(57)【要約】【課題】ヘッドパイプを含むフレームを、当該フレームの強度を維持しつつ、異なるキャスター角を有する複数の車両モデルに対して共通して使用できるようにする。【解決手段】ヘッドパイプ４０を有するヘッドパイプユニット１００を一体成形する。ヘッドパイプ４０の上端側および下端側には、軸受７０が圧入される取付孔部６２ａ，６２ｂがそれぞれ形成されている。取付孔部６２ａ，６２ｂは、ヘッドパイプユニット１００が使用される車両モデルに応じた位置に形成されている。ヘッドパイプ４０にはステアリングシャフト７５が挿入されており、ステアリングシャフト７５は軸受７０に回転自在に支持されている。車両モデルに応じたキャスター角となるように、ステアリングシャフト７５の軸心線は、ヘッドパイプ４０の軸心線に対して傾斜している。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向から傾いた方向に延び、両端に軸受が嵌め込まれる取付孔部が形成された筒状のヘッドパイプと、
前記ヘッドパイプと一体的に形成され、前記ヘッドパイプの外周面から前記ヘッドパイプの軸方向と交差する方向に延びるフレーム部材と、を備え、
前記各取付孔部の中心線は、前記ヘッドパイプの軸心線から傾いた方向に延びている、車両用フレーム。
【請求項２】
前記ヘッドパイプの一端側および他端側の少なくとも一方の取付孔部は、前端の肉厚と後端の肉厚とが異なっている、請求項１に記載の車両用フレーム。
【請求項３】
前記ヘッドパイプの一端側および他端側の少なくとも一方の取付孔部は、前端または後端の肉厚が、左端または右端の肉厚よりも大きい、請求項１に記載の車両用フレーム。
【請求項４】
前記ヘッドパイプの一端側および他端側の少なくとも一方の取付孔部は、前端の肉厚と後端の肉厚との合計が、左端の肉厚と右端の肉厚との合計よりも大きい、請求項１に記載の車両用フレーム。
【請求項５】
前記ヘッドパイプの一端側および他端側の少なくとも一方の取付孔部の外輪郭は、前記ヘッドパイプの軸方向から見て前後方向に長い長円形に形成されている、請求項１に記載の車両用フレーム。
【請求項６】
アルミ合金によって一体成形されている、請求項１に記載の車両用フレーム。
【請求項７】
請求項１に記載の車両用フレームと、
前記ヘッドパイプの前記各取付孔部に嵌め込まれた軸受と、
前記ヘッドパイプに挿入され、前記軸受に回転自在に支持されたステアリングシャフトと、を備え、
前記ステアリングシャフトの軸心線は、前記ヘッドパイプの軸心線に対して傾斜している、鞍乗型車両。
【請求項８】
前記ヘッドパイプの前記各取付孔部には、前記ヘッドパイプの軸心線から傾斜した内周面と前記内周面と直交する底面とを有する段差部が形成され、
前記各軸受は、前記段差部の底面と接触する底面と、前記段差部の内周面と接触する外周面とを有し、前記段差部に支持されている、請求項７に記載の鞍乗型車両。
【請求項９】
前記ヘッドパイプの前記段差部の底面における半径方向長さは、前端と後端とで異なっている、請求項８に記載の鞍乗型車両。
【請求項１０】
前記ヘッドパイプの前記取付孔部を塞ぐゴム製のシール材を備えている、請求項７に記載の鞍乗型車両。
【請求項１１】
鉛直方向から傾いた方向に延び、両端に軸受が嵌め込まれる取付孔部が形成された筒状のヘッドパイプと、前記ヘッドパイプと一体的に形成され、前記ヘッドパイプの外周面から前記ヘッドパイプの軸方向と交差する方向に延びるフレーム部材とを有する車両用フレームの製造方法であって、
両端に孔が形成されまたは両端が閉塞された略筒状のヘッドパイプと、前記ヘッドパイプの外周面から前記ヘッドパイプの軸方向と交差する方向に延びるフレーム部材とを有する加工前フレームを一体成形する第１工程と、
前記加工前フレームのヘッドパイプの両端を研削加工することにより、前記ヘッドパイプの両端に、前記ヘッドパイプの軸心線から傾いた方向に延びる取付孔部を形成する第２工程と、
を備えた車両用フレームの製造方法。
【請求項１２】
前記第２工程において、前記取付孔部の傾き方向を、前記車両用フレームが用いられる車両モデルに応じて変更する、請求項１１に記載の車両用フレームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用フレーム、鞍乗型車両、および車両用フレームの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、自動二輪車等の鞍乗型車両は、ハンドルとともに回転するステアリングシャフトと、ステアリングシャフトを回転自在に支持するヘッドパイプとを備えている。ヘッドパイプには、後向きまたは後方斜め下向きに延びるフレーム部材（例えばメインパイプ等）が溶接されている。これらヘッドパイプおよびフレーム部材は、鞍乗型車両の骨格をなす車体フレームの一部または全部を構成する。
【０００３】
ところで、ヘッドパイプとフレーム部材との溶接部分には、比較的大きな力が加わる。そのため、ヘッドパイプとフレーム部材との接続部分には、比較的大きな強度が必要となる。また、車体フレームの外観商品性が重要視される車両モデルの場合には、ヘッドパイプ周りの目立つ部位で溶接箇所が増えると、外観が低下するおそれがある。
