JP7057598B2

JP7057598B2 - 前輪駆動装置およびそれを用いた自動二輪車

Info

Publication number: JP7057598B2
Application number: JP2018027437A
Authority: JP
Inventors: 太郎水谷
Original assignee: 株式会社プロテクタ
Priority date: 2018-02-19
Filing date: 2018-02-19
Publication date: 2022-04-20
Anticipated expiration: 2038-02-19
Also published as: JP2019142322A

Description

本発明は自動二輪車の前輪駆動装置およびそれを用いた自動二輪車に関する。

言うまでもなく、自動二輪車は後輪を駆動させて推進させる乗り物である。したがって、雪上、氷上、砂地、泥地など、滑りやすい路面では摩擦力を得ることが難しく、後輪が空転し発進が困難となる場合がある。

この滑りやすい路面環境に対し、特許文献１は、前輪の近傍にモータおよび前輪のハブにドリブンディスクをそれぞれ取り付け、このドリブンディスクとモータの駆動軸との間にチェーンを巻き掛けることにより、前輪を駆動させる技術を提案している。

特開２０１５－１１２９２４号公報

しかしながら、前輪を駆動させる必要が生じるのは、後輪が空転する程の悪い路面環境の場合のみであり、良好な路面環境においては前輪を駆動させる必要はない。むしろ前輪駆動装置の分だけ、前輪付近の重量が増加するため、操舵性が悪くなる虞もある。そして、この特許文献１に提案されている技術は、構造が複雑であり、取り付け後の取り外しが容易であるとは言い難い。

本発明の目的は、上記事情に鑑み、路面環境次第でユーザが容易に装着または脱着でき、且つ装着時には前輪を確実に駆動できる前輪駆動装置およびそれを用いた自動二輪車を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、自動二輪車の前輪をユーザ指示に応じて回転駆動する前輪駆動装置であって、フロントフォークに着脱自在に装着するベースフレームと、このベースフレームに支持される装置本体と、この装置本体に回転自在に支持され、ブレーキディスク上で回転可能な回転体と、この回転体を回転駆動させる回転体駆動部と、回転体がブレーキディスクに当接するように、このブレーキディスクへ回転体を移動させる回転体移動部とを備えることを特徴とする。

ここで、「フロントフォーク」とは、前輪を回転自在に支持する、自動二輪車に装備されたフレームの一部を意味する。また、「ブレーキディスク」とは、前輪と同軸上に固定された、自動二輪車に装備された円板状の部品であり、ブレーキパッドを押し当てることにより、前輪を制動させる部品を意味する。

また、「ベースフレームに支持される装置本体」とは、装置本体をベースフレームに固定、または摺動可能に支持することを意味する。

また、本発明において、回転体の表面に凸部が形成されていてもよい。また、本発明において、回転体は回転ローラ対を有し、このローラ対がブレーキディスクを挟むように、装置本体に支持されていてもよい。

また、本発明において、回転体移動部は、回転ローラ対のうち、一方の回転ローラをブレーキディスクに押し付けることにより、他方のローラ対との間でブレーキディスクを挟持してもよい。

本発明によれば、フロントフォークに着脱自在に装着するベースフレームと、このベースフレームに支持される装置本体と、この装置本体に回転自在に支持され、ブレーキディスク上で回転可能な回転体と、この回転体を回転駆動させる回転体駆動部と、回転体がブレーキディスクに当接するように、このブレーキディスクへ回転体を移動させる回転体移動部とを備えることにより、フロントフォークよりベースフレームを脱着するだけで手間もかからず、ユーザは必要に応じて容易に取り外しができる。さらに、装着時には、回転体がブレーキディスク上を回転することで確実に前輪を駆動できる。

また、本発明によれば、回転体の表面に凸部が形成されていている場合、ブレーキディスクとの間に高い摩擦力を確保でき、より確実に前輪を駆動できる。

また、本発明によれば、回転体が回転ローラ対からなり、このローラ対がブレーキディスクを挟むように、装置本体に支持されている場合、回転ローラがブレーキディスクの両側で回転するため確実に前輪を駆動できる。

また、本発明によれば、回転体移動部が、回転ローラ対のうち、一方の回転ローラをブレーキディスクに押し付けることにより、他方のローラ対との間でブレーキディスクを挟持する場合、一方が駆動ローラ、他方が従動ローラという簡易な構造となり、装着および脱着し易くなり、且つ装置の軽量化も実現できる。

本発明に係る前輪駆動装置を装着した自動二輪車の前方部分を示す図本発明に係る前輪駆動装置の取り付けを示す分解図本発明に係る前輪駆動装置の構造を模式的に示す図本発明に係る前輪駆動装置を構成する装置本体の断面図本発明に係る第２実施形態の装置本体構造を模式的に示す図

