JP4202446B2 - ハイブリッド型自動二輪車のパワーユニット配置構造 - Google Patents

ハイブリッド型自動二輪車のパワーユニット配置構造 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動二輪車のパワーユニットの配置構造、特に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パワーユニットの配置構造に関する。
【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によれば後輪３７の車幅方向中心上にピストン及びシリンダがあるものの、伝動ケース１２、ベルト式変速機など主だった部品は後輪３７の中心から左（乗員を基準とする。）に配置されている。さらには、同公報の図３に示されるモータ２２も後輪中心から大きく左に外れた位置に配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、従来技術でも、パワーユニットにおける左右のウエイトバランスが望まれる。
そこで本発明の目的は、左右のバランス取りを配慮したハイブリッド型自動二輪車のパワーユニット配置構造を提供することにある。
【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、一側に後輪を取付け、エンジンからの動力を該後輪に伝えるパワーユニットにおいて、前記エンジンは、クランクシャフトが車体の前後方向に延びるようにして配置し、且つ車体中心に対して一側にクランクシャフトを配置し、該クランクシャフトを配置した側に該クランクシャフトで駆動されるプライマリドライブギヤ、これと噛合するプライマリドリブンギヤ、遠心クラッチ、変速機、電動機の電動機軸からなり、電動機がモータとして運転しているときには電動機からの動力伝達系を構成するエンジンからの動力伝達系を配置し、前記クランクシャフトを配置した側の遠心クラッチのクラッチ軸と、前記変速機の変速機軸及び前記電動機の電動機軸を同軸で直列に配置し、車体中心に対して他側にエンジンのシリンダヘッドを臨ませるようにし、前記クランクシャフトは前記エンジンからの動力伝達系より下位に配置し、前記シリンダヘッド側にはインテークマニホールド及びマフラーを配置したことを特徴とする。
クランクシャフトとエンジンからの動力伝達系とを一側に、シリンダヘッドを他側に配置したので、ウエイトバランスが良好となり、自動二輪車の操縦安定性が好ましいものとなる。
また、エンジンの他に電動機を備えたパワーユニットは、クランクシャフト並びに電動機軸と変速機軸とを同軸として車体長手方向（車体前後方向）に配置したので、機器のレイアウトが容易になる。
【０００６】
請求項２は、シリンダヘッドを４サイクルエンジンのシリンダヘッドとしたことを特徴とする。
クランク軸と動力伝達系とを一側に、動弁系駆動機構を含むシリンダヘッドを他側に配置したので、ウエイトバランスが良好となり、自動二輪車の操縦安定性が好ましいものとなる。
【０００７】
請求項３は、クランク軸側にはオイルタンクをも配置したことを特徴とする。
【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。
ハイブリット型自動二輪車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の後部上部に揺動軸としての後ピボット軸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）に同軸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。
【００１３】
プライマリドライブギヤ６１、プライマリドリブンギヤ６２、遠心クラッチ６７、変速機７０、電動機軸５９（電動機８０がモータとしてアシストするときは電動機８０）が、「エンジンからの動力伝達系」であり、電動機８０がモータとして運転しているときの電動機軸５９が、「電動機からの動力伝達系」となる。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。
【００１４】
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、そのために筒状部材６６にてプライマリドリブンギヤ６２とスタータ用一方向クラッチのクラッチアウタ６４と遠心クラッチ６７のクラッチインナ６８を連結可能にし、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。
図３で明示されているように、電動機８０の電動機軸５９と変速機７０の変速機軸５８とは、同軸で直列に配置されている。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
また、図中、クランクシャフト５６の他端（前端）に、カム軸などを駆動するためのカム軸駆動プーリ１２１を備え、このプーリ１２１でベルト１２２を駆動するが、これらプーリ１２１とベルト１２２の詳細は後述する。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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からなる動弁系駆動機構としてのカム軸駆動機構１２０を見ることができる。
【００２８】
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。
【００２９】
そして図は前輪から後輪を見たときのものに相当し、このときに車体中心１２７から図右側にクランクシャフト５６及びクラッチ軸５７を配置し、車体中心１２７から図左側にシリンダヘッド１２９Ｈを配置したことを特徴とする。クラッチ軸５７の図面奥には変速機軸５８及び電動機軸５９などからなる電動機がモータとして運転しているときには電動機からの動力伝達系を構成するエンジンからの動力伝達系の軸が、図２，３に示す通りに、連なっている。
【００３０】
図において、図示せぬ２本のカム軸等を含むシリンダヘッド１２９Ｈは十分に重く、このシリンダヘッド１２９Ｈが図右のクランクシャフト５６、クラッチ軸５７等を含むパワーユニットケース５５に釣り合うカウンタウエートの作用を発揮する。従って、左右のアンバランスは容易に解消させることができる。
【００３１】
尚、本発明に係るパワーユニット１５は、エンジンの他に電動機８０を備えたものであり、クランクシャフト５６並びに電動機軸５９と変速機軸５８とを同軸として車体長手方向（車体前後方向）に配置したので機器のレイアウトは容易になる。
【００３２】
【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、ハイブリッド型自動二輪車のパワーユニット配置構造であって、一側に後輪を取付け、エンジンからの動力を該後輪に伝えるパワーユニットにおいて、前記エンジンは、クランクシャフトが車体の前後方向に延びるようにして配置し、且つ車体中心に対して一側にクランクシャフトを配置し、該クランクシャフトを配置した側に該クランクシャフトで駆動されるプライマリドライブギヤ、これと噛合するプライマリドリブンギヤ、遠心クラッチ、変速機、電動機の電動機軸からなり、電動機がモータとして運転しているときには電動機からの動力伝達系を構成するエンジンからの動力伝達系を配置し、前記クランクシャフトを配置した側の遠心クラッチのクラッチ軸と、前記変速機の変速機軸及び前記電動機の電動機軸を同軸で直列に配置し、車体中心に対して他側にエンジンのシリンダヘッドを臨ませるようにし、前記クランクシャフトは前記エンジンからの動力伝達系より下位に配置し、前記シリンダヘッド側にはインテークマニホールド及びマフラーを配置した。
従って、クランクシャフトとエンジンからの動力伝達系とを一側に、シリンダヘッドを他側に配置することとなり、ウエイトバランスが良好となり、自動二輪車の操縦安定性が好ましいものとなる。
また、クランクシャフトとは反対側の他側に配置したシリンダヘッド側には、吸気系の部材及び排気系の部材を配置したので、ウエイトバランスが良好となり、自動二輪車の操縦安定性が好ましいものとなる。
さらに、エンジンの他に電動機を備えたパワーユニットは、クランクシャフト並びに電動機軸と変速機軸とを同軸として車体長手方向（車体前後方向）に配置したので、機器のレイアウトが容易になる。
【００３３】
請求項２は、シリンダヘッドを４サイクルエンジンのシリンダヘッドとし、クランク軸と動力伝達系とを一側に、動弁系駆動機構を含むシリンダヘッドを他側に配置したので、ウエイトバランスが良好となり、自動二輪車の操縦安定性が好ましいものとなる。
【００３４】
請求項３は、クランク軸側にはオイルタンクをも配置した。
【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、１５…パワーユニット、１６…後輪、１８…吸気系部材としてのエアクリーナ、１９…排気系部材としての排気管、２１…同マフラー、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、６１…プライマリドライブギヤ、６２…プライマリドリブンギヤ、６７…遠心クラッチ、７０…変速機、８０…電動機、１２７…車体中心、１２９Ｈ…シリンダヘッド、１２９Ｃ…吸気系部材としてのキャブレタ。

