KR101152549B1 - 차량 - Google Patents

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KR101152549B1
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아키후미 노무라
가즈유키 나카이
겐이치 오모리
요시아키 츠카다
다카시 츠츠미자키
신이치 와가츠마
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혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

엔진의 구조를 크게 변경하지 않고, 모터 싸이클과 같은 차량의 조작감을 손상시키지 않고 연료 소비의 저감을 가능하게 하는 기술. 엔진은 크랭크축 및 엔진의 동력을 휠에 전달하도록 부착되는 크랭크축과 일체인 프라이머리 기어를 포함한다. 원웨이 클러치는 동력을 크랭크축으로부터 프라이머리 기어에 전달하나, 동력을 프라이머리 기어로부터 크랭크축으로는 전달하지 않는다. 상기 원웨이 클러치는 크랭크축과, 프라이머리 기어 상에 구비되는 회생 브레이크 모터를 갖는 프라이머리 기어 사이에서 구비된다. 상기 엔진은 실질적으로 수평 방향으로 연장하는 실린더 및 차폭 방향으로 지향되도록 구비되는 크랭크축을 가지고 차체에 요동 불가하도록 장착된다. 전동기는 상기 엔진의 상기 크랭크축의 전방 또한 상방에 배치된다.

Description

차량{VEHICLE}
본원발명은 구동원으로 엔진을 가지는 차량의 개량 및 두 개의 구동원, 즉 내연기관과 전동기를 가지는 하이브리드 차량에 관한 것이다.
차량에 탑재되는 엔진은 공지되어 있다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 2002-295223호, 도 3 참조.
일본 공개특허공보 2002-295223호의 도 3에 있어서, 파워 유닛(1; 이하, 상기 공개공보의 도면부호가 사용됨)에는 크랭크축(9), 크랭크축(9)에 부착된 프라이머리 드리븐 기어(12), 프라이머리 드리븐 기어(12)에 부착된 클러치 기구(11), 클러치 기구(11)에 부착된 메인축(13), 메인 기어열(14)과 카운터 기어열(16)을 통해 메인축(13)에 부착된 카운터 축(15), 및 카운터 축(15)에 부착된 출력 스프로켓(17)이 설치된다.
크랭크축(9)의 동력은 프라이머리 드리븐 기어(12), 클러치 기구(11), 메인축(13), 메인 기어열(14), 카운터 기어열(16) 및 카운터 축(15)으로 전달되어, 출력 스프로켓(17)으로부터 출력된다.
한편, 차량을 제동하는 수단으로서, 브레이크 수단과 엔진 브레이크가 공지되어 있다. 엔진의 기계적 손실을 이용하는 엔진 브레이크는 엔진의 회전속도를 감소시키고, 휠과 엔진의 회전수 사이의 차이를 이용하여 휠을 제동한다.
일본 공개특허공보 2002-295223호의 기술에 있어서, 엔진이 엔진 브레이크로 작용하는 경우가 이하에서 검토될 것이다.
휠을 제동하기 위해서, 스로틀 밸브가 폐쇄되면, 엔진 회전속도가 감소되고, 휠의 토크가 카운터 축(15)에 가해진다. 휠의 토크는 카운터 기어열(16), 메인 기어열(14), 메인축(13), 클러치 기구(11), 프라이머리 드리븐 기어(12) 및 크랭크축(9)의 순서로 전달된다. 이 때, 제동력이 엔진의 기계적 손실에 의해 휠에 가해진다.
한편, 최근, 연료 소모 감소에 관한 과제가 발생하고 있다. 연료 분사 시스템을 갖는 엔진에 있어서, 엔진이 엔진 브레이크로 작용하면, 연료 차단에 의해 연료 소모가 감소된다. 연료 소모를 더 감소시키는 기술이 바람직하다.
모터 사이클에 설치되는 하이브리드 차량용 파워 유닛은 일본 공개특허공보 2006-044495호에 개시된 바와 같이 알려져 있다.
일본 공개특허공보 2006-044495호에 개시된 바와 같은 하이브리드 차량용 파워 유닛에 따르면, 내연기관으로부터의 동력은 동력 전달 기구를 구성하는 기어 트랜스미션과 벨트 연속 가변 트랜스미션을 통해 후륜에 전달된다. 또한, 전동기로부터의 동력은 기어 변속기를 통해 후륜에 전달된다. 전동기는 연속 가변 트랜스미션을 구성하는 드리븐 풀리와 동축으로 배치되고, 후륜의 측방에 위치된다.
하지만, 이 파워 유닛에 따르면, 전동기는 내연기관의 크랭크축의 후방으로, 크랭크축의 아래에, 그리고 연속 가변 트랜스미션을 구성하는 드리븐 풀리의 폭 방향 외측으로 위치된다. 전동기는 후륜의 측방에 배치되어 측방의 확장을 증가시킨다. 또한, 전동기가 고중량이어서, 바람직하게는 차체의 중앙 근처에 배치된다.
본원발명은 엔진 구조를 현저하게 변경시키지 않고 모터 사이클로서 차량의 조작감을 손상시키지 않으면서 연료 소모 감소를 가능하게 하는 기술을 제공하는 것에 관한 과제를 가진다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 크랭크축을 지지하는 차체 프레임, 크랭크축과 일체로 된 프라이머리 기어, 프라이머리 기어와 맞물리는 프라이머리 드리븐 기어, 엔진의 동력을 연결/해제하는 프라이머리 드리븐 기어와 체결된 클러치 기구, 및 클러치 기구의 출력측 상에 제공되는 트랜스미션을 구비하고, 트랜스미션을 통해 구동 축에 동력을 전달하는 엔진이 부착되는 차량이 제공된다. 동력을 크랭크축으로부터 프라이머리 기어로 전달하지만, 동력을 프라이머리 기어로부터 크랭크축으로 전달하지는 않는 원웨이 클러치가 제공된다. 원웨이 클러치는 크랭크축과 프라이머리 기어 사이에 설치된다. 휠의 제동을 가능하게 하고 휠 토크의 전기 에너지로의 전환을 가능하게 하는 회생 브레이크 모터가 휠의 구동 축과 프라이머리 기어 사이에 설치된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 크랭크축에는 원웨이 클러치의 상류측으로 오일 펌프를 구동시키는 동력 전달 기구가 설치된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 회생 브레이크 모터는 프라이머리 기어와 맞물리도록 제공된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 회생 브레이크 모터는 휠과 체결된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 차량은, 프라이머리 기어의 회전속도가 크랭크축과 프라이머리 기어 사이의 회전비에 있어서 높을 때 회생 브레이크 모터가 전기 에너지를 생성하게 하고, 크랭크축의 회전속도가 프라이머리 기어의 회전속도의 회전비 이상일 때 회생 브레이크 모터가 아이들로 작동하게 하는 제어부를 포함한다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 스로틀 밸브가 개방될 때 해제하고 스로틀 밸브가 폐쇄될 때 연결하는 연결/해제 기구가 프라이머리 기어와 회생 브레이크 모터 사이에 설치된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 회생 브레이크 모터의 로터가 프라이머리 기어 및 원웨이 클러치와 동축으로 설치된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 스로틀을 개방/폐쇄하는 스로틀 와이어 액츄에이터 유닛이 설치된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 휠의 제동을 가능하게 하고 휠 토크의 전기 에너지로의 전환을 가능하게 하는 회생 브레이크 모터가 휠의 구동 축과 프라이머리 기어 사이에 설치된다.
본원발명의 하나의 실시예의 목적은, 전동기가 차체 중앙 근방에 배치되어 측방향으로의 확장을 감소시키는 하이브리드 차량을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 하이브리드 차량은 내연기관, 전동기 및 내연기관과 전동기의 동력을 피구동부에 전달하는 동력 전달 기구를 구비한다. 내연기관은 차체에 요동 불가능하게 현가되고, 실린더가 대략 수평 방향으로 연장되며 크랭크축이 차체의 폭 방향을 지향하여 설치된다. 전동기는 내연기관의 크랭크축보다 전방 또한 상방에 위치된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 내연기관의 크랭크축 일단에는 내연기관으로부터의 동력을 변속하여 변속된 동력을 동력 전달 기구에 전달하는 변속기구가 구비된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 전동기 및 변속 기구는 내연기관에 대해 차폭 방향으로 일측에 설치된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 전동기는, 실린더를 구성하는 실린더 블록의 측방에 또한 측면에서 봐서 실린더 블록과 오버랩하여 배치된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 동력 전달 기구에는, 내연기관과 전동기로부터의 동력을 변속하여 이 변속된 동력을 피구동부에 전달하는 변속부가 설치된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 내연기관의 동력은, 변속 기구에 의해 제1 원웨이 클러치를 통해 크랭크축 상에 설치된 프라이머리 드라이브 기어에 입력되어, 프라이머리 드라이브 기어로부터 동력 전달 기구에 전달된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 프라이머리 드라이브 기어에는 전동기의 모터 드라이브 기어와 맞물리는 드리븐 기어가 설치되고, 전동기로부터의 동력은 드리븐 기어에 입력되어 프라이머리 드라이브 기어로부터 동력 전달 기구에 전달된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 드리븐 기어와 모터 케이스가 측면에서 보아 서로 오버랩된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 내연기관을 시동하는 스타터 모터를 구비하고, 스타터 모터는 크랭크케이스의 상방에 또한 측면에서 보아 전동기와 오버랩하여 배치된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 내연기관을 조작하는 스로틀 바이 와이어 시스템(throttle-by-wire system)을 사용하는 스로틀 기구가 구비되고, 스로틀 기구는 실린더의 상방에 또한 측면에서 보아 전동기와 오버랩하여 배치된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 스로틀 기구의 액츄에이터는 차량 중심선에 대해 폭 방향으로 전동기 반대측에 위치된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 차량 중심선이 내연기관의 피스톤 중심과 전동기 사이에 위치된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 전동기를 덮는 커버 부재에는 전동기를 냉각시키는 냉각용 개구가 설치된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 내연기관과, 전동기와, 동력 전달 기구로 이루어지는 파워 유닛은 헤드 파이프로부터 후방으로 내려가도록 연장되는 메인 프레임에 현가되고, 메인 프레임에 에어 클리너가 고정된다. 에어 클리너는 엔진의 상방 또한 전방으로 연장되는 흡기 통로를 통해 엔진에 연결되고, 실린더의 헤드부의 각 측에 레그 쉴드가 설치된다. 또한, 전동기는 실린더와 메인 프레임 사이에서 흡기 통로의 후방에 배치된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 변속 기구는 크랭크축 상에 설치된 2단 원심 클러치이다. 또한, 제1 클러치 인너의 회전속도가 제1 소정 회전속도에 도달하면 1단 원심 클러치가 클러치 아우터에 연결되도록 구성된다. 클러치 아우터는 크랭크축 상에 설치되는 유성 기어 기구의 링 기어를 형성한다. 링 기어와 맞물리는 유성 기어는 한 방향으로 회전 가능하고 또한 다른 방향으로 회전 불가능하게 설치된 선 기어와 맞물린다. 제1 클러치 인너가 클러치 아우터에 연결되면, 유성 기어는 선 기어를 다른 방향으로 회전시키도록 동력 전달이 이루어져, 클러치 아우터의 회전이 유성 기어를 지지하는 캐리어를 통해 감속되어 동력 전달 기구에 전달된다.
