JP5400953B2 - ハイブリッド式パワーユニット - Google Patents

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Description

本発明は、クランクシャフトを有するエンジンと、前記クランクシャフトから伝達される駆動力を変速する変速機と、前記変速機側に駆動力を伝達する状態ならびに駆動されて発電する状態を切換可能なモータジェネレータとを備えるハイブリッド式パワーユニットに関する。
クランクシャフトから変速機側に動力を伝達するプライマリギヤ機構とは反対側で、クランクシャフトの端部にモータジェネレータが連結されるようにしたハイブリッド式パワーユニットが、特許文献１で開示されている。
日本特開２００８−０８０９８６号公報
ところが、上記特許文献１で開示されたものでは、モータジェネレータが発揮する駆動力のみで駆動輪を駆動することはできない。そこでエンジンとは別系統の駆動系に電動モータを連結することで、該電動モータのみによる駆動輪の駆動を可能とするように構成すると、その電動モータをスタータモータとして利用することができず、またエンジンのアイドリング時に発電機として利用することもできない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、モータジェネレータをエンジンの始動およびエンジン駆動による発電機として用いることを可能とするとともに、モータジェネレータ単独での駆動輪の駆動を可能としたハイブリッド式パワーユニット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、本発明は、クランクシャフトを有するエンジンと、前記クランクシャフトから伝達される駆動力を変速する変速機と、前記変速機側に駆動力を伝達する状態ならびに駆動されて発電する状態を切換可能なモータジェネレータとを備えるハイブリッド式パワーユニットにおいて、前記クランクシャフトとは別の回転軸を有する前記モータジェネレータが前記クランクシャフトに相対回転自在に支承されるプライマリドライブギヤに連動、連結され、前記プライマリドライブギヤおよび前記クランクシャフト間には、任意に断・接を切換可能な第１クラッチが設けられ、前記プライマリドライブギヤに噛合するプライマリドリブンギヤおよび前記変速機の入力軸間に、任意に断・接を切換可能な第２クラッチが介設されることを第１の特徴とする。
また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、第１および第２クラッチが、前記クランクシャフトの軸線に沿う方向から見て一部が重なるように配置されることを第２の特徴とする。
本発明は、第２の特徴の構成に加えて、第２クラッチが、前記クランクシャフトの軸線に沿う方向で前記変速機および第１クラッチ間に配置されることを第３の特徴とする。
本発明は、第１〜第３の特徴の構成のいずれかに加えて、第１および第２クラッチに、それらのクラッチの断・接を切換える第１および第２アクチュエータが個別に連結されることを第４の特徴とする。
本発明は、第４の特徴の構成に加えて、前記モータジェネレータが、その一部をクランクケースから側方に突出させるようにしてシリンダブロックの側方に配置され、第１アクチュエータが、前記回転軸および前記クランクシャフトの軸線を通る第１直線に沿う方向から見て前記回転軸の軸線に沿う方向での前記モータジェネレータの幅内に配置されるようにして前記クランクケースの外側に配置され、第２アクチュエータが、前記回転軸および前記入力軸の軸線を通る第２直線に沿う方向から見て前記モータジェネレータの前記幅内に配置されるようにして前記クランクケースの外側に配置されることを第５の特徴とする。
さらに本発明は、第５の特徴の構成に加えて、前記モータジェネレータが前記クランクケースの上面に配設されることを第６の特徴とする。
なお実施の形態のメインシャフト３５が本発明の入力軸に対応する。
