JP2007216812A - ハイブリッド二輪車 - Google Patents

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Abstract

【課題】 車幅方向に張り出すことがなく限られた車幅の二輪車でもハイブリッド式の駆動ユニットを搭載することのできるハイブリッド二輪車を提供すること。
【解決手段】 発電機４０とモータ５０との間に動力分配装置３０を位置させ、動力分配装置３０の後方に減速装置６０を配置した。そして、駆動輪伝達装置７０の後端側が上下に揺動自在になるように駆動輪伝達装置７０の前端部を中央収納ケース８０の後端部に軸支し、駆動輪伝達装置７０の後端部に後輪１１ｂを軸支した。また、動力分配装置３０を、サンギア３４と、遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄと、遊星キャリア３２と、リングギア３５とで構成した。さらに、ロータ軸４１からキャリア軸３１を突出させ、突出したキャリア軸３１の端部に中間ギア部２６を介してクランク軸２４の回転を伝達するようにした。また、中央収納ケース８０を一体的に形成した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンおよびモータの駆動により走行するハイブリッド二輪車に関する。
従来の自走車両は、エンジンの駆動により車輪を回転させて走行するものが一般的であったが、近年では、環境上から、エンジンに加えて駆動モータを搭載したハイブリッド車両が開発されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車両は、出力軸を有するエンジンと、エンジンから出力される動力が動力調整装置を介して伝達される駆動軸と、
回転軸を有する発電機と、発電機の回転軸を出力軸と駆動軸とに切り替えて結合する切替機構とを備えている。そして、これらのエンジン、発電機、切替機構およびモータが、車幅方向に同一軸上で直列に配置されている。
特開２０００−３４３９６４号公報
しかしながら、前述した従来のハイブリッド車両は、車幅の広い４輪車であるためエンジン、発電機、切替機構およびモータを車幅方向に配置することができるが、車幅の狭い二輪車では、このようなハイブリッド式の駆動ユニットを設けることはできない。また、二輪車にこのハイブリッド式の駆動ユニットを設けると、駆動ユニットが車幅方向に大きく張り出してしまう。
本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、車幅方向に張り出すことがなく限られた車幅の二輪車でもハイブリッド式の駆動ユニットを搭載することのできるハイブリッド二輪車を提供することである。
前述した目的を達成するため、本発明に係るハイブリッド二輪車の構成上の特徴は、クランク軸を車幅方向に向けて配置されたエンジンと、エンジンのクランク軸の回転により発電する発電機と、発電機が発生する電力によって駆動し減速装置および駆動輪伝達装置を介して駆動輪を回転させるモータと、エンジンで発生するクランク軸の回転駆動力を発電機と減速装置とに対して分配する動力分配装置とを備えたハイブリッド二輪車であって、発電機とモータとの間に動力分配装置を位置させた状態で、発電機、モータおよび動力分配装置を、クランク軸から後方に離間しかつクランク軸に平行する軸上に配置するとともに、動力分配装置の後方に減速装置を配置し、駆動輪伝達装置の後端側が上下方向に揺動自在になるように、駆動輪伝達装置の前端部を減速装置を収納する減速装置収納ケースに軸支し、駆動輪伝達装置の後端部に駆動輪を軸支したことにある。
このように構成した本発明に係るハイブリッド二輪車では、発電機とモータとの間に動力分配装置を位置させるとともに、動力分配装置の後方に減速装置を配置し、減速装置を収納する減速装置収納ケースに、駆動輪伝達装置の前端部を軸支している。このため、駆動輪伝達装置を、車幅の中央側に可及的に接近させることができ、ハイブリッド二輪車の車幅方向部分をコンパクトに構成することができる。また、駆動輪伝達装置を軸支する車体側の部材として減速装置を収納する減速装置収納ケースを利用したため、駆動輪伝達装置を軸支するための特別な軸支部材が不要になる。
さらに、駆動輪伝達装置を減速装置収納ケースを介して車体側に取り付けたため、減速装置から駆動輪伝達装置に駆動力を伝達するための構造と、駆動輪伝達装置を減速装置に軸支するための構造との双方を単純にすることができる。また、減速装置収納ケースは、元々、剛性および強度が高くなるように構成されているため、その減速装置収納ケースに駆動輪伝達装置を軸支することで、駆動輪伝達装置を強固に軸支することができる。
また、本発明に係るハイブリッド二輪車の他の構成上の特徴は、動力分配装置が、発電機のロータ軸と同軸に連結されたサンギア軸を有するサンギアと、サンギアの周囲に配置されサンギアと噛合する複数の遊星ギアと、遊星ギアを回転自在に支持する遊星キャリアと、遊星ギアの周囲に配置され遊星ギアと噛合するとともに、遊星キャリアが備えるキャリア軸を中心に回転自在に設けられてキャリア軸の回転力を減速装置に伝達するリングギアとで構成されていることにある。
