JP2014163433A - 電動式鞍乗型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】後輪を軸支するスイングユニットに有段式変速機を備えながら、スイングユニットの車幅方向の張り出しを抑制すること。
【解決手段】スイングユニットを備えた電動式鞍乗型車両において、前記スイングユニットは、車体フレームに軸支される一対のピボット部を含むメインケース、出力軸が車両前後方向に指向して配置されたモータ、モータのドライブユニット、有段式変速機を備え、モータ及びドライブユニットが、後輪よりも車両前後方向前方でピボット部に近接した側において車幅方向に並べて配設され、有段式変速機のカウンタ軸及び変速操作機構が、メイン軸に対して上側又は下側に配置されたことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動式鞍乗型車両に関する。

モータによって駆動輪を駆動する電動式鞍乗型車両が提案されている。例えば、特許文献１には、後輪を軸支するスイングアームにモータとそのモータドライバを設けたものが開示されている。特許文献１の構造では、モータドライバを後輪の前方に配置する一方、モータはその駆動軸を車幅方向に指向させて後輪側方に配置しており、減速機構を介して後輪の車軸が回転駆動される。

特開２０１０−２４７８１１号公報

モータの効率を考慮した駆動を考えた場合、変速機を設けてモータの回転出力を変速することが好ましい。しかし、特許文献１の構造のように、後輪の側方にモータを配置した構成の場合、変速機を配設しようとすると、車幅方向へのこれらの張り出しが大きくなってしまい、車両のバランスが悪くなる場合がある。特に、変速段の数だけ軸線方向の幅が大きくなることから、車幅方向への張り出しが大きくなる。

本発明の目的は、後輪を軸支するスイングユニットに有段式変速機を備えながら、スイングユニットの車幅方向の張り出しを抑制することにある。

本発明によれば、車体フレーム(9)に揺動可能に軸支されると共に後輪(RW)を回転可能に軸支するスイングユニット(10)を備えた電動式鞍乗型車両(A)において、前記スイングユニット(10)は、前記車体フレーム(9)に軸支される、車幅方向に離間した一対のピボット部(111)を含むメインケース(11)と、出力軸(142b)が車両前後方向に指向して配置され、前記後輪(RW)の駆動力を出力するモータ(14)と、前記モータ(14)の駆動回路を有するドライブユニット(15)と、前記モータ(14)の出力回転を変速する有段式変速機(20)と、を備え、前記有段式変速機(20)は、前記後輪(RW)の側方において車両前後方向に延設され、前記モータ(14)によって回転されるメイン軸(21)と、前記メイン軸(21)と平行に延設されるカウンタ軸(22)と、前記メイン軸(21)及び前記カウンタ軸(22)間に配設された複数のギア列(G1-G3)と、変速段を切り替える変速操作機構(23)と、を備え、前記モータ(14)及び前記ドライブユニット(15)が、前記後輪(RW)よりも車両前後方向前方で前記ピボット部(111)に近接した側において車幅方向に並べて配設され、前記カウンタ軸(22)及び前記変速操作機構(23)が、前記メイン軸(21)に対して上側又は下側に配置されたことを特徴とする電動式鞍乗型車両が提供される（請求項１）。

本発明においては、前記ドライブユニット(15)は、その長手方向を上下方向に指向させて前記メインケース(11)の車幅方向一方側に取り付けられ、前記モータ(14)は、前記メインケース(11)の車幅方向他方側に取り付けられる構成としてもよい（請求項２）。

また、本発明においては、前記出力軸(142b)と前記メイン軸(21)とが同軸上で連結され、前記複数のギア列(G1-G3)は、前記メイン軸(21)に対して相対回転不能に設けられた複数のギア(gm1-gm3)と、前記カウンタ軸(22)に対して相対回転自在に設けられ、前記複数のギア(gm1-gm3)と常時噛み合う複数のギア(gc1-gc3)と、を備え、前記カウンタ軸(22)が筒状をなし、前記変速操作機構(23)は、前記カウンタ軸(22)内を軸方向にスライドし、前記カウンタ軸(22)の前記複数のギア(gc1-gc3)と前記カウンタ軸(22)との係合状態を選択的に切り替えるスライド部材(60,70)を備えた構成としてもよい（請求項３）。

また、本発明においては、前記有段式変速機(20)が自動変速機であり、前記変速操作機構(23)は、変速操作に応じて、前記スライド部材(60,70)をスライドさせる駆動力を出力するアクチュエータ(231)を備える構成としてもよい（請求項４）。

また、本発明においては、前記変速操作機構(23)は、シフトドラム(234)と、前記アクチュエータ(231)により駆動され、前記シフトドラム(234)を間欠的に回転させるゼネバ間欠機構(233)と、を備え、前記スライド部材(60,70)は、前記シフトドラム(234)の回転に伴いスライドし、前記ゼネバ間欠機構(233)は、前記アクチュエータ(231)側の駆動ロータ(41)と、前記シフトドラム(234)側の従動ロータ(42)と、を備え、前記駆動ロータ(41)は、前記前記駆動ロータ(41)の回転中心から離間して設けられた駆動ピン(41b)と、前記駆動ロータ(41)の回転中心を中心とする円弧形状に形成された摺動部(41c)と、を備え、前記従動ロータ(42)は、前記従動ロータ(42)の径方向に延びて放射状に複数形成され、前記駆動ピン(41b)を選択的に係合可能な係合溝(42b)と、前記係合溝(42b)間において、前記摺動部(41c)の形状に応じて円弧形状に形成された被摺動部(42c)と、を備え、前記従動ロータ(42)は、前記駆動ピン(41b)と前記係合溝(42b)とが係合している状態においては、前記駆動ロータ(41)の回転にしたがって回転する一方、前記駆動ピン(41b)が前記係合溝(42b)から離脱した状態においては、前記被摺動部(42c)に前記摺動部(41c)が摺動して前記駆動ロータ(41)の回転に関わらず停止する構成としてもよい（請求項５）。

