JP2016193670A - ドライブユニット及び当該ドライブユニットを備える鞍乗型電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】鞍乗型電動車両に用いられるドライブユニットにおいて、モータの出力向上を図りつつ、ドライブユニットのサイズの大型化を抑制する。【解決手段】ドライブユニット（２２）は、鞍乗型電動車両（１０）に用いられる。ドライブユニットは、モータ（３２）と、第１の歯車（３４）と、回転軸（３６）と、第２の歯車（３８）と、軸受（４８Ａ、４８Ｂ）とを備える。モータは、ロータ軸（６２）を有する。第１の歯車は、ロータ軸に設けられ、ロータ軸と同じ速度で回転する。回転軸は、ロータ軸と平行に配置されている。第２の歯車は、回転軸に設けられ、第１の歯車と噛み合う。軸受は、回転軸を回転可能に支持する。軸受の少なくとも一部は、回転軸の軸方向から見て、モータに重なる。【選択図】図２

Description

本発明は、鞍乗型電動車両に用いられるドライブユニットに関する。

鞍乗型電動車両には、例えば、電動二輪車がある。電動二輪車は、ドライブユニットを備える。ドライブユニットの一例が、例えば、国際公開２０１１／８０７９０号公報に開示されている。

上記公報には、モータサイクルの推進システムが開示されている。当該推進システムは、モータと、モータのロータ軸に設けられ、ロータ軸と同じ速度で回転する駆動ギアと、ロータ軸と平行に配置された従動軸と、従動軸に設けられ、駆動ギアと噛み合うことで従動軸を回転させる従動ギアとを備える。

国際公開２０１１／８０７９０号公報

モータの出力を向上させるために、モータの外径を大きくすることが考えられる。モータの外径を大きくすると、ロータ軸と従動軸との距離が大きくなる。ロータ軸と従動軸との距離が大きくなると、減速比を維持するためには、駆動ギヤ及び従動ギアの各々を大きくせざるを得ない。ここで、従動ギアは、所望の減速比を得るために、駆動ギアよりも直径が大きくなっている。そのため、ロータ軸と従動軸との距離が大きくなると、従動ギアがさらに大きくなる。その結果、推進システムのサイズも大きくなってしまう。

本発明の目的は、鞍乗型電動車両に用いられるドライブユニットにおいて、モータの出力向上を図りつつ、ドライブユニットのサイズの大型化を抑制することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の実施の形態によるドライブユニットは、鞍乗型電動車両に用いられる。ドライブユニットは、モータと、第１の歯車と、回転軸と、第２の歯車と、軸受とを備える。モータは、ロータ軸を有する。第１の歯車は、ロータ軸に設けられ、ロータ軸と同じ速度で回転する。回転軸は、ロータ軸と平行に配置されている。第２の歯車は、回転軸に設けられ、第１の歯車と噛み合う。軸受は、回転軸を回転可能に支持する。軸受の少なくとも一部は、回転軸の軸方向から見て、モータに重なる。

上記ドライブユニットにおいては、回転軸をロータ軸に近づけて配置することができる。そのため、第２の歯車のさらなる大径化を抑制しつつ、目的とする減速比を維持することができる。また、第２の歯車のさらなる大径化を抑制することができるので、ドライブユニットのサイズが大きくなるのを抑制できる。

モータは、インナロータタイプであってもよいし、アウタロータタイプであってもよい。インナロータタイプの場合、回転軸の軸方向から見て、軸受の少なくとも一部がステータに重なっていればよい。アウタロータタイプの場合、回転軸の軸方向から見て、軸受の少なくとも一部がロータに重なっていればよい。

第１の歯車がロータ軸と同じ速度で回転する態様としては、例えば、（１）第１の歯車がロータ軸に固定されている態様や、（２）ロータ軸にクラッチが配置されており、当該クラッチが繋がることで第１の歯車がロータ軸と一体になって回転する態様がある。つまり、第１の歯車がロータ軸と同じ速度で回転する態様というのは、第１の歯車がロータ軸と一体になって回転する態様をいう。別の表現をすれば、第１の歯車がロータ軸と同じ速度で回転する態様というのは、第１の歯車がロータ軸に対して減速されていない態様をいう。

