JP7300559B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

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Description

本開示は、ハイブリッド車両に関する。
エンジンからの回転動力を第１ワンウェイクラッチを介してオイルポンプに伝達する第１伝達経路と、電動モータからの回転動力を第２ワンウェイクラッチを介して前記オイルポンプに伝達する第２伝達経路とを備えたハイブリッド車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、エンジン又は電動モータのいずれか一方が停止してもオイルポンプが機械的に駆動され、エンジン及び変速機に潤滑油が供給される。
特許第５３３９６０６号公報
しかし、エンジンを停止させて電動モータの駆動力で走行する場合にも、オイルポンプからエンジン及び変速機に潤滑油が供給される。エンジンに潤滑油を供給する場合には、ピストンジェット等のために高い油圧が必要となるため、オイルポンプに無駄な仕事が発生し、エネルギー損失が生じる。
そこで本開示の一態様は、ハイブリッド車両において、エンジンを停止させて電動モータの駆動力で走行する際のエネルギー損失を低減することを目的とする。
本開示の一態様に係るハイブリッド車両は、エンジン内部空間を有するエンジンと、電動モータと、入力軸と、出力軸と、前記入力軸及び前記出力軸に設けられたギヤ列と、前記ギヤ列が配置される変速機内部空間と、を有し、前記エンジン及び前記電動モータから前記入力軸に伝達される回転動力を変速して駆動輪に出力する変速機と、前記エンジン及び前記電動モータからの回転動力によって駆動されるオイルポンプと、前記オイルポンプから吐出された潤滑油が流れる共通油路と、前記共通油路から前記エンジン内部空間に向けて分岐したエンジン潤滑油路と、前記共通油路から前記変速機内部空間に向けて分岐した変速機潤滑油路と、を含む油路と、前記変速機潤滑油路の流量を変更可能な可変絞り弁であって、前記エンジンの駆動力で走行する第１走行モードから前記エンジンを停止させ前記電動モータの駆動力で走行する第２走行モードに移行するモード移行時に開度を増加させる可変絞り弁と、を備える。
前記構成によれば、第１走行モードから第２走行モードに移行するときに可変絞り弁の開度を増加させることで、エンジン内部空間よりも密閉度の低い変速機内部空間に潤滑油を供給しながら、共通油路の圧力を低下させてオイルポンプの仕事量を低減させることができる。また、第２走行モードから第１走行モードに移行するときに可変絞り弁の開度を減少させることで、変速機内部空間に潤滑油を供給しながら、密閉性の高いエンジン内部空間にも潤滑油を供給することができる。よって、エンジンを停止させて電動モータの駆動力で走行する際のエネルギー損失を低減することができる。
本開示によれば、エンジンを停止させて電動モータの駆動力で走行する際のエネルギー損失を低減することができる。
図１は、第１実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 図２は、図１に示す自動二輪車の動力系統の模式図である。 図３は、図２に示す動力系統における可変絞り弁の断面図である。 図４は、図３のIV－IV線断面図である。 図５は、図４に示す可変絞り弁のエンジン停止状態における断面図である。 図６は、第２実施形態に係る自動二輪車の可変絞り弁及びその近傍の断面図である。