また、本発明においては、前記従動ロータ(42)と前記シフトドラム(234)とは同軸上に配設され、前記変速操作機構(23)は、前記従動ロータ(42)から前記シフトドラム(234)へ動力伝達を行うロストモーション機構(235)を備え、前記シフトドラム(234)の回転と前記駆動ロータ(41)の回転とをそれぞれ検出するセンサ(24,25)を備えた構成としてもよい（請求項６）。

また、本発明においては、前記カウンタ軸(22)及び前記変速操作機構(23)が、前記メイン軸(21)に対して下側に配置され、前記アクチュエータ(231)を前記スイングユニット(10)の下部に配置した構成としてもよい（請求項７）。

また、本発明においては、前記カウンタ軸(22)を前記メイン軸(21)に対して車幅方向内側にオフセットして配置した構成としてもよい（請求項８）。

また、本発明においては、前記複数のギア列(G1-G3)の車両前後方向の配置範囲が、前記後輪(RW)のホイール(W)の車両前後方向の幅内に収まっている構成としてもよい（請求項９）。

請求項１の本発明によれば、前記モータがその出力軸が車両前後方向に指向して配置し、前記メイン軸及び前記カウンタ軸を車両前後方向に延設する構成としたので、前記複数のギア列が車両前後方向に並べられ、変速段の数に応じて前記有段式変速機が車幅方向に張り出すことを抑制できる。また、前記カウンタ軸及び前記変速操作機構を、前記メイン軸に対して上側又は下側に配置することで前記有段式変速機の車幅方向のコンパクト化が図れ、前記有段式変速機が車幅方向に張り出すことを抑制できる。こうして本発明では、後輪を軸支するスイングユニットに有段式変速機を備えながら、スイングユニットの車幅方向の張り出しを抑制することができる。加えて、前記モータ及び前記ドライブユニットが、前記後輪よりも車両前後方向前方で前記ピボット部に近接した側において車幅方向に並べて配設されるので、ばね下の荷重を揺動中心寄りにすることができる。

請求項２の本発明によれば、前記モータ及び前記ドライブユニットの並設部分における幅をより短くでき、前記スイングユニットの車幅方向の張り出しを抑制することができる。

請求項３の本発明によれば、前記スライド部材が車両前後方向にスライドすることで、変速段の切り替えを行うことができ、車幅方向にスライドする構成に比べて前記有段式変速機が車幅方向に張り出すことを抑制できる。

請求項４の本発明によれば、自動変速による簡単な変速が可能となる。

請求項５の本発明によれば前記ゼネバ間欠機構によって、前記アクチュエータは変速時のみ駆動力を発揮すれば足り、前記駆動ロータ停止中は前記従動ロータの回転が規制されて変速段を維持することができる。

請求項６の本発明によれば、前記ロストモーション機構によって過負荷が作用する事態を回避できると共に、前記センサによって変速動作を確認することができると共に円滑な変速が行われるように前記モータを制御することも可能となる。

請求項７の本発明によれば、前記有段式変速機の車幅方向のコンパクト化を図れ、張り出しを抑制できる。

請求項８の本発明によれば、前記カウンタ軸に設けられた複数のギアを、より、車両の車幅方向中心側に配置することができ、前記有段式変速機の車幅方向のコンパクト化を図れ、張り出しを抑制できる。

請求項９の本発明によれば、前記メイン軸及び前記カウンタ軸間に配設された複数のギア列が車両側面視で後輪ホイール内に収まるので、前記有段式変速機の車両前後方向のコンパクト化を図れる。

本発明の一実施形態に係る電動式鞍乗型車両の側面図。 スイングユニットの上面展開図。 図２のスイングユニットの側面展開図。 図２のスイングユニットが備える構成のレイアウトを示す模式図。 図２のスイングユニットが備える変速機の説明図。 図５の変速機が備えるゼネバ間欠機構の説明図。 図５の変速機が備える係合機構の説明図。 図５の変速機が備える係合機構の説明図。 図５の変速機が備える係合機構の説明図。 別例の変速機の説明図。 図１０の変速機が備える係合機構の説明図。 別例のレイアウトを示す模式図。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の一実施形態に係る電動式鞍乗型車両Ａ（以下単に車両Ａともいう。）の側面図である。本実施形態では車両Ａとして、前輪ＦＷ及び後輪ＲＷを備えたスクータタイプの自動二輪車を例示するが、本発明は他の形式の自動二輪車を含む各種の電動式鞍乗型車両に適用可能である。