本発明の第１の特徴によれば、第１および第２クラッチの断・接を組み合わせることで、モータジェネレータをエンジンの始動に用いる状態、エンジン駆動による発電機として用いる状態、ならびにモータジェネレータ単独で駆動輪を駆動する状態を切換えることができる。すなわち第２クラッチを遮断状態とすることで、モータジェネレータからの駆動力をプライマリドライブギヤから第１クラッチを介してクランクシャフトに伝達するようにしてエンジンを始動させることができ、第２クラッチだけを遮断状態とすることで、アイドリング状態にあるエンジンのクランクシャフトから第１クラッチおよびプライマリドライブギヤを介してモータジェネレータを駆動して発電することができ、第１クラッチだけを遮断状態とすることで、モータジェネレータからの駆動力をプライマリドライブギヤからプライマリドリブンギヤおよび第２クラッチを介して変速機側に伝達することでモータジェネレータだけの駆動力で駆動輪を駆動することができる。
本発明の第２の特徴によれば、第１および第２クラッチの一部が、クランクシャフトの軸線に沿う方向から見て重なっているので、クランクシャフトおよび変速機の入力軸間の距離を極力短くしてコンパクト化に寄与することができる。
本発明の第３の特徴によれば、クランクシャフトの軸線に沿う方向で変速機および第１クラッチ間に第２クラッチが配置されるので、シリンダブロックからの熱影響を受け難い位置でモータジェネレータを配置せざるを得ないことから第１クラッチがクランクケースから比較的離れた位置に配置されるのに対して、第２クラッチを第１クラッチおよびクランクケース間の空きスペースに効果的に配置することでハイブリッド式パワーユニットのコンパクト化に寄与することができる。
本発明の第４の特徴によれば、第１および第２クラッチに第１および第２アクチュエータが個別に連結されるので、第１および第２クラッチの断・接を任意に切換えることができる。
本発明の第５の特徴によれば、前記モータジェネレータの一部がクランクケースから側方に突出するのであるが、第１および第２アクチュエータがモータジェネレータよりも外側に突出することがないようにして、第１および第２アクチュエータの配置によってハイブリッド式パワーユニットが大型化することを防止することができる。
さらに本発明の第６の特徴によれば、モータジェネレータがクランクケースの上面に配設されるので、モータジェネレータのエンジン本体からの張出しを抑え、コンパクトなハイブリッド式パワーユニットを実現することができる。
図１は実施例１のハイブリッド式パワーユニットを右ケースカバーおよびモータジェネレータを省略した状態で示す側面図である。（第１実施例） 図２はハイブリッド式パワーユニットの縦断側面図である。（第１実施例） 図３はエンジンの運転状態に応じた第１および第２クラッチの断・接の組合わせを示す図である。（第１実施例） 図４は実施例２のハイブリッド式パワーユニットの縦断側面図である。（第２実施例）
５・・・クランクシャフト
６・・・モータジェネレータ
７・・・第１クラッチ
８・・・第２クラッチ
１１・・・シリンダブロック
３５・・・入力軸であるメインシャフト
４６・・・プライマリドライブギヤ
４７・・・プライマリドリブンギヤ
４８・・・回転軸
５４・・・第１アクチュエータ
５９・・・第２アクチュエータ
Ｅ・・・エンジン
Ｍ・・・変速機
Ｐ・・・ハイブリッド式パワーユニット
本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
本発明の実施例１について図１および図２を参照しながら説明すると、ハイブリッド車両である自動二輪車の車体フレームＦにはハイブリッド式パワーユニットＰが搭載され、このハイブリッド式パワーユニットＰは、クランクシャフト５を有してたとえば１気筒に構成されるエンジンＥと、前記クランクシャフト５から伝達される駆動力を変速する変速機Ｍと、前記変速機Ｍに駆動力を伝達可能なモータジェネレータ６と、断・接を任意に切換可能な第１および第２クラッチ７，８とを備える。
前記エンジンＥのエンジン本体９は、車幅方向に延びる軸線を有するクランクシャフト５を回転自在に支承するクランクケース１０と、前傾したシリンダ軸線Ｃを有してクランクケース１０の前部上端に結合されるシリンダブロック１１と、該シリンダブロック１１の上端に結合されるシリンダヘッド１２と、該シリンダヘッド１２の上端に結合されるヘッドカバー１３と備える。
前記シリンダヘッド１２の上部側面には吸気装置１４が接続される。而して吸気装置１４は、前記シリンダヘッド１２に接続される吸気管１５と、吸気管１５の上流端に接続されるスロットルボディ１６と、エアクリーナ１７と、前記スロットルボディ１６および前記エアクリーナ１７間を連結するコネクティングチューブ１８とを有しており、この吸気装置１４はシリンダヘッド１２から上方に延出される。また前記シリンダヘッド１２の下部側面には、排気管１９を含む排気装置２０が接続される。
