JP2010228570A - モータ駆動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】制動機構を設けた場合において左右の重量バランスを良好にするモータ駆動車両を提供する。
【解決手段】ステータ４１とロータ４２とを有していて駆動源となるモータ４０をホイールハブ３１内に配置した駆動輪３０を，左右のフォーク２０間で車輪軸２１に回転可能に支持する。駆動輪３０に制動機構５０を設け，車体前方から見て，制動機構５０を車体中心Ｃより一側側に配置し，モータ４０を車体中心Ｃより他側側に配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は，モータ駆動車両に関するものである。

例えば特許文献１に見られるように，従来のモータ駆動車両は，フロントフォーク（２）間で車輪軸（６）（２１）に回転可能に設けられる車輪がホイールハブ（５）内にモータ（３）を備えている。このモータ（３）のステータ（８）は車体側に固定されている。このステータ（８）の内側に設けられるロータ（１１）の回転駆動力は遊星減速機（４）を介してホイールハブ（５）に伝達されるようになっている。ホイールハブ（５）は，フロントフォーク（２）間において左右に跨る回転体を形成している。モータ（３）は左右のフロントフォーク（２）間の中心に配置されている。

特開２００１−０７１９８３号公報

上述した従来のモータ駆動車両は，モータによる回生ブレーキを可能とするので，必ずしも制動機構を設ける必要はなかった。したがって，左右の重量バランスを良好とするようにモータを左右のフロントフォーク間の中心に配設することができていた。
しかし，制動機構を設けようとした場合には，モータをフロントフォーク間の中心に配置していると，制動機構を配置した側に重量が偏ってしまう。
本発明の目的は，上記課題を解決し，制動機構を設けた場合において左右の重量バランスを良好にするモータ駆動車両を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明のモータ駆動車両は，ステータとロータとを有していて駆動源となるモータをホイールハブ内に配置した駆動輪を，左右のフォーク間で車輪軸に回転可能に支持したモータ駆動車両であって，
前記駆動輪に制動機構を設け，車体前方から見て，前記制動機構を車体中心より一側側に配置し，前記モータを車体中心より他側側に配置したことを特徴とする。
このモータ駆動車両によれば，車体前方から見て，制動機構が車体中心より一側側に配置され，モータが車体中心より他側側に配置されているので，駆動輪に制動機構が設けられているにもかかわらず，車両左右の重量バランスを良好とすることができる。
望ましくは，車体前方から見て，前記制動機構はフロントフォーク間で車体中心より一側側に配置し，前記モータはフロントフォーク間で車体中心より他側側に配置した構成とする。
このように構成すると，乗員により回動操作されるフロントフォーク回りの重量バランスを良好とすることができる。したがって，操作性が向上する。
また望ましくは，前記ホイールハブは，前記一側側において前記車輪軸に回転可能に支持し，該ホイールハブに，前記車輪軸回りに関し前記モータのロータ外周よりも外方において前記他側側に開口した環状端部を設け，
前記他側側には，前記車体に固定されていて前記モータのステータが固定される車体側固定部材を設け，該車体側固定部材に，前記車輪軸回りに関し前記モータのロータ外周よりも外方において前記一側側に開口した環状端部を設け，
前記ホイールハブの環状端部を，前記車体中心を越えて他側側に延出し，前記車輪軸の軸線方向において車体側固定部材の環状端部と重なるように構成する。
このように構成すると，ホイールハブが，前記一側側において前記車輪軸に回転可能に支持され，モータのステータが固定される車体側固定部材が前記他側側に設けられるので，前記制動機構を車体中心より一側側に配置し易くなるとともに前記モータを車体中心より他側側に配置し易くなる。
しかも，ホイールハブには，前記車輪軸回りに関し前記モータのロータ外周よりも外方において前記他側側に開口した環状端部が設けられているとともに，前記車体側固定部材には，前記車輪軸回りに関し前記モータのロータ外周よりも外方において前記一側側に開口した環状端部が設けられ，前記ホイールハブの環状端部が，前記車体中心を越えて他側側に延出し，前記車輪軸の軸線方向において車体側固定部材の環状端部と重なっているので，ホイールハブが一側側に設けられ，車体側固定部材が他側側に設けられているにもかかわらず，モータをホイールハブと車体側固定部材とで保護することができる。
望ましくは，前記制動機構を前記ホイールハブよりに配置し，前記モータを前記車体側固定部材よりに配置する。
このように構成すると，制動機構を車体中心より前記一側側に配置し易くなるとともに前記モータを車体中心より他側側に配置し易くなり，しかも，制動機構とホイールハブとの間隔をコンパクトに構成することが可能となる。
望ましくは，前記モータのロータを，ワンウェイクラッチを介して前記ホイールハブと連結した構成とする。
このように構成すると，駆動輪回転（車速）がモータの回転よりも速い場合，モータの回転よりホイールハブの回転が速くなるので，モータが負荷になることがなく，制動時には制動力をモータの回転に加えることができる。
さらに望ましくは，前記ロータは前記車輪軸上に回転可能に支持した動力伝達部材に連結することで，前記車輪軸上に回転可能に支持し，前記動力伝達部材の外周部においてホイールハブとの間に前記ワンウェイクラッチを設けた構成とする。
このように構成すると，前記車輪軸の軸線方向に関し，ロータとホイールハブとの連動機構をコンパクトに構成できる。

