JP2008045562A - 自動二輪車 - Google Patents

Abstract

【課題】後輪の前方に配置されるエンジンと、該エンジンのクランクケースに連なって後輪の一側方に延出される伝動ケースと、該伝動ケースの後部に軸支される後輪ならびに前記エンジンのクランク軸の一端部間に設けられて前記伝動ケース内に収納される伝動手段構とを有するパワーユニットの前部が、車体フレームに揺動可能に支承され、前記クランク軸の他端部に始動兼発電装置が連結される自動二輪車において、始動兼発電装置および後輪の干渉を、エンジンの種類に応じた設計変更ならびにホイールベースの延長を回避しつつ、確実に防止する。
【解決手段】始動兼発電装置１８が、後輪ＷＲの伝動ケース８４とは反対側の側端よりも外方に配置されてクランク軸２７に連結される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、後輪の前方に配置されるエンジンと、該エンジンのクランクケースに連なって後輪の一側方に延出される伝動ケースと、該伝動ケースの後部に軸支される後輪ならびに前記エンジンのクランク軸の一端部間に設けられて前記伝動ケース内に収納される伝動手段とを有するパワーユニットの前部が、車体フレームに揺動可能に支承され、前記クランク軸の他端部に始動兼発電装置が連結される自動二輪車に関する。

従来、車体フレームに揺動可能に支承されるパワーユニットが備えるエンジンのクランク軸に、始動兼発電装置が連結されたものが、特許文献１で知られている。
特開平８−１７５４７３号公報

ところで、始動兼発電装置は、エンジンの始動時に該エンジンのクランク軸を回転起動せしめるスタータモータとしての機能と、クランク軸の回転動力により駆動される発電機としての機能とを備えるものであるが、自動二輪車に搭載されるエンジンによっては、該エンジンの始動に必要なトルクが変化するので、始動兼発電装置のうちスタータモータの機能に必要な性能もエンジン毎に異なることになり、始動兼発電装置の外形もエンジンに応じて変化することになる。

一方、車体フレームにパワーユニットが揺動可能に支承されるタイプの自動二輪車では、後輪の前方に配置されるエンジンのクランク軸が後輪に近接している。このため始動兼発電装置の配置によっては、該始動兼発電装置および後輪の干渉を回避するようにパワーユニットの設計をエンジンの種類に応じて工夫する必要が生じたり、始動兼発電装置から離れるように後輪をより後方側に配置せざるを得ず、ホイールベースが延びてしまったりする。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、エンジンの種類に応じた設計変更ならびにホイールベースの延長を回避しつつ、始動兼発電装置および後輪の干渉を確実に防止するようにした自動二輪車を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、後輪の前方に配置されるエンジンと、該エンジンのクランクケースに連なって後輪の一側方に延出される伝動ケースと、該伝動ケースの後部に軸支される後輪ならびに前記エンジンのクランク軸の一端部間に設けられて前記伝動ケース内に収納される伝動手段とを有するパワーユニットの前部が、車体フレームに揺動可能に支承され、前記クランク軸の他端部に始動兼発電装置が連結される自動二輪車において、前記始動兼発電装置が、前記後輪の前記伝動ケースとは反対側の側端よりも外方に配置されて前記クランク軸に連結されることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記エンジンが４サイクルエンジンであることを特徴とする。

さらに請求項３記載の発明は、上記請求項２記載の発明の構成に加えて、前記エンジンが、そのシリンダ軸線を略水平として搭載されることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、エンジンの種類にかかわらず、始動兼発電装置は後輪よりも外側方に配置されることになり、エンジンの種類に応じた設計変更ならびにホイールベースの延長を回避して、始動兼発電装置および後輪の干渉を確実に防止することができる。

ところで、４サイクルエンジンは、２サイクルエンジンに比べてシリンダ軸線に沿う方向でのシリンダヘッドの長さが大きく、４サイクルエンジンが搭載される自動二輪車ではホイールベースが２サイクルエンジン搭載の自動二輪車に比べて大きく設定されるものであり、また４サイクルエンジンの始動時に必要な起動トルクは２サイクルエンジンの起動トルクに比べて大きいので始動兼発電装置も大型化せざるを得ない。このため、上記請求項２記載の発明の構成に従って４サイクルエンジンを搭載した自動二輪車に上記請求項１記載の発明を適用することにより、エンジンの種類に応じた設計変更ならびにホイールベースの延長を回避して始動兼発電装置および後輪の干渉を確実に防止する効果を、より顕著に得ることができる。

さらに請求項３記載の発明によれば、エンジンの種類に応じた設計変更ならびにホイールベースの延長を回避して始動兼発電装置および後輪の干渉を確実に防止する効果を、より一層顕著に得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１ないし図１４は本発明の第１実施例を示すものであり、図１はスクータ型自動二輪車の側面図、図２は図１の２−２線に沿うパワーユニットの断面図、図３は図２のエンジンおよびコンプレッサを拡大して示す断面図、図４は図３の４−４線拡大断面図、図５は吸気弁、排気弁および過給弁の開閉タイミングを示す線図、図６は図２の始動兼発電装置を拡大して示す断面図、図７は回転電機のコンミテータに関連する電気回路の構成を示す回路図、図８はコンミテータおよび各ブラシの接続状態を示す回路図、図９は図６の９−９線拡大断面図、図１０は収容凹部内でウエイトローラが傾いた状態を示す図、図１１はエンジンおよび回転電機の制御系を示す図、図１２はエンジン始動時のスロットル開度、クランク軸回転数およびクランク軸の出力トルクを時間経過に応じて示す図、図１３はアシストトルク付与時のモータ出力とエンジン回転数およびスロットル開度との関係を示す図、図１４はアシストトルク付与時のスロットル開度、クランク軸回転数およびクランク軸の出力トルクを時間経過に応じて示す図である。

先ず図１において、スクータ型自動二輪車の車体フレームＦは、前輪ＷＦを懸架したフロントフォーク１１を操向可能に支承したヘッドパイプ１２、該ヘッドパイプ１２から下方に延出するダウンチューブ１３、ならびに該ダウンチューブ１３の下端部に連設されて後方に延びるリヤフレーム１４等を備える。該リヤフレーム１４は、前端部がダウンチューブ１３の下端に連結されて後方側に向けてほぼ水平に延びる一対の前部フレーム部１４ａ…と、前部フレーム部１４ａ…の後端から後上方に延びる一対の中間フレーム部１４ｂ…と、両中間フレーム部１４ｂ…の後端を相互に連結する後部フレーム部１４ｃとを有して、平面視で略楕円状に形成されるものである。

