電動車両
【課題】電動二輪車において、簡素な構造で電動機の回転数に同期した音を発生させ、聴覚を通じて心地よい走行感を運転者に提供する。
【解決手段】電動二輪車１は、後輪９０を回転駆動する電動機４と、該電動機４を収容するハウジング２０と、該電動機４の回転軸４２と連動して空気をハウジング２０内に流入させて電動機４を空冷し、該空冷後の空気を前記ハウジング２０から流出させるファン４４と、前記ハウジング２０の空気流入側に設けられ、空気の通過音を該回転軸４２の回転に同期して、間欠音として発生させる通過音発生手段３とを備えている。前記通過音発生手段３は、回転軸４２に繋がり、ファン４４によって流入された空気が通る第１透孔３２が形成された回転板３０と、該回転板３０に対向し第２透孔３３が形成された固定板３１とを備え、回転板３０の回転によって、第１透孔３２と第２透孔３３とが重なる面積が変化する。
【解決手段】電動二輪車１は、後輪９０を回転駆動する電動機４と、該電動機４を収容するハウジング２０と、該電動機４の回転軸４２と連動して空気をハウジング２０内に流入させて電動機４を空冷し、該空冷後の空気を前記ハウジング２０から流出させるファン４４と、前記ハウジング２０の空気流入側に設けられ、空気の通過音を該回転軸４２の回転に同期して、間欠音として発生させる通過音発生手段３とを備えている。前記通過音発生手段３は、回転軸４２に繋がり、ファン４４によって流入された空気が通る第１透孔３２が形成された回転板３０と、該回転板３０に対向し第２透孔３３が形成された固定板３１とを備え、回転板３０の回転によって、第１透孔３２と第２透孔３３とが重なる面積が変化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を駆動源とする電動二輪車のような電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンエンジンを駆動源とする二輪車に代わって、バッテリで駆動する電動機を駆動源として走行する電動二輪車が提案されている。
この電動二輪車は、排気ガスを出さないので、環境破壊を生じない等の利点を有しており、今後の普及が見込まれる。しかし、運転者がガソリンエンジンを搭載した二輪車から、電動二輪車に乗り換えると、運転時に戸惑いや違和感を覚えることがあった。
即ち、ガソリンエンジンを搭載した二輪車では、走行中にエンジンの回転音を聴いて、運転者は現在走行中であるとの実感を得ることができた。しかし、電動機を駆動源とする電動二輪車では、電動機の回転音が静かである。このため、運転者は聴覚によって走行感を得ることができない問題がある。
この対策として、走行中に電子音を発生する報音装置を設けた電動二輪車が提案されている(特許文献１参照)。しかし、この報音装置を設けた電動二輪車では、電子回路を用いて電子音を発生させるため、該報音装置の構造が複雑でコスト増加に繋がる。また、発生する音が電子音であるから、運転者には違和感があり、二輪車を走行させているとの楽しさは得にくい。
【０００３】
これに対して、特許文献１に示す構造よりも簡素な構造で走行中に音を発生させる電動二輪車も提案されている(特許文献２参照)。これは電動機を空冷するファンを用いて、空気の吸引音を発生させるものであり、図９にその吸引音を発生させる構造の概略を示す。二輪車の後輪９０の近傍には、パワーユニット１００が配置され、該パワーユニット１００のハウジング２０内には、電動機４が設けられている。該電動機４は周知の如く、環状のステータ４０の内側にロータ４１を配置して構成され、後輪９０はディスクホィール９８の周囲にタイヤ９９を取り付けて構成される。ロータ４１の回転中心に配置された回転軸４２は、一端部が後輪９０のディスクホィール９８に繋がって後輪９０を回転させる。回転軸４２の他端部には、軸流ファン４４が取り付けられ、ハウジング２０の外壁上であって、該軸流ファン４４に対向した部分には、空気が通る貫通孔２９、２９が多数開設されている。尚、電動機４に給電するバッテリ(図示せず)は、前記パワーユニット１００の外部に設けられている。
電動二輪車の走行時には、バッテリからステータ４０へ給電することにより、ロータ４１を回転させ、後輪９０を回転させる。それに伴って、軸流ファン４４が回転し、空気が貫通孔２９、２９を通ってハウジング２０内に流れ、電動機４を空冷した後、ハウジング２０上にて後輪９０側に開設された逃げ孔(図示せず)から排出される。
空気が貫通孔２９を通過する際には、空気が振動して吸引音が発生する。該吸引音を発生させることにより、歩行者に対し走行中の電動二輪車の存在を知らせることができるとともに、運転者は該吸引音を聴くことにより、運転中であるとの実感が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７―３２２４０２号公報
【特許文献２】特開平５−１０５１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガソリンエンジンでは、例えば４サイクルエンジンでは、音が生じる爆発工程を繰り返して、エンジンの回転音が発生するから、該回転音は間欠音であり、エンジンの回転に同期する。
ところが、図９に示す従来の構成において、空気が貫通孔２９を通過する際に発生する吸引音は、振幅が周期的に変化しない平坦な音である。従って、車両の運転時に、電動機４の回転数又はその変化を感じながらの心地よい走行感は得られない。
本発明の目的は、電動車両において、電動機の回転数に同期した音を発生させ、聴覚を通じて心地よい走行感を運転者に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電動車両は、車輪を回転駆動する電動機と、該電動機を収容するハウジングと、該電動機の回転軸と連動して空気をハウジング内に流入させて電動機を空冷し、該空冷後の空気を前記ハウジングから流出させるファンと、前記ハウジングの空気流入側及び空気流出側の少なくとも一方に設けられ、空気の通過音を該回転軸の回転に同期して発生させる通過音発生手段とを備えている。
前記構成によれば、該回転軸の回転に同期した空気の通過音が通過音発生手段から発生する。車両の運転者には、回転軸の回転に同期した通過音が聴こえるので、電動機の回転を実感できる。車両を加速又は減速をしているときには、該通過音の発生周期が変化していくので、加速又は減速の実感が得られる。これによって、車両の快適な運転性が得られる。
【０００７】
前記電動機と該電動機によって回転駆動される車輪との間に設けられ、電動機から車輪への減速比を変える変速機を更に備えてもよい。
前記構成によれば、電動機の回転軸の回転数が変化すると、該回転数に同期した通過音が通過音発生手段から発生する。即ち、運転者は通過音を聴きながら変速時にスロットル操作により、電動機の回転数を適切に調整することができる。また、変速機を設けた一般的なガソリンエンジンを用いた車両と同様の運転性が得られる。
前記通過音発生手段は、回転軸に繋がって設けられ、ファンによって流入された空気が通る第１透孔が形成された回転部材と、回転部材に対向して車両に取り付けられ第２透孔が形成された固定部材とを備え、回転部材の回転角度によって、第１透孔と第２透孔とが重なる面積が変化してもよい。
前記構成によれば、通過音発生手段は、固定部材と回転部材を設けて構成されるので、通過音発生手段の構成が簡素となる。即ち、低コストで回転軸の回転数に応じた通過音を発生させることができる。
【０００８】
第１透孔は、回転部材の周方向に沿って複数開設され、第２透孔は、固定部材の周方向に沿って複数開設されてもよい。
前記構成によれば、第１及び第２透孔は、複数開設されているので、第１及び第２透孔を１つだけ開設した構成に比して、通過音を発生する回数が増える。従って、通過音が運転者に聴こえ易くなる。
通過音発生手段の空気流入側及び空気流出側の少なくとも一方に配置され、電動機に流れる空気の量を調整する風量調整手段を更に備えていてもよい。
前記構成によれば、電動機に流れる空気の量を減らして、電動機に空気が流れにくくすることにより、電動機の回転を抑制する効果がある、即ち電動機への負のトルクを発生させることができる。これにより、低コストでガソリンエンジンを用いた車両と同様のエンジンブレーキの効果を得ることができる。
【０００９】
風量調整手段は、電動機に流入する空気が通過する開口を設けて車両に取り付けられた支持片と、該支持片上を摺動可能に設けられて前記開口の露出面積を変化させるスライド片とを有してもよい。
前記構成によれば、風量調整手段は、支持片とスライド片を設けて構成されるので、その構成が簡素となる。即ち、低コストで電動機への負のトルクを発生させることができる。
前記風量調整手段は、運転者の操作に応じて、前記電動機に流れる空気の量を調整するように構成されていてもよい。
