JP2005104242A - ハイブリッド車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 エンジン20と、エンジン20からの動力を後輪WR側へ伝達する無段変速機23と、無段変速機23の従動側に連結されると共に、後輪WRに減速機構69を介して連結された従動軸60と、従動軸60に連結されて発動機及び発電機として機能する駆動モータ21bとを備えたハイブリッド車両において、無段変速機23と従動軸60との間にワンウェイクラッチ44を設けた。このワンウェイクラッチ44は、無段変速機23と従動軸60に対して一方向にのみ動力伝達が可能である。
【選択図】 図3
Description
特許文献1に開示されているハイブリッド車両は、エンジンからの動力がVベルト式動力伝達装置、遠心クラッチを介して駆動輪に伝達されると共に、その駆動輪にVベルト式動力伝達装置との動力切換を行う切換機構を介してモータが接続されたものである。
しかしながら、動力源をエンジンからモータに切り換える際には、そのための切換操作が必要である。
また、モータでブレーキ回生を行おうとすれば、前記切換操作を必要とすることはもとより、エンジン回転数が所定値以下になるまでは遠心クラッチが接続されたままの状態であるため、駆動輪からの動力がVベルト式動力伝達装置の回転に一部消費されてしまい、回生時の充電効率が低下する。
前記エンジンからの動力を駆動輪(例えば、後述の実施例における後輪WR)側に伝達する動力伝達手段(例えば、後述の実施例における無段変速機23)と、
前記動力伝達手段の従動側に連結されると共に前記駆動輪に連結された駆動軸(例えば、後述の実施例における後輪WRに減速機構69を介して連結された従動軸60)と、
前記駆動軸に連結されるモータ(例えば、後述の実施例における駆動モータ21b)と、
前記動力伝達手段と前記駆動軸との間に設けられ、前記動力伝達手段から前記駆動軸に対して一方向に動力伝達可能な一方向動力伝達手段(例えば、後述の実施例におけるワンウェイクラッチ44)とを備えたことを特徴とする。
また、動力源をエンジンのみの状態からモータのみの状態に切り換える際にも、動力源切換操作が不要になると共に、モータから駆動輪に伝達される動力が動力伝達手段の駆動に消費されることがない。
なお、一方向動力伝達手段としてワンウェイクラッチを使用すれば、遠心クラッチを使用した場合に比して、パワーユニット全体の小型化も可能である。
前記モータは、インナーロータ形式で構成され、
前記一方向動力伝達手段は、前記インナーロータ(例えば、後述の実施例におけるインナーロータ80)の内部に配置されていることを特徴とする。
このような構成によれば、仕様上の要求等により不可避的にインナーロータが大型化した場合でも、その内部に生じがちなデッドスペースの有効利用が図られる。
前記動力伝達手段は、前記エンジンからの動力を無端ベルト(例えば、後述の実施例におけるVベルト63)により前記駆動軸へ伝達するベルトコンバータ(例えば、後述の実施例における無段変速機23)で構成されていると共に、該ベルトコンバータは、従動側可動プーリ(例えば、後述の実施例における従動側可動プーリ半体62b)を車幅方向に付勢する弾性手段(例えば、後述の実施例におけるスプリング64)を備えてなり、
前記一方向動力伝達手段は、前記弾性手段に隣接配置されていることを特徴とする。
このような構成によれば、弾性手段の近傍に生じがちなデッドスペースの有効利用が図られる。
動力源(例えば、後述の実施例におけるエンジン20,駆動モータ21b)を含むパワーユニット(例えば、後述の実施例におけるパワーユニット11)が枢着部分を中心に揺動可能に支持されており、
前記モータが前記動力伝達手段の従動側プーリ(例えば、後述の実施例における従動側伝動プーリ62)に隣接して配置されていることを特徴とする。
このような構成によれば、モータと動力伝達手段間を最短にし得るので、この間での動力消費を最低限に抑えることができる。
対象車両がユニットスイング式自動二輪車であることを特徴とする。
伝動ケース内に前記動力伝達手段と前記モータとを備え、前記伝動ケース内に導入される冷却空気により前記モータを冷却することを特徴とする。
このような構成によれば、伝動ケース内に導入される冷却空気により、動力伝達手段だけでなく、モータも強制冷却することができる。
また、低出力で走行可能な場合等のように、動力源をエンジンのみの状態からモータのみの状態に切り換える際にも、動力源切換操作が不要になると共に、モータから駆動輪に伝達される動力が動力伝達手段の駆動に消費されることがないので、エネルギー伝達効率が向上する。
請求項3に係る発明によれば、弾性手段の近傍に生じがちなデッドスペースを有効利用できるので、レイアウト効率が更に向上する。
請求項5に係る発明によれば、ユニットスイング式自動二輪車において、以上の効果を得ることができる。