車体フレームＦは、運転者の足元を支持するフロアボード１５ａを有する車体カバー１５により覆われるものであり、該車体カバー１５の後部には、運転者が座るシート１６が設けられる。

車体フレームＦにおけるリヤフレーム１４の中間フレーム部１４ｂ…には、パワーユニットＰの前部が後輪ＷＲの回転軸線を平行な軸線まわりに揺動可能に支承され、該パワーユニットＰの後部に後輪ＷＲが軸支される。

図２において、前記パワーユニットＰは、後輪ＷＲの前方に配置される水冷式の４サイクル単気筒エンジンＥと、該エンジンＥおよび前記後輪ＷＲ間に設けられる伝動手段１７と、前記エンジンＥに連結される始動兼発電装置１８とを備える。

図３および図４を併せて参照して、エンジンＥのシリンダブロック２０は、該シリンダブロック２０に設けられるシリンダ２１の軸線が自動二輪車の前後方向に沿って略水平となるように配置されるものであり、シリンダブロック２０に結合されるシリンダヘッド２２と、前記シリンダ２１に摺動自在に嵌合されるピストン２３との間に燃焼室２４が形成される。またピストン２３は、コンロッド２５およびクランクピン２６を介して、後輪ＷＲの回転軸線と平行な回転軸線を有するクランク軸２７に連結されるものであり、該クランク軸２７は、シリンダブロック２０に一体に形成されるクランクケース２８に第１および第２ボールベアリング２９，３０を介して回転自在に支承される。

シリンダヘッド２２には、前記燃焼室２４にそれぞれ連なる吸気ポート３１、排気ポート３２および過給ポート３３が設けられる。吸気ポート３１および排気ポート３２をそれぞれ開閉する吸気弁３４および排気弁３５は、クランク軸２７の回転軸線およびシリンダ２１の軸線を含む平面への投影図上で略Ｖ字状に並ぶようにしてシリンダヘッド２２に取付けられ、前記過給ポート３３を開閉する過給弁３６ならびに燃焼室２４に臨む点火プラグ３７が、前記吸気弁３４および排気弁３５の並列方向に略十字状に交わる方向で略Ｖ字状に並ぶようにしてシリンダヘッド２２に取付けられる。而して吸気弁３４、排気弁３５および過給弁３６は、吸気ポート３１、排気ポート３２および過給ポート３３を閉じる方向にそれぞればね付勢される。

シリンダヘッド２２には、クランク軸２７の軸線と平行な軸線を有する動弁カム軸３８の一端が第３ボールベアリング３９を介して回転自在に支承されるとともに、該動弁カム軸３８の長手方向中間部が第４ボールベアリング４０を介して回転自在に支承されており、この動弁カム軸３８には、第３および第４ボールベアリング３９，４０間に配置される吸気用および排気用カム４１，４２と、第４ボールベアリング４０よりも外方に配置される過給用カム４３とが設けられる。而して吸気用カム４１および排気用カム４２は、吸気用および排気用ロッカアーム４４，４５をそれぞれ介して吸気弁３４および排気弁３５にそれぞれ係合され、テーパ状に形成される過給用カム４３は過給弁３６に直接係合される。

前記第４ボールベアリング４０とは反対側で過給用カム４３に隣接する位置で動弁カム軸３８には、被動スプロケット４８が固定される。一方、クランク軸２７において第２ボールベアリング３０よりも外方側で前記被動スプロケット４８に対応する位置には駆動スプロケット４９が固定されており、駆動および被動スプロケット４９，４８には無端状のカムチェーン５０が巻掛けられる。このような駆動スプロケット４９、被動スプロケット４８およびカムチェーン５０により、クランク軸２７の回転数の１／２の回転数で動弁カム軸３８が回転駆動される。これにより吸気弁３４、排気弁３５および過給弁３６は、図５で示すタイミングで開閉作動することになり、過給弁３６は吸気弁３４の閉弁着座直前に開弁する。

シリンダブロック２０およびシリンダヘッド２２には、前記駆動スプロケット４９、被動スプロケット４８およびカムチェーン５０を収納せしめる収納室５１が形成されており、動弁カム軸３８の他端を臨ませる部分で収納室５１に通じてシリンダヘッド２２に設けられる開口部５２は蓋部材５３で閉じられる。またクランク軸２７を臨ませた部分で収納室５１に通じる開口部５４がクランクケース２８に設けられ、この開口部５４は始動兼発電装置１８で閉塞される。

また収納室５１内において、クランク軸２７の駆動スプロケット４９および第２ボールベアリング３０間には駆動ギヤ５５が固定されており、該駆動ギヤ５５により、図示しないオイルポンプが駆動される。

ところで、前記吸気ポート３１および排気ポート３２には、エアクリーナ５６および気化器５７を含む吸気装置５８（図１参照）および排気装置（図示せず）がそれぞれ接続されるのであるが、過給ポート３３には往復動型のコンプレッサ６０が接続される。このコンプレッサ６０は、動弁カム軸３８で駆動されるものであり、収納室５１の前記開口部５２を閉塞するようにしてシリンダヘッド２２に結合される蓋部材５３の外側方に隣接配置される。

前記コンプレッサ６０は、エンジンＥにおけるシリンダ２１の軸線と平行に延びるシリンダ孔６１を有するシリンダ体６２と、前記シリンダ孔６１の両端を閉じるようにしてシリンダ体６２に結合される第１および第２ポンプシリンダヘッド６３，６４と、第１ポンプシリンダヘッド６３との間に第１ポンプ室６５を形成するとともに第２ポンプシリンダヘッド６４との間に第２ポンプ室６６を形成してシリンダ孔６１に摺動自在に嵌合されるポンプピストン６７とを備える。