前記構成によれば、運転者の任意の操作によって電動機の回転を抑制する、即ち負のトルクを発生させることができる。
前記風量調整手段は、運転者のアクセル閉じ操作により、前記電動機に流れる空気の量を減じるように構成されていてもよい。
前記構成によれば、運転者の任意のアクセル閉じ操作によって電動機の回転を抑制する、即ち負のトルクを発生させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電動車両は、簡素な構造で電動機の回転数に同期した通過音を発生させるので、それを聴いた運転者は電動機の回転数やその変化を感じる。即ち、聴覚を通じて心地よい走行感を運転者に提供することができる。また、変速時には、電動機回転数の調整が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動二輪車の右側面図である。
【図２】図１に示すパワープラントをＡ―Ａ線を含む面にて破断し、矢視した断面図である。
【図３】図２の固定板、回転板、支持片及びスライド片を矢印Ｂ１方向から見た分解斜視図である。
【図４】(a)〜(d)は、回転板の回転に伴う、両透孔の重なり状態の変化を示す図である。
【図５】別の固定板を示す図である。
【図６】別の固定板を示す断面図である。
【図７】風量調整手段の動作を制御するブロック図である。
【図８】(a)は、ファンのＱ-Ｈ特性を示すグラフ、(b)は、電動機の負荷動力とファンの風量の関係を示すグラフである。
【図９】従来の空気吸引音を発生させる構造の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る電動車両、具体的には電動二輪車の一実施形態を、図を用いて詳述する。尚、以下の記載では車両の走行方向を前方、その逆方向を後方とする。また、左右の語は、電動二輪車に騎乗した運転者から見た方向を基準とする。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動二輪車１の右側面図であって、車体フレーム、後記するパワープラント、車輪等の主要部を示す。
図１に示すように、電動二輪車１の車体フレームは、前方から後方に向かって下方に傾斜して延びる１つのメインフレーム１５、該メインフレーム１５の前端部から前方に向かって斜め下向きに延びる左右一対のフロントフォーク１０、１０、両フロントフォーク１０、１０の上端部間に配置されたヘッドパイプ１３、該ヘッドパイプ１３から後方に向かって斜め下向きに延びる左右一対のダウンフレーム１６を備える。
メインフレーム１５の後端部には、枠体であるピボットフレーム１７の上枠部分が溶接等によって取り付けられている。該ピボットフレーム１７の上枠部分はメインフレーム１５の長手方向と略直交して左右に延びている。ピボットフレーム１７の下端部と、前記ダウンフレーム１６の下端部には、後記するパワープラント２の前後端部が夫々取り付けられている。
【００１３】
フロントフォーク１０、１０の上端部は、上下一対のブラケット１１、１１を介して、左右に延びたバー型のハンドル１２に連結される。
ハンドル１２の右端部には、運転者の右手に把持されて、手首のひねりによって回転されるアクセルグリップ１４が設けられている。以下の記載では、電動二輪車１を減速させる際のアクセルグリップ１４の回転方向を閉じ方向と呼ぶ。
フロントフォーク１０、１０の下端部は、操舵輪である前輪９を回転自在に支持する。前記ハンドル１２によって運転者は、フロントフォーク１０及び前輪９の向きを変えて、電動二輪車１を操舵することができる。
前記ピボットフレーム１７の左枠部分と右枠部分との間には、スイングアーム９１の前端部が上下に揺動可能に支持されており、該スイングアーム９１はその揺動支軸９２から後方に向かって下方に傾斜しながら延びている。スイングアーム９１の後端部は、駆動輪である後輪９０を回転自在に支持する。また、スイングアーム９１は、長手方向中央部がサスペンションユニット９３の下端部を支持している。該サスペンションユニット９３の上端部は、メインフレーム１５の後端部に支持され、スイングアーム９１の上下揺動に伴いサスペンションユニット９３が伸縮する。
【００１４】
スイングアーム９１の上方には、運転者が騎乗するシート９４が配置され、該シート９４はメインフレーム１５に支持されたリアフレーム(図示せず)によって支持されている。
ガソリンエンジンを用いる自動二輪車であれば、前輪と後輪の間に、ガソリンエンジン等が配備されるべきであるが、電動二輪車１においては、前輪９と後輪９０の間の空間には、前記パワープラント２の他に、該パワープラント２に給電するバッテリ９５、９５及びインバータを含む電力制御ユニット９６が設けられている。
パワープラント２は、後輪駆動用の電動機を備えており、ガソリンエンジンに代わって車両の駆動部分の中枢部を形成する。以下、パワープラント２について説明する。
【００１５】
(パワープラント)
図２は、図１に示すパワープラント２をＡ―Ａ線を含む面にて破断し、矢視した断面図である。パワープラント２は金属製のハウジング２０を備え、該ハウジング２０内には、互いに略直交した２つの隔壁２１、２１aが設けられている。両隔壁２１、２１aに囲まれた空間内に、車両走行(後輪駆動)用のモータである電動機４が収容され、その後側に変速機５が配置されている。電動機４は、ハウジング２０及び一方の隔壁２１aの内側に固定されたステータ４０と、該ステータ４０の内側に配置されて回転軸４２を中心に回転するロータ４１を備えている。ロータ４１は鉄心内部に永久磁石を埋め込んだ周知の構造であり、ステータ４０は電磁鋼板からなるステータコアに電磁コイルを巻き付けて構成される。
電動機４の回転軸４２は、その両端部が一方の隔壁２１及びハウジング２０内に設けられた軸受２２、２２に支持されている。回転軸４２の回転数は、該回転軸４２の左端部近傍に設けられた回転数センサＳＥ２によって検出される。該一方の隔壁２１には、前記軸受２２の側方に通風口２３が開設されている。ハウジング２０の左端部上にて、左側の軸受２２の近傍にも、通風口２３aが開設されている。隔壁２１を通った回転軸４２の端部には出力ギア４３及び軸流ファン４４が取り付けられている。ハウジング２０の壁上であって、該軸流ファン４４が対向する部分は、支持片２４を構成する。該支持片２４には空気が通る開口２５が設けられている。支持片２４上には、板状のスライド片６０が摺動可能に設けられて、後記の如く、スライド片６０は開口２５を塞ぐようにスライドして開口２５の露出面積を変える。
【００１６】
軸流ファン４４は、ハウジング２０の外側から開口２５を通じて、空気をハウジング２０内に吸入する。該空気は回転軸４２に沿う方向に流入する。前記軸流ファン４４の空気流入側の表面には、回転軸４２に接続された円板状の回転板３０が設けられている。該回転板３０は軸流ファン４４と一体に回転する。
前記開口２５が設けられた支持片２４と、前記回転板３０との間には、ハウジング２０に取り付けられた円板状の固定板３１が設けられている。該回転板３０と固定板３１は僅かに離れて対向している。但し、図２では両者の間隔を誇張して大きく描いている。後記の如く、回転板３０の回転により、開口２５から流入した空気の通過と遮断が周期的に切り換えられ、固定板３１と回転板３０にて、ファン４４によって流入する空気の通過音を発生させる通過音発生手段３を構成する。
固定板３１と回転板３０を通過した空気は、隔壁２１の通風口２３を通って電動機４のロータ４１を空冷した後に、ハウジング２０の左端部の通風口２３aを通って、ハウジング２０の外側に流出する。これにより、前記電動機４の過熱が防止される。ハウジング２０の外側に流出した空気は、図示しない流路を通って、前記のバッテリ９５、９５及び電力制御ユニット９６に送られて、該バッテリ９５、９５及び電力制御ユニット９６を冷却する。また、空気を電動機４の内部に導かず、ハウジング２０の側面に流すようにして、ハウジング２０に取り付けられた放熱フィン(図示せず)により冷却することで、電動機４の防水性を保った状態で冷却することも可能である。
【００１７】
前記変速機５は、前記出力ギア４３に噛合するクラッチギア５１が嵌められたクラッチシャフト５０を備える。クラッチシャフト５０は変速機５の入力軸であって、左右に延び、その右端部には多板クラッチ５２が配置されている。該多板クラッチ５２によって電動機４からの回転出力が入力又は遮断の何れかに切り換えられる。即ち、クラッチギア５１が多板クラッチ５２によってクラッチシャフト５０と接続されると、クラッチギア５１は出力ギア４３に噛合しているから、クラッチシャフト５０は回転軸４２と連動して回転する。クラッチシャフト５０は、クラッチギア５１の配置箇所から先端部に向けて、複数枚の歯車５３、５３を設けている。
