ハイブリッド自動二輪車
【課題】２つの電動モータを用いてエネルギ効率の向上を図ることができるハイブリッド自動二輪車を提供する。
【解決手段】クランク軸Ｃと変速機Ｔとの間に駆動力を断接するクラッチ６５が配設されたエンジンＥを含むパワーユニットＰを備えたハイブリッド自動二輪車１において、クランク軸Ｃにワンウェイクラッチ７２を介して連結されると共に、エンジンＥの始動およびクランク軸Ｃへの駆動力アシストが可能な第１モータＭ１と、変速機Ｔのカウンタシャフト５０と対をなすメインシャフト４９に直結されると共に、メインシャフト４９への駆動力アシストおよび回生発電が可能な第２モータＭ２とを備える。第１モータＭ１をクランク軸Ｃと同軸上に配置する。第２モータＭ２を、エンジンＥのシリンダ３８の車体後方かつクランクケース２０の上方に配設する。
【解決手段】クランク軸Ｃと変速機Ｔとの間に駆動力を断接するクラッチ６５が配設されたエンジンＥを含むパワーユニットＰを備えたハイブリッド自動二輪車１において、クランク軸Ｃにワンウェイクラッチ７２を介して連結されると共に、エンジンＥの始動およびクランク軸Ｃへの駆動力アシストが可能な第１モータＭ１と、変速機Ｔのカウンタシャフト５０と対をなすメインシャフト４９に直結されると共に、メインシャフト４９への駆動力アシストおよび回生発電が可能な第２モータＭ２とを備える。第１モータＭ１をクランク軸Ｃと同軸上に配置する。第２モータＭ２を、エンジンＥのシリンダ３８の車体後方かつクランクケース２０の上方に配設する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動二輪車に係り、特に、内燃機関と電動モータを協働させて車両の駆動力を得るようにしたハイブリッド自動二輪車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関と電動モータを協働させて車両の駆動力を得ることによりエネルギ効率の向上を可能としたハイブリッド自動二輪車が知られている。
【０００３】
特許文献１には、内燃機関（エンジン）のクランク軸の一端部にスプロケットを固定し、このスプロケットに巻き掛けられるサイレントチェーンを介して駆動用の電動モータを連結するようにしたハイブリッド自動二輪車が開示されている。このハイブリッド自動二輪車によれば、電動モータの駆動力によってクランク軸の回転をアシストすることが可能となり、一方、減速時にクランク軸に余剰動力が発生する場合には、電動モータを発電機として作動させて車載バッテリを回生充電することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６９２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された、クランクにモータを直接連結する構造を有するハイブリッド自動二輪車では、クランク軸と電動モータとが直結されて同期回転する構造であるため、クランク軸を回転させることなく電動モータの駆動力のみで走行させることはできなかった。また、特許文献１に記載されたハイブリッド自動二輪車では、もうひとつのモータとして、エンジンを始動するためにクランク軸を回転させるスタータモータを備えているものの、このスタータモータをエンジンの始動以外の目的で使用することは考慮されていなかった。さらに、自動二輪車は四輪車に比較してスペースが少なく、ハイブリッドシステムを構成する部品の配置等に困難性がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、２つの電動モータを用いてエネルギ効率の向上を図ることができるハイブリッド自動二輪車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、クランク軸（Ｃ）と変速機（Ｔ）との間に駆動力を断接するクラッチ（６５）が配設されたエンジン（Ｅ）を含むパワーユニット（Ｐ）を備えたハイブリッド自動二輪車（１）において、前記クランク軸（Ｃ）にワンウェイクラッチ（７２）を介して連結されると共に、前記エンジン（Ｅ）の始動および前記クランク軸（Ｃ）への駆動力アシストが可能な第１モータ（Ｍ１）と、前記変速機（Ｔ）のカウンタシャフト（５０）と対をなすメインシャフト（４９）に直結されると共に、前記メインシャフト（４９）への駆動力アシストおよび回生発電が可能な第２モータ（Ｍ２）とを備えた点に第１の特徴がある。
【０００８】
また、前記第１モータ（Ｍ１）は、前記クランク軸（Ｃ）と同軸上に配置されている点に第２の特徴がある。
【０００９】
また、前記クラッチ（６５）は、前記メインシャフト（４９）の両端部のうち、前記クランク軸（Ｃ）に前記第１モータ（Ｍ１）が配置される側と反対側に位置する一端側に配設されており、前記第２モータ（Ｍ２）は、前記メインシャフト（４９）の他端側に固定された伝達ギヤ（４８）を介して駆動力が伝達されるように、前記エンジン（Ｅ）のシリンダ（３８）の車体後方かつクランクケース（２０）の上方に配設されている点に第３の特徴がある。
【００１０】
また、前記第１モータ（Ｍ１）、第２モータ（Ｍ２）およびクラッチ（６５）を制御する制御ユニット（２１）を備え、前記制御ユニット（２１）は、前記第２モータ（Ｍ２）を主に発電機として用いる第１モード（９１ａ）と、発進時から所定速度に達するまで間の駆動力を前記第２モータ（Ｍ２）で供給する第２モード（９１ｂ）とを切り替え可能とする第２モータの駆動モード切替部（９１）を具備する点に第４の特徴がある。
【００１１】
また、前記制御ユニット（２１）は、前記第１モード（９１ａ）で走行中に前記エンジン（Ｅ）の燃料の残容量が所定値を下回ったことを検知すると、前記第１モード（９１ａ）から前記第２モード（９１ｂ）に切り替える点に第５の特徴がある。
【００１２】
また、前記制御ユニット（２１）は、前記第１モータ（Ｍ１）および第２モータ（Ｍ２）に電力を供給する車載バッテリ（３１）の残容量が所定値を下回ったことを検知すると、前記第２モード（９１ｂ）での走行を禁止する点に第６の特徴がある。
【００１３】
また、前記制御ユニット（２１）は、前記第１モータ（Ｍ１）および第２モータ（Ｍ２）に電力を供給する車載バッテリ（３１）の残容量が第２の所定値を下回っていることを検知すると、車両の減速時に、前記クラッチ（６５）を切断すると共に前記第２モータ（Ｍ２）を発電機として機能させる点に第７の特徴がある。
【００１４】
さらに、前記第１モータ（Ｍ１）は、少なくともエンジン回転数が所定範囲に入ると共に車速が所定範囲に入った所定状態となると、前記クランク軸（Ｃ）への駆動力アシストを行うように設定されている点に第８の特徴がある。
【発明の効果】
【００１５】
第１の特徴によれば、クランク軸にワンウェイクラッチを介して連結されると共に、エンジンの始動およびクランク軸への駆動力アシストが可能な第１モータと、変速機のカウンタシャフトと対をなすメインシャフトに直結されると共に、メインシャフトへの駆動力アシストおよび回生発電が可能な第２モータとを備えたので、クラッチを切断状態とすることで、クランク軸を回転させずに第２モータの駆動力のみで走行可能なハイブリッド自動二輪車を得ることができる。また、エンジンによる走行もしくは第１モータによってクランク軸に駆動力アシストを実行している時でも、第２モータによる回生発電を行って車載バッテリを充電することが可能となる。これにより、２つのモータを有効利用してエネルギ効率を高めることが可能となる。
【００１６】
第２の特徴によれば、第１モータは、クランク軸と同軸上に配置されているので、通常のエンジンにおいて発電機を配設するスペースに第１モータが配設されることとなり、これにより、第１モータを配設するための専用スペースを確保する必要がなく、エンジンの大型化を避けることが可能となる。
【００１７】