シリンダ体６２の軸方向中間部には、エンジンＥにおける動弁カム軸３８と同軸の回転軸線を有するポンプクランク軸６８が第５および第６ボールベアリング６９，７０を介して回転自在に支承されており、該ポンプクランク軸６８の一端は、シリンダ体６２および蓋部材５３を回転自在に貫通し、収納室５１内で動弁カム軸３８の他端に同軸にかつ相対回転不能に連結される。すなわちポンプクランク軸６８は、動弁カム軸３８とともに回転するものであり、蓋部材５３およびポンプクランク軸６８間には環状のシール部材７１が設けられる。

ポンプクランク軸６８にはコンロッド７２を介して前記ポンプピストン６７が連結されるものであり、該ポンプピストン６７には、ポンプクランク軸６８の回転に応じた該ポンプピストン６７の往復作動に支障を来たすことがないようにして前記ポンプクランク軸６８を貫通せしめる作動孔７３が設けられる。

第１および第２ポンプシリンダヘッド６３，６４には、環状の吐出室７４，７５がそれぞれ設けられるとともに、それらの吐出室７４，７５で囲まれるようにして吸入室７６，７７がそれぞれ設けられており、両吐出室７４，７５は相互に連通され、また両吸入室７６，７７も相互に連通される。

両吸入室７６，７７は前記吸気装置５８に連通されており、両吸入室７６，７７および両ポンプ室６５，６６間には、ポンプ室６５，６６が低圧となるのに応じて開弁する吸入弁（図示せず）が設けられる。また両吐出室７４，７５および両ポンプ室６５，６６間には、ポンプ室６５，６６が高圧となるのに応じて開弁する吐出弁（図示せず）が設けられ、両吐出室７４，７５の一方たとえば７４に一端を通じさせた吐出導管７８が両ポンプシリンダヘッド６３，６４間に設けられ、該吐出導管７８の他端は、第２ポンプシリンダヘッド６４に設けられる吐出通路７９の一端に連通する。さらに前記開口部５２を閉じる蓋部材５３には、前記吐出通路７９の他端に通じる通路８０を形成する導管部８１が一体に形成されており、該導管部８１は、前記通路８０の他端を過給ポート３３に通じさせるようにしてエンジンＥのシリンダヘッド２２に気密に嵌合される。

このような往復動型のコンプレッサ６０により、エンジンＥの作動時に吸気弁３４の閉弁着座直前に過給弁３６が開弁するのに応じて、過給ポート３３から燃焼室２４に空気が押し込まれることになり、この結果、充填効率が向上してエンジンＥの出力トルクが増大することになる。

再び図２において、エンジンＥのクランクケース２８には、自動二輪車の走行方向前方を向いた状態で後輪ＷＲの左側方に延出される伝動ケース８４が連結される。この伝動ケース８４は、前記クランクケース２８に結合されるケース主体８５と、該ケース主体８５との間に第１伝動室８８を形成してケース主体８５に左側から締結される左側カバー８６と、前記ケース主体８５との間に第２伝動室８９を形成してケース主体８５の右側後部に締結される右側カバー８７とで構成される。

伝動ケース８４におけるケース主体８５の前部には、エンジンＥにおけるシリンダブロック２０の側方に配置されるようにして支持腕部９０が突設されており、該支持腕部９０が、車体フレームＦにおけるリヤフレーム１４の中間フレーム部１４ｂ…に揺動支持される。

後輪ＷＲの車軸９１は、伝動ケース８４におけるケース主体８５の後部および右側カバー８７に回転自在に支承される。また図１に示すように、ケース主体８５の後部と、車体フレームＦのリヤフレーム１４における中間フレーム部１４ｂとの間にはリヤクッション９２が設けられる。

エンジンＥおよび前記後輪ＷＲ間に設けられる伝動手段１７は、第１伝動室８８に収納されるＶベルト式の無段変速機構９３と、該無段変速機構９３および車軸９１間に設けられる減速ギヤ列９４とを備える。

無段変速機構９３は、クランク軸２７の一端に連結される駆動側伝動プーリ９５と、クランク軸２７と平行な軸線を有してケース主体８５の後部および右側カバー８７に回転自在に支承される被動軸９６に遠心クラッチ９７を介して装着される被動側伝動プーリ９８と、両伝動プーリ９５，９８に巻掛けられる無端状のＶベルト９９とを備える。

駆動側伝動プーリ９５は、クランク軸２７に固定される固定プーリ半体９５ａと、クランク軸２７に軸方向摺動可能に装着される可動プーリ半体９５ｂとで構成される。両プーリ半体９５ａ，９５ｂ間には、Ｖ字状の環状溝１００が形成され、該環状溝１００にＶベルト９９が挿入される。また可動プーリ半体９５ａの背面側でクランク軸２７にはランププレート１０１が固着され、可動プーリ半体９５ａおよびランププレート１０１間には複数のウエイトローラ１０２が浮動状態で収容される。而してクランク軸２７の回転数が増大すると、遠心力を受けるウエイトローラ１０２がクランク軸２７の半径方向外方に移動して可動プーリ半体９５ａを固定プーリ半体９５ｂに近接させる。それにより両プーリ半体９５ａ，９５ｂへのＶベルト９９の接触半径が大きくなる。

一方、被動側伝動プーリ９８は、被動軸９６に遠心クラッチ９７を介して連結されて被動軸９６に回転自在に支承される支持筒１０３と、該支持筒１０３に一体に形成される固定プーリ半体９８ａと、該固定プーリ半体９８ａに対する近接離反を可能として支持筒１０３に支承されるとともに固定プーリ半体９８ａに近接する方向にばね付勢される可動プーリ半体９８ｂとを備え、両プーリ半体９８ａ，９８ｂ間に形成されるＶ字状の環状溝１０４にＶベルト９９が挿入される。而して可動プーリ半体９８ａは、駆動側伝動プーリ９５へのＶベルト９９の接触半径が大きくなるにつれて、該Ｖベルト９９の従動側伝動プーリ９８へのＶベルト９９の接触半径が小さくなるように可動プーリ半体９８ｂが軸方向に移動し、それによりクランク軸２７および被動軸９６間でのクランク軸２７の回転に応じた無段変速が行なわれることになる。

伝動ケース８４における左側カバー８６にはキック軸１０６が回転自在に支承されており、該キック軸１０６の外端にキックペダル１０５（図１参照）が設けられる。また前記左側カバー８６の内面側で、キック軸１０６およびクランク軸２７間には、キックペダル１０５の踏込み操作に応じたキック軸１０６の動力をクランク軸２７に伝達可能としたキック式始動装置１０７が設けられる。