また、この場合、モータが備えるモータ軸または発電機のロータ軸のうちの少なくとも一方の軸およびサンギアを中空に形成し、それらの中空に遊星キャリアのキャリア軸を回転自在に配設することができる。このように、動力分配装置として、サンギア、遊星ギア、遊星キャリアおよびリングギアからなる遊星歯車機構を採用するとともに、モータ軸または発電機のロータ軸のうちの少なくとも一方の軸およびサンギアを中空に形成し、その中空にキャリア軸を配設することにより、一層、ハイブリッド二輪車の車幅方向部分をコンパクトに構成することができる。
また、本発明に係るハイブリッド二輪車のさらに他の構成上の特徴は、中空に形成されたモータ軸またはロータ軸の軸端からキャリア軸を突出させ、突出したキャリア軸の端部に駆動力伝達機構を介してクランク軸の回転を伝達するようにしたことにある。これによると、キャリア軸にクランク軸の回転力を伝達するための構造を単純にすることができるとともに、その連結が容易になる。
本発明に係るハイブリッド二輪車のさらに他の構成上の特徴は、動力分配装置を収納する動力分配装置収納ケースと減速装置収納ケースとを一体的に形成したことにある。これによると、駆動輪伝達装置をより一層強固に車体の本体側に軸支することができる。
本発明に係るハイブリッド二輪車のさらに他の構成上の特徴は、クランク軸を軸支するクランクケースと、動力分配装置収納ケースと減速装置収納ケースとを一体的に形成したことにある。これによると、車体の本体側部分を強固にすることができる。また、駆動輪伝達装置をより一層強固に車体の本体側に軸支することができる。
本発明に係るハイブリッド二輪車のさらに他の構成上の特徴は、駆動輪伝達装置の前端部を二股状に形成し、この二股状部分のそれぞれの端部を減速装置収納ケースの左右両側部に軸支したことにある。これによると、駆動輪伝達装置をより一層強固に車体の本体側に軸支することができる。また、駆動輪伝達装置をバランスよく減速装置収納ケースに取り付けることができる。
以下、本発明に係るハイブリッド二輪車の一実施形態について図面を用いて詳しく説明する。図１は同実施形態に係るハイブリッド二輪車１０を示しており、図２はその要部であるハイブリッド式の駆動ユニットＤＹを示している。ハイブリッド二輪車１０は、前輪１１ａと後輪１１ｂとを備えており、前輪１１ａと後輪１１ｂとの間に形成された車両本体１２の中央下部に、駆動ユニットＤＹが配置されている。また、車両本体１２の前側上部には、アクセルグリップとブレーキレバー（図示せず）を備えたハンドル１３が設けられ、車両本体１２の中央上部には、シート１４が設けられている。
駆動ユニットＤＹは、エンジン２０、動力分配装置３０、発電機４０、およびモータ５０を備えており、ハイブリッド二輪車１０は、動力源としてのエンジン２０およびモータ５０を個々に、または組み合わせて駆動輪である後輪１１ｂを駆動させるシリーズ・パラレルハイブリッド式の二輪車で構成されている。すなわち、ハイブリッド二輪車１０は、エンジン２０が発生する駆動力を動力分配装置３０に分割させて、一方で後輪１１ｂを直接駆動し、他方で発電機４０を作動させて発電させる。そして、発電機４０が発電した電力でモータ５０を作動させ後輪１１ｂを駆動する。この場合に、動力分配装置３０が分割する駆動力の割合は、ハイブリッド二輪車１０の走行状態に応じて適宜制御される。
また、図２に示したように、動力分配装置３０、発電機４０およびモータ５０は、エンジン２０の後方で車幅方向に並んで、右側（シート１４に座った運転者から見た場合の右側で、以下、左右前後の方向は運転者から見た方向として説明する。）から発電機４０、動力分配装置３０、モータ５０の順に配置されている。エンジン２０は水冷式の単気筒エンジンからなっており、シリンダ２１の内部にピストン２２が前後方向に往復移動可能な状態で収容されている。このピストン２２の往復移動は、コネクティングロッド２３を介して軸方向を車幅方向に向けて配置されたクランク軸２４に伝達されてクランク軸２４を、中心軸を中心として回転させる。
また、エンジン２０の停止時に、クランク軸２４を回転させると、ピストン２２がシリンダ２１内で前後に往復移動してエンジン２０を始動させることができる。また、クランク軸２４は、エンジン２０の後方から車幅方向の右側に向って延びておりその右側端部には、図３に示したように、周面に歯部が形成されたクランクギア２５が設けられ、このクランクギア２５の後部側に、周面に歯部が形成された中間ギア部２６の前部側に位置する部分が噛合している。そして、この中間ギア部２６の後部側に位置する部分は、動力分配装置３０が備えるキャリア軸３１の端部側周面に設けられ周面に歯部が形成された連結ギア２７の前部側に位置する部分に噛合している。
したがって、エンジン２０が作動してクランク軸２４が回転すると、クランクギア２５、中間ギア部２６および連結ギア２７を介して、クランク軸２４の回転駆動力がキャリア軸３１に伝達されキャリア軸３１が回転する。中間ギア部２６は、クランクギア２５および連結ギア２７とともにエンジン２０で発生する動力をクランク軸２４から取り出して動力分配装置３０に伝達する本発明の駆動力伝達機構を構成する。
