(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム合金から形成され、自動二輪車用シートフレームに用いられるフレーム部材であって、
車長方向に延び、シートが載置されるシート載置部と、
前記シート載置部から延びる第１側壁部と、
前記シート載置部から延び、車幅方向において前記第１側壁部よりも外側に位置する第２側壁部と、
前記シート載置部および前記第１側壁部の境界部と、前記シート載置部および前記第２側壁部の境界部との少なくとも一方に設けられた複数の突起部と、を備え、
前記シート載置部は、前記第１側壁部および前記第２側壁部の少なくとも一方の厚さよりも大きい厚さを有するフレーム部材。
【請求項２】
前記複数の突起部は、前記シート載置部および前記第１側壁部の境界部と、前記シート載置部および前記第２側壁部の境界部の両方に設けられている請求項１に記載のフレーム部材。
【請求項３】
前記複数の突起部のそれぞれの車長方向に沿った幅は、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、前記複数の突起部は、２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下の間隔で配置されている請求項１または２に記載のフレーム部材。
【請求項４】
前記複数の突起部のそれぞれの、車長方向に直交し、且つ、車幅方向に平行な断面の面積は、０．５ｍｍ2以上６．０ｍｍ2以下である請求項３に記載のフレーム部材。
【請求項５】
一対のフレーム部材と、
前記一対のフレーム部材を互いに連結する連結部材と、を備える自動二輪車用シートフレームであって、
前記一対のフレーム部材と前記連結部材とは一体に形成されており、
前記一対のフレーム部材のそれぞれは、請求項１から４のいずれかに記載のフレーム部材である自動二輪車用シートフレーム。
【請求項６】
ダイキャスト法またはチクソモールディング法により成形されており、
前記一対のフレーム部材のそれぞれが、溶湯の注入箇所である湯口部を含む、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】
前記湯口部は、前記一対のフレーム部材のそれぞれの前記シート載置部の、車幅方向における外側の側面に設けられている請求項６に記載の自動二輪車用シートフレーム。
【請求項８】
前記一対のフレーム部材のそれぞれは、前記複数の突起部を、少なくとも前記シート載置部および前記第２側壁部の境界部に有する、請求項７に記載の自動二輪車用シートフレーム。
【請求項９】
前記湯口部の肉厚は、前記シート載置部の肉厚よりも小さい請求項６から８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１０】
前記一対のフレーム部材のそれぞれは、前記シートフレームを他の部材と結合するための複数の係合部を有し、
前記湯口部は、車長方向において前記複数の係合部間に位置している請求項６から９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１１】
請求項５から１０のいずれかに記載の自動二輪車用シートフレームと、
前記シートフレームによって支持されるシートと、を備える自動二輪車。
【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用いられるフレーム部材に関し、特に、マグネシウム合金製のフレーム部材に関する。また、本発明は、そのようなフレーム部材を備える自動二輪車用シートフレームや自動二輪車にも関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動二輪車の部材の材料には、機械的性質および加工性に優れ、安価であるという理由から、鋼が多く用いられてきた。しかしながら、燃費や走行性能を向上させるために、自動二輪車の軽量化が課題となっており、鋼より軽量な材料を用いることが検討されている。
【０００３】
近年、鋼に比べて比重の小さいチタンやアルミニウム、マグネシウムなどの安価な精錬方法およびこれらの金属を含む合金の製造方法が開発されてきた。また、これらの合金の強度や加工性を改善する技術も開発されてきた。
【０００４】
そのため、チタンやアルミニウム、マグネシウムの合金を自動二輪車の部材の材料として用いることが提案されている。特に、マグネシウムの密度は鋼の約２３％であるので、大型の構造部材をマグネシウム合金により形成すると、自動二輪車の重量を大幅に軽減することができる。
【０００５】
例えば、ライダーシートやパッセンジャーシートの下方に設けられるシートフレーム（例えば特許文献１に開示されている。）を、マグネシウム合金から形成することが好ましい。シートフレームの軽量化によって、燃費や走行性能をいっそう向上させることができる。
【０００６】
このような構造部材は、ダイキャスト法などの鋳造法を用いて一体成形することによって、高い強度を得ることができる。また、構造部材が複雑な形状を有していても、一回の鋳造によって所望の形状を有する構造部材が得られるので、工程数を減らすことが可能となり、製造に要する時間の短縮や製造コストの低減も図ることができる。