前記シリンダブロック１１に形成されるシリンダボア２１に摺動自在に嵌合されるピストン２２はコネクティングロッド２３を介して前記クランクシャフト５に連接される。
前記クランクシャフト５は、一対のボールベアリング２４，２５を介してクランクケース１０に回転自在に支承されており、このクランクケース１０の一端部と、シリンダヘッド１２およびヘッドカバー１３間に形成される動弁室２６に収容される動弁装置２７が備えるカムシャフト２８との間には、調時伝動装置２９が設けられる。而して該調時伝動装置２９は、クランクシャフト５の一端部に固定される駆動スプロケット３０と、前記カムシャフト２８の一端部に固定される被動スプロケット３１とに無端状のカムチェーン３２が巻き掛けられて成る。
前記変速機Ｍは、前記クランクシャフト５と平行な軸線を有してクランクケース１０で回転自在に支承されるメインシャフト３５およびカウンタシャフト３６間に選択的に確立可能な複数変速段のギヤ列たとえば第１速〜第４速ギヤ列Ｇ１〜Ｇ４が設けられて成る歯車変速機である。
前記カウンタシャフト３６の一端部は、クランクケース１０との間にボールベアリング３７および環状のシール部材３８を介在させてクランクケース１０の後部左側面から突出され、カウンタシャフト３６の他端部は、クランクケース１０の右側壁にボールベアリングローラベアリング３９を介して回転自在に支承される。このカウンタシャフト３６のクランクケース１０からの突出端部には、変速機Ｍから出力される回転動力を駆動輪である後輪に伝達するためのチェーン式伝動手段４０の一部を構成する駆動スプロケット４１が固定される。
前記クランクケース１０の右側面には、該クランクケース１０との間にクラッチ室４２を形成する右ケースカバー４３が結合される。変速機Ｍの入力軸である前記メインシャフト３５の一端部は前記クランクケース１０にボールベアリング４４を介して回転自在に支承され、メインシャフト３５の他端部は、クランクケース１０との間にボールベアリング４５を介在させてクランクケース１０の右側壁を貫通し、前記クラッチ室４２に突入される。
また前記クランクシャフト５の他端部もクランクケース１０の右側壁から前記クラッチ室４２側に突入しており、クラッチ室４２内でクランクシャフト５には、プライマリドライブギヤ４６が相対回転自在に支承され、またプライマリドライブギヤ４６に噛合するプライマリドリブンギヤ４７が、前記クラッチ室４２内でメインシャフト３５に相対回転自在に支承される。
ところで前記クランクシャフト５とは別であってクランクシャフト５と平行な軸線まわりに回転する回転軸４８を有するモータジェネレータ６が、その一部を前記クランクケース１０から側方に突出させるようにしてシリンダブロック１１の側方に配置されてクランクケース１０の上面に配設されており、このモータジェネレータ６の回転軸４８が前記プライマリドライブギヤ４６に連動、連結される。すなわち回転軸４８に固定される第１ギヤ４９が、前記プライマリドライブギヤ４６に同軸に固設される第２ギヤ５０に噛合される。
第１クラッチ７は、前記プライマリドライブギヤ４６およびクランクシャフト５間に設けられるものであり、前記プライマリドライブギヤ４６に固設された第２ギヤ５０にダンパラバー５１を介して連結されるクラッチアウタ５２と、前記クランクシャフト５に固定されるクラッチインナ５３とを有して多板式に構成され、第１アクチュエータ５４のロッド５５が第１クラッチ７に連結される。而して第１アクチュエータ５４がそのロッド５５を軸方向に作動せしめることで、第１クラッチ７は、プライマリドライブギヤ４６および第２ギヤ５０と、クランクシャフト５との間の動力伝達・遮断を切り換える。
第２クラッチ８は、前記プライマリドリブンギヤ４７およびメインシャフト３５間に設けられるものであり、前記プライマリドリブンギヤ４７にダンパラバー５６を介して連結されるクラッチアウタ５７と、前記メインシャフト３５に固定されるクラッチインナ５８とを有して多板式に構成され、第２アクチュエータ５９のロッド６０が第２クラッチ８に連結される。而して第２アクチュエータ５９がそのロッド６０を軸方向に作動せしめることで、第２クラッチ８は、プライマリドリブンギヤ４７およびメインシャフト３５間の動力伝達・遮断を切り換える。
