JP6057939B2 - 鞍乗り型車両の車体フレームの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鞍乗り型車両の車体フレームの製造方法に関する。

鞍乗り型車両の車体フレームの多くは、パイプ材や筒状フレームを溶接することで製造される。
溶接法は、アーク溶接が主流であるが、近年、レーザ溶接が普及し、このレーザ溶接が車体フレームの製造に採用されるようになってきた（例えば、特許文献１（図５、図７）参照。）。

特許文献１の図５（Ａ）に、車体フレームの一部が示されており、この車体フレームは、パイプ材（Ｐ１〜Ｐ４）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）を、突合わせ、突合わせ部をレーザ溶接してなる。

例えば、パイプ材（Ｐ１）にパイプ材（Ｐ２）を所定のギャップ（隙間）を保って、レーザ溶接する。レーザ熱でパイプ材（Ｐ１）端とパイプ材（Ｐ２）端が溶融し、凝固して接合される。この凝固の際に溶融金属が収縮するため、パイプ材（Ｐ１）とパイプ材（Ｐ２）の長手寸法（車長方向の長さ）が僅かであるが縮む。このときの縮み具合は、条件によって変化するため、ばらつきが大きい。溶接部位が３箇所（片側で）あるため、長手寸法の変動が大きい。

結果、特許文献１の図７に示される補強材（ｑ）と、ヘッドパイプとの距離が車体フレーム毎に変化する。車体フレームを溶接するときに、車長方向の長さが変化しにくくなるような構造が望まれる。

特開２０００−６８６９公報

本発明は、溶接製でありながら、車長方向の寸法精度が良好である鞍乗り型車両の車体フレームを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、前輪を転舵させるステアリングシャフトを回転可能に支えるヘッドパイプと、このヘッドパイプに前端が溶接され車両後方へ延びるメインフレームと、このメインフレームの後部に前端が連結され車両後方へ延びピボット軸を介して後輪を上下移動可能に支えるピボットフレームと、を備えている鞍乗り車両の車体フレームの製造方法において、前記メインフレームと前記ピボットフレームの少なくとも一方は、車体中心側が開放されている溝形部材と、この溝形部材の開口に被せるリッド部材と、このリッド部材を前記溝形部材に接合するレーザ溶接ビードとからなり、前記溝形部材は、鍛造製又は鋳造製部材であって、ウエブと、このウエブの両辺から各々車体中心へ延びる一対のフランジとからなり、前記リッド部材は、板状部材であり、前記一対のフランジの内側端部に接合されつつ、側面視で前記溝形部材の幅内に配置され、前記リッド部材側からレーザ光を照射することで前記リッド部材と前記フランジとを溶接し、溝形部材、一対のフランジ間にてウエブから車体中心へ延びるリブを備えており、リッド部材は、リブに接合され、ピボットフレームは、上部に車幅方向に延びるクロス部材を備え、リッド部材は、クロス部材よりも下方においてフランジ及びリブに結合されることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、リブは、溝形部材の長手方向に延びていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、メインフレームは筒形フレームであり、ピボットフレームが溝形部材であることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、クロス部材がピボットフレームにレーザ溶接ビードで接合されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、メインフレームとピボットフレームの少なくとも一方は、溝形部材と、この溝形部材の開口に被せるリッド部材と、このリッド部材を溝形部材に接合するレーザ溶接ビードとからなる。
溶着金属が凝固収縮するとしても、車両幅方向には収縮するが、車両長手方向には収縮しない。よって、ヘッドパイプとピボット軸との距離は適正に維持される。

溝形部材にリッド部材を付加したため、剛性が高まる。中空断面構造体であるため、軽量化が図れる。
したがって、本発明により、溶接製でありながら、車長方向の寸法精度が良好である鞍乗り型車両の車体フレームが提供される。

加えて、請求項１に係る発明では、溝形部材のフランジにリッド部材を接合する。レーザ溶接を採用したため、比較的薄いフランジに比較的厚いリッド部材を接合することができる。
その上、溝形部材は、鍛造製又は鋳造製部材であるため、量産が可能であり、量産効果により単価を容易に下げることができる。
さらには、単なる溝部材では、 開口から泥などが侵入する心配があるが、リッド部材で開口を塞ぐため、その心配がない。

また本発明では、溝形部材は、一対のフランジ間にてウエブから車体中心へ延びるリブを備えており、リッド部材は、リブに接合される。レーザ溶接を採用したため、比較的薄いリブに比較的厚いリッド部材を接合することができる。リッドをリブに接合することで剛性の向上を図ることができる。

