(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動源とするパワーユニットを車体フレームに連結し、また、ヘッドパイプより下方に延在しその後に地面と略平行に左右一対のフレームを備える車体フレームであって、前記左右一対のフレーム間の下部にモータを駆動する制御ユニットを左右一対のフレーム間に渡って固着するとともに、前記制御ユニットの上部に前記モータに電力を供給するバッテリを搭載し、且つこのバッテリを前記制御ユニットにて支持したことを特徴とする自動二輪車のバッテリ収納構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動二輪車のバッテリ収納構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動二輪車のバッテリ収納構造は、例えば、特開平８−１７５４７７号公報「自動二輪車等のエンジンとモータの動力切換装置」の公報の図１に示すように、車体フレーム２（符号は公報に記載されたものを引用した。以下同じ。）の踏板３８の下方にバッテリー６を収納したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記車体フレーム２には、重量物であるバッテリー６の全荷重がかかるので、車体フレーム２は剛性の高いものとしなければならない。剛性を高めれば、車体フレームの重量が嵩む。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者は、車体フレームの軽量化を目的としてバッテリ収納構造を見直し、このバッテリ収納構造の一部を他の部材で代替することで、車体フレームの剛性を維持しつつ軽量化することに成功した。
具体的には、モータを駆動源とするパワーユニットを車体フレームに連結し、また、ヘッドパイプより下方に延在しその後に地面と略平行に左右一対のフレームを備える車体フレームであって、左右一対のフレーム間の下部にモータを駆動する制御ユニットを左右一対のフレーム間に渡って固着するとともに、制御ユニットの上部にモータに電力を供給するバッテリを搭載し、且つこのバッテリを前記制御ユニットにて支持したことを特徴とする。
【０００５】
制御ユニットは、左右一対のフレームの底板を兼ねるとともに、バッテリを載せることができる。従って、バッテリを搭載する別なフレーム又は部材が必要なくなり、車体の軽量化、部品点数の削減となる。
また、制御ユニットは、メインフレームの底を塞ぐことで、メインフレームの剛性を高めている。さらに制御ユニットは、メインフレームの下方に剥き出しになり、走行風で効果的に冷却されるため、発熱を放散する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明する。
なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は運転者から見た方向に従い、Ｆｒは前側、Ｒｒは後側、Ｌは左側、Ｒは右側を示す。また、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る自動二輪車の側面図である。
自動二輪車１は、中央下部にバッテリ収納箱を兼ねた枠体からなるメインフレーム２を配置し、このメインフレーム２の前部に、前輪３を懸架するスイングアーム形式のフロントサスペンション系４と、このフロントサスペンション系４とは別のステアリング系５とを取付け、さらに、メインフレーム２の後部に、パワーユニット６と後輪７を懸架するリヤサスペンション系８とを取付けたものである。
パワーユニット６は、エンジン６ａ並びにモータ（伝動モータ）６ｂを駆動源とするものである。本発明の前輪３及び後輪７は、特に大径（１４〜２０インチ）のホイールを採用している。
【０００７】
