JP3152392B2 - 電動機付き二輪車の駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機機付き二輪
車の駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動機付き二輪車として特開昭５
８−８９４８３号が開示されている。この技術は、二輪
車において、人為操作するスプロケット後方に電動機を
配置し、電動機の出力でチエーン歯車を駆動し、チエー
ン、スプロケットで連結された後輪を駆動するものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電動機を含
む電動機ユニットを含むシステムとして考慮した場合、
マスの集中、外形のコンパクト化、低重心化に配慮する
必要がある上、二輪車にバッテリを搭載する場合には、
バッテリの限られた電気容量を有効に利用することが望
まれる。

【０００４】本発明の目的とする処は、電動機ユニット
のマスの集中、電動機ユニットの外形のコンパクト化、
低重心化を図り、且つ電動機の起動時における後輪の負
荷を少なくし、消費電力を少なくしてバッテリの限られ
た電気容量を有効に利用することができる電動機付き二
輪車の駆動装置を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１は、前後輪間の略中心部に電動機ユニットを
備える電動機付き二輪車であって、前記電動機ユニット
は、電動機と電動機の回転を出力する出力軸を備え、前
記出力軸の軸端にスプロケットを設け、該スプロケット
と噛合するチエーンを介して後輪を駆動するように構成
し、前記電動機ユニットは、電動機の回転を制御する制
御回路を一体に設けるとともに、電動機と前記スプロケ
ットとの間に遠心クラッチを介設したことを特徴とす
る。

【０００６】請求項１では、電動機の回転を制御する制
御回路を電動機ユニットに一体に設けて、マスの集中、
電動機ユニットの外形のコンパクト化、低重心化を図る
ことができる。又電動機から出力スプロケット間に遠心
クラッチを設けたので、電動機の起動時に後輪の負荷が
直接電動機にかかることがなく、遠心クラッチを介し
て、徐々に後輪の負荷が電動機にかかるので、電動機の
起動時における起動電流（ロック電流）が小さくてすむ
ので、消費電力が少なくてすみ、バッテリの限られた電
気容量を有効に使用することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図１〜図３は本発明の第１の実施の形態を
示す図で、図１は、電動機付き二輪車の全体側面図、図
２は、要部拡大側面図、図３は、要部拡大平面図であ
る。図１において、１１は車体フレームであり、車体フ
レーム１１に、ヘッドチューブ１３に前端部を固着した
左右一対のメインフレーム１２，１２を、該ヘッドチュ
ーブ１３から斜め後方に延設し、メインフレーム１２，
１２間に、図示しないクロスメンバを架設して構成され
る。

【０００８】ヘッドチューブ１３には、前輪１４がフロ
ントフォーク１５を介して操向ハンドル１６により操向
可能に支持されている。尚、１７はヘッドランプ、１８
はメータボックス、１９はウインドスクリーンである。
車体フレーム１１には、上部にボックス２０が載設さ
れ、該ボックス２０の下方に、シートフレーム２１が後
方に延設され、各メインフレーム１２，１２の後部に、
ピボット軸２２が架設されている。

【０００９】図示しないが、ボックス２０内には、コン
トローラが配置されており、また工具等を収容する物入
れが画成されている。コントローラは、後述する電動モ
ータ及びバッテリ等に接続され、電動モータを制御す
る。シートフレーム２１には、シート２３が載置され、
ピボット軸２２にはスイングアーム２４の前端部が揺動
自在に支持されている。尚、この実施の形態におけるコ
ントローラは、電動モータを高い効率で運転させるよう
に制御するが、その制御については、本出願人が先に出
願した特願平１−１８１４９６号等に詳細に記載されて
いるので、説明は省略する。

【００１０】スイングアーム２４は、前端部がピボット
軸２２に回動自在に取り付けられ、後端部に後輪（駆動
輪）２５を支持する。図１中では、図示しないが、スイ
ングアーム２４は平面視略「はしご状」をなし、後輪２
５を両持ち支持し（図５、図６の実施の形態に示したの
で参照）、後輪２５は、巻掛け伝動装置（図５、図６の
実施の形態に示した７６と同様の構造なので参照）で、
後述するパワーユニットと動力伝達可能に連結されてい
る。尚、巻掛け伝動装置７６は、後述する実施の形態を
示す図５、図６のように、後輪２５のハブ等にドリブン
スプロケット７４が固着され、該ドリブンスプロケット
７４とパワーユニットのドライブスプロケットとの間に
チエーン（無端伝達部材）７５を捲き回し動力を伝達す
るものである。尚図１において、２６はクッションユニ
ット、２７はプログレシブリンク機構、２８はピリオン
ステップである。

