(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
後輪の前方にクランク軸が車体長手方向に延びるように配置されるエンジンと、このエンジンのシリンダブロックが後輪の前方と隣接すると共に、後輪の一側にエンジンからの動力伝達系を備えるパワーユニットであって、且つパワーユニットの前部にメインフレームとの揺動軸心を備え、後輪と一体にパワーユニットがスイングする自動二輪車のパワーユニットであって、
シリンダ軸線を略水平にエンジンを配置し、シリンダブロックの車体長手方向の前面に、動弁系駆動機構を配置し、シリンダ軸より後方に、動力伝達系へエンジンの動力を伝達するプライマリドライブギヤを配置し、
前記シリンダ軸線の上方に、前記プライマリドライブギヤに駆動されるプライマリドリブンギヤを配置した、
ことを特徴とする自動二輪車のパワーユニット。
【請求項２】
クランクシャフトと平行に動力伝達系となるクラッチ軸を配し、クラッチ軸上にプライマリドライブギヤと噛み合うプライマリドリブンギヤを遊嵌し、このプライマリドリブンギヤは、クラッチ軸上でプライマリドリブンギヤの前方に配置された遠心クラッチのクラッチインナと結合する筒状部を備え、前記遠心クラッチのクラッチアウタとクラッチ軸を連結すると共に、前記筒状部にスタータモータの回転力を伝達するスタータ用一方向クラッチのクラッチアウタを連結させたことを特徴とする請求項１記載の自動二輪車のパワーユニット。
【請求項３】
前記スタータ用一方向クラッチのクラッチアウタにクランクシャフトの一次バランス用のバランスウエイトを一体に設けたことを特徴とする請求項２記載の自動二輪車のパワーユニット。
【請求項４】
前記シリンダ軸線の下側に第１のオイルタンクを設け、前記シリンダ軸線の上方に第２のオイルタンクを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動二輪車のパワーユニット。
【請求項５】
無段変速機を有し、内燃機関と電動機を駆動源とするハイブリッド型自動二輪車のパワーユニットであって、
変速機の変速機軸及び電動機の電動機軸を前記クラッチ軸と同軸に配置し、前記変速機及び前記電動機がエンジンの車体左右方向の略幅内に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動二輪車のパワーユニット。
【請求項６】
前記自動二輪車のパワーユニットは、ヘルメットボックスの下方に設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の自動二輪車のパワーユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動二輪車のパワーユニット、特にエンジンと電動機との双方を備えたハイブリッド型自動二輪車に好適なパワーユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンエンジンを駆動源とした自動二輪車が主流であるが、排気ガスの発生を避けなければならない所等では電動機を駆動源とした電動二輪車が必要となる。電動二輪車では車体重量が増加し、走行距離が短いなどの理由から、エンジンと電動機との双方を備えたハイブリッド型自動二輪車の需要も増加している。
【０００３】
例えば、特開平８−１７５４７７号公報「自動二輪車等のエンジンとモータの動力切換装置」はハイブリッド型自動二輪車に関する発明である。
そして、同公報の図２によれば後輪３７の前方に、エンジン１０を配置し、しかもシリンダを前方若しくは斜め前へ突出させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、従来技術ではシリンダが長くなれば、その分だけ後輪３７を下げなければならず、ホイールベース（前後の車軸間の距離）が延びてしまう。シリンダ軸を立てるとヘルメット収納ボックス等のスペースに制約がかかることになる。
そこで本発明の目的は、シリンダ長さに影響され難いパワーユニットを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、後輪の前方にクランク軸が車体長手方向に延びるように配置されるエンジンと、このエンジンのシリンダブロックが後輪の前方と隣接すると共に、後輪の一側にエンジンからの動力伝達系を備えるパワーユニットであって、且つパワーユニットの前部にメインフレームとの揺動軸心を備え、後輪と一体にパワーユニットがスイングする自動二輪車のパワーユニットであって、シリンダ軸線を略水平にエンジンを配置し、シリンダブロックの車体長手方向の前面に、動弁系駆動機構を配置し、シリンダ軸より後方に、動力伝達系へエンジンの動力を伝達するプライマリドライブギヤを配置し、前記シリンダ軸線の上方に、前記プライマリドライブギヤに駆動されるプライマリドリブンギヤを配置したことを特徴とする。