또한, 캐리어와 일체로 회전하는 제2 클러치 인너의 회전속도가 제2 소정 회전속도에 도달하면 2단 원심 클러치가 클러치 아우터에 연결된다. 제2 클러치 인너가 클러치 아우터에 연결되면, 링 기어와 캐리어와 선 기어가 한 방향으로 일체로 회전하여, 클러치 아우터의 회전이 유성 기어 기구를 통해 감속되지 않고 동력 전달 기구에 전달된다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 캐리어는 크랭크축의 외주에 크랭크축에 대해 회전 가능하도록 설치된 외주통에 의해 지지된다. 외주통은 제1 원웨이 클러치를 통해 프라이머리 드라이브 기어에 연결된다. 또한, 제1 클러치 인너와 제2 클러치 인너는 제2 원웨이 클러치를 통해 연결된다. 제2 원웨이 클러치는 제2 클러치 인너가 제1 클러치 인너에 대해 한 방향으로 회전하지 못하고 제2 클러치 인너가 다른 방향으로 회전하도록 설치된다.
하방 경사에서 차량을 조작할 때와 같은 차량의 조작 동안 브레이크가 휠에 가해질 때, 브레이크가 사용된다. 브레이크에 더하여, 엔진 회전속도를 감소시키고 휠에 가해지는 토크를 엔진으로 전달하며, 엔진과 체결된 구동측 상에서 휠을 제동시키는, 소위, 엔진 브레이크가 널리 사용되고 있다.
이 경우, 본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 원웨이 클러치가 크랭크축과 프라이머리 기어 사이에 설치되어 프라이머리 기어 토크를 엔진의 크랭크축으로 전달하지 않고 차단한다. 또한, 프라이머리 기어와 맞물리는 회생 브레이크 모터가 휠 토크에 관련된 에너지를 흡수하기 위해 작용하도록 제어된다.
휠 회전속도가 높아질 때, 회생 브레이크 모터가 휠 토크에 관련된 에너지를 흡수하기 때문에, 엔진 브레이크에 상응하는 제동력이 휠에 가해질 수 있다. 이 때, 프라이머리 기어 토크가 크랭크축에 전달되지 않기 때문에, 휠 회전속도가 높아질 때, 엔진 회전속도는 높아지지 않는다. 엔진 회전속도가 높아지지 않기 때문에, 엔진의 연료 소모가 감소될 수 있다. 또한, 휠 토크에 의한 에너지가 전기 에너지로 전환되기 때문에, 에너지가 효율적으로 이용될 수 있다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 원웨이 클러치의 상류측으로 오일 펌프를 구동시키는 동력 전달 기구가 설치된다. 동력 전달 기구가 원웨이 클러치로부터 상류측 상에 설치되기 때문에, 휠 회전속도에 영향을 받지 않고 신뢰성 있게 엔진 윤활을 수행한다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 회생 브레이크 모터는 프라이머리 기어와 맞물리도록 설치된다. 즉, 회생 브레이크 모터는 엔진에 설치된다. 회생 브레이크 모터가 엔진의 크랭크축 근방에 설치되기 때문에, 엔진 구조를 현저하게 변경하지 않고 모터 사이클로서 차량의 조작감을 손상시키지 않고 연료 소모를 감소시킬 수 있다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 회생 브레이크 모터가 휠과 체결되고 드라이브 모터로서 휠을 구동시키는데 사용될 수 있기 때문에, 회생 브레이크 모터는 휠 구동용 모터로서 효과적으로 이용될 수 있다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 차량은, 크랭크축 회전속도가 프라이머리 기어 회전속도의 회전비(기어비) 이상일 때, 회생 브레이크 모터가 아이들로 작동하게 하는 제어부를 포함한다. 차량에 엔진 브레이크를 가할 필요가 없을 때, 회생 브레이크 모터는 아이들로 작동하게 되며, 이에 따라, 엔진 연료 소모가 더 감소될 수 있다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 스로틀 밸브가 개방될 때 해제하고, 스로틀 밸브가 폐쇄될 때 연결하는 연결/해제 기구가 설치되기 때문에, 모터가 동반 회전하는 것을 방지할 수 있고, 연료 소모를 더 향상시킬 수 있다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 회생 브레이크 모터의 로터가 프라이머리 기어 및 원웨이 클러치와 동축으로 설치되기 때문에, 엔진 크기의 확장을 억제할 수 있다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 스로틀을 개방/폐쇄하는 스로틀 와이어 액츄에이터 유닛이 설치되기 때문에, 스로틀이 재개방될 때, 크랭크축 회전이 충격을 발생시키지 않고 트랜스미션의 회전속도에 대응하여 부드럽게 연결될 수 있다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 전동기는 내연기관의 크랭크축 전방에 또한 상방에 위치된다. 이는 전동기가 후륜과 간섭하는 것을 방지하며, 전동기가 차체 중심 근방에 배치되어 측방의 확장을 감소시킨다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 내연기관의 크랭크축의 일단에는 내연기관으로부터의 동력을 변속하여 변속된 동력을 동력 전달 기구에 전달하는 변속 기구가 설치된다. 따라서, 내연기관의 동력은 변속 기구에 의해 먼저 변속되어 동력 전달 기구에 전달될 수 있다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 전동기와 변속 기구가 내연기관에 대해 차량 폭 방향으로 일 측에 설치되어, 내연기관의 측방 공간을 효과적으로 이용하게 한다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 전동기는 실린더를 구성하는 실린더 블록의 측방에 또한 측면에서 보아 실린더 블록과 오버랩하여 배치된다. 따라서, 파워 유닛의 수직 방향 길이를 감소시키고 파워 유닛을 소형화할 수 있다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 동력 전달 기구에는, 내연기관과 전동기로부터의 동력을 변속하여 변속된 동력을 피구동부에 전달하는 변속부가 설치된다. 따라서, 내연기관과 전동기의 동력이 변속부에 의해 변속된 후 피구동부에 전달될 수 있다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 내연기관의 동력이 제1 원웨이 클러치를 통해 크랭크축에 설치된 프라이머리 드라이브 기어에 변속 기구에 의해 입력되어, 프라이머리 드라이브 기어로부터 동력 전달 기구에 전달되므로, 내연기관의 동력을 사용하여 차량을 주행하게 한다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 전동기의 모터 드라이브 기어와 맞물리는 드리븐 기어가 프라이머리 드라이브 기어와 일체로 회전하는 방식으로 프라이머리 드라이브 기어에 설치되고, 전동기로부터의 동력이 프라이머리 드라이브 기어로부터 동력 전달 기구에 되므로, 전동기의 동력을 사용하여 차량을 주행하게 한다. 또한, 원웨이 클러치의 맞물림을 해제함으로써, 전동기의 동력이 크랭크축에 전달되는 것을 방지한다. 따라서, EV 주행 동안 내연기관이 동반 회전하는 것이 방지되어 연료 효율이 향상될 수 있다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 드리븐 기어와 모터 케이스가 측면에서 보아 서로 오버랩된다. 이 구조로 인해, 전동기의 동력이 전동기의 드리븐 기어와 드라이브 기어 사이의 맞물림에 의해 감속될 수 있다. 또한, 전동기와 변속 기구가 근접하여 배치될 수 있다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 스타터 모터가 크랭크케이스 위에, 또한 측면에서 보아 전동기와 오버랩하여 배치되므로, 파워 유닛을 소형화할 수 있다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 스로틀 기구가 실린더 위에 또한 측면에서 보아 전동기와 오버랩하여 배치되므로, 파워 유닛을 소형화할 수 있다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 스로틀 기구의 액츄에이터가 차량 중심선에 대해 폭 방향으로 전동기 반대측에 위치된다. 따라서, 액츄에이터의 확장이 전동기와 간섭하는 것을 방지하게 한다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 차량 중심선이 전동기와 내연기관의 피스톤의 중심 사이에 위치된다. 이는 측방향 확장을 감소시키고 모터 사이클의 무게중심으로부터의 이격을 향상시킨다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 전동기를 덮는 커버 부재에는 전동기를 냉각시키는 냉각용 개구가 설치되므로, 전동기의 열 발생을 억제한다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 전동기가 실린더와 메인 프레임 사이에서 흡기 통로의 후방에 배치되므로 파워 유닛을 소형화할 수 있다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 변속 기구는 크랭크축 상에 설치된 2단 원심 클러치이다. 또한, 제1단 원심 클러치는 유성 기어 기구를 통해 클러치 아우터의 회전을 감속하여 이 회전을 동력 전달 기구에 전달한다. 또한, 제2단 원심 클러치는 클러치 아우터의 회전을 유성 기어 기구를 통해 회전을 감속하지 않고 동력 전달 기구에 전달한다. 이 구조는 엔진의 조작 동안 회전속도에 따른 자동 기어 변속을 허용한다.
본원발명의 하나의 실시예에 따르면, 제1 클러치 인너와 제2 클러치 인너가 제2 원웨이 클러치를 통해 연결된다. 제2 원웨이 클러치는, 제2 클러치 인너가 제1 클러치 인너에 대해 한 방향으로는 회전하지 못하게 하고 제2 클러치 인너가 다른 방향으로 회전하도록 설치된다. 이 구조로 인해, 모터의 조작 동안 래칫의 회전 노이즈를 신뢰성 있게 방지할 수 있다. 또한, 프라이머리 드라이브 기어의 회전과 함께 외주통이 회전함으로써 야기되는 에너지 손실을 작게 한다.
본원발명의 적용가능 범위는 이하의 상세한 설명으로 명확해질 것이다. 하지만, 본원발명의 사상과 범위 내에서의 다양한 변경 및 개량이 상세한 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확해질 것이기 때문에, 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명과 특정 예들은 예시적인 것으로만 제시되고 있음이 이해되어야 할 것이다.
본원발명은 예시적으로만 제시되어 본원발명을 제한하지는 않는, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면으로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본원발명에 따른 모터 사이클의 좌측면도이고,
도 2는 본원발명에 따른 엔진의 주요부 단면도이고,
도 3은 본원발명에 따른 엔진의 밸런서 축과 그 주변부를 설명하는 단면도이고,
도 4(a) 및 도 4(b)는 본원발명에 따른 엔진에 설치된 원웨이 클러치의 주요 다이어그램이며,
도 5는 본원발명에 따른 엔진에 설치된 회생 브레이크 모터 시스템의 구성을 도시하고,
도 6은 도 5의 작동 플로우 다이어그램이며,
도 7은 도 5의 다른 예를 도시하고,
도 8은 도 7의 작동 플로우 다이어그램이고,
도 9는 도 1의 다른 예를 도시하며,
도 10은 도 1 및 도 9의 다른 예와, 구동측 상의 휠에 설치된 회생 브레이크 모터의 단면도를 도시하고,
도 11은 도 10의 변경예를 나타내는 다이어그램이고,
도 12는 도 5의 다른 예의 다이어그램이며,
도 13은 도 2의 다른 예의 다이어그램이며,
도 14는 본원발명의 하이브리드 차량의 일 실시예에 따른 모터 사이클의 측면도이고,
도 15는 도 14에 도시된 모터 사이클용 파워 유닛 단면도이고,
도 16은 파워 유닛의 변속 기구 단면도이고,
도 17은 도 16의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따른 단면도이고,
도 18은 도 16의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따른 단면도이고,
도 19는 도 16의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따른 단면도이며,
도 20은 파워 유닛의 변속부의 중립 상태에서의 단면도이고,
도 21은 파워 유닛의 변속부의, 선택된 구동 모드에 따른 단면도이고,
도 22는 파워 유닛의 변속부의, 선택된 저속 모드에 따른 단면도이고,
도 23은 파워 유닛의 잘려나간 부분을 그 쪽에서 본 측면도이며,
도 24는 파워 유닛의 외부 투영도이고,
도 25는 스로틀 기구와 모터 사이의 위치 관계를 도시하는 파워 유닛의 부분 단면도이고,
도 26은 변속 기구의 변경예를 나타내는 단면도이고,
도 27은 래칫 수용부의 변경예를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예가 상세히 기술된다. 도면 및 실시예에서, "상", "하", "전", "후", "좌" 및 "우"는 각각 운전자가 모터 싸이클을 승차시 관측되는 방향을 표시한다. 도면은 부호의 방향을 따라 보여진 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 측면도이다. 차량으로서의 모터 싸이클(10)은 차체 프레임(11)의 전단부에 조정가능하게 부착된 전륜(12)을 지지하도록 프론트 포크(13)가 제공되는 차량이다. 차체 프레임(11)의 중앙부에는 엔진(14)이 제공된다. 후륜(16)을 지지하는 리어 포크(17)가 차량 프레임(11)의 하부 후부에 피봇축(18)을 통해 상/하 스윙 가능하게 부착된다.