【特許文献１】特開２００６−２４０３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、シートフレームをダイキャスト法などによりマグネシウム合金から形成すると、以下のような問題が発生することがわかった。
【０００８】
シートフレームには、ライダーが着座するためのシートが取り付けられるため、大きな荷重が加えられる。そのため、大きな荷重が加わる部分において、発生する応力を小さくする必要がある。一般的な対策として、そのような部分の肉厚を大きくすることが考えられる。しかしながら、その場合には、肉厚を大きくした部分と大きくしていない部分とで肉厚の差が生じ、厚さの異なる部分同士の境界部において引け割れや引け巣が発生しやすい。引け割れおよび引け巣は、溶湯の凝固に伴う収縮に起因して発生する割れおよび空洞である。マグネシウム合金は比熱（定積比熱）が鋼やアルミニウム合金に比べて小さいので、肉厚を大きくしていない部分が急速に凝固するため、マグネシウム合金製のシートフレームでは、上述した引け割れおよび引け巣が発生しやすい。引け割れや引け巣のような鋳造欠陥が応力の大きい部位に発生すると、シートフレームの強度が低下してしまう。また、すべての部分の肉厚を大きくすると、鋳造時の冷却速度が低下して強度が低下しやすくなる。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、マグネシウム合金製のフレーム部材を成形する際の引け割れや引け巣の発生を抑制し、高い強度を有するマグネシウム合金製フレーム部材およびそのようなフレーム部材を備えた自動二輪車用シートフレームや自動二輪車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるフレーム部材は、マグネシウム合金から形成され、自動二輪車用シートフレームに用いられるフレーム部材であって、車長方向に延び、シートが載置されるシート載置部と、前記シート載置部から延びる第１側壁部と、前記シート載置部から延び、車幅方向において前記第１側壁部よりも外側に位置する第２側壁部と、前記シート載置部および前記第１側壁部の境界部と、前記シート載置部および前記第２側壁部の境界部との少なくとも一方に設けられた複数の突起部と、を備え、前記シート載置部は、前記第１側壁部および前記第２側壁部の少なくとも一方の厚さよりも大きい厚さを有する。
【００１１】
ある好適な実施形態において、前記複数の突起部は、前記シート載置部および前記第１側壁部の境界部と、前記シート載置部および前記第２側壁部の境界部の両方に設けられている。
【００１２】
ある好適な実施形態において、前記複数の突起部のそれぞれの車長方向に沿った幅は、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、前記複数の突起部は、２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下の間隔で配置されている。
【００１３】
ある好適な実施形態において、前記複数の突起部のそれぞれの、車長方向に直交し、且つ、車幅方向に平行な断面の面積は、０．５ｍｍ2以上６．０ｍｍ2以下である。
【００１４】
本発明による自動二輪車用シートフレームは、一対のフレーム部材と、前記一対のフレーム部材を互いに連結する連結部材と、を備える自動二輪車用シートフレームであって、前記一対のフレーム部材と前記連結部材とは一体に形成されており、前記一対のフレーム部材のそれぞれは、上記の構成を有するフレーム部材である。
【００１５】
ある好適な実施形態において、本発明による自動二輪車用シートフレームは、ダイキャスト法またはチクソモールディング法により成形されており、前記一対のフレーム部材のそれぞれが、溶湯の注入箇所である湯口部を含む。
【００１６】
ある好適な実施形態において、前記湯口部は、前記一対のフレーム部材のそれぞれの前記シート載置部の、車幅方向における外側の側面に設けられている。
【００１７】
ある好適な実施形態において、前記一対のフレーム部材のそれぞれは、前記複数の突起部を、少なくとも前記シート載置部および前記第２側壁部の境界部に有する。
【００１８】
ある好適な実施形態において、前記湯口部の肉厚は、前記シート載置部の肉厚よりも小さい。
【００１９】
ある好適な実施形態において、前記一対のフレーム部材のそれぞれは、前記シートフレームを他の部材と結合するための複数の係合部を有し、前記湯口部は、車長方向において前記複数の係合部間に位置している。
【００２０】
本発明による自動二輪車は、上記の構成を有する自動二輪車用シートフレームと、前記シートフレームによって支持されるシートと、を備える。
【００２１】
本発明によるフレーム部材では、シート載置部および第１側壁部（内側側壁部）の境界部と、シート載置部および第２側壁部（外側側壁部）の境界部との少なくとも一方に複数の突起部が設けられているので、境界部の表面積が大きくなる。従って、成形時の境界部の冷却速度が大きくなり、引け割れや引け巣が発生しにくくなる。そのため、フレーム部材の強度低下を防止できる。また、複数の突起は、フレーム部材の車長方向に沿った収縮（凝固に伴う収縮）を分散させる役割も果たすので、寸法精度も向上する。