しかも第１および第２クラッチ７，８は、クランクシャフト５の軸線に沿う方向から見て一部が重なるように配置されており、第２クラッチ８が、クランクシャフト５の軸線に沿う方向で前記変速機Ｍおよび第１クラッチ７間に配置される。
ところで第１および第２アクチュエータ５４，５９は、ロッド５５，６０が右ケースカバー４３を軸方向移動可能に貫通するようにしてクランクケース１０および右ケースカバー４３の右側方に配設されるのであるが、第１アクチュエータ５４は、回転軸４８および前記クランクシャフト５の軸線を通る第１直線Ｌ１（図１参照）に沿う方向から見て前記回転軸４８の軸線に沿う方向での前記モータジェネレータ６の幅Ｗ内に配置されるようにして前記クランクケース１０および右ケースカバー４３の外側に配置され、第２アクチュエータ５９は、前記回転軸４８および前記メインシャフト３５の軸線を通る第２直線Ｌ２（図１参照）に沿う方向から見て前記モータジェネレータ６の前記幅Ｗ内に配置されるようにして前記クランクケース１０および右ケースカバー４３の外側に配置される。
次にこの実施例１の作用について説明すると、クランクシャフト５とは別の回転軸４８を有するモータジェネレータ６がクランクシャフト５に相対回転自在に支承されるプライマリドライブギヤ４６に連動、連結され、プライマリドライブギヤ４６およびクランクシャフト５間には、任意に断・接を切換可能な第１クラッチ７が設けられ、プライマリドライブギヤ４６に噛合するプライマリドリブンギヤ４７および変速機Ｍのメインシャフト３５間に、任意に断・接を切換可能な第２クラッチ８が介設されるので、第１および第２クラッチ７，８の断・接を組み合わせることで、モータジェネレータ６をエンジンＥの始動に用いる状態、エンジン駆動による発電機として用いる状態、ならびにモータジェネレータ６単独で駆動輪を駆動する状態を切換えることができる。
すなわち図３で示すように、第１クラッチ７を接続状態とするとともに第２クラッチ８を遮断状態とすることで、モータジェネレータ６からの駆動力をプライマリドライブギヤ４６から第１クラッチ７を介してクランクシャフト５に伝達するようにしてエンジンＥを始動させることができ、またアイドリング状態にあるエンジンＥのクランクシャフト５から第１クラッチ７およびプライマリドライブギヤ４６を介してモータジェネレータ６を駆動して発電することができる。また第１および第２クラッチ７，８をともに接続状態とすることでエンジンＥの出力で走行しつつ、モータジェネレータ６を駆動して発電することができ、さらに第１クラッチ７を遮断状態とするとともに第２クラッチ８を接続状態とすることで、モータジェネレータ６からの駆動力をプライマリドライブギヤ４６からプライマリドリブンギヤ４７および第２クラッチ８を介して変速機Ｍ側に伝達することでモータジェネレータ６だけの駆動力で駆動輪を駆動するＥＶ走行を実現することができる。
また第１および第２クラッチ７，８がクランクシャフト５の軸線に沿う方向から見て一部が重なるように配置されるので、クランクシャフト５および変速機Ｍのメインシャフト３５間の距離を極力短くしてコンパクト化に寄与することができる。また第２クラッチ８がクランクシャフト５の軸線に沿う方向で変速機Ｍおよび第１クラッチ７間に配置されるので、シリンダブロック１１からの熱影響を受け難い位置でモータジェネレータ６を配置せざるを得ないことから第１クラッチ７がクランクケース１０から比較的離れた位置に配置されるのに対して、第２クラッチ８を第１クラッチ７およびクランクケース１０間の空きスペースに効果的に配置することでハイブリッド式パワーユニットＰのコンパクト化に寄与することができる。
また第１および第２クラッチ７，８に、それらのクラッチ７，８の断・接を切換える第１および第２アクチュエータ５４，５９が個別に連結されるので、第１および第２クラッチ７，８の断・接を任意に切換えることができる。