変速機５は、クラッチシャフト５０の後方にて、クラッチシャフト５０と略平行に、出力シャフト７を備えている。該出力シャフト７には複数枚の歯車を左右に配置して構成される歯車列７０が設けられている。クラッチシャフト５０を左右移動させ、この歯車列７０の歯車と、クラッチシャフト５０の歯車５３、５３の噛み合わせが変わることによって、入出力回転の減速比、即ち変速機５の変速段が変更される。
この減速比の変更は、運転者がシフトペダル(図示せず)を操作して行う。電動機４から変速された回転を出力する出力シャフト７の左端部にはスプロケット７１が設けられており、後輪９０のスプロケット(図示せず)との間に、図２に仮想線で示すチェーン７２が巻き掛けられている。
【００１８】
(通過音発生手段)
本実施形態の特徴の１つは、前記の通過音発生手段３にある。この通過音発生手段３を詳細に説明する。図３は、通過音発生手段３を構成する固定板３１、回転板３０、支持片２４及びスライド片６０を、図２の矢印Ｂ１方向から見た分解斜視図である。前記の如く、固定板３１には周方向に沿って複数、具体的には４つの第１透孔３２、３２が、回転板３０には周方向に沿って複数、具体的には４つの第２透孔３３、３３が夫々略等間隔に設けられている。第２透孔３３は、第１透孔３２より僅かに大径である。
第１透孔３２、３２の中心から固定板３１の中心までの距離と、第２透孔３３、３３の中心から回転板３０の中心までの距離は、略等しい。即ち、回転軸４２の回転に伴って回転板３０が回転すると、第１透孔３２は、第２透孔３３に重なった状態と、第２透孔３３からずれた状態とが周期的に切り換えられる。換言すれば、回転板３０の回転に伴って、第１透孔３２と、第２透孔３３とが重なる面積が変化する。
第１透孔３２、３２が、第２透孔３３、３３に重なった状態では、空気が両透孔３２、３３を通過する。従って、通過の際に空気が透孔３２、３３の周縁に衝突して振動することによる通過音が発生する。この通過音の振幅は、両透孔３２、３３の重なり状態によって、以下の如く変化する。
【００１９】
図４(a)〜(d)は、回転板３０の回転に伴う、両透孔３２、３３の重なり状態の変化を示す図であり、１つの第１透孔３２及び第２透孔３３を例示する。図４(a)〜(d)では、回転板３０は時計方向に回転すると仮定する。
図４(a)は両透孔３２、３３が完全に重なった状態であり、第１透孔３２を通過する空気の量は最大となる。図４(b)は、回転板３０の回転によって、第２透孔３３が第１透孔３２からずれた状態を示す。第１透孔３２を通過する空気の量は、図４(a)の状態から減少する。
図４(c)は、回転板３０の回転によって、第２透孔３３が第１透孔３２から更にずれた状態を示す。第１透孔３２を通過する空気の量は図４(b)の状態から更に減少する。
図４(d)は、第２透孔３３が第１透孔３２から完全に外れ、第１透孔３２が回転板３０によって塞がれた状態を示す。空気は第１透孔３２を通過することができない。通過音の振幅レベルは図４(a)に示す状態から図４(d)に示す状態に向かって、低下すると考えられる。その後の回転板３０の回転により、第１透孔３２が再び露出し始め、通過音の振幅レベルが上昇する。
即ち、回転板３０の回転によって、通過音の振幅レベルの上昇と低下が繰り返され、通過音発生手段３から発生する音は、回転軸４２の回転に同期した間欠音、即ち不連続な音となる。
【００２０】
ガソリンエンジンでは、例えば４サイクルエンジンでは、周期的に生じる爆発工程によって、エンジン音が発生するから、該エンジン音は間欠音である。従って、本実施形態に係る通過音発生手段３によって、運転者は運転中に、ガソリンエンジンと同様に間欠音である回転音を聴くことができる。
また、電動機４の回転数を変えると、通過音発生手段３から発生する間欠音である通過音の発生周期が変化する。具体的には、電動機４の回転が速くなると、通過音の発生周期が短くなり、電動機４の回転が遅くなると、通過音の発生周期が長くなる。即ち、回転軸４２の回転に同期した通過音が通過音発生手段３から発生する。電動二輪車１の加速又は減速時にあっては、通常は変速機５が操作されるが、電動二輪車１の運転者には、加速又は減速に対応した周期で通過音が聴こえるので、電動二輪車１を加速又は減速をしている実感が得られ、電動二輪車１の快適な運転性が得られる。
【００２１】
更に、回転板と固定板とを機械的に衝突させて、該衝突音を周期的に発生させる構成も考えられる。しかし、これでは回転板と固定板が直ぐに磨耗し、耐久性が悪い。本実施形態にあっては、回転板３０と固定板３１は機械的に接触しないから、耐久性もよい。
尚、通過音発生手段３から発生する間欠音は、必ずしも音が途切れる不連続な音であることを意味しない。例えば、図５に示すように、固定板３１を回転板３０よりも大径に形成し、固定板３１の周縁部にて回転板３０と重ならない箇所に予備透孔３４を設ければ、喩え第１透孔３２が回転板３０にて塞がれた状態でも、空気が予備透孔３４を通る際の通過音は発生する。通過音発生手段３から発生する通過音の振幅レベルは、第１透孔３２が回転板３０にて塞がれた状態でも、一定以上のレベルとなる。従って、間欠音は時間の経過に伴って、振幅レベルが変化する音であればよい。
また、固定板３１が金属板であれば、第１透孔３２をプレス加工等によって打ち抜きで形成する際に、図６に示すように、該第１透孔３２の周縁に前記打ち抜き方向に広がるように延びた拡音片３５を形成することもできる。拡音片３５によって、発生した通過音を拡散させ、歩行者に電動二輪車１の存在を知らしめることができる。
また、前記の如く、パワープラント２内には、電動機４からの変速機５への回転を入力又は遮断の何れかに切り換えられる多板クラッチ５２が設けられている。これにより、電動二輪車１の停止時には、電動機４からの変速機５への回転を遮断して、電動機４を低速で回転させつつ、後輪９０を回転させない、所謂ニュートラル状態に電動二輪車１を設定することができる。該ニュートラル状態でも、回転板３０が回転しているから、通過音は発生している。これによって、電動二輪車１の停止時にも、運転者は電動機４が回転中で、直ちに発進可能な走行スタンバイ状態であることが聴覚によって把握できる。また、電動二輪車１の停止時に、回転中の電動機４を空冷することもできる。
【００２２】
(風量調整手段)
図４に示したように、スライド片６０が支持片２４上を摺動し、支持片２４上の開口２５の露出面積を変化させる。スライド片６０が開口２５から外れて、開口２５が全開すれば、電動機４に流入する空気の量は最大となり、通過音は最大となる。
スライド片６０が開口２５の露出面積を小さくすれば、電動機４に流入する空気の量は減る。スライド片６０が開口２５を閉塞する方向に移動して、流入する空気量が減り、空気抵抗により、電動機４のロータ４１には回転負荷が与えられる。換言すれば、支持片２４とスライド片６０によって、電動機４に流入する空気の量を調整して、電動機４に負の回転トルクを与える風量調整手段６を構成する。図７に、該風量調整手段６の動作を制御するブロック図を示す。
前記アクセルグリップ１４には、該グリップ１４の回転角度を検出するグリップセンサ６２が取り付けられ、該センサ６２からの出力はコントローラ６３に入力される。コントローラ６３はスライド片６０を摺動させるアクチュエータ６１に電気的に接続され、該アクチュエータ６１がスライド片６０を摺動させることによる開口２５の開き量は、開口２５の近傍に設けられた開度センサＳＥ１によって検出される。該開度センサＳＥ１の出力はコントローラ６３に入力される。コントローラ６３にはまた、電動機４の回転数が前記回転数センサＳＥ２(図２参照)を介して入力される。該コントローラ６３には、開口２５の開き量や電動機４の回転数等を格納可能なメモリ手段６４及び後記の静音モード設定時に操作される操作釦６５が接続されている。
【００２３】
運転者が、アクセルグリップ１４を回転させると、グリップセンサ６２はアクセルグリップ１４の回転角度を検出して、該回転角度を示す信号をコントローラ６３に送信する。コントローラ６３はアクチュエータ６１に給電して、アクセルグリップ１４の回転角度と電動機４の回転数(アクセル―回転数のマップ、開度目標値)に対応した量だけスライド片６０を摺動させ、開口２５を露出又は閉塞する。コントローラ６３が開度センサＳＥ１からの信号により、開口２５が開度目標値に到達したことを検出すると、コントローラ６３はアクチュエータ６１への給電を止める。
アクセルグリップ１４の閉じ操作により、開口２５の露出面積が減ると、前記の如く、電動機４への空気流入量が減り、負の回転トルクが与えられる。出願人は、この負の回転トルクを、走行時のブレーキ、即ちガソリンエンジンを備えた二輪車におけるエンジンブレーキと同様に用いることを着想した。減速するために、アクセルグリップ１４を閉じ方向に回転させ、電動機４への給電を停止したとき、通常のブレーキ操作とは別に、電動機４には回転抵抗が与えられ、エンジンブレーキと同様の効果が得られる。このとき、変速機５を操作して電動機４から後輪９０までの減速比を変えれば、後輪９０に伝わるトルクを変えることができる。
