WO2018173672A1 - ハイブリッド車両 - Google Patents

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WO2018173672A1
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electric motor
power
output shaft
transmission
engine
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PCT/JP2018/007595
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English (en)
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松田　義基
浩和 森田
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川崎重工業株式会社
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the electric motor may be disposed away from the crankcase.
  • the electric motor M is connected to the output shaft 7 of the transmission 5 via the second power transmission mechanism 17.
  • the second power transmission mechanism 17 may be a gear pair, a chain / sprocket mechanism, or a belt / pulley mechanism. That is, the drive shaft of the electric motor M is connected so as to constantly transmit power to a rotating body (for example, the gear 17a) that rotates together with the output shaft 7. If the second power transmission mechanism 17 uses an endless belt-like body such as a belt or a chain, the electric motor M can be easily disposed away from the output shaft 7 as compared with a case where power is transmitted by a gear pair. The electric motor M inputs power to the output shaft 7 without passing through the input shaft 6.
  • the electric motor M provides power to the output shaft 7 on the downstream side of the power transmission with respect to the transmission 5 and the clutch 12 that serve as a power cutting mechanism capable of cutting the power transmission path between the engine E and the output shaft 7.
  • the connection state between the electric motor M and the output shaft 7 is always kept in a power transmission state.
  • One end portion 7a (for example, the left end portion) of the output shaft 7 of the transmission 5 protrudes from the crankcase 29 to one side (for example, the left side) in the vehicle width direction, and the output transmission mechanism 8 is connected to the one end portion 7a of the output shaft 7. It is connected.
  • the electric motor M inputs power to the one end portion 7 a of the output shaft 7 via the second power transmission mechanism 17.
  • the connection position between the output shaft 7 and the second power transmission mechanism 17 is on the inner side in the vehicle width direction than the connection position between the output shaft 7 and the output transmission mechanism 8 and on the outer side in the vehicle width direction with respect to the crankcase 29.
  • the direction in which the drive shaft Ma of the electric motor M projects from the casing Mb is the same as the direction in which the output shaft 7 of the transmission 5 projects from the crankcase 29.
  • the electric motor M can generate power with electric power supplied from the battery 18 via the inverter 19, and can generate electric power with the power transmitted from the output shaft 7 of the transmission 5 to charge the battery 18.
  • a generator G is connected to the crankshaft 10 of the engine E.
  • the crankshaft 10 is provided with an engine rotation speed sensor 20 (for example, a crank angle sensor) that can detect the rotation speed.
  • the clutch 12 is provided with a clutch sensor 21 (for example, a stroke sensor) that can detect whether the clutch 12 is in a disconnected state or a connected state.
  • the transmission 5 can detect a shift position (one position selected from neutral and a plurality of shift speeds (for example, 1st to 6th speeds)) to detect the operation instruction of the transmission 5 by the driver.
  • a machine sensor 22 is provided.
  • the transmission sensor 22 is a potentiometer or a gear position sensor that can detect the rotation angle of the shift drum.
  • the drive wheel 2 is provided with a drive wheel rotational speed sensor 23 for detecting the rotational speed.
  • the engine ECU 35 controls the output of the engine E.
  • the electric throttle valve 38 for adjusting the intake amount to the engine E is controlled.
  • the engine ECU 35 commands the electric throttle valve 38 for the target intake air amount, so that the output of the engine E is adjusted.
  • the output of the engine E is also adjusted by the engine ECU 35 controlling the ignition timing of the spark plug 37 and the fuel injection amount of the fuel injection device 36.
  • the motor ECU 33 controls the operation of the electric motor M by receiving information such as the remaining amount and voltage of the battery 18 from a battery management unit (not shown) that manages the battery 18 and issuing a command to the inverter 19.
  • the crankcase 29 houses the crankshaft 10 and the transmission 5 disposed on the rear side of the crankshaft 10.
  • a front end portion of a swing arm 30 extending rearward is rotatably connected to the rear portion of the frame portion 27.
  • the drive wheel 2 is rotatably connected to the rear end portion of the swing arm 30.
  • the swing arm 30 is connected to the cross member portion 28 by a rear suspension 31.
  • the electric motor M is disposed as a separate body outside the crankcase 29.
  • the electric motor M is disposed away from the crankcase 29 to the outside.
  • the electric motor M is disposed above the rear part of the crankcase 29.
  • the drive shaft Ma of the electric motor M is disposed behind the input shaft 6 and the output shaft 7.
  • the casing Mb of the electric motor M is also arranged behind the input shaft 6 and the output shaft 7.
  • the electric motor M is disposed in front of the rear suspension 31.
  • FIG. 4 is a table for explaining the states of the transmission 5, the clutch 12, the engine E, and the electric motor M in each mode of the vehicle 1 shown in FIG.
  • the control mode of the vehicle 1 includes an engine / motor travel mode, an engine travel mode, and a motor travel mode, and each mode is selected by a program of the controller 24 or a user.
  • the transmission 5 In the engine / motor running mode, the transmission 5 is in an engaged state (non-neutral state: 1st to 6th speed), the clutch 12 is in an engaged state (connected), the engine E is in a driving state, and the electric motor M is in a driving state. That is, power is transmitted from both the engine E and the electric motor M to the input shaft 6, and the power is transmitted to the drive wheels 2.
  • the controller 24 detects the engaged state of the transmission 5 by the transmission sensor 22 and the clutch sensor 21. In a state where the engagement state of the clutch 12 is detected, the engine E and the electric motor M are driven, and the vehicle travels with the power of both the engine E and the electric motor M.