第３の特徴によれば、クラッチは、メインシャフトの両端部のうち、クランク軸に第１モータが配置される側と反対側に位置する一端側に配設されており、第２モータは、メインシャフトの他端側に固定された伝達ギヤを介して駆動力が伝達されるように、エンジンのシリンダの車体後方かつクランクケースの上方に配設されているので、通常のエンジンにおいてスタータモータを配設するスペースに第２モータが配置されることとなり、これにより、第２モータを配設するための専用スペースを確保する必要がなく、エンジンの大型化を避けることが可能となる。
【００１８】
第４の特徴によれば、第１モータ、第２モータおよびクラッチを制御する制御ユニットを備え、制御ユニットは、第２モータを主に発電機として用いる第１モードと、発進時から所定速度に達するまで間の駆動力を第２モータで供給する第２モードとを切り替え可能とする第２モータの駆動モード切替部を具備するので、第２モータの駆動力のみによる静粛性の高い走行が求められる場合や、車載バッテリの残容量が少なく電力消費量を抑えたい場合等、走行条件の違いに基づいて運転モードを切り替えることでエネルギ効率の向上を図ることが可能となる。
【００１９】
第５の特徴によれば、制御ユニットは、第１モードで走行中にエンジンの燃料の残容量が所定値を下回ったことを検知すると、第１モードから第２モードに切り替えるので、燃料の残容量がゼロとなる前にモータ駆動モードを第２モードに自動的に切り替えることで、燃料を温存しながら乗員に給油を促すことが可能となる。
【００２０】
第６の特徴によれば、制御ユニットは、第１モータおよび第２モータに電力を供給する車載バッテリの残容量が所定値を下回ったことを検知すると、第２モードでの走行を禁止するので、車載バッテリの過放電を防いで、車載バッテリを保護することが可能となる。
【００２１】
第７の特徴によれば、制御ユニットは、第１モータおよび第２モータに電力を供給する車載バッテリの残容量が第２の所定値を下回っていることを検知すると、車両の減速時に、クラッチを切断すると共に第２モータを発電機として機能させるので、車両の減速時に、第２モータによる回生発電を優先させることで車載バッテリを迅速に充電することが可能となる。これにより、車載バッテリの過放電を防止し、車載バッテリを保護することが可能となる。
【００２２】
第８の特徴によれば、第１モータは、少なくともエンジン回転数が所定範囲に入ると共に車速が所定範囲に入った所定状態となると、クランク軸への駆動力アシストを行うように設定されているので、第１モータによって駆動力アシストを実行する走行条件を細かく設定することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド自動二輪車の左側面図である。
【図２】パワーユニットの上方の部品を取り外した状態のハイブリッド自動二輪車の斜視図である。
【図３】パワーユニットの左側面図である。
【図４】パワーユニットの断面図である。
【図５】第２モータと変速機との配置関係を示す断面図である。
【図６】ハイブリッドシステムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド自動二輪車１の左側面図である。また、図２は、パワーユニットＰの上方の部品を取り外した状態のハイブリッド自動二輪車１の斜視図である。ハイブリッド自動二輪車１は、エンジンＥ、第１モータＭ１および第２モータＭ２を含むパワーユニットＰにより、エンジン動力とモータ動力とを協働させて後輪ＷＲを駆動する鞍乗型二輪車である。
【００２５】
車体フレーム５の前方側には、左右一対のフロントフォーク２を操舵可能に軸支するヘッドパイプ６が設けられている。フロントフォーク２の下端部には、前輪ＷＦが回動自在に軸支されており、一方の上端部には、操向ハンドル４が取り付けられている。ヘッドパイプ６の前方には、ウインドスクリーン１４、左右一対のウインカ装置１５、ヘッドライト１６を支持するフロントカウル１７が取り付けられている。フロントフォーク２には、前輪ＷＦを覆うフロントフェンダ３と、左右一対のフォグランプ１８とが取り付けられている。操向ハンドル４には、左右一対のバックミラー１３が取り付けられている。
【００２６】
車体フレーム５は、大径パイプによる左右一対のメインフレーム８を備え、その車体下部に、並列２気筒のエンジンＥ、第１モータＭ１および第２モータＭ２を含むパワーユニットＰ全体が吊り下げられるように支持されている。ヘッドパイプ６の後方下方には、エンジンＥのシリンダヘッド３７まで延びるハンガフレーム７が設けられている。また、ヘッドパイプ６の上部寄りの位置からは、メインフレーム８の補強パイプ５ａが延出し、メインフレーム８の後端部には、左右一対のピボットプレート９が連結されている。
【００２７】
後輪ＷＲを回転自在に軸支するスイングアーム２６の前端部は、ピボット軸１０によってピボットプレート９に揺動自在に取り付けられている。スイングアーム２６は、リンク機構を介してリヤクッション２４によって車体フレーム５に吊り下げられている。パワーユニットＰの出力は、ドライブチェーン２５を介して後輪ＷＲに伝達される。
【００２８】
パワーユニットＰのクランクケース２０の略中央には、車幅方向に指向するクランク軸（クランクシャフト）Ｃが配設されている。パワーユニットＰは、クランク軸Ｃと同軸に配設される第１モータＭ１と、シリンダ３８の車体後方かつクランクケース２０の上部に配設される第２モータＭ２とを備えている。シリンダ３８に取り付けられるシリンダヘッド３７には、スロットルボディ２３が取り付けられる吸気ポート（不図示）と、排気管２２が取り付けられる排気ポート（不図示）とが形成されている。
【００２９】
スロットルボディ２３の内部には、スロットルバルブおよび燃料噴射装置のインジェクタ（不図示）が備えられ、排気管２２の内部には三元触媒が配設されている。スロットルボディ２３の一端部にはエアクリーナボックス３２が連結され、排気管２２の一端部にはマフラ２７が連結されている。また、シリンダヘッド３７の車体前方には、エンジン冷却水のラジエータ１９が配設されている。
【００３０】
ピボットプレート９の後部には、左右一対の上側シートレール１１および下側シートレール１２が接続されている。上側シートレール１１および下側シートレール１２の間には、車体前後方向に延在する燃料タンク３５が収められており、その上部にはシート３４が配設されている。上側シートレール１１および下側シートレール１２の後端部には、ウインカ装置を一体に形成した尾灯装置２８およびリヤフェンダ２９が取り付けられている。
【００３１】
第１モータＭ１および第２モータＭ２に電力を供給する車載バッテリ３１は、ヘッドパイプ６とシート３４との間に配設されており、車載バッテリ３１の周囲は、カバー部材３０で覆われている。車載バッテリ３１の後方には、モータやクラッチ等を制御する制御ユニット２１が配設されており、制御ユニット２１の下方には、モータの出力制御を行うＰＤＵ（パワー・ドライブ・ユニット）３３が配設されている。本実施形態では、制御ユニット２１の内部に、車載バッテリ３１の容量を管理するＢＭＵ（バッテリ・マネジメント・ユニット）を含むように構成しているが、制御ユニットや車載バッテリ、ＰＤＵ等の電装部品の構成は、種々の変更が可能である。
【００３２】
図２を参照して、エンジンＥのシリンダヘッド３７は、車体フレーム５のハンガフレーム７の内側に収まる寸法とされている。第２モータＭ２は、シリンダ３８の車体後方かつクランクケース２０の上部に配設されるケース４３の内部に収納されている。本実施形態に係るパワーユニットＰでは、エンジンＥのシリンダ３８が車体前方に大きく傾斜しているため、クランクケース２０上部のスペースを確保しやすく、この位置に第２モータＭ２を配置することによりパワーユニットＰのマスの集中および小型化も図られる。
【００３３】
図３は、パワーユニットＰの左側面図である。また、図４は、パワーユニットＰの断面図である。図３を参照して、動弁機構を有するシリンダヘッド３７の車幅方向左側には、カムシャフト６０に同期して作動するウォータポンプ機構４０が配設されている。カムシャフト６０は、その車幅方向右側端部に取り付けられたカムスプロケット６１にカムチェーン６２を巻き掛け、このカムチェーン６２を介して伝達されるクランク軸Ｃの駆動力によって被動回転する。
