JP4495018B2 - 全輪駆動式自動二輪車 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンで後輪を駆動すると共に油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプで発生した圧油を油圧モータに送り、この油圧モータで前輪を駆動するようにした全輪駆動式自動二輪車に関する。

自動二輪車では、通常、エンジンの出力軸からチェーンなどを介して後輪のみを駆動させるが、不整地の走行や雪上走行などにおいて、後輪と共に前輪を駆動させることが従来から考えられている。

そのための具体的手段として、エンジンで後輪を駆動すると共に、油圧モータで前輪を駆動するようにした全輪駆動式自動二輪車が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−２２９５９６公報（図１０）

特許文献１の図１０は前輪用ハブの断面図であり、前輪用ハブ４１（符号は同公報のものを使用する。）は、底部４１ａの軸心部分に一体に形成した車軸貫通用のボス４１ｂと、このボス４１ｂを回転自在に支持する複列式玉軸受６１と、ハブ４１の底部４１ａと筒部４１ｃとの境界部分に固着させた内歯ギヤ６４とからなる。そして、内歯ギヤ６４（以下、従動ギヤ６４と云う。）に油圧モータ７の出力歯車６５（以下、駆動ギヤ６５と云う。）を噛合させ、油圧モータ７でハブ４１を駆動する。

従動ギヤ６４はハブ４１の内周に設けたので、従動ギヤ６４の径は駆動ギヤ６５の径より大きくしか設定できず、従動ギヤ６４の径の設定自由度は少なかった。

そこで、本発明は、従動ギヤの径の設定自由度の向上を図ることができる全輪駆動式自動二輪車を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明では、エンジンで後輪を駆動すると共に油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプで発生した圧油を油圧モータに送り、この油圧モータで前輪を駆動すると共に、この前輪に備える前輪ハブは凹部を備えたカップ状ハブとし、このハブの凹部をカバーで塞ぐようにし、このカバーに油圧モータを支持させて、この油圧モータの出力軸に駆動ギヤを設け、ハブの凹部に従動ギヤを設けた全輪駆動式自動二輪車において、従動ギヤは車軸側に設け、駆動ギヤ及び従動ギヤを傘歯車とすると共に傘歯車の小径部が凹部の奥に臨むように配置することで、車軸に対して油圧モータの出力軸を傾斜させたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、従動ギヤに比較して駆動ギヤを大径にしたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、エンジンで後輪を駆動すると共に油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプで発生した圧油を油圧モータに送り、この油圧モータで前輪を駆動し、油圧モータの出力軸に駆動ギヤを設け、ハブに従動ギヤを設けた全輪駆動式自動二輪車において、従動ギヤは車軸側に設けたので、従動ギヤの径の大きさを駆動ギヤの径の大きさよりも小さくすることは容易であり、大きくすることも容易となる。

従動ギヤの径の大きさを変更することが容易となるため、従動ギヤの径の設定自由度の向上を図ることができるという利点がある。
また、駆動ギヤ及び従動ギヤを傘歯車とすると共に傘歯車の小径部が凹部の奥に臨むように配置することで、車軸に対して油圧モータの出力軸を傾斜させて配置したので、駆動ギヤの径を大きくしても、ハブとカバーの間をシールするシール部材の配置などに影響を与えることはなく、ハブの車軸方向への大型化を抑制することができる。
加えて、車軸に対して油圧モータの出力軸を傾斜させて配置したので、出力軸に設けた駆動ギヤの径を大きくしても、半径方向へのハブの大型化を抑えて、前輪の車軸回りに駆動ギヤと従動ギヤをコンパクトに配置することができるという利点がある。

請求項２に係る発明では、油圧モータの出力軸に駆動ギヤを設け、ハブの凹部に従動ギヤを設けると共に、この従動ギヤに比較して駆動ギヤを大径にした。
油圧モータの回転数は前輪の回転数より低くなるため、高速走行において、油圧モータの回転数を低くすることができ、油圧ロスによる出力や燃費の低下を抑えることができるという利点がある。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る全輪駆動式自動二輪車の側面図である。
先ず、車体系の構成を説明すると、全輪駆動式自動二輪車１０（以下、自動二輪車１０と云うことがある。）は、車体フレーム１１と、この車体フレーム１１の前部にフロントフォーク１２を操向可能に取付け、このフロントフォーク１２の上部にステアリングハンドル１３を取付け、フロントフォーク１２の下部に前輪車軸１４を介して前輪１５を取付け、車体フレーム１１に前から後に燃料タンク１６及び乗員シート１７を配置し、車体フレーム１１の後部にスイングアーム１８をピボット軸２１を中心に上下動自在に取付け、このスイングアーム１８の後端に後輪車軸２２を介して後輪２３を取付けるものである。
２４はフロントフェンダ、２５はフロントカウル、２６はサイドカウル、２７はヘッドライト、２８はストップランプ、２９はステップである。