【０００６】
シリンダを車幅方向に寝かせて配置しするので、車体側面から見てシリンダの幅が小さくなり、ホイールベースを維持することができる。その上、動弁系駆動機構はパワーユニットの前面にいちするので点検及び修理が容易となる上、プライマリドライブギヤを後輪側に配置したことにより、シリンダ軸が前方へ移動し、これに連れてシリンダブロックの後壁が前方に移動し、ホイールベースの維持に一層有利であるばかりでなくヘルメットの収納スペースを充分に確保することができる。
【０００７】
請求項２は、クランクシャフトと平行に動力伝達系となるクラッチ軸を配し、クラッチ軸上にプライマリドライブギヤと噛み合うプライマリドリブンギヤを遊嵌し、このプライマリドリブンギヤは、クラッチ軸上でプライマリドリブンギヤの前方に配置された遠心クラッチのクラッチインナと結合する筒状部を備え、遠心クラッチのクラッチアウタとクラッチ軸を連結すると共に、筒状部にスタータモータの回転力を伝達するスタータ用一方向クラッチのクラッチアウタを連結させたことを特徴とする。
この構成により、動力伝達系のクラッチ軸におけるプライマリドリブンギヤの前方スペースを有効に利用することができ、ホイールベースの維持がさらに有利になる。
【０００８】
請求項３は、スタータ用一方向クラッチのクラッチアウタにクランクシャフトの一次バランス用のバランスウエイトを一体に設けたことを特徴とする。
バランスウエイトが、クランクシャフトの位置とほぼ同じ位置に配置できるので、バランスウエイトのカップリングモーメントの発生を抑えることができる上に、スタータ用一方向クラッチのクラッチアウタに一体的にバランスウエイトを設けるので、部品点数の削減につながりパワーユニットのコンパクト化にも寄与する。
請求項４は、請求項１〜請求項３の何れか１項において、前記シリンダ軸線の下側に第１のオイルタンクを設け、前記シリンダ軸線の上方に第２のオイルタンクを設けたことを特徴とする。
請求項５は、請求項１〜請求項４の何れか１項において、無段変速機を有し、内燃機関と電動機を駆動源とするハイブリッド型自動二輪車のパワーユニットであって、変速機の変速機軸及び電動機の電動機軸を前記クラッチ軸と同軸に配置し、前記変速機及び前記電動機がエンジンの車体左右方向の略幅内に配置されていることを特徴とする。
請求項６は、請求項１〜請求項５の何れか１項において、前記自動二輪車のパワーユニットは、ヘルメットボックスの下方に設けたことを特徴する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る自動二輪車の側面図である。
自動二輪車１は、中央下部にバッテリ収納ボックスを兼ねた箱状のメインフレーム２を配置し、このメインフレーム２の前部下部から前ピボット軸３を介して逆Ｕ字形の前スイングアーム４を延出し、この前スイングアーム４に前輪５を回転自在に取付け、一方、前記メインフレーム２の前部上部からヘッドパイプポスト７を斜め上に延ばし、このヘッドパイプポスト７の先端にヘッドパイプ８を固定し、このヘッドパイプ８にハンドルポスト９を回転可能に取付け、このハンドルポスト９の下端にステアリングアーム１１を取付け、このステアリングアーム１１の先端（下端）を前輪５に取付けたナックル１２に連結し、さらにはメインフレーム２の後部上部に揺動軸としての後ピボット軸１３を介してパワーユニット１５をスイング可能に取付け、このパワーユニット１５に後輪１６を取付け、図面上で後輪１６の手前にリヤクッション１７、後輪１６の奥にエアクリーナ１８、排気管１９、マフラー２１、テールパイプ２２を配置し、車体を前から後にフロントフェンダ２５、フロントカバー２６、フロントハンドルカバー２７、センタカウル２８、リヤカウル２９、リヤフェンダ３１で囲ったものである。
【００１０】
