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JP6536351B2 - 電動二輪車のスイングアーム - Google Patents

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Description

本発明は、電動二輪車のスイングアームに関する。
スイングアームとしてのユニットケース内に後輪を駆動させる電動機と、電動機に供給される電力を制御する電力制御部と、を備える電動車両が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この電動車両は、電力制御部のケースに冷却フィンを設け、この冷却フィンをユニットケースの内側(後輪を臨む側)の窓部からユニットケースの外側へ露出させている。
冷却フィンは、走行風および後輪の回転によって発生する空気流を通過させやすいように上方から後方へ弧状に湾曲して並んでいる。
特開2004−352208号公報
従来の電動車両は、ユニットケースの窓部から電力制御部のケースの冷却フィンを露出させているために、電力制御部が二重のケースに覆われた態様になっていて、重量面や費用面での無駄を生じてしまう。
また、スイングアームとしての役割を担うユニットケースに窓部を開口させることは、スイングアームの強度を低下させるため、大面積の窓部を開口させ難く、ひいては冷却フィンの面積を十分に確保することも難しくなる。
そこで、本発明は、スイングアーム内にインバータを内蔵しつつ、インバータを効率的に冷却し、かつスイングアームの強度を高める電動二輪車のスイングアームを提案する。
前記の課題を解決するため本発明に係る電動二輪車のスイングアームは、駆動輪を片持ち状に支持する中空なスイングアーム本体と、前記スイングアーム本体内に収容されるインバータと、を備え、前記スイングアーム本体は、前記駆動輪の側面を臨む壁面に設けられて、前記駆動輪に同心な複数の円弧状の放熱フィンを有し、前記インバータは、前記壁面の裏面に接し、前記放熱フィンは、前記スイングアーム本体の天面および底面の少なくともいずれかに連続して延びている。
また、本発明に係る電動二輪車のスイングアームは、駆動輪を片持ち状に支持する中空なスイングアーム本体と、前記スイングアーム本体内に収容されるインバータと、を備え、前記スイングアーム本体は、前記駆動輪の側面を臨む壁面に設けられて、前記駆動輪に同心な複数の円弧状の放熱フィンを有し、前記インバータは、前記壁面の裏面に接し、前記スイングアーム本体は、前記放熱フィンに交差して、または前記放熱フィンの端部に沿って、前記スイングアーム本体の前後方向に延びる補強リブを備えている。
さらに、本発明に係る電動二輪車のスイングアームは、駆動輪を片持ち状に支持する中空なスイングアーム本体と、前記スイングアーム本体内に収容されるインバータと、を備え、前記スイングアーム本体は、前記駆動輪の側面を臨む壁面に設けられて、前記駆動輪に同心な複数の円弧状の放熱フィンを有し、前記インバータは、前記壁面の裏面に接し、前記放熱フィンに重ねて配置され、前記インバータを前記スイングアーム本体に固定する締結部材が締め付けられるボスを備えている。
また、本発明に係る電動二輪車のスイングアームは、駆動輪を片持ち状に支持する中空なスイングアーム本体と、前記スイングアーム本体内に収容されるインバータと、を備え、前記スイングアーム本体は、前記駆動輪の側面を臨む壁面に設けられて、前記駆動輪に同心な複数の円弧状の放熱フィンを有し、前記インバータは、前記壁面の裏面に接し、前記複数の放熱フィンは、前記駆動輪の形状に準じて突出高さが異なるものを含んでいる。
本発明によれば、スイングアーム内にインバータを内蔵しつつ、インバータを効率的に冷却し、かつスイングアームの強度を高める電動二輪車のスイングアームを提供できる。
本発明の実施形態に係るスイングアームが適用される燃料電池二輪車の左側面図。 本発明の実施形態に係るスイングアームが適用される燃料電池二輪車の外装等を外した状態を示す左側面図。 本発明の実施形態に係るスイングアームが適用される燃料電池二輪車の外装等を外した状態を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの斜視図。 本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの斜視図。 本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの斜視図。 本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの左側面図。 本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの右側面図。 本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの横断面図。 本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの他の例の斜視図。
以下、本発明に係る電動二輪車のスイングアームの実施の形態について、図1から図10を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るスイングアームが適用される燃料電池二輪車の左側面図である。
図2は、本発明の実施形態に係るスイングアームが適用される燃料電池二輪車の外装等(カバーやシート)を外した状態を示す左側面図である。
図3は、本発明の実施形態に係るスイングアームが適用される燃料電池二輪車の外装等(カバーやシート)を外した状態を示す斜視図である。
なお、本実施形態における前後上下左右の表現は、燃料電池二輪車1の搭乗者を基準にする。図1から図3中の実線矢印Fは燃料電池二輪車1の前方を表し、実線矢印Rは燃料電池二輪車1の後方を表している。
図1から図3に示すように、本実施形態に係る電動二輪車としての燃料電池二輪車1は、燃料電池2で発電し、この電力でモータ3を駆動させて走行する車両である。また、燃料電池二輪車1は、スクータ型の自動二輪車である。