減速ギヤ列９４は、被動軸９６および車軸９１間に設けられて第２伝動室８９に収納されるものであり、無段変速機構９３における被動軸９６の回転動力が減速ギヤ列９４で減速されて後輪ＷＲの車軸９１に伝達される。

始動兼発電装置１８は、回転電機１１０と、遠心ガバナ１１１とで構成される。この始動兼発電装置１８は、エンジンＥのクランク軸２７の他端部すなわち伝動手段１７の無段変速機構９３が連結される側とは反対側のクランク軸２７の端部に連結され、前記後輪ＷＲの伝動ケース８４とは反対側の側端よりも外側方に配置される。

回転電機１１０は、エンジンＥに起動トルクを付与するスタータモータとしての機能を果す状態、エンジンＥにアシストトルクを付与するアシストモータとしての機能を果す状態、ならびにエンジンＥの動力で駆動される発電機としての機能を果す状態を切換可能であり、パワーユニットＰは、エンジンＥと、伝動手段１７と、エンジンＥの出力をアシストするモータ（回転電機１１０）とを備えたハイブリッド式に構成されることになる。

図６において、回転電機１１０は、クランク軸２７の他端部に固定されるインナーロータ１１２と、該インナーロータ１１２を囲繞するアウターステータ１１３と、アウターステータ１１３に固定的に支持されるコンミテータ１１４と、該コンミテータ１１４およびインナーロータ１１２間に配置されるとともにコンミテータ１１４に近接する方向にばね付勢されるブラシ組立体１１５とを備える。 インナーロータ１１２は、ロータボス１１６の外周にマグネット１１７が設けられて成るものであり、クランク軸２７の他端部に同軸に設けられたテーパ軸部２７ａがロータボス１１６に嵌合され、ロータボス１１６から突出したクランク軸２７の端部にナット１１８が螺合されることにより、ロータボス１１６がクランク軸２７の他端部に固定される。またロータボス１１６には、マグネット１１７を覆うロータカバー１１９が固着される。

アウターステータ１１３は、ステータコア１２０に、たとえば単相６極のコイル１２１が巻装されて成るものであり、ステータコア１２０は、ステータケース１２２に固着される。このステータケース１２２は、コイル２１においてクランク軸２７の軸線方向に沿ってステータコア１２０よりも内方側の部分、コンミテータ１１４およびブラシ組立体１１５を覆うようにして椀状に形成されており、エンジンＥのクランクケース２８に設けられた前記開口部５４を該ステータケース１２２の端壁１２２ａで閉塞するようにしてクランクケース２８に締結される。クランク軸２７は、ステータケース１２２における端壁１２２ａの中央部を回転自在に貫通しており、前記端壁１２２ａの内周部およびステータケース１２２の外周間には環状のシール部材１２３が設けられる。

コンミテータ１１４は、クランク軸２７を緩やかに貫通せしめる貫通孔１２４ａを中央部に有して合成樹脂等の非導電性材料により略円盤状に形成される整流子ホルダ１２４のブラシ組立体１１５に対向する面に、図７で示すように、環状の第１導電路１２５と、第１導電路１２５を同軸に囲繞する環状の第２導電路１２６と、第２導電路１２６の周囲に等間隔をあけてコイル１２１の極数に対応した個数たとえば６個の整流子片１２７…とが設けられて成るものであり、整流子ホルダ１２４は、ステータケース１２２における端壁１２２ａの内面に近接して対向するように配置され、ステータコア１１９に固定的に支持される。

第１導電路１２５はバッテリ１２８のマイナス側端子に接続され、第２導電路１２６はリレースイッチ１３１を介してバッテリ１２８のプラス側端子に接続され、各整流子片１２７…は、アウターステータ１１３における各極のコイル１２１同士の接続点に接続される。

バッテリ１２８のプラス側およびマイナス側端子間には、リレーコイル１３２およびスタータスイッチ１２９が直列に接続されており、リレーコイル１３２および前記リレースイッチ１３１はスタータリレー１３０を構成する。すなわちスタータスイッチ１２９の導通に応じたリレーコイル１３２の励磁に応じてリレースイッチ１３１が導通する。

ブラシ組立体１１５は、インナーロータ１１２とともにクランク軸２７の軸線まわりに回転すること、ならびにクランク軸２７の軸線方向に往復移動することを可能としてコンミテータ１１４およびインナーロータ１１２間に配置される非導電材料製のブラシホルダ１３３を備える。このブラシホルダ１３３と、インナーロータ１１２のロータボス１１６との間には、クランク軸２７を囲繞するコイル状のばね１３４が設けられており、該ばね１３４のばね力により、ブラシホルダ１３３すなわちブラシ組立体１１５は、コンミテータ１１４に近接する方向に付勢される。

図８を併せて参照して、ブラシホルダ１３３には、コンミテータ１１４の第１導電路１２５に常時摺接するマイナス側共通ブラシ１３５と、マイナス側共通ブラシ１３５に共通に接続されるとともにコンミテータ１１４の整流子片１２７…に摺接可能な３個のマイナス側個別ブラシ１３６…と、コンミテータ１１４の第２導電路１２６に常時摺接するプラス側共通ブラシ１３７と、プラス側共通ブラシ１３７に共通に接続されるとともにコンミテータ１１４の整流子片１２７…に摺接可能な３個のプラス側個別ブラシ１３８…とが、コンミテータ１１４側に向けてばね付勢されつつ保持される。

再び図６において、遠心ガバナ１１１は、インナーロータ１１２のロータボス１１６に一体に形成されることによりクランク軸２７に固定される回転体１４０と、該回転体１４０に対向して配置される移動体１４１と、回転体１４０およひ移動体１４１間に介装される複数のウエイトローラ１４２…とを備える。

図９を併せて参照して、回転体１４０は、前記ブラシ組立体１１５とは反対側でロータボス１１６に一体に形成される。この回転体１４０の外端面すなわち前記ブラシ組立体１１５と反対側に臨む面には、クランク軸２７と同軸である円筒部１４３と、該円筒部１４３を囲む円形の凹部１４４と、該凹部１４４の内周縁に開口して円筒部１４３の外面に面一に連なる環状溝１４５と、前記凹部１４４の周方向に等間隔をあけた複数箇所たとえば６箇所に配置される収容凹部１４６…とが設けられる。

