(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フレームにブラケットを溶接し、このブラケットにステーを取付け、このステーで排気管及びマフラからなる排気装置を支持する排気装置支持構造において、前記ブラケットは、ステー取付面と、このステー取付面から折曲げ形成した折曲げ部とを含み、一枚の平板を折曲げ形成し、車幅方向へ配置したクロスパイプに少なくとも１ヵ所の前記折曲げ部を溶接することにより、前記ブラケットのステー取付面垂直方向の曲げ剛性を高めたことを特徴とする排気装置支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動二輪車等の排気装置を支持するのに好適な排気装置支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シートを低くし、ハンドルを幅広くしかも高くすることで、ゆったりとした姿勢をとることのできるアメリカンタイプの自動二輪車の排気装置支持構造としては、例えば、（１）特開平１０−８９０６７号公報「自動二輪車における排気系のカバー装置」、（２）特開平１０−５４２３１号公報「自動２輪車の排気装置」に記載されたものが知られている。
【０００３】
上記技術（１）には、同公報の図１に示される通り、消音器ＭをステーＳで車体側に取付けた排気系の支持構造が示されている。
上記技術（２）には、同公報の図２に示される通り、前側排気管３、後側排気管５及びマフラー６をマフラー支持ステー１１で車体側に取付けた支持構造が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記（１）の支持構造は、消音器ＭをステーＳで吊っているため、どうしてもコーナリングの際に消音器Ｍが車幅方向（図の表裏方向）に振れ易くなる。この振れを止めるためには、ステーＳを構成するメンバーの断面積を大きくして曲げ剛性を高める必要があるが、この事が、ステーＭの大型化並びに重量増加の要因となる。
【０００５】
上記（２）の支持構造では、前側排気管３、後側排気管５及びマフラー６を複数のボルトを使ってマフラー支持ステー１１で支持するため、ボルトを通す複数の穴を加工する必要があり、また、前側排気管３、後側排気管５及びマフラー６を支持するための部品数が多くなる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、排気装置を小型且つ簡単な構造でしかも少ない部品数で支持することができる排気装置支持構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、車体フレームにブラケットを溶接し、このブラケットにステーを取付け、このステーで排気管及びマフラからなる排気装置を支持する排気装置支持構造において、ブラケットを、ステー取付面と、このステー取付面から折曲げ形成した折曲げ部とを含み、一枚の平板を折曲げ形成するものとし、車幅方向へ配置したクロスパイプに少なくとも１ヵ所の折曲げ部を溶接することにより、ブラケットのステー取付面垂直方向の曲げ剛性を高めた。
ブラケットに折曲げ部を形成したことで、ブラケットのステー取付面垂直方向の曲げ剛性が増す。この結果、剛性を向上させた排気装置の支持構造を得ることができる。
また、クロスパイプに折曲げ部を溶接することで、ブラケットのステー取付面垂直方向の曲げ剛性を高める。この結果、ブラケット及びステーの倒れを小さくすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
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、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る排気装置支持構造を採用した自動二輪車の側面図であり、自動二輪車１は、車体フレーム２と、この車体フレーム２の前端に設けたヘッドパイプ３と、ハンドル４で操作するためにヘッドパイプ３に回転自在に取付けたフロントフォーク５及びこのフロントフォーク５の下部に設けた前輪６と、ヘッドパイプ３の後方に配置した燃料タンク７と、この燃料タンク７の下方に設けたエンジン８と、このエンジン８の各気筒から後方に延ばした排気管１１，１２と、これらの排気管１１，１２の後端に接続したマフラ１３と、エンジン８に一体的に設けた変速機１４とからなる。
