WO2012090243A1

WO2012090243A1 - 電動二輪車

Info

Publication number: WO2012090243A1
Application number: PCT/JP2010/007563
Authority: WO
Inventors: 松田　義基
Original assignee: 川崎重工業株式会社
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-05
Also published as: JP5536909B2; CN103261015B; US20130292198A1; JPWO2012090243A1; CN103261015A; US8919482B2

Abstract

　電動モータ（２１）が発生した走行動力によって後輪（１２）を駆動する電動二輪車（１）において、車体フレーム（６）と、略前後方向に延び、その前端部（１１ａ）にて車体フレーム（６）と揺動可能に連結され、その後端部（１１ｂ）にて後輪１２を回転可能に支持するスイングアーム（１１）と、スイングアーム（１１）と車体フレーム（６）との間に架け渡されるリヤサスペンション（３０）と、を備え、リヤサスペンション（３０）が、スイングアーム（１１）の前端部（１１ａ）の揺動軸（２５）よりも下方に配置されている。

Description

電動二輪車

　本発明は、バッテリからの電力で電動モータを駆動して走行動力を発生させる電動二輪車に関する。

　近年、環境保護等を目的として、バッテリに蓄えられた電気エネルギで駆動される電動モータを走行動力源とした電動二輪車が開発されている（例えば、特許文献１参照）。このような電動二輪車では、エンジンが搭載されていないため、吸排気系などのようなエンジンに必要な種々の装置も不要となる。

特開２００９－７３４１１号公報

　ところで、エンジンを搭載した自動二輪車においては、スイングアームの下方に排気系が配置されることが多く、そのため、後輪用のリヤサスペンションがスイングアームから上方に延びるようにして設けられていた。よって、車両の高重心化を招くとともに、スイングアームの上方にサスペンションを配置するスペースを確保しなくてはならなかった。特に、電動二輪車においてはバッテリが大型となるので、車両の高重心化を招きがちである。

　そこで本発明は、車両を低重心化することができ、また、スイングアームの上方には他の部品を配置するためのスペースを確保できるようにすることを目的とする。

　本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る電動二輪車は、電動モータが発生した走行動力によって後輪を駆動する電動二輪車において、車体フレームと、略前後方向に延び、その前端部にて前記車体フレームと揺動可能に連結され、その後端部にて前記後輪を回転可能に支持するスイングアームと、前記スイングアームと前記車体フレームとの間に架け渡されるリヤサスペンションと、を備え、前記リヤサスペンションが、前記スイングアームの前端部の揺動軸よりも下方に配置されている。

　前記構成によれば、排気系が存在しない電動二輪車において、スイングアームの下方に空いたスペースを有効活用してリヤサスペンションを配置することができる。これにより、車両を低重心化することができ、また、スイングアームの上方には他の部品を配置するためのスペースを作ることができる。

　前記リヤサスペンションの後端部が前記スイングアームに接続され、前記リヤサスペンションの前端部が前記車体フレームに接続され、前記リヤサスペンションの前端部が、前記スイングアームの前端部の揺動軸よりも下方に配置されていてもよい。

　前記構成によれば、リヤサスペンションが前に倒れた姿勢となり、かつ、リヤサスペンションの前端部がスイングアームの揺動軸よりも低い位置にあるので、他の部品を配置するためのスペースを確保しながら更に低重心化を図ることができる。

　前記車体フレームは、ステアリングシャフトを支持するヘッドパイプと、前記ヘッドパイプから後方に延びるメインフレーム部と、前記メインフレーム部に固定されて前記電動モータを収容するモータ収容部が形成されたモータユニットケースとを備え、前記電動モータの出力軸は、前記スイングアームの前端部の揺動軸よりも下方に位置し、前記リヤサスペンションの前端部は、前記電動モータの出力軸よりも下方において前記モータユニットケースに連結されていてもよい。

　前記構成によれば、スイングアームの揺動軸よりも下方に電動モータの出力軸が位置し、かつ、その電動モータの出力軸よりも下方にリヤサスペンションの前端部が位置するので、低重心化を図ることができると共に、リヤサスペンションに邪魔されることなくモータユニットケースを配置することができる。

