JP2010120597A - 車両 - Google Patents

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薫 佐々木
Tetsuhiko Nishimura
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Abstract

【課題】前進と後進とを簡単な操作で繰り返し切り換えることが可能な車両を提供する。
【解決手段】電動モータ２２は、車輪を前進回転させる前進駆動と車輪を後進回転させる後進駆動とが可能な駆動源である。後進スイッチ７０を長押しすると、制御ユニット８０により、電動モータ２２の後進駆動を許容する後進モードが設定される。後進モード設定中は、アクセルグリップ６６の操作に応答して電動モータ２２が前進駆動され、後進スイッチ７０の操作に応答して電動モータ２２が後進駆動される。
【選択図】図４

Description

この発明は、前進および後進が可能な車両に関する。
車輪を駆動するための駆動源としてエンジン（内燃機関）および電動モータを備えたハイブリッド型の自動二輪車が提案されている（下記特許文献１）。このハイブリッド型自動二輪車は、通常走行用の通常制御モードと、押し歩き制御モードとを有している。押し歩き制御モードのときには、トグルスイッチによって電動モータの駆動方向を選択することができる。すなわち、トグルスイッチを前進側にセットすると、スロットルグリップの操作に応じて電動モータが正転駆動され、車輪が前進方向に回転する。一方、トグルスイッチを後進側にセットすると、スロットルグリップの操作に応じて電動モータが逆転駆動され、車輪が後進方向に回転する。
特開２００６−５１８５３号公報
しかし、このような構成では、駐車時のように、前進と後進とを繰り返し切り換える必要があるときには、操作が煩雑である。具体的には、トグルスイッチを前進側に入れてスロットルグリップを操作し、次に、トグルスイッチを後進側に入れてスロットルグリップを操作する、という操作を繰り返す必要がある。つまり、前進と後進とを切り換えるたびに、トグルスイッチを操作しなければならない。しかも、前進時も後進時もスロットルグリップの操作が必要であるから、運転者は、トグルスイッチの設定状態、すなわち、スロットルグリップの操作によって車両が前進するのか後進するのかを意識しておかなければならない。そのため、直感的な操作によって車両を前進および後進させることができない。
そこで、この発明の目的は、前進と後進とを簡単な操作で繰り返し切り換えることが可能な車両を提供することである。
また、この発明の他の目的は、前進と後進とを直感的な操作で繰り返し切り換えることが可能な車両を提供することである。
この発明の車両は、車輪を前進回転させる前進駆動と車輪を後進回転させる後進駆動とが可能な駆動源と、前記駆動源の後進駆動を許容する後進モードを設定する後進モード設定ユニットと、前記駆動源を前進駆動させるために運転者によって操作される前進操作ユニットと、前記駆動源を後進駆動させるために運転者によって操作される後進操作ユニットと、前記後進モードが設定されているときに、前記前進操作ユニットの操作に応答して前記駆動源を前進駆動させ、前記後進操作ユニットの操作に応答して前記駆動源を後進駆動させる駆動源制御ユニットと、を備える。
この構成によれば、後進モードが設定されている状態では、前進操作ユニットの操作によって車輪を前進回転させることができ、後進操作ユニットの操作によって車輪を後進回転させることができる。したがって、前進と後進との切換えに際して、前進操作ユニットおよび後進操作ユニット以外の操作を行う必要がなく、前進操作および後進操作を自由なタイミングで行うことができる。これにより、簡単な操作で前進と後退とを繰り返し切り換えることができる。具体的には、車両を駐車する場面において、前進および後進を繰り返して適切な位置へと車両を移動させる操作が容易になる。
また、前進操作ユニットおよび後進操作ユニットが別に設けられていることによって、直感的な操作で前進と後進とを繰り返し切り換えることができる。
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る車両としてのハイブリッド型自動二輪車の構成を説明するための図解的な側面図である。この自動二輪車１は、前輪２と、後輪３と、車体フレーム４と、ハンドル５と、ハイブリッドシステム６と、減速機構７と、バッテリ８とを備えている。車体フレーム４には、車体カバー９が取り付けられている。
車体フレーム４は、メインフレーム１０と、このメインフレーム１０の前方部に結合されたヘッドパイプ１１と、メインフレーム１０から後方に延びたシートフレーム１２とを有している。
ヘッドパイプ１１には、ステアリングシャフト１３が回転可能に挿通されている。ステアリングシャフト１３の上端に、ハンドル５が固定されている。また、ステアリングシャフト１３の下端部には、左右一対のフロントフォーク１５が取り付けられている。このフロントフォーク１５の下端に、従動輪としての前輪２が回転可能に支持されている。
シートフレーム１２には、乗員（この実施形態では運転者および同乗者）が着座するためのシート１６が取り付けられている。シート１６の後部下方には、燃料タンク１７が配置されており、この燃料タンク１７はシートフレーム１２に支持されている。
ハイブリッドシステム６は、メインフレーム１０の後端部に取り付けられている。このハイブリッドシステム６の後端部に減速機構７が上下方向に揺動可能に取り付けられている。この減速機構７の後端部に、駆動輪としての後輪３が回転可能に軸支されている。また、メインフレーム１０には、バッテリボックス２０が支持されている。このバッテリボックス２０内に、バッテリ８およびＤＣ−ＤＣコンバータ１８が収容されている。
