JP2003080956A - 車両用エンジンのエネルギ回収機構 - Google Patents

車両用エンジンのエネルギ回収機構

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JP2003080956A JP2002172725A JP2002172725A JP2003080956A JP 2003080956 A JP2003080956 A JP 2003080956A JP 2002172725 A JP2002172725 A JP 2002172725A JP 2002172725 A JP2002172725 A JP 2002172725A JP 2003080956 A JP2003080956 A JP 2003080956A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストの増大を極力抑えつつ上述の燃費の向
上及び排気ガス量の減少を図ることのできる車両用エン
ジンのエネルギ回収機構を提供する。 【解決手段】 エンジン出力を遠心クラッチ１３を備え
伝達ケース２５内に収容された動力伝達機構を介して駆
動輪に伝達するようにした車両用エンジンのエネルギ回
収機構において、上記遠心クラッチ１３の外周面と伝達
ケース２５の遠心クラッチ収容部２５ａの内面との間
に、上記駆動輪に駆動力を伝達可能でかつ該駆動輪の回
転により発電可能の駆動・発電モータ２６を配設した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばスクータ等
に採用されるＶベルト無段変速式動力伝達機構を備えた
車両用エンジンに好適なエネルギ回収機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の車両では、燃費の向上及び排気ガ
ス量の減少を図る観点からガソリンエンジンに加えて補
助動力供給用モータを備えたいわゆるハイブリッド車が
注目されている。このようなハイブリッド車としての考
えをスクータ等の自動二輪車に適用することが考えら
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述のような
ハイブリッド車では車両全体の改良が必要である。一
方、例えばスクータ等の低価格が魅力の車両ではコスト
の増大を極力抑えつつ上述のハイブリッド車を実現する
ことが望まれる。
【０００４】本発明は、上記状況に鑑みてなされたもの
で、コストの増大を極力抑えつつ上述の燃費の向上及び
排気ガス量の減少を図ることのできる車両用エンジンの
エネルギ回収機構を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、エン
ジン出力を伝達ケース内に収容された動力伝達機構を介
して駆動輪に伝達するようにした車両用エンジンのエネ
ルギ回収機構において、上記動力伝達機構を構成する回
転部材の外面と伝達ケースの内面との間に、上記駆動輪
に駆動力を伝達可能でかつ該駆動輪の回転により発電可
能の駆動・発電モータを配設したことを特徴としてい
る。
【０００６】請求項２の発明は、請求項１において、上
記動力伝達機構が遠心クラッチを備えており、該遠心ク
ラッチの回転部材の外面と伝達ケースの内面との間に、
上記駆動・発電モータを配設したことを特徴としてい
る。
【０００７】請求項３の発明は、請求項２において、上
記駆動・発電モータは、上記遠心クラッチのクラッチア
ウタの外周面に配設されたロータと、上記伝達ケースの
遠心クラッチ収容部の内周面に上記ロータと対向するよ
うに配設されコイルが巻回されたステータとを備えてい
ることを特徴としている。
【０００８】請求項４の発明は、請求項３において、上
記遠心クラッチに隣接するように配置された従動側プー
リに、上記伝達ケースの外側から空気を吸引して上記駆
動・発電モータを通過する空気流を生じさせる冷却羽根
が形成されていることを特徴としている。
【０００９】請求項５の発明は、請求項３において、上
記クラッチアウタの側面に、伝達ケースの外側から空気
を吸引して上記駆動・発電モータを通過する空気流を生
じさせる冷却羽根が形成されていることを特徴としてい
る。
【００１０】請求項６の発明は、請求項３ないし５の何