好ましくは、回転軸の少なくとも一部は、回転軸の軸方向から見て、モータに重なる。この場合、回転軸をロータ軸にさらに近づけて配置することができる。そのため、目的とする減速比を維持しつつ、第１及び第２の歯車の大径化を回避しやすくなる。また、第２の歯車の大径化を回避しやすくなるので、ドライブユニットのサイズの大型化を回避しやすくなる。

上記ドライブユニットは、クラッチをさらに備えていてもよい。クラッチは、ロータ軸から回転軸への駆動力の伝達を許容／遮断する。クラッチは、回転軸の端部に設けられている。当該端部は、回転軸の軸方向で、第２の歯車よりも、モータのステータから離れている。クラッチは、入力部を含む。入力部は、回転軸の軸方向で、回転軸よりも、ステータから離れて配置されている。入力部には、クラッチを動作させる力が作用する。

この場合、入力部が回転軸の軸方向で回転軸よりもステータから離れて配置されているので、回転軸の少なくとも一部を、回転軸の軸方向から見て、モータに重ねて配置することができる。そのため、第２の歯車の大径化をさらに回避し易くなる。その結果、ドライブユニットのサイズの大型化をさらに回避し易くなる。

本発明の実施の形態による鞍乗型電動車両は、上記ドライブユニットを備える。

本発明の実施の形態による電動二輪車を示す左側面図である。 図１に示す電動二輪車が備えるドライブユニットを示す断面図である。 モータのステータと、回転軸と、回転軸を回転可能に支持する軸受との位置関係を示す説明図である。 図３の一部を拡大して示す説明図である。 クラッチの操作機構の他の一例を示す説明図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態による鞍乗型電動車両について説明する。本実施形態では、鞍乗型電動車両として、電動二輪車を例に説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその部材についての説明は繰り返さない。

［電動二輪車の全体構成］
図１は、本発明の実施の形態による電動二輪車１０の左側面図である。なお、以下の説明において、前後左右とは、電動二輪車１０のシートに着座した乗員から見た前後左右を意味する。図１において、矢印Ｆは電動二輪車１０の前方向を示し、矢印Ｕは電動二輪車１０の上方向を示す。

図１に示すように、電動二輪車１０は、前輪１２Ｆと、後輪１２Ｒと、車体フレーム１４と、ハンドル１６と、フロントフォーク１８と、バッテリ２０と、ドライブユニット２２と、リアアーム２４と、チェーン２６とを備える。

フロントフォーク１８は、前輪１２Ｆを回転可能に支持する。ハンドル１６を操作することにより、前輪１２Ｆの向きが変わる。

車体フレーム１４は、リアアーム２４を揺動可能に支持する。リアアーム２４は、後輪１２Ｒを回転可能に支持する。

車体フレーム１４は、ハウジング１５を含む。バッテリ２０及びドライブユニット２２は、ハウジング１５内に配置されている。ドライブユニット２２は、バッテリ２０の下方に位置している。

バッテリ２０が蓄える電力は、図示しないコントローラにより、ドライブユニット２２に供給される。これにより、ドライブユニット２２が駆動する。

ドライブユニット２２の動力は、チェーン２６を介して、後輪１２Ｒに伝達される。これにより、後輪１２Ｒが回転する。

［ドライブユニット］
図２を参照しながら、ドライブユニット２２について説明する。図２は、ドライブユニット２２の断面図である。

ドライブユニット２２は、後輪１２Ｒを回転させるための動力を出力する。ドライブユニット２２は、ハウジング３０と、モータ３２と、歯車３４と、軸３６と、歯車３８と、クラッチ４０と、軸４４と、軸受４６Ａ及び４６Ｂと、軸受４８Ａ及び４８Ｂと、軸受５０Ａ及び５０Ｂとを備える。

