JP2012101678A - 鞍乗り型電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト及び重量の増加を抑えた上でバッテリケース内の駆動用バッテリを効果的に冷却することができる鞍乗り型電動車両を提供する。
【解決手段】ダウンフレーム２１が、このダウンフレーム２１内に走行風を導入可能とする走行風導入口３２ａと、ダウンフレーム２１内に導入した走行風を排出可能とする走行風排出口３２ｂとを有し、バッテリ２が、冷却風導入部（下突出部２７）を有するバッテリケース２３内に収容され、前記走行風排出口３２ｂが前記冷却風導入部に接続される。
【選択図】図７

Description

本発明は、電動二輪車等の鞍乗り型電動車両に関する。

従来、鞍乗り型電動車両において、車体フレームの前部から下方に延びるダウンフレームの後方に駆動用バッテリを配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１８２６６９号公報

ところで、駆動用バッテリはその種類により発熱するものもあるため、走行風による冷却を考慮した構造を採用することが望ましい。
しかし、駆動用バッテリをバッテリケースに収容するような場合、バッテリケースに単純に冷却ダクトを設けてしまうと、バッテリユニットひいては車両全体のコストや重量を増加させ易いという課題がある。

そこで本発明は、コスト及び重量の増加を抑えた上でバッテリケース内の駆動用バッテリを効果的に冷却することができる鞍乗り型電動車両を提供することを目的とする。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、車体フレーム（１１）の前部から下方に延びるダウンフレーム（２１）と、前記ダウンフレーム（２１）の後方に配置される駆動用バッテリ（２）とを備える鞍乗り型電動車両（１）であって、前記ダウンフレーム（２１）が、このダウンフレーム（２１）内に走行風を導入可能とする走行風導入口（３２ａ）と、ダウンフレーム（２１）内に導入した走行風を排出可能とする走行風排出口（３２ｂ）とを有し、前記駆動用バッテリ（２）が、冷却風導入部（２７）を有するバッテリケース（２３）内に収容され、前記走行風排出口（３２ｂ）が前記冷却風導入部（２７）に接続されることを特徴とする。
なお、前記鞍乗り型電動車両には、車体を跨いで乗車する車両全般が含まれ、自動二輪車のみならず、三輪（前一輪かつ後二輪の他に、前二輪かつ後一輪の車両も含む）又は四輪の車両も含まれる。
請求項２に記載した発明は、前記ダウンフレーム（２１）が、前記車体フレーム（１１）の前部から下方に延びる下方延出部（２１ａ）と、この下方延出部（２１ａ）の下端部から後方に延びる後方延出部（２１ｂ）とを有し、前記下方延出部（２１ａ）の後方で前記後方延出部（２１ｂ）の上方に、前記駆動用バッテリ（２）が配置されることを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、前記駆動用バッテリ（２）が、前記ダウンフレーム（２１）に支持されることを特徴とする。
請求項４に記載した発明は、前記冷却風導入部（２７）が、前記バッテリケース（２３）の下部に設けられることを特徴とする。
請求項５に記載した発明は、前記バッテリケース（２３）が、その内部の冷却風を排出可能とする排風口（３５）を有し、前記排風口（３５）が前記バッテリケース（２３）の上部に設けられることを特徴とする。
請求項６に記載した発明は、前記車体フレーム（１１）及び駆動用バッテリ（２）を覆う車体カバー（９）を備え、前記車体カバー（９）に、前記排風口（３５）の後方へ走行風を導く走行風取り入れ口（９ａ）を設けたことを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、車体フレームのダウンフレームをバッテリケース内への冷却風導入ダクトとして利用でき、コスト及び重量の増加を抑えた上で駆動用バッテリを効果的に冷却することができる。
請求項２に記載した発明によれば、ダウンフレームにより駆動用バッテリに対する前方及び下方からの外乱の影響を抑えることができる。
請求項３に記載した発明によれば、ダウンフレームの走行風排出口とバッテリケースの冷却風導入部とを固定的に接続可能とし、これらの接続構造の簡素化を図ることができる。
請求項４，５に記載した発明によれば、バッテリケース内に導入された走行風は駆動用バッテリの熱で暖められて上昇することから、この上昇気流を利用してバッテリケース内の冷却風の流れを促進でき、冷却ファンを不要又は小型にした上で駆動用バッテリを効率よく冷却できる。
請求項６に記載した発明によれば、排風口からの温風により駆動用バッテリの後方に配置した制御ユニット等の冷却性が阻害されることを抑止できる。