  • the transmission 5 In the engine running mode, the transmission 5 is in an engaged state, the clutch 12 is in an engaged state, the engine E is in a driving state, and the electric motor M is in a free-running state.
  • the free-run state is a state in which the motor circuit is opened so that no resistance is generated due to generation of electromotive force even when power is transmitted to the electric motor M.
  • the controller 24 selects the engine running mode by the program of the controller 24 or the user, detects the engagement state of the transmission 5 by the transmission sensor 22, and engages the clutch 12 by the clutch sensor 21. When the state is detected, the circuit of the electric motor M is opened, the engine E is driven, and the vehicle runs with the power of the engine E alone.
  • the inertia force of the drive wheels 2 is input to the electric motor M through the transmission 5 when the vehicle 1 is decelerated.
  • the electric motor M is regenerated and the battery 18 is charged.
  • the electric motor M may be in a free run in a situation where the output support by the electric motor M is not necessary, for example, at the time of constant speed running, at the time of moderate output increasing operation, and at the time of decelerating running.
  • the reduction ratio set as the speed ratio may be set to be relatively small. By setting in this way, it is possible to increase the traveling speed. Further, the torque reduction due to the reduction in the reduction ratio may be compensated with the assistance of the electric motor M.
  • the electric motor M may be controlled so as to suppress the torsional vibration of the input shaft 6 by judging a situation in which the input shaft 6 is likely to generate torsional vibration.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the torque and the rotational speed in the engine / motor running mode of the vehicle 1 shown in FIG.
  • the controller 24 changes the torque distribution between the torque generated by the engine E and the torque generated by the electric motor M in accordance with the rotational speed. Specifically, since the torque curve of the engine E is determined by the engine design, the controller 24 adjusts the torque distribution by adjusting the torque generated by the electric motor M.
  • the controller 24 controls the electric motor M so that the generated torque in the low rotational speed region below the predetermined threshold is larger than the generated torque in the high rotational region above the threshold.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between torque and time in the engine / motor travel mode of the vehicle 1 shown in FIG.
  • the generated torque of the engine E fluctuates in a sine wave shape, so that a deviation occurs with respect to the torque (for example, accelerator opening) intended by the driver.
  • the controller 24 drives the electric motor M when the generated torque of the engine E is smaller than the torque intended by the driver, and the sum of the generated torque of the engine E and the generated torque of the electric motor M is intended by the driver.
  • the electric motor M is controlled so as to approach the torque.
  • the transmission 5 since the transmission 5 is in the neutral stage, the rotation of the power transmission body (for example, the input shaft 6, the first power transmission mechanism 11, and the engine E) closer to the engine E than the output shaft 7 is performed.
  • the portion that rotates in a meshed state by power transmission can be reduced, and the generation of running noise due to gear meshing can be suppressed.
  • the electric motor M is arranged separately from the crankcase 29 in which the transmission 5 is accommodated, between the hybrid vehicle 1 equipped with the electric motor M and the internal combustion engine vehicle not equipped with the electric motor.
  • the vehicle basic configuration can be shared.
  • the configuration of the crankcase 29 between the hybrid vehicle 1 equipped with the electric motor M and the internal combustion engine vehicle not equipped with the electric motor by the electric motor M transmitting power to the output shaft 7 outside the crankcase 29. Parts can be shared. That is, a hybrid vehicle can be realized without greatly changing the power transmission structure of the engine vehicle.
  • the electric motor M is disposed above the rear portion of the crankcase 29, the influence of heat from the engine E on the electric motor M can be suppressed. Further, since the electric motor M is arranged to be separated from the crankcase 29 to the outside, the electric motor M is transmitted by heat conduction from the crankcase 29 as compared with the case where the electric motor M is supported in contact with the crankcase 29. It is possible to suppress the heat from being transmitted.
  • the electric motor M is controlled based on the output of the clutch sensor 21, the control of the electric motor M according to the driver's command regarding the clutch 12 can be realized. Further, since both ends of the casing Mb of the electric motor M in the vehicle width direction are supported by the pair of frame portions 27, the support of the electric motor M is simplified and the casing Mb of the electric motor M is a pair of frame portions. It is also possible to serve as a reinforcing member for connecting 27.
  • the electric motor M is connected via the second power transmission mechanism 17 so as to constantly transmit power to one gear 9C (rotary body) of the gears 9B and 9C provided on the output shaft 7.
  • gear 9C rotary body
  • the rotation of the input shaft 6 is transmitted to the output shaft 7 via a gear 9B of a desired gear stage engaged with the dog ring 42. That is, with the configuration of FIG. 7, the electric motor M can transmit power to the input shaft 6 through a path different from the path for transmitting power from the engine E to the input shaft 6.
  • the gear 9C rotates together with the output shaft 7, so that the power transmitted from the electric motor M to the gear 9C can be directly transmitted to the output shaft 7.
  • FIG. 8 is a side view of a modification of the support mode of the electric motor M.
  • the electric motor M separated from the crankcase 29 is supported by the motor support frame 150.
  • the motor support frame 150 is separate from the pair of frame portions 127 extending rearward from the head pipe portion 26 and spaced apart in the vehicle width direction, and is fixed to the frame portion 127 with fasteners B (for example, bolts). .
  • the motor support frame 150 serves as a pivot frame by rotatably supporting the swing arm 30.
  • the motor support frame 150 is fixed to the crankcase 29 with a fastener.