自動二輪車１は、さらに図面上後輪７の奥にエアクリーナ１１、排気管１２、マフラー１３、テールパイプ１４を配置し、車体を前から後にフロントフェンダ１５、フロントカバー１６、フロントハンドルカバー１７、センタカウル１８、リヤカウル１９、リヤフェンダ２１で囲ったものである。
なお、２２はレッグシールド、２３はホーン、２４はフロントランプ、２５はハンドルバー、２５ａはグリップ、２６はシート、２７はヘルメットボックス、２７Ａはヘルメット、２８はテールランプ、７１は導風ダクト、７２はラジエータ、７３はファンである。
【０００８】
図２は本発明に係るメインフレーム廻りの側面図である。
パワーユニット６とリヤサスペンション系８について説明すると、メインフレーム２の後部上部に、後ピボット軸３１を介してパワーユニット６をスイング可能に取付け、このパワーユニット６に後輪７を取付け、さらにはメインフレーム２の後部上部に、図１のシート２７及びヘルメットボックス２８を取付けるためのシートレール３２を取付け、このシートレール３２に図面上で後輪７の手前にリヤクッション３３を取付けたものである。
自動二輪車１の前部下方に配置したメインフレーム２と、メインフレーム２の後部上部のシートレール３２と、メインフレーム２の前部上部のヘッドパイプポスト５１との組合せ構造は、車体フレーム５７を構成したものである。
【０００９】
図３は本発明に係るメインフレーム、フロント・リヤサスペンション系及びステアリング系の平面図であり、メインフレーム２の前部から前方へ、後述するフロントサスペンション系４の前スイングアーム４２を延出し、この前スイングアーム４２で前輪３を片持ち支持し、一方、メインフレーム２の後部から後方へパワーユニット６を延出し、このパワーユニット６で後輪７を片持ち支持したことを示す。
前スイングアーム４２を車体中心Ｃから一側（右側）へオフセットさせ、パワーユニット６を車体中心Ｃから他側（左側）へオフセットさせたので、自動二輪車１は左右の重量バランスが良い。
【００１０】
図４は本発明に係るメインフレーム、フロントサスペンション系及びステアリング系の側面図である。
フロントサスペンション系４は、メインフレーム２の前部下部から前ピボット軸４１を介して側面視略逆Ｕ字状の前スイングアーム４２を延出し、この前スイングアーム４２に前輪３を回転自在に取付けたものである。具体的には、前スイングアーム４２の先端に、前輪３に取付けたナックル４３を左右回転可能に取付けたものである。
【００１１】
また、フロントサスペンション系４は、前スイングアーム４２のスイング方向の衝撃（路面からの衝撃）を緩和する緩衝部材４４と、前スイングアーム４２のスイング方向の振動の振幅を軽減するフロントダンパー４５とを分離したものである。
詳しくは、前スイングアーム４２のスイング方向の衝撃を緩和する樹脂スプリング（緩衝部材）４４を、メインフレーム２と前スイングアーム４２との間に介在させるとともに、フロントダンパー４５をメインフレーム２と前スイングアーム４２との間に取付けた構成である。
【００１２】
具体的には、フロントダンパー４５の取付け構造は、フロントダンパー４５の一端部を、後述するヘッドパイプポスト５１の基部の右側部（図の裏側）にピボット軸４６で支持し、フロントダンパー４５の他端部を、前スイングアーム４２の頂部の左側部にピボット軸４７で支持したものである。なお、フロントダンパー４５の一端部は、メインフレーム２に直接に取付けてもよい。
【００１３】
ステアリング系５は、メインフレーム２の前部上部からヘッドパイプポスト５１を斜め上に延ばし、このヘッドパイプポスト５１の先端にヘッドパイプ５２を固定し、このヘッドパイプ５２にハンドルポスト５３を回転可能に取付け、このハンドルポスト５３の下端にステアリングアーム５４を取付け、このステアリングアーム５４の先端（下端）をリンク機構５５を介してナックル４３に連結したものである。
【００１４】