【０００４】
そこで、ヘッドパイプおよびフレーム部材を、アルミ鋳造品等によって一体成形することが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。特許文献１に開示された自動二輪車の車体フレームは、ヘッドパイプを含むヘッドパイプユニットを備えている。ヘッドパイプユニットは、ヘッドパイプと、ヘッドパイプの上部から後方に向かって略水平に延びる上ブラケットと、ヘッドパイプの下部から後方斜め下向きに延びる下ブラケットと、上ブラケットと下ブラケットとの後端同士を接続するテンションメンバとからなり、それらが一体成形されている。
【０００５】
ヘッドパイプは、ステアリングシャフトの傾き角度が所定のキャスター角となるように形成される。ところが、自動二輪車等では、キャスター角は全ての車両モデル間で共通している訳ではなく、予め車両モデル毎に設定されている。そのため、特許文献１に開示された車体フレームでは、キャスター角の異なる複数の車両モデルに対して、ヘッドパイプユニットを共通化することができない。すなわち、上記車体フレームでは、ヘッドパイプに形成されるステアリングシャフト用の挿入孔は、ヘッドパイプユニットを一体成形する時に、当該ヘッドパイプユニットが使用される車両モデルに合わせて形成されていた。逆に言うと、車両モデル毎に、その車両モデルに応じた特定のキャスター角をもったヘッドパイプユニットを一体成形する必要があった。
【０００６】
しかし、キャスター角の異なる複数の車両モデルに対して、ヘッドパイプを共通化できれば便利である。そこで、従来から、キャスター角を変更可能なフレーム構造が提案されている。
【０００７】
特許文献２および３には、ヘッドパイプと、ステアリングシャフトを回転自在に支持する軸受との間に、ベアリングハウジングを介在させる構造が開示されている。当該構造では、キャスター角の異なる車両モデル毎に、異なるベアリングハウジングが用いられる。このように、車両モデルに応じたベアリングハウジングを選択的に用いることにより、ヘッドパイプの共通化を図っている。
【０００８】
なお、ヘッドパイプを共通化する代わりに、車体フレームの基幹部の先端にヘッドパイプを接着する構造も知られている（例えば、下記特許文献４参照）。このようにヘッドパイプと車体フレームの基幹部とを別構造とすれば、キャスター角の異なる車両モデル毎にヘッドパイプを取り替えることによって、車体フレームの基幹部の共通化を図ることができる。
【特許文献１】特開２００２−３６２４６２号公報
【特許文献２】実開昭５６−３５４９２号公報
【特許文献３】特許第２６９０８６３号公報
【特許文献４】実公昭６２−０４２６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２および３に開示された構造では、ヘッドパイプと軸受との間にベアリングハウジングを設けなければならず、構造が複雑になる。また、ヘッドパイプの大型化を招く要因となる。また、それらヘッドパイプとベアリングハウジングと軸受との組み立て作業が面倒となる。さらに、上述したように、ヘッドパイプには比較的大きな力が加わるので、それらの組立後の強度を十分に確保しなければならず、組立強度の関係上からも、構造の大型化が避けられない。
【００１０】
なお、特許文献４に開示された構造では、キャスター角の異なる車両モデル毎にヘッドパイプを取り替えなければならないため、ヘッドパイプユニットの共通化を図ることはできない。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヘッドパイプを含むフレームを、当該フレームの強度を維持しつつ、異なるキャスター角を有する複数の車両モデルに対して共通して使用できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る車両用フレームは、鉛直方向から傾いた方向に延び、両端に軸受が嵌め込まれる取付孔部が形成された筒状のヘッドパイプと、前記ヘッドパイプと一体的に形成され、前記ヘッドパイプの外周面から前記ヘッドパイプの軸方向と交差する方向に延びるフレーム部材と、を備え、前記各取付孔部の中心線は、前記ヘッドパイプの軸心線から傾いた方向に延びているものである。
【００１３】
本発明に係る鞍乗型車両は、前記車両用フレームと、前記ヘッドパイプの前記各取付孔部に嵌め込まれた軸受と、前記ヘッドパイプに挿入され、前記軸受に回転自在に支持されたステアリングシャフトと、を備え、前記ステアリングシャフトの軸心線は、前記ヘッドパイプの軸心線に対して傾斜しているものである。
【００１４】
本発明に係るフレームの製造方法は、鉛直方向から傾いた方向に延び、両端に軸受が嵌め込まれる取付孔部が形成された筒状のヘッドパイプと、前記ヘッドパイプと一体的に形成され、前記ヘッドパイプの外周面から前記ヘッドパイプの軸方向と交差する方向に延びるフレーム部材とを有するフレームの製造方法であって、両端に孔が形成されまたは両端が閉塞された略筒状のヘッドパイプと、前記ヘッドパイプの外周面から前記ヘッドパイプの軸方向と交差する方向に延びるフレーム部材とを有する加工前フレームを一体成形する第１工程と、前記加工前フレームのヘッドパイプの両端を研削加工することにより、前記ヘッドパイプの両端に、前記ヘッドパイプの軸心線から傾いた方向に延びる取付孔部を形成する第２工程と、を備えた方法である。
