JP2002295349A - 内燃機関により駆動される車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な始動トルクを得ることができるととも
にエンジンの始動に必要な回転速度を容易に達成するこ
とが可能であり、更にエンジンの状態に応じた好適な慣
性モーメントを得ることが可能な内燃機関によって駆動
される車両を提供すること。 【解決手段】 内燃機関によって駆動される車両におい
て、スタータモータ、発電機または始動発電機を、内燃
機関の動力を車輪に伝達するための変速機を介して内燃
機関に接続するようにした。 【効果】 始動時には変速比を小さくすることで内燃機
関の始動に必要な大きなトルクを得ることができるとと
もに、発進・加速時においては変速比を大きくすること
で内燃機関側からみた慣性モーメントを小さくして応答
性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関と該内燃機
関とともに用いられるスタータモータ、発電機及び／ま
たは始動発電機とを備えた車両に関する。特に、内燃機
関の出力を車輪に伝えるためにベルト式無段変速装置
（ベルト式ＣＶＴ）を用いたそのような車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関（以下エンジンという）
によって駆動される例えば自動二輪車などの車両におい
ては、エンジンの始動のためにモータ（スタータモー
タ）がしばしば用いられている。エンジン始動に必要な
十分大きなトルクを生成するため、通常、スタータモー
タは減速機構を介してエンジンのクランク軸に接続され
る。またそのような車両は、エンジンクランク軸に直結
されエンジン始動後にエンジンによって駆動される交流
発電機（ＡＣＧ）を備えているのが通常である。これら
のスタータモータ及び発電機は別々に設けることもでき
るが、基本的構成が共通していることから、両機能を併
せ持った始動発電機（スタータ／ＡＣＧ）として一体化
することも可能である（例えば特開２０００−３１６２
９９号公報参照）。

【０００３】スタータモータが減速機構を介してエンジ
ンのクランク軸に接続されている場合、減速機構の減速
比を大きくすると、大きなトルクは得やすくなるが、そ
の分エンジンの回転数を上げるのが困難となり、エンジ
ンの始動に必要な最小回転速度（始動回転速度）に到達
することができないこともある。減速機構の減速比を小
さくする若しくは前記特開２０００−３１６２９９号公
報のようにスタータモータをクランク軸に直結すればエ
ンジン始動回転速度に到達することは容易になるが、減
速機構を介さない為十分な始動トルクを得るためにスタ
ータモータの大型化及び／またはスタータモータに電力
を供給するバッテリーの大型化などが必要となり、装置
の重量増加やコスト上昇を招いてしまう。

【０００４】エンジン始動後、アイドル回転状態になる
までの間は、エンジンの回転を安定させるため慣性モー
メントが比較的大きいことが好ましい。一方、車両の発
進・加速時には応答性向上のため慣性モーメントはでき
るだけ小さい方が好ましい。しかしながら、発電機や始
動発電機がエンジンのクランク軸に直結されている場
合、エンジン側から見たこれら回転体の慣性モーメント
はエンジン回転速度によらず固定であるため、上記した
ような慣性モーメント特性を両立させることは困難であ
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
従来技術の問題点を解決するためのものであり、本発明
の技術的課題は、装置の重量増加やコスト上昇を伴うこ
となく、十分な始動トルクを得ることができるととも
に、エンジンの始動回転速度を容易に達成することが可
能な内燃機関によって駆動される車両を提供することで
ある。

【０００６】本発明の第２の目的は、エンジンの運転状
態により適合するようエンジン側からみた慣性モーメン
ト特性が改善された内燃機関によって駆動される車両を
提供することである。

