JP2015229922A - エンジンユニットおよび鞍乗り型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】始動兼発電機の大型化が抑制されるとともに始動兼発電機の発電効率が向上されたエンジンユニットおよび鞍乗り型車両を提供する。【解決手段】エンジンユニット１０は、エンジン２００、ＩＳＧ（始動兼発電機）３００および補助モータ４００を備える。ＩＳＧ３００は、エンジン２００の始動時にクランク軸２１０を逆方向に回転させた後に正方向に回転させる。補助モータ４００は、減速機４５０およびクラッチ機構５００を介してクランク軸２１０に接続され、エンジン２００の始動時にクランク軸２１０を少なくとも逆方向に回転させる。クラッチ機構５００は、正方向および逆方向のいずれにおいても補助モータ４００の回転力がクランク軸２１０に伝達される状態および伝達されない状態に切替可能である。【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンユニットおよびそれを備えた鞍乗り型車両に関する。

近年、自動二輪車等の鞍乗り型車両においては、アイドリングストップのためにエンジンの停止および再始動を自動的に行う技術がある。この場合、運転者の違和感を低減するため、エンジンの再始動時における静粛性の確保が求められる。そこで、スタータモータの機能を有する発電機（ＩＳＧ：Integrated Starter Generator）が用いられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１２４８７８号公報

ＩＳＧはギヤ等の減速機を介さずにクランク軸に直接取り付けられるので、始動時に減速機による機械音が生じず、静粛性が高くなる。一方、減速機が用いられないので、エンジンの始動のためにＩＳＧ自体が大きなトルクを発生する必要がある。これにより、ＩＳＧの大型化が問題となる。また、ＩＳＧにおいて、スタータモータとしての性能を追求すると、発電機としての効率が低下することになる。

本発明の目的は、始動兼発電機の大型化が抑制されるとともに始動兼発電機の発電効率が向上されたエンジンユニットおよび鞍乗り型車両を提供することである。

（１）第１の発明に係るエンジンユニットは、エンジンと、エンジンのクランク軸に設けられ、クランク軸を回転させる機能およびクランク軸の回転により電力を発生する機能を有する始動兼発電機と、クランク軸を回転させるモータとを備え、始動兼発電機は、エンジンの始動時にクランク軸を逆方向に回転させた後に正方向に回転させ、モータは、減速機およびクラッチ機構を介してクランク軸に接続され、エンジンの始動時にクランク軸を少なくとも逆方向に回転させ、クラッチ機構は、モータの正方向の回転力がクランク軸に伝達される状態および伝達されない状態に切替可能であり、かつモータの逆方向の回転力がクランク軸に伝達される状態および伝達されない状態に切替可能である。

このエンジンユニットにおいては、始動兼発電機がクランク軸に設けられるとともに、モータが減速機およびクラッチ機構を介してクランク軸に接続される。エンジンの始動時には、始動兼発電機により、クランク軸が逆方向に回転された後に正方向に回転される。また、モータによりクランク軸が少なくとも逆方向に回転される。この場合、モータにより補助的にクランク軸が回転されるので、始動兼発電機が単独でクランク軸を回転させる場合に比べて、始動兼発電機に求められるトルクは小さくなる。それにより、始動兼発電機の大型化が抑制されるとともに、始動兼発電機の発電効率が向上される。

また、クランク軸が逆方向に回転された後に正方向に回転されるので、クランク角が圧縮上死点に対応する角度を超えやすくなる。この場合、正方向および逆方向のいずれにおいてもモータとクランク軸との間における回転力の伝達の有無がクラッチ機構によって切り替えられる。それにより、モータがクランク軸の回転抵抗となることが防止される。したがって、クランク軸の回転速度を円滑に高めることができる。

（２）エンジンユニットは、クランク軸およびクラッチ機構を収容するケーシングを有し、クラッチ機構は、モータの回転に連動する入力回転部材と、ケーシングに固定される固定部材と、固定部材から回転抵抗を受けつつ入力回転部材とともに回転するように設けられる伝達部とを含み、伝達部は、入力回転部材の正方向の回転時に、固定部材から加わる回転抵抗により入力回転部材に対するクランク軸の逆方向の回転を禁止し、かつ入力回転部材に対するクランク軸の正方向の回転を禁止しないように作用し、入力回転部材の逆方向の回転時に、固定部材から加わる回転抵抗により入力回転部材に対するクランク軸の正方向の回転を禁止し、かつ入力回転部材に対するクランク軸の逆方向の回転を禁止しないように作用してもよい。

この場合、モータの回転に連動して入力回転部材および伝達部が回転する。伝達部には、ケーシングに固定された固定部材から回転抵抗が加わる。これにより、伝達部は、固定部材に対してクランク軸が回転可能な方向を制限する。

これにより、クランク軸の正方向および逆方向のいずれの回転時においても、入力回転部材の回転速度よりクランク軸の回転速度が高くなると、入力回転部材に対してクランク軸が相対的に回転する。それにより、モータがクランク軸の回転抵抗となることが防止され、クランク軸の回転速度が円滑に高められる。

（３）入力回転部材は第１のギヤを含み、モータの出力軸に第２のギヤが取り付けられ、第１のギヤが第２のギヤに噛み合わされることにより減速機が構成されてもよい。

この場合、部品点数を増加させることなく、モータからクラッチ機構を介してクランク軸に大きいトルクを与えることができる。

（４）エンジンユニットは、エンジンの始動時において、予め定められた条件が満たされた場合に少なくともモータによりクランク軸が逆方向に回転された後に正方向に回転され、条件が満たされない場合に始動兼発電機によりクランク軸が逆方向に回転された後に正方向に回転されるようにモータおよび始動兼発電機を制御する制御部をさらに備えてもよい。

