JP6999130B2

JP6999130B2 - 電動式乗用車両

Info

Publication number: JP6999130B2
Application number: JP2017172868A
Authority: JP
Inventors: 賢二井上; 勝美吉野
Original assignee: Shimane Prefecture
Current assignee: Shimane Prefecture
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2037-09-08
Also published as: JP2019048504A

Description

本発明は、電動式乗用車両に関する。

車輪及び該車輪を駆動させるホイールモータを含む駆動ユニットを備えた特許文献１に示す電動式乗用車両が従来公知である。

上記文献の電動式乗用車両によれば、車輪及びホイールモータが一体化され、ホイールモータから車輪に直接的に動力が伝動されるため、トランスミッションのような大掛かりな伝動機構によってエンジンの動力を車輪に伝動する場合と比べ、エネルギー損失が少なく、重量も軽量化される。

一方、上記文献の電動式乗用車両では、路面からの衝撃が車輪を介して直接的にホイールモータに伝わるため、その衝撃を和らげる必要がある。

このため、複数の支持アーム（同文献では「アッパアーム３４」並びに「ロワアーム３６」）及び緩衝手段（同文献では「ショックアブソーバ３８」）を有するサスペンション（同文献では「車輪懸架部材２６」）と、該サスペンションを車体側に支持させる専用の支持フレーム（同文献では「サブフレーム１４」）とによって、ホイールモータの非回転部を支持している。

該構成によれば、路面からの緩衝をサスペンションによって和らげることが可能になるが、駆動ユニットの支持構造が複雑化し、製造コストを低く抑えることが困難になる。

特開２０１０－２６９６３４号公報

本発明は、車輪及び該車輪を駆動させるホイールモータを含む駆動ユニットを備え、路面から駆動ユニットに伝わる衝撃を和らげることが可能に該駆動ユニットを車体側に支持し、その支持構造もシンプルな電動式乗用車両を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、電動式乗用車両であって、車輪及び該車輪を駆動させるホイールモータを含む駆動ユニットと、車体側に取付けられた支持部材を含み且つ前記ホイールモータの非回転部を上下方向に直線状に移動可能に車体側に支持する支持機構と、前記駆動ユニットが車体に対して上方に変位した場合に変形して該駆動ユニットに弾性力を作用させる弾性部材と、前記支持部材を上下方向に直線状に移動可能に車体側に取付ける取付機構と、前記支持部材が車体に対して上方に変位した場合に変形して該支持部材に弾性力を作用させる弾性部材とを備え、前記駆動ユニットは上下方向に直線状に移動可能に支持部材に支持され、前記支持部材は支持枠であり、該支持枠の枠内には、前記駆動ユニットに弾性力を作用させる前記弾性部材と、前記支持部材に弾性力を作用させる前記弾性部材とが、前記ホイールモータの非回転部の直線状の移動方向に並べられた状態で配置されたことを特徴とする。

前記支持機構は上下方向に形成された軸部を有し、前記支持機構は、上記軸部によって前記ホイールモータの非回転部を該軸部の軸方向に変位可能に車体側に支持するように構成され、前記弾性部材は上記軸部側に配置されたものとしてもよい。

前記弾性部材は上記軸部に外装される筒状の弾性ブロック体であり、前記弾性ブロック体は、上記駆動ユニットが車体に対して上方に変位した場合に圧縮変形され、該駆動ユニットに弾性力を作用させるように構成されたものとしてもよい。