【０００７】本発明の第３の目的は、構造の複雑化や取
付スペースの増大、コスト上昇などを抑制しつつ、上記
したような車両を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明に基づくと、内燃機関により駆動される車両であ
って、内燃機関と、該内燃機関の出力軸に接続された入
力端及び車輪に接続された出力端を有する変速機と、前
記変速機出力端に接続されたスタータモータ、発電機及
び始動発電機のうちの少なくとも一つとを有することを
特徴とする車両が提供される。変速機としては、構造の
シンプルさ及び制御最適化の容易性などの観点からベル
ト式無段変速機が好適であるが、ギアを用いた多段変速
機または流体を用いた変速機などの他のタイプの変速機
とすることも可能である。

【０００９】このような構成により、エンジン始動時に
は変速機により設定される変速比を適切に制御すること
で、スタータモータまたは始動発電機（このときスター
タモータとして働く）からエンジン始動に必要な大きな
トルクを容易に得ることが可能であるとともに、一旦エ
ンジンが回転を始めて必要とされるトルクが小さくなれ
ば、変速比を大きくすることで、エンジンの始動回転速
度を確保することができる。またエンジン始動後におい
て、変速比を適切に制御することで発電機または始動発
電機（このとき発電機として働く）のエンジン側からみ
た慣性モーメントを増大し“フライホイール効果”を高
めて、より安定したエンジン回転を実現することができ
る。更に、発進及び加速時には変速比は通常最大値とさ
れることから、エンジン側からみた発電機または始動発
電機の慣性モーメントはそれらがエンジンに直結されて
いる場合と比べて小さくなり、応答性が向上される。

【００１０】上記のような変速比制御を例えばエンジン
回転速度などのエンジン状態に応じて行うため、変速比
を制御するための変速比制御装置を更に有すると好都合
である。

【００１１】また上記したようなエンジン始動時の変速
比は、始動に必要な大きなトルク及び始動後のより高い
“フライホイール効果”などの観点から、高車速に対応
する比較的小さい始動用所定値とすることが好ましく、
車両の走行時における変速比範囲よりも小さい値として
もよい。

【００１２】より簡単な構成とし、部品点数及び製造コ
ストを低減するため、前記変速機出力端がクラッチを介
して前記車輪に接続され、前記変速機入力端が前記内燃
機関出力軸に直結されていると好適である。

【００１３】なお、前記変速機出力端には好適にはスタ
ータモータと発電機の機能を併せ持つ始動発電機が接続
されるが、発電機をエンジン出力軸に直結してスタータ
モータのみを変速機出力端に設けたり、例えばキック始
動機構を持った二輪車の場合においてスタータモータを
用いず発電機のみを変速機出力端に接続することも可能
である。

【００１４】本発明の特徴、目的及び作用効果は、添付
図面を参照しつつ好適実施例について説明することによ
り一層明らかとなるだろう。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施例につい
て図面を参照しつつ説明する。

【００１６】図１は本発明に基づく例えば二輪車のよう
な車両の第１の実施例を示す模式図であり、図２はそれ
に対応するブロック図である。図示されているように本
発明に基づく車両は、エンジン１と、エンジン１から車
輪３（図２）へと動力を伝達するための変速機としての
ベルト式無段変速機（ベルト式ＣＶＴ）２と、スタータ
モータと発電機の機能を併せ持つ始動発電機４とを含ん
でいる。尚、例として始動発電機４を設けたものについ
て説明するが、本発明は別体として設けられたスタータ
モータ及び発電機のいずれか一方または両方を用いたも
のにも適用可能である。

【００１７】ベルト式ＣＶＴ２は、エンジン１の出力軸
（例えばクランク軸）に直結された入力端としてのテー
パ状駆動プーリ１０と、例えば外周に設けられたギアな
どを介して始動発電機４に接続されるとともにクラッチ
５を介して車輪３に接続された出力端としてのテーパ状
被駆動プーリ１１と、駆動プーリ１０と被駆動プーリ１
１との間で動力の伝達をするための好適にはＶ形断面を
有するベルト１２とを有している。このようなベルト式
ＣＶＴは例えばスクータの変速機などとして広く用いら
れており、本技術分野では公知である。ベルト式ＣＶＴ
はベルトの位置を変えて変速比を変える際に例えばギア
を用いた多段式変速機のようにエンジンから切り離す必
要がなく、そのためのクラッチ等を必要としないため、
全体の構成をより単純化する上で好都合である。