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る自動二輪車１の側面図である。図１に示すように、自動二輪車１は、ライダーが跨って乗る鞍乗車両の一例であり、ハイブリッド車両である。自動二輪車１は、前輪２と、後輪３（駆動輪）と、車体フレーム４とを備える。前輪２は、車体フレーム４に回動自在に支持されたハンドル５の操作に連動して操舵される。ハンドル５の後側には、燃料タンク６が設けられ、燃料タンク６の後側に運転者が着座するシート７が設けられる。車体フレーム４には、前輪２と後輪３と間において走行駆動源となるパワーユニット１０が搭載される。
パワーユニット１０は、原動機としての内燃機関であるエンジンＥと、原動機としての電動モータである駆動モータＭとを備える。エンジンＥのシリンダ内にピストン２１（図２参照）が配置される。エンジンＥのシリンダの内部空間は、エンジン内部空間Ｓ１である。エンジンＥの下部には、後方に延びたクランクケース１１が設けられる。クランクケース１１には、変速機ＴＭが収容される。クランクケース１１の内部空間は、変速機内部空間Ｓ２である。変速機ＴＭが出力される駆動力は、出力伝達部材１２（例えば、チェーン、ベルト、ドライブ軸等）を介して後輪３に伝達される。
図２は、図１に示す自動二輪車１の動力系統の模式図である。図２に示すように、エンジンＥは、ピストン２１と、ピストン２１の往復に連動して回転するクランク軸２２とを有する。クランク軸２２は、動力伝達軸の一例である。エンジンＥには、吸気量を調節するスロットル装置２３と、吸気に燃料を混合させる燃料供給装置２４と、エンジンＥの燃焼室の混合気に点火する点火装置２５とが設けられる。
変速機ＴＭは、入力軸３１と、出力軸３２と、減速比の異なる複数組の変速ギヤ列３３とを有する。変速機ＴＭは、変速ギヤ列３３を介して入力軸３１から出力軸３２に動力伝達可能に構成され、変速ギヤ列３３のうち任意の一組を選択して変速する。例えば、変速機ＴＭは、ドッグクラッチ式の変速機である。出力軸３２の駆動力は、出力伝達部材１２を介して後輪３に伝達される。
エンジンＥのクランク軸２２の一端部は、プライマリ減速ギヤ１３に動力伝達可能に接続される。クランク軸２２の他端部は、インテグレーテッド・スタータジェネレータ１４（以下、ＩＳＧ１４と称す。）に動力伝達可能に接続される。ＩＳＧ１４は、後述する位相調整装置の役目も果たす。クランク軸２２の駆動力は、プライマリ減速ギヤ１３及びクラッチ装置Ｃを介して入力軸３１に伝達される。
クラッチ装置Ｃは、入力軸３１の一端部に設けられ、クランク軸２２から入力軸３１への動力経路の切断及び接続を行う。クラッチ装置Ｃは、摩擦クラッチである。クラッチ装置Ｃは、油圧により作動するが電動で作動する構成としてもよい。駆動モータＭの駆動力は、動力伝達機構１５（例えば、チェーン・スプロケット機構、ギヤ機構、プーリ・ベルト機構等）を介して入力軸３１に伝達される。入力軸３１の近傍には、入力軸３１の回転に機械的に連動して駆動されるクラッチ用ポンプＰ１及び潤滑オイルポンプＰ２が設けられる。
具体的には、エンジンＥの駆動力は、第１ワンウェイクラッチ１６に伝達される。駆動モータＭの駆動力は、第２ワンウェイクラッチ１７に伝達される。第１ワンウェイクラッチ１６及び第２ワンウェイクラッチ１７は、動力伝達機構１８を介してクラッチ用ポンプＰ１及び潤滑オイルポンプＰ２に動力伝達可能に接続される。第１ワンウェイクラッチ１６及び第２ワンウェイクラッチ１７は、互いに並列配置されている。第１ワンウェイクラッチ１６及び第２ワンウェイクラッチ１７は、動力伝達機構１８において合流するように動力伝達機構１８に接続されている。
即ち、エンジンＥの駆動力は、第１ワンウェイクラッチ１６及び動力伝達機構１８を介してクラッチ用ポンプＰ１及び潤滑オイルポンプＰ２に伝達され、駆動モータＭの駆動力は、第２ワンウェイクラッチ１７及び動力伝達機構１８を介してクラッチ用ポンプＰ１及び潤滑オイルポンプＰ２に伝達される。エンジンＥ及び電動モータＭの両方が駆動しているときは、第１ワンウェイクラッチ１６及び第２ワンウェイクラッチ１７の作用により、回転数が高い方の駆動力が動力伝達機構１８を介してクラッチ用ポンプＰ１及び潤滑オイルポンプＰ２に伝達される。