少なくとも前記支持部材及び前記弾性部材を一体化させて支持ユニットを構成し、一の駆動ユニットを複数の支持ユニットによって支持したものとしてもよい。

前記支持部材と駆動ユニットとの間、或いは前記支持部材と車体側との間には、互いの衝撃を緩衝する緩衝材を設けたものとしてもよい。

前記支持部材が、車体の一部を構成する車台フレームから上方に突出した状態で、該車台フレームに取り付けられたものとしてもよい。

前記支持部材を、車体の一部を構成する車台フレームに取り付けるボルトを備え、該ボルトには前記軸部が形成されたものとしてもよい。

前記駆動ユニットを前記支持部材に取り付けるボルトを備え、該ボルトには前記軸部が形成されたものとしてもよい。

上記構成によれば、路面からの衝撃によって駆動ユニットが車体に対して上方に変位した場合、駆動ユニットが一直線状に上方に変位し、弾性部材が弾力的に衝撃を吸収するため、その支持構造を簡略化させて路面からの衝撃を和らげることが可能になる。

本発明の電動式乗用車両を適用した電動三輪車の構成を示す平面図である。本発明の電動式乗用車両を適用した電動三輪車の構成を示す側面図である。本発明の電動式乗用車両を適用した電動三輪車の構成を示す正面図である。本電動三輪車のフレーム構造を示す斜視図である。後輪の支持構造を示す側面図である。後輪の支持構造を示す背面図である。

図１乃至図３は本発明の電動式乗用車両を適用した電動三輪車の構成を示す平面図、側面図及び正面図であり、図４は本電動三輪車のフレーム構造を示す斜視図である。図示する電動三輪車は、単一の前輪１と、左右一対の後輪２、２と、この３つの車輪１，２，２に支持された車体３とを備えている。

車体３は、３つの車輪１，２に支持される車台フレーム４と、該車台フレーム４の前端部から上方に形成され且つ正面視で逆Ｕ字状に形成されたフロントフレーム６と、該車台フレーム４の後端部から上方に形成され且つ正面視で逆Ｕ字状に形成されたリヤフレーム７と、フロントフレーム６の上部とリヤフレーム７の上部との間に架設され且つ左右方向に並列された複数（図示する例では４本）の前後方向に延びるルーフフレーム８を有している。

車台フレーム４の後部の左右両側には、それぞれ切欠き状をなす配置スペース９，９が形成されている。この左右の設置スペース９，９には、後輪２，２が配置される。フロントフレーム６の左右幅と、車台フレーム４の前端部の左右幅とは同一又は略同一に設定されている。リヤフレーム７の左右幅と、車台フレーム４の後端部の左右幅とは同一又は略同一に設定されている。これらのフレーム４，６，７，８は、車体３のフレーム部（機体フレーム）３ａの少なくとも一部を構成している。また、フロントフレーム６と、リヤフレーム７との間には車内空間１１が形成されている。

車内空間１１は、車台フレーム４上に敷設された板状部材によって床面１２が形成され、前方がフロントフレーム６に取付けられたフロントパネル１３によってカバーされ、後方がリヤフレーム７に取付けられたリヤパネル（図示しない）によってカバーされ、上方がルーフフレーム８によって支持されたルーフパネル１４によってカバーされている。

このフロントパネル１３の中央部には透明なフロントガラス１６が設置され、車内空間１１から前方への視界が確保されている。また、このフロントパネル１３におけるフロントガラス１６の下方には、前方を照らすフロントライト１７，１７が左右一対で設置されている。一方、リヤパネルにも覗き窓が設けられ、その下部寄り部分の左右２箇所には、リヤランプ１８がそれぞれ設置されている。

また、車内空間１２には、運転席１９と、該運転席１９の後方に配置された後部座席２１とが設けられている。

運転席１９は、車台フレーム４の前端部から上方に突設された前フレーム２２と、前フレーム２２の真後ろ側において車台フレーム４から上方に突設された後フレーム２３と、前フレーム２２と後フレーム２３との間に架設され且つ前方斜め上方に延びる前後フレーム２４と、前後フレーム２４の前端部に固設され且つ上下方向に形成された支持筒２６と、後フレーム２３及び前後フレーム２４に支持されたサドル（座部）２７と、前記支持筒２６に挿通される回動軸２８と、該回動軸２８の上端部に取付固定され且つ該上端部から左右に二股に分かれるハンドル２９とを備えている。