この場合、冷間始動時等のエンジンの始動性が低い場合にはモータを補助的に使用し、エンジンの始動性が高い場合には始動兼発電機のみによってクランク軸を回転させることができる。これにより、エンジンの始動性が高い場合の静粛性が確保される。

（５）エンジンユニットは、クランク軸の回転速度を検出する検出器と、エンジンの始動時において、検出器により検出される回転速度が予め定められたしきい値より小さい期間に少なくともモータによりクランク軸が回転され、検出器により検出される回転速度が予め定められたしきい値に達した後に始動兼発電機によりクランク軸が回転されるようにモータおよび始動兼発電機を制御する制御部をさらに備えてもよい。

クランク軸の回転速度が低いときにはクランク軸を回転させるために大きなトルクが必要となるが、クランク軸の回転速度が高くなるとクランク軸を回転させるために大きなトルクが必要でなくなる。そこで、クランク軸の回転速度が低いときにモータが用いられ、クランク軸の回転抵抗が高くなると、モータが用いられずに始動兼発動機のみが用いられる。このように、モータの使用期間が制限されることにより、静粛性が高まる。

（６）モータは直流モータであり、２極の電源回路を通して電力供給部に接続され、電源回路の一方の極にのみリレーが設けられ、リレーがオンされることによりモータが逆方向に回転されるように電力供給部からモータに電力が供給されてもよい。

この場合、モータと電力供給部との間の電源回路の構成が単純化される。それにより、電源回路の小型化が可能となり、かつリレーの制御が容易になる。

（７）第２の発明に係る鞍乗り型車両は、駆動輪を有する本体部と、本体部を移動させるための駆動力を発生する上記のエンジンユニットとを備える。

この鞍乗り型車両においては、上記のエンジンユニットが用いられるので、始動兼発電機の大型化が抑制されるとともに、始動兼発電機の発電効率が向上される。また、エンジンの始動時にクランク軸の回転速度を円滑に高めることができる。

本発明によれば、始動兼発電機の大型化が抑制されるとともに、始動兼発電機の発電効率が向上される。

本発明の実施の形態に係る自動二輪車の概略構成を示す模式的側面図である。 エンジンユニットの概略構成について説明するための模式図である。 エンジンユニットの部分拡大断面図である。 クラッチ機構の詳細について説明するための拡大断面図である。 クラッチ機構の詳細について説明するための拡大断面図である。 クラッチ機構の作用について説明するための模式図である。 クラッチ機構の作用について説明するための模式図である。 スウィングバック動作時におけるクラッチ機構の切り替わりについて説明するためのタイムチャートである。 エンジン始動処理の第１の例のフローチャートである。 エンジン始動処理の第２の例のフローチャートである。 エンジン始動処理の第３の例のフローチャートである。 補助モータとバッテリとの接続例を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態に係るエンジンユニットおよび鞍乗り型車両について図面を参照しながら説明する。以下の説明において、前、後、左および右とは、自動二輪車の運転者を基準とした前、後、左および右を意味する。

（１）自動二輪車
図１は、本発明の実施の形態に係る自動二輪車の概略構成を示す模式的側面図である。図１の自動二輪車１００においては、車体１の前部にフロントフォーク２が左右方向に揺動可能に設けられる。フロントフォーク２の上端にハンドル４が取り付けられ、フロントフォーク２の下端に前輪３が回転可能に取り付けられる。

車体１の略中央上部にシート５が設けられる。シート５の下方にはエンジンユニット１０が設けられる。エンジンユニット１０は制御部６を含む。また、シート５の下方にはバッテリＢＴが設けられる。車体１の後端下部には後輪７が回転可能に取り付けられる。エンジンユニット１０により発生される動力により後輪７が回転駆動される。

（２）エンジンユニットの概略構成
図２は、エンジンユニット１０の概略構成について説明するための模式図である。図２に示すように、エンジンユニット１０は、エンジン２００、始動兼発電機（ＩＳＧ：Integrated Starter Generator）３００、補助モータ４００および制御部６を含む。

エンジン２００は、クランク軸２１０、ピストン２２０、燃料噴射装置２３０および点火装置２４０を含む。燃料噴射装置２３０によって噴射された燃料が空気と混合されて燃焼室２００ａに導かれる。点火装置２４０により燃焼室２００ａ内の混合気に点火され、ピストン２２０が駆動される。ピストン２００の往復運動がクランク軸２１０の回転運動に変換される。クランク軸２１０の回転力が後輪７（図１）に伝達されることにより、後輪７が駆動される。

ＩＳＧ３００は、クランク軸２１０の一端部に設けられ、クランク軸２１０を正方向または逆方向に回転駆動する。正方向は、エンジン２００の通常動作時におけるクランク軸２１０の回転方向であり、逆方向は、その逆の方向である。

補助モータ４００は、ピニオンギヤ４１０、ドリブンギヤ４２０およびクラッチ機構５００を介してクランク軸２１０に接続される。ドリブンギヤ４２０の歯数はピニオンギヤ４１０の歯数より多い。補助モータ４００の出力軸４００ａにピニオンギヤ４１０が取り付けられる。ピニオンギヤ４１０がドリブンギヤ４２０に噛み合わされることにより、減速機４５０が構成される。補助モータ４００は、ＩＳＧ３００によるクランク軸２１０の駆動を補助する。

本実施の形態では、エンジン２００の始動時に、クランク軸２１０のスウィングバック動作が行われる。具体的には、クランク軸２１０が一定の角度範囲内で逆方向に回転された後、クランク軸２１０が正方向に回転される。この場合、クランク軸２１０の逆方向の回転によりクランク角が圧縮上死点に対応する角度から遠ざけられる。これにより、クランク軸２１０の正方向の回転時にクランク軸２１０が加速されやすくなり、クランク角が最初の圧縮上死点に対応する角度を超えやすくなる。なお、クランク軸２１０の正方向への回転力を高めるために、クランク軸２１０が逆方向に回転された際に燃焼室２００ａで混合気が燃焼されてもよい。