【００２４】
電動二輪車の中には、回生機能を有するものがある。回生機能とは、駆動輪から電動機の出力軸に伝達される走行慣性力により、電動機を発電機として作動させ、ロータの回転抵抗を制動力として利用しつつ、該ロータの回転エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する機能である。該回収された電気エネルギーは前記電力制御ユニット内のインバータによって直流に変換された後に、バッテリに供給されて該バッテリを充電する。
ところが、例えばバッテリが満杯に充電された状態では、回生機能により発電された電力を充電することができない。このため、電動機とバッテリとの間に、切換えスイッチと回生抵抗を設け、バッテリが満杯に充電されているときは、切換えスイッチを回生抵抗側に繋ぎ、電動機から回収された電気エネルギーを回生抵抗からの熱エネルギーとして大気に放出させるものがある。しかし、電動二輪車内に切換えスイッチと回生抵抗を設けるから、その分のスペースが必要であり、また電動二輪車の製造コストも上昇する。更に、回生機能を有するインバータを用いる必要があるから、この点でもコスト上昇に繋がる。
これに対し、本実施形態にあっては、風量調整手段６によって電動機４に流入する空気量を制限することで、負の回転トルクを発生させ、電動機４にブレーキと同様の効果を与えている。これにより、通過音の音量を調整する風量調整手段６にて、回生機能と同様の効果を与えることができ、電動二輪車１の製造コストの上昇を抑えることができる。
【００２５】
(静音モード)
電動二輪車１の走行時に発生する音を極力小さくしたい場合がある。例えば、早朝に運転する場合である。出願人は、この点に鑑みて、電動二輪車１の走行速度に対応して、電動機４の過熱を抑えつつ、通過音発生手段３から発生する通過音を小さくするように、開口２５の露出面積を自動的に調整することを着想した。このときの電動二輪車１の走行モードを静音モードとする。
図８(a)は、ファン４４のＱ-Ｈ(Quantity-Head:風量―静圧)特性を示すグラフ、図８(b)は、電動機４の負荷動力とファン４４の風量の関係を示すグラフである。図８(a)、(b)のグラフをマップと呼び、該マップは図７のメモリ手段６４に格納される。マップ中で、ωは電動機４の回転数、Ａｉは開口２５の露出面積を示す。また、動作点Ａ-Ｄは、電動機４の回転数ωが高い場合に、開口２５の露出面積を変えた際の動作点を示し、動作点Ａが開口２５の露出面積が最も大きく、動作点Ｄが開口２５の露出面積が最も小さい。点線は損失曲線である。
【００２６】
静音モードでは、例えば電動機４の回転数ωが高い場合に、動作点Ｂと同等の負荷動力を発生する動作点Ｄに対応する風量となるように、開口２５の露出面積を調整する、即ちスライド片６０を摺動させる。開口２５が完全に塞がれると、負の回転トルクは殆ど無くなるので、負の回転トルクを発生させるには、最適な開口２５の露出面積がある。
アクセルグリップ１４の開度と電動機４の回転数から、マップを参照して負の回転トルクの目標値を決め、該トルクを発生させるための開口２５の露出面積はトルク目標値と電動機４の回転数からマップに基づいて決定する。マップは各回転数毎に開口２５の露出面積を変えて実験により求めてもよいし、シュミレーションで求めてもよい。
車体走行時に、運転者の意思で静音モードから通常走行に切り換える場合は、動作点Ｄから動作点Ｂに移行させる必要があるが、該移行時に動作点Ｃを通過する。その際に負の回転トルクが一時的に大きくなり、運転者に違和感を感じる虞れがある。これを解消すべく、開口２５の露出面積に応じた正の補正トルクを電動機４で発生させ、動作点Ｄから動作点Ｂに移行する際に発生する負の回転トルクの上昇を抑制する。
また、静音モード中に風量不足で電動機４が一定温度以上となったときは、コントローラ６３が静音モードから通常走行に切り換えて、電動機４を破損から保護する。
【００２７】
運転者は低速走行時において静音モードに設定する際には、前記の操作釦６５を操作する。コントローラ６３は操作釦６５からの信号を受けて、電動二輪車１を静音モードに設定し、回転数センサＳＥ２から電動機４の回転数を読む。次に、コントローラ６３はメモリ手段６４内のマップから電動機４の回転数に応じた開口２５の開き量を決定するとともに、アクチュエータ６１に給電して、スライド片６０を摺動させて、開口２５の露出面積を変える。開度センサＳＥ１からの信号により、コントローラ６３が開口２５の露出面積がマップから決定した開き量に達したことを検知すれば、コントローラ６３はアクチュエータ６１への給電を止め、電動二輪車１は静音モードに設定される。かかる静音モードにより、早朝等の静けさが求められる時でも、電動二輪車１を走行させることができる。
【００２８】
上記実施形態では、通過音発生手段３は電動機４に対して空気流入側に設けられているとした。しかし、通過音発生手段３を電動機４に対して空気流出側に設けてもよい。更に、通過音発生手段３を電動機４に対して空気流入側及び空気流出側の両方に設けてもよい。
また、上記実施形態では、電動二輪車を例示して本発明の特徴を説明したが、本発明の技術的思想は、例えば四輪車やＡＴＶ(All Terrain Vehicle：全地形型車両）にも適用可能である。
また、通過音発生手段３として、回転板３０に偏芯羽根を、固定板３１に該偏芯羽根によって発生した風を受けて、風切り音を発生させる仕切り壁を設けてもよい。
また、ハウジング２０の外側に流出した空気は、前記バッテリ９５、９５及び電力制御ユニット９６を冷却するとしたが、バッテリ９５、９５及び電力制御ユニット９６は、別の冷却手段によって冷却してもよい。
減速比の変更は、運転者がシフトペダルを操作して行うとした。しかし、これに代えて、パワープラント２内又はパワーユニット２近傍に、速度センサと該速度センサに繋がった制御部(図示せず)を設け、減速比の変更を、制御部によって自動で行うことができる。
また、図３では、第１透孔３２、３２と、第２透孔３３、３３は夫々４つ形成されているが、４つに限定されない。また、第２透孔３３は第１透孔３２よりも僅かに大径であるとしたが、両透孔３２、３３は同径であっても、第２透孔３３が第１透孔３２よりも小径であってもよい。
尚、風量調整手段６は、支持片２４とスライド片６０に限定されず、電動機４への空気の流入量を変える可変絞り弁(図示せず)であればよい。また、風量調整手段６とアクセルグリップ１４を機械的に接続してもよく、アクセルグリップ１４を閉じ操作に連動して、絞り弁が閉じるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明に係る電動二輪車は、聴覚を通じて心地よい走行感を運転者に提供することができる優れた効果を有するとともに、運転者は変速時に電動機の回転数を適切に調整することができ、この効果の意義を発揮できる自動二輪車等の車両全般に適用すると有益である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 電動二輪車
２ パワープラント
３ 通過音発生手段
４ 電動機
５ 変速機
６ 風量調整手段
７ 出力シャフト
２０ ハウジング
２４ 支持片
３０ 回転板
３１ 固定板
３２ 第１透孔
３３ 第２透孔
４０ ステータ
４１ ロータ
４２ 回転軸
６０ スライド片
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を駆動源とする電動二輪車のような電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンエンジンを駆動源とする二輪車に代わって、バッテリで駆動する電動機を駆動源として走行する電動二輪車が提案されている。
この電動二輪車は、排気ガスを出さないので、環境破壊を生じない等の利点を有しており、今後の普及が見込まれる。しかし、運転者がガソリンエンジンを搭載した二輪車から、電動二輪車に乗り換えると、運転時に戸惑いや違和感を覚えることがあった。
即ち、ガソリンエンジンを搭載した二輪車では、走行中にエンジンの回転音を聴いて、運転者は現在走行中であるとの実感を得ることができた。しかし、電動機を駆動源とする電動二輪車では、電動機の回転音が静かである。このため、運転者は聴覚によって走行感を得ることができない問題がある。
この対策として、走行中に電子音を発生する報音装置を設けた電動二輪車が提案されている(特許文献１参照)。しかし、この報音装置を設けた電動二輪車では、電子回路を用いて電子音を発生させるため、該報音装置の構造が複雑でコスト増加に繋がる。また、発生する音が電子音であるから、運転者には違和感があり、二輪車を走行させているとの楽しさは得にくい。
【０００３】
