JP2011068278A - Motor-driven vehicle - Google Patents

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JP2011068278A
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carrier
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rotation
pedal
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JP2009221835A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Kuroki
正宏 黒木
Shinji Furuta
慎司 古田
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
本田技研工業株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor-driven vehicle capable of running on the power of a motor while having a pedal for manual running. <P>SOLUTION: A motor 4 is driven according to a pedalling force applied to a crankshaft 12. The shaft of the motor 4 is joined to a sun gear 25, and a ring gear 26 is integrated with an output shaft 14. A carrier 28 for supporting planetary gears 27 is interlocked with the crankshaft 12. The carrier 28 is supported on a unit case through a one-way clutch 32 which allows the forward rotation and restrains the reverse rotation. Forward and reverse rotations are input from the crankshaft 12 into the carrier 28. The motor 4 is driven in the reverse direction to act a torque on the carrier 28 in the reverse direction, and to rotate the carrier 28 in the forward direction by the rotation of the planetary gears 27. The torque of the motor 4 acts, as a reaction, on the crankshaft 12 through the carrier 28. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、人力によって駆動車輪を駆動するためのペダルを備えた電動車両に関するものである。   The present invention relates to an electric vehicle including a pedal for driving driving wheels by human power.
発進時や坂道走行時のように運転者のペダル操作の負荷が大きい状況において、モータによってペダル操作をアシストする電動アシスト式の自転車が知られている(特許文献1参照)。
この電動アシスト式の自転車は、ペダル踏力を検出する踏力検出センサが設けられ、この踏力検出センサによって検出される信号に応じてモータによるアシスト力を調整する。
2. Description of the Related Art An electrically assisted bicycle that assists pedal operation with a motor in a situation where a driver's pedal operation load is large, such as when starting or running on a slope, is known (see Patent Document 1).
This electrically assisted bicycle is provided with a pedaling force detection sensor for detecting pedaling force, and the assisting force by the motor is adjusted according to a signal detected by the pedaling force detection sensor.
特許第3230760号公報Japanese Patent No. 3230760
しかし、この車両は電動アシスト機能を備えた自転車であるため、車両の走行時には、乗員がペダルを通してクランク軸を常に回転操作し続ける必要があり、モータのみによる電動走行は行うことができない。
近年、乗員のペダル操作による走行と、モータの動力による走行を行える電動車両の開発が望まれている。
However, since this vehicle is a bicycle having an electric assist function, when the vehicle travels, it is necessary for the occupant to constantly rotate the crankshaft through the pedal, and electric travel using only the motor cannot be performed.
In recent years, there has been a demand for the development of an electric vehicle capable of running by a passenger's pedal operation and running by the power of a motor.
そこでこの発明は、人力走行のためのペダルを持ちながら、ペダルをこぎ続けなくてもモータの動力による走行が可能な電動車両を提供しようとするものである。   Therefore, the present invention is intended to provide an electric vehicle capable of running with the power of a motor without having to continue to push the pedal while holding a pedal for manual running.
上記の課題を解決する請求項1に記載の発明は、乗員によるペダル操作によって回転駆動されるクランク軸(例えば、後述の実施形態におけるクランク軸12)と、電気によって動力を発生するモータ(例えば、後述の実施形態におけるモータ4)と、前記クランク軸とモータのトルクを受けて回転する出力軸(例えば、後述の実施形態における出力軸14)を有し、当該出力軸の回転を駆動車輪(例えば、後述の実施形態における後輪WR)に伝達する動力伝達機構(例えば、後述の実施形態における動力伝達機構5)と、を備え、乗員のペダル操作による走行と前記モータの動力による走行が可能とされた電動車両において、前記クランク軸に加えられる踏力を検出する踏力センサ(例えば、後述の実施形態における踏力センサ40)が設けられ、前記モータの回転軸(例えば、後述の実施形態における回転軸23)には、遊星歯車機構を構成するサンギヤ(例えば、後述の実施形態におけるサンギヤ25)が一体回転可能に設けられ、前記出力軸には、前記遊星歯車機構を構成するリングギヤ(例えば、後述の実施形態におけるリングギヤ26)が一体回転可能に設けられ、前記クランク軸が、前記サンギヤとリングギヤとに噛合されるプラネタリギヤ(例えば、後述の実施形態におけるプラネタリギヤ27)を支持する前記遊星歯車機構のキャリア(例えば、後述の実施形態におけるキャリア28)に連動可能に係合され、前記キャリアが、当該キャリアによって前記駆動車輪を前進方向に回転させ得る正転方向の回転を許容し、逆転方向の回転を規制するワンウェイクラッチ(例えば、後述の実施形態におけるワンウェイクラッチ32)を介して前記動力伝達機構のケーシング(例えば、後述の実施形態におけるユニットケース19)に支持され、前記クランク軸は、ペダル操作によって前記キャリアに正転方向のトルクを作用させ、前記モータは、前記サンギヤとプラネタリギヤを介して前記キャリアに逆転方向のトルクを作用させるように回転駆動されることを特徴とする。
これにより、例えば、発進時等にペダルからクランク軸に踏力が加えられると、踏力センサがその踏力を検出してモータを駆動させる。このとき、モータはキャリアに逆転方向のトルクを作用させるように回転駆動され、キャリアはワンウェイクラッチによって逆転方向の回転を規制される。これにより、プラネタリギヤはサンギヤからトルクを受け、サンギヤ回りの公転を規制された状態のままサンギヤと逆向きの正転方向に回転し、その回転がリングギヤへと伝達される。この結果、動力伝達機構の出力軸がモータの動力を受けて正転方向に回転し、その動力が駆動車輪に伝達されることになる。また、このときクランク軸を回転操作しようとするペダルには、キャリアに作用する逆転方向のモータのトルクが反力として作用する。
The invention according to claim 1, which solves the above problem, includes a crankshaft (for example, a crankshaft 12 in an embodiment described later) that is rotationally driven by a pedal operation by an occupant, and a motor that generates power by electricity (for example, A motor 4) in an embodiment described later, and an output shaft (for example, an output shaft 14 in an embodiment described later) that rotates in response to the torque of the crankshaft and the motor, and rotates the output shaft to drive wheels (for example, And a power transmission mechanism (for example, a power transmission mechanism 5 in an embodiment described later) that transmits to the rear wheel WR in an embodiment described later, and allows traveling by pedal operation of the occupant and traveling by the power of the motor. In the electric vehicle, a pedal force sensor (for example, a pedal force sensor 40 in an embodiment described later) that detects the pedal force applied to the crankshaft is provided. In addition, a sun gear (for example, a sun gear 25 in the embodiment described later) constituting the planetary gear mechanism is provided on the rotation shaft of the motor (for example, the rotation shaft 23 in the embodiment described later) so as to be integrally rotatable. A ring gear (for example, a ring gear 26 in an embodiment described later) constituting the planetary gear mechanism is provided on the output shaft so as to be integrally rotatable, and the crankshaft is a planetary gear (for example, meshed with the sun gear and the ring gear). Engageably engaged with a carrier of the planetary gear mechanism that supports a planetary gear 27 in an embodiment described later (for example, a carrier 28 in an embodiment described later), and the carrier moves the driving wheel forward by the carrier. A one-way club that allows rotation in the forward rotation direction and allows rotation in the reverse rotation direction. Supported by the casing of the power transmission mechanism (for example, the unit case 19 in the later-described embodiment) via a gear (for example, the one-way clutch 32 in the later-described embodiment), and the crankshaft is connected to the carrier by pedal operation. A torque in a rotating direction is applied, and the motor is rotationally driven to apply a torque in the reverse direction to the carrier via the sun gear and a planetary gear.