ハイブリッドシステム６は、エンジン２１（内燃エンジン）と、電動モータ２２と、発電機２３とを備えている。電動モータ２２は、前進駆動および後進駆動が可能な駆動源である。ハイブリッドシステム６は、エンジン２１の動力と電動モータ２２の動力との両方を共通の出力軸に対して供給できるシステムである。すなわち、ハイブリッドシステム６は、エンジン２１と電動モータ２２との併用によって動力を発生させるシステムである。電動モータ２２は、バッテリ８からの電力供給を受けて駆動される。すなわち、バッテリ８の発生電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ１８で昇圧されて電動モータ２２に供給される。発電機２３は、エンジン２１の動力によって駆動される。この発電機２３で発生した電力はバッテリ８の充電のために用いられる。
エンジン２１は、燃料タンク１７から供給される燃料を燃焼させることによって動力を発生する内燃機関である。エンジン２１は、シリンダボディ２６と、シリンダヘッド２７とを備えている。シリンダボディ２６は、ハイブリッドシステム６のケーシング２５の前方側に配置されており、その前方部にシリンダヘッド２７が結合されている。
図２は、ハイブリッドシステム６および減速機構７の構成を説明するための図解的な構成図である。エンジン２１は、シリンダボディ２６の内部に形成されたほぼ円柱状のシリンダ３０内で往復摺動変位するピストン３１を備えている。このピストン３１は、コンロッド３２を介してクランク軸３３に結合されている。シリンダ３０とピストン３１とによって燃焼室３４が区画されている。この燃焼室３４内で燃料が燃焼する。燃焼に伴うピストン３１の往復動がコンロッド３２およびクランク軸３３により、当該クランク軸３３の回転運動に変換される。
クランク軸３３の一端部（この実施形態では左端部）には、ドライブスプロケット３５が結合されている。また、クランク軸３３よりも後方には、メイン軸３６が左右方向（自動二輪車１の左右方向）に沿って配置されている。メイン軸３６には、ドリブンスプロケット３７が当該メイン軸３６に対する相対回転が可能な状態で取り付けられている。ドライブスプロケット３５とドリブンスプロケット３７との間には、動力伝達手段としてのチェーン３８が巻き掛けられている。このチェーン３８によって、ドライブスプロケット３５の回転がドリブンスプロケット３７へと伝達される。むろん、クランク軸３３からメイン軸３６への動力の伝達には、１または複数の伝達ギヤ対を用いた動力伝達手段を適用してもよい。
ドリブンスプロケット３７の回転は、クラッチ４０を介してメイン軸３６に伝達されるようになっている。クラッチ４０は、ドリブンスプロケット３７の回転をメイン軸３６に伝達する接続状態と、ドリブンスプロケット３７の回転をメイン軸３６に伝達しない切断状態とに制御可能である。より具体的には、クラッチ４０は湿式多板式クラッチ、シュータイプクラッチその他のクラッチからなるもので、接続状態へと付勢する圧縮コイルスプリングその他の付勢ユニットと、この付勢ユニットによる付勢力に抗して接続状態を解除する駆動機構４０ａとを含む。駆動機構は、たとえば、電動モータ等のアクチュエータと、この電動モータの回転をクラッチ板等の変位に変換する運動変換機構（たとえばラック・アンド・ピニオン機構）とを含む構成とすることができる。クラッチ４０は、接続状態において、トルクリミッタとしての機能をも有している。すなわち、クランク軸３３からメイン軸３６へと許容範囲を超える過大なトルクが与えられたときに、クラッチ４０の結合面での摺動が生じる。これにより、エンジントルクの過大な変動があったとき、ショックを回避できるようになっている。
メイン軸３６には、動力分配機構４１が設けられている。動力分配機構４１は、エンジン２１が発生する動力を後輪３と発電機２３とに分配するための機構である。この動力分配機構４１は、この実施形態では、遊星歯車機構で構成されている。具体的には、動力分配機構４１は、サンギヤ４２と、複数のプラネタリギヤ４３と、プラネタリキャリヤ４４と、リングギヤ４５とを備えている。
プラネタリキャリヤ４４は、メイン軸３６に対して相対回転不可能な状態で結合されている。すなわち、プラネタリキャリヤ４４は、メイン軸３６と一体的に回転する。複数のプラネタリギヤ４３は、プラネタリキャリヤ４４に回転可能に取り付けられている。すなわち、複数のプラネタリギヤ４３は、それぞれ自転可能であるとともに、プラネタリキャリヤ４４の回転に伴ってメイン軸３６まわりに公転可能である。サンギヤ４２は、複数のプラネタリギヤ４３に対して、それらの内側から噛合している。このサンギヤ４２は、メイン軸３６と同軸上に設けられており、メイン軸３６に対して相対回転可能とされている。リングギヤ４５は、複数のプラネタリギヤ４３に対して、それらの外側から噛合するリング状のギヤである。リングギヤ４５は、メイン軸３６と同軸上に設けられており、メイン軸３６に対して相対回転可能とされている。
メイン軸３６の回転に伴ってプラネタリキャリヤ４４が回転すると、複数のプラネタリギヤ４３は、それぞれ自転しながらメイン軸３６まわりを公転する。これにより、サンギヤ４２およびリングギヤ４５がメイン軸３６まわりに回転することになる。
