JP2015112924A - Motor-bicycle front wheel drive unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、雪上、氷上、砂地、泥ねい地など、滑りやすく前進が困難な路面を自動二輪車が走行にするために、自動二輪車へ取付ける走行装置に関するものである。 The present invention relates to a traveling device that is attached to a motorcycle so that the motorcycle travels on a road surface that is slippery and difficult to move forward, such as on snow, ice, sand, and muddy ground.
自動二輪車は手軽な交通手段として人々の生活に欠かせないものである。降雪地域では積雪時でも自動二輪車によって郵便や新聞の配達業務が行われている。また機動性の良さから災害時の物資の輸送や人命救助などの活躍も期待できる。 Motorcycles are indispensable for people's lives as an easy means of transportation. In snowy areas, motorcycles deliver mail and newspapers even when there is snow. In addition, due to its good mobility, it can be expected to play an important role in transporting goods and saving lives in the event of a disaster.
自動二輪車は一部を除き後輪駆動である。原動機が発生する動力によって後輪を駆動させ、後輪の外周を構成しているタイヤと路面との接面に働く摩擦力を利用して駆動力を推進力に変換し、自動二輪車は発進することができる。しかし雪上、氷上、砂地、泥ねい地など、滑りやすい路面では摩擦力を得ることが難しく駆動輪は空転し、自動二輪車は発進することができない。さらに軟弱な路面では車輪が埋まってしまい、発進するには車輪の進行方向に堆積した雪、砂、泥を乗越え、あるいは押しのけていかねばならず、それが抵抗となり発進を妨げる。対策としてスノータイヤに履き換えたり、チェーンを巻くなどして滑り止めを施すが、駆動輪が後輪のみであるため、走行抵抗を上回るほどの推進力が得られず発進が困難で、走行性能に限界があった。 The motorcycle is a rear wheel drive except for a part. The motorcycle starts by driving the rear wheels with the power generated by the prime mover and converting the driving force into propulsive force using the frictional force acting on the contact surface between the tire and the road surface that forms the outer periphery of the rear wheel. be able to. However, it is difficult to obtain a frictional force on slippery road surfaces such as snow, ice, sand, and muddy ground, and the driving wheel rotates idly and the motorcycle cannot start. On softer road surfaces, the wheels are buried, and in order to start, the snow, sand and mud accumulated in the traveling direction of the wheels must be overcome or pushed away, which acts as resistance and hinders starting. Measures such as changing to snow tires or winding a chain to prevent slipping are taken, but the driving wheels are only rear wheels, so it is difficult to start because the driving force exceeding the driving resistance is not obtained, driving performance There was a limit.
四輪駆動自動車のように、後輪に加え前輪も駆動させたいというニーズがありながら実施された例は、オフロードでの競技車両に一部採用されただけにとどまっている。前記競技車両の前輪の動力源は油圧を利用しており、電力を利用した例は皆無である。その理由として、自動二輪車ではスペースと重量増の問題がある。自動車の分野ではハイブリッド技術が確立されたが、電動モータの動力源は、バッテリーとは別に搭載された蓄電池である。自動車の場合は、床下に蓄電池を搭載することができ(小型化に技術者は苦心されたと思うが)、重量増による操縦安定性への影響は少ない。一方の自動二輪車では蓄電池を搭載するスペースがなく、重量増による操縦安定性への悪影響があった。 The example that was implemented while there was a need to drive the front wheels in addition to the rear wheels, such as a four-wheel drive vehicle, was only partially adopted for off-road racing vehicles. The power source of the front wheels of the competition vehicle uses hydraulic pressure, and there is no example using electric power. The reason is that motorcycles have problems of space and weight. Hybrid technology has been established in the automobile field, but the power source of the electric motor is a storage battery mounted separately from the battery. In the case of an automobile, a storage battery can be mounted under the floor (although engineers think that downsizing was difficult), the increase in weight has little effect on handling stability. On the other hand, there is no space for a storage battery in a motorcycle, which has an adverse effect on handling stability due to weight increase.