エンジン２００の始動は、例えば図示しないスタータスイッチがオンされることにより行われる。また、自動二輪車１００の走行が一時的に停止される場合、エンジン２００の停止および再始動が自動的に行われてもよい。この場合、予め定められたアイドルストップ条件が満たされると、エンジン２００が自動的に停止され、予め定められたアイドルストップ解除条件が満たされると、エンジン２００が自動的に再始動される。

アイドルストップ条件は、例えば、スロットル開度、車速およびクランク軸２１０の回転速度のうち少なくとも１つに関する条件を含む。アイドルストップ解除条件は、例えば、アクセルグリップが操作されること、ブレーキスイッチがオフされること、またはバッテリＢＴ（図１）の電圧が低下することを含む。以下、アイドルストップ条件が満たされることによってエンジン２００が停止された状態をアイドルストップ状態と呼ぶ。

制御部６は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）およびメモリを含み、エンジン２００の燃料噴射装置２３０および点火装置２４０を制御するとともに、補助モータ４００およびＩＳＧ３００を制御する。制御部６として、ＣＰＵおよびメモリの代わりに、マイクロコンピュータが用いられてもよい。

（３）ＩＳＧおよび補助モータの詳細
図３は、エンジンユニット１０の部分拡大断面図である。以下の説明において、クランク軸２１０の回転中心線ＲＣを中心とする径方向を軸径方向と呼び、回転中心線ＲＣを中心とする周方向を軸周方向と呼ぶ。また、軸径方向において回転中心線ＲＣから遠ざかる方向を径方向外方と呼ぶ。

図３に示すように、ＩＳＧ３００はステータ３１０およびロータ３２０を含む。ステータ３１０はケーシング３５０に固定され、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相を構成する複数のステータコイル３１１を含む。複数のステータコイル３１１は、軸周方向に並ぶように配置される。ロータ３２０はクランク軸２１０に固定され、複数の磁石３２１を含む。複数の磁石３２１は、ステータ３１０の径方向外方に位置し、かつ軸周方向に並ぶように配置される。

エンジン２００の始動時には、ＩＳＧ３００がモータとして機能する。この場合、図１のバッテリＢＴから制御部６を介してステータ３１０の複数のステータコイル３１１に電流が供給されることにより、ステータ３１０に対してロータ３２０が回転する。それにより、クランク軸２１０が回転駆動される。一方、エンジン２００の完爆後には、ＩＳＧ３００が発電機として機能する。この場合、エンジン２００によってクランク軸２１０が回転駆動され、ステータ３１０に対してロータ３２０が回転する。これにより、電力が発生され、複数のステータコイル３１１から制御部６を介してバッテリＢＴに電力が供給される。

ロータ３２０の外周面には、被検出部ＳＵ１，ＳＵ２が設けられる。被検出部ＳＵ１，ＳＵ２は、それぞれ例えば複数の突起からなる。ロータ３２０の外周面に対向するように、クランク角センサＳＥ１，ＳＥ２が設けられる。クランク角センサＳＥ１，ＳＥ２はケーシング３５０に固定され、被検出部ＳＵ１，ＳＵ２は、クランク角センサＳＥ１，ＳＥ２に対して回転する。クランク角センサＳＥ１は、被検出部ＳＵ１を検出し、その検出結果を図２の制御部６に与える。制御部６は、クランク角センサＳＥ１の検出結果に基づいて、図２の燃料噴射装置２３０および点火装置２４０を制御する。クランク角センサＳＥ２は、被検出部ＳＵ２を検出し、その検出結果を図２の制御部６に与える。制御部６は、クランク角センサＳＥ２の検出結果に基づいて、各ステータコイル３１１の励磁タイミング（通電タイミング）を制御する。

補助モータ４００は、ケーシング３５０に固定される。補助モータ４００の出力軸４００ａは、クランク軸２１０の回転中心線ＲＣと平行に配置される。出力軸４００ａに取り付けられたピニオンギヤ４１０がドリブンギヤ４２０に噛み合わされる。ドリブンギヤ４２０は円筒部４２０ａを有し、円筒部４２０ａ内にクランク軸２１０が挿入される。円筒部４２０ａの内周面とクランク軸２１０の外周面との間には軸受けＢ１が配置される。補助モータ４００によって発生される回転力がピニオンギヤ４１０からドリブンギヤ４２０に伝達される。それにより、クランク軸２１０の回転中心線ＲＣを中心にドリブンギヤ４２０が回転される。

クラッチ機構５００は、ドリブンギヤ４２０の回転力がクランク軸２１０に伝達される状態と、ドリブンギヤ４２０の回転力がクランク軸２１０に伝達されない状態とに切り替え可能に構成される。以下、クラッチ機構５００の詳細について説明する。

（４）クラッチ機構の詳細
図４および図５は、クラッチ機構５００の詳細について説明するための拡大断面図である。図４に示すように、クラッチ機構５００は、固定プレート５１、ローラ保持部５２、付勢部材５３および複数のローラ５４を含む。なお、図４には、複数のローラ５４のうち１つのみが示される。

固定プレート５１は、押圧部５１ａおよび突出部５１ｂを有する。押圧部５１ａは円環形状を有し、クランク軸２１０の径方向外方に設けられる。突出部５１ｂは、押圧部５１ａの外周部から径方向外方に突出し、かつ直角に折れ曲がるように設けられる。突出部５１ｂの先端部は、ケーシング３５０に設けられたプレート固定部３５０ａに固定される。