Thereby, for example, when a pedaling force is applied from the pedal to the crankshaft at the time of starting or the like, the pedaling force sensor detects the pedaling force and drives the motor. At this time, the motor is rotationally driven so as to apply torque in the reverse direction to the carrier, and the carrier is restricted from rotating in the reverse direction by the one-way clutch. Thereby, the planetary gear receives torque from the sun gear, rotates in the forward rotation direction opposite to the sun gear while the revolution around the sun gear is restricted, and the rotation is transmitted to the ring gear. As a result, the output shaft of the power transmission mechanism receives the power of the motor and rotates in the forward rotation direction, and the power is transmitted to the drive wheels. At this time, the reverse torque of the motor acting on the carrier acts as a reaction force on the pedal to rotate the crankshaft.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電動車両において、ドライブスプロケット(例えば、後述の実施形態におけるドライブスプロケット33)が前記クランク軸と一体回転可能に設けられるとともに、ドリブンスプロケット(例えば、後述の実施形態におけるドリブンスプロケット30)が前記キャリアと一体回転可能に設けられ、前記ドライブスプロケットとドリブンスプロケットがドライブチェーン(例えば、後述の実施形態におけるドライブチェーン34)によって連動可能に係合されていることを特徴とする。
これにより、クランク軸とキャリアがドライブチェーンを通して正転・逆転のいずれの方向においても連動するようになる。
According to a second aspect of the present invention, in the electric vehicle according to the first aspect, a drive sprocket (for example, a drive sprocket 33 in an embodiment described later) is provided so as to be integrally rotatable with the crankshaft, and a driven sprocket (for example, A driven sprocket 30 in an embodiment described later is provided so as to rotate integrally with the carrier, and the drive sprocket and the driven sprocket are engaged with each other by a drive chain (for example, a drive chain 34 in the embodiment described later). It is characterized by being.
As a result, the crankshaft and the carrier are interlocked in both the forward and reverse directions through the drive chain.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の電動車両において、前記ドリブンスプロケットは前記キャリアに一体に形成されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the electric vehicle according to the second aspect, the driven sprocket is formed integrally with the carrier.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動車両において、前記モータの回転軸と、前記動力伝達機構の出力軸とは同軸に設けられていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the electric vehicle according to any one of the first to third aspects, the rotation shaft of the motor and the output shaft of the power transmission mechanism are provided coaxially. Features.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電動車両において、前記クランク軸を支持するクランクケースと前記動力伝達機構のケーシングが一体のユニットケース(例えば、後述の実施形態におけるユニットケース19)として形成され、このユニットケースの内部には、車体幅方向の中心を挟む一方側に前記踏力センサと前記遊星歯車機構が配置されるとともに、車体幅方向の中心を挟む他方側に前記モータが配置されていることを特徴とする。
これにより、踏力センサと遊星歯車機構が車体幅方向の中心を挟んでモータと重量的にバランスするようになる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the electric vehicle according to any one of the first to fourth aspects, a unit case (for example, described later) in which a crankcase that supports the crankshaft and a casing of the power transmission mechanism are integrated. In the embodiment, the pedal force sensor and the planetary gear mechanism are disposed on one side of the unit case across the center in the vehicle width direction, and the center in the vehicle body width direction is located inside the unit case. The motor is arranged on the other side sandwiched.
As a result, the pedal force sensor and the planetary gear mechanism are balanced in weight with the motor across the center in the vehicle body width direction.
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の電動車両において、ドライブスプロケットが前記クランク軸と一体回転可能に設けられるとともに、ドリブンスプロケットが前記キャリアと一体回転可能に設けられ、前記ドライブスプロケットとドリブンスプロケットを連動可能に係合するドライブチェーンが、車体幅方向の中心に配置されていることを特徴とする。
これにより、踏力センサ、遊星歯車機構、モータによって大きなスペースを占有されない車体幅方向の中心位置にドライブチェーンが配置されることになる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the electric vehicle according to the fifth aspect, the drive sprocket is provided so as to be rotatable integrally with the crankshaft, and the driven sprocket is provided so as to be rotatable integrally with the carrier. A drive chain that engages the driven sprocket with each other so as to be interlocked is disposed at the center in the vehicle body width direction.
As a result, the drive chain is arranged at the center position in the vehicle body width direction so that a large space is not occupied by the pedal force sensor, the planetary gear mechanism, and the motor.
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電動車両において、供給電力が不足したときに、前記回転軸の回転を規制する回転規制手段(例えば、後述の実施形態におけるロータブレーキ機構70)を備えていることを特徴とする。
これにより、供給電力の不足時に、回転規制手段がモータの回転軸の回転を規制すると、サンギヤの回転が規制される結果、プラネタリギヤの自転が規制されることになる。この状態からクランク軸に正転方向のペダルの踏力が加わると、クランク軸がキャリアを正転方向に回転させ、その回転がリングギヤと出力軸を通して駆動車輪に伝達されるようになる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the electric vehicle according to any one of the first to sixth aspects, when the supply power is insufficient, a rotation regulating means (for example, described later) that regulates the rotation of the rotary shaft. A rotor brake mechanism 70) according to the embodiment is provided.
Thereby, when the rotation restricting means restricts the rotation of the rotating shaft of the motor when the supply power is insufficient, the rotation of the sun gear is restricted, and as a result, the rotation of the planetary gear is restricted. When a pedaling force in the forward direction is applied to the crankshaft from this state, the crankshaft rotates the carrier in the forward direction, and the rotation is transmitted to the drive wheel through the ring gear and the output shaft.
請求項1に記載の発明によれば、踏力センサによって検出されるペダルの踏力に応じてモータが逆転方向に駆動され、キャリアの逆転方向の回転がワンウェイクラッチで規制された状態で、モータの動力がサンギヤ、プラネタリギヤ、リングギヤ、出力軸を介して駆動車輪に伝達されるとともに、キャリアに作用する逆転方向のモータのトルクがペダルに反力として作用するようになるため、運転者がクランク軸を回転させ続けることなく、ペダルにかけた踏力に応じてモータによって駆動車輪を駆動することができる。したがって、運転者はペダルに踏力をかけた状態で、モータの反力でペダルの位置保持ができるため、モータの動力による走行中における足の保持が楽になる。   According to the first aspect of the present invention, the motor is driven in the reverse direction according to the pedaling force detected by the pedal force sensor, and the motor power is controlled in a state where the rotation of the carrier in the reverse direction is restricted by the one-way clutch. Is transmitted to the drive wheel via the sun gear, planetary gear, ring gear, and output shaft, and the motor torque in the reverse direction acting on the carrier acts as a reaction force on the pedal, so the driver rotates the crankshaft. The driving wheel can be driven by the motor in accordance with the pedaling force applied to the pedal without continuing. Therefore, the driver can hold the position of the pedal with the reaction force of the motor in a state where a pedaling force is applied to the pedal, so that it is easy to hold the foot during traveling by the power of the motor.
請求項2に記載の発明によれば、簡単な構造でありながら、クランク軸とキャリアをドライブチェーンによって連動させることができる。このため、キャリアに作用する逆転方向のモータのトルクをキャリアからクランク軸にロス無く伝達することができる。   According to the second aspect of the present invention, the crankshaft and the carrier can be interlocked by the drive chain while having a simple structure. For this reason, the torque of the motor in the reverse direction acting on the carrier can be transmitted from the carrier to the crankshaft without loss.
請求項3に記載の発明によれば、ドリブンスプロケットがキャリアに一体に形成されているため、部品点数の削減と省スペース化を図ることができる。   According to the invention described in claim 3, since the driven sprocket is integrally formed with the carrier, the number of parts can be reduced and the space can be saved.
請求項4に記載の発明によれば、モータの回転軸と動力伝達機構の出力軸が同軸に設けられているため、部品点数の削減と省スペース化を図ることができる。   According to the invention described in claim 4, since the rotation shaft of the motor and the output shaft of the power transmission mechanism are provided coaxially, the number of parts can be reduced and the space can be saved.
請求項5に記載の発明によれば、踏力センサ及び遊星歯車機構を、車体幅方向の中心を挟んでモータと重量的にバランスさせることができるため、車両の重量バランスの調整を容易化することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the pedal force sensor and the planetary gear mechanism can be weight-balanced with the motor across the center in the vehicle body width direction, thereby facilitating adjustment of the weight balance of the vehicle. Can do.
請求項6に記載の発明によれば、踏力センサ、遊星歯車機構、モータによって大きなスペースを占有されない車体幅方向の中心位置にドライブチェーンが配置されるため、ユニットケース内のスペース効率を良好にして、ユニットケースの小型化を図ることができる。   According to the sixth aspect of the present invention, since the drive chain is arranged at the center position in the vehicle body width direction where a large space is not occupied by the pedal force sensor, the planetary gear mechanism, and the motor, the space efficiency in the unit case is improved. The unit case can be downsized.
請求項7に記載の発明によれば、回転規制手段によって回転軸の回転を規制することができるため、供給電力の不足時には、回転規制手段による回転軸の回転規制によってペダルの踏力をロスなく駆動車輪に伝達することができる。   According to the invention described in claim 7, since the rotation of the rotating shaft can be regulated by the rotation regulating means, when the power supply is insufficient, the pedal depression force is driven without loss by the rotation regulation of the rotating shaft by the rotation regulating means. Can be transmitted to the wheel.
