４よりも厚肉に形成されている。すなわち、メインフレーム２２の外面側では、厚肉のアッパサポート２２１とアウタボディパネル２３１との接合領域の割合を大きくすることによって、メインフレーム２２とボディフレーム２３との接合強度が高められている。

一方、図８Ｂに示すように、メインフレーム２２の内面側においては、アッパサポート２２１の内壁部２４３及びインナパネル２２５にインナボディパネル２３２が接合されている。上述したように、アッパサポート２２１は、インナパネル２２５及びインナボディパネル２３２よりも厚肉に形成されている。このため、厚肉のアッパサポート２２１と薄肉のインナボディパネル２３２との接合長を長くしても、メインフレーム２２とボディフレーム２３との接合強度に大きく寄与しない。そこで、メインフレーム２２の内面側では、アッパサポート２２１の内壁部２４３の延出長を短くして、外壁部２４２の延出長と異ならせることによって、低強度ポイントが形成されないようにしている。

この構成により、メインフレーム２２とボディフレーム２３との接合剛性が高められ、さらに接合強度の弱い外壁部２４２の接合面と内壁部２４３の接合面とが同一平面内に位置付けられないようにしている。本実施の形態では、アッパサポート２２１及びアウタボディパネル２３１のこの接合状態を形成するために、アッパサポート２２１の延在方向の後端側では、内壁部２４３と外壁部２４２の延出長を逆転させている。なお、メインフレーム２２の内面側では、メインフレーム２２とインナボディパネル２３２とを接合しない構成としてもよい。この場合であっても、アッパサポート２２１に内壁部２４３を形成することでアッパサポート２２１の曲げ剛性を高めることが可能である。

また、アッパサポート２２１及びアウタリヤパネル２２４とアウタボディパネル２３１との接合面Ｓ４が楔形状となっている。このような構成とすることで、メインフレーム２２にピッチング方向の曲げ荷重が作用する場合に、この接合面に発生する応力集中を緩和することができる。例えば、図８Ｃに示すように、接合面Ｓ５が直線状に延在する場合にはピッチング方向の曲げ荷重によって破断方向に比較的大きな分力が発生する。しかしながら、図８Ａに示すように、本実施の形態では接合面が斜めに延在するため、ピッチング方向の曲げ荷重によって破断方向に生じる分力を小さくできる。

さらに、アッパサポート２２１及びアウタリヤパネル２２４とアウタボディパネル２３１との接合面が斜めに延在するため、図８Ｃに示す比較例と比較して接合領域（接合長）が大きく取られている。これにより、メインフレーム２２とボディフレーム２３との接合強度が高められている。

以上のように、本実施の形態に係る自動二輪車のフレーム構造によれば、路面からの突き上げやブレーキの制動力によってメインフレーム２２に作用するピッチング方向の曲げ荷重の影響が大きなメインフレーム２２の上壁部及び底壁部を厚肉に形成している。これにより、メインフレーム２２全体の重量を大幅に増加せることなく、ピッチング方向の曲げ荷重に対する剛性を効果的に高めることができる。また、複数のフレーム構成部材を接合してメインフレーム２２が形成されるため、必要に応じて構成部材毎に成形方法を変えることができ、メインフレーム２２の設計自由度を向上できる。また、必要な構成部材だけの厚みを調整できるため、メインフレーム２２全体を鋳造や鍛造により形成する構成と比較してコストを低減することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、本実施の形態に係る自動二輪車のフレーム構造は、メインフレームが複数のフレーム構成部材によって構成されたが、この構成に限定されない。メインフレームは、上壁部及び底壁部が厚肉に形成されていればよく、１部材で構成されてもよい。

また、本実施の形態に係る自動二輪車のフレーム構造は、アッパサポートの上壁部から外壁部及び内壁部が下方に延出する構成としたが、この構成に限定されない。上壁部のみでピッチング方向の曲げ荷重に対する剛性を確保すること可能であれば、外壁部及び内壁部を有さない構成としてもよい。

また、本実施の形態に係る自動二輪車のフレーム構造は、ロアサポートの延在方向において、外壁部と内壁部との延出長が一致する構成としたが、この構成に限定されない。ロアサポートは、アッパサポートと同様に、その延在方向において外壁部と内壁部との延出長が異なる構成としてもよい。

また、本実施の形態に係る自動二輪車のフレーム構造は、アッパサポートの延在方向において、外壁部と内壁部との延出長が異なる構成としたが、この構成に限定されない。アッパサポートとアウタフロントパネル、アウタリヤパネル、インナパネルとの接合強度を確保可能であれば、アッパサポートの外壁部と内壁部との延出長が一致していてもよい。

また、本実施の形態に係る自動二輪車のフレーム構造は、メインフレームの延在方向における後端側において、アッパサポートの外壁部が内壁部よりも長く形成されたが、この構成に限定されるものではない。例えば、インナボディパネルが厚肉に形成される場合には、アッパサポートの内壁部を外壁部よりも長く形成してアッパサポートとボディフレームとの接合領域を大きくしてもよい。

また、本実施の形態に係る自動二輪車のフレーム構造は、低強度ポイントがメインフレーム間の最大幅位置よりも後方側に配置される構成としたが、この構成に限定されるものではない。低強度ポイントは、メインフレーム間の最大幅位置から外れればよく、メインフレーム間の最大幅位置よりも前方に配置される構成としてもよい。