れかにおいて、上記伝達ケースの上記遠心クラッチ収容
部の外面に放熱フィンが形成されていることを特徴とし
ている。
【００１１】請求項７の発明は、請求項１において、上
記動力伝達機構がＶベルト式無段変速機を備えており、
該無段変速機の従動側プーリと共に回転する回転部材を
設け、該回転部材の外面と伝達ケースの内面との間に、
上記駆動・発電モータを配設したことを特徴としてい
る。
【００１２】
【発明の作用効果】請求項１の発明によれば、回転部材
の外周面と伝達ケースの回転部材収容部の内面との間
に、上記駆動輪に駆動力を伝達可能でかつ該駆動輪の回
転により発電可能の駆動・発電モータを配設したので、
従来から備えられている動力伝達機構の回転部材及び伝
達ケースを利用して大幅な改造を施すことなく駆動・発
電モータを配置でき、高負荷時には補助力を供給でき、
かつ減速時には発生するエネルギを回収できる。
【００１３】請求項２の発明によれば、遠心クラッチの
回転部材の外周面と伝達ケースの遠心クラッチ収容部の
内面との間に、上記駆動・発電モータを配設したので、
従来から備えられている遠心クラッチ及び遠心クラッチ
収容部を利用して大幅な改造を施すことなく駆動・発電
モータを配置でき、高負荷時には補助力を供給でき、か
つ減速時には発生するエネルギを回収できる。
【００１４】また請求項３の発明によれば、上記駆動・
発電モータを、上記遠心クラッチのクラッチアウタの外
周面に配設されたロータと、上記遠心クラッチ収容部の
内周面に上記ロータと対向するように配設されコイルが
巻回されたステータとを備えたものとしたので、従来か
ら備えられている遠心クラッチ及びその収容部を利用し
て駆動・発電モータを容量の大きいもとすることがで
き、高負荷時には大きな補助力を供給でき、かつ減速時
には発生するエネルギを効率良く回収できる。
【００１５】請求項４，５の発明によれば、従動側プー
リ又はクラッチアウタの側面に冷却羽根を形成したの
で、外部から取り入れた空気により駆動・発電モータを
冷却でき、該モータの過熱を防止できる。
【００１６】請求項６の発明によれば、遠心クラッチ収
容部の外壁面に放熱フィンを形成したので、駆動・発電
モータの作動によって発生する熱を確実に放熱でき、該
駆動・発電モータの過熱を防止できる。このとき冷却羽
根を併用する場合には冷却羽根を小さくでき、機械損失
を小さくできる。
【００１７】請求項７の発明によれば、Ｖベルト式無段
変速機の従動側プーリと共に回転する回転部材を設け、
該回転部材の外面と伝達ケースの内面との間に上記駆動
・発電モータを配設したので、従来から備えられている
従動側プーリと伝達ケースとを利用して大幅な改造を施
すことなく駆動・発電モータを配置でき、高負荷時には
補助力を供給でき、かつ減速時には発生するエネルギを
回収できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を添付図面
に沿って説明する。
【００１９】図１〜図３は本発明の第１実施形態におけ
るスクータ用エンジンユニットのエネルギ回収機構を説
明するための図であり、図１はシステム構成図、図２は
エンジンユニットの平面図、図３は要部の断面平面図で
ある。
【００２０】図中、１は車体フレームに上下揺動可能に
搭載されるエンジンユニットであり、これはエンジン本
体２と、後輪３を支持し駆動する減速駆動機構４と、エ
ンジン本体２の出力を減速駆動機構４に伝達するＣＶＴ
式動力伝達機構５とを備えている。
【００２１】上記エンジン本体２は、水冷式４サイクル
単気筒タイプのものであり、シリンダボア２ａ内に摺動
自在に挿入配置されたピストン６をコンロッド７でクラ
ンク軸８に連結した概略構造を有する。
【００２２】上記クランク軸８の右端にはフライホイー
ルマグネトー式発電機９が装着されており、また図示し
ないスタータモータの回転が伝達可能となっている。上
記クランク軸８の左端には、上記動力伝達機構５の駆動
側プーリ１０が装着されており、該駆動側プーリ１０は
Ｖベルト１１により従動側プーリ１２に連結されてい
る。
【００２３】上記従動側プーリ１２は自動遠心クラッチ
１３を介して減速駆動機構４の駆動軸１４に連結されて
いる。そしてこの駆動軸１４は中間軸１５を介して後輪
軸１６に連結されており、該後輪軸１６に上述の後輪３