  • the motor support frame 150 may constitute a part of the crankcase 29.
  • a sensor that detects the movement (clutch operation command) of the clutch operator 4 operated by the driver may be used.
  • the transmission sensor 22 may be a sensor that detects the movement (shift operation command) of the shift operator operated by the driver.
  • the electric motor M may be disposed behind the rear portion of the crankcase 29. Even in that case, the electric motor M is preferably supported by the pair of frame portions 27.
  • An output transmission mechanism 8 from the output shaft 7 to the drive wheel 2 is provided in a portion on one side of the output shaft 7 in the axial direction, and a second power transmission mechanism 17 that transmits power from the electric motor M to the output shaft 7 is an output shaft. 7 may be provided on the other side in the axial direction. As a result, interference between the output transmission mechanism 8 and the second power transmission mechanism 17 can be prevented, and replacement and maintenance thereof can be facilitated.
  • the vehicle may be provided with a driver mode selection switch. Even in the motor travel mode, the travel feeling may be brought close to the engine travel mode by setting the electric motor M as a free run according to the clutch operation.

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Abstract

ハイブリッド車両は、内燃機関と、電動モータと、前記内燃機関及び前記電動モータからの動力が入力される入力軸、及び、駆動輪に動力を出力する出力軸を有する変速機と、前記内燃機関と前記出力軸との間の動力伝達経路を切断可能な動力切断機構と、を備え、前記電動モータは、前記動力切断機構よりも下流側で前記出力軸に動力伝達するように前記出力軸に設けられた回転体に接続されている。

Description

ハイブリッド車両
　本発明は、内燃機関及び電動モータを走行動力源として備えるハイブリッド車両に関する。
　特許文献１には、内燃機関の動力だけでなく電動モータの動力も利用して駆動輪を駆動するハイブリッド車両が開示されている。
特開２００７－２６９２５３号公報
　しかし、特許文献１のハイブリッド車両では、電動モータが内燃機関のクランク軸に接続されているため、電動モータの駆動時には内燃機関が抵抗となるポンピングロスが発生してしまう。
　そこで本発明は、電動モータのみで駆動輪を駆動する際のエネルギー損失を簡易な構成にて低減することを目的とする。
　本発明の一態様に係るハイブリッド車両は、内燃機関と、電動モータと、前記内燃機関及び前記電動モータからの動力が入力される入力軸、及び、駆動輪に動力を出力する出力軸を有する変速機と、前記内燃機関と前記出力軸との間の動力伝達経路を切断可能な動力切断機構と、を備え、前記電動モータは、前記動力切断機構よりも下流側で前記出力軸に動力伝達するように前記出力軸に設けられた回転体に接続されている。
　前記構成によれば、電動モータの動作時に内燃機関と出力軸との間の動力伝達経路を動力切断機構（例えば、変速機のニュートラル機構やクラッチ）で切断することで、電動モータからの動力が内燃機関のクランク軸に伝達されることが防がれると共に、そのために内燃機関と出力軸との間の動力切断機構を利用できる。よって、電動モータから出力軸に設けた回転体（例えば、ギヤやスプロケット等）に動力を伝達して電動モータのみで駆動輪を駆動する際のエネルギー損失を簡易な構成にて低減できる。
　前記クラッチの状態又はクラッチ動作指令を検出するセンサと、前記センサの出力に基づいて前記電動モータを制御する制御器と、を更に備えてもよい。
　前記構成によれば、動力伝達経路の現在の状態又は動力伝達状態に関する運転者の指令に応じた電動モータの制御を実現できる。
　前記電動モータは、前記変速機が収容されるクランクケースの外部に別体として配置されていてもよい。
