JP3984139B2 - 電動二輪車の動力伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータを駆動源として走行する電動二輪車の動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動二輪車はエンジンを駆動源とするものが主流を占めているが、環境保護等の観点から電動モータを駆動源として走行する電動二輪車が開発されるに至っている。
【０００３】
斯かる電動二輪車として、電動モータと該電動モータの回転を減速して後車軸に伝達する減速機を含んで構成される電動パワーユニットをリヤアーム内に組み込み、リヤアームの後部から外側方に突出する前記後車軸の端部に後輪を取り付けて成るものが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記電動二輪車においては、電動パワーユニットをリヤアーム内に組み込む関係上、該電動パワーユニットを極力薄く構成する必要がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、電動パワーユニットの薄型化を実現することができる電動二輪車の動力伝達装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、電動モータと該電動モータの回転を減速して後車軸に伝達するギヤ減速機を含んで構成される電動パワーユニットをリヤアーム内に組み込み、リヤアームの後部から外側方に突出する前記後車軸の端部に後輪を取り付けて成る電動二輪車において、前記電動モータを、前記後車軸と同軸の回転軸と共に回転するロータと、該ロータに対向して固設されたステータと、を備えるアキシャルギャップ型モータで構成し、前記ロータの中央に前記ステータ側に向けて窪む凹部を形成するとともに、該凹部の外周には前記ステータに対向するフランジ部を設け、前記凹部に前記ギヤ減速機を配置するとともに、前記フランジ部の前記ステータ側の面にマグネットを固定し、前記ギヤ減速機に対して、前記マグネットと前記ステータとを車幅方向においてそれぞれ部分的にオーバーラップさせたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ギヤ減速機を遊星ギヤ減速機で構成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記電動モータと前記遊星ギヤ減速機を同軸的に配置したことを特徴とする。
【０００９】
従って、本発明によれば、電動パワーユニットを構成する前記電動モータを、前記後車軸と同軸の回転軸と共に回転するロータと、該ロータに対向して固設されたステータと、を備える薄型のアキシャルギャップ型モータで構成し、前記ロータの中央に前記ステータ側に向けて窪む凹部を形成するとともに、該凹部の外周には前記ステータに対向するフランジ部を設け、前記凹部に前記ギヤ減速機を配置するとともに、前記フランジ部の前記ステータ側の面にマグネットを固定し、前記ギヤ減速機に対して、前記マグネットと前記ステータとを車幅方向においてそれぞれ部分的にオーバーラップさせたため、電動パワーユニットの車幅方向寸法が縮小してその薄型化が実現される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本発明に係る電動二輪車の側面図、図２はバッテリ脱着時の状態を示す電動二輪車後部の破断側面図、図３は同電動二輪車のバッテリ部分のシートを取り除いた状態の部分平面図である。
【００１２】
図１に示す電動二輪車１は、その車体前方上部にヘッドパイプ２を備え、該ヘッドパイプ２内には不図示のステアリング軸が回動自在に挿通している。そして、このステアリング軸の上端にはアッパーブラケット３が、下端にはアンダーブラケット４がそれぞれ取り付けられており、アッパーブラケット３にはハンドル５が取り付けられている。そして、ハンドル５の両端にはグリップ６が取り付けられており、左側のグリップ６の近傍にはブレーキレバー７が設けられており、不図示の右側（図１の奥側）のグリップ６は回動可能なスロットルグリップを構成している。
【００１３】