ローラ保持部５２は、円筒部５２ａ、フランジ部５２ｂおよび摺動部５２ｃを有する。円筒部５２ａは、クランク軸２１０の外周面の一部を囲むように設けられる。円筒部５２ａの内周面に、円筒状の滑り軸受けＳＢが固定される。滑り軸受けＳＢが重なるクランク軸２１０の部分にはオイル供給路ＯＳが形成される。オイル供給路ＯＳを通して、滑り軸受けＳＢの内周面とクランク軸２１０の外周面との間に潤滑用のオイルが供給される。滑り軸受けＳＢにより、ローラ保持部５２とクランク軸２１０との間における滑り性が確保される。

円筒部５２ａの一部は、ドリブンギヤ４２０の円筒部４２０ａの内側に配置される。円筒部５２ａとドリブンギヤ４２０の円筒部４２０ａとの間には軸受けＢ２が配置される。ローラ保持部５２およびドリブンギヤ４２０は、軸受けＢ２を介して、軸周方向に相対的に回転可能である。

フランジ部５２ｂは、ドリブンギヤ４２０の円筒部４２０ａの外側において、円筒部５２ａの一端部から径方向外方に突出するように設けられる。摺動部５２ｃは、フランジ部５２ａと一定の距離を隔てて、円筒部５２ａの外周面から径方向外方に突出するように設けられる。

フランジ部５２ｂと摺動部５２ｃとの間において、摺動部５２ｃと接触するように固定プレート５１の押圧部５１ａが配置される。また、押圧部５１ａとフランジ部５２ｂとの間に、付勢部材５３が配置される。付勢部材５３は、例えば波ばねである。押圧部５１ａは、摺動部５２ｃに押し当てられるように付勢部材５３により付勢される。

図５に示すように、ドリブンギヤ４２０の円筒部４２０ａの内周面の断面は多角形状である。円筒部４２０ａの内周面は、複数の平面（以下、カム面と呼ぶ）ＣＦにより構成される。本例では、円筒部４２０ａの内周面の断面が正八角形状であり、８つのカム面ＣＦにより円筒部４２０ａの内周面が構成される。円筒部４２０ａ内において、ローラ保持部５２の円筒部５２ａには、軸周方向において等角度間隔で複数の切り欠きＣＴが形成される。

ドリブンギヤ４２０の円筒部４２０ａの内周面と、クランク軸２１０の外周面との間において、各切り欠きＣＴ内には、略円柱形状を有するローラ５４が配置される。軸周方向における各切り欠きＣＴの幅は、ローラ５４の断面の直径ＤＡよりわずかに大きい。

軸径方向において、クランク軸２１０の外周面と円筒部４２０ａの内周面との間の最大距離Ｄ１は、ローラ５４の断面の直径ＤＡよりも大きい。最大距離Ｄ１は、各カム面ＣＦの端部とクランク軸２１０の外周面との間の軸径方向の距離である。一方、軸径方向において、クランク軸２１０の外周面と円筒部４２０ａの内周面との間の最小距離Ｄ２は、ローラ５４の断面の直径よりも小さい。最小距離Ｄ２は、各カム面ＣＦの中心部とクランク軸２１０の外周面との間の軸径方向の距離である。

これにより、各カム面ＣＦの中心部とクランク軸２１０の外周面との間をローラ５４が通過することはなく、円筒部４２０ａに対する各ローラ５４の軸周方向の移動範囲が制限される。それにより、円筒部４２０ａの軸周方向の回転に連動して各ローラ５４は軸周方向に移動する。

（５）クラッチ機構の作用
図６および図７は、クラッチ機構５００の作用について説明するための模式図である。図６および図７には、１つのローラ５４が示されるとともに、円筒部４２０ａ、ローラ保持部５２およびクランク軸２１０の一部が示される。他のローラ５４も図６および図７のローラ５４と同様に作用する。また、図６の例では、補助モータ４００によりドリブンギヤ４２０が正方向ＤＲ１に回転され、図７の例では、補助モータ４００によりドリブンギヤ４２０が逆方向ＤＲ２に回転される。

以下の説明において、クランク軸２１０とドリブンギヤ４２０との間で回転力が伝達されないと仮定される場合のドリブンギヤ４２０の回転速度およびクランク軸２１０の回転速度をそれぞれ入力回転速度および出力回転速度と呼ぶ。入力回転速度は、補助モータ４００の駆動力によるドリブンギヤ４２０の回転速度に相当し、出力回転速度は、エンジン２００、ＩＳＧ３００および慣性力等の補助モータ４００以外の駆動力によるクランク軸２１０の回転速度に相当する。

図６（ａ）に示すように、補助モータ４００（図２）によってドリブンギヤ４２０が正方向ＤＲ１に回転されると、各ローラ５４がドリブンギヤ４２０のカム面ＣＦおよびクランク軸２１０の外周面に当接しつつ正方向ＤＲ１に移動する。この場合、各ローラ５４がローラ保持部５２を押動し、ローラ保持部５２が正方向ＤＲ１に回転する。

上記のように、固定プレート５１の押圧部５１ａ（図４）は、付勢部材５３（図４）によってローラ保持部５２の摺動部５２ｃ（図４）に押し当てられる。そのため、ローラ保持部５２が回転すると、押圧部５１ａと摺動部５２ｃとの間で摩擦が生じる。その摩擦力は、ローラ保持部５２の回転抵抗として働く。それにより、ローラ保持部５２からローラ５４に逆方向ＤＲ２への抗力が働き、ローラ５４がカム面ＣＦおよびクランク軸２１０の外周面に押し当てられた状態に保持される。この場合、クランク軸２１０がドリブンギヤ４２０に対して逆方向ＤＲ２に回転することが禁止される。一方、クランク軸２１０がドリブンギヤ４２０に対して正方向ＤＲ１に回転することは禁止されない。