本発明の実施形態における鞍乗り型電動車両の左側面図である。 図１の要部拡大図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図２のＶ−Ｖ断面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。 上記鞍乗り型電動車両のバッテリユニットの冷却構造を示す左側面図である。 図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。 上記鞍乗り型電動車両のダウンフレームの斜視図である。 上記ダウンフレームの第一の変形例を示す斜視図である。 上記ダウンフレームの第二の変形例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸＩ−ＸＩ断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ以下に説明する車両における向きと同一とする。また以下の説明に用いる図中適所には、車両前方を示す矢印ＦＲ、車両左方を示す矢印ＬＨ、車両上方を示す矢印ＵＰが示されている。

図１に示す鞍乗り型電動車両１は、車体中央前側に走行用のバッテリ（駆動用バッテリ）２を搭載すると共に、車体中央後側には走行用のモータユニット３を搭載し、バッテリ２からの電力によりモータユニット（駆動用モータユニット）３を駆動させると共に、その駆動力を駆動輪たる後輪４に伝達して走行する。

鞍乗り型電動車両１は自動二輪車の態様をなし、その前輪５は左右一対のフロントフォーク６の下端部に軸支され、左右フロントフォーク６の上部はステアリングステム７を介して車体フレーム１１前端のヘッドパイプ１２に操向可能に枢支される。ステアリングステム７の上部には操向ハンドル８が取り付けられる。

ヘッドパイプ１２からは、単一のメインフレーム１３が車体左右中央を後下がりに後方に延出する。メインフレーム１３の後部下側には、モータユニット３の上端部が固定的に支持されると共に、スイングアーム（リヤスイングアーム）１４の前端部が上下揺動可能に支持される。スイングアーム１４の後端部には後輪４が軸支される。

図２，３に示すように、メインフレーム１３の後部下側には、前後モータ支持ブラケット１５，１６がそれぞれ左右一対に設けられる。これら左右の前後モータ支持ブラケット１５，１６間にモータユニット３の上端部が入り込み、これらがボルト締結等により結合されることで、メインフレーム１３の後部下側にモータユニット３の上端部が固定的に支持される。

図４を併せて参照し、メインフレーム１３の後部下側であって前後モータ支持ブラケット１５，１６間には、ピボットブラケット１７が左右一対に設けられる。左右ピボットブラケット１７の車幅方向（左右方向）外側にはスイングアーム１４の左右アーム１４ａの前端部が位置し、これらが例えばボルトからなるピボット１７ａを介して相対回動可能に連結される。なお、図３中符号１４ｂは左右アーム１４ａの前部間を連結するクロスメンバを示す。

図１に示すように、メインフレーム１３の前端部下側からは、下方に向けてダウンフレーム２１が延出する。ダウンフレーム２１は、車体下部にて後方に湾曲して延び、その後端部が連結ブラケット２２を介してモータユニット３の下端部前側に連結される。以下、ダウンフレーム２１におけるメインフレーム１３の前端部下側から下方に延びる部位を下方延出部２１ａ、車体下部にて後方に延びる部位を後方延出部２１ｂという。

メインフレーム１３の後部からはシートフレーム１８が後上がりに後方に延びる。シートフレーム１８上には乗員着座用のシート１８ａが支持される。シートフレーム１８とスイングアーム１４の後端部との間にはクッションユニット１９が介設される。自動二輪車１の車体は車体カバー９により適宜覆われる。

メインフレーム１３の前部の直ぐ下方であってダウンフレーム２１の下方延出部２１ａの直ぐ後方には、前記バッテリ２が搭載される。
バッテリ２は、例えば上下に並ぶ複数の単バッテリを直列に結線して所定の高電圧（４８〜７２Ｖ）を発生するもので、側面視で下方延出部２１ａに沿って起立する直方体形状のバッテリケース２３内に収容される。バッテリ２及びバッテリケース２３は、一体のバッテリユニット２Ａとして取り扱われる。下方延出部２１ａ及びバッテリケース２３は、側面視で長手方向が鉛直方向に対してやや前傾した傾斜姿勢で配置される。なお、前記単バッテリは適宜充放電可能なエネルギーストレージであり、例えばリチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ、鉛バッテリ等からなる。

バッテリ２（バッテリケース２３）の前部の上下には、ダウンフレーム２１の下方延出部２１ａに対してボルト締結等により連結される上下連結部２４，２５がそれぞれ一体形成される。バッテリ２（バッテリケース２３）の下端部後側には、ダウンフレーム２１の後方延出部２１ｂの後端部に対してボルト締結等により連結される下突出部（冷却風導入部）２７が一体形成される。これら上下連結部２４，２５及び下方突出部２７を介して、バッテリ２が車体フレーム１１及びモータユニット３に固定的かつ着脱可能に支持される。