【００３４】
シリンダヘッド３７には、吸気ポートに連なる吸気口４１および排気ポートに連なる排気口４１ａが形成されている。シリンダヘッド３７の上部には、シリンダヘッドカバー３９が取り付けられている。クランクケース２０の下部にはオイルパン４２が取り付けられ、かつ車体前方側には、カートリッジ式のオイルフィルタ３６が取り付けられている。
【００３５】
本実施形態に係るパワーユニットＰは、第１モータＭ１および第２モータＭ２のそれぞれの制御方法に工夫を施すことで、エネルギ効率の向上が図られている。第１モータＭ１は、エンジンＥの始動およびクランク軸Ｃへの駆動力アシストを可能とするものである。また、第２モータＭ２は、変速機Ｔのメインシャフト４９に連結されて該メインシャフト４９への駆動力アシストおよび回生発電を可能とするものである。第１モータＭ１はクランク軸Ｃと同軸に配設されており、第２モータＭ２は、シリンダ３８の車体後方かつクランクケース２０の上面に配設されている。
【００３６】
本実施形態に係るパワーユニットＰでは、クランク軸Ｃと同軸の第１モータＭ１がスタータモータ（セルモータ）としても機能するため、通常、シリンダ３８の車体後方かつクランクケースの上面に配設される始動専用のスタータモータが不要となる。第２モータＭ２は、この不要となったスペースに配置されるため、第２モータＭ２を配設するための専用スペースを確保する必要がなく、エンジンの大型化を避けることが可能となる。
【００３７】
図４を参照して、シリンダ３８には、コンロッド６４を介してクランク軸Ｃに連結されるピストン６３が摺動可能に収納されている。クランク軸Ｃの駆動力は、クランク軸Ｃの車幅方向右端部に固定されたプライマリドライブギヤ６４から、該プライマリドライブギヤ６４と噛合するプライマリドリブンギヤ６６を介して、湿式多板式のクラッチ６５に伝達される。
【００３８】
変速機Ｔは、メインシャフト４９とカウンタシャフト５０との間に変速段に応じた数の変速ギヤ対を有し、変速操作に応じて回動するシフトドラム（不図示）の角度に応じて変速する周知のシーケンシャル式６速ミッションとされる。プライマリドリブンギヤ６６に伝達された駆動力は、クラッチ６５が接続状態にあれば、メインシャフト４９から変速ギヤ対を介してカウンタシャフト５０に伝達される。カウンタシャフト５０の車幅方向左端部には、ドライブチェーン２５が巻き掛けられるドライブスプロケット５１が固定されており、このドライブチェーン２５を介して後輪ＷＲに駆動力が伝達される。
【００３９】
クラッチ６５は、乗員のクラッチ操作によって接続状態から切断状態に切り替わるノーマリクローズ式とされるが、本実施形態では、乗員によるクラッチ操作のほか、所定条件が満たされるとアクチュエータ等からなるクラッチ駆動手段（図６参照）によって自動的に切断状態に切り替えることができるように構成されている。
【００４０】
第１モータＭ１は、エンジンＥの始動およびクランク軸Ｃへの駆動力アシストを可能とするため、クランク軸Ｃに対してワンウェイクラッチ７２を介して取り付けられている。具体的には、第１モータＭ１は、クランクケース２０に固定されるステータ７０と、磁石７１を有してクランク軸Ｃに支持されるロータ７５とから構成されている。ロータ７５は、磁石７１が取り付けられた外側ロータ７４と、クランク軸Ｃに回転不能に取り付けられた内側ロータ７３とからなり、その間にワンウェイクラッチ７２が配設されている。
【００４１】
この構成によれば、第１モータＭ１の駆動力でクランク軸Ｃを一方向に回転させることができると共に、第１モータＭ１よりクランク軸Ｃの回転速度の方が上回る場合には、第１モータＭ１との動力伝達が自動的に切り離されるようになる。したがって、第１モータＭ１は、エンジンＥの始動時にクランク軸Ｃを回転させるスタータモータとして機能した後、クランク軸Ｃの駆動力をアシストする駆動モータとして機能することができる上、クランク軸Ｃの回転数が上昇した場合には任意に停止することが可能である。
【００４２】
なお、第１モータＭ１による駆動力アシストは、例えば、エンジン回転数および車速からなる所定条件が満たされた場合に実行される。より具体的には、「車速が３０〜４０ｋｍ／ｈの範囲内にあり、かつ回転上限を４０００ｒｐｍとするエンジンの回転数が３０００ｒｐｍを超えたとき」等の条件が設定される。駆動力アシストの条件は種々の変形が可能であり、例えば、１〜１０ｋｍ／ｈの低速域等で実行したり、所定条件にスロットル開度を含むように構成してもよい。
【００４３】
これに対し、第２モータＭ２は、クランク軸Ｃを回転させることなく、直接、変速機Ｔへ駆動力アシストを行うことができるように、変速機Ｔのメインシャフト４９に連結されている。具体的には、メインシャフト４９の車幅方向左端部、すなわち、クラッチ６５と反対側の端部に伝達ギヤ４８を取り付け、この伝達ギヤ４８を含むギヤ駆動機構によって第２モータＭ２との間の駆動力伝達が行われる。
【００４４】
図５は、第２モータＭ２と変速機Ｔとの配置関係を示す断面図である。メインシャフト４９は、軸受７５，７６によってクランクケース２０に軸支されており、該メインシャフト４９の車幅方向左端部に第２モータＭ２との間の駆動力伝達を行う伝達ギヤ４８が設けられている。第２モータＭ２は、ケース４３に固定されたステータ８０と、回転軸４５を含むロータ８１とから構成されている。回転軸４５の車幅方向左端部は、ケース４３に嵌合された軸受８２，８３，８４によって軸支されている。軸受８３と軸受８４との間で、回転軸４５の左端部には、出力ギヤ４４が設けられている。出力ギヤ４４には、中間ギヤ４６が噛合しており、この中間ギヤ４６とメインシャフト４９の伝達ギヤ４８が噛合することで、第２モータＭ２とメインシャフト４９との間の駆動力伝達が可能となる。
【００４５】
図３に示したように、メインシャフト４９は、パワーユニットＰの左側面視において、クランク軸Ｃとカウンタシャフト５０との間で、かつ両軸より車体上方の位置に配設されている。そして、メインシャフト４９の車体上方に、支軸４７によってクランクケース２０に軸支される中間ギヤ４６、第２モータＭ２の回転軸４５と同軸の出力ギヤ４４が配設されている。
【００４６】
上記したような第２モータＭ２の配設方法によれば、クラッチ６５を切断状態に切り替えることで、第２モータＭ２と後輪ＷＲとが変速機Ｔを介して直結されることとなる。これにより、クランク軸Ｃを切り離した状態で第２モータＭ２によるメインシャフト４９への駆動力アシスト、すなわち、第２モータＭ２の駆動力のみを用いたＥＶ走行が可能となる。一方、車両の減速時には、クランク軸Ｃを切り離した状態で第２モータＭ２を回生発電させることが可能となる。前記したように、クラッチ６５は、油圧やソレノイド等のアクチュエータからなるクラッチ駆動手段１００によって切断状態に切り替え可能とされているので、走行条件に応じて自動的に駆動力アシストの態様を変更することが可能となる。
【００４７】
図６は、ハイブリッドシステムの構成を示すブロック図である。第１モータＭ１および第２モータＭ２は、各センサ情報に基づいて制御ユニット２１によって制御される。制御ユニット２１には、第２モータの駆動モード切替部９１、第１モータ制御部９２、クラッチ制御部９３、第２モータ制御部９４が含まれる。クラッチ制御部９３には、クラッチ駆動手段１００が接続されている。
【００４８】
制御ユニット２１には、燃料タンク３５の残容量を検知する燃料残容量センサ９５、乗員のスロットル操作量を検知するスロットル開度センサ９６、エンジン回転数を検知するＮｅセンサ９７、車速センサ９８、車載バッテリ３１の残容量を検知するバッテリ残容量センサ９９、燃料残容量センサ９５により検知された残容量を表示する燃料残容量表示手段９０が接続されている。燃料残容量表示手段９０は、燃料の残容量が所定値を下回ったことを点滅等により乗員に報知する機能を有する。なお、同様の表示装置を用いてバッテリ残容量を表示する手段を備えることもできる。制御ユニット２１は、各センサ出力および予め定められたマップ等に基づいて、エンジンＥ、第１モータＭ１および第２モータＭ２を協働させてハイブリッド自動二輪車１の駆動力を発揮させる。