　前記モータ収容部は、前記車体フレームのうち前記モータユニットケースとは別のフレーム部に固定するためのフレーム固定部を有する本体部と、前記本体部から車幅方向の一方側に突出する突出部とを有し、前記リヤサスペンションは、前記本体部に連結されていてもよい。

　前記構成によれば、リヤサスペンションからモータユニットケースに掛かる負荷が、モータ収容部の片持ち状に突出する突出部には伝達され難いので、モータ収容部に収容された電動モータに捩れ力等が作用することを防止することができる。

　前記スイングアームには、下方に突出するブラケットが設けられており、前記リヤサスペンションは、前記ブラケットに連結されていてもよい。

　前記構成によれば、リヤサスペンションを所望の姿勢で低位置に設けることができ、設計自由度を向上させることができる。

　前記電動モータの出力軸から回転動力を変速して前記後輪へ伝達するための変速機をさらに備え、前記電動モータの出力軸は、前記変速機の出力軸よりも前方かつ下方に配置され、前記リヤサスペンションの前端部は、前記電動モータの出力軸よりも後方で且つ前記変速機の出力軸よりも下方に配置されていてもよい。

　前記構成によれば、リヤサスペンションの前端部の上方に空間を設けることができ、リヤサスペンションと変速機との干渉を容易に防止することができる。

　前記リヤサスペンションは、前記変速機に対して車幅方向にずれた位置に配置されていてもよい。

　前記構成によれば、リヤサスペンションと変速機との距離を近づけながらも、リヤサスペンションと変速機との干渉を簡単に防止することができる。

　前記リヤサスペンションは、平面視で車幅中心線上に配置されていてもよい。

　前記構成によれば、リヤサスペンションを低い位置に配置して低重心化を図っても、電動二輪車のバンク角を十分に確保することができる。

　前記電動モータに電力を供給するためのバッテリと、前記バッテリを外部電源により充電するための充電用コネクタと、をさらに備え、前記充電用コネクタが、前記スイングアームよりも上方に配置されていてもよい。

　前記構成によれば、リヤサスペンションをスイングアームよりも下方に配置することでスイングアームの上方に空いたスペースに充電用コネクタを配置することにより、充電用コネクタを充電作業の行いやすい高さに設けることができる。

　以上の説明から明らかなように、本発明によれば、車両を低重心化することができ、また、スイングアームの上方には他の部品を配置するためのスペースを作ることができる。

本発明の第１実施形態に係る電動二輪車を示す左側面図である。図１に示す電動二輪車のモータユニットケース及びリヤサスペンションを上方から見た要部平面図である。本発明の第２実施形態に係る電動二輪車のリヤサスペンション及びその近傍を示す左側面図である。図３に示す電動二輪車のモータユニットケース及びリヤサスペンションを上方から見た要部平面図である。

　以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、電動二輪車に乗車した運転者から見た方向を基準とする。

　（第１実施形態）
　図１は、本発明の実施形態に係る電動二輪車１の左側面図である。図２は、図１に示す電動二輪車１のモータユニットケース１０及びリヤサスペンション３０を上方から見た要部平面図である。図１に示すように、電動二輪車１は、内燃機関を備えておらず、電動モータ２１による動力で後輪１２を回転させて走行するものである。電動二輪車１は、所定のキャスター角をもって略上下方向に設けられたフロントフォーク２を備え、フロントフォーク２の下部には従動輪である前輪３が回転自在に支持されている。フロントフォーク２の上部には、ステアリングシャフト４の下部が接続されており、ステアリングシャフト４の上部には、左右にグリップ部５ａを備えたバー型のハンドル５が取り付けられている。ハンドル５のグリップ部５ａのうち運転者が右手により把持する部分はアクセルグリップとなっている。ステアリングシャフト４は、車体フレーム６を構成するヘッドパイプ７に回動自在に挿通されており、運転者がハンドル５を回動させることで前輪３が操舵される。