Claims (3)

  1. 一側に後輪を取付け、エンジンからの動力を該後輪に伝えるパワーユニットにおいて、
    前記エンジンは、クランクシャフトが車体の前後方向に延びるようにして配置し、且つ車体中心に対して一側にクランクシャフトを配置し、該クランクシャフトを配置した側に該クランクシャフトで駆動されるプライマリドライブギヤ、これと噛合するプライマリドリブンギヤ、遠心クラッチ、変速機、電動機の電動機軸からなり、電動機がモータとして運転しているときには電動機からの動力伝達系を構成するエンジンからの動力伝達系を配置し、
    前記クランクシャフトを配置した側の遠心クラッチのクラッチ軸と、前記変速機の変速機軸及び前記電動機の電動機軸を同軸で直列に配置し、
    車体中心に対して他側にエンジンのシリンダヘッドを臨ませるようにし、前記クランクシャフトは前記エンジンからの動力伝達系より下位に配置し、
    前記シリンダヘッド側にはインテークマニホールド及びマフラーを配置した、
    ことを特徴とするハイブリッド型自動二輪車のパワーユニット配置構造。
  2. 前記シリンダヘッドは４サイクルエンジンのシリンダヘッドであることを特徴とした請求項１記載のハイブリッド型自動二輪車のパワーユニット配置構造。
  3. 前記クランクシャフト側にはオイルタンクをも配置した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型自動二輪車のパワーユニット配置構造。
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