JP6186965B2 - 電動二輪車 - Google Patents

Description

本発明は電動二輪車に関する。

車体フレームに対して揺動可能なスイングアームと、スイングアームに内装されるモータと、スイングアームに支持される回転自在な後輪と、を備える電動二輪車が知られている（例えば、特許文献１参照。）。モータはスイングアームを支えるピボットの直後に配置されて後輪を駆動する。後輪はスイングアームの後部に支持されている。

そして、スイングアームは、その後端部と車体フレームとの間に架け渡されるクッションユニットによって懸架されている。

特開２０１０−２３２０８４号公報

従来の電動二輪車では、スイングアームにモータが内装されている一方で、クッションユニットがスイングアームの後端部に接続されている。クッションユニットをスイングアームの後端部に接続することは、車両の質量分布を車両重心から分散させたり、クッションユニットのレバー比変化によるプログレッシブ特性の付与には不利であったりする。

そこで、本発明は、スイングアームにモータを内装しつつ、質量分布を車両の中央部に集中させ、かつクッションユニットのレバー比変化率を高められる電動二輪車を提案する。

前記の課題を解決するため本発明に係る電動二輪車は、車両の前後方向へ延びる車体フレームと、前記車体フレームに設けられるスイングアームピボットと、前記車体フレーム側の端部に配置されて上方に膨らみ突出するモータ支持部を有して前記スイングアームピボットによって揺動可能に支持されるスイングアームと、前記スイングアームによって支えられる車輪と、前記スイングアームピボットと前記車輪との間に配置され、かつ前記スイングアームピボット中心と前記車輪回転中心とを結ぶ直線よりも上方に配置される出力軸を有して前記モータ支持部に固定されるモータと、前記車体フレームと前記スイングアームの前記モータ支持部との間に架かるクッションユニットと、を備える。

本発明によれば、スイングアームにモータを内装しつつ、質量分布を車両の中央部に集中させ、かつクッションユニットのレバー比変化率を高められる電動二輪車を提案できる。

本発明の実施形態に係る電動二輪車を示す左側面図。 本発明の実施形態に係る電動二輪車を示す右側面図。 本発明の実施形態に係る電動二輪車の一部を示す平面図。 本発明の実施形態に係る電動二輪車を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る電動二輪車のモータおよびクッションユニットを示す断面図。 本発明の実施形態に係る電動二輪車のモータおよびクッションユニットを示す平面図。 本発明の実施形態に係る電動二輪車のモータおよびクッションユニットを示す左側面図。 本発明の実施形態に係る電動二輪車のモータ、インバータおよび燃料電池を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る電動二輪車のモータ、およびインバータを示す右側面図。

以下、本発明に係る燃料電池自動二輪車の実施の形態について、図１から図９を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電動二輪車を示す左側面図である。

図２は、本発明の実施形態に係る電動二輪車を示す右側面図である。

図３は、本発明の実施形態に係る電動二輪車の一部を示す平面図である。

図４は、本発明の実施形態に係る電動二輪車を示す斜視図である。

説明を容易にするため、電動二輪車の前後、左右、および上下は、電動二輪車の運転者を基準にする。

図１から図４に示すように、本実施の形態に係る電動二輪車１は燃料電池２が発電する電力を利用して走行する。電動二輪車１は、車体３と、操舵輪である前輪５と、前輪５に連結されるハンドル６と、駆動輪である後輪７と、燃料電池２が発電する電力によって後輪７を駆動するモータ８と、を備える。

燃料電池２は、燃料となる水素ガスと酸化剤となる酸素を含んだ空気とを反応させることによって電力を取り出す発電装置であり、空冷式の燃料電池システム１１の一部である。

車体３は、その前後方向に延びる車体フレーム１２と、車体フレーム１２の前方に設けられるステアリング機構１３と、車体フレーム１２の後方に設けられるリアサスペンション１５と、燃料電池２を覆う外装１６と、車体３の後半上部に配置されて車体フレーム１２に固定されるシート１７と、を備える。

車体フレーム１２は、ヘッドパイプ２１と、左右一対の上側メインフレーム２２と、左右一対の下側メインフレーム２３と、左右一対のピボットブラケット２５と、リアフレーム２６と、を備える。

ヘッドパイプ２１は車体フレーム１２の前端部に配置されている。

上側メインフレーム２２は、ヘッドパイプ２１の上部に接続されて後ろ下方に向かって傾斜して延びる長尺な管である。左右それぞれの上側メインフレーム２２は左右に距離を隔てて配置されている。