＜車両Ａの概要＞
車両Ａは、乗員が着座するシート１を備えると共に、その前方には前輪ＦＷを操舵するハンドル２が設けられている。前輪ＦＷはフロントフォーク３の下端部に回転自在に軸支されており、フロンフォーク３にはステアリングステム（不図示）を介してハンドル２が取り付けられる。ハンドル２には、乗員が変速操作を行うためのスイッチ等の操作部（不図示）を設けることができる。また、ハンドル２の近傍には速度計等を含むメータユニット４が設けられている。

シート１とハンドル２との間の下部にはフロア部５が形成されている。フロア部５内には高出力バッテリ等を格納することができる。シート１の下部には制御装置や低出力バッテリ等を格納することができる。

シート１の後方には荷台部６が形成されている。シート１後部及び荷台部６の下方には、スイングユニット１０が配設されている。スイングユニット１０は後述するように、その前部において揺動可能に軸支されると共に後輪ＲＷを回転可能に軸支する。スイングユニット１０の後端部と、荷台部６内に設けられた後部フレーム（不図示）との間には、リアショックユニット７が設けられている。スイングユニット１０の後端部はリアショックユニット７によって後部フレーム（不図示）に吊り下げられている。

スイングユニット１０の側方にはサイドスタンド８ａが揺動自在に配置されており、下方にはセンタスタンド８ｂが揺動自在に配置されている。

＜スイングユニット＞
次に、スイングユニット１０について図２〜図４を参照して説明する。図２はスイングユニット１０の上面展開図、図３はスイングユニット１０の側面展開図、図４はスイングユニット１０が備える構成のレイアウトを示す模式図であり、車両後方から見た場合の配置関係を示している。図２の上面展開図は、概ね図４の線Ｉ−Ｉ−Ｉに沿った展開図であり、図３の側面展開図は、概ね図４の線ＩＩ−ＩＩに沿った展開図となっている。

スイングユニット１０は、メインケース１１と、変速機ケース１２と、減速機ケース１３と、を備え、これらは車両前後方向に連結されている。

メインケース１１は、その前端部に車幅方向に離間した一対のピボット部１１１、１１１を備える。ピボット部１１１、１１１はピボット軸９ａを介して車体フレーム９、９に揺動可能に軸支されている。これによりスイングユニット１０全体が車体フレーム９、９に揺動可能に軸支される。なお、スイングユニット１０の各構成について方向を指す場合は、後述するメイン軸２１が水平にある場合のスイングユニット１０の位置を基準とする。

ピボット軸９ａは長尺のボルトであり、車体フレーム９、９、ピボット部１１１、１１１及び円筒カラー１１１ａを挿通してその端部にナット９ｂが締結される。円筒カラー１１１ａは、車体フレーム９、９間に介挿されている。ピボット部１１１は前方に突出してその端部にブッシュ１１１ｂを有している。ブッシュ１１１ｂには円筒カラー１１１ａが挿通すると共に固着されている。

メインケース１１は、また、車幅方向に並設された取付部１１２、１１３を備える。取付部１１２には後輪ＲＷの駆動力を出力するモータ１４が取り付けられ、取付部１１３にはモータ１４の駆動回路を有するドライブユニット１５が取り付けられる。このような構成により、モータ１４及びドライブユニット１５が、後輪ＲＷよりも車両前後方向前方でピボット部１１１に近接した側において車幅方向に並べて配設され、ドライブユニット１５が車幅方向一方側に、モータ１４が車幅方向他方側にそれぞれ取り付けられることになる。

モータ１４は、ステータ１４１と、ロータ１４２と、を備える。ステータ１４１はコイル１４１ａを備える共にメインケース１１１に固定され、ロータ１４２は永久磁石１４２ａ及び出力軸１４２ｂを備えると共に回転自在に支持されている。しかして、コイル１４１ａへの通電によりロータ１４２が回転する。モータ１４は、出力軸１４２ｂが車両前後方向に指向して配置されている。つまり、その回転軸線は車両前後方向である。出力軸１４２ｂは筒状をなし、後述する変速機２０のメイン軸２１が挿通している。メイン軸２１は、例えばスプライン嵌合によって出力軸１４２ｂに対して相対回転不能に連結される。本実施形態では、このように出力軸１４２ｂとメイン軸２１とを同軸上で連結したが、歯車機構等を介して異軸上に配置してもよい。しかし、同軸上で連結することで、スイングユニット１０の車幅方向の張り出しを抑制できる。

ドライブユニット１５は、外形の輪郭が方形状をなしており、その長手方向ｄＬが上下方向に、短手方向ｄＳが車幅方向に、それぞれ指向させて配置されている。長手方向ｄＬを上下方向に指向させることで、モータ１４及びドライブユニット１５の並設部分における幅をより短くでき、スイングユニット１０の車幅方向の張り出しを抑制できる。ドライブユニット１５が備える駆動回路は、例えば、バッテリから供給される直流電流を交流電流に変換してモータ１４に供給する。

一般に、電動式鞍乗型車両では、車両側方に重量物となる駆動用モータが位置するため、スイングユニットの揺動端側（後端側）がその分だけ重くなり易く、タイヤ及びスイングユニットの揺動における荷重を考慮する必要がある。本実施形態ではモータ１４及びドライブユニット１５をピボット部１１１、１１１近傍に配置したので、揺動荷重を小さくして、ばね下の荷重を揺動中心寄りにすることができる。

