(57)【要約】【課題】  本発明は、中空部の形状にかかわらず、容易に充填物を隙間なく詰めながら、剛性の強化を可能とする小型車両の車体フレームを提供することを課題とする。【解決手段】  自動二輪車１０のダウンフレーム１３は、複数の中空室５１〜５３を備え、これらの中空室５１〜５３のうちの第２中空室５２を液体充填室６４にすると共に、液体充填室６４と隣り合う室である第１中空室５１とを区画する第１隔壁５４に圧逃がし弁６１を備え、第３中空室５３に高圧タンク５６を備えるものであり、液体充填室６４に液体６２を注入した後、高圧タンク５６により加圧して高圧液体６２Ａとし、ダウンフレーム１３の曲げ剛性を高めるようにしたものである。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填物を中空部に充填することで剛性を調整する小型車両の車体フレームにおいて、
前記充填物は、加圧された液体であることを特徴とする小型車両の車体フレーム。
【請求項２】
充填物を中空部に充填することで剛性を調整する小型車両の車体フレームにおいて、
前記中空部は、複数の中空室を有し、
前記複数の中空室のうち少なくとも一つに液体の充填物を充填し、前記他の中空室を充填物のない室とするとき、
前記充填物を充填した中空室と前記充填物のない中空室との間の隔壁に、特定の圧力よりも前記液体の圧力が高くなったときに弁開となる圧逃がし弁を設けたことを特徴とする小型車両の車体フレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型車両における車体フレームの剛性向上技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型車両における車体フレームの防振性向上及び剛性向上技術として、車体フレームの中空部に発泡材やゴムなどの材料を充填する構造が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２８０９６３公報（図４）
【０００３】
特許文献１の図４はボディフレーム及びリアフレームのフレーム部材の斜視図であり、フレーム部材１８、２３（符号は同公報のものを使用する。）は、内側管２５及び外側管２６とからなる二重壁２８で構成され、複数の隔壁２７、２７により複数の充填室２９、２９に区画され、これらの充填室２９、２９の開放端を閉塞し、各充填室２９、２９に対応して外側管２６の適所に設けた注入口３１から合成樹脂や発泡材などの防振材３０を隙間なく充填してなる。
各充填室２９、２９に防振材３０を充填し、フレーム部材１８、２３の防振性及び曲げ剛性を向上させる。
【０００４】
公知例においては、フレーム部材１８、２３の内部に充填する防振材３０は、ゴム、合成樹脂等の弾性材や、ウレタンフォーム等の発泡材からなる防振材であるが、ゴム、合成樹脂等の固定弾性材の場合は、密に隙間なく充填することは困難であり、中空部の形状によっては隙間が発生しやすく、また、ウレタンフォーム等の発泡材の場合は、気泡があるので圧縮可能であり、剛性効果を出しにくい。
このため、特許文献１では、フレーム部材を二重底にすることとあわせて、剛性の強化を図っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、中空部の形状にかかわらず、容易に充填物を隙間なく詰めながら、剛性の強化を可能とする小型車両の車体フレームを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、充填物を中空部に充填することで剛性を調整する小型車両の車体フレームにおいて、充填物は、加圧された液体であることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、充填物を中空部に充填することで剛性を調整する小型車両の車体フレームにおいて、中空部は、複数の中空室を有し、複数の中空室のうち少なくとも一つに液体の充填物を充填し、他の中空室を充填物のない室とするとき、充填物を充填した中空室と充填物のない中空室との間の隔壁に、特定の圧力よりも液体の圧力が高くなったときに弁開となる圧逃がし弁を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明は、車体フレームの中空部に充填した充填物は、加圧された液体である。
この充填物が固体弾性材であれば、中空部の形状によっては、密に隙間なく充填することは困難であり、発泡材の場合は、気泡部分で圧縮変形可能であるので、剛性の強化には限界がある。
【０００９】
この点、本発明は、充填物を液体としたので、中空部の形状にかかわらず、容易に充填物を隙間なく詰めることができると共に、液体は圧縮ができない材料なので、確実に剛性の強化を図ることができる。