本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である前輪駆動装置１を取り付けた自動二輪車１００の前方部分を示す図である。

最初に自動二輪車１００を説明する。自動二輪車１００の前輪１１０は、フロントフォーク１２０に回転自在に支持されている。そして、前輪１１０には、前輪１１０の回転軸と同軸上にブレーキディスク１３０が設けられている。

また、前輪１１０には、ブレーキキャリパ１４０を介してフロントブレーキ１５０も取り付けられている。フロントブレーキ１５０は、不図示のブレーキパッドをブレーキディスク１３０へ当接させ、前輪１１０を制動するものである。なお、前輪１１０、フロントフォーク１２０、ブレーキディスク１３０およびフロントブレーキ１５０は、公知な構造であり、その詳細な説明は省略する。

前輪駆動装置１は、ブレーキディスク１３０側のフロントフォーク１２０を挟んで、フロントブレーキ１５０と対峙するように装着する。もっとも、装着位置は限定されるわけではなく、ブレーキディスク１３０近傍の何れかの位置に装着することができる。

図２は、前輪駆動装置１の取り付けを示す分解図である。前輪駆動装置１は、フロントフォーク１２０に、２つのＵ字型ブラケット１７によってボルト締結するベースフレーム１５と、ベースフレーム１５に装着する装置本体１０を備える。

ベースフレーム１５は、ボルト締結のための２つの孔１５ｂと、後述する浮動フレーム１１のガイド孔１２ａに挿入する２つのガイドピン１５ａを有する。ガイドピン１５ａは、装置本体１０を摺動可能に支持する。上述の取り付け構造とすることで、路面状況に合わせて容易な着脱が可能である。

図３は、前輪駆動装置１の構造を模式的に示す図であり、図４は図２においてＺ方向から見た装置本体１０の断面図（一部ハッチングを省略）である。合わせて説明する。
装置本体１０は、浮動フレーム１１、浮動フレーム１１に回転自在に支持され、ブレーキディスク１３０の上で回転可能な回転体２０、回転体２０を回転駆動させる回転体駆動部３０、回転体２０がブレーキディスク１３０に当接するよう、ブレーキディスク１３０に向けて回転体２０を移動させる回転体移動部４０を備える。

図４において、浮動フレーム１１は、略直方体外形状を有し、その構成面のうち、対向する２つの側面それぞれにフランジ１２が突出する。フランジ１２は、それぞれにガイド孔１２ａを有する。ガイド孔１２ａには前述のガイドピン１５ａを挿入し、浮動フレーム１１は、ガイドピン１５ａにガイドされ摺動する。ガイド孔１２ａは、貫通していても良く、貫通していなくともよい。また公知のグリース封入構造を用いることができる。

浮動フレーム１１は、上部にモータ収納部Ｍ、下部にローラ収納部Ｒを有し、モータ収納部Ｍは防水、防塵のための上蓋１８を備える。浮動フレーム１１の下面は、ローラ取り付け及びブレーキディスク１３０の一部を覆うため、一部が開口している。（図３参照）。

浮動フレーム１１のローラ収納部Ｒ内面のうち、ブレーキディスク１３０の面と対向する一方の面に、２つのシリンダ１３が凹設されている。２つのシリンダ１３の各々には、ピストン２５が収納される。２つのピストン２５の一部は、シリンダ１３から突出し、突出する部分のそれぞれにベアリングが埋入されている。それぞれのベアリングは、後述する従動軸２３の両端を回転自在に支持する。なお、ピストン軸と従動軸２３は直交するように配置される。

回転体２０について説明する。回転体２０は、ブレーキディスク１３０を挟むように、ブレーキディスク１３０の両側に配置されたローラ対からなる構造である。回転体２０は、駆動軸２１、この駆動軸２１に固定された駆動ローラ２２、ブレーキディスク１３０を挟み、駆動軸２１と略対称となる位置にある従動軸２３、この従動軸２３に固定された従動ローラ２４から構成されている。

駆動軸２１両端の軸方向、モータ収納部Ｍ下面とローラ収納部Ｒ下面のそれぞれに、ベアリングが埋入されている。ベアリングは、駆動軸２１を回転自在に支持する。駆動軸２１の一方の端はモータ収納部Ｍに露出するため、モータ収納部Ｍ下面とローラ収納部Ｒ上面との間は駆動軸２１用の貫通孔を有する。

