JP2014046827A - 電動二輪車におけるバッテリ支持構造 - Google Patents

電動二輪車におけるバッテリ支持構造 Download PDF

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尚史 松尾
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Abstract

【課題】側方から力が印加された場合でも乗員に対する影響を軽減することができるとともに、必要な車両の運動性能を確保できる電動二輪車におけるバッテリ支持構造を提供する。
【解決手段】電動二輪車10におけるバッテリ支持構造は、ヘッドパイプ12から上下に分岐した上フレーム14と下フレーム16とを有し、上フレーム14と下フレーム16との間に配置されるバッテリケース20には、車体上下方向の上側に、上フレーム14の上フレーム側接続部150と嵌合するバッテリケース側接続部152が設けられ、バッテリケース側接続部152は、弾性部材154を介して上フレーム側接続部150に嵌合し、上フレーム14の前後で、バッテリケース20と上フレーム14との嵌合度合いを異ならせる。
【選択図】図4

Description

本発明は、バッテリの電源で駆動するモータを有する電動二輪車におけるバッテリ支持構造に関する。
下記に示す特許文献1には、ペダルを踏むことによって発生する踏力に対してモータが発生した駆動力を重畳させて駆動輪に動力を伝達する電動二輪車において、モータへの駆動力源としてのバッテリがサドルの前の上フレームと下フレームとの間に配置された構造が開示されている。
特開平10−175581号公報
しかしながら、上記特許文献1に示す構造では、上フレームと下フレームとの間に亘ってバッテリが搭載されるため、電動二輪車の側方から力が印加された場合は、乗員の脚に負担がかかってしまう。また、上下フレームに亘ってバッテリを固定してしまうと、車両全体の剛性が高くなりすぎてしまうため、車両の運動性能との兼ね合いで改善が求められるという課題も生ずる。
そこで、本発明は、側方から力が印加された場合でも乗員に対する影響を軽減することができるとともに、必要な車両の運動性能を確保できる電動二輪車におけるバッテリ支持構造を提供することを目的とする。
本発明に係る電動二輪車(10)におけるバッテリ支持構造は、以下の特徴を有する。
第1の特徴;電動二輪車(10)に搭載されるモータ(70)に対して電力を供給するためのバッテリケース(20)と、前記電動二輪車(10)の運転者が着座する着座部(40)と、前記着座部(40)の前方にあり、ヘッドパイプ(12)から上下に分岐した上フレーム(14)と下フレーム(16)とを有し、前記バッテリケース(20)を前記上フレーム(14)と前記下フレーム(16)との間に配置するバッテリ支持フレーム(18)と、を備えた電動二輪車(10)におけるバッテリ支持構造において、前記バッテリケース(20)には、車体上下方向の上側に、前記上フレーム(14)に接続させるためのバッテリケース側接続部(152)を、前記上フレーム(14)の前記バッテリケース側接続部(152)に対向する箇所には上フレーム側接続部(150)を、車体前後方向に複数備えられるとともに、前記バッテリケース側接続部(152)は、弾性部材(154)を介して前記上フレーム(14)に取り付けられ、各前記接続部(150、152)において、前記上フレーム(14)と前記バッテリケース(20)との嵌合度合いを異ならせて支持させることを特徴とする。
第2の特徴;前記バッテリケース側接続部(152)は、凹部であり、前記凹部内に、前記弾性部材(154)及び前記上フレーム側接続部(150)が嵌合することを特徴とする。
第3の特徴;前記上フレーム側接続部(150)は、凹部であり、前記凹部内に、前記弾性部材(154)及び前記バッテリケース側接続部(152)が嵌合することを特徴とする。
第4の特徴;前記嵌合度合いは、車両の前側の方が後側よりも高くなるように設定したことを特徴とする。
第5の特徴;前記バッテリケース(20)には、バッテリの状態を報知するためのインジケータ(170)が前記上側に設けられていることを特徴とする。
第6の特徴;前記インジケータ(170)は、前記着座部(40)より車体前方に設けられたことを特徴とする。