本発明に係るモータ駆動車両の一実施の形態を示す側面図。 要部を示す正断面図。 他の実施の形態を示す側面図。 図３における部分省略ＩＶ−ＩＶ断面図。

以下，本発明に係るモータ駆動車両の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るモータ駆動車両の一実施の形態を示す側面図，図２は要部を示す正断面図である。
この実施の形態のモータ駆動車両１０は自動二輪車であり，車体をなすフレーム１１を有している。このフレーム１１の前端を構成するヘッドパイプ１２に操舵自在にフロントフォーク２０が取付けられ，このフロントフォーク２０の上部にバーハンドル１４が取付けられている。フロントフォーク２０の下端に前輪３０が取り付けられている。フレーム１１の内側にはエンジン１５が固定されている。エンジン１５には吸気装置１５ｉと排気装置１５ｏとが接続されている。フレーム１１の後部には，左右一対のスイングアーム１６がピボット軸１７で上下スイング自在に取り付けられており，このスイングアーム１６の後端部に後輪１７が取り付けられている。後輪１７は，エンジン１５により図示しないチェーンやドライブシャフト等の駆動伝達手段を介して駆動される。１８はリヤクッションユニットであり，上端がフレーム１１の後部上部に連結されるとともに下端がリンク機構１８ｂを介してスイングアーム１６の下部と車体フレーム１１の後部下部とに連結されている。

この自動二輪車は，後輪１７に加え，前輪３０も駆動輪として構成されている。また，前輪３０に対して制動装置が設けられている。前輪３０は前輪３０内に内蔵されたモータで駆動されるので，その駆動系の基本構成について先ず説明する。同時に前輪３０の制動装置の全体的構成についても説明する。
図２において，４０がモータである。
モータ４０は，ステータ４１とロータ４２とを有していて前輪３０の駆動源を構成する。前輪３０は，左右のフォーク，この場合，左右のフロントフォーク２０Ｌ，２０Ｒの間で車輪軸２１に回転可能に支持されている。モータ４０は，前輪３０のホイールハブ３１内に配置されている。

駆動輪３０には，制動機構５０が設けられている。図２に示すように車体前方から見て，制動機構５０は車体中心Ｃより一側側（図２では左側）に配置されている。一方，前記モータ４０は，車体中心Ｃより他側側（図２では右側）に配置されている。また，この実施の形態では，車体前方から見て，制動機構５０，特に後述する，制動力を発生する制動部５２と，その制動力を受ける被制動部５１は，フロントフォーク２０Ｌ，２０Ｒ間で車体中心Ｃより一側側に配置され，モータ４０はフロントフォーク２０Ｌ，２０Ｒ間で車体中心Ｃより他側側に配置されている。

