KR20050031374A - 하이브리드 차량 - Google Patents

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KR20050031374A
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구로키마사히로
오제키다카시
츠츠미자키다카시
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혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 동력원의 전환 조작을 불필요로 하는 것, 모터 회생 충전의 효율 향상을 도모하는 것, 및 전동 케이스 내에서의 레이아웃의 효율 향상을 도모하는 것을 과제로 한다.
본 발명은, 엔진(20)과, 엔진(20)으로부터의 동력을 후륜(WR)측에 전달하는 무단 변속기(23)와, 무단 변속기(23)의 종동측에 연결되는 동시에, 후륜(WR)에 감속 기구(69)를 통해 연결된 종동축(60)과, 종동축(60)에 연결되어 발동기 및 발전기로서 기능하는 구동 모터(21b)를 구비한 하이브리드 차량에 있어서, 무단 변속기(23)와 종동축(60)의 사이에 원웨이 클러치(44)를 설치했다. 이 원웨이 클러치(44)는, 무단 변속기(23)와 종동축(60)에 대해 일방향으로만 동력 전달이 가능하다.

Description

하이브리드 차량{HYBRID VEHICLE}
본 발명은, 동력원으로서 엔진과 모터를 갖는 하이브리드 차량에 관한 것이다.
종래부터, 저연비화 및 배출 가스의 저공해화를 도모하는 것을 목적으로 하여, 차량의 주행 상태 등에 따라, 모터만에 의한 주행이나 엔진만에 의한 주행을 전환할 수 있도록 한 하이브리드 차량이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1).
특허 문헌 1에 개시되어 있는 하이브리드 차량은, 엔진로부터의 동력이 V벨트식 동력 전달 장치, 원심 클러치를 통해 구동륜에 전달되는 동시에, 그 구동륜에 V벨트식 동력 전달 장치와의 동력 전환을 행하는 전환 기구를 통해 모터가 접속된 것이다.
(특허 문헌 1) 일본국 특개평 8-175473호 공보
상기 특허 문헌 1의 구성에서는, 구동륜과 V벨트식 동력 전달 장치의 종동측과의 사이에 원심 클러치가 배치되어 있기 때문에, 사람이 차량을 밀면서 걷는, 소위 밀고가기를 한 경우에, V벨트식 동력 전달 장치를 회전시키지 않아도 된다.
그러나, 동력원을 엔진에서 모터로 전환할 때는, 그를 위한 전환 조작이 필요하다.
또, 모터로 브레이크 회생을 행하고자 하면, 상기 전환 조작을 필요로 하는 것은 물론, 엔진 회전수가 소정치 이하가 될 때까지는 원심 클러치가 접속된 상태이기 때문에, 구동륜으로부터의 동력이 V벨트식 동력 전달 장치의 회전에 일부 소비되어 버려, 회생시의 충전 효율이 저하한다.
또한, 상기 특허 문헌 1의 구성처럼, V벨트식 동력 전달 장치를 수납하고 있는 전동 케이스로부터 주행(발동)용의 모터가 차폭 방향으로 돌출하고 있으면, 구동륜 주위가 대형화할 가능성이 있기 때문에, 모터를 전동 케이스 내에 배치하여 소형화를 도모하는 것이 요구되는 바, 모터 및 원심 클러치 모두가 대형이면, 그대로 전동 케이스 내에 수납하더라도 소형화의 실현은 곤란하다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 동력원의 전환 조작을 불필요로 하는 것, 모터 회생 충전의 효율 향상을 도모하는 것, 및 전동 케이스 내에서의 레이아웃의 효율 향상을 도모하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1에 따른 발명은, 엔진(예를 들면, 후술하는 실시예에서의 엔진(20))과,
상기 엔진으로부터의 동력을 구동륜(예를 들면, 후술하는 실시예에서의 후륜 (WR))측에 전달하는 동력 전달 수단(예를 들면, 후술하는 실시예에서의 무단 변속기(23))과,
상기 동력 전달 수단의 종동측에 연결되는 동시에 상기 구동륜에 연결된 구동축(예를 들면, 후술하는 실시예에서의 후륜(WR)에 감속 기구(69)를 통해 연결된 종동축(60))과,
상기 구동축에 연결되는 모터(예를 들면, 후술하는 실시예에서의 구동 모터(21b))와,
상기 동력 전달 수단과 상기 구동축의 사이에 설치되고, 상기 동력 전달 수단으로부터 상기 구동축에 대해 일방향으로 동력 전달 가능한 일방향 동력 전달 수단(예를 들면, 후술하는 실시예에서의 원웨이 클러치(44))를 구비한 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 구동축측에서 엔진측으로의 동력 전달이 항상 차단된 상태로 되어 있기 때문에, 구동륜으로부터 모터로의 회생 동작으로 이행할 때 상기 차단 조작이 불필요하게 되는 동시에, 회생 동작시에 구동륜으로부터 모터에 전달되는 동력이 동력 전달 수단의 구동에 소비되지 않는다.
또, 동력원을 엔진만의 상태에서 모터만의 상태로 전환할 때도, 동력원 전환 조작이 불필요해지는 동시에, 모터에서 구동륜으로 전달되는 동력이 동력 전달 수단의 구동에 소비되지 않는다.
또한, 일방향 동력 전달 수단으로서 원웨이 클러치를 사용하면, 원심 클러치를 사용한 경우에 비해, 파워 유닛 전체의 소형화도 가능하다.
청구항 2에 따른 발명은, 청구항 1에 기재된 하이브리드 차량에 있어서,
상기 모터는, 내부 회전자 형식으로 구성되고,
상기 일방향 동력 전달 수단은, 상기 내부 회전자(예를 들면, 후술하는 실시예에서의 내부 회전자(80))의 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 사양상의 요구 등에 의해 불가피하게 내부 회전자가 대형화한 경우라도, 그 내부에 발생하기 쉬운 데드 스페이스의 유효 이용을 도모할 수 있다.