又、前記アッパーブラケット３とアンダーブラケット４にはフロントフォーク８の上部が取り付けられており、該フロントフォーク８の下端には前輪９が前車軸１０によって回転自在に軸支されている。尚、前記ハンドル５の前方のアッパーブラケット３上にはメータ１１が配置され、該メータ１１の下方には、前記フロントフォーク８の上部に固定されたヘッドランプ１２が配され、その両側方にはフラッシャランプ１３（図１には一方のみ図示）がそれぞれ設けられている。他方、前記ヘッドパイプ２からは側面視Ｕ字状を成す左右一対の車体フレーム１４が車体後方に向かって延設されている。即ち、丸パイプ状の車体フレーム１４は、ヘッドパイプ２から車体後方に向かって斜め下方に延びた後、後方に向かって円弧状に曲げられて車体後方に略水平に延びた後、上方に向かって円弧状に折り曲げられて車体後方に向かって斜め上方に立ち上がって側面視Ｕ字状を成している。そして、車体フレーム１４の後端部１４ａは、シート１５の形状に沿って屈曲され、左右の後端部１４ａ同士は連続した１つのパイプを構成している。
【００１４】
ところで、上記左右の車体フレーム１４の後部近傍には、逆Ｕ字状を成すシートステー１６（図３参照）が車体前方に向かって斜め上方に傾斜して溶着されており、このシートステー１６と左右の車体フレーム１４で囲まれる部分には前記シート１５が開閉可能に配置されている。即ち、図２に示すように、前記シートステー１６の前端水平部にはヒンジ１７によってシート１５の前端部が上下に回動可能に支持されており、該シート１５のボトムプレート１５ａの下面にはクッション材１８が取り付けられている。
【００１５】
そして、車体フレーム１４側には、シート１５を支持するシートステー１９とシート１５を閉じ状態に固定ロックするための不図示のロック機構が設けられている。ここで、車体フレーム１４の後端に取り付けられたリヤフェンダ２０の後面にはテイルランプ２１が取り付けられており、その左右にはフラッシャランプ２２（図１及び図２には一方のみ図示）が配されている。
【００１６】
一方、左右の車体フレーム１４のシート１５下方の屈曲部にはリヤアームブラケット２３（図１及び図２には一方のみ図示）がそれぞれ溶着されており、左右一対のリヤアームブラケット２３には、リヤアーム２４の前端がピボット軸２５にて上下揺動自在に支持されている。そして、このリヤアーム２４の後端には駆動輪である後輪２６が回転自在に軸支されており、リヤアーム２４と後輪２６はリヤクッション２７によって車体フレーム１４に懸架されている。
【００１７】
又、左右の車体フレーム１４の水平部にはフートステップ２８（図１及び図２には一方のみ図示）がそれぞれ取り付けられており、左側の車体フレーム１４のフートステップ２８の後方にはサイドスタンド２９が軸３０によって回動可能に軸支されて設けられており、サイドスタンド２９はリターンスプリング３１によって閉じ側に付勢されている。
【００１８】
ところで、本実施の形態に係る電動二輪車１においては、シート１５の下方の左右の車体フレーム１４の間にバッテリ３２が脱着可能に配置されている。このバッテリ３２は充電可能な複数の２次電池を収納して構成されており、その上面には傾倒自在なハンドル３３が設けられている（図２及び図３参照）。又、バッテリ３２の後面には、図３に示すように、上下方向に連続して形成された左右のリブ３２ａによって形成されたガイド溝が上下方向に貫設されている。
【００１９】
一方、図１及び図２に示すように、前記シート１５の下方の左右の車体フレーム１４間には、上面が開口するカップ状のケース３４が取り付けられており、このケース３４には前記バッテリ３２の下部が部分的に装着される。尚、図２に示すように、ケース３４内には放電端子３５が立設されており、バッテリ３２を図１に示すようにケース３４に収納すると、該バッテリ３２の底面に埋設された不図示の放電端子がケース３４側の前記放電端子３５に接続される。
【００２０】
又、上記ケース３４の後部には、図２に示すように、車幅方向に広い板状のガイド部材３６が車体後方に向かって斜め上方に立設されており、該ガイド部材３６の上部は、車体フレーム１４側に固定されたブラケット３７によって支持されている。尚、ガイド部材３６の上端部は車体後方に向かって円弧状に折り曲げられて導入部３６ａを構成している（図２参照）。
【００２１】
次に、後輪２６を駆動する電動パワーユニットの構成を図４〜図１０に基づいて説明する。尚、図４は電動二輪車の後輪部分の左側面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図、図６は図５のＢ−Ｂ線矢視図、図７は図５のＣ−Ｃ線矢視図、図８は図７のＤ−Ｄ線断面図、図９はリヤブレーキの駆動系の構成を示す側面図、図１０は遊星ギヤ減速機とワンウェイクラッチの構成を示す側面図である。
【００２２】
前記リヤアーム２４の略円形を成す後端部２４ａの右側端面には、図５に示すように、ギヤカバー３８が被着され、その内部に形成された空間内に電動パワーユニットを構成する電動モータ３９と遊星ギヤ減速機４０及びコントローラ４１が一体的に組み込まれている。