この実施形態では、サンギヤ４２は発電機２３に結合されている。また、リングギヤ４５は、電動モータ２２に結合されている。したがって、クランク軸３３によってメイン軸３６を回転すると、この回転は、動力分配機構４１によって、発電機２３および電動モータ２２へと分配されて伝達される。逆に、発電機２３および電動モータ２２の回転は、動力分配機構４１によってメイン軸３６へと伝達することができ、さらに、クラッチ４０を介してクランク軸３３へと伝達することができる。
電動モータ２２および発電機２３は、たとえば、ブラシレスＤＣモータの形態を有している。より具体的には、電動モータ２２は、リングギヤ４５と一体回転するロータ２２ａ（インナ）と、このロータ２２ａに対向するステータ２２ｂ（アウタ）とを備えている。また、発電機２３は、サンギヤ４２と一体回転するロータ２３ａ（インナ）と、このロータ２３ａに対向するステータ２３ｂ（アウタ）とを備えている。
メイン軸３６の後方には、出力軸４７が左右方向に沿って配置されている。この出力軸４７には、大径のギヤ４８と小径のギヤ４９とが固定されている。大径のギヤ４８は、リングギヤ４５の回転軸に固定されたギヤ４６と噛合している。これにより、リングギヤ４５の回転が出力軸４７に伝達されるようになっている。
減速機構７は、減速機構ケース５０（図１参照）に収容されている。減速機構ケース５０内には、入力軸５１、中間軸５２、出力軸５３、ギヤ５４、スプロケット５５〜５８、およびチェーン５９，６０が収容されている。入力軸５１、中間軸５２および出力軸５３は左右方向に沿って配置されている。
入力軸５１の一端（この実施形態では右端）には、ハイブリッドシステム６の出力軸４７に固定されたギヤ４９と噛合するギヤ５４が固定されている。また、入力軸５１の他端（この実施形態では左端）には、スプロケット５５が固定されている。中間軸５２には、大径のスプロケット５６と、小径のスプロケット５７とが固定されている。大径のスプロケット５６と入力軸５１上のスプロケット５５との間にチェーン５９が巻き掛けられている。さらに、出力軸５３にスプロケット５８が固定されていて、このスプロケット５８と中間軸５２上の小径のスプロケット５７との間にチェーン６０が巻き掛けられている。そして、出力軸５３に後輪３が結合されている。この構成により、ハイブリッドシステム６が出力する回転力が減速されて出力軸５３へと伝達され、後輪３が回転駆動される。
エンジン２１が発生する動力は次のようにして伝達される。すなわち、エンジン２１によってクランク軸３３が回転される。この回転がスプロケット３５，３７、チェーン３８およびクラッチ４０を介してメイン軸３６に伝達される。これにより、動力分配機構４１のプラネタリキャリヤ４４が回転するから、プラネタリギヤ４３が自転しながらメイン軸３６まわりに公転する。これに伴って、サンギヤ４２およびリングギヤ４５およびリングギヤ４５がメイン軸３６まわりに回転する。サンギヤ４２には発電機２３のロータ２３ａが結合されているので、サンギヤ４２の回転によって発電機２３において発電が行われる。また、リングギヤ４５の回転は、ギヤ４６，４８，４９および減速機構７を介して後輪３に伝達される。こうして、エンジン２１によってクランク軸３３を回転させると、クラッチ４０が接続状態であれば、発電機２３における発電が行われ、同時に、後輪３が回転駆動される。
一方、バッテリ８から電動モータ２２に電力が供給されると、そのロータ２２ａが回転するから、これに結合されたリングギヤ４５が回転する。このリングギヤ４５の回転は、ギヤ４６，４８，４９および減速機構７を介して後輪３に伝達される。また、リングギヤ４５の回転によって、プラネタリギヤ４３が自転しながらメイン軸３６まわりに公転する。その結果、プラネタリキャリヤ４４が回転し、これに固定されたメイン軸３６も回転することになる。したがって、クラッチ４０が接続状態であれば、メイン軸３６の回転がクランク軸３３に伝達されることになる。この状態でエンジン２１の点火および燃料供給を開始すれば、エンジン２１を始動することができる。
自動二輪車１の発進時には、電動モータ２２が正回転方向に駆動（前進駆動）され、エンジン２１は停止状態とされる。これにより、後輪３は前進回転する。つまり、電動モータ２２の正回転方向とは後輪３を前進回転させる方向である。さらに、必要に応じて、発電機２３にも電力が供給され、この発電機２３が電動モータとして作動させられる。回転方向は、後輪３を前進回転させる方向である正回転方向である。これにより、クランク軸３３の回転速度、エンジン回転速度が上昇する。そして、エンジン回転速度が所定の回転速度以上となると、エンジン２１の点火および燃料供給が開始され、エンジン２１が始動する。
定速走行状態では、発電機２３への電力供給は停止され、発電機２３は発電状態となる。これにより発生した電力によってバッテリ８が充電される。
自動二輪車１を減速し、エンジン回転速度が所定の回転速度以下となると、エンジン２１が停止され、電動モータ２２のみ、または必要に応じて併せて発電機２３の駆動によって後輪３が回転される状態となる。
図３Ａは、ハンドル５に備えられた構成を説明するための平面図であり、ハンドル５の右端部近傍の構成が示されている。ハンドルバー６５の右端部には、アクセルグリップ６６が取り付けられている。アクセルグリップ６６は、ハンドルバー６５の軸まわりに回転可能なアクセル操作部材である。運転者は、アクセルグリップ６６を右手で握持し、前後に回転させることにより、ハイブリッドシステム６の出力を調整する。具体的には、手前側（後方側）にアクセルグリップ６６を回転させることで出力が増加し、奥側（前方側）にアクセルグリップを回転させることで出力が減少するように出力制御が行われるようになっている。