また、図４に示すように、キャリア軸３１は、クランク軸２４の後方に、クランク軸２４と平行して配置されている。また、中間ギア部２６の軸部２６ａもクランク軸２４およびキャリア軸３１と平行に配置されている。そして、キャリア軸３１の左端部に動力分配装置３０を構成するキャリア軸３１以外の各部材が配置され、右側に発電機４０、左側にモータ５０が配置されている。
そして、キャリア軸３１の左端部側にある動力分配装置３０は遊星歯車機構で構成されている。すなわち、この遊星歯車機構は、キャリア軸３１の外周面に形成された遊星キャリア３２と、周面に歯部が形成された円筒状の４個の遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ（図５参照）と、サンギア３４と、リングギア３５とを備えている。なお、遊星ギアは３個または５個で構成しこれらを円周方向に均等に配置してもよい。遊星キャリア３２は、キャリア軸３１の外周面に、キャリア軸３１と一体的に形成されたフランジ状の本体３２ａと、本体３２ａの右側面に、キャリア軸３１の中心を中心軸とする同心円上に一定間隔を保って形成された遊星ギアの数と同数のプラネタリピン３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅとで構成されている。
このプラネタリピン３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅには、それぞれ遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄが回転自在な状態で取り付けられている。また、サンギア３４は、キャリア軸３１の周面に、キャリア軸３１に対して回転自在に取り付けられた円筒状の軸体で構成されており、キャリア軸３１の周面における遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄと対向する部分から発電機４０の左側部分に対応する部分にかけて設けられている。そして、サンギア３４の外周面における遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄと対向する部分には、遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄと噛合するサンギア部３４ａ（図６参照）が形成され、サンギア３４の右端部は発電機４０のロータ軸４１の左端部とスプライン構造によって噛合している。
したがって、遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、プラネタリピン３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅを中心として自転しながら、サンギア部３４ａの周囲を遊星キャリア３２とともに公転する。リングギア３５は、サンギア３４のギア部および遊星キャリア３２、遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを覆うようにして形成されており、内周面において、遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄに噛合するギア部３５ａが形成されている。
なお、図６に示したリングギア３５は、リングギア３５の全体でなく左側部分のみを示している。また、リングギア３５の外周面における発電機４０側部分には、スプロケット３７が形成されており、このスプロケット３７に、チェーン３６が掛け渡されている。このチェーン３６は、後述する減速装置６０の第１減速ギア部６１に向かって延びている。このため、キャリア軸３１に伝達された回転駆動力は、遊星キャリア３２、遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ、リングギア３５およびチェーン３６を介して減速装置６０に伝達される。
発電機４０は、ロータ軸４１をキャリア軸３１と同軸に回転自在にした状態でキャリア軸３１の外周側に配置されており、ロータ軸４１の左端部分は、サンギア軸３４ｂの右端部とスプライン構造によって噛合している。このため、サンギア３４が回転すると、その回転駆動力がロータ軸４１に伝達されてロータ軸４１が回転する。発電機４０は、このロータ軸４１の回転により作動して発電し、発電した電力をバッテリ４２（図１参照）とモータ５０とに供給する。また、逆に、発電機４０に電力を供給することで発電機４０のロータ軸４１が回転し、サンギア３４を回転させることもできる。なお、バッテリ４２は、発電機４０およびモータ５０に電気的に接続され、モータ５０に電力を供給してモータ５０を作動させるとともに、モータ５０や発電機４０によって生成される電力を蓄電する。