図３に示すように、駆動ローラ２２の回転面には駆動凸部２２ａ、従動ローラ２４の回転面には従動凸部２４ａがそれぞれ形成されていることが望ましいが、特に限定されるものではない。駆動凸部２２ａおよび従動凸部２４ａは、回転体駆動部３０からの駆動力を効率良くブレーキディスク１３０に伝達するため、ブレーキディスク１３０との摩擦力を高める。また、駆動軸２１および従動軸２３は、ブレーキディスク１３０の径方向に延伸している。もっとも、駆動凸部２２ａ、従動凸部２４ａにおける凸部を凹部に形成してもよい。

回転体駆動部３０について説明する。回転体駆動部３０は、浮動フレーム１１に固定されたモータブラケット３１、モータブラケット３１に取り付けられたモータ３２、モータ３２の回転軸に固定されたドライブギア３３、駆動軸２１に固定されてドライブギア３３と噛合するドリブンギア３４とから構成されている。各構成部品はモータ収納部Ｍに格納される。

モータ３２の回転を駆動軸２１に伝達する手段は、ドライブギア３３とドリブンギア３４とかなる傘歯車の組み合わせに限定されるものではない。たとえば、ウォームギアやチェーン、フレキシブルシャフト等の構成としてもよい。そして、モータ３２が回転すると、ドライブギア３３およびドリブンギア３４を介して駆動軸２１および駆動ローラ２２が回転する。

また、モータ３２は、浮動フレーム１１への固定に限定されない。例えば、フロントフォーク１２０上部等、自動二輪車１００の何処かに固定することができる。また、後輪駆動によるモータ３２に対する負荷を取り除くため、駆動軸２１にワンウェイクラッチを介在させることもできる。

装置本体１０の摺動について説明する。回転体移動部４０は、油圧ポンプ４１、油圧ポンプ４１とシリンダ１３との間の流動路４２から主に形成されている。
シリンダ１３とピストン２５との間は不図示のオーリング等で封止されている。
なお後述する入力部６０が機械的なレバー操作による場合、油圧ポンプ４１はいわゆるマスターシリンダー部を意味する。

油圧ポンプ４１は、油からなる流動体のシリンダ１３への供給量を調整することにより、ピストン２５をスライドさせる。油圧ポンプ４１がシリンダ１３へ供給する流動体を増加させると、図３に示す矢印Ａ方向にピストン２５と、従動ローラ２４がスライドし、従動ローラ２４は、ブレーキディスク１３０の一方の面に当接し、その面を押圧する。

浮動フレーム１１は、従動ローラ２４が、ブレーキディスク１３０を押圧する反作用により、図３に示す矢印Ｂ方向にスライドし、その結果駆動ローラ２２は、従動ローラ２４が押圧するブレーキディスク１３０の面と他方の面に当接し、その面を押圧する。

一方、油圧ポンプ４１がシリンダ１３へ供給する流動体を減少させると、従動ローラ２４及び、駆動ローラ２２は、ブレーキディスク１３０から離間する。なお、回転体移動部４０は油圧ではなく、空圧を利用するものであってもよい。

制御部５０、入力部６０及び電力供給部７０について説明する。制御部５０は、入力部６０からの信号に基づいて、回転体駆動部３０および回転体移動部４０を制御する。制御部５０は、公知なＣＰＵやＩＣで構成されてもよい。もっとも、回転体移動部４０の制御においては、入力は信号に限らず、通常のブレーキ操作同様人的な入力であってもよい。本実施例において、制御部５０は、自動二輪車１００のハンドル近傍に配置するが、これに限定されるものではなく、例えば、装置本体１０内に収納されていても良い。

回転体駆動部３０は、制御部５０からの指令に基づいて、電力供給部７０から電力を供給することで、所定の回転速度で駆動ローラ２２を回転させる。電力供給部７０は、自動二輪車１００に備え付けられたバッテリまたは、モータ３２を駆動させるための専用バッテリの何れかを用いることができる。

回転体移動部４０は、制御部５０からの指令に基づいて、所定の移動量だけ、従動ローラ２４をブレーキディスク１３０に向けて移動させる。

入力部６０はユーザの操作を受け付ける。入力部６０は公知なスイッチやレバーで構成されてもよい。また、入力部６０と制御部５０との接続は有線または無線であってもよい。また、入力部６０の取り付け場所は、ユーザが操作しやすい場所であれば特に限定されるものではない。たとえば、自動二輪車１００のハンドル近傍や、前輪駆動装置１の近傍であってもよく、無線接続の場合はユーザが所持してもよい。

前輪駆動装置１の作用について説明する。入力部６０がユーザからの操作を受け付けると、制御部５０は、電力供給部７０からモータ３２へ所定電力の供給指示をする。また、油圧ポンプ４１へ所定流動体量の供給指示をする。