この発明の一実施形態の電動車両の側面図である。It is a side view of the electric vehicle of one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態の電動車両の図1のA−A断面に対応する拡大断面図である。It is an expanded sectional view corresponding to the AA section of Drawing 1 of the electric vehicle of one embodiment of this invention. この発明の一実施形態の電動車両の図2のB−B断面に対応する断面図である。It is sectional drawing corresponding to the BB cross section of FIG. 2 of the electric vehicle of one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態の電動車両の動力伝達機構の模式的な側面図である。1 is a schematic side view of a power transmission mechanism for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. この発明の一実施形態の電動車両の動力伝達機構の作動を説明するための模式的な側面図である。It is a typical side view for demonstrating the action | operation of the power transmission mechanism of the electric vehicle of one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態の電動車両の図2の踏力センサ部分を拡大した断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a pedal force sensor portion of FIG. 2 of the electric vehicle according to the embodiment of the present invention.
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ車両における向きと同一とする。また、図中矢印FRは車両前方を、矢印LHは車両左側方を、矢印UPは車両上方をそれぞれ指すものとする。
図1は、電動車両の一形態である電動式の自動二輪車1を示すものである。
この自動二輪車1は、前端部にヘッドパイプ2が結合されるメインフレーム3が斜め後方に延出し、そのメインフレーム3の後端部に後述するモータ4と動力伝達機構5を含む駆動ユニットUが固定設置されている。ヘッドパイプ2には、フロントフォーク6を介して前輪WFが回転可能に支持されるとともに、フロントフォーク6の上部に操舵ハンドル7が取り付けられている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the directions such as front, rear, left and right in the following description are the same as those in the vehicle unless otherwise specified. In the figure, the arrow FR indicates the front of the vehicle, the arrow LH indicates the left side of the vehicle, and the arrow UP indicates the upper side of the vehicle.
FIG. 1 shows an electric motorcycle 1 which is an embodiment of an electric vehicle.
In the motorcycle 1, a main frame 3 to which a head pipe 2 is coupled at a front end extends obliquely rearward, and a drive unit U including a motor 4 and a power transmission mechanism 5 described later is provided at a rear end of the main frame 3. It is fixedly installed. A front wheel WF is rotatably supported on the head pipe 2 via a front fork 6, and a steering handle 7 is attached to the top of the front fork 6.
また、メインフレーム3の後部にはシートパイプ8が上方に向かって延設され、そのシートパイプ8の上部に乗員着座用のシート9が取り付けられている。メインフレーム3の後部には、車体後方側に向かって延出するリヤフレーム10が結合され、シートパイプ8には、下方に傾斜して車体後方側に延出するアッパリヤフレーム11が結合されている。そして、リヤフレーム10とアッパリヤフレーム11の延出端には、駆動車輪である後輪WRが回転可能に支持されている。   A seat pipe 8 extends upward at the rear of the main frame 3, and an occupant seat 9 is attached to the upper portion of the seat pipe 8. A rear frame 10 that extends toward the rear side of the vehicle body is coupled to the rear portion of the main frame 3, and an upper rear frame 11 that is inclined downward and extends toward the rear side of the vehicle body is coupled to the seat pipe 8. Yes. A rear wheel WR that is a drive wheel is rotatably supported on the extended ends of the rear frame 10 and the upper rear frame 11.
この自動二輪車1は、運転者の踏力によって回転操作されるクランク軸12を備え、そのクランク軸12が駆動ユニットUに回転可能に支持されている。図1中13は、クランク軸12の左右の各アーム部12aの先端に回転可能に取り付けられた踏力付与用のペダルである。駆動ユニットUは、クランク軸12のペダル操作による回転トルクとモータ4の回転トルクの一方を動力伝達機構5の出力軸14に出力する。出力軸14と後輪WRの車軸の各端部にはドライブスプロケット15とドリブンスプロケット16がそれぞれ設けられ、これらのスプロケット15,16の間にドライブチェーン17が掛け渡されている。したがって、出力軸14の回転はドライブチェーン17を介して最終的に後輪WRに伝達される。
なお、図1中B1,B2は、モータ4に電力を供給するためのバッテリであり、18は、駆動ユニットUの上部に設置され、モータ4の電力供給等を制御するための制御ユニットである。
The motorcycle 1 includes a crankshaft 12 that is rotated by a driver's stepping force, and the crankshaft 12 is rotatably supported by a drive unit U. In FIG. 1, reference numeral 13 denotes a pedal for giving a pedaling force that is rotatably attached to the distal ends of the left and right arm portions 12 a of the crankshaft 12. The drive unit U outputs one of rotational torque generated by pedal operation of the crankshaft 12 and rotational torque of the motor 4 to the output shaft 14 of the power transmission mechanism 5. A drive sprocket 15 and a driven sprocket 16 are provided at each end of the axle of the output shaft 14 and the rear wheel WR, and a drive chain 17 is spanned between the sprockets 15 and 16. Therefore, the rotation of the output shaft 14 is finally transmitted to the rear wheel WR via the drive chain 17.
In FIG. 1, B1 and B2 are batteries for supplying electric power to the motor 4, and 18 is a control unit that is installed on the upper part of the drive unit U and controls the electric power supply and the like of the motor 4. .
図2,図3は、駆動ユニットUの断面を示すものである。
この駆動ユニットUでは、クランク軸12の軸部を収容するクランクケースとモータ4と動力伝達機構5を収容するケーシングが一体のユニットケース19として構成されている。このユニットケース19は、側面視が略楕円状で水平方向の断面が略長方形状をなす立体形状とされ、その内部の車体前部側に偏倚した位置にクランク軸12の軸部が軸受20を介して回転可能に支持されるとともに、クランク軸12の後方側にモータ4と動力伝達機構5が同軸に配置されている。なお、クランク軸12の軸部と、モータ4及び動力伝達機構5の軸部は、後輪WRの車軸と平行に設置されている。
2 and 3 show a cross section of the drive unit U. FIG.
In the drive unit U, a crankcase that accommodates the shaft portion of the crankshaft 12 and a casing that accommodates the motor 4 and the power transmission mechanism 5 are configured as an integral unit case 19. The unit case 19 has a three-dimensional shape that is substantially elliptical in side view and has a substantially rectangular cross section in the horizontal direction. The shaft portion of the crankshaft 12 has the bearing 20 at a position biased toward the front side of the vehicle body inside. The motor 4 and the power transmission mechanism 5 are coaxially arranged on the rear side of the crankshaft 12. The shaft portion of the crankshaft 12 and the shaft portions of the motor 4 and the power transmission mechanism 5 are installed in parallel with the axle of the rear wheel WR.
モータ4は、略円筒状のステータ21がユニットケース19に固定され、ロータ22の磁極面がステータ21の外周側に配置されたアウタロータ型のモータであり、ロータ22には、モータ4の回転軸23に一体に結合される連結ボス部22aが一体に設けられている。回転軸23はロータ22の軸心部に配置され、その一端側がユニットケース19の内壁に軸受24を介して回転可能に支持されるとともに、他端が動力伝達機構5側に突出している。
なお、図3中38a,38b,38cは、ステータ21に接続されるU,V,W三相の給電ケーブルであり、39は、ロータ22の回転信号を制御ユニット18に送るための信号ケーブルである。
The motor 4 is an outer rotor type motor in which a substantially cylindrical stator 21 is fixed to the unit case 19 and the magnetic pole surface of the rotor 22 is disposed on the outer peripheral side of the stator 21. A connecting boss portion 22 a that is integrally coupled to the head 23 is integrally provided. The rotating shaft 23 is disposed at the axial center of the rotor 22, and one end thereof is rotatably supported on the inner wall of the unit case 19 via a bearing 24, and the other end protrudes toward the power transmission mechanism 5.
3, 38a, 38b, and 38c are U, V, and W three-phase power supply cables connected to the stator 21, and 39 is a signal cable for sending a rotation signal of the rotor 22 to the control unit 18. is there.
動力伝達機構5は、遊星歯車機構が主要機構として用いられ、サンギヤ25がモータ4の回転軸23に一体回転可能に結合されるとともに、リングギヤ26が出力軸14に一体に設けられており、サンギヤ25とリングギヤ26に噛合される複数のプラネタリギヤ27がキャリア28に回転可能に支持されている。   The power transmission mechanism 5 uses a planetary gear mechanism as a main mechanism, a sun gear 25 is coupled to the rotary shaft 23 of the motor 4 so as to be integrally rotatable, and a ring gear 26 is provided integrally with the output shaft 14. A plurality of planetary gears 27 meshed with the ring gear 25 and the ring gear 26 are rotatably supported by the carrier 28.