【００４９】
第２モータの駆動モード切替部９１は、第１モータＭ１および第２モータＭ２をエンジンと協働させる際の制御モードとして、第２モータＭ２を主に発電機として用いる第１モード９１ａと、発進時から所定速度に達するまで間の駆動力を第２モータＭ２で供給する第２モード９１ｂとを備えている。両モード間は、各センサ出力に応じて自動的にまたは乗員の操作により任意に切り替え可能とされている。
【００５０】
第１モード９１ａは、第１モータＭ１によるクランク軸Ｃへの駆動力アシストを主とし、第２モータＭ２を主に発電機として用いるようにした制御モードである。また、第２モード９１ｂは、発進時から所定速度に達するまで、クラッチ６５を切断して第２モータＭ２によるメインシャフト４９への駆動力アシストを行うようにした制御モードである。
【００５１】
両モード間の切替において、制御ユニット２１は、第１モード９１ａで走行中に燃料残容量センサ９５によって燃料の残容量が所定値を下回ったことが検知されると、第１モード９１ａから第２モード９１ｂに切り替えるように設定されている。これにより、燃料の残容量がゼロとなる前にモータ駆動モードを第２モード９１ｂに自動的に切り替えることで、燃料を温存しながら乗員に給油を促すことが可能となる。
【００５２】
また、制御ユニット２１は、バッテリ残容量センサ９９によって車載バッテリ３１の残容量が所定値（例えば、５０％）を下回ったことが検知されると、第２モード９１ｂでの走行を禁止するように設定されている。これにより、車載バッテリ３１の過放電を防いで、車載バッテリ３１を保護することが可能となる。また、第２モード９１ｂでの走行が禁止された場合には、第１モータＭ１による駆動力アシストも禁止される。
【００５３】
さらに、制御ユニット２１は、車両の減速時に、車載バッテリ３１の残容量が第２の所定値（例えば、３０％）を下回っていることを検知すると、クラッチ制御部９３からの駆動信号を受けたクラッチ駆動手段１００がクラッチ６５を切断すると共に第２モータＭ２を発電機として機能させるように設定されている。これにより、車両の減速時に、第２モータＭ２の発電負荷によりエンジンブレーキのような減速感を与えると共に、クランク軸Ｃを被動回転させることによるエネルギ損失を排除した高効率の回生発電を行うことが可能となる。
【００５４】
上記したように、本発明に係るハイブリッド自動二輪車によれば、クランク軸Ｃにワンウェイクラッチ７２を介して連結されると共にエンジンＥの始動およびクランク軸Ｃへの駆動力アシストが可能な第１モータＭ１と、変速機Ｔのメインシャフト４９に直結されると共にメインシャフト４９への駆動力アシストおよび回生発電が可能な第２モータＭ２とを備えたので、クラッチ６５を切断状態とすることで、クランク軸Ｃを回転させずに第２モータＭ２の駆動力のみで走行可能なハイブリッド自動二輪車１を得ることが可能となる。
【００５５】
また、第１モータＭ１によってクランク軸Ｃに駆動力アシストを実行している時に、第２モータＭ２による回生発電を行って車載バッテリ３１を充電することが可能となる。これにより、２つのモータを有効利用してエネルギ効率を高めることが可能となる。
【００５６】
なお、制御ユニット２１は、車載バッテリ３１の残容量および燃料タンク３５の残容量がいずれも十分に残っている場合の加速時には、第１モータＭ１および第２モータＭ２の両方を用いて大きな駆動力アシストを実行することもできる。
【００５７】
ハイブリッド自動二輪車のエンジン形式、変速機やクラッチの構造、第１モータおよび第２モータの構造や配置、ワンウェイクラッチの構造、第２モータとメインシャフト間の動力伝達構造、第１モードおよび第２モードの態様等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。本発明に係るハイブリッドシステムは、自動二輪車に限られず、鞍乗型の三／四輪車等の各種車両に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１…ハイブリッド自動二輪車、２０…クランクケース、３８…シリンダ、３１…車載バッテリ、３５…燃料タンク、４５…回転軸、４４…出力ギヤ、４６…中間ギヤ、４８…伝達ギヤ、４９…メインシャフト、５０…カウンタシャフト、５１…ドライブスプロケット、６５…クラッチ、７２…ワンウェイクラッチ、９０…燃料残容量表示手段、９１…第２モータの駆動モード切替部、９１ａ…第１モード、９１ｂ…第２モード、９２…第１モータ制御部、９３…クラッチ制御部、９４…第２モータ制御部、９５…燃料残容量センサ、９６…スロットル開度センサ、９７…Ｎｅセンサ、９８…車速センサ、９９…バッテリ残容量センサ、１００…クラッチ駆動手段、Ｃ…クランク軸、Ｅ…エンジン、Ｍ１…第１モータ、Ｍ２…第２モータ、Ｔ…変速機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動二輪車に係り、特に、内燃機関と電動モータを協働させて車両の駆動力を得るようにしたハイブリッド自動二輪車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関と電動モータを協働させて車両の駆動力を得ることによりエネルギ効率の向上を可能としたハイブリッド自動二輪車が知られている。
【０００３】
特許文献１には、内燃機関（エンジン）のクランク軸の一端部にスプロケットを固定し、このスプロケットに巻き掛けられるサイレントチェーンを介して駆動用の電動モータを連結するようにしたハイブリッド自動二輪車が開示されている。このハイブリッド自動二輪車によれば、電動モータの駆動力によってクランク軸の回転をアシストすることが可能となり、一方、減速時にクランク軸に余剰動力が発生する場合には、電動モータを発電機として作動させて車載バッテリを回生充電することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６９２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された、クランクにモータを直接連結する構造を有するハイブリッド自動二輪車では、クランク軸と電動モータとが直結されて同期回転する構造であるため、クランク軸を回転させることなく電動モータの駆動力のみで走行させることはできなかった。また、特許文献１に記載されたハイブリッド自動二輪車では、もうひとつのモータとして、エンジンを始動するためにクランク軸を回転させるスタータモータを備えているものの、このスタータモータをエンジンの始動以外の目的で使用することは考慮されていなかった。さらに、自動二輪車は四輪車に比較してスペースが少なく、ハイブリッドシステムを構成する部品の配置等に困難性がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、２つの電動モータを用いてエネルギ効率の向上を図ることができるハイブリッド自動二輪車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、クランク軸（Ｃ）と変速機（Ｔ）との間に駆動力を断接するクラッチ（６５）が配設されたエンジン（Ｅ）を含むパワーユニット（Ｐ）を備えたハイブリッド自動二輪車（１）において、前記クランク軸（Ｃ）にワンウェイクラッチ（７２）を介して連結されると共に、前記エンジン（Ｅ）の始動および前記クランク軸（Ｃ）への駆動力アシストが可能な第１モータ（Ｍ１）と、前記変速機（Ｔ）のカウンタシャフト（５０）と対をなすメインシャフト（４９）に直結されると共に、前記メインシャフト（４９）への駆動力アシストおよび回生発電が可能な第２モータ（Ｍ２）とを備えた点に第１の特徴がある。
【０００８】
また、前記第１モータ（Ｍ１）は、前記クランク軸（Ｃ）と同軸上に配置されている点に第２の特徴がある。
【０００９】