モータ５０は、図７に示したように、略リング状に形成されたステータ５１と、ステータ５１の内部に設けられたモータ軸５２を備えている。そして、モータ軸５２の右端部には、爪部５２ｂを備えた円盤５２ａがスプライン構造によって噛合している。また、リングギア３５の左側面には、爪部５２ｂと係合可能な複数の係合凹部３５ｃが形成されており、係合凹部３５ｃと爪部５２ｂとを係合させることにより、リングギア３５とモータ軸５２とが接合されている。
このため、モータ軸５２が回転すると、リングギア３５もキャリア軸３１の外周側でキャリア軸３１を中心に回転する。また、前述したように、リングギア３５の右側部分周面には、スプロケット３７が形成されており、このスプロケット３７に、減速装置６０側に接続されるチェーン３６が掛け渡されている。このため、バッテリ４２からの電力供給によりモータ５０が駆動するとその駆動力は、モータ軸５２の回転にともなって回転するリングギア３５のスプロケット３７及びチェーン３６を介して減速装置６０に伝達される。また、このモータ５０は、ハイブリッド二輪車１０の減速・制動時には、後輪１１ｂの回転力によってモータ軸５２が回転させられることで電力を回生し、後輪１１ｂの回転を抑制する抵抗力を発生する機能も備えている。
減速装置６０は、図８に示したように、第１減速ギア部６１の他、第２減速ギア部６２および第３減速ギア部６３を備えており、第１減速ギア部６１は、チェーン３６に噛合するスプロケット部６１ａと、スプロケット部６１ａに並んでスプロケット部６１ａと同軸に配置されたギア部６１ｂと、スプロケット部６１ａとギア部６１ｂとを支持する軸部６１ｃとを備えている。そして、第１減速ギア部６１は、チェーン３６を介してスプロケット部６１ａに伝達されるリングギア３５の回転駆動力を第２減速ギア部６２に伝達する。
第２減速ギア部６２は、第１減速ギア部６１のギア部６１ｂに噛合するギア部６２ａと、ギア部６２ａに並んでギア部６２ａと同軸に配置されたギア部６２ｂと、ギア部６２ａとギア部６２ｂとを支持する軸部６２ｃとを備えている。そして、第２減速ギア部６２は、ギア部６２ａを介して減速ギア部６１から伝達される回転駆動力を第３減速ギア部６３に伝達する。
第３減速ギア部６３は、第１減速ギア部６１の軸部６１ｃおよび第２減速ギア部６２の軸部６２ｃよりも軸方向の長さが長く設定された軸部６３ａと、第２減速ギア部６２のギア部６２ｂと噛合するギア部６３ｂと、軸部６３ａの左端部側にギア部６３ｂと同軸に配置されたスプロケット６３ｃとを備えている。軸部６１ｃ，６２ｃ，６３ａは平行して前後方向に配置されており、軸部６３ａは、右側端部の車幅方向の位置を軸部６１ｃ，６２ｃの右側端部の車幅方向の位置に合わせ、左側端部を車幅方向の左側に延ばした状態で配置されている。
そして、図９に示したように、第３減速ギア部６３のスプロケット６３ｃに、後方に延びるチェーン７１が掛け渡されている。このチェーン７１の後部側に位置する部分は、動力伝達ギア７２のスプロケット７２ａに掛け渡されている。動力伝達ギア７２は、スプロケット７２ａと、スプロケット７２ａを支持する軸部７２ｂと、軸部７２ｂの左側部分にスプロケット７２ａと同軸に配置されたスプロケット７２ｃとで構成されている。
また、動力伝達ギア７２のスプロケット７２ｃには、後輪１１ｂの中心側に向って後方に延びるチェーン７３が掛け渡されている。そして、後輪１１ｂを軸支するホイール７４の左側部分の周面にはスプロケット７４ａが設けられており、チェーン７３の後端側に位置する部分は、このスプロケット７４ａに掛け渡されている。このため、チェーン７１を介して第３減速ギア部６３から動力伝達ギア７２に伝達される駆動力はチェーン７３およびホイール７４を介して後輪１１ｂに伝達され後輪１１ｂを駆動させる。
これらのチェーン３６、第１減速ギア部６１、第２減速ギア部６２、第３減速ギア部６３、チェーン７１、動力伝達ギア７２、チェーン７３およびホイール７４のスプロケット７４ａで駆動輪となる後輪１１ｂを回転させるための後輪駆動力伝達ラインが形成される。また、第３減速ギア部６３の左端部側部分、チェーン７１、動力伝達ギア７２、チェーン７３およびホイール７４は、アーム部７５内に収容されており、ホイール７４の右側部分と第３減速ギア部６３の右側部分近傍との間にも前後方向に延びるアーム部７６が設けられている。
そして、第３減速ギア部６３のスプロケット６３ｃ、チェーン７１、動力伝達ギア７２、チェーン７３、ホイール７４およびアーム部７５，７６で本発明に係る駆動輪伝達装置７０が構成されている。この駆動輪伝達装置７０は、減速装置６０を収納する減速装置収納ケース（後述する中央収納ケース８０の後部側部分）の後端部に、上下方向に揺動可能な状態で取り付けられている。
また、駆動ユニットＤＹが備える各装置は、各ケース部材、ボルト等の固定部材および軸受け部材等を用いて組み付けられている。すなわち、シリンダ２１の後端部から第３減速ギア部６３にかけて左側面ケース部８１と右側面ケース部８２とからなる中央収納ケース８０が前後に延びている。そして、左側面ケース部８１の左側に中間収納ケース８３が固定され、中間収納ケース８３の左側に左側面カバー部８４が固定されている。また、右側面ケース部８２の右側に中間収納ケース８５が固定され、さらに中間収納ケース８５の右側に右側面カバー部８６が固定されている。