　前記構成によれば、電動モータを搭載したハイブリッド車両と電動モータを搭載しない内燃機関車両との間で、車両基本構成を共通化できる。
　前記電動モータは、前記変速機が収容されるクランクケースの後部の上方又は後方に配置されていてもよい。
　前記構成によれば、電動モータへの内燃機関による熱の影響を抑制できる。
　前記出力軸からの動力を前記駆動輪に伝達する出力伝達機構を更に備え、前記出力軸の一端部は、前記変速機が収容されるクランクケースから車幅方向一方に突出し、前記出力伝達機構は、前記出力軸の前記一端部に接続され、前記電動モータは、前記出力軸の前記一端部に動力を入力してもよい。
　前記構成によれば、クランクケースの外部で電動モータが出力軸に動力伝達することで、電動モータを搭載したハイブリッド車両と電動モータを搭載しない内燃機関車両との間で、クランクケースの構成部品を共通化できる。
　前記電動モータは、前記クランクケースから外部に離間して配置されていてもよい。
　前記構成によれば、クランクケースに電動モータが接触して支持される場合に比べ、クランクケースからの熱伝導によって電動モータに熱が伝わることを抑制できる。
　車幅方向に離間した一対のフレーム部を有する車体フレームを更に備え、前記電動モータは、その駆動軸が車幅方向に沿って延びるように配置され、前記電動モータのケーシングの車幅方向の両端部が、前記一対のフレーム部に支持されていてもよい。
　前記構成によれば、電動モータの支持が簡易になるとともに、電動モータのケーシングが一対のフレーム部を連結する補強部材の役目を果たすこともできる。
　本発明によれば、電動モータのみで駆動輪を駆動する際のエネルギー損失を簡易な構成にて低減できる。
実施形態に係るハイブリッド車両のブロック図である。 図１に示す車両の側面図である。 図１に示す車両の斜視図である。 図１に示す車両の各モードでの変速機、クラッチ、エンジン及び電動モータの状態を説明する表である。 図１に示す車両のエンジン・モータ走行モードにおけるトルクと回転数との関係を示すグラフである。 図１に示す車両のエンジン・モータ走行モードにおけるトルクと時間との関係を示すグラフである。 電動モータの接続態様の変形例のブロック図である。 電動モータの支持態様の変形例の側面図である。
　以下、図面を参照して実施形態を説明する。
　図１は、実施形態に係るハイブリッド車両１のブロック図である。図１に示すように、ハイブリッド車両１は、例えば自動二輪車である。車両１には、図示しない従動輪（前輪）と駆動輪２（後輪）とが設けられている。車両１のハンドルのグリップ３には、クラッチ操作子４（例えば、クラッチレバー）が設けられている。クラッチ操作子４は、例えば、運転者の手で操作されるクラッチレバー、又は、運転者の足で操作されるクラッチペダルである。車両１には、走行用駆動源及び発電用駆動源としてのエンジンＥ（内燃機関）と、走行用駆動源及び発電機としての電動モータＭとが設けられている。
　車両１には、エンジンＥ及び／又は電動モータＭからの動力を変速して駆動輪２に伝達する変速機５が設けられている。変速機５には、入力軸６及び出力軸７が設けられている。入力軸６には、エンジンＥ及び電動モータＭから動力が入力される。出力軸７は、出力伝達機構８（例えば、チェーン又はベルト）を介して駆動輪２に動力を伝達する。入力軸６は、減速比の異なる複数組のギヤ列９を介して出力軸７に動力伝達可能に結合されている。
　ギヤ列９の入力側歯車は、入力軸６に固定されている。ギヤ列９の出力側歯車は、出力軸７と同軸に設けられ、出力軸７に対して回転自在に嵌合する。入力側歯車と出力側歯車とは、常時かみ合いしている。変速機５は、運転者の足又は手によるシフト操作子（図示せず）の操作に機械的に連動して複数組のギヤ列９から１組を選択して動力伝達経路を切り換えて変速を行う手動式変速機である。変速機５では、ニュートラル段及び複数の変速段（例えば、１～６速）から選ばれる１つの動力伝達経路が選択される。
　変速機５は、運転者による動力が与えられていない自然状態において入力軸６から出力軸７への動力が非伝達となる位置にニュートラル段が設定される。運転者は、変速機５をニュートラル段に位置決めすることで、変速機５において自然状態での動力非伝達状態を実現できる。
　エンジンＥのクランク軸１０は、第１動力伝達機構１１（例えば、ギヤ）及びクラッチ１２（例えば、多板クラッチ）を介して変速機５の入力軸６に動力伝達可能に接続されている。即ち、クラッチ１２は、エンジンＥと入力軸６との間の動力伝達経路に介在している。クラッチ操作子４が操作位置まで操作されると、運転者による操作力がマスターシリンダ１３からスレーブシリンダ１４に伝達され、スレーブシリンダ１４から入力軸６内を挿通するロッドを介してクラッチ１２にクラッチ動力として付与され、クラッチ１２が切断状態になる。クラッチ操作子４が非操作位置にあるときは、クラッチ１２にクラッチ動力が付与されず、クラッチ１２が接続状態になる。ハンドルには、クラッチ操作子４が操作状態か非操作状態かを検知するクラッチ操作センサ３１が設けられている。
　クラッチ操作子４には、クラッチ操作子４を操作位置から非操作位置に向けて付勢する付勢部材１５と、クラッチ操作子４が操作位置にある状態でクラッチ操作子４を保持可能な保持機構１６とが設けられている。付勢部材１５は、例えば、クラッチ操作子４の回動部分に設けられたバネである。保持機構１６は、係止位置と非係止位置との間で動作可能であり、クラッチ操作子４が操作位置にあるときに係止位置になると、運転者がクラッチ操作子４を操作しなくてもクラッチ操作子４を係止して付勢部材１５に抗してクラッチ操作子４を操作位置に保持する。クラッチ操作子４が非係止位置になると、操作位置に保持されていたクラッチ操作子４が付勢部材１５により非操作位置に戻される。