が固定されている。ここで上記駆動軸１４は、右側２ヶ
所が軸受１４ａ，１４ａを介して減速駆動機構４のケー
シング４ａで軸支されるとともに、左側先端部が軸受１
４ｂを介して後述する遠心クラッチ収容部２５ａで軸支
されている。上記自動遠心クラッチ１３は上記駆動軸１
４の軸受１４ｂ〜１４ａ部分で支持されている。
【００２４】上記従動側プーリ１２は、上記駆動軸１４
によりニードル軸受１７ａ及びボール軸受１７ｂを介し
て回転自在に支持された駆動筒体１８の図示右端に固定
された固定側プーリ半部１２ａと、上記駆動筒体１８に
軸方向にスライド可能に装着されたスライダ１９の図示
右端に固定された可動側プーリ半部１２ｂとで構成され
ている。
【００２５】なお、１８ａは上記駆動筒体１８に固定さ
れたトルクカムであり、該トルクカム１８ａの上側突出
部は上記スライダ１９に斜めに形成されたトルク溝１９
ａにスライド可能に係止している。走行負荷が大きくな
るとトルクカム１８ａとトルク溝１９ａとの協働により
可動側プーリ半部１２ｂが図示右方にスライドして該従
動側プーリ１２の有効径が大きくなり、もって駆動力が
増加するようになっている。
【００２６】また上記駆動筒体１８の図示左端部には上
記自動遠心クラッチ１３の駆動側部材であるインナプレ
ート２０がスプライン嵌合しナット２１により締め付け
固定されている。また上記インナプレート２０の外周部
には該部分に水平方向に植設された支持ピン２０ａによ
り重り２３が揺動自在に支持されている。このインナプ
レート２０と上記可動側プーリ半部１２ｂとの間には付
勢ばね２２が介在されており、これにより上記可動側プ
ーリ半部１２ｂはプーリの有効径が大きくなる方向に付
勢されている。
【００２７】そして上記駆動軸１４の上記駆動筒体１８
より左側部分には上記自動遠心クラッチ１３の従動側部
材であるクラッチアウタ２４が装着されている。このク
ラッチアウタ２４は底壁２４ａの外周縁に周壁２４ｂが
立設された略皿状を成している。このクラッチアウタ２
４は、上記底壁２４ａの中心部に固着されたボス筒部２
４ｃを上記駆動軸１４にスプライン嵌合させ、ナット２
４ｄで固定することにより上記駆動軸１４に固定されて
いる。
【００２８】また上記クラッチアウタ２４の周壁２４ｂ
は上記重り２３を覆うように位置しており、この重り２
３は上記インナプレート２０の回転速度、即ち遠心力が
大きくなると上記支持ピン２０ａを中心に外方に揺動し
て上記周壁２４ｂの内面に当接し、もって従動側プーリ
１２の回転をインナプレート２０から駆動軸１４に伝達
する。
【００２９】また上記伝達ケース２５には上記自動遠心
クラッチ１３を収容する遠心クラッチ収容部２５ａが、
上記皿状のクラッチアウタ２４に対応した略皿状をなす
ようにかつ外側に膨出するように形成されており、該遠
心クラッチ収容部２５ａの周壁２５ｂは上記クラッチア
ウタ２４の周壁２４ｂを外側から囲むように位置してい
る。
【００３０】そして上記クラッチアウタ２４の周壁２４
ｂの外面と上記遠心クラッチ収容部２５ａの周壁２５ｂ
の内面との間に、上記後輪３に補助駆動力を伝達可能で
かつ減速時には該後輪３の回転により発電可能の駆動・
発電モータ（ＤＣブラシレスモータ）２６が配設されて
いる。この駆動・発電モータ２６は、上記クラッチアウ
タ２４の周壁２４ｂの外面に配置固定されたロータ（永
久磁石）２６ａと、上記遠心クラッチ収容部２５ａの周
壁２５ｂの内面に上記ロータ２６ａと対向するように配
設されコイルが巻回されたステータ２６ｂとを備えてい
る。
【００３１】また上記従動側プーリ１２の可動側プーリ
半部１２ｂの遠心クラッチ１３側の壁面外周部には、ク
ラッチ収容部２５ａに植設された吸引パイプ２７を介し
て外側から空気を吸引して該クラッチ収容部２５ａ内に
て空気の流れを生じさせる冷却羽根１２ｃが形成されて
いる。なお、図示していないが、上記吸引パイプ２７は
吸引ホースによりエアクリーナの二次側に接続されてい
る。
【００３２】上記駆動・発電モータ２６は、交流／直流
変換用のインパータ２８を介して駆動用バッテリ２９に
接続されている。なお、この駆動用バッテリ２９は上記
エンジン側の発電機９にも接続されており、また該発電
機９は電装用バッテリ３０に接続されている。
【００３３】また３１は駆動・発電モータ２６の駆動制