モータ３２は、ドライブギア３３およびドリブンギア３４を介して駆動軸２１および駆動ローラ２２を回転させる。油圧ポンプ４１は、流動体をシリンダ１３に供給し、ピストン２５をブレーキディスク１３０に向けてスライドさせ、従動ローラ２４をブレーキディスク１３０に当接させる。これにより、駆動ローラ２２および従動ローラ２４がブレーキディスク１３０を挟持し、ブレーキディスク１３０を介して前輪１１０を駆動する。

図５は第２実施形態である装置本体１０の構造を模式的に示す図である。前述の実施形態と同一の箇所については、適宜その説明を省略する。

固定フレーム１４は、ベースフレーム１９にボルト締結される。固定フレーム１４とベースフレーム１９間の隙間により、ボルトの締結力によって、駆動ローラ２７のブレーキディスク１３０への押圧力を調整することができる。ベースフレーム１９は、公知な方法によりフロントフォーク１２０に固定される。
つまり、第２実施形態においては、装置本体１０は、ベースフレーム１９に対して摺動せず、固定される。

ブレーキディスク１３０の外周部には、ブレーキ時に発生する摩擦熱を放熱するための放熱孔が配列している。駆動ローラ２７には、この孔に噛み合う径の円筒突起を複数有し、ブレーキディスク１３０上の放熱孔ピッチに合わせて配列している。そのため、駆動ローラ２７は、テーパローラであり、駆動軸２６は、ブレーキディスク１３０の中心方向に向かって傾斜する。
なお、ブレーキディスク１３０の放熱孔形状や配列ピッチは様々であり、駆動ローラ２７は、放熱孔形状や配列ピッチに合わせて複数選択可能であることが望ましい。

駆動ローラ２７の材料は、レジンモールド系またはゴム系の材料が用いられるがこれに限定するものではなく、カーボン等の無機材料または、これの含む複合材料であってもよい。

後輪駆動時におけるモータ３２への負荷を取り除くため、回転体駆動部３０と駆動ローラ２７間にはワンウェイクラッチ２８を介在させる。

以上に説明したとおり、本実施形態によれば、ユーザは必要に応じて前輪駆動装置１を容易に脱着することができる。そして、装着時には、回転体２０がブレーキディスク１３０上を回転することで確実に前輪１１０を駆動できる。

また、本実施形態によれば、駆動ローラ２２の表面に駆動凸部２２ａ、従動ローラ２４の表面に従動凸部２４ａがそれぞれ形成されていているため、ブレーキディスク１３０との高い摩擦力を確保でき、より確実に前輪１１０を駆動できる。

また、本実施形態によれば、駆動ローラ２２および従動ローラ２４がブレーキディスク１３０を挟持し、ブレーキディスク１３０の両側でそれぞれ回転するため確実に前輪１１０を駆動できる。

また、本実施形態によれば、駆動ローラ２７の表面の突起が、ブレーキディスク１３０の外周部に形成された放熱孔に噛合された状態で、駆動ローラ２７が回転するため、より確実に前輪１１０へ駆動力を伝達することができる。

１前輪駆動装置
１０装置本体
１１浮動フレーム
１４固定フレーム
１５ベースフレーム
１７Ｕ字ブラケット
１８上蓋
１９ベースフレーム
２０回転体
２１駆動軸
２２駆動ローラ
２２ａ駆動凸部
２３従動軸
２４従動ローラ
２４ａ従動凸部
２６駆動軸
２７駆動ローラ
２８ワンウェイクラッチ
３０回転体駆動部
４０回転体移動部
１００自動二輪車
１１０前輪
１３０ブレーキディスク

Claims

自動二輪車の前輪をユーザ指示に応じて回転駆動する前輪駆動装置であって、
フロントフォークに着脱自在に装着するベースフレームと、
該ベースフレームに支持される装置本体と、
該装置本体に回転自在に支持され、ブレーキディスク上で回転可能な回転体と、
該回転体を回転駆動させる回転体駆動部と、
前記回転体が前記ブレーキディスクに当接するように、油圧によって前記回転体が前記ブレーキディスクの面に対し垂直方向に移動する回転体移動部とを備え、
前記回転体が、回転ローラ対を有し、該回転ローラ対が前記ブレーキディスクを挟むように、前記装置本体に支持されていることを特徴とする前輪駆動装置。
前記回転体移動部が、前記回転ローラ対のうち、一方の回転ローラを前記ブレーキディスクに押し付けることにより、他方の回転ローラとの間で前記ブレーキディスクを挟持することを特徴とする請求項１に記載の前輪駆動装置。
請求項１または請求項２に記載の前輪駆動装置を用いたことを特徴とする自動二輪車。