JP3933270B2 - 自動二輪車 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンと電動機との双方を備えたハイブリッド型自動二輪車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンエンジンを駆動源とした自動二輪車が主流であるが、排気ガスの発生を避けなければならない所等では電動機を駆動源とした電動二輪車が必要となる。電動二輪車では車体重量が増加し、走行距離が短いなどの理由から、エンジンと電動機との双方を備えたハイブリッド型自動二輪車の需要も増加している。
【０００３】
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」はハイブリッド型自動二輪車に関する発明である。
そして、同公報の図２によればクランク軸１４は車軸２１に平行に配置され、同図３によればモータ２２の軸は車軸２１に直交する配置となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、従来技術ではクランク軸１４は車幅方向に延び、モータ２２の軸は車体前後方向に延びているため、これらを一括して収納する伝動ケース１２には、車幅方向並びに車体前後方向の力が複合的に作用する。
そのため、伝動ケース１２は各方向の力に耐えるように丈夫にしなけらばならず、必然的に伝動ケース１２は重くなる上、動力伝達系における伝達ロスも発生する。
そこで本発明の目的は、駆動力伝達系統を見直しして動力伝達ロスを少なくするとともに伝動ケース即ちパワーユニットケースを軽量化することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、エンジンと電動機をパワーユニットとして備え、エンジン出力を変速機を介して伝達し、電動機出力を電動機軸を介して駆動輪へ伝達する自動二輪車において、変速機軸、電動機軸を車体前後方向に直列に同軸に配置するとともに、これらの軸をエンジンのクランクシャフトに平行に配置し、且つ前記クランクシャフトの上位に配置したことを特徴とする。
変速機軸及び電動機軸を車体前後方向に直列に配置したので、パワーユニットケースに作用する力の方向は単純になり、動力伝達ロスが削減できる上、パワーユニットケースの設計は容易となる。具体的には、力が作用する方向には剛性を高め、作用せぬ方向には剛性を下げることができ、全体としては作用力が単純化された分だけ、パワーユニットケースを軽くすることができ、パワーユニットケースのコンパクト化も図れる。
【０００６】
請求項２では、変速機軸はワンウェイクラッチを保持し、この変速機軸と一体的にスタータ用一方向クラッチ、遠心クラッチを保持するクラッチ軸を備えたことを特徴とする。
変速機軸にクラッチ軸を一体的につなぎ、変速機軸でワンウェイクラッチを保持させ、クラッチ軸でスタータ用一方向クラッチ及び遠心クラッチを保持させる。
【０００７】
請求項３は、パワーユニットは後輪とともにスイング可能にメインフレームに取付けたことを特徴とする。
請求項１によりパワーユニットは大幅に軽量化が図れた。パワーユニットが後輪とともにスイングするタイプであるが、パワーユニットは軽量となったため、ばね下重量の軽減が図れ、操縦安定性をより高めることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、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ボックスを兼ねた箱状のメインフレーム２を配置し、このメインフレーム２の前部下部から前ピボット軸３を介して逆Ｕ字形の前スイングアーム４を延出し、この前スイングアーム４に前輪５を回転自在に取付け、一方、前記メインフレーム２の前部上部からヘッドパイプポスト７を斜め上に延ばし、このヘッドパイプポスト７の先端にヘッドパイプ８を固定し、このヘッドパイプ８にハンドルポスト９を回転可能に取付け、このハンドルポスト９の下端にステアリングアーム１１を取付け、このステアリングアーム１１の先端（下端）を前輪５に取付けたナックル１２に連結し、さらにはメインフレーム２の後部上部に後ピボット軸１３を介してパワーユニット１５をスイング可能に取付け、このパワーユニット１５に後輪１６を取付け、図面上で後輪１６の手前にリヤクッション１７、後輪１６の奥にエアクリーナ１８、排気管１９、マフラー２１、テールパイプ２２を配置し、車体を前から後にフロントフェンダ２５、フロントカバー２６、フロントハンドルカバー２７、センタカウル２８、リヤカウル２９、リヤフェンダ３１で囲ったものである。