【００２３】
駆動源としての上記電動モータ３９には車幅方向に扁平な薄型のアキシャルギャップ型モータが使用され、図５に示すように、該電動モータ３９は、リヤアーム２４の後端部に支持された回転軸４２に固定されたロータ３９Ａと、該ロータ３９Ａに対向してリヤアーム後端部２４ａの内面に固設されたステータ３９Ｂとで構成されている。
【００２４】
ここで、前記回転軸４２は車幅方向に配され、その基端部はベアリング４３によってリヤアーム２４の後端部２４ａに回転自在に支承されており、前記ロータ３９Ａは、回転軸４２にその中心部が結着されたヨーク３９ａと、該ヨーク３９ａの前記ステータ３９Ｂに対向する外周面に固定されたマグネット３９ｂとで構成されている。尚、ヨーク３９ａの中心部には凹部が形成されており、該凹部の外周フランジ部に前記マグネット３９ｂが固定されている。
【００２５】
又、前記ステータ３９Ｂは、複数のコイル３９ｃをリヤアーム２４の後端部２４ａ内面の回転軸４２周りに同心円状に固設して構成されるが、図６に示すように、これらのコイル３９ｃは側面視において車体前方（図６の右方）に向かって開放されたＣ字状に並設されており、その開放部分には前記コントローラ４１の一部が臨んでいる。
【００２６】
一方、前記遊星ギヤ減速機４０は、図５に示すように、前記ロータ３９Ａのヨーク３９ａ中央部に形成された凹部内に組み込まれており、該遊星ギヤ減速機４０とロータ３９Ａに固定されたマグネット３９ｂとは車幅方向において部分的にオーバーラップしている。
【００２７】
ここで、遊星ギヤ減速機４０は、図１０に示すように、前記回転軸４２に一体に形成された小径のサンギヤ４２ａと該サンギヤ４２ａに対して同心的に配設された大径のリングギヤ４４及びサンギヤ４２ａとリングギヤ４４に噛合する３つの遊星ギヤ４５を含んで構成されており、これは前記電動モータ３９に対して同軸的に配置されている。
【００２８】
ところで、上記遊星ギヤ４５は、図５に示すように、ピン４６によってキャリア４７に回転自在に支持されており、各遊星ギヤ４５は、ピン４６を中心として自転するとともに、サンギヤ４２ａの周りを公転し、ピン４６を介してキャリア４７に回転を伝達する。
【００２９】
ここで、キャリア４７の一部は前記回転軸４２と同軸に配された後車軸４７ａを構成しており、この後車軸４７ａを含むキャリア４７の全体は一対のベアリング４８によって前記ギヤカバー３８に回転自在に支持されている。
【００３０】
又、前記リングギヤ４４は回転可能に支持されており、その外周部には公知のワンウェイクラッチ４９が介設されている。
【００３１】
上記ワンウェイクラッチ４９は、電動モータ３９から後輪２６方向への回転伝達を許容し、その逆方向への回転伝達を遮断するものであって、図１０に示すように、前記リングギヤ４４の外周に刻設されたラチェットギヤ４４ａと該ラチェットギヤ４４ａに選択的に噛合する複数のラチェット爪６８で構成されている。ここで、各ラチェット爪６８は、リング状のホルダ６９に傾動自在に保持されており、不図示のスプリングによって付勢されて前記ラチェットギヤ４４ａに係合している。尚、ホルダ６９は複数のビス７０によって前記ギヤカバー３８に取り付けられている。
【００３２】
他方、前記後車軸４７ａのギヤカバー３８外へ延出する端部には、前記後輪２６がスプライン嵌合されてナット５０によって結着されており、図５に示すように、後輪２６のホイール５１の内面に一体に形成されたドラム部５１ａの内部（ホイール５１の内面とギヤカバー３８との間に形成された空間）にはドラム式のリヤブレーキ５２が組み込まれている。
【００３３】
上記リヤブレーキ５２は、図７に示すように、後輪２６のホイール５１の前記ドラム部５１ａ内周に固設されたブレーキライニング５３、該ブレーキライニング５３の内側に配された２つの半月状ブレーキシュー５４を備えており、２つのブレーキシュー５４の一端同士は支持ピン５５によって回動可能に連結され、他端部間にはカム５６が介設されている。そして、両ブレーキシュー５４は、これらに張架された２本のリターンスプリング５７によって閉じ側（ブレーキ非作動側）に付勢されている。尚、前記支持ピン５５は、図５に示すように、ボス５８を介して前記ギヤカバー３８に支持されている。
【００３４】
ところで、図８に示すように、前記カム５６は、ギヤカバー３８に挿通固着されたボス５９にその軸部（以下、カム軸と称する）５６ａが回動可能に挿通支持されており、該カム軸５６ａのギヤカバー３８内の空間に臨む一端（左端）には図９に示すように扇形のセクタギヤ６０が結着されている。
【００３５】
