JPWO2020141593A1 - Mt型シフトペダル付エンジンユニット、及び同エンジンユニットを備えたストラドルドビークル - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献2の自動二輪車は、スクータであり、AT(オートマティック・トランスミッション)型エンジンユニットを備えている。エンジンユニットは、単気筒エンジンと、無段変速機と、始動発電機とを備えている。始動発電機は、クランク軸の右端部に設けられる。
以上の知見により、本発明者は、エンジンを備えたスクータに搭載される比較的大きな始動発電機であるブラシレスモータを、クランクケースの左方にシフトペダルを備え且つスクータと同程度の排気量を有するMT型シフトペダル付エンジンユニットに適用することができる程度に小型化できることを見出した。
ブラシレスモータで構成される始動発電機は、スタータモータと発電機との機能を兼ねるので、単気筒MT型シフトペダル付エンジンユニットに始動発電機を設けることにより、スタータモータが省略され得る。結果として、単気筒MT型シフトペダル付エンジンユニットを小型化できる。
前記MT型シフトペダル付エンジンユニットは、
低温粘度グレードが20Wよりも低い低粘度オイルで内部が潤滑されるように構成されたクランクケースと、前記クランクケースに回転可能に支持されるクランク軸とを有し、4ストロークの間に、前記クランク軸を回転させる負荷が大きい高負荷領域と、前記クランク軸を回転させる負荷が前記高負荷領域の負荷より小さい低負荷領域とを有する負荷変動型4ストロークエンジンと、
前記低粘度オイルによって潤滑されるように前記クランクケース内に設けられ、マニュアルクラッチと、前記鞍乗型車両の駆動輪へ動力を出力するための出力部とを有し、下記(A)又は(B)のいずれか1つの位置関係を満たし、(A)前記鞍乗型車両の車幅方向において、前記マニュアルクラッチが前記負荷変動型4ストロークエンジンの気筒よりも右に位置し且つ前記出力部が前記気筒よりも左に位置し、(B)前記鞍乗型車両の車幅方向において、前記マニュアルクラッチが前記負荷変動型4ストロークエンジンの気筒よりも左に位置し且つ前記出力部が前記気筒よりも右に位置する、マニュアル・トランスミッションと、
車両前後方向において前記クランク軸よりも後に回転軸を有し、且つ前記車幅方向において前記クランクケースよりも左に設けられた左シフトペダルと、
前記鞍乗型車両のハンドルバーに設けられるマニュアルクラッチレバーと、
前記マニュアルクラッチレバーに対して運転者により行われる操作を検出するように構成されたクラッチレバー位置センサと、
前記鞍乗型車両に搭載される蓄電装置から供給される電力により前記クランク軸を回転させるように動作するとともに、前記負荷変動型4ストロークエンジンの始動後に前記クランク軸に駆動されて発電する機能を兼ねるブラシレスモータと、
前記蓄電装置と前記ブラシレスモータとの間を流れる電流を制御するインバータを有するモータドライバと、
前記ブラシレスモータの前端部が前記車両前後方向において前記左シフトペダルよりも前に位置し且つ前記ブラシレスモータの少なくとも一部が前記車幅方向において前記左シフトペダルと重なるように、前記左シフトペダルよりも右に位置する前記クランクケース内において前記クランク軸の左端部に設けられた前記ブラシレスモータを、前記クラッチレバー位置センサによる検出結果に基づいて力行させることにより、前記低粘度オイルで潤滑される前記負荷変動型4ストロークエンジンを始動させるように前記モータドライバを制御する制御装置と
を備える。
負荷変動型4ストロークエンジンは、クランクケースと、クランク軸とを有する。クランクケースは、低温粘度グレードが20Wよりも低い低粘度オイルで内部が潤滑されるように構成される。クランク軸は、クランクケースに回転可能に支持される。負荷変動型4ストロークエンジンは、4ストロークの間に、前記クランク軸を回転させる負荷が大きい高負荷領域と、前記クランク軸を回転させる負荷が前記高負荷領域の負荷より小さい低負荷領域とを有する。
マニュアル・トランスミッションは、鞍乗型車両の駆動輪へ動力を出力するための出力部を備えている。マニュアル・トランスミッションのマニュアルクラッチは、車幅方向における負荷変動型4ストロークエンジンの気筒よりも右に配置され、出力部は、気筒よりも左に配置される。又は、マニュアルクラッチは気筒よりも左に配置され、出力部は気筒よりも右に配置される。