前記回動軸２８は、ハンドル２９側から前方斜め下方に延びるフロントフォーク３１の一部を構成している。このフロントフォーク３１は、サスペンションの機能を有し、その下端部に前輪１を回転自在に支持している。また、前輪１に左右で隣接する位置には、前輪１と一体回転する回転ディスク３２が配設され、前輪１に制動力を作用させるディスクブレーキの一部を構成している。

該構成の運転席１９によれば、サドル２７に着座し且つ足を床面１２に乗せた運転手が、ハンドル２８の左右両側を把持し、該ハンドル２８によって、回動軸２８の軸回りにフロントフォーク３１を回動させ、前輪１の向きを変更する操向操作を行う。

また、前後フレーム２４の中途部の上面側には、操作パネル３３が設置されている。この操作パネル３３によって始動、停止等の各種操作を行うことが可能になる。また、この操作パネル３３には、速度計も設けられ、本電動三輪車の走行速度を目視で確認できる。

後部座席２１は、複数人の運転手でない乗客等の搭乗者が着座可能なベンチシートである。この後部座席２１は、車台フレーム４上の後部においてボックス状に形成された座席フレーム３４と、座席フレーム３４の上面に敷設された座部３６と、該座部３６の後方に配置された背もたれ３７と、座部３６及び背もたれ３７の左右両側方にそれぞれ配置されたサイドフレーム３８とを有している。

左右のサイドフレーム３８，３８は、座部３６に着座した一又は複数の搭乗者が側方から車外に落下することを防止する柵としても機能する。

座席フレーム３４の左右両側部分は、配置スペース９を避けるように平面視でそれぞれ切欠き状に成形されている。また、この座席フレーム３４の内部には収容スペース３９が形成され、四方が図示しない複数のカバー体によって覆われ、該カバー体又は座部３６を開閉又は取外すことによって、この収容スペース３９にアクセス可能である。

この収容スペース３９には、メインバッテリ（図示しない）及び補助バッテリ４１と、メインバッテリ及び補助バッテリ４１からホイールモータ４２，４２に電力を供給する供給回路４３と、各種制御を行う制御ユニット４４と、電源のＯＮ・ＯＦＦを行うメインスイッチ４６等が収容されている。

ホイールモータ４２，４２は左右の後輪２，２毎に設けられた電動モータの一種である。このホイールモータ４２は、動力を後輪２に直接伝動するダイレクトドライブ方式又は動力を減速機を介して後輪２に伝動するギアリダクション方式の何れを採用してもよく、後輪２のハブ内部に少なくとも一部が装着され且つ該ハブと一体化されている。言換えると、後輪２及びホイールモータ４２は一体化されている。

供給回路４３は、図示する例では、ＤＣ／ＤＣコンバータを含み、メインバッテリ又は補助バッテリ４１からの電圧を前記ホイールモータ４２に対応した適切な電圧に下降又は上昇させ、該ホイールモータ４２に電力を供給する。ちなみに、その他の半導体素子、インバータ又はコンバータを組合せて供給回路４３を構成してもよい。

制御ユニット４４は、運転席１９からの操作や外部環境に応じて、供給回路４３を介したホイールモータ４２，４２への電力供給を制御する。

本電動三輪車では、運転手が、メインスイッチ４６をＯＮに切換え、運転席１９に着座し、後部座席２１に一又は複数の搭乗者を乗せ、ハンドル２９で操向操作を行いながら加速操作又はブレーキ操作によって加減速を行うことにより、車体３を走行させる。