一方、リヤアーム２４の下部に一体に形成されたブラケット２４ｂ（図７及び図８参照）には、前記カム軸５６ａに対して車体後方にオフセットされたカムレバー軸６１が回動可能に挿通支持されており、該カムレバー軸６１のギヤカバー３８内の空間の臨む一端（左端）には、図７及び図８に示すように、前記セクタギヤ６０に噛合する扇形のセクタギヤ６２が結着され、カムレバー軸６１のリヤアーム２４外へ突出する他端（右端）にはカムレバー６３が結着されている。そして、このカムレバー６３は、リターンスプリング６４によって一方向（ブレーク非作動方向）に付勢されており、図４に示すブレーキワイヤー６５を介して前記ブレーキレバー７（図１参照）に連結されている。尚、図８に示すように、前記セクタギヤ６２は、前記電動モータ３９のロータ３９Ａとの干渉を避けて直角に屈曲成形されている。
【００３６】
ところで、前記コントローラ４１は、前記電動モータ３９を制御するものであって、これと前記電動モータ３９とは図６に示す電極板６６によって電気的に接続され、該コントローラ４１と前記バッテリ３２及び不図示の前記スロットルグリップとは図６に示す被覆線６７によって電気的に接続されている。
【００３７】
而して、電動二輪車１においては、バッテリ３２からの電力の供給を受けて電動モータ３９が回転駆動されると、その回転は遊星ギヤ減速機４０によって減速されて後車軸４７ａに伝達され、該後車軸４７ａとこれに結着された後輪２６が回転駆動されて当該電動二輪車１が所定の速度で走行せしめられる。そして、電動二輪車１の走行中にライダーがハンドル５に設けられた不図示のスロットルグリップを回して加減速操作すると、その操作信号がコントローラ４１に伝達されて電動モータ３９の回転及び後輪２６の回転が制御されて電動二輪車１の車速が加減速される。
【００３８】
又、ライダーが図１に示すブレーキレバー７を回動させて制動操作すると、図４に示すブレーキワイヤー６５が引かれてカムレバー６３が回動し、その回動はカムレバー軸６１及びセクタギヤ６２，６０を経てカム５６に伝達され、該カム５６が回動する。すると、このカム５６によってリヤブレーキ５２のブレーキシュー５４が押し開かれ、該ブレーキシュー５４はリターンスプリング５７の付勢力に抗して支持ピン５５を中心に回動して拡開し、ブレーキライニング５３の内周面に押圧される。この結果、ブレーキシュー５４とブレーキライニング５３間に摩擦力が発生し、この摩擦力によって後輪２６の回転に所要の制動力が作用するため、電動二輪車１が減速或は停止せしめられる。
【００３９】
ところで、使用によってバッテリ３２の電圧が低下したために該バッテリ３２の充電を行う場合には該バッテリ３２を車体から取り外すが、このバッテリ３２の取り外しは以下の要領でなされる。
【００４０】
即ち、不図示のロック機構によるシート１５のロックを解除した後、該シート１５を図２に示すようにヒンジ１７を中心として回動させてこれを開くと、バッテリ３２の上方が開放される。
【００４１】
次に、上記状態においてバッテリ３２の上部に設けられたハンドル３３を起こしてこれを把持し、該バッテリ３２をガイド部材３６に沿って上方に引き上げることによってこれを容易に取り外すことができ、取り外したバッテリ３２を充電することができる。
【００４２】
その後、バッテリ３２の充電が終了して該バッテリ３２を再び装着する際には、図２に示す状態において、バッテリ３２をガイド部材３６に沿って下方に摺動させてこれの下部をケース３４に部分的に装着すれば良い。即ち、バッテリ３２の後面をガイド部材３６上端の導入部３６ａに当てて該バッテリ３２をガイド部材３６に沿って押し下げると、バッテリ３２の後端面に貫設された前記ガイド溝がガイド部材３６に嵌合するため、バッテリ３２はガイド部材３６にガイドされながらガタなくスムーズに摺動して装着され、該バッテリ３２の底面に埋設された不図示の放電端子がケース３４側の放電端子３５に接続されてバッテリ３２の使用が可能となる。
【００４３】
そして、上述のようにしてバッテリ３２が装着されると、シート１５をヒンジ１７を中心として回動させてこれを図１に示すように閉めると、該シート１５の閉じ状態がロック機構によってロックされるとともに、シート１５のボトムプレート１５ａに取り付けられたクッション材１８がバッテリ３２の上面を押圧して該バッテリ３２を確実に保持する。
【００４４】
以上において、本実施の形態によれば、図５に示すように、電動パワーユニットを構成する電動モータ３９を薄型のアキシャルギャップ型モータで構成するとともに、該電動モータ３９のロータ３９Ａ（ヨーク３９ａ）の中央部に形成された凹部に遊星ギヤ減速機４０を配置して該遊星ギヤ減速機４０とロータ３９Ａに固定されたマグネット３９ｂとを車幅方向において部分的にオーバーラップさせたため、電動パワーユニットの車幅方向寸法が縮小してその薄型化が実現される。