御を行なうＥＣＵであり、該ＥＣＵ３１は、操向ハンド
ル３２のスロットルグリップ３２ａの開度を検出するス
ロットルセンサ３３の検出信号、及び後輪軸１６におけ
る駆動トルクを検出するトルクセンサ３４の検出信号が
入力され、これらの検出信号に基づいて上記駆動・発電
モータ２６による補助動力の発生状況を制御する。
【００３４】例えば全開時，加速時，登坂時等の車両の
走行負荷が大きい運転状態では、上記駆動・発電モータ
２６にバッテリ２９から給電され、該モータ２６の回転
力が駆動軸１４から中間軸１５を介して後輪軸１６に伝
達される。一方、減速時及び制動時の減速エネルギ及び
回生エネルギが上記駆動・発電モータ２６により吸収さ
れる。
【００３５】具体的には、上記走行負荷の大きい運転域
では、上記ＥＣＵ３１は、スロットルセンサ３３の検出
信号からのスロットル開度，スロットル開速度を求め、
これから必要な要求駆動トルクを演算する。一方トルク
センサ３４の検出信号から現実に発生している発生駆動
トルクを求め、これら要求，発生駆動トルクの差に基づ
いて上記駆動・発電モータ２６への給電量を演算し、該
モータ２６に必要な駆動トルク（補助動力）を発生させ
る。
【００３６】また減速時には、後輪３の回転により遠心
クラッチ１３のクラッチアウタ２４が回転駆動され、こ
の回転により上記駆動・発電モータ２６が発電し、発生
した電力はインバータ２８を介して駆動用バッテリ２９
を充電する。
【００３７】ここで上記自動遠心クラッチ１３のクラッ
チアウタ２４は、これの内面に、内側に配置された重り
２３を遠心力で外方に揺動させて当接させて回転力を伝
達するという構造を有していることから比較的大径にな
らざるを得ない。本実施形態では、この大径のクラッチ
アウタ２４の外周面にロータ２６ａを配置固定し、これ
の外側を囲むように形成されたクラッチ収容部２５ａの
周壁２５ｂの内面にステータ２６ｂを配置固定したの
で、上記ロータ２６ａ，ステータ２６ｂを大径にするこ
とができ、減速時にはエネルギを効率良く回収でき、走
行負荷の大きい時には大きな補助力を発生できる。
【００３８】また、上記従動側プーリ１２の可動側プー
リ半部１２ｂの側面に、クラッチ収容部２５ａ内に外側
から空気を吸引して該収容部２５ａ内にて上記駆動・発
電モータ２６を通過する空気の流れを生じさせる冷却羽
根１２ｃを形成したので、駆動・発電モータ２６の作動
によって発生する熱をクラッチ収容部２５ａ外に排出で
き、該駆動・発電モータ２６が過熱するのを回避でき
る。
【００３９】また本実施形態では、従来のスクータ用エ
ンジンユニットが備えているクラッチアウタ２４の周壁
２４ｂの外周面及び遠心クラッチ収容部２５ａの周壁２
５ｂの内周面を利用して駆動・発電モータ２６を配設し
たので、従来のエンジンユニットの僅かな改造により該
モータ２６を備えることができ、また必要な配置スペー
スもほとんど増加しない。また駆動軸１４の先端部を軸
受１４ｂで支持したので、駆動軸１４のオーバーハング
部で遠心クラッチ１３を支持するものに比べて支持剛性
を高めることができる。
【００４０】なお、上記第１実施形態では、従動側プー
リ１２に冷却羽根１２ｃを形成したが、この冷却羽根の
形成位置はこれに限らない。例えば、図４に示すように
クラッチアウタ２４の底壁２４ａに冷却羽根２４ｅを形
成することも可能である。
【００４１】また上述のように駆動・発電モータ２６を
ＤＣブラシレスモータからなるものとした場合には、コ
イルが巻回されたステータ２６ｂ側から発熱するので、
遠心クラッチ収容部２５ｂの上記ステータ２６ｂを囲む
部分に、図４に示すように放熱フィン２５ｄを一体形成
することが有効である。このようにした場合には、ステ
ータ２６ｂからの熱を効率良く外部に放熱でき、その結
果、冷却羽根１２ｃを小形にでき、それだけ機械損失を
小さくできる。
【００４２】図５，図６は本発明の第２実施形態を説明
するための図であり、図１〜図４と同一符号は同一又は
相当部分を示す。
【００４３】本第２実施形態では、駆動側プーリ１０側
にクラッチ機構４１が設けられ、従動側プーリ１２側の
遠心クラッチ１３が廃止されている。そして従動側プー
リ１２の駆動筒体１８に上記クラッチアウタ２４と同様
の形状を有する回転部材４２が固着され、該回転部材４