차체 프레임(11)은 전단에 설치되어 프론트 포크(13)이 요동가능하게 부착된 헤드 파이프(21), 헤드 파이프(21) 뒤로부터 대각선으로 아래로 연장되는 좌우 한 쌍의 메인 프레임(22 및 23)(앞측의 부호 22만 도시), 이들 메인 프레임(22 및 23)의 각 후단으로부터 아래로 연장되는 좌우 한쌍의 피봇 플레이트(24 및 26)를 구비한다. 다운 프레임(27)은 헤드 파이프(21)의 아래로 연장되고, 좌우 한쌍의 하부 프레임(28 및 29)(앞측의 부호 28만 도시)은 이들 다운 프레임(27)을 좌우 피봇 플레이트(24 및 26)에 연결한다. 좌우 한쌍의 시트 레일(33 및 34)(앞측의 부호 33만 도시)은 상부 브래킷(31 및 32)(앞측의 부호 31만 도시)으로부터 후방으로 연장되며, 피봇 플레이트(24 및 26)의 각각의 상단에 부착된다. 좌우 한쌍의 서브 프레임(36 및 37)(앞측의 부호 36만 도시)이 이들 시트 레일(33 및 34)의 각각의 후단 및 피봇 플레이트(24 및 26)의 중간부에 부착된다.
프론트 포크(13)에는 상부에 바 핸들(41)이 부착되고, 전면부에 다수의 플레이트(42)가 부착되고, 하부에 디스크 브레이크(43)의 브레이크 캘리퍼(44)가 부착된다.
엔진(14)에는 후부에 트랜스미션(46)이 일체형으로 제공되고, 전면부에 위로 연장되는 실린더(47)가 제공되고, 이 엔진은 차체 프레임(11)에 부착된다.
트랜스미션(46)에는, 측부에 구동축(51)이 제공되고, 이 구동축(51)에 드라이브 스프로켓(52)이 부착되며, 이 드라이브 스프로켓(52)에는, 후륜(16)에 일체로 제공되는 드리븐 스프로켓(53)과 함께, 체인(54)이 감겨있다.
상술한 구조로, 엔진(14)의 동력이 구동축(51) 및 체인(54)을 통해 차륜으로서의 후륜(16)에 전달된다.
실린더(47)는 실린더 헤드(56)를 갖는다. 실린더 헤드(56)에는, 흡입 장치(58)가 후부에 접속되어 있고, 배기 장치(61)가 전면부에 접속되어 있다.
흡입 장치(58)는 실린더 헤드(56)에 접속된 흡입 파이프(63), 흡입 파이프(63)에 접속된 스로틀 바디(64) 및 커넥팅 튜브(66)를 통해 스로틀 바디(64)에 접속된 에어 크리너(67)를 구비한다.
배기 장치(61)는 그 단부가 실린더 헤드(56)에 접속된 배기 파이프(71)와 이 배기 파이프(71)의 다른 단부에 접속된 소음기(72)를 구비한다.
스로틀을 개폐하는 스로틀 와이어 액츄에이터 유닛(스로틀 바이 와이어; 도시 없음)이 스로틀 바디(64)의 근방에 제공될 수 있다.
엔진(14)에는, 스로틀 바디(64)의 부근에 스로틀을 개폐하는 스로틀 바이 와이어가 제공되는 경우에, 스로틀이 다시 개방되면, 변속기의 회전수에 맞추어 크랭크축의 회전을 쇼크 발생없이 원활히 접속하는 것이 가능하게 된다.
프론트 펜더(81)가 프론트 포크(13)의 하부 앞부분을 덮는 프로텍터(82), 라디에이터(83), 연료 탱크(84), 운전자의 시트(86), 리어 펜더(87), 및 상단이 상부 브래킷(31 및 32)측에 연결되고 하단이 링크 기구(92)를 통해 리어 포크(17)와 피봇 플레이트(24 및 26)측에 연결된 리어 쿠션(91)과 함께 제공된다.
도 2에서, 엔진(14)은 크랭크축(93)을 수용하는 크랭크케이스(94), 크랭크케이스(94)로부터 상향 연장되며 피스톤(95)이 활주 가능하게 제공되는 실린더(96), 실린더(96)의 상부를 덮도록 부착된 실린더 헤드(103), 연소실(102)과 대면하도록 실린더 헤드(103)에 부착된 점화 플러그(105), 캠축 홀더(106)를 경유하여 실린더 헤드(103)에 부착된 캠축(107) 및 실린더 헤드(103)의 상부를 덮는 헤드 커버(112)를 구비한다.
연소실(102)은 피스톤(95)과 실린더(101)에 의해 둘러싸인 영역에 형성되며, 밸브 챔버(111)는 실린더 헤드(103) 및 헤드 커버(112)에 의해 둘러싸인 영역에 형성된다.
실린더(101)내에 제공된 피스톤(95)은 피스톤 핀(114), 커넥팅 로드(115) 및 크랭크핀(116)을 경유하여 크랭크축(93)과 결합된다.
캠 스프로켓(123)은 흡기/배기 밸브(121)를 구동하기 위하여 캠축의 단부(122)에 고착되고, 캠 구동 스프로켓(125)은 캠축의 단부(124)에 고착되며, 캠 구동 스프로켓(125)과 캠 스프로켓(123) 사이에 캠 체인(126)이 감겨서 크랭크축(93)의 동력이 캠축(107)에 전달된다.
이하, 도 5를 참조로, 캠축(93)에서 구동축(51)에 고착된 드라이브 스프로켓(52)까지의 구조가 설명된다.
크랭크축의 다른 단부(131)에 후술하는 밸런서 축을 구동하는 밸런서 드라이브 기어(132) 및 원웨이 클러치(133)가 부착되며, 프라이머리 기어(137)가 이 클러치의 외륜(134)에 부착되며, 프라이머리 기어(137)와 맞물린 프라이머리 드리븐 기어(138)는 크랭크축(93) 아래에 제공된 메인축(141)과 동축으로 설치된다. 프라이머리 기어(137)는 또한 회생 브레이크 모터(142)로부터 연장되는 모터 축(143)에 고착된 모터 기어(144)와 맞물린다.
회생 브레이크 모터(142)는 차바퀴로서의 후륜(도 1의 16 참조)의 브레이크를 가능하게 하고 후륜(16)의 토크를 전기로 변환하는 것을 가능하게 한다.
엔진(14)의 동력을 연결/해제하는 클러치 기구(146)가 프라이머리 드리븐 기어(138)과 결합되고, 클러치 기구(146)의 출력측에 메인축(141)이 부착되고, 메인축(141)과 구동축(51) 사이에는 구동축(51)의 회전 속도를 변화시키기 위한 트랜스미션 기어 어레이(147)를 갖는 트랜스미션(148)이 제공되며, 트랜스미션(148)의 하류에 출력 축으로서의 구동축(51)이 제공된다.
원웨이 클러치(133)에 부착된 프라이머리 기어(137)가 회생 브레이크 모터(142)로부터 연장되는 모터 축(143)에 고착된 모터 기어(144)와 맞물리고, 또한 프라이머리 드리븐 기어(138)와 맞물린다.
프라이머리 기어(137)와 맞물리도록 회생 브레이크 모터(142)이 제공된다. 즉, 회생 브레이크 모터(142)가 엔진(14)의 크랭크케이스(94)내에 제공된다. 회생 브레이크 모터(142)가 엔진(14)의 크랭크축의 다른 단부(131)에 제공되므로, 엔진(14)의 구조를 크게 변화시키지 않고 또한 모터 싸이클로서의 차량의 주행감을 손상시키지 않고도 연료 소비량을 저감할 수 있다. 그러므로, 차량의 대량 집중화가 용이하게 구현될 수 있다.
본 실시예에서, 프라이머리 기어와 항상 맞물리도록 회생 브레이크 모터가 제공된다. 그러나, 프라이머리 기어와 차륜 구동 축으로서의 후륜 축 사이에 회생 브레이크 모터가 제공되는 경우에도 문제는 없다.
도 3에서, 크랭크케이스(94)내에, 그 단부에 밸런스 웨이트(151) 및 동력 전달 기구의 구성 부재로서의 오일 펌프 드라이브 기어(152)를 갖는 밸런서 축(153)이 크랭크축(93)과 나란히 배치되고, 밸런서 구동축(132)은 밸런서 축의 다른 단부(154)에 부착되며, 밸런서 드라이브 기어(132)에 의해 구동되는 밸런서 드리븐 기어(155) 및 밸런서 축의 다른 단부(154)에 고착되는 워터 펌프축(156)이 제공된다.
오일 펌프 드라이브 기어(152)와 맞물린 오일 펌프 드리븐 기어(161)가 오일 펌프(158)로부터 연장하는 축 부재(159)에 고착된다.
상술한 구조로, 밸런서 축(153)이 회전되는 경우, 워터 펌프(162) 및 오일 펌프(158)가 회전될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 수냉식 엔진이 이용되는 경우, 워터 펌프(162)가 오일 펌프(158)에 추가하여 동시 구동될 수 있다.
또한, 도 2에서, 밸런서 축(153)에 고착된 밸런서 드리븐 기어(155)가 크랭크축(93)에 고착된 밸런서 드라이브 기어(132)와 맞물리고, 크랭크축(93)의 토크는 밸런서 축(153)에 전달된다. 오일 펌프(158)를 구동하기 위한 동력 전달 기구는 밸런서 축(153) 상에 제공된 오일 펌프 드라이브 기어(152)로 구성된다.
오일 펌프 드라이브 기어(152)는 엔진(14)의 밸런서 축(153) 상에 제공되며, 오일 펌프(158)는 오일 펌프 드라이브 기어(152)에 의해 구동된다. 오일 펌프 드라이브 기어(152)가 원웨이 클러치(133)로부터의 상류측으로서의 크랭크축(93) 측에 제공되므로, 차륜의 회전 속도에 의해 영향을 받지 않고도 엔진(14)의 윤활과 냉각을 신뢰성있게 수행할 수 있다.
도 4에서, 원웨이 클러치(133)가 내부 링(135)를 둘러싸도록 정렬된 복수개의 캠(136) ... (이하, "..."은 다수를 의미)을 갖는 엔진의 크랭크축(93)에 부착된 내부 링(135)을 갖는다. 외부 링(134)은 이들 캠(136)...을 둘러싸도록 정렬되며, 여기에 프라이머리 기어(137)가 주 구성 요소로서 부착된다. 캠(136) ...은 항상 내부 링(135) 및 외부 링(134)과 접촉된다.
도 4(a)는 차량이 정상 주행 모드인 경우의 캠(136) ...의 배치를 도시한다. 화살표 a1 방향으로 동력이 내부 링(135)에 인가되는 경우, 캠(136) ...는 내부 링(135)의 법선 방향으로 향하며, 지지보(support strut)의 역할을 하여, 화살표 a2 방향의 동력을 외부 링(134)에 전달한다. 내부 링(135) 및 외부 링(134)이 서로 일체로 회전된다.
도 4(b)는 차량이 엔진 브레이크 모드인 경우의 캠(136)...의 배치를 도시한다. 화살표 b 방향의　구동력이　외부　링(134)에 인가되는 경우, 캠(136)...이 내부 링(135)의 탄젠트 선 방향으로 기울어지고, 외부 링(134)의 동력이 차단되며, 내부 링(135)은 외부 링(134)의 동력에 의해 회전하지 않는다.