次に、図１、図４、図６及び図７に基づいて後輪２の支持構造を説明する。

図６，図７は、後輪の支持構造を示す側面図及び背面図である。左右の各配置スペース９，９には、水平に前後に延びる方形板状に成形され且つ車台フレーム４（車体３）の一部を構成する取付ブラケット４７が左右内側に寄せて設けられ、この取付ブラケット４７上には、複数（図示する例では前後一対）の支持ユニット４８，４８を介して、車輪２及びホイールモータ４２を一体化してなる駆動ユニット４９が上下動可能に弾力支持されている。

上記ホイールモータ４２は、車体３側に取付けられる非回転部５１と、該非回転部５１の外側側方に配置され且つ該車体３に対して回転作動する回転部５２とを有している。

非回転部５１は、前後方向に延びる被取付フレーム５３と、該被取付フレーム５３の前後中途部（具体的には中間部）から下方に突出し且つ直方体状に成形された支持体５４とを一体的に有して側面視でＴ字状に成形されている。被取付フレーム５３は、上方が開放されたＵ字状断面視を有するチャネル状部材である。

回転部５２は、大部分が車輪２内に収容され且つ支持体５３に回転自在に支持されている。この回転部５２は、車輪２のハブ内と一体化し且つ該車輪２と一体で回転するロータ５６と、このロータ５６と支持体５４との間に配置され且つ該ロータ５６と一体で回転する回転軸５７とを有している。

ロータ５６及び回転軸５７の回転軸心Ｘは、該車体３の全長方向に対して垂直で且つ水平な方向に向けられている。また、左右のホイールモータ４２，４２は、支持体５４，５４同士が、左右方向に延びる丸パイプ状に成形された連結フレーム５８によって連結固定され、互いの回転軸心Ｘも同一の軸心上に設定されている。

また、回転軸５７には、該回転軸５７と一体回転する回転ディスク５９が装着され、この回転ディスク５９は、制動機構の一種であるディスクブレーキ６１の一部を構成している。このディスクブレーキ６１は、被取付フレーム５３に設置され且つ前記ディスクブレーキの一部を構成する制動装置６２によって制動され、後輪２にブレーキをかける。

上記支持ユニット４９は、側面視で方形状に成形された支持枠６３と、該支持枠６３の枠内に配置された上下一対の弾性ブロック体（弾性部材）６４，６６とを一体的に有し、ホイールモータ４２、４２毎に前後一対で設けられている。

まず、この支持ユニット４９の取付ブラケット４７への取付構造について説明する。前記支持枠６３を、ボルト６７及びナット６８によって取付ブラケット４７上に取付けている。ボルト６７は、支持枠６３の下部と取付ブラケット４７とを上下に貫く軸部６７ａを有している。

支持枠６３の枠内の下側に配置された弾性ブロック体６４は、ボルト６７の軸部６７ａに外装可能なように筒状に形成される。このようにして軸部６７ａに外装された弾性ブロック体６４は、支持枠６３の下側内面（底面）と、ボルト６７のヘッド部分又はナット６８との間に弾力的に挟持されている。

該構造によれば、支持枠６３が、ボルト６７の軸部６７ａの軸方向（上下方向に直線状）に移動可能に取付ブラケット４７（車体３側）に取付けられる。言換えると、ボルト６７及びナット６８が、支持枠６３を軸部６７ａの軸方向に移動可能に車体３側に取付ける取付機構を構成している。

そして、支持枠６３を上方に変位させる衝撃力が作用した場合、前記弾性ブロック体６４が、圧縮側に弾性変形して該衝撃力を打消す側である下方に弾性力を作用させ、この衝撃を吸収する。

また、支持枠６３の外面下側（下端面）と、取付ブラケット４７とに間には、弾性変形可能な緩衝材６９が介在している。この緩衝材６９は、上述した軸部６７ａに外装される筒状に形成され且つ外周は下方に向かって径が次第に減少する円錐台状に成形されている。そして、支持枠６３を下方に変位させる衝撃力が作用した場合、この緩衝材６９は、該支持枠６３と取付ブラケット４７との間で弾性変形して、その衝撃を和らげる。