また、前記クラッチ（６５）は、前記メインシャフト（４９）の両端部のうち、前記クランク軸（Ｃ）に前記第１モータ（Ｍ１）が配置される側と反対側に位置する一端側に配設されており、前記第２モータ（Ｍ２）は、前記メインシャフト（４９）の他端側に固定された伝達ギヤ（４８）を介して駆動力が伝達されるように、前記エンジン（Ｅ）のシリンダ（３８）の車体後方かつクランクケース（２０）の上方に配設されている点に第３の特徴がある。
【００１０】
また、前記第１モータ（Ｍ１）、第２モータ（Ｍ２）およびクラッチ（６５）を制御する制御ユニット（２１）を備え、前記制御ユニット（２１）は、前記第２モータ（Ｍ２）を主に発電機として用いる第１モード（９１ａ）と、発進時から所定速度に達するまで間の駆動力を前記第２モータ（Ｍ２）で供給する第２モード（９１ｂ）とを切り替え可能とする第２モータの駆動モード切替部（９１）を具備する点に第４の特徴がある。
【００１１】
また、前記制御ユニット（２１）は、前記第１モード（９１ａ）で走行中に前記エンジン（Ｅ）の燃料の残容量が所定値を下回ったことを検知すると、前記第１モード（９１ａ）から前記第２モード（９１ｂ）に切り替える点に第５の特徴がある。
【００１２】
また、前記制御ユニット（２１）は、前記第１モータ（Ｍ１）および第２モータ（Ｍ２）に電力を供給する車載バッテリ（３１）の残容量が所定値を下回ったことを検知すると、前記第２モード（９１ｂ）での走行を禁止する点に第６の特徴がある。
【００１３】
また、前記制御ユニット（２１）は、前記第１モータ（Ｍ１）および第２モータ（Ｍ２）に電力を供給する車載バッテリ（３１）の残容量が第２の所定値を下回っていることを検知すると、車両の減速時に、前記クラッチ（６５）を切断すると共に前記第２モータ（Ｍ２）を発電機として機能させる点に第７の特徴がある。
【００１４】
さらに、前記第１モータ（Ｍ１）は、少なくともエンジン回転数が所定範囲に入ると共に車速が所定範囲に入った所定状態となると、前記クランク軸（Ｃ）への駆動力アシストを行うように設定されている点に第８の特徴がある。
【発明の効果】
【００１５】
第１の特徴によれば、クランク軸にワンウェイクラッチを介して連結されると共に、エンジンの始動およびクランク軸への駆動力アシストが可能な第１モータと、変速機のカウンタシャフトと対をなすメインシャフトに直結されると共に、メインシャフトへの駆動力アシストおよび回生発電が可能な第２モータとを備えたので、クラッチを切断状態とすることで、クランク軸を回転させずに第２モータの駆動力のみで走行可能なハイブリッド自動二輪車を得ることができる。また、エンジンによる走行もしくは第１モータによってクランク軸に駆動力アシストを実行している時でも、第２モータによる回生発電を行って車載バッテリを充電することが可能となる。これにより、２つのモータを有効利用してエネルギ効率を高めることが可能となる。
【００１６】
第２の特徴によれば、第１モータは、クランク軸と同軸上に配置されているので、通常のエンジンにおいて発電機を配設するスペースに第１モータが配設されることとなり、これにより、第１モータを配設するための専用スペースを確保する必要がなく、エンジンの大型化を避けることが可能となる。
【００１７】
第３の特徴によれば、クラッチは、メインシャフトの両端部のうち、クランク軸に第１モータが配置される側と反対側に位置する一端側に配設されており、第２モータは、メインシャフトの他端側に固定された伝達ギヤを介して駆動力が伝達されるように、エンジンのシリンダの車体後方かつクランクケースの上方に配設されているので、通常のエンジンにおいてスタータモータを配設するスペースに第２モータが配置されることとなり、これにより、第２モータを配設するための専用スペースを確保する必要がなく、エンジンの大型化を避けることが可能となる。
【００１８】
第４の特徴によれば、第１モータ、第２モータおよびクラッチを制御する制御ユニットを備え、制御ユニットは、第２モータを主に発電機として用いる第１モードと、発進時から所定速度に達するまで間の駆動力を第２モータで供給する第２モードとを切り替え可能とする第２モータの駆動モード切替部を具備するので、第２モータの駆動力のみによる静粛性の高い走行が求められる場合や、車載バッテリの残容量が少なく電力消費量を抑えたい場合等、走行条件の違いに基づいて運転モードを切り替えることでエネルギ効率の向上を図ることが可能となる。
【００１９】
第５の特徴によれば、制御ユニットは、第１モードで走行中にエンジンの燃料の残容量が所定値を下回ったことを検知すると、第１モードから第２モードに切り替えるので、燃料の残容量がゼロとなる前にモータ駆動モードを第２モードに自動的に切り替えることで、燃料を温存しながら乗員に給油を促すことが可能となる。
【００２０】
第６の特徴によれば、制御ユニットは、第１モータおよび第２モータに電力を供給する車載バッテリの残容量が所定値を下回ったことを検知すると、第２モードでの走行を禁止するので、車載バッテリの過放電を防いで、車載バッテリを保護することが可能となる。
【００２１】
第７の特徴によれば、制御ユニットは、第１モータおよび第２モータに電力を供給する車載バッテリの残容量が第２の所定値を下回っていることを検知すると、車両の減速時に、クラッチを切断すると共に第２モータを発電機として機能させるので、車両の減速時に、第２モータによる回生発電を優先させることで車載バッテリを迅速に充電することが可能となる。これにより、車載バッテリの過放電を防止し、車載バッテリを保護することが可能となる。
【００２２】
第８の特徴によれば、第１モータは、少なくともエンジン回転数が所定範囲に入ると共に車速が所定範囲に入った所定状態となると、クランク軸への駆動力アシストを行うように設定されているので、第１モータによって駆動力アシストを実行する走行条件を細かく設定することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド自動二輪車の左側面図である。
【図２】パワーユニットの上方の部品を取り外した状態のハイブリッド自動二輪車の斜視図である。
【図３】パワーユニットの左側面図である。
【図４】パワーユニットの断面図である。
【図５】第２モータと変速機との配置関係を示す断面図である。
【図６】ハイブリッドシステムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド自動二輪車１の左側面図である。また、図２は、パワーユニットＰの上方の部品を取り外した状態のハイブリッド自動二輪車１の斜視図である。ハイブリッド自動二輪車１は、エンジンＥ、第１モータＭ１および第２モータＭ２を含むパワーユニットＰにより、エンジン動力とモータ動力とを協働させて後輪ＷＲを駆動する鞍乗型二輪車である。
【００２５】
車体フレーム５の前方側には、左右一対のフロントフォーク２を操舵可能に軸支するヘッドパイプ６が設けられている。フロントフォーク２の下端部には、前輪ＷＦが回動自在に軸支されており、一方の上端部には、操向ハンドル４が取り付けられている。ヘッドパイプ６の前方には、ウインドスクリーン１４、左右一対のウインカ装置１５、ヘッドライト１６を支持するフロントカウル１７が取り付けられている。フロントフォーク２には、前輪ＷＦを覆うフロントフェンダ３と、左右一対のフォグランプ１８とが取り付けられている。操向ハンドル４には、左右一対のバックミラー１３が取り付けられている。
【００２６】
車体フレーム５は、大径パイプによる左右一対のメインフレーム８を備え、その車体下部に、並列２気筒のエンジンＥ、第１モータＭ１および第２モータＭ２を含むパワーユニットＰ全体が吊り下げられるように支持されている。ヘッドパイプ６の後方下方には、エンジンＥのシリンダヘッド３７まで延びるハンガフレーム７が設けられている。また、ヘッドパイプ６の上部寄りの位置からは、メインフレーム８の補強パイプ５ａが延出し、メインフレーム８の後端部には、左右一対のピボットプレート９が連結されている。
【００２７】