請求項6に係る発明によれば、伝動ケース内に導入される冷却空気により、発熱量の大きなモータを効果的に冷却することができる。また、走行風のない信号待ち等のアイドル回転中であっても、モータを強制冷却することができる。
なお、以下の説明において、前側とは車両の前進方向をいうものとし、さらに、右側及び左側とは車両が前進する方向に向かって右側及び左側をいうものとする。
さらに、車体フレーム10の外周は車体カバー13で覆われ、車体カバー13の後方かつ上面には搭乗者が着座するシート14が固定されている。シート14よりも前方には搭乗者が足を置くステップフロア15が形成されている。シート14の下方には、例えばヘルメットや荷物等を収納するためのユーティリティスペースとして機能する収納ボックス100が設けられている。
他方、駆動モータ21bからの動力は、従動軸60及び減速機構69を介して後輪WRに伝達される。つまり、減速機構69を介して後輪WRの駆動軸となる無段変速機23の従動軸60は、駆動モータ21bのモータ出力軸にもなっている。
エンジン20,ACGスタータモータ21a,及び駆動モータ21bの制御は、制御手段である制御ユニット7により行われる。
スロットルバルブ17とエンジン20との間には、燃料を噴射するインジェクタ18と、吸気管内の負圧を検出する負圧センサ19が配設されている。スロットルグリップを大きく操作すると、スロットルバルブ17が大きく開き、多量の空気が通流し、負圧センサ19が検出する吸気管負圧は小さくなる。これに伴い、エンジン20に吸入される空気量及び燃料の量は多くなる。
これに対して、スロットルグリップを小さく操作すると、スロットルバルブ17が少し開き、少量の空気が通流し、負圧センサ19が検出する吸気管負圧は大きくなる。これに伴い、エンジン20が吸入する空気量及び燃料の量は少なくなる。
エンジン20は、クランク軸22にコンロッド24を介して連結されたピストン25を備えている。ピストン25は、シリンダブロック26に設けられたシリンダ27内を摺動可能であり、シリンダブロック26はシリンダ27の軸線が略水平になるように配設されている。さらに、シリンダブロック26の前面にはシリンダヘッド28が固定され、シリンダヘッド28及びシリンダ27ならびにピストン25で混合気を燃焼させる燃焼室20aが形成されている。
ウォータポンプ34は、その回転軸35がカム軸30と一体に回転するように取り付けられている。したがって、カム軸30が回転するとウォータポンプ34を稼動させることができる。
アウターロータ52には、ACGスタータモータ21aを冷却するためのファン54aが取り付けられており、このファン54aがクランク軸22に同期して回転すると、ステータケース49のカバー55の側面55aに形成された冷却風取入口から、冷却用の空気が取り入れられる。
伝動ケース59の車体前側かつ左側には冷却風取入口59aが形成されており、クランク軸22に同期してファン54bが回転すると、該ファン54bの近傍に位置する冷却風取入口59aから伝動ケース59内に外気が取り入れられ、駆動モータ21b及び無段変速機23が強制的に冷却される。
駆動側伝動プーリ58は、図5の要部拡大図に示すように、スリーブ58dを介してクランク軸22に対して周方向回転自在に装着されており、スリーブ58d上に固着された駆動側固定プーリ半体58aと、スリーブ58dに対しその軸方向には摺動可能であるが周方向には回転不能に取り付けられた駆動側可動プーリ半体58cとを備えて構成されている。
そして、これら駆動側固定プーリ半体58aと駆動側可動プーリ半体58cとの間、及び従動側固定プーリ半体62aと従動側可動プーリ半体62bとの間にそれぞれ形成された断面略V字状のベルト溝に、無端状のVベルト63が巻き掛けられている。
従動側可動プーリ半体62bの背面側(車幅方向左側)には、該従動側可動プーリ半体62bを従動側固定プーリ半体62a側に向けて常時付勢するスプリング(弾性部材)64が配設されている。
この発進クラッチ40は、上記スリーブ58dに固着されたカップ状のアウタケース40aと、クランク軸22の左端部に固着されたアウタプレート40bと、該アウタプレート40bの外縁部にウェイト40cを介して半径方向外側を向くように取り付けられたシュー40dと、該シュー40dを半径方向内側に付勢するためのスプリング40eとを備えて構成されている。
エンジン回転数が上昇し、クランク軸22の回転数が上記所定値を越えると、ウェイト40cに働く遠心力がスプリング40eにより半径方向内側に働く付勢力に抗し、ウェイト40cが半径方向外側に移動することによって、シュー40dがアウタケース40aの内周面を所定値以上の力で押圧される。これにより、クランク軸22の回転がアウタケース40aを介してスリーブ58dに伝達され、該スリーブ58dに固定された駆動側伝動プーリ58が駆動される。