変速機ケース１２には、変速機２０が支持されている。変速機２０はモータ１４の出力回転を変速する有段式の変速機であり、本実施形態の場合、自動変速機である。その詳細については後述する。

減速機ケース１３には、後輪ＲＷのホイールＷが固定される車軸１３１が回転自在に支持されている。こうして後輪ＲＷはスイングユニット１０に回転可能に軸支される。

減速機ケース１３には、また、変速機２０に回転駆動される減速ギア１３２と、車軸１３１に固定されて減速ギヤ１３２と噛み合う減速ギア１３３と、を備える。本実施形態の場合、減速ギア１３２、１３３はかさば歯車であり、減速ギア１３２はその回転中心線を車両前後方向とし、減速ギア１３３及び車軸１３１はその回転中心線を車幅方向としている。これらの減速ギア１３２、１３３を介して変速機２０の出力が車軸１３１に伝達され、後輪ＲＷが回転駆動される。

本実施形態の場合、後輪ＲＷのホイールＷは、車軸１３１の右側端部に固定されており、片持ち状態で支持されている。ホイールＷの内側には制動装置１３４が配置されている。また、減速機ケース１３は、リアショックユニット７の下端部が回動自在に軸支される取付部１３５が設けられている。

＜変速機＞
次に、変速機２０について、図２〜図４に加えて図５〜図９を参照して説明する。図５は、変速機２０の説明図であり、実質的に図３の部分拡大図に相当する。図６は変速機２０が備えるゼネバ間欠機構２３３の説明図、図７〜図９は変速機２０が備える係合機構２３６の説明図である。

変速機２０は、メイン軸２１、カウンタ軸２２、複数のギア列Ｇ１〜Ｇ３（総称するときはギア列Ｇともいう）、及び、変速操作機構２３を備える。

メイン軸２１は、後輪ＲＷの側方（左側）において車両前後方向に延設された筒状の部材であり、上記の通り、モータ１４によって回転される。メイン軸２１は、その前端部が減速機ケース１３に設けた軸受に、それぞれ軸支されている。

カウンタ軸２２はメイン軸２１と平行に延設されている。カウンタ軸２２は筒状の部材であり、その押端部には、減速ギア１３２が取り付けられている。減速ギア１３２はスプライン嵌合等により、カウンタ軸２２に対して相対回転不能に取り付けられる。

ギア列Ｇは、メイン軸２１とカウンタ軸２２との間に配設されている。本実施形態の場合、３列のギア列Ｇ１〜Ｇ３が軸方向に配列されており、変速段が３段となっている。しかし、変速段数は３段以外であってもよい。

ギア列Ｇ１〜Ｇ３は、メイン軸２１側の複数のギアｇｍ１〜ｇｍ３（以下、総称するときはギアｇｍともいう）と、カウンタ軸２２側の複数のギアｇｃ１〜ｇｃ３（以下、総称するときはギアｇｃともいう）と、から構成されている。本実施形態の場合、ギア列Ｇは常時噛み合い方式を採用しており、各ギアｇｍと、対応する各ギアｇｃとは常時噛み合った状態にある。つまり、ギア列Ｇ１はギアｇｍ１とギアｇｃ１とが常時噛み合って構成され、ギア列Ｇ２はギアｇｍ２とギアｇｃ２とが常時噛み合って構成される。そして、ギア列Ｇ３はギアｇｍ３とギアｇｃ３とが常時噛み合って構成される。

ギアｇｍは、例えばスプライン嵌合によってメイン軸２１に対して相対回転不能に設けられている。ギアｇｃは、カウンタ軸２２に対して相対回転自在に設けられている。

変速操作機構２３は、ギアｇｃ１〜ｇｃ３のうちの１つを選択的にカウンタ軸２２に係合させてカウンタ軸２２に対して一時的に相対回転不能とすることにより、変速段を切り替える。本実施形態では、カウンタ軸２２及び変速操作機構２３が、メイン軸２１に対して下側に配置された構成としており、特に、カウンタ軸２２がメイン軸２１に対して上下方向に重なる配置とされているため、変速機２０を車幅方向にコンパクトに配置できる。

また、ギア列Ｇの車両前後方向の配置範囲が、後輪ＲＷのホイールＷの車両前後方向の幅内に収まっている構成としている。ギア列Ｇが車両側面視で後輪ＲＷのホールＷ内に収まるので、変速機２０の車両前後方向のコンパクト化を図れる。

変速操作機構２３は、アクチュエータ２３１、減速機構２３２、ゼネバ間欠機構２３３、シフトドラム２３４及び係合機構２３６を備える。

アクチュエータ２３１は、変速段を切り替えるための駆動力を出力する。これにより、本実施形態では変速機２０を乗員の変速操作に応じて変速段を簡単に切り替えられる自動変速機として構成しているが、マニュアルの変速機として構成することも可能である。アクチュエータ２３１は本実施形態の場合、モータであり、その出力軸はメイン軸２１と平行に指向されると共にピニオンギア２３１ａが取り付けられている。本実施形態の場合、アクチュエータ２３１はスイングユニット１０の下部に配置されており、変速機２０の車幅方向のコンパクト化を図れ、張り出しを抑制できる。

減速機構２３２は、ギア軸３１及びギア３２〜３４を備える。ギア軸３１はメイン軸２１と平行に回転自在に支持されている。ギア３２はギア軸３１に固定されると共にピニオンギア２３１ａと噛み合う平歯車である。