出力軸14は、ユニットケース19に軸受29を介して回転可能に支持され、リングギヤ26側の端面に、モータ4の回転軸23の端部を回転可能に支持する受容穴14aが設けられるとともに、リングギヤ26と逆側の端部がユニットケース19を貫通し、ユニットケース19から外側に突出した部分に前記のドライブスプロケット15が取り付けられている。したがって、出力軸14とドライブスプロケット15はモータ4の回転軸23と同軸に配置されている。   The output shaft 14 is rotatably supported by the unit case 19 via a bearing 29, and a receiving hole 14a for rotatably supporting the end of the rotating shaft 23 of the motor 4 is provided on the end surface on the ring gear 26 side. The drive sprocket 15 is attached to a portion projecting outward from the unit case 19 with an end opposite to the ring gear 26 passing through the unit case 19. Therefore, the output shaft 14 and the drive sprocket 15 are arranged coaxially with the rotating shaft 23 of the motor 4.
キャリア28は、径方向の内側にボス部28aを有し、このボス部28aが、サンギヤ25とロータ22(連結部22a)の間のスペースにおいて、モータ4の回転軸23の外周側に回転可能に支持されている。キャリア28のボス部28aの外周側には、ユニットケース19から延設された支持壁31が配置され、この支持壁31とボス部28aの間にワンウェイクラッチ32が介装されている。このワンウェイクラッチ32は、後輪WRを前進方向に回転し得るキャリア28の正転方向の回転を許容し、キャリア28の逆転方向の回転を規制する。つまり、後輪WRが前進方向に回転するときの出力軸14とドライブスプロケット15の回転方向を正転方向とするとき、ワンウェイクラッチ32は、これと同方向のキャリア28の回転を許容し、逆方向のキャリア28の回転を規制する。
また、キャリア28の外周縁部には、歯面が径方向外側に張り出すようにドリブンスプロケット30が一体に形成されている。このドリブンスプロケット30は、ユニットケース19内の幅方向の略中央位置に配置されている。
The carrier 28 has a boss portion 28 a on the inner side in the radial direction, and this boss portion 28 a can rotate to the outer peripheral side of the rotating shaft 23 of the motor 4 in the space between the sun gear 25 and the rotor 22 (connecting portion 22 a). It is supported by. A support wall 31 extending from the unit case 19 is disposed on the outer peripheral side of the boss portion 28a of the carrier 28, and a one-way clutch 32 is interposed between the support wall 31 and the boss portion 28a. The one-way clutch 32 allows rotation of the carrier 28 that can rotate the rear wheel WR in the forward direction in the forward rotation direction and restricts rotation of the carrier 28 in the reverse direction. That is, when the rotation direction of the output shaft 14 and the drive sprocket 15 when the rear wheel WR rotates in the forward direction is set to the normal rotation direction, the one-way clutch 32 allows the carrier 28 to rotate in the same direction as the reverse direction. The rotation of the carrier 28 in the direction is restricted.
A driven sprocket 30 is integrally formed on the outer peripheral edge of the carrier 28 so that the tooth surface protrudes radially outward. The driven sprocket 30 is disposed at a substantially central position in the width direction in the unit case 19.
一方、クランク軸12の軸部の外周にはスリーブ35が一体に固定され、このスリーブ35の外周に、後述するトルク伝達機構36を介してドライブスプロケット33が一体回転可能に取り付けられている。ドライブスプロケット33は、ユニットケース19内の車幅方向の中心位置に配置され、その歯面が径方向外側に張り出すように形成されている。このドライブスプロケット33と動力伝達機構5側のドリブンスプロケット30にはドライブチェーン34が掛け渡されている。したがって、ペダル13を通してクランク軸12に加えられた回転トルクはドライブチェーン34を通してキャリア28に伝達される。   On the other hand, a sleeve 35 is integrally fixed to the outer periphery of the shaft portion of the crankshaft 12, and a drive sprocket 33 is attached to the outer periphery of the sleeve 35 via a torque transmission mechanism 36, which will be described later. The drive sprocket 33 is disposed at the center position in the vehicle width direction in the unit case 19 and is formed such that its tooth surface projects outward in the radial direction. A drive chain 34 is stretched between the drive sprocket 33 and the driven sprocket 30 on the power transmission mechanism 5 side. Accordingly, the rotational torque applied to the crankshaft 12 through the pedal 13 is transmitted to the carrier 28 through the drive chain 34.
図4は、動力伝達機構5に用いられる遊星歯車機構を、クランク軸12側のドライブスプロケット33とキャリア28側のドリブンスプロケット30とともに示した模式的な側面図であり、図5(A),(B)は、人力走行時とモータ走行時におけるトルクの伝達を矢印で示す動力伝達機構5の模式的な側面図である。
遊星歯車機構は、サンギヤ25とキャリア28がそれぞれモータ4とクランク軸12からの回転入力部とされ、リングギヤ26が入力された動力を後輪WR側に出力する動力出力部とされている。図5(A)に示すように、ドライブチェーン34を介してクランク軸12からキャリア28に正転方向のトルクが入力されると、そのトルクはキャリア28を正転方向に回転させ、リングギヤ26を介してドライブスプロケット33を正転方向に回転させようとする。また、モータ4が始動して、図5(B)に示すように、サンギヤ25が回転軸23とともに逆転方向に回転すると、プラネタリギヤ27を正転方向に回転させつつ、プラネタリギヤ27を支持するキャリア28を逆転方向に回転させようとする。しかし、キャリア28はワンウェイクラッチ32によって逆転方向の回転を規制されているために、このとき逆転方向には回転せず、プラネタリギヤ27は、サンギヤ25の回転を受けて自転してその回転をリングギヤ26へと伝達する。これにより、モータ4の駆動力はリングギヤ26を介してドライブスプロケット33を正転方向に回転させる。
FIG. 4 is a schematic side view showing the planetary gear mechanism used in the power transmission mechanism 5 together with the drive sprocket 33 on the crankshaft 12 side and the driven sprocket 30 on the carrier 28 side. FIG. 5B is a schematic side view of the power transmission mechanism 5 in which the transmission of torque is indicated by arrows during human power traveling and motor traveling.
In the planetary gear mechanism, the sun gear 25 and the carrier 28 are rotation input portions from the motor 4 and the crankshaft 12, respectively, and the ring gear 26 is a power output portion that outputs the input power to the rear wheel WR side. As shown in FIG. 5A, when torque in the forward direction is input from the crankshaft 12 to the carrier 28 via the drive chain 34, the torque rotates the carrier 28 in the forward direction and causes the ring gear 26 to rotate. Then, the drive sprocket 33 is rotated in the forward rotation direction. When the motor 4 is started and the sun gear 25 rotates in the reverse rotation direction together with the rotating shaft 23 as shown in FIG. 5B, the carrier 28 that supports the planetary gear 27 while rotating the planetary gear 27 in the normal rotation direction. To rotate in the reverse direction. However, since the carrier 28 is restricted from rotating in the reverse direction by the one-way clutch 32, the planetary gear 27 does not rotate in the reverse direction at this time, and the planetary gear 27 rotates in response to the rotation of the sun gear 25, and the rotation is caused by the ring gear 26. Communicate to. As a result, the driving force of the motor 4 rotates the drive sprocket 33 in the forward rotation direction via the ring gear 26.
また、ユニットケース19内のクランク軸12の周域には、ペダル13を通してクランク軸12に加えられる踏力(トルク)を検出する踏力センサ40が設けられている。
図6は、ユニットケース19内の踏力センサ40部分を拡大して示した図である。
ドライブスプロケット33はクランク軸12に一体に固定されたスリーブ35の外周に相対回転可能に嵌合されている。踏力センサ40は、スリーブ35(クランク軸12)とドライブスプロケット33の間に作用するトルクに応じてスリーブ35とドライブスプロケット33の間に若干の軸回りのずれを生じさせつつ、その軸回りのずれに応じた締結力をスリーブ35とドライブスプロケット33の間に生じさせるトルク伝達機構36と、このトルク伝達機構36の作動に伴うスラスト力によって、そのスラスト力に応じた油圧を発生する油圧変換ポンプ41と、油圧変換ポンプ41で発生した油圧を検出して、その検出信号をスリーブ35とドライブスプロケット33の間に作用するトルクとして制御ユニット18に出力する油圧センサ42と、を備えている。
Further, a pedal force sensor 40 that detects a pedal force (torque) applied to the crankshaft 12 through the pedal 13 is provided in the peripheral region of the crankshaft 12 in the unit case 19.