図６（ｂ）に示すように、クランク軸２１０の正方向ＤＲ１の出力回転速度がドリブンギヤ４２０の正方向ＤＲ１の入力回転速度よりも低い場合、クラッチ機構５００が接続状態となる。この場合、ドリブンギヤ４２０の正方向ＤＲ１の回転力がクランク軸２１０に伝達され、クランク軸２１０がドリブンギヤ４２０と一体的に正方向ＤＲ１に回転する。

図６（ｃ）に示すように、クランク軸２１０の正方向ＤＲ１の出力回転速度がドリブンギヤ４２０の正方向ＤＲ１の入力回転速度よりも高い場合、クラッチ機構５００が空転状態となる。この場合、ドリブンギヤ４２０とクランク軸２１０との間で回転力が伝達されず、ドリブンギヤ４２０が正方向ＤＲ１に回転しつつクランク軸２１０がドリブンギヤ４２０よりも高い回転速度で正方向ＤＲ１に回転する。

図６（ｄ）に示すように、クランク軸２１０が回転されつつ補助モータ４００（図２）によるドリブンギヤ４２０の回転が停止されると、ローラ５４およびローラ保持部５２の回転も停止される。この場合、ローラ保持部５２によるローラ５４の保持が解除される。そのため、ローラ５４は、クランク軸２１０から加わる力によってクランク軸２１０から離間される。それにより、クラッチ機構５００が切断状態となり、ドリブンギヤ４２０による回転抵抗を受けることなくクランク軸２１０が正方向ＤＲ１に回転する。

ドリブンギヤ４２０が逆方向ＤＲ２に回転される場合もクラッチ機構５００の作用は同様である。図７（ａ）に示すように、補助モータ４００（図２）によってドリブンギヤ４２０が逆方向ＤＲ２に回転されると、各ローラ５４がドリブンギヤ４２０のカム面ＣＦおよびクランク軸２１０の外周面に当接しつつ逆方向ＤＲ２に移動する。この場合、各ローラ５４がローラ保持部５２を押動し、ローラ保持部５２が逆方向ＤＲ２に回転する。

ローラ保持部５２の摺動部５２ｃ（図４）と固定プレート５１の押圧部５１ａ（図４）との間で摩擦が生じることにより、ローラ保持部５２からローラ５４に正方向ＤＲ１への抗力が働く。それにより、ローラ５４がカム面ＣＦおよびクランク軸２１０の外周面に押し当てられた状態に保持される。この場合、クランク軸２１０がドリブンギヤ４２０に対して正方向ＤＲ１に回転することが禁止される。一方、クランク軸２１０がドリブンギヤ４２０に対して逆方向ＤＲ２に回転することは禁止されない。

図７（ｂ）に示すように、クランク軸２１０の逆方向ＤＲ２の出力回転速度がドリブンギヤ４２０の逆方向ＤＲ２の入力回転速度よりも低い場合、クラッチ機構５００が接続状態となる。この場合、ドリブンギヤ４２０の逆方向ＤＲ２の回転力がクランク軸２１０に伝達され、クランク軸２１０がドリブンギヤ４２０と一体的に逆方向ＤＲ２に回転する。

図７（ｃ）に示すように、クランク軸２１０の逆方向ＤＲ２の出力回転速度がドリブンギヤ４２０の逆方向ＤＲ２の入力回転速度よりも高い場合、クラッチ機構５００が空転状態となる。この場合、ドリブンギヤ４２０とクランク軸２１０との間で回転力は伝達されず、ドリブンギヤ４２０が逆方向ＤＲ２に回転しつつクランク軸２１０がドリブンギヤ４２０よりも高い回転速度で逆方向ＤＲ２に回転する。

図７（ｄ）に示すように、クランク軸２１０が回転されつつ補助モータ４００によるドリブンギヤ４２０の回転が停止されると、ローラ５４およびローラ保持部５２の回転も停止される。この場合、ローラ保持部５２によるローラ５４の保持が解除される。そのため、ローラ５４は、クランク軸２１０から加わる力によってクランク軸２１０から離間される。それにより、クラッチ機構５００が切断状態となり、ドリブンギヤ４２０による回転抵抗を受けることなくクランク軸２１０が逆方向ＤＲ２に回転される。

このように、正方向ＤＲ１および逆方向ＤＲ２のいずれにおいても、入力回転速度が出力回転速度よりも高い場合、補助モータ４００により発生される回転力がクランク軸２１０に伝達される。そのため、補助モータ４００によってクランク軸２１０が回転される。一方、正方向ＤＲ１および逆方向ＤＲ２のいずれにおいても、出力回転速度が入力回転速度よりも高くなると、補助モータ４００により発生される回転力がクランク軸２１０に伝達されない。そのため、補助モータ４００によりクランク軸２１０が駆動されることはなく、かつ補助モータ４００がクランク軸２１０の回転抵抗となることが防止される。

（６）スウィングバック動作
クランク軸２１０のスウィングバック動作時には、クラッチ機構５００が、上記の接続状態、空転状態および切断状態に適宜切り替わる。図８は、スウィングバック動作時におけるクラッチ機構５００の切り替わりについて説明するためのタイムチャートである。図８において、横軸は時間を示す。図８の例では、補助モータ４００およびＩＳＧ３００の両方を用いてクランク軸２１０のスウィングバック動作が行われる。

まず、時点ｔ１において、補助モータ４００がドリブンギヤ４２０（図３）の逆方向ＤＲ２への駆動を開始し、ＩＳＧ３００がクランク軸２１０（図３）の逆方向ＤＲ２への駆動を開始する。ドリブンギヤ４２０およびクランク軸２１０の駆動が開始された直後（時点ｔ１から時点ｔ１ａまでの期間）には、ドリブンギヤ４２０の逆方向ＤＲ２の入力回転速度が、クランク軸２１０の逆方向ＤＲ２の出力回転速度より高い。これにより、図７（ｂ）に示すように、クラッチ機構５００が接続状態となり、ドリブンギヤ４２０と一体的にクランク軸２１０が逆方向ＤＲ２に回転される。