ブラシレスモータは、左シフトペダルよりも右に位置するクランクケース内において、クランク軸の左端部に設けられている。ブラシレスモータは、クランク軸を回転させるように動作する。制御装置は、このブラシレスモータを、クラッチレバー位置センサによる検出結果に基づいて力行させることにより、負荷変動型4ストロークエンジンを始動させるようにモータドライバを制御する。このため、マニュアルクラッチレバーの操作に基づいてブラシレスモータを駆動できる。従って、アクセル操作子が加速方向に操作されることを伴わずにブラシレスモータを駆動することができる。このため、クランク軸に高負荷領域を乗り越えさせるためにブラシレスモータが出力しなければならないトルクを減少することができる。従って、ブラシレスモータを小型化できる。
蓄電装置とブラシレスモータとの間を流れる電流は、インバータを有するモータドライバによって制御される。このため、ブラシレスモータは、モータドライバの制御によって発電機として機能することができる。即ち、ブラシレスモータは、始動発電機として機能することができる。MT型シフトペダル付エンジンユニットに始動発電機を設けることにより、例えば始動専用の始動モータ、始動モータからの動力を伝達するギア、及び始動モータクラッチが省略され得る。また更に、ブラシレスモータが小さくなるとともにブラシレスモータの巻線の温度が下がり得る。このため、MT型シフトペダル付エンジンユニットの冷却機構の小型化が可能になる。従って、ブラシレスモータ自体の小型化と共に、冷却機構も小型化できる。
ブラシレスモータのサイズは、クランク軸の回転に対する抵抗の影響を受ける。ブラシレスモータが小型化すると、ブラシレスモータのサイズに与える影響の中で、ブラシレスモータ以外による回転に対する抵抗の影響が相対的に増大し得る。(1)のMT型シフトペダル付エンジンユニットでは、ブラシレスモータの巻線の温度が下がることによって低温粘度グレードが20Wよりも低い低粘度オイルを採用することができる。低粘度オイルの採用によって、クランク軸の回転に対する抵抗が低減され得る。このため、ブラシレスモータの更なる小型化が可能になる。
(1)のMT型シフトペダル付エンジンユニットによれば、ブラシレスモータを、例えば同程度のエンジン排気量を有するスクータに搭載される場合と比べて小型化することができる。ブラシレスモータは、クランク軸の左端部に設けられている。また、左シフトペダルは、前後方向においてクランク軸よりも後に回転軸を有し、且つ車幅方向においてクランクケースよりも左に設けられている。そして、ブラシレスモータの少なくとも一部が車幅方向において左シフトペダルと重なるように設けられている。従って、MT型シフトペダル付エンジンユニットのクランク軸の軸線方向、即ち車幅方向におけるサイズを小型化することができる。
また更に、ブラシレスモータの前端部は、車両前後方向において左シフトペダルよりも前に位置し且つブラシレスモータの少なくとも一部が車幅方向において左シフトペダルと重なるように設けられている。ブラシレスモータが小型化することによって、MT型シフトペダル付エンジンユニットの前後方向におけるサイズも小型化することができる。
このように、(1)のMT型シフトペダル付エンジンユニットによれば、クランク軸の軸線方向及び前後方向におけるサイズが小型化可能である。
(2) (1)のMT型シフトペダル付エンジンユニットであって、
前記ブラシレスモータは、前記低粘度オイルで潤滑されるよう前記クランクケース内に設けられている。
(3) (1)又は(2)のMT型シフトペダル付エンジンユニットであって、
前記ブラシレスモータは、前記クランクケースに対し位置が固定されたステータと、前記ステータに対し空隙を介して対向する永久磁石を有し前記クランク軸の回転と連動するように前記クランク軸に設けられたロータとを備え、
前記MT型シフトペダル付エンジンユニットは、前記ロータの位置の検出を表す信号を前記制御装置に出力するロータ位置検出装置を更に備える。
(4) 鞍乗型車両であって、
前記ブラシレスモータは、周方向にスロットを空けて設けられた複数の歯部を備えるステータコア、及び前記歯部に巻回される複数相の巻線を有するステータと、前記ステータと空隙を空けて向かい合うように前記周方向に並び且つ前記スロットの数の2/3より多い磁極部を有し、前記クランク軸の端部に設けられる。
(5) 鞍乗型車両であって、
鞍乗型車両は、
(1)から(4)いずれか1のMT型シフトペダル付エンジンユニットと、
前記MT型シフトペダル付エンジンユニットから出力される動力を受け、前記鞍乗型車両を走行させる駆動輪と、を備える。
