(57)【要約】  車両前後方向に延びる底面部と、該底面部の少なくとも車両幅方向両側の位置で上方に向けて立ち上がる側面部とが、繊維強化樹脂からなり、繊維強化樹脂の異方性を利用して車両上下方向における曲げ剛性を効率よく向上できるとともに、全体として大幅な軽量化が可能な自動二輪車用シートフレーム。機械的な構造上の改善ではなく、素材的に望ましい方向の曲げ剛性を効率よく上げることができ、必要な曲げ剛性を確保した上で大幅な軽量化が可能な自動二輪車用シートフレームを提供する。
2012090848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前後方向に延びる底面部と、該底面部の少なくとも車両幅方向両側の位置で上方に向けて立ち上がる側面部とが、繊維強化樹脂からなることを特徴とする自動二輪車用シートフレーム。
【請求項２】
車両上下方向における曲げ剛性が車両幅方向における曲げ剛性よりも高く設定されている、請求項１に記載の自動二輪車用シートフレーム。
【請求項３】
前記繊維強化樹脂の強化繊維基材として、強化繊維が車両前後方向に配向された一方向強化繊維基材を有する、請求項１または２に記載の自動二輪車用シートフレーム。
【請求項４】
前記一方向強化繊維基材が、上下方向に互いに異なる少なくとも２部位に配されている、請求項３に記載の自動二輪車用シートフレーム。
【請求項５】
前記側面部が、前記底面部から立ち上がる第１側面部と、該第１側面部とは間隔をもって車両外側に位置する第２側面部と、第１側面部と第２側面部とを連結する連結部とを有している、請求項１〜４のいずれかに記載の自動二輪車用シートフレーム。
【請求項６】
強化繊維が車両前後方向に配向された一方向強化繊維基材が、少なくとも前記連結部に配されている、請求項５に記載の自動二輪車用シートフレーム。
【請求項７】
前記一方向強化繊維基材が、前記底面部またはその近傍部位にも配されている、請求項６に記載の自動二輪車用シートフレーム。
【請求項８】
前記繊維強化樹脂の強化繊維として炭素繊維を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の自動二輪車用シートフレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車用シートフレームに関し、とくに、従来とは異なる素材を用いた自動二輪車用シートフレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動二輪車用シートフレームに関して、マグネシウム合金やアルミニウム合金製のフレームについて各種の改良構造が提案されている（例えば、特許文献１）。しかし、マグネシウム合金やアルミニウム合金は鉄等に比べれば比重は低いものの、樹脂等に比べると比重が高く、大幅な軽量化は困難である。また、これら合金は鋳造で成形されることが多く、基本的に薄肉化が困難である。さらに、鋳造では、ヒケ割れやヒケ巣の発生を抑制するため、形状や厚み変化に制約を設けたり、小さい突起を多数設けたりすることが必要になることが多い。【０００３】
自動二輪車用シートフレームは、通常、その前端部でメインフレームに固定、連結され、そこから車両前後方向に後方へと延びる構造を採っており、シートフレームに要求される必要主剛性は、車両上下方向の縦曲げ剛性となっている。この必要剛性を満たすために、通常、フレームの板厚を厚く調整することにより対応しているが、その場合、マグネシウム合金やアルミニウム合金等の等方性材料では、意図しない方向の剛性まで、例えば横曲げ剛性（車両幅方向の曲げ剛性）まで必要以上に上がってしまう。そのため、横曲げ剛性については過剰剛性となる可能性があり、縦曲げ剛性確保のための比較的厚いフレーム板厚は、シートフレーム全体の軽量化の阻害要因ともなっている。【０００４】