【００１０】
請求項２に係る車体フレームは、隔壁に、特定の圧力よりも液体の圧力が高くなったときに弁開となる圧逃がし弁を設けたので、車体フレームが強い衝撃を受けたときに、車体フレームの曲げや変形などに応じて高圧液体の圧力を隔壁から第２中空室に逃がすことができる。
【００１１】
この結果、車体フレームが強い衝撃を受けたとき、車体フレーム内部において高圧液体を緩やかに移動させ、ダンパー効果を発揮させることで、車体フレームの衝撃吸収作用を高めることができると共に、充填物の車体フレームの外部への流出を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は運転者からみた方向を示す。また、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車体フレームを利用した自動二輪車の側部断面図であり、自動二輪車１０は、車体フレーム１１を構成するアッパフレーム１２の前端部及びダウンフレーム１３の前端部に取付けたヘッドパイプ１４と、このヘッドパイプ１４に対して左右スイング可能に取付けたフロントフォーク１５と、このフロントフォーク１５に取付けた前輪１７及び操舵ハンドル１８と、アッパフレーム１２から後方斜め上方に延ばしたシートレール２１と、このシートレール２１を下方から支持するリヤフレーム２２と、このリヤフレーム２２を横切るように配置すると共にアッパフレーム１２及びダウンフレーム１３の後端部１２ｂ、１３ｂに備えピボット軸２４を介して上下スイング可能に取付けるエンジン２５と、このエンジン２５と一体で車両の後方に延ばした動力伝達機構２６と、この動力伝達機構２６の後部２６ｃに取付けた後輪２７と、動力伝達機構２６の後端部２６ｂとシートレール２１の後部２１ｂとの間を連結するリヤクッションユニット２９と、シートレール２１の前から後に向け配置する収納室３０と、この収納室３０の上部に設け乗員が座る座席となるタンデムシート３１と、を備える。
なお、本実施例において、車体フレーム１１の一部であると共に液体を充填し加圧することで曲げ剛性を高めるダウンフレーム１３の詳細については、次図で説明する。
【００１３】
エンジン２５の冷却、燃料供給、吸気及び排気の各系統について説明する。
エンジン２５は、水冷式のエンジンであり、このエンジン２５を冷却するラジエター３２をダウンフレーム１３に取付けて配置し、このダウンフレーム１３とアッパフレーム１２の間に燃料タンク３３を配置し、この燃料タンク３３の燃料をエンジン２５に供給するスロットルボデイ３４及び燃料噴射装置３５を燃料タンク３３の後方かつエンジン２５の上方に配置し、スロットルボデイ３４へエアを供給するエアクリーナ３７をシートレール２１の下方に配置し、エンジン２５から後方に排気管３８及びこの排気管３８の後方に消音器３９を配置して構成するものである。
なお、ラジエター３２とエンジン２５の間を接続する冷却水配管、燃料タンク３３とエンジン２５の間を接続する燃料配管などは省略した。
【００１４】
４１はバッテリ、４２はフロントブレーキユニット、４３はフロントフェンダ、４４はリヤフェンダ、４５はカウル部材、４６、４７はヘルメットである。
【００１５】
図２は本発明に係る車体フレームを備える自動二輪車の要部断面図である。ダウンフレーム１３は車体４８を構成する中空フレーム４９で、断面パイプ状の部材である。
ダウンフレーム１３は、内部を３つに区画して備える第１中空室５１、第２中空室５２、及び第３中空室５３と、第１中空室５１と第２中空室５２の間に備える第１隔壁５４と、第２中空室５２と第３中空室５３の間に備える第２隔壁５５とからなる。
【００１６】
そして、第３中空室５３に高圧タンク５６を設け、この高圧タンク５６と第２中空室５２との間を連結する連結チューブ５７を設け、この連結チューブ５７を第２隔壁５５に貫通させ第２中空室５２に連通すると共に、連結チューブ５７の途中に、高圧ガスの流量を調整する可変絞り弁５８を介在させる。
【００１７】
また、第１隔壁５４は、第２中空室５２に注入した高圧液体が使用最高圧よりも高圧になったとき弁開となる圧逃がし弁６１を備える。圧逃がし弁６１の構造及び作用については後で詳しく説明する。
【００１８】
このような構成により、ダウンフレーム１３の第２中空室５２に液体６２を充填し、内部に所定圧力をもつ高圧ガスを備える高圧タンク５６から、可変絞り弁５８を介して第２中空室５２内の液体６２に所定の圧力をかけ、この高圧ガスの圧力により第２中空室５２に注入した液体を高圧液体６２Ａとして、第２中空室５２の曲げ剛性を高めるようにする。なお、第２中空室５２の曲げ剛性が高まる理由については次図で説明する。
【００１９】