FIG. 6 is an enlarged view showing the pedal force sensor 40 in the unit case 19.
The drive sprocket 33 is fitted on the outer periphery of a sleeve 35 fixed to the crankshaft 12 so as to be relatively rotatable. The pedal force sensor 40 causes a slight deviation around the axis between the sleeve 35 and the drive sprocket 33 in accordance with the torque acting between the sleeve 35 (crankshaft 12) and the drive sprocket 33, and the deviation around the axis. A torque transmission mechanism 36 that generates a fastening force according to the pressure between the sleeve 35 and the drive sprocket 33, and a hydraulic pressure conversion pump 41 that generates a hydraulic pressure corresponding to the thrust force by a thrust force generated by the operation of the torque transmission mechanism 36. And a hydraulic pressure sensor 42 that detects the hydraulic pressure generated by the hydraulic pressure conversion pump 41 and outputs a detection signal to the control unit 18 as a torque acting between the sleeve 35 and the drive sprocket 33.
油圧変換ポンプ41は、ポンプブロック43がスリーブ35の周囲を取り囲むように配置され、図示しないステーを介してユニットケース19の内壁に固定されている。ポンプブロック43のうちの、スリーブ35が挿通される孔部分をスリーブ挿通孔43aと呼ぶものとすると、このスリーブ挿通孔43aのドライブスプロケット33側の内周端縁には、円周方向に離間して軸方向(クランク軸12の軸方向)に沿った複数のシリンダ穴44が設けられ、その各シリンダ穴44内にプランジャ45が進退自在に収容されている。各プランジャ45の頭部はシリンダ穴44の外側に突出し、シリンダ穴44の底部とプランジャ45の間はプランジャ45の変位に応じた油圧を発生する油圧室46とされている。また、シリンダ穴44の底部とプランジャ45の間には、プランジャ45を常時突出方向に付勢する皿ばね47が介装されている。各シリンダ穴44内の油圧室46は環状通路48によって相互に接続され、その環状通路48はポンプブロック43内のセンサ室49に接続されている。センサ室49には油圧センサ42が設けられている。また、環状通路48は逆止弁50を介してポンプブロック43上のリザーバタンク51に接続されている。
したがって、この油圧変換ポンプ41では、プランジャ45の端面に外部からスラスト荷重が入力されると、その荷重に応じてプランジャ45がスラスト方向に変位し、その変位に応じた油圧がセンサ室49に作用する。センサ室49の油圧は油圧センサ42によって検出される。
The hydraulic conversion pump 41 is disposed so that the pump block 43 surrounds the sleeve 35 and is fixed to the inner wall of the unit case 19 via a stay (not shown). If the hole portion of the pump block 43 through which the sleeve 35 is inserted is referred to as a sleeve insertion hole 43a, the inner peripheral edge of the sleeve insertion hole 43a on the drive sprocket 33 side is spaced apart in the circumferential direction. A plurality of cylinder holes 44 are provided along the axial direction (the axial direction of the crankshaft 12), and plungers 45 are accommodated in the cylinder holes 44 so as to be able to advance and retract. The head of each plunger 45 protrudes outside the cylinder hole 44, and a hydraulic chamber 46 that generates hydraulic pressure corresponding to the displacement of the plunger 45 is formed between the bottom of the cylinder hole 44 and the plunger 45. Further, a disc spring 47 that urges the plunger 45 in the protruding direction is interposed between the bottom of the cylinder hole 44 and the plunger 45. The hydraulic chambers 46 in each cylinder hole 44 are connected to each other by an annular passage 48, and the annular passage 48 is connected to a sensor chamber 49 in the pump block 43. A hydraulic sensor 42 is provided in the sensor chamber 49. The annular passage 48 is connected to a reservoir tank 51 on the pump block 43 via a check valve 50.
Therefore, in this hydraulic pressure conversion pump 41, when a thrust load is input from the outside to the end face of the plunger 45, the plunger 45 is displaced in the thrust direction according to the load, and the hydraulic pressure corresponding to the displacement acts on the sensor chamber 49. To do. The oil pressure in the sensor chamber 49 is detected by the oil pressure sensor 42.
また、トルク伝達機構36は、ドライブスプロケット33とポンプブロック43の間において、スリーブ35の外周面に軸方向変位可能にスプライン嵌合されたカムリング52と、このカムリング52のドライブスプロケット33側の内周縁部とドライブスプロケット33のカムリング52側の内周縁部の間に介装される荷重伝達ボール53と、カムリング52のポンプブロック43側の内周縁部とポンプブロック43上の複数のプランジャ45の間に介装されたスラスト軸受54と、を備えている。   The torque transmission mechanism 36 includes a cam ring 52 that is spline-fitted to the outer peripheral surface of the sleeve 35 between the drive sprocket 33 and the pump block 43 so as to be axially displaceable, and an inner peripheral edge of the cam ring 52 on the drive sprocket 33 side. Between a plurality of plungers 45 on the pump block 43 and a load transmission ball 53 interposed between the cam ring 52 side of the drive sprocket 33 and the inner peripheral edge portion of the cam ring 52 on the pump block 43 side. And an intervening thrust bearing 54.
カムリング52のドライブスプロケット33側の内周縁部には、スリーブ35回りの円周方向に沿って底面の高さが連続的に変化する断面円弧状のカム溝55が形成され、ドライブスプロケット33のカムリング52側の内周縁部には、カム溝55と対向するように断面円弧状のガイド溝56が形成されている。このカムリング52側のカム溝55とドライブスプロケット33側のガイド溝56の間には、前記の荷重伝達ボール53が転動可能に収容されている。また、カムリング52には、スラスト軸受54と複数のプランジャ45を通して、油圧室46内の皿ばね47の反力と油圧がスラスト方向の付勢力として作用する。   The cam ring 52 has a cam groove 55 having an arc-shaped cross section whose bottom surface height continuously changes along the circumferential direction around the sleeve 35 at the inner peripheral edge of the drive sprocket 33 side. A guide groove 56 having an arcuate cross section is formed on the inner peripheral edge portion on the 52 side so as to face the cam groove 55. Between the cam groove 55 on the cam ring 52 side and the guide groove 56 on the drive sprocket 33 side, the load transmission ball 53 is accommodated so as to roll. Further, the reaction force of the disc spring 47 and the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 46 act as an urging force in the thrust direction through the thrust bearing 54 and the plurality of plungers 45 on the cam ring 52.
このトルク伝達機構36の場合、スリーブ35(クランク軸12)とドライブスプロケット33の間にトルクが作用すると、そのトルクによってスリーブ35とドライブスプロケット33の間に若干の滑りが生じ、その結果、荷重伝達ボール53がカム溝55内を移動して、その移動に応じてカムリング52がポンプブロック43方向に押圧されて移動する。こうして、カムリング52がスラスト方向に移動すると、その移動に応じてポンプブロック43上のプランジャ45を後退させ、このとき、皿ばね47と油圧による付勢反力が、荷重伝達ボール53を間に挟むスリーブ35とドライブスプロケット33の間の締結力として作用する。
また、このトルク伝達機構36により、スリーブ35(クランク軸12)とドライブスプロケット33が入力トルクに応じて円周方向にずれを生じると、その円周方向のずれ量に応じて油圧変換ポンプ41のプランジャ45が押し込まれ、その結果、センサ室49内の圧力が上昇し、その圧力が圧力センサ42によって検出される。
In the case of this torque transmission mechanism 36, when a torque acts between the sleeve 35 (crankshaft 12) and the drive sprocket 33, a slight slip occurs between the sleeve 35 and the drive sprocket 33 due to the torque, and as a result, the load transmission. The ball 53 moves in the cam groove 55, and the cam ring 52 is pressed and moved in the direction of the pump block 43 according to the movement. Thus, when the cam ring 52 moves in the thrust direction, the plunger 45 on the pump block 43 is retracted in accordance with the movement, and at this time, the belleville spring 47 and the urging reaction force by the hydraulic pressure sandwich the load transmission ball 53 therebetween. It acts as a fastening force between the sleeve 35 and the drive sprocket 33.
