(57)【要約】【課題】トルク不足を解消しつつ、大型のエンジンまでも始動可能な小型で軽量な始動兼発電装置を提供する。【解決手段】エンジン２と、アウターロータ３ａとインナーステータ３ｂを備えるＡＣＧスタータ３と、遊星機構５と、を備え、エンジン２のクランク軸２０を遊星機構５に接続するとともに、ＡＣＧスタータ３と遊星機構５をエンジン２のクランク軸２０と同軸上に配置する自動二輪車の始動兼発電装置１において、インナーステータ３ｂをクランクケースカバー１０に接続し、アウターロータ３ａをリングギヤ８に接続し、エンジン２のクランク軸２０を遊星キャリア７に接続し、サンギヤ６は互いに異なる方向の動力を伝達する１組のワンウェイクラッチ４０を介してクランクケースカバー１０とエンジン２のクランク軸２０に支持される。【選択図】図１
2010077820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
アウターロータと、インナーステータを備えるＡＣＧスタータと、
サンギヤと、遊星ギヤと、遊星キャリアと、リングギヤからなる遊星機構と、を備え、
前記エンジンの出力軸を前記遊星機構に接続するとともに、
前記ＡＣＧスタータと前記遊星機構を前記エンジンの出力軸と同軸上に配置する、
自動二輪車の始動兼発電装置において、
前記インナーステータを前記エンジンの固定部材又はエンジンケースに接続し、
前記アウターロータを前記リングギヤに接続し、
前記エンジンの出力軸を前記遊星キャリアに接続し、
前記サンギヤは互いに異なる方向の動力を伝達する１組のワンウェイクラッチを介して前記固定部材又は前記エンジンケースと前記エンジンの出力軸に支持される、
ことを特徴とする自動二輪車の始動兼発電装置。
【請求項２】
前記１組のワンウェイクラッチは、前記固定部材又は前記エンジンケースと前記サンギヤとの間に接続される第１のワンウェイクラッチと、前記エンジンの出力軸と前記サンギヤとの間に接続される第２のワンウェイクラッチと、からなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車の始動兼発電装置。
【請求項３】
前記第１のワンウェイクラッチは、前記アウターロータから前記エンジンの出力軸への動力が伝達する方向で噛み合い、
前記第２のワンウェイクラッチは、前記エンジンの出力軸から前記アウターロータへの動力が伝達する方向で噛み合う、
ことを特徴とする請求項２に記載の自動二輪車の始動兼発電装置。
【請求項４】
前記リングギヤは、軸受部材を介して前記エンジンの出力軸に取り付けた、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動二輪車の始動兼発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車の始動兼発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエンジン始動兼発電装置として、ＡＣＧスタータ（発電兼始動装置）によってエンジンを始動させるものが知られている。このようなＡＣＧスタータでエンジンを始動させる場合、トルク不足により大型のエンジンを始動させることが難しかった。   
【０００３】
この問題に対処したものとして特許文献１には、遊星機構（減速機構）を使うことでトルク不足を補っている。
【特許文献１】特許３５４７７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の始動兼発電装置においては、エンジンからモータへの動力伝達時（発電時）に、遊星機構による増速に起因して生じるＡＣＧスタータの過発電を防ぐため電磁クラッチ等により遊星機構の動作を制限する必要があった。     
【０００５】
また、自動二輪車のようにエンジン廻りのスペースが制限されやすい車両においては、遊星機構を採用しても始動兼発電装置をコンパクトにすることが望ましく、特許文献１に記載の始動兼発電装置は、クランク軸と同軸上に遊星機構、モータを配置することで始動兼発電装置の小型化を図っているものの、電磁クラッチを設けることにより、始動兼発電装置の大型化、制御の複雑化、電磁クラッチによる消費電力の増加等の問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、トルク不足を解消しつつ、大型のエンジンまでも始動可能な小型で軽量な始動兼発電装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の始動兼発電装置は、