燃料電池二輪車1は、前後に延びる車体5と、操舵輪としての前輪6と、前輪6を操舵自在に支えるステアリング機構7と、駆動輪としての後輪8と、後輪8を上下方向へ揺動自在に支えるスイングアーム9と、後輪8の駆動力を発生させるモータ3と、を備えている。
車体5は、車両の前後に延びるフレーム11と、フレーム11を覆う外装12と、フレーム11後半部の上方に配置されるシート13と、を備えている。
また、車体5は、燃料電池2と、燃料電池2で発電に使用される燃料としての水素の高圧ガスを貯蔵する燃料タンク15と、燃料電池2の電力を補助する二次電池16と、燃料電池2の出力電圧の調整と燃料電池2および二次電池16の電力の分配を制御する電力管理装置17と、電力管理装置17が出力する直流電力を三相交流電力に変換してモータ3へ出力し、モータ3を運転するインバータ18と、これらを統括的に管理する車両コントローラ19と、を備えている。
燃料電池二輪車1のパワートレインは、燃料電池2および二次電池16を有し、車両の走行状態、燃料電池2の発電状態、二次電池16の蓄電状態によって各電池の電力を適宜に使うシステムである。また、燃料電池二輪車1は、減速する際にモータ3で回生電力を発生させる。車両の電源である二次電池16および燃料電池2は、インバータ18に並列に接続されてモータ3へ電力を供給する。二次電池16は、燃料電池二輪車1が減速する際にモータ3で発生する回生電力および燃料電池2が発電する電力を蓄える。
フレーム11は、複数の鋼鉄製中空管を一体に組み合わせたものである。フレーム11は、前端上部に配置されるヘッドパイプ21と、ヘッドパイプ21の中央部から後ろ下がりに傾斜して延びる上部ダウンフレーム22と、ヘッドパイプ21の下方に配置され、後ろ下がりに傾斜して延びる下部ダウンフレーム23と、左右一対の下部フレーム24と、左右一対の上部フレーム25と、ピボット軸26と、上ブリッジフレーム27と、下ブリッジフレーム28と、ガードフレーム29と、搭載機器保護フレーム30と、を備えている。
ヘッドパイプ21は、ステアリング機構7を操舵自在、つまり車両の左右方向へ揺動自在に支持している。
左右一対の下部フレーム24は、下部ダウンフレーム23の左右に配置され、ヘッドパイプ21の下部に接続されている。また、左右一対の下部フレーム24は、ヘッドパイプ21との接続部分から下部ダウンフレーム23に沿って略平行に、かつ後ろ下がりに傾斜して延びる前側傾斜部分と、傾斜部分の下端で後方に向かって湾曲する前側の湾曲部分と、前側の湾曲部分の後端から略水平に車体5の後方へ向かって車体5の中央部分(車両の前後方向で中央部分)に達するまで直線状に延びる直線部分と、を有している。さらに、左右一対の下部フレーム24は、直線部分の後端部から後上方に向けて湾曲する後ろ側の湾曲部分と、この後ろ側の湾曲部分の上端部から後ろ上がりに傾斜して延びる後側傾斜部分を経て上部フレーム25に接続される上下フレーム接合部と、を有している。なお、左右の下部フレーム24の間隔は、上部フレーム25の間隔よりも広い。
また、左右それぞれの下部フレーム24は、前側の湾曲部分の外側に搭乗者が足を置くフットボード31を下方から支持するフットレストブラケット31aを備えている。
車体5の左側に配置される下部フレーム24は、サイドスタンドブラケット(図示省略)を備えている。サイドスタンドブラケット(図示省略)には、燃料電池二輪車1を左側へ傾けた状態で自立させるサイドスタンド(図示省略)が設けられている。サイドスタンド32は、燃料電池二輪車1を自立させる起立位置と、走行の妨げとならないよう車体5に添う収納位置との間を揺動する。
左右一対の上部フレーム25は、車体5の前半部において下部フレーム24の前側の傾斜部分の上下方向の中央部に接続されている。左右一対の上部フレーム25は、下部フレーム24の前側の傾斜部分との接続部分から車体5の後方に向かって略水平に延びる水平部分と、左右一対の上部フレーム25の水平部分の後端であって、車体5の後半部、かつ後輪8の上方部分において後ろ上がりに大きく傾斜し、車体5の左右方向内側へ湾曲して後輪8の太さ(幅寸法)程度に接近する後端部と、を有している。
ピボット軸26は、車体5の後半部において左右の上部フレーム25間に架設されている。また、ピボット軸26は、上部フレーム25の下側、かつ上部フレーム25と下部フレーム24との合流部分(上下フレーム接合部)よりも後方であって、上部フレーム25の水平部分と下部フレーム24の後側傾斜部分とに接続されるブラケット26aに配置されている。
上ブリッジフレーム27は、左右の上部フレーム25の前端部に架設されている。上ブリッジフレーム27は、左右の上部フレーム25の間を実質的に車両の左右方向へ直線状に延びて、左右の上部フレーム25を連結している。
下ブリッジフレーム28は、左右の下部フレーム24の前側の屈曲部分に架設されている。下ブリッジフレーム28は、左右の下部フレーム24の間を実質的に車両の左右方向へ直線状に延びて、左右の下部フレーム24を連結している。
ガードフレーム29は、左右の下部フレーム24の後側の湾曲部分に架設されている。ガードフレーム29は、左右の下部フレーム24との接続部分から後下方に延びるとともに、フレーム11の内部空間を拡大するように後ろ下がりのU字形状に延びている。ガードフレーム29には、燃料電池二輪車1を直立状態で自立させるセンタースタンド33が設けられている。センタースタンド33は、燃料電池二輪車1を自立させる起立位置と、走行の妨げとならないよう車体5に添う収納位置との間を揺動する。
上部ダウンフレーム22は、ヘッドパイプ21と上ブリッジフレーム27との間に架設されている。
下部ダウンフレーム23は、左右の下部フレーム24の上部の間で実質的に車両の左右方向へ直線状に延びて架設されるヘッドパイプ近傍ブリッジフレーム34の車両の左右方向中央部に接続される上端部と、下ブリッジフレーム28の車両の左右方向中央部に接続される下端部とを有している。
搭載機器保護フレーム30は、上部フレーム25の後半部の上部に設けられている。搭載機器保護フレーム30は、燃料電池2を燃料電池二輪車1の車体に支持している。また、搭載機器保護フレーム30は、その一部を上部フレーム25に着脱できる。