クラッチ用ポンプＰ１から吐出されるオイルは、油制御弁ユニット１９を介してクラッチ装置Ｃに作動油として供給される。油制御弁ユニット１９は、クラッチ用ポンプＰ１からクラッチ装置Ｃに向かう油の流路を開閉してクラッチ装置Ｃを作動させる。即ち、油制御弁ユニット１９は、クラッチアクチュエータの一例である。潤滑オイルポンプＰ２から吐出されるオイルは、油路４０を介してエンジン内部空間Ｓ１及び変速機内部空間Ｓ２に潤滑油として供給される。なお、油路４０には、異物を除去するフィルタを設けてもよい。
油路４０は、共通油路４１、エンジン潤滑油路４２及び変速機潤滑油路４３を有する。共通油路４１には、潤滑オイルポンプＰ２から吐出された潤滑油が流れる。エンジン潤滑油路４２は、共通油路４１からエンジン内部空間Ｓ１に向けて分岐している。即ち、エンジン潤滑油路４２から流出するオイルは、エンジン内部空間Ｓ１に吐出されてエンジンＥを潤滑する。変速機潤滑油路４３は、共通油路４１から変速機内部空間Ｓ２に向けて分岐している。
即ち、変速機潤滑油路４３から流出するオイルは、変速機内部空間Ｓ２に吐出されて変速機ＴＭを潤滑する。エンジン内部空間Ｓ１の密閉度は、変速機内部空間Ｓ２の密閉度よりも高い。よって、エンジン潤滑油路４２からエンジン内部空間Ｓ１への吐出に必要なオイル圧力は、変速機潤滑油路４３から変速機内部空間Ｓ２への吐出に必要なオイル圧力よりも大きい。変速機潤滑油路４３には、変速機潤滑油路４３の流量を変更可能な可変絞り弁２０が設けられている。可変絞り弁２０の構成は後述する。
ＥＣＵ２６（電子制御ユニット）は、エンジンＥを制御する。具体的には、スロットル装置２３、燃料供給装置２４及び点火装置２５を制御する。ＥＣＵ２６は、電動モータＭを制御する。ＥＣＵ２６は、油制御弁ユニット１９を制御することにより、クラッチ装置Ｃの接続及び切断を制御する。ＥＣＵ２６は、エンジン走行モード（第１モード）、ＥＶモード（第２モード）及びＨＥＶモード（第１モード）を互いに切り替える。
エンジン走行モードでは、クラッチ装置Ｃが接続状態とされ、電動モータＭが停止され、エンジンＥの駆動力で自動二輪車１が走行する。ＥＶ走行モードでは、クラッチ装置Ｃが切断状態とされ、エンジンＥを停止され、電動モータＭの駆動力で自動二輪車１が走行する。ＨＥＶモードでは、クラッチ装置Ｃが接続状態とされ、エンジンＥ及び電動モータＭの両方の駆動力で自動二輪車１が走行する。
図３は、図２に示す動力系統における可変絞り弁２０の断面図である。図４は、図３のIV－IV線断面図である。図５は、図４に示す可変絞り弁２０のエンジン停止状態における断面図である。図３及び４に示すように、クランクケース１１は、下ケース２７及び上ケース２８を有する。下ケース２７と上ケース２８との間にクランク軸２２の軸線方向の一部を挟むように、下ケース２７に対して上ケース２８を上下方向に組み付けることで、クランク軸２２の当該一部の外周面がクランクケース１１により覆われる。
クランク軸２２とクランクケース１１との間には、環状ギャップ５０が形成される。クランク軸２２の軸線方向において環状ギャップ５０の両側には、クランクケース１１とクランク軸２２との間に挟まれる一対の環状のオイルシール２９が配置されている。
下ケース２７には、共通油路４１（図２参照）に連通して環状ギャップ５０に面する流入路５１が形成されている。上ケース２８には、変速機内部空間Ｓ２（図２参照）に連通して環状ギャップ５０に面する流出路５２が形成されている。クランク軸２２は、その径方向に延びて環状ギャップ５０に面する貫通孔５３を有する。流入路５１、環状ギャップ５０、貫通孔５３及び流出路５２は、変速機潤滑油路４３を構成する。環状ギャップ５０及びクランク軸２２は、可変絞り弁２０を構成する。クランク軸２２は、エンジンＥの駆動時に回転する動力伝達軸（例えば、入力軸３１等）と連動する連動部材である。