前述のような自動二輪車の課題を解決するために次のような技術があった。特開平7-242190号公報に開示された発明では、後輪駆動の自動二輪車に、非駆動輪である前輪を駆動させる装置を働かせることで推進力を増大させ、滑りやすい路面での走行性能を向上させている。電動モータを前輪上方に、フロントフォークとは垂直の姿勢で配置し、発生した出力はべベルギヤによってフロントフォークに平行配置されたドライブシャフトへ伝達され、ドライブシャフト下端のべベルギヤによって前輪を駆動している。装置を構成する部品の中で最も重い電動モータおよびギヤボックスを、舵の回転中心に近付けて配置していることが特徴である。舵を操作する際に、装置も舵と一緒に動くことになるが、重量物を回転中心に置くことで舵を操作する際の慣性を軽減させ、操縦安定性への悪影響を最小限にしている。 In order to solve the problems of the motorcycle as described above, there have been the following techniques. In the invention disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-242190, the driving force is increased by using a device for driving the front wheels, which are non-driven wheels, on a motorcycle driven by the rear wheels, and the running performance on a slippery road surface is improved. It is improving. An electric motor is arranged above the front wheel in a posture perpendicular to the front fork, and the generated output is transmitted to the drive shaft arranged parallel to the front fork by the bevel gear, and the front wheel is driven by the bevel gear at the lower end of the drive shaft. Yes. It is characterized in that the heaviest electric motor and gear box among the components constituting the apparatus are arranged close to the center of rotation of the rudder. When operating the rudder, the device moves with the rudder, but placing a heavy object at the center of rotation reduces the inertia when manipulating the rudder and minimizes adverse effects on steering stability. Yes.
しかし前述した走行装置は、次のような問題点があった。自動二輪車の車重は100kg前後あり、その駆動の補助になりうる電動モータともなると出力を大きなものにしなければならず、その伝達系にも強度が要求される。前述の開示された技術では、フロントフォークに平行配置されたドライブシャフトのほかに、垂直配置されたドライブシャフトが2本あり、それぞれの端に歯車が軸着され駆動を伝達している。構成部品のすべてに強度が要求されるため装置が大きく重くなり、動作させるには大きな慣性が発生する。加えて駆動伝達する際、歯車がかみ合うところでは抵抗がある。大きい歯車がたくさんあるということは大きな出力損失が発生する。 However, the traveling device described above has the following problems. The weight of a motorcycle is around 100 kg, and if it becomes an electric motor that can assist in its driving, the output must be increased, and the transmission system also requires strength. In the above disclosed technique, in addition to the drive shaft arranged in parallel to the front fork, there are two drive shafts arranged vertically, and a gear is attached to each end to transmit the drive. Since all the components are required to be strong, the apparatus becomes large and heavy, and a large inertia is generated for operation. In addition, there is resistance where gears mesh when driving. A large number of large gears causes a large output loss.
結果動作させるための大きな慣性と大きな出力損失に負けない、大きな電動モータが必要になる。大きな電動モータは操縦安定性への悪影響を及ぼすため、搭載位置を舵の回転中心に配置する必要があり、レイアウト上の制約があった。電動モータの出力を大きなものにしなければならなくなった結果、動力源であるバッテリーも大型化する必要があり、レイアウト上の制約があった。自動二輪車に搭載する電動モータとバッテリーによる重量増とレイアウトの制約は、二輪車が本来持つ手軽な交通手段では無くなってしまう。 As a result, a large electric motor that can withstand large inertia and large output loss for operation is required. Since a large electric motor has an adverse effect on steering stability, it is necessary to place the mounting position at the center of rotation of the rudder, and there are restrictions on the layout. As a result of having to increase the output of the electric motor, it is necessary to increase the size of the battery as the power source, and there are restrictions on the layout. The increase in weight and restrictions on the layout due to the electric motor and battery mounted on the motorcycle are no longer the easy means of transportation inherent in motorcycles.
本発明は前述の課題を解決し、小型・軽量で省エネルギーな走行装置を提供する。本発明の走行装置は、車速が低いときに発揮することに特徴がある。駆動力を発揮する速度域を低速に限定することで装置を小型・軽量で省エネルギーにすることができる。 The present invention solves the above-described problems and provides a small, lightweight and energy-saving traveling device. The traveling device of the present invention is characterized by being exhibited when the vehicle speed is low. By limiting the speed range where the driving force is exerted to a low speed, the apparatus can be reduced in size, weight and energy saving.
自動二輪車は滑りやすい路面では駆動輪が空転しやすく発進が難しい。停止状態から動き出すことが最も難しいことに特徴がある。いったん動き出してしまえば、継続して前進することが容易であるが、滑りやすい路面では転倒のリスクがあるため、速度を上げずに走行するのが賢明である。このように滑りやすい路面状況では、車速は低速に限られるため、前進できない状態を回避する手段は低速時にのみ働かせられればよいことになる。 Motorcycles are difficult to start on slippery roads because the drive wheels tend to slip. The feature is that it is the most difficult to move from the stop state. Once it starts moving, it is easy to continue moving forward, but it is wise to drive without increasing speed because there is a risk of falling on slippery surfaces. In such a slippery road surface condition, the vehicle speed is limited to a low speed, so that means for avoiding a state where the vehicle cannot move forward only needs to be operated at a low speed.