中央収納ケース８０内には、クランク軸２４の中央側部分、動力分配装置３０におけるキャリア軸３１の発電機４０側部分を除いた部分および減速装置６０が収納されている。すなわち、この中央収納ケース８０は、前部側部分がクランク軸２４を軸支するためのクランクケースを構成し、中央部分が動力分配装置３０を収納する動力分配装置収納ケースを構成し、後部側部分が減速装置６０を収納する減速装置収納ケースを構成している。
図１０に左側面ケース部８１を示しており、左側面ケース部８１の中央部にはキャリア軸３１を挿通させるための穴部８１ａが形成され、前部側部分には、クランク軸２４の左端部側部分を挿通させるための穴部８１ｂが形成されている。また、左側面ケース部８１の後部側部分には、第３減速ギア部６３の軸部６３ａを挿通させるとともに、ベアリング６４（図８参照）を介して軸部６３ａを回転自在に支持するための穴部８１ｃが形成されている。なお、右側面ケース部８２は、左側面ケース部８１と略左右対称に形成されている。
また、中央収納ケース８０の左側面ケース部８１と中間収納ケース８３との間には、モータ５０が収納されている。この左側面ケース部８１と中間収納ケース８３とは、固定部材を介して組み付けられており、中間収納ケース８３の中央にはモータ５０のモータ軸５２を挿通させるとともにベアリング５３（図４参照）を介してモータ軸５２支持するための穴部８３ａが形成されている。また、中間収納ケース８３の前端部には、エンジン２０や、駆動ユニットＤＹが備える各装置に冷却水を供給して冷却するための冷却水ポンプ５４が取り付けられている。そして、中間収納ケース８３の左側面における冷却水ポンプ５４を除いた部分が左側面カバー部８４で覆われている。
また、中間収納ケース８５と右側面ケース部８２との間には、発電機４０が収納されている。この右側面ケース部８２と中間収納ケース８５とは固定部材を介して組み付けられており、中間収納ケース８５の中央には、キャリア軸３１を挿通させるとともにベアリング４３を介してキャリア軸３１を支持するための穴部８５ａが形成されている（図４および図１１を参照）。また、中間収納ケース８５の前部側部分には、クランク軸２４の右側部分を挿通させるとともに、ベアリング２８（図３参照）を介してクランク軸２４を支持するための穴部８５ｂが形成されている。
また、中間収納ケース８５の右側面における穴部８５ａの外周側部分には、環状の冷却水路８５ｃが形成されており、この冷却水路８５ｃの開口側面は、図１２に示したように、リング状の閉塞部材２９によって閉塞されている。そして、図１３に示したように、中間収納ケース８５の右面側に、中央に穴部８７ａが形成された略三形の軸支部材８７を介して、中間ギア部２６が取り付けられている。
この軸支部材８７は、穴部８７ａにベアリング８８（図３参照）が設けられた一対の部材で構成され、中間ギア部２６の軸部２６ａの両側をそれぞれベアリング８８内に挿入させて回転自在にした状態で中間ギア部２６を挟んでいる。そして、中間ギア部２６を挟んだ軸支部材８７は、３個のボルト８９によって中間収納ケース８５に固定されている。また、図１４に示したように、中間収納ケース８５の右側部分は右側面カバー部８６を取り付けることによって被覆されている。
また、図示していないが、ハイブリッド二輪車１０は、前述した各装置の他、燃料を収容する燃料タンク、燃料を燃料タンクからエンジン２０に供給するための燃料供給装置、エンジン２０に送る燃料と空気の比率を調節するためのスロットルバルブ、燃料に点火する点火装置、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマーなどを有する制御装置およびメインスイッチ等ハイブリッド二輪車１０を走行させるために必要な各装置を備えている。
この構成において、ハイブリッド二輪車１０を走行させる際の駆動ユニットＤＹの動作は、ハイブリッド二輪車１０の走行状態や、バッテリ４２の充電状態によって決定される。まず、バッテリ４２の充電量が所定値以上である場合の駆動ユニットＤＹの動作をハイブリッド二輪車１０の走行状態ごとに説明する。この場合、ハイブリッド二輪車１０の発進時および軽負荷走行時には、モータ５０の駆動力のみでハイブリッド二輪車１０を発進・走行させる。なお、バッテリ４２の充電量が所定値以上であるため、発電機４０による発電は行わず、エンジン２０は停止させておく。
この場合、バッテリ４２からモータ５０に電力を供給することにより、モータ５０を駆動させると、モータ軸５２が回転し、モータ軸５２とともにリングギア３５が回転する。そして、リングギア３５の回転駆動力は、チェーン３６を介して減速装置６０に伝達されたのちに、さらに駆動輪伝達装置７０に伝達され後輪１１ｂを回転駆動させる。この際、リングギア３５の回転にともない遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄがリングギア３５の回転方向と同一方向に自転する。さらに、遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの回転にともない、サンギア３４が遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの回転方向と逆方向に回転する。