これに対して、特許文献１に示す構造よりも簡素な構造で走行中に音を発生させる電動二輪車も提案されている(特許文献２参照)。これは電動機を空冷するファンを用いて、空気の吸引音を発生させるものであり、図９にその吸引音を発生させる構造の概略を示す。二輪車の後輪９０の近傍には、パワーユニット１００が配置され、該パワーユニット１００のハウジング２０内には、電動機４が設けられている。該電動機４は周知の如く、環状のステータ４０の内側にロータ４１を配置して構成され、後輪９０はディスクホィール９８の周囲にタイヤ９９を取り付けて構成される。ロータ４１の回転中心に配置された回転軸４２は、一端部が後輪９０のディスクホィール９８に繋がって後輪９０を回転させる。回転軸４２の他端部には、軸流ファン４４が取り付けられ、ハウジング２０の外壁上であって、該軸流ファン４４に対向した部分には、空気が通る貫通孔２９、２９が多数開設されている。尚、電動機４に給電するバッテリ(図示せず)は、前記パワーユニット１００の外部に設けられている。
電動二輪車の走行時には、バッテリからステータ４０へ給電することにより、ロータ４１を回転させ、後輪９０を回転させる。それに伴って、軸流ファン４４が回転し、空気が貫通孔２９、２９を通ってハウジング２０内に流れ、電動機４を空冷した後、ハウジング２０上にて後輪９０側に開設された逃げ孔(図示せず)から排出される。
空気が貫通孔２９を通過する際には、空気が振動して吸引音が発生する。該吸引音を発生させることにより、歩行者に対し走行中の電動二輪車の存在を知らせることができるとともに、運転者は該吸引音を聴くことにより、運転中であるとの実感が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７―３２２４０２号公報
【特許文献２】特開平５−１０５１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガソリンエンジンでは、例えば４サイクルエンジンでは、音が生じる爆発工程を繰り返して、エンジンの回転音が発生するから、該回転音は間欠音であり、エンジンの回転に同期する。
ところが、図９に示す従来の構成において、空気が貫通孔２９を通過する際に発生する吸引音は、振幅が周期的に変化しない平坦な音である。従って、車両の運転時に、電動機４の回転数又はその変化を感じながらの心地よい走行感は得られない。
本発明の目的は、電動車両において、電動機の回転数に同期した音を発生させ、聴覚を通じて心地よい走行感を運転者に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電動車両は、車輪を回転駆動する電動機と、該電動機を収容するハウジングと、該電動機の回転軸と連動して空気をハウジング内に流入させて電動機を空冷し、該空冷後の空気を前記ハウジングから流出させるファンと、前記ハウジングの空気流入側及び空気流出側の少なくとも一方に設けられ、空気の通過音を該回転軸の回転に同期して発生させる通過音発生手段とを備えている。
前記構成によれば、該回転軸の回転に同期した空気の通過音が通過音発生手段から発生する。車両の運転者には、回転軸の回転に同期した通過音が聴こえるので、電動機の回転を実感できる。車両を加速又は減速をしているときには、該通過音の発生周期が変化していくので、加速又は減速の実感が得られる。これによって、車両の快適な運転性が得られる。
【０００７】
前記電動機と該電動機によって回転駆動される車輪との間に設けられ、電動機から車輪への減速比を変える変速機を更に備えてもよい。
前記構成によれば、電動機の回転軸の回転数が変化すると、該回転数に同期した通過音が通過音発生手段から発生する。即ち、運転者は通過音を聴きながら変速時にスロットル操作により、電動機の回転数を適切に調整することができる。また、変速機を設けた一般的なガソリンエンジンを用いた車両と同様の運転性が得られる。
前記通過音発生手段は、回転軸に繋がって設けられ、ファンによって流入された空気が通る第１透孔が形成された回転部材と、回転部材に対向して車両に取り付けられ第２透孔が形成された固定部材とを備え、回転部材の回転角度によって、第１透孔と第２透孔とが重なる面積が変化してもよい。
前記構成によれば、通過音発生手段は、固定部材と回転部材を設けて構成されるので、通過音発生手段の構成が簡素となる。即ち、低コストで回転軸の回転数に応じた通過音を発生させることができる。
【０００８】
第１透孔は、回転部材の周方向に沿って複数開設され、第２透孔は、固定部材の周方向に沿って複数開設されてもよい。
前記構成によれば、第１及び第２透孔は、複数開設されているので、第１及び第２透孔を１つだけ開設した構成に比して、通過音を発生する回数が増える。従って、通過音が運転者に聴こえ易くなる。
通過音発生手段の空気流入側及び空気流出側の少なくとも一方に配置され、電動機に流れる空気の量を調整する風量調整手段を更に備えていてもよい。
前記構成によれば、電動機に流れる空気の量を減らして、電動機に空気が流れにくくすることにより、電動機の回転を抑制する効果がある、即ち電動機への負のトルクを発生させることができる。これにより、低コストでガソリンエンジンを用いた車両と同様のエンジンブレーキの効果を得ることができる。
【０００９】
風量調整手段は、電動機に流入する空気が通過する開口を設けて車両に取り付けられた支持片と、該支持片上を摺動可能に設けられて前記開口の露出面積を変化させるスライド片とを有してもよい。
前記構成によれば、風量調整手段は、支持片とスライド片を設けて構成されるので、その構成が簡素となる。即ち、低コストで電動機への負のトルクを発生させることができる。
前記風量調整手段は、運転者の操作に応じて、前記電動機に流れる空気の量を調整するように構成されていてもよい。
前記構成によれば、運転者の任意の操作によって電動機の回転を抑制する、即ち負のトルクを発生させることができる。
前記風量調整手段は、運転者のアクセル閉じ操作により、前記電動機に流れる空気の量を減じるように構成されていてもよい。
前記構成によれば、運転者の任意のアクセル閉じ操作によって電動機の回転を抑制する、即ち負のトルクを発生させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電動車両は、簡素な構造で電動機の回転数に同期した通過音を発生させるので、それを聴いた運転者は電動機の回転数やその変化を感じる。即ち、聴覚を通じて心地よい走行感を運転者に提供することができる。また、変速時には、電動機回転数の調整が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動二輪車の右側面図である。
【図２】図１に示すパワープラントをＡ―Ａ線を含む面にて破断し、矢視した断面図である。
【図３】図２の固定板、回転板、支持片及びスライド片を矢印Ｂ１方向から見た分解斜視図である。
【図４】(a)〜(d)は、回転板の回転に伴う、両透孔の重なり状態の変化を示す図である。
【図５】別の固定板を示す図である。
【図６】別の固定板を示す断面図である。
【図７】風量調整手段の動作を制御するブロック図である。
【図８】(a)は、ファンのＱ-Ｈ特性を示すグラフ、(b)は、電動機の負荷動力とファンの風量の関係を示すグラフである。
【図９】従来の空気吸引音を発生させる構造の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る電動車両、具体的には電動二輪車の一実施形態を、図を用いて詳述する。尚、以下の記載では車両の走行方向を前方、その逆方向を後方とする。また、左右の語は、電動二輪車に騎乗した運転者から見た方向を基準とする。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動二輪車１の右側面図であって、車体フレーム、後記するパワープラント、車輪等の主要部を示す。
図１に示すように、電動二輪車１の車体フレームは、前方から後方に向かって下方に傾斜して延びる１つのメインフレーム１５、該メインフレーム１５の前端部から前方に向かって斜め下向きに延びる左右一対のフロントフォーク１０、１０、両フロントフォーク１０、１０の上端部間に配置されたヘッドパイプ１３、該ヘッドパイプ１３から後方に向かって斜め下向きに延びる左右一対のダウンフレーム１６を備える。
メインフレーム１５の後端部には、枠体であるピボットフレーム１７の上枠部分が溶接等によって取り付けられている。該ピボットフレーム１７の上枠部分はメインフレーム１５の長手方向と略直交して左右に延びている。ピボットフレーム１７の下端部と、前記ダウンフレーム１６の下端部には、後記するパワープラント２の前後端部が夫々取り付けられている。
【００１３】
フロントフォーク１０、１０の上端部は、上下一対のブラケット１１、１１を介して、左右に延びたバー型のハンドル１２に連結される。
