JP5250522B2 - ハイブリッド式車両 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド式車両に関する。

燃費向上の観点から、エンジン（内燃機関）にモータ（電動機）を組み合わせてなるハイブリッド式車両が提案されている（例えば、特許文献１（図３）参照。）。

特許文献１の図３に示されるように、パワーユニット（１８）（括弧付き数字は、特許文献１記載の符号を示す。以下同じ）は、燃焼室（２６ａ）で混合気に点火プラグ（５４）で点火し爆発させる内燃機関（２６）に、モータ・ジェネレータ（３６）を付加してなるハイブリット型エンジンを備えている。

内燃機関（２６）の下部に変速機（４２）が備えられており、変速に際しては、変速機（４２）内のシフトドラム（１１２）が回される。このシフトドラム（１１２）は、運転者が操作するシフトペダル（特許文献１段落番号［００３９］第１行）により、回される。

運転者が操作するシフトペダルで、リンクを介して変速機（４２）を機械的に操作する車両（特に自動二輪車）が、広く普及している。
一方、近年の自動化要求により、変速操作子と、変速機とを機械的に連結しないで、変速操作子の操作情報を電気信号に変換し、この電子信号に基づいてアクチュエータを制御し、このアクチュエータで変速機を回動するシステムが提案されている。このシステムによれば、アクチュエータが変速機を回動するため、回動に必要な力を自由に設定することができ、設計の自由度が高まる。

一方、アクチュエータは、例えばクランクケースに取付けられるが、クランクケースの内部に余裕スペースが少ないため、アクチュエータの大部分がクランクケースから外へ張り出す。ハイブリット型エンジンではモータの張り出しに加えて、アクチュエータの張り出しにより、エンジンの大型化が予想される。そして、張り出しを少なくしようとすると設計の自由度が狭められ勝ちであり、設計自由度の低下が予想される。

そこで、ハイブリッド式車両において、変速機構にアクチュエータを設けた場合に、好ましいレイアウトが必要になる。

特開２００８−０８０９８６公報

本発明は、変速機構にアクチュエータを設けた場合、アクチュエータの張り出しを抑えることができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、エンジンのクランク軸にモータを備え、前記クランク軸の出力が多段ギヤ変速機で変速されて車両の走行に供されるハイブリット式車両において、
前記多段ギヤ変速機を自動変速させるアクチュエータが、前記モータの近傍にて、前記エンジンのクランクケースに設けられ、
このアクチュエータは、前記クランク軸の延長線上での張り出し量が、前記モータの張り出し量以内とされ、前記クランク軸に直交する方向での幅が、前記モータの幅以内に収まるように配置され、
前記多段ギヤ変速機は、前記クランクケースの下方に配置され、
前記エンジンは、前記クランク軸が車両の長手方向に延びるように配置され、
前記モータ及び前記アクチュエータは、車両の前輪と前記エンジンの間に配置され、
前記モータは、前記クランク軸の前端に配設され、前記クランクケースから車体前方へ張り出して配設され、前記モータの下方に前記アクチュエータが配置されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、多段ギヤ変速機に、多段ギヤをシフトするシフトドラムが含まれ、このシフトドラムの回転位置を検出するドラム回転検出センサが備えられ、このドラム回転検出センサと前記モータとの間に、アクチュエータが配置されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、アクチュエータは、長手軸がクランク軸の軸線と直交する姿勢で配置されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、クランクケースに、アクチュエータと共に潤滑油を濾過するオイルフィルタが隣り合うように設けられており、車体の一側方にオフセットしてアクチュエータが配置され、車体の他側方にオフセットしてオイルフィルタが配置されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、アクチュエータは、クランク軸の延長線上での張り出し量がモータの張り出し量以内とされ、クランク軸に直交する方向での幅がモータの幅以内に収まるように配置されている。
アクチュエータの張り出しをモータの張り出しと同方向とし、且つアクチュエータの張り出し量がモータの張り出し量以内とされているので、比較的大きなモータの設置スペースにより形成されるクランクケース外部のデッドスペースを有効利用できる。これにより、エンジンの大型化を極力抑えながらモータ及びアクチュエータを効率よく配置することができる。