２の外周面と伝達ケース２５の回転部材収容部２５ａ′
との間に上記駆動・発電モータ２６が配設されている。
【００４４】本第２実施形態においても、上記第１実施
形態と同様に、高負荷時には補助力を供給でき、かつ減
速時には発生するエネルギを回収できる。
【００４５】なお、上記上記第２実施形態では、駆動・
発電モータ２６を従動側プーリ１２の車軸方向外側に配
置したが、該従動側プーリ１２の軸方向内側に配置する
ことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるエンジンユニット
のエネルギ回収機構のシステム構成図である。
【図２】上記エンジンユニットの平面図である。
【図３】上記エンジンユニットの要部の断面平面図であ
る。
【図４】本発明の他の実施形態によるエネルギ回収機構
の要部の断面平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるエンジンユニット
のエネルギ回収機構のシステム構成図である。
【図６】上記エンジンユニットの要部の断面平面図であ
る。
【符号の説明】
１ エンジンユニット ３ 後輪（駆動輪） ５ 動力伝達機構 １２ 従動側プーリ １２ｃ 冷却羽根 １３ 遠心クラッチ ２４ クラッチアウタ（回転部材） ２４ｅ 冷却羽根 ２５ 伝達ケース ２５ａ 遠心クラッチ収容部 ２５ｄ放熱フィン ２６ 駆動・発電モータ ２６ａ ロータ ２６ｂ ステータ ４２ 回転部材
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年６月１８日（２００２．６．１
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジン出力を伝達ケース内に収容され
    た動力伝達機構を介して駆動輪に伝達するようにした車
    両用エンジンのエネルギ回収機構において、上記動力伝
    達機構を構成する回転部材の外面と伝達ケースの内面と
    の間に、上記駆動輪に駆動力を伝達可能でかつ該駆動輪
    の回転により発電可能の駆動・発電モータを配設したこ
    とを特徴とする車両用エンジンのエネルギ回収機構。
  2. 【請求項２】 請求項１において、上記動力伝達機構が
    遠心クラッチを備えており、該遠心クラッチの回転部材
    の外面と伝達ケースの内面との間に上記駆動・発電モー
    タを配設したことを特徴とする車両用エンジンのエネル
    ギ回収機構。
  3. 【請求項３】 請求項２において、上記駆動・発電モー
    タは、上記遠心クラッチのクラッチアウタの外周面に配
    設されたロータと、上記伝達ケースの遠心クラッチ収容
    部の内周面に上記ロータと対向するように配設されコイ
    ルが巻回されたステータとを備えていることを特徴とす
    る車両用エンジンのエネルギ回収機構。
  4. 【請求項４】 請求項３において、上記遠心クラッチに
    隣接するように配置された従動側プーリに、上記伝達ケ
    ースの外側から空気を吸引して上記駆動・発電モータを
    通過する空気流を生じさせる冷却羽根が形成されている
    ことを特徴とする車両用エンジンのエネルギ回収機構。
  5. 【請求項５】 請求項３において、上記クラッチアウタ
    の側面に、伝達ケースの外側から空気を吸引して上記駆
    動・発電モータを通過する空気流を生じさせる冷却羽根
    が形成されていることを特徴とする車両用エンジンのエ
    ネルギ回収機構。
  6. 【請求項６】 請求項３ないし５の何れかにおいて、上
    記伝達ケースの上記遠心クラッチ収容部の外面に放熱フ
    ィンが形成されていることを特徴とする車両用エンジン
    のエネルギ回収機構。
  7. 【請求項７】 請求項１において、上記動力伝達機構が
    Ｖベルト式無段変速機を備えており、該無段変速機の従
    動側プーリと共に回転する回転部材を設け、該回転部材
    の外面と伝達ケースの内面との間に、上記駆動・発電モ
    ータを配設したことを特徴とする車両用エンジンのエネ
    ルギ回収機構。
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