アクセルグリップ６６の内側には、スイッチケース６７がハンドルバー６５に取り付けられている。図３Ｂ（図３Ａの矢印Ｂ方向にみた正面図）に示すように、スイッチケース６７には、停止スイッチ６８と、ハザードスイッチ６９と、後進スイッチ７０とが設けられている。停止スイッチ６８は、ハイブリッドシステム６の制御を含む全ての制御を停止させるためのスイッチである。ハザードスイッチ６９はハザードランプを点滅させるためのスイッチである。後進スイッチ７０は、この実施形態では、後進モードを設定するためのモード設定操作ユニットとしての機能、および電動モータ２２を逆方向に回転（後進回転）させるための後進操作ユニットとしての機能を有するスイッチである。
後進モードとは、電動モータ２２の後進駆動を許容する動作モードである。この実施形態では、後進スイッチ７０を長押しすることによって後進モードを設定することができる。そして、後進モードのときには、後進スイッチ７０を操作することによって、電動モータ２２を後進駆動することができる。後進モード時に電動モータ２２を前進駆動するには、アクセルグリップ６６を操作すればよい。したがって、この実施形態では、後進スイッチ７０は、モード設定操作ユニットおよび後進操作ユニットを兼ねている。また、アクセルグリップ６６は前進操作ユニットとして用いられている。
この実施形態では、停止スイッチ６８はスイッチケース６７の上面に配置されており、ハザードスイッチ６９および後進スイッチ７０はスイッチケース６７の手前側側面に配置されている。したがって、後進スイッチ７０は、運転者がアクセルグリップ６６を握持している右手の親指で操作することができるスイッチである。
図示は省略するが、スイッチケース６７にはさらに、アクセルグリップ６６の操作量を検出し、その操作量に対応する信号を出力するアクセルセンサが内蔵されている。符号６４は、ブレーキレバーを示す。
図４は、自動二輪車１の要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。駆動源制御ユニットとしての制御ユニット８０は、バッテリ８からの電力を受けて動作するもので、ＣＰＵおよび必要なメモリを含む。バッテリ８からの電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１８で昇圧され、インバータ１９から電動モータ２２および発電機２３に供給されるようになっている。制御ユニット８０がインバータ１９を制御することによって、電動モータ２２および発電機２３への電力の供給が調整される。さらに、制御ユニット８０は、エンジン２１のための点火制御および燃料供給制御を実行する。
また、制御ユニット８０には、メインスイッチ８１、サイドスタンドスイッチ８２、傾斜スイッチ８３、後進スイッチ７０、停止スイッチ６８、アクセルセンサ８４、ブレーキスイッチ８５、クラッチ４０、インジケータ８８などが接続されている。
メインスイッチ８１は、制御ユニット８０を含むシステムに電源を投入するために操作されるスイッチである。サイドスタンドスイッチ８２は、サイドスタンドが作動位置（自動二輪車１を支持する位置）にあるか退避位置（自動二輪車１のバンク時に地面と干渉しない位置）にあるかを検出し、検出結果に応じた信号を出力するスイッチである。傾斜スイッチ８３は、自動二輪車１の左右方向への傾斜角が所定のしきい値以上であるかどうかを検出し、検出結果に応じた信号を出力するスイッチである。アクセルセンサ８４は、前述のアクセルグリップ６６の操作量を検出し、その操作量（アクセル開度）に応じた信号を出力するセンサである。ブレーキスイッチ８５は、ブレーキが作動しているかどうかを検出し、その検出結果に応じた信号を出力するスイッチである。インジケータ８８は、たとえば、後進モード設定時に点灯され、後進動作中に点滅されるＬＥＤランプで構成することができる。このインジケータ８８は、たとえば、ハンドル５の中央付近に配置されるメータ部に設けられる。
電動モータ２２および発電機２３には、それぞれ、ロータ２２ａ，２３ａの回転位置を検出するための位置検出器８６，８７（たとえば、エンコーダ）が付設されている。制御ユニット８０は、これらの位置検出器８６，８７によって検出される回転位置に応じて、電動モータ２２および発電機２３を駆動する。さらに、制御ユニット８０は、電動モータ２２に付設された位置検出器８６による検出位置の差分（制御周期間の差分）を求め、これを後輪３の回転速度、すなわち、車速を表す指標として用いる。
制御ユニット８０は、後進モード時にはクラッチ４０を切断状態とし、その他のときにはクラッチ４０を結合状態に制御する。電動モータ２２の後進駆動時にエンジン２１が負荷となることを回避し、消費電力を抑制するためである。また、クラッチ４０が切断状態とされることで、使用者が自動二輪車１を押し歩きするときの負荷を軽減することができる。
制御ユニット８０は、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される複数の機能ユニットを実質的に有している。これらの機能ユニットには、後進モード設定ユニット８０Ａ、車速演算ユニット８０Ｂ、モード解除ユニット８０Ｃ、およびクラッチ制御ユニット８０Ｄが含まれている。後進モード設定ユニット８０Ａは、後進モード設定のための操作に応答して、電動モータ２２の後進駆動を許容する後進モードを設定する。後進モード設定のための操作は、この実施形態では、後進スイッチ７０の長押しである。車速演算ユニット８０Ｂは、位置検出器８６による検出位置の差分を車速情報として求める。したがって、位置検出器８６および車速演算ユニット８０Ｂにより、車速検出ユニットが構成されている。モード解除ユニット８０Ｃは、後進モードが設定されている状態で、車速演算ユニット８０Ｂが演算する前進方向の車速が所定値を超えたときに、後進モードを解除する。クラッチ制御ユニット８０Ｄは、クラッチ４０を制御し、後進モードが設定されているときに、当該クラッチ４０を切断状態とするものである。