後輪ＷＲを回転自在に軸支するスイングアーム２６の前端部は、ピボット軸１０によってピボットプレート９に揺動自在に取り付けられている。スイングアーム２６は、リンク機構を介してリヤクッション２４によって車体フレーム５に吊り下げられている。パワーユニットＰの出力は、ドライブチェーン２５を介して後輪ＷＲに伝達される。
【００２８】
パワーユニットＰのクランクケース２０の略中央には、車幅方向に指向するクランク軸（クランクシャフト）Ｃが配設されている。パワーユニットＰは、クランク軸Ｃと同軸に配設される第１モータＭ１と、シリンダ３８の車体後方かつクランクケース２０の上部に配設される第２モータＭ２とを備えている。シリンダ３８に取り付けられるシリンダヘッド３７には、スロットルボディ２３が取り付けられる吸気ポート（不図示）と、排気管２２が取り付けられる排気ポート（不図示）とが形成されている。
【００２９】
スロットルボディ２３の内部には、スロットルバルブおよび燃料噴射装置のインジェクタ（不図示）が備えられ、排気管２２の内部には三元触媒が配設されている。スロットルボディ２３の一端部にはエアクリーナボックス３２が連結され、排気管２２の一端部にはマフラ２７が連結されている。また、シリンダヘッド３７の車体前方には、エンジン冷却水のラジエータ１９が配設されている。
【００３０】
ピボットプレート９の後部には、左右一対の上側シートレール１１および下側シートレール１２が接続されている。上側シートレール１１および下側シートレール１２の間には、車体前後方向に延在する燃料タンク３５が収められており、その上部にはシート３４が配設されている。上側シートレール１１および下側シートレール１２の後端部には、ウインカ装置を一体に形成した尾灯装置２８およびリヤフェンダ２９が取り付けられている。
【００３１】
第１モータＭ１および第２モータＭ２に電力を供給する車載バッテリ３１は、ヘッドパイプ６とシート３４との間に配設されており、車載バッテリ３１の周囲は、カバー部材３０で覆われている。車載バッテリ３１の後方には、モータやクラッチ等を制御する制御ユニット２１が配設されており、制御ユニット２１の下方には、モータの出力制御を行うＰＤＵ（パワー・ドライブ・ユニット）３３が配設されている。本実施形態では、制御ユニット２１の内部に、車載バッテリ３１の容量を管理するＢＭＵ（バッテリ・マネジメント・ユニット）を含むように構成しているが、制御ユニットや車載バッテリ、ＰＤＵ等の電装部品の構成は、種々の変更が可能である。
【００３２】
図２を参照して、エンジンＥのシリンダヘッド３７は、車体フレーム５のハンガフレーム７の内側に収まる寸法とされている。第２モータＭ２は、シリンダ３８の車体後方かつクランクケース２０の上部に配設されるケース４３の内部に収納されている。本実施形態に係るパワーユニットＰでは、エンジンＥのシリンダ３８が車体前方に大きく傾斜しているため、クランクケース２０上部のスペースを確保しやすく、この位置に第２モータＭ２を配置することによりパワーユニットＰのマスの集中および小型化も図られる。
【００３３】
図３は、パワーユニットＰの左側面図である。また、図４は、パワーユニットＰの断面図である。図３を参照して、動弁機構を有するシリンダヘッド３７の車幅方向左側には、カムシャフト６０に同期して作動するウォータポンプ機構４０が配設されている。カムシャフト６０は、その車幅方向右側端部に取り付けられたカムスプロケット６１にカムチェーン６２を巻き掛け、このカムチェーン６２を介して伝達されるクランク軸Ｃの駆動力によって被動回転する。
【００３４】
シリンダヘッド３７には、吸気ポートに連なる吸気口４１および排気ポートに連なる排気口４１ａが形成されている。シリンダヘッド３７の上部には、シリンダヘッドカバー３９が取り付けられている。クランクケース２０の下部にはオイルパン４２が取り付けられ、かつ車体前方側には、カートリッジ式のオイルフィルタ３６が取り付けられている。
【００３５】
本実施形態に係るパワーユニットＰは、第１モータＭ１および第２モータＭ２のそれぞれの制御方法に工夫を施すことで、エネルギ効率の向上が図られている。第１モータＭ１は、エンジンＥの始動およびクランク軸Ｃへの駆動力アシストを可能とするものである。また、第２モータＭ２は、変速機Ｔのメインシャフト４９に連結されて該メインシャフト４９への駆動力アシストおよび回生発電を可能とするものである。第１モータＭ１はクランク軸Ｃと同軸に配設されており、第２モータＭ２は、シリンダ３８の車体後方かつクランクケース２０の上面に配設されている。
【００３６】
本実施形態に係るパワーユニットＰでは、クランク軸Ｃと同軸の第１モータＭ１がスタータモータ（セルモータ）としても機能するため、通常、シリンダ３８の車体後方かつクランクケースの上面に配設される始動専用のスタータモータが不要となる。第２モータＭ２は、この不要となったスペースに配置されるため、第２モータＭ２を配設するための専用スペースを確保する必要がなく、エンジンの大型化を避けることが可能となる。
【００３７】
図４を参照して、シリンダ３８には、コンロッド６４を介してクランク軸Ｃに連結されるピストン６３が摺動可能に収納されている。クランク軸Ｃの駆動力は、クランク軸Ｃの車幅方向右端部に固定されたプライマリドライブギヤ６４から、該プライマリドライブギヤ６４と噛合するプライマリドリブンギヤ６６を介して、湿式多板式のクラッチ６５に伝達される。
【００３８】
変速機Ｔは、メインシャフト４９とカウンタシャフト５０との間に変速段に応じた数の変速ギヤ対を有し、変速操作に応じて回動するシフトドラム（不図示）の角度に応じて変速する周知のシーケンシャル式６速ミッションとされる。プライマリドリブンギヤ６６に伝達された駆動力は、クラッチ６５が接続状態にあれば、メインシャフト４９から変速ギヤ対を介してカウンタシャフト５０に伝達される。カウンタシャフト５０の車幅方向左端部には、ドライブチェーン２５が巻き掛けられるドライブスプロケット５１が固定されており、このドライブチェーン２５を介して後輪ＷＲに駆動力が伝達される。
【００３９】
クラッチ６５は、乗員のクラッチ操作によって接続状態から切断状態に切り替わるノーマリクローズ式とされるが、本実施形態では、乗員によるクラッチ操作のほか、所定条件が満たされるとアクチュエータ等からなるクラッチ駆動手段（図６参照）によって自動的に切断状態に切り替えることができるように構成されている。
【００４０】
第１モータＭ１は、エンジンＥの始動およびクランク軸Ｃへの駆動力アシストを可能とするため、クランク軸Ｃに対してワンウェイクラッチ７２を介して取り付けられている。具体的には、第１モータＭ１は、クランクケース２０に固定されるステータ７０と、磁石７１を有してクランク軸Ｃに支持されるロータ７５とから構成されている。ロータ７５は、磁石７１が取り付けられた外側ロータ７４と、クランク軸Ｃに回転不能に取り付けられた内側ロータ７３とからなり、その間にワンウェイクラッチ７２が配設されている。
【００４１】
この構成によれば、第１モータＭ１の駆動力でクランク軸Ｃを一方向に回転させることができると共に、第１モータＭ１よりクランク軸Ｃの回転速度の方が上回る場合には、第１モータＭ１との動力伝達が自動的に切り離されるようになる。したがって、第１モータＭ１は、エンジンＥの始動時にクランク軸Ｃを回転させるスタータモータとして機能した後、クランク軸Ｃの駆動力をアシストする駆動モータとして機能することができる上、クランク軸Ｃの回転数が上昇した場合には任意に停止することが可能である。
【００４２】
なお、第１モータＭ１による駆動力アシストは、例えば、エンジン回転数および車速からなる所定条件が満たされた場合に実行される。より具体的には、「車速が３０〜４０ｋｍ／ｈの範囲内にあり、かつ回転上限を４０００ｒｐｍとするエンジンの回転数が３０００ｒｐｍを超えたとき」等の条件が設定される。駆動力アシストの条件は種々の変形が可能であり、例えば、１〜１０ｋｍ／ｈの低速域等で実行したり、所定条件にスロットル開度を含むように構成してもよい。
【００４３】