【０００９】
また、自動二輪車１は、車体フレーム１の中間部下部にスイング可能に取付けたスイングアーム１５と、このスイングアーム１５の後端に取付けるとともに、変速機１４の出力軸に掛けたチェーン（不図示）で駆動する後輪１７と、燃料タンク７の後方に配置したシート２１，２２と、車体フレーム１からスイングアーム１５に渡したリヤサスペンションユニット２３，２３（奥側は不図示）とからなる。なお、２５はフロントフェンダ、２６はヘッドランプ、２７はスピードメータ、２８はミラー、３１はラジエータ、３２はキャブレタ、３４はリヤステップ、３５はリヤフェンダである。
排気管１１，１２とマフラ１３とは、排気装置３７を構成するものである。
【００１０】
上記した自動二輪車１は、シート２１を低くし、ハンドル４を幅広く、高くしてゆったりした姿勢がとれることに加えて、キャスタ角（図示せぬステアリングステムの中心線の鉛直線に対する傾き角度であり、フロントフォーク５の後傾き角度にほぼ等しい。）を大きくして直進性を高めた、ロングドライブに好適なアメリカンタイプの車両である。
【００１１】
図２は本発明に係る排気装置支持構造の拡大側面図であり、自動二輪車１は、車体フレーム２の中間部下部に排気装置３７を支持するために溶接したブラケット４１と、このブラケット４１に幅の広い一端部４２をボルト４３，４３で取付け、幅の狭い他端部４４をマフラ１３の下部ブラケット４５にボルト４６，４６で取付けたステー４７とを備える。なお、５１は排気管１２に備えた遮熱カバー、５２は集合部カバーである。
上記ブラケット４１及びステー４７は、排気管１１，１２及びマフラ１３の奥側に配置したものなので、外部に露出しにくく、自動二輪車１の外観性を向上させることができる。
【００１２】
図３は本発明に係るブラケットを固定した車体フレームの側面図であり、車体フレーム２は、ヘッドパイプ３と、このヘッドパイプ３から小さく後下がりに延ばし、更に下方に曲げたメインパイプ５５と、このメインパイプ５５の途中から後方に略平行に延ばした２本のシートパイプ５６，５６（奥側は不図示）、ヘッドパイプ３から大きく後下がりに延ばし、更に後方に曲げ、また更に後方斜め上方に曲げて端部をシートパイプ５６，５６に接続した２本のロアパイプ５７，５７（奥側は不図示）と、これらのロアパイプ５７，５７間に渡したクロスパイプ５８とからなる。
【００１３】
メインパイプ５５は、小さく後下がりとした小傾斜部６１と、この小傾斜部６１に続く鉛直部６２とからなり、鉛直部６２の下端をクロスパイプ５８に溶接したものである。
ロアパイプ５７は、ヘッドパイプ３から大きく後下がりに延ばした前部傾斜部６４と、この前部傾斜部６４に続く水平部６５と、この水平部６５から後上がりに延ばした後部傾斜部６６とからなる。
本発明に係るブラケット４１は、ロアパイプ５７の後部傾斜部６６に溶接したものである。
【００１４】
図４（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るブラケットを説明する説明図であり、（ａ）は図３の４矢視図、（ｂ）は（ａ）のｂ矢視図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線断面図である。
（ａ）において、ブラケット４１は、一枚の平板を矩形波状に形成したものであり、ステー４７（図２参照）を取付けるための第１・第２取付部７１，７２と、この第１取付部７１から折曲げ形成した第１・第２折曲げ部７３，７４と、第２ステー取付部７２から折曲げ形成した第３・第４折曲げ部７５，７６と、第１折曲げ部７３から更に折曲げた端部折曲げ部７７と、第２折曲げ部７４及び第３折曲げ部７５の各端部をつなぐ中央部折曲げ部７８と、第１・第２ステー取付部７１，７２におけるステー４７の取付面となる第１・第２ステー取付面８１，８２と、これらの第１・第２ステー取付面８１，８２の裏面に取付けたナット８３，８３とからなる。
【００１５】
上記したブラケット４１は、第１・第２取付部７１，７２を後部傾斜部６６の幅（直径）の略中央に溶接し、端部折曲げ部７７及び中央部折曲げ部７８を後部傾斜部６６の幅一杯の位置に配置し、第４折曲げ部７６を後部傾斜部６６からクロスパイプ５８に亘って溶接したものである。
【００１６】
このように、車幅方向へ配置したクロスパイプ５８に少なくとも１ヵ所の第４折曲げ部７６を溶接したので、ブラケット４１及びステー４７（図２参照）の倒れをより小さくすることができ、排気装置３７（図２参照）の振れを抑えることができる。