　車体フレーム６は、ヘッドパイプ７と、ヘッドパイプ７から少し下方に傾斜しながら後方へ延びる上下一対のメインフレーム部８と、ヘッドパイプ７からメインフレーム部８よりも下方に傾斜して後方に延びるダウンフレーム部９と、メインフレーム部８及びダウンフレーム部９の後端部に固定された後述するモータユニットケース１０とを備えている。即ち、モータユニットケース１０も車体フレーム６の一部をなしている。モータユニットケース１０には、略前後方向に延びるスイングアーム１１の前端部１１ａが揺動軸２５を介して枢支されており、スイングアーム１１の後端部１１ｂに駆動輪である後輪１２が回転自在に支持されている。メインフレーム部８には、運転者等が騎乗するためのシート１３を支持するシートフレーム部１４の前端が固定されており、モータユニットケース１０には、シートフレーム部１４を下方から支持するサポートフレーム部１５の前端部が固定されている。サポートフレーム部１５は、その後端部がシートフレーム部１４に固定されており、前方にいくにつれてシートフレーム部１４から下方に離れるような角度で配置されている。

　メインフレーム部８には、バッテリ１６を収容するバッテリケース１７が取り付けられている。バッテリケース１７は、略直方体形状であり、側面視でメインフレーム部８に重なるように配置されている。バッテリケース１７の下面には、インバータ２０が取り付けられている。バッテリケース１７の上側には小物等を収納するためのストレージボックス１８が設けられている。ストレージボックス１８の後方にはシート１３が設けられ、シート１３の下方及び後方にはカバー１９が設けられている。

　モータユニットケース１０は、走行駆動用の電動モータ２１が収容されたモータ収容部２３と、変速機２２が収容された変速機収容部２４とを一体的に備えている。モータ収容部２３は、ダウンフレーム部９に固定するためのフレーム固定部２３ｃを有する本体部２３ａと、本体部２３ａから車幅方向の一方側に突出する突出部２３ｂとを有している。電動モータ２１は、その出力軸２１ａが車幅方向を向くように配置されており、突出部２３ｂには、電動モータ２１の出力軸２１ａを回転自在に支持する軸受（図示せず）が設けられている。なお、電動モータ２１の出力軸２１ａは、スイングアーム１１の前端部１１ａの揺動軸２５よりも下方に位置している。

　変速機収容部２４は、モータ収容部２３から斜め後上方に突出するように形成されており、変速機収容部２４の下方で且つモータ収容部２３の後方である場所には空間Ｓ１が形成されている。メインフレーム部８の後端部は、変速機収容部２４の前部に固定されている。スイングアーム１１の前端部１１ａは、揺動軸２５を介して変速機収容部２４の後部に揺動自在に結合されている。変速機収容部２４に収容された変速機２２は、電動モータ２１の出力軸２１ａからギヤ（図示せず）を介して回転動力が伝達される入力軸２６と、複数の変速ギヤ（図示せず）から選ばれた１つの変速ギヤを介して入力軸２６から回転動力が伝達される出力軸２７とを備えている。変速機２２の出力軸２７は揺動軸２５の前方に配置され、変速機２２の入力軸２６は出力軸２７の前方かつ下方に配置され、電動モータ２１の出力軸２１ａは、変速機２２の入力軸２６の前方かつ下方に配置されている。変速機２２の出力軸２７の回転動力は、チェーン２８を介して後輪１２に伝達される。　

　サポートフレーム部１５の前端部は、変速機収容部２４のうち揺動軸２５よりも上方の部分に固定されている。シートフレーム部１４とサポートフレーム部１５とモータユニットケース１０とは、側面視で略三角形状の空間Ｓ２を画定しており、その空間Ｓ２にはバッテリ１６を外部電源（図示せず）により充電するための急速充電用コネクタ２９が配置されている。即ち、急速充電用コネクタ２９は、モータユニットケース１０及びスイングアーム１１よりも上方に配置されている。急速充電用コネクタ２９により充電されたバッテリ１６の電力はインバータ２０を介して電動モータ２１に供給され、それにより電動モータ２１に走行動力が発生して後輪１２を駆動する。