このように、ワンウェイクラッチ44は、インナーロータ形式で構成された駆動モータ21bのインナーロータ80内に配置されていると共に、従動側可動プーリ半体62bの背面側(車幅方向左側)に配設されたスプリング64の車幅方向に隣接して配置されている。
インナーロータ80は、無段変速機23の出力軸でもある従動軸60と、カップ状をなしその中央部に形成されたボス部80bにて従動軸60とスプライン結合されたインナーロータ本体すなわち上記インナクラッチ44bと、該インナクラッチ44bの開口側外周面に配設されたマグネット80cとを備えて構成されている。インナクラッチ44bの底部側外周面には、伝動ケース59の内壁59Aに取り付けられたロータセンサ81により検知される複数の被検知体82が装着されている。
他方、ステータ83は、伝動ケース59内のステータケース83aに固定されたティース83bに導線を巻き掛けたコイル83cにより構成されている。
なお、駆動モータ21bを制御するPWM(Pulse Width Modulation)信号や回生時の電力は、端子(図示略)から入出力される。
さらに、駆動モータ21bは、図1に示す車体側面視にて、クランク軸22と後輪WRの車軸68とを結ぶ線Lよりも上方、かつ、車軸68よりも車体前方に配置されている。つまり、駆動モータ21bの出力軸である従動軸60は、上記線Lよりも上方に位置している。
かかる構成により、従動軸60の回転は所定の減速比にて減速され、これと平行に軸支された後輪WRの車軸68に伝達される。
この制御ユニット7は、スロットルバルブ17の開度を検出するスロットル開度センサや、負圧センサ19、ロータセンサ57,81等からの情報を受けて、ACGスタータモータ21aや駆動モータ21bの各ドライバ90,91や、エンジン20の点火プラグ29を作動させる点火装置に所定の制御信号を出力する。
そして、スロットルグリップの操作量に対応して、クランク軸22の回転数が所定値(例えば、3000rpm)を越えると、クランク軸22の回転動力が発進クラッチ40を介して無段変速機23,ワンウェイクラッチ44,及び減速機構69に伝達され、後輪WRが駆動される。
また、エンジン20による発進に代えて、駆動モータ21bのみによる発進も可能である。この場合は、駆動モータ21bによる従動軸60の回転は、ワンウェイクラッチ44により従動側伝動プーリ62に伝達されないので、無段変速機23を駆動させることはない。これにより、駆動モータ21bのみで後輪WRを駆動して走行する場合には、エネルギー伝達効率が向上する。
これとは逆に、駆動モータ21bのみで走行している場合に、エンジン20でモータ走行をアシストすることもできる。
この一定速度走行時に駆動モータ21bのみを動力源として走行している場合は、駆動モータ21bから後輪WRへの動力伝達が無段変速機23を駆動させることなく行われるので、エネルギー伝達効率に優れる。
つまり、後輪WRから駆動モータ21bへの回生動作時に、後輪WRから駆動モータ21bに伝達される動力が無断変速機23の駆動に消費されることがないので、回生時の充電効率が向上する。
また、動力源をエンジン20のみの状態から駆動モータ21bのみの状態に切り換える際にも、動力源切換操作が不要になると共に、駆動モータ21bのみによる走行時に駆動モータ21bから後輪WRに伝達される動力が無段変速機23の駆動に消費されることがないので、エネルギー伝達効率の向上を図ることができる。
さらに、一方向動力伝達手段としてワンウェイクラッチ44を使用したので、遠心クラッチを使用した場合によりも、パワーユニット11の小型化を図ることができる。
さらに、従動側可動プーリ半体62bを車幅方向に付勢するスプリング64に隣接させて無段変速機23を配置したので、スプリング64の近傍に生じがちなデッドスペースの有効利用も可能となり、パワーユニット11の更なる小型化を図ることができる。
すなわち、エンジン回転数が上記所定値以下の場合には、クランク軸22と無段変速機23との間の動力伝達が遮断されているので、エンジン20による後輪駆動に代えて、一般に低回転域でトルクの大きい駆動モータ21bによる後輪駆動が可能になる。これにより、低回転域においては、駆動ロスを減少させることができる。
また、例えばアイドル回転時等のエンジン回転数が小さい場合には、クランク軸22の回転動力が、無段変速機23に消費されることなく、ACGスタータモータ21aにて効率良く電気エネルギーに変換されるので、ACGスタータモータ21aでの発電効率が向上する。さらに、信号待ち等の際には、無段変速機23が駆動されないので、フリクションの発生を抑えることができる。
さらに、発進クラッチ40を伝動ケース59に形成された冷却風取入口59aの近傍に配置したので、冷却風取入口59aから伝動ケース59内に取り入れられた外気によって発進クラッチ40を効果的に強制冷却することができ、発進クラッチ40の冷却性が向上する。