【０００９】
なお、３０はステム軸、３２はフロントブレーキディスク、３３はキャリパ、３４は樹脂スプリング、３５はフロントダンパー、３６はレッグシールド、３７は乗員ステップ、３８はサイドスタンド、３９はメインスタンドである。図面上部において、４１はホーン、４２はフロントランプ、４３はハンドルバー、４４はグリップ、４５は導風ダクト、４６はラジエータ、４７はファン、４８はシート、４９はヘルメットボックス、５１はヘルメット、５２はテールランプ、５５はパワーユニットケースである。
このパワーユニットケース５５は、左・右クランクケース５５ａ，５５ｂ（奥の右クランクケース５５ｂは不図示）と変速機ケース５５ｃと電動機ケース５５ｄと減速機ケース５５ｅとからなる。
【００１０】
図２は本発明のパワーユニットの側面断面図である。
パワーユニット１５は、（後述の図８に示す通りシリンダヘッドに吸・排気２本のカム軸を備える４サイクルエンジンを備え、）パワーユニットケース５５内の下部にクランクシャフト５６を配置し、このクランクシャフト５６に平行に且つ上位にクラッチ軸５７を配置し、このクラッチ軸５７の一端に変速機軸５８，電動機軸５９を車体長手方向（車体前後方向）に配置したものであり、クラッチ軸５７，変速機軸５８及び電動機軸５９を直列に且つ、これらをクランクシャフト５６に平行に且つ上位に配置したことを特徴とする。
【００１１】
クラッチ軸５７，変速機軸５８及び電動機軸５９を車体前後方向に直列に配置したので、パワーユニットケース５５に作用する力の向きは単純になる。従って、パワーユニットケース５５の設計は容易となる。具体的には、力が作用する方向には剛性を高め、作用せぬ方向には剛性を下げることができ、全体としては作用力が単純化された分だけ、パワーユニットケース５５を軽くすることができ、パワーユニットケース５５のコンパクト化も図れる。
【００１２】
なお、図中、７５は遊星ギヤ減速機、７６はポテンショメータであり、後述する変速制御モータ９５の回転角を検出する機器である。１２１はカム軸駆動プーリ、７８はプーリ１２１で駆動される水ポンプ、７９はベルトカバー、図中央下の１０３ａはオイルポンプケースである。
クラッチ軸５７，変速機軸５８及び電動機軸５９に係る各機器の詳細は別図で説明する。
【００１３】
図３は本発明のパワーユニットの平面断面図であり、本図で機器の詳細及び駆動力の伝達形態を説明する。
クランクシャフト５６のプライマリドライブギヤ６１で、クラッチ軸５７に回転自在に取付けたプライマリドリブンギヤ６２を駆動し、このプライマリドリブンギヤ６２でスタータ用一方向クラッチ（ワンウェイクラッチ）６３のクラッチアウタ６４及び遠心クラッチ６７のクラッチインナ６８をクラッチ軸５７とは独立して駆動し、遠心クラッチインナ６８が所定回転数以上になると遠心クラッチアウタ６９を連れ回し、クラッチ軸５７が回転し始める。
なお、上記プライマリドライブギヤ６１は、せらしギヤ６１ａとスプリング６１ｂとを備え、打音を防止する構造にした。
【００１４】
変速機７０はコーン式無断変速機であり詳細な作用は別図で説明するが、変速機軸５８→インナディスク７１→コーン７２→アウタカップ７３の順で動力を伝達する装置であり、ワンウェイクラッチ８３を介して電動機軸５９にその回転を伝達する。
電動機８０はコアレスモータであり、電動機軸５９に永久磁石型ロータ８１を取付け、電動機ケース５５ｄにステータコイル８２を取付けたものである。
従って、遠心クラッチ６７が「オン」になると、クラッチ軸５７、変速機軸５８、変速機７０、電動機軸５９の順に駆動力が伝わり、多板式トルクリミッタ８４及び歯車減速機構８５（小ギヤ８６→大ギヤ８７→小ギヤ８８→大ギヤ８９からなる減速機構）を介して車軸９０を駆動するものである。
【００１５】
多板式トルクリミッタ８４は電動機軸５９と共に回転するリミッタインナ８４ａと、ディスク８４ｂ，８４ｃ（ディスク８４ｂはリミットインナ８４ａに付き、ディスク８４ｃは次に示すリミットアウタ８４ｄに付ける。）と、リミッタアウタ８４ｄと、スプリング８４ｅとからなり、小ギヤ８６はリミットアウタ８４ｄと一体である。
動力はリミッタインナ８４→ディスク８４ｂ→ディスク８４ｃ→リミッタアウタ８４ｄ→小ギヤ８６の順に伝わるが、設定トルクを越える過大なトルクが作用するとディスク８４ｂとディスク８４ｃとの間でスリップして、機器を保護する。設定トルクはスプリング８４ｅで調整できる。
【００１６】