すなわち、自動二輪車１０のダウンフレーム１３は、中空部５０を備え、この中空部５０のうちの第２中空室５２を液体充填室６４にすると共に、液体充填室６４と隣り合う室である第１中空室５１とを区画する第１隔壁５４に圧逃がし弁６１を備え、第３中空室５３に高圧タンク５６を備えるものであり、液体充填室６４に液体６２を注入後、高圧タンク５６により加圧して高圧液体６２Ａとし、ダウンフレーム１３の曲げ剛性を高めるようにした。
なお、加圧して高圧液体６２Ａにする液体６２は、例えば、不燃性の作動油などを用いるが、これに限定されるものではない。
【００２０】
本実施例において、中空室の数は３つとし、これらの中空室のうちの第２中空室５２に液体６２を注入し、この液体６２に圧力をかけて高圧液体６２Ａにして、第２中空室５２の曲げ剛性を高めるように構成したが、曲げ剛性を高める中空室の数は、２つ、４つ、５つでも差し支えなく、その数は任意である。すなわち、中空部５０に備える中空室のうちどの中空室を高圧液体で充填するのかについての制約はなく、必要に応じて任意の中空室を選択することができるものとする。
従って、剛性アップが必要な部位を区画して中空室を設け、中空室に液体を注入すると共にこの液体を加圧することで車体フレーム１１の剛性を高めるものとする。
【００２１】
図３は本発明に係る車体フレームの比較例及び実施例を説明する断面図であり、中空フレームとしてのダウンフレーム１３の断面を示す。
（ａ）は比較例であり、液体充填室６４に高圧液体６２Ａを充填しない状態を示す。液体充填室６４の外径をＤ、内径をｄとすれば、断面係数Ｚａは、Ｚａ＝（π／３２）・（Ｄ４−ｄ４）／Ｄで与えられる。
【００２２】
（ｂ）は実施例であり、液体充填室６４に高圧液体６２Ａを充填した状態を示す。外径がｄである高圧液体６２Ａの断面係数をＺｇとすれば、実施例における断面係数Ｚｂは、Ｚｂ＝Ｚａ＋Ｚｇで与えられ、比較例より断面係数が増大する。すなわち、液体充填室６４に高圧液体６２Ａが充填されるため、Ｚａ＜Ｚｂとなる。
【００２３】
車体フレーム１１の曲げ応力は、車体フレーム１１に掛かる曲げモーメントＭを断面係数Ｚで除したものであるため、断面係数Ｚが大きくなる程、ダウンフレーム１３の曲げ剛性を高めることができる。
従って、車体を構成する中空フレーム４９であるダウンフレーム１３に高圧液体６２Ａを充填することで、ダウンフレーム１３の曲げ剛性を高めることができる。
【００２４】
また、液体を充填した車体フレームは、その液体の圧力により、体積を小さくする曲げに対して元に戻そうとする力が発生する（ブルドン管の原理）ので、ダウンフレーム１３（図２参照）に前方からかかる衝撃に対して、復元力を持たせることができる。
【００２５】
図４は本発明に係る圧逃がし弁の構造及びその作用を説明する図である。
（ａ）は、本発明に係る圧逃がし弁付近の側部断面図であり、高圧液体６２Ａが充填された第２中空室５２と圧逃がし弁作動時に液体貯留スペースとなる第１中空室５１との間に第１隔壁５４を設け、この第１隔壁５４に圧逃がし弁６１を設ける。
【００２６】
（ｂ）は、（ａ）のｂ部拡大断面図であり、ダウンフレーム１３の一部を構成する第２中空室５２に備える第１隔壁５４に圧逃がし弁６１を設ける。
圧逃がし弁６１は、第１隔壁５４から立上げた周壁７１と、この周壁７１に嵌合する弁体７２とからなる部材である。
【００２７】
（ｃ）は、圧逃がし弁の作用図であり、ダウンフレーム１３を構成する第２中空室５２に衝撃力Ｐがかかり、第２中空室５２が変形し、第２中空室５２内に充填した高圧液体６２Ａの圧力が所定値を超えたとき、圧逃がし弁６１に備える弁体７２が外れ、高圧液体６２Ａが第１中空室５１に抜けることを示す。
【００２８】
すなわち、車体を構成するダウンフレーム１３に、第１隔壁５４を介して第１中空室５１及び第２中空室５２を設け、第２中空室５２に高圧液体６２を注入し、第１隔壁５４に、高圧液体６２Ａの使用最高圧より高く設定した過大圧力で弁開となる圧逃がし弁６１を設けた。
【００２９】
第１隔壁５４に、高圧液体６２Ａの使用最高圧より高く設定した過大圧力で弁開となる圧逃がし弁６１を設けたので、ダウンフレーム１３に強い衝撃を受けたときに、ダウンフレーム１３の曲げや変形などに応じて高圧液体６２Ａの圧力を第１隔壁５４から第１中空室５１に逃がすことができる。
【００３０】
この結果、ダウンフレーム１３が強い衝撃を受けたときに、ダウンフレーム１３内部において高圧液体を緩やかに移動させ、ダンパー効果を発揮させることで、ダウンフレーム１３の衝撃吸収効果を向上することができる。
また、高圧液体６２Ａの移動はダウンフレーム１３内部に限られ、高圧液体６２Ａの外部への漏洩を防止することが可能となる。
【００３１】
本実施例において、ダウンフレーム１３の第２中空室５２に高圧液体６２Ａを充填したが、高圧液体６２Ａの充填位置の変更は差し支えない。