続いて、前後一対の支持ユニット４９、４９へのホイールモータ４２の支持構造について説明すると、前後の支持ユニット４９、４９の支持枠６３，６３の間に支持体５４が位置した状態で、被取付フレーム５３の左右両側部分を、夫々、左右の支持枠６３，６３の上面に載置して支持させた状態で、該左右の支持枠６３，６３の上面にボルト７１及びナット７２によって取付ける。ボルト７１は、被支持フレーム５３の底部分と支持枠６３の上部とを上下に貫く軸部７１ａを有している。

支持枠６３の枠内の上側に配置された弾性ブロック体６６は、ボルト７１の軸部７１ａに外装可能なように筒状に形成される。このようにして軸部７１ａに外装された弾性ブロック体６６は、支持枠６３の上側内面（天井面）と、ボルト７１のヘッド部分又はナット７２との間に弾力的に挟持されている。

該構造によれば、複数（図示する例では前後一対）の支持ユニット４９，４９によって、駆動ユニット４９（ホイールモータ４２）が、ボルト７１の軸部７１ａの軸方向（上下方向に直線状）に移動可能に支持枠６３（車体３側）に取付けられる。言換えると、前後一対の支持ユニット４９，４９が、駆動ユニット４９（ホイールモータ４２）を、互いに平行な前後の軸部７１ａの軸方向に移動可能に車体３側に支持する支持機構を構成している。

そして、駆動ユニット４９（ホイールモータ４２）を上方に変位させる衝撃力が作用した場合、前記弾性ブロック体６６が、圧縮側に弾性変形して該衝撃力を打消す側である下方に弾性力を作用させ、この衝撃を吸収する。

また、支持枠６３の上側外面（上端面）と、被取付フレーム５３の下面との間には、弾性変形可能な緩衝材７３が介在している。この緩衝材７３は、上述した軸部７１ａに外装される筒状に形成され且つ外周は上方に向かって径が次第に減少する円錐台状に成形されている。そして、駆動ユニット４９（ホイールモータ４２）を下方に変位させる衝撃力が作用した場合、この緩衝材７３は、該支持枠６３と被取付フレーム５３との間で弾性変形して、その衝撃を和らげる。

ちなみに、各支持枠６３の枠内に少なくとも一部が位置している上下の軸部６７ａ，７１ａは、同一の軸心Ｙを有している。このため、支持枠６３及び駆動ユニット４９は、この軸心Ｙに沿う方向（具体的には平行な方向）に移動作動する。

以上のような支持構造によれば、複雑なサスペンション等の機構を設けることなく、路面からの衝撃を吸収できるため、構成が簡略化される。特に、車体３が凹凸のある路面を走行している際、該路面からの衝撃に起因して駆動ユニット４９が支持ユニット４９に対して上方に変位した場合、これに伴って支持ユニット４９も取付ブラケット４７に対して上方に変位し、上下の弾性ブロック体６４，６６によって、段階的に衝撃が吸収されるため、その効果は大きい。

また、弾性ブロック体６４，６６も圧縮スプリング等に比べ、構成もシンプルで、価格も安いため、さらなるコスト低減を図ることが可能になる。

さらに、この弾性ブロック体６４，６６は、支持枠６３の枠内に収容され、別途スペースを用意する必要がないため、全体をコンパクトに形成することも容易になる。この他、弾性ブロック体６４，６６は、軸部６７ａ，７１ａ上にコンパクトに配置されるため、その意味でも、省スペース化に寄与している。

しかも、この弾性ブロック体６４，６６は、軸部６７ａ，７１ａが挿通される筒状に形成され、駆動ユニット４９又は支持枠６３の軸部６７ａ，７１ａの軸方向への移動を案内するガイドとしても機能するため、部品点数の削減にも寄与している。