　モータユニットケース１０とスイングアーム１１との間にはリヤサスペンション３０が架け渡されており、リヤサスペンション３０の全体がスイングアーム１１の前端部１１ａの揺動軸２５よりも下方に配置されている。このリヤサスペンション３０は、電動二輪車１が停止した状態において、やや後上がりの略水平に延びるように配置されている。モータユニットケース１０のモータ収容部２３の本体部２３ａの後面にはサスペンション取付部２３ｄが設けられており、そのサスペンション取付部２３ｄにリヤサスペンション３０の前端部３０ａが連結されている。このリヤサスペンション３０の前端部３０ａは、電動モータ２１の出力軸２１ａよりも後方かつ下方に位置し、変速機２２の出力軸２７よりも下方に位置し、揺動軸２５よりも前方かつ下方に位置している。

　スイングアーム１１のクロスメンバ部分（図示せず）には、後輪１２の前方において下方に突出するブラケット３１が固定されており、そのブラケット３１の下端部にリヤサスペンション３０の後端部３０ｂが連結されている。リヤサスペンション３０は、車幅中心線Ｃ上に配置されており（図２参照）、リヤサスペンション３０の上方にはモータユニットケース１０の変速機収容部２４が位置している。但し、変速機収容部２４はモータ収容部２３から斜め上後方に向けて突出するように形成されているため、モータユニットケース１０のうちリヤサスペンション３０の上方に配置される部分とリヤサスペンション３０との間に後方に向かうにつれて上下方向に拡がる空間Ｓ１が形成されている。

　以上に説明した構成によれば、排気系が存在しない電動二輪車１において、スイングアーム１１の下方に空いたスペースを有効活用してリヤサスペンション３０を配置することができる。これにより、電動二輪車１を低重心化することができ、また、スイングアーム１１の上方には急速充電用コネクタ２９等の他の部品を配置するためのスペースを作ることができる。しかも、リヤサスペンション３０が若干前下がりの略水平状態で前後方向に延びた姿勢であるので、リヤサスペンション３０を他の部品の邪魔にならないように配置しつつ十分な低重心化を図ることができる。さらに、スイングアーム１１の揺動軸２５よりも下方に電動モータ２１の出力軸２１ａが位置し、かつ、電動モータ２１の出力軸２１ａよりも下方にリヤサスペンション３０の前端部３０ａが位置するので、リヤサスペンション３０に邪魔されることなくモータユニットケース１０を配置することができる。

　また、リヤサスペンション３０はスイングアーム１１から下方に突出するブラケット３１に連結されているので、リヤサスペンション３０を所望の姿勢で低位置に設けることができ、設計自由度を向上させることができる。さらに、リヤサスペンション３０はモータユニットケース１０の本体部２３ａに連結されており、リヤサスペンション３０からモータユニットケース１０に掛かる負荷は、モータ収容部２３の片持ち状に突出する突出部２３ｂには伝達され難い。よって、モータ収容部２３に収容された電動モータ２１に捩れ力等が作用することを防止することができる。

　また、変速機収容部２４はモータ収容部２３から斜め上後方に向けて突出するように設けられており、電動モータ２１の出力軸２１ａが変速機２２の出力軸２７に対して前方で且つ下方に配置され、リヤサスペンション３０の前端部３０ａが電動モータ２１の出力軸２１ａに対して後方で且つ変速機２２の出力軸２７の下方に配置されている。よって、リヤサスペンション３０とモータユニットケース１０との間に十分な空間Ｓ１が形成され、スイングアーム１１が大きく揺動してもリヤサスペンション３０がモータユニットケース１０に干渉することを防止できる。そして、リヤサスペンション３０は、平面視で車幅中心線Ｃ上に配置されているので、リヤサスペンション３０を低い位置に配置して低重心化を図っても、コーナリング時における電動二輪車１のバンク角を十分に確保することができる。