又、アクチュエータがモータよりも張り出すことがないので、モータによるアクチュエータの保護効果も期待できる。
すなわち、本発明によれば、ハイブリッド式車両において、変速機構にアクチュエータを設けた場合、アクチュエータの張り出しを抑えモータとアクチュエータの配置を効率よく行え、且つ、アクチュエータの保護が期待できる技術が提供される。

加えて、請求項１に係る発明では、アクチュエータをモータの下方に配置した。クランク軸の端部にモータを設けた場合、モータの下方がデッドスペースになり勝ちである。
本発明によれば、モータの下方がスペースを有効活用することができる。
更に加えて、請求項１に係る発明では、エンジンは、クランク軸が車両の長手方向に延びるように配置され、モータ及びアクチュエータは、車両の前輪とエンジンの間に配置されている。
前輪とエンジンの間のスペースにモータ及びアクチュエータを配置することで、前輪とエンジンの間のスペースを有効利用することができる。

請求項２に係る発明では、ドラム回転検出センサとモータとの間に、アクチュエータを配置した。モータとアクチュエータとドラム回転検出センサとを整然と配置することができ、コンパクトな配置が可能となる。

請求項３に係る発明では、アクチュエータを、クランク軸の軸線と直交する姿勢で配置する。アクチュエータの出力は外径と長さとにより決定される。外径を抑えて長くすることでも出力が維持できる。この場合に、クライン軸に直角に配置することで、クランク軸方向でのコンパクト化を図ることができる。

請求項４に係る発明では、アクチュエータの隣にオイルフィルタを配置する。アクチュエータとオイルフィルタは車体の一側方と他側方とに各々オフセットして配置する。
アクチュエータと補機部品であるオイルフィルタとをコンパクトに配置することができる。

本発明に係るハイブリッド式車両の左側面図である。 図１の２矢視図である。 第２ベベルギヤからシフトドラムまでの駆動系統を説明する図である。 パワーユニットの断面図である。 モータとアクチュエータの配置を説明する図である。

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。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、ハイブリッド式車両は、ハイブリッド式自動二輪車を例に説明するが、ハイブリッド式三輪車、ハイブリッド式四輪車であってもよい。また、前後左右は、シートに座った運転者から見た向きを指す。

図１に示すように、ハイブリッド式車両１０は、車体フレーム１１に、ヘッドパイプ１２と、このヘッドパイプ１２から後方に延びているメインフレーム１３と、このメインフレーム１３の後端部に取り付けピボット軸１６を有するピボットプレート１７と、このピボットプレート１７の後上部から斜め後上方に延びているシートレール１８と、このシートレール１８の後端部とピボットプレート１７の中間部との間を連結しシートレール１８を支持するミドルフレーム１９と、このミドルフレーム１９の上端部から後方に延びているサブレール２１と、このサブレール２１の後部とミドルフレーム１９の間に掛け渡されているシートステー２２と、が備えられている自動二輪車である。
メインフレーム１３の後部下端部近傍に、乗員の足置きとしてのステップ２３が取り付けられている。

なお、メインフレーム１３、ピボットプレート１７、シートレール１８、ミドルフレーム１９、シートステー２２及びステップ２３は車両の幅方向中心に対し左右に設けられている。

ピボットプレート１７には、ピボット軸１６を中心に上下にスイング可能なリヤスイングアーム２５が取付けられ、このリヤスイングアーム２５の後端部に、最終減速機２６が一体に設けられ、この最終減速機２６に、後輪車軸２７が設けられ、この後輪車軸２７に、後輪２８が取付けられている。