本発明の第1の特徴によれば、バッテリケースには、車体上下方向の上側に、上フレームに接続させるためのバッテリケース側接続部を、上フレームのバッテリケース側接続部に対向する箇所には上フレーム側接続部を、車体前後方向に複数備え、バッテリケース側接続部は、弾性部材を介して上フレームに取り付けられるので、電動二輪車の側方から力が印加された場合に、弾性部材の変形により、バッテリケースを力が印加された方向にずらすことができ、運転者の脚の逃げ量を確保でき負担を軽減させることができる。また、各接続部において、上フレームとバッテリケースとの嵌合度合いを異ならせて支持させるので、車体の前方と後方とでバッテリケースが取り付けられたバッテリ支持フレームの剛性を異ならせることができるので、電動二輪車の運動性能を向上させることができる。
本発明の第2の特徴によれば、バッテリケース側接続部は、凹部であり、凹部内に、弾性部材及び上フレーム側接続部が嵌合するので、バッテリケースが電動二輪車に搭載された状態で車両全体が大型化するのを防止することができる。
本発明の第3の特徴によれば、上フレーム側接続部は、凹部であり、凹部内に、弾性部材及びバッテリケース側接続部が嵌合するので、バッテリケースが電動二輪車に搭載された状態で車両全体が大型化するのを防止することができる。
本発明の第4の特徴によれば、嵌合度合いは、車両の前側の方が後側よりも高くなるように設定したので、ヘッドパイプ周辺の剛性を上げることができ、また、後側を前側よりも剛性を低くすることができるので、後側は剛性が高すぎることがなく、車両が走行している際にしなやかさを確保することができる。
本発明の第5の特徴によれば、バッテリケースには、バッテリの状態を報知するためのインジケータが上側に設けられているので、バッテリの状態を運転者に知らせることができる。
本発明の第6の特徴によれば、インジケータは、着座部より車体前方に設けられているので、走行中の視線の移動量を小さく抑えながらバッテリの状態を把握することができる。
実施の形態の電動二輪車の左側面図である。 実施の形態の電動二輪車の右側面図である。 図1のIII−III線矢視断面図である。 図1のIV−IV線矢視断面図である。 図5Aは、車幅方向外側から運転者の左脚に力が印加される前のタイミングA時のバッテリケースと左脚との関係を示す模式図、図5Bは、左脚に力が印加されたタイミングB時のバッテリケースと左脚との関係を示す模式図、図5Cは、タイミングC時のバッテリケースと左脚との関係を示す模式図である。 図6は、車体上側から見たバッテリケースを示す図である。
本発明に係る電動二輪車におけるバッテリ支持構造について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。
図1は、車両である電動二輪車10の左側面図、図2は、電動二輪車10の右側面図である。電動二輪車10において、車体の左右に1つずつ対称的に設けられる機構乃至構成要素については、左のものの参照符号に「L」を付し、右のものの参照符号に「R」を付するものとする。
電動二輪車10は、車体前方に位置するヘッドパイプ12と、該ヘッドパイプ12から上下に分岐した上フレーム14と下フレーム16とを有するバッテリ支持フレーム18と、上フレーム14と下フレーム16との間に配置されたバッテリケース20と、バッテリケース20の後方であって、下フレーム16の後端から上方に立ち上がるシートパイプ22とを備える。
ステアリング軸24は、上部にハンドル26が連結されるとともに、ヘッドパイプ12によってステアリング軸24の略中間部が回転自在に保持される。前輪WFは、車体前方に設けられ、ステアリング軸24の下端部から延在する左右一対のフロントフォーク28L、28Rに回転可能に軸支される。このハンドル26の左側には、乗員である運転者が把持するためのグリップ27Lが設けられ、右側には、運転者が把持するとともに、加速を指示するための回動可能なスロットルグリップ27Rが設けられている。
下フレーム16の後方には、左右一対のリアフォーク30L、30Rが設けられており、リアフォーク30Lの後端は、パワーユニット32に接続され、リアフォーク30Rの後端は、後輪WRのホイール34に接続されている。パワーユニット32は、車幅方向左側に設けられ、ホイール34は、パワーユニット32の車幅方向右側に設けられている。このホイール34の内部には、ドラムブレーキ36が設けられている(図3参照)。