請求項２に係る発明では、リブは、溝形部材の長手方向に延びている。リブが長手方向に延びているため、メインフレームとピボットフレームの少なくとも一方がしなりやすくなる。

請求項３に係る発明では、メインフレームは筒形フレームであり、ピボットフレームが溝形部材である。ピボットフレームは、リッド部材を付した溝形部材であって、閉断面構造体であるため、剛性を高めることができる。

請求項４に係る発明では、クロス部材がピボットフレームにレーザ溶接ビードで接合されている。ピボットフレームにクロス部材を接合したので、ピボットフレームの剛性を更に高めることができる。

本発明に係る鞍乗り型車両の左側面図である。 本発明に係る鞍乗り型車両の車体フレームを示す図である。 車体中心側から見た左ピボットフレームの図である。 図３の４−４線断面図である。 図４の５部拡大図である。 左ピボットフレームの変更例を示す断面図である。 図６の７部拡大図である。 左ピボットフレームの更なる変更例を示す図である。 図８の９−９線断面図である。 クロス部材の取付法を説明する斜視図である。 クロス部材の取付け図である。 図１１の１２−１２線断面図である。 エンジンハンガーの拡大図である。 図１３の１４−１４線断面図である。 エンジンハンガー接合の変更例を説明する図である。 エンジンハンガー接合の更なる変更例を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「左」と「右」は後述するシートに座った乗員を基準に定めるものとする。

図１に示すように、鞍乗り型車両１０は、前輪１１を転舵させるステアリングシャフト１２を回転可能に支えるヘッドパイプ３１と、このヘッドパイプ３１に前端が溶接され車両後方へ延びるメインフレーム３２と、このメインフレーム３２の後部に前端が連結され車両後方へ延びピボットフレーム３４とからなる車体フレーム３０を、要部とする車両である。

ピボットフレーム３４には、ピボット軸３３が設けられており、このピボット軸３３にスイングアーム１４が上下移動可能に取付けられ、このスイングアーム１４に後輪１３が取付けられる。

本実施例では、メインフレーム３２は、左メインフレーム３２Ｌ（Ｌは左を示す添え字。以下同じ）と右メインフレーム３２Ｒ（Ｒは右を示す添え字。以下同じ）で構成する。左・右メインフレーム３２Ｌ、３２Ｒの後部に左・右ピボットフレーム３４Ｌ、３４Ｒが接続される。なお、メインフレーム３２は、いわゆるセンターフレームと呼ばれ、車幅中心に１本の長手フレームを延ばす構造の物であってもよい。

好ましくは、ヘッドパイプ３１からダウンフレーム３５を下へ延ばし、このダウンフレーム３５の下部から車体後方へ左・右ロアフレーム３６Ｌ、３６Ｒを延ばし、左・右ロアフレーム３６Ｌ、３６Ｒを左・右ピボットフレーム３４Ｌ、３４Ｒに各々接続してエンジン１５を収納する空間を形成する。
エンジン１５を車体フレーム３０に形成された空間に収納しつつ支持し、エンジン１５から排気管１６を延ばす。この排気管１６はエンジン１５の側方（この例では右側方）を通るようにして車両後方へ延ばされる。排気管１６の後部に消音器１７が取付けられる。

また、ヘッドパイプ３１の後方で且つ左・右メインフレーム３２間に燃料タンク１８が取付けられる。メインフレーム３２Ｌ、３２Ｒの後部又はピボットフレーム３４Ｌ、３４Ｒの上部からシートフレーム１９Ｌ、１９Ｒが延ばされ、シートフレーム１９Ｌ、１９Ｒに乗員が座るシート２１が載せられ、シートフレーム１９Ｌ、１９Ｒに支持される。

車体フレーム３０は、図２に示すように、ヘッドパイプ３１と、このヘッドパイプ３１から車両後方へ延びる左・右メインフレーム３２Ｌ、３２Ｒと、メインフレーム３２Ｌ、３２Ｒの後部から下へ延びる左・右ピボットフレーム３４Ｌ、３４Ｒと、ヘッドパイプ３１から斜め下へ延びるダウンフレーム３５と、このダウンフレーム３５の後部から延びてピボットフレーム３４Ｌ、３４Ｒに接続されるロアフレーム３６Ｌ、３６Ｒとを備えている。

車体フレーム３０は、さらに、左・右ピボットフレーム３４Ｌ、３４Ｒは上部に、エンジンハンガー３７を備え、左・右ピボットフレーム３４Ｌ、３４Ｒの上部間に渡したクロス部材３８を備えている。このクロス部材３８はクッションブラケット３９を支える部材である。