【００１５】
上記車両用フレーム、上記鞍乗型車両または上記製造方法によれば、車両モデルに応じて取付孔部の位置等を適宜設定することにより、ヘッドパイプの軸心線に対するステアリングシャフトの軸心線の傾きを適宜に変更することができ、所望のキャスター角を得ることができる。したがって、共通のフレームを、異なるキャスター角を有する複数の車両モデルに利用することが可能となる。また、上記鞍乗型車両によれば、ヘッドパイプの取付孔部に軸受が嵌め込まれるので、ヘッドパイプと軸受との間にベアリングハウジングが不要となり、構造が簡単になる。また、構造の小型化を図ることができる。また、軸受の組み立て作業が容易となる。ヘッドパイプとフレーム部材とは一体的に形成されているので、それらの強度を十分に確保することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ヘッドパイプを含む車両用フレームを、当該フレームの強度を維持しつつ、異なるキャスター角を有する複数の車両モデルに対して共通して使用できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１および図２に示すように、本実施形態に係る鞍乗型車両は、自動二輪車１である。自動二輪車１は、いわゆるダブルクレードル型の車体フレーム２（図４参照）と、前輪４と、後輪７と、車体フレーム２に支持されたエンジンユニット８と、シート１５と、操向ハンドル５とを備えている。
【００１９】
図４に示すように、車体フレーム２の一部をなすヘッドパイプ４０は、車体フレーム２の前端に位置している。図１に示すように、このヘッドパイプ４０は、フロントフォーク３を操向自在に支持している。フロントフォーク３の下端には、前輪４が軸支されている。図３に示すように、フロントフォーク３の上端には、ハンドルホルダ２２を介して操向ハンドル５が支持されている。図１に示すように、ヘッドパイプ４０の前方には、ヘッドライト１６が配置されている。ヘッドライト１６の上側にはタコメータ１７が装着されている。タコメータ１７の後側には、スピードメータ１８が装着されている。
【００２０】
図４に示すように、車体フレーム２の後端には、リヤアームブラケット４１が位置している。図２に示すように、リヤアームブラケット４１により、リヤアーム６が揺動自在に支持されている。リヤアーム６の後端には、後輪７が支持されている。後輪７の上方には、リヤフェンダ１９が配置されている。リヤフェンダ１９の後端部には、テールライトユニット２０が装着されている。
【００２１】
車体フレーム２のクレードル内には、エンジンユニット８が搭載されている。エンジンユニット８の出力軸の左端には、図示しない駆動プーリが固定されている。一方、後輪７には、従動プーリ４２が固定されている。上記駆動プーリと従動プーリ４２とは、歯付きベルト４３によって連結されている。
【００２２】
図１に示すように、エンジンユニット８には、排気装置２１が接続されている。排気装置２１は、エンジンユニット８内の前側気筒（図示せず）に接続されたフロントエキパイ５２と、後側気筒（図示せず）に接続されたリヤエキパイ５３とを備えている。これらフロントエキパイ５２とリヤエキパイ５３とは途中で合流し、合流後の部分には大径の消音器５４が接続されている。排気装置２１は、車両右側を後方に延びるように配設されている。
【００２３】
図１および図２に示すように、車体フレーム２の左側および右側のダウンチューブ５８の前端下側のコーナ部には、左フートブラケット３９および右フートブラケット３８が、それぞれボルト締め固定されている。右フートブラケット３８には、右フートレスト４８およびブレーキペダル４９が装着されている。左フートブラケット３９には、左フートレスト５０およびチェンジペダル５１が装着されている。
【００２４】
エンジンユニット８の上方には、車体フレーム２のタンクレール４４を覆うように、燃料タンク９が搭載されている。タンクレール４４の後側には、シートレール４５が続いている。シートレール４５上にはシート１５が搭載され、シート１５は燃料タンク９の後側に続くように配置されている。なお、シートレール４５の後端部には、左右一対のフェンダブラケット４６が接続されている。フェンダブラケット４６は後方に延びており、これらフェンダブラケット４６によって、リヤフェンダ１９が支持されている。
【００２５】
図１および図２に示すように、フロントフォーク３は、いわゆる倒立型テレスコピックフォークである。フロントフォーク３は、左右一対のフォーク本体１０を備えており、各フォーク本体１０は、アウタチューブ１０ｂと、アウタチューブ１０ｂ内に伸縮自在に挿入されたインナチューブ１０ａとを備えている。前輪４はインナチューブ１０ａの下端部に支持されている。アウタチューブ１０ｂの上部は、後述するステアリングシャフト７５（図９参照）を介して、車体フレーム２のヘッドパイプ４０に支持されている。
【００２６】