ホイールハブ３１は，前記一側側において車輪軸２１に回転可能に支持されている。ホイールハブ３１には，車輪軸２１回りに関しモータ４０のロータ４２の外周よりも外方において前記他側側に開口した環状端部３１ｅが設けられている。
一方，前記他側側には，車体の一部をなすフロントフォーク２０Ｌに固定されていてモータ４０のステータ４１が固定される車体側固定部材６０が設けられている。車体側固定部材６０には，車輪軸２１回りに関しモータ４０のロータ４２の外周よりも外方において前記一側側に開口した環状端部６０ｅが設けられている。
そして，前記ホイールハブ３１の環状端部３１ｅは，前記車体中心Ｃを越えて他側側に延出されており，車輪軸２１の軸線方向（図２において左右方向）において車体側固定部材６０の環状端部６０ｅと重なっている。

前記制動機構５０はホイールハブ３１よりに配置され，モータ４０は車体側固定部材６０よりに配置されている。
モータ４０のロータ４２は，ワンウェイクラッチ７０を介してホイールハブ３１と連結されている。ロータ４２は車輪軸２１上に回転可能に支持した動力伝達部材８０に連結することで，車輪軸２１上に回転可能に支持されており，動力伝達部材８０の外周部においてホイールハブ３１との間に前記ワンウェイクラッチ７０が設けられている。

以下，各部について順次説明する。
前記車輪軸２１は，アクスルボルトで構成され，フロントフォーク２０Ｌ，２０Ｒの先端にアクスルナット２１ｎで固定される。
車輪軸２１上には，図２において右側から，上記車体側固定部材６０，アクスルカラー２２，ボールベアリング２３，ディスタンスカラー２４，ボールベアリング２３，ホイールディスタンスカラー２５，ボールベアリング２６，およびサイドカラー２７が装着され，上記アクスルナット２１ｎでフロントフォーク２０Ｌ，２０Ｒ間において共締めされて固定されている。

車体側固定部材６０の外側面には，凸部６１が一体的に設けられており，この凸部６１がフロントフォーク２０Ｌと係合することで車体側固定部材６０の車輪軸２１回りの回動が確実に防止される。
車体側固定部材６０内には，前記モータ４０のステータ４１がソケットボルト６２で固定されている。

図１および図２において，４３はモータ４０の電力線である。車体側固定部材６０には，電力線４３を車体側固定部材６０の外方へ引き出すための穴６３が設けられている。穴６３から引き出された電力線４３は，グロメット６６を介してカバー６４に支持され，さらに，電源である図示しないモータ用バッテリに接続される。バッテリは車体フレーム１１に搭載されている。カバー６４は上記穴６３を塞ぐ目的で車体側固定部材６０の外面に対してボルト６５（図１）で固着される。カバー６４と車体側固定部材６０外面との間にはガスケット６７が設けられ，カバー６４内はガスケット６７と前記グロメット６６とで気密に保持される。したがって，穴６３から水等が車体側固定部材６０内へ侵入することはない。

車体側固定部材６０内には，ステータ４１の内側において磁気センサ４４が設けられ，この磁気センサ４４がロータ４２に設けられた磁石４５を検知することでロータ４２の回転を検出することができるようになっている。その信号線４４ｓも前記電力線４３と同様にして引き出され，この自動二輪車が有する制御装置に接続される。
なお，図２において電力線４３は下方へ向けて引き出されているが，これは図１における切断面を展開して示しているためで，実際には，図１に示すように上方に向かって引き出されている。信号線４４ｓについても同様である。

モータ４０のための配線（電力線４３および信号線４４ｓ）は，車体側固定部材６０における，ホイールハブ３１との重なり部以外の部位において，車体側固定部材６０に挿通することができる。この実施の形態では，配線は，図１に示すように，フロントフォーク２０Ｌの後方で車体側固定部材６０の穴６３に挿通し，フロントフォーク２０Ｌに沿わせて配置してある。電力線４３および信号線４４ｓは車体フレーム１１の適所に取り付けられた図示しない制御装置に接続される。