ギア３３はギア軸３１と一体的に形成された平歯車であり、ギア３４と噛み合う。ギア３４は駆動ロータ４１に固定された平歯車である。こうしてアクチュエータ２３１の回転駆動力が駆動ロータ４１に伝達され、回転させることになる。

主に図５及び図６を参照して、ゼネバ間欠機構２３３について説明する。ゼネバ間欠機構２３３はアクチュエータ２３１の駆動力により駆動され、シフトドラム２３４ａを間欠的に回転させる。

ゼネバ間欠機構２３３は、駆動ロータ４１と、従動ロータ４２と、を備える。駆動ロータ４１は減速機構２３２を介してアクチュエータ２３１に駆動される点で、アクチュエータ２３１側のロータである。従動ロータ４２は、駆動ロータ４１から駆動力が付勢されてシフトドラム２３４に駆動力を伝達する点でシフトドラム２３４側のロータである。

駆動ロータ４１は、軸部４１ａと、駆動ピン４１ｂと、摺動部４１ｃと、を一体的に備える。軸部４１ａはメイン軸２１と平行に延設されていると共にその軸心を回転中心として回転自在に支持されている。駆動ピン４１ｂは駆動ロータ４１の回転中心から離間して設けられると共に軸部４１ａの軸方向と平行に突出している。摺動部４１ｃは、駆動ロータ４１の回転中心を中心とする円弧形状に形成されている。

従動ロータ４２はシフトドラム軸２３４ａに対して相対回転可能に支持されている。シフトドラム軸２３４ａはメイン軸２１と平行に配設されている。シフトドラム２３４はシフトドラム軸２３４ａに、例えばスプライン嵌合によって、相対回転不能に取り付けられており、本実施形態では従動ロータ４２とシフトドラム２３４とが同軸上に配設されている。

従動ロータ４２は、放射状に延びる複数の花弁部４２ａと、花弁部４２ａの側方に形成された係合溝４２ｂと、花弁部４２ａの先端に形成された被摺動部４２ｃと、連続する２つの花弁部４２ａに相当する部分を一体にしたピン支持部４２ｄと、を備える。

係合溝４２ｂは、従動ロータ４２の径方向に延びて放射状に複数形成されており、駆動ピン４１ｂと選択的に係合するように構成されている。被摺動部４２は係合溝４２ｂ間に位置し、摺動部４１ｃの形状（円弧形状）に応じた円弧形状に凹状に形成されている。

係る構成からなるゼネバ間欠機構２３３では、アクチュエータ２３１の駆動力により駆動ロータ４１が回転する。従動ロータ４２は、駆動ピン４１ｂと係合溝４２とが係合している状態においては、駆動ロータ４１の回転にしたがって回転する。一方、駆動ピン４１ｂが係合溝４２ｂから離脱した状態においては、被摺動部４２ｃに摺動部４１ｃが摺動して駆動ロータ４１の回転に関わらず停止する。また、駆動ロータ４１が静止している状態においては、被摺動部４２と摺動部４１ｃとの当接により従動ロータ４２も静止し、外力が作用しても被摺動部４２と摺動部４１ｃとが当接している限り、静止することになる。こうしてアクチュエータ２３１の駆動力によって従動ロータ４２を間欠的に回転することができる。

このようにゼネバ間欠機構２３３によって、アクチュエータ２３１は変速時のみ駆動力を発揮すれば足り、駆動ロータ４１停止中は従動ロータ４２の回転が規制されて変速段を維持することができる。

従動ロータ４２をシフトドラム２３４と固定して回転力を伝達する構成としてもよいが、本実施形態では、ロストモーション機構２３５を介して従動ロータ４２からシフトドラム２３４へ動力伝達を行うようにしている。

主に図５及び図６を参照して、本実施形態のロストモーション機構２３５は、ピン５１と、ピン５２と、コイルスプリング５３と、を備える。ピン５１は従動ロータ４２のピン支持部４２ｄに植設されると共にシフトドラム２３４側に突出している。ピン５２はシフトドラム２３４の端部に植設されると共に従動ロータ４２側に突出している。ピン５１及びピン５２は、シフトドラム軸２３４ａの径方向に互いに重なるように配置される。

コイルスプリング５３はシフトドラム軸２３４ａに装填され、その両端部ｅｄ、ｅｄがピン５１及び５２を挟み込むように配置される。従動ロータ４２が回転すると、コイルスプリング５３を介して回転力がシフトドラム２３４へ伝達され、シフトドラム２３４及びシフトドラム軸２３４ａが一体的に回転する。負荷が一定量を超えた状態下においては、コイルスプリング５３の弾性変形によって、従動ロータ４２とシフトドラム２３４との相対回転が許容される。負荷が低下するとコイルスプリング５３の弾性復帰力等で元の位置関係に戻ることになる。このようにロストモーション機構２３５によって過負荷が作用する事態を回避できる。