청구항 3에 따른 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 하이브리드 차량에 있어서,
상기 동력 전달 수단은, 상기 엔진으로부터의 동력을 무단 벨트(예를 들면, 후술하는 실시예에서의 V벨트(63)에 의해 상기 구동축에 전달하는 벨트 컨버터(예를 들면, 후술하는 실시예에서의 무단 변속기(23))로 구성되어 있는 동시에, 이 벨트 컨버터는, 종동측 가동 풀리(예를 들면, 후술하는 실시예에서의 종동측 가동 풀리 반체(62b))를 차폭 방향으로 힘을 가하는 탄성 수단(예를 들면, 후술하는 실시예에서의 스프링(64))을 구비하여 이루어지고,
상기 일방향 동력 전달 수단은, 상기 탄성 수단에 인접 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 탄성 수단의 근방에 발생하기 쉬운 데드 스페이스의 유효 이용을 도모할 수 있다.
청구항 4에 따른 발명은, 청구항 1에 기재된 하이브리드 차량에 있어서,
동력원(예를 들면, 후술하는 실시예에서의 엔진(20), 구동 모터(21b))를 포함하는 파워 유닛(예를 들면, 후술하는 실시예에서의 파워 유닛(11))이 피벗장착 부분을 중심으로 요동 가능하게 지지되어 있고,
상기 모터가 상기 동력 전달 수단의 종동측 풀리(예를 들면, 후술하는 실시예에서의 종동측 전동 풀리(62))에 인접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 모터와 동력 전달 수단 사이를 최단으로 할 수 있기 때문에, 이 사이에서의 동력 소비를 최저한으로 억제할 수 있다.
청구항 5에 따른 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 기재된 하이브리드 차량에 있어서,
대상 차량이 유닛 스윙식 자동 이륜차인 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 따른 발명은, 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나에 기재된 하이브리드 차량에 있어서,
전동 케이스 내에 상기 동력 전달 수단과 상기 모터를 구비하고, 상기 전동 케이스 내에 도입되는 냉각 공기에 의해 상기 모터를 냉각하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 전동 케이스 내에 도입되는 냉각 공기에 의해, 동력 전달 수단 뿐만 아니라, 모터도 강제 냉각할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 일 실시예를 도 1 내지 도 5의 도면을 참조하여 설명한다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 앞쪽이란 차량의 전진 방향을 말하는 것으로 하고, 또한 우측 및 좌측이란 차량이 전진하는 방향을 향해 우측 및 좌측을 말하는 것으로 한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서의 하이브리드 차량은, 유닛 스윙식 자동 이륜차이고, 차체 전방에 전륜(WF)을 축지지하는 프런트 포크(1)를 갖고 있다. 이 프런트 포크(1)는 헤드 파이프(2)에 피벗지지되어 있고, 핸들(3)의 조작에 의해 조타 가능하게 되어 있다. 헤드 파이프(2)로부터는 후방 또한 하방을 향해 다운 파이프(4)가 부착되어 있고, 이 다운 파이프(4)의 하단으로부터는 중간 프레임(5)이 대략 수평으로 연장 설치되어 있다. 또한, 중간 프레임(5)의 후단으로부터는, 후방 또한 상방을 향해 후부 프레임(6)이 형성되어 있다. 이렇게 구성된 차체 프레임(10)에는, 동력원을 포함하는 파워 유닛(11)의 일단이 피벗장착되어 있다.
이 파워 유닛(11)은, 그 후방의 타단측에 구동륜인 후륜(WR)이 회전 가능하게 부착되는 동시에, 후부 프레임(6)에 부착된 리어 쿠션에 의해 매달려 있기 때문에, 상기 피벗장착 부분을 중심으로 하여 요동가능하게 유닛 스윙식으로 되어 있다.
또한, 차체 프레임(10)의 외주는 차체 커버(13)로 덮히고, 차체 커버(13)의 후방 또한 상면에는 탑승자가 착석하는 시트(14)가 고정되어 있다. 시트(14)보다도 전방에는 탑승자가 발을 놓는 스텝 플로어(15)가 형성되어 있다. 시트(14)의 하방에는, 예를 들면 헬멧이나 짐 등을 수납하기 위한 유틸리티 스페이스로서 기능하는 수납 박스(100)가 설치되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 파워 유닛(11)은, 가연성의 혼합기를 연소시켜 출력을 얻는 내연 기관인 엔진(20)과, 시동기 및 발전기로서 기능하는 ACG 스타터 모터(21a)와, 크랭크축(22)에 연결되어 엔진(20)으로부터의 동력을 구동륜인 후륜(WR)에 전달하는 무단 변속기(동력 전달 수단)(23)와, 크랭크축(22)과 무단 변속기(23)의 구동측과의 사이의 동력 전달을 단속시키는 발진 클러치(40)와, 발동기 또는 발전기로서 기능하는 구동 모터(모터)(21b)와, 엔진(20) 및 구동 모터(21b)에서 후륜(WR)측으로는 동력을 전달하지만, 후륜(WR)에서 엔진(20)측으로는 동력을 전달하지 않는 원웨이 클러치(일방향 동력 전달 수단)(44)와, 무단 변속기(23)로부터의 출력을 감속하여 후륜(WR)에 전달하는 감속 기구(69)를 구비하여 구성되어 있다.
엔진(20)으로부터의 동력은, 크랭크축(22)으로부터 발진 클러치(40), 무단 변속기(23), 원웨이 클러치(44), 종동축(구동축)(60), 및 감속 기구(69)를 통해 후륜(WR)에 전달된다.
한편, 구동 모터(21b)로부터의 동력은, 종동축(60) 및 감속 기구(69)를 통해 후륜(WR)에 전달된다. 즉, 감속 기구(69)를 통해 후륜(WR)의 구동축이 되는 무단 변속기(23)의 종동축(60)은, 구동 모터(21b)의 모터 출력축도 되고 있다.
