JPH07242190A - 自動二輪車における前輪駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サブパワーユニットにより前輪を駆動する自
動二輪車において、操舵力の軽減及び動力伝達系のコン
パクト化を図る。 【構成】 自動二輪車Ｖの後輪Ｗｒはエンジン３を有す
るメインパワーユニット５により駆動され、前輪Ｗｆは
モータＭを有するサブパワーユニットＰにより駆動され
る。サブパワーユニットＰは、モータＭの駆動力をドラ
イブシャフトハウジング３０の内部に収納したドライブ
シャフトを介して前輪Ｗｆに伝達するもので、その重量
が操舵力や操舵フィーリングに影響を与えないように、
ステアリング軸９の軸線Ｌ上に位置するようにフロント
フォーク２のロアアウタチューブの後部に支持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステアリング軸回りに
操向可能なフロントフォークの下端に軸支した前輪を駆
動手段で駆動して走行する自動二輪車に関する。

【０００２】

【従来の技術】前輪を駆動手段で駆動して走行する自動
二輪車として、特開平５−１６８７２号公報の第２実施
例に記載されたもの及び特開平３−７１３１９号公報に
記載されたものが公知である。

【０００３】上記前者のものは、フロントフォークの上
端のトップブリッジ及びボトムブリッジの前側にモータ
を搭載し、このモータの駆動力をフロントフォークの前
面に沿って延びるシャフトを介して前輪に伝達するよう
になっている。

【０００４】また上記後者のものは、フロントフォーク
の内側空間にエンジンを搭載し、このエンジンの駆動力
をフロントフォークの内側に沿って延びるチェーンを介
して前輪に伝達するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記前者の
ものは、重量物であるモータがステアリング軸の軸線か
ら前方に離れた位置に設けられているため、操舵時にモ
ータの重量によるモーメントが作用して大きな操舵力が
必要になる可能性がある。

【０００６】また、上記後者のものは、フロントフォー
クの内側空間にエンジンを搭載しており、且つチェーン
をフロントフォークの内側に沿って配設しているので、
フロントフォークの左右幅が増加してコンパクト化が困
難になる問題がある。

【０００７】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、前輪を駆動して走行する自動二輪車において操舵力
の軽減及び操舵フィーリングの向上を図るとともに前輪
の駆動装置のコンパクト化を図ることを目的とする。ま
た本発明は前輪の駆動装置の組付性の向上を図ることを
目的とし、更に本発明は前輪の駆動力を適切に制御して
走行性能及び制動性能の向上を図ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載された発明は、ステアリング軸の軸
線の前側に左右操向可能なフロントフォークを配設し、
このフロントフォークの下端に軸支した前輪を駆動手段
で駆動して走行する自動二輪車において、駆動手段をス
テアリング軸の軸線の近傍でフロントフォークに支持
し、駆動手段と前輪とをフロントフォークの後側に沿っ
て延びる動力伝達手段を介して接続したことを特徴とす
る。

【０００９】また請求項２に記載された発明は、請求項
１の構成に加えて、前記動力伝達手段がシャフトである
ことを特徴とする。

【００１０】また請求項３に記載された発明は、請求項
１の構成に加えて、前記駆動手段がモータであることを
特徴とする。

【００１１】また請求項４に記載された発明は、請求項
１の構成に加えて、前記駆動手段の駆動軸を車体左右方
向に配設したことを特徴とする。

【００１２】また請求項５に記載された発明は、請求項
１の構成に加えて、前記駆動手段をフロントフォークの
後側においてステアリング軸の下端と前輪との間に配設
したことを特徴とする。

【００１３】また請求項６に記載された発明は、請求項
１の構成に加えて、前記駆動手段及び動力伝達手段を一
体化してフロントフォークに着脱自在に支持したことを
特徴とする。