下突出部２７は、バッテリケース２３の内部空間に連通する中空状をなし（図８参照）、その左右側部にダウンフレーム２１の後方延出部２１ｂの左右後端部がそれぞれボルト締結等により連結される。後方延出部２１ｂの後端部には、前記連結ブラケット２２の前端部が溶接又は下突出部２７との共締めにより一体に連結される。これにより、バッテリケース２３（バッテリ２）の下端部がダウンフレーム２１及びモータユニット３に固定的かつ着脱可能に支持される。

図２，４に示すように、モータユニット３は、その後部に左右方向に沿う回転中心軸線（駆動軸線）Ｃ１を有するモータ本体３ａ及びその従動部である減速機構２８を左右に隣接させて配置すると共に、その前部にはモータドライバたるＰＤＵ（power driver unit）及びこれを制御するＥＣＵ（electric control unit）を一体化した制御ユニット２９を配置し、かつこの制御ユニット２９の直下にはコンタクタ２９ａを配置し、これらを単一のケーシング３１内に収容した構成を有する。なお、図２中符号２９ｂはバッテリ２からコンタクタ２９ａに至るバッテリ出力ケーブルを示す。前記各モータ支持ブラケット１５，１６及び連結ブラケット２２はケーシング３１に連結されている。

モータ本体３ａの回転駆動力は、平行軸歯車機構たる前記減速機構２８を介してその出力軸（モータユニット３の外部出力部でもある）２８ａに出力され、さらに例えばチェーン式伝動機構４ａを介して後輪４に伝達される。なお、モータ本体３ａは例えばＶＶＶＦ（variable voltage variable frequency）制御が行われるが、手動又は自動の変速機やクラッチを有する構成であってもよい。

減速機構２８は、モータ本体３ａの駆動軸３ｂの先端部に設けられる小径ギヤ２８ｂと、小径ギヤ２８ｂに噛み合う大径ギヤ２８ｃと、大径ギヤ２８ｃの右側に隣接する第二小径ギヤ２８ｄと、第二小径ギヤ２８ｄに噛み合う第二大径ギヤ２８ｅとを有する。第二大径ギヤ２８ｅの左方には出力軸２８ａが突出する。大径ギヤ２８ｃ及び第二小径ギヤ２８ｄを支持するアイドル軸２８ｆは、駆動軸３ｂ及び出力軸２８ａに対して前方にオフセットして配置される。これにより、減速機構２８の高さを抑えつつ減速比を稼ぐことができる。

図３を併せて参照し、モータ本体３ａは、車体左右中心ＣＬに対して右側にオフセットして配置される。このモータ本体３ａの右側部を収容するべく、ケーシング３１下部の後部右側には、右方に張り出す有底円筒状のモータ収容部３１ａが形成される。ケーシング３１は、車体左右中心ＣＬを跨ぐ左側部３１ｂと、モータ収容部３１ａを形成する右側部３１ｃと、減速機構２８を収容するギヤケース３１ｄとに分割構成される。

図２，５，６に示すように、制御ユニット２９は、その外ケース２９ｃの前面をモータユニット３のケーシング３１の前面から前方に露出させる。外ケース２９ｃの前面には、上下に延びる放熱フィン２９ｄが複数形成される。放熱フィン２９ｄには、例えば車体カバー９に設けた走行風取り入れ口９ａからカバー内に取り入れた走行風が供給される。これにより、後述するバッテリケース２３の排風口３５からの温風により制御ユニット等の冷却性が阻害されることが抑制される。

また、排風口３５から排出される空気は、走行風取り入れ口９ａから取り入れた走行風が制御ユニット２９の放熱フィン２９ｄに沿って下方に流れることにより引っ張られ、バッテリケース２３内の空気の走行風（冷却風）の流量を多くする。
なお、図６中符号２９ｅは制御ユニット２９からモータ本体３ａに至る三相のモータケーブルを、符号２９ｆはモータケーブル２９ｅを挿通するべくケーシング３１に装着されるグロメットをそれぞれ示す。

ここで、図２に示すように、モータ本体３ａは、その上端ｔ１がピボット１７ａよりも下方に位置するように（すなわち、モータ本体３ａ全体がピボット１７ａよりも下方に位置するように）配置される。これにより、ピボット１７ａの後方移動を抑えながらも、モータ本体３ａを可及的に後方移動できる。