等方性材料を使用する場合にあっても、構造的に異方性を持たせ、特定の方向の曲げ剛性を挙げることは可能であるが、その場合、通常、相当複雑な形状となることが多く、そのような複雑な形状を採用した上で、シートフレーム全体の大幅な軽量化をはかることは極めて困難である。また、複雑な形状は、生産性の悪化を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２３２１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明の課題は、上記のような現状に鑑み、機械的な構造上の改善ではなく、素材的に望ましい方向の曲げ剛性を効率よく上げることができる異方性を有し、併せて必要な曲げ剛性を確保した上で大幅な軽量化をはかることが可能な自動二輪車用シートフレームを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る自動二輪車用シートフレームは、車両前後方向に延びる底面部と、該底面部の少なくとも車両幅方向両側の位置で上方に向けて立ち上がる側面部とが、繊維強化樹脂からなることを特徴とするものからなる。【０００８】
このような本発明に係る自動二輪車用シートフレームにおいては、車両前後方向に延びる底面部と該底面部の両側の位置で上方に立ち上がる側面部とを備えた、従来から採用されているシートフレームの基本的な構成部分の実質的に全体が、繊維強化樹脂の一体化構造に構成される。繊維強化樹脂は、従来のフレーム用素材であるマグネシウム合金やアルミニウム合金に比べ、比重がはるかに低いため、シートフレーム全体の大幅な軽量化が可能であり、かつ、意図した方向に容易に異方性を持たせることができるので、望ましい方向の曲げ剛性のみを効率よく高めることができる。しかも、板厚を全体にわたって増大させることなく、特定部位や特定方向の剛性や強度を高める設計が可能であることから、軽量化の実現と必要な曲げ剛性の実現がともに効率よく達成されることになる。さらに、従来の鋳造のような成形上の制約を実質的に受けないため、製造が容易であり、生産性に優れており、大量生産にも容易に対応できる。【０００９】
この本発明に係る自動二輪車用シートフレームにおいては、上記のように望ましい方向の曲げ剛性のみを効率よく高めることができるので、自動二輪車用シートフレーム特有の要求特性である、車両上下方向における曲げ剛性が車両幅方向における曲げ剛性よりも高く設定されている構造を、容易にかつ確実に実現できる。【００１０】
また、より効果的に上記のような曲げ剛性特性を達成するためには、上記繊維強化樹脂の強化繊維基材として、強化繊維が車両前後方向に配向された一方向強化繊維基材を有することが好ましい。このような一方向強化繊維基材は、例えばテープ状のものであるため、簡単に所定部位に配置、延設することができ、それによって特定部位や特定方向の剛性等の機械特性の効率的な向上が可能になる。例えば、特定方向（とくに車両上下方向）の剛性を効率よく向上したい場合、上記一方向強化繊維基材が、上下方向に互いに異なる少なくとも２部位に配されていることが好ましく、その少なくとも２部位にて一方向強化繊維基材が車両前後方向に延設されていることが好ましい。上下方向に互いに異なる部位に、つまり上下方向に離間した部位に、上記一方向強化繊維基材が配されることにより、フレームの断面剛性が、大きな断面積を採ることなく効率よく向上され、それによって軽量化を達成しつつ車両上下方向における曲げ剛性が効率よく向上される。【００１１】
とくに、一方向強化繊維基材が繊維強化樹脂中に３０％以上、好ましくは５０％以上含まれることが好ましい。このような割合で一方向強化繊維基材が配合されることによって、繊維強化樹脂の持つ異方性（一方向性）による剛性向上効果が顕著に発揮される。【００１２】
また、本発明に係る自動二輪車用シートフレームにおいては、より具体的な構造として、前記側面部が、前記底面部から（前記底面部の車両幅方向両側の部位から）立ち上がる第１側面部と、該第１側面部とは間隔をもって車両外側に位置する第２側面部と、第１側面部と第２側面部とを連結する連結部とを有している構造を採ることができる。そして、望ましくは、強化繊維が車両前後方向に配向された一方向強化繊維基材が、少なくとも上記連結部に配されている構造、より望ましくは、少なくとも上記連結部と上記第１側面部が立ち上がる底面部部位またはその近傍部位とに配されている構造とすることが好ましい。側面部が底面部の車両幅方向両側の部位から上方に立ち上がる上方に開放されたシートフレームは、上下方向に大きな荷重が作用した場合、両側面部分の上部が車両幅方向に若干開閉して縦曲げ剛性が不足する可能性がある。しかし本発明のような構造においては、断面形状的に、軽量化構造でありながら高い剛性が付与され、しかも一方向強化繊維基材を上記の如く適切に配置することにより、車両上下方向における高い曲げ剛性が効率よく実現される。【００１３】
