JP2007269253A - 自動二輪車 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジンと電動モータにより駆動されるハイブリッド式の自動二輪車において好適なモータ配置を提供する。
【解決手段】前輪２と後輪３との間にエンジンＥが搭載されており、エンジンＥに接続されたエキゾーストパイプ２２がエンジンＥの前方に導出されている自動二輪車１であって、エンジンＥのクランクシャフト１６を含む動力伝達系統にトルクを付与する電動モータＭが、エンジンＥのシリンダブロック４４の後方に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、前輪と後輪との間にエンジンが搭載され、該エンジンに接続されたエキゾーストパイプが該エンジンの前方に導出され、走行駆動用の電動モータが搭載されているハイブリッド式の自動二輪車に関するものである。
近年、エンジン動力だけでなく電動モータによる駆動力も利用して走行するハイブリッド自動車の開発が進められている（特許文献１参照）。このようなハイブリッド車は四輪車が主であるが二輪車にも適用することが考えられる。
特開平６−６４４５１号公報
ところで、自動二輪車に走行駆動用の電動モータを搭載する場合、電動モータは電気で作動する装置であるため、安定動作を確保すべく周辺環境による外乱の影響を受けにくい位置に搭載することが望まれる。また、二輪車は四輪車と異なり搭載スペースが限られているため、車体が無駄に大きくならないように効率良くモータを搭載する必要もある。
そこで、本発明は、エンジンと電動モータにより駆動されるハイブリッド式の自動二輪車において好適なモータ配置を提供することを目的としている。
本発明は上述のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の自動二輪車は、前輪と後輪との間にエンジンが搭載されており、該エンジンからの排気を導くエキゾーストパイプが該エンジンの前方に導出されている自動二輪車であって、前記エンジンのクランクシャフトを含む動力伝達系統にトルクを付与する電動モータが、前記エンジンのシリンダ部の後方に配置されていることを特徴とする。
このようにすると、エンジンからの排気が流通するために高温となるエキゾーストパイプがエンジンの前方に導出されているのに対して、電動モータはその反対側であるエンジンのシリンダ部の後方に配置されているので、エキゾーストパイプからの熱輻射の影響が電動モータに及びにくくなり、電動モータの安定動作を確保することができる。
前記エンジンは、前記シリンダ部を形成するシリンダブロックと、該シリンダブロックの下部に配置されたクランクケースとを備え、前記エキゾーストパイプは、前記シリンダブロックの前方から前記クランクケースの下方を経由して後方へと導かれており、前記電動モータは、前記シリンダブロックの後方で前記クランクケースの上方に形成された空間に配置することもできる。
このようにすると、シリンダブロックの後方で且つクランクケースの上方に形成された余空間に電動モータが配置されているので、車体が無駄に大型化するのを抑制することができる。また、高温となるエキゾーストパイプがクランクケースの下方を通過しているのに対して、電動モータはその反対側であるクランクケースの上方に配置されているので、エキゾーストパイプからの熱輻射の影響が電動モータに及びにくくなり、電動モータの更なる安定動作を確保することができる。
ヘッドパイプから後方にフレームが延設されており、該フレームには略前後方向に延びるスイングアームの前部が枢支されていると共に、該スイングアームの後部に前記後輪が回転自在に軸支され、前記電動モータは、前記スイングアームと前記フレームとの接続箇所よりも前方に配置されていてもよい。
このようにすると、スイングアームの前部がフレームに接続された箇所と、エンジンのシリンダ部との間に電動モータが配置され、自動二輪車の重心に近い位置に重量のある電動モータが搭載されることとなるので、自動二輪車の安定性が向上する。
前記エンジンを始動する際に前記クランクシャフトにトルクを付与するスタータモータと、該スタータモータに電力を供給する第１給電部と、前記電動モータに電力を供給し且つ該第１給電部よりも電圧が高い第２給電部と、を備え、前記第２給電部からの電力を前記第１給電部に充電可能な構成であってもよい。