エンジンと、
アウターロータと、インナーステータを備えるＡＣＧスタータと、
サンギヤと、遊星ギヤと、遊星キャリアと、リングギヤからなる遊星機構と、を備え、
前記エンジンの出力軸を前記遊星機構に接続するとともに、
前記ＡＣＧスタータと前記遊星機構を前記エンジンの出力軸と同軸上に配置する、
自動二輪車の始動兼発電装置において、
前記インナーステータを前記エンジンの固定部材又はエンジンケースに接続し、
前記アウターロータを前記リングギヤに接続し、
前記エンジンの出力軸を前記遊星キャリアに接続し、
前記サンギヤは互いに異なる方向の動力を伝達する１組のワンウェイクラッチを介して前記固定部材又は前記エンジンケースと前記エンジンの出力軸に支持される、
ことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明の始動兼発電装置は、請求項１に記載の始動兼発電装置において、
前記１組のワンウェイクラッチは、前記固定部材又は前記エンジンケースと前記サンギヤとの間に接続される第１のワンウェイクラッチと、前記エンジンの出力軸と前記サンギヤとの間に接続される第２のワンウェイクラッチと、からなる、
ことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明の始動兼発電装置は、請求項２に記載の始動兼発電装置において、
前記第１のワンウェイクラッチは、前記アウターロータから前記エンジンの出力軸への動力が伝達する方向で噛み合い、
前記第２のワンウェイクラッチは、前記エンジンの出力軸から前記アウターロータへの動力が伝達する方向で噛み合う、
ことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明の始動兼発電装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の始動兼発電装置において、
前記リングギヤは、軸受部材を介して前記エンジンの出力軸に取り付けた、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明の始動兼発電装置によれば、エンジン始動時には、ＡＣＧスタータの動力をアウターロータからリングギヤと遊星キャリアを介してエンジンの出力軸へと伝達することができ、始動トルクを上げる（減速）することができる。したがって、小型のＡＣＧスタータでも容易にエンジンの始動を行うことができる。このとき、一方のワンウェイクラッチによってサンギヤの回転をロックし、遊星キャリアの動力をエンジンの出力軸へ伝達する。さらに、エンジン始動後は、エンジンの動力をエンジンの出力軸からＡＣＧスタータへ伝達することができ、ＡＣＧスタータにより発電を行なうことができる。このとき、一方のワンウェイクラッチと異なる方向の動力を伝達する他方のワンウェイクラッチによって、遊星キャリアとサンギヤの噛み合いを保持することができ、遊星機構全体が一体となって回転することによりアウターロータとエンジンの出力軸の回転は同期する。これにより、遊星機構による動力伝達が増速側となった場合でも、ＡＣＧスタータの過発電を防止し、バッテリーの過充電を防止することができる。以上のように、遊星機構を採用した始動兼発電装置とする場合であっても、始動兼発電装置を簡単な構成で小型化することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明の始動兼発電装置によれば、第１のワンウェイクラッチによりエンジン始動時にサンギヤのロックを可能にすることができるとともに、第２のワンウェイクラッチにより、エンジン始動後にサンギヤとエンジンの出力軸とを同期させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明の始動兼発電装置によれば、第１のワンウェイクラッチをエンジン始動時の動力伝達手段、第２のワンウェイクラッチをエンジン始動後のＡＣＧスタータを発電するための動力伝達手段として機能させることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明の始動兼発電装置によれば、アウターロータとリングギヤをエンジンの出力軸に支持させておくことができ、支持構造を簡略化できる。したがって、エンジンの出力軸と同軸上に遊星機構、ＡＣＧスタータを配置する上でコンパクトにまとめることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係るエンジン始動兼発電装置１について、図面を参照して説明する。本実施形態に係るエンジン始動兼発電装置１は、図１に示されるように、エンジン２と、ＡＣＧスタータ３と、これらエンジン２とＡＣＧスタータ３を接続する遊星機構５とを具備し、ＡＣＧスタータ３と遊星機構５をエンジン２のクランク軸２０上に同軸上に配置している。