この時、エンジン２０のクランク軸２４に回転力を与えてピストン２２を往復運動させるクランキングが発生しないように発電機４０のロータ軸４１の回転をモータ軸５２の回転に同期させて、サンギア３４をリングギア３５に対して逆回転させる。これによって、遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの公転およびキャリア軸３１の回転を止めることができる。
この結果、モータ５０の駆動力がクランク軸２４に伝わることなく、ハイブリッド二輪車１０は、モータ５０の駆動力のみで発進・走行する。また、ハイブリッド二輪車１０は定常走行時には、エンジン２０の燃費率がよい領域で走行できるように、エンジン２０の駆動力およびモータ５０の駆動力を合計した駆動力で走行する。この場合、エンジン２０の作動により発生する駆動力を、動力分配装置３０によって、直接後輪１１ｂを駆動させるための駆動力と、モータ５０に供給する電力を得るために発電機４０に発電させるための駆動力とに分配する。
すなわち、エンジン２０を作動させると、エンジン２０の駆動力がクランク軸２４、中間ギア部２６およびキャリア軸３１を介して遊星キャリア３２に伝達され遊星キャリア３２が回転する。そして、この遊星キャリア３２の回転にともなって遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは公転するとともに、プラネタリピン３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅを中心として自転する。さらに、遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの回転にともなってリングギア３５が回転し、リングギア３５の回転駆動力が、スプロケット３７およびチェーン３６を介して減速装置６０に伝達される。
そして、減速装置６０に伝達された駆動力は、駆動輪伝達装置７０、ホイール７４等を介して後輪１１ｂに伝わり後輪１１ｂを回転させる。一方、遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの回転にともなってサンギア３４が回転すると、発電機４０のロータ軸４１が回転し、発電機４０は発電する。この発電機４０が発電する電力はモータ５０を駆動させるために使用され、このモータ５０の作動により生じる駆動力も後輪１１ｂを駆動させるために使用される。
また、ハイブリッド二輪車１０を加速させたり登坂させたりするために高出力が必要なときには、定常走行時の動作に加えて、エンジン２０の回転数を上げるとともに、発電機４０で発電した電力とバッテリ４２の電力とをモータ５０に供給する。これによって、エンジン２０による駆動力およびモータ５０による駆動力の双方を大きくすることができ、ハイブリッド二輪車１０は安定した状態で加速や登坂ができる。
また、ハイブリッド二輪車１０を減速させたり制動させたりするときには、エンジン２０のエンジンブレーキを作動させる。すなわち、後輪１１ｂからの駆動力によってモータ軸５２及びリングギア３５が回転させられ、遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ、遊星キャリア３２、サンギア３４が回転しようとする。このとき、モータ軸５２の回転によってモータ５０が発電し、その発電した電力を発電機４０に供給してロータ軸４１の回転速度を過回転にならない範囲で上昇させることによって、サンギア３４の回転を制御し、エンジンブレーキを適宜作用させる。
つぎに、バッテリ４２の充電量が所定値以下である場合の駆動ユニットＤＹの動作をハイブリッド二輪車１０の走行状態ごとに説明する。この場合、まず、バッテリ４２から発電機４０に電力を供給して、発電機４０をセルモータとして機能させ、発電機４０の駆動力によりエンジン２０を始動させる。そして、エンジン２０が始動したのち、発電機４０への電力の供給を停止し、エンジン２０が発生する駆動力を動力分配装置３０の遊星キャリア３２を公転させ、そのときの遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの自転によってサンギア３４が回転しロータ軸４１を回転させて発電機４０を発電させる。
このとき、発電機４０が発電する電力はバッテリ４２に充電される。このとき、ハイブリッドニ輪車１０は停車しており、リングギア３５及びモータ軸５２は回転を停止している。モータ軸５２の回転を停止させるために、バッテリ４２または発電機４０からモータ５０に電力が供給されている。そして、ハイブリッド二輪車１０を発進させて軽負荷走行させる時には、エンジン２０の駆動力を利用した発電機４０の発電力でバッテリ４２を充電しながらモータ５０の駆動力でハイブリッド二輪車１０を発進・走行させる。