左右の両フォーク本体１０のアウタチューブ１０ｂの上端同士は、ハンドルクラウン１１によって結合されている。さらに、両アウタチューブ１０ｂの高さ方向の中央よりやや上部同士は、アンダブラケット１２によって結合されている。これにより、フロントフォーク３は、フォーク状をなしている。
【００２７】
図４に示すように、車体フレーム２は、アルミ合金鋳造成形品と押し出し成形品とを溶接したものである。車体フレーム２は、ヘッドパイプ４０を含むヘッドパイプユニット１００と、ヘッドパイプユニット１００の上部に接続されたタンクレール４４と、タンクレール４４の後端に接続されたシートレール４５と、ヘッドパイプユニット１００の下部に接続されたダウンチューブ５８と、シートレール４５の後端とダウンチューブ５８の後端とを接続するリヤアームブラケット４１と、を備えている。タンクレール４４の前半部は、ヘッドパイプユニット１００から後方に向かって略水平に延び、タンクレール４４の後半部は、後方斜め下向きに延びている。ダウンチューブ５８の前半部は、ヘッドパイプユニット１００から後方斜め下向きに延び、ダウンチューブ５８の後半部は、後方に向かって略水平に延びている。
【００２８】
ヘッドパイプユニット１００、タンクレール４４、シートレール４５、ダウンチューブ５８、およびリヤアームブラケット４１は、溶接されることによって結合されている。本実施形態に係るタンクレール４４、シートレール４５、ダウンチューブ５８、およびリヤアームブラケット４１の具体的構成および結合態様は何ら限定されないが、例えば特開２００２−３６２４６２号公報に開示された構成を採用することができる。本実施形態は、当該公報に開示された構成を含むものである。
【００２９】
図５に示すように、ヘッドパイプユニット１００は、アルミ合金鋳造成形品によって形成されている。ヘッドパイプユニット１００は、ヘッドパイプ４０と、ヘッドパイプ４０の上部から後方に向かって略水平に延びる上ブラケット１０１と、ヘッドパイプ４０の下部から後方斜め下向きに延びる下ブラケット１０２とを備えている。上ブラケット１０１および下ブラケット１０２の後端同士は、テンションメンバ１０３によって接続されている。図８に示すように、これらヘッドパイプ４０、上ブラケット１０１、下ブラケット１０２、およびテンションメンバ１０３は、環状体を形成している。この環状体の左側および右側の開口は、板状のガセット１０４によって閉塞されている。図４に示すように、左右のガセット１０４の外面には、燃料タンク９を支持するボス部１０４ａが外側に突出するように形成されている。これらヘッドパイプ４０、上ブラケット１０１、下ブラケット１０２、テンションメンバ１０３、ガセット１０４、およびボス部１０４ａは、一体的に形成されている。
【００３０】
図６に示すように、上ブラケット１０１は、平面視でヘッドパイプ４０から後方に向かって扇状に広がる三角部１０１ａと、三角部１０１ａの左右の各コーナ部から後方に延びる左右のメンバ接合部１０１ｂとを有しており、全体として略Ｖ字型の形状を有している。なお、メンバ接合部１０１ｂは、テンションメンバ１０３よりも後方にまで延びている（図５参照）。図８に示すように、三角部１０１ａの底辺部には、クロスメンバ接合部１０１ｄが段落ち状に形成されている。そして、図６に示すように、クロスメンバ接合部１０１ｄの上面から左右のメンバ接合部１０１ｂの上面に渡って、上接合面１０１ｃが形成されている。この上接合面１０１ｃには、タンクレール４４の前接合面４４ａ（図５参照）が重ね合わされる。そして、上接合面１０１ｃと前接合面４４ａとが溶接されることによって、ヘッドパイプユニット１００とタンクレール４４とが結合される。
【００３１】
図７に示すように、下ブラケット１０２は、正面視において略菱形状に形成されており、正面視でヘッドパイプ４０から外側に広がった後に内側に狭まる菱形部１０２ａと、菱形部１０２ａに続いて下方に延びる舌延部１０２ｂとを有している。舌延部１０２ｂは、横断面が縦長円筒状であり、車幅方向に延びるように形成されている。下ブラケット１０２の左右外壁部には、下接合面１０２ｃが形成されている。下接合面１０２ｃは、上記菱形部１０２ａの外斜面１０２ｃ´と、舌延部１０２ｂの外端面１０２ｃ″とによって形成されている。下ブラケット１０２の外斜面１０２ｃ´は、ダウンチューブ５８のパイプ部材１１０の上側接合面１１０ａに溶接される。また、下ブラケット１０２の舌延部１０２ｂの外端面１０２ｃ″は、ダウンチューブ５８のパイプ部材１１０の内側面１１０ｃに溶接される。これにより、ヘッドパイプユニット１００とダウンチューブ５８とが結合される。
【００３２】
図８に示すように、ヘッドパイプ４０は略円筒形状に形成されている。ヘッドパイプ４０の内部には、鉛直方向から傾いた方向（ヘッドパイプ４０の軸心線Ｘ１参照）に延びる挿通孔６０が形成されている。ヘッドパイプ４０の上端６０ａおよび下端６０ｂには、後述する軸受７０（図９参照）が取り付けられる取付孔部６２ａ，６２ｂが形成されている。取付孔部６２ａ，６２ｂの内側には、ヘッドパイプ４０の長手方向の中央側に向かって内径が小さくなる段差部６１ａ，６１ｂがそれぞれ形成されている。
【００３３】