図２において、モータ本体３ａは、その後部がピボット１７ａよりも後方に位置するように（さらには、駆動軸線Ｃ１がピボット１７ａよりも後方に位置するように）配置される。なお、図２ではモータ本体３ａの前端ｔ２がピボット１７ａよりも前方に位置しているが、この前端ｔ２がピボット１７ａよりも後方に位置する（モータ本体３ａの全体がピボット１７ａよりも後方に位置する）構成としてもよい。

このように、ピボット１７ａの後方移動を抑えてスイングアーム１４長や軸距への影響を抑えながらも、モータ本体３ａを可及的に後方に配置してバッテリ搭載スペースの拡大に寄与できる。また、比較的重量のあるモータ本体３ａを下方に配置することで、鞍乗り型電動車両１の低重心化にも寄与できる。さらに、モータ本体３ａとその従動部たる減速機構２８とを左右方向で隣接させることで、モータ本体３ａ周辺の前後幅及び上下幅の拡大を抑えてピボット１７ａの配置自由度を向上できる。

また、モータユニット３の出力軸２８ａは、上下方向でピボット１７ａとモータ本体３ａの駆動軸３ｂとの間に位置するように配置される。出力軸２８ａのケーシング３１からの突出部分（左端部）には、前記チェーン式伝動機構４ａのドライブスプロケット４ｂが一体回転可能に取り付けられる（図３，４参照）。これにより、ドライブスプロケット４ｂがピボット１７ａの近傍に配置されることとなる。

図７，８に示すように、ダウンフレーム２１は、バッテリケース２３内にバッテリ冷却用の走行風を導入するための走行風導入ダクトとしても機能する。
図９を併せて参照し、ダウンフレーム２１は、例えば左右一対のダウンチューブ３２で構成される。左右ダウンチューブ３２は、それぞれ円形鋼管を所望形状に屈曲形成してなり、その上端部が前方に屈曲して車両前方に開口すると共に、後端部が左右方向内側に屈曲してバッテリケース２３の下突出部２７の左右両側にそれぞれ結合される。これら左右ダウンチューブ３２の上端開口が走行風導入口３２ａとなり、左右ダウンチューブ３２の後端開口が走行風排出口３２ｂとなる。

ダウンフレーム２１の上端部には支持ブラケット３３が固設され、この支持ブラケット３３がメインフレーム１３の前端部下側にボルト締結等により着脱可能に固定される（図１参照）。一方、ダウンフレーム２１の後端部は、前述の如くバッテリケース２３の下突出部２７にボルト締結等により着脱可能に固定される。なお、図中符号３４は左右ダウンチューブ３２の後端部内側端に固設された固定フランジを示す。

バッテリケース２３内には、バッテリ２が所定の間隙を有して収容される。そして、ダウンフレーム２１を通じて下突出部２７からバッテリケース２３内に導入された走行風は、バッテリ２から熱を奪いつつ上昇気流となってバッテリケース２３内を上昇し、バッテリケース２３の上端部の例えば後部一側に形成された排風口３５よりケース外部に排出される。なお、バッテリケース２３内には、バッテリ２の充放電状況や温度等を監視する不図示のＢＭＵ（battery managing unit）も収容されて、バッテリ２と一体的に取り扱われる。

以上説明したように、上記実施形態における鞍乗り型電動車両１は、車体フレーム１１の前部から下方に延びるダウンフレーム２１と、前記ダウンフレーム２１の後方に配置されるバッテリ２とを備えるものであって、前記ダウンフレーム２１が、このダウンフレーム２１内に走行風を導入可能とする走行風導入口３２ａと、ダウンフレーム２１内に導入した走行風を排出可能とする走行風排出口３２ｂとを有し、前記バッテリ２が、冷却風導入部（下突出部２７）を有するバッテリケース２３内に収容され、前記走行風排出口３２ｂが前記冷却風導入部に接続されるものである。
この構成によれば、車体フレーム１１のダウンフレーム２１をバッテリケース２３内への冷却風導入ダクトとして利用でき、コスト及び重量の増加を抑えた上でバッテリ２を効果的に冷却することができる。

また、上記鞍乗り型電動車両１は、前記ダウンフレーム２１が、前記車体フレーム１１の前部から下方に延びる下方延出部２１ａと、この下方延出部２１ａの下端部から後方に延びる後方延出部２１ｂとを有し、前記下方延出部２１ａの後方で前記後方延出部２１ｂの上方に、前記バッテリ２が配置されるものである。
この構成によれば、ダウンフレーム２１によりバッテリ２に対する前方及び下方からの外乱の影響を抑えることができる。

また、上記鞍乗り型電動車両１は、前記バッテリ２が、前記ダウンフレーム２１に支持されるものである。
この構成によれば、ダウンフレーム２１の走行風排出口３２ｂとバッテリケース２３の冷却風導入部（下突出部２７）とを固定的に接続可能とし、これらの接続構造の簡素化を図ることができる。