本発明の走行装置では、電動モータの発生トルクは大きな減速比によって増大され前輪に伝達される。減速比を大きく設定することで、発進するための必要トルクを得るためのモータ出力は小さくすることができ、重量物とされる電動モータが小型・軽量にできる。モータ出力が少なくて済むということは省エネルギーということである。自動二輪車に標準装備されているバッテリーから供給される電力でまかなうことができるため、動力源を追加する必要がない。また伝達系の強度は小さくてよい。結果装置全体が小型・軽量にすることができ、レイアウト上の制約も少ない。 In the traveling device of the present invention, the torque generated by the electric motor is increased by a large reduction ratio and transmitted to the front wheels. By setting the reduction ratio large, the motor output for obtaining the required torque for starting can be reduced, and the electric motor that is a heavy object can be made smaller and lighter. Less motor output means energy saving. There is no need to add a power source because it can be powered by the battery supplied as standard equipment on motorcycles. Further, the strength of the transmission system may be small. As a result, the entire device can be reduced in size and weight, and there are few restrictions on layout.
装置を小型・軽量で省エネルギーする目的として、大きな減速比を手段としたが、電動モータの出力特性を高トルク型にした場合、減速比を大きくするための伝達系の構成を少なく、あるいは省略することができる。そうすればハブと電動モータを一体にしたインホイールモータの形態を採用することもできる。 A large reduction ratio is used as a means to save energy in a compact and lightweight device. However, if the output characteristics of the electric motor are high torque, the transmission system configuration for increasing the reduction ratio is reduced or omitted. be able to. Then, the form of the in-wheel motor which integrated the hub and the electric motor can also be employ | adopted.
前輪による大きな駆動力は操縦性に影響を及ぼす場合がある。運転手は後輪駆動の特性に慣れているため、前輪が駆動する特性に違和感を感じる。四輪自動車の例にある通り、前輪駆動車のコーナーリング特性は独特であり、コーナーリング時に車体を傾けて旋回する二輪車ではそれが顕著である。
運転感覚に違和感がないよう本装置は設計されている。それには電動モータとして採用する直流モータの特性が寄与している。直流モータは回転数がゼロの時に最も発生トルクが大きく、回転上昇と共にトルクが減少する。この特性は本装置に都合がよく、車速を上げれば前輪の駆動力が減っていくことを意味する。操縦性に影響がある速度域では本装置の出力は微少である。そのため車速によってモータの回転数を制御する必要がない。
A large driving force by the front wheels may affect maneuverability. Since the driver is used to the characteristics of the rear wheel drive, the driver feels uncomfortable with the characteristics of the front wheel drive. As in the example of a four-wheeled vehicle, the cornering characteristics of a front-wheel drive vehicle are unique, and this is especially true for two-wheeled vehicles that turn while tilting the vehicle body during cornering.
This device is designed so that there is no sense of incongruity in driving. The characteristics of the DC motor employed as an electric motor contribute to this. The DC motor generates the largest torque when the rotation speed is zero, and the torque decreases as the rotation increases. This characteristic is convenient for this apparatus, and means that the driving force of the front wheels decreases as the vehicle speed increases. In the speed range that affects maneuverability, the output of this device is very small. Therefore, it is not necessary to control the rotation speed of the motor according to the vehicle speed.
タイヤが滑らず走行条件が良い場合は、さらに車速を上げることができる。そうすると電動モータがトルクを発生できる最高回転数に達してしまう。それ以上の速度域では、電動モータが駆動できる前輪の周速度の最大値を、車速が上回る状態となる。電動モータは主たる原動機が発生する駆動力により回される状態であり、走行抵抗になる。それを防止するために、電動モータが車輪の回転により回される力を解放するためのクラッチを装備し、走行抵抗を低減する。クラッチの働きにより電動モータと車輪の駆動伝達は遮断されるので、電動モータの最高回転数以上の速度域ではモータの出力をオフしても構わない。それ以降の走行は速度が低下するまで前輪駆動力なしの走行となる。それは装置を付けない状態と同じ駆動構成である。 If the tires do not slip and the driving conditions are good, the vehicle speed can be further increased. As a result, the electric motor reaches the maximum number of revolutions that can generate torque. In a higher speed range, the vehicle speed exceeds the maximum peripheral speed of the front wheels that can be driven by the electric motor. The electric motor is turned by the driving force generated by the main prime mover, and becomes a running resistance. In order to prevent this, the electric motor is equipped with a clutch for releasing the force turned by the rotation of the wheel, and the running resistance is reduced. Since the drive transmission between the electric motor and the wheel is interrupted by the action of the clutch, the output of the motor may be turned off in a speed range equal to or higher than the maximum rotation speed of the electric motor. Subsequent travel is performed without front wheel driving force until the speed decreases. It has the same drive configuration as when no device is attached.
本装置の駆動力すなわちモータ出力は自動二輪車のアクセル開によりオンし、アクセル閉または電動モータの最高回転数に達する前にオフする。電動モータや制御系を守るため、制御回路には過電流保護を備える。 The driving force of the device, that is, the motor output, is turned on when the motorcycle is opened, and turned off before the accelerator is closed or the maximum rotational speed of the electric motor is reached. To protect the electric motor and the control system, the control circuit is provided with overcurrent protection.