なお、３０はステム軸、３２はフロントブレーキディスク、３３はキャリパ、３４は樹脂スプリング、３５はフロントダンパー、３６はレッグシールド、３７は乗員ステップ、３８はサイドスタンド、３９はメインスタンドである。図面上部において、４１はホーン、４２はフロントランプ、４３はハンドルバー、４４はグリップ、４５は導風ダクト、４６はラジエータ、４７はファン、４８はシート、４９はヘルメットボックスで、パワーユニット１５はこのヘルメットケース４９の下方に設けられており、５１はヘルメット、５２はテールランプ、５５はパワーユニットケースである。
このパワーユニットケース５５は、左・右クランクケース５５ａ，５５ｂ（奥の右クランクケース５５ｂは不図示）と変速機ケース５５ｃと電動機ケース５５ｄと減速機ケース５５ｅとからなる。
【００１１】
図２は本発明のパワーユニットの側面断面図である。
パワーユニット１５は、（後述の図８に示す通りシリンダヘッドに吸・排気２本のカム軸を備える４サイクルエンジンを備え、）パワーユニットケース５５内の下部にクランクシャフト５６を配置し、このクランクシャフト５６に平行に且つ上位にクラッチ軸５７を配置し、このクラッチ軸５７の一端に変速機軸５８，電動機軸５９を車体長手方向（車体前後方向）に配置したものであり、クラッチ軸５７，変速機軸５８及び電動機軸５９を直列に且つ、これらをクランクシャフト５６に平行に且つ上位に配置したことを特徴とする。
【００１２】
クラッチ軸５７，変速機軸５８及び電動機軸５９を車体前後方向に直列に配置したので、パワーユニットケース５５に作用する力の向きは単純になる。従って、パワーユニットケース５５の設計は容易となる。具体的には、力が作用する方向には剛性を高め、作用せぬ方向には剛性を下げることができ、全体としては作用力が単純化された分だけ、パワーユニットケース５５を軽くすることができ、パワーユニットケース５５のコンパクト化も図れる。
【００１３】
なお、図中、７５は遊星ギヤ減速機、７６はポテンショメータであり、後述する変速制御モータ９５の回転角を検出する機器である。１２１はカム軸駆動プーリ、７８はプーリ１２１で駆動される水ポンプ、７９はベルトカバー、図中央下の１０３ａはオイルポンプケースである。
【００１４】
プライマリドライブギヤ６１、プライマリドリブンギヤ６２、遠心クラッチ６７、変速機７０、電動機軸５９（電動機８０がモータとしてアシストするときは電動機８０）が、「エンジンからの動力伝達系」であり、電動機８０がモータとして運転しているときの電動機軸５９が、「電動機からの動力伝達系」となる。クラッチ軸５７，変速機軸５８及び電動機軸５９に係る各機器の詳細は別図で説明する。
【００１５】
図３は本発明のパワーユニットの平面断面図であり、本図で機器の詳細及び駆動力の伝達形態を説明する。
クランクシャフト５６のプライマリドライブギヤ６１で、クラッチ軸５７に回転自在に取付けたプライマリドリブンギヤ６２を駆動し、このプライマリドリブンギヤ６２でスタータ用一方向クラッチ（ワンウェイクラッチ）６３のクラッチアウタ６４及び遠心クラッチ６７のクラッチインナ６８をクラッチ軸５７とは独立して駆動し、そのために筒状部材６６にてプライマリドリブンギヤ６２とスタータ用一方向クラッチのクラッチアウタ６４と遠心クラッチ６７のクラッチインナ６８を連結可能にし、遠心クラッチインナ６８が所定回転数以上になると遠心クラッチアウタ６９を連れ回し、クラッチ軸５７が回転し始める。
なお、上記プライマリドライブギヤ６１は、せらしギヤ６１ａとスプリング６１ｂとを備え、打音を防止する構造にした。
【００１６】
変速機７０はコーン式無断変速機であり詳細な作用は別図で説明するが、変速機軸５８→インナディスク７１→コーン７２→アウタカップ７３の順で動力を伝達する装置であり、ワンウェイクラッチ８３を介して電動機軸５９にその回転を伝達する。
電動機８０はコアレスモータであり、電動機軸５９に永久磁石型ロータ８１を取付け、電動機ケース５５ｄにステータコイル８２を取付けたものである。
従って、遠心クラッチ６７が「オン」になると、クラッチ軸５７、変速機軸５８、変速機７０、電動機軸５９の順に駆動力が伝わり、多板式トルクリミッタ８４及び歯車減速機構８５（小ギヤ８６→大ギヤ８７→小ギヤ８８→大ギヤ８９からなる減速機構）を介して車軸９０を駆動するものである。
【００１７】
多板式トルクリミッタ８４は電動機軸５９と共に回転するリミッタインナ８４ａと、ディスク８４ｂ，８４ｃ（ディスク８４ｂはリミットインナ８４ａに付き、ディスク８４ｃは次に示すリミットアウタ８４ｄに付ける。）と、リミッタアウタ８４ｄと、スプリング８４ｅとからなり、小ギヤ８６はリミットアウタ８４ｄと一体である。