도 4(a) 및 도 4(b)에서, 동력이 외부 링(134)에서 내부 링(135)로 전달되지 않는다는 것을 명확하게 하기 위하여, 편의상 내부 링(135)과 캠(136) ... 사이에 크리어런스(199) ...가 형성된다.
도 2를 참조로, 크랭크축(93)과 프라이머리 기어(137) 사이에 제공된 원웨이 클러치(133)가 크랭크축(93)로부터 프라이머리 기어(137)에 동력을 전달하나, 프라이머리 기어(137)로부터 크랭크축(93)에 동력을 전달하지는 않는다.
도 5에서, 회생 브레이크 모터 시스템(164)은 모터 기어(144)를 경유하여 프라이머리 드리븐 기어(138)와 맞물린 프라이머리 기어(137)와 결합된 회생 브레이크 모터(142), 회생 브레이크 모터(142)에 의해 생성된 전기를 저장하는 배터리(165), 배터리(165)와 회생 브레이크 모터(142) 사이의 연결/해제를 위한 전자 스위치(166), 전자 스위치(166)에 의한 연결/해제를 지시하는 제어부(167), 크랭크축(93)의 회전 속도를 검출하기 위하여 제어부와 결합된 크랭크축 센서(171), 프라이머리 드리븐 기어(138)의 회전 속도를 검출하기 위하여 제어부(167)과 결합된 프라이머리 기어 센서(172) 및 크랭크축(93)과 프라이머리 기어(137) 사이에 제공된 원웨이 클러치(133)를 구비한다.
프라이머리 기어(137)는 항상 프라이머리 드리븐 기어(138)와 맞물리고, 크랭크축(93)과 동축으로 제공되는 프라이머리 기어(137)의 회전 속도는 프라이머리 드리븐 기어(138)의 회전 속도를 검출하고 선정 상수값과 프라이머리 드리븐 기어(138)의 회전 속도를 곱셈함에 의해 얻어진다.
다음으로, 상술한 회생 브레이크 모터 시스템(164)을 갖는 차량이 설명된다.
크랭크축(93)의 회전 속도와 프라이머리 기어(137)의 회전 속도가 서로 비교되고, 프라이머리 기어(137)의 회전 속도가 크랭크축(93)의 회전 속도를 넘는 경우에는, 전자 스위치(166)를 온으로 하여, 배터리(165)와 회생 브레이크 모터(142) 사이를 접속하여, 회생 브레이크 모터(142)에 와전류를 발생시켜셔, 프라이머리 기어(137)에 제동을 걸게 되어, 엔진 브레이크에 상당하는 브레이크가 후륜(16)에 가해진다. 동시에, 회생 브레이크 모터(142)에 의해 전기가 발생하고, 발생된 전기는 배터리(165)내에 저장될 수 있다.
전자 스위치(166)가 오프가 되는 경우, 와전류가 회생 브레이크 모터(142)에서 발생하지 않고, 엔진 브레이크에 상당하는 브레이크가 후륜(16)에 가해진다.
도 5 및 6에서, ST01(이하, 단계 STxx에서 "xx"는 단계 수를 표시)에서, 크랭크축(93)의 회전 속도(N1) 및 프라이머리 기어(137)의 회전 속도(N2)가 서로 비교된다. 크랭크축(93)의 회전 속도(N1)가 프라이머리 기어(137)의 회전 속도(N2) 이상인 경우, 전자 스위치(166)는 오프가 된다(ST02). 크랭크축(93)의 회전 속도(N1)가 프라이머리 기어(137)의 회전 속도(N2) 미만인 경우, 전자 스위치(166)는 온이 된다(ST03).
내리막길의 주행과 같은 차량 주행 동안, 엔진(14)의 회전 수를 감소시키고, 후륜(16)에 인가되는 토크를 엔진(14)에 전달하고, 엔진(14)에 결합된 후륜(도 1의 참조 번호 16)에 제동을 가하기 위하여 소위 엔진 브레이크가 널리 이용된다.
이러한 경우, 본 발명에서는, 크랭크축(93)과 프라이머리 기어(137) 사이에 제공된 원웨이 클러치(133)가 제공되어, 프라이머리 기어(137)의 토크가 차단되고 크랭크축(93)으로 전달되지 않으며, 후륜(16)의 토크와 관련된 에너지는 프라이머리 기어(137)와 맞물린 회생 브레이크 모터(142)를 이용하여 흡수된다.
후륜(16)의 회전 속도가 상승하는 경우 후륜(16)의 토크와 관련된 에너지가 회생 브레이크 모터(142)를 이용하여 흡수되므로, 엔진 브레이크에 상당하는 제동력이 후륜(16)에 가해질 수 있다. 이때, 프라이머리 기어(137)의 토크가 크랭크축(93)으로 전달되지 않으므로, 따라서, 후륜(16)의 회전수가 상승하는 경우, 엔진(14)의 회전수는 상승하지 않는다. 즉, 차륜으로서의 후륜(16)에 제동을 가하고, 프라이머리 기어(137)에 회생 브레이크 모터(142)를 제공함으로써 후륜(16)의 토크를 전기적 에너지로 변환하는 것이 가능하다.
후륜(16)의 회전수가 상승할 때 엔진(14)의 회전수가 상승하지 않으므로, 엔진(14)의 연료 소비량이 감소될 수 있다. 또한, 후륜(16)의 토크에 의한 에너지를 전기적 에너지로 변환시킴에 의해 에너지는 효율적으로 이용될 수 있다.
특히 본 발명에서, 모터 싸이클(10)은 프라이머리 기어(137)와 크랭크축(93) 사이의 회전비(기어비)에서 프라이머리 기어(137)의 회전 속도가 높을 때 회생 브레이크 모터(142)가 전기적 에너지를 발생시키도록 하고, 크랭크축(93)의 회전 속도가 프라이머리 기어(137)의 회전 속도의 회전비(기어비) 이상인 경우에는 회생 브레이크 모터(142)를 아이들 상태로 두는 제어부(167)를 구비한다.
모터 싸이클(10)은 크랭크축(93)의 회전 속도가 프라이머리 기어(137)의 회전 속도 이하인 경우 회생 브레이크 모터(142)가 아이들 상태가 되도록 명령하는 제어부(167)를 구비한다. 엔진 브레이크를 차량에 가할 필요가 없을 경우에 회생 브레이크 모터(142)가 아이들 상태가 되므로, 엔진(14)의 연료 소비량은 더욱 감소될 수 있다.
또한, 상술한 스로틀 바이 와이어를 구비한 엔진에 있어서, 스로틀 바이 와이어를 이용하는 액셀의 조작에 의해 최적의 연비를 얻을 수 있다.
또한, 액셀(스로틀 밸브)이 한번 리턴(닫힘)되고 다시 개방하는 경우, 크랭크축의 회전수와 프라이머리 기어의 회전수 사이의 차이가 발생하지만, 쇼크를 발생시키지 않고 회전수가 원활하게 일치되도록(크랭크축의 회전수와 프라이머리 기어의회전수는 서로 맞물려 있으며, 원웨이 클러치를 통해 연결됨) 스로틀 바이 와이어에 의해 조정이 수행될 수 있다.
본 실시예에서, 회생 브레이크 모터는 프라이머리 기어에 연결된다. 그러나, 프라이머리 기어보다 하류측에 설치된 프라이머리 드리븐 기어, 메인축, 구동축 및 후륜의 한 구동축으로서의 후륜축에 연결되도 문제는 없다.
도 7에서, 도 5와 큰 차이점은 회생 브레이크 모터(164B), 인버터(174) 및 인버터(174)를 제어하는 인버터 제어부(175)가 회생 브레이크 모터(142B)와 배터리(165B) 사이에 추가되고, 차량의 속도를 검출하기 위한 차륜 속도 센서(176)가 차륜에 추가된다는 것이다. 상술한 구조에서, 소정의 조건으로, 회생 브레이크 모터(142B)가 발전기만이 아니라 후륜 구동 모터로서 이용될 수 있다. 다른 부분에 대해서는 제1 실시예의 것과 크게 다른 것이 없다.
도 7 및 8에서, ST11에서, 차륜 속도 센서(176)에 의해 검출되는 차량의 속도가 소정 속도(Vt) 보다 낮은지 여부가 판단된다(ST11).
차량의 속도가 소정 속도(Vt) 미만인 것으로 판단된 경우, 전자 스위치(166B)는 온이 되고, 회생 브레이크 모터(142B)는 후륜 구동 모터로서 이용된다. 이때, 엔진(14)으로의 연로 분사는 차단된다.
소정 조건에서, 차량의 속도가 소정 속도(Vt) 이상인 것으로 판단된 경우, 회생 모터(142B)가 발전기로서 이용된다.
ST21에서, 차량의 속도가 소정 속도(Vt) 이상인 것으로 판단된 경우, 크랭크축(93B)의 회전 속도(N1)와 프라이머리 기어(137B)의 회전 속도(N2)가 서로 비교된다. 크랭크축(93B)의 회전 속도(N1)가 프라이머리 기어(137B)의 회전 속도(N2) 이상인 경우, 전자 스위치(166B)는 오프가 된다(ST22). 크랭크축(93B)의 회전 속도(N1)가 프라이머리 기어(137B)의 회전 속도(N2) 미만인 것으로 판단된 경우, 전자 스위치(166B)는 온이 된다(ST23).
이러한 방식으로, 회생 브레이크 모터(142B)를 엔진 브레이크(발전기)로서 이용하는 것 외에, 회생 브레이크 모터는 후륜을 구동하는 모터로서 효율적으로 이용될 수 있다.
모터의 이용이 후륜의 구동에 제한되지 않고, 모터가 전륜에 배치될 수 있다.
도 9는 실린더(47C)가 거의 수평으로 배치된 엔진(14C)을 구비한 차량을 도시하며, 도 1의 경우와 같이 원웨이 클러치와 회생 브레이크 모터를 엔진(14C)이 구비하는 것이 가능하다.
도 1과 가장 다른 것은 차량 폭 방향으로 중심에 일 메인 프레임(22C)이 설치되고, 후륜(16C)을 지지하기 위하여 좌우 후방 쿠션(91L 및 91R)가 설치된다는 것이다. 엔진(14C)에서, 실린더(47C)는 거의 수평 방향으로 전방에 설치된다. 다른 부분들에 대해서는 큰 차이가 없다.
도 10은 회생 브레이크 모터(142)가 도 1 또는 도 9에서 도시된 모터 싸이클의 후륜에 부착되는 것을 도시한다.
휴륜(16D)이 리어 포크(17D)의 후단에 지지된다.
후륜(16D)은 허브(181)와 이 허브(181) 주변에 배치되고 타이어(183)가 부착되는 림(182)를 구비한다. 허브(181)는 베어링(185)을 통해 후륜 축(184)와 회전 가능하게 지지되는 허브 케이스(186)를 구비한다.
회생 브레이크 모터(142D)의 로터(188)는 허브 케이스(186)의 내부에 부착되고, 회생 브레이크 모터(142D)의 스테이터(189)는 로터(188)에 대향하도록 후륜축(184)에 부착된다.
회생 브레이크 모터(142D)는 후륜(16D)에 연결된다. 회생 브레이크 모터(142D)는 또한 후륜(16D)을 구동하기 위한 구동 모터로서 이용될 수 있으며, 회생 브레이크 모터(142D)는 차륜을 구동하기 위한 모터로서 효율적으로 이용될 수 있다.
도 11은 원웨이 클러치(133Z)가 모터 싸이클의 후륜에 부착되는 예를 도시한다. 다른 구성 요소는 도 10의 것과 동일하므로, 구성 요소에 대한 설명은 생략된다.
도 12에서, 모터 기어(144)와 재생 브레이크 모터의 모터축(143) 사이에 연결/해제 기구(191)가 제공된다.