シート13は、フレーム11の後半部上方を覆って前後に延びている。シート13はタンデム式であり、搭乗者を着座させる前半部13aと、同乗者を着座させる後半部13bとを一体的に備えている。また、シート13は、前半部13aと後半部13bとの間に傾斜部13cを備えている。
ここで、左右の上部フレーム25および左右の下部フレーム24で囲まれる空間をセンタートンネル領域35と呼び、上部フレーム25の後半部、外装12およびシート13で囲まれる空間を機器搭載領域36と呼び、センタートンネル領域35の後方かつ機器搭載領域36の下方の空間をタイヤハウス領域37と呼ぶ。
センタートンネル領域35は、燃料タンク15を収容している。本実施形態に係るスクータ型の燃料電池二輪車1では、センタートンネル領域35は、搭乗者が足を乗せる左右のフットボード31の間で、車両の前後方向に沿って配置され、フットボード31の足載せ領域を左右に分断するようにフットボード31から上方に隆起している。換言すると、センタートンネル領域35の左右には、足載せ領域となるフットボード31が配置され、左右のフットボード31の間に燃料タンク15が配置されている。
機器搭載領域36は、車体5の前側から順に二次電池16、電力管理装置17、燃料電池2を収容している。機器搭載領域36は、搭載機器保護フレーム30によって前端部、中央部、後端部、および中央部から後端部に渡る側部を保護されている。
搭載機器保護フレーム30は、機器搭載領域36を囲んで機器搭載領域36に搭載される機器を保護している。搭載機器保護フレーム30は、機器搭載領域36の前端部に配置されて左右の上部フレーム25の間で上に凸のアーチ状に架設される前保護フレーム30aと、機器搭載領域36の中央部であって、上部フレーム25と下部フレーム24との合流箇所よりも後ろ側に配置されて左右の上部フレーム25の間で上に凸のアーチ状に架設される中央保護フレーム30bと、機器搭載領域36の後端部に配置されて左右それぞれの上部フレーム25が内側に湾曲する部分に接続され、この湾曲部分から後ろ斜め上方へ延びる左右一対の後保護フレーム30cと、中央保護フレーム30bの左右それぞれから後方へ延びて後保護フレーム30cの上端部に接続され、さらに車体5の後端部へ到達する左右一対の側部保護フレーム30dと、左右の側部保護フレーム30dの後端部に架設されるブラケット30eと、を備えている。左右の上部フレーム25は、前保護フレーム30aの下端が接合される箇所で屈曲して車両の後方に向かって間隔を拡げ、中央保護フレーム30bの下端が接合される箇所で屈曲して車両の後方に延びている。このため、中央保護フレーム30bは、前保護フレーム30aよりも幅が広く、高さも高い。後保護フレーム30cおよび左右一対の側部保護フレーム30dは一体化されている。また、後保護フレーム30cおよび左右一対の側部保護フレーム30dは、中央保護フレーム30bおよび上部フレーム25に着脱自在に連結されて燃料電池2を支持している。
タイヤハウス領域37には後輪8が配置されている。
機器搭載領域36とタイヤハウス領域37との間には、それぞれの領域を分断する隔壁部材としてのリアフェンダ38が設けられている。
外装12は、車体5の前半部を覆うフロントレッグシールドカバー41と、車体5の中央上部に配置されてセンタートンネル領域35などの上部フレーム25の上方を覆うフロントフレームカバー42と、車体5の後半部に配置されて機器搭載領域36などの車体5の側面のうちシート13の下方部分を覆うフレームカバー43と、を備えている。
フレームカバー43は、シート13とともに機器搭載領域36を囲んでいる。機器搭載領域36は、シート13、フレームカバー43およびリアフェンダ38に囲まれる閉鎖的な空間である。機器搭載領域36は、フレームカバー43、もしくはリアフェンダ38の適宜の箇所に設けられる通気孔(図示省略)によって、燃料電池2への空気の流れを容易、かつ確実に制御し、また冷却が必要な装置へ冷却風としての空気の流れを容易、かつ確実に制御している。なお、機器搭載領域36は、各カバーの継ぎ目などから空気が入り込むことを許容する。
ステアリング機構7は、車体5の前方に配置されて、フレーム11のヘッドパイプ21を中心に左右方向へ揺動し前輪6の操舵を可能にする。ステアリング機構7は、頂部に設けられるハンドル45と、ハンドル45と前輪6とを連結し、若干後傾して上下に延びる左右一対のフロントフォーク46と、を備えている。左右のフロントフォーク46は、弾性的に伸縮自在なテレスコピック構造を備えている。左右のフロントフォーク46の下端部には、前輪6を回転自在に支持する車軸(図示省略)が架設されている。前輪6の上方には、フロントフェンダ47が配置されている。フロントフェンダ47は、左右のフロントフォーク46の間にあって、フロントフォーク46に固定されている。
前輪6は、左右のフロントフォーク46の下端部に架設されている車軸の周りに回転自在な従動輪である。
スイングアーム9は、車体5の左右へ延びている回転中心としてのピボット軸26の周りに上下方向へ揺動する。スイングアーム9は、車体5の左右で前後方向に延びる一対のアーム部の間に後輪8を回転自在に支持している。フレーム11とスイングアーム9との間には、リアサスペンション48が架設されている。リアサスペンション48の上端部は、上部フレーム25の後端部に揺動自在に支持されている。リアサスペンション48の下端部は、スイングアーム9の後端部に揺動自在に取り付けられている。リアサスペンション48は、スイングアーム9の揺動を緩衝する。
またスイングアーム9は、後輪8を回転駆動させるモータ3と、燃料電池2から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ3へ供給するインバータ18と、を収容している。
モータ3は、燃料電池2または二次電池16から供給される電力によって後輪8を回転駆動させる。モータ3は、スイングアーム9の後部に収容されて、後輪8の車軸と同軸に配置されている。モータ3はスイングアーム9に一体的に組み付けられてユニットスイング式スイングアームを構成している。
インバータ18は、スイングアーム9の前部に収容されて、ピボット軸26とモータ3との間に配置されている。
後輪8は、モータ3から駆動力が伝達される車軸(図示省略)によって支えられる駆動輪である。