図９に示すように、ヘッドパイプ４０の取付孔部６２ａ，６２ｂには、軸受７０が圧入されている。ヘッドパイプ４０に取り付けられる軸受７０の種類は特に限定されるわけではないが、本実施形態では、軸受７０はいわゆる転がり軸受によって形成されている。軸受７０は、インナーレース７１と、アウターレース７３と、インナーレース７１とアウターレース７３との間に介在するローラ７２とを有している。軸受７０は、略円環状に形成されている。軸受７０はヘッドパイプ４０に直接取り付けられているので、軸受７０のアウターレース７３の底面７３ａは段差部６１ａの底面６３ａと接触し、アウターレース７３の外周面７３ｂは段差部６１ａの内周面６３ｂと接触している。
【００３４】
ヘッドパイプ４０の挿通孔６０には、ステアリングシャフト７５が挿通されている。ステアリングシャフト７５は、上側大径部７５ａと下側大径部７５ｂとを有している。上側大径部７５ａは、上側の取付孔部６２ａに圧入された軸受７０によって回動自在に支持され、下側大径部７５ｂは、下側の取付孔部６２ｂに圧入された軸受７０によって回動自在に支持されている。すなわち、ステアリングシャフト７５は、上下の両軸受７０を介してヘッドパイプ４０に支持されている。
【００３５】
本実施形態に係るヘッドパイプユニット１００は、ヘッドパイプユニット１００を一体成形する際に取付孔部６２ａ，６２ｂの位置を変更することによって、キャスター角の異なる複数の車両モデルに対して共通に利用可能となっている。具体的には、図１０に示すように、取付孔部６２ａ，６２ｂの位置を変更することによって、ヘッドパイプ４０の軸心線Ｘ１とステアリングシャフト７５の軸心線（図１０では、位置変更例として、ＢＬ、ＵＬ、ＬＬの３つの軸心線を図示している）とのなす角Δθを、所定範囲内（例えば、−３°〜３°）で変更可能となっている。
【００３６】
キャスター角は、ステアリングシャフト７５が重力方向に対してなす角度である。図１０に示すように、ステアリングシャフト７５が軸心線ＢＬに沿って配置された場合、図示の角度θがキャスター角に相当する。
【００３７】
図１０において、符号ＵＰ１，ＭＰ１，ＬＰ１は、上側の取付孔部６２ａの位置変更例を表している。また、符号ＵＰ２，ＭＰ２，ＬＰ２は、下側の取付孔部６２ｂの位置変更例を表している。
【００３８】
符号ＭＰ１，ＭＰ２は、ヘッドパイプ４０の軸心線Ｘ１とステアリングシャフト７５の軸心線ＢＬとのなす角が零の場合（言い換えると、ヘッドパイプ４０の軸心線Ｘ１とステアリングシャフト７５の軸心線ＢＬとが一致する場合）における上下の取付孔部６２ａ，６２ｂの位置を表している。以下では、このときの取付孔部６２ａ，６２ｂの位置ＭＰ１，ＭＰ２を標準位置といい、このときのキャスター角を標準キャスター角という。なお、本実施形態では、標準キャスター角は３０°である。ただし、標準キャスター角の値は何ら限定される訳ではない。
【００３９】
符号ＵＰ１，ＵＰ２は、ステアリングシャフト７５の軸心線ＵＬがヘッドパイプ４０の軸心線Ｘ１よりも傾斜が急な場合における上下の取付孔部６２ａ，６２ｂの位置を表している。この位置ＵＰ１，ＵＰ２では、取付孔部６２ａ，６２ｂの中心線（＝ステアリングシャフト７５の軸心線ＵＬ）は、ヘッドパイプ４０の軸心線Ｘ１から傾いた方向に延びている。この場合、ステアリングシャフト７５の軸心線ＵＬとヘッドパイプ４０の軸心線Ｘ１とのなす角をΔθとすると、キャスター角は標準キャスター角からΔθだけ小さい値となる。すなわち、標準キャスター角をθとすると、この場合のキャスター角は、θ−Δθとなる。したがって、キャスター角が標準キャスター角よりも小さい車両に対しては、例えば、取付孔部６２ａ，６２ｂが上記位置ＵＰ１，ＵＰ２に形成されたヘッドパイプユニット１００が用いられることになる。
【００４０】
符号ＬＰ１，ＬＰ２は、ステアリングシャフト７５の軸心線ＬＬがヘッドパイプ４０の軸心線Ｘ１よりも傾斜が緩やかな場合における上下の取付孔部６２ａ，６２ｂの位置を表している。この位置ＬＰ１，ＬＰ２においても、取付孔部６２ａ，６２ｂの中心線（＝ステアリングシャフト７５の軸心線ＬＬ）は、ヘッドパイプ４０の軸心線Ｘ１から傾いた方向に延びている。この場合、ステアリングシャフト７５の軸心線ＬＬとヘッドパイプ４０の軸心線Ｘ１とのなす角をΔθとすると、キャスター角は標準キャスター角からΔθだけ大きい値となる。すなわち、標準キャスター角をθとすると、この場合のキャスター角は、θ＋Δθとなる。したがって、キャスター角が標準キャスター角よりも大きい車両に対しては、例えば、取付孔部６２ａ，６２ｂが上記位置ＬＰ１，ＬＰ２に形成されたヘッドパイプユニット１００が用いられることになる。
【００４１】
本実施形態に係るヘッドパイプユニット１００では、成形時に取付孔部６２ａ，６２ｂの位置変更が容易なように、ヘッドパイプ４０の両端部の外輪郭が、端面視において、前後方向長さが左右方向長さよりも長い長円形に形成されている。より詳しくは、図１１に示すように、本実施形態のヘッドパイプ４０の両端部は、端面視の外輪郭が楕円形に形成されている。図１１において、符号ＨＡは前後方向長さ、符号ＨＢは左右方向長さであり、ＨＡ＞ＨＢである。
【００４２】