ACG 스타터 모터(21a) 및 구동 모터(21b)에는, 배터리(74)가 접속되어 있다. 이 배터리(74)는, 구동 모터(21b)가 발동기로서 기능할 때 및 ACG 스타터 모터(21a)가 시동기로서 기능할 때는, 이들 모터(21a, 21b)에 전력을 공급하고, ACG 스타터 모터(21a) 및 구동 모터(21b)가 발전기로서 기능할 때는, 이들의 회생 전력이 충전되도록 되어 있다.
엔진(20), ACG 스타터 모터(21a), 및 구동 모터(21b)의 제어는, 제어 수단인 제어 유닛(7)에 의해 행해진다.
엔진(20)은, 흡기관(16)으로부터 공기와 연료로 이루어지는 혼합기를 흡입하여 연소시키는 구성을 갖고, 흡기관(16) 내에는 공기량을 제어하는 스로틀 밸브(17)가 회전가능하게 설치되어 있다. 이 스로틀 밸브(17)는, 탑승자가 조작하는 스로틀 그립(도시 생략)의 조작량에 따라 회전이동한다.
스로틀 밸브(17)와 엔진(20)의 사이에는, 연료를 분사하는 인젝터(18)와, 흡기관 내의 부압을 검출하는 부압 센서(19)가 설치되어 있다. 스로틀 그립을 크게 조작하면, 스로틀 밸브(17)가 크게 열려, 다량의 공기가 유통하여, 부압 센서(19)가 검출하는 흡기관 부압은 작아진다. 이에 따라, 엔진(20)에 흡입되는 공기량 및 연료의 양은 많아진다.
이에 대해, 스로틀 그립을 작게 조작하면, 스로틀 밸브(17)가 조금 열려, 소량의 공기가 유통해, 부압 센서(19)가 검출하는 흡기관 부압은 커진다. 이에 따라, 엔진(20)이 흡입하는 공기량 및 연료의 양은 적어진다.
다음에, 도 3을 참조하면서, 엔진(20) 및 구동 모터(21b)를 포함하는 파워 유닛(11)의 일 실시예에 관해 설명한다.
엔진(20)은, 크랭크축(22)에 커넥팅 로드(24)를 통해 연결된 피스톤(25)을 구비하고 있다. 피스톤(25)은, 실린더 블록(26)에 설치된 실린더(27) 내를 슬라이딩 가능하고, 실린더 블록(26)은 실린더(27)의 축선이 대략 수평이 되도록 설치되어 있다. 또한, 실린더 블록(26)의 전면에는 실린더 헤드(28)가 고정되고, 실린더 헤드(28) 및 실린더(27) 및 피스톤(25)으로 혼합기를 연소시키는 연소실(20a)이 형성되어 있다.
실린더 헤드(28)에는, 연소실(20a)로의 혼합기의 흡기 또는 배기를 제어하는 밸브(도시 생략)와, 점화 플러그(29)가 설치되어 있다. 밸브의 개폐는, 실린더 헤드(28)에 축지지된 캠축(30)의 회전에 의해 제어된다. 캠축(30)은 일단측에 종동 스프로켓(31)을 구비하고, 종동 스프로켓(31)과 크랭크축(22)의 일단에 설치한 구동 스프로켓(32)의 사이에는 무단(無端)형상의 캠 체인(33)이 가로질러져 있다. 이 때문에, 캠축(30)은 크랭크축(22)의 회전에 연동하여 회전시킬 수 있다. 또, 캠축(30)의 일단에는, 엔진(20)을 냉각하는 워터 펌프(34)가 설치되어 있다.
워터 펌프(34)는, 그 회전축(35)이 캠축(30)과 일체로 회전하도록 부착되어 있다. 따라서, 캠축(30)이 회전하면 워터 펌프(34)를 가동시킬 수 있다.
크랭크축(22)을 축지지하는 크랭크 케이스(48)의 차폭방향 우측에는 고정자 케이스(49)가 연결되어 있고, 그 내부에 ACG 스타터 모터(21a)가 수납되어 있다. 이 ACG 스타터 모터(21a)는, 소위 외부 회전자 형식의 모터이고, 그 고정자는, 고정자 케이스(49)에 고정된 티스(50)에 도선을 감은 코일(51)로 이루어진다. 한편, 외부 회전자(52)는, 크랭크축(22)에 고정되어 있고, 고정자의 외주를 덮는 대략 원통형상을 갖고 있다. 또, 외부 회전자(52)의 내주면에는, 마그넷(53)이 설치되어 있다.
외부 회전자(52)에는, ACG 스타터 모터(21a)를 냉각하기 위한 팬(54a)이 부착되어 있고, 이 팬(54a)이 크랭크축(22)에 동기하여 회전하면, 고정자 케이스(49)의 커버(55)의 측면(55a)에 형성된 냉각풍 수취구로부터, 냉각용의 공기가 받아들여진다.
크랭크 케이스(48)의 차폭 방향 좌측에는 전동 케이스(59)가 연결되어 있고, 그 내부에는 크랭크축(22)의 좌단부에 고정된 팬(54b), 발진 클러치(40)를 통해 크랭크축(22)에 구동측이 연결된 무단 변속기(23), 무단 변속기(23)의 종동측에 연결된 구동 모터(21b)가 수납되어 있다.
팬(54b)은, 전동 케이스(59) 내에 수용된 무단 변속기(23) 및 구동 모터(21b)를 냉각하는 것이고, 무단 변속기(23)에 대해 구동 모터(21b)와 동측, 즉 본 실시예에서는 모두 차폭 방향 좌측에 배치되어 있다.
전동 케이스(59)의 차체 앞쪽 또한 좌측에는 냉각풍 수취구(59a)가 형성되어 있고, 크랭크축(22)에 동기하여 팬(54b)이 회전하면, 이 팬(54b)의 근방에 위치하는 냉각풍 수취구(59a)로부터 전동 케이스(59) 내에 외기가 받아들여져, 구동 모터(21b) 및 무단 변속기(23)가 강제적으로 냉각된다.