図２に示すように，モータ４０のロータ４２は，全体として断面略コの字型の部材であり，ステータ４１と対向する内周面に磁石４６が設けられている。ロータ４２の中心部分がソケットボルト８１で動力伝達部材８０のフランジ部８２に固定されている。動力伝達部材８０は，ボールベアリング２３，２３で車輪軸２１に回転可能に支持されている。したがって，ロータ４２は，動力伝達部材８０およびボールベアリング２３を介して車輪軸２１に回転可能に支持されている。ロータ４２の中心部には，ステータ４１の中心部に入り込む筒状部４１ｂが設けられており，この筒状部４１ｂの外周に，前述したセンサ用の磁石４５が固定されている。

ホイールハブ３１は車輪軸２１上に固定された前記ボールベアリング２６と，動力伝達部材８０のフランジ部８２の外周に設けたボールベアリング８３を介して車輪軸２１回りに回転可能に支持されている。
ホイールハブ３１は，図２において左側（制動機構５０が設けられている側）から，順次径が大きくなる第１筒状部３１ａ，第２筒状部３１ｂ，第３筒状部３１ｃを一体的に有しており，第１筒状部３１ａが前記ボールベアリング２６を介して車輪軸２１に支持され，第２筒状部３１ｂが前記ボールベアリング８３を介して動力伝達部材８０のフランジ部８２に支持されている。

したがって，ホイールハブ３１は動力伝達部材８０（したがってロータ４２）に対して相対回転可能であるが，ホイールハブ３１と動力伝達部材８０との間にワンウェイクラッチ７０が設けられていることにより，ホイールハブ３１は動力伝達部材８０に対し一方向にのみ回転可能である。具体的には，図１に示す方向（図２において右側）から見て，ホイールハブ３１は動力伝達部材８０に対し，相対的に，反時計方向にのみ回転可能である。したがって，モータ４０が駆動され，図１に示す方向（図２において右側）から見て，ロータ４２が反時計方向へ駆動されると，動力伝達部材８０およびワンウェイクラッチ７０を介してホイールハブ３１へトルクが伝達され，ホイールハブ３１（したがって前輪３０）が反時計方向へ回転駆動される。また，この車両の走行中に，モータ４０の駆動が停止されて，ロータ４２の回転が停止しても，車両走行中は前輪３０（したがってホイールハブ３１は）反時計方向へ回転（空転）する。また，この実施の形態では，モータ４０が駆動されている状態で車両の速度が所定値（例えば時速４０Ｋｍ／ｈ）以上になると，前輪３０（したがってホイールハブ３１）は反時計方向へ回転（空転）する。

なお，ワンウェイクラッチ７０は，ホイールハブ３１の第１筒状部３１ａと動力伝達部材８０との間に設けられている。また，ホイールハブ３１の第１筒状部３１ａの内面側にサークリップ３２が設けられ，動力伝達部材８０の内面側にサークリップ８４が設けられていることで，ホイールハブ３１および動力伝達部材８０の軸線方向への移動が規制されている。前輪３０はホイールハブ３１に対しスタッドボルト３３で固定されている。

ホイールハブ３１の第１筒状部３１ａにおける内面外端とサイドカラー２７との間には，オイルシール３４が設けられている。ホイールハブ３１の第３筒状部３１ｃは，車体中心Ｃを越えて他側側（車体側固定部材６０側）に延出された前記環状端部３１ｅを有している。この環状端部３１ｅは，車体側固定部材６０の環状端部６０ｅの内側に入り込んでいて車体側固定部材６０の環状端部６０ｅと重なっており，ホイールハブ３１の環状端部３１ｅと車体側固定部材６０の環状端部６０ｅとの間には，オイルシール３５が設けられている。したがって，ホイールハブ３１とサイドカラー２７との間，およびホイールハブ３１の環状端部３１ｅと車体側固定部材６０の環状端部６０ｅとの間から，ホイールハブ３１および車体側固定部材６０の内部へ水や塵埃等が侵入するおそれはない。