도 5와의 큰 차이는 스로틀이 개방된 경우 해제하고 스로틀의 폐쇄 된 경우 연결하는 연결/해제 기구(191)가 프라이머리 기어(137)와 회생 브레이크 모터(142) 사이에 제공된다는 것이다. 다른 부분에서는 큰 차이가 없다.
스로틀이 개방될 때 해제하고 스로틀이 폐쇄될 때 연결하는 연결/해제 기구(191)가 제공되므로, 회생 브레이크 모터(142)의 동반 회전이 방지될 수있고, 연비는 더욱 개선될 수 있다.
도 13에서, 도 2와 큰 차이는 크랭크축과 동축인 크랭크축의 다른 단부(131)에 회생 브레이크 모터(142)가 제공된다는 것이다. 다른 부분들에 대해서는 큰 차이가 없다. 이하, 변경된 부분이 설명된다.
크랭크축의 타단(131)에 원웨이 클러치(133)가 부착되고, 원웨이 클러치(133)의 외부에 로터(139) 및 스테이터(140)를 갖는 회생 브레이크 모터(142)가 제공되고, 로터(139)와 일체로 되며 니들 베어링(149)를 통해 크랭크축(93) 둘레로 회전 가능하게 장착되는 외부축(150)이 제공된다. 프라이머리 기어(137)는 외부 축(150)에 부착되며, 프라이머리 기어(137)와 맞물리는 프라이머리 드리븐 기어(138)가 크랭크축(93) 아래에 제공되는 메인축(141)과 동축으로 제공된다. 프라이머리 기어(137)는 또한 오일 펌프(158)를 구동하기 위한 기어(132)로 기능한다.
회생 브레이크 모터(142)는 차륜으로서의 후륜(도 1 및 9의 참조 번호 16)의 제동을 가능하게 하고, 후륜(16)의 토크를 전기적 에너지로 변화시키는 것이 가능하도록 한다.
도 13에서, 회생 브레이크 모터의 로터(139)는 프라이머리 기어(137)와 원웨이 클러치(133)과 동축으로 제공된다.
엔진(14)내에 회생 브레이크 모터(142)가 제공된다. 회생 브레이크 모터(142)가 엔진(14)의 크랭크축의 타단(131)에 제공되므로, 모터 싸이클로서의 차량의 주행감을 손상시키지 않고 연료 소비량을 감소키킬 수 있다. 챠량의 대량 집중화가 용이하게 구현될 수 있다.
본 발명은 실시예의 모터 싸이클에 국한되지 않고, 삼륜 차량에도 적용 가능하며, 일반적인 차량에도 큰 문제없이 적용 가능하다. 또한, 본 발명은 원웨이 클러치를 갖는 모터 싸이클에 적합하다.
이하, 본 발명의 하이브리드 차량의 실시예가 첨부된 도면을 참조로 설명된다. 도 14는 본 발명의 하이브리드 차량의 실시예에 따른 측면도이다.
본 발명의 하이브리드 차량은 모터 싸이클이다. 모터 싸이클(1')의 차체 프레임(2')은 프론트 포크(24')를 조정가능하게 지지하는 헤드 파이프(21'), 헤드 파이프(21')로부터 후방향 및 하방향으로 연장하는 메인 프레임(22'), 후방향 및 상방향으로 연장하는 메인 프레임(22')의 뒷부분에 연결된 좌우 한쌍의 리어 프레임(23')을 포함한다. 전륜(WF)은 프론트 포크(24')의 하부에 축지(journaled)되고, 바 형태의 스티어링 핸들바(25')는 프론트 포크(24')의 상부에 연결된다. 상술한 것으로부터 전륜(WF)을 덮기 위한 프론트 펜더(26a')가 프론트 포크(24')에 의해 지지된다. 또한, 모터 싸이클(1')은 탑승자의 다리를 보호하기 위하여 프론트 펜더(26a)의 상측에서 후방향 및 하방향으로 연장하는 레그 실드(26b')를 구비한다.
메인 프레임(22') 아래에는, 실린더 축 C가 실질적으로 수평 방향이며, 차량 폭 방향으로 지향되도록 제공된 크랭크축(50')(도 15 참조)을 갖는 엔진(내연 기관)(5')이 배치된다. 엔진(5')은 행거 플레이트(27') 및 피봇 플레이트(28')에 의해 지지되도록 차체 프레임(2')에 의해 매달린다.
리어 포크(29')의 전단은 피봇 플레이트(28')에 수직 방향으로 스윙 가능하게 지지되며, 후륜(WR)은 리어 포크(29')의 후단에 축지된다. 또한, 차체 프레임(2')의 리어 프레임(23')과 리어 포크(29') 사이에 리어 쿠션(30)가 제공된다.
모터(전동기; 6') 및 동력 전달 기구(7')와 함께 엔진(5')은 후술하는 파워 유닛(P)을 구성한다. 또한, 동력 전달 기구(7')의 출력은 드라이브 체인(31')을 통해 피구동부로서의 역할을 하는 후륜(WR)에 전달된다.
또한 엔진(5')의 상방에는, 스로틀 기구(32')와, 스타터 모터(33'), 메인 프레임(22')에 고정된 에어클리너(36')가 배치되어 있다(도 23 참조). 후륜(WR)의 상방에는, 연료 탱크(34')가 배치되어 있다. 상기 연료 탱크(34)의 전방에 배치되는 수납 박스(35') 및 상기 연료 탱크(34')의 상방이, 예를 들어 2인승의 승차용 시트(S)로 개폐 가능하게 덮인다.
이하, 본 실시 형태의 하이브리드 차량의 파워 유닛에 대해서 도 15～24를 참조하여 상세하게 설명한다. 도 15는 도 14에 도시하는 모터 싸이클의 파워 유닛의 단면도이고, ○가 폭방향의 중심을 나타내는 차체 중심선이다.
파워 유닛(P)은, 주로, 구동원으로서의 엔진(5') 및 모터(6')와, 엔진(5')과 모터(6')의 동력을 후륜(WR)에 전달하는 동력 전달 기구(7')와, 엔진(5')과 동력 전달 기구(7')의 사이에서 엔진(5')의 동력을 변속하여 동력 전달 기구(7')에 전달하는 변속 기구로서의 2단 원심 클러치(8') 및 오일 펌프(9')를 구비하여 구성되어 있다.
모터(6') 및 스타터 모터(33')에는 도시하지 않은 배터리가 접속되고, 배터리는, 모터(6')가 발동기로서 기능할 때, 및 스타터 모터(33')가 시동기로서 기능할 때는, 이들에 전력을 공급하고, 모터(6')가 발전기로서 기능할 때는, 회생 전력이 충전되도록 구성되어 있다. 또한, 배터리는, 예를 들면 도 14의 B1로 표시하는 연료 탱크(34')와 축 방향에 인접하는 공간에 탑재해도 되고, B2로 표시한 바와 같이 좌우의 레그 실드(26b') 내의 공간에 탑재해도 된다.
엔진(5')의 흡기관 내에는 공기량을 제어하는 스로틀 밸브가 회전 자유롭게 설치되어 있다. 이 스로틀 밸브(도시하지 않음)는, 스로틀 기구(32') 내에 수용되고, 탑승자가 조작하는 스로틀 그립(도시하지 않음)의 조작량에 따라 회전된다. 또한, 본 실시 형태에서는 TBW(스로틀·바이·와이어) 시스템을 탑재하고, 탑승원이 조작하는 액셀의 개방도를 검지하여, 이 검지된 액셀 개방도 및 각종 센서로부터의 신호에 의거하여 최적의 스로틀 밸브의 개방도를 산출하고, 상기 산출된 스로틀 개방도에 의거하여 액츄에이터(320)(도 23 참조)로 도시하지 않은 스로틀 밸브의 개폐를 행하고 있다. 또한, 도 23 중, 부호 321은 엔진(5')과 에어클리너(36')를 접속하는 흡기 통로(322)를 구성하는 스로틀 보디이고, 323은 스로틀 밸브축, 324는 인젝터, 570은 엔진 행거를 나타내고 있다.
엔진(5')은, 크랭크축(50')에 커넥팅 로드(51')를 통해 연결된 피스톤(52')을 구비하고 있다. 피스톤(52')은, 실린더 블록(53')에 설치된 실린더(54') 내를 활주 가능하고, 실린더 블록(53')은 실린더(54')의 축선(C)이 대략 수평이 되도록 설치되어 있다. 실린더 블록(53')의 전면에는 실린더 헤드(55a')와 헤드 커버(55b')가 고정되고, 실린더 헤드(55a') 및 실린더(54') 및 피스톤(52')으로 혼합기(air-fuel mixture)를 연소시키는 연소실이 형성되어 있다. 또한, 도 14에 도시하는 바와 같이, 헤드 커버(55b')의 좌우에는 레그 실드(26b')가 설치되어 있다.
실린더 헤드(55a')에는, 연소실에 대한 혼합기의 흡기 또는 배기를 제어하는 밸브(도시 생략) 및 점화 플러그(56')가 구비되어 있다. 밸브의 개폐는, 실린더 헤드(55a')에 축 지지된 캠축(37')의 회전에 의해 제어된다. 캠축(37')은 일단측에 드리븐 스프로켓(38')을 구비하고, 드리븐 스프로켓(38')과 크랭크축(50')의 일단에 구비된 드라이브 스프로켓(40')의 사이에 무단상(endless)의 캠 체인(39')이 걸쳐져 있다. 또한, 드라이브 스프로켓(40')에 인접한 크랭크축(50')에는, 스타터 모터(33')에 접속되는 시동용 드리븐 기어(41')가 스플라인 끼워 맞춤에 의해 일체로 부착되어 있다.
크랭크축(50')은 각각의 베어링(42')을 통해 좌측 크랭크케이스(57L'), 우측 크랭크케이스(57R')(이하, 좌측 크랭크케이스(57L')와 우측 크랭크케이스(57R')를 합하여 크랭크케이스(57')라고 한다)에 의해 지지된다. 크랭크케이스(57')의 폭방향 좌측에는 스테이터 케이스(43')가 연결되어 있고, 그 내부에 아우터 로터 형식의 모터인 올터네이터(44')(교류발전기(ACG))가 수납되어 있다. 크랭크케이스(57')의 폭방향 우측에는, 2단 원심 클러치(8')를 수납하는 크랭크케이스 커버(80')가 연결되어 있다. 또한 크랭크케이스 커버(80')의 우측 단부에는 베어링(45')을 통해 크랭크축(50')을 지지하는 클러치 커버(85')가 연결되어 있다. 실린더 블록(53')의 측방에 위치하는 크랭크케이스 커버(80') 내의 전방의 공간에는 모터 케이스(60')가 연결되어 있다. 모터 케이스(60')의 내부에는, 모터 출력축(61')에 모터 드라이브 기어(62')가 부착된 모터(6')가 일체로 수용되어 있다.
그리고, 크랭크축(50')의 좌측 단부에는, 올터네이터(44')를 구성하는 인너 스테이터(441)에 대향하는 아우터 로터(442)가 부착되고, 그 우측 단부에는, 2단 원심 클러치(8')의 제1 클러치 인너(81')가 스플라인 끼워 맞춤되어 있다. 또한, 크랭크축(50')에는, 커넥팅 로드(51')와 제1 클러치 인너(81')의 사이에, 프라이머리 드라이브 기어(58')와 외주축(46')(외주통)이 크랭크축(50')에 대해 상대 회전이 자유롭게 그 외주를 덮도록 배치되어 있다.
프라이머리 드라이브 기어(58')는, 후술하는 동력 전달 기구(7')의 메인 축(70')에 부착된 프라이머리 드리븐 기어(72')와 맞물린다. 또한, 프라이머리 드라이브 기어(58')에는 프라이머리 드라이브 기어(58')보다 큰 직경의 드리븐 기어(59')가 인접하여 일체로 회전하도록 부착되어 있다.