円筒部１４３は、クランク軸２４の他端に螺合されるナット１１８の挿入を可能とした内径を有するように形成されており、ナット１１８は円筒部１４３内でクランク軸２７の他端に螺合される。

各収容凹部１４６…は、環状溝１４５から回転体１４０の半径方向に沿って延びるように形成されており、回転体１４０の半径方向に沿う外方側に向かうにつれて次第に浅くなるように、各収容凹部１４６…が形成される。

一方、移動体１４１は、クランク軸２７の軸線方向に沿う摺動を可能として回転体１４０の環状溝１４５に嵌合されるガイド筒部１４７と、該ガイド筒部１４７の外端から半径方向外方に張り出して回転体１４０の凹部１４４に収容される円盤状の当接板部１４８とから成るものであり、該移動体１４１の当接板部１４８が回転体１４０に対向する。

一方、ブラシ組立体１１５におけるブラシホルダ１３３には、クランク軸２７と平行な軸線を有して回転体１４０およびロータボス１１６を貫通する複数たとえば一対の連結軸１４９，１４９の一端が連結されており、移動体１４１における当接板部１４８に、それらの連結軸１４９，１４９の他端が連結される。したがって、当接板部１４８すなわち移動体１４１は、回転体１４０すなわちインナーロータ１１２に対する相対回転は不能であるが、クランク軸２７の軸線方向に沿う回転体１４０に対する近接、離反移動は可能であり、ブラシホルダ１３３が固定のコンミテータ１１４に近接する方向にばね１３４で付勢されているので、移動体１４１も回転体１４０に近接する方向にばね付勢されることになる。

而して回転体１４０および移動体１４１の対向面の一方、この実施例では回転体１４０の移動体１４１への対向面の周方向に間隔をあけた複数箇所たとえば６箇所に設けられている収容凹部１４６…に、回転体１４０と、移動体１４１の当接板部１４８との間に介装されるようにして短円柱状のウエイトローラ１４２…が収容される。

このような遠心ガバナ１１１にあっては、クランク軸２７および回転体１４０の回転に応じて各ウエイトローラ１４２…に作用する遠心力が増大するのに応じて、各ウエイトローラ１４２…は収容凹部１４６…内を回転体１４０の半径方向外方側に向けて移動することになり、各収容凹部１４６…の深さが、回転体１４０の半径方向に沿う外方に向うにつれて浅くなっているので、移動体１４１が各ウエイトローラ１４２…により回転体１４０から離反するように押される。それにより、クランク軸２７の回転数がアイドル回転数以下に設定される所定回転数以上になると、ブラシ組立体１１５がコンミテータ１１４から離反して、各ブラシ１３５，１３６…，１３７，１３８…が、コンミテータ１１４の第１導電路１２５、第２導電路１２６および各整流子片１２７…から離反することになる。

而して、各ウエイトローラ１４２…の重量は、エンジンＥの回転数がアイドル回転数よりも小さな所定回転数以上となったときに各ウエイトローラ１４２…に作用する遠心力により、各ブラシ１３５，１３６…，１３７，１３８…が、第１導電路１２５、第２導電路１２６および各整流子片１２７…から離反するように設定されていることに起因して、各ウエイトローラ１４２…の外径は比較的小さい。

上述のように各ウエイトローラ１４２…の外径が比較的小さい場合には、図１０で示すように、ウエイトローラ１４２の両端と、収容凹部１４６の両内側面との間にわずかな間隙があるので、ウエイトローラ１４２が収容凹部１４６内で傾き易い。このようにウエイトローラ１４２が収容凹部１４６内で傾くと、ウエイトローラ１４２の両端外縁に面取り加工が施されていなかったり、面取り加工が施されていたとしても面取り部がテーパ状であったりした場合には、ウエイトローラ１４２の両端外縁が収容凹部１４６の内側面に噛込んでロックしてしまうことがある。そこで、ウエイトローラ１４２の両端外縁の噛込みによるロックの発生を回避するために、ウエイトローラ１４２…の両端外縁には、外方に膨らんだ円弧状の縦断面形状を有するよう円弧面１４２ａ…がそれぞれ形成される。

しかも各収容凹部１４６…内には、潤滑剤であるグリス１５０がそれぞれ充填される。

回転体１４０のブラシ組立体１３３と反対側の端面には、回転体１４０の外周よりも外方に突出するパルサーローター１５１が凹部１４４を塞ぐようにして締結され、該パルサロータ１５１の外方側に配置される冷却ファン１５２も前記パルサロータ１５１とともに回転体１４０に締結される。すなわち、パルサーローター１５１は、遠心ガバナ１１１の各収容凹部１４６…をほぼ密封するようにして、クランク軸２７の外端に固定される。

一方、ステータケース１２２には、パルサーロータ１５１の外周に対向する回転数センサ１５３が取付けられており、該回転数センサ１５３により、クランク軸２７すなわちエンジンＥの回転数が検出される。

エンジンＥおよび始動兼発電装置１８は、図２の鎖線で示すシュラウド１５５で覆われるものであり、このシュラウド１５５には、始動兼発電装置１８の前記冷却ファン１５２に対応した冷却風取入口１５６が設けられる。したがってクランク軸２７の回転に応じた冷却ファン１５２の回転により、冷却風取入口１５６からシュラウド１５５内に冷却用の空気が取入れられ、その冷却用の空気でエンジンＥおよび回転電機１１０が冷却される。しかもエンジンＥのシリンダブロック２０およびシリンダヘッド２２に設けられるウォータージャケット１５７との間で冷却水の循環を行なうラジエータ１５８が、シュラウド１５５内での冷却ファン１５２からの冷却風の流通経路の途中に一部を臨ませるとともに残部をシュラウド１５５から突出させるようにして、始動兼発電装置１８の前方側に固定配置される。

図１１において、エンジンＥにおける点火プラグ３７に接続される点火装置１６１は、制御ユニット１６２で制御されるものであり、この制御ユニット１６２には、エンジンＥの回転数を検出する回転数センサ１５３の検出値、スロットルグリップ１６３に付設されるスロットルセンサ１６４の検出値、エンジンＥのアイドリングを許可または制限するためのアイドルスイッチ１６５からの信号、ならびに車速を検出する車速センサ１６６の検出値が入力される。