　さらに、リヤサスペンション３０の上方にモータ収容部２３が配置されるので、路面の凹凸や岩などの障害物に対して、モータ収容部２３でリヤサスペンション３０の前方を保護することができる。また、スイングアーム１１の揺動軸２５よりも前方に位置するモータ収容部２３に、リヤサスペンション３０の前端部３０ａが連結されることで、リヤサスペンション３０の長さをなるべく長くすることができる。また、スイングアーム１１のクロスメンバ部分からブラケット３１が下方に突出することで、リヤサスペンション３０の支持剛性も高めることができる。

　（第２実施形態）
　図３は、本発明の第２実施形態に係る電動二輪車１００のリヤサスペンション３０及びその近傍を示す左側面図である。図４は、図３に示す電動二輪車１００のモータユニットケース１１０及びリヤサスペンション３０を上方から見た要部平面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。図３及び４に示すように、本実施形態の電動二輪車１００では、ヘッドパイプ７から後方に延びた左右一対及び上下一対のメインフレーム部１０８にバッテリ１６を収容したバッテリケース１１８が設けられ、メインフレーム部１０８の後端部にはピボットフレーム部１３５が固定され、そのピボットフレーム１３５にはスイングアーム１１の前端部１１ａが揺動軸２５を介して接続されている。

　メインフレーム部１０８、ダウンフレーム部９及びピボットフレーム部１３５には、モータユニットケース１１０が固定されている。モータユニットケース１１０は、電動モータ２１が収容されたモータ収容部１２３と、モータ収容部１２３の後側に設けられて変速機１２２を収容する変速機収容部１２４とを一体的に備えている。モータ収容部１２３の下面と変速機収容部１２４の下面とは、略平坦に形成されている。変速機収容部１２４は、モータ収容部１２３よりも車幅方向の幅が小さく、変速機収容部１２４の側方で且つモータ収容部１２３の後方である場所には空間Ｓ３が形成されている。

　モータ収容部１２３の下面には下方に向けてサスペンション取付部１２３ａが突出しており、そのサスペンション取付部１２３ａにリヤサスペンション３０の前端部３０ａが連結されている。リヤサスペンション３０は、モータユニットケース１０の下面に沿って略平行に配置されている。そして、リヤサスペンション３０は、変速機収容部１２４に対して車幅方向の側方にずれた位置に配置されている。即ち、リヤサスペンション３０は、平面視で空間Ｓに重なる位置に配置されている。よって、リヤサスペンション３０と変速機収容部１２４との距離を近づけながらも、リヤサスペンション３０と変速機収容部１２４との干渉を簡単に防止することができる。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

　なお、前述した各実施形態では、リヤサスペンション３０の前端部３０ａは車体フレーム６のうちモータユニットケース１０，１１０に連結されているが、揺動軸２５よりも下方に位置するのであれば他のフレーム部（例えば、メインフレーム部８，１０８等）に連結されてもよい。また、前述した実施形態では、スイングアームの一部とフレーム部との間でリヤサスペンションが連結されたが、リンク部材を介してリヤサスペンションが連結されてもよい。例えば、リヤサスペンションの後端部と、スイングアームに対して角変位可能に連結されるリンク部材とが連結されてもよい。同様に、リヤサスペンションの前端部と、メインフレーム部又はメインフレーム部と一体のフレーム部に対して角変位可能に連結されてもよい。このようにリンク部材を介して連結することにより、後輪の変位量に対するリヤサスペンションの伸縮量を変更することができる。

　また、前述した実施形態では、リヤサスペンションが前下がり又は水平に配置されたが、これに限らず、前上がりに配置されてもよい。また、前述した実施形態では、後輪の前方にリヤサスペンションの後端部が配置されたが、後輪の前端部よりも後方にリヤサスペンションの後端部が配置されてもよい。これによって、リヤサスペンションを長く設計することができる。またリヤサスペンションは、１つ配置される場合に限られず、車幅方向両側にそれぞれ設けられてもよい。また、前述した実施形態では、スイングアームの上方にコネクタを配置したが他の部品を配置してもよい。例えば、インバータ、バッテリ、制御装置などが配置されてもよい。スイングアームの上方の領域は、フレームによって囲まれる可能性が高く、それらの部品をフレームによって保護することができる。本発明は前述した前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除することができる。前記各実施形態は互いに任意に組み合わせてもよく、例えば１つの実施形態中の一部の構成又は方法を他の実施形態に適用してもよい。