燃料電池2は、燃料と酸化剤とを反応させて発電する。燃料電池2は、燃料として高圧ガス、例えば水素ガスを使用し、酸化剤として空気中の酸素を使用して発電し、空気を用いて冷却する空冷式燃料電池システムである。
燃料電池2は、機器搭載領域36の後半側に配置されている。さらに具体的には、燃料電池2は、シート13の前半部13aと後半部13bとの間の傾斜部から後半部13bの下方に渡って配置されている。つまり、車両の側面視で、燃料電池2は、同乗者を着座させるシート13の後半部13bと後輪8やスイングアーム9との間に配置されている。
燃料電池2は、車体5の前後方向に延びる長辺を有する直方体形状であって、吸気口2aが配置される正面を前斜め下方へ向け、排気口2bが配置される背面を後ろ斜め上方へ向ける姿勢で機器搭載領域36に配置されている。つまり、燃料電池2は、前方側が後方側よりも下方に位置する前傾姿勢でフレーム11に固定されている。詳細には、燃料電池2の上部は搭載機器保護フレーム30に固定され、燃料電池2の下部は上部フレーム25に固定されている。
燃料電池2は、正面側から背面側へ向かって連結される扁平な複数のモジュールを含んでいる。具体的には、燃料電池2は、正面側から順に積層状態に重ねられて連結されるフィルタ(図示省略)、吸気シャッタ(図示省略)、燃料電池スタック(図示省略)、ファン(図示省略)、排気シャッタ(図示省略)を有している。燃料電池2の天面には、燃料電池用制御部(図示省略)が設けられている。
吸気シャッタは、開閉自在な空気の吸気口2aを有し、吸気口2aを開閉して燃料電池スタックへの空気の導入量を制御することができるとともに、吸気口2aを閉じて燃料電池2内で空気を循環させる循環経路を形成することができる。排気シャッタは、開閉自在な空気の排気口2bを有し、排気口2bを閉じて燃料電池2内で空気を循環させる循環経路を形成することができる。換言すると、燃料電池2は、正面に開閉可能な吸気口2aを有し、背面に開閉可能な排気口2bを有し、吸気口2aと排気口2bを閉じることで燃料電池2内の空気を循環させることができる。
燃料電池スタックは、吸気口から吸い込まれる空気に含まれる酸素と燃料タンク15から供給される水素とを電気化学反応させて発電し、発電後に湿潤な余剰ガスを生成する。
ファンは、機器搭載領域36内の空気を吸気口から燃料電池2内に吸い込むための吸込負圧を発生させる一方で、燃料電池スタックから余剰ガスを吸い出して排気口から排気する。ファンが流動させる空気の流れは、燃料電池スタックで発電に用いられる他に、燃料電池2の冷却に利用される。
燃料電池2の後方には、排気ダクト52が設けられている。燃料電池2のファンは、余剰ガスを燃料電池スタックから吸い出して排気ダクト52へ排気する。排気ダクト52の前端部は、燃料電池2の箱体(詳細には、排気シャッタの枠体)に気密に接続されている。排気ダクト52は、車体5の後端で後下方と後上方に向かって開口される排気口52aを有している。排気ダクト52は、燃料電池2のファンから吐出される排気(余剰ガス)を、排気口52aへ導いて車体5の後方へ排出する。
排気ダクト52の排気口52aは、燃料電池2の排気面(背面)よりも上方であって、望ましくは排気ダクト52の後方上端部に配置されている。詳細には、燃料電池2の排気口よりも高い位置に排気口52aの上縁部が配置されている。排気ダクト52は、燃料電池2の排気面(背面)よりも上方に配置される排気口52aを有することによって、未反応の水素ガスを含む湿潤な余剰ガスを排気口52aに導いて車体5から確実に排気することができる。
燃料タンク15は高圧圧縮水素貯蔵システムである。燃料タンク15は、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)製の、あるいはアルミライナ製複合容器である圧力容器55と、燃料充填口56を有する燃料充填用継手57と、燃料充填元弁58と、遮断弁(図示省略)とレギュレータ(図示省略)とを一体的に有する燃料供給元弁59と、を備えている。
圧力容器55は、燃料電池2の燃料としての水素ガスを貯蔵するアルミライナ製複合容器である。燃料タンク15は、例えば約70MPaの水素ガスを貯蔵する。圧力容器55は、円筒形状の胴部と、胴部の前後の端面にドーム状の鏡板と、を有している。圧力容器55は、円筒胴の中心線を車体5の前後方向へ沿わせてセンタートンネル領域35内に配置されている。圧力容器55は、一対の上部フレーム25、一対の下部フレーム24、下ブリッジフレーム28、およびガードフレーム29に周囲を囲まれて、燃料電池二輪車1の転倒や衝突による負荷に対して堅牢に保護されている。
また、圧力容器55は、車体5の一方側の側部に配置される上部フレーム25、例えば車体5の右側に配置される上部フレーム25と、車体5の他方側の側部に配置される下部フレーム24、例えば車体5の左側に配置される下部フレーム24との間に架設されるクランプバンド61によってセンタートンネル領域35に支持されている。詳細には、圧力容器55は、右側の上部フレーム25と左側の下部フレーム24との間に架設される下クランプバンド(クランプバンド61の下半部)に載置され、上クランプバンド(クランプバンド61の上半部)で締め付け挟持されている。なお、クランプバンド61は、車体5の左側に配置される上部フレーム25と、車体5の右側に配置される下部フレーム24との間に架設されていても良い。
燃料充填用継手57は、センタートンネル領域35の外側、詳しくは後ろ上方であって、機器搭載領域36の前端部に配置されている。燃料充填用継手57は、二次電池16よりも上方、あるいは真上に配置されている。燃料充填用継手57は、搭載機器保護フレーム30の前保護フレーム30aの上部と中央保護フレーム30bの上部との間に架設される継手用ブラケット30fに固定されている。燃料充填用継手57は、燃料充填時に設備側の継手を車体の上方、かつ左側から差し込めるよう、車体5の上方、かつやや左側に向かって延びている。燃料充填用継手57は、シート13の前端部に設けられる燃料充填口用リッド62によって覆い隠されている。燃料充填口用リッド62は、ヒンジ機構(図示省略)を介してシート13に支持されており、揺動することで開閉できる。燃料充填用継手57は、燃料としての水素の高圧ガスを燃料タンク15に導き入れる入口としての燃料充填口56を有している。