ハウジング３０は、第１ハウジング３０Ａと、第２ハウジング３０Ｂと、第３ハウジング３０Ｃと、第４ハウジング３０Ｄとを含む。第１ハウジング３０Ａ、第２ハウジング３０Ｂ、第３ハウジング３０Ｃ、及び、第４ハウジング３０Ｄは、この順番で、左右方向に並んで配置されている。

第１ハウジング３０Ａは、第２ハウジング３０Ｂに組み付けられている。第１ハウジング３０Ａと、第２ハウジング３０Ｂとの間には、２つの空間５２、５４が形成されている。空間５２には、モータ３２が収容されている。空間５４には、軸４４の一部が収容されている。

第３ハウジング３０Ｃは、第２ハウジング３０Ｂに組み付けられている。第３ハウジング３０Ｃは、第２ハウジング３０Ｂに対して、第１ハウジング３０Ａとは反対側に配置されている。

第４ハウジング３０Ｄは、第３ハウジング３０Ｃに組み付けられている。第４ハウジング３０Ｄは、第３ハウジング３０Ｃに対して、第２ハウジング３０Ｂとは反対側に配置されている。

第２ハウジング３０Ｂと、第３ハウジング３０Ｃと、第４ハウジング３０Ｄとにより、空間５６が形成されている。空間５６には、クラッチ４０が収容されている。

モータ３２は、三相誘導モータである。モータ３２は、ロータ３２Ａと、ステータ３２Ｂとを含む。

ロータ３２Ａは、ロータ軸６２を含む。ロータ軸６２は、左右方向に延びている。ロータ軸６２は、軸受４６Ａ及び４６Ｂにより、回転可能に支持されている。ここで、軸受４６Ａは、第１ハウジング３０Ａに配置されている。軸受４６Ｂは、第２ハウジング３０Ｂに配置されている。

ステータ３２Ｂは、ロータ３２Ａの周囲に配置されている。図３を参照しながら、ステータ３２Ｂの詳細について説明する。図３は、ステータ３２Ｂと、軸３６と、軸受４８Ａ及び４８Ｂとの位置関係を示す説明図であって、車両の右側から見た図面である。

ステータ３２Ｂは、環状の本体６３と、複数（本実施形態では、１２個）のコア６４とを含む。本体６３は、ロータ軸６２周りの周方向に連続して延びている。複数のコア６４の各々は、本体６３の内周面からロータ軸６２に向かって突出している。複数のコア６４は、ロータ軸６２周りの周方向に等間隔に並んで配置されている。各コア６４には、コイルボビン６６が組み付けられている。コイルボビン６６には、コイル６８が巻き回されている。

再び、図２を参照しながら、説明する。歯車３４は、ロータ軸３２Ａに固定されている。つまり、歯車３４は、ロータ軸３２Ａと一体となって、回転する。別の表現をすれば、歯車３４は、ロータ軸３２Ａと同じ速度で回転する。歯車３４は、ロータ軸３２Ａの軸方向で、軸受４６Ｂよりも、ステータ３２Ｂから離れている。つまり、歯車３４は、空間５６内に配置されている。

軸３６は、空間５６に配置されている。軸３６は、軸受４８Ａ及び４８Ｂにより、回転可能に支持されている。ここで、軸受４８Ａは、第２ハウジング３０Ｂに配置されている。軸受４８Ｂは、第３ハウジング３０Ｃに配置されている。