ドリブンギヤ４２０およびクランク軸２１０の駆動が開始されてから時間が経過すると、慣性力によってクランク軸２１０の逆方向ＤＲ２の出力回転速度が高まる。そのため、時点ｔ１ａの後、クランク軸２１０の逆方向ＤＲ２の出力回転速度がドリブンギヤ４２０の逆方向ＤＲ２の入力回転速度より高くなることがある。その場合、図７（ｃ）に示すように、クラッチ機構５００が空転状態となり、クランク軸２１０がドリブンギヤ４２０よりも高い回転速度で逆方向ＤＲ２に回転する。

時点ｔ２において、クランク角が予め定められた角度に達すると、補助モータ４００がドリブンギヤ４２０（図３）の正方向ＤＲ１への駆動を開始するとともに、ＩＳＧ３００がクランク軸２１０（図３）の正方向ＤＲ１への駆動を開始する。この場合、燃焼室２００ａ（図２）内の圧力および慣性力等によってクランク軸２１０の正方向ＤＲ２の出力回転速度が大きく変動するので、入力回転速度と出力回転速度との関係が変化しやすい。

ドリブンギヤ４２０の正方向ＤＲ１の入力回転速度がクランク軸２１０の正方向ＤＲ１の出力回転速度より高い場合には、図６（ｂ）に示すように、クラッチ機構５００が接続状態となり、ドリブンギヤ４２０と一体的にクランク軸２１０が正方向ＤＲ１に回転される。クランク軸２１０の正方向ＤＲ２の出力回転速度がドリブンギヤ４２０の正方向ＤＲ１の入力回転速度より高い場合には、図６（ｃ）に示すように、クラッチ機構５００が空転状態となり、クランク軸２１０がドリブンギヤ４２０よりも高い回転速度で正方向ＤＲ１に回転する。

時点ｔ３において、エンジン２００（図２）で初爆が発生される。これにより、エンジン２００によってクランク軸２１０が正方向ＤＲ１に駆動され、クランク軸２１０の正方向ＤＲ１の出力回転速度が上昇する。それにより、クラッチ機構５００が空転状態となりやすくなる。

時点ｔ４において、エンジン２００（図２）で完爆が発生される。完爆の発生後には、エンジン２００によってクランク軸２１０が安定的に駆動される。完爆の発生に伴い、補助モータ４００によるドリブンギヤ４２０の駆動およびＩＳＧ３００によるクランク軸２１０の駆動が停止される。これにより、図６（ｄ）に示すように、クラッチ機構５００が切断状態となり、ドリブンギヤ４２０による回転抵抗を受けることなくエンジン２００によってクランク軸２１０が正方向ＤＲ１に回転される。

なお、図８の例では、補助モータ４００およびＩＳＧ３００の両方を用いてスウィングバック動作が行われるが、以下に示すように、補助モータ４００およびＩＳＧ３００の一方のみを用いてスウィングバック動作が行われてもよい。

（７）エンジンの始動
エンジン２００の始動時には、制御部６が、予めメモリに記憶された制御プログラムに基づいてエンジン始動処理を行う。エンジン始動処理の具体例について説明する。

（７−１）第１の例
図９は、エンジン始動処理の第１の例のフローチャートである。図９の例では、初期状態として、エンジン２００が停止されている。

図９に示すように、まず、制御部６は、予め定められたエンジン２００の始動条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ１）。エンジン２００がアイドルストップ状態でない場合、始動条件は、例えば、図示しないスタータスイッチがオンされることである。エンジン２００がアイドルストップ状態である場合、始動条件は、上記のアイドルストップ解除条件である。始動条件が満たされるまで、制御部６は、ステップＳ１の処理を繰り返す。

始動条件が満たされると、制御部６は、駆動補助必要条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ２）。駆動補助必要条件は、クランク軸２１０の駆動のために補助モータ３００による補助が必要であることを表す。例えば、冷間始動時に駆動補助必要条件が満たされる。駆動補助必要条件は、例えば、エンジン２００の循環水の温度がしきい値よりも低いこと、またはエンジン２００が停止されてから予め定められた時間が経過していることである。

駆動補助必要条件が満たされない場合、制御部６は、ＩＳＧ３００のみによりクランク軸２１０を駆動する（ステップＳ３）。一方、駆動補助必要条件が満たされる場合、制御部６は、図８の例のように、補助モータ４００およびＩＳＧ３００によりクランク軸２１０を駆動する（ステップＳ４）。ステップＳ３，Ｓ４のいずれにおいても、クランク軸２１０は、上記のスウィングバック動作を行うように駆動される。

次に、制御部６は、クランク軸２１０の正方向ＤＲ１の回転速度が予め定められたしきい値ＴＨ１に達したか否かを判定する（ステップＳ５）。しきい値ＴＨ１は、例えばエンジン２００の完爆が生じるクランク軸２１０の回転速度である。クランク軸２１０の回転速度は、例えばクランク角センサＳＥ１，ＳＥ２のいずれかの検出結果に基づいて取得することができる。

クランク軸２１０の回転速度がしきい値ＴＨ１に達するまで、制御部６はステップＳ５の処理を繰り返す。クランク軸２１０の回転速度がしきい値ＴＨ１に達すると、制御部６は、ＩＳＧ３００によるクランク軸２１０の駆動、またはＩＳＧ３００および補助モータ４００によるクランク軸２１０の駆動を停止し（ステップＳ６）、エンジン始動動作を終了する。

本例では、冷間始動時等のエンジン２００の始動性が低い場合に補助モータ４００が補助的に用いられる。これにより、エンジン２００を安定に始動させることができる。一方、エンジン２００の始動性が高い場合にＩＳＧ３００のみによってクランク軸２１０が回転される。これにより、エンジン２００の始動時における静粛性が確保される。