燃料充填口56は、燃料充填用継手57の頂部に配置されている。また、燃料充填口56は、車体5の左上方を向いている。燃料タンク15に燃料を充填する際、燃料充填口用リッド62を開放した状態において、燃料充填口56の上方は、雰囲気に開放されている。したがって、高圧ガス(燃料、水素ガス)を燃料タンク15に充填する際、仮に高圧ガス(燃料、水素ガス)が漏洩しても、漏洩燃料は滞留することなく燃料電池二輪車1の上方へ拡散する。
燃料充填元弁58および燃料供給元弁59は、一体化されて圧力容器55の後方側の鏡板の頂部に設けられているタンクバルブ63に内蔵されている。燃料供給元弁59の遮断弁は、電磁弁を用いた開閉弁である。タンクバルブ63は、ガードフレーム29で囲まれた空間に配置されている。
二次電池16は、箱状のリチウムイオン電池である。二次電池16は、機器搭載領域36の前端部であって、圧力容器55の後半部、つまり円筒胴の後半部、および後方側の鏡板とシート13の前半部13aとの間に配置されている。
なお、燃料電池二輪車1は、二次電池16の他に、メータ類(図示省略)、ランプ類(図示省略)用の電源として、例えば12V系の電力を供給する第2二次電池(図示省略)を備えている。第2二次電池は、ヘッドパイプ21の周囲、例えば、ヘッドパイプ21の右側の側方に配置されている。
また、仮に燃料充填口56から燃料としての水素ガスが漏洩しても、空気より軽い水素ガスは上昇して、車内に滞留することなく車外に拡散する。また、仮に燃料充填元弁58または燃料供給元弁59から燃料としての水素ガスが漏洩しても、水素ガスはタイヤハウス領域37に向かって移動して、車内に滞留することなく車外に拡散する。
電力管理装置17は、機器搭載領域36内で二次電池16と燃料電池2との間に配置され、フレーム11に固定されている。なお、電力管理装置17は二次電池16と同じ防水ケース内に配置されていても良い。
燃料電池二輪車1は、二次電池16、電力管理装置17、および燃料電池2を上述のように配置することによって、電気的な接続関係が隣り合う装置を極力近接する位置に配置することが可能であり、装置間の配線長を短く、配線に係る重量を軽くすることができる。
車両コントローラ19は、燃料電池二輪車1内で比較的に高所となるヘッドパイプ21の周囲、例えば、12V系の電力を供給する第2二次電池の反対側にあたるヘッドパイプ21の左側の側方に配置されている。
次いで、燃料電池二輪車1のスイングアーム9について詳しく説明する。
図4から図6は、本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの斜視図である。詳細には、左側のスイングアームの内側ケース半体の斜視図である。
図7は、本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの左側面図である。詳細には、左側のスイングアームの内側ケース半体の左側面図である。
図8は、本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの右側面図である。詳細には、左側のスイングアームの内側ケース半体の右側面図である。
図9は、本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの横断面図である。詳細には、左側のスイングアームの内側ケース半体の横断面図である。
図4から図9に示すように、本実施形態に係る燃料電池二輪車1のスイングアーム9は、後輪8を左側から支持する中空なスイングアーム本体65と、スイングアーム本体65内に収容される駆動ユニット66と、モータ3の回転駆動力を減速して後輪8へ伝達する減速機67と、を備えている。駆動ユニット66は、インバータ18およびモータ3を含んでいる。また、スイングアーム9は、スイングアーム本体65の右側に取り付けられて後輪8を右側から支持するスイングアーム補助アーム(図示省略)を備えている。
スイングアーム本体65は、車体5のピボット軸26によって支えられるピボット部68と、ピボット部68の側方、ここでは左側方から後方へ延びて後輪8の左側方に到達する駆動ユニット収容部69と、を備えている。
ピボット部68は、フレーム11の内側の幅いっぱいに拡がっている。側面視において、ピボット部68は、ピボット軸26を配置する左右に貫通した中空部構造のパイプ部71を頂点にして下方へ拡がる三角形状の箱体であり、上下左右それぞれの壁部に重量軽減孔を有している。この重量軽減孔は、駆動ユニット66への電源線や信号線の配線に使用されるとともに、配線の作業用孔としても活用される。また、ピボット部68の右壁は、スイングアーム補助アーム(右側のアーム)の取付面である。ピボット部68の右壁の後方隅角部には、スイングアーム補助アームを締め付け固定するネジ穴が形成されている。さらに、ピボット部68の左壁は、後述する駆動ユニット収容部69を区画する内側側面75(壁面)の一部である。ピボット部68の左壁は、駆動ユニット66への電源線や信号線を通す孔を有している。
駆動ユニット収容部69は、ピボット部68に一体の内側ケース半体72と、内側ケース半体72を閉じる外側ケース半体73と、を備えている。内側ケース半体72と外側ケース半体73とは、車両の左右方向に前後に延びる垂直な分割面で組み合わされている。
内側ケース半体72は、後輪8の側面を臨む内側側面75(壁面)を有して車両の左側方へ開く空間を区画している。
外側ケース半体73は、車両の左側から内側ケース半体72を閉じる蓋の役割を担っている。
なお、駆動ユニット収容部69は、車両の右側に配置されていても良く、この場合、内側ケース半体72および外側ケース半体73の配置は左右で逆転し、後輪8との関係も左右で逆転する。
駆動ユニット収容部69の後端部には、モータ3を収容するモータ室76が区画されている。モータ室76よりも前側でモータ室76よりもピボット部68に近い側にはインバータ室77が区画されている。つまり、インバータ室77は、モータ室76とピボット部68の間に配置されている。モータ室76およびインバータ室77は、内側ケース半体72および外側ケース半体73によって閉じられて外気の流入が制限されている。インバータ室77の内面のうち、内側ケース半体72の内側側面75の内面となる裏面78は平坦であり、インバータ18の設置面(取付面)である。平坦な裏面78とインバータ18との間は放熱グリス(図示省略)で埋められていて、インバータ18とスイングアーム本体65との熱的な接続が図られている。