【００１１】車体フレーム１１には、下部にパワーユニ
ット２９が懸架されて配設され、パワーユニット２９
は、電動モータである電動機と、変速機とを一体化した
構造である。パワーユニット２９の下方には、バッテリ
３０がバッテリフレーム８０によって搭載されており、
これ等パワーユニット２９と、バッテリ３０の前方及び
下方を覆うカバー部材３１が吊設されている。カバー部
材３１は、側面視略Ｌ字状をなし、前上端部がメインフ
レーム１２に、後下端部がバッテリフレーム８０に支持
されている。またカバー部材３１の前面には、パワーユ
ニット２９に臨んで多数の導風孔８１…（…は多数を表
す。以下同じ）が形成され、これ等導風孔８１…を経て
走行風がパワーユニット２９に当たる。

【００１２】バッテリフレーム８０は、略「かご状」を
なし、パワーユニット２９の下部に懸架されている。該
バッテリフレーム８０上には、並列或いは直列に接続さ
れた複数のバッテリ３０…載置され、これ等バッテリ３
０…が、コントローラとパワーユニット２９の電動モー
タとに接続されている。パワーユニット２９は、図１に
示すようにハウジング３３が前後部をメインフレーム１
１に吊り下げられて取り付けられている。図３に示すよ
うに、ハウジング３３の前右側に形成された凹部３３ａ
内に電動モータ３４が、ハウジング３３の前左側の凹部
３３ｂ内に、ベルト式の無段変速機３５が、ハウジング
３３の後左側に形成された凹部３３ｃ内に減速歯車機構
３６が組み付けられ、これ等電動モータ３４、無段変速
機３５及び減速歯車機構３６が一体的に構成され、電動
機ユニットを構成する。

【００１３】図１に明らかなように、パワーユニット２
９は、電動モータ３４の回転軸（後述する図３の３７）
と減速歯車機構３６の出力軸（後述する図３の６８）と
を結ぶ直線が、側面視でメインフレーム１２と略平行に
延在、即ち、上記直線が後下がりになるように取り付け
られている。電動モータ３４は、図３に示すように、凹
部３３ａの底部を貫通して凹部３３ｂ内に突出した回転
軸３７にロータを構成する永久磁石３８が、凹部３３ａ
の開口を閉止するステータ部材３９にステータを構成す
るコイル４０が固設され、回転軸３７が、凹部３３ａ底
部とステータ部材３９に対して回転自在に支持されてい
る。

【００１４】回転軸３７には、また凹部３３ｂ内で左端
に後述するドライブプーリが、凹部３３ａ底部に近接し
てファン４４が、右端に複数の磁極を有する回転検出用
のマグネット４１が固設されている。ファン４４は、凹
部３３ａ内に形成された通孔４５に対向して位置し、回
転軸３７と一体に回転して凹部３３ａから凹部３３ｂに
向けて送風する。マグネット４１は、ステータ部材３９
に設けられたＭＲ素子等の磁気感応素子４２と対向して
設けられた回転センサ４３を構成し、この回転センサ４
３は、回転軸３７の回転を検出して検出信号をコントロ
ーラに出力する。

【００１５】ステータ部材３９には、凹部３３ａ側の内
面に、前述したコイル４０を保持する円筒部３９ａが、
外面にヒートシンク３９ｂが形成され、またヒートシン
ク３９ｂフィンと略同一位置に冷却風通気用の通孔３９
ｃが形成されている。ヒートシンク３９ｂには、電動モ
ータ３４の駆動回路を構成するＦＥＴ等の複数のスイッ
チング素子４６…が固着され、これ等スイッチング素子
４６…がコイル４０と前述したコントローラに接続され
ている。これ等スイッチグ素子４６…は、コントローラ
から入力するＰＷＭ信号に応じたデューティファクタの
パルス電流をコイル４０に通電する。