なお、スタータ用一方向クラッチアウタ６４ははずみ車としての作用を発揮し、エンジンバランスを取るためのバランスウエイト９１を備え、スタータ用一方向クラッチインナ６５と組合わせることによりスタータの回転を伝達する一方向クラッチ６３となる。
図示せぬスタータでスタータドリブンギヤ９３を廻すことで、スタータ用一方向クラッチインナ６５及びスタータ用一方向クラッチアウタ６４を介して遠心クラッチインナ６８を廻しエンジンが始動してスタータ用一方向クラッチアウタ６４が高速になれば低速側のスタータ用一方向クラッチインナ６５と分離するものである。
【００１７】
図４及び図５は本発明のコーン式無断変速機の構成図兼作用図である。
図４において、コーン支軸７４の中心からインナディスク７１までの距離（回転半径）をＲ１、コーン支軸７４の中心からアウタカップ７３までの距離（回転半径）をＲ２とし、Ｒ１＞Ｒ２とする。
インナディスク７１でコーンの大径（Ｒ１）部を廻すためコーン７２は低速で回転し、次にコーン７２の小径（Ｒ２）部でアウタカップ７３を廻すためアウタカップ７３は低速で回転する。
【００１８】
なお、アウタカップ７３から電動機軸５９への動力伝達はアウタカップ７３の回転がワンウェイクラッチ８３により、電動機軸５９よりも速くなった場合に動力が伝達される。
また、７０ａはアウタカップ７３を回転に伴なって図左に押し出す作用をなすカムボールであり、この押し出し作用によってアウタカップ７３とコーン７２との間に接触圧を掛けることができる。
７０ｂ，７０ｃ，７０ｄはオイルシールであり、オイルシール７０ｂ，７０ｃで変速機７０内部に変速機オイルを溜める密閉空間を形成し、オイルシール７０ｄで図左のクランクケース５５ｂ側のオイルを遮断する。従って、クランクケース内のオイルと、変速機オイルが混合する心配はない。
【００１９】
図５において、コーン支軸７４の中心からインナディスク７１までの距離（回転半径）をＲ３、コーン支軸７４の中心からアウタカップ７３までの距離（回転半径）をＲ４とし、Ｒ３＜Ｒ４とする。
インナディスク７１でコーンの小径（Ｒ３）部を廻すためコーン７２は高速で回転し、次にコーン７２の大径（Ｒ４）部でアウタカップ７３を廻すためアウタカップ７３は高速で回転する。
この様にコーン７２を移動することにより、変速機７０は減速、等速、増速の作用を発揮する。
【００２０】
その為には、図４において変速制御モータ９５でギヤ９６ａ，９６ｂ，９６ｃを介して制御ギヤ９７を廻す。この制御ギヤ９７はボス部に台形雌ねじ部９９を備えており、この台形雌ねじ部９９はケース５５側に固定した台形雄ねじ部９８に噛み合わせたものであり、台形雌ねじ部９９の螺旋運動に伴なって制御ギヤ９７は図左へ移動する。この移動によりコーン支軸７４と共にコーン７２が図左に移動し、例えば図５の状態になる。
【００２１】
ここで重要なことは、台形雄・雌ねじ部９８，９９をアウタカップ７３側ではなく、インナディスク７１側に設けたことである。コーン７２はアウタカップ７３の反作用で図左に押される。この結果、制御ギヤ９７に矢印▲１▼の力が作用する。矢印▲１▼は低速から高速へ移動する方向に合致している。従って、本実施例の構造にしたことにより、小さなトルクで高速側へシフトさせることができ、変速制御モータ９５の容量を下げることも可能となる。
【００２２】
次に、潤滑系統の説明をする。
図６は本発明に係るエンジン潤滑系統の説明図であり、矢印はオイルの流れである。
パワーユニットケース５５には下部に下部オイルタンク１０１、上部に上部オイルタンク１０２を設け、クランクシャフト５６の一端部（右端部）に第１オイルポンプ１０３、第２オイルポンプ１０４及び第３オイルポンプ１０５を同軸に配置し、先ず下部オイルタンク１０１のオイルをストレーナ１０６及び第１油路１０７を介して第１オイルポンプ１０３でくみ上げ、第２油路１０８を介して上部オイルタンク１０２へ供給する。
次に、上部オイルタンク１０２のオイルは、第３油路１０９を介して第２オイルポンプ１０４に至り、第２オイルポンプ１０４で加圧されたオイルは第４油路１１１、フィルタ１１２、第５油路１１３を介してクランクシャフト５６のメインジャーナル５６ａ，５６ａ、コンロッド大端部５６ｂ、その他の部分（特に図示せぬ動弁室）を潤滑した後に下部オイルタンク１０１に戻る。１１２ａはフィルタカバーである。
【００２３】