【００２２】
複数の突起部が、シート載置部および第１側壁部の境界部と、シート載置部および第２側壁部の境界部の両方に設けられていると、両方の境界部における引け割れおよび引け巣の発生を抑制できるので、強度の低下を防止する効果が高い。
【００２３】
境界部の表面積を十分に大きくするとともにフレーム部材の車長方向に沿った収縮を十分に分散させるためには、複数の突起部のそれぞれの車長方向に沿った幅が０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、複数の突起部が２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下の間隔で配置されていることが好ましい。
【００２４】
また、同様の観点から、複数の突起部のそれぞれの、車長方向に直交し、且つ、車幅方向に平行な断面の面積は、０．５ｍｍ2以上６．０ｍｍ2以下であることがさらに好ましい。
【００２５】
本発明によるフレーム部材は、軽量で高い強度を有するので、自動二輪車用シートフレームに好適に用いられる。自動二輪車用シートフレームは、典型的には、一対のフレーム部材と、一対のフレーム部材を互いに連結する連結部材とを備えている。一対のフレーム部材と連結部材とが一体に形成されている場合、一対のフレーム部材の両方が上述した複数の突起部を有することが好ましい。つまり、一対のフレーム部材のそれぞれが本発明によるフレーム部材であることが好ましい。一対のフレーム部材の両方が突起部を有していると、一方のフレーム部材と他方のフレーム部材との強度や剛性のばらつきを小さくできる。
【００２６】
本発明による自動二輪車用シートフレームは、例えば、ダイキャスト法やチクソモールディング法により好適に成形される。一対のフレーム部材のそれぞれに溶湯の注入箇所である湯口部を設け、溶湯を前後方向（車長方向）に流すことにより、左右のフレーム部材での湯流れや冷却速度の違いをなくすことができ、一方のフレーム部材と他方のフレーム部材とで強度のばらつきを小さくできる。また、溶湯の充填の開始から終了までの時間を短縮できるのでそのことによっても、引け割れおよび引け巣の発生を抑制できる。
【００２７】
湯口部は、一対のフレーム部材のそれぞれのシート載置部の、車幅方向における外側の側面に設けられていることが好ましい。シート載置部の外側側面に湯口部を設けると、仕上げ加工を施しやすくするとともに充填距離を短くすることができ、成形性と仕上げ性の両方を高くすることができる。
【００２８】
湯口部をシート載置部の外側側面に設ける場合、一対のフレーム部材のそれぞれは、複数の突起部を、少なくともシート載置部と第２側壁部との境界部（外側境界部）に有することが好ましい。湯口部近傍である外側境界部に突起を設けることにより、型温度が上がりやすく冷めにくい湯口部近傍の冷却速度を大きくすることができ、湯口部近傍の外側境界部における引け割れおよび引け巣の発生を抑制できる。
【００２９】
鋳造後、鋳型から取り出されたシートフレームは、湯口部でランナーと切り離される。湯口部の肉厚が、シート載置部の肉厚よりも小さいと、ランナーを簡単に折って除去することができる。
【００３０】
一対のフレーム部材のそれぞれは、典型的には、シートフレームを他の部材（メインフレームやシート）と結合するための複数の係合部を有している。湯口部近傍では型温度が変動しやすく冷却速度がばらつきやすいので、湯口部が車長方向において複数の係合部間に位置している場合、突起部が設けられていないと係合部間の寸法のずれが発生しやすい。従って、湯口部が複数の係合部間に位置している場合、本発明のように突起部を設けることによって寸法のずれを防止する効果が高い。
【００３１】
本発明による自動二輪車用シートフレームは、軽量で高い強度を有する。そのため、本発明によるシートフレームを備えた自動二輪車は、走行性能および燃費に優れている。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によると、マグネシウム合金製のフレーム部材を成形する際の引け割れや引け巣の発生を抑制することができ、高い強度を有するマグネシウム合金製フレーム部材が提供される。また、本発明によると、そのようなフレーム部材を備えた自動二輪車用シートフレームや自動二輪車が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３４】
図１に、本実施形態における自動二輪車用シートフレーム（以下、単にシートフレームと呼ぶ。）１００を備えた自動二輪車２００を示す。自動二輪車２００は、燃料タンク１０１、メインフレーム１０２、シートフレーム１００、内燃機関１０８、前輪１１６および後輪１２６を備える。自動二輪車２００は、ライダーが跨って乗る鞍乗型車両である。
【００３５】