Further, when the sleeve 35 (crankshaft 12) and the drive sprocket 33 are displaced in the circumferential direction according to the input torque by the torque transmission mechanism 36, the hydraulic conversion pump 41 of the hydraulic conversion pump 41 is varied in accordance with the circumferential displacement amount. The plunger 45 is pushed in. As a result, the pressure in the sensor chamber 49 increases, and the pressure is detected by the pressure sensor 42.
ところで、この自動二輪車1では、バッテリB1,B2の充電量が充分にあるときには、ペダル13を通したクランク軸12の操作に応じてモータ4が駆動し、モータ4の駆動力によって後輪WRを回転させる。すなわち、制御ユニット18では踏力センサ40(油圧センサ42)の出力を監視し、踏力センサ40の出力に応じてモータ4を駆動する。このときの具体的な作動については後に詳述する。
そして、バッテリB1,B2の充電量が規定量よりも低下して、バッテリB1,B2による走行が難しい状況になった場合には、モータ4の回転をロックすることでペダル踏力による人力走行が行えるようになっている。
By the way, in this motorcycle 1, when the amount of charge of the batteries B1 and B2 is sufficient, the motor 4 is driven according to the operation of the crankshaft 12 through the pedal 13, and the driving force of the motor 4 drives the rear wheel WR. Rotate. That is, the control unit 18 monitors the output of the pedal force sensor 40 (hydraulic sensor 42) and drives the motor 4 in accordance with the output of the pedal force sensor 40. A specific operation at this time will be described in detail later.
When the amount of charge of the batteries B1 and B2 falls below the specified amount and it becomes difficult for the batteries B1 and B2 to travel, the motor 4 can be driven manually by locking the rotation of the motor 4. It is like that.
この実施形態の場合、モータ4の回転を規制する回転規制手段は機械的にロータ22の回転を停止させるロータブレーキ機構70によって構成されている。
ロータブレーキ機構70は、図2,図3に示すように、ロータ22の外周側を取り囲むように配置されるブレーキバンド71と、ブレーキバンド71の内周面に取り付けられる摩擦材72と、ブレーキバンド71を縮径方向と拡大方向に操作する操作ロッド73と、この操作ロッド73をユニットケース19の外側から操作するためのブレーキレバー74と、を備えている。
In this embodiment, the rotation restricting means for restricting the rotation of the motor 4 is constituted by a rotor brake mechanism 70 that mechanically stops the rotation of the rotor 22.
2 and 3, the rotor brake mechanism 70 includes a brake band 71 disposed so as to surround the outer peripheral side of the rotor 22, a friction material 72 attached to the inner peripheral surface of the brake band 71, and a brake band. An operating rod 73 for operating 71 in the diameter reducing direction and the expanding direction, and a brake lever 74 for operating the operating rod 73 from the outside of the unit case 19 are provided.
ブレーキバンド71は、一端がユニットケース19の内壁に突設されたボス部75(図3参照)に固定され、中間領域がロータ22の外周面に沿うように引き回されるとともに、他端が操作ロッド73上に設けられた偏心カム76の外周面に巻き付けられた状態で取り付けられている。偏心カム76は短軸の円柱状に形成され、その軸心部が操作ロッド73の軸心とオフセットするように設けられている。操作ロッド73が適宜回動操作されると、ブレーキバンド71の他端の支持位置(偏心カム76の中心)が変化する。したがって、操作ロッド73を回動操作することにより、ロータ22の外周面に対する摩擦材72の圧接と、その圧接解除を行うことができる。   One end of the brake band 71 is fixed to a boss 75 (see FIG. 3) that protrudes from the inner wall of the unit case 19, and the middle region is routed along the outer peripheral surface of the rotor 22. The eccentric cam 76 provided on the operation rod 73 is attached in a state of being wound around the outer peripheral surface. The eccentric cam 76 is formed in a cylindrical shape with a short axis, and is provided so that the axial center portion is offset from the axial center of the operation rod 73. When the operation rod 73 is appropriately rotated, the support position of the other end of the brake band 71 (the center of the eccentric cam 76) changes. Therefore, by rotating the operation rod 73, the friction material 72 can be pressed against the outer peripheral surface of the rotor 22 and released.
操作ロッド73は、ユニットケース19の両側の側壁に跨って取り付けられ、これら側壁に回動可能に支持されるとともに、一方の側壁を貫通した端部にブレーキレバー71が一体に固定されている。また、図2に示すように、ユニットケース19とブレーキレバー74の間には、ロータ22を完全にロックする操作位置とロータ22のロックを完全に解除する解除位置とでブレーキレバー71の回動を停止させるためのレバーストッパ80が設けられている。   The operation rod 73 is attached across the side walls on both sides of the unit case 19 and is rotatably supported by these side walls. A brake lever 71 is integrally fixed to an end portion penetrating the one side wall. In addition, as shown in FIG. 2, between the unit case 19 and the brake lever 74, the brake lever 71 rotates between the operation position for completely locking the rotor 22 and the release position for completely unlocking the rotor 22. Is provided with a lever stopper 80.
この実施形態の場合、重量のある大型部品であるモータ4と踏力センサ40と動力伝達機構5がユニットケース19内に収容配置されているが、このうちの最も大型で重力のあるモータ4が車幅方向の中心に対して右側に配置され、残余の踏力センサ40と動力伝達機構5が車体幅方向の中心に対して左側に配置されている。また、クランク軸12側のドライブスプロケット33と動力伝達機構5側のドリブンスプロケット30はそれぞれ車体幅方向の中心に配置され、両スプロケット33,30に掛け渡されるドライブチェーン34も車体幅方向の中心に配置されている。   In the case of this embodiment, the motor 4, the treading force sensor 40, and the power transmission mechanism 5 which are heavy and large components are accommodated in the unit case 19, but the largest and most gravitational motor 4 is the vehicle. The remaining pedal force sensor 40 and the power transmission mechanism 5 are disposed on the left side with respect to the center in the vehicle width direction. Further, the drive sprocket 33 on the crankshaft 12 side and the driven sprocket 30 on the power transmission mechanism 5 side are respectively arranged in the center in the vehicle body width direction, and the drive chain 34 spanned between both sprockets 33 and 30 is also in the center in the vehicle body width direction. Has been placed.
以上の構成において、この自動二輪車1の発進時には、乗員がペダル13に足を載せて踏み込むと、クランク軸12(スリーブ35)とドライブスプロケット33の間にトルクが生じ、そのトルク(踏力)が踏力センサ40によって検出される。これにより、モータ4が始動し、動力伝達機構5のサンギヤ25が逆転方向に回転駆動される。   In the above configuration, when the motorcycle 1 is started, if an occupant puts his or her foot on the pedal 13 and depresses the torque, a torque is generated between the crankshaft 12 (sleeve 35) and the drive sprocket 33, and the torque (stepping force) is the pedaling force. Detected by sensor 40. Thereby, the motor 4 is started and the sun gear 25 of the power transmission mechanism 5 is rotationally driven in the reverse direction.
このとき、サンギヤ25の逆転方向の回転トルクはプラネタリギヤ27に作用するが、プラネタリギヤ27を支持するキャリア28はワンウェイクラッチ32によって逆転方向の回転を規制されている。このため、図5(B)に示すように、サンギャ25の回転に伴うキャリア28の連れ回り(公転)は生じず、各プラネタリギヤ27は一定位置のままサンギヤ25の回転を受けて正転方向に自転する。この結果、プラネタリギヤ27に噛合されるリングギヤ26と、同ギヤ26と一体の出力軸14とが正転方向に回転し、その正転方向の回転がドライブスプロケット15、ドライブチェーン17、ドリブンスプロケット16を順次介して後輪WRへと伝達される。この結果、車両はモータ4の駆動力によって発進する。   At this time, the rotational torque in the reverse direction of the sun gear 25 acts on the planetary gear 27, but the carrier 28 that supports the planetary gear 27 is restricted from rotating in the reverse direction by the one-way clutch 32. Therefore, as shown in FIG. 5 (B), the carrier 28 is not rotated (revolved) as the sun gear 25 rotates, and each planetary gear 27 remains in a fixed position and receives the rotation of the sun gear 25 in the forward rotation direction. Rotate. As a result, the ring gear 26 meshed with the planetary gear 27 and the output shaft 14 integrated with the gear 26 rotate in the forward direction, and the rotation in the forward direction causes the drive sprocket 15, drive chain 17, and driven sprocket 16 to rotate. It is sequentially transmitted to the rear wheel WR. As a result, the vehicle starts by the driving force of the motor 4.