ただし、図９に示すように、本実施形態では、ヘッドパイプ４０の下端部の前側には、ブラケット８０が設けられている。そのため、ヘッドパイプ４０の下端部にあっては、厳密には、外輪郭が楕円形とはなっていない。しかし、ここでいう「ヘッドパイプの端部の外輪郭」とは、そのようなブラケット等の付随的な構成要素を除いた場合のヘッドパイプの端部の外輪郭を意味する。したがって、付随的構成要素を含んだ全体の外輪郭形状が長円形でない場合であっても、付随的構成要素を除いたヘッドパイプ自体の外輪郭形状が長円形である限り、本発明に含まれる。なお、本実施形態では、ヘッドパイプ４０の上端部は、外輪郭が楕円形となっている。
【００４３】
図１１に示すように、キャスター角が標準キャスター角の車両モデルに対しては、取付孔部６２ａはヘッドパイプ４０の前後方向の中央に形成され、取付孔部６２ａの中心Ｃ２とヘッドパイプ４０の外輪郭形状の中心Ｃ１とは一致する。この場合、ヘッドパイプ４０の取付孔部６２ａの前端の肉厚ＴＦと後端の肉厚ＴＢとは、互いに等しくなる。そして、前端の肉厚ＴＦおよび後端の肉厚ＴＢは、いずれも左右両端の各肉厚ＴＳよりも大きくなる。
【００４４】
これに対し、図１２（ａ）に示すように、キャスター角が標準キャスター角よりも小さい車両では、取付孔部６２ａはヘッドパイプ４０の前後方向中央位置よりも前側に形成され、取付孔部６２ａの中心Ｃ２はヘッドパイプ４０の中心Ｃ１よりも前方に位置する。この場合、取付孔部６２ａの前端の肉厚ＴＦは、後端の肉厚ＴＢよりも小さくなる。しかし、ヘッドパイプ４０は楕円形に形成されているので、取付孔部６２ａが前側に形成された場合であっても、ヘッドパイプ４０の取付孔部６２ａの前端の肉厚ＴＦは、必要な強度を確保するのに十分な厚さとなる。前端の肉厚ＴＦの値は特に限定されないが、例えば、前端の肉厚ＴＦは左右両端の肉厚ＴＳと等しくてもよい。なお、後端の肉厚ＴＢは、左右両端の各肉厚ＴＳよりも大きくなる。図示は省略するが、このようにキャスター角が標準キャスター角よりも小さい車両では、ヘッドパイプ４０の下端側の取付孔部６２ｂは、ヘッドパイプ４０の前後方向中央位置よりも後側に形成される。
【００４５】
一方、図１２（ｂ）に示すように、キャスター角が標準キャスター角よりも大きい車両では、取付孔部６２ａはヘッドパイプ４０の前後方向中央位置よりも後側に形成され、取付孔部６２ａの中心Ｃ２はヘッドパイプ４０の中心Ｃ１よりも後方に位置する。この場合、取付孔部６２ａの後端の肉厚ＴＢは、前端の肉厚ＴＦよりも小さくなる。しかし、この場合でもあっても、ヘッドパイプ４０の肉厚は十分に保たれる。すなわち、ヘッドパイプ４０は楕円形に形成されているので、取付孔部６２ａが後側に形成された場合であっても、ヘッドパイプ４０の取付孔部６２ａの後端の肉厚ＴＢは、必要な強度を確保するのに十分な厚さとなる。なお、図示は省略するが、このようにキャスター角が標準キャスター角よりも大きい車両では、ヘッドパイプ４０の下端側の取付孔部６２ｂは、ヘッドパイプ４０の前後方向中央位置よりも前側に形成される。
【００４６】
次に、ヘッドパイプユニット１００の製造方法について説明する。まず、所定の金型を用いて、図１３に示すような加工前のヘッドパイプユニット１００ｂを製作する（第１工程）。この加工前ヘッドパイプユニット１００ｂは、キャスター角の異なる複数の車両モデルに対して共通に利用されるものである。
【００４７】
この加工前ヘッドパイプユニット１００ｂでは、ヘッドパイプ４０の両端には、ステアリングシャフト７５の直径に相当する小径の孔７６が形成されている。ヘッドパイプ４０の両端以外の部分の内側には、中子を用いることによって、円形の空洞が形成されている。ヘッドパイプユニット１００ｂの成形後、上記中子は孔７６から取り除かれる。なお、ヘッドパイプ４０の両端以外の中間部分４０ａは、断面が環状に形成されている。この中空形状を有する中間部分４０ａは、ステアリングシャフト７５が最大キャスター角または最小キャスター角で取り付けられた場合であっても、ステアリングシャフト７５と接触しないような大きさに形成されている。このように、本実施形態の加工前ヘッドパイプユニット１００ｂによれば、研削加工を施すのは両端部分のみでよいため、加工がしやすく、材料の無駄が少ないという利点がある。ただし、加工前ヘッドパイプユニット１００ｂの構成は何ら限定されず、加工前のヘッドパイプ部分を中実構造にすることも可能である。
【００４８】
次に、ＮＣ工作機等を用いて、ヘッドパイプ４０の両端に、車両モデルに応じた研削加工を施す。すなわち、車両モデル毎に設定された所定のキャスター角となるように、ヘッドパイプ４０の両端の孔７６の内周部を研削し、所定の位置に取付孔部６２ａ，６２ｂを形成する（第２工程）。その結果、各車両モデルに応じたヘッドパイプユニット１００が得られる。
【００４９】
なお、予め加工前ヘッドパイプユニット１００ｂに孔７６が形成されているので、加工後のヘッドパイプユニット１００では、取付孔部６２ａ，６２ｂの位置によって、段差部６１ａ，６１ｂの大きさが異なってくる。例えば、図９に示すように、段差部６１ａと軸受７０のアウターレース７３の底面７３ａとが接触する長さ（軸受７０の半径方向の長さ。以下、接触長さという）は、取付孔部６２ａの前端と後端とで異なってくる。
【００５０】