また、後部傾斜部６６とクロスパイプ５８との結合部の補強部材を、ブラケット４１で兼用することができ、部品数を減らすことができる。
【００１７】
（ｂ）は、端部折曲げ部７７及び中央部折曲げ部７８のエッジ部７７ａ，７８ａを後部傾斜部６６に溶接したことを示す。
（ｃ）は、第２折曲げ部７４のエッジ部７４ａを後部傾斜部６６の表面に添わせたことを示す。
【００１８】
図５は本発明に係る排気装置支持構造を示す斜視図であり、車体フレーム２に溶接したブラケット４１にボルト４３，４３でステー４７を取付けることを示す。
ステー４７は、図２にも示したように、先端にマフラ１３（図２参照）を取付けた時、各部に発生する上下方向の応力がどの位置でもほぼ均等になるように付け根となる一端部４２の幅を広くし、他端部４４側にいくに従って幅を狭く形成したものである。なお、８７，８７はボルト４３，４３を通すボルト挿通孔である。８８，８８はボルト４６，４６（図２参照）を通すボルト挿通孔であり、裏面にボルト４６，４６をねじ込むナット（不図示）を取付けたものである。
【００１９】
以上に述べた排気装置３７の組付手順を次に説明する。
図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る排気装置の組付手順を説明する説明図である。
（ａ）に示すブラケット４１の第１・第２ステー取付面８１，８２に、（ｂ）に示すように、ボルト４３，４３でステー４７を取付ける。
【００２０】
（ｃ）において、排気管１１の先端に設けたフランジ部（不図示）及び排気管１２のフランジ部１２ａをエンジン８（図１参照）の各気筒側に接続し、マフラ１３の下部ブラケット４５に開けた２つのボルト挿通孔（不図示）及びステー４７のボルト挿通孔８８，８８（（ｂ）参照）にボルト４６，４６を通し、これらのボルト４６，４６をステー４７の裏面のナット（不図示）にねじ込んでステー４７にマフラ１３を取付ける。
これで、排気装置３７の組付が完了する。
【００２１】
以上に述べた排気装置支持構造の作用を次に説明する。
図７（ａ），（ｂ）は本発明に係る排気装置支持構造の作用を説明する作用図である。
（ａ）は比較例であり、車体フレーム１００に平板状のブラケット１０１を溶接したことを示す。なお、１０２は図示せぬステーを取付けるための取付面、１０３，１０３は取付孔である。
【００２２】
上記したブラケット１０１の取付面１０２の垂直方向にステーを介して外力Ｆが作用した場合、車体フレーム１００から取付孔１０３，１０３までの距離をａとすると、ブラケット１０１に生じる曲げモーメントＭは、
Ｍ＝Ｆ・ａ‥‥（１）
となる。
【００２３】
また、ブラケット１０１の板厚をｈ１（外力Ｆの方向に対しては高さｈ１となる。以降、「高さｈ１」と記す。）、幅をｂ１とすると、ブラケット１０１の断面係数Ｚは、
Ｚ＝ｂ１・（ｈ１）2／６‥‥（２）
【００２４】
上記（１）式及び（２）式より、ブラケット１０１に生じる最大応力σは、
σ＝Ｍ／Ｚ＝Ｆ・ａ／（ｂ１・（ｈ１）2／６）
従って、
σ＝６・Ｆ・ａ／（ｂ１・（ｈ１）2）‥‥（３）
となる。
【００２５】
（ｂ）は車体フレーム２にブラケット４１を溶接した本実施例である。なお、ブラケット４１の形状を便宜上、簡略化した。
上記したブラケット４１の第１・第２ステー取付面８１，８２の垂直方向にステー４７（図６参照）を介して外力Ｆが作用した場合、車体フレーム２からボルト挿通孔８７，８７までの距離をａとすると、ブラケット４１に生じる曲げモーメントＭは、（１）式と同じく、
Ｍ＝Ｆ・ａ‥‥（４）
となる。
【００２６】
また、ブラケット４１の第１折曲げ部７３〜第４折曲げ部７６（これらの第１折曲げ部７３〜第４折曲げ部７６の部位が理解しやすいように、端面にハッチングを施した。）のそれぞれの幅をｈ２（外力Ｆの方向に対しては高さｈ２となる。以降、「高さｈ２」と記す。）、それぞれの板厚をｂ２（外力Ｆの方向に対しては幅ｂ２となる。以降、「幅ｂ２」と記す。）とすると、ブラケット４１の断面係数Ｚは、
Ｚ＝４・ｂ２・（ｈ２）2／６
Ｚ＝２・ｂ２・（ｈ２）2／３‥‥（５）
【００２７】
上記（４）式及び（５）式より、ブラケット４１に生じる最大応力σは、
σ＝Ｍ／Ｚ＝Ｆ・ａ／（２・ｂ２・（ｈ２）2／３）
従って、
σ＝３・Ｆ・ａ／（２・ｂ２・（ｈ２）2）‥‥（６）
となる。
【００２８】