　電動モータＭは、第２動力伝達機構１７を介して変速機５の出力軸７に接続されている。第２動力伝達機構１７は、歯車対でもよいし、チェーン／スプロケット機構でもよいし、ベルト／プーリー機構でもよい。即ち、電動モータＭの駆動軸は、出力軸７と共回転する回転体（例えば、ギヤ１７ａ）に常時動力伝達するように接続されている。なお、第２動力伝達機構１７は、ベルトやチェーンのような無端帯状体を用いれば、歯車対によって動力を伝達する場合に比べて、出力軸７から遠ざけて電動モータＭを配置しやすい。電動モータＭは、入力軸６を介さずに出力軸７に動力を入力する。即ち、電動モータＭは、エンジンＥと出力軸７との間の動力伝達経路を切断可能な動力切断機構の役目を有する変速機５及びクラッチ１２よりも、動力伝達下流側で出力軸７に動力を伝達する。電動モータＭと出力軸７との間の接続状態は、常時動力伝達状態に保たれている。
　変速機５の出力軸７の一端部７ａ（例えば、左端部）は、クランクケース２９から車幅方向一方（例えば、左方）に突出し、出力伝達機構８は、出力軸７の一端部７ａに接続されている。電動モータＭは、第２動力伝達機構１７を介して出力軸７の一端部７ａに動力を入力する。出力軸７と第２動力伝達機構１７との接続位置は、出力軸７と出力伝達機構８との接続位置よりも車幅方向内側で且つクランクケース２９よりも車幅方向外側である。電動モータＭの駆動軸ＭａがケーシングＭｂから突出する向きは、変速機５の出力軸７がクランクケース２９から突出する向きと同じである。電動モータＭは、バッテリ１８からインバータ１９を介して供給される電力で動力を発生し、また、変速機５の出力軸７から伝達される動力で発電してバッテリ１８を充電可能である。
　エンジンＥのクランク軸１０には、電動モータＭとは別に発電機Ｇが接続されている。クランク軸１０には、その回転数を検出可能なエンジン回転数センサ２０（例えば、クランク角センサ）が設けられている。クラッチ１２には、クラッチ１２が切断状態であるか接続状態であるかを検出可能なクラッチセンサ２１（例えば、ストロークセンサ）が設けられている。変速機５には、変速位置（ニュートラル及び複数の変速段（例えば、１～６速）から選ばれる１つの位置）を検出することで、運転者による変速機５の動作指示を検出可能な変速機センサ２２が設けられている。例えば、変速機センサ２２は、シフトドラムの回転角度を検出可能なポテンショメータ又はギヤポジションセンサである。駆動輪２には、その回転数を検出する駆動輪回転数センサ２３が設けられている。
　　車両１には、制御器２４が設けられている。制御器２４は、エンジン回転数センサ２０、クラッチセンサ２１、変速機センサ２２、駆動輪回転数センサ２３及びクラッチ操作センサ３１の出力信号を受信する。制御器２４は、エンジンＥ及び電動モータＭを制御する。制御器２４は、エンジンＥを制御するエンジンＥＣＵ３５と、電動モータＭを制御するモータＥＣＵ３３とを備える。なお、制御器２４は、各ＥＣＵ３３，３５に分かれたものとせずに一体としてもよい。
　制御器２４は、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ及びＩ／Ｏインターフェース等を有する。プロセッサは、エンジン回転数センサ２０、クラッチセンサ２１、変速機センサ２２及び駆動輪回転数センサ２３等の各種センサからの情報をＩ／Ｏインターフェースを介して受信して当該情報を参照し、不揮発性メモリに保存されたプログラムに従って揮発性メモリを用いて演算処理することで、エンジンＥ及び電動モータＭを制御する。
　エンジンＥＣＵ３５は、エンジンＥの出力を制御する。例えば、エンジンＥへの吸気量を調整するための電動スロットルバルブ３８を制御する。エンジンＥＣＵ３５が電動スロットルバルブ３８に目標吸気量を指令することで、エンジンＥの出力が調整される。そのほか、エンジンＥＣＵ３５が、点火プラグ３７の点火時期や燃料噴射装置３６の燃料噴射量を制御することでも、エンジンＥの出力が調整される。
　モータＥＣＵ３３は、バッテリ１８を管理するバッテリ管理ユニット（図示せず）からバッテリ１８の残量や電圧等の情報を受信し、インバータ１９に指令を出すことで電動モータＭの動作を制御する。
　図２は、図１に示す車両１の側面図である。図３は、図１に示す車両１の斜視図である。図２及び３に示すように、車両１は、車体フレーム２５を備える。車体フレーム２５は、ステアリング軸が挿通されるヘッドパイプ部２６と、ヘッドパイプ部２６から後方に延びて車幅方向に離間した一対のフレーム部２７と、車幅方向に延びて一対のフレーム部２７を連結するクロスメンバ部２８とを有する。フレーム部２７には、エンジンＥ及びクランクケース２９が支持されている。
　クランクケース２９には、クランク軸１０と、クランク軸１０の後側に配置された変速機５とが収容されている。フレーム部２７の後部には、後方に延びるスイングアーム３０の前端部が回動自在に連結されている。スイングアーム３０の後端部には、駆動輪２が回動自在に接続されている。スイングアーム３０は、リヤサスペンション３１によりクロスメンバ部２８に接続されている。
　電動モータＭは、クランクケース２９の外部に別体として配置されている。電動モータＭは、クランクケース２９から外部に離間して配置されている。電動モータＭは、クランクケース２９の後部の上方に配置されている。電動モータＭの駆動軸Ｍａは、入力軸６及び出力軸７よりも後方に配置されている。電動モータＭのケーシングＭｂも、入力軸６及び出力軸７よりも後方に配置されている。電動モータＭは、リヤサスペンション３１よりも前方に配置されている。