具体的には、図９に示すようにキャスター角が標準キャスター角よりも大きい車両では、ヘッドパイプユニット１００の上側では、前端の接触長さＫＦは後端の接触長さＫＢよりも短くなる。一方、ヘッドパイプユニット１００の下側では、前端の接触長さは後端の接触長さよりも長くなる。
【００５１】
図示は省略するが、キャスター角が標準キャスター角よりも小さい車両では、ヘッドパイプユニット１００の上側では、前端の接触長さは後端の接触長さよりも長くなり、ヘッドパイプユニット１００の下側では、前端の接触長さは後端の接触長さよりも短くなる。キャスター角が標準キャスター角の車両では、ヘッドパイプユニット１００の上側および下側のいずれにおいても、前端の接触長さと後端の接触長さとは等しくなる。
【００５２】
次に、車体フレーム２の組立手順について説明する。まず、ヘッドパイプユニット１００と下側ダウンチューブ１０６とを治具で位置決め固定する（図７参照）。そして、車体側方から上パイプ部材１１０を下側ダウンチューブ１０６の位置決めボス部１０７ｄに嵌め込むとともに、ヘッドパイプユニット１００の下接合面１０２ｃに当接させ、この状態で溶接する。これにより、前フレーム部材を形成する。
【００５３】
一方、リヤアームブラケット４１に後パイプ部材１１２を嵌め込みかつ溶接する（図４参照）。また、リヤアームブラケット４１にシートレール４５を嵌め込みかつ溶接する。そして、シートレール４５と後パイプ部材１１２との間に補強メンバ１２３を架設して溶接する。これにより、後フレーム部材を形成する。
【００５４】
そして、上記前フレーム部材および後フレーム部材を治具により位置決め固定し、両者を溶接する。最後に、タンクレール４４を上方からヘッドパイプユニット１００とシートレール４５との間に配置する。この際、図５に示すように、タンクレール４４の前接合面４４ａがヘッドパイプユニット１００の接合面１０１ｃと対向し、後接合面４４ｂがシートレール４５の接合面１２１ａに対向するように、タンクレール４４をヘッドパイプユニット１００およびシートレール４５に重ね合わせる。この状態で、前後の接合面同士を接合ラインａ，ａ′に沿って車幅方向、前後方向の全長に渡って溶接する。このようにして、車体フレーム２が組み立てられる。
【００５５】
車体フレーム２を組み立てた後、ヘッドパイプ４０にステアリングシャフト７５を取り付ける（図９参照）。ステアリングシャフト７５の取付に当たっては、まず、ヘッドパイプ４０の上側および下側の各取付孔部６２ａ，６２ｂに、軸受７０のアウターレース７３を嵌め込む。そして、ヘッドパイプ４０に対してステアリングシャフト７５を下方から斜め上方に向かって挿入する。なお、符号１２は、アンダブラケットである。
【００５６】
ステアリングシャフト７５の挿入に際しては、予め、ステアリングシャフト７５の大径部７５ｂを、ローラ７２が取り付けられたインナーレース７１に圧入しておく。また、ヘッドパイプ４０の下側の孔（より詳しくは、下側のアウターレース７３）に、ゴム製の環状のシール材７８ｂを外側から嵌め込んでおく。さらに、ステアリングシャフト７５の下端部には、図示しないナットが配置され、このナットとヘッドパイプ４０の下端との間に、ワッシャ７８ａを嵌め込んでおく。なお、上記シール材７８ｂは、インナーレース７１およびアウターレース７３と接触することによって、ヘッドパイプ４０内への水等の侵入を防止するものである。
【００５７】
次に、上側の軸受７０のアウターレース７３の内側に、ローラ７２およびインナーレース７１を嵌め込み、斜め上方からステアリングシャフト７５を２つのナット７７で固定する。これにより、ステアリングシャフト７５は、軸受７０を介してヘッドパイプ４０に回転自在に支持されることになる。
【００５８】
最後に、ハンドルクラウン１１の挿通孔１１ａにステアリングシャフト７５の上端部を挿通させ、ハンドルクラウン１１の上方からナット７７ａをステアリングシャフト７５の上端部に嵌め込む。そして、このナット７７ａによって、ハンドルクラウン１１とステアリングシャフト７５とを固定する。
【００５９】
本実施形態では、ステアリングシャフト７５の上側において、ナット７７と軸受７０のインナーレース７１との間にワッシャ７９が挟み込まれている。ワッシャ７９の外周には、ゴム製のシール材８１が嵌め込まれている。このシール材８１は、ナット７７と軸受７０との間の隙間を塞いでいる。なお、取付孔部６２ａがヘッドパイプ４０の軸心線Ｘ１から傾いている場合には、取付孔部６２ａの上側に、前後方向が非対称な段差が生じる。しかし、本実施形態では、取付孔部６２ａの上側を覆うシール材８１がゴム製であるので、上記段差が生じたとしても、シール材８１が変形することによって、上記段差を吸収することができる。すなわち、取付孔部６２ａに前後非対称な段差が生じたとしても、取付孔部６２ａを好適に覆うことができる。
【００６０】
以上のように、本実施形態に係るヘッドパイプユニット１００によれば、車両モデルに応じて取付孔部６２ａ，６２ｂの位置を適宜に設定することにより、ヘッドパイプ４０の軸心線Ｘ１に対するステアリングシャフト７５の軸心線の傾きを適宜変更することができる。その結果、車両モデルに応じた所定のキャスター角を得ることができる。したがって、本実施形態に係るヘッドパイプユニット１００（厳密には、加工前のヘッドパイプユニット１００ｂ）を、異なるキャスター角を有する複数の車両モデルに共通して使用することができる。