次に、駆動系の構成について説明すると、自動二輪車１０は、車体フレーム１１にエンジン３１を懸架し、このエンジン３１の出力軸３２にエンジンスプロケット３３を取付け、後輪２３に後輪スプロケット３４を取付け、駆動力伝達用のチェーン３５を後輪スプロケット３４とエンジンスプロケット３３の間に掛け渡し、同じくエンジンの出力軸３２に、ギヤ３６とギヤ３７とからなる駆動力伝達手段３８を介して前輪駆動用の油圧ポンプ４１を連結すると共に、フロントフォーク１２の下部に前輪１５を駆動する油圧モータ４２を取付け構成するものである。なお、油圧モータ４２と油圧ポンプ４１の間は図示せぬ油圧配管で連結させる。
油圧ポンプ４１は、エンジンの出力軸３２の上部に且つ自動二輪車１０の重心近傍に配置するため、前輪１５及び後輪２３の重量配分への影響は軽微である。

すなわち、全輪駆動式自動二輪車１０は、エンジン３１の動力をチェーン３５により後輪２３に伝達して後輪２３を駆動すると共に、エンジン駆動式の油圧ポンプ４１で前輪１５の油圧モータ４２に油圧を供給し、この油圧モータ４２により前輪１５を駆動するものである。
この他、エンジン３１から後方に排気管４３を介して消音器４４を取付ける。
なお、前輪１５回りの構成については、次図で詳しく説明する。

図２は図１の２−２線断面図であり、前輪ハブ構造５０は、前輪１５の一部であって、中心から前輪ハブ５１（以下、ハブ５１とも云う。）の外周に向け順に、前輪車軸１４が貫通するボス部５２と、凹部５３と、筒部５４とからなるハブ５１と、この前輪ハブ５１に動力を伝達する油圧モータ４２と、この油圧モータ４２を固定支持すると共に前輪ハブ５１の凹部５３を覆うカバー５５と、このカバー５５をフロントフォーク１２に固定する前輪車軸１４と、前輪ハブ５１の軸心５６に備え前輪車軸１４を貫通させるボス部５２と、このボス部５２と前輪車軸１４の間に介在させるニードルベアリング６１及び単列アンギュラ形ラジアル玉軸受６２と、これらの軸受６１、６２の径方向外側に当接させボス部５２に固着したスリーブ６３と、このスリーブ６３の外周に嵌合した従動ギヤ６４と、この従動ギヤ６４に噛合させると共に油圧モータ４２の出力軸７７に設ける駆動ギヤ６５とからなる。６７はデイスクブレーキ用のプレート、７８はカラーである。

カバー５５の外周縁部６６とハブ５１の筒部５４の間に、水分、埃やちりなどの異物が侵入して駆動ギヤ６５及び従動ギヤ６４に付着することを阻止するため、ラビリンス部７１と、シール部材７２とからなるシール手段７３を設ける。

駆動ギヤ６５及び従動ギヤ６４を配置したハブ５１の凹部５３を、ラビリンス部７１とシール部材７２により２重構造としたので、ハブ５１の凹部５３に異物の侵入を防止することができる。

７４はカラー部材であり、ニードルベアリング６１と単列アンギュラ形ラジアル玉軸受６２の間に介在させて、軸方向（車軸方向とも云う。）の動きを規制する部材である。
前輪車軸１４は、矢印７５の方向に差込み、一端を軸ボルト７６により締付けるようにした部材である。

油圧モータの出力軸７７は、前輪車軸１４に対し斜めに配置すると共に、前輪ハブ５１に取付けた従動ギヤ６４の径８５は、油圧モータ４２の出力軸７７に取付けた駆動ギヤ６５の径８４より小さい。なお、油圧モータ４２の出力軸７７に取付けた歯車は、傘歯車である。

すなわち、前輪ハブ５１は凹部５３を備えたカップ状ハブとし、このハブ５１の凹部５３をカバー５５で塞ぐようにし、このカバー５５に油圧モータ４２を支持させて、この油圧モータ４２の出力軸７７に駆動ギヤ６５を設け、ハブ５１の凹部５３に従動ギヤ６４を設ける。