무단 변속기(23)는, 크랭크 케이스(48)로부터 차폭 방향으로 돌출한 크랭크축(22)의 좌단부에 발진 클러치(40)를 통해 장착된 구동측 전동 풀리(58)와, 크랭크축(22)과 평행한 축선을 갖고 전동 케이스(59)에 축지지된 종동축(60)에 원웨이 클러치(44)를 통해 장착된 종동측 전동 풀리(62)와의 사이에, 무단형상의 V벨트(무단 벨트)(63)가 감겨 이루어지는 벨트 컨버터이다.
구동측 전동 풀리(58)는, 도 5의 주요부 확대도에 나타낸 바와 같이, 슬리브(58d)를 통해 크랭크축(22)에 대해 둘레방향 회전가능하게 장착되어 있고, 슬리브(58d) 상에 고착된 구동측 고정 풀리 반체(58a)와, 슬리브(58d)에 대해 그 축방향으로 슬라이딩가능하나 둘레방향으로는 회전불가능하게 부착된 구동측 가동 풀리 반체(58c)를 구비하여 구성되어 있다.
한편, 종동측 전동 풀리(62)는, 종동축(60)에 대해 그 축방향의 슬라이딩은 규제되어 있지만 둘레방향으로는 회전가능하게 부착된 종동측 고정 풀리 반체(62a)와, 이 종동측 고정 풀리 반체(62a)의 보스부(62c) 상에 그 축방향으로 슬라이딩 가능하게 부착된 종동측 가동 풀리 반체(종동측 가동 풀리)(62b)를 구비하여 이루어진다.
그리고, 이들 구동측 고정 풀리 반체(58a)와 구동측 가동 풀리 반체(58c)의 사이, 및 종동측 고정 풀리 반체(62a)와 종동측 가동 풀리 반체(62b)의 사이에 각각 형성된 단면 대략 V자형상의 벨트 홈에, 무단형상의 V벨트(63)가 감겨 있다.
종동측 가동 풀리 반체(62b)의 배면측(차폭 방향 좌측)에는, 이 종동측 가동 풀리 반체(62b)를 종동측 고정 풀리 반체(62a)측을 향해 상시 힘을 가하는 스프링(탄성 부재)(64)이 설치되어 있다.
이러한 구성에 있어서, 크랭크축(22)의 회전수가 상승하면, 구동측 전동 풀리(58)에 있어서는, 웨이트 롤러(58b)에 원심력이 작용하여 구동측 가동 풀리 반체(58c)가 구동측 고정 풀리 반체(58a)측으로 슬라이딩한다. 이 슬라이딩한 분만큼 구동측 가동 풀리 반체(58c)가 구동측 고정 풀리 반체(58a)에 근접하여, 구동측 전동 풀리(58)의 홈 폭이 감소하기 때문에, 구동측 전동 풀리(58)와 V벨트(63)와의 접촉 위치가 구동측 전동 풀리(58)의 반경 방향 외측으로 어긋나, V벨트(63)의 권회 직경이 증대한다. 이에 따라, 종동측 전동 풀리(62)에 있어서는, 종동측 고정 풀리 반체(62a)와 종동측 가동 풀리 반체(62b)에 의해 형성되는 홈 폭이 증가한다. 즉, 크랭크축(22)의 회전수에 따라, V벨트(63)의 권회 직경(전달 피치 직경)이 연속적으로 변화하여, 변속비가 자동적이고 또한 무단계로 변화한다.
발진 클러치(40)는, 무단 변속기(23)보다도 차체 외측(본 실시예에서는 차폭방향 좌측), 즉 구동측 고정 풀리 반체(58a)와 팬(54b)의 사이, 또한 전동 케이스(59)에 형성된 냉각풍 수취구(59a)의 근방에 설치되어 있다.
이 발진 클러치(40)는, 상기 슬리브(58d)에 고착된 컵형상의 외부 케이스(40a)와, 크랭크축(22)의 좌단부에 고착된 외부 플레이트(40b)와, 이 외부 플레이트(40b)의 외측 가장자리부에 웨이트(40c)를 통해 반경방향 외측을 향하도록 부착된 슈(40d)와, 이 슈(40d)를 반경방향 내측으로 힘을 가하기 위한 스프링(40e)을 구비하여 구성되어 있다.
이러한 구성에 있어서, 엔진 회전수, 즉 크랭크축(22)의 회전수가 소정치(예를 들면, 3000rpm) 이하인 경우에는, 크랭크축(22)과 무단 변속기(23) 사이의 동력 전달은 차단되어 있다.
엔진 회전수가 상승하여, 크랭크축(22)의 회전수가 상기 소정치를 넘으면, 웨이트(40c)에 작용하는 원심력이 스프링(40e)에 의해 반경 방향 내측으로 작용하는 탄성력에 저항하여, 웨이트(40c)가 반경방향 외측으로 이동함으로써, 슈(40d)가 외부 케이스(40a)의 내주면을 소정치 이상의 힘으로 가압한다. 이에 의해, 크랭크축(22)의 회전이 외부 케이스(40a)를 통해 슬리브(58d)에 전달되어, 이 슬리브(58d)에 고정된 구동측 전동 풀리(58)가 구동된다.
원웨이 클러치(44)는, 컵형상의 외부 클러치(44a)와, 이 외부 클러치(44a)에 동축으로 내부 삽입된 내부 클러치(44b)와, 이 내부 클러치(44b)로부터 외부 클러치(44a)에 대해 일방향만 동력을 전달 가능하게 하는 롤러(44c)를 구비하여 구성되어 있다. 외부 클러치(44a)는, 구동 모터(21b)의 내부 회전자 본체를 겸하고, 내부 회전자 본체와 동일 부재로 구성되어 있다. 또한, 내부 클러치(44b)의 내주와, 종동측 고정 풀리 반체(62a)에서의 보스부(62c)의 좌단부는, 서로 스플라인 결합되어 있다.