一方、駆動ユニット４９が支持ユニット４９に対して下方に変位したことに起因して、ホイールモータ４２と支持枠６３の間、或いは、支持枠６３と取付ブラケット４７の間に衝撃が生じた場合、この衝撃が上下の緩衝材６９，７３によって緩和される。

なお、本発明の電動式乗用車両は、三輪車に限定されるものではなく、左右一対の前輪１，１及び左右一対の後輪２，２を有する四輪車に適用することも可能である。この場合には、ホイールモータ４２及び複数の支持ユニット４９を、左右の前輪１にそれぞれ設けてもよいし、或いは左右の後輪２にそれぞれ設けてもよい。

また、４つの以上の車輪を有する大型のトラック等の乗用車両に本発明を適用してもよい。

さらに、弾性部材は、軸部に６７ａ，７１ａに外装される弾性ブロック体６４，６６に限定されるものではなく、路面からの衝撃を吸収できるものであれば、コイルスプリング等の軸部６７ａ，７１ａに外装可能な圧縮バネや、引張スプリングや、板バネ等であってもよい。

２後輪（車輪）
３車体
４２ホイールモータ（電動モータ）
４９駆動ユニット
５１非回転部
６３支持枠（支持部材）
６４弾性ブロック体（弾性部材）
６６弾性ブロック体（弾性部材）
６９緩衝材
７１ａ軸部
７３緩衝材

Claims

電動式乗用車両であって、
車輪及び該車輪を駆動させるホイールモータを含む駆動ユニットと、
車体側に取付けられた支持部材を含み且つ前記ホイールモータの非回転部を上下方向に直線状に移動可能に車体側に支持する支持機構と、
前記駆動ユニットが車体に対して上方に変位した場合に変形して該駆動ユニットに弾性力を作用させる弾性部材と、
前記支持部材を上下方向に直線状に移動可能に車体側に取付ける取付機構と、
前記支持部材が車体に対して上方に変位した場合に変形して該支持部材に弾性力を作用させる弾性部材とを備え、
前記駆動ユニットは上下方向に直線状に移動可能に支持部材に支持され、
前記支持部材は支持枠であり、
該支持枠の枠内には、前記駆動ユニットに弾性力を作用させる前記弾性部材と、前記支持部材に弾性力を作用させる前記弾性部材とが、前記ホイールモータの非回転部の直線状の移動方向に並べられた状態で配置された
電動式乗用車両。
前記支持機構は上下方向に形成された軸部を有し、
前記支持機構は、上記軸部によって前記ホイールモータの非回転部を該軸部の軸方向に変位可能に車体側に支持するように構成され、
前記弾性部材は上記軸部側に配置された
請求項１に記載の電動式乗用車両。
前記弾性部材は上記軸部に外装される筒状の弾性ブロック体であり、
前記弾性ブロック体は、上記駆動ユニットが車体に対して上方に変位した場合に圧縮変形され、該駆動ユニットに弾性力を作用させるように構成された
請求項２に記載の電動式乗用車両。
少なくとも前記支持部材及び前記弾性部材を一体化させて支持ユニットを構成し、
一の駆動ユニットを複数の支持ユニットによって支持した
請求項１乃至３の何れかに記載の電動式乗用車両。
前記支持部材と駆動ユニットとの間、或いは前記支持部材と車体側との間には、互いの衝撃を緩衝する緩衝材を設けた
請求項１乃至４の何れかに記載の電動式乗用車両。
前記支持部材が、車体の一部を構成する車台フレームから上方に突出した状態で、該車台フレームに取り付けられた
請求項１乃至５の何れかに記載の電動式乗用車両。
前記支持部材を、車体の一部を構成する車台フレームに取り付けるボルトを備え、
該ボルトには前記軸部が形成された
請求項２に記載の電動式乗用車両。
前記駆動ユニットを前記支持部材に取り付けるボルトを備え、
該ボルトには前記軸部が形成された
請求項２又は７の何れかに記載の電動式乗用車両。