図４を参照しながら、ステータ３２Ｂと、軸３６と、軸受４８Ａ及び４８Ｂとの位置関係の詳細について説明する。図４は、図３の一部を拡大して示す図面である。

軸３６の軸方向から見て、軸３６の一部は、ステータ３２Ｂの本体６３に重なっている。上記軸方向から見て、軸受４８Ａ及び４８Ｂの一部は、複数のコア６４の何れか１つに重なっている。上記軸方向から見て、軸受４８Ａ及び４８Ｂの一部は、上記１つのコア６４に組み付けられたコイルボビン６６に重なっている。上記軸方向から見て、軸受４８Ａ及び４８Ｂの一部は、コイルボビン６６のうち、コイル６８が巻き回されている部分６６Ａに重なっている。ここで、部分６６Ａは、コア６４が突出する方向に延びる部分である。つまり、部分６６Ａは、コア６４を取り囲んでいる部分である。

再び、図２を参照しながら、説明する。軸３６には、歯車３８が設けられている。歯車３８は、クラッチ４０が繋がっている状態では、軸３６と一体になって、回転する。歯車３８は、クラッチ４０が切れた状態では、軸３６に対して回転可能である。歯車３８は、歯車３４と噛み合っている。歯車３８は、歯車３４よりも大径である。歯車３８は、軸３６の軸方向で、軸受４８Ｂよりも、軸受４８Ａから離れている。歯車３８は、上記軸方向から見ると、軸４４に重なっている。

軸３６には、クラッチ４０が配置されている。クラッチ４０は、軸３６の軸方向において、歯車３８よりも、軸受４８Ａ及び４８Ｂから離れているほうの端部に設けられている。クラッチ４０は、上記軸方向から見て、軸受４６Ａ及び４６Ｂに重なっている。

クラッチ４０は、複数のフリクションプレート４０Ａと、クラッチボス４０Ｂと、複数のクラッチプレート４０Ｃと、クラッチハウジング４０Ｄと、プレッシャープレート４０Ｅと、クラッチスプリング４０Ｆと、ロッド４０Ｇとを含む。クラッチボス４０Ｂは、軸３６に固定され、複数のフリクションプレート４０Ａを支持する。クラッチハウジング４０Ｄは、歯車３８に固定され、複数のクラッチプレート４０Ｃを支持する。ロッド４０Ｇは、プレッシャープレート４０Ｅに連結され、且つ、クラッチ４０の近くに配置されたロッド７０に形成されているピニオンと噛合うラックを有する。ロッド４０Ｇは、ロッド７０の回転に伴って、プレッシャープレート４０Ｅをクラッチスプリング４０Ｆの付勢力に抗して移動させる。ロッド４０Ｇは、軸３６の軸方向で、軸３６よりも、歯車３８から離れている。プレッシャープレート４０Ｅの位置に応じて、歯車３８から軸３６への動力の伝達が許容／遮断される。本実施の形態では、ロッド４０Ｇ及びロッド７０を含んで、クラッチ４０の操作機構が実現されている。なお、クラッチ４０は、公知の構造を有するものであるから、その詳細な説明は省略する。

軸３６には、歯車３６Ａが固定されている。歯車３６Ａは、軸３６の軸方向で、軸受４８Ａと軸受４８Ｂとの間に位置している。歯車３６Ａは、歯車３８よりも小径である。

軸４４は、軸受５０Ａ及び軸受５０Ｂにより、回転可能に支持されている。軸受５０Ａは、第１ハウジング３０Ａに配置されている。軸受５０Ｂは、第２ハウジング３０Ｂに配置されている。

軸４４には、歯車７２が固定されている。歯車７２は、軸４４と一体となって、回転する。歯車７２は、軸受５０Ｂよりも、軸受５０Ａから離れている。歯車７２は、空間５６内に配置されている。歯車７２は、歯車３８と噛み合っている。歯車７２は、歯車３６Ａよりも大径である。

軸４４には、スプロケット７４が固定されている。スプロケット７４は、軸４４と一体となって、回転する。スプロケット７４は、軸４４の軸方向で、軸受５０Ａよりも、軸受５０Ｂから離れている。スプロケット７４は、ハウジング３０の外側に位置している。スプロケット７４には、チェーン２６が巻き掛けられている。

