JP6340771B2 - 電動二輪車のフレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、電動二輪車のフレーム構造に関し、特にメインコンポーネントの部材間を高電圧ケーブル（High Voltage Cable）で接続した電動二輪車のフレーム構造に関する。

従来、電動二輪車の車体フレームとして、比較的広い搭載スペースを要するバッテリ等の電気部品を収納するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の車体フレームには、左右のフレーム半体を接合して搭載空間が形成されており、車体フレームの側面には搭載空間を外部に開放する開口が形成されている。電気部品は伸縮可能な収納ケースに収納された状態で、車体フレームの開口から搭載空間に搭載される。電気部品の搭載時には、収納ケースを縮めることで、フレーム半体の開口よりも大きな収納ケースを車体フレームの搭載空間に入れることが可能になっている。

特開２００６−２１９０８１号公報

ところで、電動二輪車の車体フレーム内には、メインコンポーネントとして電動モータ、インバータ、コントローラ等が組み付けられる。これらの部材からは大電流が流れるため、太くて作業性の悪い高電圧ケーブルが接続されている。また、電動二輪車には多数のセンサ、スイッチ類があり、メインハーネスも複雑で配線が困難になっている。さらに、昨今の電動二輪車には軽量化及び小型化が求められており、今後はさらに車体フレーム内の搭載空間が狭くなることが想定される。このため、上記の車体フレームのように、左右のフレーム半体が接合された状態で電気部品の組み付けが行われる構成では、配線作業が困難となっていた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、車体フレーム内の電気部品の組み付け作業及び配線作業の作業性を向上させることができる電動二輪車のフレーム構造を提供することを目的とする。

本発明の電動二輪車のフレーム構造は、一対のフレーム半体からなる車体フレーム内に、複数の電気部品が組み付けられる電動二輪車のフレーム構造であって、前記複数の電気部品は、電動モータ、インバータ、バッテリボックスであり、前記電動モータ、前記インバータ、前記バッテリボックスが高電圧ケーブルで接続され、前記一対のフレーム半体を接合する前の状態で、一方のフレーム半体は、前記高電圧ケーブルで接続される前記電動モータ、前記インバータ、前記バッテリボックスが当該一方のフレーム半体だけに組み付けられてモジュール化され、前記一方のフレーム半体に組み付けられた前記複数の電気部品のいずれかは、車体の前後方向に延びる中心線に対して他方のフレーム半体側に偏倚して設けられたことを特徴とする。

この構成によれば、一方のフレーム半体と複数の電気部品がモジュール化されているため、一対のフレーム半体を接合することで車体フレーム内に複数の電気部品を容易に組み付けることができる。一対のフレーム半体を接合する前に、一方のフレーム半体に対する組み付け作業及び配線作業が行われるため、複数の電気部品間の配線作業の作業性を向上させることができる。また、作業箇所を目視しながら作業することができるため、作業の安全性を高めることができる。さらに、車体フレーム内の搭載空間を狭くしても、組み付け作業及び配線作業を行うことができるため、電動二輪車の軽量化及び小型化を図ることができる。また、電動モータ、インバータ、バッテリボックスは大電流が流れるため太くて作業性の悪い高電圧ケーブルで接続されるが、一対のフレーム半体が開いた状態で作業されるため、配線作業の作業性が悪化することがない。

本発明の電動二輪車のフレーム構造において、一対のレール部材からなるシートレール、一対のアーム半体からなるスイングアームが前記車体フレームに組み付けられており、前記一方のフレーム半体は、前記複数の電気部品に加えて、一方のレール部材、一方のアーム半体、リアサスペンションが組み付けられてモジュール化され、他方のフレーム半体は、他方のレール部材、他方のアーム半体が組み付けられてモジュール化される。この構成によれば、モジュール化された一対のフレーム半体を接合することで、電気部品だけでなく、シートレール、スイングアーム、リアサスペンションを容易に車体フレームに組み付けることができる。
本発明の電動二輪車のフレーム構造において、前記他方のフレーム半体側に偏倚した電気部品が前記バッテリボックスであり、前記リアサスペンションが車体の前後方向に延びる中心線に対して前記一方のフレーム半体側に偏倚している。