左メインフレーム３２Ｌはヘッドパイプ３１から車両後方へ延びる筒部材である。右メインフレーム３２Ｒも同様に筒部材である。
一方、左ピボットフレーム３４Ｌは、鍛造製又は鋳造製の溝形部材４０を主要素とする。溝形部材４０は、開口が車体中心に向くように、配置される。右ピボットフレーム３４Ｒも同様である。

車体中心から見た図３に示すように、左ピボットフレーム３４Ｌは、溝形部材４０と、開口を塞ぐリッド部材４４と、このリッド部材４４を溝形部材４０に接合するレーザ溶接ビード４５とからなる。右ピボットフレーム３４Ｒも同様であるため、以下説明を省略する。

図３の４−４線断面図である図４に示すように、溝形部材４０は、ウエブ４１と、このウエブ４１の両辺から各々上へ（図３では車体中心へ）延びる一対のフランジ４２、４２とからなる。図では上へ開放されているため、鍛造や鋳造で容易に製造することができる。
溝形部材４０は、好ましくは一対のフランジ４２、４２間にてウエブ４１から延びるリブ４７を有する。このリブ４７はフランジ４２、４２と同じ長さだけ延びている。

図５に示すように、リブ４７にリッド部材４４を載せ、上方のレーザ溶接トーチ４８で下向きにレーザ光４９を照射する。レーザ光４９は極めてエネルギー密度が高いため、リッド部材４４を溶かし、次にリブ４７を溶かす。すると、レーザ溶接ビード４５が得られる。このレーザ溶接ビード４５は図面奥へ連続している。レーザ光４９が絞られているため、レーザ溶接ビード４５はビード幅ｗが小さく（狭く）、ビード深さｄが大きい（長い）。結果、比較的厚いリッド部材４４を比較的薄いリブ４７に融接することができる。

レーザ溶接ビード４５の断面積（ｗ×ｄ）が、アーク溶接ビードと比較して格段に小さいため、凝固時の収縮が軽微である。よって、溶接後にリッド部材４４が波打つ心配はない。

図４に示すように、左ピボットフレーム３４Ｌは、車体中心側が開放されている溝形部材４０と、この溝形部材４０の開口に被せるリッド部材４４と、このリッド部材４４を溝形部材４０に接合するレーザ溶接ビード４５とからなる。
ウエブ４１とフランジ４２、４２とリッド部材４４で形成される閉空間により左ピボットフレーム３４Ｌの剛性を高くすることができる。例えば、ウエブ４１とフランジ４２、４２とリッド部材４４の全て又は一部を薄肉にすることで、左ピボットフレーム３４Ｌの軽量化を図ることができる。右ピボットフレーム３４Ｒについても同様である。

図２にて、左・右メインフレーム３２Ｌ、３２Ｒを、図４の構造にすることは差し支えない。また、左メインフレーム３２Ｌと左ピボットフレーム３４Ｌを共に図４の構造にするもできる。右メインフレーム３２Ｒと右ピボットフレーム３４Ｒについても同様である。

以上に述べたリブ４７は省くことが可能である。また、レーザ溶接ビード４５はすみ肉形ビードにすることもできる。その具体例を図面に基づいて説明する。
図６に示すように、溝形部材４０は、ウエブ４１と一対のフランジ４２、４２とからなる。
図７に示すように、フランジ４２にリッド部材４４を載せ、レーザ溶接トーチ４８でレーザ光４９を照射する。すると、すみ肉形レーザ溶接ビード４５が形成できる。
このすみ肉形レーザ溶接ビード４５であれば、リッド部材４４をレーザ光４９の熱で溶融し貫通する必要がない。ビード断面積が小さくなり、溶接歪みが更に小さくなる。
結果、溶接時間の短縮が図れ、生産性の向上を図ることができる。

次にリブの形態を変更した例を説明する。
図８に示すように、リブ４７、４７は、左ピボットフレーム３４Ｌの長手方向に延びる（正確には、長手軸５１に沿って延びる）ようにする。この形態であれば、左ピボットフレーム３４Ｌが撓みやすく（しなりやすく）なる。
図９に示すように、フランジ４２、４２及びリブ４７、４７にレーザ溶接ビード４５でリッド部材４４を接合する。

図２で示したクロス部材３８の取付け方を、次に説明する。
図１０に示すように、左ピボットフレーム３４Ｌにクロス部材３８を当て、レーザ溶接トーチ４８で溶接を行う。好ましくは、クロス部材３８は、軽量化を図るために筒部材を使用する。さらに好ましくは、十文字リブ４７を備えた筒状のクロス部材３８を採用する。