この場合、モータ５０を駆動させることにより、リングギア３５、チェーン３６、減速装置６０および駆動輪伝達装置７０を介して後輪１１ｂを回転駆動させる。この際、リングギア３５の回転にともない遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄが回転し、さらに、遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの回転にともない遊星キャリア３２が回転するが、この遊星キャリア３２はアイドリング時から回転しているため回転状態が継続された状態になる。そして、遊星キャリア３２の回転によりサンギア３４が回転して、発電機４０が発電し、その発電力はバッテリ４２に充電される。
また、ハイブリッド二輪車１０が定常走行する際には、前述したバッテリ４２の充電量が所定値以上の場合と同様の動作が行われるが、バッテリ４２の充電量が所定値以上になるまでは、発電機４０が発電する電力はモータ５０を駆動させること以外に、バッテリ４２の充電にも使用される。さらに、ハイブリッド二輪車１０を加速させたり登坂させたりする際にも、前述したバッテリ４２の充電量が所定値以上の場合と同様の動作が行われるが、この場合は、バッテリ４２の充電量が所定値以上になるまでは、バッテリ４２からモータ５０に電力の供給を行わず、その時点での発電機４０からモータ５０に供給可能な最大電力によるモータ５０の駆動力とエンジン２０の駆動力とによって得られる合計の駆動力によって加速する。
また、ハイブリッド二輪車１０を減速させたり制動させたりするときには、後輪１１ｂからの駆動力によってリングギア３５及びモータ軸５２が回転させられ、モータ５０を発電させることによって得られる回生ブレーキの作用で減速力を得る。このとき、遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ、遊星キャリア３２、サンギア３４、発電機４０のロータ軸４１が回転するが、ロータ軸４１が過回転にならない範囲で発電機４０に給電し、ロータ軸４１の回転速度の制御を行う。これによって、サンギア３４の回転も制御され、ひいてはエンジンブレーキを適宜作用させることができる。
このように、本実施形態に係るハイブリッド二輪車１０では、発電機４０とモータ５０との間に動力分配装置３０を位置させるとともに、動力分配装置３０の後方に減速装置６０を配置している。そして、減速装置６０を収納する中央収納ケース８０の後端部に、駆動輪伝達装置７０の前端部を軸支している。このため、駆動輪伝達装置７０を、車幅の中央側に可及的に接近させることができ、ハイブリッド二輪車１０の駆動ユニットＤＹをコンパクトに構成することができる。また、駆動輪伝達装置７０を軸支する駆動ユニットＤＹの本体側の部材として減速装置６０を収納する中央収納ケース８０を利用したため、駆動輪伝達装置７０を軸支するための特別な軸支部材が不要になる。
さらに、駆動輪伝達装置７０を中央収納ケース８０に取り付けたため、減速装置６０から駆動輪伝達装置７０に駆動力を伝達するための構造と、駆動輪伝達装置７０を減速装置６０に軸支するための構造との双方を単純にすることができる。また、中央収納ケース８０は、剛性および強度が高くなるように構成されるため、駆動輪伝達装置７０を強固に軸支することができる。また、動力分配装置３０として、サンギア３４、遊星ギア３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ、遊星キャリア３２およびリングギア３５からなる遊星歯車機構を採用するとともに、発電機４０のロータ軸４１およびサンギア３４を中空に形成し、その中空にキャリア軸３１を配設することにより、ハイブリッド二輪車１０の車幅方向部分をコンパクトに構成することができる。
さらに、発電機４０のロータ軸４１からキャリア軸３１を突出させ、突出したキャリア軸３１の端部に中間ギア部２６を介してクランク軸２４を連結したため、キャリア軸３１にクランク軸２４の回転力を伝達するための構造を単純にすることができるとともに、その連結が容易になる。また、一体からなる中央収納ケース８０の内部に、クランク軸２４、動力分配装置３０および減速装置６０を収納したため、駆動ユニットＤＹを強固にすることができる。
また、クランク軸２４、動力分配装置３０および減速装置６０を収納する収納ケースを１個の中央収納ケース８０で構成したため、駆動輪伝達装置７０をより一層強固に駆動ユニットＤＹの本体側に軸支することができる。さらに、駆動輪伝達装置７０の前端部を二股状に形成し、この二股状部分のそれぞれの端部を中央収納ケース８０の後端部における左右両側部に軸支したため、駆動輪伝達装置７０をより一層強固に駆動ユニットＤＹの本体側に軸支することができる。また、駆動輪伝達装置７０をバランスよく中央収納ケース８０に取り付けることができる。
また、駆動ユニットＤＹが備える各装置に冷却水を供給して冷却するための冷却水ポンプ５４が、モータ５０の前方におけるデッドスペースに設けられているため駆動ユニットＤＹをコンパクトに構成することができる。さらに、中間ギア部２６が、一対の部材からなる軸支部材８７とは、３個のボルト８９によって中間収納ケース８５に固定されているため、冷却水路８５ｃに影響されることなく強固に支持される。