本発明の電動二輪車のフレーム構造において、前記一対のフレーム半体がヘッドパイプを挟み込んで接合される。この構成によれば、一対のフレーム半体とヘッドパイプとが別体であるため、ヘッドパイプを一対のパイプ半体に分けて一対のフレーム半体とそれぞれ一体成形する必要がない。このため、一対のパイプ半体を接合してヘッドパイプを形成する場合のように、一対のフレーム半体の接合後にヘッドパイプを加工する必要がない。

本発明の電動二輪車のフレーム構造によれば、一対のフレーム半体のうち、一方のフレーム半体に電気部品を組み付けてモジュール化することで、車体フレーム内の電気部品の組み付け作業及び配線作業の作業性を向上させることができる。

電動二輪車の左側面図である。 図１の電動二輪車からシート及びサイドカバーを取り外した図である。 車体フレーム取り外し状態の電動二輪車を後ろ斜め上方からみた図である。 モジュール化したフレーム半体で車体フレームを分解した分解斜視図である。 左側のフレーム半体の側面図である。

以下、本実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明のフレーム構造をオフロードタイプの電動二輪車に適用した例について説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、他のタイプの電動二輪車のフレーム構造に適用してもよい。図１は、本実施の形態に係る電動二輪車１の左側面図である。図２は、図１の電動二輪車１からシート８及びサイドカバー７を取り外した図である。図３は、本実施の形態に係る車体フレーム２取り外し状態の電動二輪車１を後ろ斜め上方から見た面図である。なお、以下の図においては、車体前方を矢印ＦＲ、車体後方を矢印ＲＥ、車体左側をＬ、車体右側をＲでそれぞれ示す。

図１及び図２に示すように、電動二輪車１は、パワーユニット、電装系等の各部を搭載する鋼製又はアルミニウム合金製の車体フレーム２を備えている。車体フレーム２は、前端に位置するヘッドパイプ２６から左右に分岐して、車体後方に向かって斜め下方に延在している。車体フレーム２の内側には、電動モータ３やバッテリ４が取り付けられている。バッテリ４は、例えばリチウムイオン電池であり、下半部がバッテリボックス５（図３参照）に収容された状態で車体フレーム２に取り付けられている。バッテリボックス５内には、電動モータ３の駆動を制御するコントローラ６が固定されている。

車体フレーム２には車体フレーム２の上方を覆って美観を高めるサイドカバー７が取り付けられており、サイドカバー７の上方にはシート８が配置されている。車体フレーム２におけるバッテリ４の露出部分は、サイドカバー７及びシート８によって覆われる。シート８は、車体フレーム２の後側から後上方に延在する左右一対のシートレール１１によって支持されている。また、車体フレーム２の後側には、左右一対のシートレール１１を下方から支える左右一対のサイドフレーム１２が取り付けられている。シートレール１１には、インバータ１３が取り付けられている。

車体フレーム２の前端側には、ステアリングシャフト（不図示）を介してヘッドパイプ２６に、左右一対のフロントフォーク１４が操舵可能に支持されている。フロントフォーク１４には前輪懸架用のフロントサスペンションが組み込まれており、フロントサスペンションによって車体フレーム２と前輪１６との間が緩衝されている。フロントフォーク１４の上部には、ハンドル１５が取り付けられている。フロントフォーク１４の下部には、前輪１６が回転可能に支持されており、前輪１６の上方はフロントフェンダ１７によって覆われている。

車体フレーム２の後端側には、ピボットセンタ１８にスイングアーム１９が上下方向に搖動可能に連結されている。車体フレーム２とスイングアーム１９との間には後輪懸架用のリアサスペンション２１が取り付けられており、リアサスペンション２１によって車体フレーム２と後輪２２との間が緩衝されている。スイングアーム１９の後部には、後輪２２が回転可能に支持されており、後輪２２の上方はシートレール１１の後部に設けられたリアフェンダ２３によって覆われている。後輪２２には、チェーン等によって電動モータ３の出力軸からの動力が伝達される。

図３に示すように、リアサスペンション２１は、車体の前後方向に延びる中心線Ｃに対して左側に偏倚して設けられており、バッテリ４は中心線Ｃに対して右側に偏倚して設けられている。また、電動モータ３はリアサスペンション２１及びバッテリ４の下方において中心線Ｃ上に設けられている。重量物であるリアサスペンション２１及びバッテリ４を車幅方向に振り分けて偏倚させて、重量物である電動モータを車幅方向の中心に配置することで、車体の重量バランスを幅方向で均等に近付けられて操縦安定性が向上されている。