また、上記鞍乗り型電動車両１は、前記冷却風導入部（下突出部２７）が、前記バッテリケース２３の下部に設けられると共に、前記バッテリケース２３が、その内部の冷却風を排出可能とする排風口３５を有し、前記排風口３５が前記バッテリケース２３の上部に設けられるものである。
この構成によれば、バッテリケース２３内に導入された冷却風はバッテリ２の熱で暖められて上昇することから、この上昇気流を利用してバッテリケース２３内の冷却風の流れを促進でき、冷却ファンを不要又は小型にした上でバッテリ２を効率よく冷却できる。

ここで、図８はダウンフレーム２１の第一の変形例を示す。このダウンフレーム２１’は、下方延出部２１ａの上部が単一のパイプにより形成され、下方延出部２１ａの下部が二本のパイプに分岐して形成された構成を有する。これにより、ダウンフレーム２１’の軽量化やダウンフレーム２１’上部の左右幅のスリム化が図られる。なお、図７のダウンフレーム２１の如く全体が二本のパイプからなる構成であれば、ダウンフレーム２１全体の剛性向上が図られる。

また、図９はダウンフレーム２１の第二の変形例を示す。このダウンフレーム２１”は、左右の後方延出部２１ｂの後端部が左右方向内側に屈曲した後、これらが互いに連通した状態で溶接等により一体に結合された構成を有する。この場合、左右の後方延出部２１ｂの後端部にノズル状の走行風排出口３６を突設し、これをバッテリケース２３の下突出部２７に形成した冷却風導入口３７に抜き差しする構成とすることで、締結部材の着脱等を要することなくバッテリケース２３とダウンフレーム２１”とを容易に着脱できる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、前記鞍乗り型電動車両には、車体を跨いで乗車する車両全般が含まれ、自動二輪車のみならず、三輪（前一輪かつ後二輪の他に、前二輪かつ後一輪の車両も含む）又は四輪の車両も含まれる。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１ 鞍乗り型電動車両
２ バッテリ（駆動用バッテリ）
９ 車体カバー
９ａ 走行風取り入れ口
１１ 車体フレーム
２１，２１’，２１” ダウンフレーム
２１ａ 下方延出部
２１ｂ 後方延出部
２３ バッテリケース
２７ 下突出部（冷却風導入部）
３２ａ 走行風導入口
３２ｂ，３６ 走行風排出口
３５ 排風口
３７ 冷却風導入口（冷却風導入部）

Claims (6)

1. 車体フレーム（１１）の前部から下方に延びるダウンフレーム（２１）と、前記ダウンフレーム（２１）の後方に配置される駆動用バッテリ（２）とを備える鞍乗り型電動車両（１）であって、
   前記ダウンフレーム（２１）が、このダウンフレーム（２１）内に走行風を導入可能とする走行風導入口（３２ａ）と、ダウンフレーム（２１）内に導入した走行風を排出可能とする走行風排出口（３２ｂ）とを有し、前記駆動用バッテリ（２）が、冷却風導入部（２７）を有するバッテリケース（２３）内に収容され、前記走行風排出口（３２ｂ）が前記冷却風導入部（２７）に接続されることを特徴とする鞍乗り型電動車両。
2. 前記ダウンフレーム（２１）が、前記車体フレーム（１１）の前部から下方に延びる下方延出部（２１ａ）と、この下方延出部（２１ａ）の下端部から後方に延びる後方延出部（２１ｂ）とを有し、前記下方延出部（２１ａ）の後方で前記後方延出部（２１ｂ）の上方に、前記駆動用バッテリ（２）が配置されることを特徴とする請求項１に記載の鞍乗り型電動車両。
3. 前記駆動用バッテリ（２）が、前記ダウンフレーム（２１）に支持されることを特徴とする請求項１又は２に記載の鞍乗り型電動車両。
4. 前記冷却風導入部（２７）が、前記バッテリケース（２３）の下部に設けられることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の鞍乗り型電動車両。
5. 前記バッテリケース（２３）が、その内部の冷却風を排出可能とする排風口（３５）を有し、前記排風口（３５）が前記バッテリケース（２３）の上部に設けられることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の鞍乗り型電動車両。
6. 前記車体フレーム（１１）及び駆動用バッテリ（２）を覆う車体カバー（９）を備え、前記車体カバー（９）に、前記排風口（３５）の後方へ走行風を導く走行風取り入れ口（９ａ）を設けたことを特徴とする請求項５に記載の鞍乗り型電動車両。
   

Images