이렇게, 원웨이 클러치(44)는, 내부 회전자 형식으로 구성된 구동 모터(21b)의 내부 회전자(80) 내에 배치되어 있는 동시에, 종동측 가동 풀리 반체(62b)의 배면측(차폭 방향 좌측)에 설치된 스프링(64)의 차폭 방향에 인접하여 배치되어 있다.
이러한 구성에 있어서, 무단 변속기(23)의 종동측 전동 풀리(62)에 전달된 엔진(20)측으로부터의 동력은, 종동측 고정 풀리 반체(62a), 내부 클러치(44b), 외부 클러치(44a) 즉 내부 회전자 본체, 종동축(60), 및 감속 기구(69)를 통해 후륜(WR)에 전달되는 데 비해, 차량을 밀고 갈 때나 회생 동작시 등에 있어서의 후륜(WR)측으로부터의 동력은, 감속 기구(69), 종동축(60), 내부 회전자 본체 즉 외부 클러치(44a)까지는 전달되지만, 이 외부 클러치(44a)가 내부 클러치(44b)에 대해 공전하기 때문에, 무단 변속기(23) 및 엔진(20)에 전달되지는 않는다.
전동 케이스(59)의 차체 후방측에는, 종동축(60)을 모터 출력축으로 하는 내부 회전자 형식의 구동 모터(21b)가 설치되어 있다. 즉, 본 실시예에 따른 구동 모터(21b)는, 종동축(60)을 통해 감속 기구(69)에 부착되어 있고, 그 모터 출력축 즉 종동축(60)은, 차폭 방향을 지향하도록 배치되어 있다.
내부 회전자(80)는, 무단 변속기(23)의 출력축이기도 한 종동축(60)과, 컵형상을 하고 그 중앙부에 형성된 보스부(80b)로 종동축(60)과 스플라인 결합된 내부 회전자 본체 즉 상기 내부 클러치(44b)와, 이 내부 클러치(44b)의 개구측 외주면에 설치된 마그넷(80c)을 구비하여 구성되어 있다. 내부 클러치(44b)의 바닥부측 외주면에는, 전동 케이스(59)의 내벽(59A)에 부착된 회전자 센서(81)에 의해 검지되는 다수의 피검지체(82)가 장착되어 있다.
한편, 고정자(83)는, 전동 케이스(59) 내의 고정자 케이스(83a)에 고정된 티스(83b)에 도선을 감은 코일(83c)에 의해 구성되어 있다.
구동 모터(21b)는, 이상의 구성을 구비함으로써, 엔진(20)의 출력을 어시스트할 때 발전기로서 기능하는 외에, 종동축(60)의 회전을 전기 에너지로 변환하여, 도 2에는 도시 생략한 배터리(74)에 회생 충전하는 발전기(제너레이터)로서도 기능한다.
또한, 구동 모터(21b)를 제어하는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호나 회생시의 전력은, 단자(도시 생략)로부터 입출력된다.
또, 구동 모터(21b)는, 금속제의 전동 케이스(59)의 내벽(59A)에 고정자 케이스(83a)를 통해 직접 부착되어 있고, 이 직접 부착 개소에 대응하는 전동 케이스(59)의 외벽(59B)에는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 차체 전후 방향으로 연장되는 냉각용의 핀(59b)이 서로 간격을 두고 다수 설치되어 있다. 즉, 구동 모터(21b)는, 평면 레이아웃 상, 무단 변속기(23)보다도 차폭 방향 외측(좌측), 바꿔 말하면, 무단 변속기(23)를 사이에 두고 감속 기구(69)와 반대측에 배치되어 있다.
또한, 구동 모터(21b)는, 도 1에 나타낸 차체 측면시에서, 크랭크축(22)과 후륜(WR)의 차축(68)을 연결하는 선(L)보다도 상방, 또한, 차축(68)보다도 차체 전방에 배치되어 있다. 즉, 구동 모터(21b)의 출력축인 종동축(60)은, 상기 선(L)보다도 상방에 위치하고 있다.
감속 기구(69)는, 전동 케이스(59)의 후단부 우측에 연속하고 있는 전달실(70) 내에 설치되어 있고, 종동축(60) 및 후륜(WR)의 차축(68)과 평행으로 축지지된 중간축(73)을 구비하는 동시에, 종동축(60)의 우단부 및 중간축(73)의 중앙부에 각각 형성된 제1 감속 기어 쌍(71, 71)과, 중간축(73)의 우단부 및 차축(68)의 좌단부에 각각 형성된 제2 감속 기어 쌍(72, 72)을 구비하여 구성되어 있다.
이러한 구성에 의해, 종동축(60)의 회전은 소정의 감속비로 감속되어, 이것과 평행으로 축지지된 후륜(WR)의 차축(68)에 전달된다.
엔진(20), ACG 스타터 모터(21a), 및 구동 모터(21b)를 통괄 제어하는 제어 유닛(7)은, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), 및 RAM(Random Access Memory) 등을 갖는 제어 수단이다.
이 제어 유닛(7)은, 스로틀 밸브(17)의 개도를 검출하는 스로틀 개도 센서나, 부압 센서(19), 회전자 센서(57, 81) 등으로부터의 정보를 받아, ACG 스타터 모터(21a)나 구동 모터(21b)의 각 드라이버(90, 91)나, 엔진(20)의 점화 플러그(29)를 작동시키는 점화 장치에 소정의 제어 신호를 출력한다.
이상의 구성으로 이루어지는 하이브리드 차량에 있어서, 엔진 시동시는, 크랭크축(22) 상의 ACG 스타터 모터(21a)를 사용하여 크랭크축(22)을 회전시킨다. 이 때, 발진 클러치(40)는 접속되어 있지 않고, 크랭크축(22)으로부터 무단 변속기(23)로의 동력 전달은 차단되어 있다. 그리고, 크랭크축(122)의 회전과 동기하여 실린더(27) 내에 흡기된 연료 혼합기를 점화 플러그로 연소시켜, 피스톤(25)을 왕복 운동시킨다.