【００１８】図３（Ａ）〜（Ｃ）に模式的に示すよう
に、駆動プーリ１０及び被駆動プーリ１１がベルト１２
と係合する位置（直径）を変えることによって、例えば
エンジン速度などの動作状態に応じて変速比Ｒ（本明細
書中では、変速比Ｒ＝エンジン回転速度／変速機出力端
側装置（スタータモータ、発電機または始動発電機）回
転速度、とする）を変えることが可能である。変速比Ｒ
は車両走行時には例えば０．９（高車速時）〜２．２
（低車速時）の範囲で変化される。そのような変速比変
化の典型的な従来例を図４のグラフに想像線Ａとして示
す。

【００１９】図４において横軸はエンジン回転速度を、
縦軸は始動発電機回転速度を示す。図中に引かれた各直
線の傾きの逆数が変速比Ｒに対応している。このよう
に、変速比Ｒはエンジン回転速度が所定の値より小さい
領域では最大値（２．２）に保たれ、所定の値を超える
と所定の動作曲線に沿って徐々に最小値（０．９）まで
低減される。

【００２０】再度図２を参照すると、本実施例では、変
速比Ｒの制御のため、変速機制御装置６が設けられてい
る。制御装置６には例えばエンジン１の回転速度のよう
なエンジン動作状態を示す信号が入力される。制御装置
６はエンジン動作状態に応じて適切な変速比を選択する
べくアクチュエータ（図示せず）を介してベルト式ＣＶ
Ｔ２を制御する。

【００２１】クラッチ５は好適には遠心クラッチとする
ことができ、ベルト式ＣＶＴ２の被駆動プーリ１１の回
転速度が所定の値（例えば２０４５ｒｐｍ）に達したと
き被駆動プーリ１１と車輪３とを接続し、ベルト式ＣＶ
Ｔ２を介してエンジン１から車輪３へと動力が伝わるよ
うにする。クラッチ５は電磁クラッチなど他の公知のク
ラッチとすることも可能である。クラッチ５の働きによ
り、エンジン始動時に始動発電機４がスタータモータと
して働くとき、スタータモータのトルクが車輪３に伝わ
り不用意に車両が動き出すことが防止される。

【００２２】本発明に基づき、本実施例では始動発電機
４がベルト式ＣＶＴ２を介してエンジン１の主力軸に接
続されている。このような構成により、エンジン始動時
にベルト式ＣＶＴ２によって定められる変速比Ｒを高車
速側（即ち小さい値）にすることで、始動発電機４の大
型化を要することなく、エンジンを回転させるのに必要
な大きなトルクを得ることが可能となっている。また一
旦エンジンが回転を始めて必要とされるトルクが小さく
なれば、変速比Ｒを大きくすることで、エンジンの始動
回転速度（例えば５００ｒｐｍ）を容易に達成すること
ができる。

【００２３】このようなエンジン始動時における変速比
Ｒの制御の一例を図４に点線Ｂで示す。図示されている
ように、変速比Ｒはエンジン始動時には０．３６となっ
ており、典型的な走行時における最小変速比０．９より
も小さい値となっている。このような小さな変速比Ｒに
より、始動発電機４（またはスタータモータ）を大型化
することなく始動に要する大きなトルクが容易に得られ
る。また、使用するエンジン種類の変更などにより、必
要な始動トルクが変わった場合にも、本構成によれば新
たな始動発電機を要することなく変速比Ｒを変えること
で対応可能であるため全体的な設計の自由度が大きく向
上される。