本発明における繊維強化樹脂の強化繊維としては、とくに限定されず、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等の使用、さらにはそれらを組み合わせたハイブリッド構成の採用も可能である。優れた曲げ剛性実現の観点からは、剛性、強度が高く、成形が容易で、構造設計も行いやすい炭素繊維を含む形態が好ましい。また、繊維強化樹脂のマトリックス樹脂としても、とくに限定されず、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれも使用可能である。使用可能な熱硬化性樹脂としては、代表的にはエポキシ樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂を用いる場合の成形には、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）やプリプレグを用いたプレス成形等の成形方法の適用が可能である。熱可塑性樹脂の場合には、上記成形法に加えて、射出成形の適用も可能である。使用可能な熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ＡＢＳ、液晶ポリエステルや、アクリロニトリルとスチレンの共重合体等を用いることができる。これらの混合物でもよい。また、ナイロン６とナイロン６６との共重合ナイロンのように共重合したものであってもよい。さらに得たい成形品の要求特性に応じて、難燃剤、耐候性改良剤、その他酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラー等を添加しておくことができる。
【発明の効果】
【００１４】
このように、本発明に係る自動二輪車用シートフレームによれば、実質的にシートフレームの全体、少なくとも主要構成部分が、繊維強化樹脂の一体化構造に構成されるので、従来のマグネシウム合金やアルミニウム合金で構成されるシートフレームに比べ、大幅な軽量化が可能になる。そして、繊維強化樹脂の異方性を利用して、板厚を全体にわたって増大させることなく、特定方向の曲げ剛性を効率よく向上でき、全体の軽量化と必要な曲げ剛性をともに効率よく達成することができる。また、従来の鋳造のような成形上の制約を殆ど受けないため、優れた生産性をもって所望形態、所望特性のシートフレームを容易に製造できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施態様に係る自動二輪車用シートフレームの斜視図である。
【図２】図１のシートフレームの平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿うシートフレームの横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１および図２は、本発明の一実施態様に係る自動二輪車用シートフレーム１を示している。シートフレーム１は、車両前後方向Ｘ−Ｘに延びる底面部２と、該底面部２の少なくとも車両幅方向Ｙ−Ｙの両側の位置で上方に向けて立ち上がる側面部３とを有しており、底面部２と両側面部３がともに繊維強化樹脂から構成されている。繊維強化樹脂としては、構造設計のし易さ、成形の容易性、優れた曲げ剛性実現等の点から、炭素繊維強化樹脂が好ましい。このシートフレーム１の前端部には、メインフレーム（図示略）への固定連結部４が設けられている。底面部２は、両側面部３間にわたって延びているが、強度、剛性的に不必要な部位については、大きな穴５が適切に形成されており、軽量化がはかられている。また、両側面部３の後端部間は、連結壁６によって連結されており、シートフレーム１全体としての強度が構造的に確保されている。
【００１７】
この自動二輪車用シートフレーム１においては、車両上下方向Ｚ−Ｚにおける曲げ剛性、つまり、図１におけるＬ−Ｌ方向の曲げに対する剛性が、車両幅方向Ｙ−Ｙにおける曲げ剛性、つまり、図１におけるＷ−Ｗ方向の曲げに対する剛性よりも高く設定されている。すなわち、自動二輪車用シートフレームに要求される特有の曲げ剛性特性が達成されている。この曲げ剛性の大小関係は、連結壁６部分等の局部的な領域は除外して、底面部２と両側面部３のみが存在している領域について考慮されればよい。