さらに、高圧液体６２Ａの充填を、ダウンフレーム１３だけでなく、アッパフレーム１２（図１参照）やリヤフレーム２２などの他のフレームに充填することは差し支えない。
【００３２】
図５は図１の別実施例に係る車体フレーム及びその剛性制御手段を説明する系統図である。
自動二輪車のダウンフレーム１３に液体を充填する中空室を設け、この中空室に液体を供給する加圧手段７５である油圧ポンプ７６を備え、この油圧ポンプ７６で加圧する液体の圧力を調整する圧力調整機構７７としての圧力制御弁７８を備える。
【００３３】
油圧ポンプ７６は、エンジン２５の動力の一部を利用して駆動される。また、圧力制御弁７８には制御部７９を接続する。そして、この制御部７９に車両の速度、ブレーキ信号、及び加速度信号などを入力することで、運転状況に応じた最適な圧力制御を行う。
８１は中空部５０内の圧力が所定値を超えたときに液体の圧力を下げる逆止め弁であり、８２は油タンクである。
【００３４】
液体の圧力は、圧力調整機構７７で制御するようにしたので、路面状況や車速等の運転状況に応じて圧力調整機構７７によりダウンフレーム１３内の圧力を調整することができる。
ダウンフレーム１３内の圧力を運転状況に応じた最適な圧力に調整することで、ダウンフレーム１３の曲げ剛性を調整し、乗り心地性を向上することができる。
【００３５】
図６は図１の更なる別実施例に係る車体フレーム及びその剛性制御手段を説明する系統図であり、図５と異なる点を中心に説明する。
自動二輪車のダウンフレーム１３に液体を充填する中空部５０を備え、この中空部５０に油圧ポンプ７６を備え、この油圧ポンプ７６で加圧する液体の圧力を調整する可変絞り弁８４を備える。
【００３６】
可変絞り弁８４の調整は、手動操作により最適な値に調整するものであり、無段変速機である動力伝達機構２６（図１参照）を備えるスクータ型自動二輪車１０において、一般的に、エンジン回転数の上昇に伴い車速は上昇するため、圧力制御弁の代わりに可変絞り弁８４を設けることで、簡便な構成で、車速に応じた液圧の調整が可能となる。
【００３７】
以上に述べた車体フレームの作用を次に説明する。
図２に戻って、車体フレーム１１の中空部５０に充填した充填物は、加圧された液体６２Ａである。
この充填物が固体弾性材であれば、中空部の形状によっては、密に隙間なく充填することは困難であり、発泡材であれば、剛性の強化を図れない。
この点、本発明は、充填物を液体６２としたので、中空部５０の形状にかかわらず、容易に充填物を隙間なく詰めることができると共に、液体は圧縮ができない材料なので、剛性の強化を図ることができる。
【００３８】
また、中空フレーム４９に高圧液体６２Ａを充填するので、充填は容易である。
液体であれば、複雑な形状をもつ中空フレーム４９であっても容易に充填可能である。
充填の際に偏りはない。
従って、中空フレーム４９に高圧液体を充填すると、充填を容易に且つむらなく行うことができる。
【００３９】
尚、中空フレームに充填する液体は、加圧しないで充填するものであっても良い。
また、高圧液体を充填する対象はダウンフレームに限定されないものとする。すなわち、一般的に中空フレームで構成する自動二輪車のアッパフレーム、リヤフレームなどに本発明を適用することは差し支えない。
さらに、本発明は、実施の形態では自動二輪車に適用したが、小型車両であれば、四輪車にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、自動二輪車に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る車体フレームを利用した自動二輪車の側部断面図である。
【図２】本発明に係る車体フレームを備える自動二輪車の要部断面図である。
【図３】本発明に係る車体フレームの比較例及び実施例を説明する断面図である。
【図４】本発明に係る圧逃がし弁の構造及びその作用を説明する図である。
【図５】図１の別実施例に係る車体フレーム及びその剛性制御手段を説明する系統図である。
【図６】図１の更なる別実施例に係る車体フレーム及びその剛性制御手段を説明する系統図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１…車体フレーム、４８…車体、４９…中空フレーム、５１…第１中空室、５２…第２中空室、５４…第１隔壁、５５…第２隔壁、６１…圧逃がし弁、６２Ａ…高圧液体、７７…圧力調整機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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