【００１６】なお、４７は、ステータ部材３９の外面に
取り付けられたヒートシンク３９ｂを覆うカバーであ
り、このカバー４７には、冷却風取入れ用の孔４７ａが
形成されている。詳細な説明は割愛するが、この孔４７
ａからは、前述したファン４４の回転で冷却風が取り込
まれ、この冷却風が通孔３９ｃ、４５等を経て流れ、電
動モータ３４と無段変速機３５とを冷却する。

【００１７】無段変速機３５は、ドライブプーリ４８と
ドリブンプーリ４９との間にベルト５０を掛装してな
り、ドライブプーリ４８が電動モータ３４の回転軸３７
に、ドリブンプーリ４９が減速歯車機構３６の入力軸５
１に設けられている。ドライブプーリ４８は、回転軸３
７に固設された固定フェース５２と、回転軸３７に軸方
向移動自在に支持された可動フェース５３とを有する。
可動フェース５３は、ウエイト５４を有するガバナ機構
５５により駆動され、軸方向に移動する。このドライブ
プーリ４８は、回転軸３７の回転速度に応じて遠心ウエ
イト５４が径方向に移動し、可動フェース５３を軸方向
に移動させてベルト５０の巻掛け径が変化する。

【００１８】ドリブンプーリ４９は、入力軸５１の外周
に回転自在に嵌装されたスリーブ５６に設けられ、第１
遠心クラッチ５７と、第２遠心クラッチ５８とを並列に
介して、入力軸５１と連結している。ドリブンプーリ４
９は、スリーブ５６の右端に固設された固定フェース５
９と、スリーブ５６に軸方向移動自在に支持された可動
フェース６０と、該可動フェース６０を固定フェース５
９側に付勢する図示しないスプリングとで構成する。ド
ライブプーリ５８の巻掛け径の変化に応じ、可動フェー
ス６０が軸方向に移動してベルト巻掛け径が変化する。

【００１９】第１遠心クラッチ５７は、クラッチアウタ
６２が入力軸５１の左端に固設され、クラッチインナ６
３が第２の遠心クラッチ５８のクアッチアウタ６４に設
けられ、この第２遠心クラッチ５８のクラッチアウタ６
４がスリーブ５６の左端に結合されている。ドライブプ
ーリ４８とベルト５０で巻掛け連結されたドリブンプー
リ４９は回転し、ドリブンプーリ４９の回転数が所定回
転数とに達すると、スリーブ５６に固設されたクラッチ
アウタ６４に設けたクラッチインナ６３が拡開し、遠心
クラッチ５８と５７とは結合する。この結果、クラッチ
アウタ６２にドリブンプーリ４９に入力したドライブプ
ーリ４８の駆動力は伝達され、クラッチアウタ６２を介
して入力軸５１に駆動力は伝達される。クラッチアウタ
６２にはクラッチインナ６５を備え、これが拡開してク
ラッチアウタ６４とクラッチアウタ６２とを結合する。

【００２０】このように、遠心クラッチとして、ドライ
ブプーリ４８とベルト５０で巻掛け連結されたドリブン
プーリ４９とによる入力軸５１への動力伝達を、所定回
転数以下ではこの間の動力伝達を切断し、所定回転数以
上となったらこの間を結合する。このように、電動モー
タ３４と出力軸６８との間に、遠心クラッチを設けたの
で、電動モータ３４の起動時において、出力軸６８に繋
がる後輪２５の負荷が直接電動モータ３４にかからず、
遠心クラッチを介して徐々に後輪の負荷がかかってゆく
ので、電動モータの起動時における起動電流（ロック電
流）が小さくてすみ、消費電流が少なくてすみ、バッテ
リの限られた電気容量を有効に使用することができる。

【００２１】減速機構３６は、入力軸５１が凹部３３ｃ
の開口を閉止する蓋部材６６を貫通し、この蓋部材６６
と凹部３３ｃ底部とで回転自在に支持され、また、これ
等凹部３３ｃ底部と蓋部材６６とに、中間軸６７と出力
軸６８とが支持されている。入力軸５１には、ギヤ６９
が、中間軸６７には大小のギヤ７０，７１が、出力軸６
８にはギヤ７２が固設されており、ギヤ６９と７０と
が、ギヤ７１とギヤ７２とが噛合している。