このようにすると、スタータモータに電力を供給する第１給電部には電動モータに電力を供給する第２給電部から充電を行うので、第１給電部を充電するための発電機を新たに搭載せずに済み、車体の大型化を防止することができる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、高温となるエキゾーストパイプがエンジンの前方に導出されているのに対して、電動モータはその反対側であるエンジンのシリンダ部の後方に配置されているので、エキゾーストパイプからの熱輻射の影響が電動モータに及びにくくなり、電動モータの安定動作を確保することができる。
以下、本発明の実施形態に係る自動二輪車を図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、自動二輪車に搭乗した運転者（図示せず）から見た方向を基準とする。
図１は本発明の第１実施形態に係る自動二輪車１を示す左側面図である。図１に示すように、自動二輪車１は前輪２と後輪３とを備え、前輪２は略上下方向に延びるフロントフォーク４の下端部にて回転自在に支持され、該フロントフォーク４は、その上端部に設けられたアッパーブラケット（図示せず）と該アッパーブラケットの下方に設けられたアンダーブラケットとを介して公知のステアリングシャフト（図示せず）に支持されている。該ステアリングシャフトはヘッドパイプ５によって回転自在に外嵌支持されている。該アッパーブラケットには左右へ延びるバー型のステアリングハンドル６が取り付けられている。従って、運転者はステアリングハンドル６を回動操作することにより、前記ステアリングシャフトを回転軸として前輪２を所望の方向へ転向させることができる。ステアリングハンドル６の後方には燃料タンク７が設けられており、この燃料タンク７の後方に運転者騎乗用のシート８が設けられている。
ヘッドパイプ５からは、車体の骨格を構成する左右一対のメインフレーム９（図１では左側のメインフレームのみを示している）が若干下方に傾斜しながら後方へ延びており、このメインフレーム９の後部に左右一対のピボットフレーム１０（図１では左側のピボットフレームのみを示している）が接続されている。このピボットフレーム１０には略前後方向に延びるスイングアーム１１の前部が枢支されており、このスイングアーム１１の後端部に駆動輪である後輪３が回転自在に軸支されている。前輪２と後輪３の間では、メインフレーム９の下方で且つピボットフレーム１０の前方において、並列四気筒のエンジンＥがメインフレーム９およびピボットフレーム１０に支持された状態で搭載されている。また、車体前部から車体両側にかけてエンジンＥなどを覆うようにカウリング１７が設けられている。
エンジンＥは並列四気筒であって、左右方向に一列に配された４本のシリンダ部（気筒）を有する略垂直方向のシリンダブロック４４と、このシリンダブロック４４の下部から後方に向けて略水平方向に配置されてクランクシャフト１６を収容するクランクケース１５とを備えている。このエンジンＥは、軸線がやや前方に傾斜したシリンダブロック４４とクランクケース１５とにより側面視で略Ｌ字形状を呈している。シリンダブロック４４は、シリンダブロック本体１２と、シリンダブロック本体１２の上部に接続されてシリンダブロック本体１２と共に燃焼室を形成してＤＯＨＣ型のバルブシステムが設けられたシリンダヘッド１３と、シリンダヘッド１３の上部を覆うシリンダヘッドカバー１４とを備えている。
スイングアーム１１とピボットフレーム１０との接続箇所Ａより前方では、後述する走行駆動用の電動モータＭが、シリンダブロック１２の後方で且つクランクケース１５の上方に形成された余空間に配置されている。電動モータＭの出力軸Ｍｃの左端部には第１スプロケット４６が設けられていると共に、クランクシャフト１６の左端部にも第２スプロケット４７が設けられている。そして、第１スプロケット４６と第２スプロケット４７との間にサイレントチェーン３３が巻き掛けられることで、電動モータＭからの回転動力がクランクシャフト１６に伝達される構成となっている。