　電動モータＭは、その駆動軸Ｍａ（図１参照）が車幅方向に延びるように配置されている。電動モータＭのケーシングＭｂの車幅方向の両端部は、一対のフレーム部２７に固定されている。フレーム部２７のうち電動モータＭが固定されるモータ支持部２７ａは、車幅方向から見て、フレーム部２７のうちモータ支持部２７ａに隣接する部分に比べて幅広になっている。電動モータＭは、車幅方向から見て、フレーム部２７に包含される位置に配置されている。
　図４は、図１に示す車両１の各モードでの変速機５、クラッチ１２、エンジンＥ及び電動モータＭの状態を説明する表である。図４に示すように、車両１の制御モードは、エンジン・モータ走行モード、エンジン走行モード及びモータ走行モードを有し、各モードは、制御器２４のプログラム又はユーザにより選択される。
　エンジン・モータ走行モードでは、変速機５はエンゲージ状態（非ニュートラル状態：１～６速）、クラッチ１２はエンゲージ状態（接続）、エンジンＥは駆動状態、電動モータＭは駆動状態である。即ち、入力軸６には、エンジンＥ及び電動モータＭの両方から動力が伝達され、その動力が駆動輪２に伝達される。具体的には、制御器２４は、制御器２４のプログラム又はユーザによりエンジン・モータ走行モードが選択されると、変速機センサ２２により変速機５のエンゲージ状態が検出され、且つ、クラッチセンサ２１によりクラッチ１２のエンゲージ状態が検出された状態にて、エンジンＥ及び電動モータＭを駆動し、エンジンＥ及び電動モータＭの両方の動力で走行する。
　エンジン走行モードでは、変速機５はエンゲージ状態、クラッチ１２はエンゲージ状態、エンジンＥは駆動状態、電動モータＭはフリーラン状態である。なお、フリーラン状態とは、電動モータＭに動力が伝達されても起電力発生による抵抗を生じないようにモータ回路をオープンにした状態のことである。具体的には、制御器２４は、制御器２４のプログラム又はユーザによりエンジン走行モードが選択され、変速機センサ２２により変速機５のエンゲージ状態が検出され、且つ、クラッチセンサ２１によりクラッチ１２のエンゲージ状態が検出されると、電動モータＭの回路をオープンにし、エンジンＥを駆動してエンジンＥのみの動力で走行する。
　モータ走行モードでは、変速機５及びクラッチ１２の少なくとも一方がディスエンゲージ状態であるとき、電動モータＭが駆動されて電動モータＭのみの動力で走行する。変速機５がエンゲージ状態のときは、クラッチ１２はエンゲージ状態又はディスエンゲージ状態の何れでもよく、クラッチ１２がエンゲージ状態のときは、変速機５はエンゲージ状態又はディスエンゲージ状態の何れでもよい。
　なお、エンジン・モータ走行モード、エンジン走行モード及びモータ走行モードでは、車両１の減速時に、駆動輪２の慣性力が変速機５を介して電動モータＭに入力されるため、制御器２４は、電動モータＭに回生させてバッテリ１８を充電する。
　モータ走行モード中は、変速機５及びクラッチ１２の少なくとも一方がディスエンゲージ状態であるため、エンジンＥを駆動させても、エンジンＥの動力は出力軸７に伝達されない。よって、モータ走行モード中には、エンジンＥを駆動して発電機Ｇで発電し、バッテリ１８を充電してもよい。
　変速機５がエンゲージ状態であり且つクラッチ１２がディスエンゲージ状態であるモータ走行モードでは、エンジンＥを駆動させておくと、運転者がクラッチ操作子４を操作して半クラッチ状態を経てクラッチ１２を接続状態にすると、滑らかにエンジン・モータ走行モードに移行できる。また、変速機５がエンゲージ状態であり且つクラッチ１２がディスエンゲージ状態であるモータ走行モードでは、エンジンＥを停止させておくと、車両１が減速中に運転者がクラッチ操作子４を操作してクラッチ１２を接続状態にすれば、電動モータＭの回生とエンジンＥのポンピング抵抗との両方により、急制動できる。
　エンジン・モータ走行モードでの電動モータＭの制御は、モータ走行モードでの電動モータＭの制御と異なる。エンジン・モータ走行モードでは、エンジン出力に加え、支援条件に応じて電動モータＭによって駆動力を調整することで、大きな駆動力が必要な状況での出力増加を図ることができる。例えば、加速操作や発進操作が判断されると、電動モータＭの駆動により更なる駆動力増加を図ることができる。例えば、エンジン特性により出力トルクが比較的低い回転数域において加速操作を行う場合には、電動モータＭによる出力支援を強めるように制御してもよい。特に発進時など回転数の低い領域において、電動モータＭの動作による出力支援を強めることで、低回転状態でのエンジン出力トルクを補いやすい。また、エンジンＥの正弦波状のトルクの谷部、即ち、残余の部分に比べてエンジンによるトルクの増加が期待できない回転域が存在する場合、トルクの谷部での電動モータＭによる支援を高めてもよい。
　また、電動モータＭによる出力支援が不要な状況、例えば、定速走行時、緩やかな出力増加操作時、及び、減速走行時には、電動モータＭがフリーランとなるようにしてもよい。これによってエンジン・モータ走行モードにおけるモータ支援不要な状態での電動モータＭによる抵抗を減らすことができる。また、電動モータＭによる出力支援を前提とすることで、変速比として設定される減速比を比較的小さくなるように設定してもよい。このように設定することで、走行可能な速度を高めることができる。また、減速比を小さくしたことに起因するトルク低下分を電動モータＭによる支援で補うようにしてもよい。また、入力軸６に捩れ振動が生じやすい状況を判断して、入力軸６の捩れ振動を抑えるように電動モータＭを制御してもよい。