これに対し、第２モータＭ２は、クランク軸Ｃを回転させることなく、直接、変速機Ｔへ駆動力アシストを行うことができるように、変速機Ｔのメインシャフト４９に連結されている。具体的には、メインシャフト４９の車幅方向左端部、すなわち、クラッチ６５と反対側の端部に伝達ギヤ４８を取り付け、この伝達ギヤ４８を含むギヤ駆動機構によって第２モータＭ２との間の駆動力伝達が行われる。
【００４４】
図５は、第２モータＭ２と変速機Ｔとの配置関係を示す断面図である。メインシャフト４９は、軸受７５，７６によってクランクケース２０に軸支されており、該メインシャフト４９の車幅方向左端部に第２モータＭ２との間の駆動力伝達を行う伝達ギヤ４８が設けられている。第２モータＭ２は、ケース４３に固定されたステータ８０と、回転軸４５を含むロータ８１とから構成されている。回転軸４５の車幅方向左端部は、ケース４３に嵌合された軸受８２，８３，８４によって軸支されている。軸受８３と軸受８４との間で、回転軸４５の左端部には、出力ギヤ４４が設けられている。出力ギヤ４４には、中間ギヤ４６が噛合しており、この中間ギヤ４６とメインシャフト４９の伝達ギヤ４８が噛合することで、第２モータＭ２とメインシャフト４９との間の駆動力伝達が可能となる。
【００４５】
図３に示したように、メインシャフト４９は、パワーユニットＰの左側面視において、クランク軸Ｃとカウンタシャフト５０との間で、かつ両軸より車体上方の位置に配設されている。そして、メインシャフト４９の車体上方に、支軸４７によってクランクケース２０に軸支される中間ギヤ４６、第２モータＭ２の回転軸４５と同軸の出力ギヤ４４が配設されている。
【００４６】
上記したような第２モータＭ２の配設方法によれば、クラッチ６５を切断状態に切り替えることで、第２モータＭ２と後輪ＷＲとが変速機Ｔを介して直結されることとなる。これにより、クランク軸Ｃを切り離した状態で第２モータＭ２によるメインシャフト４９への駆動力アシスト、すなわち、第２モータＭ２の駆動力のみを用いたＥＶ走行が可能となる。一方、車両の減速時には、クランク軸Ｃを切り離した状態で第２モータＭ２を回生発電させることが可能となる。前記したように、クラッチ６５は、油圧やソレノイド等のアクチュエータからなるクラッチ駆動手段１００によって切断状態に切り替え可能とされているので、走行条件に応じて自動的に駆動力アシストの態様を変更することが可能となる。
【００４７】
図６は、ハイブリッドシステムの構成を示すブロック図である。第１モータＭ１および第２モータＭ２は、各センサ情報に基づいて制御ユニット２１によって制御される。制御ユニット２１には、第２モータの駆動モード切替部９１、第１モータ制御部９２、クラッチ制御部９３、第２モータ制御部９４が含まれる。クラッチ制御部９３には、クラッチ駆動手段１００が接続されている。
【００４８】
制御ユニット２１には、燃料タンク３５の残容量を検知する燃料残容量センサ９５、乗員のスロットル操作量を検知するスロットル開度センサ９６、エンジン回転数を検知するＮｅセンサ９７、車速センサ９８、車載バッテリ３１の残容量を検知するバッテリ残容量センサ９９、燃料残容量センサ９５により検知された残容量を表示する燃料残容量表示手段９０が接続されている。燃料残容量表示手段９０は、燃料の残容量が所定値を下回ったことを点滅等により乗員に報知する機能を有する。なお、同様の表示装置を用いてバッテリ残容量を表示する手段を備えることもできる。制御ユニット２１は、各センサ出力および予め定められたマップ等に基づいて、エンジンＥ、第１モータＭ１および第２モータＭ２を協働させてハイブリッド自動二輪車１の駆動力を発揮させる。
【００４９】
第２モータの駆動モード切替部９１は、第１モータＭ１および第２モータＭ２をエンジンと協働させる際の制御モードとして、第２モータＭ２を主に発電機として用いる第１モード９１ａと、発進時から所定速度に達するまで間の駆動力を第２モータＭ２で供給する第２モード９１ｂとを備えている。両モード間は、各センサ出力に応じて自動的にまたは乗員の操作により任意に切り替え可能とされている。
【００５０】
第１モード９１ａは、第１モータＭ１によるクランク軸Ｃへの駆動力アシストを主とし、第２モータＭ２を主に発電機として用いるようにした制御モードである。また、第２モード９１ｂは、発進時から所定速度に達するまで、クラッチ６５を切断して第２モータＭ２によるメインシャフト４９への駆動力アシストを行うようにした制御モードである。
【００５１】
両モード間の切替において、制御ユニット２１は、第１モード９１ａで走行中に燃料残容量センサ９５によって燃料の残容量が所定値を下回ったことが検知されると、第１モード９１ａから第２モード９１ｂに切り替えるように設定されている。これにより、燃料の残容量がゼロとなる前にモータ駆動モードを第２モード９１ｂに自動的に切り替えることで、燃料を温存しながら乗員に給油を促すことが可能となる。
【００５２】
また、制御ユニット２１は、バッテリ残容量センサ９９によって車載バッテリ３１の残容量が所定値（例えば、５０％）を下回ったことが検知されると、第２モード９１ｂでの走行を禁止するように設定されている。これにより、車載バッテリ３１の過放電を防いで、車載バッテリ３１を保護することが可能となる。また、第２モード９１ｂでの走行が禁止された場合には、第１モータＭ１による駆動力アシストも禁止される。
【００５３】
さらに、制御ユニット２１は、車両の減速時に、車載バッテリ３１の残容量が第２の所定値（例えば、３０％）を下回っていることを検知すると、クラッチ制御部９３からの駆動信号を受けたクラッチ駆動手段１００がクラッチ６５を切断すると共に第２モータＭ２を発電機として機能させるように設定されている。これにより、車両の減速時に、第２モータＭ２の発電負荷によりエンジンブレーキのような減速感を与えると共に、クランク軸Ｃを被動回転させることによるエネルギ損失を排除した高効率の回生発電を行うことが可能となる。
【００５４】
上記したように、本発明に係るハイブリッド自動二輪車によれば、クランク軸Ｃにワンウェイクラッチ７２を介して連結されると共にエンジンＥの始動およびクランク軸Ｃへの駆動力アシストが可能な第１モータＭ１と、変速機Ｔのメインシャフト４９に直結されると共にメインシャフト４９への駆動力アシストおよび回生発電が可能な第２モータＭ２とを備えたので、クラッチ６５を切断状態とすることで、クランク軸Ｃを回転させずに第２モータＭ２の駆動力のみで走行可能なハイブリッド自動二輪車１を得ることが可能となる。
【００５５】
また、第１モータＭ１によってクランク軸Ｃに駆動力アシストを実行している時に、第２モータＭ２による回生発電を行って車載バッテリ３１を充電することが可能となる。これにより、２つのモータを有効利用してエネルギ効率を高めることが可能となる。
【００５６】
なお、制御ユニット２１は、車載バッテリ３１の残容量および燃料タンク３５の残容量がいずれも十分に残っている場合の加速時には、第１モータＭ１および第２モータＭ２の両方を用いて大きな駆動力アシストを実行することもできる。
【００５７】
ハイブリッド自動二輪車のエンジン形式、変速機やクラッチの構造、第１モータおよび第２モータの構造や配置、ワンウェイクラッチの構造、第２モータとメインシャフト間の動力伝達構造、第１モードおよび第２モードの態様等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。本発明に係るハイブリッドシステムは、自動二輪車に限られず、鞍乗型の三／四輪車等の各種車両に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１…ハイブリッド自動二輪車、２０…クランクケース、３８…シリンダ、３１…車載バッテリ、３５…燃料タンク、４５…回転軸、４４…出力ギヤ、４６…中間ギヤ、４８…伝達ギヤ、４９…メインシャフト、５０…カウンタシャフト、５１…ドライブスプロケット、６５…クラッチ、７２…ワンウェイクラッチ、９０…燃料残容量表示手段、９１…第２モータの駆動モード切替部、９１ａ…第１モード、９１ｂ…第２モード、９２…第１モータ制御部、９３…クラッチ制御部、９４…第２モータ制御部、９５…燃料残容量センサ、９６…スロットル開度センサ、９７…Ｎｅセンサ、９８…車速センサ、９９…バッテリ残容量センサ、１００…クラッチ駆動手段、Ｃ…クランク軸、Ｅ…エンジン、Ｍ１…第１モータ、Ｍ２…第２モータ、Ｔ…変速機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸（Ｃ）と変速機（Ｔ）との間に駆動力を断接するクラッチ（６５）が配設されたエンジン（Ｅ）を含むパワーユニット（Ｐ）を備えたハイブリッド自動二輪車（１）において、