而して制御ユニット１６２は、自動二輪車の停止時すなわち車速センサ１６６による検出値が自動二輪車の停止状態を示すものであるときにエンジンＥの作動を停止するとともに自動二輪車の停止状態からの発進時すなわち停止状態でのスロットルグリップ１６３の操作に応じてエンジンＥを始動させるようにした停止発進モードと、エンジンＥの始動時の暖機運転等を目的としてアイドリングを許可するアイドリング許可モードとを、前記アイドルスイッチ１６５の操作に応じて切換可能である。

また回転電機１１０には、通電制御回路１６７が設けられるものであり、制御ユニット１６２は、前記停止発進モードおよびアイドリング許可モードにかかわらずエンジンＥの始動時に回転電機１１０をスタータモータとして機能させる始動制御モードと、前記停止発進モードおよびアイドリング許可モードでの自動二輪車の発進時に回転電機１１０をアシストモータとして機能させるアシスト制御モードと、前記停止発進モードおよびアイドリング許可モードにかかわらず自動二輪車の走行中に回転電機１１０を発電機として機能させる発電制御モードとの３つの制御モードを切換えて、前記通電制御回路１６７を制御する。

前記通電制御回路１６７は、図７で示すように、各極のコイル１２１同士の接続点ならびにバッテリ１２８のマイナス側端子間にそれぞれ介設される通電制御素子としてのＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）１６８…と、各極のコイル１２１同士の接続点ならびにバッテリ１２８のプラス側端子間にそれぞれ介設される通電制御素子としてのＦＥＴ１６９…と、各ＦＥＴ１６８…，１６９…にそれぞれ並列接続されるダイオード１７０…，１７１…とを備える。

制御ユニット１６２の始動制御モードは、エンジン回転数がアイドル回転数よりも小さな所定回転数以下の状態、スタータスイッチ１２９が押されている状態、ならびにブラシ組立体１１５の各ブラシ１３５，１３６，１３７…，１３８…がコンミテータ１１４の第１導電路１２５、第２導電路１２６および各整流子１２７…にそれぞれ接触している状態のいずれかを検出しているときの制御モードであり、この制御モードでは、通電制御回路１６７における各ＦＥＴ１６８…，１６９…が遮断状態とされる。而してエンジンＥの停止状態では、ブラシ組立体１１５が、各ブラシ１３５，１３６，１３７…，１３８…をコンミテータ１１４の第１導電路１２５、第２導電路１２６および各整流子１２７…にそれぞれ摺接させるようにコンミテータ１１４側に近接した位置となっており、回転電機１１０はブラシモータとして働くので、スタータスイッチ１２９の導通操作に応じたリレースイッチ１３１の導通により、アウターステータ１１３の各コイル１２１にバッテリ１２８からの電流が流れる。これによりインナーロータ１１２が回転し、クランク軸２７にインナーロータ１１２から起動トルクが付与されることになる。

スタータモータとして機能する回転電機１１０からの起動トルク付与によりエンジンＥが始動し、そのエンジンＥの回転数が前記所定回転数以上になると、遠心ガバナ１１１が、各ブラシ１３５，１３６，１３７…，１３８…をコンミテータ１１４の第１導電路１２５、第２導電路１２６および各整流子１２７…から離反させるようにブラシ組立体１１５を移動せしめることにより、回転電機１１０からエンジンＥへの起動トルク付与が停止される。

停止発進モードでの自動二輪車の発進時におけるアシスト制御モードは、エンジン回転数がアイドル回転数ＮＳよりも大きく設定される設定回転数ＮＳ以上のなった時点から所定時間ＴだけエンジンＥにアシストトルクを付与するように、制御ユニット１６２が回転電機１１０を作動せしめるものである。このアシスト制御モードでは、回転数センサ１５３およびスロットルセンサ１６４の検出値に基づいて、制御ユニット１６２は、通電制御回路１６７における各ＦＥＴ１６８…，１６９…の導通・遮断を制御し、これにより回転電機１１０がブラシレスモータとして働くことになる。

而して、図１２（ａ）で示すように、停止発進モードで自動二輪車を発進せしめるべくスロットルグリップ１６３によりスロットル開度を増大したときに、図１２（ｂ）で示すように、エンジン回転数が設定回転数ＮＳ以上となった時点から設定時間Ｔが経過するまで回転電機１１０によりクランク軸２７が回転駆動されることにより、斜線部で示すようにクランク軸２７の回転数がエンジンＥの回転数に上乗せして増大することになる。さらに図１２（ｃ）で示すように、回転電機１１０からのアシストトルクが斜線部で示すように上乗せされることによりクランク軸２７の出力トルクが増大することになる。

この際、アシストモータとして機能する回転電機１１０の出力トルクは、図１３で示すように、スロットル開度の増大に応じてリニアに増大するように、エンジン回転数およびスロットル開度に応じて変化するものであり、そのように回転電機１１０の出力トルクが変化するように、通電制御回路１６７における各ＦＥＴ１６８…，１６９…の導通・遮断が制御ユニット１６２で制御される。

またアイドリング許可モードでの自動二輪車の発進時におけるアシスト制御モード時にあっても、制御ユニット１６２は、回転数センサ１５３およびスロットルセンサ１６４の検出値に基づいて制御ユニット１６２は、通電制御回路１６７における各ＦＥＴ１６８…，１６９…の導通・遮断を制御する。

これにより、図１４（ａ）で示すように、アイドリングによる暖機後に自動二輪車を発進せしめるべくスロットルグリップ１６３によりスロットル開度を増大すると、図１４（ｂ）で示すように、エンジン回転数が設定回転数ＮＳ以上となった時点から回転電機１１０でクランク軸２７が回転駆動されることにより、斜線部で示すようにクランク軸２７の回転数がエンジンＥの回転数に上乗せして増大することになり、さらに図１４（ｃ）で示すように、回転電機１１０からのアシストトルクが斜線部で示すように上乗せされることによりクランク軸２７の出力トルクが増大することになる。