リヤスイングアーム２５の中間部に、リンク機構３１を介してリヤクッションユニット３２が立設して取付けられ、このリヤクッションユニット３２の上端部は、メインフレーム１３側に取付けられている。

ヘッドパイプ１２に、操向自在にフロントフォーク３５が取付けられ、このフロントフォーク３５に、前輪車軸３７を介して前輪３８が取付けられ、フロントフォーク３５の上端部に、操向ハンドル３９が取付けられている。

メインフレーム１３の下方に、締結部材４１ａ〜４１ｃを介してパワーユニット４２が懸架されている。このパワーユニット４２は、水平対向型４気筒エンジン４３（以下、「エンジン４３」とも云う。）と、このエンジン４３の前部に設けられているモータ４４と、からなるハイブリッド式駆動源である。エンジン４３は水冷エンジンである。エンジン４３のクランク軸の軸線１１１Ｃは車両前後方向に延びており、モータ４４はクランク軸の前部に設けられている。

エンジン４３の駆動力は、ドライブシャフト４５に伝達され、ドライブシャフト４５の後端部に設けられている最終減速機２６により減速されると共に、回転軸の方向が車両長手方向から車幅方向へ変換され後輪２８に伝達される。

エンジン４３の上方に、吸気系部材４７が配置されている。
吸気系部材４７は、外気を導くエアダクト４８を含むエアクリーナ４９と、このエアクリーナ４９に連結されているスロットルボデイ５１と、このスロットルボデイ５１から延設されている吸気マニホールド５２と、この吸気マニホールド５２の先端部に設けられ混合気を溜めるサージタンク５３と、このサージタンク５３から延設され混合気をエンジン４３の各気筒へ導くインテークマニホールド５４、５４とからなる。

エンジン４３の下方に、排気系部材５７が配置されている。
排気系部材５７は、エンジン４３の各気筒から延びている排気管６１、６１と、これらの排気管６１、６１を集合させる集合管６２と、この集合管６２から後方へ延びている消音器６３と、からなる。

シートレール１８に、乗員が着座する乗員シート６５が設けられている。
乗員シート６５は、前部シート６６と、この前部シート６６の後方に連なるように設けた後部シート６７とを一体化させてなる。

サブレール２１に、物を収納するトランク６９が取付けられ、このトランク６９の前壁６９ａに、乗員の背中を保持する背もたれ７１が取付けられている。サブレール２１に、サイドバッグ７２が取り付けられている。

ヘッドパイプ１２に、車両の前方を覆うフロントカウル７４が取付けられ、このフロントカウル７４に風よけとしてのフロントシールド７５が取付けられ、フロントフォーク３５に、前輪３８の上方を覆う泥よけとしてのフロントフェンダ７６が設けられている。

パワーユニット４２の要部を、正面から見たときの形態は図２に示される通りである。
図２に示すように、モータ４４が中央に見え、このモータ４４の奥にクランクケース７７が見える。さらに、クランクケース７７からシリンダブロック７８、７８（詳細後述）及びシリンダヘッド７９、７９が左右に延びている。

そして、クランクケース７７の下部（すなわち、モータ４４の下方）に、自動変速機構８０が収納されている。また、クランクケース７７の下部には、潤滑油を濾過するオイルフィルタ８１が隣り合うように設けられている。
好ましくは、車体の一側方にオフセット（具体的にはモータ４４の中心からδ１だけオフセット）してアクチュエータ８２の中心が配置され、車体の他側方にオフセット（具体的にはモータ４４の中心からδ２だけオフセット）してオイルフィルタ８１の中心が配置されている。このように、アクチュエータ８２と補機部品であるオイルフィルタ８１とをコンパクトに配置することができる。

自動変速機構８０は、駆動源であるアクチュエータ８２と、このアクチュエータ８２の出力を減速するギヤ８３、８４、８５、８６と、このギヤ８６で回される第１ベベルギヤ８７とを含む。すなわち、ギヤ８６と第１ベベルギヤ８７は軸８９で一体的に繋がれている。