ハンドル１２の右端部には、運転者の右手に把持されて、手首のひねりによって回転されるアクセルグリップ１４が設けられている。以下の記載では、電動二輪車１を減速させる際のアクセルグリップ１４の回転方向を閉じ方向と呼ぶ。
フロントフォーク１０、１０の下端部は、操舵輪である前輪９を回転自在に支持する。前記ハンドル１２によって運転者は、フロントフォーク１０及び前輪９の向きを変えて、電動二輪車１を操舵することができる。
前記ピボットフレーム１７の左枠部分と右枠部分との間には、スイングアーム９１の前端部が上下に揺動可能に支持されており、該スイングアーム９１はその揺動支軸９２から後方に向かって下方に傾斜しながら延びている。スイングアーム９１の後端部は、駆動輪である後輪９０を回転自在に支持する。また、スイングアーム９１は、長手方向中央部がサスペンションユニット９３の下端部を支持している。該サスペンションユニット９３の上端部は、メインフレーム１５の後端部に支持され、スイングアーム９１の上下揺動に伴いサスペンションユニット９３が伸縮する。
【００１４】
スイングアーム９１の上方には、運転者が騎乗するシート９４が配置され、該シート９４はメインフレーム１５に支持されたリアフレーム(図示せず)によって支持されている。
ガソリンエンジンを用いる自動二輪車であれば、前輪と後輪の間に、ガソリンエンジン等が配備されるべきであるが、電動二輪車１においては、前輪９と後輪９０の間の空間には、前記パワープラント２の他に、該パワープラント２に給電するバッテリ９５、９５及びインバータを含む電力制御ユニット９６が設けられている。
パワープラント２は、後輪駆動用の電動機を備えており、ガソリンエンジンに代わって車両の駆動部分の中枢部を形成する。以下、パワープラント２について説明する。
【００１５】
(パワープラント)
図２は、図１に示すパワープラント２をＡ―Ａ線を含む面にて破断し、矢視した断面図である。パワープラント２は金属製のハウジング２０を備え、該ハウジング２０内には、互いに略直交した２つの隔壁２１、２１aが設けられている。両隔壁２１、２１aに囲まれた空間内に、車両走行(後輪駆動)用のモータである電動機４が収容され、その後側に変速機５が配置されている。電動機４は、ハウジング２０及び一方の隔壁２１aの内側に固定されたステータ４０と、該ステータ４０の内側に配置されて回転軸４２を中心に回転するロータ４１を備えている。ロータ４１は鉄心内部に永久磁石を埋め込んだ周知の構造であり、ステータ４０は電磁鋼板からなるステータコアに電磁コイルを巻き付けて構成される。
電動機４の回転軸４２は、その両端部が一方の隔壁２１及びハウジング２０内に設けられた軸受２２、２２に支持されている。回転軸４２の回転数は、該回転軸４２の左端部近傍に設けられた回転数センサＳＥ２によって検出される。該一方の隔壁２１には、前記軸受２２の側方に通風口２３が開設されている。ハウジング２０の左端部上にて、左側の軸受２２の近傍にも、通風口２３aが開設されている。隔壁２１を通った回転軸４２の端部には出力ギア４３及び軸流ファン４４が取り付けられている。ハウジング２０の壁上であって、該軸流ファン４４が対向する部分は、支持片２４を構成する。該支持片２４には空気が通る開口２５が設けられている。支持片２４上には、板状のスライド片６０が摺動可能に設けられて、後記の如く、スライド片６０は開口２５を塞ぐようにスライドして開口２５の露出面積を変える。
【００１６】
軸流ファン４４は、ハウジング２０の外側から開口２５を通じて、空気をハウジング２０内に吸入する。該空気は回転軸４２に沿う方向に流入する。前記軸流ファン４４の空気流入側の表面には、回転軸４２に接続された円板状の回転板３０が設けられている。該回転板３０は軸流ファン４４と一体に回転する。
前記開口２５が設けられた支持片２４と、前記回転板３０との間には、ハウジング２０に取り付けられた円板状の固定板３１が設けられている。該回転板３０と固定板３１は僅かに離れて対向している。但し、図２では両者の間隔を誇張して大きく描いている。後記の如く、回転板３０の回転により、開口２５から流入した空気の通過と遮断が周期的に切り換えられ、固定板３１と回転板３０にて、ファン４４によって流入する空気の通過音を発生させる通過音発生手段３を構成する。
固定板３１と回転板３０を通過した空気は、隔壁２１の通風口２３を通って電動機４のロータ４１を空冷した後に、ハウジング２０の左端部の通風口２３aを通って、ハウジング２０の外側に流出する。これにより、前記電動機４の過熱が防止される。ハウジング２０の外側に流出した空気は、図示しない流路を通って、前記のバッテリ９５、９５及び電力制御ユニット９６に送られて、該バッテリ９５、９５及び電力制御ユニット９６を冷却する。また、空気を電動機４の内部に導かず、ハウジング２０の側面に流すようにして、ハウジング２０に取り付けられた放熱フィン(図示せず)により冷却することで、電動機４の防水性を保った状態で冷却することも可能である。
【００１７】
前記変速機５は、前記出力ギア４３に噛合するクラッチギア５１が嵌められたクラッチシャフト５０を備える。クラッチシャフト５０は変速機５の入力軸であって、左右に延び、その右端部には多板クラッチ５２が配置されている。該多板クラッチ５２によって電動機４からの回転出力が入力又は遮断の何れかに切り換えられる。即ち、クラッチギア５１が多板クラッチ５２によってクラッチシャフト５０と接続されると、クラッチギア５１は出力ギア４３に噛合しているから、クラッチシャフト５０は回転軸４２と連動して回転する。クラッチシャフト５０は、クラッチギア５１の配置箇所から先端部に向けて、複数枚の歯車５３、５３を設けている。
変速機５は、クラッチシャフト５０の後方にて、クラッチシャフト５０と略平行に、出力シャフト７を備えている。該出力シャフト７には複数枚の歯車を左右に配置して構成される歯車列７０が設けられている。クラッチシャフト５０を左右移動させ、この歯車列７０の歯車と、クラッチシャフト５０の歯車５３、５３の噛み合わせが変わることによって、入出力回転の減速比、即ち変速機５の変速段が変更される。
この減速比の変更は、運転者がシフトペダル(図示せず)を操作して行う。電動機４から変速された回転を出力する出力シャフト７の左端部にはスプロケット７１が設けられており、後輪９０のスプロケット(図示せず)との間に、図２に仮想線で示すチェーン７２が巻き掛けられている。
【００１８】
(通過音発生手段)
本実施形態の特徴の１つは、前記の通過音発生手段３にある。この通過音発生手段３を詳細に説明する。図３は、通過音発生手段３を構成する固定板３１、回転板３０、支持片２４及びスライド片６０を、図２の矢印Ｂ１方向から見た分解斜視図である。前記の如く、固定板３１には周方向に沿って複数、具体的には４つの第１透孔３２、３２が、回転板３０には周方向に沿って複数、具体的には４つの第２透孔３３、３３が夫々略等間隔に設けられている。第２透孔３３は、第１透孔３２より僅かに大径である。
第１透孔３２、３２の中心から固定板３１の中心までの距離と、第２透孔３３、３３の中心から回転板３０の中心までの距離は、略等しい。即ち、回転軸４２の回転に伴って回転板３０が回転すると、第１透孔３２は、第２透孔３３に重なった状態と、第２透孔３３からずれた状態とが周期的に切り換えられる。換言すれば、回転板３０の回転に伴って、第１透孔３２と、第２透孔３３とが重なる面積が変化する。
第１透孔３２、３２が、第２透孔３３、３３に重なった状態では、空気が両透孔３２、３３を通過する。従って、通過の際に空気が透孔３２、３３の周縁に衝突して振動することによる通過音が発生する。この通過音の振幅は、両透孔３２、３３の重なり状態によって、以下の如く変化する。
【００１９】
図４(a)〜(d)は、回転板３０の回転に伴う、両透孔３２、３３の重なり状態の変化を示す図であり、１つの第１透孔３２及び第２透孔３３を例示する。図４(a)〜(d)では、回転板３０は時計方向に回転すると仮定する。
図４(a)は両透孔３２、３３が完全に重なった状態であり、第１透孔３２を通過する空気の量は最大となる。図４(b)は、回転板３０の回転によって、第２透孔３３が第１透孔３２からずれた状態を示す。第１透孔３２を通過する空気の量は、図４(a)の状態から減少する。
図４(c)は、回転板３０の回転によって、第２透孔３３が第１透孔３２から更にずれた状態を示す。第１透孔３２を通過する空気の量は図４(b)の状態から更に減少する。
図４(d)は、第２透孔３３が第１透孔３２から完全に外れ、第１透孔３２が回転板３０によって塞がれた状態を示す。空気は第１透孔３２を通過することができない。通過音の振幅レベルは図４(a)に示す状態から図４(d)に示す状態に向かって、低下すると考えられる。その後の回転板３０の回転により、第１透孔３２が再び露出し始め、通過音の振幅レベルが上昇する。
即ち、回転板３０の回転によって、通過音の振幅レベルの上昇と低下が繰り返され、通過音発生手段３から発生する音は、回転軸４２の回転に同期した間欠音、即ち不連続な音となる。