（７−２）第２の例
図１０は、エンジン始動処理の第２の例のフローチャートである。図１０の例について、図９の例と異なる点を説明する。図１０の例では、ステップＳ４の処理の後、制御部６が、クランク軸２１０の正方向ＤＲ１の回転速度が予め定められたしきい値ＴＨ２に達したか否かを判定する（ステップＳ７）。しきい値ＴＨ２は、上記のしきい値ＴＨ１より小さい。

クランク軸２１０の回転速度がしきい値ＴＨ２に達するまで、制御部６は、ステップＳ７の処理を繰り返す。クランク軸２１０の回転速度がしきい値ＴＨ２に達すると、制御部６は、補助モータ４００によるクランク軸２１０の駆動を停止し（ステップＳ８）、ＩＳＧ３００のみによりクランク軸２１０を駆動する。その後、制御部６は、図８の例と同様にステップＳ５，Ｓ６の処理を行う。

クランク軸２１０の回転速度が高まると、クランク軸２１０を回転させるために必要な回転力が小さくなる。そこで、本例では、クランク軸２１０の回転速度がしきい値ＴＨ２になると、補助モータ４００によるクランク軸２１０の駆動が停止される。これにより、減速機４５０における機械音の発生を抑制しつつエンジン２００を安定に始動させることができる。

（７−３）第３の例
図１１は、エンジン始動処理の第３の例のフローチャートである。図１１の例について、図９の例と異なる点を説明する。図１１の例では、ステップＳ１で始動条件が満たされた場合、制御部６は、エンジン２００がアイドルストップ状態であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。

エンジン２００がアイドルストップ状態である場合、制御部６は、図９の例と同様に、ステップＳ２〜Ｓ６の処理を行う。一方、エンジン２００がアイドルストップ状態でない場合、制御部６は、補助モータ４００のみによりクランク軸２１０を駆動する（ステップＳ１２）。その後、制御部６は、ステップＳ５，Ｓ６の処理を行う。

なお、ステップＳ４の処理とステップＳ５の処理との間に、図１０のステップＳ７，Ｓ８の処理が行われてもよい。また、ステップＳ１２とステップＳ５との間において、クランク軸２１０の回転速度がしきい値ＴＨ２よりも高くなった場合に、補助モータ４００によるクランク軸２１０の駆動が停止されるとともにＩＳＧ３００によるクランク軸２１０の駆動が開始されてもよい。

エンジン２００がアイドルストップ状態でない場合、エンジン２００の始動時における静粛性の要求は比較的小さい。そこで、本例では、エンジン２００がアイドルストップ状態でない場合に、補助モータ４００のみによってクランク軸２１０が駆動される。これにより、ＩＳＧ３００の負担を低減しつつ容易にクランク軸２１０を駆動することができる。

（８）効果
本実施の形態に係るエンジンユニット１０においては、エンジン２００の始動時に、補助モータ４００によって補助的にクランク軸２１０が駆動される。それにより、ＩＳＧ３００のみによってクランク軸２１０が駆動される場合に比べて、ＩＳＧ３００が発生すべき回転力が小さくなる。それにより、ＩＳＧ３００の大型化が抑制されるとともに、ＩＳＧ３００の発電効率が向上される。

また、クランク軸２１０のスウィングバック動作時に、正方向および逆方向のいずれにおいても補助モータ４００とクランク軸２１０との間における回転力の伝達の有無がクラッチ機構５００によって切り替えられる。それにより、補助モータ４００がクランク軸２１０の回転抵抗となることが防止される。したがって、クランク軸２１０の回転速度を円滑に高めることができる。

（９）他の実施の形態
（９−１）
上記実施の形態では、補助モータ４００によりドリブンギヤ４２０が正方向および逆方向のいずれにも駆動されるが、本発明はこれに限らない。

図１２は、補助モータ４００とバッテリＢＴとの接続例を示す模式図である。図１２の例では、補助モータ４００は直流モータである、補助モータ４００は、２極の電源回路６００を介してバッテリＢＴに接続される。電源回路６００の一方の極（本例では、正極）にのみリレーＲＬが設けられる。

電源回路６００において、バッテリＢＴの正極がリレーＲＬの一方の端子に接続され、補助モータ４００の正極がリレーＲＬの他方の端子に接続される。リレーＲＬの接地端子は、グランドラインに接続される。また、バッテリＢＴの負極および補助モータ４００の負極がグランドラインに接続される。

図２の制御部６からリレーＲＬに始動信号ＳＳが与えられる。始動信号ＳＳに基づいて、リレーＲＬのオンオフが切り替えられる。リレーＲＬがオンされると、バッテリＢＴから補助モータ４００に電力が供給される。この場合、補助モータ４００は、ドリブンギヤ４２０を逆方向に回転駆動する。リレーＲＬがオフされると、補助モータ４００への電力の供給が停止される。それにより、補助モータ４００によるドリブンギヤ４２０の駆動が停止される。

本例では、スウィングバック動作におけるクランク軸２１０の逆方向の回転時にのみ、補助モータ４００が動作し、クランク軸２１０の正方向の回転時には、補助モータ４００が停止する。

クランク軸２１０の回転開始時には、比較的大きな駆動力が必要となる。そこで、本例では、スウィングバック動作におけるクランク軸２１０の逆方向の回転時にのみ補助モータ４００が用いられ、エンジン２００の運動エネルギーが高まると、補助モータ４００が停止される。その後、ＩＳＧ３００およびエンジン２００により発生される駆動力ならびに慣性力等の他の駆動力により、クランク軸２１０が正方向に回転される。

このように、補助モータ４００がドリブンギヤ４２０を逆方向にのみ回転させるように電源回路６００が構成されることにより、必要となるリレーの数が少なくなり、電源回路６００の簡略化が可能になる。それにより、リレーの制御が容易になり、かつ電源回路６００の小型化が可能となる。