シフトドラム軸２３４ａの前端部近傍にはセンサ２４が、駆動ロータ４１の軸部４１ａの前端部近傍にはセンサ２５が、それぞれ配設されている。センサ２４はシフトドラム軸２３４ａの回転を検出し、これによりシフトドラム２３４の回転を検出する。センサ２５は駆動ロータ４１の回転を検出する。センサ２４、２５の検出結果に基づいてシフトドラム２３４、駆動ロータ４１の回転量をそれぞれ検出でき、両者の差分により変速動作を確認することができると共に、変速時にはモータ１４の出力を落とす等、円滑な変速が行われるようにモータ１４を制御する手立てとなる。センサ２４、２５の形式や配置に特に制約はなく、シフトドラム２３４、駆動ロータ４１の回転を検出できればよい。

次に、係合機構２３６の構成について説明する。図５に示すように、係合機構２３６は、スライド部材６０を備える。本実施形態では、スライド部材６０をカウンタ軸２２内で軸方向にスライドさせ、カウンタ軸２２の複数のギアｇｃとカウンタ軸２２との係合状態を選択的に切り替えることで変速段を切り替える。

スライド部材６０をスライドさせる駆動力はアクチュエータ２３１が出力し、減速機構２３２、ゼネバ間欠機構２３３、ロストモーション機構２３５及びシフトドラム２３４を介してスライド部材６０に駆動力を伝達する。

シフトドラム２３４の周面には螺旋状に溝ｇｒが形成されている。スライド部材６０は、軸部６１の前端に軸受を介して回転自在に摺動部６２が取り付けられている。摺動部６２は、メイン軸２１と平行に配設された案内軸２３７に案内されつつ溝ｇｒを摺動し、シフトドラム２３４の回転に伴ってスライド部材６０全体をメイン軸２１と平行な方向にスライドさせる。以下、主に図５、図７〜図９を参照して係合機構２３６について説明する。

図７は、カウンタ軸２２の横断面で見た係合機構２３６を示している。各ギアｇｃの内周面には切り欠きｅｇが周方向に４か所形成されている。係合機構２３６は、各ギアｇｃ毎に４つの爪部材６４を有しており、爪部材６４が矢印方向に回動することで、カウンタ軸２２と係合するギアｇｃとを切り替えることができる。図７は爪部材６４が係合状態にある場合を示している。

カウンタ軸２２は、９０度間隔で交互に周方向に配置された突起部２２１、２２２を有している。突起部２２１、２２２は、各ギアｇｃ毎に２つずつ、合計４つ設けられる。突起部２２２には、鋼球６５が挿入される孔部２２３が形成されている。本実施形態の場合、鋼球６５の移動により爪部材６４を回動させることができる。鋼球６５は、各ギアｇｃ毎に４つずつ設けられている。

スライド部材６０の軸部６１の周面には、その軸方向に長片の係合片６３が周方向に８つ固定されている。カウンタ軸２２の内部には、軸部６１及び係合片６３の断面形状に応じた貫通孔がその軸方向に貫通しており、スライド部材６０の軸部６１及び係合片６３はこの貫通孔内を移動することができる。

係合片６３は、軸部６１の軸方向の途中部位に凹部６３ａが形成されている。鋼球６５が凹部６３ａに落し込まれることで鋼球６５は爪部材６４から退避し、鋼球６５が凹部６３ａ以外の部分に押し上げられることで鋼球６５は爪部材６４側へ移動する。つまり、スライド部材６０がスライドすることで、鋼球６５を爪部材６４に対して進退させることができる。図７は鋼球６５が凹部６３ａに落し込まれた状態を示している。

そして、係合片６３上の凹部６３ａの位置によって、スライド部材６０のスライド位置と、係合状態となるギアｇｃとの組み合わせとを設定することができることになる。

図８（Ａ）は爪部材６４の斜視図である。爪部材６４は、その回動中心となる軸部６４ａ、６４ａと、溝部６４ｃと、鋼球６５が挿入される半球状の凹部６４ｂとを有する。溝部６４ｃには、図８（Ｂ）に示すように環状のスプリング６４が挿入される。

上記の通り、各ギアｇｃ毎に４つの爪部材６４が設けられ、これら１組の爪部材６４は、１つのスプリング６４により付勢される。本実施形態の場合、スプリング６４が当接する溝部６４ｃの底部傾斜によって、各爪部材６４はスプリング６４によって常時係合位置に付勢される（図７の状態）。そして、図７の状態からスライド部材６０をスライドさせ、係合片６３の凹部６３ａ以外の部分を鋼球６５に当接させると鋼球６５が爪部材６４側に押し出されて爪部材６４を非係合位置に回動させると共に凹部６４ｂに挿入された状態となる。

図９に示すように、各爪部材６４は突起部２２１と突起部２２２との間の隙間に配置され、軸支部材６７によって軸支される。軸支部材６７は、爪部材６４の軸部６１が挿入される溝部６７ａを有している。図９はカウンタ軸２２を破断図で示しており、２つのギアｇｃ分の爪部材６４、軸支部材６７を示している。

軸支部材６７は半円形状をなし、２つ１組で環状体を構成し、軸方向における突起部２２１及び突起部２２２間の隙間に装着される。更に、１組の軸支部材６７は、その外周が不図示の円筒状のカラー部材によって囲まれて分離が防止される。

以上の構成によって、係合機構２３６は、シフトドラム２３４の回転によってスライド部材６０がスライドして鋼球６５を爪部材６４に対して進退させ、３つのギアｇｃ１〜３のうち、目的とする変速段に対応するギアｇｃとカウンタ軸２２とを係合状態にする一方、他のギアｇｃとカウンタ軸２２とを非係合状態にすることができる。