このように、油圧モータの出力軸７７を車軸１４に対して斜めに配置したので、プレート６７を取付けるハブ５１の環状凹部５３の内部側と駆動ギヤ６５前部の間にスペースができ、このスペースを利用してリブ７９を設けることができる。リブ７９を設けることができたので、ハブ５１の肉厚を厚くすることなくハブ５１の強度を上げることが可能となる。

さらに、駆動ギヤ６５及び従動ギヤ６４を傘歯車とすると共に傘歯車の小径部８１が凹部５３の奥に臨むように配置することで、前輪車軸１４に対して油圧モータ４２の出力軸７７を傾斜させた。

図３は図２の３−３線断面図であり、噛合部の構造は、前輪車軸１４の周囲にカラー部材７４を嵌め、このカラー部材７４から隙間を隔てて前輪車軸１４に対して回動側となるスリーブ６３を配置し、このスリーブ６３に従動ギヤ６４を固着し、この従動ギヤ６４を、油圧モータ４２（図２参照）の出力軸７７に設けた駆動ギヤ６５と噛合わせたものである。

８２は駆動ギヤ６５のピッチ円、８３は従動ギヤ６４のピッチ円であり、２つのピッチ円直径の比により減速比は決まり、従動ギヤ６４のピッチ円直径Ｄｐｊを駆動ギヤ６５のピッチ円直径Ｄｐｋより大径にする。

すなわち、油圧モータの出力軸７７に駆動ギヤ６５を設け、ハブ５１（図２参照）の凹部５３に従動ギヤ６４を設けると共に、この従動ギヤ６４の径８５に比較して駆動ギヤ６５の径８４を大径にした。５４はハブ５１の筒部である。

図４は本発明に係る全輪駆動式自動二輪車の油圧系統図であり、エンジン３１で後輪２３を駆動すると共に油圧ポンプ４１を駆動し、この油圧ポンプ４１で発生した圧油を油圧モータ４２に送り、この油圧モータ４２で前輪１５を駆動するようにした全輪駆動式自動二輪車１０において、油圧ポンプ４１と油圧モータ４２の間に油の制御を行う油制御手段８６を介在させたことを示す。

油制御手段８６とは、加圧手段８７とフィルタ８８とからなる加圧タンク８９、油の出力出口を切替える作動切替手段９１、逆止弁９２及び安全弁９３とからなり、油圧モータ４２からの戻り配管９４Ａを、加圧手段８７及びフィルタ８８を内蔵した加圧タンク８９に接続し、この加圧タンク８９に作動切替手段９１を接続し、この作動切替手段９１から、油圧ポンプ４１への戻り配管９４Ｂ及び油圧ポンプ４１から油圧モータ４２への出力配管９５に接続し、この出力配管９５にバイパス配管９６を接続し、このバイパス配管９６に逆止弁９２及び安全弁９３を介在させ、逆止弁９２及び安全弁９３を加圧タンク８９に接続して構成するものである。

逆止弁９２は、加圧タンク８９からバイパス配管９６の方向にのみ油が流れるように配置し、安全弁９３は、バイパス配管９６から加圧タンク８９の方向に所定の圧力以上になったときにのみ油が流れる向きに配置するものである。

なお、油圧ポンプ４１は斜板式アキシアルポンプ、油圧モータ４２はアキシアルピストンモータである。
本実施例において、前輪１５及び後輪２３の各々に前後の車輪速センサ９７、９８を付設する。車輪速センサ９７、９８を付設することで、前輪１５の車輪速信号と後輪２３の車輪速信号を各々検知し、これらの信号を油圧制御に活用することができる。

以下、油圧系統図の特定の要素につき説明する。
先ず、加圧タンク８９に加圧手段８７を設ける。この加圧手段８７を設けることにより、高負荷時に油圧モータ４２と油圧ポンプ４１の間の油圧が増加し、戻り配管９４Ａ及び９４Ｂの油圧低下による戻り配管９４Ａ、９４Ｂ内における気泡の発生を防止することができる。