このようにして、回転電機１１０は、始動制御モードでは、ブラシモータであるスタータモータとして機能し、アシスト制御モードでは、ブラシレスモータであるアシストモータとして機能することになる。而してスタータモータに要求されるトルクは比較的大きいものであり、ブラシモータを用いることにより、大電流をコイル１２１に流して大きなトルクを回転電機１１０が出力することが可能である。また車両の発進時にアシストモータに要求されるトルクは比較的小さくてすみ、エンジン回転数およびスロットル開度に応じた微妙な出力制御が要求されるので、回転電機１１０をブラシレスモータとして用いることにより、大電流に耐える必要のない安価な通電制御素子、この実施例ではＦＥＴ１６８…，１６９…を用いることが可能となる。また上記ブラシレスモータは、その起動のために絶対角度を検出可能な回転センサが一般的に必要であるが、エンジンＥの回転状態で回転電機１１０をブラシレスモータとして機能させるので、基準角度の検出が容易であり、上記回転センサの構造を簡略化することができる。

ところで、スタータモータとしてブラシレスモータを用いたときには、通電制御素子として大電流に耐える高価な素子が必要となり、またアシストモータとしてブラシモータを用いた場合には、モータが頻繁にオン・オフを繰返すのでブラシの摩耗によるメンテナンスが煩雑となる。

発電制御モードは、エンジンＥが設定回転数ＮＳ以上の回転数で回転している状態でアシスト制御モードではない状態に実行されるものであり、この発電制御モードにおいて制御ユニット１６２は、先ずバッテリ１２８のプラス側接続端子に接続されているＦＥＴ１６９…を遮断した状態で、バッテリ１２８のマイナス側接続端子に接続されているＦＥＴ１６８…を導通せしめる。これにより、図７の実線矢印で示すように、コイル１２１の発電電圧が昇圧されることになる。次いで、制御ユニット１６２は、バッテリ１２８のプラス側接続端子に接続されているＦＥＴ１６９…を遮断したままマイナス側接続端子に接続されているＦＥＴ１６８…を遮断する。そうすると、図７の破線矢印で示すように、コイル１２１で昇圧された発電電圧でバッテリ１２８が充電されることになる。

この発電制御モードにおいて、制御ユニット１６２は、バッテリ１２８の電圧に応じてＦＥＴ１６８…の通電・遮断の間隔比すなわちデューティ比を制御する。すなわちバッテリ１２８の電圧が所定電圧未満のときには、前記デューティ比を大きくして充電電流を大とし、バッテリ１２８の電圧が所定電圧以上のときには、前記デューティ比を小さくして充電電流を絞るように、ＦＥＴ１６８…の通電・遮断の間隔比が制御ユニット１６２で制御される。

また制御ユニット１６２は、スロットル開度およびエンジン回転数に応じても、ＦＥＴ１６８…の通電・遮断の間隔比を制御する。すなわちスロットル戻しや、スロットル開度の全閉時には、デューティ比を大きくして発電量を増やすようにして、回転電機１１０が回生ブレーキとして働くように、制御ユニット１６２によりＦＥＴ１６８…の通電・遮断の間隔比が制御される。

次にこの第１実施例の作用について説明すると、パワーユニットＰは、エンジンＥと、該エンジンＥの出力を後輪ＷＲに伝達する伝動手段１７と、前記エンジンの出力をアシストする動力を発揮し得るスタータモータおよびアシストモータとして機能し得る回転電機１１０とを備えてハイブリッド式に構成されるのであるか、このようなパワーユニットＰにおいて、回転電機１１０は、クランク軸２７の前記伝動手段１７とは反対側の端部に連結されている。すなわち、回転電機１１０がパワーユニットＰの車体フレームＦへの揺動支点に近い位置にあるクランク軸２７に連結されることになり、ハイブリッド式であるパワーユニットＰをリヤクッション９２のばね下荷重の増大を回避して構成することができ、パワーユニットＰのスイング性能に回転電機１１０が悪影響を及ぼすことがないようにして、自動二輪車の乗心地および操縦安定性を向上することができる。

またエンジンＥおよび回転電機１１０の作動は制御ユニット１６２により制御され、この制御ユニット１６２は、車両停止時にエンジンＥを停止するとともに車両発進時にエンジンＥを始動させ、車両発進時にはアシストモータとして機能するように回転電機１１０を作動せしめるので、車両の停止・発進に応じてエンジンＥの停止・始動が制御されることにより、無駄な燃料の消費や排ガスの放出を防止してエンジンＥを効率的に作動せしめることができる。しかも車両の発進加速時にエンジン出力に回転電機１１０からのアシスト力を加えるようにして、車両を速やかに発進せしめることができる。

さらに前記回転電機１１０は、エンジンＥの始動時に該エンジンＥに起動トルクを付与するように制御ユニット１６２により制御されるので、回転電機１１０を、エンジンＥの出力をアシストするアシストモータとしてだけでなく、スタータモータとしても用いることができる。

ところで、上記回転電機１１０は、遠心ガバナ１１１とともに始動兼発電装置１８を構成するものであり、この始動兼発電装置１８は、後輪ＷＲの伝動ケース８４とは反対側の側端よりも外方に配置されて、エンジンＥのクランク軸２７に連結されている。したがって、エンジンＥの種類にかかわらず、始動兼発電装置１８は後輪ＷＲよりも外側方に配置されることになり、エンジンＥの種類に応じた設計変更ならびにホイールベースの延長を回避して、始動兼発電装置１８および後輪ＷＲの干渉を確実に防止することができる。

ところで、エンジンＥは４サイクルエンジンであり、２サイクルエンジンに比べてシリンダ軸線に沿う方向でのシリンダヘッド２２の長さが大きく、４サイクルのエンジンＥが搭載される自動二輪車ではホイールベースが２サイクルエンジン搭載の自動二輪車に比べて大きく設定され、しかも４サイクルのエンジンＥの始動時に必要な起動トルクは２サイクルエンジンの起動トルクに比べて大きいので始動兼発電装置１８も大型化せざるを得ない。しかるに、始動兼発電装置１８が、後輪ＷＲの伝動ケース８４とは反対側の側端よりも外方に配置されるので、エンジンＥの種類に応じた設計変更ならびにホイールベースの延長を回避して始動兼発電装置１８および後輪ＷＲの干渉を確実に防止する効果を、より顕著に得ることができる。

さらにエンジンＥは、そのシリンダ軸線を略水平として自動二輪車に搭載されており、そのような自動二輪車では、エンジンＥの種類に応じた設計変更ならびにホイールベースの延長を回避して始動兼発電装置１８および後輪ＷＲの干渉を確実に防止する効果を、より一層顕著に得ることができる。