動力はリミッタインナ８４→ディスク８４ｂ→ディスク８４ｃ→リミッタアウタ８４ｄ→小ギヤ８６の順に伝わるが、設定トルクを越える過大なトルクが作用するとディスク８４ｂとディスク８４ｃとの間でスリップして、機器を保護する。設定トルクはスプリング８４ｅで調整できる。
【００１８】
なお、スタータ用一方向クラッチアウタ６４ははずみ車としての作用を発揮し、エンジンバランスを取るためのバランスウエイト９１を備え、スタータ用一方向クラッチインナ６５と組合わせることによりスタータの回転を伝達する一方向クラッチ６３となる。
図示せぬスタータでスタータドリブンギヤ９３を廻すことで、スタータ用一方向クラッチインナ６５及びスタータ用一方向クラッチアウタ６４を介して遠心クラッチインナ６８を廻しエンジンが始動してスタータ用一方向クラッチアウタ６４が高速になれば低速側のスタータ用一方向クラッチインナ６５と分離するものである。
【００１９】
また、図中、クランクシャフト５６の他端（前端）に、カム軸などを駆動するためのカム軸駆動プーリ１２１を備え、このプーリ１２１でベルト１２２を駆動するが、これらプーリ１２１とベルト１２２の詳細は後述する。
【００２０】
図４及び図５は本発明のコーン式無断変速機の構成図兼作用図である。
図４において、コーン支軸７４の中心からインナディスク７１までの距離（回転半径）をＲ１、コーン支軸７４の中心からアウタカップ７３までの距離（回転半径）をＲ２とし、Ｒ１＞Ｒ２とする。
インナディスク７１でコーンの大径（Ｒ１）部を廻すためコーン７２は低速で回転し、次にコーン７２の小径（Ｒ２）部でアウタカップ７３を廻すためアウタカップ７３は低速で回転する。
【００２１】
なお、アウタカップ７３から電動機軸５９への動力伝達はアウタカップ７３の回転がワンウェイクラッチ８３により、電動機軸５９よりも速くなった場合に動力が伝達される。
また、７０ａはアウタカップ７３を回転に伴なって図左に押し出す作用をなすカムボールであり、この押し出し作用によってアウタカップ７３とコーン７２との間に接触圧を掛けることができる。
７０ｂ，７０ｃ，７０ｄはオイルシールであり、オイルシール７０ｂ，７０ｃで変速機７０内部に変速機オイルを溜める密閉空間を形成し、オイルシール７０ｄで図左のクランクケース５５ｂ側のオイルを遮断する。従って、クランクケース内のオイルと、変速機オイルが混合する心配はない。
【００２２】
図５において、コーン支軸７４の中心からインナディスク７１までの距離（回転半径）をＲ３、コーン支軸７４の中心からアウタカップ７３までの距離（回転半径）をＲ４とし、Ｒ３＜Ｒ４とする。
インナディスク７１でコーンの小径（Ｒ３）部を廻すためコーン７２は高速で回転し、次にコーン７２の大径（Ｒ４）部でアウタカップ７３を廻すためアウタカップ７３は高速で回転する。
この様にコーン７２を移動することにより、変速機７０は減速、等速、増速の作用を発揮する。
【００２３】
その為には、図４において変速制御モータ９５でギヤ９６ａ，９６ｂ，９６ｃを介して制御ギヤ９７を廻す。この制御ギヤ９７はボス部に台形雌ねじ部９９を備えており、この台形雌ねじ部９９はケース５５側に固定した台形雄ねじ部９８に噛み合わせたものであり、台形雌ねじ部９９の螺旋運動に伴なって制御ギヤ９７は図左へ移動する。この移動によりコーン支軸７４と共にコーン７２が図左に移動し、例えば図５の状態になる。
【００２４】
ここで重要なことは、台形雄・雌ねじ部９８，９９をアウタカップ７３側ではなく、インナディスク７１側に設けたことである。コーン７２はアウタカップ７３の反作用で図左に押される。この結果、制御ギヤ９７に矢印▲１▼の力が作用する。矢印▲１▼は低速から高速へ移動する方向に合致している。従って、本実施例の構造にしたことにより、小さなトルクで高速側へシフトさせることができ、変速制御モータ９５の容量を下げることも可能となる。
【００２５】
次に、潤滑系統の説明をする。
図６は本発明に係るエンジン潤滑系統の説明図であり、矢印はオイルの流れである。
パワーユニットケース５５には下部に下部オイルタンク１０１、上部に上部オイルタンク１０２を設け、クランクシャフト５６の一端部（右端部）に第１オイルポンプ１０３、第２オイルポンプ１０４及び第３オイルポンプ１０５を同軸に配置し、先ず下部オイルタンク１０１のオイルをストレーナ１０６及び第１油路１０７を介して第１オイルポンプ１０３でくみ上げ、第２油路１０８を介して上部オイルタンク１０２へ供給する。