図５は、制御ユニット８０による電動モータ２２の制御内容を表す制御ブロック図である。制御ユニット８０は、電動モータ２２のための回転速度指令値を生成し、当該回転速度指令値が達成されるようにフィードバック制御を行う。図５には、ＰＩ（比例積分）制御を行う例が示されている。すなわち、差分演算部９０において位置検出器８６の出力の差分（微分値に相当）が求められ、これが実際の電動モータ２２の回転速度としてフィードバックされる。この回転速度と回転速度指令値との偏差が偏差演算部９１で求められる。この求められた偏差に対する比例要素および積分要素が比例要素演算部９２および積分要素演算部９３で求められ、これらが加算部９４で加算される。これにより、電動モータ２２に供給すべき電流値が求まる。この電流値に応じてインバータ１９が駆動される。ただし、図５において、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、ｓは微分演算子を表す。
制御ユニット８０は、電動モータ２２を正転駆動（正回転方向に駆動）させるべきときには、正の回転速度指令値を生成する。反対に、電動モータ２２を後進駆動（逆回転方向に駆動）すべきときには、制御ユニット８０は、負の回転速度指令値を生成する。
図６は、後進モードに関連する動作を説明するためのフローチャートである。メインスイッチ８１が投入されると（ステップＳ１）、制御ユニット８０は処理を開始し、サイドスタンドスイッチ８２および傾斜スイッチ８３の出力を調べる（ステップＳ２，Ｓ３）。サイドスタンドスイッチ８２がオン状態（ステップＳ２：ＹＥＳ）なら、サイドスタンドが作動状態（自動二輪車１を支持する状態）である。そこで、制御ユニット８０は、電動モータ２２が回転中であればその回転を停止し、停止中ならばその回転を禁止する（ステップＳ４）。また、傾斜スイッチ８３がオン状態（ステップＳ３：ＹＥＳ）なら、車体の傾斜角が大きい状態である。したがって、制御ユニット８０は、電動モータ２２が回転中であればその回転を停止し、停止中ならばその回転を禁止する（ステップＳ４）。いずれの場合も、後進モードが設定されていれば、これを解除し（ステップＳ５）、クラッチ４０を接続状態とする（ステップＳ６）。
サイドスタンドスイッチ８２および傾斜スイッチ８３がいずれもオフ状態であれば（ステップＳ２：ＮＯ。ステップＳ３：ＮＯ）、制御ユニット８０は、車速Ｖ（後輪３の回転速度。車輪速）を求める（ステップＳ７。車速演算ユニット８０Ｂの機能）。この車速Ｖは、前述のように、電動モータ２２に付設された位置検出器８６の制御周期間の差分を演算することによって求められる。電動モータ２２の回転速度は後輪３の回転速度に比例するからである。求められた車速Ｖが正であれば後輪３は前進回転していることになり、逆に車速Ｖが負であれば後輪３は後進回転していることになる。
次に、制御ユニット８０は、車速Ｖが前進車速しきい値（この実施形態では２km/h）以下かどうかを判断する（ステップＳ８）。車速Ｖが当該前進車速しきい値を超えているときには（ステップＳ８：ＮＯ）、制御ユニット８０は、前進回転制御（ステップＳ１９）を行う。すなわち、前進方向への車速が大きいので、電動モータ２２を後進駆動するのは適切ではないから、電動モータ２２の前進駆動のみが許容され、その後進駆動が禁止される。
車速Ｖが前進車速しきい値以下であれば（ステップＳ８：ＹＥＳ）、制御ユニット８０は、さらに、後進スイッチ７０がオン状態かどうかを判断する（ステップＳ９）。後進スイッチ７０がオフ状態なら（ステップＳ９：ＮＯ）、制御ユニット８０は、後進車速指令値を０として後進駆動を禁止し（ステップＳ１０）、前進回転制御（ステップＳ１９）を実行する。
後進スイッチ７０がオン状態のときは（ステップＳ９：ＹＥＳ）、制御ユニット８０は、後進モードが設定されているかどうかを判断する（ステップＳ１１）。後進モードが未設定であれば（ステップＳ１１：ＮＯ）、制御ユニット８０は、タイマによる経時を行う（ステップＳ１２）。このタイマは、後進スイッチ７０がオンされると計時開始し、後進スイッチ７０がオフされると計時終了してリセットされるものである。
このタイマの計時時間Ｔが予め定める所定時間（この実施形態では２秒）を超えると（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、後進モードのために後進スイッチ７０の長押し操作がされたものと判断される。そして、制御ユニット８０は、電動モータ２２の制御モードを後進モードに設定する（ステップＳ１４：後進モード設定ユニット８０Ａの機能）。それとともに、制御ユニット８０は、計時時間Ｔを初期化し、さらに、インジケータ８８を制御して、後進モード設定中を表す表示（ランプ点灯）を行わせる。また、制御ユニット８０は、後進モード時には、クラッチ４０を切断状態に制御して（ステップＳ１５。クラッチ制御ユニット８０Ｄの機能）、エンジン２１が電動モータ２２の負荷とならないようにする。
タイマの計時時間Ｔが前記所定時間以下であれば（ステップＳ１３：ＮＯ）、後進モードは設定されない。そして、制御ユニット８０は、ブレーキスイッチ８５がオン状態かどうかを調べる（ステップＳ２３）。ブレーキスイッチ８５がオン状態なら（ステップＳ２３：ＹＥＳ）：電動モータ２２のための回転速度指令値を零に設定し（ステップＳ２４）、ステップＳ２からの処理を繰り返す。ブレーキスイッチ８５がオフ状態なら（ステップＳ２３：ＮＯ）、ステップＳ２４の処理は省かれる。