上記始動兼発電装置１８における遠心ガバナ１１１では、回転体１４０およひ移動体１４１間に介装される複数のウエイトローラ１４２…が、回転体１４０の移動体１４１への対向面の周方向に間隔をあけた複数箇所に設けられた収容凹部１４６…にそれぞれ収容されている。しかも各ウエイトローラ１４２…の重量は、エンジンＥの回転数がアイドル回転数よりも小さな所定回転数以上となったときに各ウエイトローラ１４２…に作用する遠心力により、各ブラシ１３５，１３６…，１３７，１３８…が、第１導電路１２５、第２導電路１２６および各整流子片１２７…から離反するように設定されており、各ウエイトローラ１４２…の外径は比較的小さい。このため、ウエイトローラ１４２の両端と、収容凹部１４６の両内側面との間にわずかな間隙があることに起因して、ウエイトローラ１４２…が収容凹部１４６…内で傾き易いのであるが、各ウエイトローラ１４２の両端外縁全周に、外方に膨らんだ円弧状の縦断面形状を有する円弧部１４２ａ…が形成されている。この結果、ウエイトローラ１４２…が収容凹部１４６…内で傾いて、ウエイトローラ１４２…の両端外縁が収容凹部１４６…の内側面に接触したとしても、ウエイトローラ１４２…の両端外縁全周が外方に膨らんだ円弧状であるために、ウエイトローラ１４２…の収容凹部１４６…の内側面への接触面圧を比較的低くし、ウエイトローラ１４２…の両端外縁が収容凹部の内側面に接触して滑り易くすることができ、ウエイトローラ１４２…のロックによる遠心ガバナ１１１の作動不良が生じることを極力防止することができる。

しかも各収容凹部１４６…にグリス１５０が充填されているので、ウエイトローラ１４２…および収容凹部１４６…の内側面間がグリス１５０によって潤滑され、ウエイトローラ１４２…のロックによる作動不良の発生をより一層効果的に防止することができる。

さらに各収容凹部１４６…は、回転体１４０および移動体１４１を覆ってクランク軸２７の外端に固定されるエンジン回転数検出用のパルサーロータ１５１でほぼ密封されており、パルサーロータ１５１以外の専用部品を用いることなく収容凹部１４６…を密封し、グリス１５０中に外部から塵埃が侵入することを防止して良好な潤滑状態を維持することができる。

図１５は本発明の第２実施例を示すものであり、アウターステータ１１３のコイル１２１が三相に構成されていてもよく、この場合、通電制御回路１６７′は、各相のコイル１２１ならびにバッテリ１２８のマイナス側端子間にそれぞれ介設される３つのＦＥＴ１６８…と、各相のコイル１２１ならびにバッテリ１２８のプラス側端子間にそれぞれ介設される３つのＦＥＴ１６９…と、各ＦＥＴ１６８…，１６９…にそれぞれ並列接続されるダイオード１７０…，１７１…とで構成される。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。

たとえば、上記実施例では、発電制御モードにおいて、デューティ比によりバッテリ１２８の充電電圧を調整するようにししたが、従来のレギュレータを用いる構成としてもよく、この場合、各ＦＥＴ１６８…，１６９…を三相の整流器として用いることが可能である。

また上記実施例では、アウターステータ１１３におけるコイル１２１で、エンジンＥの始動時の起動トルク、車両の発進時のアシストトルク、ならびに発電電圧を得るようにしたが、起動トルク、アシストトルクおよび発電電圧を、それぞれ別のコイルで得るようにしてもよく、また同一のコイルに中間タップを設けて起動トルク用、アシストトルク用および発電電圧用として用いるようにしてもよい。

第１実施例におけるスクータ型自動二輪車の側面図である。 図１の２−２線に沿うパワーユニットの断面図である。 図２のエンジンおよびコンプレッサを拡大して示す断面図である。 図３の４−４線拡大断面図である。 吸気弁、排気弁および過給弁の開閉タイミングを示す線図である。 図２の始動兼発電装置を拡大して示す断面図である。 回転電機のコンミテータに関連する電気回路の構成を示す回路図である。 コンミテータおよび各ブラシの接続状態を示す回路図である。 図６の９−９線拡大断面図である。 収容凹部内でウエイトローラが傾いた状態を示す図である。 エンジンおよび回転電機の制御系を示す図である。 エンジン始動時のスロットル開度、クランク軸回転数およびクランク軸の出力トルクを時間経過に応じて示す図である。 アシストトルク付与時のモータ出力とエンジン回転数およびスロットル開度との関係を示す図である。 アシストトルク付与時のスロットル開度、クランク軸回転数およびクランク軸の出力トルクを時間経過に応じて示す図である。 第２実施例の図７に対応した回路図である。

符号の説明

１７・・・伝動手段
１８・・・始動兼発電装置
２７・・・クランク軸
２８・・・クランクケース
８４・・・伝動ケース
Ｅ・・・エンジン
Ｆ・・・車体フレーム
ＷＲ・・・後輪
Ｐ・・・パワーユニット

Claims (3)

1. 後輪（ＷＲ）の前方に配置されるエンジン（Ｅ）と、該エンジン（Ｅ）のクランクケース（２８）に連なって後輪（ＷＲ）の一側方に延出される伝動ケース（８４）と、該伝動ケース（８４）の後部に軸支される後輪（ＷＲ）ならびに前記エンジン（Ｅ）のクランク軸（２７）の一端部間に設けられて前記伝動ケース（８４）内に収納される伝動手段（１７）とを有するパワーユニット（Ｐ）の前部が、車体フレーム（Ｆ）に揺動可能に支承され、前記クランク軸（２７）の他端部に始動兼発電装置（１８）が連結される自動二輪車において、前記始動兼発電装置（１８）が、前記後輪（ＷＲ）の前記伝動ケース（８４）とは反対側の側端よりも外方に配置されて前記クランク軸（２７）に連結されることを特徴とする自動二輪車。
2. 前記エンジン（Ｅ）が４サイクルエンジンであることを特徴とする請求項１記載の自動二輪車。
3. 前記エンジン（Ｅ）が、そのシリンダ軸線を略水平として搭載されることを特徴とする請求項２記載の自動二輪車。

Images