また、本実施の形態に係る自動二輪車のフレーム構造は、低強度ポイントがエンジン懸架位置よりも後方に配置される構成としたが、この構成に限定されるものではない。低強度ポイントは、メインフレームの剛性が確保可能であれば、エンジン懸架部の前方に配置される構成としてもよい。

また、本実施の形態に係る自動二輪車のフレーム構造は、アウタフロントパネルとアウタリヤパネルとが別部材で構成されたが、この構成に限定されない。アウタフロントパネルとアウタリヤパネルとを１部材で構成してもよい。

また、本実施の形態に係る自動二輪車のフレーム構造は、アウタフロントパネルとアウタリヤパネルとが略同一厚みで形成されたが、この構成に限定されない。アウタフロントパネルとアウタリヤパネルとを異なる厚みで形成してもよい。これにより、メインフレームに対してより適切な剛性を得ることが可能となる。

また、本実施の形態に係る自動二輪車のフレーム構造は、メインフレームを、アッパサポート、ロアサポート、アウタフロントパネル、アウタリヤパネル、インナパネルにより構成したが、この構成に限定されるものではない。メインフレームをさらに多くの部材数で構成してもよいし、さらに少ない部材数で構成してもよい。

また、本実施の形態に係る自動二輪車のフレーム構造は、ツインスパータイプのフレーム構造を例示して説明したが、この構成に限定されない。自動二輪車のフレーム構造は、断面中空状のメインフレームを有する構成であればよい。

２ 車体フレーム
３ エンジン
５ 前輪
６ 後輪
２１ ヘッドパイプ
２２ メインフレーム
２３ ボディフレーム
２１１ リーンフォースメント
２２１ アッパサポート
２２２ ロアサポート
２２３ アウタフロントパネル（側壁部）
２２４ アウタリヤパネル（側壁部）
２２５ インナパネル（側壁部）
２２６ エンジンマウント（エンジン懸架部）
２３１ アウタボディパネル
２３２ インナボディパネル
２４１ 上壁部
２４２ 外壁部（延出部）
２４３ 内壁部（延出部）
２４６ 底壁部
２４９ ラップ代

Claims (9)

1. ステアリングシャフトを支持するヘッドパイプと、
   前記ヘッドパイプから車体後方に延在する左右一対の断面中空状のメインフレームとを備え、
   前記メインフレームの上壁部及び底壁部は、前記メインフレームの両側壁部よりも厚肉に形成され、
   前記メインフレームには、エンジンの前部を懸架するエンジン懸架部が設けられ、
   前記メインフレームの底壁部は、前記エンジン懸架部の車体前方において前記エンジン懸架部の車体後方よりも厚肉に形成されることを特徴とする自動二輪車のフレーム構造。
2. 前記メインフレームの後部に接続される断面中空状のボディフレームを備え、
   前記ボディフレームの側壁部は、前記メインフレームの側壁部よりも厚肉に形成され、
   前記メインフレームの厚肉の上壁部は、その上面の延在方向に沿う両縁部から下方に延出する一対の延出部を有し、当該一対の延出部に前記メインフレームの薄肉の両側壁部と共に前記メインフレームの両側面を形成させており、
   前記一方の延出部の延出長が、前記メインフレームの延在方向の中間部分よりも少なくとも延在方向の一端側において長く形成されることを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車のフレーム構造。
3. 前記メインフレームは、前記上壁部、前記底壁部及び前記側壁部がそれぞれ別部材で形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動二輪車のフレーム構造。
4. 前記メインフレームの厚肉の上壁部は、その上面の延在方向に沿う両縁部から下方に延出する一対の延出部を有し、当該一対の延出部に前記メインフレームの薄肉の両側壁部との接合により前記メインフレームの両側面を形成させており、
   前記一対の延出部は、いずれか一方の延出長がいずれか他方の延出長よりも長く形成されることを特徴とする請求項３に記載の自動二輪車のフレーム構造。
5. 前記メインフレームの延在方向における少なくとも一端側においては、前記一対の延出部のうち、延出長の短い延出部が端部に向って延出長が長くなるように形成され、延出長の長い延出部が当該端部に向って延出長が短くなるように形成されることを特徴とする請求項４に記載の自動二輪車のフレーム構造。
6. 前記メインフレームは、前記ヘッドパイプから左右に広がりエンジンを包むように湾曲しており、
   前記一対の延出部の延出長が一致する位置が、前記メインフレーム間の最大幅位置よりも車体後方に設けられることを特徴とする請求項５に記載の自動二輪車のフレーム構造。
7. 前記一対の延出部の延出長が一致する位置が、前記メインフレームにおいて前記エンジンを懸架するエンジン懸架部よりも車体後方に設けられることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の自動二輪車のフレーム構造。
8. 前記メインフレームの側壁部は、複数の部材を接合して形成されることを特徴とする請求項４から請求項７のいずれかに記載の自動二輪車のフレーム構造。
9. 前記複数の部材は、それぞれ厚みが異なることを特徴とする請求項８に記載の自動二輪車のフレーム構造。

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