本発明により滑りやすい路面での走行性能に限界があった自動二輪車の問題を解決でき、次のような効果がある。自動二輪車に本発明の走行装置を取付けた場合、雪上、氷上、砂地、泥ねい地など、滑りやすい路面で困難とされる発進を助けることができ、低速域での走行性能を向上させることができる。さらに軟弱な路面で前輪が埋まってしまった場合でも、前輪が脱出しようと働くので立ち往生する危険性が減少する。 The present invention can solve the problem of a motorcycle having a limited traveling performance on a slippery road surface, and has the following effects. When the traveling device of the present invention is attached to a motorcycle, it is possible to help start difficult on a slippery road surface such as on snow, ice, sand, muddy ground, and improve traveling performance in a low speed range. it can. Even if the front wheels are buried on a soft road surface, the risk of getting stuck is reduced because the front wheels work to escape.
実際どれほどの走行性能が向上するのか計算で求める。滑りやすい路面で自動二輪車が前進する力Fは、タイヤと路面との摩擦力に支配されるため、次の式が成り立つ。
F=μW
μはタイヤと路面との摩擦係数、Wはタイヤが路面に働く荷重である。小排気量の自動二輪車を想定すると、車重95kg+運転手一名55kg=合計150kgである。自動二輪車一名乗車時の前後の荷重配分は50:50であるから、前輪と後輪の荷重はともに75kgである。
Calculate how much the driving performance will actually improve. The force F by which the motorcycle moves forward on a slippery road surface is governed by the frictional force between the tire and the road surface.
F = μW
μ is a coefficient of friction between the tire and the road surface, and W is a load acting on the road surface of the tire. Assuming a small displacement motorcycle, the weight is 95kg + one driver is 55kg = 150kg in total. Since the load distribution before and after riding a motorcycle is 50:50, the load on the front and rear wheels is 75kg.
後輪駆動の自動二輪車が前進する力Fを計算する。タイヤと氷の摩擦係数0.07、後輪荷重は75kgであるため、
F=0.07X75=5.25kg
後輪駆動の自動二輪車が前進する力は5.25kgであり、登坂能力に換算するとおよそ2°である。
Calculate the forward force F of the rear-wheel-drive motorcycle. Because the friction coefficient between the tire and ice is 0.07, and the rear wheel load is 75kg,
F = 0.07X75 = 5.25kg
The driving force of a rear-wheel-drive motorcycle is 5.25 kg, which is approximately 2 ° in terms of climbing ability.
次に前輪駆動力を加えた両輪駆動の自動二輪車が前進する力Fを計算する。前輪と後輪の荷重はともに75kgであるため、
F=0.07X75X2=10.5kg
両輪駆動の自動二輪車が前進する力は10.5kgであり、登坂能力に換算するとおよそ4°である。
Next, the forward force F of the two-wheeled motorcycle with the front wheel driving force applied is calculated. Because the load on the front and rear wheels is 75kg,
F = 0.07X75X2 = 10.5kg
The driving force of a two-wheeled motorcycle is 10.5 kg, which is approximately 4 ° when converted to climbing ability.
このように駆動輪が後輪のみの場合と比較して、前後両輪が駆動する場合、前進する力と登坂能力はともに二倍になることがわかる。実際は様々な条件によって数値が異なるが、走行性能が向上するのは確かである。本装置は後輪駆動の自動二輪車に後付けが可能であり、必要としない場合は取り外すことができる。 Thus, it can be seen that when both the front and rear wheels are driven, the driving force and the climbing ability are both doubled as compared with the case where the driving wheels are only the rear wheels. Actually, the numerical value varies depending on various conditions, but it is certain that the running performance is improved. The device can be retrofitted to a rear-wheel drive motorcycle and can be removed if not needed.
図1、図2、図3、図4および図5で実施例1を示す。図1は一般的な後輪駆動方式を採用する自動二輪車に、前輪駆動装置を取付けた状態を示す。主たる原動機1は後輪を駆動する一方で、主たる原動機1に内蔵されたジェネレータ2によって発生させた電力を、自動二輪車に標準装備のバッテリー3へ蓄える。本装置は制御部4と、機械部分の駆動部5と伝達部6の3パートに分けられる。制御部4のコントローラ7はバッテリー3から駆動部5の電動モータ8へ必要電力を供給する。必要電力は、スロットルセンサ9で検知したアクセル開度によって決定される。電動モータ8は電力を回転動力へ変換し、伝達部6へチェーン伝達する。伝達部6は前輪10に取付けられていて、前輪10を駆動させる。 Example 1, FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4 and FIG. FIG. 1 shows a state in which a front wheel drive device is attached to a motorcycle adopting a general rear wheel drive system. While the main prime mover 1 drives the rear wheels, the electric power generated by the generator 2 built in the main prime mover 1 is stored in the battery 3 that is standard on the motorcycle. The apparatus is divided into three parts: a control unit 4, a drive unit 5 of a mechanical part, and a transmission unit 6. The controller 7 of the control unit 4 supplies necessary power from the battery 3 to the electric motor 8 of the drive unit 5. The required power is determined by the accelerator opening detected by the throttle sensor 9. The electric motor 8 converts electric power into rotational power and transmits the chain to the transmission unit 6. The transmission unit 6 is attached to the front wheel 10 and drives the front wheel 10.