　図５は、図１に示す車両１のエンジン・モータ走行モードにおけるトルクと回転数との関係を示すグラフである。図５に示すように、エンジン・モータ走行モードでは、制御器２４は、エンジンＥの発生トルクと電動モータＭの発生トルクとの間のトルク配分を回転数に応じて変更する。具体的には、エンジンＥのトルクカーブは、エンジン設計によって決まるため、制御器２４は、電動モータＭの発生トルクを調節することでトルク配分を調節する。制御器２４は、所定の閾値未満の低回転数域の発生トルクが前記閾値以上の高回転域の発生トルクよりも大きくなるように電動モータＭを制御する。
　図６は、図１に示す車両１のエンジン・モータ走行モードにおけるトルクと時間との関係を示すグラフである。図６に示すように、エンジンＥの発生トルクは、正弦波状に変動するため、運転者の意図するトルク（例えば、アクセル開度）に対して偏差が生じる。制御器２４は、エンジンＥの発生トルクが運転者の意図するトルクよりも小さいとき、電動モータＭを駆動し、エンジンＥの発生トルクと電動モータＭの発生トルクとの合計が運転者の意図するトルクに近づくように電動モータＭを制御する。また、制御器２４は、エンジンＥの発生トルクが運転者の意図するトルクよりも大きいとき、電動モータＭを回生させ、エンジンＥの発生トルクと電動モータＭの回生トルクとの合計が運転者の意図するトルクに近づくように電動モータＭを制御する。
　以上に説明した構成によれば、電動モータＭの動作時にエンジンＥと出力軸７との間の動力伝達経路を変速機５のニュートラル機構やクラッチ１２で切断することで、電動モータＭからの動力がエンジンＥのクランク軸１０に伝達されることが防がれると共に、そのためにエンジンＥと出力軸７との間の変速機５やクラッチ１２を利用できる。よって、電動モータＭのみで駆動輪２を駆動する際のエネルギー損失を簡易な構成にて低減できる。
　また、モータ走行モードにおいて、変速機５がニュートラル段にあることで、出力軸７よりもエンジンＥ側の動力伝達体（例えば、入力軸６、第１動力伝達機構１１及びエンジンＥ）の回転が防がれ、動力伝達により噛み合い状態で回転する部分を少なくすることができ、歯車噛み合いに起因する走行音の発生を抑えることができる。
　また、電動モータＭは、変速機５が収容されるクランクケース２９の外部に別体として配置されるので、電動モータＭを搭載したハイブリッド車両１と電動モータを搭載しない内燃機関車両との間で、車両基本構成を共通化できる。また、クランクケース２９の外部で電動モータＭが出力軸７に動力伝達することで、電動モータＭを搭載したハイブリッド車両１と電動モータを搭載しない内燃機関車両との間で、クランクケース２９の構成部品を共通化できる。即ち、エンジン車両の動力伝達構造を大きく変更することなくハイブリッド車両を実現させることができる。
　また、電動モータＭは、クランクケース２９の後部の上方に配置されるので、電動モータＭへのエンジンＥによる熱の影響を抑制できる。また、電動モータＭは、クランクケース２９から外部に離間して配置されるので、クランクケース２９に電動モータＭが接触して支持される場合に比べ、クランクケース２９からの熱伝導によって電動モータＭに熱が伝わることを抑制できる。
　また、クラッチセンサ２１の出力に基づいて電動モータＭが制御されるので、クラッチ１２に関する運転者の指令に応じた電動モータＭの制御を実現できる。また、電動モータＭのケーシングＭｂの車幅方向の両端部が、一対のフレーム部２７に支持されるので、電動モータＭの支持が簡易になるとともに、電動モータＭのケーシングＭｂが一対のフレーム部２７を連結する補強部材の役目を果たすこともできる。
　電動モータＭの出力軸７に対する接続態様は他の形態でもよい。例えば、図７は、電動モータＭの接続態様の変形例のブロック図である。図７に示すように、変速機１０５では、入力軸６に設けられたギヤ９Ａは、入力軸６と共回転するように入力軸６に嵌合しており、出力軸７に設けられたギヤ９Ｂ，９Ｃは、出力軸７に対して空回りするように回転自在に出力軸７に嵌合している。出力軸７に設けられたギヤ９Ｂ，９Ｃは、入力軸６に設けられたギヤ９Ａに常時噛み合いしている。出力軸７に設けられたドッグリング４２は、出力軸７と共回転するように出力軸７に嵌合している。シフトドラム４０の回転によりシフトフォーク４１が出力軸７に沿って移動することでドッグリング４２が複数のギヤ９Ｂ，９Ｃから選択された１つのギヤに係合し、その係合されたギヤは出力軸７と共回転する。
　電動モータＭは、出力軸７に設けられたギヤ９Ｂ，９Ｃのうち１つのギヤ９Ｃ（回転体）に常時動力伝達するように第２動力伝達機構１７を介して接続されている。ギヤ９Ｃにドッグリング４２が係合していない状態では、ギヤ９Ｃは出力軸７に対して空回りするため、電動モータＭの動力は、ギヤ９Ｃ及びギヤ９Ａを介して入力軸６に伝達され、その入力軸６の回転がドッグリング４２に係合された所望の変速段のギヤ９Ｂを介して出力軸７に伝達される。即ち、図７の構成により、電動モータＭは、エンジンＥからの動力を入力軸６に伝達する経路とは異なる経路で入力軸６に動力を伝達することができる。また、ギヤ９Ｃにドッグリング４２が係合した状態では、ギヤ９Ｃは出力軸７と共回転するため、電動モータＭからギヤ９Ｃに伝達された動力を出力軸７に直接伝達することもできる。
　変速機１０５の出力側に電動モータＭを配置することで、エンジンＥから離して電動モータＭを配置することができ、エンジンＥのシリンダの発熱による電動モータＭへの悪影響を抑えることができる。また、スロットルボディやエアクリーナなどシリンダ周辺部品と電動モータＭとの干渉を防ぎやすい。この場合には、変速機１０５をニュートラル段に設定するなどして、シフトドラム４０の角度位置によっては、電動モータＭからの動力が出力軸７に伝達されない状態を存在させることができる。これによって変速機１０５をニュートラル段にすることによって、エンジンＥからの動力が電動モータＭへ伝達され、かつ電動モータＭからの動力が駆動輪２に伝達されることが防がれるので、エンジンＥによって電動モータＭを回転駆動させて発電する発電モードを実行させることができる。