그리고, 스로틀 그립의 조작량에 대응하여, 크랭크축(22)의 회전수가 소정치(예를 들면, 3000rpm)를 넘으면, 크랭크축(22)의 회전 동력이 발진 클러치(40)를 통해 무단 변속기(23), 원웨이 클러치(44), 및 감속 기구(69)에 전달되어, 후륜(WR)이 구동된다.
이 발진시에, 배터리(74)로부터의 급전에 의해 구동 모터(21b)를 가동시켜, 엔진 동력에 의한 종동축(60)의 회전을 어시스트하는 것도 가능하다.
또, 엔진(20)에 의한 발진을 대신해, 구동 모터(21b)만에 의한 발진도 가능하다. 이 경우는, 구동 모터(21b)에 의한 종동축(60)의 회전은, 원웨이 클러치(44)에 의해 종동측 전동 풀리(62)에 전달되지 않기 때문에, 무단 변속기(23)를 구동시키지 않는다. 이에 의해, 구동 모터(21b)만으로 후륜(WR)을 구동하여 주행하는 경우에는, 에너지 전달 효율이 향상한다.
엔진(20)만으로 주행하고 있는 경우에 있어서, 가속시나 고속시 등 부하가 클 때는, 구동 모터(21b)로 엔진 주행을 어시스트할 수도 있다. 이 때, 종동축(60)에는, 피스톤(25)의 왕복 운동에 의한 크랭크축(22)의 회전 동력이 발진 클러치(40), 무단 변속기(23), 및 원웨이 클러치(44)를 통해 전달되는 동시에, 구동 모터(21b)로부터의 동력도 원웨이 클러치(44)를 통해 전달되어, 이들의 합성 동력이 감속 기구(69)를 통해 후륜(WR)을 구동한다.
이와는 반대로, 구동 모터(21b)만으로 주행하고 있는 경우에, 엔진(20)으로 모터 주행을 어시스트할 수도 있다.
일정 속도로의 주행(크루즈 주행)시에, 구동 모터(21b)만을 동력원으로 하여 주행하고 있는 경우, 엔진(20)을 구동시켜도 발진 클러치(40)의 접속 회전수(상기 소정치) 이하이면, 무단 변속기(23)를 구동시키지 않고, ACG 스타터 모터(21a)에 의한 발전을 행할 수 있다.
이 일정 속도 주행시에 구동 모터(21b)만을 동력원으로 하여 주행하고 있는 경우는, 구동 모터(21b)로부터 후륜(WR)으로의 동력 전달이 무단 변속기(23)를 구동시키지 않고 행해지므로, 에너지 전달 효율이 뛰어나다.
감속시에, 원웨이 클러치(44)는, 종동축(60)의 회전을 무단 변속기(23)의 종동측 전동 풀리(62)에 전달하지 않기 때문에, 무단 변속기(23)를 구동시키지 않고, 차축(68)의 회전을 감속 기구(69)를 통해 직접, 구동 모터(21b)에 회생할 수 있다.
즉, 후륜(WR)으로부터 구동 모터(21b)로의 회생 동작시에, 후륜(WR)으로부터 구동 모터(21b)에 전달되는 동력이 무단 변속기(23)의 구동에 소비되지 않기 때문에, 회생시의 충전 효율이 향상한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의한 하이브리드 차량에 있어서는, 무단 변속기(23)와 종동축(60)의 사이에, 무단 변속기(23)로부터 종동축(60)에 대해 일방향의 동력 전달이 가능한 원웨이 클러치(44)를 설치함으로써, 종동축(60)측에서 엔진(20)측으로의 동력 전달은 항상 차단된 상태로 되어 있다. 따라서, 후륜(WR)에서 구동 모터(21b)로의 회생 동작으로 이행할 때 상기 차단 조작이 불필요해지는 동시에, 회생 동작시에 후륜(WR)에서 구동 모터(21b)에 전달되는 동력이 무단 변속기(23)의 구동에 소비되지 않기 때문에, 회생 충전 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또, 동력원을 엔진(20)만의 상태에서 구동 모터(21b)만의 상태로 전환할 때도, 동력원 전환 조작이 불필요해지는 동시에, 구동 모터(21b)만에 의한 주행시에 구동 모터(21b)에서 후륜(WR)에 전달되는 동력이 무단 변속기(23)의 구동에 소비되지 않기 때문에, 에너지 전달 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 일방향 동력 전달 수단으로서 원웨이 클러치(44)를 사용했으므로, 원심 클러치를 사용한 경우보다도, 파워 유닛(11)의 소형화를 도모할 수 있다.
또, 구동 모터(21b)를 내부 회전자 형식으로 구성하여, 원웨이 클러치(44)를 내부 회전자(80)의 내부에 배치했으므로, 사양상의 요구 등에 의해 불가피하게 내부 회전자(80)가 대형화한 경우라도, 그 내부에 발생하기 쉬운 데드 스페이스의 유효 이용을 도모하는 것이 가능해져, 파워 유닛(11)의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 종동측 가동 풀리 반체(62b)를 차폭 방향으로 힘을 가하는 스프링(64)에 인접시켜 무단 변속기(23)를 배치했으므로, 스프링(64)의 근방에 발생하기 쉬운 데드 스페이스의 유효 이용도 가능해져, 파워 유닛(11)의 한층의 소형화를 도모할 수 있다.
상기에 더해, 본 실시예에서는, 크랭크축(22)과 무단 변속기(23)의 사이에 발진 클러치(40)를 설치하고, 크랭크축(22)의 회전수가 상기 소정치를 넘은 경우에, 크랭크축(22)의 회전 동력이 무단 변속기(23)에 전달되도록 구성했으므로, 이하의 효과가 얻어진다.