この第１ベベルギヤ８７で回される第２ベベルギヤ８８以降を次図で説明する。
図３に示される第２ベベルギヤ８８の軸９２は、クランク軸と平行に延びている。この軸９２に平行にチェンジ軸９０が配置され、このチェンジ軸９０に、平行に軸状のシフトドラム９１が配置されている。

第２ベベルギヤ８８の軸９２は、クランクケース７７に軸受９３、９４で回転自在に支持され、駆動ギヤ９５を備えている。
チェンジ軸９０も、クランクケース７７に軸受９６、９７で回転自在に支持され、駆動ギヤ９５で駆動される従動セクターギヤ９８を備えると共に、腕形状のチェンジアーム９９を備え、挟みばね１０１を備え、軸端にチェンジ軸回転角度センサ１０２を備えている
シフトドラム９１も、クランクケース７７に軸受１０３で回転自在に支持され、軸端に軸心から径方向にオフセットした位置にピン１０４を備えると共にドラム回転検出センサ１０５を備えている。

第２ベベルギヤ８８が回されると、駆動ギヤ９５が回り、この駆動ギヤ９５が従動セクターギヤ９８を回す。すると、チェンジアーム９９が揺動され、このチェンジアーム９９は、先端の長穴（又はＵ字切欠き）１０６に係合しているピン１０４を押出す。結果、シフトドラム９１が所定角度回される。チェンジアーム９９は揺動後に、挟みばね１０１で元に位置に戻される。なお、これらの構成要素は、リッド１０７を外すことで、外からのアクセスが可能となる。

シフトドラム９１以降を図４で説明する。
なお、図４は説明の都合で、図右にモータ４４及びドラム回転検出センサ１０５が配置されている。
クランクケース７７にクランク軸１１１が回転自在に支持され、このクランク軸１１１にコンロッド１１２を介してピストン１１３が連結され、このピストン１１３がシリンダブロック７８に往復移動自在に収納され、このシリンダブロック７８を塞ぐシリンダヘッド７９に動弁機構１１４が取付けられ、この動弁機構１１４を囲うようにシリンダヘッド７９にヘッドカバー１１５が被せられている。

クランク軸１１１の一端に、モータ４４が備えられ、他端にギヤ１１６が備えられ、このギヤ１１６に、サブギヤ１１７が噛み合っており、このサブギヤ１１７にダンパ１１８が結合され、このダンパ１１８の出力側に交流発電機（ＡＣＧ）１１９が取り付けられている。

そして、クランク軸１１１に沿って、自動変速機構の後段部分を占める多段ギヤ変速機１２０が配置されている。
この多段ギヤ変速機１２０は、シフトドラム９１と、このシフトドラム９１に平行に配置されている２本のシフトフォーク軸１２１、１２２と、これらに平行に配置されている第２メインシフト軸１２３及び第１メインシフト軸１２４（第１メインシフト軸１２４はインナー軸１２５とアウター軸１２６とからなる。）と、インナー軸１２５の端部に備えられているインナー側クラッチ１２７と、アウター軸１２６の端部に備えられているアウター側クラッチ１２８と、シフトフォーク軸１２１、１２２に軸方向へ移動自在に設けられシフトドラム９１のカム溝１２９により軸方向へ移動される複数個のシフトフォーク１３１〜１３４と、第２メインシフト軸１２３に軸方向に移動可能に取付けられシフトフォーク１３１、１３２で移動されるシフタ１３５、１３６と、第２メインシフト軸１２３に設けられ同軸から出力を取出す出力取出しギヤ１３７と、第１メインシフト軸１２４のインナー軸１２５に軸方向に移動可能に取付けられシフトフォーク１３３で移動されるシフタ１３８と、第１メインシフト軸１２４のアウター軸１２６に軸方向に移動可能に取付けられシフトフォーク１３４で移動されるシフタ１３９と、第１メインシフト軸１２４のアウター軸１２６に設けられている多段ギヤを構成するギヤ１４１と、からなる。