【００４５】
ここで、本実施の形態に係る動力伝達装置の駆動系の構成を図１０に模式的に示す。本実施の形態ではギヤ減速機としてサンギヤ４２ａとリングギヤ４４及び遊星ギヤ４５から成る遊星ギヤ減速機４０を採用したが、ギヤ減速機としては図１１に示す減速ギヤ群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４から成るものを使用しても良い。
【００４６】
即ち、図１１に示すギヤ減速機においては、同軸に配された回転軸４２と後車軸４７ａの相対向する端部には減速ギヤＧ１，Ｇ４がそれぞれ取り付けられており、回転軸４２と後車軸４７ａに対して平行に配された回転軸７１に回転自在に支持された減速ギヤＧ２，Ｇ３はそれぞれ減速ギヤＧ１，Ｇ４に噛合している。従って、電動モータの回転は、減速ギヤＧ１〜Ｇ４を経て減速されて後車軸４７ａとこれに結着された後輪２６に伝達され、これらが所定の速度で回転駆動される。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、電動モータと該電動モータの回転を減速して後車軸に伝達するギヤ減速機を含んで構成される電動パワーユニットをリヤアーム内に組み込み、リヤアームの後部から外側方に突出する前記後車軸の端部に後輪を取り付けて成る電動二輪車において、前記電動モータを、前記後車軸と同軸の回転軸と共に回転するロータを備えるアキシャルギャップ型モータで構成するとともに、前記ロータの中央に形成された凹部に前記ギヤ減速機を配置して該ギヤ減速機と前記ロータに固定されたマグネットとを車幅方向において部分的にオーバーラップさせたため、電動パワーユニットの車幅方向寸法が縮小してその薄型化が実現されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動二輪車の側面図である。
【図２】バッテリ脱着時の状態を示す電動二輪車後部の破断側面図である。
【図３】本発明に係る電動二輪車のバッテリ部分のシートを取り除いた状態の部分平面図である。
【図４】本発明に係る電動二輪車の後輪部分の左側面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図７】図５のＣ−Ｃ線矢視図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ線断面図である。
【図９】本発明に係る電動二輪車のリヤブレーキ駆動系の構成を示す側面図である。
【図１０】遊星ギヤ減速機とワンウェイクラッチの構成を示す側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る動力伝達装置の駆動系の構成を示す模式図である。
【図１２】本発明に係る動力伝達装置の駆動系の他の構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 電動二輪車
２４ リヤアーム
２６ 後輪
３９ 電動モータ
３９Ａ ロータ
３９Ｂ ステータ
３９ａ ヨーク
３９ｂ マグネット
４０ 遊星ギヤ減速機（ギヤ減速機）
４２ 回転軸
４２ａ サンギヤ
４４ リングギヤ
４５ 遊星ギヤ
４７ａ 後車軸
Ｇ１〜Ｇ４ 減速ギヤ

Claims (3)

1. 電動モータと該電動モータの回転を減速して後車軸に伝達するギヤ減速機を含んで構成される電動パワーユニットをリヤアーム内に組み込み、リヤアームの後部から外側方に突出する前記後車軸の端部に後輪を取り付けて成る電動二輪車において、
   前記電動モータを、前記後車軸と同軸の回転軸と共に回転するロータと、該ロータに対向して固設されたステータと、を備えるアキシャルギャップ型モータで構成し、
   前記ロータの中央に前記ステータ側に向けて窪む凹部を形成するとともに、該凹部の外周には前記ステータに対向するフランジ部を設け、
   前記凹部に前記ギヤ減速機を配置するとともに、前記フランジ部の前記ステータ側の面にマグネットを固定し、
   前記ギヤ減速機に対して、前記マグネットと前記ステータとを車幅方向においてそれぞれ部分的にオーバーラップさせたことを特徴とする電動二輪車の動力伝達装置。
2. 前記ギヤ減速機を遊星ギヤ減速機で構成したことを特徴とする請求項１記載の電動二輪車の動力伝達装置。
3. 前記電動モータと前記遊星ギヤ減速機を同軸的に配置したことを特徴とする請求項２記載の電動二輪車の動力伝達装置。

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