【００１４】また請求項７に記載された発明は、請求項
１の構成に加えて、前記駆動手段を弾性部材を介してフ
ロントフォークに支持したことを特徴とする。

【００１５】また請求項８に記載された発明は、請求項
２の構成に加えて、前記シャフトと前輪との間に一方向
クラッチを配設したことを特徴とする。

【００１６】また請求項９に記載された発明は、請求項
３の構成に加えて、前記モータの出力を車速及びアクセ
ル開度に基づいて制御する制御手段を備えたことを特徴
とする。

【００１７】また請求項１０に記載された発明は、請求
項９の構成に加えて、前記制御手段は車速及びアクセル
開度に基づいてモータをデューティ制御することを特徴
とする。

【００１８】また請求項１１に記載された発明は、請求
項１０の構成に加えて、前記制御手段は所定の車速でア
クセル開度が０の場合に所定のデューティ比でモータを
駆動することを特徴とする。

【００１９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００２０】図１〜図９は本発明の一実施例を示すもの
で、図１は自動二輪車の全体側面図、図２は図１の２−
２線拡大矢視図、図３は図２の３−３線拡大断面図、図
４は図２の４−４線拡大矢視図、図５は図２の５−５線
拡大断面図、図６は図２の６−６線拡大断面図、図７は
図６の７−７線断面図、図８は制御系のブロック図、図
９はモータの制御を説明するグラフである。

【００２１】図１及び図２に示すように、自動二輪車Ｖ
は車体後部に上下揺動自在に枢支されたリヤフォーク１
の後端に軸支した後輪Ｗｒと、車体前部に左右操向可能
に支持されたフロントフォーク２の下端に軸支した前輪
Ｗｆとを備える。

【００２２】車体中央部にはエンジン３及びトランスミ
ッション４を一体化したメインパワーユニット５が搭載
されており、後輪Ｗｒはメインパワーユニット５にチェ
ーン６を介して接続されて駆動される。

【００２３】車体前部に設けたヘッドパイプ７には上端
に操向ハンドル８を有するステリング軸９が回動自在に
嵌合しており、このステアリング軸９の上端に固着した
トップブリッジ１０及び下端に固着したボトムブリッジ
１１の左右両端にフロントフォーク２の上部が支持され
る。フロントフォーク２の軸線は側面視でステアリング
軸９の軸線Ｌよりも車体前方に偏倚している（図１参
照）。

【００２４】次に、図３〜図７を併せて参照しながら前
輪Ｗｆを駆動するサブパワーユニットＰの構造について
詳述する。

【００２５】フロントフォーク２は左右一対のロアアウ
タチューブ２_L ，２_R を備えており、自動二輪車Ｖに搭
乗したライダーから見て左側のロアアウタチューブ２_L
の後面に突設したブラケット１２に、２本のボルト１
３，１４を介して環状のモータ支持部部材１５が支持さ
れる。モータ支持部材１５の内周には環状のゴムブッシ
ュ１６を介して概略円筒状のモータＭのケーシング１７
がフローティング支持される。

【００２６】ケーシング１７の右端面に形成したフラン
ジ１７₁ にはボルト１８…を介して第１上部ギヤハウジ
ング１９が結合され、更に第１上部ギヤハウジング１９
の右側面にはボルト２０…を介して第２上部ギヤハウジ
ング２１が結合される。ボールベアリング２２で支持さ
れたモータＭの駆動軸２３は第１上部ギヤハウジング１
９の内部に延出する。第２上部ギヤハウジング２１の内
部には両端にスパーギヤ２４及びベベルギヤ２５を有す
る上部中間軸２６が一対のボールベアリング２７，２８
で支持されており、前記スパーギヤ２４が第１上部ギヤ
ハウジング１９の内部においてモータＭの駆動軸２３に
形成したピニオン２３₁ に噛合する。

【００２７】右側のロアアウタチューブ２_R の下端には
下部ギヤハウジング４４が設けられており、この下部ギ
ヤハウジング４４の上面と前記第２上部ギヤハウジング
２１の下面とに、筒状のドライブシャフトハウジング３
０の下端に設けたフランジ３０₁ 及び上端に設けたフラ
ンジ３０₂ がそれぞれボルト３１…，３２…で結合され
る。ドライブシャフトハウジング３０は右側のロアアウ
タチューブ２_R の後側に沿うように平行に配設される。