【００２０】
ガソリンエンジンでは、例えば４サイクルエンジンでは、周期的に生じる爆発工程によって、エンジン音が発生するから、該エンジン音は間欠音である。従って、本実施形態に係る通過音発生手段３によって、運転者は運転中に、ガソリンエンジンと同様に間欠音である回転音を聴くことができる。
また、電動機４の回転数を変えると、通過音発生手段３から発生する間欠音である通過音の発生周期が変化する。具体的には、電動機４の回転が速くなると、通過音の発生周期が短くなり、電動機４の回転が遅くなると、通過音の発生周期が長くなる。即ち、回転軸４２の回転に同期した通過音が通過音発生手段３から発生する。電動二輪車１の加速又は減速時にあっては、通常は変速機５が操作されるが、電動二輪車１の運転者には、加速又は減速に対応した周期で通過音が聴こえるので、電動二輪車１を加速又は減速をしている実感が得られ、電動二輪車１の快適な運転性が得られる。
【００２１】
更に、回転板と固定板とを機械的に衝突させて、該衝突音を周期的に発生させる構成も考えられる。しかし、これでは回転板と固定板が直ぐに磨耗し、耐久性が悪い。本実施形態にあっては、回転板３０と固定板３１は機械的に接触しないから、耐久性もよい。
尚、通過音発生手段３から発生する間欠音は、必ずしも音が途切れる不連続な音であることを意味しない。例えば、図５に示すように、固定板３１を回転板３０よりも大径に形成し、固定板３１の周縁部にて回転板３０と重ならない箇所に予備透孔３４を設ければ、喩え第１透孔３２が回転板３０にて塞がれた状態でも、空気が予備透孔３４を通る際の通過音は発生する。通過音発生手段３から発生する通過音の振幅レベルは、第１透孔３２が回転板３０にて塞がれた状態でも、一定以上のレベルとなる。従って、間欠音は時間の経過に伴って、振幅レベルが変化する音であればよい。
また、固定板３１が金属板であれば、第１透孔３２をプレス加工等によって打ち抜きで形成する際に、図６に示すように、該第１透孔３２の周縁に前記打ち抜き方向に広がるように延びた拡音片３５を形成することもできる。拡音片３５によって、発生した通過音を拡散させ、歩行者に電動二輪車１の存在を知らしめることができる。
また、前記の如く、パワープラント２内には、電動機４からの変速機５への回転を入力又は遮断の何れかに切り換えられる多板クラッチ５２が設けられている。これにより、電動二輪車１の停止時には、電動機４からの変速機５への回転を遮断して、電動機４を低速で回転させつつ、後輪９０を回転させない、所謂ニュートラル状態に電動二輪車１を設定することができる。該ニュートラル状態でも、回転板３０が回転しているから、通過音は発生している。これによって、電動二輪車１の停止時にも、運転者は電動機４が回転中で、直ちに発進可能な走行スタンバイ状態であることが聴覚によって把握できる。また、電動二輪車１の停止時に、回転中の電動機４を空冷することもできる。
【００２２】
(風量調整手段)
図４に示したように、スライド片６０が支持片２４上を摺動し、支持片２４上の開口２５の露出面積を変化させる。スライド片６０が開口２５から外れて、開口２５が全開すれば、電動機４に流入する空気の量は最大となり、通過音は最大となる。
スライド片６０が開口２５の露出面積を小さくすれば、電動機４に流入する空気の量は減る。スライド片６０が開口２５を閉塞する方向に移動して、流入する空気量が減り、空気抵抗により、電動機４のロータ４１には回転負荷が与えられる。換言すれば、支持片２４とスライド片６０によって、電動機４に流入する空気の量を調整して、電動機４に負の回転トルクを与える風量調整手段６を構成する。図７に、該風量調整手段６の動作を制御するブロック図を示す。
前記アクセルグリップ１４には、該グリップ１４の回転角度を検出するグリップセンサ６２が取り付けられ、該センサ６２からの出力はコントローラ６３に入力される。コントローラ６３はスライド片６０を摺動させるアクチュエータ６１に電気的に接続され、該アクチュエータ６１がスライド片６０を摺動させることによる開口２５の開き量は、開口２５の近傍に設けられた開度センサＳＥ１によって検出される。該開度センサＳＥ１の出力はコントローラ６３に入力される。コントローラ６３にはまた、電動機４の回転数が前記回転数センサＳＥ２(図２参照)を介して入力される。該コントローラ６３には、開口２５の開き量や電動機４の回転数等を格納可能なメモリ手段６４及び後記の静音モード設定時に操作される操作釦６５が接続されている。
【００２３】
運転者が、アクセルグリップ１４を回転させると、グリップセンサ６２はアクセルグリップ１４の回転角度を検出して、該回転角度を示す信号をコントローラ６３に送信する。コントローラ６３はアクチュエータ６１に給電して、アクセルグリップ１４の回転角度と電動機４の回転数(アクセル―回転数のマップ、開度目標値)に対応した量だけスライド片６０を摺動させ、開口２５を露出又は閉塞する。コントローラ６３が開度センサＳＥ１からの信号により、開口２５が開度目標値に到達したことを検出すると、コントローラ６３はアクチュエータ６１への給電を止める。
アクセルグリップ１４の閉じ操作により、開口２５の露出面積が減ると、前記の如く、電動機４への空気流入量が減り、負の回転トルクが与えられる。出願人は、この負の回転トルクを、走行時のブレーキ、即ちガソリンエンジンを備えた二輪車におけるエンジンブレーキと同様に用いることを着想した。減速するために、アクセルグリップ１４を閉じ方向に回転させ、電動機４への給電を停止したとき、通常のブレーキ操作とは別に、電動機４には回転抵抗が与えられ、エンジンブレーキと同様の効果が得られる。このとき、変速機５を操作して電動機４から後輪９０までの減速比を変えれば、後輪９０に伝わるトルクを変えることができる。
【００２４】
電動二輪車の中には、回生機能を有するものがある。回生機能とは、駆動輪から電動機の出力軸に伝達される走行慣性力により、電動機を発電機として作動させ、ロータの回転抵抗を制動力として利用しつつ、該ロータの回転エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する機能である。該回収された電気エネルギーは前記電力制御ユニット内のインバータによって直流に変換された後に、バッテリに供給されて該バッテリを充電する。
ところが、例えばバッテリが満杯に充電された状態では、回生機能により発電された電力を充電することができない。このため、電動機とバッテリとの間に、切換えスイッチと回生抵抗を設け、バッテリが満杯に充電されているときは、切換えスイッチを回生抵抗側に繋ぎ、電動機から回収された電気エネルギーを回生抵抗からの熱エネルギーとして大気に放出させるものがある。しかし、電動二輪車内に切換えスイッチと回生抵抗を設けるから、その分のスペースが必要であり、また電動二輪車の製造コストも上昇する。更に、回生機能を有するインバータを用いる必要があるから、この点でもコスト上昇に繋がる。
これに対し、本実施形態にあっては、風量調整手段６によって電動機４に流入する空気量を制限することで、負の回転トルクを発生させ、電動機４にブレーキと同様の効果を与えている。これにより、通過音の音量を調整する風量調整手段６にて、回生機能と同様の効果を与えることができ、電動二輪車１の製造コストの上昇を抑えることができる。
【００２５】
(静音モード)
電動二輪車１の走行時に発生する音を極力小さくしたい場合がある。例えば、早朝に運転する場合である。出願人は、この点に鑑みて、電動二輪車１の走行速度に対応して、電動機４の過熱を抑えつつ、通過音発生手段３から発生する通過音を小さくするように、開口２５の露出面積を自動的に調整することを着想した。このときの電動二輪車１の走行モードを静音モードとする。
図８(a)は、ファン４４のＱ-Ｈ(Quantity-Head:風量―静圧)特性を示すグラフ、図８(b)は、電動機４の負荷動力とファン４４の風量の関係を示すグラフである。図８(a)、(b)のグラフをマップと呼び、該マップは図７のメモリ手段６４に格納される。マップ中で、ωは電動機４の回転数、Ａｉは開口２５の露出面積を示す。また、動作点Ａ-Ｄは、電動機４の回転数ωが高い場合に、開口２５の露出面積を変えた際の動作点を示し、動作点Ａが開口２５の露出面積が最も大きく、動作点Ｄが開口２５の露出面積が最も小さい。点線は損失曲線である。
【００２６】
静音モードでは、例えば電動機４の回転数ωが高い場合に、動作点Ｂと同等の負荷動力を発生する動作点Ｄに対応する風量となるように、開口２５の露出面積を調整する、即ちスライド片６０を摺動させる。開口２５が完全に塞がれると、負の回転トルクは殆ど無くなるので、負の回転トルクを発生させるには、最適な開口２５の露出面積がある。