드리븐 기어(59')는, 모터 드라이브 기어(62')와 맞물리고, 내경부가 우측으로 개구하는 공간을 가지고 구성되고, 상기 공간에 수용된 원웨이 클러치(47')를 통해 외주축(46')에 접속되어 있다. 또한, 드리븐 기어(59')와 모터 케이스(60')는 측면에서 봐서 오버랩하여 배치되어 있다.
이 원웨이 클러치(47')는, 외주축(46')의 회전 속도가 드리븐 기어(59')의 회전 속도보다 높을 때에 접속되어 외주축(46')의 동력이 드리븐 기어(59')에 전달되고, 드리븐 기어(59')의 회전 속도가 외주축(46')의 회전 속도보다 높을 때에 분리되어 동력 전달이 차단된다.
2단 원심 클러치(8')는, 예를 들면 도 17～도 20에 도시하는 바와 같이, 제1 클러치 인너(81')와, 제2 클러치 인너(82')와, 유성 기어 기구(83')와, 래칫식의 클러치 기구(84')를 구비하여 구성되어 있다. 전술한 바와 같이 제1 클러치 인너(81')는 크랭크축(50')에 스플라인 끼워 맞춤되어 크랭크축(50')과 일체로 회전한다. 한편, 제2 클러치 인너(82')는 외주축(46')의 외주에 스플라인 끼워 맞춤하여 외주축(46')과 일체로 회전하도록 구성되어 있다.
유성 기어 기구(83')는 선 기어(831), 링 기어(832), 선 기어(831)와 링 기어(832) 사이에서 맞물리게 하는 유성 기어들(833) 및 유성 기어(833)들을 지지하기 위한 유성 케리어(834)들로 구성된다. 유성 캐리어(834)들은 제 2 클러치 인너에 연결되어 그것과 함께 일체로 회전하도록 구성된다.
링 기어(832)는 제 1 클러치 인너(81')와 제 2 클러치 인너(82')의 클러치 아우터로서 기능한다.제 1 클러치 인너(81')의 회전 속도가 제 1 소정 회전 속도에 도달할 때, 제 1 클러치 인너(81')의 웨이트는 맞물림 상태로 가기 위해 링 기어(832)의 내주 표면과 접촉하게 된다. 나아가, 제 2 클러치 인너(82')의 회전 속도가 제 1 소정 회전 속도보다 큰 제 2 소정 회전 속도에 도달하는 때에는, 제 2 클러치 인너(82')의 웨이트는 맞물림 상태로 가기 위하여 링 기어(832)의 내주 표면과 접촉하게 된다. 선 기어(831)은 래칫 클러치 기구(84')에 연결된다.
래칫 클러치 기구(84')는 외주축(46')의 외주 상에 상대적으로 회전 가능한 방식으로 배치되고 플랜지(840)를 갖는 래칫 지지 부재(841); 플랜지(840)에 의해 지지되는 다수의 래칫(843)들, 크랭크케이스 커버(80')로부터 연장되는 레칫 수납부(844)로 구성된다. 유성 기어 기구(83')의 선 기어(831)는 그것과 함께 일체로 회전하도록 구성되기 위해 레칫 지지 부재(841)의 외주에 스플라인 끼워 맞춰진다. 또한, 레칫 지지 부재(841)가 선 기어(831)로부터 동력을 이용하여 시계 반대 방향으로 회전하도록 시도할 때, 래칫(843)들은 레칫 지지 부재(841)의 회전을 잠그기 위해, 크랭크케이스 커버(80')로부터 연장하는 래칫 수납부(844)의 홈(845)과 맞물린다. 반대로, 래칫 지지 부재(841)가 시계 방향으로 회전하도록 시도할 때는, 래칫(843)들은 래칫 지지 부재(841)가 아이들로 작동하도록, 레칫 수납부(844)의 홈(845)과 맞물리지 않는다. 또한, 방진 고무(846)들은 가열에 의해 각 홈들(845)에 부착된다.
이러한 방식으로 구성되는 2단 원심 클러치(8')에서는, 크랭크축(50')의 회전속도가 제 1 소정 회전 속도보다 낮은 때에는 크랭크축(50')과 일체로 회전되는 제 1 클러치 인너(81')는 따라서 크랭크축(50')의 동력이 동력 전달 기구(7')에 전달되는 것을 막기 위하여, 연결해제된 상태로 가기 위해 링 기어(832)의 내주면과 접촉을 갖지 않는다.
반면에, 크랭크축(50')의 회전 속도가 제 1 소정 속도에 도달하는 때에는, 제 1 클러치 인너(81')의 웨이트는 맞물림 상태로 가기 위하여 링 기어의 내주면과 접촉하게 된다. 이러한 때에는, 시계 반대방향 회전 토크가 선 기어(831)에 작용하도록, 링 기어(832)는 시계 방향으로 회전하고, 위성 캐리어(834)들은 또한 링 기어(832)와 맞물리는 위성 기어(833)들을 통해 시계 방향으로 회전한다. 또한, 시계반대방향 회전 토크는, 래칫(843)들과 래칫 수납부(844)의 홈(845)이 맞물리도록 선 기어(831)에 스플라인 끼워 맞춰진 래칫 지지 부재(841)를 통해 래칫(843)에 작용하고 그럼으로써 선 기어(831)를 잠근다. 따라서 크랭크축(50')으로부터 유성 캐리어(834)에 전달되는 동력은 감속되어, 유성 캐리어(834)들과 일체로 회전되는 외주축(46')에 전달된다. 외주축(46')의 회전 속도가 모터 드라이브 기어(62')와 맞물리는 드리븐 기어(59')의 회전 속도보다 큰 때에는, 원웨이 클러치(47')는 드리븐 기어(59')와 일체로 회전되는 프라이머리 드라이브 기어(58')에 크랭크축(50')의 동력을 전달하기 위해 그리고 프라이머리 드라이브 기어(58')와 프라이머리 드리븐 기어(72)의 맞물림에 의해 프라이머리 드리븐 기어(72')을 통해 동력 전달 기구(7')에 동력을 전달하기 위해 맞물린다.
반면에, 모터의 구동을 통해, 드리븐 기어(59')의 회전 속도가 외주축(46')의 회전 속도보다 큰 때에는, 원웨이 클러치(47')는 크랭크축(50')의 동력이 동력 전달 기구(7')에 전달되는 것을 막기 위해 연결해제된다.
또한, 제 1 클러치 인너(81')의 맞물림을 통해, 유성 캐리어(834)의 회전을 따르는 제 2 클러치 인너(82')의 회전 속도가 제 2 소정 회전 속도에 도달하는 때에는, 제 2 클러치 인너(82')의 웨이트는 맞물림 상태로 가도록 링 기어(832)의 내주면과 접촉한다. 이러한 때에는, 링 기어(832) 및 유성 캐리어(834)는 제 2 클러치 인너(82')을 통해 일체로 회전하고 또한 선 기어(831)와 일체가 된다. 다시 말하면, 유성 기어 기구(83')는 통합적인 상태로 가게 된다. 이러한 때에는, 시계방향 회전 토크는 선 기어(831)에 스플라인 끼워 맞춰진 래칫 지지 부재(841)를 통해 래칫(843)들에 작용하고, 래칫(843)들은 래칫 지지 부재(841)가 아이들로 작동하도록 래칫 수납부(844)의 홈(845)들과 맞물리지 않는다.
따라서, 크랭크축(50')으로부터 유성 기어 기구(83')에 전달되는 동력은 감속됨 없이, 유성 캐리어(834)들과 일체로 회전되는 외주축(46')에 전달된다. 또한 외주축(46')의 회전 속도가 모터(6)의 모터 드라이브 기어(62')와 맞물리는 드리븐 기어(59')의 회전 속도보다 큰 때에는, 원웨이 클러치(47')는 크랭크축(50')의 동력을 드리븐 기어(59')와 일체로 회전되는 프라이머리 드라이브 기어(58')에 전달하기 위해, 그리고 그 동력을 프라이머리 드리븐 기어(72')와 프라이머리 드라이브 기어(58')의 맞물림에 의하여 프라이머리 드리븐 기어(72')을 통해 동력 전달 기구(7')에 전달하기 위해 맞물린다.
반면에, 모터(6')의 구동을 통해, 드리븐 기어(59')의 회전 속도가 외주축(46')의 회전 속도보다 큰 때에는, 원웨이 클러치(47')는 크랭크축(50')의 동력이 동력 전달 기구(7')에 전달되는 것을 막기 위해 연결해제된다.
앞서 기술한 바와 같이, 모터(6')에는 모터 출력축(61')에 부착된 모터 드라이브 기어(62')가 구비되고, 모터 드라이브 기어(62')는 크랭크축(50') 외주에 구비되는 드리븐 기어(59')와 항상 맞물린다. 따라서, 모터(6')의 동력은 모터 드라이브 기어(62')와 드리븐 기어(59')의 서로 맞물림에 의해서 드리븐 기어(59)에 전달되고, 드리븐 기어(59')와 일체로 회전되는 프라이머리 드라이브 기어(58')로부터 프라이머리 드리븐 기어(72')와 프라이머리 드라이브 기어(58')의 맞물림에 의해 프라이머리 피동 기어(72')를 통해 동력 전달 기구(7')에 전달된다. 드리븐 기어(59')는 원웨이 클러치(47')를 통해 외주축(46')에 연결된다. 따라서, 모터(6')의 동력은 드리븐 기어(59')의 회전 속도가 외주축(46')의 회전속도보다 큰 때에만 동력 전달 기구(7')에 전달된다. 이때에는, 원웨이 클러치(47')는 모터(6')의 동력이 외주축(46')으로 전달되는 것을 막기 위해 연결해제된다. 반면에, 외주축(46')의 회전 속도가 드리븐 기어(59')의 회전 속도보다 큰 때에는, 크랭크축(50')의 동력은 동력 전달 기구(7')에 전달되어 모터(6')가 크랭크축(50')의 회전을 따른다. 배터리의 충전 상태(SOC)에 따르는,이러한 때에는, 모터(6')에 의한 도움이 수행되거나 또는 대안으로서, 회생 충전이 수행될 것이다. 또한 부하는 제로 토크 제어로 감소될 수 있다.
다음에서는, 동력 전달 기구(7')가 설명될 것이다.
동력 전달 기구(7')는 메인축(70')과 카운터축(71') 사이에 변속부(73')를 구비한다. 앞서 설명한 바와 같이, 크랭크축(50')의 외주상에 구비되는 프라이머리 드라이브 기어(58)와 맞물리는 프라이머리 드리븐 기어(72')는 메인축(70')의 오른쪽 단부에 부착된다. 드라이브 스프로켓(74')은 카운터축(71')의 왼쪽 단부에 부착되고, 메인축(70')에 전달되는 동력은 드라이브 스프로켓(74') 주위로 감겨있는 드라이브 체인(31')(도 14를 참조)을 통해 후륜(WR)으로 전달된다. 카운터축(71')의 오른쪽 단부 상에서는, 서브축(75')상에 회전 가능하게 구비되는 차량 속도 감지 입력 기어(76')와 맞물리는 차량 속도 감지 출력 기어(77')가 구비된다. 또한, 크랭크케이스(57')에서는, 속도를 감지하기 위한 감지기(78')가 차량 속도 감지 입력 기어(76')의 다른 편 부분에 구비된다.