図2で本装置の駆動部5の取付け状態を示す。取付けステー11はフロントフォーク12の下端にアクスルシャフト13で固定されている。取付けブラケット14はフロントフォーク12のアウターチューブの外周を巻くように固定されている。メインプレート15は取付けステー11と取付けブラケット14で固定されている。メインプレート15には電動モータ8が固定され、ドリブンギヤ17を支持するメインシャフト18が回転自在に取付いている。本装置にはギヤを防水するギヤカバー19と、チェーン27に人体が触れることを防止するチェーンカバー20を備える。 FIG. 2 shows the mounting state of the drive unit 5 of the present apparatus. The mounting stay 11 is fixed to the lower end of the front fork 12 with an axle shaft 13. The mounting bracket 14 is fixed so as to wind the outer periphery of the outer tube of the front fork 12. The main plate 15 is fixed by a mounting stay 11 and a mounting bracket 14. An electric motor 8 is fixed to the main plate 15, and a main shaft 18 that supports the driven gear 17 is rotatably attached. This device includes a gear cover 19 that waterproofs the gear and a chain cover 20 that prevents the human body from touching the chain 27.
図3で本装置の電動モータ8の動力がどのように伝達されるかを説明する。本図は図2の断面線Aでの断面である。電動モータ8のモータ軸に同芯固定されたドライブギヤ21はドリブンギヤ17に噛み合い、電動モータ8の回転動力を伝達する。ドリブンギヤ17はワンウェイクラッチ22へ同芯に固定されている。電動モータ8を防水するモータカバー23を備える。 FIG. 3 explains how the power of the electric motor 8 of the present apparatus is transmitted. This figure is a cross section taken along a cross sectional line A in FIG. A drive gear 21 concentrically fixed to the motor shaft of the electric motor 8 meshes with the driven gear 17 to transmit the rotational power of the electric motor 8. The driven gear 17 is fixed to the one-way clutch 22 concentrically. A motor cover 23 for waterproofing the electric motor 8 is provided.
図4でどのように前輪10へ駆動伝達されるかを説明する。本図は図2の断面線Bでの断面である。ワンウェイクラッチ22はメインシャフト18の端へ同芯に取付けられる。ワンウェイクラッチ22は任意の回転方向への駆動伝達を行うが、反回転方向へは駆動伝達しない。この働きにより、電動モータ8が発揮する最高回転数時に駆動する前輪10の周速度を、車速が上回っても、モータ軸が強制的に回されることがなく走行抵抗を低減する。ベアリングホルダ24はメインプレート15に固定されている。ツバ付ベアリング25の外輪はベアリングホルダ24へ挿入され、内輪にはメインシャフト18が貫いていて、メインシャフト18を回転自在にしている。メインシャフト18のもう一方の端にはドライブスプロケット26が同芯に固定されている。ドライブスプロケット26の駆動力はチェーン27を介してドリブンスプロケット28に伝達される。ドリブンスプロケット28はドライブディスク29へ同芯に固定されている。ハブベアリング30の外輪にドライブディスク29が、内輪にドリブンディスク31が同芯固定されている。2つのディスクは回転自在であるが、鋼球32がくさびのように働き、2つのディスクの回転方向の力を受け持ち、駆動力を伝達する。ドリブンディスク31はハブホルダ33によって自動二輪車に標準装備されているハブ34へ同心固定される。自動二輪車に標準装備されている前輪10はハブ34、スポーク、リムおよびタイヤによって構成されている。よって電動モータ8の回転動力は駆動力として前輪10へと伝達できる。 FIG. 4 explains how driving is transmitted to the front wheel 10. This figure is a cross section taken along a cross sectional line B in FIG. The one-way clutch 22 is attached to the end of the main shaft 18 concentrically. The one-way clutch 22 performs drive transmission in an arbitrary rotation direction, but does not transmit drive in the counter-rotation direction. With this function, even if the vehicle speed exceeds the peripheral speed of the front wheels 10 driven at the maximum number of revolutions exhibited by the electric motor 8, the motor shaft is not forcibly rotated and travel resistance is reduced. The bearing holder 24 is fixed to the main plate 15. The outer ring of the flanged bearing 25 is inserted into the bearing holder 24, and the main shaft 18 penetrates through the inner ring so that the main shaft 18 is rotatable. A drive sprocket 26 is concentrically fixed to the other end of the main shaft 18. The driving force of the drive sprocket 26 is transmitted to the driven sprocket 28 via the chain 27. The driven sprocket 28 is fixed to the drive disk 29 concentrically. A drive disk 29 is fixed to the outer ring of the hub bearing 30, and a driven disk 31 is fixed to the inner ring. The two disks are rotatable, but the steel ball 32 works like a wedge, takes charge of the rotational direction of the two disks, and transmits the driving force. The driven disk 31 is concentrically fixed by a hub holder 33 to a hub 34 provided as a standard in a motorcycle. The front wheel 10 that is standard on the motorcycle is composed of a hub 34, spokes, rims and tires. Therefore, the rotational power of the electric motor 8 can be transmitted to the front wheels 10 as a driving force.