電動二輪車１０においては、モータ３２の出力向上を図りつつ、ドライブユニット２２のサイズの大型化を抑制することができる。その理由は、以下のとおりである。

モータ３２の出力を向上させるために、例えば、モータ３２の外径を大きくすることが考えられる。モータ３２の外径を大きくすると、ロータ軸６２と軸３６との距離が長くなる。ロータ軸６２と軸３６との距離が長くなると、ロータ軸６２に設けられた歯車３４の直径と、軸３６に設けられた歯車３８の直径とを大きくせざるを得ない。ここで、歯車３８は、所望の減速比を得るために、歯車３４よりも直径が大きくなっている。そのため、ロータ軸６２と軸３６との距離が長くなると、歯車３８がさらに大きくなる。その結果、ドライブユニット２２のサイズが大型化するおそれがある。

電動二輪車１０においては、軸受４８Ａ及び４８Ｂの一部が、軸３６の軸方向から見て、ステータ３２Ｂに重なっている。そのため、ロータ軸６２と軸３６との距離を短くすることができる。その結果、歯車３８がさらに大型化するのを抑制しつつ、目的とする減速比を得ることができる。また、歯車３８がさらに大型化するのを抑制できるので、ドライブユニット２２のサイズが大きくなるのを抑制できる。

電動二輪車１０においては、軸受４８Ａ及び４８Ｂの一部が、軸３６の軸方向から見て、複数のコア６４の何れか１つに重なっている。そのため、ロータ軸６２と軸３６との距離をさらに短くすることができる。

電動二輪車１０においては、軸受４８Ａ及び４８Ｂの一部が、軸３６の軸方向から見て、複数のコア６４の何れか１つに組み付けられたコイルボビン６６に重なっている。そのため、ロータ軸６２と軸３６との距離をさらに短くすることができる。

電動二輪車１０においては、軸受４８Ａ及び４８Ｂの一部が、軸３６の軸方向から見て、複数のコア６４の何れか１つに組み付けられたコイルボビン６６のうち、コイル６８が巻き回されている部分６６Ａに重なっている。そのため、ロータ軸６２と軸３６との距離をさらに短くすることができる。

電動二輪車１０においては、軸３６の一部が、軸３６の軸方向から見て、ステータ３２Ｂの本体６３に重なっている。そのため、ロータ軸６２と軸３６との距離をさらに短くすることができる。

電動二輪車１０においては、軸３６の一部が、軸３６の軸方向から見て、ステータ３２Ｂの本体６３に重なっている。そのため、軸３６の長さを短くできる。その結果、軸３６を軽くすることができる。つまり、ドライブユニット２２の軽量化を図ることができる。

電動二輪車１０においては、ドライブユニット２２がクラッチ４０を含むので、モータ３２の駆動力が軸４４に伝達されるのを許容／遮断することができる。そのため、乗員の意思により、モータ３２の駆動力の軸４４への伝達を許容／遮断することができる。その結果、例えば、電動二輪車１０の発進時において、モータ３２の駆動力が軸４４に伝達されない状態から伝達される状態へと急に変化させることにより、前輪を地面から浮かせた状態での走行（ウイリー走行）を容易に実現することができる。つまり、電動二輪車１０においては、ドライブユニット２２がクラッチ４０を含むことにより、電動二輪車１０のパフォーマンス性が向上する。

電動二輪車１０においては、クラッチ４０がロッド４０Ｇを含む。ロッド４０Ｇは、ロッド７０により、操作される。ロッド７０は、軸３６の軸方向でクラッチ４０よりもモータ３２から離れている。クラッチを操作するためのプッシュロッドを軸３６に挿通しなくてもよいので、軸３６の長さを短くできる。そのため、軸３６の軸方向から見て、軸３６の一部がコア６４と重なる位置に、軸３６を配置することができる。つまり、ロータ軸６２と軸３６との距離を短くすることができる。