図２は、メインフレーム１０２を拡大して示す斜視図である。メインフレーム１０２は、車両の前方に位置するヘッドパイプ１１２に接続された一対のフレーム１０２Ａおよび１０２Ｂを含む。フレーム１０２Ａおよび１０２Ｂは、自動二輪車２００の中央部において下方へ延びるよう湾曲部を形成している。フレーム１０２Ａおよび１０２Ｂは、端部において相互に連結されている。また、湾曲部においてフレーム１０２Ａおよび１０２Ｂを相互に連結する連結部１０２Ｃが設けられている。連結部１０２Ｃには、シートフレーム１００を接合するために、一対の第１の係合部１０２ａおよび一対の第２の係合部１０２ｂが設けられている。本実施形態における第１の係合部１０２ａおよび第２の係合部１０２ｂは、それぞれボルトが挿入される穴を有するステーである。メインフレーム１０２およびシートフレーム１００は自動二輪車２００の車体を構成する。
【００３６】
図１に示すように、ヘッドパイプ１１２には、回転可能なようにフロントフォーク１１４が取り付けられている。フロントフォーク１１４の一端には前輪１１６が回転自在に支持されている。フロントフォーク１１４の他端にはハンドル１１０が固定されている。
【００３７】
燃料タンク１０１は、自動二輪車２００の中央部近傍において、メインフレーム１０２およびシートフレーム１００に跨って取り付けられている。燃料タンク１０１の前方にはエアクリーナ１２８が設けられている。また、燃料タンク１０１には燃料注入口（図示せず）を覆うキャップ１３０が設けられている。
【００３８】
内燃機関１０８は、燃料タンク１０１の下方に位置するよう、メインフレーム１０２に支持されている。内燃機関１０８の前方には、ラジエータ１０６が設けられている。内燃機関１０８の排気口には排気管１１８が接続されている。図１では詳細に示されていないが、排気管１１８の一端は複数に分岐しており、内燃機関１０８の複数のシリンダからそれぞれ排気ガスを導く。排気管１１８は内燃機関の下方を通ってシートフレーム１００に沿って後方へ導かれている。排気管１１８はシートフレーム１００に近接した位置において２つに分岐し、分岐した管がそれぞれ消音器１２０に接続されている。排気管１１８および消音器１２０はシートフレーム１００に支持されている。シートフレーム１００には一対のフットレスト１４５が設けられている。
【００３９】
メインフレーム１０２にはリアアーム１２２が接続され、後輪１２６が回転自在にリアアーム１２２に支持されている。内燃機関１０８の回転駆動力は、チェーン１２４を介して後輪１２６へ伝達される。
【００４０】
自動二輪車２００はこのほか燃料タンク１０１の下部を覆う化粧カバー１３４、ライダーシート１３６、リアカバー１３７、サイドカバー１３８、およびパッセンジャーシート１３９を備えている。これらの部材は、シートフレーム１００を明瞭に示すため、図１においては破線で示されている。
【００４１】
上述したように、メインフレーム１０２およびシートフレーム１００は自動二輪車２００の車体を構成しており、自動二輪車２００の種々の構成部材を支持するために、高い強度を備えている必要がある。特に、シートフレーム１００は、ライダーシート１３６、パッセンジャーシート１３９およびフットレスト１４５を支持しており、ライダーやパッセンジャーの体重がシートフレーム１００に加わる。
【００４２】
以下、図３および図４を参照しながら、本実施形態におけるシートフレーム（サブフレームまたはリアフレームとも呼ばれる。）１００の構造を詳細に説明する。図３は、自動二輪車２００におけるシートフレーム１００およびこれよりも上部の構造を示す分解斜視図であり、シートフレーム１００、ライダーシート１３６、サイドカバー１３８およびパッセンジャーシート１３９を示している。また、図４は、図３中の４Ａ−４Ａ’線に沿った断面図である。
【００４３】
シートフレーム１００は、マグネシウム合金から形成された一対のフレーム部材（以下では「シートレール」と呼ぶ。）１０Ａおよび１０Ｂと、一対のシートレール１０Ａおよび１０Ｂを互いに連結する連結部材（以下では「クロスメンバ」と呼ぶ。）２０とを備えている。シートレール１０Ａおよび１０Ｂは、車長方向（前後方向）に沿って延びている。これに対し、クロスメンバ２０は、車幅方向（左右方向）に沿って延びている。クロスメンバ２０は、シートレール１０Ａおよび１０Ｂを連結することによって、シートレール１０Ａおよび１０Ｂのねじれや曲がりを防止し、シートフレーム１００の強度や剛性を向上させる。
【００４４】
本実施形態では、シートレール１０Ａおよび１０Ｂとクロスメンバ２０とは一体に形成されている。例えば、シートフレーム１００をダイキャスト法により成形することで、シートレール１０Ａおよび１０Ｂとクロスメンバ２０とを一体に形成することができる。なお、クロスメンバ２０をシートレール１０Ａおよび１０Ｂとは別体に形成し、クロスメンバ２０とシートレール１０Ａおよび１０Ｂとを機械的に結合してもよい。
【００４５】
クロスメンバ２０を別体に形成する場合、クロスメンバ２０は必ずしもマグネシウム合金から形成されている必要はない。ただし、シートフレーム１００の軽量化の観点からは、クロスメンバ２０もマグネシウム合金から形成されていることが好ましい。
【００４６】