パワーユニット32の車軸32aが後輪WRの回転軸となり、パワーユニット32の車軸32aが回転することで後輪WRが回転する。また、上フレーム14の後方には、上フレーム14の曲線に沿って形成された左右一対のステー38L、38Rを有し、ステー38Lの後端はパワーユニット32に接続され、ステー38Rの後端はホイール34に接続される。リアフォーク30L及びステー38Lの後端は互いに接続されることなく、パワーユニット32に接続され、リアフォーク30R及びステー38Rの後端は互いに接続されてホイール34に接続される。
シートパイプ22の上端には、運転者が着座するシート(着座部)40が設けられている。下フレーム16及びシートパイプ22の下端には、運手車が足を置くための左右一対のステップ44L、44Rが取り付けられているとともに、下フレーム16及びシートパイプ22の下方であって、左右一対のステップ44L、44Rの間には、パワーユニット32を駆動制御するPDU(Power Drive Unit)46が設けられている。スロットルグリップ27Rの回動角度(開度)に応じてPDU46は、バッテリケース20の内部に設けられた図示しないバッテリの電力をパワーユニット32に供給し、該パワーユニット32を駆動させる。
ヘッドパイプ12の前方には、荷物を入れるための前籠48が設けられおり、前籠48の下方に前方を照らす前照灯50が設けられている。また、シートパイプ22の後方には、充電器52が設けられている。この充電器52は、充電器本体54と、カールコード56を介して充電器本体54に接続されたプラグ58を有し、該プラグ58を引っ張って、例えば、100V等の電源コンセントにプラグ58を挿入することで、前記バッテリを充電することができる。
図3は、図1のIII−III線矢視断面図である。なお、図3においては、パワーユニット32及び後輪WR以外の構成要素は省略している。図3に示すように、パワーユニット32は、PDU46からの電力供給を受けて後輪WRの駆動源として機能するモータ70と、モータ70の出力を減速して車軸32aに伝達する減速機72と、モータ70及び減速機72を収納するパワーユニットケース74とで構成される。パワーユニットケース74は、モータ70を収納するモータ室76と減速機72を収納する減速機室78とを有し、モータ室76と減速機室78とは壁部80によって隔てられている。
モータ70は、パワーユニットケース74に固定されるステータ82と、ステータ82の内軸に配置されるロータ84とを備える。ロータ84は、車軸32aを同軸に貫通せしめるようにして筒状に形成されたモータ軸86に固定され、モータ軸86は、壁部80を回転自在に貫通して減速機室78まで延びている。
減速機72は、モータ軸86の一端に形成される駆動ギア90と、駆動ギア90に噛合する第1アイドルギア92と、第1アイドルギア92とともに回転する第2アイドルギア94と、第2アイドルギア94に噛合する従動ギア96とで構成される。
駆動ギア90よりも大径に構成される第1アイドルギア92は、アイドル軸98に固定され、第1アイドルギア92よりも小径に形成される第2アイドルギア94はアイドル軸98に一体に形成される。アイドル軸98の一端は、ベアリング100によってパワーユニットケース74に回転可能に支持され、他端は、ベアリング102によって壁部80に回転可能に支持されている。
車軸32aの一端に従動ギア96が固定され、他端には、後輪WRのホイール34が固定される。車軸32aは、ベアリング104、106によってパワーユニットケース74に回転可能に支持される。モータ軸86は、車軸32a及びパワーユニットケース74にそれぞれ回転可能に支持されるものであり、モータ軸86の外周と壁部80との間にはベアリング108が介装され、モータ軸86の内周及び車軸32aの間には、ベアリング110が介装されている。
ホイール34は、車軸32aに固定されるホイールハブ120と、タイヤ122が装着されるようにしてホイールハブ120を同軸に囲繞するリム124と、リム124及びホイールハブ120間を連結する複数のスポーク126とからなる。
ホイールハブ120は、車軸32aが挿入される内筒部120aと、該内筒部120aを同軸に囲繞する外筒部120bと、内筒部120a及び外筒部120bのパワーユニット32側端部を連結する連結壁120cとを一体に有するように形成され、内筒部120aが車軸32aに固定される。