下側メインフレーム２３は、ヘッドパイプ２１の下部に接続されて後ろ下方に向かって傾斜して延びる長尺な管である。左右それぞれの下側メインフレーム２３は左右に距離を隔てて配置されている。

上側メインフレーム２２、および下側メインフレーム２３のそれぞれは、上下に距離を隔てて配置されている。上側メインフレーム２２、および下側メインフレーム２３は、それぞれのフレーム２２、２３の前端部でヘッドパイプ２１から分かれて広がり、それぞれのフレーム２２、２３の中央部で略平行になり、それぞれのフレーム２２、２３の後端部でピボットブラケット２５へ向かって狭まる形状に屈折、または屈曲している。

ピボットブラケット２５は、上側メインフレーム２２の後端部、および下側メインフレーム２３の後端部に接続されている。ピボットブラケット２５は、車体フレーム１２の前後方向中央部に配置されている。ピボットブラケット２５にはスイングアームピボット２８が設けられている。スイングアームピボット２８は、側面視において、車両の中央部に位置し、ピボットブラケット２５の長さに対して下端部から３分の１程度上方の位置に配置されている。

リアフレーム２６は、上側メインフレーム２２の左右それぞれの後部から斜め後方へ向かって延びている。リアフレーム２６はサイドフレーム２９によって補強されている。サイドフレーム２９は、上側メインフレーム２２の左右それぞれの後部であってリアフレーム２６よりも下方から斜め後方へ向かって延びている。リアフレーム２６にはリアフェンダ３１が設けられている。

シート１７は運転者が着座する場所であり、リアフレーム２６の上方に配置され、リアフレーム２６、およびサイドフレーム２９によって支持されている。

ステアリング機構１３は、車体フレーム１２のヘッドパイプ２１によって電動二輪車１の左右方向へ操舵可能に支持されている。ステアリング機構１３は、ヘッドパイプ２１によって回転自在に支持されるステアリングブラケット３３と、ステアリングブラケット３３の上面に設けられるハンドルバークランプ３５と、ハンドルバークランプ３５によってステアリングブラケット３３に固定されるハンドル６と、ステアリングブラケット３３に固定される左右一対のフロントサスペンション３６と、を備える。

ハンドルバークランプ３５は、ステアリングブラケット３３にハンドル６を回転一体に結合する。

ハンドル６は電動二輪車１の幅方向における中央部でハンドルバークランプ３５に固定されている。ハンドル６はハンドルバークランプ３５による固定箇所から左右方向、かつ斜め後ろ上方に延び、屈曲して斜め後ろ左右方向に広がる。

フロントサスペンション３６は上下方向に延び、上端部をステアリングブラケット３３に固定される一方、下端部で前輪５を回転自在に支えている。

ステアリング機構１３は、ハンドル６を左右方向へ操舵することによってフロントサスペンション３６と一体に前輪５の向きを変える。

リアサスペンション１５は、車体フレーム１２に対して後輪７を懸架している。リアサスペンション１５は、車体フレーム１２のスイングアームピボット２８によって揺動自在に支持されるスイングアーム３７と、スイングアーム３７の揺動を緩衝するクッションユニット３８と、を備える。

スイングアーム３７は、前端部を車体フレーム１２のスイングアームピボット２８に揺動自在に支持される一方、後端部で後輪７を回転自在に支持している。スイングアーム３７は、車体フレーム１２側の端部、つまり前端部に配置されて上方に膨らみ突出するモータ支持部３９を備える。

モータ８はスイングアーム３７のモータ支持部３９に固定されている。モータ８はスイングアームピボット２８と後輪７との間に配置されている。モータ８は、スイングアームピボット２８の中心Ｃ１と後輪７の車軸中心Ｃ２とを結ぶ直線Ｌよりも上方に配置される出力軸８ａを備える。

クッションユニット３８は、車体フレーム１２とスイングアーム３７のモータ支持部３９との間に架け渡されている。具体的には、クッションユニット３８は一方の端部を車体フレーム１２のクッションユニット取付部４１に、他方の端部をモータ支持部３９のクッションユニット取付部４２にそれぞれ揺動自在に取り付けられている。

また、クッションユニット３８はモータ８の上方に配置されている。クッションユニット３８の伸縮方向は、車両の上下方向、つまり垂直方向よりも車両の前後方向、つまり水平方向側に近い状態に向けられている。換言すれば、クッションユニット３８は、車両に対して寝かせた状態で搭載されている。クッションユニット３８は、伸縮方向が寝かされ、スイングアーム３７の伸張方向に近いため、リンク機構を介さなくても、クッションユニット３８の伸縮方向を立てて搭載する場合に比べて、スイングアーム３７の揺動にともなうレバー比変化を大きくしてプログレッシブ特性を有する。