一対のシートレール１０Ａおよび１０Ｂのそれぞれは、図４に示すように、車長方向に延び、シート（ライダーシート１３６およびパッセンジャーシート１３９）が載置されるシート載置部（上壁部）１３と、シート載置部１３から下方に延びる第１側壁部１１および第２側壁部１２とを有している。第２側壁部１２は、車幅方向において第１側壁部１１よりも外側に位置している。以下では、相対的に内側に位置する第１側壁部１１を「内側側壁部」と呼び、相対的に外側に位置する第２側壁部１２を「外側側壁部」と呼ぶ。シート載置部１３は、内側側壁部１１の上端部から外側側壁部１２の上端部まで連続している。逆に言うと、シート載置部１３の車幅方向における両側端部から内側側壁部１１および外側側壁部１２が延びている。一方のシートレール１０Ａの内側側壁部１１の下端部と他方のシートレール１０Ｂの内側側壁部１１の下端部とがクロスメンバ２０によって連結されている。なお、内側側壁部１１および外側側壁部１２は、シート載置部１３から必ずしも下方に延びている必要はなく、上方に延びていてもよいし、上方および下方の両方に延びていてもよい。つまり、内側側壁部１１および外側側壁部１２はシート載置部１３から上方および下方の少なくとも一方に延びていればよい。
【００４７】
内側側壁部１１の内燃機関１０８側の端部には、図３に示すように、シートフレーム１００をメインフレーム１０２へ固定するための第１の係合部１１ａおよび第２の係合部１１ｂが設けられている。第１の係合部１１ａおよび第２の係合部１１ｂがメインフレーム１０２の第１の係合部１０２ａおよび第２の係合部１０２ｂと係合することによって、シートフレーム１００とメインフレーム１０２とは結合される。
【００４８】
シート載置部１３には、シートフレーム１００にライダーシート１３６を取り付けるための第３の係合部１３ｃが設けられている。ライダーシート１３６は、鞍形に形成されており、一対の係合部１３６ａを有する。図３中に点線で示しているように、ライダーシート１３６の係合部１３６ａが、シートレール１０Ａおよび１０Ｂの第３の係合部１３ｃと係合することによって、シートフレーム１００とライダーシート１３６とが結合される。
【００４９】
シート載置部１３には、さらに、シートフレーム１００にサイドカバー１３８を取り付けるための第４の係合部１３ｄおよび第５の係合部１３ｅが設けられている。サイドカバー１３８は、一対の第１の係合部１３８ａと、一対の第２の係合部１３８ｂと、パッセンジャーシート１３９を固定するための支持枠１３８ｃとを有している。図３中に点線で示しているように、サイドカバー１３８の第１の係合部１３８ａが、シートレール１０Ａおよび１０Ｂの第４の係合部１３ｄと係合し、サイドカバー１３８の第２の係合部１３８ｂが、シートレール１０Ａおよび１０Ｂの第５の係合部１３ｅと係合することによって、シートフレーム１００とサイドカバー１３８とが結合される。パッセンジャーシート１３９は、サイドカバー１３８の支持枠１３８ｃによって、シートフレーム１００に対して固定される。
【００５０】
シート載置部１３は、ライダーシート１３６やパッセンジャーシート１３９が取り付けられ、大きな荷重が作用するので、厚いことが好ましい。これに対し、内側側壁部１１や外側側壁部１２は、軽量化のためにできるだけ薄いことが好ましい。つまり、シート載置部１３の厚さは、内側側壁部１１の厚さおよび外側側壁部１２の厚さの少なくとも一方よりも大きいことが好ましく、図示しているようにこれらの両方よりも大きいことが好ましい。
【００５１】
本実施形態におけるシートレール１０Ａおよび１０Ｂは、図４には示していないが、内側側壁部１１とシート載置部１３との境界部（交差部）および外側側壁部１２とシート載置部１３との境界部（交差部）に設けられた複数の突起部（リブ）をさらに有する。以下、これらの突起部についてより具体的に説明する。なお、以下では、内側側壁部１１とシート載置部１３との境界部を「内側境界部」と呼び、外側側壁部１２とシート載置部１３との境界部を「外側境界部」と呼ぶ。また、両者を総称して単に「境界部」とも呼ぶ。
【００５２】
図５および図６に、内側境界部の近傍（図４中の破線で囲まれた領域Ａ）および外側境界部の近傍（図４中の破線で囲まれた領域Ｂ）を拡大してそれぞれ示す。図５および図６に示すように、内側境界部および外側境界部には、複数の突起部３０が設けられている。内側境界部に設けられた突起部３０は、内側側壁部１１とシート載置部１３の両方に跨ってこれらと一体に形成されており、外側境界部に設けられた突起部３０は、外側側壁部１２とシート載置部１３の両方に跨ってこれらと一体に形成されている。複数の突起部３０は、車長方向に沿って所定の間隔Ｉで配置されている。
【００５３】
一般に、ダイキャスト法などの鋳造法により部材を成形する場合、充填された溶湯は鋳型と接する外側から冷却され、部材の外側が凝固した後、内部が凝固し始める。このため、部材の内部には溶湯の凝固に伴う収縮によって引け巣が生じることがある。また、部材に厚さの異なる部分が存在すると、厚さの異なる部分同士で溶湯の冷却速度が異なるため、厚さの異なる部分同士の境界部で引け割れが発生しやすくなる。また、マグネシウム合金は比熱（定積比熱）が小さいため、薄肉部で溶湯が冷め易い。このため、マグネシウム合金製の部材をダイキャスト法等の鋳造法により成形する場合には、厚さの異なる部分同士での溶湯の冷却速度の差が大きくなりやすく、厚さの異なる部分同士の境界部での引け割れがいっそう発生しやすくなる。