そして、スイングアーム本体65は、後輪8の側面を臨む内側側面75(壁面)に設けられて、後輪8の回転軸に同心な複数の円弧状の放熱フィン81を有している。
それぞれの放熱フィン81は、後輪8の回転中心軸からの距離を実質的な半径とする円弧状のフィンであって、内側側面75に、ほぼ等間隔に並んでいる。放熱フィン81は、内側側面75から車両の幅方向で右側に配置される後輪8の側面に向かって突出している。
複数の放熱フィン81は、スイングアーム本体65の天面および底面の少なくともいずれかに連続して延びている。つまり、複数の放熱フィン81は、インバータ室77部分を区画するスイングアーム本体65の天面の上側、およびスイングアーム本体65の底面の下側の少なくともいずれかに、内側側面75の右外面から回り込むように連続して延びている。
複数の放熱フィン81は、後輪8の形状に準じて突出高さが異なるものを含んでいる。具体的には、放熱フィン81は、後輪8に干渉しない程度の隙間を隔てつつ、隙間を実質的に一定に保って、後輪8の形状に準じて突出している。つまり、後輪8の外径側となる車両の前方側の放熱フィン81は、後方側となる放熱フィン81よりもその先端が車両の左右方向の中心線側に突出している。
また、スイングアーム9は、スイングアーム本体65の天面および底面の少なくともいずれかに設けられて、隣り合う放熱フィン81の端部を繋ぐ導風リブ82を備えている。導風リブ82は、上下方向に突出し、後輪8の回転によって生じる空気流が反対側に逃げることを抑制して後輪8側に配置された放熱フィン81へ導く。なお、図9は、放熱フィン81が天面および底面の両方に延長され、かつ導風リブ82が天面および底面の両方に設けられている態様を示している。
導風リブ82は、放熱フィン81と同程度の高さで上下方向に突出するとともに、車両の前後方向に沿って延び、放熱フィン81間の空間の端に接続されている。
また、スイングアーム9は、内側側面75の放熱フィン81に重なる位置に配置され、インバータ18をスイングアーム本体65に固定する締結部材(図示省略)が締め付けられるボス83を備えている。ボス83は、その内部にインバータ室77の内部空間のみに開口し車両の左右方向を軸とするネジ穴を有している。つまり、ボス83は、放熱フィン81の一部を厚くすることでネジ穴の体積を確保している。また、隣り合う放熱フィン81がボス83で連結されないように配置され、ボス83が放熱フィン81間の空気流の通路を遮断しないように配置されている。
インバータ18は、内側ケース半体72の内側側面75の裏面78に熱的に接続されている。インバータ18は、後輪8の回転軸線方向視において、後輪8に重なる部分の方が大きくなるように配置されている。換言すれば、車両側面視にて、インバータ18の大部分は、後輪8の側方投影領域内に重なっている。
減速機67は、モータ室76の内側側面の後輪8側の面に取り付けられている。減速機67は、出力軸としての後輪車軸(図示省略)を備えている。後輪8は、後輪車軸に固定されている。
後輪8は、スイングアーム本体65のピボット部68の後方、かつ駆動ユニット収容部69の右側方であって、車両の中心線上に配置されている。車両の側面視において、後輪8の左側面の一部には、スイングアーム本体65の駆動ユニット収容部69が重なり、この重なり部分にモータ3の全体とインバータ18の大部分とが配置されている。
さらに、スイングアーム9は、内側ケース半体72の内側側面75の放熱フィン81の他に、内側ケース半体72の底面85の下面にも複数の放熱フィン86を備えている。
複数の放熱フィン86は、内側ケース半体72の底面85の全域、つまりインバータ室77からモータ室76の底面全域に渡って設けられている。複数の放熱フィン86は、車両の前後方向、つまり駆動ユニット収容部69の長手方向に延びており、車両の左右方向、つまり駆動ユニット収容部69の幅方向に整列している。また、複数の放熱フィン86は、下方へ向かって突出している。
放熱フィン86は、スイングアーム本体65、具体的には内側ケース半体72に一体的に設けられている。また、放熱フィン86は、底面側の導風リブ82に一体化されている。
本実施形態に係るスイングアーム9は、後輪8の回転(図8中の白抜き矢印)によって巻き込まれる空気流(図8中の破線矢印)を放熱フィン81に沿って流れさせる。放熱フィン81に沿って流れる空気流は、スイングアーム本体65、特に内側ケース半体72の放熱フィン81を有する内側側面75を冷却し、内側ケース半体72の内側側面75の裏面78に接するインバータ18から熱を奪う。放熱フィン81を介してインバータ18の熱を奪った空気流は、放熱フィン81に沿ってスイングアーム9の底面側へ流出し、走行風や放熱フィン86を通過する空気流によって車両の後方へと排出される。
放熱フィン81は、後輪8の形状に倣って突出高さが異なり、後輪8との隙間が実質的に一定に保たれているため、後輪8の回転によって生じる空気流を確実に放熱フィン81に接触させることができ、放熱フィン81間を通過する空気流によって効率よくインバータ18を冷却することができる。
後輪8の回転にともなって発生する空気流は、導風リブ82によって整流されるため、放熱フィン81間の空間へ円滑に流れ込み、また、円滑に排出される。
また、ボス83を放熱フィン81に重ねて配置することで、放熱フィン81間を通過する空気流を遮ることもない。
次に、本実施形態に係る燃料電池二輪車1のスイングアーム9の他の例を説明する。なお、他の例で説明するスイングアーム9Aにおいてスイングアーム9と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図10は、本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの他の例の斜視図である。詳細には、左側のスイングアームの内側ケース半体をタイヤ側(右側)の上方から見た斜視図である。