ステップＳ１１において、後進モードがすでに設定されていると判断されると、ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理は省かれる。
後進モードが設定されている状態で後進スイッチ７０がオン状態であるときには、制御ユニット８０は、電動モータ２２を後進駆動するための制御を実行する（ステップＳ１６）。このとき、制御ユニット８０は、後進方向の車速を５km/h以下（すなわち、Ｖ≧−５km/h）に制限するように電動モータ２２の後進駆動を実行する。また、このとき、制御ユニット８０は、インジケータ８８を点滅させ、後進中であることを表示する。さらに、このとき、スピーカその他の発音装置から後進中であることを表す音を発生させるようにしてもよい。
後進モードが設定されなければ（ステップＳ１３：ＮＯ）、電動モータ２２の後進駆動（ステップＳ１６）が行われることはない。すなわち、後進モード未設定の状態では、後進スイッチ７０の操作は無効化されるようになっている。
制御ユニット８０は、次に、アクセルセンサ８４の出力信号を参照してアクセル開度が所定値（この実施形態では３度）以上かどうかを判断する（ステップＳ１７）。アクセル開度が前記所定値以上であれば（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、制御ユニット８０は、車速Ｖが所定の後進車速しきい値（この実施形態では−２km/h）以上かどうかを判断する（ステップＳ１８）。すなわち、後進方向の車速の絶対値が、たとえば２km/h以下かどうかが判断される。この判断が否定されるときには、後進方向への車速絶対値が大きいため、電動モータ２２を前進駆動させるのは適切ではない。したがって、ステップＳ２３に処理が移される。
ステップＳ１８での判断が肯定されると、制御ユニット８０は、電動モータ２２を前進駆動する（ステップＳ１９）。このとき、制御ユニット８０は、アクセルセンサ８４が検出するアクセル開度に対応する回転速度指令値を設定し、この回転速度指令値が達成されるように電動モータ２２をフィードバック制御する。そして、制御ユニット８０は、車速Ｖが後進モード解除しきい値（この実施形態では５km/h）以上かどうかを判断する（ステップＳ２０）。この判断が肯定されれば、制御ユニット８０は、後進モードを解除し（ステップＳ２１。モード解除ユニット８０Ｃの機能）、さらに、クラッチ４０を結合状態に戻す。
車速Ｖが後進モード解除しきい値未満であれば（ステップＳ２０：ＮＯ）、制御ユニット８０は、ステップＳ２３からの処理を行う。
以上のようにこの実施形態によれば、後進スイッチ７０の長押しによって、後進モードを設定することができる。後進モード設定中は、アクセルグリップ６６の操作で電動モータ２２を前進駆動させることができ、後進スイッチ７０の操作で電動モータ２２を後進駆動させることができる。したがって、前進操作と後進操作との切換えに際して、別の切換え操作を必要としないので、操作が簡単になる。また、任意のタイミングで前進操作と後進操作とを切換えることができる。さらに、アクセルグリップ６６の操作による前進操作は、通常走行時の操作と同じ操作であるので、操作に習熟を要することがない。しかも、アクセルグリップ６６を前進操作に割り当て、後進スイッチ７０を後進操作に割り当てているので、直感的な操作で電動モータ２２の前進駆動と後進駆動とを行わせることができる。また、後進スイッチ７０がアクセルグリップ６６を握持する右手で操作できる位置に配置されているので、前進駆動と後進駆動との切換えが一層容易になっている。これらにより、自動二輪車１を駐車するときのように前進と後進とを繰り返す場合の操作を容易に行うことができる。
さらにまた、前進方向の車速がモード解除しきい値に達すると、後進モードが自動的に解除されるから、使用者はモード解除操作を行う必要がない。たとえば、自動二輪車１を後進させて駐車場から引き出し、その後に、自動二輪車１を発進させれば、車速の増加に伴って後進モードを自動的に解除することができる。
また、この実施形態では、後進モード時には、クラッチ４０が切断状態とされるので、停止状態のエンジン２１が電動モータ２２の負荷となることを回避できる。これにより、消費電力を低減でき、バッテリ８の消耗を抑制できる。さらに、後進モードが設定されてクラッチ４０が切断状態とされているときには、エンジン２１が押し歩きの際の負荷となることを回避できる。したがって、自動二輪車１を押し歩きする時の負荷を軽減できる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、後進スイッチ７０を後進モードの設定と後進操作とに兼用しているが、後進スイッチ７０とは別に後進モード設定用のスイッチを設けてもよい。図７に構成の一例を示す。この構成例では、ハンドル５の左端部に後進モード設定スイッチ７５、前進スイッチ７６および後進スイッチ７７が配置されている。より詳細には、運転者が左手で握持する左グリップ部７３がハンドル５の左端に取り付けられており、その内側にスイッチケース７４がハンドル５に取り付けられている。スイッチケース７４の左端部には、手前側側面に後進スイッチ７７が配置され、奥側側面に前進スイッチ７６が配置されている。また、スイッチケース７４の右側端部には、手前側側面に後進モード設定スイッチ７５が配置されている。このような構成により、運転者は、後進モード設定スイッチ７５を操作（押圧操作）することで、ただちに後進モードを設定できる。そして、後進モード設定中は、前進スイッチ７６および後進スイッチ７７の操作によって、自動二輪車１の前進および後進を切り換えることができる。前進スイッチ７６および後進スイッチ７７の配置は、逆であってもよい。