【００２２】出力軸６８は、ハウジング３３を貫通して
右側に突出し、突出端にドライブスプロケット７３が固
設されている。ドライブスプロケット７３は、前述した
ように、チエーンが後輪２５のドリブンスプロケットの
間に掛け装され、後輪２５と動力伝達可能に連結してい
る。この減速歯車機構３６は、無段変速機構３５を介し
て伝達される電動モータ３４の出力動力を減速して巻掛
け電動装置７０、即ち、後輪２５に伝達する。

【００２３】次にこの実施に形態の作用を説明する。こ
の電動機付き二輪車の駆動装置は、アクセルグリップの
操作量等に応じたデューティファクタのパルス電流を電
動モータ３４に通電し、この電動モータ３４が出力する
動力を無段変速機３５で変速し、遠心クラッチ５７，５
８を介して入力軸５１に伝え、減速歯車機構３６および
巻掛け電動装置７６を介して後輪２５に伝達する。ここ
で、無段変速機３５は、電動モータ３４の回転軸３７の
回転速度に応じて変速して電動モータ３４を最大効率状
態で運転させる。従って、省電力化が図れる。なお、電
動モータ３４を最大効率で運転させるための構成及びそ
の制御はについては、本出願人が先に提案した特願平１
−１８１４９６号および実願平２−５１１３９号に記載
されているため、説明を簡略している。

【００２４】一方、この駆動装置は、電動モータ３４、
無段変速機３５および減速歯車機構３６をパワーユニッ
ト２９と一体に組み付け、このパワーユニット２９を電
動モータ３４の回転軸３７と減速歯車機構３６の出力軸
６８とを結ぶ直線が、メインフレーム１２に対して側面
視略平行に位置するようにして車体フレーム１１の下部
に搭載する。従って、大型化したパワーユニット２９
も、メインフレーム１２の下方のデッドスペースを有効
に利用して、また大きな空間を占めることなく配置で
き、レイアウトも容易である。特に、駆動装置は、パワ
ーユニット２９が電動モータ３４を車体フレーム１１の
前部に位置させて搭載したので、走行時に電動モータ３
４に走行風を当てさせて電動モータ３４を効果的に冷却
することができる。

【００２５】また、この電動機付き二輪車においては、
重量が大きいパワーユニット２９を車体フレーム１１の
前部下部に、同様の大重量物であるバッテリ３０をパワ
ーユニット２９の下方に配置した。従って、マスの集
中、低重心化が図れ、高い走行安定性が得られる。

【００２６】図４および図５は、本発明に係る電動機付
き二輪車の駆動装置の他の実施の形態を示す図で、図４
は二輪車の側面図、図５は要部の横断平面図である。な
お、この実施の形態および後述する他の実施の形態の説
明では、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符
号を付して説明を省略する。

【００２７】図５に示すように、この実施の形態では、
電動モータ３４と無段変速機３５とからパワーユニット
２９が構成される。このパワーユニット２９は、ハウジ
ング３３の後部にピボット軸２２が回転自在に貫通し
て、ハウジング３３の後部が、ピボット軸２２に支持さ
れ、出力軸６８がピボット軸２２の外周に回転自在に嵌
合した該ピボット軸２２と同軸の筒状部材からなる。

【００２８】出力軸６８は、右端がハウジング３３の右
側に突出し、この出力軸６８には、ハウジング３３内に
無段変速機３５のドリブンプーリ４９がスリーブ５６を
介して設けられ、ハウジング３３外に突出した右端に、
ドライブスプロケット７３が固設されている。前述した
実施の形態と同様に、ドリブンプーリ４９は、第１遠心
クラッチ５７と、第２遠心クラッチ５８とを介して出力
軸６８と連結されている。