図８は本発明に係る排気装置支持構造の作用を説明するグラフであり、図７（ａ），（ｂ）で求めた比較例及び本実施例における最大応力を、上記（３）式及び（６）式に具体的な寸法の一例を与えてそれぞれ算出し、比較したものである。なお、本実施例を、ブラケット４１の板厚違いで本実施例１と本実施例２とした。ここで、縦軸は最大応力、横軸は本実施例１，２のブラケット４１の高さｈ２を表す。
【００２９】
比較例において、距離ａ＝１５ｍｍ、外力Ｆ＝４９０．３Ｎ（５０ｋｇｆ）、高さ（板厚）ｈ１＝３ｍｍ、幅ｂ１＝１５０ｍｍとする。
また、本実施例１において、距離ａ＝１５ｍｍ、外力Ｆ＝４９０．３Ｎ（５０ｋｇｆ）、高さｈ２＝７〜１８ｍｍ、幅（板厚）ｂ２＝３ｍｍとし、本実施例２において、本実施例１に対し幅（板厚）のみｂ２＝１．５ｍｍに変更した。
【００３０】
以上より、実線で示した本実施例１及び一点鎖線で示した本実施例２の最大応力は、それぞれ高さｈ２が大きくなるに従って激減し、高さｈ２が所定の値を越えると、破線で示した比較例の最大応力よりも小さくなる。
また、本実施例２では、比較例に対して板厚を半分にしても、高さｈ２を適当な値に設定することで、比較例よりも最大応力を小さくすることができる。
【００３１】
このように、本実施例１，２では、図７（ｂ）、図８で説明したように、第１折曲げ部７３〜第４折曲げ部７６を設けたことで、ブラケット４１の第１・第２ステー取付面８１，８２の最大応力を小さくする、即ち、第１・第２ステー取付面８１，８２の垂直方向の曲げ剛性を増すことができ、小型・薄肉でも、ステー４７（図２参照）を介して排気装置３７（図２参照）をより強固に支持することができ、排気装置３７の振れを抑えることができる。
これにより、ブラケット４１を固定した車体フレーム２（図５参照）の剛性も高めることができ、車体フレーム２を薄肉にすることができ、車体フレーム２の軽量化を図ることができる。
【００３２】
尚、本発明の排気装置支持構造は、アメリカンタイプの自動二輪車に限るものではなく、排気管、マフラを備えた他の自動二輪車や、三輪車、四輪車、産業機械、作業機等に適応できる。
また、ブラケット４１の折曲げ部７３〜７６の個数は、図４（ａ）に示した４個に限るものではない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の排気装置支持構造は、ブラケットを、ステー取付面と、このステー取付面から折曲げ形成した折曲げ部とを含み、一枚の平板を折曲げ形成するものとし、車幅方向へ配置したクロスパイプに少なくとも１ヵ所の折曲げ部を溶接したので、ブラケットのステー取付面垂直方向の曲げ剛性を増すことができ、小型・薄肉でも、ステーを介して排気装置をより強固に支持することができ、排気装置の振れを抑えることができる。
また、ブラケットは一枚の平板なので、例えば、ステー取付面と折曲げ部とを別体にするのに比べて部品数を減らすことができる。
更に、ブラケット及びステーの倒れをより小さくすることができ、排気装置の振れを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る排気装置支持構造を採用した自動二輪車の側面図
【図２】  本発明に係る排気装置支持構造の拡大側面図
【図３】  本発明に係るブラケットを固定した車体フレームの側面図
【図４】  本発明に係るブラケットを説明する説明図
【図５】  本発明に係る排気装置支持構造を示す斜視図
【図６】  本発明に係る排気装置の組付手順を説明する説明図
【図７】  本発明に係る排気装置支持構造の作用を説明する作用図
【図８】  本発明に係る排気装置支持構造の作用を説明するグラフ
【符号の説明】
１…自動二輪車、２…車体フレーム、１１，１２…排気管、１３…マフラ、３７…排気装置、４１…ブラケット、４７…ステー、５８…クロスパイプ、７３，７４，７５，７６…折曲げ部、８１，８２…ステー取付面。
【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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【図７】
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【図８】
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