エンジンＥのシリンダヘッド１３の後部には吸気ポート１８が開口しており、吸気ポート１８にはメインフレーム９の内側に配置されたスロットル装置１９が接続されている。電動モータＭは、その吸気ポート１８とスロットル装置１９との接続箇所よりも下方に位置している。スロットル装置１９の上流側には燃料タンク７の下方に配置されたエアクリーナボックス２０が接続されており、前方からの走行風圧（ラム圧）を利用して外気を取り込む構成となっている。シリンダヘッド１３の前部には排気ポート２１が前方斜め下方へ向かって開口しており、排気ポート２１にはエキゾーストパイプ２２（排気管）の上流端が接続されている。エキゾーストパイプ２２は、エンジンＥの排気ポート２１から前方に導出された後に下方へと導かれ、エンジンＥのクランクケース１５の下方を通過して後方のマフラー２３へと延設されている。また、シート８の下方の所要位置には、後述する大型の第２給電部３４、インバータ３５、モータ制御装置３６、小型の第１給電部４２及びＤＣ／ＤＣコンバータ４３が搭載されている。
図２は自動二輪車１のブロック図である。図２に示すように、クランクケース１５には、エンジンＥのピストン２４のコンロッド２５と接続されたクランクシャフト１６が備えられ、このクランクシャフト１６に第１クラッチギヤ２６が設けられている。第１クラッチギヤ２６にはメインシャフト２７に回転自在に外嵌された第２クラッチギヤ２８が噛合されている。そして、メインシャフト２７の端部に固定されたメインクラッチ２９が第２クラッチギヤ２８と結合された状態で、メインシャフト２７がクランクシャフト１６と連動して回転する。メインシャフト２７には歯車列３０を介してカウンターシャフト３１が変速自在に結合され、カウンターシャフト３１はチェーン３２を介して後輪３と接続されている。以上のように、クランクシャフト１６からメインシャフト２７やカウンターシャフト３１等を介して後輪３に至る経路が動力伝達系統となっている。
クランクシャフト１６には、電動モータＭからのトルクが第１スプロケット４６、サイレントチェーン３３及び第２スプロケット４７を介して伝達される構成となっている。電動モータＭには、第２給電部３４（例えば、１４４Ｖのバッテリー）からインバータ３５を介して電力供給されている。また、インバータ３５にはモータ制御装置３６が接続されており、このモータ制御装置３６により電動モータＭの駆動タイミングおよびトルクが制御されている。
モータ制御装置３６には、クランクシャフト１６の回転角度を検出するクランク角センサ３７と、スロットル装置１９内のスロットルバルブ（図示せず）の開度を検出するスロットル開度センサ３８と、自動二輪車１の走行速度を検出する車速センサ３９と、クランクケース１５の歯車列３０の噛合位置を検出するギヤポジションセンサ４０とが接続されている。
また、クランクシャフト１６にはスタータモータ４１のトルクが伝達されるようになっている。スタータモータ４１は、走行駆動用の電動モータＭよりも小出力であり、エンジン始動時における運転者によるスタータスイッチ（図示せず）のＯＮ操作に応じて駆動される。スタータモータ４１には、電装系に電力供給する第１給電部４２（例えば、１４Ｖのバッテリー）から電力が供給されている。第１給電部４２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３を介して第２給電部３４に接続されている。電動モータＭを発電機として利用して電力が生成された場合には、該電力が第２給電部３４に充電可能となっていると共に、第２給電部３４に蓄電された電力がＤＣ／ＤＣコンバータ４３で降圧されて第１給電部４２に充電可能な構成となっている。
図３は自動二輪車１に搭載される電動モータＭの斜視図である。図３に示すように、電動モータＭは、円柱状のモータ本体Ｍａと、モータ本体Ｍａの左端部に設けられたフランジ部Ｍｂとを有している。フランジ部Ｍｂの周縁近傍の所要位置にはボルト孔Ｍｄ，Ｍｅが設けられている。フランジ部Ｍｂの中心からは出力軸Ｍｃが左側方に突出している。また、モータ本体Ｍａの周面の前後にはボルト孔を有する板状の取付部Ｍｆ、Ｍｇが前後に突出しており、モータ本体Ｍａの右端面にもボルト孔を有する板状の取付部Ｍｈが右側方に突出している。