【００６１】
また、本実施形態に係るヘッドパイプユニット１００では、軸受７０はヘッドパイプ４０の取付孔部６２ａ，６２ｂに直接嵌め込まれるので、ヘッドパイプ４０と軸受７０との間に、別体のベアリングハウジングを設ける必要はない。したがって、本実施形態によれば、ヘッドパイプユニット１００の構造が簡単になり、また、ヘッドパイプ４０を小型化することができる。また、ベアリングハウジングを介在させる必要がないので、ヘッドパイプ４０に対する軸受７０の取付作業が容易になる。なお、ヘッドパイプ４０と上ブラケット１０１とは一体的に形成され、ヘッドパイプ４０と下ブラケット１０２も一体的に形成されている。そのため、ヘッドパイプ４０とそれら上ブラケット１０１および下ブラケット１０２との結合強度は、十分に確保される。
【００６２】
したがって、本実施形態に係るヘッドパイプユニット１００は、当該ヘッドパイプユニット１００の強度を維持しつつ、異なるキャスター角を有する複数の車両モデルに対して共通して利用することができる。
【００６３】
また、ヘッドパイプユニット１００では、ヘッドパイプ４０の上側の取付孔部６２ａの外輪郭は、ヘッドパイプ４０の軸方向から見て前後方向に長い長円形に形成されている。そして、取付孔部６２ａの前端の肉厚と後端の肉厚との合計は、左端の肉厚と右端の肉厚との合計よりも大きくなっている。そのため、取付孔部６２ａの中心がヘッドパイプ４０の軸心よりも前側または後側にずれていたとしても、取付孔部６２ａのいずれの箇所においても、必要最小限の肉厚を確保することができる。したがって、キャスター角の変更に応じて取付孔部６２ａの位置を変更しても、ヘッドパイプユニット１００の強度を十分に高く維持することができる。
【００６４】
本実施形態に係るヘッドパイプユニット１００は、アルミニウム製である。そのため、キャスター角に応じた位置に取付孔部６２ａ，６２ｂを形成することが容易になる。また、ヘッドパイプユニット１００の軽量化を図ることができる。
【００６５】
なお、上記実施形態に係る製造方法では、加工前ヘッドパイプユニット１００ｂのヘッドパイプ４０の両端に、孔７６を形成していた（図１３参照）。しかし、加工前ヘッドパイプユニット１００ｂのヘッドパイプ４０の両端は、閉塞されていてもよい。この場合、取付孔部６２ａ，６２ｂを研削加工する際に、ヘッドパイプ４０の両端に孔が形成されることになる。
【００６６】
なお、本実施形態に係る車両用フレームは、車体フレーム２の一部を構成するヘッドパイプユニット１００であった。ただし、本発明に係る車両用フレームは、車体フレームの一部を構成するものに限定されず、車体フレームの全部を構成するものであってもよい。
【００６７】
本発明に係る鞍乗型車両は、自動二輪車に限定されず、四輪バギー車等の他の鞍乗型車両であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上説明したように、本発明は、車両用フレーム、鞍乗型車両、および車両用フレームの製造方法について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】自動二輪車の右側面図である。
【図２】自動二輪車の左側面図である。
【図３】自動二輪車の平面図である。
【図４】車体フレームの斜視図である。
【図５】車体フレームの左側面図である。
【図６】車体フレームの平面図である。
【図７】車体フレームの正面図である。
【図８】図６のVIII−VIII線断面図である。
【図９】ステアリングシャフトが取り付けられた状態のヘッドパイプの縦断面図である。
【図１０】ヘッドパイプの左側面図である。
【図１１】ヘッドパイプの取付孔部の端面図である。
【図１２】ヘッドパイプの取付孔部の端面図であり、（ａ）はキャスター角が小さい場合、（ｂ）はキャスター角が大きい場合を示す。
【図１３】加工前ヘッドパイプユニットの断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１                自動二輪車（鞍乗型車両）
２                車体フレーム
４０              ヘッドパイプ
６２ａ，６２ｂ    取付孔部
７０              軸受
７５              ステアリングシャフト
１００            ヘッドパイプユニット（車両用フレーム）
１０１            上ブラケット（フレーム部材）
１０２            下ブラケット（フレーム部材）
Ｘ１              ヘッドパイプの軸心線
ＵＬ，ＢＬ，ＬＬ  ステアリングシャフトの軸心線（取付孔部の中心線）
【図１】
2007030865.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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