［クラッチの操作機構の応用例］
上記実施の形態では、ロッド４０Ｇがロッド７０によって操作されることで、クラッチ４０が動作していたが、例えば、図５に示す操作機構により、クラッチ４０を動作させてもよい。

図５に示す例では、軸３６の代わりに、筒状の軸３６１が設けられている。軸３６１は、軸受４８Ｂ及び軸受４８Ｃにより、回転可能に支持されている。つまり、図５に示す例では、軸受４８Ａの代わりに、軸受４８Ｃが設けられている。軸受４８Ｃは、第１ハウジング３０Ａに支持されている。

図５に示す例では、ロッド４０Ｇの代わりに、ロッド４０Ｈが設けられている。ロッド４０Ｈは、軸３６１に挿通され、プレッシャープレート４０Ｅに連結されている。ロッド４０Ｈが、ハウジング３０の外側に配置されたクラッチレリーズ機構（図示せず）によって操作されることで、クラッチ４０が動作する。クラッチレリーズ機構は、例えば、油圧シリンダ等である。図５に示す例では、ロッド４０Ｈ及びクラッチレリーズ機構（図示せず）を含んで、クラッチ４０の操作機構が実現されている。

図５に示す例では、軸３６１を回転可能に支持する軸受４８Ｂ及び軸受４８Ｃは、軸３６１の軸方向から見て、ステータ３２Ｂに重なる。そのため、軸３６１とロータ軸６２との距離を短くすることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

上記実施の形態では、ドライブユニット２２がクラッチ４０を備えていたが、例えば、ドライブユニットはクラッチを備えていなくてもよい。

上記実施の形態では、クラッチ４０が軸３６に配置されていたが、例えば、クラッチはロータ軸に配置されていてもよい。

１０ 電動二輪車（鞍乗型電動車両）
３２ モータ
３４ 歯車（第１の歯車）
３６ 軸（回転軸）
３８ 歯車（第２の歯車）
４０ クラッチ
４８Ａ 軸受（第１の軸受）
４８Ｂ 軸受（第２の軸受）
４８Ｃ 軸受（第２の軸受）
６２ ロータ軸
７０ ロッド（入力部）

Claims (7)

1. 鞍乗型電動車両に用いられるドライブユニットであって、
   ロータ軸を有するモータと、
   前記ロータ軸に設けられ、前記ロータ軸と同じ速度で回転する第１の歯車と、
   前記ロータ軸と平行に配置された回転軸と、
   前記回転軸に設けられ、前記第１の歯車と噛み合う第２の歯車と、
   前記回転軸を回転可能に支持し、前記回転軸の軸方向から見て、少なくとも一部が前記モータに重なる軸受とを備える、ドライブユニット。
2. 請求項１に記載のドライブユニットであって、
   前記回転軸の少なくとも一部は、前記軸方向から見て、前記モータに重なる、ドライブユニット。
3. 請求項１又は２に記載のドライブユニットであって、
   前記軸受は、
   前記軸方向で前記モータのステータよりも前記第２の歯車の近くに配置された第１の軸受を含む、ドライブユニット。
4. 請求項３に記載のドライブユニットであって、
   前記軸受は、さらに、
   前記軸方向で前記第１の軸受よりも前記第２の歯車の近くに配置された第２の軸受を含む、ドライブユニット。
5. 請求項３に記載のドライブユニットであって、
   前記軸受は、さらに、
   前記軸方向で前記ステータよりも前記第２の歯車から離れて配置された第２の軸受を含む、ドライブユニット。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載のドライブユニットであって、さらに、
   前記軸方向で前記第２の歯車よりも前記モータのステータから離れているほうの前記回転軸の端部に設けられ、前記ロータ軸から前記回転軸への駆動力の伝達を許容／遮断するクラッチを備え、
   前記クラッチは、前記軸方向で前記回転軸よりも前記ステータから離れて配置され、前記クラッチを動作させる力が作用する入力部を含む、ドライブユニット。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載のドライブユニットを備える鞍乗型電動車両。

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