ホイール34には、車輪ブレーキであるドラムブレーキ36が、パワーユニット32とは、反対側の車幅方向他方側からアクセスすることを可能として設けられる。ドラムブレーキ36は、ホイールハブ120の外筒部120bの内周に設けられるブレーキドラム130と、内筒部120a及び外筒部120b間のパワーユニット32とは反対側の開放端部を閉じて車軸32aに相対回転自在に支持されるブレーキパネル132と、ブレーキドラム130に摺接することを可能としてブレーキパネル132に回動可能に支持される一対のブレーキシュー134とを備える。ブレーキパネル132及び車軸32a間には、一対のベアリング136が介装される。
図4は、図1のIV−IV線矢視断面図である。上フレーム14には、車体の上下方向の下側に、下方に突起する上フレーム側接続部150が設けられ、バッテリケース20には、車体の上下方向の上側に、上フレーム側接続部150と嵌合する凹部であるバッテリケース側接続部152が設けられている。この上フレーム側接続部150とバッテリケース側接続部152との間には、例えば樹脂でできた弾性部材154が介装され、上フレーム側接続部150とバッテリケース側接続部152とは、弾性部材154を介して嵌合する。つまり、バッテリケース側接続部152である凹部内に、弾性部材154及び上フレーム側接続部150が嵌合する。
この上フレーム側接続部150は、車体の前後方向に沿って上フレーム14に複数設けられ、バッテリケース側接続部152も複数の上フレーム側接続部150に対向する箇所に、車体の前後方向に沿ってバッテリケース20に複数設けられている。なお、車体の前後方向に亘って1つの上フレーム側接続部150を上フレーム14に設け、車体の前後方向に亘って1つのバッテリケース側接続部152をバッテリケース20に設けるようにしてもよい。
また、上フレーム14(車体)の前後で、嵌合によるバッテリケース20と上フレーム14との嵌合度合いを異ならせる。例えば、上フレーム14の前後で、バッテリケース20と上フレーム14との間に介装される弾性部材154の厚みを変えることで嵌合度合いを変える。上フレーム14の前方側では、バッテリケース20と上フレーム14との嵌合度合いを高くし(例えば、弾性部材154の厚みを厚くし)、上フレーム14の後方側では、バッテリケース20と上フレーム14との嵌合度合いを低くする(例えば、弾性部材154の厚みを薄くする)。これにより、ヘッドパイプ12周辺である上フレーム14の前方側では、上フレーム14とバッテリケース20との剛性を高くすることができ、上フレーム14の後方側では、上フレーム14とバッテリケース20との剛性を低くすることができ、車両が走行している際にしなやかさを確保することができる。いわゆるねじれ剛性を適度に確保することができる。
下フレーム16の車体上下方向の上側には、バッテリケース20と締結するための締結ステー156が設けられ、バッテリケース20の車体上下方向の下側に、締結ステー156と締結するための締結ステー158が設けられている。この締結ステー156と締結ステー158とは、ボルト160とナット162とにより互いに締結される。
このように、バッテリケース20の上側を、弾性部材154を介して上フレーム14に嵌合させるので、上フレーム14及び下フレーム16の剛性を安定にすることができる。逆に、上フレーム14及び下フレーム16にバッテリケース20をボルト等によってリジットに固定してしまうと、上フレーム14及び下フレーム16の剛性が、バッテリケース20の締め付けトルク、締め付け面の精度、バッテリケース20の温度等によって変化してしまう。
また、バッテリケース20の上側を、弾性部材154を介して上フレーム14に嵌合させるので、電動二輪車10の走行によってバッテリケース20が受ける振動による影響を軽減することができる。また、上フレーム14の前方においては、上フレーム14とバッテリケース20との嵌合度合いを高くし(剛性を高くし)、上フレーム14の後方においては、上フレーム14とバッテリケース20との嵌合度合いを低く(剛性を低く)するので、電動二輪車10の運動性能を向上させることができる。