【００１６】
ＡＣＧスタータ３は、外径側に配置されたアウターロータ３ａとアウターロータ３ａと対向して内径側に配置されたインナーステータ３ｂとを備え、インナーステータ３ｂが回転軸方向に延設されたクランクケース（エンジンケース）の一部であるクランクケースカバー１０の外周面に固定されている。
【００１７】
ＡＣＧスタータ３の回転中心には、エンジン２のクランク軸２０と同軸上に配置された中心軸１１を備え、中心軸１１は軸方向両端側に配置された一組のワンウェイクラッチ４０を介してクランクケースカバー１０とエンジン２のクランク軸２０に支持されている。
【００１８】
エンジン２のクランク軸２０（出力軸）は、中心軸１１側の端部が中空の中空軸部２１を有し、中空軸部２１の内径側には中心軸１１の軸方向端部が配置されている。
【００１９】
遊星機構５は、サンギヤ６と、遊星キャリア７と、リングギヤ８とを備え、サンギヤ６とリングギヤ８との間には、両者に噛み合う３個の遊星ギヤ９が配置されている。これら３個の遊星ギヤ９は、遊星キャリア７によって連結され、リングギヤ８の回転軸方向一方側がＡＣＧスタータ３に接続され、他方側がクランク軸２０の中空軸部２１の外周面に軸受部材としてのベアリング４を介して回転可能に取り付けられている。また、遊星キャリア７にはクランク軸２０の中空軸部２１が接続され、クランク軸２０と一体に回転可能に構成されている。
【００２０】
サンギヤ６は中心軸１１に取り付けられ、中心軸１１のＡＣＧスタータ３側において一組のワンウェイクラッチ４０を構成する第１のワンウェイクラッチ４１を介してクランクケースカバー１０の内周面に支持され、中心軸１１のエンジン２側には、一組のワンウェイクラッチ４０を構成する第２のワンウェイクラッチ４２を介してクランク軸２０の中空軸部２１の内周面に支持されている。
【００２１】
１組のワンウェイクラッチ４０は、前述した第１のワンウェイクラッチ４１と第２のワンウェイクラッチ４２とからなり、第１のワンウェイクラッチ４１と第２のワンウェイクラッチ４２はエンジン２とＡＣＧステータ３との間で互いに異なる方向の動力を伝達可能に構成されている。
【００２２】
第１のワンウェイクラッチ４１は、クランクケースカバー１０と中心軸１１に取り付けられたサンギヤ６との間に接続され、サンギヤ６の正転方向の回転のみを許容するように構成されている。より具体的には、第１のワンウェイクラッチ４１はサンギヤ６が正転方向に回転するとき、クランクケースカバー１０とサンギヤ６との接続を開放し、クランクケースカバー１０に対しサンギヤ６の回転を許容する。一方、サンギヤ６が逆転方向に回転しようとするとき、クランクケースカバー１０とサンギヤ６とを接続し、固定されたクランクケースカバー１０に対しサンギヤ６が逆転方向に回転できないようにロックする。
【００２３】
第２のワンウェイクラッチ４２は、中心軸１１に取り付けられたサンギヤ６とエンジン２のクランク軸２０との速度（回転数）に応じて動力伝達を断接するように構成されている。より具体的には、エンジン２のクランク軸２０の回転速度がサンギヤ６の回転速度よりも速いときには、第２のワンウェイクラッチ４２はサンギヤ６とエンジン２のクランク軸２０との接続を開放し、サンギヤ６に対しクランク軸２０の回転を許容する。
【００２４】
一方、サンギヤ６の回転速度がエンジン２のクランク軸２０の回転速度と同じ回転速度になるときには、第２のワンウェイクラッチ４２はサンギヤ６とクランク軸２０とを接続する。このとき、第２のワンウェイクラッチ４２によりサンギヤ６とクランク軸２０とが同期して回転する。また、クランク軸２０の回転は、遊星キャリア７から遊星ギヤ９を介してサンギヤ６に伝達されるが、第２のワンウェイクラッチ４２によりサンギヤ６とクランク軸２０とが接続されているため、遊星機構５において遊星ギヤ９より増速側に位置するサンギヤ６の回転がクランク軸２０の回転を超えることはない。
【００２５】