【００２９】この実施の形態においても、パワーユニッ
ト２９は、電動モータ３４を前方に位置させて、電動モ
ータ３４の回転軸３７と出力軸６８とを結ぶ直線が側面
視略水平、即ち、メインフレーム１２と略平行になるよ
うに搭載され、また、パワーユニット２９とバッテリ３
０とを車体フレーム１１の下方に配置する。従って、パ
ワーユニット２９のレイアウトが容易であり、また電動
モータ３４を効果的に冷却することができ、さらにマス
の集中、低重心化も図れる。

【００３０】そして、この実施の形態では、ピボット軸
２２と同軸の出力軸６８に、ドライブスプロケット７３
を固設し、このドライブスプロケット７３と後輪２５の
ドリブンスプロケット７４との間にチエーン７５を掛け
装する。従って、後輪２５にバウンド、リバウンドを生
じた場合でも、ドライブスプロケット７３とドリブンス
プロケット７４との間の距離が変らず、チエーン７５の
張力が変動することが防止できる。

【００３１】図６は、本発明のさらに他の実施の形態を
示す図５と同様の横断平面図である。この実施の形態
は、ピボット軸２２を２つの軸２２ａ，２２ｂで構成
し、これ等の軸２２ａ，２２ｂの間に、パワーユニット
２９の出力軸６８を配置する。ピボット軸２２は、軸２
２ａ，２２ｂを同軸状に配置し、これ等の軸２２ａ，２
２ｂでスイングアーム２４の左右の前部をメインフレー
ム１２に支持する。パワーユニット２９は、出力軸６８
が、ピボット軸２２の各軸２２ａ，２２ｂ間で、各軸２
２ａ，２２ｂと同軸にハウジング３３に支持され、出力
軸６８のハウジング３３から突出した右端部にドライブ
スプロケット７３が固設されている。

【００３２】この実施の形態においても、上述した実施
の形態と同様に、レイアウトが容易であり、電動モータ
３４の冷却を走行風で効果的に行うことができ、また、
車体のマスの集中、低重心化も図れ、さらに、後輪２５
のバウンド、リバウンド時のチエーン７５の張力の変動
も防止することができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、前後輪間の略中心部に電動機ユニッ
トを備える電動機付き二輪車であって、電動機ユニット
は、電動機と電動機の回転を出力する出力軸を備え、出
力軸の軸端にスプロケットを設け、該スプロケットと噛
合するチエーンを介して後輪を駆動するように構成し、
電動機ユニットは、電動機の回転を制御する制御回路を
一体に設けるとともに、電動機とスプロケットとの間に
遠心クラッチを介設した。

【００３４】請求項１では、電動機の回転を制御する制
御回路を電動機ユニットに一体に設けることで、マスの
集中、電動機ユニットの外形のコンパクト化、低重心化
を図ることができる。又電動機から出力スプロケット間
に遠心クラッチを設けたので、電動機の起動時に、後輪
の負荷が直接電動機にかかることがなく、遠心クラッチ
を介して、徐々に後輪の負荷が電動機にかかるので、電
動機の起動時における起動電流（ロック電流）が小さく
てすむこととなり、消費電力が少なくてすみ、バッテリ
の限られた電気容量を有効に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本は詰めに係る電動機付き二輪車の全体側面図

【図２】要部拡大側面図

【図３】要部拡大平面図

【図４】本発明に係る電動機付き二輪車の駆動装置の他
の実施の形態を示す側面図

【図５】図４の要部の横断平面図

【図６】本発明のさらに他の実施の形態を示す図５と同
様の横断平面図

【符号の説明】

１…二輪車、 １４…前輪、 ２５…後輪、 ２９…電
動機ユニット、 ３４…電動機、 ５７，５８…遠心ク
ラッチ、 ６８…出力軸、 ７３…スプロケット、 ７
４…チエーン。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前後輪間の略中心部に電動機ユニットを
   備える電動機付き二輪車であって、 前記電動機ユニットは、電動機と電動機の回転を出力す
   る出力軸を備え、 前記出力軸の軸端にスプロケットを設け、該スプロケッ
   トと噛合するチエーンを介して後輪を駆動するように構
   成し、 前記電動機ユニットは、電動機の回転を制御する制御回
   路を一体に設けるとともに、電動機と前記スプロケット
   との間に遠心クラッチを介設した、 ことを特徴とする電動機付き二輪車の駆動装置。