本明細書では、新しいMT型シフトペダル付エンジンユニットについて説明する。以下の説明では、説明の目的で、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細を述べる。しかしながら、当業者には、これらの特定の詳細無しに本発明を実施できることが明らかである。本開示は、本発明の例示として考慮されるべきであり、本発明を以下の図面または説明によって示される特定の実施形態に限定することを意図するものではない。
負荷変動型4ストロークエンジンでは、低い回転速度における回転の変動が、他のタイプのエンジンと比べ大きい。高負荷領域とは、エンジンの1燃焼サイクルのうち、負荷トルクが1燃焼サイクルにおける負荷トルクの平均値よりも高い領域をいう。低負荷領域とは、1燃焼サイクルにおける高負荷領域以外の領域をいう。クランク軸の回転角度を基準として見ると、エンジンでの低負荷領域は、例えば、高負荷領域より広い。圧縮行程は、高負荷領域と重なりを有する。なお、本明細書において、負荷変動型4ストロークエンジンに関して示される方向は、当該負荷変動型4ストロークエンジンが搭載された鞍乗型車両を基準として示されている。
クラッチレバー位置センサは、例えば、マニュアルクラッチレバーの操作位置又は非操作位置を検出するスイッチで構成される。但し、クラッチレバー位置センサは、これに限られず、例えば、マニュアルクラッチレバーの操作位置をアナログレベルで表す信号を出力するセンサで構成されてもよい。
ブラシレスモータは、例えば、ロータの磁極部が磁性材料から露出した表面磁石型(SPM型)である。ブラシレスモータはこれに限られず、例えば、ロータの磁極部が磁性材料に埋め込まれた埋込磁石型(IPM型)であってもよい。また、(磁極部/スロット数)については、2/3より多いことが好ましい。但し、(磁極部/スロット数)は、特に限定されず、例えば2/3以下でもよい。(磁極部/スロット数)は、2/3より多い場合、(磁極面/スロット数)の上限値としては、例えば、4/3が挙げられる。本開示に係る一例において、当該比は、8/9以上である。本開示に係る一例において、当該比は、1/1以上である。本開示に係る一例において、当該比は、1/1より大きい。本開示に係る一例において、当該比は、4/3である。なお、ステータに制御基板等を設置するためにステータのスロットの一部が形成されない場合がある。このような場合、本来スロットが設けられるべき位置に、スロットが設けられることとして、スロットの数が決定されてもよい。フライホイールの磁極数についても同様である。即ち、磁極数とスロット数とが実質的に4:3の関係を満たすような4:3系列の磁極及びスロットの配置が行われる場合、(磁極面/スロット数)が4/3であるといえる。
ブラシレスモータは、ブラシレスモータの一部が車幅方向において左シフトペダルと重なるように設けられる。但し、ブラシレスモータはこれに限られず、ブラシレスモータの全部が車幅方向において左シフトペダルと重なっていてもよい。
負荷変動型4ストロークエンジンの始動は、例えば、鞍乗型車両の走行後、停止条件の成立により停止のための操作無しに負荷変動型4ストロークエンジンが停止した状態即ちアイドリングストップからの始動である。但し、負荷変動型4ストロークエンジンの始動は、鞍乗型車両のメインスイッチがオン状態になった後、走行前に負荷変動型4ストロークエンジンが停止した状態からの始動も含まれる。
制御装置は、例えば、鞍乗型車両が停止している場合、即ち走行していない場合に、負荷変動型4ストロークエンジンの動作を停止させるアイドリングストップを実施してもよい。この場合、制御装置は、クラッチレバー位置センサによる検出結果に基づいて、アイドリングストップで停止している負荷変動型4ストロークエンジンを始動してもよい。制御装置は、これに限られず、例えば、アイドリングストップを実施しなくともよい。
本明細書及び図面で、Fは、鞍乗型車両1における前方を示す。Reは、鞍乗型車両1における後方を示す。FReは、鞍乗型車両1における前後方向を示す。Uは、鞍乗型車両1における上方を示す。Dは、鞍乗型車両1における下方を示す。UDは、鞍乗型車両1における上下方向を示す。Lは、鞍乗型車両1における左方を示す。Riは、鞍乗型車両1における右方を示す。LRiは、鞍乗型車両1における左右方向を示す。LRiは、鞍乗型車両1における車幅方向でもある。即ち、鞍乗型車両1における車幅方向LRiは、鞍乗型車両1における右方Ri、及び左方Lの双方を含んでいる。上記の方向は、鞍乗型車両1に搭載されるエンジンユニット10における方向と同じである。
図1のパート(c)は、図1のパート(b)におけるC−C線断面図を示す。図1のパート(c)には、クランクケース内の車幅方向LRi及び前後方向FReにおける、部品の配置が示されているといえる。