リンク機構５５は、ステアリングアーム５４の先端に連結した第１リンク５５ａとナックル４３に連結した第２リンク５５ｂとの組合せからなり、しかも、比較的大径である前輪３のホイール内に配置したものである。
リンク機構５５を前輪３のホイール内に配置したので、スペースの有効活用を図ることができる。そして、ヘッドパイプ５２の下方且つ後方のスペースを十分に確保できるので、自動二輪車１の設計の自由度は高まる。また、自動二輪車１から乗員用ステップ８３を外して、低床式足載せ板（ステップフロア）に足をそろえて載せるスクータ型自動二輪車とした場合には、運転者の足廻りのスペースを十分に確保することができる。
【００１５】
なお、３５はフロントブレーキディスクである。３６のキャリパはナックル４３に取付けたものである。３７は後ピボット軸３１（図２参照）を支持する軸受である。
メインフレーム２の後部下部にはメインスタンド８１、乗員ステップ８３、サイドスタンド８４を取付けたものである。
【００１６】
図５は本発明に係るメインフレーム、フロントサスペンション系及びステアリング系の平面図であり、リンク機構５５を展開して示したものである。
この図は、前スイングアーム４２が、メインフレーム２の前部右部から前ピボット軸４１を介して、前輪３を迂回するように右へ湾曲しつつ前方へ延び、一方、ステアリングアーム５４が、車体中心（車体中心線）Ｃにあるハンドルポスト５３の下端から、前輪３を迂回するように右へ湾曲しつつ前方へ延びたことを示す。
【００１７】
また、この図は、ヘッドパイプポスト５１の中心を車体中心Ｃから一側（左側）へ寸法Ｌだけオフセットさせ、車体中心Ｃから他側（右側）に且つヘッドパイプポスト５１に隣接させてフロントダンパー（ダンパー）４５を配置し、このフロントダンパー４５を車体中心Ｃと平行に延出させたことを示す。このため、フロントダンパー４５を極力車体中心Ｃの近くに配置することができるので、フロントダンパー４５に作用する曲げモーメントを極力抑えることができる。従って、フロントダンパー４５の強度を小さくすることができるので、フロントダンパー４５をコンパクト（小型）に構成することができ、スペース的に制約の多いフロント廻りのスイングアーム機構に好適な機構とすることができる。
樹脂スプリング４４は、車体中心Ｃに配置したものである。３６ａはピストン、３６ｂはブレーキパッドである。
【００１８】
図６は本発明に係るメインフレーム及びヘッドパイプポストの分解側面図である。
一般に、ステアリングのキャスタ角は車種毎に若干変わる。このため、ヘッドパイプを一体に形成した車体フレームでは、キャスタ角を変更する都度、車体フレームも新規なものにならざるを得ない。
【００１９】
本実施の形態においては、メインフレーム２とヘッドパイプポスト５１とを分離する形式にした。具体的には、メインフレーム２は汎用性を高めるためにバッテリ収納箱を兼ねた枠体構造とし、しかも、剛性を高めるためにアルミニウム合金の鋳造品としたものである。そして、メインフレーム２にヘッドパイプポスト５１をボルトＢ１…（…は複数を示す。以下同じ。）にて取付ける構成にした。
【００２０】
このような構造を採用したことにより、車種が変わっても、メインフレーム２を共用化し、ヘッドパイプポスト５１だけを交換すればよく、設計の自由度が高まる。
さらに、図４に示すように、スイングアーム形式のフロントサスペンション系４を採用し、前輪３からの大荷重を前スイングアーム４２並びに前ピボット軸４１を介して高剛性のメインフレーム２で受けるようにしたので、大荷重をメインフレーム２で確実に且つ有効に受けることができる。このため、ヘッドパイプポスト５１に大きな荷重は作用しない。
また、自動二輪車１から乗員用ステップ８３を外して、低床式足載せ板（ステップフロア）に足をそろえて載せるスクータ型自動二輪車とした場合であっても、前輪３からの大荷重を前ピボット軸４１を介して、高剛性のメインフレーム２で受けることができる。
【００２１】