【００１８】
繊維強化樹脂を使用することによるシートフレーム１全体の軽量化を達成しつつ、上記のような好ましい曲げ剛性特性の達成は、例えば、繊維強化樹脂自体が有する異方性の利用や、側面部３の構造、さらには異方性を有する繊維強化樹脂部分の適切な位置への配設等により、あるいはそれらを組み合わせて、次のように実現される。
【００１９】
繊維強化樹脂自体が有する異方性のみを利用する場合には、底面部２や側面部３を構成する繊維強化樹脂の強化繊維の配向に工夫を加えることにより、例えば、繊維強化樹脂の強化繊維基材の、車両前後方向Ｘ−Ｘに延びる強化繊維の量を車両幅方向Ｙ−Ｙに延びる強化繊維の量よりも多くすることにより、上記のような好ましい曲げ剛性特性の実現が可能である。
【００２０】
側面部３の構造に工夫を加えたり、異方性を有する繊維強化樹脂部分を適切な部位に配設したりする場合には、例えば次のような構造を採用できる。本実施態様においては、シートフレーム１は、例えば、図３に示すような横断面を有しており、側面部３が、底面部２の車両幅方向Ｙ−Ｙの両側の部位から立ち上がる第１側面部７と、該第１側面部７とは間隔をもって車両外側に位置する第２側面部８と、第１側面部７と第２側面部８とをそれらの上端で連結する連結部９とからなる横断面構造に構成されている。このような構成においては、先ず、構造的に側面部３の車両上下方向Ｚ−Ｚにおける曲げ剛性が、ひいてはシートフレーム１全体の車両上下方向Ｚ−Ｚにおける曲げ剛性が、向上される。
【００２１】
そして、より望ましくは、特定の方向である車両上下方向Ｚ−Ｚにおける曲げ剛性をさらに効率よく向上するために、強化繊維が車両前後方向Ｘ−Ｘに配向された一方向強化繊維基材が、少なくとも上記連結部９に、より望ましくは、少なくとも上記連結部９と上記第１側面部７が立ち上がる底面部２の部位またはその近傍部位（図３においてハッチングが施されている部位）に配されている構造を採用することが好ましい。このように、図３においてハッチングが施されている互いに上下方向に離間している少なくとも２部位に、強化繊維が車両前後方向Ｘ−Ｘに配向された一方向強化繊維基材を配置することにより、断面剛性が効率よく大幅に向上され、シートフレーム１の車両上下方向Ｚ−Ｚにおける曲げ剛性が確実に効率よく大幅に向上されることになる。このような一方向強化繊維基材の配置は、貼り付けでも埋設でも達成可能である。このような構造においては、例えば、テープ状の比較的薄い一方向強化繊維基材を付加するだけでよいので、全体としての軽量化を確実に達成しつつ、車両上下方向Ｚ−Ｚにおける曲げ剛性を効率よく高めることができる。なお、このような比較的薄い一方向強化繊維基材を付加する場合には、残りの強化繊維基材部分には、例えば、織物からなる強化繊維基材を使用でき、この強化繊維織物基材によって、その部位に必要な断面形状を保持させればよい。
【００２２】
このように、自動二輪車用シートフレーム１を繊維強化樹脂で構成し、好ましくは、側面部３の断面構造に工夫を加えるとともに一方向強化繊維基材を適切に配置することにより、目標とするシートフレーム全体の軽量化と特定方向における望ましい曲げ剛性とが、ともに達成される。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明に係る自動二輪車用シートフレームは、底面部と側面部を有するあらゆる車種のシートフレームに適用できる。
【符号の説明】
【００２４】
１  自動二輪車用シートフレーム
２  底面部
３  側面部
４  固定連結部
５  穴
６  連結壁
７  第１側面部
８  第２側面部
９  連結部
Ｘ−Ｘ  車両前後方向
Ｙ−Ｙ  車両幅方向
Ｚ−Ｚ  車両上下方向
【図１】
2012090848.tif 000003
【図２】
2012090848.tif 000004
【図３】
2012090848.tif 000005
【国際調査報告】
2012090848.tif 000006
2012090848.tif 000007
2012090848.tif 000008