第１のワンウェイクラッチ４１と第２のワンウェイクラッチ４２による動力伝達機構をより具体的に、図２を参照して説明すると、サンギヤ６と一体で回転する中心軸１１が図中矢印で示す正転方向に回転しようとするときに、第１のワンウェイクラッチ４１は切断（開放）されるが、第２のワンウェイクラッチ４２は接続される。ここで、中心軸１１が正転方向に回転するクランク軸２０の中空軸部２１よりも遅く回転しようとする場合は、第２のワンウェイクラッチ４２が切断（開放）状態となるため中心軸１１は回転可能であるが、中心軸１１が正転方向に回転するクランク軸２０の中空軸部２１よりも早く回転しようとする場合は、第２のワンウェイクラッチ４２が接続状態となるため、中心軸１１はクランク軸２０の中空軸部２１の回転速度を超えることができない。つまり、中心軸１１は、クランク軸２０の回転速度を超えて回転することはできない。
一方、サンギヤ６と一体で回転する中心軸１１が逆転方向に回転しようとするとき、第２のワンウィクラッチ４２は切断（開放）されるが、第１のワンウェイクラッチ４１が接続（ロック）され、これにより中心軸１１はロックし、回転しない。
【００２６】
このように構成された本実施形態に係る自動二輪車の始動兼発電装置１の作用について、以下に説明する。
【００２７】
〈エンジン始動時〉
ＡＣＧスタータ３によりエンジン２を始動するときは、駆動側のＡＣＧスタータ３のアウターロータ３ａを正転方向に回転させると、図３に示すように、ＡＣＧスタータ３のアウターロータ３ａに接続されたリングギヤ８が正転方向に回転する。これに伴って遊星ギヤ９は自転しながらサンギヤ６を逆転方向に回転させようとするが、第１のワインウェイクラッチ４１の噛み合いによりサンギヤ６の逆転方向の回転はロックされる。したがって、遊星ギヤ９はサンギヤ６周りを正転方向に公転し、遊星ギヤ９の公転に伴って遊星キャリア７が回転し、図４に示すように、遊星キャリア７の動力が従動側のエンジン２のクランク軸２０に伝達される。このとき、クランク軸２０の回転速度が静止中のサンギヤ６の回転速度よりも速いので、第２のワンウェイクラッチ４２はクランク軸２０とサンギヤ６との接続を開放し、クランク軸２０が回転軸１１に対して空転する。なお、リングギヤ８のアウターロータ３ａとは反対側の端部はベアリング４を介してクランク軸２０の中空軸部２１の外周面に回転可能に支持されており、リングギヤ８とクランク軸２０との間ではベアリング４が空転し動力は伝達されない。
これにより、ＡＣＧスタータ３のトルクが遊星機構５により増大され、ＡＣＧスタータ３を駆動してエンジン２を従動させることにより、エンジン２をクランキングすることができる。
【００２８】
〈エンジン始動後〉
エンジン２の点火後完爆するにつれて、次第にエンジン２のクランク軸２０の回転速度が増加し、やがてＡＣＧスタータ３がリングギヤ８を回していたトルクとエンジン２のクランク軸２０が遊星キャリア７を回すトルクが釣り合う。この時点で、図５に示すように、リングギヤ８の回転速度Ｖ８と遊星ギヤ９の公転速度Ｖ９が等しくなり（Ｖ８＝Ｖ９）、遊星ギヤ９は自転せずにサンギヤ６周りを公転する。これに伴い遊星ギヤ９に噛み合うサンギヤ６も正転方向に回転し始め、サンギヤ６が回転し始めると、遊星ギヤ９より増速側のサンギヤ６は遊星ギヤ９より早く回転しようとする。しかしながら、サンギヤ６はクランク軸２０の回転速度を超えて回転することができないように第２のワンウェイクラッチ４２の噛み合いによりクランク軸２０に接続されるため、サンギヤ６と噛み合う遊星ギヤ９は、サンギヤ６と同じ速度で回転する。すなわち、遊星ギヤ９は自転せずにサンギヤ６と一体に正転方向に回転する。従って、図６に示すように、サンギヤ６と遊星ギヤ９の一体化によりリングギヤ８も一体化して等速（Ｖ６’＝Ｖ８’＝Ｖ９’）で回転し、エンジン２のクランク軸２０の回転が増速されずにＡＣＧステータ３に伝達される。したがって、図７に示すように、クランク軸２０の動力が従動側のＡＣＧステータ３のアウターロータ３ａに伝達される。なお、第１のワンウェイクラッチ４１はサンギヤ６の正転方向の回転を許容するので、クランクケースカバー１０に対しサンギヤ６の接続を開放している。
これにより、駆動側のエンジン２による走行中に、ＡＣＧスタータ３を従動させて発電機として作動させることにより、バッテリーの充電を行うことができる。
【００２９】
以上、本発明の自動二輪車の始動兼発電装置１によれば、エンジン始動時には、第１のワンウェイクラッチ４１によってサンギヤ６の回転をロックし、遊星キャリア７の動力をエンジンの２のクランク軸２０へ伝達する。これにより、ＡＣＧスタータ３の動力をアウターロータ３ａからリングギヤ８と遊星キャリア７を介してエンジン２のクランク軸２０へと伝達することができ、始動トルクを上げる（減速）することができる。したがって、小型のＡＣＧスタータ３でも容易にエンジン２の始動を行うことができる。