図７（ａ），（ｂ）は本発明に係る樹脂スプリングの取付構造図であり、（ａ）は側面から見た断面構造を示し、（ｂ）は平面構造を示す。
樹脂スプリング４４は、ばね作用をなすように弾性を有した樹脂製ブロックであり、左右方向（図の表裏方向）に貫通した２つの孔（取付孔４４ａ並びにばね力設定用孔４４ｂ）を有する。この樹脂スプリング４４は、前ピボット軸４１から上に所定寸法Ｈだけ離れた位置に且つメインフレーム２の前部に取付けたものである。
詳しくは、樹脂スプリング４４の取付構造は、樹脂スプリング４４の取付孔４４ａに取付板４８を挿通し、この取付板４８をメインフレーム２の前部に取付け、一方、樹脂スプリング４４の前後を、前スイングアーム４２の背面と、前スイングアーム４２の背面に取付けた挟持板４９とで、挟み込んだものである。
【００２２】
図８は本発明に係るメインフレーム及びヘッドパイプポストの正面図であり、フロントダンパー４５の一端部を、ヘッドパイプポスト５１の基部の右側部にピボット軸４６で支持した構造を示す。
２ａ，２ａは前ピボット軸４１を支持する軸受、２ｂ，２ｂは樹脂スプリング用取付板４８の取付部である。
【００２３】
図９は本発明に係るメインフレーム、フロントサスペンション系及びステアリング系の分解斜視図である。
この図は、上記フロントサスペンション系４及びステアリング系５の構成を、さらに詳しく説明したものであり、メインフレーム２の左右の軸受２ａ，２ａに前ピボット軸４１にて前スイングアーム４２の支持パイプ４２ａを取付け、前スイングアーム４２のプレート部４２ｂに形成した連結部４２ｃ，４２ｃに挟持板４９を上下２つのボルトＢ２，Ｂ２で連結し、プレート部４２ｂの背面と挟持板４９とで樹脂スプリング４４を挟み込み、この樹脂スプリング４４の取付孔４４ａに取付板４８を挿通し、この取付板４８の左右両端部をメインフレーム２の取付部２ｂ，２ｂにボルトＢ３，Ｂ３で取付け、さらには、メインフレーム２の前部上部にヘッドパイプポスト５１をボルトＢ１…にて取付け、ヘッドパイプポスト５１の基部にフロントダンパー４５の一端部ピボット軸４６で支持し、前スイングアーム４２の頂部にフロントダンパー４５の他端部をピボット軸４７で支持し、一方、ヘッドパイプポスト５１の先端にヘッドパイプ５２を設け、このヘッドパイプ５２にハンドルポスト５３を回転可能に取付け、このハンドルポスト５３の下端にステアリングアーム５４を取付け、このステアリングアーム５４の先端にリンク機構５５を連結したことを示す。
前スイングアーム４２は、先端にナックル４３のステム軸４３ａ（図４参照）を左右回転可能に取付けるためのステム受４２ｄを設けたものである。
【００２４】
図１０は本発明に係るバッテリ収納状態のメインフレームの平面図であり、メインフレーム２に複数のバッテリＢａ…を収納したことを示す。すなわち、車体フレーム５７の前部下方に複数のバッテリＢａ…を備えた。
詳しくは、メインフレーム２は、車体両側の前後方向に左右のサイドメンバ２ｃ，２ｃを延在し、これら左右のサイドメンバ２ｃ，２ｃの前端部同士を前部クロスメンバ２ｄで接合し、さらに、左右のサイドメンバ２ｃ，２ｃの後端部同士を背面視門形状の後部クロスメンバ２ｅで接合したものである。
【００２５】
このため、メインフレーム２は前部を除き中央の底が抜けた形状であり、このメインフレーム２に底板を兼ねた収納ケース６１を取付け、この底板に５つのバッテリＢａ…の大部分を載せるようにしたものである。
複数のバッテリＢａ…は、図１のモータ６ｂに電力を供給するものであって、左右のサイドメンバ２ｃ，２ｃ間に３列に且つ前後方向に２列に、千鳥に並べて搭載したものである。従って、メインフレーム２は広幅である。
【００２６】
図１１は本発明に係るバッテリ収納状態のメインフレームの側面断面図であり、門形状の後部クロスメンバ２ｅが複数のバッテリＢａ…の上方を跨ぐように形成したことを示す。
【００２７】
図１２は図１１の１２−１２線断面図であり、底が抜けた形状のメインフレーム２を収納ケース６１で塞いだことを示す。