図２に戻り、この電動二輪車１では、バッテリ４からインバータ１３を通じて電動モータ３に電力が供給され、コントローラ６によって電動モータ３の駆動が制御される。インバータ１３、電動モータ３、コントローラ６等のメインコンポーネントは、大電流が流れるため高電圧ケーブルで接続されている。高電圧ケーブルは太くて曲がり難く、車体フレーム２の外側からメインコンポーネントの組み付け作業や配線作業を行うことが困難である。また、電動二輪車１には各種センサやスイッチが設けられており、コントローラ６に対するセンサやスイッチ等からの配線も複雑になっている。

そこで、本実施の形態では、車体フレーム２を一対のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒ（図４参照）からなる左右分割式とした。そして、接合前のフレーム半体２５に対して部品の組み付けや配線を実施してモジュール化（部組）し、モジュール化した一対のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒを接合するようにしている。これにより、車体フレーム２内に対する組み付けや配線の作業性を向上させている。以下、図４及び図５を参照して、車体フレームに対する組み付け作業及び配線作業について説明する。

図４は、本実施の形態に係る車体フレーム２の分解斜視図である。図５は、本実施の形態に係る左側のフレーム半体２５Ｌの側面図である。図４及び図５については、左側のフレーム半体２５Ｌに各種電気部品を組み付ける構成としたが、この構成に限定されない。右側のフレーム半体２５Ｒに各種電気部品を組み付ける構成にしてもよい。また、図５においては、バッテリ４を二点鎖線で示している。

図４に示すように、車体フレーム２は、左右一対のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒを接合して構成されている。フレーム半体２５Ｌ、２５Ｒには、単体のヘッドパイプ２６を保持するヘッドフレーム部２７Ｌ、２７Ｒと、ヘッドフレーム部２７Ｌ、２７Ｒから車両中央に延びるメインフレーム部２８Ｌ、２８Ｒとを有している。ヘッドフレーム部２７Ｌ、２７Ｒには、ヘッドパイプ２６の外周形状に対応して半円筒状の凹部３４が形成されている。この凹部３４でヘッドパイプ２６が挟まれた状態で、ヘッドフレーム部２７Ｌ、２７Ｒが複数の締結ボルト３１で接合されることでフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒ及びヘッドパイプ２６が一体化される。

メインフレーム部２８Ｌ、２８Ｒは、車体フレーム２の大部分を占める構造体であり、メインフレーム部２８Ｌ、２８Ｒが複数の締結ボルト３１で接合されて各種部品の搭載空間が形成されている。搭載空間は、前方から下方にかけて閉塞されており、上方から後方にかけて開放されている。左側のメインフレーム部２８Ｌの略前半部には、コントローラ６付きのバッテリボックス５が取り付けられている。バッテリボックス５には、上半部を露出させた状態でバッテリ４（図５参照）が収容されている。左側のメインフレーム部２８Ｌの略後半部には、電動モータ３が取り付けられている。

左側のメインフレーム部２８Ｌの上部にはブラケット３２が突設されており、このブラケット３２にシートレール１１Ｌが取り付けられている。シートレール１１Ｌは、左側のメインフレーム部２８Ｌに取り付けられたサイドフレーム１２Ｌによって下側から補強されている。左側のシートレール１１Ｌには、インバータ１３が取り付けられている。また、スイングアーム１９は一対のアーム半体３３Ｌ、３３Ｒで構成されており、左側のアーム半体３３Ｌが左側のメインフレーム部２８Ｌに搖動可能に連結されている。さらに、左側のメインフレーム部２８Ｌと左側のアーム半体３３Ｌとはリアサスペンション２１で連結されている。

そして、左側のメインフレーム部２８Ｌは、コントローラ６、バッテリボックス５、電動モータ３、インバータ１３、シートレール１１Ｌ、サイドフレーム１２Ｌ、アーム半体３３Ｌ、リアサスペンション２１が取り付けられてモジュール化されている。一方、右側のメインフレーム部２８Ｒは、左側のメインフレーム部２８Ｌに対向するように、シートレール１１Ｒ、サイドフレーム１２Ｒ、アーム半体３３Ｒが取り付けられてモジュール化されている。このモジュール化した左右一対のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒを接合することで、車体フレーム２を容易に組み立てることが可能になっている。