前輪10へ伝達するトルクを大きなものにしたいため、大きな減速比を採用している。ギヤ伝達で14:120、スプロケット伝達で8:60の減速をした場合、電動モータ8の発生トルクを64倍にして前輪10へ伝達することができる。実施例1では減速機の最終段にチェーン駆動を採用したが、ギヤ駆動でも可能である。本実施例のクラッチはワンウェイクラッチ22を採用したが、電磁クラッチまたは遠心クラッチでも可能である。 In order to increase the torque transmitted to the front wheels 10, a large reduction ratio is adopted. When the gear transmission is reduced to 14: 120 and sprocket transmission to 8:60, the torque generated by the electric motor 8 can be transmitted to the front wheel 10 by 64 times. In the first embodiment, chain drive is adopted as the final stage of the reduction gear, but gear drive is also possible. Although the one-way clutch 22 is adopted as the clutch of this embodiment, an electromagnetic clutch or a centrifugal clutch is also possible.
次に鋼球32の働きを説明する。ドライブディスク29に取付けた鋼球32はスプリング35によってドリブンディスク31を押し付けている。このとき鋼球32はドリブンディスク31の窪みに落ち込んでおり、ドライブディスク29の駆動力は鋼球32を介してドリブンディスク31に伝達できる。
滑りやすい路面を本実施例の自動二輪車が走行する際、後輪が空転し発進ができない状況を想定する。前輪10が空転しない場合、電動モータ8はトルクを発生しているにもかかわらず、モータ軸が回転しない。このとき電動モータ8の発生トルクが最大になると共に電流値も最大になり、過負荷の状態になる。電動モータ8は発熱し、この状態が長く続くと焼損に至る。そうなる前に電動モータ8による駆動力を解放し、電流値を下げてやる手法が有効である。
鋼球32はトルクリミッタとしての働きがある。ドライブディスク29がドリブンディスク31を駆動する際、回転方向の力が鋼球32にかかるが、任意の力以上になると、スプリング35によって鋼球32を押し付ける力が駆動力に耐えきれなくなる。鋼球32は落ち込んだ窪みから脱しようとスプリング35を押し縮め、ドライブディスク29側(車体外側)に移動する。そうすると駆動力は解放され、ドライブディスク29とドリブンディスク31は回転自在になり、電動モータ8の焼損を回避する。ドライブディスク29が360度回転すれば、また鋼球32がドリブンディスク31の窪みに落ち込み、駆動力を伝達する状態に戻る。調整ネジ36によってスプリング35への加圧力を変更することで鋼球32の押し付け力を調整し、特性を変更することができる。トルクリミッタとしての働きは逆回転に対しても有効で、チェーン27に異物が噛みこんで駆動系がロックした場合でも力を解放し、前輪10がロックすることによる転倒を回避するフェイルセーフとしても機能する。
Next, the function of the steel ball 32 will be described. A steel ball 32 attached to the drive disk 29 presses the driven disk 31 by a spring 35. At this time, the steel ball 32 has fallen into the recess of the driven disk 31, and the driving force of the drive disk 29 can be transmitted to the driven disk 31 via the steel ball 32.
When the motorcycle according to this embodiment travels on a slippery road surface, it is assumed that the rear wheels are idle and cannot start. When the front wheel 10 does not idle, the motor shaft does not rotate even though the electric motor 8 generates torque. At this time, the torque generated by the electric motor 8 is maximized and the current value is also maximized, resulting in an overload state. The electric motor 8 generates heat, and if this state continues for a long time, it will burn out. It is effective to release the driving force by the electric motor 8 and reduce the current value before that happens.