このような構造の多段ギヤ変速機１２０の作動の一例を述べる。
例えば、インナー側クラッチ１２７が結合され、シフタ１３８がモータ４４側（図右）へ移動されて、シフタ１３８とギヤ１４１が結合されたとする。
クランク軸１１１の出力は、クランク軸１１１に一体形成されているギヤ１４２、このギヤ１４２に噛合している従動ギヤ１４３、この従動ギヤ１４３で回されるクラッチカップ１４４、インナー側クラッチ１２７、インナー軸１２５、シフタ１３８、ギヤ１４１、このギヤ１４１に噛合しているシフタ１３５、第２メインシフト軸１２３、出力取出しギヤ１３７の順で伝達される。
インナー／アウター側クラッチ１２７、１２８を選択し、シフタ１３５、１３６、１３８、１３９を選択することで所望の変速比を得ることができる。

次に、多段ギヤ変速機１２０を駆動するアクチュエータ８２のレイアウトについて詳しく説明する。
図５に示すように、クランク軸１１１の一端にインナーロータ１４５とアウターステータ１４６とからなるモータ４４が配置されている。このモータ４４はクランクケース７７に一体形成されているモータカバー１４７と、このモータカバー１４７に取付けたリッド１４８に収納されている。
そして、モータ４４の下方のスペースに、アクチュエータ８２等が取付けられている。

このアクチュエータ８２は、クランク軸１１１の軸線１１１Ｃの延長線上での張り出し量Ｌ１（モータ４４に最も近いシリンダの中心線１４９からの張り出し量）が、モータ４４の張り出し量Ｌ２（モータ４４に最も近いシリンダの中心線１４９からの張り出し量）以内に収められている。この張り出し量Ｌ２は、好ましくはインナーロータ１４５までの距離であるが、リッド１４８外面までの距離であっても良い。具体的には、リッド１４８の外面から降ろした線１５１より、内側（シリンダの中心線１４９側）にアクチュエータ８２を配置する。

すなわち、アクチュエータ８２の張り出しをモータ４４の張り出しと同方向とし、且つアクチュエータ８２の張り出し量がモータ４４の張り出し量以内とされているので、比較的大きなモータ４４の設置スペースにより形成されるクランクケース７７外部のデッドスペースを有効利用できる。これにより、エンジンの大型化を極力抑えながらモータ４４及びアクチュエータ８２を効率よく配置することができる。

又、アクチュエータ８２がモータ４４よりも張り出すことがないので、モータ４４がアクチュエータ８２を保護する役割を果たす。すなわち、モータ４４によるアクチュエータ８２の保護効果も期待できる。

また、図２に示すように、クランク軸１１１に直交する方向でのアクチュエータ８２の幅Ｗ１が、モータ４４の幅Ｗ２以内に収まるように配置されている。
図５及び図２に示すように、アクチュエータ８２の張り出しをモータ４４の張り出しと同方向とし、且つアクチュエータの張り出し量がモータの張り出し量以内とされているので、エンジンが大きくなる心配がない。すなわち、本発明によれば、ハイブリッド式車両において、変速機構にアクチュエータを設けた場合、アクチュエータの張り出しを抑えることができる。

なお、図５において、アクチュエータ８２等は、モータ４４の下方の他、上方や左右に配置することが可能である。
しかし、図５に示すように、多段ギヤ変速機１２０は、クランクケース７７の下方に配置され、アクチュエータ８２は、モータ４４の下方に配置されていることが望ましい。クランク軸１１１の端部にモータ４４を設けた場合、モータ４４の下方がデッドスペースになり勝ちである。本実施例によれば、モータ４４の下方がスペースを有効活用することができるからである。