　また、電動モータＭの支持態様は他の形態でもよい。例えば、図８は、電動モータＭの支持態様の変形例の側面図である。図８に示すように、クランクケース２９から離間した電動モータＭが、モータ支持フレーム１５０により支持されている。モータ支持フレーム１５０は、ヘッドパイプ部２６から後方に延びて車幅方向に離間した一対のフレーム部１２７とは別体であり、締結具Ｂ（例えば、ボルト）によりフレーム部１２７に固定されている。モータ支持フレーム１５０は、スイングアーム３０を回動自在に支持してピボットフレームの役目を果たす。モータ支持フレーム１５０は、クランクケース２９に締結具で固定されている。なお、モータ支持フレーム１５０は、クランクケース２９の一部を構成してもよい。
　本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、その構成を変更、追加、又は削除することができる。例えば、運転者の操作力をクラッチ動力としてクラッチに付与する手動式変速動力伝達機構と共に、クラッチアクチュエータ（例えば、油圧ポンプや電動機等）の動力をクラッチ動力としてクラッチに付与する制御式クラッチ動力伝達機構も設けてもよい。また、運転者の操作力を変速動力として変速機に付与する手動式変速動力伝達機構と共に、変速アクチュエータの動力を変速動力として変速機に付与する制御式変速動力伝達機構も設けてもよい。クラッチアクチュエータ又は変速アクチュエータを制御器が駆動することで、運転者の操作に関わらず、走行モードを切り替えることができる。これによって高出力が要求されるときにバッテリ残量が少ない場合等に、制御器によってエンジン走行モードへの切り替えを図ることができる。
　運転者が操作するクラッチ操作子４の動き（クラッチ動作指令）を検出するセンサでもよい。変速機センサ２２は、運転者が操作するシフト操作子の動き（変速操作指令）を検出するセンサでもよい。電動モータＭは、クランクケース２９の後部の後方に配置されていてもよい。その場合も、電動モータＭは、一対のフレーム部２７に支持されるとよい。
　出力軸７から駆動輪２への出力伝達機構８が、出力軸７の軸方向一方側の部分に設けられ、電動モータＭから出力軸７へ動力伝達する第２動力伝達機構１７は、出力軸７の軸方向他方側の部分に設けられてもよい。これによって、出力伝達機構８と第２動力伝達機構１７との干渉を防いで、それらの交換及びメンテナンスを図りやすくすることができる。
　変速機のギヤのうち減速比が大きいギヤに電動モータＭが動力伝達することで、電動モータＭを小型化したうえで電動モータＭから出力軸７へ伝達するトルクを大きくすることができる。また、車両には、運転者のモード選択スイッチが設けられてもよい。モータ走行モードであっても、クラッチ操作に応じて電動モータＭをフリーランとして走行フィーリングをエンジン走行モードに近づけてもよい。
　１　ハイブリッド車両
　２　駆動輪
　５　変速機（動力切断機構）
　６　入力軸
　７　出力軸
　７ａ　一端部
　８　出力伝達機構
　１２　クラッチ（動力切断機構）
　２１　クラッチセンサ
　２４　制御器
　２５　車体フレーム
　２７　フレーム部
　２９　クランクケース
　Ｅ　エンジン（内燃機関）
　Ｍ　電動モータ
　Ｍａ　駆動軸
　Ｍｂ　ケーシング

Claims (7)

  1. 　内燃機関と、
    　電動モータと、
    　前記内燃機関及び前記電動モータからの動力が入力される入力軸、及び、駆動輪に動力を出力する出力軸を有する変速機と、
    　前記内燃機関と前記出力軸との間の動力伝達経路を切断可能な動力切断機構と、を備え、
    　前記電動モータは、前記動力切断機構よりも下流側で前記出力軸に動力伝達するように前記出力軸に設けられた回転体に接続されている、ハイブリッド車両。
  2. 　前記クラッチの状態又はクラッチ動作指令を検出するセンサと、
    　前記センサの出力に基づいて前記電動モータを制御する制御器と、を更に備える、請求項１に記載のハイブリッド車両。
  3. 　前記電動モータは、前記変速機が収容されるクランクケースの外部に別体として配置されている、請求項１又は２に記載のハイブリッド車両。
  4. 　前記電動モータは、前記変速機が収容されるクランクケースの後部の上方又は後方に配置されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
  5. 　前記出力軸からの動力を前記駆動輪に伝達する出力伝達機構を更に備え、
    　前記出力軸の一端部は、前記変速機が収容されるクランクケースから車幅方向一方に突出し、
    　前記出力伝達機構は、前記出力軸の前記一端部に接続され、
    　前記電動モータは、前記出力軸の前記一端部に動力を入力する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
  6. 　前記電動モータは、前記クランクケースから外部に離間して配置されている、請求項４又は５に記載のハイブリッド車両。
  7. 　車幅方向に離間した一対のフレーム部を有する車体フレームを更に備え、
    　前記電動モータは、その駆動軸が車幅方向に延びるように配置され、
    　前記電動モータのケーシングの車幅方向の両端部が、前記一対のフレーム部に支持されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
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