図４は自動二輪車１の電動モータＭの取付状態を説明する概略側面図である。図５は図４のＶ矢視方向から見た概略背面図である。なお、図４では見易さのために図５に示すカバー４８の図示を省略している。図４及び図５に示すように、電動モータＭは、シリンダブロック本体１２の後方で且つクランクケース１５の上方に形成された空間に配置されている。エンジンＥの左側面には、金属板であるブラケット４５が電動モータＭの左端面に沿う位置まで突出して取り付けられている。ブラケット４５には、エンジンＥの左側面に対応する位置と、電動モータＭのボルト孔Ｍｄ，Ｍｅに対応する位置とにボルト孔４５ａ〜４５ｆが設けられている。
図５に示すように、ブラケット４５には、電動モータＭの出力軸Ｍｃが挿通する貫通孔４５ｇと、クランクシャフト１６が挿通する貫通孔４５ｈとが設けられている。出力軸Ｍｃの左端部に設けられた第１スプロケット４６と、クランクシャフト１６の左端部に設けられた第２スプロケット４７とは、ブラケット４５の左側に配置されている。ブラケット４５の左側面には、第１スプロケット４６、第２スプロケット４７及びそれらに巻き掛けられたサイレントチェーン３３を覆うためのカバー４８が取り付けられている。カバー４８は、断面凹形状の収容部４８ａと、収容部４８ａの周縁から鍔状に突出してボルト孔（図示せず）を有するフランジ部４８ｂ，４８ｃとを備えている。
そして、図４及び図５に示すように、カバー４８のフランジ部４８のボルト孔（図示せず）と、ブラケット４５のボルト孔４５ａ〜４５ｄと、エンジンＥの左側面のボルト孔（図示せず）とにボルトＢ１を締結することで、カバー４８とブラケット４５とエンジンＥとが互いに固定されている。また、カバー４８のフランジ部４８ｂのボルト孔（図示せず）と、ブラケット４５のボルト孔４５ｅ，４５ｆと、電動モータＭのフランジ部Ｍｂのボルト孔Ｍｄ，Ｍｅ（図３）とにボルトＢ２を締結することで、カバー４８とブラケット４５と電動モータＭとが互いに固定されている。
図４に示すように、電動モータＭの後側の取付部Ｍｆは、エンジンＥのクランクケース１５の上面後部の段差部１５ａに載置され、互いがボルトＢ３で締結されている。また、電動モータＭの前側の取付部Ｍｇは、エンジンＥのシリンダブロック本体１２の背面の段差部１２ａに載置され、互いがボルトＢ４で締結されている。さらに、図５に示すように、電動モータＭの右側の取付部Ｍｈは、エンジンＥのクランクケース１５の上面右部の段差部１５ｂに載置され、互いがボルトＢ５で締結されている。
以上の構成とすると、図１に示すように、エンジンＥからの排気ガスが流れるために高温となるエキゾーストパイプ２２がエンジンＥの前方に導出されているのに対して、電動モータＭはその反対側であるエンジンＥのシリンダブロック１２の後方に配置されているので、エキゾーストパイプ２２からの熱輻射の影響が電動モータＭに及びにくくなる。かつ、エキゾーストパイプ２２がクランクケース１５の下方を通過しているのに対して、電動モータＭはその反対側であるクランクケース１５の上方に配置されているので、エキゾーストパイプ２２からの熱輻射の影響が更に電動モータＭに及びにくくなる。したがって、電動モータＭに対する外乱の影響が低減され、電動モータＭの安定動作を確保することが可能となる。
また、シリンダブロック１２とクランクケース１５とにより側面視で略Ｌ字状となっているエンジンＥにおいて、シリンダブロック１２の後方で且つクランクケース１５の上方に形成された余空間に電動モータＭが配置されているので、スペース効率が向上して車体の無駄な大型化も抑制することができる。
さらに、電動モータＭは、スイングアーム１１の前部がピボットフレーム１０に接続された箇所Ａよりも前方に配置されていると共に、エンジンＥのシリンダブロック１２の後方に配置されているので、自動二輪車１の重心に近い位置に重量のある電動モータＭが搭載されることとなり、自動二輪車１の安定性も向上する。
また、図２に示すように、スタータモータ４１に電力供給する第１給電部４２には電動モータＭに電力供給する第２給電部３４から充電を行う構成となっているので、第１給電部４２を充電するための発電機を新たに搭載せずに済み、車体の大型化を更に抑制することができる。
また、図４及び図５に示すように、電動モータＭはエンジンＥ側に固定されているので、大きな車体振動があっても電動モータＭの出力軸ＭｃとエンジンＥのクランクシャフト１６との間の距離は常に一定となり、電動モータＭを車体フレーム側に固定する場合よりもサイレントチェーン３３の作動安定性が良好となる利点がある。