エンジン走行モード及びＨＥＶモードにおいてエンジンＥが駆動した状態では、クランク軸２２が高速回転する。そのため、流入路５１から流出路５２に向かうオイルは、クランク軸２２の貫通孔５３を流れることができず、環状ギャップ５０のみを通過する。よって、可変絞り弁２０の開度は環状ギャップ５０の大きさのみに依存し、可変絞り弁２０の開度が小さくなる。
その結果、可変絞り弁２０の絞り効果によって、変速機潤滑油路４３にオイルが流通しにくくなってエンジン潤滑油路４２のオイル圧力が高まり、変速機内部空間Ｓ２へのオイル供給が行われつつも、エンジン内部空間Ｓ１への十分なオイル供給が実現される。
他方、図５に示すように、ＥＶモードにおいてエンジンＥが停止した状態では、クランク軸２２が停止する。エンジンＥを停止させる際には、貫通孔５３が流入路５１及び流出路５２に合致する位相にてクランク軸２２を停止させるように、ＥＣＵ２６によってＩＳＧ１４が制御される。即ち、ＩＳＧ１４は、クランク軸２２の位相を調整する位相調整装置の一例である。
この状態では、流入路５１から流出路５２に向かうオイルは、環状ギャップ５０だけでなくクランク軸２２の貫通孔５３も通過する。よって、エンジンＥの停止時における可変絞り弁２０の開度は、エンジンＥの駆動時における可変絞り弁２０の開度よりも大きくなる。換言すると、可変絞り弁２０は、クランク軸２２が回転することで開度を減少させ、クランク軸２２が停止することで開度を増加させる。それゆえ、エンジン走行モード又はＨＥＶモードからＥＶ走行モードに移行するモード移行に伴ったクランク軸２２の状態変化によって、可変絞り弁２０の開度が増加する。
その結果、変速機潤滑油路４３にオイルが流通しやすくなってエンジン潤滑油路４２のオイル圧力が弱まり、エンジン内部空間Ｓ１へのオイル供給が抑制される。即ち、潤滑オイルポンプＰ２によって吐出されて油路４０を流れるオイルは、エンジン内部空間Ｓ１には殆ど供給されずに、変速機内部空間Ｓ２に供給されることになる。よって、潤滑オイルポンプＰ２の負荷が低減されることなる。
以上に説明した構成によれば、エンジン走行モード又はＨＥＶモードからＥＶ走行モードに移行するときに可変絞り弁２０の開度が増加することで、エンジン内部空間Ｓ１よりも密閉度の低い変速機内部空間Ｓ２に潤滑油を供給しながら、共通油路４１の圧力を低下させて潤滑オイルポンプＰ２の仕事量を低減させることができる。また、ＥＶ走行モードからエンジン走行モード又はＨＥＶモードに移行するときに可変絞り弁２０の開度が減少することで、変速機内部空間Ｓ２に潤滑油を供給しながら、密閉性の高いエンジン内部空間Ｓ１にも潤滑油を供給することができる。よって、エンジンＥを停止させて電動モータＭの駆動力で走行する際のエネルギー損失を低減することができる。
また、モード移行に伴ったクランク軸２２の状態変化によって、可変絞り弁２０の開度が増加するため、車載部品の追加を抑えながら可変絞り弁２０を実現できる。具体的には、可変絞り弁２０は、クランク軸２２が回転することで開度を減少させ、クランク軸２２が停止することで開度を増加させるので、部品占有スペースの増加を抑えながら可変絞り弁２０を実現できる。
また、位相調整装置としてのＩＳＧ１４は、クランク軸２２が停止するときに貫通孔５３が流入路５１及び流出路５２に合致する位相にクランク軸２２を導くので、クランク軸２２が停止するときに可変絞り弁２０の開度を安定的に増加させることができる。