변속부(73')는 메인축(70')의 외주 상에 상대적으로 회전 가능한 방식으로 구비되는 저속 드라이브 기어(731), 메인축(70')과 일체로 회전하도록 메인축(70')의 외주 상에 배치되고 메인축(70')의 축선을 따라 활주가능하게 구비되는 고속 드라이브 시프터 기어(732) 및 카운터축(71')과 일체로 회전하도록 카운터축(71')의 외주에 스플라인 끼워맞춤되는 저속 드리븐 기어(733), 상대적으로 회전가능한 방식으로 카운터축(71')의 외주 상에 구비되는 고속 드리븐 기어(734), 카운터축(71')과 일체로 회전하도록 카운터축(71')의 외주 상에 배치되고 카운터축(71')의 축선을 따라 활주 가능하게 구비되는 시프터(735)로 구성된다. 저속 드라이브 기어(731) 및 저속 드리븐 기어(733)는 저속 기어 쌍(736)을 구성하기 위하여 항상 서로 맞물려 있다. 고속 드라이브 시프터 기어(732)와 고속 드리븐 기어(734)는 고속 기어 쌍(737)을 구성하기 위해 항상 서로 맞물려 있다.
통상 조건 하에서는, 변속부(73')는 차량이 고속 기어 쌍(737)을 사용하는 구동 모드에서 주행하도록 설정된다. 보다 더 큰 토크가 요구되는 때에는, 차량은 저속 기어 쌍(736)을 사용하는 저속 모드에서 주행하도록 허용된다. 따라서, 탑승자가 시프트 페달(도시되지 않음)을 돌림으로써 중립에서 구동 모드로 또는 저속 모드로 변속된다.
도 20에서 도시되는 바와 같이 중립에서는, 고속 드라이브 시프터 기어(732) 및 저속 드라이브 기어(731)은 서로 맞물리지 않는다. 또한, 시프터(735) 및 고속 드리븐 기어(734)는 서로 맞물리지 않는다. 메인축(70')이 회전하는 때에도, 따라서, 저속 기어 쌍(736)을 통해서도, 고속 기어 쌍(737)을 통해서도 카운터축(71')으로의 동력의 전달이 방지된다.
탑승자가 중립으로부터 구동 모드를 선택하기 위해 어느 한쪽으로 시프트 페달을 돌리는 때에는, 시프터(735)는 도 21에서 도시되는 바와 같이, 고속 드리븐 기어(734) 상에 형성되는 맞물림부(734a)와 시프터(735) 상에 형성되는 맞물림부(735a)가 서로 맞물리도록 고속 피동 기어(734)측으로 활주한다. 따라서, 도면에서 화살표에 의해 도시되는 바와 같이, 메인축(70')으로 입력된 동력은 고속 드라이브 쉬프터 기어(732)로부터 카운터축(71')의 드라이브 스프로켓(74')으로 고속 기어 쌍(737)및 쉬프터(735)를 통해 전달된다. 반면에, 탑승자가 중립으로 다시 전환하기 위해 시프트 페달을 다른 쪽으로 돌리는 때에는, 쉬프터(735)는 맞물림부(734a)와 맞물림부(735a) 사이의 맞물림을 해제하기 위해 중립 위치로 돌아간다.
그런데, 탑승자가 구동 모드로부터 저속 모드를 선택하기 위해 시프트 페달을 한 쪽으로 더 돌리는 때에는, 시프터(735)는 맞물림부(734a)와 맞물림부(735a) 사이의 맞물림을 해제하기 위해 중립 위치로 돌아가고, 고속 드라이브 시프터 기어(732)는 도 22에서 도시되듯, 저속 드라이브 기어(731) 상에 형성되는 맞물림부(731a)와 고속 구동 시프터 기어(732) 상에 형성되는 맞물림부(732a)가 서로 맞물리도록 저속 구동 기어(731)측으로 활주한다. 따라서, 메인축(70')으로의 입력된 동력은 고속 구동 시프터 기어(732) 및 저속 기어 쌍(736)을 통해 카운터축(71')의 드라이브 스프로켓(74')에 전달된다. 또한 탑승자가 저속 모드로부터 구동 모드로 또는 중립으로 다시 변속하도록 선택하기 위하여 한쪽 또는 다른 쪽으로 시프트 페달을 돌리는 때에는, 차량은 앞서 설명한 바와 같이 구동 모드 또는 중립으로 놓인다.
이러한 방식으로 구성되는 하이브리드 차량을 위한 동력 유닛(P)에 따르면, 모터 싸이클(1')은 다음의 제 1 전달 경로와 제 2 전달 경로의 2 개의 전달 경로를 통해 동력을 전달하여 주행할 수 있다.
제 1 전달 경로는 엔진(5')의 동력이 후륜(WR)에 크랭크축(50'), 2단 원심 클러치(8), 외주축(46'),원웨이 클러치(47'),드리븐 기어(59')(프라이머리 드라이브 기어(58'),프라이머리 드리븐 기어(72') 및 동력 전달 기구(7')를 통하여 전달되는 소위 엔진 주행으로 불리는 전달 경로이다. 제 1 전달 경로에서는, 2 단계의 속도 전환이 2단 원심 클러치(8') 및 동력 전달 기구(7')의 변속부(73')에 의해 수행될 수 있다. 또한, 주행 중에는, 제 1 전달 경로를 통해 동력을 전달하는 동안, 모터(6')를 구동하는 것에 의해 도움 주행이 수행될 수 있거나 또는 대안으로서, 모터(6')을 부하로서 회생 충전하는 것도 가능하다.
제 2 전달 경로는 모터(6')의 동력이 후륜(WR)으로 모터 출력축(61'), 모터 드라이브 기어(62'), 드리븐 기어(59')(프라이머리 드라이브 기어(58'), 프라이머리 드리븐 기어(72'),동력 전달 기구(7') 및 드라이브 체인(31')을 통해 전달되는 소위 EV 주행으로 불리우는 전달 경로이다. 이러한 때에는, 앞서 설명한 것처럼, 크랭크축(50')으로의 모터(6')의 동력의 전달은 원웨이 클러치(47')의 아이들에 의해 방지된다. 또한, 제 2 전달 경로에서는, 2 단계의 속도 전환이 동력 전달 기구(7')의 변속부(73')에 의해 수행될 수 있다.
제 1 전달 경로와 제 2 전달 경로 사이의 전환은 원웨이 클러치(47')에 의해 자동으로 수행된다. 원웨이 클러치(47')의 외경측 상에 구비된 드리븐 기어(59')의 회전 속도와 원웨이 클러치(47')의 내경측 상에 구비된 외주축(46')의 회전 속도를 기초로, 외주축(46')의 회전 속도가 드리븐 기어(59')의 회전속도보다 큰 때에는, 동력은 제 1 전달 경로를 통하여 전달된다. 반면에, 드리븐 기어(59')의 회전 속도가 외주축(46')의 회전 속도보다 큰 때에는, 동력은 제 2 전달 경로를 통해 전달된다.
도 15에서 도시되는 것과 같이,이러한 방식으로 구성되는 동력 유닛(P)에서는, 모터(6) 및 2단 원심 클러치(8')는 엔진(5')에 대해 차폭 방향으로 일측에 배치되고, 차체 중심선(O)는 엔진(5')의 피스톤(52')의 중심과 모터(6') 사이에서 위치한다.
도 23은 일부분이 제외된 동력 유닛의 측면도이다. 도 24는 동력 유닛의 투시도이다. 도 25는 스로틀 기구 및 모터 사이에서 위치 관계를 표시하는 동력 유닛의 부분 단면도이다. 도 23 및 도 24에서는 화살표는 엔진이 차량에 탑재되는 상태에서의 방향을 표시한다.
도 23에서 도시되는 바와 같이, 스타터 모터(33')는 크랭크케이스(57') 위에, 측면으로 보아 모터(6')와 오버랩되는 방식으로 배치되고, 스로틀 기구(32')는 실린더(54) 위에, 측면으로 보아 모터(6')와 오버랩하는 방식으로 배치된다. 또한 모터(6')는 실린더(54')와 메인 프레임(22') 사이에서 흡입 통로(322)의 후방에 배치된다.
도 24에서 도시되는 바와 같이, 모터(6')를 커버하기 위한 크랭크케이스 커버(80')에는, 그것 안에 수용되는 모터(6')를 냉각하기 위해 원주방향으로 등간격으로 떨어진 다수의 냉각용 개구(801)들이 구비된다. 도 24에서, 개구(802)는, 유성 기어 기구(83')의 유성 캐리어(834)들의 속도 감지기(835)(도 16을 참조)의 회전 속도 감지를 위한 센서를 장착하기 위하여 구비된다. 개구(803)는 2단 원심 클러치(8')의 제 1 클러치 인너(81')의 속도 감지기(815)(도 16을 참조)의 회전 속도를 감지하기 위한 센서를 장착하기 위해 구비된다. 이에 더하여, 산소 센서(557) 및 배기 파이프(558)가 구비된다.
또한, 파워 유닛(P)에서는, 도 25에서 도시되는 바와 같이, 스로틀 기구(32')의 액츄에이터(320)가 차체 중심선(O)에 대하여 폭 방향으로 모터의 반대편에 위치한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 하이브리드 차량에 따르면, 엔진(5')은 요동 가능하지 않는 방식으로 차체 상에 매달려 있고, 실린더(54')가 실질적으로 수평 방향으로 연장하는 것과 함께, 크랭크축(50')은 폭 방향으로 지향하도록 구비된다. 또한, 모터(6')는 엔진(5')의 크랭크축(50')보다 전방 또한 상방에 위치한다. 이것은 모터(6')가 후륜(WR)에 의해 방해받는 것을 방지하고, 모터(6')가 차체의 중심의 근방에서 배치될 수 있도록 하여 측면으로 연장하는 것을 감소할 수 있도록 한다.
나아가, 엔진(5')의 크랭크축(50')의 일 단에는, 엔진(5')으로부터의 동력을 변속하여, 변속 된 동력을 동력 전달 기구(7')에 전달하는 2단 원심 클러치(8') 구비된다. 따라서, 엔진(5')의 동력은, 동력 전달 기구(7')에 전달되기 위하여 2단 원심 클러치(8')에 의해 사전에 변속된다.
또한, 모터(6') 및 2단 원심 클러치(8')는 엔진(5')에 대해 폭 방향으로 일측에 의해 구비되어, 엔진(5')에 대한 측방 공간의 효과적인 활용이 가능하다.
나아가, 모터(6')는 실린더(54')를 구성하는 실린더 블록(53')의 측면에서, 측면으로 보아 실린더 블록(53')과 오버랩되는 방식으로 배치된다. 따라서, 동력 유닛의 수직방향 길이를 감소시키고 동력 유닛를 축소화하는 것이 가능하다.
또한, 동력 전달 기구(7')는 엔진(5') 및 모터(6')로부터의 동력을 변속하여, 변속된 동력을 후륜(WR)으로 전달하는 변속부(73')를 구비한다. 따라서, 엔진(5') 및 모터(6')의 동력은 변속부(73')에 의해서 사전에 결정된 전달 기어 비에서 변속 될 수 있고, 후륜(WR)으로 전달될 수 있다.
이에 더하여, 엔진(5')의 동력은 프라이머리 드라이브 기어(58')로부터 동력 전달 기구(7')로 전달되도록, 2단 원심 클러치(8')에 의해, 원웨이 클러치(47')를 통해 크랭크축(50') 상에 구비된 프라이머리 드라이브 기어(58')로 입력되어, 엔진(5')의 동력을 이용하여 차량의 주행을 가능하게 한다.
나아가, 프라이머리 드라이브 기어(58')는 모터(6')의 모터 드라이브 기어(62')와 맞물리도록 드리븐 기어(59')를 구비한다. 또한, 모터(6')로부터의 동력은 프라이머리 드라이브 기어(58')로부터 동력 전달 기구(7')로 전달되기 위하여, 드리븐 기어(59')로 입력되어, 모터(6')의 동력을 이용하여 차량의 주행을 가능하게 한다. 이에 더하여, 원웨이 클러치(47')를 연결해제 함으로써 크랭크축(50')으로 모터(6')의 동력의 전달은 방지된다. 따라서, EV 주행 동안 엔진(5')의 동반 회전은 방지되어. 연비가 향상된다.