制動機構５０は，ホイールハブ３１に固定されていてホイールハブ３１（したがって前輪３０）と一緒に回転する被制動部５１と，この被制動部５１の回転を制動する制動部５２とを有している。この実施の形態では，被制動部５１は，ホイールハブ３１の外側面にボルト５３で固定されたブレーキディスクで構成され，制動部５２はフロントフォーク２０Ｒに固定されたキャリパで構成され，この制動部５２，被制動部５１はフロントフォーク２０Ｌ，２０Ｒ間に位置する。キャリパ５２は公知の構造を採用でき，ブレーキディスク５１を両側から挟圧して制動する一対のブレーキパッド５４を備えている。

以上のようなモータ駆動車両によれば，次のような作用効果が得られる。
（ａ）駆動輪３０に制動機構５０を設け，車体前方から見て，制動機構５０を車体中心Ｃより一側側に配置し，モータ４０を車体中心Ｃより他側側に配置したので，駆動輪３０に制動機構５０が設けられているにもかかわらず，車両左右の重量バランスを良好とすることができる。
（ｂ）車体前方から見て，制動機構５０はフロントフォーク２０Ｌ，２０Ｒ間で車体中心Ｃより一側側に配置し，モータ４０はフロントフォーク間で車体中心Ｃより他側側に配置したので，乗員により回動操作されるフロントフォーク２０（Ｌ，Ｒ）回りの重量バランスを良好とすることができる。したがって，操作性が向上する。

（ｃ）ホイールハブ３１は，前記一側側において車輪軸２１に回転可能に支持し，該ホイールハブ３１に，車輪軸２１回りに関しモータのロータ４２外周よりも外方において前記他側側に開口した環状端部３１ｅを設け，前記他側側には，車体の一部をなすフロントフォーク２０Ｌに固定されていてモータ４０のステータ４１が固定される車体側固定部材６０を設け，該車体側固定部材６０に，車輪軸２１回りに関しモータのロータ４２外周よりも外方において前記一側側に開口した環状端部６０ｅを設け，ホイールハブ３１の環状端部３１ｅを，車体中心Ｃを越えて他側側に延出し，車輪軸２１の軸線方向において車体側固定部材６０の環状端部６０ｅと重なるように構成したので，ホイールハブ３１が，前記一側側において車輪軸２１に回転可能に支持され，モータ４０のステータ４１が固定される車体側固定部材６０が前記他側側に設けられることにより，制動機構５０を車体中心Ｃより一側側に配置し易くなるとともにモータ４０を車体中心Ｃより他側側に配置し易くなる。
しかも，ホイールハブ３１には，車輪軸２１回りに関しモータのロータ４２外周よりも外方において他側側に開口した環状端部３１ｅが設けられているとともに，車体側固定部材６０には，車輪軸２１回りに関しモータのロータ４２外周よりも外方において前記一側側に開口した環状端部６０ｅが設けられ，ホイールハブ３１の環状端部３１ｅが，車体中心Ｃを越えて他側側に延出し，車輪軸２１の軸線方向において車体側固定部材６０の環状端部６０ｅと重なっているので，ホイールハブ３１が一側側に設けられ，車体側固定部材６０が他側側に設けられているにもかかわらず，モータ４０をホイールハブ３１と車体側固定部材６０とで保護することができる。

（ｄ）制動機構５０をホイールハブ３１よりに配置し，モータ４０を車体側固定部材６０よりに配置したので，制動機構５０を車体中心Ｃより前記一側側に配置し易くなるとともにモータ４０を車体中心Ｃより他側側に配置し易くなる。しかも，制動機構５０とホイールハブ３１との間隔をコンパクトに構成することが可能となる。
（ｅ）モータ４０のロータ４２を，ワンウェイクラッチ７０を介してホイールハブ３１と連結したので，駆動輪回転（車速）がモータ４０の回転よりも速い場合，モータ４０の回転よりホイールハブ３１の回転が速くなる。したがって，モータ４０が負荷になることがなく，制動時には制動力をモータ４０の回転に加えることができる。
（ｆ）ロータ４２は車輪軸２１上に回転可能に支持した動力伝達部材８０に連結することで，車輪軸２１上に回転可能に支持し，動力伝達部材８０の外周部においてホイールハブ３１との間にワンウェイクラッチ７０を設けたので，車輪軸２１の軸線方向に関し，ロータ４２とホイールハブ３１との連動機構をコンパクトに構成できる。