図７は本発明に係る変速機潤滑系統の説明図であり、パワーユニットケース５５の下部に別途設けた変速機オイルタンク１１５から変速機オイルを第６油路１１６を介して第３オイルポンプ１０５でくみ上げ、第７油路１１７を介して変速機軸５８へ送り、変速機軸５８内の油路１１８を通じてオイルを変速機７０へ供給する。オイルは図の矢印の如く変速機オイルタンク１１５に戻り、ストレーナ１１９を介して第３オイルポンプ１０５にてくみ上げられる。
【００２４】
図８は本発明に係る動弁系駆動機構としてのカム軸駆動機構を示す、パワーユニットの正面図である。
右クランクケース５５ｂと一体化したシリンダブロック１２９Ｂの図右に左クランクケース５５ａを取付け、クランクシャフト５６の上位に電動機８０を配置し、シリンダブロック１２９Ｂの図左にシリンダヘッド１２９Ｈを取付け、このシリンダヘッド１２９Ｈから延ばした排気管１９の先にマフラー２１を取付け、また、図左上奥のエアクリーナ１８からキャブレタ１２９Ｃを介してインテークマニホールド１２９Ｍをシリンダヘッド１２９Ｈに繋いだことを示す。１２９Ｓはスタータモータ取付用孔である。
【００２５】
そして、図ではベルトカバー７９を外したことにより、パワーユニット１５の正面には、カム軸駆動プーリ１２１、ベルト１２２、吸気側カム軸プーリ１２３，排気側カム軸プーリ１２４及びテンショナ１２５からなるカム軸駆動機構１２０を見ることができる。
【００２６】
図８から明らかなように、シリンダ軸１２６をほぼ水平（例えば地面に対して傾斜角α＝＋１０゜）にして車幅方向に寝かせて配置するので、低重心化が図れるとともにシリンダ長さはその車幅内に納めることができ、設計の自由度は大きい。
【００２７】
尚、変速機７０は、遊星歯車変速機であってもよい。
【００２８】
【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、変速機軸及び電動機軸を車体前後方向に直列に配置したので、パワーユニットケースに作用する力の方向は単純になり、動力伝達ロスが削減できる上、パワーユニットケースの設計は容易となる。具体的には、力が作用する方向には剛性を高め、作用せぬ方向には剛性を下げることができ、全体としては作用力が単純化された分だけ、パワーユニットケースを軽くすることができ、パワーユニットケースのコンパクト化も図れる。
【００２９】
請求項２では、変速機軸にクラッチ軸を一体的につなぎ、変速機軸でワンウェイクラッチを保持させ、クラッチ軸でスタータ用一方向クラッチ及び遠心クラッチを保持させたので、駆動力伝達要素を密に配置することができ、パワーユニットのコンパクト化が図れる。
【００３０】
請求項３は、パワーユニットは後輪とともにスイング可能にメインフレームに取付けたことを特徴とする。
請求項１によりパワーユニットは大幅に軽量化が図れ、且つパワーユニットが後輪とともにスイングするタイプであるため、ばね下重量の軽減が図れ、操縦安定性をより高めることができる。
【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】本発明のパワーユニットの側面断面図
【図３】本発明のパワーユニットの平面断面図
【図４】本発明のコーン式無断変速機の構成図兼作用図
【図５】本発明のコーン式無断変速機の構成図兼作用図
【図６】本発明に係るエンジン潤滑系統の説明図
【図７】本発明に係る変速機潤滑系統の説明図
【図８】本発明に係る動弁系駆動機構としてのカム軸駆動機構を示す、パワーユニットの正面図
【符号の説明】
１…自動二輪車、２…メインフレーム、１５…パワーユニット、１６…駆動輪（後輪）、５５…パワーユニットケース、５６…クランクシャフト、５７…クラッチ軸、５８…変速機軸、５９…電動機軸、６３…スタータ用一方向クラッチ、６７…遠心クラッチ、７０…変速機、８０…電動機、８３…ワンウェイクラッチ。

Claims (3)

  1. エンジンと電動機をパワーユニットとして備え、エンジン出力を変速機を介して伝達し、電動機出力を電動機軸を介して駆動輪へ伝達する自動二輪車において、変速機軸、電動機軸を車体前後方向に直列に同軸に配置するとともに、これらの軸をエンジンのクランクシャフトに平行に配置し、且つ前記クランクシャフトの上位に配置したことを特徴とする自動二輪車。
  2. 前記変速機軸はワンウェイクラッチを保持し、この変速機軸と一体的にスタータ用一方向クラッチ、遠心クラッチを保持するクラッチ軸を備えたことを特徴とする請求項１記載の自動二輪車。
  3. 前記パワーユニットは後輪とともにスイング可能にメインフレームに取付けたことを特徴とする請求項１記載の自動二輪車。
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