シート１７はクッションユニット３８の上方に配置されている。

燃料電池システム１１は車体フレーム１２に搭載される。燃料電池システム１１は、燃料電池２が発電した電力をモータ８へ供給することによって電動二輪車１を走行させる。燃料電池システム１１は、燃料電池２の他に、燃料電池２で使用される気体水素を貯蔵する燃料タンク４３と、燃料電池２の電力を補助するバッテリ４５と、燃料電池２、またはバッテリ４５の電力を周波数変換してモータ８へ給電し、モータ８の回転数、ひいては電動二輪車１の車速を制御するインバータ４６と、これらを統括的に管理して運転制御を行う車両コントローラ（図示省略）と、を備える。燃料電池システム１１は、燃料電池２、およびバッテリ４５を有するハイブリッドシステムである。

燃料タンク４３は、気体水素を高圧で貯蔵する。燃料電池２は、左右の上側メインフレーム２２の上方に配置され、ブラケット（図示省略）を介して上側メインフレーム２２に支持されている。

燃料タンク４３は、左右一対の上側メインフレーム２２、および下側メインフレーム２３に囲まれる空間Ｐ内に配置されてクランプバンドなどの保持機構（図示省略）を介して上側メインフレーム２２、および下側メインフレーム２３に保持されている。燃料タンク４３は、車両搭載時の最上点が左右の上側メインフレーム２２における上端縁よりも下方に配置され、最下点Ｂが左右の下側メインフレーム２３における下端縁よりも上方に配置されている。燃料タンク４３は、左右の上側メインフレーム２２、および下側メインフレーム２３の間に配置されて左右の上側メインフレーム２２の開口を通して空間Ｐ内に搭載されている。

また、燃料タンク４３は、気体水素を貯蔵する円筒形状のタンク本体４７と、タンク本体４７の頂部側に配置される半球形状の上鏡板４８に設けられて気体水素の出入を制御するタンクバルブ４９と、を備える。

タンクバルブ４９は上鏡板４８の上方へ突出している。タンクバルブ４９は、シート１７よりも前方、かつヘッドパイプ２１の直後に配置され、左右の上側メインフレーム２２、および下側メインフレーム２３の間に配置されている。タンクバルブ４９の一部は、ハンドル６の最上点と左右の下側メインフレーム２３の下端縁との間に配置されている。タンクバルブ４９は、タンク本体４７に気体水素を導く燃料充填口５１と、タンク本体４７内の気体水素を圧力調整するレギュレータ５２と、レギュレータ５２で圧力を調整された気体水素を燃料電池２へ導く燃料パイプ５３と、を備える。

燃料充填口５１、およびレギュレータ５２は、シート１７よりも前方、ヘッドパイプ２１の直後、かつタンクバルブ４９の上方に配置されている。燃料充填口５１、およびレギュレータ５２は、左右の上側メインフレーム２２、および下側メインフレーム２３の間に配置され、その一部がハンドル６の最上点と下側メインフレーム２３の下端縁との間に配置されている。

バッテリ４５およびインバータ４６は、いずれも車体フレーム１２の下部に配置されている。バッテリ４５およびインバータ４６は、前輪５に近い側からバッテリ４５、インバータ４６の順に並び、後輪７に近い側にインバータ４６が配置されている。つまり、バッテリ４５およびインバータ４６は、後輪７に近い側からインバータ４６、バッテリ４５の順に並び、前輪５に近い側にバッテリ４５が配置されている。

バッテリ４５は、燃料電池２が発生させる余剰の電力を蓄電する。バッテリ４５はブラケット（図示省略）を介して左右の下側メインフレーム２３に支持されている。

インバータ４６は所謂電装品である。インバータ４６は、車両コントローラの指令に従って燃料電池２、またはバッテリ４５の直流電力を交流電力に変換してモータ８へ給電し、モータ８の回転数、ひいては電動二輪車１の車速を制御する。インバータ４６はスイングアームピボット２８の下方に配置されて左右のピボットブラケット２５に固定されている。インバータ４６の下面には放熱フィン５５が設けられている。