즉, 엔진 회전수가 상기 소정치 이하인 경우에는, 크랭크축(22)과 무단 변속기(23) 사이의 동력 전달이 차단되어 있기 때문에, 엔진(20)에 의한 후륜 구동을 대신해, 일반적으로 저회전역에서 토오크가 큰 구동 모터(21b)에 의한 후륜 구동이 가능해진다. 이에 의해, 저회전역에 있어서는, 구동 손실을 감소시킬 수 있다.
또, 예를 들면 회전시 등의 엔진 회전수가 작은 경우에는, 크랭크축(22)의 회전 동력이, 무단 변속기(23)에 소비되지 않고, ACG 스타터 모터(21a)에서 효율적으로 전기 에너지로 변환되기 때문에, ACG 스타터 모터(21a)에서의 발전 효율이 향상한다. 또한, 신호 대기 등을 할 때는, 무단 변속기(23)가 구동되지 않기 때문에, 마찰의 발생을 억제할 수 있다.
상기에 더해, 본 실시예에서는, 발진 클러치(40) 및 구동 모터(21b)를 무단 변속기(23)보다도 차폭 방향 외측에 배치함으로써, 이들을 수용하고 있는 전동 케이스(59)를 여는 것만으로, 발진 클러치(40) 및 구동 모터(21b)를 외측에 노출시킬 수 있다. 따라서, 유지보수성이 향상하는 동시에, 부착성도 향상한다. 또, 이러한 구성에서는, 발진 클러치(40)와 구동 모터(21b)가 무단 변속기(23)에 대해 동측에 배치되어 있기 때문에, 무단 변속기(23)를 사이에 두고 타측에 배치한 경우에 비해, 차폭 방향의 치수를 좁힐 수 있다.
또한, 발진 클러치(40)를 전동 케이스(59)에 형성된 냉각풍 수취구(59a)의 근방에 배치했기 때문에, 냉각풍 수취구(59a)로부터 전동 케이스(59) 내에 받아들여진 외기에 의해 발진 클러치(40)를 효과적으로 강제 냉각할 수 있어, 발진 클러치(40)의 냉각성이 향상한다.
또, 발진 클러치(40) 및 구동 모터(21b)를, 무단 변속기(23)를 사이에 두고 ACG 스타터 모터(21a)와 반대측에 배치했기 때문에, 무단 변속기(23)에 대해 모두 동측에 배치되는 발진 클러치(40) 및 구동 모터(21b)와, 이들 발진 클러치(40) 및 구동 모터(21b)에 비해 중량이 큰 ACG 스타터 모터(21a)가, 무단 변속기(23)를 사이에 두고 차폭 방향(좌우)으로 나누어진다.
상기에 더해, 본 실시예에서는, 크랭크축(22)에 팬(54b)을 연결하는 동시에, 구동 모터(21b)와 팬(54b)을 전동 케이스(59) 내에서 무단 변속기(23)에 대해 동측에 배치함으로써, 크랭크축(22)과 함께 팬(54b)이 회전하면, 그 회전에 의해 전동 케이스(59) 내에 와류가 발생한다. 따라서, 발열량이 큰 구동 모터(21b)를 효과적으로 냉각할 수 있다. 또, 주행풍이 없는 신호 대기 등의 아이들 회전중이라도, 구동 모터(21b)를 강제 냉각할 수 있다.
또, 구동 모터(21b)를 전동 케이스(59)의 내벽(59A)에 부착하고, 구동 모터(21b)로부터의 발열을 케이스 외면에 직접 전달해 주행풍에 의한 냉각 효과를 높이는 동시에, 팬(54b)에 의해 전동 케이스(59) 내에 발생한 와류에 의한 냉각을 가능하게 했으므로, 구동 모터(21b)의 냉각성 향상을 도모할 수 있다.
또한, 전동 케이스(59)의 구동 모터 부착부 외면(외벽(59B))에 냉각용의 핀(59b)을 설치했으므로, 방열 면적이 증대하여, 주행풍에 의한 냉각 성능의 한층의 향상을 도모할 수 있다.
상기에 더해, 본 실시예에서는, 구동 모터(21b)를 감속 기구(69) 즉 종동축(60)에 부착했으므로, 무단 변속기(23)와 후륜(WR)의 사이에 원래 설치되어 있던 감속 기구(69)를 이용하여, 구동 모터(21b)로부터의 동력을 감속하여 후륜(69)에 전달할 수 있다.
따라서, 구동 모터(21b)가 차축(68)에 직결되어, 무단 변속기(23)와 후륜(WR)의 사이에 감속 기구를 구비하고 있지 않은, 모터 직결형의 파워 유닛과 비교하면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
즉, 구동 모터(21b)의 발생 동력은 모두 동일하지만 최종적으로 감속을 필요로 하는 경우라도, 무단 변속기(23)와 후륜(WR)의 사이에 새롭게 감속 기구를 추가할 필요가 없어, 부품 점수의 증가를 방지할 수 있다. 한편, 후륜(WR)에 최종적으로 전달되는 동력이 모두 동일한 경우에는, 구동 모터(21b)를 보다 소형화할 수 있다.
상기 구성에 더해, 본 실시예에서는, 구동 모터(21b)를 무단 변속기(23)를 사이에 두고 감속 기구(69)와 반대측에 배치했기 때문에, 중량물인 구동 모터(21b) 및 감속 기구(69)가, 무단 변속기(23)를 사이에 두고 차폭 방향(좌우)으로 나누어진다.
또, 구동 모터(21b)를, 차체 측면시에서, 크랭크축(22)과 차축(68)을 연결하는 선(L)보다도 상방에 배치했기 때문에, 대형화하기 쉬운 하이브리드 차량에 있어서의 구동 모터(21b)를 보다 상방에 위치시킬 수 있어, 이륜차로서, 보다 큰 뱅크각을 확보할 수 있게 된다.