クランクケース21は、低粘度オイルOLで内部が潤滑されるように構成される。4ストロークエンジン20は、低粘度オイルOLで潤滑される。低粘度オイルOLは、SAE粘度分類による低温粘度グレードが20Wよりも低いオイルである。低粘度オイルOLは、クランクケース21内の一部に溜まっている。
4ストロークエンジン20は、4ストロークの間に高負荷領域と低負荷領域とを有する。高負荷領域は、クランク軸24を回転させる負荷が大きい領域である。低負荷領域は、クランク軸24を回転させる負荷が高負荷領域の負荷より小さい領域である。4ストロークエンジン20は、詳細には、単気筒エンジンである。
左シフトペダル40は、運転者の左足で操作される。左シフトペダル40は、車幅方向LRiにおいてクランクケース21よりも左方Lに設けられている。左シフトペダル40の最左端が、左シフトペダル40が設けられた位置におけるクランクケース21よりも左に位置する。
MT型シフトペダル付エンジンユニット10を右方Riに見た場合に、左シフトペダル40は、クランクケース21よりも左方Lに設けられた左シフトペダル40は、クランクケース21で隠れない位置に設けられる。MT型シフトペダル付エンジンユニット10を右方Riに見た場合に、左シフトペダル40とクランクケース21が重なる領域のいずれの部分でも、左シフトペダル40がクランクケース21より手前に位置する。より詳細には、左シフトペダル40は、車幅方向LRiにおけるクランクケース21よりも左方Lにおいて少なくとも前後方向FReに延びるように設けられている。より詳細には、左シフトペダル40は、斜め前方Fに延びるように設けられている。クランクケース21は、左シフトペダル40よりも右方Riに設けられている。
マニュアルクラッチ31は、マニュアルクラッチレバー50の操作に応じて、クランク軸24からの動力の伝達を遮断する。マニュアルクラッチ31は、車幅方向LRiにおける4ストロークエンジンの気筒22よりも右方Riに配置される。マニュアルクラッチ31は、マニュアルクラッチレバー50の操作に応じて、クランク軸24からの動力の伝達を遮断する。クラッチレバー位置センサ51は、マニュアルクラッチレバー50に対して運転者により行われる操作を検出する。クラッチレバー位置センサ51は、例えば、マニュアルクラッチレバー50の操作位置又は非操作位置を検出するスイッチである。
エンジンユニット10の動力は、マニュアル・トランスミッション30の出力部39から、駆動輪15へ出力される。出力部39は、気筒22よりも左方Lに配置される。詳細には、出力部39は、スプロケットである。動力は、出力部39に巻き掛けられたチェーン152を介して駆動輪15へ伝達される。
ブラシレスモータ60は、クランク軸24の左端部に設けられている。図1のパート(c)に示すように、ブラシレスモータ60の一部は、車幅方向LRiにおいて、左シフトペダル40と重なるように設けられる。
制御装置80は、クラッチレバー位置センサ51による検出結果に基づいてブラシレスモータ60を力行させる。これにより、制御装置80は、低粘度オイルOLで潤滑される4ストロークエンジン20を始動させるようにモータドライバ70を制御する。
エンジンユニット10のブラシレスモータ60は、クランク軸24の左端部に設けられている。従って、ブラシレスモータ60の小型化によって、エンジンユニット10のクランク軸24の軸線方向におけるサイズを小さくすることができる。即ちエンジンユニット10が、車幅方向LRiにおいて小型化できる。
また、ブラシレスモータ60の前端部60aは、前後方向FReにおいて左シフトペダル40よりも前に位置し、且つブラシレスモータ60の少なくとも一部が車幅方向LRiにおいて左シフトペダル40と重なるように設けられている。ブラシレスモータ60の小型化によって、エンジンユニット10が、前後方向FReにおいても小型化できる。更に、上述した冷却機構の小型化によってもエンジンユニット10が小型化できる。
鞍乗型車両1は、より詳細には、MT型シフトペダル付鞍乗型車両である。また、鞍乗型車両1は、自動二輪車である。鞍乗型車両1は、より詳細には、MT型シフトペダル付自動二輪車である。
鞍乗型車両1は、より詳細には、エンジンユニット10と、車体11と、フロントフォーク12と、ハンドルバー13と、前輪14と、駆動輪15と、シート16と、蓄電装置17と、リアアーム151とを備えている。
リアアーム151は、車体11に揺動自在に支持されている。駆動輪15は、リアアーム151に回転自在に支持されている。