また、クラッチ４０は制御ユニット８０により制御されるようになっているが、クラッチ４０を手動のものとして、使用者の操作によって結合状態と切断状態とを切り換える構成としてもよい。
また、バッテリ８の充電状態を制御ユニット８０において監視し、残容量が少ないときには、後進モードの設定を禁止するようにしてもよい。
また、前述の実施形態では、ハイブリッド型自動二輪車を例にとったが、この発明は、電動モータのみを駆動源とした電動二輪車に対しても適用することができる。また、二輪車に限らず三輪車や４輪以上の車輪を有する車両に対しても適用できる。とくに、鞍乗り型車両のように、ハンドルバーを備えた車両に適用すると、駐車時等における前進および後進の操作性を著しく向上することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
この明細書の記載から把握されるべき特徴を以下に記す。
１．車輪を前進回転させる前進駆動と車輪を後進回転させる後進駆動とが可能な駆動源と、前記駆動源の後進駆動を許容する後進モードを設定する後進モード設定ユニットと、前記駆動源を前進駆動させるために運転者によって操作される前進操作ユニットと、前記駆動源を後進駆動させるために運転者によって操作される後進操作ユニットと、前記後進モードが設定されているときに、前記前進操作ユニットの操作に応答して前記駆動源を前進駆動させ、前記後進操作ユニットの操作に応答して前記駆動源を後進駆動させる駆動源制御ユニットと、を備える、車両。
この構成によれば、後進モードが設定されている状態では、前進操作ユニットの操作によって車輪を前進回転させることができ、後進操作ユニットの操作によって車輪を後進回転させることができる。したがって、前進と後進との切換えに際して、前進操作ユニットおよび後進操作ユニット以外の操作を行う必要がなく、前進操作および後進操作を自由なタイミングで行うことができる。これにより、簡単な操作で前進と後退とを繰り返し切り換えることができる。具体的には、車両を駐車する場面において、前進および後進を繰り返して適切な位置へと車両を移動させる操作が容易になる。
また、前進操作ユニットおよび後進操作ユニットが別に設けられていることによって、直感的な操作で前進と後進とを繰り返し切り換えることができる。
前記駆動源制御ユニットは、後進モードが未設定のときは、前記後進操作ユニットの操作入力を無効化するものであることが好ましい。
また、前記車両は、前記後進モードを設定するために運転者によって操作されるモード設定操作ユニットをさらに含み、前記後進モード設定ユニットは、前記モード設定操作ユニットによる設定操作に応答して後進モードを設定するものであることが好ましい。
前記駆動源は、正転および逆転が可能な電動モータを含むものであってもよい。また、前記駆動源は、一方向への回転のみが可能な原動機と、この原動機の回転を車輪の前進回転および後進回転に切り換えて当該車輪に伝達する伝達機構とを含むものであってもよい。
２．前記車両の速さを検出する車速検出ユニットと、前記後進モードが設定されている状態で、前記車速検出ユニットによって検出される前進方向の車速が所定値を超えたときに、前記後進モードを解除するモード解除ユニットをさらに備える、項１記載の車両。
この構成によれば、前進方向の車速が所定値を超えると、自動的に後進モードが解除されるので、運転者は後進モードを解除するための操作を行う必要がない。前進方向への車速が所定値を超えれば、車両は通常の前進走行状態となったと考えられる。したがって、後進モードの解除を適切に行える。具体的には、車両を後進させて駐車スペースから退出させ、その後に発進させる場合に、特別な操作を要することなく、後進モードを解除できる。
３．操向のためのハンドルをさらに含み、このハンドルに前記前進操作ユニットおよび後進操作ユニットが設けられている、項１または２記載の車両。
このような前進操作ユニットの典型例は、二輪車両その他の鞍乗り型車両に備えられるアクセルグリップである。鞍乗り型車両には、運転者が両手で両端をそれぞれ握持するハンドルバーが備えられている。アクセルグリップは、ハンドルバーの一端（たとえば右端）に備えられ、ハンドルバーの軸まわりの回転によって駆動源の出力を調整できるようになっている。このようなアクセルグリップを前進操作ユニットとして兼用することができる。これにより、運転者は、通常の前進時と同じ操作によって、後進モード時における車両の前進を達成できる。したがって、運転者は、違和感を持つことなく、後進モード時の前進操作を行える。
また、前記後進操作ユニットも操向ハンドルに備えられている。これにより、運転者は、ハンドルから手を放すことなく、車両の前進および後進のための操作を行うことができる。したがって、駐車等の操作をより一層簡素化できるうえ、操向のためのハンドル操作と併せて前進および後進のための操作を行うことができる。
前記後進モードを設定するためのモード設定操作ユニットもまた、操向ハンドルに備えられていることが好ましい。これにより、さらに、操作を簡素化できる。
４．前記駆動源が、バッテリからの電力によって駆動される電動モータを含む、項１〜３のいずれか一項に記載の車両。