【００２４】エンジン回転速度が始動回転速度に達しエ
ンジン１が始動した後、変速比Ｒは徐々に低速走行側に
移行され（即ちより大きな値にされ）、概ね２０００ｒ
ｐｍ以上においては従来と同様の動作曲線に沿うよう制
御される。しかしながら好適には、エンジン回転速度が
始動回転速度からアイドル状態（例えば１８００ｒｐ
ｍ）にある間、変速比は１未満の小さい値に制御され
る。それにより、エンジン１から見た始動発電機４の慣
性モーメントを増大し、始動発電機４の“フライホイー
ル効果”を高め、エンジン始動後からアイドル状態にお
いてより安定したエンジン回転を実現することができ
る。また、アイドル状態のような低エンジン回転時に変
速比Ｒを小さい値とすることにより、始動発電機４の回
転数を増大して、発電量の不足を防止することができ
る。

【００２５】更に、上記構成によれば、始動発電機４が
ベルト式ＣＶＴ２のような変速機を介してエンジン１に
接続されているため、発進及び加速時のように変速比Ｒ
が最大値（例えば２．２）にあるとき、エンジン１から
みた慣性モーメント（所定のエンジン回転速度に対する
回転エネルギーとして表すことができる）が、始動発電
機４がエンジン１に直結されている場合と比べて小さく
なり、発進及び加速時の応答性を向上させることができ
るという利点が得られる。

【００２６】図５は、本発明の第１実施例における回転
エネルギーのエンジン速度に対する変化を、始動発電機
をエンジンに直結した従来例（即ち、始動発電機とエン
ジンとの間の回転速度比＝１）と比較して表したグラフ
である。また図６は、このような回転エネルギーをエン
ジン部（変速機の入力端側）と被駆動部（変速機の出力
端側）とに分けて表したグラフである。なお、図５のグ
ラフの上部には変速機２によって設定される変速比の変
化を示した。

【００２７】図示されているように、ベルト式ＣＶＴ２
により定められる変速比Ｒが１より小さい始動・アイド
ル域及び定速域（エンジン速度約７０００ｒｐｍ以上）
においては、本発明の第１実施例におけるトータルの回
転エネルギーは従来例よりも大きく、安定したエンジン
回転が実現される。また、発進・加速域（エンジン速度
約２５００〜７０００ｒｐｍ）においては変速比Ｒが
２．２と大きいことから第１実施例におけるトータルの
回転エネルギーは従来例より小さくなり、応答性が向上
する。このような効果は、例えばキックスタータを用い
てスタータモータを使用しない自動二輪車において、発
電機をベルト式ＣＶＴ２の被駆動プーリ１１側に設けた
場合にも同様に得られる。

【００２８】このように、上記した好適実施例において
は、エンジン始動からアイドリングにおけるより大きな
回転エネルギー（即ちエンジン側からみた慣性モーメン
ト）と、発進及び加速時におけるより小さな回転エネル
ギーという特性を両立させることができる。

【００２９】図７は本発明の別の実施例を示したブロッ
ク図である。本実施例において第１の実施例と共通する
構成要素については同じ符号を付し説明を省略する。こ
の実施例は、始動発電機４を変速機２を介してエンジン
１の出力軸に接続するのではなく、始動発電機４を第２
の変速機７を介してエンジン１の出力軸に接続するとと
もにそれを制御するための第２の変速機制御装置８を設
けている点が第１の実施例と異なる。このような構成で
は、第２の変速機７及び第２の制御装置８のため構造が
複雑になるとともにそのための取付スペースも別途必要
となるが、第２の制御装置８によって第２の変速機７の
変速比を適切に制御することにより、第１実施例につい
て上記したのと同様の効果を奏することが可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく内
燃機関により駆動される車両は、スタータモータ、発電
機または始動発電機を、内燃機関の動力を車輪に伝達す
るための変速機を介して内燃機関に接続するようにした
ことにより、始動時には変速比を小さくすることでスタ
ータモータまたは始動発電機を大型化することなく内燃
機関の始動に必要な大きなトルクを得ることができると
ともに、発進・加速時においては変速比を大きくするこ
とで内燃機関側からみた発電機または始動発電機の慣性
モーメントを小さくして応答性を向上させることができ
るという利点を有する。