なお、可変絞り弁２０を構成する動力伝達軸は、クランク軸２２に限られない。例えば、可変絞り弁２０を構成する動力伝達軸は、エンジンＥの駆動時に回転する動力伝達軸（例えば、クランク軸２２等）と連動する連動部材であるバランサ軸としてもよい。
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係る自動二輪車の可変絞り弁１２０及びその近傍の断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図６に示すように、変速機ＴＭの入力軸３１が中空パイプであり、入力軸３１にはロッド１６０のロッド部１６０ａが挿通されている。ロッド部１６０ａの一端はクラッチ装置Ｃのピストンに接続され、ロッド１６０ｂの他端部にはピストン部１６０ｃが設けられている。
ピストン部１６０ｃはシリンダ１６２に収容され、油制御弁ユニット１９からの油圧によりピストン部１６０ｃがシリンダ１６２内で移動する。クラッチ装置Ｃは、油制御弁ユニット１９からの油圧によってロッド１６０が軸線方向に移動することで作動する。即ち、ロッド１６０は、クラッチ装置Ｃに連動して軸線方向に移動する連動部材である。
ロッド１６０は、ロッド部１６０ａから径方向に突出した弁体部１６０ｂを有する。弁体部１６０ｂは、クランクケース１１に接続された弁ハウジング１６１に収容されている。弁ハウジング１６１には、流入口１６１ａ及び流出口１６１ｂが形成されている。流入口１６１ａは、共通油路４１（図２参照）に連通して弁ハウジング１６１の内部のオイル空間１７０に面する。流出口１６１ｂは、変速機内部空間Ｓ２（図２参照）に連通して弁ハウジング１６１の内部のオイル空間１７０に面する。本実施形態では、ロッド１６０及び弁ハウジング１６１が可変絞り弁１２０を構成する。可変絞り弁１２０は、変速機潤滑油路４３（図２参照）に配置される。
エンジン走行モード及びＨＥＶモードにおいてエンジンＥが駆動した状態では、ＥＣＵ２６に制御された油制御弁ユニット１９によって、クラッチ装置Ｃを接続状態にするようにロッド１６０が移動する（図６の左向きに移動）。クラッチ装置Ｃが接続状態のときは、弁体部１６０ｂが流入口１６１ａ及び流出口１６１ｂの少なくとも一方を部分的に閉じる位置に配置され、可変絞り弁１２０の開度が小さくなる。
その結果、可変絞り弁１２０の絞り効果によって、変速機潤滑油路４３（図２参照）にオイルが流通しにくくなってエンジン潤滑油路４２（図２参照）のオイル圧力が高まり、変速機内部空間Ｓ２（図２参照）へのオイル供給が行われつつも、エンジン内部空間Ｓ１への十分なオイル供給が実現される。
他方、ＥＶモードにおいてエンジンＥが停止した状態では、ＥＣＵ２６に制御された油制御弁ユニット１９によって、クラッチ装置Ｃを切断状態にするようにロッド１６０が移動する（図６の右向きに移動）。クラッチ装置Ｃが切断状態のときは、弁体部１６０ｂが流入口１６１ａ及び流出口１６１ｂを全開にする位置に配置され、可変絞り弁１２０の開度が大きくなる。
その結果、変速機潤滑油路４３（図２参照）にオイルが流通しやすくなってエンジン潤滑油路４２（図２参照）のオイル圧力が弱まり、エンジン内部空間Ｓ１（図２参照）へのオイル供給が抑制される。即ち、潤滑オイルポンプＰ２（図２参照）によって吐出されて油路４０（図２参照）を流れるオイルは、エンジン内部空間Ｓ１（図２参照）には殆ど供給されずに、変速機内部空間Ｓ２（図２参照）に供給されることになる。よって、潤滑オイルポンプＰ２の負荷が低減されることなる。
このように、可変絞り弁１２０の開度は、ロッド１６０の移動に伴う弁体部１６０ｂの移動によって変化し、モード移行に伴ったロッド１６０の状態変化によって、可変絞り弁１２０の開度が増加する。従って、部品占有スペースの増加を抑えながら可変絞り弁１２０を実現できる。