図5は、電動二輪車10の走行中の各タイミングにおけるバッテリケース20と運転者の左脚166との関係を示す模式図であり、図5Aは、車幅方向外側から左脚166に力が印加される前のタイミングA時のバッテリケース20と左脚166との関係を示す模式図、図5Bは、左脚166に力が印加されたタイミングB時のバッテリケース20と左脚166との関係を示す模式図、図5Cは、タイミングC時のバッテリケース20と左脚166との関係を示す模式図である。
図5Bに示すように、車幅方向外側から左脚166に力が加わると、左脚166がバッテリケース20に当接するとともに、電動二輪車10は左側に傾斜する。その後、図5Cに示す様に、加えられた力によって左脚166はバッテリケース20を押圧するので、弾性部材154が圧縮され、バッテリケース20の上側部分を、押圧された方向に移動する(ずらす)ことができる。従って、運転者の脚の逃げ量を確保でき負担を軽減させることができる。また、上フレーム側接続部150の剛性を低くしておくことで、図5Cの二点鎖線で示す様に、上フレーム側接続部150が変形又は破損し、バッテリケース20の上側部分を、更に押圧された方向に移動することが可能となり、運転者の脚の逃げ量を大きくすることができ負担を軽減させることができる。
図6は、車体上側から見たバッテリケース20を示す。シート40の前方であって、バッテリケース20の上面の右側前方には、前記バッテリの状態を示すインジケータ170が設けられている。インジケータ170は、前記バッテリの残量を示すものであり、バッテリ残量を示す目盛部172と、前記バッテリの残量に応じて点灯する複数の発光素子174とを有する。このインジケータ170によって、現在の前記バッテリの状態を運転者は認識することができる。また、インジケータ170は、バッテリケース20の上面前方に設けられているので、走行中の視線の移動量を小さく抑えながら前記バッテリの状態を把握することができる。
このように、バッテリケース20には、車体上下方向の上側に、上フレーム14に接続させるためのバッテリケース側接続部152を、上フレーム14のバッテリケース側接続部152に対応する箇所には上フレーム側接続部150と、車体前後方向に複数備え、バッテリケース側接続部152は、弾性部材154を介して上フレーム14に取り付けられるので、電動二輪車10の側方から力が印加された場合に、弾性部材154の変形により、バッテリケース20を力が印加された方向にずらすことができるので、運転者の脚の逃げ量を確保でき負担を軽減させることができる。また、各接続部(上フレーム側接続部150及びバッテリケース側接続部152)において、上フレーム14とバッテリケース20との嵌合度合いを異ならせて支持させるので、車体の前方と後方とでバッテリケース20が取り付けられたバッテリ支持フレーム18の剛性を異ならせることができるので、電動二輪車10の運動性能を向上させることができる。
バッテリケース側接続部152は、凹部であり、凹部内に、弾性部材154及び上フレーム側接続部150が嵌合するので、バッテリケース20が電動二輪車10に搭載された状態で車両全体が大型化するのを防止することができる。
嵌合度合いは、電動二輪車10の前側の方が後側よりも高くなるように設定したので、ヘッドパイプ12周辺の剛性を上げることができ、また、後側を前側よりも剛性を低くすることができるので、後側は剛性が高すぎることがなく、車両が走行している際にしなやかさを確保することができる。
バッテリケース20には、バッテリの状態を報知するためのインジケータ170が上側に設けられているので、バッテリの状態を運転者に知らせることができる。このインジケータ170は、シート40より車体前方に設けられているので、走行中の視線の移動量を小さく抑えながらバッテリの状態を把握することができる。
なお、上記実施の形態では、上フレーム側接続部150を、上フレーム14の下側から下方に突出する部材とし、バッテリケース側接続部152を、上フレーム側接続部150と嵌合する凹部としたが、バッテリケース側接続部152を、バッテリケース20の上側から上方に突出する部材とし、上フレーム側接続部150を、バッテリケース側接続部152と嵌合する凹部としてもよい。
また、上記実施の形態では、バッテリケース20の車体の上下方向の下側は、締結ステー156、158によって下フレーム16と締結するようにしたが、バッテリケース20と上フレーム14との取り付け方法(嵌合方法)と同様に、下フレーム16の上側に下フレーム側接続部、バッテリケース20の下側にバッテリケース側接続部を設け、下フレーム側接続部とバッテリケース側接続部とを弾性部材154を介して嵌合させるようにしてもよい。この下フレーム側接続部が上方に突出する部材の場合は、バッテリケース側接続部は、該下フレーム側接続部と嵌合する凹部であり、バッテリケース側接続部が下方に突出する部材の場合は、下フレーム側接続部は、バッテリケース側接続部に嵌合する凹部であってもよい。