また、こうしてモータ4の駆動力がサンギヤ25を介してプラネタリギヤ27に入力されるときには、キャリア28は逆転方向の回転をワンウェイクラッチ32によって規制されるものの、サンギヤ25からは逆転方向のトルクが入力されつづける。このため、ペダル13を通してクランク軸12を回転させようとする運転者の足には、キャリア28に作用する逆転方向のトルクがドリブンスプロケット30、ドライブチェーン34、ドライブスプロケット33を順次介して反力(図5(B)中の点線矢印参照)として作用する。
そして、運転者がさらに踏力を強めると、その踏力に応じてモータ4の出力が高められ、その高められたモータ4の出力によって後輪WRが駆動されるとともに、運転者の足にはモータ4の出力に応じた反力が作用するようになる。
なお、以上のモータ4による通常走行時には、ロータブレーキ機構70のブレーキレバー74はロック解除位置とされている。
When the driving force of the motor 4 is input to the planetary gear 27 through the sun gear 25 in this way, the carrier 28 is restricted from rotating in the reverse direction by the one-way clutch 32, but the reverse torque is input from the sun gear 25. Continue. For this reason, the torque in the reverse direction acting on the carrier 28 is applied to the driver's foot trying to rotate the crankshaft 12 through the pedal 13 through the driven sprocket 30, the drive chain 34, and the drive sprocket 33 in order. This acts as a dotted arrow in FIG.
When the driver further increases the pedaling force, the output of the motor 4 is increased according to the pedaling force, the rear wheel WR is driven by the increased output of the motor 4, and the motor 4 is placed on the driver's foot. The reaction force according to the output of will act.
Note that during normal running by the motor 4 described above, the brake lever 74 of the rotor brake mechanism 70 is in the unlocked position.
また、バッテリB1,B2の電力が低下し、モータ4による走行が難しくなった場合には、乗員がロータブレーキ機構70のブレーキレバー74をロック位置に操作し、ブレーキバンド71と摩擦材72によってロータ22の回転をロックする。この結果、動力伝達機構5のサンギヤ25の回転が固定され、プラネタリギヤ27の自転が規制される。   Further, when the power of the batteries B1 and B2 is reduced and it is difficult for the motor 4 to travel, the occupant operates the brake lever 74 of the rotor brake mechanism 70 to the locked position, and the rotor by the brake band 71 and the friction material 72 Lock the rotation of 22. As a result, the rotation of the sun gear 25 of the power transmission mechanism 5 is fixed, and the rotation of the planetary gear 27 is restricted.
こうして、ロータ22の回転をロックした状態で乗員によってペダル13に踏力が加えられ、図5(A)に示すように、ドライブスプロケット33、ドライブチェーン34、ドリブンスプロケット30を通してクランク軸12の回転トルクがキャリア28に入力されると、キャリア28は、その回転トルクを受けて正転方向に回転するようになる。この結果、リングギヤ26と出力軸14が正転方向に回転し、その正転方向の回転がドライブスプロケット15、ドライブチェーン17、ドリブンスプロケット16を順次介して後輪WRへと伝達される。この結果、車両は乗員の踏力のみによって駆動されるようになる。   Thus, a pedaling force is applied to the pedal 13 by the occupant while the rotation of the rotor 22 is locked, and the rotational torque of the crankshaft 12 passes through the drive sprocket 33, the drive chain 34, and the driven sprocket 30 as shown in FIG. When input to the carrier 28, the carrier 28 receives the rotational torque and rotates in the forward rotation direction. As a result, the ring gear 26 and the output shaft 14 rotate in the forward direction, and the rotation in the forward direction is transmitted to the rear wheel WR via the drive sprocket 15, the drive chain 17, and the driven sprocket 16 in sequence. As a result, the vehicle is driven only by the occupant's pedaling force.
以上のように、この電動式の自動二輪車1においては、動力伝達機構5が遊星歯車機構を主要素として構成され、サンギヤ25とキャリア28がそれぞれモータ4からの動力入力部とクランク軸12からの動力入力部とされるとともに、リングギヤ26が動力出力部とされ、キャリア28が正転方向の回転を許容し逆転方向の回転を規制するワンウェイクラッチ32を介してユニットケース19に支持された構造とされているため、踏力センサ40によってペダル13の踏力が検出されてモータ4が逆転方向に駆動されたときに、遊星歯車機構を通してモータ4の駆動力を後輪WRに伝達することができ、しかも、このときキャリア25に作用する逆転方向のモータ4のトルクをペダル13に反力として作用させることができる。
したがって、この電動式の自動二輪車1は、電動アシスト式の自転車と異なり、運転者が常にクランク軸12を回転し続ける必要がなく、しかも、ペダル13に加える踏力に応じてモータ4の出力を制御することができる。
As described above, in this electric motorcycle 1, the power transmission mechanism 5 is configured with the planetary gear mechanism as the main element, and the sun gear 25 and the carrier 28 are respectively connected to the power input portion from the motor 4 and the crankshaft 12. A structure in which the ring gear 26 is used as a power output unit and the carrier 28 is supported by the unit case 19 via a one-way clutch 32 that allows rotation in the forward rotation direction and restricts rotation in the reverse rotation direction. Therefore, when the pedal force of the pedal 13 is detected by the pedal force sensor 40 and the motor 4 is driven in the reverse direction, the driving force of the motor 4 can be transmitted to the rear wheel WR through the planetary gear mechanism. At this time, the torque of the motor 4 in the reverse direction acting on the carrier 25 can be applied to the pedal 13 as a reaction force.
Therefore, unlike the electrically assisted bicycle, the electric motorcycle 1 does not require the driver to always rotate the crankshaft 12 and controls the output of the motor 4 according to the pedaling force applied to the pedal 13. can do.
そして、この電動式の自動二輪車1においては、バッテリB1,B2の電力が低下したときにはブレーキレバー74の操作によってモータ4の回転をロックすることにより、ペダル13からクランク軸12に加わる踏力によってキャリア28とリングギヤ26を正転方向に回転させ、後輪WRを駆動することができる。したがって、非常時にはペダル13による人力走行を行うことができる。   In the electric motorcycle 1, when the power of the batteries B 1 and B 2 is reduced, the rotation of the motor 4 is locked by operating the brake lever 74, so that the carrier 28 is applied by the pedaling force applied from the pedal 13 to the crankshaft 12. The ring gear 26 can be rotated in the forward rotation direction to drive the rear wheel WR. Therefore, it is possible to perform manual driving by the pedal 13 in an emergency.
また、この実施形態の場合、クランク軸12と動力伝達機構5のキャリア28に、ドライブスプロケット33とドリブンスプロケット30がそれぞれ一体に設けられ、ドライブスプロケット33とドリブンスプロケット30がドライブチェーン34で連動可能に係合されてるため、簡単な構造でありながら、クランク軸12とキャリア28を正転・逆転のいずれの回転方向についても連動させることができる。したがって、ペダル13に対する踏力付与時にキャリア28に作用する逆転方向のモータ4のトルクをキャリア28からクランク軸12にロス無く伝達することができる。   Further, in the case of this embodiment, the drive sprocket 33 and the driven sprocket 30 are integrally provided on the crankshaft 12 and the carrier 28 of the power transmission mechanism 5, respectively, so that the drive sprocket 33 and the driven sprocket 30 can be interlocked by the drive chain 34. Since they are engaged, the crankshaft 12 and the carrier 28 can be interlocked in both the forward and reverse rotation directions with a simple structure. Therefore, the torque of the motor 4 in the reverse direction acting on the carrier 28 when the pedal force is applied to the pedal 13 can be transmitted from the carrier 28 to the crankshaft 12 without loss.
さらに、この実施形態では、ドリブンスプロケット30がキャリア28と一体に形成されているため、部品点数の削減と、ユニットケース19内での省スペース化を図ることができる。   Furthermore, in this embodiment, since the driven sprocket 30 is formed integrally with the carrier 28, the number of parts can be reduced and the space in the unit case 19 can be saved.
また、この実施形態の場合、モータ4の回転軸23と動力伝達機構5の出力軸14とが同軸に設けられているため、これらの部分においても部品点数の削減と省スペース化を図ることができる。特に、この実施形態では、出力軸14に受容穴14aが設けられ、その受容穴14a内にモータ4の回転軸23が回転可能に支持される構造とされているため、両者を常に同軸に維持できるという利点がある。   In the case of this embodiment, since the rotating shaft 23 of the motor 4 and the output shaft 14 of the power transmission mechanism 5 are provided coaxially, it is possible to reduce the number of parts and save space in these portions. it can. In particular, in this embodiment, the receiving shaft 14a is provided in the output shaft 14, and the rotating shaft 23 of the motor 4 is rotatably supported in the receiving hole 14a. There is an advantage that you can.