【００５４】
本実施形態におけるシートフレーム１００では、厚さの異なる内側側壁部１１およびシート載置部１３の境界部と、同じく厚さの異なる外側側壁部１２およびシート載置部１３の境界部に、複数の突起部３０が設けられているので、これらの境界部の表面積が大きくなる。従って、成形時の境界部の冷却速度が大きくなり、冷却速度の差異に起因した引け巣や引け割れの発生を抑制できる。そのため、シートフレーム１００の強度低下を防止できる。また、車長方向（前後方向）に沿って所定の間隔Ｉで配置されたこれら複数の突起部３０は、シートレール１０Ａおよび１０Ｂの車長方向に沿った収縮（溶湯の凝固に伴う収縮）を分散させる役割を果たすので、寸法精度も向上する。以下、突起部３０を設けることによる寸法精度の向上効果を検証した結果を説明する。
【００５５】
突起部３０を有する本実施形態のシートフレーム１００と、突起部を有しない従来のシートフレームとを実際に製造して試料として同じ個数ずつ抽出し、それぞれについて寸法を測定して平均値および標準偏差を求めた。その結果を表１および表２に示す。表１は、メインフレーム１０２との結合を行うための第１の係合部１１ａからサイドカバー１３８との結合を行うための第４の係合部１３ｄまでの寸法（長さ）Ｌ１（図３参照）についての結果を示している。また、表２は、第１の係合部１１ａからライダーシート１３６との結合を行うための第３の係合部１３ｃまでの寸法（長さ）Ｌ２（図３参照）についての結果を示している。また、寸法Ｌ１および寸法Ｌ２の設計値（狙い寸法）は、それぞれ３１５．０ｍｍ、４８７．８ｍｍである。
【００５６】
【表１】
0005091785.tif 000002
【００５７】
【表２】
0005091785.tif 000003
【００５８】
表１および表２から、突起部を有しないシートフレーム（比較例）よりも突起部３０を有するシートフレーム１００（実施例）の方が、寸法の平均値が狙い寸法に近く、標準偏差が小さいことがわかる。また、表１および表２に示した結果を、図７および図８にヒストグラムとして示す。図７（ａ）および（ｂ）と図８（ａ）および（ｂ）のグラフから、突起部を有しないシートフレーム（比較例）よりも突起部３０を有するシートフレーム１００（実施例）の方が、寸法が狙い寸法から大きく外れる試料が少ないことがわかる。このように、突起部３０を設けることによって寸法精度が向上する。
【００５９】
なお、上記の比較例および実施例では、溶湯の注入箇所である湯口部（詳しくは後述する）が車長方向において第１の係合部１１ａと第３の係合部１３ｃとの間、より具体的には、第１の係合部１１ａと第４の係合部１３ｄとの間に位置している。このような場合、湯口部近傍で型温度が変動しやすく冷却速度がばらつくので、突起部が設けられていないと寸法のずれが顕著に現れる。そのため、湯口部が係合部間に位置する構成において、突起部３０を少なくとも湯口部に対応する領域に設けることにより、寸法のずれを効果的に防止することができる。
【００６０】
境界部の表面積を十分に大きくするとともにシートレール１０Ａおよび１０Ｂの車長方向に沿った収縮を十分に分散させるためには、それぞれの突起部３０の車長方向に沿った幅Ｗが０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、これら複数の突起部３０は２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下の間隔Ｉで配置されていることが好ましい。また、突起部３０の高さＨは、１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、同様の観点から、突起部３０の、車長方向に直交し、且つ、車幅方向に平行な断面（図５および図６の紙面に平行な断面）の面積は、０．５ｍｍ2以上６．０ｍｍ2以下であることが好ましい。なお、突起部３０は、境界部の表面積を大きくできればいかなる形状であってもよく、突起部３０の形状は、図５および図６に例示した形状に限定されるものではない。
【００６１】
本実施形態では、シートレール１０Ａおよび１０Ｂの両方が突起部３０を有しているが、シートレール１０Ａおよび１０Ｂの一方のみが突起部３０を有している構成であっても、強度の低下を防止する効果は得られる。本実施形態のように、シートレール１０Ａおよび１０Ｂの両方が突起部３０を有していると、一方のシートレール１０Ａと他方のシートレール１０Ｂとの強度や剛性のばらつきを小さくすることができる。
【００６２】
また、シートレール１０Ａおよび１０Ｂのそれぞれは、内側境界部と外側境界部の両方に突起部３０を有する必要はなく、内側境界部および外側境界部の少なくとも一方に突起部３０が設けられていればよい。もちろん、内側境界部および外側境界部の両方に突起部３０を設ける場合の方が、一方のみに設ける場合よりも強度の低下を防止する効果は高い。
【００６３】