図５に示すように、左側のメインフレーム部２８Ｌの前半部には、上面を開口したバッテリボックス５が後方に傾いた状態で組み付けられている。バッテリボックス５の左内側面にはコントローラ６が取り付けられており、コントローラ６の右側にバッテリ４の収容空間が形成されている。コントローラ６には、電動モータ３の制御に必要な各種センサや各種スイッチ等のハーネスがメインハーネスを介して接続されている。バッテリ４はコントローラ６に隣り合うようにバッテリボックス５に収容されており、バッテリ４からコントローラ６に電力が供給される。

左側のメインフレーム部２８Ｌの後半部には、バッテリボックス５の下方に電動モータ３が組み付けられている。重量物である電動モータ３が前輪１６と後輪２２の略中央において車体下方に取り付けられるため、車両の低重心化を図り、操縦性及び走行安定性が向上されている。左側のメインフレーム部２８Ｌから後方に延びるシートレール１１Ｌには、インバータ１３が組み付けられている。このように、左側のフレーム半体２５Ｌには、コントローラ６（バッテリボックス５）、インバータ１３、電動モータ３がまとめて組み付けられている。また、コントローラ６（バッテリボックス５）、インバータ１３、電動モータ３は太径の高電圧ケーブルで接続されている。

左側のメインフレーム部２８Ｌのピボットセンタ１８（図４参照）には、アーム半体３３Ｌが組み付けられている。アーム半体３３Ｌの略中間部分には、リアサスペンション２１の後端部が組み付けられている。リアサスペンション２１の前端部は、メインフレーム部２８Ｌにおけるバッテリボックス５の後部近傍に組み付けられている。そして、リアサスペンション２１は、バッテリボックス５、電動モータ３、インバータ１３で囲まれるスペースに配置され、メインフレーム部２８のスペースが有効に活用されている。

この場合、左側のフレーム半体２５Ｌに対する組み付け作業及び配線作業は、右側のフレーム半体２５Ｒに接合される前、すなわち一対のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒが開かれた状態で実施される。このため、フレーム半体２５Ｌ（車体フレーム２）の搭載空間が外部に開放された状態で、組み付け作業や配線作業を行うことができるため、作業姿勢や作業箇所へのアクセスが制約されることがない。よって、フレーム半体２５Ｌへの各種部材の組み付け作業や配線作業を、作業負担を低減しつつ容易に行うことができる。特に、作業性の悪い高電圧ケーブルでコントローラ６、電動モータ３、インバータ１３を容易に接続することができる。

また、作業箇所を目視しながら組み付け作業や配線作業が実施できるため、作業の安全性を高めることができる。さらに、組み付け作業及び配線作業の作業性が向上した分だけ、車体フレーム２の搭載空間を狭くできるため、電動二輪車１の軽量化及び小型化を図ることが可能である。そして、モジュール化された一対のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒが複数の締結ボルト３１で接合されることで車体フレーム２が形成される（図４参照）。このとき、一対のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒには単体のヘッドパイプ２６（図４参照）が挟み込まれているため、一対のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒの接合後にヘッドパイプ２６を加工する必要がない。

ところで、通常の左右分割式の車体フレームにおいては、一対のフレーム半体を接合した状態で、車体フレームの前端側を加工することでヘッドパイプが形成される。このため、一対のフレーム半体の接合前に、各フレーム半体に各種部材を組み付けてモジュール化された状態ではヘッドパイプの加工作業が困難となっていた。そこで、通常の左右分割式の車体フレームでは、一対のフレーム半体を接合してヘッドパイプの加工作業が実施された後に、組み付け作業や配線作業が行われていた。この場合、フレーム半体の接合後の車体フレームの開放部分を通じて組み付け作業及び配線作業を行う必要があり作業性が悪い。

これに対し、本実施の形態では、単品のヘッドパイプ２６を用意することで、一対のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒの接合後のヘッドパイプ２６の加工を無くしている。このため、一対のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒの接合前に、各フレーム半体２５Ｌ、２５Ｒに各種部品を組み付けてモジュール化しても、その後の工程に影響がない。よって、各フレーム半体２５Ｌ、２５Ｒを接合する前に組み付け作業及び配線作業を実施することができ、さらに加工工数を削減してコストを低減できる。