１ 自動二輪車（ハイブリッド車両）
１１ クランクケース（ケース）
１４ ＩＳＧ（位相調整装置）
２０，１２０ 可変絞り弁
２２ クランク軸（動力伝達軸）
４０ 油路
４１ 共通油路
４２ エンジン潤滑油路
４３ 変速機潤滑油路
５０ 環状ギャップ
５１ 流入路
５２ 流出路
５３ 貫通孔
１６０ ロッド
１６０ｂ 弁体部
Ｐ２ 潤滑オイルポンプ
Ｃ クラッチ装置
E エンジン
M 電動モータ
Ｓ１ エンジン内部空間
Ｓ２ 変速機内部空間
ＴＭ 変速機

Claims (5)

  1. エンジン内部空間を有するエンジンと、
    電動モータと、
    入力軸と、出力軸と、前記入力軸及び前記出力軸に設けられたギヤ列と、前記ギヤ列が配置される変速機内部空間と、を有し、前記エンジン及び前記電動モータから前記入力軸に伝達される回転動力を変速して駆動輪に出力する変速機と、
    前記エンジン及び前記電動モータからの回転動力によって駆動されるオイルポンプと、
    前記オイルポンプから吐出された潤滑油が流れる共通油路と、前記共通油路から前記エンジン内部空間に向けて分岐したエンジン潤滑油路と、前記共通油路から前記変速機内部空間に向けて分岐した変速機潤滑油路と、を含む油路と、
    前記変速機潤滑油路の流量を変更可能な可変絞り弁であって、前記エンジンの駆動力で走行する第１走行モードから前記エンジンを停止させ前記電動モータの駆動力で走行する第２走行モードに移行するモード移行時に開度を増加させる可変絞り弁と、を備える、ハイブリッド車両。
  2. 前記エンジンと前記変速機との間に介在するクラッチ装置と、
    前記クラッチ装置を作動させるクラッチアクチュエータと、
    前記エンジン、前記電動モータ及び前記クラッチアクチュエータを制御するコントローラと、を更に備え、
    前記コントローラは、前記エンジンを停止させ且つ前記電動モータを駆動させるときに前記クラッチ装置を切断状態にし、前記エンジンを駆動させるときに前記クラッチ装置を接続状態にするように、前記クラッチアクチュエータを制御し、
    前記可変絞り弁は、前記エンジンの駆動時に回転する動力伝達軸と又は前記クラッチ装置と連動する連動部材を含み、
    前記モード移行に伴った前記連動部材の状態変化によって、前記可変絞り弁の開度が増加する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
  3. 前記エンジン及び前記変速機の少なくとも一方は、前記動力伝達軸の一部の外周面を覆うケースを有し、
    前記動力伝達軸の前記外周面と前記ケースとの間に環状ギャップが形成され、
    前記ケースは、前記共通油路に連通して前記環状ギャップに面する流入路と、前記変速機内部空間に連通して前記環状ギャップに面する流出路と、を前記変速機潤滑油路として有し、
    前記動力伝達軸は、その径方向に延びて前記環状ギャップに面する貫通孔を有し、
    前記可変絞り弁は、前記環状ギャップ及び前記動力伝達軸を含み、
    前記可変絞り弁は、前記動力伝達軸が回転することで前記開度を減少させ、前記動力伝達軸が停止することで前記開度を増加させる、請求項２に記載のハイブリッド車両。
  4. 前記動力伝達軸が停止するときに前記貫通孔が前記流入路及び前記流出路に合致する位相に前記動力伝達軸を導く位相調整装置を更に備える、請求項３に記載のハイブリッド車両。
  5. 前記連動部材は、前記クラッチ装置に連動して軸線方向に移動し且つ弁体部を有するロッドであり、
    前記可変絞り弁の開度は、前記ロッドの移動に伴う前記弁体部の移動によって変化する、請求項２に記載のハイブリッド車両。
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