図10に示すように、本実施形態に係るスイングアーム9Aは、スイングアーム9の内側側面75の上下縁部に、放熱フィン81に交差して、または放熱フィン81の端部に沿って、スイングアーム本体65の前後方向に延びる補強リブ88、89を備えている。
補強リブ88、89は、後輪8の側面を臨む内側側面75(壁面)に設けられて、後輪8へ近づく方向へ突出している。つまり、補強リブ88、89は、車両の左右方向に突出している。補強リブ88、89の突出高さは、後輪8に干渉しない範囲で放熱フィン81よりも高い。補強リブ88は、内側側面75の上縁部に設けられ、放熱フィン81の上端部に沿って放熱フィン81の上端部を連結している。補強リブ89は、内側側面75の下縁部に設けられ、放熱フィン81の下端部に沿って放熱フィン81の下端部を連結している。さらに詳細には、補強リブ88は、内側側面75の上縁部で天面と平行に天面よりも低い位置に配置され、スイングアーム本体65に一体に形成され、補強リブ89は、内側側面75の下縁部で底面と平行に底面よりも高い位置に配置され、スイングアーム本体65に一体に形成されている。
補強リブ88、89も放熱フィン81同様に、後輪8の形状に準じて突出高さが異なっている。具体的には、補強リブ88、89は、後輪8に干渉しない程度の隙間を隔てつつ、隙間を実質的に一定に保って、後輪8の形状に準じて突出している。特に、補強リブ88は、駆動ユニット収容部69の内側側面75からピボット部68の背面(後輪8側の面)に掛けて後輪8の前面を横切るように延びており、スイングアーム本体65の形状の不連続部分を補強している。つまり、補強リブ88、89は、内側側面75とピボット部68の背面の左右方向の中央部を連結し、上面視L字状に結合されている内側ケース半体72の内側側面75とピボット部68の隅角部を補強している。
さらに、補強リブ88、89は、放熱フィン81の上端部または下端部に突き当たっている必要は無く、内側側面75の中央側によっていても良い。また、補強リブ88、89は、放熱フィン81の上端部、放熱フィン81の下端部のいずれか一方のみであっても良いし、これら以外に放熱フィン81の中程、つまり内側側面75の上下方向の中央部で前後方向に延びるものであっても良い。
補強リブ88、89は、隣り合う放熱フィン81の間の空間に繋がる導風口91を有している。導風口91は、後輪8の回転にともなって発生する空気流が通過する孔であって、スイングアーム9の導風リブ82と同様に、後輪8の回転にともなって発生する空気流を整流して、放熱フィン81間の空間へ円滑に導き、また、円滑に排出する。
本実施形態に係るスイングアーム9Aは、補強リブ88、89を有して内側ケース半体72の隅角部を補強するが、補強リブ88、89に形成された導風口91によって後輪8の回転によって発生する空気流を放熱フィン81に沿って流れさせる。放熱フィン81に沿って流れる空気流は、スイングアーム本体65、特に内側ケース半体72の内側側面75を冷却し、内側ケース半体72の内側側面75の裏面78に接するインバータ18から熱を奪う。放熱フィン81を介してインバータ18の熱を奪った空気流は、放熱フィン81に沿ってスイングアーム9Aの底面側へ流出し、走行風や放熱フィン86を通過する空気流によって車両の後方へと排出される。
放熱フィン81は、後輪8の形状に倣って突出高さが異なり、後輪8との隙間が実質的に一定に保たれているため、後輪8の回転によって生じる空気流を確実に放熱フィン81に接触させることができ、放熱フィン81間を通過する空気流によって効率よくインバータ18を冷却することができる。
後輪8の回転にともなって発生する空気流は、補強リブ88の導風口91によって整流されるため、放熱フィン81間の空間へ円滑に流れ込み、また、円滑に排出される。
また、ボス83を放熱フィン81の位置に重ねて配置することで、空気流を遮ることもない。
本実施形態に係る燃料電池二輪車1のスイングアーム9、9Aは、後輪8の側面を臨む内側側面75に設けられて、後輪8に同心な複数の円弧状の放熱フィン81を有することで、後輪8の回転によって生じる空気流の進行方向を大きく変更させずに、放熱フィン81の間の空間を円滑に通過して、インバータ18の熱を効率的に奪うことができる。
また、本実施形態に係る燃料電池二輪車1のスイングアーム9、9Aは、従来の電動車両とは異なり、スイングアーム本体65の内側側面75のほぼ全面に渡って放熱フィン81を設けることができるので、冷却性能が高い。
さらに、本実施形態に係る燃料電池二輪車1のスイングアーム9、9Aは、従来の電動車両における窓部のようにスイングアーム本体65に開口を必要とせず、スイングアーム本体65の強度低下を招くことがない。
さらにまた、本実施形態に係る燃料電池二輪車1のスイングアーム9、9Aは、従来の電動車両における窓部のようにスイングアーム本体65に開口を必要とせず、当該開口から水分や塵が入り込んだりすることがなく、防水、防塵に優れている。
また、本実施形態に係る燃料電池二輪車1のスイングアーム9、9Aは、後輪8の回転軸線方向視において、後輪8に重なる部分の方が大きくなる位置にインバータ18を配置することで、インバータ18の熱をより効率的に奪うことができる。
さらに、本実施形態に係る燃料電池二輪車1のスイングアーム9は、スイングアーム本体65の天面および底面の少なくともいずれかに連続して延びる放熱フィン81を備えることで、スイングアーム本体65の強度を高め、特に内側ケース半体72の分割面が口開きする態様の変形に対する剛性を向上できる。つまり、スイングアーム本体65の天面および底面の少なくともいずれかに連続して延びる放熱フィン81を備えることで、天面および底面の分割面側の端縁が相互に離れる態様の変形に対する剛性を向上できる。
さらにまた、本実施形態に係る燃料電池二輪車1のスイングアーム9は、隣り合う放熱フィン81の端部を繋ぐ導風リブ82を備えることによって、反対側に流れることを抑制して後輪8に巻き込まれる空気を円滑に放熱フィン81の間へ導くことができる。
また、本実施形態に係る燃料電池二輪車1のスイングアーム9Aは、放熱フィン81に交差して、または放熱フィン81の端部に沿って、スイングアーム本体65の前後方向に延びる補強リブ88、89を備えることによって、片持ち状に延びるスイングアーム本体65の捻り剛性や曲げ剛性を向上できる。