また、発進クラッチ40及び駆動モータ21bを、無段変速機23を挟んでACGスタータモータ21aと反対側に配置したので、無段変速機23に対して共に同側に配置される発進クラッチ40及び駆動モータ21bと、これら発進クラッチ40及び駆動モータ21bに比して重量の嵩むACGスタータモータ21aとが、無段変速機23を挟んで車幅方向(左右)に振り分けられる。
また、駆動モータ21bを伝動ケース59の内壁59Aに取り付け、駆動モータ21bからの発熱をケース外面に直接伝えて走行風による冷却効果を高めると共に、ファン54bによって伝動ケース59内に生じた渦流による冷却を可能にしたので、駆動モータ21bの冷却性向上を図ることができる。
さらに、伝動ケース59の駆動モータ取付部外面(外壁59B)に冷却用のフィン59bを設けたので、放熱面積が増大し、走行風による冷却性能の更なる向上を図ることができる。
よって、駆動モータ21bが車軸68に直結され、無段変速機23と後輪WRとの間に減速機構を備えていない、モータ直結型のパワーユニットと比較すれば、以下の効果を得ることができる。
すなわち、駆動モータ21bの発生動力は共に同一であるが最終的に減速を必要とする場合であっても、無段変速機23と後輪WRとの間に新たに減速機構を追加する必要がなく、部品点数の増加を防止することができる。一方、後輪WRに最終的に伝達される動力が共に同一である場合には、駆動モータ21bをより小型化することができる。
また、駆動モータ21bを、車体側面視にて、クランク軸22と車軸68とを結ぶ線Lよりも上方に配置したので、大型化しがちなハイブリッド車両における駆動モータ21bをより上方に位置させ得て、二輪車として、より大きなバンク角を確保できるようになる。
さらに、駆動モータ21bをモータ出力軸(従動軸60)の長手方向が車幅方向を指向するように配置し、かつモータ出力軸を車軸68よりも車体前方に配置したので、車体前後方向の長さを短くすることができる。
また、上記実施例では、動力伝達手段としてベルトコンバータ(無段変速機23)を使用しているが、その他の変速機でもよい。
駆動モータ21bの取り付け位置は、後輪WRに限らず前輪WFでもよい。
一方向動力伝達手段は、一方向のみに動力を伝達するものであれば、上記実施例のワンウェイクラッチ44に限らず、ラチェット等任意の形式でよい。また、その取り付け位置は、従動軸60に限らず、車軸68又は中間軸73でもよい。
20 エンジン(動力源)
21b 駆動モータ(モータ、動力源)
23 無段変速機(動力伝達手段、ベルトコンバータ)
44 ワンウェイクラッチ(一方向動力伝達手段)
60 従動軸(駆動軸)
62 従動側伝動プーリ(従動側プーリ)
62b 従動側可動プーリ半体(従動側可動プーリ)
63 Vベルト(無端ベルト)
64 スプリング(弾性手段)
80 インナーロータ
WR 後輪(駆動輪)
Claims (6)
- エンジンと、
前記エンジンからの動力を駆動輪側に伝達する動力伝達手段と、
前記動力伝達手段の従動側に連結されると共に前記駆動輪に連結された駆動軸と、
前記駆動軸に連結されるモータと、
前記動力伝達手段と前記駆動軸との間に設けられ、前記動力伝達手段から前記駆動軸に対して一方向に動力伝達可能な一方向動力伝達手段とを備えたことを特徴とするハイブリッド車両。 - 前記モータは、インナーロータ形式で構成され、
前記一方向動力伝達手段は、前記インナーロータの内部に配置されていることを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両。 - 前記動力伝達手段は、前記エンジンからの動力を無端ベルトにより前記駆動軸へ伝達するベルトコンバータで構成されていると共に、該ベルトコンバータは、従動側可動プーリを車幅方向に付勢する弾性手段を備えてなり、
前記一方向動力伝達手段は、前記弾性手段に隣接配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のハイブリッド車両。 - 動力源を含むパワーユニットが枢着部分を中心に揺動可能に支持されており、
前記モータが動力伝達手段の従動側プーリに隣接して配置されていることを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両。 - 対象車両がユニットスイング式自動二輪車であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載のハイブリッド車両。
- 伝動ケース内に前記動力伝達手段と前記モータとを備え、前記伝動ケース内に導入される冷却空気により前記モータを冷却することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載のハイブリッド車両。
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