以上のように、本実施の形態によれば、一方のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒと複数の電気部品がモジュール化されているため、一対のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒを接合することで車体フレーム２内に複数の電気部品を容易に組み付けることができる。一対のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒを接合する前に、左側のフレーム半体２５Ｌに対する組み付け作業及び配線作業が行われるため、作業性を向上させることができる。また、作業箇所を目視しながら作業することができるため、作業の安全性を高めることができる。さらに、車体フレーム２内の搭載空間を狭くしても、組み付け作業及び配線作業を行うことができるため、電動二輪車１の軽量化及び小型化を図ることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態では、左側のフレーム半体２５Ｌに、電動モータ３、インバータ１３、コントローラ６等の電気部品が組み付けられる構成としたが、この構成に限定されない。一対のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒのうち一方のフレーム半体２５に電気部品が集中して取り付けられればよく、右側のフレーム半体２５Ｒに電気部品が組み付けられてもよい。

また、上記した実施の形態では、フレーム半体２５Ｌに電気部品だけでなく、シートレール１１Ｌ、サイドフレーム１２Ｌ、アーム半体３３Ｌ、リアサスペンション２１が組み付けられてモジュール化される構成としたが、この構成に限定されない。フレーム半体２５Ｌに電気部品だけが組み付けられてモジュール化されてもよい。

また、上記した実施の形態では、ヘッドパイプ２６と一対のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒが別体に形成されたが、この構成に限定されない。一対のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒの接合後にヘッドパイプ２６の加工が行われない構成であればよく、例えば、ヘッドパイプ２６は、一対のフレーム半体２５Ｌ、２５Ｒのいずれか一方に一体に成形されてもよい。

以上説明したように、本発明は、車体フレーム内の各部材の組み付け作業及び配線作業の作業性を向上させることができるという効果を有し、特に、メインコンポーネントの部材間を高電圧ケーブル（High Voltage Cable）で接続した電動二輪車のフレーム構造に有用である。

１ 電動二輪車
２ 車体フレーム
３ 電動モータ（電気部品）
４ バッテリ
５ バッテリボックス
６ コントローラ（電気部品）
１１ シートレール（レール部材）
１２ サイドフレーム（レール部材）
１３ インバータ（電気部品）
１９ スイングアーム
２１ リアサスペンション
２５ フレーム半体
２６ ヘッドパイプ
２８ メインフレーム部
３３ アーム半体

Claims (4)

1. 一対のフレーム半体からなる車体フレーム内に、複数の電気部品が組み付けられる電動二輪車のフレーム構造であって、
   前記複数の電気部品は、電動モータ、インバータ、バッテリボックスであり、
   前記電動モータ、前記インバータ、前記バッテリボックスが高電圧ケーブルで接続され、
   前記一対のフレーム半体を接合する前の状態で、
   一方のフレーム半体は、前記高電圧ケーブルで接続される前記電動モータ、前記インバータ、前記バッテリボックスが当該一方のフレーム半体だけに組み付けられてモジュール化され、
   前記一方のフレーム半体に組み付けられた前記複数の電気部品のいずれかは、車体の前後方向に延びる中心線に対して他方のフレーム半体側に偏倚したことを特徴とする電動二輪車のフレーム構造。
2. 一対のレール部材からなるシートレール、一対のアーム半体からなるスイングアームが前記車体フレームに組み付けられており、
   前記一方のフレーム半体は、前記複数の電気部品に加えて、一方のレール部材、一方のアーム半体、リアサスペンションが組み付けられてモジュール化され、
   他方のフレーム半体は、他方のレール部材、他方のアーム半体が組み付けられてモジュール化されたことを特徴とする請求項１に記載の電動二輪車のフレーム構造。
3. 前記他方のフレーム半体側に偏倚した電気部品が前記バッテリボックスであり、
   前記リアサスペンションが車体の前後方向に延びる中心線に対して前記一方のフレーム半体側に偏倚したことを特徴とする請求項２に記載の電動二輪車のフレーム構造。
4. 前記一対のフレーム半体がヘッドパイプを挟み込んで接合されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電動二輪車のフレーム構造。

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