図３は本発明に係るモータ駆動車両の一実施の形態を示す側面図，図４は図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。
この実施の形態が，上述した実施の形態と異なる点は，ワンウェイクラッチ７０に代えダンパ７１を介して，ロータ４２の動力をホイールハブ３１へ伝達するように構成した点にあり，その他の点に変わりはない。
図４に示すように，動力伝達部材８０の円筒部８５に，半径方向へ伸びるトルク伝達部８６を設けるとともに，ホイールハブ３１における第１筒状部３１ａの内面に，半径方向へ伸びるトルク伝達部３６を設け，これらトルク伝達部８６，３６の間にラバーダンパ７１を介在させてある。

このように構成すると，ダンパ７１を介し，モータ４０のロータ４２とホイールハブ３１（したがって前輪３０）とがともに回転する。
この実施の形態によっても，上述した（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）の作用効果が得られる。また，上述した作用効果（ｆ）と同様の作用効果，すなわち，
（ｆ’）ロータ４２は車輪軸２１上に回転可能に支持した動力伝達部材８０に連結することで，車輪軸２１上に回転可能に支持し，動力伝達部材８０の外周部においてホイールハブ３１との間にダンパ７１を設けたので，車輪軸２１の軸線方向に関し，ロータ４２とホイールハブ３１との連動機構をコンパクトに構成できる。
という作用効果が得られる。
さらにこの実施の形態によれば，モータ４０のロータ４２を，ダンパ７１を介してホイールハブ３１と連結したので，ロータ４２とホイールハブ３１との連動機構をコンパクトに構成できる。また，モータ４０のロータ４２とホイールハブ３１（したがって前輪３０）とがともに回転するので，制動機構５０に加え，回生ブレーキを採用することも可能となる。

以上，本発明の実施の形態について説明したが，本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく，本発明の要旨の範囲内において適宜変形実施可能である。

Ｃ 車体中心
１０ モータ駆動車両
１１ 車体
２０ フロントフォーク
２１ 車輪軸
３０ 駆動輪
３１ ホイールハブ
３１ｅ 環状端部
４０ モータ
４１ ロータ
４２ ステータ
５０ 制動機構
６０ 車体側固定部材
６０ｅ 環状端部
７０ ワンウェイクラッチ

Claims (6)

1. ステータとロータとを有していて駆動源となるモータをホイールハブ内に配置した駆動輪を，左右のフォーク間で車輪軸に回転可能に支持したモータ駆動車両であって，
   前記駆動輪に制動機構を設け，車体前方から見て，前記制動機構を車体中心より一側側に配置し，前記モータを車体中心より他側側に配置したことを特徴とするモータ駆動車両。
2. 車体前方から見て，前記制動機構はフロントフォーク間で車体中心より一側側に配置し，前記モータはフロントフォーク間で車体中心より他側側に配置したことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動車両。
3. 前記ホイールハブは，前記一側側において前記車輪軸に回転可能に支持し，該ホイールハブに，前記車輪軸回りに関し前記モータのロータ外周よりも外方において前記他側側に開口した環状端部を設け，
   前記他側側には，前記車体に固定されていて前記モータのステータが固定される車体側固定部材を設け，該車体側固定部材に，前記車輪軸回りに関し前記モータのロータ外周よりも外方において前記一側側に開口した環状端部を設け，
   前記ホイールハブの環状端部を，前記車体中心を越えて他側側に延出し，前記車輪軸の軸線方向において車体側固定部材の環状端部と重なるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載のモータ駆動車両。
4. 前記制動機構を前記ホイールハブよりに配置し，前記モータを前記車体側固定部材よりに配置したことを特徴とする請求項３記載のモータ駆動車両。
5. 前記モータのロータを，ワンウェイクラッチを介して前記ホイールハブと連結したことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のモータ駆動車両。
6. 前記ロータは前記車輪軸上に回転可能に支持した動力伝達部材に連結することで，前記車輪軸上に回転可能に支持し，前記動力伝達部材の外周部においてホイールハブとの間に前記ワンウェイクラッチを設けたことを特徴とする請求項５記載のモータ駆動車両。

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