また、この実施形態の自動二輪車1においては、最も大型で重力のあるモータ4が車幅方向の中心に対して右側に配置され、踏力センサ40と動力伝達機構5が車体幅方向の中心に対して左側に配置されているため、車体の重量を車体幅方向においては容易にバランスさせることができる。   Further, in the motorcycle 1 of this embodiment, the largest and gravity motor 4 is arranged on the right side with respect to the center in the vehicle width direction, and the treading force sensor 40 and the power transmission mechanism 5 are located with respect to the center in the vehicle width direction. Therefore, the weight of the vehicle body can be easily balanced in the vehicle body width direction.
また、この実施形態の自動二輪車1では、クランク軸12側のドライブスプロケット33と動力伝達機構5側のドリブンスプロケット30はそれぞれ車体幅方向の中心に配置され、これらに掛け渡されるドライブチェーン34も車体幅方向の中心に配置されるため、ドライブチェーン34が大型部品に挟まれて中央にできたデッドスペースに効率良く配置されることになり、その結果、ユニットケース(駆動ユニットU)の小型化を図ることが可能になる。   Further, in the motorcycle 1 of this embodiment, the drive sprocket 33 on the crankshaft 12 side and the driven sprocket 30 on the power transmission mechanism 5 side are respectively arranged in the center in the vehicle body width direction, and the drive chain 34 spanned between them is also the vehicle body. Since the drive chain 34 is disposed in the center in the width direction, the drive chain 34 is efficiently disposed in a dead space formed in the center by being sandwiched between large parts, and as a result, the unit case (drive unit U) can be reduced in size. It becomes possible to plan.
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態においては、摩擦材72をロータ22の外周面に圧接させることによってロータ22の回転を停止させる機械的な回転規制手段(ロータブレーキ機構70)を採用したが、回転規制手段は、モータ4の接続配線を短絡させることによってモータ4に制動力が作用するようにしても良い。   In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various design change is possible in the range which does not deviate from the summary. For example, in the above embodiment, the mechanical rotation restricting means (rotor brake mechanism 70) that stops the rotation of the rotor 22 by pressing the friction material 72 against the outer peripheral surface of the rotor 22 is employed. The braking force may be applied to the motor 4 by short-circuiting the connection wiring of the motor 4.
4…モータ
5…動力伝達機構
12…クランク軸
14…出力軸
19…ユニットケース(ケーシング)
23…回転軸
25…サンギヤ
26…リングギヤ
27…プラネタリギヤ
28…キャリア
30…ドリブンスプロケット
32…ワンウェイクラッチ
33…ドライブスプロケット
34…ドライブチェーン
40…踏力センサ
70…ロータブレーキ機構(回転規制手段)
WR…後輪(駆動車輪)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Motor 5 ... Power transmission mechanism 12 ... Crankshaft 14 ... Output shaft 19 ... Unit case (casing)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 23 ... Rotating shaft 25 ... Sun gear 26 ... Ring gear 27 ... Planetary gear 28 ... Carrier 30 ... Driven sprocket 32 ... One-way clutch 33 ... Drive sprocket 34 ... Drive chain 40 ... Tread force sensor 70 ... Rotor brake mechanism (rotation restricting means)
WR ... Rear wheel (drive wheel)

Claims (7)

  1. 乗員によるペダル操作によって回転駆動されるクランク軸と、
    電気によって動力を発生するモータと、
    前記クランク軸とモータのトルクを受けて回転する出力軸を有し、当該出力軸の回転を駆動車輪に伝達する動力伝達機構と、を備え、
    乗員のペダル操作による走行と前記モータの動力による走行が可能とされた電動車両において、
    前記クランク軸に加えられる踏力を検出する踏力センサが設けられ、
    前記モータの回転軸には、遊星歯車機構を構成するサンギヤが一体回転可能に設けられ、
    前記出力軸には、前記遊星歯車機構を構成するリングギヤが一体回転可能に設けられ、
    前記クランク軸が、前記サンギヤとリングギヤとに噛合されるプラネタリギヤを支持する前記遊星歯車機構のキャリアに連動可能に係合され、
    前記キャリアが、当該キャリアによって前記駆動車輪を前進方向に回転させ得る正転方向の回転を許容し、逆転方向の回転を規制するワンウェイクラッチを介して前記動力伝達機構のケーシングに支持され、
    前記クランク軸は、ペダル操作によって前記キャリアに正転方向のトルクを作用させ、
    前記モータは、前記サンギヤとプラネタリギヤを介して前記キャリアに逆転方向のトルクを作用させるように回転駆動されることを特徴とする電動車両。
    A crankshaft that is rotationally driven by a pedal operation by an occupant;
    A motor that generates power by electricity;
    A power transmission mechanism that has an output shaft that rotates in response to the torque of the crankshaft and the motor, and transmits the rotation of the output shaft to a drive wheel;
    In an electric vehicle capable of traveling by pedal operation of an occupant and traveling by the power of the motor,
    A pedal force sensor for detecting a pedal force applied to the crankshaft is provided;
    A sun gear constituting a planetary gear mechanism is provided on the rotating shaft of the motor so as to be integrally rotatable,
    A ring gear constituting the planetary gear mechanism is provided on the output shaft so as to be integrally rotatable,
    The crankshaft is engaged with a carrier of the planetary gear mechanism supporting a planetary gear meshed with the sun gear and a ring gear,
    The carrier is supported by the casing of the power transmission mechanism via a one-way clutch that allows rotation in the forward rotation direction that allows the drive wheel to rotate in the forward direction by the carrier and restricts rotation in the reverse rotation direction.
    The crankshaft applies a torque in the forward direction to the carrier by a pedal operation,
    The electric vehicle is driven to rotate so as to apply a reverse torque to the carrier via the sun gear and a planetary gear.
  2. ドライブスプロケットが前記クランク軸と一体回転可能に設けられるとともに、
    ドリブンスプロケットが前記キャリアと一体回転可能に設けられ、
    前記ドライブスプロケットとドリブンスプロケットがドライブチェーンによって連動可能に係合されていることを特徴とする請求項1に記載の電動車両。
    A drive sprocket is provided to rotate integrally with the crankshaft;
    A driven sprocket is provided to rotate integrally with the carrier,
    The electric vehicle according to claim 1, wherein the drive sprocket and the driven sprocket are engaged with each other by a drive chain.
  3. 前記ドリブンスプロケットは前記キャリアに一体に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の電動車両。   The electric vehicle according to claim 2, wherein the driven sprocket is formed integrally with the carrier.
  4. 前記モータの回転軸と、前記動力伝達機構の出力軸とは同軸に設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動車両。   The electric vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein a rotation shaft of the motor and an output shaft of the power transmission mechanism are provided coaxially.
  5. 前記クランク軸を支持するクランクケースと前記動力伝達機構の伝達機構ケースが一体のユニットケースとして形成され、このユニットケースの内部には、車体幅方向の中心を挟む一方側に前記踏力センサと前記遊星歯車機構が配置されるとともに、車体幅方向の中心を挟む他方側に前記モータが配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電動車両。   The crankcase that supports the crankshaft and the transmission mechanism case of the power transmission mechanism are formed as an integral unit case, and the pedal force sensor and the planetary planet are arranged on one side of the unit case with the center in the vehicle width direction interposed therebetween. 5. The electric vehicle according to claim 1, wherein a gear mechanism is disposed and the motor is disposed on the other side across the center in the vehicle body width direction.
  6. ドライブスプロケットが前記クランク軸と一体回転可能に設けられるとともに、
    ドリブンスプロケットが前記キャリアと一体回転可能に設けられ、
    前記ドライブスプロケットとドリブンスプロケットを連動可能に係合するドライブチェーンが、車体幅方向の中心に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の電動車両。
    A drive sprocket is provided to rotate integrally with the crankshaft;
    A driven sprocket is provided to rotate integrally with the carrier,
    The electric vehicle according to claim 5, wherein a drive chain that engages the drive sprocket and the driven sprocket so as to be interlocked is disposed at a center in a vehicle body width direction.
  7. 供給電力が不足したときに、前記回転軸の回転を規制する回転規制手段を備えていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電動車両。   The electric vehicle according to any one of claims 1 to 6, further comprising a rotation restricting unit that restricts rotation of the rotating shaft when supply power is insufficient.
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