さらに、本実施形態に係る燃料電池二輪車1のスイングアーム9Aは、隣り合う放熱フィン81の間の空間に繋がる導風口91を有するため、スイングアーム本体65の補強とインバータ18の冷却性能とを効率させて向上できる。また、放熱フィン81の下端部に配置される補強リブ89の導風口91は、後輪8が跳ね上げる砂泥などの異物が放熱フィン81の間に詰まることを防ぐ。
さらにまた、本実施形態に係る燃料電池二輪車1のスイングアーム9、9Aは、放熱フィン81に重ねて配置され、インバータ18をスイングアーム本体65に固定する締結部材を締め付けるボス83を備えることによって、インバータ18を駆動ユニット収容部69の内側側面75の裏面78に固定しやすく、かつ放熱フィン81の冷却性能を低下させることがない。
また、本実施形態に係る燃料電池二輪車1のスイングアーム9、9Aは、後輪8の形状に準じて突出高さが異なる放熱フィン81を含んでいるため、後輪8に巻き込まれる空気をより効率的に放熱フィン81の間に導きことができる。
したがって、本発明に係る燃料電池二輪車1のスイングアーム9によれば、スイングアーム本体65内にインバータ18を内蔵しつつ、インバータ18を効率的に冷却し、かつスイングアーム本体65の強度を高めることができる。
1…燃料電池二輪車、2…燃料電池、2a…吸気口、2b…排気口、3…モータ、5…車体、6…前輪、7…ステアリング機構、8…後輪、9…スイングアーム、11…フレーム、12…外装、13…シート、13a…前方部、13b…後方部、15…燃料タンク、16…二次電池、17…電力管理装置、18…インバータ、19…車両コントローラ、21…ヘッドパイプ、22…上部ダウンフレーム、23…下部ダウンフレーム、24…下部フレーム、25…上部フレーム、26…ピボット軸、26a…ブラケット、27…上ブリッジフレーム、28…下ブリッジフレーム、29…ガードフレーム、30…搭載機器保護フレーム、30a…前保護フレーム、30b…中央保護フレーム、30c…後保護フレーム、30d…側部保護フレーム、30e…ブラケット、30f…継手用ブラケット、31…フットボード、31a…フットレストブラケット、33…センタースタンド、34…ヘッドパイプ近傍ブリッジフレーム、35…センタートンネル領域、36…機器搭載領域、37…タイヤハウス領域、38…リアフェンダ、41…フロントレッグシールドカバー、42…フロントフレームカバー、43…フレームカバー、45…ハンドル、46…フロントフォーク、47…フロントフェンダ、48…リアサスペンション、52…排気ダクト、52a…排気口、55…圧力容器、56…燃料充填口、57…燃料充填用継手、58…燃料充填元弁、59…燃料供給元弁、61…クランプバンド、62…燃料充填口用リッド、63…タンクバルブ、65…スイングアーム本体、66…駆動ユニット、67…減速機、68…ピボット部、69…駆動ユニット収容部、71…パイプ部、72…内側ケース半体、73…外側ケース半体、75…内側側面、76…モータ室、77…インバータ室、78…裏面、81…放熱フィン、82…導風リブ、83…ボス、85…底面、86…放熱フィン、88、89…補強リブ、91…導風口。

Claims (9)

  1. 駆動輪を片持ち状に支持する中空なスイングアーム本体と、
    前記スイングアーム本体内に収容されるインバータと、を備え、
    前記スイングアーム本体は、前記駆動輪の側面を臨む壁面に設けられて、前記駆動輪に同心な複数の円弧状の放熱フィンを有し、
    前記インバータは、前記壁面の裏面に接し
    前記放熱フィンは、前記スイングアーム本体の天面および底面の少なくともいずれかに連続して延びている電動二輪車のスイングアーム。
  2. 前記インバータは、前記駆動輪の回転軸線方向視において、前記駆動輪に重なる部分の方が大きい請求項1に記載の電動二輪車のスイングアーム。
  3. 前記スイングアーム本体の天面および底面の少なくともいずれかに設けられて、隣り合う前記放熱フィンの端部を繋ぐ導風リブを備える請求項1または2に記載の電動二輪車のスイングアーム。
  4. 駆動輪を片持ち状に支持する中空なスイングアーム本体と、
    前記スイングアーム本体内に収容されるインバータと、を備え、
    前記スイングアーム本体は、前記駆動輪の側面を臨む壁面に設けられて、前記駆動輪に同心な複数の円弧状の放熱フィンを有し、
    前記インバータは、前記壁面の裏面に接し、
    前記スイングアーム本体は、前記放熱フィンに交差して、または前記放熱フィンの端部に沿って、前記スイングアーム本体の前後方向に延びる補強リブを備える電動二輪車のスイングアーム。
  5. 前記補強リブは、前記放熱フィンの上端部に沿って設けられている請求項に記載の電動二輪車のスイングアーム。
  6. 前記補強リブは、前記放熱フィンの下端部に沿って設けられている請求項に記載の電動二輪車のスイングアーム。
  7. 前記補強リブは、隣り合う前記放熱フィンの間の空間に繋がる導風口を有する請求項からのいずれか1項に記載の電動二輪車のスイングアーム。
  8. 駆動輪を片持ち状に支持する中空なスイングアーム本体と、
    前記スイングアーム本体内に収容されるインバータと、を備え、
    前記スイングアーム本体は、前記駆動輪の側面を臨む壁面に設けられて、前記駆動輪に同心な複数の円弧状の放熱フィンを有し、
    前記インバータは、前記壁面の裏面に接し、
    前記放熱フィンに重ねて配置され、前記インバータを前記スイングアーム本体に固定する締結部材が締め付けられるボスを備える電動二輪車のスイングアーム。
  9. 駆動輪を片持ち状に支持する中空なスイングアーム本体と、
    前記スイングアーム本体内に収容されるインバータと、を備え、
    前記スイングアーム本体は、前記駆動輪の側面を臨む壁面に設けられて、前記駆動輪に同心な複数の円弧状の放熱フィンを有し、
    前記インバータは、前記壁面の裏面に接し、
    前記複数の放熱フィンは、前記駆動輪の形状に準じて突出高さが異なるものを含んでいる電動二輪車のスイングアーム。
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