図１１に示すように、レーザ溶接ビード４５で、左ピボットフレーム３４Ｌに、クロス部材３８を接合することができる。
詳細には、図１１の１２−１２断面図である図１２に示すように、レーザ溶接ビード４５で、左ピボットフレーム３４Ｌに、クロス部材３８を接合する。レーザ溶接ビード４５は、車幅方向に延びているため、車両長手方向への変形は、小規模になる。

図２に示したエンジンハンガー３７の取付け方を、次に説明する。
図１３に示すように、左ピボットフレーム３４Ｌに舌片部５２を一体形成しておく。この舌片部５２にレーザ溶接ビード４５でエンジンハンガー３７を接合する。
詳細には、図１３の１４−１４断面図である図１４に示すように、舌片部５２側から延びるレーザ溶接ビード４５でエンジンハンガー３７を固定する。

又は、図１５に示すように、レーザ溶接ビード４５は、エンジンハンガー３７側から延ばしてもよい。
さらには、図１６に示すように、すみ肉形レーザ溶接ビード４５、４５で舌片部５２にエンジンハンガー３７を接合してもよい。

尚、鞍乗り型車両は、スクータ型車両や自動二輪車に好適であるが、ヘッドパイプを有する三輪バギーや四輪バギーにも適用可能である。

本発明は、鞍乗り型車両の車体フレームに好適である。

１０…鞍乗り型車両、１１…前輪、１２…ステアリングシャフト、１３…後輪、１４…スイングアーム、１５…エンジン、３０…車体フレーム、３１…ヘッドパイプ、３２…メインフレーム、３３…ピボット軸、３４…ピボットフレーム、３４Ｌ…左ピボットフレーム、３４Ｒ…右ピボットフレーム、３８…クロス部材、４０…溝形部材、４１…ウエブ、４２…フランジ、４４…リッド部材、４５…レーザ溶接ビード、４７…リブ、５１…左ピボットフレームの長手軸。

Claims (4)

1. 前輪（１１）を転舵させるステアリングシャフト（１２）を回転可能に支えるヘッドパイプ（３１）と、このヘッドパイプ（３１）に前端が溶接され車両後方へ延びるメインフレーム（３２）と、このメインフレーム（３２）の後部に前端が連結され車両後方へ延びピボット軸（３３）を介して後輪（１３）を上下移動可能に支えるピボットフレーム（３４）と、を備えている鞍乗り車両の車体フレーム（３０）の製造方法において、
   前記メインフレーム（３２）と前記ピボットフレーム（３４）の少なくとも一方は、車体中心側が開放されている溝形部材（４０）と、この溝形部材（４０）の開口に被せるリッド部材（４４）と、このリッド部材（４４）を前記溝形部材（４０）に接合するレーザ溶接ビード（４５）とからなり、
   前記溝形部材（４０）は、鍛造製又は鋳造製部材であって、ウエブ（４１）と、このウエブ（４１）の両辺から各々車体中心へ延びる一対のフランジ（４２、４２）とからなり、
   前記リッド部材（４４）は、板状部材であり、前記一対のフランジ（４２、４２）の内側端部に接合されつつ、側面視で前記溝形部材（４０）の幅内に配置され、
   前記リッド部材（４４）側からレーザ光（４９）を照射することで前記リッド部材（４４）と前記フランジ（４２、４２）とを溶接し、
   前記溝形部材（４０）は、前記一対のフランジ（４２、４２）間にて前記ウエブ（４１）から車体中心へ延びるリブ（４７）を備えており、
   前記リッド部材（４４）は、前記リブ（４７）に接合され、
   前記ピボットフレーム（３４）は、上部に車幅方向に延びるクロス部材（３８）を備え、
   前記リッド部材（４４）は、前記クロス部材（３８）よりも下方においてフランジ（４２）及びリブ（４７）に結合される、
   ことを特徴とする鞍乗り型車両の車体フレームの製造方法。
2. 前記リブ（４７）は、前記溝形部材（４０）の長手方向に延びていることを特徴とする請求項１記載の鞍乗り型車両の車体フレームの製造方法。
3. 前記メインフレーム（３２）は筒形フレームであり、前記ピボットフレーム（３４）が前記溝形部材（４０）であることを特徴とする請求項１または２記載の鞍乗り型車両の車体フレームの製造方法。
4. 前記クロス部材（３８）が前記ピボットフレーム（３４）にレーザ溶接ビード（４５）で接合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の鞍乗り型車両の車体フレームの製造方法。

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