【００３１】本発明を実施例に基づいて詳細に説明した
が、これらの実施例はあくまでも例示であって本発明は
実施例によって限定されるものではない。当業者であれ
ば特許請求の範囲によって画定される本発明の技術的思
想を逸脱することなく様々な変形若しくは変更が可能で
あることは言うまでもない。

【００３２】例えば、ベルト式ＣＶＴの代わりにギアを
用いた多段変速機や、流体を用いた変速機を用いること
も可能である。また上記実施例では変速比の制御をエン
ジン状態に応じて自動的に制御装置により行うこととし
たが、例えば変速機として多段変速機を用いたような場
合に変速比制御を手動で行うようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づくエンジンにより駆動される車両
の好適実施例を示す模式図。

【図２】図１に対応するブロック図。

【図３】ベルト式ＣＶＴの動作を説明するための模式
図。

【図４】本発明に基づく車両における好適な変速比制御
を従来例と対比して示したグラフ。

【図５】本発明に基づく車両におけるトータルの回転エ
ネルギーを従来例と対比して示したグラフ。

【図６】図５に示したトータルの回転エネルギーをエン
ジン側及び被駆動側回転エネルギーとともに示したグラ
フ。

【図７】本発明に基づく別の実施例を示すブロック図。

【符号の説明】

１ エンジン ２ ベルト式無段変速機（ベルト式ＣＶＴ） ３ 車輪 ４ 始動発電機（スタータモータ、発電機） ５ クラッチ ６ 変速機制御装置 ７ 第２の変速機 ８ 第２の変速機制御装置 １０ 駆動プーリ １１ 被駆動プーリ １２ ベルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D039 AA02 AA04 AB04 AC01 AC34 AD02 AD22 AD53

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関により駆動される車両であっ
   て、 内燃機関と、 該内燃機関の出力軸に接続された入力端及び車輪に接続
   された出力端を有する変速機と、 前記変速機出力端に接続されたスタータモータ、発電機
   及び始動発電機のうちの少なくとも一つとを有すること
   を特徴とする車両。
2. 【請求項２】 前記変速機がベルト式無段変速機を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両。
3. 【請求項３】 前記変速機によって設定される変速比を
   制御するための変速比制御装置を更に有することを特徴
   とする請求項１に記載の車両。
4. 【請求項４】 前記変速機出力端に、スタータまたは始
   動発電機が接続され、始動時には、前記変速機により設
   定される変速比を高車速に対応する比較的小さい始動用
   所定値とすることを特徴とする請求項３に記載の車両。
5. 【請求項５】 前記始動用所定値が、車両の走行時にお
   ける変速比範囲よりも小さい値であることを特徴とする
   請求項４に記載の車両。
6. 【請求項６】 前記変速機出力端がクラッチを介して前
   記車輪に接続され、前記変速機入力端が前記内燃機関出
   力軸に直結されていることを特徴とする請求項１に記載
   の車両。
7. 【請求項７】 前記変速機出力端に始動発電機が接続さ
   れていることを特徴とする請求項６に記載の車両。
8. 【請求項８】 内燃機関により駆動される車両であっ
   て、 内燃機関と、 該内燃機関の出力軸に接続された入力端及び車輪に接続
   された出力端を有する第１の変速機と、 前記内燃機関の前記出力軸に接続された入力端を有する
   第２の変速機と、 前記第２の変速機の出力端に接続されたスタータモー
   タ、発電機及び始動発電機のうちの少なくとも一つと、 前記第２の変速機によって設定される変速比を制御する
   ための変速比制御装置とを有することを特徴とする車
   両。