【００２８】ドライブシャフトハウジング３０の内部に
収納されたドライブシャフト３３は、その上端がボール
ベアリング３４を介して第２上部ギヤハウジング２１に
支持されるとともに、その下端がボールベアリング３５
を介して下部ベアリングハウジング２９に支持される。
ドライブシャフト３３の上端に設けたベベルギヤ３６は
第２上部ギヤハウジング２１の内部において上部中間軸
２６のベベルギヤ２５に噛合する。また、ドライブシャ
フト３３の下端に設けたベベルギヤ３７は、下部ベアリ
ングハウジング２９に一対のボールベアリング３８，３
９で支持した下部中間軸４０の一端に設けたベベルギヤ
４１に噛合する。

【００２９】左右のロアアウタチューブ２_L ，２_R の下
端間に架設されて前輪Ｗｆを軸支する車軸４２には前輪
Ｗｆを制動するドラムブレーキのブレーキパネル４３及
び下部ギヤハウジング４４が固定されており、下部ギヤ
ハウジング４４に下部ベアリングハウジング２９が２本
のボルト４５，４５で固定される。車軸４２には一対の
ボールベアリング４６，４６を介して前輪Ｗｆのハブ４
７が回転自在に支持されており、その右側面にハブププ
レート４８がボルト４９…で固定される。

【００３０】下部中間軸４０に他端に設けたスパーギヤ
５０に噛合するスパーギヤ５１と前記ハブププレート４
８との間に一方向クラッチ５２が介装される。一方向ク
ラッチ５２はモータＭから前輪Ｗｆに駆動力が伝達され
る際に係合し、前輪ＷｆからモータＭに駆動力が伝達さ
れる際に係合解除される。

【００３１】次に、自動二輪車Ｖの制御系の構成を図８
を参照しながら説明する。

【００３２】自動二輪車Ｖはアクセルグリップの操作量
からアクセル開度を検出するアクセル開度センサ６１と
前輪Ｗｆの回転数から車速Ｖｖを検出する車速センサ６
２とを備えており、コントローラ６３は前記アクセル開
度センサ６１及び車速センサ６２からの信号に基づいて
予め記憶したマップを検索し、バッテリ６４からモータ
Ｍへの給電を制御する。エンジン３の点火系は、バッテ
リ６４、発電機６５、ＣＤＩ６６、パルサー６７、ＩＧ
コイル６８及び点火プラグ６９から構成される。

【００３３】次に、前述の構成を備えた本発明の実施例
の作用について説明する。

【００３４】自動二輪車Ｖはエンジン３及びトランスミ
ッション４よりなるメインパワーユニット５により後輪
Ｗｒを駆動するとともに、モータＭを有するサブパワー
ユニットＰにより前輪Ｗｆを駆動して走行する。

【００３５】このとき、モータＭの駆動力は、駆動軸２
３のピニオン２３₁ 、上部中間軸２６のスパーギヤ２
４、上部中間軸２６のベベルギヤ２５、ドライブシャフ
ト３３のベベルギヤ３６、ドライブシャフト３３のベベ
ルギヤ３７、下部中間軸４０のベベルギヤ４１、下部中
間軸４０のスパーギヤ５０、一方向クラッチ５２のスパ
ーギヤ５１及び一方向クラッチ５２を介して前輪Ｗｆの
ハブ４７に伝達される。車速Ｖｖに対してモータＭの回
転数が上回っているとき、一方向クラッチ５２は係合し
てモータＭの駆動力を前輪Ｗｆに伝達し、車速Ｖｖに対
してモータＭの回転数が下回っているとき、一方向クラ
ッチ５２は係合解除して前輪Ｗｆの駆動力がモータＭに
逆伝達されるのを防止する。これにより、モータＭに不
要な負荷が作用するのが防止されるとともに、自動二輪
車Ｖを手で押して方向変換させる際の取回しが容易にな
る。