また、本発明に係るハイブリッド二輪車は、前述した実施形態に限るものでなく、適宜変更して実施することができる。例えば、前述した実施形態では、エンジン２０が単気筒のエンジンであるとしたが、このエンジン２０は、単気筒に限らず２気筒やそれ以上の気筒を備えたものとすることができる。この場合、クランク軸２４の駆動力を気筒間の部分から動力分配装置３０のキャリア軸３１に伝達するようにすることができる。また、キャリア軸３１をモータ５０側に突出させるとともに、中間ギア部２６を駆動ユニットＤＹの左側部分に配置してクランク軸２４の駆動力をキャリア軸３１に伝達するようにしてもよい。
本発明の一実施形態に係るハイブリッド二輪車を示した側面図である。 ハイブリッド二輪車が備える駆動ユニットを示した断面図である。 クランク軸とキャリア軸との連結関係を示した断面図である。 発電機、動力分配装置、モータの配置を示した断面図である。 遊星歯車機構を示した分解斜視図である。 遊星歯車機構にリングギアを組み付けた状態を示した斜視図である。 モータとリングギアとを示した分解斜視図である。 減速装置を示した断面図である。 駆動輪伝達装置を示した断面図である。 中央収納ケースの左側面ケースを示した側面図である。 中央収納ケースを示した側面図である。 図１１に示した中間収納ケースの冷却水路に閉塞部材を取り付けた状態を示した側面図である。 軸支部材を介して中間収納ケースに中間ギア部を取り付けた状態を示した側面図である。 中間収納ケースに右側面カバー部を取り付けた状態を示した側面図である。
符号の説明
１０…ハイブリッド二輪車、１１ｂ…後輪、２０…エンジン、２４…クランク軸、２５…クランクギア、２６…中間ギア部、２７…連結ギア、３０…動力分配装置、３１…キャリア軸、３２…遊星キャリア、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ…遊星ギア、３４…サンギア、３４ａ…サンギア部、３４ｂ…サンギア軸、３５…リングギア、３５ａ…ギア部、３７…スプロケット、３６…チェーン、４０…発電機、４１…ロータ軸、５０…モータ、５２…モータ軸、６０…減速装置、７０…駆動輪伝達装置、８０…中央収納ケース、８１…左側面ケース部、８２…右側面ケース部。

Claims (7)

  1. クランク軸を車幅方向に向けて配置されたエンジンと、前記エンジンのクランク軸の回転により発電する発電機と、前記発電機が発生する電力によって駆動し減速装置および駆動輪伝達装置を介して駆動輪を回転させるモータと、前記エンジンで発生するクランク軸の回転駆動力を前記発電機と前記減速装置とに対して分配する動力分配装置とを備えたハイブリッド二輪車であって、
    前記発電機と前記モータとの間に前記動力分配装置を位置させた状態で、前記発電機、前記モータおよび前記動力分配装置を、前記クランク軸から後方に離間しかつ前記クランク軸に平行する軸上に配置するとともに、前記動力分配装置の後方に前記減速装置を配置し、前記駆動輪伝達装置の後端側が上下方向に揺動自在になるように、前記駆動輪伝達装置の前端部を前記減速装置を収納する減速装置収納ケースに軸支し、前記駆動輪伝達装置の後端部に前記駆動輪を軸支したことを特徴とするハイブリッド二輪車。
  2. 前記動力分配装置が、前記発電機のロータ軸と同軸に連結されたサンギア軸を有するサンギアと、前記サンギアの周囲に配置され前記サンギアと噛合する複数の遊星ギアと、前記遊星ギアを回転自在に支持する遊星キャリアと、前記遊星ギアの周囲に配置され前記遊星ギアと噛合するとともに、前記遊星キャリアが備えるキャリア軸を中心に回転自在に設けられて前記キャリア軸の回転力を前記減速装置に伝達するリングギアとで構成されている請求項１に記載のハイブリッド二輪車。
  3. 前記モータが備えるモータ軸または前記発電機のロータ軸のうちの少なくとも一方の軸および前記サンギアを中空に形成し、それらの中空に前記遊星キャリアのキャリア軸を回転自在に配設した請求項２に記載のハイブリッド二輪車。
  4. 前記中空に形成されたモータ軸またはロータ軸の軸端から前記キャリア軸を突出させ、突出した前記キャリア軸の端部に駆動力伝達機構を介して前記クランク軸の回転を伝達するようにした請求項３に記載のハイブリッド二輪車。
  5. 前記動力分配装置を収納する動力分配装置収納ケースと前記減速装置収納ケースとを一体的に形成した請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載のハイブリッド二輪車。
  6. 前記クランク軸を軸支するクランクケースと、前記動力分配装置収納ケースと前記減速装置収納ケースとを一体的に形成した請求項５に記載のハイブリッド二輪車。
  7. 前記駆動輪伝達装置の前端部を二股状に形成し、この二股状部分のそれぞれの端部を前記減速装置収納ケースの左右両側部に軸支した請求項１ないし６のうちのいずれか一つに記載のハイブリッド二輪車。
JP2006038558A 2006-02-15 2006-02-15 ハイブリッド二輪車 Active JP4330588B2 (ja)

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