本実施形態では、図４および図９に示すように、一対のシートレール１０Ａおよび１０Ｂのそれぞれが、溶湯の注入箇所である湯口部（ゲート部）１４を含んでいる。つまり、シートフレーム１００を成形する際、左右のシートレール１０Ａおよび１０Ｂの両方から溶湯の注入が行われる。湯口部１４は、より具体的には、シートレール１０Ａおよび１０Ｂのそれぞれのシート載置部１３の、車幅方向における外側の側面に設けられており、車長方向において第１の係合部１１ａと第４の係合部１３ｄとの間に位置している。また、一対のシートレール１０Ａおよび１０Ｂのそれぞれは、余分な溶湯が抜けていくオーバーフロー部１５を含んでいる（図９では一方のシートレール１０Ｂのオーバーフロー部１５のみを示している）。
【００６４】
なお、鋳造後に鋳型から取り出されたシートフレーム１００は、湯口部１４でランナーと切り離される。湯口部１４の肉厚が、シート載置部１３の肉厚よりも小さいと、ランナーを簡単に折って除去することができる。
【００６５】
図１０および図１１に、成形時の溶湯の流れを模式的に示す。図１０および図１１に示すように、溶湯は、シートレール１０Ａおよび１０Ｂの前側（内燃機関１０８側）に位置する湯口部１４から注入され、余分な溶湯は、シートレール１０Ａおよび１０Ｂの後ろ側に位置するオーバーフロー部１５から抜けて行く。つまり、溶湯は、シートフレーム１００の前後方向（つまり車長方向）に流れる。なお、一部の溶湯は、図１０に示すように、クロスメンバ２０の車幅方向における中央部分からも抜けて行く。
【００６６】
もちろん、湯口部１４を設ける位置は上述したものに限定されない。例えば国際公開第２００４／０３５３７３号パンフレットには、一対のシートレールの一方に湯口部を設けるとともに他方にオーバーフロー部を設けて、シートフレームの左右方向（つまり車幅方向）に溶湯を流す鋳造方法が開示されている。このような配置を採用してもよい。一般に、マグネシウム合金製の部材を鋳造法により成形する場合、溶湯の充填性を上げるために溶湯の流れる経路をできるだけ短くすることが重要である。そのため、シートフレームについては上記文献に開示されているように車幅方向に溶湯を流すことがまず考えられる。このような配置を採用する場合、湯口部１４が設けられた方のシートレールに突起部３０を設ければ、引け割れの発生を十分に抑制することができる。ただし、シートレール１０Ａおよび１０Ｂの一方のみに突起部３０を設けると、シートレール１０Ａおよび１０Ｂの形状が互いに異なることによってシートフレーム１００の強度や剛性が左右でバラついてしまい、走行性能が悪化することがある。シートレール１０Ａおよび１０Ｂの一方のみに湯口部１４を設けた場合にも、シートレール１０Ａおよび１０Ｂの両方に突起部３０を設けることにより、シートフレーム１００の強度や剛性の左右のばらつきを低減することができる。
【００６７】
なお、シートレール１０Ａおよび１０Ｂの両方に突起部３０を設けることによって左右の形状をそろえても、シートレール１０Ａおよび１０Ｂの一方のみに湯口部１４を設けると、鋳造時の湯流れや冷却速度が一方のシートレール１０Ａと他方のシートレール１０Ｂで異なるため、左右のシートレール１０Ａおよび１０Ｂに強度や剛性の差がわずかに生じる。本実施形態のように、一対のシートレール１０Ａおよび１０Ｂのそれぞれに湯口部１４を設けて溶湯を車長方向に流すことにより、左右のシートレール１０Ａおよび１０Ｂの熱履歴の差を少なくでき、一方のシートレール１０Ａと他方のシートレール１０Ｂとで強度や剛性のばらつきを小さくできる。また、溶湯の充填の開始から終了までの時間を短縮することができるので、そのことによっても引け割れや引け巣の発生を抑制できる。
【００６８】
湯口部１４は、本実施形態のように、シートレール１０Ａおよび１０Ｂのそれぞれのシート載置部１３の、車幅方向における外側の側面に設けられていることが好ましい。シート載置部１３の外側側面に湯口部１４を設けると、仕上げ加工を施しやすくするとともに充填距離を短くすることができ、鋳造性（成形性）と仕上げ性の両方を高くすることができる。
【００６９】
また、湯口部１４を外側側壁部１２に設ける場合、シートレール１０Ａおよび１０Ｂのそれぞれは、突起部３０を、少なくとも外側境界部（外側側壁部１２とシート載置部１３との境界部）に有することが好ましい。湯口部１４近傍である外側境界部に突起部３０を設けることにより、型温度が上がりやすく冷めにくい湯口部１４近傍の冷却速度を大きくすることができ、湯口部１４近傍の外側境界部における引け割れの発生を抑制できる。
【００７０】
続いて、シートフレーム１００の製造方法を説明する。シートフレーム１００は、例えばダイキャスト法により好適に製造することができる。鋳型を用いた鋳造方法であるダイキャスト法は、寸法精度が高く、量産に適している。
【００７１】
シートフレーム１００の材料であるマグネシウム合金としては、具体的には、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金を用いることが好ましい。特に、延性を確保するために３ｗｔ％以上９ｗｔ％以下のＡｌおよび０．１ｗｔ％以上６．５ｗｔ％以下のＭｎを含むＭｇ-Ａｌ-Ｍｎ系合金を用いることが好ましい。例えば、ＡＳＴＭ規格のＡＭ６０Ｂ合金（５．５〜６．５ｗｔ％のＡｌ、０．２４〜０．６ｗｔ％のＺｎ、0．２５〜０．5ｗｔ％のＭｎ、０．１ｗｔ％以下のＳｉ、０．０１ｗｔ％以下のＣｕ、０．０２ｗｔ％以下のＮｉ、０．０５ｗｔ％以下のＦｅおよび０．０２ｗｔ％以下のその他の不純物を含むＭｇ-Ａｌ-Ｍｎ系合金）を好適に用いることができる。