【００３６】図８のコントローラ６３は車速Ｖｖとアク
セル開度θｔｈとをファクターとするマップに基づいて
モータＭをデューティ制御するもので、例えば自動二輪
車Ｖの発進時や急加速時のように、アクセル開度センサ
６１で検出されるアクセル開度θｔｈの増加に対して車
速センサ６２で検出される車速Ｖｖが低い場合には、コ
ントローラ６３の指令のよりモータＭの出力を増加させ
ることより加速性の向上が可能になる。

【００３７】自動二輪車Ｖの定速走行時には車速センサ
６２で検出される車速Ｖｖがアクセル開度センサ６１で
検出されるアクセル開度θｔｈと見合う値になるように
モータＭの出力が制御され、これによりエンジン３によ
る後輪Ｗｒの駆動力とモータＭによる前輪Ｗｆの駆動力
とを調和させてスムーズな直進性を得ることができる。

【００３８】アクセル開度θｔｈを急激に減少させて自
動二輪車Ｖを減速する場合には、コントローラ６３の指
令によりモータＭが駆動されて前輪Ｗｆにトルクが印加
され、これにより前輪Ｗｆの直進性が向上する。

【００３９】前記コントローラ６３によるモータＭの制
御は、具体的に以下のようにすることができる。即ち、
図９に示すように、車速Ｖｖが０〜２ｋｍ／ｈの領域で
はアクセル開度θｔｈによらずデューティ比が０に設定
され、従って停車中にはモータＭは駆動されない。車速
Ｖｖが５〜１５ｋｍ／ｈの領域では、アクセル開度θｔ
ｈが０％のときであっても所定のデューティ比でモータ
Ｍが駆動され、アクセルＯＮ／ＯＦＦによる駆動力の変
化によって発生するスリップを抑えることができる。
尚、車速Ｖｖが２０ｋｍ／ｈ以上の領域ではアクセル開
度θｔｈによらずデューティ比は０に設定されるが、必
要に応じて設定を変更しても良い。

【００４０】自動二輪車Ｖの走行中に路面の凹凸により
前輪Ｗｆは主として車体前後方向及び上下方向の振動を
受け、この振動はフロントフォーク２を介してモータＭ
に伝達される。このとき、モータＭはゴムブッシュ１６
を介してフロントフォーク２にフローティング支持され
ているため、前記振動を効果的に遮断してモータＭの耐
久性を向上させることができる。しかもモータＭの駆動
軸２３が前記振動の方向と直交する車体左右方向に配設
されているので、特に駆動軸２３の軸受部の耐久性が向
上する。

【００４１】さて、図２に示すようにサブパワーユニッ
トＰを自動二輪車Ｖの正面から見ると、その全幅はフロ
ントフォーク２の左右のロアアウタチューブ２_L ，２_R
の幅内に収まっており、しかもモータＭは車体左側（ラ
イダーから見て）に配設され、また第２上部ギヤハウジ
ング２１、ドライブシャフトハウジング３０、下部ベア
リングハウジング２９及び下部ギヤハウジング４４は車
体右側（ライダーから見て）に振り分けて配設されてい
るので、そのサブパワーユニットＰの重心ＣＧはステア
リング軸９の軸線Ｌの延長線上に位置している。また、
図１に示すように自動二輪車Ｖの側面から見たサブパワ
ーユニットＰはステアリング軸９の軸線Ｌの延長線上に
位置しており、当然その重心ＣＧはステアリング軸９の
軸線Ｌの延長線上に位置している。従って、サブパワー
ユニットＰの重量によって操向ハンドル８に不要なモー
メントが加わることが最小限に抑えられ、操舵力の軽減
と操舵フィーリングの向上とが併せて達成される。