蓄電装置17は、車体11の内部に配置されている。蓄電装置17は、電力を蓄える。
図4は、図1に示すエンジンユニット10を拡大して示す断面図である。図3及び図4には、車体11(図2参照)に取り付けられたステップ111の位置も示されている。
また、4ストロークエンジン20は、クランクケース21と、気筒22(シリンダ)と、シリンダヘッド23とを備えている。クランクケース21と、気筒22と、シリンダヘッド23とは、4ストロークエンジン20の筐体を構成している。
ピストン26は、気筒22内に配置されている。クランクケース21は、気筒22に接続されている。クランク軸24は、クランクケース21内に配置されている。ピストン26とクランク軸24は、コネクティングロッド25を介して連結されている。バルブ29とバルブ動作機構28は、シリンダヘッド23内に配置されている。
クランク軸24と、マニュアル・トランスミッション30と、ブラシレスモータ60とは、クランクケース21内に配置されている。クランク軸24の動力は、カムチェーン281を介してバルブ動作機構28に伝達される。バルブ動作機構28は、クランク軸24の回転及びピストン26の往復動に同期するようにバルブ29を動作させる。
低粘度オイルOLは、図示しないオイルポンプによって圧送されて、4ストロークエンジン20内を循環する。より詳細には、低粘度オイルOLは、クランクケース21の下部に設けられたオイルパン211に溜まる。オイルパン211に溜った低粘度オイルOLは、図示しないオイルポンプによって加圧される。加圧された低粘度オイルOLは、図示しないオイル供給通路を介して、ピストン26、及びクランク軸24に供給される。このようなオイル供給通路は、例えば、クランク軸24の内部に設けられた孔、気筒22の内部に設けられた孔、及び気筒22とシリンダヘッド23との接合面に形成された溝で形成される。
また、低粘度オイルOLは、マニュアル・トランスミッション30と、ブラシレスモータ60にも供給される。より詳細には、ピストン26に供給された低粘度オイルOLは、上下方向UDでピストン26よりも下方Dに配置されたブラシレスモータ60にも流れる。低粘度オイルOLは、ブラシレスモータ60の一部が低粘度オイルOLに浸かるように溜まる。例えばブラシレスモータ60の一部を囲うように設けられた図示しない堰止め壁に低粘度オイルOLが溜まることで、ブラシレスモータ60の一部が低粘度オイルOLに浸かる。例えば堰き止め壁からあふれた低粘度オイルOLは、オイルパン211へ流れる。ブラシレスモータ60の回転によって、ブラシレスモータ60に付着した低粘度オイルOLがクランクケース21内に拡散する。
低粘度オイルOLの一部は、カムチェーン281を介して、バルブ動作機構28にも供給される。このようにして、4ストロークエンジン20の内部は、低粘度オイルOLで潤滑される。従って、クランクケース21の内部は、低粘度オイルOLで潤滑される。
高負荷領域とは、4ストロークエンジン20の1燃焼サイクルのうち、負荷トルクが1燃焼サイクルにおける負荷トルクの平均値Avよりも高い領域をいう。クランク軸24の回転角度を基準として見ると、低負荷領域TLは高負荷領域TH以上に広い。より詳細には、低負荷領域TLは高負荷領域THよりも広い。言い換えると、低負荷領域TLに相当する回転角度領域は、高負荷領域THに相当する回転角度領域よりも広い。4ストロークエンジン20は、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程(膨張行程)、及び排気行程を繰り返しながら回転する。圧縮行程は、高負荷領域THと重なりを有する。
吸気行程において、図3及び図4に示す気筒22と、シリンダヘッド23と、ピストン26とで画定された燃焼室に燃料と空気の混合気が供給される。圧縮行程において、ピストン26が、燃焼室内の混合気を圧縮する。膨張行程において、点火プラグ27で点火された混合気が燃焼するとともに、ピストン26を押す。排気行程において、燃焼後の気体が、排ガスとして燃焼室から排出される。ピストン26の往復動がクランク軸24の回転に変換される。
4ストロークエンジン20で燃料が燃焼することにより生じたエネルギーは、クランク軸24の動力としてマニュアル・トランスミッション30に出力される。
マニュアル・トランスミッション30は、マニュアルクラッチ31と、入力軸32と、出力軸33と、駆動ギア34と、被駆動ギア35と、ドグリング35aと、変速段設定機構36とを備える。
マニュアルクラッチ31は、操作に応じて、4ストロークエンジン20と駆動輪15(図1参照)との間での動力の伝達を遮断する。より詳細には、マニュアルクラッチ31は、クランク軸24と入力軸32との間で動力の伝達を遮断する。