収納ケース６１は、モータ６ｂ（図１参照）を駆動並びに制御する電子回路等からなるユニット（図示せず）を収納するための軽合金製ケースであり、ケース本体６２とこのケース本体６２の上部を塞ぐリッド６３とからなる。この収納ケース６１はメインフレーム２の開口に下方から挿入し、フランジ６２ａ…をメインフレーム２の下面にボルトＢ４…で取付けたものである。
以下、収納ケース６１と、この収納ケース６１に収納した上記ユニットとの組合せ構造を、「制御ユニット」と言う。
上述のように、車体フレーム５７は、ヘッドパイプ５２より下方に延在しその後に地面と略平行に左右一対のサイドメンバ（フレーム）２ｃ，２ｃを備える部材である。
本発明は、左右のサイドメンバ２ｃ，２ｃ間の下部に、且つ、左右のサイドメンバ２ｃ，２ｃ間に渡って制御ユニットを固着するとともに、この制御ユニットの上部に複数のバッテリＢａ…を搭載したことを特徴とする。
【００２８】
さらに、収納ケース６１の上には、複数のバッテリＢａ…間を仕切る樹脂製仕切り板６４をメインフレーム２の上方から重ね、メインフレーム２の上面に仕切り板６４をボルトＢ５…で取付けたものである。なお、仕切り板６４の有無は任意である。
一方、複数のバッテリＢａ…にはバッテリカバー６５を被せ、バッテリカバー６５のフランジ６５ａをメインフレーム２の上面にボルトＢ５…で取付けたものである。
【００２９】
上述の通り、メインフレーム２の底板を兼ねた収納ケース６１に、バッテリＢａ…の大部分を載せるようにしたので、バッテリＢａ…を受けるトレイ等の部材が不要であり、部品数の削減を図ることができる。
また、メインフレーム２の底を収納ケース６１で塞ぐので、メインフレーム２の剛性は高まる。
さらに、収納ケース６１がメインフレーム２の下方に剥き出しになるので、ユニットからの放熱性は高まる。しかも、収納ケース６１の下面に放熱フィン６２ｂ…を形成したので、放熱性は一層高まる。そして、収納ケース６１を熱伝導性の良好な軽合金製ケースとしたので、バッテリＢａ…の発熱も容易に放散することができる。
【００３０】
次に、前スイングアーム４２を側面視略逆Ｕ字状にしたことの理由を、図１３に基づき説明する。
図１３（ａ）〜（ｃ）は前スイングアームと前輪との関係を示す説明図である。
（ａ）において、実線で示す部材は本発明の実施の形態で採用した前スイングアーム４２であり、想像線にて示す部材は比較例の前スイングアームＦａである。前スイングアーム４２を側面視略逆Ｕ字状にしたので、前スイングアーム４２と前輪３の外周縁とは、前輪中心Ｏに接近した点Ｐ１の位置でオーバーラップする。これに対し、比較例の前スイングアームＦａは、前輪３の中心高さで水平に延びるアームであり、前スイングアームＦａと前輪３の外周縁とは、前輪中心Ｏから最も離れた点Ｐ２の位置でオーバーラップする。
【００３１】
（ｃ）は比較例の前スイングアームＦａと前輪３との関係を示す平面図であり、前輪３を転舵角θだけ操向した場合、車体中心Ｃから前輪３の外縁までの傾き距離はＳ２である。比較例の前スイングアームＦａは、前輪３に当らないように、大きい傾き距離Ｓ２だけ迂回させる必要がある。このため、車幅方向への前スイングアームＦａの突出量は大きい。
【００３２】
（ｂ）は本発明の実施の形態で採用した前スイングアーム４２と前輪３との関係を示す平面図であり、前スイングアーム４２と前輪３の外周縁とは、点Ｐ１の位置でオーバーラップするので、前輪３を転舵角θだけ操向した場合、車体中心Ｃから前輪３の外端縁までの傾き距離はＳ１であって、上記比較例の傾き距離Ｓ２よりも小さい。このため、前スイングアーム４２は前輪３に当らないように、小さい傾き距離Ｓ１だけ迂回させればよく、車幅方向への突出量は小さくてすむ。前スイングアーム４２の突出量が小さいので、自動二輪車は小型になる。