またモータジェネレータ６が、その一部をクランクケース１０から側方に突出させるようにしてシリンダブロック１１の側方に配置され、第１アクチュエータ５４が、回転軸４８およびクランクシャフト５の軸線を通る第１直線Ｌ１に沿う方向から見て回転軸４８の軸線に沿う方向での前記モータジェネレータ６の幅Ｗ内に配置されるようにして前記クランクケース１０の外側に配置され、第２アクチュエータ５９が、回転軸４８およびメインシャフト３５の軸線を通る第２直線Ｌ２に沿う方向から見てモータジェネレータ６の前記幅Ｗ内に配置されるようにしてクランクケース１０の外側に配置されるので、第１および第２アクチュエータ５４，５９がモータジェネレータ６よりも外側に突出することがないようにして、第１および第２アクチュエータ５４，５９の配置によってハイブリッド式パワーユニットＰが大型化することを防止することができる。
さらにモータジェネレータ６がクランクケース１０の上面に配設されるので、モータジェネレータ６のエンジン本体９からの張出しを抑え、コンパクトなハイブリッド式パワーユニットＰを実現することができる。
本発明の実施例２として、図４で示すように、クランクシャフト５の一端部に、該クランクシャフト５に固定されるロータ６５と、該ロータ６５で覆われるステータ６６とを備える発電機６４が連結されていてもよい。前記ステータ６６は発電機６４を覆うようにしてクランクケース１０に締結される発電機カバー６７に固定される。
この実施例２によれば、エンジンＥの作動時には発電機６４で常時発電することができる。この電力を利用してモータジェネレータ６を駆動し、第１クラッチ７を遮断し、第２クラッチ８を接続状態とすれば、モータジェネレータ６の動力による走行を可能とするシリーズハイブリッド走行が可能となる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

Claims (6)

  1. クランクシャフト（５）を有するエンジン（Ｅ）と、前記クランクシャフト（５）から伝達される駆動力を変速する変速機（Ｍ）と、前記変速機（Ｍ）側に駆動力を伝達する状態ならびに駆動されて発電する状態を切換可能なモータジェネレータ（６）とを備えるハイブリッド式パワーユニットにおいて、前記クランクシャフト（５）とは別の回転軸（４８）を有する前記モータジェネレータ（６）が前記クランクシャフト（５）に相対回転自在に支承されるプライマリドライブギヤ（４６）に連動、連結され、前記プライマリドライブギヤ（４６）および前記クランクシャフト（５）間には、任意に断・接を切換可能な第１クラッチ（７）が設けられ、前記プライマリドライブギヤ（４６）に噛合するプライマリドリブンギヤ（４７）および前記変速機（Ｍ）の入力軸（３５）間に、任意に断・接を切換可能な第２クラッチ（８）が介設されることを特徴とするハイブリッド式パワーユニット。
  2. 第１および第２クラッチ（７，８）が、前記クランクシャフト（５）の軸線に沿う方向から見て一部が重なるように配置されることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド式パワーユニット。
  3. 第２クラッチ（８）が、前記クランクシャフト（５）の軸線に沿う方向で前記変速機（Ｍ）および第１クラッチ（７）間に配置されることを特徴とする請求項２記載のハイブリッド式パワーユニット。
  4. 第１および第２クラッチ（７，８）に、それらのクラッチ（７，８）の断・接を切換える第１および第２アクチュエータ（５４，５９）が個別に連結されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド式パワーユニット。
  5. 前記モータジェネレータ（６）が、その一部をクランクケース（１０）から側方に突出させるようにしてシリンダブロック（１１）の側方に配置され、第１アクチュエータ（５４）が、前記回転軸（４８）および前記クランクシャフト（５）の軸線を通る第１直線に沿う方向から見て前記回転軸（４８）の軸線に沿う方向での前記モータジェネレータ（６）の幅内に配置されるようにして前記クランクケース（１０）の外側に配置され、第２アクチュエータ（５９）が、前記回転軸（４８）および前記入力軸（３５）の軸線を通る第２直線に沿う方向から見て前記モータジェネレータ（６）の前記幅内に配置されるようにして前記クランクケース（１０）の外側に配置されることを特徴とする請求項４記載のハイブリッド式パワーユニット。
  6. 前記モータジェネレータ（６）が前記クランクケース（１０）の上面に配設されることを特徴とする請求項５記載のハイブリッド式パワーユニット。
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