マニュアルクラッチ31は、マニュアルクラッチレバー50に対する運転者の操作に応じて動力の伝達を遮断する。マニュアルクラッチ31は、機械式ワイヤ52を介してマニュアルクラッチレバー50と接続されている。より詳細には、マニュアルクラッチ31は、機械式ワイヤ52、クラッチアーム37、及びリフタロッド38を介してマニュアルクラッチレバー50と接続されている。マニュアルクラッチレバー50が操作されると、機械式ワイヤ52、クラッチアーム37、及びリフタロッド38が変位する。この結果、動力の伝達が遮断される。
変速段設定機構36は、いずれか一つの変速段に係る駆動ギア34及び被駆動ギア35を介した入力軸32から出力軸33への動力伝達を機械的に且つ選択的に有効に設定するように構成されている。変速段設定機構36は、図示しないシフトカムとシフトフォークを有している。
左シフトペダル40に対する運転者の操作に応じてシフトカムが回転すると、シフトフォークが、シフトカム36aに設けられたカム溝に案内され、被駆動ギア35又はドグリング35aを軸線方向に移動する。これによって、いずれかの変速段に係る動力伝達が有効になる。このようにして、マニュアル・トランスミッション30は、左シフトペダル40に対する運転者の操作に応じて変速比を変更する。クランク軸24の回転速度が、左シフトペダル40の操作に応じた変速比で変換して出力部39から出力される。
回転軸41は、左シフトペダル40の回転中心を構成する。回転軸41は、クランクケース21から左方Lに突出している。回転軸41は、クランクケース21内の変速段設定機構36に続いている。レバー部42は、クランク状の左シフトペダル40の中間部分である。レバー部42は、回転軸41の左端部から延びている。レバー部42は、概略前後方向FReに延びている。レバー部42は、より詳細には、斜め前方に延びている。レバー部42は、ブラシレスモータ60を避けるように延びている。ペダルラバー部43は、レバー部42の前端部から左方Lに突出するように設けられた部分である。
運転者が、ステップ111に乗せた左足の先端部でペダルラバー部43を上方U又は下方Dに操作することにより、左シフトペダル40が回転軸41を中心に回転する。これによって、変速段設定機構36が、一つの変速段に係る駆動ギア34及び被駆動ギア35を介した動力伝達を有効に設定する。
図4及び図6を参照してブラシレスモータ60を説明する。ブラシレスモータ60は、クランク軸24の左端部に設けられている。
ブラシレスモータ60は、永久磁石式三相ブラシレス型モータである。ブラシレスモータ60は、永久磁石式三相ブラシレス型発電機として機能する。
ロータ61は、左方Lに開いた有底筒状を有するように配置されている。つまり、筒状のバックヨーク部が、車幅方向LRiで円板状の底壁部よりも左に設けられている。
例えば、各々が4つの磁極部614を有する6つの永久磁石が組合せられることによって、24の磁極部を有する永久磁石部611が形成される。但し、磁極部614の個数及び永久磁石の個数は、特に限定されない。
また、永久磁石部611は、例えば等方性磁石で形成される。但し、永久磁石部611は、特に限定されず、例えば極異方性磁石で形成されてもよい。永久磁石部611は、例えばフェライト磁石、ネオジム磁石、又はサマリウムコバルト磁石で形成される。
磁極部614は、ブラシレスモータ60の径方向におけるステータ62よりも外に設けられている。バックヨーク部は、径方向における磁極部614の外に設けられている。
ロータ61は、クランク軸24に、動力伝達機構(例えば、ベルト、チェーン、ギア、減速機、増速機等)を介さずに取り付けられている。ロータ61は、クランク軸24に対し1:1の速度比で回転する。より詳細には、ロータ61は、クランク軸24と同じ速度で回転するようクランク軸24と接続されている。ブラシレスモータ60の回転軸線と、クランク軸24の回転軸線とが実質的に一致している。より詳細には、ロータ61は、クランク軸24に固定されている。より詳細には、ロータ61は、クランク軸24に直結されている。
モータドライバ70には、ブラシレスモータ60及び蓄電装置17が接続されている。蓄電装置17は、ブラシレスモータ60がモータとして動作する場合、ブラシレスモータ60に電力を供給する。また、蓄電装置17は、ブラシレスモータ60で発電された電力によって充電される。