次に、加圧タンク８９とバイパス配管９６の間に逆止弁（チェックバルブ）９２を配置する。逆止弁９２により、ブレーキ制動などにより後輪２３の回転数が前輪１５の回転数より低下したとき、前輪１５の回転に支障を与えないようにするためであり、油圧ポンプ４１の回転数が下がった場合であっても、回転差分の油は逆止弁９２からバイパス配管９６を通り出力配管９５に戻るため、前輪１５の回転により油圧モータ４２などの油圧系統に負荷がかかることはなく、前輪１５の回転に支障を与えることがなくなる。

また、加圧タンク８９とバイパス配管９６の間には、安全弁（リリーフバルブ）９３を設ける。
安全弁９３を設けることにより、不整地走行時などで後輪２３が空転し、油圧ポンプ４１の回転増加により、出力配管９５の油圧が大幅に上昇したとき、安全弁９３が開き、油は出力配管９５からバイパス配管９６、安全弁９３を通じて加圧タンク８９に入るようにしたので、油圧の大幅な上昇を回避することができる。

油制御手段８６の作用説明を行う。
全輪駆動モードにおいて、作動切替手段９１のポートＡとポートＣを連通させ、ポートＢを閉じると、油は油圧ポンプ４１から出力配管９５、油圧モータ４２、の加圧タンク８９、フィルタ８８、作動切替手段９１からなる油制御手段８６、戻り配管９４Ｂ、油圧ポンプ４１の順に循環し、油圧モータ４２を回転させる。

後輪２３と前輪１５が略同一の車輪速で回転するとき、油圧モータ４２は、前輪１５の車輪速に同期して回転する。このため、後輪２３と前輪１５の車輪速が略同一のとき、油圧モータ４２による駆動力は発生しない。

雪上を走行時や不整地などの走行時に起こり得る状況にあって、後輪２３の車輪速が前輪１５の車輪速より上昇するとき、油圧ポンプ４１と油圧モータ４２の間の油圧が上昇し、油圧モータ４２が前輪１５に駆動力を付与する。

一方、後輪駆動モードにおいて、作動切替手段９１のポートＡ〜Ｃを相互に連通させると、出力配管９５と戻り配管９４Ｂの間がバイパス配管９６及び作動切替手段９１により連通するため、油圧モータ４２にかかる油圧は低下し、前輪１５が油圧モータ４２により駆動されることはない。油圧モータ４２は前輪１５に駆動され回転するため、油は油圧モータ４２→戻り配管９４Ａ→油圧制御手段８６→バイパス配管９６→出力配管９５と循環し、油圧モータ４２は油圧ポンプ４１の影響を受けない。

全輪走行モードと後輪走行モードの切替は、手動により切替えても良い。あるいは、前車輪速センサ９７の信号と後車輪速センサ９８の信号から速度差を検出し、自動で後輪走行モードから前輪走行モードに切替えるようにしても良い。

図５は全輪駆動式自動二輪車の前輪ハブの構造を説明する図である。
（ｂ）において、従動ギヤ６４に比較して駆動ギヤ６５を大径にすることを示す。
なお、従動ギヤ６４及び駆動ギヤ６５は、例えば、平歯車でも良いし、はすば歯車でも良い。

（ａ）において、（ｂ）に加えて、駆動ギヤ６５及び従動ギヤ６４を傘歯車とすると共に傘歯車の小径部８１が凹部５３の奥に臨むように配置することで、前輪車軸１４に対して油圧モータ４２の出力軸７７を傾斜させて設けることを示す。

（ｂ）と（ａ）のサイズを軸方向及び径方向で比較する。
駆動ギヤ６５を傾斜配置させ、傘歯車により噛合させることで、車軸方向において、油圧モータ４２の占有幅は、（ａ）は（ｂ）に比較してΔＷだけ短縮することができる。加えて、ハブ５１の幅Ｈａ、Ｈｂの関係は、Ｈａ＜Ｈｂであり、ラビリンス部７１及びシール部材７２を幅方向中心側に配置するため、ハブ幅の拡大を回避することができる。

また、径方向において、ハブの外径Ｄａ、Ｄｂの関係は、Ｄａ＜Ｄｂであり、駆動ギヤ６５を傾斜配置させ、傘歯車により噛合させることで、（ａ）は（ｂ）に比較して（Ｄｂ−Ｄａ）だけ短縮することができる。
従って、駆動ギヤ６５を傾斜配置させ、傘歯車により噛合させることで、ハブ５１の車軸方向、径方向共にサイズダウンを図ることができる。
この結果、ハブ５１の小型化・軽量化を図ることができる。