【００３０】
さらに、エンジン始動後は、第１のワンウェイクラッチ４１と異なる方向の動力を伝達する第２のワンウェイクラッチ４２によって、遊星キャリア７とサンギヤ６の噛み合いを保持することができ、遊星機構５全体が一体となって回転することによりアウターロータ３ａとエンジン２のクランク軸２０の回転は同期し、エンジン２の動力をエンジン２のクランク軸２０からＡＣＧスタータ３へ伝達することができ、ＡＣＧスタータ３により発電を行なうことができる。これにより、遊星機構５による動力伝達が増速側となった場合でも、ＡＣＧスタータ３の過発電を防止し、バッテリーの過充電を防止することができる。  以上のように、遊星機構を採用した始動兼発電装置とする場合であっても、始動兼発電装置を簡単な構成で小型化することができる。
【００３１】
さらに、電磁クラッチを備えていないため、始動兼発電装置を簡単な構成で小型化することができる。
【００３２】
また、本発明の自動二輪車の始動兼発電装置１によれば、第１のワンウェイクラッチ４１によりエンジン始動時にサンギヤ６のロックを可能にすることができるとともに、第２のワンウェイクラッチ４２により、エンジン始動後にサンギヤ６とエンジン２の出力軸とを同期させることができる。
【００３３】
また、本発明の自動二輪車の始動兼発電装置１によれば、第１のワンウェイクラッチをエンジン始動時の動力伝達手段、第２のワンウェイクラッチをエンジン始動後のＡＣＧスタータを発電するための動力伝達手段として機能させることができる。
【００３４】
また、本発明の自動二輪車の始動兼発電装置１によれば、アウターロータ３ａとリングギヤ８をエンジン２のクランク軸２０に支持させておくことができ、支持構造を簡略化できる。したがって、エンジン２のクランク軸２０と同軸上に遊星機構５、ＡＣＧスタータ３を配置する上でコンパクトにまとめることができる。
【００３５】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本実施形態においては、インナーステータ３ｂが回転軸方向に延設されたクランクケースカバー１０の外周面に固定され、第１のワンウェイクラッチ４１がクランクケースカバー１０の内周面に固定されているが、クランクケースカバー１０に直接固定されている場合に限らず、クランクケースカバー１０に取り付けられた部材等、エンジン２の固定部材であればよく、さらにそれぞれ別の部材に取り付けられていてもよい。
また、本実施形態においては、遊星ギヤ９の数を３個としたが、これに限定されず４個であっても５個であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る自動二輪車の始動兼発電装置の構成を示す模式図である。
【図２】第１のワンウェイクラッチと第２のワンウェイクラッチによる動力伝達を説明するための模式図であり、（ａ）が図１のＩＩＡ−ＩＩＡ線矢視図、（ｂ）が図１のＩＩＢ−ＩＩＢ線矢視図である。
【図３】ＡＣＧスタータ側からエンジン側に向かって遊星歯車を見たエンジン始動時における遊星機構の説明図である。
【図４】エンジン始動時における始動兼発電装置の説明図である。
【図５】ＡＣＧスタータ側からエンジン側に向かって遊星歯車を見た、遊星ギヤとリングギヤが一体となった状態における遊星機構の説明図である。
【図６】ＡＣＧスタータ側からエンジン側に向かって遊星歯車を見た、サンギヤと遊星ギヤとリングギヤとが一体となった状態における遊星機構の説明図である。
【図７】エンジン完爆時における始動兼発電装置の説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    始動兼発電装置
２    エンジン
３    ＡＣＧスタータ
４    ベアリング（軸受部材）
５    遊星機構
６    サンギヤ
７    遊星キャリア
８    リングギヤ
９    遊星ギヤ
１０  クランクケースカバー（エンジンケース）
２０  クランク軸（エンジンの出力軸）
４０  １組のワンウェイクラッチ
４１  第１のワンウェイクラッチ
４２  第２のワンウェイクラッチ
【図１】
2010077820.tif 000003
【図２】
2010077820.tif 000004
【図３】
2010077820.tif 000005
【図４】
2010077820.tif 000006
【図５】
2010077820.tif 000007
【図６】
2010077820.tif 000008
【図７】
2010077820.tif 000009