複数のスイッチング部711〜716は、複数相のステータ巻線622の各相と接続されている。より詳細には、複数のスイッチング部711〜716のうち、直列に接続された2つのスイッチング部がハーフブリッジを構成している。各相のハーフブリッジは、蓄電装置17に対し並列に接続されている。各相のハーフブリッジを構成するスイッチング部711〜716は、複数相のステータ巻線622の各相とそれぞれ接続されている。
詳細には、ブラシレスモータ60がモータとして機能する場合、スイッチング部711〜716のオン・オフ動作によって複数相のステータ巻線622のそれぞれに対する通電及び通電停止が切替えられる。
また、ブラシレスモータ60がジェネレータとして機能する場合、スイッチング部711〜716のオン・オフ動作によって、ステータ巻線622のそれぞれと蓄電装置17との間の電流の通過/遮断が切替えられる。スイッチング部711〜716のオン・オフが順次切替えられることによって、ブラシレスモータ60から出力される三相交流の整流及び電圧の制御が行われる。スイッチング部711〜716は、ブラシレスモータ60から蓄電装置17に出力される電流を制御する。
制御装置80には、クラッチレバー位置センサ51が接続されている。クラッチレバー位置センサ51は、4ストロークエンジン20の始動の際、運転者の操作を検出する。
制御装置80には、点火プラグ27、燃料噴射装置FI、及び蓄電装置17が接続されている。また、制御装置80には、ロータ位置検出装置84が接続されている。制御装置80は、ロータ位置検出装置84からの信号によって、ブラシレスモータ60におけるロータ61の位置を取得する。制御装置80は、ロータ61の位置に応じて、インバータ71を制御する。
制御装置80は、始動発電制御部82と、燃焼制御部83とを備えている。制御装置80の始動発電制御部82及び燃焼制御部83は、4ストロークエンジン20及びブラシレスモータ60を制御する。
燃焼制御部83は、点火プラグ27及び燃料噴射装置FIを制御することによって、4ストロークエンジン20の燃焼動作を制御する。燃焼制御部83は、点火プラグ27及び燃料噴射装置FIを制御することによって、4ストロークエンジン20の回転力を制御する。燃焼制御部83は、スロットルバルブSVの開度に応じて、点火プラグ27及び燃料噴射装置FIを制御する。
始動制御部821及び発電制御部822を含む始動発電制御部82と、燃焼制御部83とは、図示しないコンピュータとコンピュータで実行される制御プログラムとによって実現される。従って、以降説明する、始動制御部821及び発電制御部822を含む始動発電制御部82と、燃焼制御部83とのそれぞれによる動作は、制御装置80の動作ということができる。なお、始動発電制御部82及び燃焼制御部83は、例えば互いに別の装置として互いに離れた位置に構成されてもよく、また、一体に構成されるものであってもよい。
蓄電装置17からモータドライバ70を介してブラシレスモータ60に電力が供給される。ブラシレスモータ60が力行する。ブラシレスモータ60がクランク軸24を駆動する。クランク軸24が回転し、4ストロークエンジン20に燃料を含む混合気が吸気される。モータドライバ70のインバータ71は、ロータ位置検出装置84で検出されたロータ61の位置に基づいて、ブラシレスモータ60に供給する電流を制御する。
4ストロークエンジン20で混合気が燃焼することによって、クランク軸24の回転が加速する。ブラシレスモータ60による駆動なしに、クランク軸24が回転する。
アクセル操作子が操作されると、スロットルバルブが開かれる。そのため、気筒内に吸入される空気量が増加する。その結果、図5の破線Tbで示すようにクランク軸に圧縮行程を乗り越えさせるために大きなトルクが必要とされる。つまり、ブラシレスモータが出力しなければならないトルクが大きい。
また、ブラシレスモータ60は、始動発電機として機能するので、始動モータ及び発電機の双方を独立に設ける必要がない。つまり、始動発電機の構造を小型化することがきる。
ブラシレスモータ60は、クランク軸24の左端部に設けられている。従って、エンジンユニット10のクランク軸24の軸線方向におけるサイズを小型化することができる。即ちエンジンユニット10の車幅方向LRiにおけるサイズを小型化することができる。
ブラシレスモータ60が小型化することによって、エンジンユニット10の前後方向FReにおけるサイズも小型化することができる。
即ち、巻線のインピーダンスは、概略的に下式で表される。
(R2+ω2L2)1/2
ここで、R:直流抵抗、ω:電気角についての角速度、L:インダクタンスである。
ω=(P/2)×(N/60)×2π
ここで、P:磁極数、N:回転速度[rpm]