すなわち、側面視略逆Ｕ字状の前スイングアーム４２と前輪３の外周縁とは、前輪中心Ｏより高い位置（点Ｐ１の位置）でオーバーラップする。このオーバーラップする位置での、転舵した前輪３の振れ幅は、前輪中心Ｏの高さにおける前輪３の外周縁の振れ幅よりも小さい。このため、前スイングアーム４２は前輪３の振れ幅が小さい位置で、前輪３に当らないように迂回させればよい。
【００３３】
次に、フロントサスペンション系４の作用を図４及び図７に基づき説明する。
図４のフロントダンパー４５は、前スイングアーム４２のスイング方向の振動の振幅を軽減する。
一方、図７において、前スイングアーム４２の上スイング方向の衝撃力は、前スイングアーム４２の背面から樹脂スプリング４４へ伝達され、前スイングアーム４２の下スイング方向の衝撃力は、挟持板４９から樹脂スプリング４４へ伝達される。このとき、樹脂スプリング４４は弾性変形してばね作用をなし、衝撃力を緩和する。
このように、フロントサスペンション系４は、樹脂スプリング４４によって衝撃力を緩和し、フロントダンパー４５によって振動の振幅を軽減することになる。
【００３４】
このように、樹脂スプリング４４は弾性変形するだけの小ストロークでばね作用をなすものであり、小荷重から大荷重までの広範囲の荷重に対応することができる。しかも、樹脂スプリング４４は、コイルばねと比較して極めて小型である。
従って、コイルばねとダンパーとを一体的に組込んだ従来のサスペンションと比較し、広範囲の荷重に対して小ストロークであり、しかも、小型のサスペンションであり、狭いスペースに容易に配置することができる。
【００３５】
なお、上記本発明の実施の形態において、パワーユニット６は、モータ６ｂのみを駆動源としたものであってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、左右一対のフレーム間の下部にモータを駆動する制御ユニットを左右一対のフレーム間に渡って固着するとともに、制御ユニットの上部にモータに電力を供給するバッテリを搭載し、且つこのバッテリを前記制御ユニットにて支持した。制御ユニットは、左右一対のフレームの底板を兼ねるとともに、バッテリを載せることができる。従って、バッテリを搭載する別なフレーム又は部材が必要なくなり、車体の軽量化、部品点数の削減となる。
また、制御ユニットは、メインフレームの底を塞ぐことで、メインフレームの剛性を高めている。さらに制御ユニットは、メインフレームの下方に剥き出しになり、走行風で効果的に冷却されるため、発熱を放散する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動二輪車の側面図
【図２】本発明に係るメインフレーム廻りの側面図
【図３】本発明に係るメインフレーム、フロント・リヤサスペンション系及びステアリング系の平面図
【図４】本発明に係るメインフレーム、フロントサスペンション系及びステアリング系の側面図
【図５】本発明に係るメインフレーム、フロントサスペンション系及びステアリング系の平面図
【図６】本発明に係るメインフレーム及びヘッドパイプポストの分解側面図
【図７】本発明に係る樹脂スプリングの取付構造図
【図８】本発明に係るメインフレーム及びヘッドパイプポストの正面図
【図９】本発明に係るメインフレーム、フロントサスペンション系及びステアリング系の分解斜視図
【図１０】本発明に係るバッテリ収納状態のメインフレームの平面図
【図１１】本発明に係るバッテリ収納状態のメインフレームの側面断面図
【図１２】図１１の１２−１２線断面図
【図１３】前スイングアームと前輪との関係を示す説明図
【符号の説明】
１…自動二輪車、２…メインフレーム、２ｃ…サイドメンバ、２ｄ…前部クロスメンバ、２ｅ…後部クロスメンバ、６１…収納ケース、Ｂａ…バッテリ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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