The steel ball 32 functions as a torque limiter. When the drive disk 29 drives the driven disk 31, a force in the rotational direction is applied to the steel ball 32. However, if the force exceeds the arbitrary force, the force pressing the steel ball 32 by the spring 35 cannot withstand the driving force. The steel ball 32 moves toward the drive disk 29 (outside the vehicle body) by compressing the spring 35 so as to remove it from the depressed depression. Then, the driving force is released, the drive disk 29 and the driven disk 31 are rotatable, and the electric motor 8 is prevented from being burned out. When the drive disk 29 rotates 360 degrees, the steel ball 32 falls into the recess of the driven disk 31 and returns to the state where the driving force is transmitted. By changing the pressure applied to the spring 35 by the adjusting screw 36, the pressing force of the steel ball 32 can be adjusted and the characteristics can be changed. The function as a torque limiter is also effective for reverse rotation, and even when foreign matter is caught in the chain 27 and the drive system is locked, the force is released, and it can also be used as a fail safe that avoids falling due to the front wheel 10 locking Function.
図5の上図は鋼球32により駆動が伝達されている状態を、下図は大きな駆動力に耐えきれず駆動力を解放した瞬間を示す。下図では窪み37を脱した鋼球32はθ°進角している。本図のドリブンディスク31の窪み37は円形を想定したが、円周方向に長い形状にして特性を変更することができる。本実施例では鋼球32と窪み37は1箇所を想定したが、円周方向均等に数箇所設けて特性を変更することができる。 The upper diagram of FIG. 5 shows a state where the drive is transmitted by the steel ball 32, and the lower diagram shows the moment when the drive force is released without being able to withstand a large drive force. In the figure below, the steel ball 32 removed from the depression 37 is advanced by θ °. Although the hollow 37 of the driven disk 31 in this figure is assumed to be circular, the characteristic can be changed by making it long in the circumferential direction. In this embodiment, the steel ball 32 and the depression 37 are assumed to be one place, but the characteristics can be changed by providing several places evenly in the circumferential direction.
図6は実施例2を示す。実施例1の駆動部と伝達部の代わりに、インホイールモータ付車輪51に置き換えることができる。実施例2では自動二輪車に標準装備の前輪を、インホイールモータ付車輪51へ変更する。制御部と動力源は実施例1と同じである。切断線Dによってハブ52の内部を表し、電動モータ53の動力がどのようにして前輪を駆動させるのかを示す。インホイールモータ付車輪51のハブ52の内側に内歯車54が同芯固定され、前輪と共に回る構造になっている。内歯車54にドライブギヤ55が歯合され、ドライブギヤ55はワンウェイクラッチ56へ同芯固定され、ワンウェイクラッチ56は電動モータ53のモータ軸へ同芯に軸着されている。電動モータ53はアクスルシャフト57と平行の姿勢でハブカバー58へ固定されるが、電動モータ53はハブ52に内蔵する必要はなく、モータ軸の反対側を車体外側へ向けて設置し、ハブ52から突き出てもよい。インホイールモータ付車輪51の非回転部分は電動モータ53、ハブカバー58およびアクスルシャフト57である。よって電動モータ53の動力はインホイールモータ付車輪51を駆動することができる。 FIG. 6 shows Example 2. Instead of the drive unit and the transmission unit of the first embodiment, a wheel 51 with an in-wheel motor can be replaced. In the second embodiment, the front wheel that is standard on the motorcycle is changed to a wheel 51 with an in-wheel motor. The control unit and the power source are the same as those in the first embodiment. The inside of the hub 52 is represented by a cutting line D and shows how the power of the electric motor 53 drives the front wheels. An internal gear 54 is concentrically fixed inside the hub 52 of the wheel 51 with the in-wheel motor, and has a structure that rotates together with the front wheel. A drive gear 55 is engaged with the internal gear 54, the drive gear 55 is concentrically fixed to the one-way clutch 56, and the one-way clutch 56 is coaxially attached to the motor shaft of the electric motor 53. The electric motor 53 is fixed to the hub cover 58 in a posture parallel to the axle shaft 57. However, the electric motor 53 does not need to be built in the hub 52, and is installed with the opposite side of the motor shaft facing the outside of the vehicle body. You may stick out. Non-rotating portions of the wheel 51 with the in-wheel motor are an electric motor 53, a hub cover 58, and an axle shaft 57. Therefore, the power of the electric motor 53 can drive the wheel 51 with the in-wheel motor.