図５は、図１のＶ−Ｖ線において、本発明の実施形態に係る電動二輪車のモータおよびクッションユニットを示す断面図である。

図６は、本発明の実施形態に係る電動二輪車のモータおよびクッションユニットを示す平面図である。

図７は、本発明の実施形態に係る電動二輪車のモータおよびクッションユニットを示す左側面図である。

図５から図７に示すように、本実施形態に係る電動二輪車１のモータ８は、車両前後方向における中心線Ｃに対して左右いずれか一方側、ここでは右側に偏倚して配置される。換言すると、モータ８は、車両前後方向における中心線Ｃに対して左右いずれか一方側、ここでは右側に偏倚する重心Ｇｍを有する。モータ８は、車体外側方向に延びて回転力を伝える出力軸を備える。出力軸８ａと後輪７との間には、動力を伝達するチェーン５６が巻き掛けられている。出力軸８ａおよびチェーン５６は、中心線Ｃに対してモータ８の重心と同じ側に配置されている。

他方、クッションユニット３８は、車両前後方向における中心線Ｃに対して左右いずれか一方側、ここでは左側に偏倚して配置されている。クッションユニット３８の中心線Ｃｃは、車両前後方向における中心線Ｃに対して略平行に配置されている。

本実施形態に係る電動二輪車１は、スイングアーム３７の前半部に設けられるモータ支持部３９にモータ８を固定することによって、モータ８を車両の中央部に近接させ、車両の中央部に質量を集中させつつも、車体フレーム１２の下部にバッテリ４５や、インバータ４６などの構成部品を搭載する空間を確保している。

図８は、本発明の実施形態に係る電動二輪車のモータ、インバータおよび燃料電池を示す斜視図である。

図９は、本発明の実施形態に係る電動二輪車のモータ、およびインバータを示す右側面図である。

図８および図９に示すように、本実施形態に係る電動二輪車１は、バッテリ４５をインバータ４６の前方に配置することによって、バッテリ４５⇒インバータ４６⇒モータ８の順に、ケーブル５７の接続が車両の前側から後ろ側へ向かって一方向になる。ケーブル５７は、バッテリ４５とインバータ４６とを接続する第一ケーブル５８と、インバータ４６とモータ８とを接続する第二ケーブル５９と、を備える。第一ケーブル５８と第二ケーブル５９とは、インバータ４６に接続されるコネクタ６１を介して物理的に一体化されている。

本実施形態に係る電動二輪車１は、クッションユニット取付部４２をスイングアーム３７のモータ支持部３９に設けることによって、クッションユニット取付部４２のみがスイングアーム３７から大きく突出することを避け、モータ支持部３９の膨らみの分だけクッションユニット取付部４２の突出量を抑制できる。このことは、例えば、レバー比変化率を高めるためにクッションユニット３８を車両前後方向に寝かせ、スイングアームピボット２８からクッションユニット取付部４２を極力離間させて最適なレバー比を得なければならない場合に、クッションユニット取付部４２のみがスイングアーム３７から大きく突出する態様を回避させる。つまり、電動二輪車１は、クッションユニット取付部４２をスイングアーム３７の上方へ張り出すモータ支持部３９に設けることによって、クッションユニット３８を寝かせた状態で搭載することで、モータ８を内装することにともなうスイングアーム３７の大型化との調和を図る。

また、本実施形態に係る電動二輪車１は、クッションユニット取付部４２をスイングアーム３７のモータ支持部３９に設けることによって、モータ支持部３９の膨らみの分だけクッションユニット取付部４２の突出量を抑制し、クッションユニット３８の支持剛性を高めて車両の安定性を向上させる。

さらに、本実施形態に係る電動二輪車１は、クッションユニット３８がモータ８の上方に配置されているため、いずれも他の部品等に比べて質量が大きい部類のモータ８およびクッションユニット３８を車両の中央部に近接させ、車両の慣性モーメントを抑えて操作性を向上させる。

さらにまた、本実施形態に係る電動二輪車１は、車両前後方向における中心線Ｃに対してモータ８の重心Ｇｍを左右いずれか一方側に偏倚させ、クッションユニット３８を、その重心Ｇｃが左右いずれか他方側に偏倚するようにして、それぞれの質量を車両の左右に振り分けて配置することによって、車両の左右方向における質量の均一性を改善し、操作性を向上させる。

また、本実施形態に係る電動二輪車１は、モータ８をスイングアーム３７の前半部の上側に偏らせて配置し、スイングアーム３７が車両の中央部、つまりスイングアームピボット２８付近で下方へ垂れ下がる形状になることを抑えることによって、車体フレーム１２の下部に電装品、具体的にはインバータ４６を配置する空間を確保する。

さらに、本実施形態に係る電動二輪車１は、車体フレーム１２の下部にバッテリ４５やインバータ４６などの電装品を配置することによって、車両の重心を路面に近づけ、走行の安定性を向上させる。