なお、本実施形態では、電動モータＭとエンジンＥとの間に別体のブラケットが介設されているが、該ブラケット４５はエンジンＥの外壁と一体に形成されてもよい。また、本実施形態では電動モータＭをエンジンＥ側に取り付けているが、車体フレーム側に取り付けてもよい。また、本実施形態の第１給電部４２及び第２給電部３４には、電気エネルギーを化学反応により化学エネルギーに変換して蓄えるバッテリーを用いているが、電気を電荷のまま蓄えるキャパシタ等を用いてもよく、電力を貯めて供給できるものであれば蓄電方式等は特に限定されない。また、本実施形態では、第１給電部４２と第２給電部３４との間にＤＣ／ＤＣコンバータ４３が介在しているが、第２給電部３４から第１給電部４２への充電にＤＣ／ＤＣコンバータを必要としないものであれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３を備えない構成としてもよい。また、本発明の自動二輪車では気筒数などのエンジン形式については特に問わない。さらに、本発明の自動二輪車は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除することができる。
以上のように、本発明に係る自動二輪車は、走行駆動用の電動モータの安定動作を確保できる優れた効果を有し、このようなハイブリッド式の自動二輪車に適用するのに適している。
本発明の第１実施形態に係る自動二輪車を示す左側面図である。 図１に示す自動二輪車の動力伝達系統のブロック図である。 図１に示す自動二輪車に搭載される電動モータの斜視図である。 図１に示す自動二輪車の電動モータの取付状態を説明する概略側面図である。 図４のＶ矢視方向から見た概略背面図である。
符号の説明
１ 自動二輪車
２ 前輪
３ 後輪
５ ヘッドパイプ
９ メインフレーム
１０ ピボットフレーム
１１ スイングアーム
１５ クランクケース
１６ クランクシャフト
２２ エキゾーストパイプ
３４ 第２給電部
４１ スタータモータ
４２ 第１給電部
４３ ＤＣ／ＤＣコンバータ
４４ シリンダブロック
Ｅ エンジン
Ｍ 電動モータ

Claims (4)

  1. 前輪と後輪との間にエンジンが搭載されており、該エンジンからの排気を導くエキゾーストパイプが該エンジンの前方に導出されている自動二輪車であって、
    前記エンジンのクランクシャフトを含む動力伝達系統にトルクを付与する電動モータが、前記エンジンのシリンダ部の後方に配置されていることを特徴とする自動二輪車。
  2. 前記エンジンは、前記シリンダ部を形成するシリンダブロックと、該シリンダブロックの下部に配置されたクランクケースとを備え、
    前記エキゾーストパイプは、前記シリンダブロックの前方から前記クランクケースの下方を経由して後方へと導かれており、
    前記電動モータは、前記シリンダブロックの後方で前記クランクケースの上方に形成された空間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車。
  3. ヘッドパイプから後方にフレームが延設されており、該フレームには略前後方向に延びるスイングアームの前部が枢支されていると共に、該スイングアームの後部に前記後輪が回転自在に軸支され、
    前記電動モータは、前記スイングアームと前記フレームとの接続箇所よりも前方に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動二輪車。
  4. 前記エンジンを始動する際に前記クランクシャフトにトルクを付与するスタータモータと、
    該スタータモータに電力を供給する第１給電部と、
    前記電動モータに電力を供給し且つ該第１給電部よりも電圧が高い第２給電部と、を備え、
    前記第２給電部からの電力を前記第１給電部に充電可能な構成であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の自動二輪車。
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