前記クランク軸（Ｃ）にワンウェイクラッチ（７２）を介して連結されると共に、前記エンジン（Ｅ）の始動および前記クランク軸（Ｃ）への駆動力アシストが可能な第１モータ（Ｍ１）と、
前記変速機（Ｔ）のカウンタシャフト（５０）と対をなすメインシャフト（４９）に直結されると共に、前記メインシャフト（４９）への駆動力アシストおよび回生発電が可能な第２モータ（Ｍ２）とを備えたことを特徴とするハイブリッド自動二輪車。
【請求項２】
前記第１モータ（Ｍ１）は、前記クランク軸（Ｃ）と同軸上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動二輪車。
【請求項３】
前記クラッチ（６５）は、前記メインシャフト（４９）の両端部のうち、前記クランク軸（Ｃ）に前記第１モータ（Ｍ１）が配置される側と反対側に位置する一端部に配設されており、
前記第２モータ（Ｍ２）は、前記メインシャフト（４９）の他端側に固定された伝達ギヤ（４８）を介して駆動力が伝達されるように、前記エンジン（Ｅ）のシリンダ（３８）の車体後方かつクランクケース（２０）の上方に配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド自動二輪車。
【請求項４】
前記第１モータ（Ｍ１）、第２モータ（Ｍ２）およびクラッチ（６５）を制御する制御ユニット（２１）を備え、
前記制御ユニット（２１）は、前記第２モータ（Ｍ２）を主に発電機として用いる第１モード（９１ａ）と、発進時から所定速度に達するまで間の駆動力を前記第２モータ（Ｍ２）で供給する第２モード（９１ｂ）とを切り替え可能とする第２モータの駆動モード切替部（９１）を具備することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド自動二輪車。
【請求項５】
前記制御ユニット（２１）は、前記第１モード（９１ａ）で走行中に前記エンジン（Ｅ）の燃料の残容量が所定値を下回ったことを検知すると、前記第１モード（９１ａ）から前記第２モード（９１ｂ）に切り替えることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド自動二輪車。
【請求項６】
前記制御ユニット（２１）は、前記第１モータ（Ｍ１）および第２モータ（Ｍ２）に電力を供給する車載バッテリ（３１）の残容量が所定値を下回ったことを検知すると、前記第２モード（９１ｂ）での走行を禁止することを特徴とする請求項４または５に記載のハイブリッド自動二輪車。
【請求項７】
前記制御ユニット（２１）は、前記第１モータ（Ｍ１）および第２モータ（Ｍ２）に電力を供給する車載バッテリ（３１）の残容量が第２の所定値を下回っていることを検知すると、車両の減速時に、前記クラッチ（６５）を切断すると共に前記第２モータ（Ｍ２）を発電機として機能させることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載のハイブリッド自動二輪車。
【請求項８】
前記第１モータ（Ｍ１）は、少なくともエンジン回転数が所定範囲に入ると共に車速が所定範囲に入った所定状態となると、前記クランク軸（Ｃ）への駆動力アシストを行うように設定されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のハイブリッド自動二輪車。
【請求項１】
クランク軸（Ｃ）と変速機（Ｔ）との間に駆動力を断接するクラッチ（６５）が配設されたエンジン（Ｅ）を含むパワーユニット（Ｐ）を備えたハイブリッド自動二輪車（１）において、
前記クランク軸（Ｃ）にワンウェイクラッチ（７２）を介して連結されると共に、前記エンジン（Ｅ）の始動および前記クランク軸（Ｃ）への駆動力アシストが可能な第１モータ（Ｍ１）と、
前記変速機（Ｔ）のカウンタシャフト（５０）と対をなすメインシャフト（４９）に直結されると共に、前記メインシャフト（４９）への駆動力アシストおよび回生発電が可能な第２モータ（Ｍ２）とを備えたことを特徴とするハイブリッド自動二輪車。
【請求項２】
前記第１モータ（Ｍ１）は、前記クランク軸（Ｃ）と同軸上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動二輪車。
【請求項３】
前記クラッチ（６５）は、前記メインシャフト（４９）の両端部のうち、前記クランク軸（Ｃ）に前記第１モータ（Ｍ１）が配置される側と反対側に位置する一端部に配設されており、
前記第２モータ（Ｍ２）は、前記メインシャフト（４９）の他端側に固定された伝達ギヤ（４８）を介して駆動力が伝達されるように、前記エンジン（Ｅ）のシリンダ（３８）の車体後方かつクランクケース（２０）の上方に配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド自動二輪車。
【請求項４】
前記第１モータ（Ｍ１）、第２モータ（Ｍ２）およびクラッチ（６５）を制御する制御ユニット（２１）を備え、
前記制御ユニット（２１）は、前記第２モータ（Ｍ２）を主に発電機として用いる第１モード（９１ａ）と、発進時から所定速度に達するまで間の駆動力を前記第２モータ（Ｍ２）で供給する第２モード（９１ｂ）とを切り替え可能とする第２モータの駆動モード切替部（９１）を具備することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド自動二輪車。
【請求項５】
前記制御ユニット（２１）は、前記第１モード（９１ａ）で走行中に前記エンジン（Ｅ）の燃料の残容量が所定値を下回ったことを検知すると、前記第１モード（９１ａ）から前記第２モード（９１ｂ）に切り替えることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド自動二輪車。
【請求項６】
前記制御ユニット（２１）は、前記第１モータ（Ｍ１）および第２モータ（Ｍ２）に電力を供給する車載バッテリ（３１）の残容量が所定値を下回ったことを検知すると、前記第２モード（９１ｂ）での走行を禁止することを特徴とする請求項４または５に記載のハイブリッド自動二輪車。
【請求項７】
前記制御ユニット（２１）は、前記第１モータ（Ｍ１）および第２モータ（Ｍ２）に電力を供給する車載バッテリ（３１）の残容量が第２の所定値を下回っていることを検知すると、車両の減速時に、前記クラッチ（６５）を切断すると共に前記第２モータ（Ｍ２）を発電機として機能させることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載のハイブリッド自動二輪車。
【請求項８】
前記第１モータ（Ｍ１）は、少なくともエンジン回転数が所定範囲に入ると共に車速が所定範囲に入った所定状態となると、前記クランク軸（Ｃ）への駆動力アシストを行うように設定されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のハイブリッド自動二輪車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６７２５２（Ｐ２０１３−６７２５２Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６５２５（Ｐ２０１１−２０６５２５）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]