【００７２】
また、シートフレーム１００は、チクソモールディング法によっても好適に製造することができる。チクソモールディング法においては、半溶融状態の金属材料が鋳型内に射出成形される。本願明細書では、半溶融状態の金属材料も特に断らない限り溶湯と呼ぶ。本発明は、ダイキャスト法やチクソモールディング法のように、鋳型内に高速・高圧で溶湯が注入される手法で成形されるシートフレーム１００に好適に用いられる。
【００７３】
本実施形態では、シートレール１０Ａおよび１０Ｂとクロスメンバ２０とが一体に形成されている場合を例として本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図１２は、クロスメンバ２０とシートレール１０Ａおよび１０Ｂとが別体に形成されたシートフレーム１００’を示す分解斜視図である。図１２に示すシートフレーム１００’では、クロスメンバ２０とシートレール１０Ａおよび１０Ｂとは、ボルトなどの結合部材により互いに結合される。
【００７４】
上述したように、本発明によれば、マグネシウム合金製のフレーム部材（シートレール）を成形する際の引け割れや引け巣の発生を抑制することができる。そのため、軽量で高い強度を有するフレーム部材および自動二輪車用シートフレームを実現することができる。従って、高強度で軽量な本発明によるシートフレームを備えた自動二輪車は、走行性能および走行安定性に優れている。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明によると、マグネシウム合金製のフレーム部材を成形する際の引け割れや引け巣の発生を抑制し、高い強度を有するマグネシウム合金製フレーム部材を提供することができる。本発明によるフレーム部材は、軽量で高い強度を有しているので、自動二輪車の構造部材として好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の好適な実施形態におけるシートフレームを備えた自動二輪車を模式的に示す側面図である。
【図２】図１に示す自動二輪車が備えるメインフレームを模式的に示す斜視図である。
【図３】図１に示す自動二輪車のシートフレームおよびシートフレームより上方の構造を模式的に示す分解斜視図である。
【図４】本発明の好適な実施形態におけるシートフレームを模式的に示す図であり、図３中の４Ａ−４Ａ’線に沿った断面図である。
【図５】シートフレームの内側側壁部と上壁部との境界部近傍（図４中の破線で囲まれた領域Ａ）を拡大して示す斜視図である。
【図６】シートフレームの外側側壁部と上壁部との境界部近傍（図４中の破線で囲まれた領域Ｂ）を拡大して示す斜視図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、表１に示した結果のヒストグラムである。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、表２に示した結果のヒストグラムである。
【図９】本発明の好適な実施形態におけるシートフレームを模式的に示す側面図である。
【図１０】シートフレームを成形する際の溶湯の流れを模式的に示す図である。
【図１１】シートフレームを成形する際の溶湯の流れを模式的に示す図であり、図１０中の１１Ａ−１１Ａ’線に沿った断面図である。
【図１２】本発明の好適な実施形態におけるシートフレームを模式的に示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０Ａ、１０Ｂ    シートレール（フレーム部材）
１１    第１側壁部（内側側壁部）
１１ａ    第１の係合部
１１ｂ    第２の係合部
１２    第２側壁部（外側側壁部）
１３    シート載置部（上壁部）
１３ｃ    第３の係合部
１３ｄ    第４の係合部
１３ｅ    第５の係合部
１４    湯口部
１５    オーバーフロー部
２０    クロスメンバ
３０    突起部（リブ）
１００、１００’    シートフレーム
１０１    燃料タンク
１０２    メインフレーム
１０６    ラジエータ
１０８    内燃機関
１１０    ハンドル
１１２    ヘッドパイプ
１１４    フロントフォーク
１１６    前輪
１１８    排気管
１２０    消音器
１２２    リアアーム
１２４    チェーン
１２６    後輪
１２８    エアクリーナ
１３０    キャップ
１３４    化粧カバー
１３６    ライダーシート
１３７    リアカバー
１３８    サイドカバー
１３９    パッセンジャーシート
１４５    フットレスト
２００    自動二輪車
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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