　以上のように、本発明は、車両を低重心化することができ、また、スイングアームの上方には他の部品を配置するためのスペースを作ることができる優れた効果を有し、その意義を発揮できる電動二輪車に広く適用すると有益である。

１，１００　電動二輪車
６　車体フレーム
７　ヘッドパイプ
８，１０８　メインフレーム部
１０，１１０　モータユニットケース
１１　スイングアーム
２１　電動モータ
２１ａ　出力軸
２２　変速機
２３，１２３　モータ収容部
２３ａ，１２３ａ　本体部
２３ｂ，１２３ｂ　突出部
２４，１２４　変速機収容部
２５　揺動軸
２６　入力軸
２７　出力軸
２９　急速充電用コネクタ
３０　リヤサスペンション
３１　ブラケット

Claims

　電動モータが発生した走行動力によって後輪を駆動する電動二輪車において、
　車体フレームと、
　略前後方向に延び、その前端部にて前記車体フレームと揺動可能に連結され、その後端部にて前記後輪を回転可能に支持するスイングアームと、
　前記スイングアームと前記車体フレームとの間に架け渡されるリヤサスペンションと、を備え、
　前記リヤサスペンションが、前記スイングアームの前端部の揺動軸よりも下方に配置されている、電動二輪車。
　前記リヤサスペンションの後端部が前記スイングアームに接続され、前記リヤサスペンションの前端部が前記車体フレームに接続され、
　前記リヤサスペンションの前端部が、前記スイングアームの前端部の揺動軸よりも下方に配置されている、請求項１に記載の電動二輪車。
　前記車体フレームは、ステアリングシャフトを支持するヘッドパイプと、前記ヘッドパイプから後方に延びるメインフレーム部と、前記メインフレーム部に固定されて前記電動モータを収容するモータ収容部が形成されたモータユニットケースとを備え、
　前記電動モータの出力軸は、前記スイングアームの前端部の揺動軸よりも下方に位置し、
　前記リヤサスペンションの前端部は、前記電動モータの出力軸よりも下方において前記モータユニットケースに連結されている、請求項１又は２に記載の電動二輪車。
　前記モータ収容部は、前記車体フレームのうち前記モータユニットケースとは別のフレーム部に固定するためのフレーム固定部を有する本体部と、前記本体部から車幅方向の一方側に突出する突出部とを有し、
　前記リヤサスペンションは、前記本体部に連結されている、請求項３に記載の電動二輪車。
　前記スイングアームには、下方に突出するブラケットが設けられており、
　前記リヤサスペンションは、前記ブラケットに連結されている、請求項１乃至４のいずれかに記載の電動二輪車。
　前記電動モータの出力軸から回転動力を変速して前記後輪へ伝達するための変速機をさらに備え、
　前記電動モータの出力軸は、前記変速機の出力軸よりも前方かつ下方に配置され、
　前記リヤサスペンションの前端部は、前記電動モータの出力軸よりも後方で且つ前記変速機の出力軸よりも下方に配置されている、請求項１乃至５のいずれかに記載の電動二輪車。
　前記リヤサスペンションは、前記変速機に対して車幅方向にずれた位置に配置されている、請求項６に記載の電動二輪車。
　前記リヤサスペンションは、平面視で車幅中心線上に配置されている、請求項１乃至６のいずれかに記載の電動二輪車。
　前記電動モータに電力を供給するためのバッテリと、前記バッテリを外部電源により充電するための充電用コネクタと、をさらに備え、
　前記充電用コネクタが、前記スイングアームよりも上方に配置されている、請求項１乃至８のいずれかに記載の電動二輪車。