【００４２】また、モータＭがフロントフォーク２の後
方におけるステアリング軸９の下端と前輪Ｗｆの上端と
の間に配設されているので、車体のデッドスペースを有
効利用してモータＭをコンパクトにレイアウトすること
ができる。しかもモータＭから前輪Ｗｆへの動力伝達に
ドライブシャフト３３を用い、そのドライブシャフト３
３を一方のロアアウタチューブ２_R の後部に沿って配設
したので、極めてコンパクトな構造で動力伝達系を構成
することができる。

【００４３】また、予めユニットとして組み立てられた
サブパワーユニットＰを車体に取り付ける場合、先ずサ
ブパワーユニットＰの下端の下部ギヤハウジング４４を
右側のロアアウタチューブ２_R の下端に固定した後、サ
ブパワーユニットＰの上端のモータＭを支持するモータ
支持部材１５を左側のロアアウタチューブ２_L の上端の
ブラケット１２に対して位置合わせし、モータ支持部材
１５とブラケット１２とを２本のボルト１３，１４で結
合すれば良い。このようにサブパワーユニットＰを予め
ユニットとして組み立てておくことにより組付性が向上
するばかりか、モータＭとモータ支持部材１５との間に
介装したゴムブッシュ１６によりアライメントエラーを
吸収し、且つ取付け後の応力を緩和することができる。

【００４４】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は前記実施例に限定されるものでなく、種々の設計変
更を行うことが可能である。

【００４５】例えば、実施例の自動二輪車Ｖは後輪Ｗｒ
をエンジン３で駆動し前輪ＷｆをモータＭで駆動してい
るが、本発明は後輪Ｗｒをモータで駆動する自動二輪車
や後輪Ｗｒを駆動しない自動二輪車に対しても適用する
ことができる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載された発
明によれば、駆動手段をステアリング軸の軸線の近傍で
フロントフォークに支持し、駆動手段と前輪とをフロン
トフォークの後側に沿って延びる動力伝達手段を介して
接続したので、駆動手段及び動力伝達手段を共にステア
リング軸の軸線の近傍に配置して操舵力の軽減と操舵フ
ィーリングの向上を図ることが可能となり、しかも動力
伝達手段をデッドスペースを利用してコンパクトのレイ
アウトすることができる。

【００４７】また請求項２に記載された発明によれば、
動力伝達手段がシャフトであるため、チェーンやギヤ列
を用いる場合に比べて動力伝達手段の一層のコンパクト
化が可能となる。

【００４８】また請求項３に記載された発明によれば、
駆動手段がモータであるため、エンジンを用いる場合に
比べて重量が軽減され、操舵力の一層の軽減が可能とな
る。

【００４９】また請求項４に記載された発明によれば、
駆動手段の駆動軸を車体左右方向に配設したので、走行
に伴う振動の方向と駆動軸の方向とを異ならせてモータ
の軸受部の耐久性を向上させることができる。

【００５０】また請求項５に記載された発明によれば、
駆動手段をフロントフォークの後側においてステアリン
グ軸の下端と前輪との間に配設したので、デッドスペー
スを有効利用して駆動手段をコンパクトにレイアウトす
ることができる。

【００５１】また請求項６に記載された発明によれば、
駆動手段及び動力伝達手段を一体化してフロントフォー
クに着脱自在に支持したので、駆動手段及び動力伝達手
段の組み付けを容易化することができる。

【００５２】また請求項７に記載された発明によれば、
駆動手段を弾性部材を介してフロントフォークに支持し
たので、車両の走行に伴う振動が駆動手段に伝達される
のを防止して駆動手段の耐久性を向上させるとともに、
駆動手段の回転振動を遮断して騒音を低下させることが
できる。

【００５３】また請求項８に記載された発明によれば、
シャフトと前輪との間に一方向クラッチを配設したの
で、車速がモータの回転速度を上回ったときにモータに
無用な負荷が加わるのを防止することができる。

【００５４】また請求項９に記載された発明によれば、
モータの出力を車速及びアクセル開度に基づいて制御し
ているので、前輪の駆動力を適切に制御して発進性や直
線性を向上させることが可能となる。