実施例1の取付け手順を説明する。まず図4で伝達部6を自動二輪車へ取付ける方法を説明する。アクスルシャフト13を抜いて前輪10をフロントフォーク12から取り外す。取付けブラケット14をフロントフォーク12に取付ける。伝達部6はすでに組立てられたユニットとして取り扱うことができる。伝達部6を前輪10のハブ34に取付け、ハブホルダ33を使って固定する。チェーン27をドリブンスプロケット28へ巻いて、前輪10をフロントフォーク12へ戻し、取付けステー11と共にアクスルシャフト13を取付ける。
次に図2で駆動部5を自動二輪車へ取付ける方法を説明する。駆動部5はすでに組立てられたユニットとして取り扱うことができる。駆動部5を取付けステー11と取付けブラケット14にあてがい、駆動部ボルト16を仮締めする。チェーン27をドライブスプロケット26にかける。駆動部5を上方へ力を加え、チェーン27を張った状態にし、駆動部ボルト16を本締めする。チェーンカバー20を取付ける。
次に図1で制御部4を自動二輪車へ取付ける方法を説明する。スロットルセンサ9をアクセル開度検知ができる所へ取り付け、コントローラ7をバッテリーへ配線する。動作が確認されれば取付作業を終了することができる。
The attachment procedure of Example 1 will be described. First, a method of attaching the transmission portion 6 to the motorcycle will be described with reference to FIG. Pull out axle shaft 13 and remove front wheel 10 from front fork 12. The mounting bracket 14 is attached to the front fork 12. The transmission unit 6 can be handled as an already assembled unit. The transmission unit 6 is attached to the hub 34 of the front wheel 10 and fixed using the hub holder 33. The chain 27 is wound around the driven sprocket 28, the front wheel 10 is returned to the front fork 12, and the axle shaft 13 is attached together with the mounting stay 11.
Next, a method of attaching the drive unit 5 to the motorcycle will be described with reference to FIG. The drive unit 5 can be handled as an already assembled unit. The drive unit 5 is applied to the mounting stay 11 and the mounting bracket 14, and the drive unit bolt 16 is temporarily tightened. Put chain 27 on drive sprocket 26. Applying a force upward to the drive unit 5 so that the chain 27 is stretched, and the drive unit bolt 16 is finally tightened. Install the chain cover 20.
Next, a method for attaching the control unit 4 to the motorcycle will be described with reference to FIG. Install the throttle sensor 9 where it can detect the accelerator opening, and wire the controller 7 to the battery. If the operation is confirmed, the installation work can be finished.
自動二輪車に本発明の走行装置を取付けると次のような用途に使用可能である。積雪時の移動手段。スキー場でのパトロール。災害時の物資の輸送や人命救助。森林での移動手段。レジャースポーツ。 When the traveling device of the present invention is attached to a motorcycle, it can be used for the following applications. Means of transportation during snowfall. Patrol at the ski resort. Transportation of goods and lifesaving at the time of disaster. Means of transportation in the forest. Leisure sports.
1 主たる原動機
2 ジェネレータ
3 バッテリー
4 制御部
5 駆動部
6 伝達部
7 コントローラ
8 電動モータ
9 スロットルセンサ
10 前輪
11 取付けステー
12 フロントフォーク
13 アクスルシャフト
14 取付けブラケット
15 メインプレート
16 駆動部ボルト
17 ドリブンギヤ
18 メインシャフト
19 ギヤカバー
20 チェーンカバー
21 ドライブギヤ
22 ワンウェイクラッチ
23 モータカバー
24 ベアリングホルダ
25 ツバ付ベアリング
26 ドライブスプロケット
27 チェーン
28 ドリブンスプロケット
29 ドライブディスク
30 ハブベアリング
31 ドリブンディスク
32 鋼球
33 ハブホルダ
34 ハブ
35 スプリング
36 調整ネジ
37 窪み
51 インホイールモータ付車輪
52 ハブ
53 電動モータ
54 内歯車
55 ドライブギヤ
56 ワンウェイクラッチ
57 アクスルシャフト
58 ハブカバー
1 Main prime mover
2 Generator
3 Battery
4 Control unit
5 Drive unit
6 Transmitter
7 Controller
8 Electric motor
9 Throttle sensor
10 Front wheels
11 Mounting stay
12 Front fork
13 Axle shaft
14 Mounting bracket
15 Main plate
16 Drive bolt
17 Driven gear
18 Main shaft
19 Gear cover
20 Chain cover
21 Drive gear
22 one-way clutch
23 Motor cover
24 Bearing holder
25 Bearing with flange
26 Drive sprocket
27 chain
28 Driven sprocket
29 Drive disk
30 Hub bearing
31 Driven disc
32 steel balls
33 Hub holder
34 Hub
35 Spring
36 Adjustment screw
37 depression
51 Wheel with in-wheel motor
52 Hub
53 Electric motor
54 Internal gear
55 Drive gear
56 one-way clutch
57 Axle shaft
58 Hub cover
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013254586A JP2015112924A (en) | 2013-12-09 | 2013-12-09 | Motor-bicycle front wheel drive unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013254586A JP2015112924A (en) | 2013-12-09 | 2013-12-09 | Motor-bicycle front wheel drive unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015112924A true JP2015112924A (en) | 2015-06-22 |
Family
ID=53527141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013254586A Pending JP2015112924A (en) | 2013-12-09 | 2013-12-09 | Motor-bicycle front wheel drive unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2015112924A (en) |
-
2013
- 2013-12-09 JP JP2013254586A patent/JP2015112924A/en active Pending
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