アクセルグリップ１４の開度と電動機４の回転数から、マップを参照して負の回転トルクの目標値を決め、該トルクを発生させるための開口２５の露出面積はトルク目標値と電動機４の回転数からマップに基づいて決定する。マップは各回転数毎に開口２５の露出面積を変えて実験により求めてもよいし、シュミレーションで求めてもよい。
車体走行時に、運転者の意思で静音モードから通常走行に切り換える場合は、動作点Ｄから動作点Ｂに移行させる必要があるが、該移行時に動作点Ｃを通過する。その際に負の回転トルクが一時的に大きくなり、運転者に違和感を感じる虞れがある。これを解消すべく、開口２５の露出面積に応じた正の補正トルクを電動機４で発生させ、動作点Ｄから動作点Ｂに移行する際に発生する負の回転トルクの上昇を抑制する。
また、静音モード中に風量不足で電動機４が一定温度以上となったときは、コントローラ６３が静音モードから通常走行に切り換えて、電動機４を破損から保護する。
【００２７】
運転者は低速走行時において静音モードに設定する際には、前記の操作釦６５を操作する。コントローラ６３は操作釦６５からの信号を受けて、電動二輪車１を静音モードに設定し、回転数センサＳＥ２から電動機４の回転数を読む。次に、コントローラ６３はメモリ手段６４内のマップから電動機４の回転数に応じた開口２５の開き量を決定するとともに、アクチュエータ６１に給電して、スライド片６０を摺動させて、開口２５の露出面積を変える。開度センサＳＥ１からの信号により、コントローラ６３が開口２５の露出面積がマップから決定した開き量に達したことを検知すれば、コントローラ６３はアクチュエータ６１への給電を止め、電動二輪車１は静音モードに設定される。かかる静音モードにより、早朝等の静けさが求められる時でも、電動二輪車１を走行させることができる。
【００２８】
上記実施形態では、通過音発生手段３は電動機４に対して空気流入側に設けられているとした。しかし、通過音発生手段３を電動機４に対して空気流出側に設けてもよい。更に、通過音発生手段３を電動機４に対して空気流入側及び空気流出側の両方に設けてもよい。
また、上記実施形態では、電動二輪車を例示して本発明の特徴を説明したが、本発明の技術的思想は、例えば四輪車やＡＴＶ(All Terrain Vehicle：全地形型車両）にも適用可能である。
また、通過音発生手段３として、回転板３０に偏芯羽根を、固定板３１に該偏芯羽根によって発生した風を受けて、風切り音を発生させる仕切り壁を設けてもよい。
また、ハウジング２０の外側に流出した空気は、前記バッテリ９５、９５及び電力制御ユニット９６を冷却するとしたが、バッテリ９５、９５及び電力制御ユニット９６は、別の冷却手段によって冷却してもよい。
減速比の変更は、運転者がシフトペダルを操作して行うとした。しかし、これに代えて、パワープラント２内又はパワーユニット２近傍に、速度センサと該速度センサに繋がった制御部(図示せず)を設け、減速比の変更を、制御部によって自動で行うことができる。
また、図３では、第１透孔３２、３２と、第２透孔３３、３３は夫々４つ形成されているが、４つに限定されない。また、第２透孔３３は第１透孔３２よりも僅かに大径であるとしたが、両透孔３２、３３は同径であっても、第２透孔３３が第１透孔３２よりも小径であってもよい。
尚、風量調整手段６は、支持片２４とスライド片６０に限定されず、電動機４への空気の流入量を変える可変絞り弁(図示せず)であればよい。また、風量調整手段６とアクセルグリップ１４を機械的に接続してもよく、アクセルグリップ１４を閉じ操作に連動して、絞り弁が閉じるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明に係る電動二輪車は、聴覚を通じて心地よい走行感を運転者に提供することができる優れた効果を有するとともに、運転者は変速時に電動機の回転数を適切に調整することができ、この効果の意義を発揮できる自動二輪車等の車両全般に適用すると有益である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 電動二輪車
２ パワープラント
３ 通過音発生手段
４ 電動機
５ 変速機
６ 風量調整手段
７ 出力シャフト
２０ ハウジング
２４ 支持片
３０ 回転板
３１ 固定板
３２ 第１透孔
３３ 第２透孔
４０ ステータ
４１ ロータ
４２ 回転軸
６０ スライド片
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を回転駆動する電動機と、
該電動機を収容するハウジングと、
該電動機の回転軸と連動して空気をハウジング内に流入させて電動機を空冷し、該空冷後の空気を前記ハウジングから流出させるファンと、
前記ハウジングの空気流入側及び空気流出側の少なくとも一方に設けられ、空気の通過音を該回転軸の回転に同期して発生させる通過音発生手段とを備えていることを特徴とする電動車両。
【請求項２】
前記電動機と該電動機によって回転駆動される車輪との間に設けられ、電動機から車輪への減速比を変える変速機を更に備えている、請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
前記通過音発生手段は、回転軸に繋がって設けられ、ファンによって流入された空気が通る第１透孔が形成された回転部材と、回転部材に対向して車両に取り付けられ第２透孔が形成された固定部材とを備え、回転部材の回転角度によって、第１透孔と第２透孔とが重なる面積が変化する、請求項１又は２に記載の電動車両。
【請求項４】
第１透孔は、回転部材の周方向に沿って複数開設され、第２透孔は、固定部材の周方向に沿って複数開設された、請求項３に記載の電動車両。
【請求項５】
通過音発生手段の空気流入側及び空気流出側の少なくとも一方に配置され、電動機に流れる空気の量を調整する風量調整手段を更に備えている、請求項１乃至４の何れかに記載の電動車両。
【請求項６】
風量調整手段は、電動機に流入する空気が通過する開口を設けて車両に取り付けられた支持片と、該支持片上を摺動可能に設けられて前記開口の露出面積を変化させるスライド片とを有している、請求項５に記載の電動車両。
【請求項７】
前記風量調整手段は、運転者の操作に応じて、前記電動機に流れる空気の量を調整する、請求項５又は６に記載の電動車両。
【請求項８】
前記風量調整手段は、運転者のアクセル閉じ操作により、前記電動機に流れる空気の量を減じる、請求項７に記載の電動車両。
【請求項１】
車輪を回転駆動する電動機と、
該電動機を収容するハウジングと、
該電動機の回転軸と連動して空気をハウジング内に流入させて電動機を空冷し、該空冷後の空気を前記ハウジングから流出させるファンと、
前記ハウジングの空気流入側及び空気流出側の少なくとも一方に設けられ、空気の通過音を該回転軸の回転に同期して発生させる通過音発生手段とを備えていることを特徴とする電動車両。
【請求項２】
前記電動機と該電動機によって回転駆動される車輪との間に設けられ、電動機から車輪への減速比を変える変速機を更に備えている、請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
前記通過音発生手段は、回転軸に繋がって設けられ、ファンによって流入された空気が通る第１透孔が形成された回転部材と、回転部材に対向して車両に取り付けられ第２透孔が形成された固定部材とを備え、回転部材の回転角度によって、第１透孔と第２透孔とが重なる面積が変化する、請求項１又は２に記載の電動車両。
【請求項４】
第１透孔は、回転部材の周方向に沿って複数開設され、第２透孔は、固定部材の周方向に沿って複数開設された、請求項３に記載の電動車両。
【請求項５】
通過音発生手段の空気流入側及び空気流出側の少なくとも一方に配置され、電動機に流れる空気の量を調整する風量調整手段を更に備えている、請求項１乃至４の何れかに記載の電動車両。
【請求項６】
風量調整手段は、電動機に流入する空気が通過する開口を設けて車両に取り付けられた支持片と、該支持片上を摺動可能に設けられて前記開口の露出面積を変化させるスライド片とを有している、請求項５に記載の電動車両。
【請求項７】
前記風量調整手段は、運転者の操作に応じて、前記電動機に流れる空気の量を調整する、請求項５又は６に記載の電動車両。
【請求項８】
前記風量調整手段は、運転者のアクセル閉じ操作により、前記電動機に流れる空気の量を減じる、請求項７に記載の電動車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−３５４３６（Ｐ２０１３−３５４３６Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３６５３（Ｐ２０１１−１７３６５３）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
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