【００５５】また請求項１０に記載された発明によれ
ば、モータをデューティ制御しているので、モータの出
力を精密にコントロールすることができる。

【００５６】また請求項１１に記載された発明によれ
ば、所定の車速でアクセル開度が０の場合に所定のデュ
ーティ比でモータを駆動するので、アクセルのＯＮ／Ｏ
ＦＦによる駆動力の変化によって発生するスリップを抑
えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動二輪車の全体側面図

【図２】図１の２−２線拡大矢視図

【図３】図２の３−３線拡大断面図

【図４】図２の４−４線拡大矢視図

【図５】図２の５−５線拡大断面図

【図６】図２の６−６線拡大断面図

【図７】図６の７−７線断面図

【図８】制御系のブロック図

【図９】モータの制御を説明するグラフ

【符号の説明】

２ フロントフォーク ９ ステアリング軸 １６ ゴムブッシュ（弾性部材） ２３ 駆動軸 ３３ ドライブシャフト（動力伝達手段） ５２ 一方向クラッチ ６３ コントローラ Ｌ 軸線 Ｍ モータ（駆動手段） Ｗｆ 前輪

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリング軸（９）の軸線（Ｌ）の前
   側に左右操向可能なフロントフォーク（２）を配設し、
   このフロントフォーク（２）の下端に軸支した前輪（Ｗ
   ｆ）を駆動手段（Ｍ）で駆動して走行する自動二輪車に
   おいて、 駆動手段（Ｍ）をステアリング軸（９）の軸線（Ｌ）の
   近傍でフロントフォーク（２）に支持し、駆動手段
   （Ｍ）と前輪（Ｗｆ）とをフロントフォーク（２）の後
   側に沿って延びる動力伝達手段（３３）を介して接続し
   たことを特徴とする、自動二輪車における前輪駆動装
   置。
2. 【請求項２】 前記動力伝達手段（３３）がシャフトで
   あることを特徴とする、請求項１記載の自動二輪車にお
   ける前輪駆動装置。
3. 【請求項３】 前記駆動手段（Ｍ）がモータであること
   を特徴とする、請求項１記載の自動二輪車における前輪
   駆動装置。
4. 【請求項４】 前記駆動手段（Ｍ）の駆動軸（２３）を
   車体左右方向に配設したことを特徴とする、請求項１記
   載の自動二輪車における前輪駆動装置。
5. 【請求項５】 前記駆動手段（Ｍ）をフロントフォーク
   （２）の後側においてステアリング軸（９）の下端と前
   輪（Ｗｆ）との間に配設したことを特徴とする、請求項
   １記載の自動二輪車における前輪駆動装置。
6. 【請求項６】 前記駆動手段（Ｍ）及び動力伝達手段
   （３３）を一体化してフロントフォーク（２）に着脱自
   在に支持したことを特徴とする、請求項１記載の自動二
   輪車における前輪駆動装置。
7. 【請求項７】 前記駆動手段（Ｍ）を弾性部材（１６）
   を介してフロントフォーク（２）に支持したことを特徴
   とする、請求項１記載の自動二輪車における前輪駆動装
   置。
8. 【請求項８】 前記シャフトと前輪（Ｗｆ）との間に一
   方向クラッチ（５２）を配設したことを特徴とする、請
   求項２記載の自動二輪車における前輪駆動装置。
9. 【請求項９】 前記モータの出力を車速及びアクセル開
   度に基づいて制御する制御手段（６３）を備えたことを
   特徴とする、請求項３記載の自動二輪車における前輪駆
   動装置。
10. 【請求項１０】 前記制御手段（６３）は車速及びアク
    セル開度に基づいてモータをデューティ制御することを
    特徴とする、請求項９記載の自動二輪車における前輪駆
    動装置。
11. 【請求項１１】 前記制御手段（６３）は所定の車速で
    アクセル開度が０の場合に所定のデューティ比でモータ
    を駆動することを特徴とする、請求項１０記載の自動二
    輪車における前輪駆動装置。