나아가, 드리븐 기어(59') 및 모터 케이스(60')는 측면으로 보아 서로 오버랩한다. 이러한 구조로, 모터(6')의 동력은 모터(6')의 모터 구동 기어(62')와 피동 기어(59') 사이에서의 맞물림으로 인하여 또한 감속될 수 있다.
또한, 스타터 모터(33')는 크랭크케이스(57') 상방에서 그리고 측면으로 보아 모터(6')와 오버랩되는 방식으로 배치되어, 동력 유닛(P)의 축소화가 가능하게 된다.
나아가, 엔진(5')을 구동하기 위하여 스로틀 바이 와이어 시스템(throttle-by-wire system)을 사용하는 스로틀 기구(32')는 실린더(54') 상방에서, 측면으로 보아 모터(6')와 오버랩하는 방식으로 배치되어, 동력 유닛(P)의 축소화가 가능하게 된다.
또한, 스로틀 기구(32')의 액츄에이터(320)는 차체 중심선(O)에 대해 폭 방향으로 모터(6')의 반대편에 위치한다. 따라서, 액츄에이터(320)의 확장은 모터(6')와의 간섭을 방지하는 것을 가능하게 한다.
이에 더하여, 차체 중심선(O)은 엔진(5')의 피스톤(52')의 중심과 모터(6') 사이에 위치하고, 따라서 측방으로의 확장을 감소시킨다.
또한, 냉각용 개구(801)들은 모터 케이스(60')를 커버하기 위한 크랭크케이스 커버(80)상에 구비되어, 모터(6)의 열 발생을 억제한다.
이에 더하여, 모터(6')는 실린더(54')와 메인 프레임(22') 사이에서 흡입 통로(322)의 후방에 배치되어, 파워 유닛(P)의 축소화를 가능하게 한다.
본 발명이 상기 설명된 실시예에 한정되지 않는다는 사실은 이해되어야 하며, 다양한 변화들, 변형들 또는 그 밖에 유사한 것들이 적절하게 만들어질 수 있다.
도 26은 변속 기구로서의 2단 원심 클러치의 변형예의 단면도이다. 이러한 변형예의 2단 원심 클러치(8')에 따르면, 제 1 클러치 인너(81') 및 제 2 클러치 인너(82')는 원웨이 클러치(48')을 통해 연결된다. 원웨이 클러치(48')는 제 2 클러치 인너(82')에 부착된 체결 부재(820)와 제 1 클러치 인너(81') 사이에서 구비되고, 제 2 클러치 인너(82')가 제 1 클러치 인너(81)에 대해 시계 방향으로 회전하는 것을 막고, 제 2 클러치 인너(82')가 시계반대방향으로 회전하도록 설정된다. 따라서, 엔진 주행의 시간에서는, 제 2 클러치 인너(82')는 제 1 클러치 인너(81')보다 더 높은 속도에서 회전하는 것이 방지된다. 다시 말해, 제 2 클러치 인너(82')는 제 1 클러치 인너(82')에 대해 시계반대방향으로 회전하고, 시계방향으로 회전하는 것이 방지된다. 따라서, 원웨이 클러치(48')는 작동하지 않는다.
반면에, 모터 주행의 시간에서는, 드리븐 기어(59')는 원웨이 클러치(47')를 통해 외주축(46')에 연결되어, 드리븐 기어(59')의 동력이 외주축(46')에 전달되는 것을 막는다. 그러나, 몇몇 환경하에서는, 원웨이 클러치(47')는 드리븐 기어(59')의 회전에 따를 수 있다. 앞서 말한 실시예의 2단 원심 클러치(8')에 따르는 이러한 경우에서라면, 외주축(46')의 회전에 의해 유성 캐리어(834')를 통하여 선 기어(831)는 시계방향으로 회전한다. 선기어(831)가 시계방향으로 회전하는 때에는 래칫 지지 부재(841)는 시계방향으로 회전하고, 래칫(843)들은 래칫 수납부(844)의 홈(845)들과 맞물리지 않고, 그 결과로 래칫 지지 부재(841)는 아이들로 작동하게 된다. 이러한 때에는, 래칫(843)들은 회전 노이즈들을 발생한다.
이러한 변형예에 따르면, 모터 주행의 시간에서는, 제 1 클러치 인너(81')는 정지 상태에 있어, 제 1 클러치 인너(81')에 대해 제 2 클러치 인너(82')가 시계 방향으로 회전하게 된다.. 따라서, 원웨이 클러치(48')는 제 2 클러치 인너(82')의 회전을 방지하여, 모터 운전 동안 래칫(843)들의 회전 음들을 신뢰성 있게 방지하고, 외주축(46')의 동반 회전에 의해 초래되는 에너지 손실을 최소화 할 수 있게 한다.
도 27은 래칫 수납부의 변형예의 단면도이다. 본 수정안의 래칫 수납부(844'),는 그것의 내주면에 홈(845)들을 구비하고, 그것들 사이에 소정의 공간을 갖는 제 2 래칫 판(844b)이 제 1 래칫 판(844a)의 내주면에서 배치되고 방진 고무(846)들은 제 2 래칫 판(844b) 위로 커버할 수 있도록 몰드되는 방식으로 구성된다. 방진 고무(846)들에 대한 제 1 래칫 판(844a)의 회전은 제 1 래칫 판(844a) 상에 구비되는 리세스(847)들에 의해 방지된다. 이러한 방식에서, 홈(845)들을 포함하는 제 2 래칫 판(844b)의 내주면이 방진 고무(846)들에 의해 전체적으로 커버되기 때문에, 래칫(843)들의 회전 노이즈는 감소될 수 있다.
따라서, 설명된 본 발명에서, 동일한 발명은 많은 방식들에 있어서 변화될 수 있다. 이러한 변화들은 본 발명의 사상과 범위에서 부터 동떨어진 것으로 고려되지 않으며, 당업자에게 명백할 수 있는 이러한 모든 변형예들은 다음의 청구항들의 범위내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 차체 프레임에 크랭크축, 크랭크축과 일체인 프라이머리 기어, 프라이머리 기어와 맞물리는 프라이머리 드리븐 기어, 프라이머리 드리븐 기어와 체결되고 엔진의 동력을 연결/해제하는 클러치 기구 및 클러치 기구의 출력 측 상에 구비되는 트랜스미션이 설치되고, 트랜스미션을 통해 구동축으로 동력을 전달하는 엔진이 부착되는 차량으로서,
    동력을 크랭크축으로부터 프라이머리 기어에 전달하고, 동력을 프라이머리 기어로부터 크랭크축으로는 전달하지 않고, 크랭크축과 프라이머리 기어 사이에 구비되는 원웨이 클러치; 및
    휠의 제동을 가능하게 하고 휠의 토크의 전기적 에너지로의 전환을 가능하게 하며, 프라이머리 기어와 휠의 구동축 사이에 구비되는 회생 브레이크 모터;를 구비하는 차량.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 크랭크축은 상기 원웨이 클러치의 상류에 오일펌프를 구동하기 위한 동력 전달 기구를 구비하는 것인 차량.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 회생 브레이크 모터는 상기 프라이머리 기어와 맞물리도록 구비되는 것인 차량.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 회생 브레이크 모터는 상기 프라이머리 기어와 맞물리도록 구비되는 것인 차량.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 회생 브레이크 모터는 상기 휠과 체결되는 것인 차량.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 회생 브레이크 모터는 상기 휠과 체결되는 것인 차량.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 프라이머리 기어의 회전 속도가 상기 크랭크축의 회전 속도로부터 상기 크랭크축과 상기 프라이머리 기어 사이의 회전비를 이용하여 환산한 속도보다 큰 경우에는 회생 브레이크 모터가 전기 에너지를 생성하게 하고, 상기 크랭크축의 회전 속도가 상기 프라이머리 기어의 회전 속도로부터 크랭크축과 프라이머리 기어 사이의 회전비를 이용하여 환산한 속도와 동일하거나 그 이상일 경우에는 회생 브레이크 모터가 아이들로 작동하게 하는 제어부를 구비하는 차량.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 프라이머리 기어의 회전 속도가 상기 크랭크축의 회전 속도로부터 상기 크랭크축과 상기 프라이머리 기어 사이의 회전비를 이용하여 환산한 속도보다 큰 경우에는 회생 브레이크 모터가 전기 에너지를 생성하게 하고, 상기 크랭크축의 회전 속도가 상기 프라이머리 기어의 회전 속도로부터 크랭크축과 프라이머리 기어 사이의 회전비를 이용하여 환산한 속도와 동일하거나 그 이상일 경우에는 회생 브레이크 모터가 아이들로 작동하게 하는 제어부를 구비하는 차량.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 프라이머리 기어의 회전 속도가 상기 크랭크축의 회전 속도로부터 상기 크랭크축과 상기 프라이머리 기어 사이의 회전비를 이용하여 환산한 속도보다 큰 경우에는 회생 브레이크 모터가 전기 에너지를 생성하게 하고, 상기 크랭크축의 회전 속도가 상기 프라이머리 기어의 회전 속도로부터 크랭크축과 프라이머리 기어 사이의 회전비를 이용하여 환산한 속도와 동일하거나 그 이상일 경우에는 회생 브레이크 모터가 아이들로 작동하게 하는 제어부를 구비하는 차량.
  10. 청구항 1에 있어서,
    스로틀 밸브가 개방되는 때에는 해제하고, 스로틀 밸브가 폐쇄되는 때에는 연결하는 연결/해제 기구가 상기 프라이머리 기어와 상기 회생 브레이크 모터 사이에 구비되는 것인 차량.
  11. 청구항 2에 있어서,
    스로틀 밸브가 개방되는 때에는 해제하고, 스로틀 밸브가 폐쇄되는 때에는 연결하는 연결/해제 기구가 상기 프라이머리 기어와 상기 회생 브레이크 모터 사이에 구비되는 것인 차량.
  12. 청구항 3에 있어서,
    스로틀 밸브가 개방되는 때에는 해제하고, 스로틀 밸브가 폐쇄되는 때에는 연결하기 위한 연결/해제 기구가 상기 프라이머리 기어와 상기 회생 브레이크 모터 사이에 구비되는 것인 차량.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 회생 브레이크 모터의 로터가 상기 프라이머리 기어 및 상기 원웨이 클러치와 동축으로 구비되는 것인 차량.
  14. 청구항 2에 있어서,
    상기 회생 브레이크 모터의 로터가 상기 프라이머리 기어 및 상기 원웨이 클러치와 동축으로 구비되는 것인 차량.
  15. 청구항 3에 있어서,
    상기 회생 브레이크 모터의 로터가 상기 프라이머리 기어 및 상기 원웨이 클러치와 동축으로 구비되는 것인 차량.
  16. 청구항 1에 있어서,
    스로틀을 개폐하기 위한 스로틀 와이어 액츄에이터 유닛을 구비하는 차량.
  17. 청구항 2에 있어서,
    스로틀을 개폐하기 위한 스로틀 와이어 액츄에이터 유닛을 구비하는 차량.
  18. 청구항 3에 있어서,
    스로틀을 개폐하기 위한 스로틀 와이어 액츄에이터 유닛을 구비하는 차량.
  19. 청구항 1에 있어서,
    전동기; 및
    내연기관 및 전동기의 동력을 피구동부에 전달하기 위한 동력 전달 기구;를 더 구비하며,
    엔진은 요동 가능하지않는 방식으로 차체 상에 현가되고, 실린더가 실질적으로 수평 방향으로 연장하는 것과 함께, 크랭크축은 차폭 방향으로 지향하도록 구비되며,
    전동기는 내연 기관의 크랭크축의 전방 또한 상방에 배치되는 것인 차량.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 엔진의 상기 크랭크축의 일단에는 엔진으로부터의 동력을 변속하여 변속된 동력을 상기 동력 전달 기구로 전달하는 변속 기구가 구비되는 것인 차량.
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