또한, 구동 모터(21b)를 모터 출력축(종동축(60))의 길이방향이 차폭 방향을 지향하도록 배치하고, 또한 모터 출력축을 차축(68)보다도 차체 전방에 배치했으므로, 차체 전후 방향의 길이를 짧게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 설계 변경이 가능하다. 예를 들면, 적용 대상은, 이륜차에 한정되지 않고, 삼륜차나 사륜차 등의 다른 이동체여도 된다.
또, 상기 실시예에서는, 동력 전달 수단으로서 벨트 컨버터(무단 변속기(23))를 사용하고 있지만, 그 밖의 변속기이어도 된다.
구동 모터(21b)의 부착 위치는, 후륜(WR)에 한정되지 않고 전륜(WF)이어도 된다.
일방향 동력 전달 수단은, 일방향에만 동력을 전달하는 것이면, 상기 실시예의 원웨이 클러치(44)에 한정되지 않고, 래치트 등 임의의 형식이어도 된다. 또, 그 부착 위치는, 종동축(60)에 한정되지 않고, 차축(68) 또는 중간축(73)이어도 된다.
청구항 1에 따른 발명에 의하면, 구동축측에서 엔진측으로의 동력 전달이 항상 차단된 상태로 되어 있기 때문에, 구동륜으로부터 모터로의 회생 동작으로 이행할 때 상기 차단 조작이 불필요해지는 동시에, 회생 동작시에 구동륜에서 모터로 전달되는 동력이 동력 전달 수단의 구동에 소비되지 않기 때문에, 회생시의 충전 효율이 향상한다.
또, 저출력으로 주행 가능한 경우 등과 같이, 동력원을 엔진만의 상태에서 모터만의 상태로 전환할 때도, 동력원 전환 조작이 불필요해지는 동시에, 모터에서 구동륜에 전달되는 동력이 동력 전달 수단의 구동에 소비되지 않기 때문에, 에너지 전달 효율이 향상한다.
청구항 2에 따른 발명에 의하면, 사양상의 요구 등에 의해 불가피하게 내부 회전자가 대형화한 경우라도, 그 내부에 발생하기 쉬운 데드 스페이스를 유효 이용할 수 있기 때문에, 레이아웃 효율이 향상한다.
청구항 3에 따른 발명에 의하면, 탄성 수단의 근방에 발생하기 쉬운 데드 스페이스를 유효 이용할 수 있기 때문에, 레이아웃 효율이 더욱 향상한다.
청구항 4에 따른 발명에 의하면, 모터와 동력 전달 수단 사이를 최단으로 할 수 있어, 이 사이에서의 동력 소비를 최저한으로 억제할 수 있기 때문에, 에너지 전달 효율이 향상한다.
청구항 5에 따른 발명에 의하면, 유닛 스윙식 자동 이륜차에 있어서, 이상의 효과를 얻을 수 있다.
청구항 6에 따른 발명에 의하면, 전동 케이스 내에 도입되는 냉각 공기에 의해, 발열량이 큰 모터를 효과적으로 냉각할 수 있다. 또, 주행풍이 없는 신호 대기 등의 아이들 회전중이라도, 모터를 강제 냉각할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 일 실시예에 의한 이륜차의 측면도,
도 2는 도 1에 나타낸 이륜차의 시스템 구성을 나타낸 블록도,
도 3은 도 1에 나타낸 이륜차의 파워 유닛의 단면도,
도 4는 도 1에 나타낸 파워 유닛의 확대도,
도 5는 도 3의 주요부 확대도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
11…파워 유닛 20…엔진(동력원)
21b…구동 모터(모터, 동력원)
23…무단 변속기(동력 전달 수단, 벨트 컨버터)
24…원웨이 클러치(일방향 동력 전달 수단)
40…종동축(구동축) 62…종동측 전동 풀리(종동측 풀리)
62b…종동측 가동 풀리 반체(종동측 가동 풀리)
63…V벨트(무단 벨트) 64…스프링(탄성 수단)
80…내부 회전자 WR…후륜(구동륜)

Claims (7)

  1. 엔진과,
    상기 엔진으로부터의 동력을 구동륜측에 전달하는 동력 전달 수단과,
    상기 동력 전달 수단의 종동측에 연결되는 동시에 상기 구동륜에 연결된 구동축과,
    상기 구동축에 연결되는 모터와,
    상기 동력 전달 수단과 상기 구동축의 사이에 설치되고, 상기 동력 전달 수단으로부터 상기 구동축에 대해 일방향으로 동력 전달 가능한 일방향 동력 전달 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모터는, 내부 회전자 형식으로 구성되고,
    상기 일방향 동력 전달 수단은, 상기 내부 회전자의 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동력 전달 수단은, 상기 엔진으로부터의 동력을 무단 벨트에 의해 상기 구동축에 전달하는 벨트 컨버터로 구성되어 있는 동시에, 이 벨트 컨버터는, 종동측 가동 풀리를 차폭 방향으로 힘을 가하는 탄성 수단을 구비하여 이루어지고,
    상기 일방향 동력 전달 수단은, 상기 탄성 수단에 인접 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 동력 전달 수단은, 상기 엔진으로부터의 동력을 무단 벨트에 의해 상기 구동축에 전달하는 벨트 컨버터로 구성되어 있는 동시에, 이 벨트 컨버터는, 종동측 가동 풀리를 차폭 방향으로 힘을 가하는 탄성 수단을 구비하여 이루어지고,
    상기 일방향 동력 전달 수단은, 상기 탄성 수단에 인접 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
  5. 제1항에 있어서,
    동력원을 포함하는 파워 유닛이 피벗장착 부분을 중심으로 요동 가능하게 지지되어 있고,
    상기 모터가 동력 전달 수단의 종동측 풀리에 인접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    대상 차량이 유닛 스윙식 자동 이륜차인 것을 특징으로 하이브리드 차량.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    전동 케이스 내에 상기 동력 전달 수단과 상기 모터를 구비하고, 상기 전동 케이스 내에 도입되는 냉각 공기에 의해 상기 모터를 냉각하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
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