従って、ブラシレスモータ60は、発電機として使用される回転領域において、大きなインピーダンスによって発電電流を抑制できる。このため、ブラシレスモータ及びインバータの冷却機構を小型化できる。
10 MT型シフトペダル付エンジンユニット(エンジンユニット)
13 ハンドルバー
15 駆動輪
20 負荷変動型4ストロークエンジン(4ストロークエンジン)
21 クランクケース
24 クランク軸
30 マニュアル・トランスミッション
31 マニュアルクラッチ
39 出力部
40 左シフトペダル
50 マニュアルクラッチレバー
51 クラッチレバー位置センサ
60 ブラシレスモータ
70 モータドライバ
71 インバータ
80 制御装置
Claims (5)
- 鞍乗型車両に搭載されるように構成されたMT型シフトペダル付エンジンユニットであって、
前記MT型シフトペダル付エンジンユニットは、
低温粘度グレードが20Wよりも低い低粘度オイルで内部が潤滑されるように構成されたクランクケースと、前記クランクケースに回転可能に支持されるクランク軸とを有し、4ストロークの間に、前記クランク軸を回転させる負荷が大きい高負荷領域と、前記クランク軸を回転させる負荷が前記高負荷領域の負荷より小さい低負荷領域とを有する負荷変動型4ストロークエンジンと、
前記低粘度オイルによって潤滑されるように前記クランクケース内に設けられ、マニュアルクラッチと、前記鞍乗型車両の駆動輪へ動力を出力するための出力部とを有し、下記(A)又は(B)のいずれか1つの位置関係を満たし、(A)前記鞍乗型車両の車幅方向において、前記マニュアルクラッチが前記負荷変動型4ストロークエンジンの気筒よりも右に位置し且つ前記出力部が前記気筒よりも左に位置し、(B)前記鞍乗型車両の車幅方向において、前記マニュアルクラッチが前記負荷変動型4ストロークエンジンの気筒よりも左に位置し且つ前記出力部が前記気筒よりも右に位置する、マニュアル・トランスミッションと、
車両前後方向において前記クランク軸よりも後に回転軸を有し、且つ前記車幅方向において前記クランクケースよりも左に設けられた左シフトペダルと、
前記鞍乗型車両のハンドルバーに設けられるマニュアルクラッチレバーと、
前記マニュアルクラッチレバーに対して運転者により行われる操作を検出するように構成されたクラッチレバー位置センサと、
前記鞍乗型車両に搭載される蓄電装置から供給される電力により前記クランク軸を回転させるように動作するとともに、前記負荷変動型4ストロークエンジンの始動後に前記クランク軸に駆動されて発電する機能を兼ねるブラシレスモータと、
前記蓄電装置と前記ブラシレスモータとの間を流れる電流を制御するインバータを有するモータドライバと、
前記ブラシレスモータの前端部が前記車両前後方向において前記左シフトペダルよりも前に位置し且つ前記ブラシレスモータの少なくとも一部が前記車幅方向において前記左シフトペダルと重なるように、前記左シフトペダルよりも右に位置する前記クランクケース内において前記クランク軸の左端部に設けられた前記ブラシレスモータを、前記クラッチレバー位置センサによる検出結果に基づいて力行させることにより、前記低粘度オイルで潤滑される前記負荷変動型4ストロークエンジンを始動させるように前記モータドライバを制御する制御装置と
を備える。 - 請求項1記載のMT型シフトペダル付エンジンユニットであって、
前記ブラシレスモータは、前記低粘度オイルで潤滑されるよう前記クランクケース内に設けられている。 - 請求項1又は2記載のMT型シフトペダル付エンジンユニットであって、
前記ブラシレスモータは、前記クランクケースに対し位置が固定されたステータと、前記ステータに対し空隙を介して対向する永久磁石を有し前記クランク軸の回転と連動するように前記クランク軸に設けられたロータとを備え、
前記MT型シフトペダル付エンジンユニットは、前記ロータの位置の検出を表す信号を前記制御装置に出力するロータ位置検出装置を更に備える。 - 前記ブラシレスモータは、周方向にスロットを空けて設けられた複数の歯部を備えるステータコア、及び前記歯部に巻回される複数相の巻線を有するステータと、前記ステータと空隙を空けて向かい合うように前記周方向に並び且つ前記スロットの数の2/3より多い磁極部を有し、前記クランク軸の端部に設けられる。
- 鞍乗型車両であって、
前記鞍乗型車両は、
請求項1から4いずれか1項に記載のMT型シフトペダル付エンジンユニットと、
前記MT型シフトペダル付エンジンユニットから出力される動力を受け、前記鞍乗型車両を走行させる駆動輪と、を備える。
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