＜第１実施形態のまとめ＞
本実施形態の車両Ａによれば、モータ１４がその出力軸１４２ｂが車両前後方向に指向して配置し、メイン軸２１及びカウンタ軸２２を車両前後方向に延設する構成としたので、複数のギア列Ｇ１〜Ｇ３が車両前後方向に並べられ、変速段の数に応じて有段式の変速機２０が車幅方向に張り出すことを抑制できる。また、カウンタ軸２２及び変速操作機構２３を、メイン軸２１に対して上側に配置することで速機２０の車幅方向のコンパクト化が図れ、変速機２０が車幅方向に張り出すことを抑制できる。

こうして本実施形態では、後輪ＲＷを軸支するスイングユニット１０に有段式の変速機２０を備えながら、スイングユニット１０の車幅方向の張り出しを抑制することができる。加えて、モータ１４及びドライブユニット１５が、後輪ＲＷよりも車両前後方向前方において車幅方向に並べて配設されるので、ばね下の荷重を揺動中心寄りにすることができる。

また、スライド部材６０が車両前後方向にスライドすることで、変速段の切り替えを行うことができ、車幅方向にスライドする構成に比べて有段式の変速機２０が車幅方向に張り出すことを抑制できる。

＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、係合機構２３６として、爪部材６４の回動を利用した構成としたが、カウンタ軸２２と各ギアｇｃとの係合機構は他の構成も採用可能である。図１０及び図１１は、その一例を示す。

図１０は上記第１実施形態における図５に相当する。上記第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。なお、本実施形態の構成は上記第１実施形態の構成と基本的に同じであるが、シフトドラム２３４、ギア列Ｇ１〜Ｇ３等に形状の相違がみられると共に、係合機構２３６に対応する係合機構２３６’の構成が以下に述べるものとなっている。

係合機構２３６’は、スライド部材７０を備える。本実施形態においても、スライド部材７０をカウンタ軸２２内で軸方向にスライドさせ、カウンタ軸２２の複数のギアｇｃとカウンタ軸２２との係合状態を選択的に切り替えることで変速段を切り替える。

スライド部材７０は、軸部７１の前端に軸受を介して回転自在に摺動部７２が取り付けられている。摺動部７２は案内軸２３７に案内されつつシフトドラム２３４の溝ｇｒを摺動し、シフトドラム２３４の回転に伴ってスライド部材７０全体をメイン軸２１と平行な方向にスライドさせる。

図１１は、カウンタ軸２２の横断面で見た係合機構２３６’を示している。各ギアｇｃの内周面には切り欠きｅｇが周方向に４か所形成されている。スライド部材７０は軸部７１の後端に十字型の係合部７１が固定されている。係合部７１の先端は溝ｇｒと係合可能となっている。スライド部材７０のスライドによって係合部７１が移動することで、カウンタ軸２２と係合するギアｇｃを切り替えることができる。

カウンタ軸２２は、カウンタ軸２２の内部には、軸部７１及び係合部７１の断面形状に応じた貫通孔がその軸方向に貫通しており、スライド部材７０の軸部７１及び係合部７１係はこの貫通孔内を移動することができる。

以上の構成によって、係合機構２３６’は、シフトドラム２３４の回転によってスライド部材７０がスライドして係合部７１を移動させ、３つのギアｇｃ１〜３のうち、目的とする変速段に対応するギアｇｃとカウンタ軸２２とを係合状態にする一方、他のギアｇｃとカウンタ軸２２とを非係合状態にすることができる。

＜第３実施形態＞
上記第１実施形態では、カウンタ軸２２及び変速操作機構２３をメイン軸２１に対して下側に配置された構成としたが、上側に配置してもよく、この場合も、変速機２０を車幅方向にコンパクトに配置できる。図１２はその一例を示している。

図１２の例は実質的に、上記第１実施形態において、変速機２０をメイン軸２１を中心として上下反転し、後輪ＲＷに対してスイングユニット１０全体を少し下げた構成となっている。モータ１４として高重量のものを採用する場合、図１２の構成は低重心化の点でメリットがある場合がある。また、アクチュエータ２３１が地面から遠ざかるので、アクチュエータ２３１を誤って地面に摺ってしまうことを防止できる。

＜第４実施形態＞
上記第１実施形態や上記第３実施形態では、メイン軸２１とカウンタ軸２２との各軸心が同一垂直面上に位置する場合について説明したが、これらが互いに車幅方向にオフセットしていてもよい。例えば、カウンタ軸２２をメイン軸２１に対して車幅方向内側（車両Ａの中心側）にオフセットして配置してもよい。これにより、カウンタ軸２２に設けられた複数のギアｇｃを、より、車両Ａの車幅方向中心側に配置することができ、変速機２０の車幅方向のコンパクト化を図れ、張り出しを抑制できる。

Ａ 電動式鞍乗型車両
Ｇ１〜Ｇ３ ギア列
ＲＷ 後輪
９ 車体フレーム
１０ スイングユニット
１４ モータ
１５ ドライブユニット
２０ 変速機
２１ メイン軸
２２ カウンタ軸
２３ 変速操作機構

Claims (9)