以上、本発明について好適な実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態の記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、特許請求の範囲に記載された括弧書きの符号は、本発明の理解の容易化のために添付図面中の符号に倣って付したものであり、本発明がその符号をつけた要素に限定されて解釈されるものではない。
10…電動二輪車 12…ヘッドパイプ
14…上フレーム 16…下フレーム
18…バッテリ支持フレーム 20…バッテリケース
22…シートパイプ 24…ステアリング軸
26…ハンドル 28L、28R…フロントフォーク
30L、30R…リアフォーク 32…パワーユニット
32a…車軸 34…ホイール
36…ドラムブレーキ 46…PDU
70…モータ 72…減速機
150…上フレーム側接続部 152…バッテリケース側接続部
154…弾性部材 156、158…締結ステー
170…インジケータ

Claims (6)

  1. 電動二輪車(10)に搭載されるモータ(70)に対して電力を供給するためのバッテリケース(20)と、
    前記電動二輪車(10)の運転者が着座する着座部(40)と、
    前記着座部(40)の前方にあり、ヘッドパイプ(12)から上下に分岐した上フレーム(14)と下フレーム(16)とを有し、前記バッテリケース(20)を前記上フレーム(14)と前記下フレーム(16)との間に配置するバッテリ支持フレーム(18)と、
    を備えた電動二輪車(10)におけるバッテリ支持構造において、
    前記バッテリケース(20)には、車体上下方向の上側に、前記上フレーム(14)に接続させるためのバッテリケース側接続部(152)を、前記上フレーム(14)の前記バッテリケース側接続部(152)に対向する箇所には上フレーム側接続部(150)を、車体前後方向に複数備えられるとともに、
    前記バッテリケース側接続部(152)は、弾性部材(154)を介して前記上フレーム(14)に取り付けられ、各前記接続部(150、152)において、前記上フレーム(14)と前記バッテリケース(20)との嵌合度合いを異ならせて支持させる
    ことを特徴とする電動二輪車(10)におけるバッテリ支持構造。
  2. 請求項1に記載の電動二輪車(10)におけるバッテリ支持構造において、
    前記バッテリケース側接続部(152)は、凹部であり、前記凹部内に、前記弾性部材(154)及び前記上フレーム側接続部(150)が嵌合する
    ことを特徴とする電動二輪車(10)におけるバッテリ支持構造。
  3. 請求項1に記載の電動二輪車(10)におけるバッテリ支持構造において、
    前記上フレーム側接続部(150)は、凹部であり、前記凹部内に、前記弾性部材(154)及び前記バッテリケース側接続部(152)が嵌合する
    ことを特徴とする電動二輪車(10)におけるバッテリ支持構造。
  4. 請求項1〜3の何れか1項に記載の電動二輪車(10)におけるバッテリ支持構造において、
    前記嵌合度合いは、車両の前側の方が後側よりも高くなるように設定した
    ことを特徴とする電動二輪車(10)におけるバッテリ支持構造。
  5. 請求項1〜4の何れか1項に記載の電動二輪車(10)におけるバッテリ支持構造において、
    前記バッテリケース(20)には、バッテリの状態を報知するためのインジケータ(170)が前記上側に設けられている
    ことを特徴とする電動二輪車(10)におけるバッテリ支持構造。
  6. 請求項5に記載の電動二輪車(10)におけるバッテリ支持構造において、
    前記インジケータ(170)は、前記着座部(40)より車体前方に設けられた
    ことを特徴とする電動二輪車(10)におけるバッテリ支持構造。
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