また、ドラム回転検出センサ１０５を備える場合には、このドラム回転検出センサ１０５とモータ４４との間に、アクチュエータ８２を配置することが望ましい。モータ４４とアクチュエータ８２とドラム回転検出センサ１０５とを整然と配置することができ、コンパクトな配置が可能となるからである。

また、アクチュエータ８２は、長手軸がクランク軸１１１の軸線１１１Ｃと直交するように（図５では図面表裏方向へ延ばす）姿勢で配置することが望ましい。
アクチュエータ８２の出力は外径と長さとにより決定される。外径を抑えて長くすることでも出力が維持できる。この場合に、クランク軸１１１に直角に配置することで、クランク軸方向でのコンパクト化を図ることができるからである。

また、図１に示すように、エンジン４３は、クランク軸（軸線１１１Ｃ）が車両の長手方向に延びるように配置され、モータ４４及びアクチュエータ８２は、車両の前輪３８とエンジン４３の間に配置されることが望ましい。前輪３８とエンジン４３の間のスペースを有効利用することができるからである。

本発明は、ハイブリッド式自動二輪車に好適である。

１０…ハイブリッド式車両、３８…前輪、４３…エンジン、４４…モータ、７７…クランクケース、８１…オイルフィルタ、８２…アクチュエータ、９１…シフトドラム、１０５…ドラム回転検出センサ、１１１…クランク軸、１１１Ｃ…クランク軸の軸線、１２０…多段ギヤ変速機、Ｌ１…アクチュエータの張り出し量、Ｌ２…モータの張り出し量、Ｗ１…アクチュエータの幅、Ｗ２…モータの幅、δ１…アクチュエータのオフセット量、δ２…オイルフィルタのオフセット量。

Claims (4)

1. エンジン（４３）のクランク軸（１１１）にモータ（４４）を備え、前記クランク軸（１１１）の出力が多段ギヤ変速機（１２０）で変速されて車両の走行に供されるハイブリット式車両において、
   前記多段ギヤ変速機（１２０）を自動変速させるアクチュエータ（８２）が、前記モータ（４４）の近傍にて、前記エンジン（４３）のクランクケース（７７）に設けられ、
   このアクチュエータ（８２）は、前記クランク軸（１１１）の延長線上での張り出し量（Ｌ１）が、前記モータ（４４）の張り出し量（Ｌ２）以内とされ、前記クランク軸（１１１）に直交する方向での幅（Ｗ１）が、前記モータ（４４）の幅（Ｗ２）以内に収まるように配置され、
   前記多段ギヤ変速機（１２０）は、前記クランクケース（７７）の下方に配置され、
   前記エンジン（４３）は、前記クランク軸（１１１）が車両の長手方向に延びるように配置され、
   前記モータ（４４）及び前記アクチュエータ（８２）は、車両の前輪（３８）と前記エンジン（４３）の間に配置され、
   前記モータ（４４）は、前記クランク軸（１１１）の前端に配設され、前記クランクケース（７７）から車体前方へ張り出して配設され、前記モータ（４４）の下方に前記アクチュエータ（８２）が配置されていることを特徴とするハイブリッド式車両。
2. 前記多段ギヤ変速機（１２０）に、多段ギヤをシフトするシフトドラム（９１）が含まれ、このシフトドラム（９１）の回転位置を検出するドラム回転検出センサ（１０５）が備えられ、
   このドラム回転検出センサ（１０５）と前記モータ（４４）との間に、前記アクチュエータ（８２）が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式車両。
3. 前記アクチュエータ（８２）は、長手軸が前記クランク軸（１１１）の軸線（１１１Ｃ）と直交する姿勢で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式車両。
4. 前記クランクケース（７７）に、前記アクチュエータ（８２）と共に潤滑油を濾過するオイルフィルタ（８１）が隣り合うように設けられており、車体の一側方にオフセットして前記アクチュエータ（８２）が配置され、車体の他側方にオフセットして前記オイルフィルタ（８１）が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式車両。

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