1. 車体フレーム(9)に揺動可能に軸支されると共に後輪(RW)を回転可能に軸支するスイングユニット(10)を備えた電動式鞍乗型車両(A)において、
   前記スイングユニット(10)は、
   前記車体フレーム(9)に軸支される、車幅方向に離間した一対のピボット部(111)を含むメインケース(11)と、
   出力軸(142b)が車両前後方向に指向して配置され、前記後輪(RW)の駆動力を出力するモータ(14)と、
   前記モータ(14)の駆動回路を有するドライブユニット(15)と、
   前記モータ(14)の出力回転を変速する有段式変速機(20)と、を備え、
   前記有段式変速機(20)は、
   前記後輪(RW)の側方において車両前後方向に延設され、前記モータ(14)によって回転されるメイン軸(21)と、
   前記メイン軸(21)と平行に延設されるカウンタ軸(22)と、
   前記メイン軸(21)及び前記カウンタ軸(22)間に配設された複数のギア列(G1-G3)と、
   変速段を切り替える変速操作機構(23)と、を備え、
   前記モータ(14)及び前記ドライブユニット(15)が、前記後輪(RW)よりも車両前後方向前方で前記ピボット部(111)に近接した側において車幅方向に並べて配設され、
   前記カウンタ軸(22)及び前記変速操作機構(23)が、前記メイン軸(21)に対して上側又は下側に配置されたことを特徴とする電動式鞍乗型車両。
2. 前記ドライブユニット(15)は、その長手方向を上下方向に指向させて前記メインケース(11)の車幅方向一方側に取り付けられ、
   前記モータ(14)は、前記メインケース(11)の車幅方向他方側に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の電動式鞍乗型車両。
3. 前記出力軸(142b)と前記メイン軸(21)とが同軸上で連結され、
   前記複数のギア列(G1-G3)は、
   前記メイン軸(21)に対して相対回転不能に設けられた複数のギア(gm1-gm3)と、
   前記カウンタ軸(22)に対して相対回転自在に設けられ、前記複数のギア(gm1-gm3)と常時噛み合う複数のギア(gc1-gc3)と、を備え、
   前記カウンタ軸(22)が筒状をなし、
   前記変速操作機構(23)は、
   前記カウンタ軸(22)内を軸方向にスライドし、前記カウンタ軸(22)の前記複数のギア(gc1-gc3)と前記カウンタ軸(22)との係合状態を選択的に切り替えるスライド部材(60,70)を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動式鞍乗型車両。
4. 前記有段式変速機(20)が自動変速機であり、
   前記変速操作機構(23)は、
   変速操作に応じて、前記スライド部材(60,70)をスライドさせる駆動力を出力するアクチュエータ(231)を備えることを特徴とする請求項３に記載の電動式鞍乗型車両。
5. 前記変速操作機構(23)は、
   シフトドラム(234)と、
   前記アクチュエータ(231)により駆動され、前記シフトドラム(234)を間欠的に回転させるゼネバ間欠機構(233)と、を備え、
   前記スライド部材(60,70)は、前記シフトドラム(234)の回転に伴いスライドし、
   前記ゼネバ間欠機構(233)は、
   前記アクチュエータ(231)側の駆動ロータ(41)と、
   前記シフトドラム(234)側の従動ロータ(42)と、を備え、
   前記駆動ロータ(41)は、
   前記前記駆動ロータ(41)の回転中心から離間して設けられた駆動ピン(41b)と、
   前記駆動ロータ(41)の回転中心を中心とする円弧形状に形成された摺動部(41c)と、を備え、
   前記従動ロータ(42)は、
   前記従動ロータ(42)の径方向に延びて放射状に複数形成され、前記駆動ピン(41b)を選択的に係合可能な係合溝(42b)と、
   前記係合溝(42b)間において、前記摺動部(41c)の形状に応じて円弧形状に形成された被摺動部(42c)と、を備え、
   前記従動ロータ(42)は、
   前記駆動ピン(41b)と前記係合溝(42b)とが係合している状態においては、前記駆動ロータ(41)の回転にしたがって回転する一方、前記駆動ピン(41b)が前記係合溝(42b)から離脱した状態においては、前記被摺動部(42c)に前記摺動部(41c)が摺動して前記駆動ロータ(41)の回転に関わらず停止することを特徴とする請求項４に記載の電動式鞍乗型車両。
6. 前記従動ロータ(42)と前記シフトドラム(234)とは同軸上に配設され、
   前記変速操作機構(23)は、
   前記従動ロータ(42)から前記シフトドラム(234)へ動力伝達を行うロストモーション機構(235)を備え、
   前記シフトドラム(234)の回転と前記駆動ロータ(41)の回転とをそれぞれ検出するセンサ(24,25)を備えたことを特徴とする請求項５に記載の電動式鞍乗型車両。
7. 前記カウンタ軸(22)及び前記変速操作機構(23)が、前記メイン軸(21)に対して下側に配置され、
   前記アクチュエータ(231)を前記スイングユニット(10)の下部に配置したことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の電動式鞍乗型車両。
8. 前記カウンタ軸(22)を前記メイン軸(21)に対して車幅方向内側にオフセットして配置したことを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の電動式鞍乗型車両。
9. 前記複数のギア列(G1-G3)の車両前後方向の配置範囲が、前記後輪(RW)のホイール(W)の車両前後方向の幅内に収まっていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電動式鞍乗型車両。

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