この構成によれば、電動モータを駆動源としているので、この電動モータの正転および逆転によって車輪の前進回転および後進回転が可能になる。長い後続距離の確保のためには大容量のバッテリを搭載する必要があるから、それに応じて、バッテリの重量、ひいては車両全体の重量が大きくなる。したがって、人力による車両の移動が困難になる場合があるから、駆動源からの駆動力によって車両の前進のみならず後進をも行える構成が望まれる。
５．前記車輪を前進回転させる駆動力を発生するエンジンをさらに備える、項１ないし４のいずれか一項に記載の車両。
電動モータとともにエンジン（内燃機関）を備えた車両は、ハイブリッド型と呼ばれる。ハイブリッド型の車両は、たとえば、電動モータ、バッテリ、エンジンおよび発電機を搭載しているから、大重量となる。したがって、人力による車両の移動が困難になる場合があるから、駆動源からの駆動力によって車両の前進のみならず後進をも行える構成が望まれる。
また、ハイブリッド型の車両のなかには、エンジンと車輪との間の駆動力伝達系が常時結合状態のものもある。このような車両では、エンジン停止時には、車輪を回転させるときにエンジンが負荷となる。そのため、人力による車両の移動が困難になる場合があるから、電動モータその他の駆動源を駆動させて車両の前進のみならず後進をも行える構成が望まれる。
６．前記エンジンの駆動力を車輪に伝達する結合状態と、前記エンジンおよび車輪の間の駆動力伝達を切断する切断状態とを切り換えるクラッチと、前記後進モードが設定されているときは前記クラッチを前記切断状態に制御するクラッチ制御ユニットとをさらに備える、項５記載の車両。
この構成によれば、後進モード時にはクラッチが切断状態とされる。これにより、駆動源が後進駆動されるときに、エンジンが負荷となることがない。したがって、駆動源が電動モータからなるときには、消費電力を低減することができる。また、後進モードにおいて車輪とエンジンとの間の駆動力伝達が遮断されることにより、人力によって車両を移動させる際に、エンジンが負荷となることを回避できる。これにより、いわゆる押し歩きの際の使用者の負担を軽減できる。
この発明の一実施形態に係る車両としてのハイブリッド型自動二輪車の構成を説明するための図解的な側面図である。 ハイブリッドシステムおよび減速機構の構成を説明するための図解的な構成図である。 図３Ａはハンドルに備えられた構成を説明するための平面図であり、図３Ｂは図３Ａの矢印Ｂ方向にみた正面図である。 自動二輪車の要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。 制御ユニットによる電動モータの制御内容を表す制御ブロック図である。 後進モードに関連する動作を説明するためのフローチャートである。 後進スイッチとは別に後進モード設定用のスイッチを設けた構成例を説明するための平面図である。
符号の説明
１ 自動二輪車
２ 前輪
３ 後輪
５ ハンドル
６ ハイブリッドシステム
７ 減速機構
８ バッテリ
１７ 燃料タンク
１８ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１９ インバータ
２０ バッテリボックス
２１ エンジン
２２ 電動モータ（駆動源）
２３ 発電機
３３ クランク軸
３６ メイン軸
４０ クラッチ
４１ 動力分配機構
６６ アクセルグリップ（前進操作ユニット）
６７ スイッチケース
７０ 後進スイッチ（後進操作ユニット、モード設定操作ユニット）
７３ 左グリップ部
７４ スイッチケース
７５ 後進モード設定スイッチ（モード設定操作ユニット）
７６ 前進スイッチ
７７ 後進スイッチ
８０ 制御ユニット（駆動源制御ユニット）
８０Ａ 後進モード設定ユニット
８０Ｂ 車速演算ユニット（車速検出ユニット）
８０Ｃ モード解除ユニット
８０Ｄ クラッチ制御ユニット
８１ メインスイッチ
８４ アクセルセンサ
８６ 位置検出器（車速検出ユニット）
８７ 位置検出器
８８ インジケータ

Claims (6)

  1. 車輪を前進回転させる前進駆動と車輪を後進回転させる後進駆動とが可能な駆動源と、
    前記駆動源の後進駆動を許容する後進モードを設定する後進モード設定ユニットと、
    前記駆動源を前進駆動させるために運転者によって操作される前進操作ユニットと、
    前記駆動源を後進駆動させるために運転者によって操作される後進操作ユニットと、
    前記後進モードが設定されているときに、前記前進操作ユニットの操作に応答して前記駆動源を前進駆動させ、前記後進操作ユニットの操作に応答して前記駆動源を後進駆動させる駆動源制御ユニットと、
    を備える、車両。
  2. 前記車両の速さを検出する車速検出ユニットと、
    前記後進モードが設定されている状態で、前記車速検出ユニットによって検出される前進方向の車速が所定値を超えたときに、前記後進モードを解除するモード解除ユニットをさらに備える、請求項１記載の車両。
  3. 操向のためのハンドルをさらに含み、このハンドルに前記前進操作ユニットおよび後進操作ユニットが設けられている、請求項１記載の車両。
  4. 前記駆動源が、バッテリからの電力によって駆動される電動モータを含む、請求項１記載の車両。
  5. 前記車輪を前進回転させる駆動力を発生するエンジンをさらに備える、請求項１記載の車両。
  6. 前記エンジンの駆動力を車輪に伝達する結合状態と、前記エンジンおよび車輪の間の駆動力伝達を切断する切断状態とを切り換えるクラッチと、
    前記後進モードが設定されているときは前記クラッチを前記切断状態に制御するクラッチ制御ユニットとをさらに備える、請求項５記載の車両。
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