以下、本発明の作用を説明する。
図５（ａ）〜（ｂ）において、油圧モータ４２の出力軸７７に駆動ギヤ６５を設け、ハブ５１と一体化した車軸側に従動ギヤ６４を設けたので、従動ギヤの径の設定自由度の向上を図ることができる。
加えて、油圧モータ４２の出力軸７７に駆動ギヤ６５を設け、ハブ５１の凹部５３に従動ギヤ６４を設けたので、この従動ギヤ６４に比較して駆動ギヤ６５を大径にでき、油圧モータ４２の回転数を前輪１５の回転数より低くすることができる。
油圧モータ４２の回転数は前輪１５の回転数より低くなるため、高速走行において、油圧モータ４２の回転数は低くなり、油圧ロスによる出力や燃費の低下を抑えることができる。

ここで、特許文献１に示す駆動ギヤの径に比較して従動ギヤの径を大径にした場合における、高速走行時における出力や燃費の低下について説明する。
駆動ギヤの径よりも従動ギヤの径を大径にすると、油圧モータの回転数よりも前輪の回転数は低くなる。前輪の回転数に対して、油圧モータの回転速度を数倍程度高める必要があるため、高速走行時においては、油圧モータを高速で回転させる必要がある。

油圧モータは油圧ポンプとの間で圧油を循環させるが、圧油の流速が高まると流路抵抗が流速の二乗の割合で急増する。流路抵抗は損失となって表れ、エンジンで油圧ポンプへ伝達した出力から流路抵抗損失を差引いた分だけが前輪を駆動するために出力される。
すなわち、高速走行時は、損失が増加し、前輪を駆動するための出力が減少する。
この結果、出力の低下が起こる。損失分だけ燃費低下も生じることになる。

これに対して、本発明によれば、駆動ギヤの径よりも従動ギヤの径を小径にすることができるため、高速走行において、油圧モータ４２の回転数は低くなり、油圧損失による出力や燃費の低下を抑えることができる。

図５（ａ）において、駆動ギヤ６５及び従動ギヤ６４を傘歯車とすると共に傘歯車の小径部８１が凹部８１の奥に臨むように配置することで、前輪車軸１４に対して油圧モータ４２の出力軸７７を傾斜させて配置したので、車軸方向にハブ５１を大型化することなく、駆動ギヤ６５の後方に、ハブ５１とカバー５５の間をシールするシール部材７２を配置することが可能となる。

また、車軸１４に対して油圧モータ４２の出力軸７７を傾斜させて配置したので、ハブ５１に設けた従動ギヤ６４の径８５を、出力軸７７に設けた駆動ギヤ６５の径８４よりも小さくしても、半径方向にハブ５１を大型化することなく、前輪１５の車軸１４回りに駆動ギヤ６５と従動ギヤ６４を配置することが可能となる。

尚、本発明は、実施の形態では自動二輪車に適用したが、三輪車にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。

本発明は、自動二輪車に好適である。

本発明に係る全輪駆動式自動二輪車の側面図である。 図１の２−２線断面図である。 図２の３−３線断面図である。 本発明に係る全輪駆動式自動二輪車の油圧系統図である。 全輪駆動式自動二輪車の前輪ハブの構造を説明する図である。

符号の説明

１０…全輪駆動式自動二輪車、１４…前輪車軸、１５…前輪、２３…後輪、３１…エンジン、４１…油圧ポンプ、４２…油圧モータ、５１…前輪ハブ、５３…凹部、５５…カバー、６４…従動ギヤ、６５…駆動ギヤ、７７…油圧モータの出力軸、８１…傘歯車の小径部。

Claims (2)

1. エンジンで後輪を駆動すると共に油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプで発生した圧油を油圧モータに送り、この油圧モータで前輪を駆動すると共に、この前輪に備える前輪ハブは凹部を備えたカップ状ハブとし、このハブの凹部をカバーで塞ぐようにし、このカバーに前記油圧モータを支持させて、この油圧モータの出力軸に駆動ギヤを設け、前記ハブの凹部に従動ギヤを設けた全輪駆動式自動二輪車において、
   前記従動ギヤは車軸側に設け、
   前記駆動ギヤ及び従動ギヤを傘歯車とすると共に傘歯車の小径部が凹部の奥に臨むように配置することで、前輪車軸に対して油圧モータの出力軸を傾斜させたことを特徴とする全輪駆動式自動二輪車。
2. 前記従動ギヤに比較して前記駆動ギヤを大径にしたことを特徴とする請求項１記載の全輪駆動式自動二輪車。

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