さらにまた、本実施形態に係る電動二輪車１は、電装品を車体フレーム１２の下部に搭載することによって、車体フレーム１２の上部の部品レイアウトの簡素化を図り、シート１７の周辺にゆとりを確保し、運転者の乗車姿勢を楽にする。

また、本実施形態に係る電動二輪車１は、モータ８をスイングアーム３７の前半部に配置し、インバータ４６をスイングアームピボット２８の下方に配置することによって、モータ８とインバータ４６とを近づけ、両者を通電させるケーブル５７をスイングアームピボット２８付近に通過させることができるので、スイングアーム３７揺動時のケーブル５７の撓みを抑えることができる。

さらに、本実施形態に係る電動二輪車１は、作動によって発熱するインバータ４６を車体下部に配置することによって、インバータ４６が外気に触れ易くなり、インバータ４６の放熱効果が向上し、かつインバータ４６から発せられる熱気を運転者に当てることを避けて快適性を向上させる。

さらにまた、本実施形態に係る電動二輪車１は、バッテリ４５を車体フレーム１２の下部に配置することによって、低重心となって安定性を向上させる。

また、本実施形態に係る電動二輪車１は、バッテリ４５をインバータ４６の前方に配置することによって、バッテリ４５⇒インバータ４６⇒モータ８の順に、ケーブル５７の接続が車両の前側から後ろ側へ向かって流れが一方向になり、配線の取り回しを簡素化して整備性を向上させる。

したがって、本発明の実施形態に係る電動二輪車１によれば、スイングアーム３７にモータ８を内装しつつ、質量分布を車両の中央部に集中させ、かつクッションユニット３８のレバー比変化率を高められる。

１ 電動二輪車
２ 燃料電池
３ 車体
５ 前輪
６ ハンドル
７ 後輪
８ モータ
８ａ 出力軸
１１ 燃料電池システム
１２ 車体フレーム
１３ ステアリング機構
１５ リアサスペンション
１６ 外装
１７ シート
２１ ヘッドパイプ
２２ 上側メインフレーム
２３ 下側メインフレーム
２５ ピボットブラケット
２６ リアフレーム
２８ スイングアームピボット
２９ サイドフレーム
３１ リアフェンダ
３３ ステアリングブラケット
３５ ハンドルバークランプ
３６ フロントサスペンション
３７ スイングアーム
３８ クッションユニット
３９ モータ支持部
４１ クッションユニット取付部
４２ クッションユニット取付部
４３ 燃料タンク
４５ バッテリ
４６ インバータ
４７ タンク本体
４８ 上鏡板
４９ タンクバルブ
５１ 燃料充填口
５２ レギュレータ
５３ 燃料パイプ
５５ 放熱フィン
５６ チェーン
５７ ケーブル
５８ 第一ケーブル
５９ 第二ケーブル
６１ コネクタ

Claims (6)

1. 車両の前後方向へ延びる車体フレームと、
   前記車体フレームに設けられるスイングアームピボットと、
   前記車体フレーム側の端部に配置されて上方に膨らみ突出するモータ支持部を有して前記スイングアームピボットによって揺動可能に支持されるスイングアームと、
   前記スイングアームによって支えられる車輪と、
   前記スイングアームピボットと前記車輪との間に配置され、かつ前記スイングアームピボット中心と前記車輪回転中心とを結ぶ直線よりも上方に配置される出力軸を有して前記モータ支持部に固定されるモータと、
   前記車体フレームと前記スイングアームの前記モータ支持部との間に架かるクッションユニットと、を備える電動二輪車。
2. 前記モータ支持部は、前記スイングアームの前半部に設けられ、
   前記クッションユニットは、前記車体フレームに設けられる第一クッションユニット取付部に取り付けられる端部と、前記モータの前記出力軸よりも前記後輪側、かつ前記モータ支持部に設けられる第二クッションユニット取付部に取り付けられる端部と、を有し、かつ前記車両の側面視において前記モータの真上を前記車両の前後方向へ架け渡されている請求項１に記載の電動二輪車。
3. 前記モータは、車両前後方向における車両の中心線に対して左右いずれか一方側に偏倚する重心を有し、
   前記クッションユニットは、重心が前記車両の中心線に対して左右いずれか他方側に偏倚して配置される請求項１または２に記載の電動二輪車。
4. 前記スイングアームピボットの下方に配置されて前記車体フレームに固定される電装品を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の電動二輪車。
5. 前記電装品は直流電力を交流電力に変換するインバータである請求項４に記載の電動二輪車。
6. 前記電装品の前方に配置されて前記車体フレームの下部に固定されるバッテリを備える請求項４または５に記載の電動二輪車。

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