（９−２）
上記実施の形態では、エンジン２００の始動時に毎回クランク軸２１０のスウィングバック動作が行われるが、一定の条件下でのみクランク軸２１０のスウィングバック動作が行われてもよい。例えば、エンジン２００の停止直後には、エンジン２００内の温度が高く、クランク軸２１０の回転抵抗も小さい。このような場合には、スウィングバック動作が行われることなくエンジン２００が始動されてもよい。

（９−３）
上記実施の形態は、本発明を自動二輪車に適用した例であるが、これに限らず、自動三輪車もしくはＡＴＶ（All Terrain Vehicle；不整地走行車両）等の他の鞍乗り型車両に本発明を適用してもよい。

（１０）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態では、エンジンユニット１０がエンジンユニットの例であり、エンジン２００がエンジンの例であり、ＩＳＧ３００が始動兼発電機の例であり、クランク軸２１０がクランク軸の例であり、補助モータ４００がモータの例であり、減速機４５０が減速機の例であり、クラッチ機構５００がクラッチ機構の例である。

また、ケーシング３５０がケーシングの例であり、ドリブンギヤ４２０が入力回転部材の例であり、固定プレート５１が固定部材の例であり、ローラ保持部５２およびローラ５４が伝達部の例であり、ドリブンギヤ４２０が第１のギヤの例であり、ピニオンギヤ４１０が第２のギヤの例であり、制御部６が制御部の例であり、クランク角センサＳＥ１，ＳＥ２が検出器の例であり、バッテリＢＴが電力供給部の例であり、リレーＲＬがリレーの例である。また、自動二輪車１００が鞍乗り型車両の例であり、後輪７が駆動輪の例であり、車体１が本体部の例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。

本発明は、種々のエンジンユニットに有効に利用可能である。

１ 車体
６ 制御部
７ 後輪
１０ エンジンユニット
５１ 固定プレート
５２ ローラ保持部
５３ 付勢部材
５４ ローラ
１００ 自動二輪車
２００ エンジン
２１０ クランク軸
３００ ＩＳＧ
３５０ ケーシング
４００ 補助モータ
４１０ オニオンギヤ
４２０ ドリブンギヤ
４５０ 減速機
５００ クラッチ機構
ＢＴ バッテリ
ＳＥ１，ＳＥ２ クランク角センサ

Claims (7)

1. エンジンと、
   前記エンジンのクランク軸に設けられ、前記クランク軸を回転させる機能および前記クランク軸の回転により電力を発生する機能を有する始動兼発電機と、
   前記クランク軸を回転させるモータとを備え、
   前記始動兼発電機は、前記エンジンの始動時に前記クランク軸を逆方向に回転させた後に正方向に回転させ、
   前記モータは、減速機およびクラッチ機構を介して前記クランク軸に接続され、前記エンジンの始動時に前記クランク軸を少なくとも逆方向に回転させ、
   前記クラッチ機構は、前記モータの正方向の回転力が前記クランク軸に伝達される状態および伝達されない状態に切替可能であり、かつ前記モータの逆方向の回転力が前記クランク軸に伝達される状態および伝達されない状態に切替可能である、エンジンユニット。
2. 前記エンジンユニットは、前記クランク軸および前記クラッチ機構を収容するケーシングを有し、
   前記クラッチ機構は、
   前記モータの回転に連動する入力回転部材と、
   前記ケーシングに固定される固定部材と、
   前記固定部材から回転抵抗を受けつつ前記入力回転部材とともに回転するように設けられる伝達部とを含み、
   前記伝達部は、
   前記入力回転部材の正方向の回転時に、前記固定部材から加わる回転抵抗により前記入力回転部材に対する前記クランク軸の逆方向の回転を禁止し、かつ前記入力回転部材に対する前記クランク軸の正方向の回転を禁止しないように作用し、
   前記入力回転部材の逆方向の回転時に、前記固定部材から加わる回転抵抗により前記入力回転部材に対する前記クランク軸の正方向の回転を禁止し、かつ前記入力回転部材に対する前記クランク軸の逆方向の回転を禁止しないように作用する、請求項１記載のエンジンユニット。
3. 前記入力回転部材は第１のギヤを含み、
   前記モータの出力軸に第２のギヤが取り付けられ、
   前記第１のギヤが前記第２のギヤに噛み合わされることにより前記減速機が構成される、請求項２記載のエンジンユニット。
4. 前記エンジンの始動時において、予め定められた条件が満たされた場合に少なくとも前記モータにより前記クランク軸が逆方向に回転された後に正方向に回転され、前記条件が満たされない場合に前記始動兼発電機により前記クランク軸が逆方向に回転された後に正方向に回転されるように前記モータおよび前記始動兼発電機を制御する制御部をさらに備えた、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンユニット。
5. 前記クランク軸の回転速度を検出する検出器と、
   前記エンジンの始動時において、前記検出器により検出される回転速度が予め定められたしきい値より小さい期間に少なくとも前記モータにより前記クランク軸が回転され、前記検出器により検出される回転速度が予め定められたしきい値に達した後に前記始動兼発電機により前記クランク軸が回転されるように前記モータおよび前記始動兼発電機を制御する制御部をさらに備えた、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンユニット。
6. 前記モータは直流モータであり、２極の電源回路を通して電力供給部に接続され、
   前記電源回路の一方の極にのみリレーが設けられ、前記リレーがオンされることにより前記モータが逆方向に回転されるように前記電力供給部から前記モータに電力が供給される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンジンユニット。
7. 駆動輪を有する本体部と、
   前記本体部を移動させるための駆動力を発生する請求項１〜６のいずれか一項に記載のエンジンユニットとを備える、鞍乗り型車両。

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