次に、上部オイルタンク１０２のオイルは、第３油路１０９を介して第２オイルポンプ１０４に至り、第２オイルポンプ１０４で加圧されたオイルは第４油路１１１、フィルタ１１２、第５油路１１３を介してクランクシャフト５６のメインジャーナル５６ａ，５６ａ、コンロッド大端部５６ｂ、その他の部分（特に図示せぬ動弁室）を潤滑した後に下部オイルタンク１０１に戻る。１１２ａはフィルタカバーである。
【００２６】
図７は本発明に係る変速機潤滑系統の説明図であり、パワーユニットケース５５の下部に別途設けた変速機オイルタンク１１５から変速機オイルを第６油路１１６を介して第３オイルポンプ１０５でくみ上げ、第７油路１１７を介して変速機軸５８へ送り、変速機軸５８内の油路１１８を通じてオイルを変速機７０へ供給する。オイルは図の矢印の如く変速機オイルタンク１１５に戻り、ストレーナ１１９を介して第３オイルポンプ１０５にてくみ上げられる。
【００２７】
図８は本発明に係る動弁系駆動機構としてのカム軸駆動機構を示す、パワーユニットの正面図である。
右クランクケース５５ｂと一体化したシリンダブロック１２９Ｂの図右に左クランクケース５５ａを取付け、クランクシャフト５６の上位に電動機８０を配置し、シリンダブロック１２９Ｂの図左にシリンダヘッド１２９Ｈを取付け、このシリンダヘッド１２９Ｈから延ばした排気管１９の先にマフラー２１を取付け、また、図左上奥のエアクリーナ１８からキャブレタ１２９Ｃを介してインテークマニホールド１２９Ｍをシリンダヘッド１２９Ｈに繋いだことを示す。１２９Ｓはスタータモータ取付用孔である。
【００２８】
そして、図ではベルトカバー７９を外したことにより、パワーユニット１５の正面には、カム軸駆動プーリ１２１、ベルト１２２、吸気側カム軸プーリ１２３，排気側カム軸プーリ１２４及びテンショナ１２５からなる動弁系駆動機構としてのカム軸駆動機構１２０を見ることができる。
【００２９】
図８から明らかなように、シリンダ軸１２６をほぼ水平（例えば地面に対して傾斜角α＝＋１０゜）にして車幅方向に寝かせて配置するので、低重心化が図れるとともにシリンダ長さはその車幅内に納めることができ、設計の自由度は大きい。
【００３０】
また、図３においてカム軸駆動機構１２０は後輪から離れた前面から点検及び修理することは容易である。
そして、プライマリドライブギヤ６１を後輪側に配置したことにより、シリンダ軸１２６が前方へ移動し、これに連れてシリンダブロックの後壁１２７が前方に移動し、ホイールベースの維持と十分なヘルメット収納スペースを確保することができる。更に、左クランクケース５５ａ上部には上部オイルタンク１０２に対応する位置の車体外側にオイル冷却用のフィンが設けられている。
【００３１】
尚、本実施例のパワーユニット１５はエンジンの他に電動機８０を備えたものであり、クランクシャフト５６並びに電動機軸５９を車体長手方向（車体前後方向）に配置したので機器のレイアウトは容易になる。
しかし、本発明はガソリンエンジンを駆動源とする自動二輪車に適用することもできる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、後輪の前方にクランク軸が車体長手方向に延びるように配置されるエンジンと、このエンジンのシリンダブロックが後輪の前方と隣接すると共に、後輪の一側にエンジンからの動力伝達系を備えるパワーユニットであって、且つパワーユニットの前部にメインフレームとの揺動軸心を備え、後輪と一体にパワーユニットがスイングする自動二輪車のパワーユニットであって、シリンダ軸線を略水平にエンジンを配置し、シリンダブロックの車体長手方向の前面に、動弁系駆動機構を配置し、シリンダ軸より後方に、動力伝達系へエンジンの動力を伝達するプライマリドライブギヤを配置し、シリンダ軸線の上方に、前記プライマリドライブギヤに駆動されるプライマリドリブンギヤを配置したので、車体側面から見てシリンダの幅が小さくなり、ホイールベースを維持することができる。その上、動弁系駆動機構はパワーユニットの前面に位置するので点検及び修理が容易となる上、プライマリドライブギヤを後輪側に配置したことにより、シリンダ軸が前方へ移動し、これに連れてシリンダブロックの後壁が前方に移動し、ホイールベースの維持に一層有利であるばかりでなくヘルメットの収納スペースを充分に確保することができる。
【００３３】
請求項２によれば、動力伝達系のクラッチ軸におけるプライマリドリブンギヤの前方スペースを有効に利用することができ、ホイールベースの維持がさらに有利になる。
【００３４】
請求項３によれば、バランスウエイトが、クランクシャフトの位置とほぼ同じ位置に配置できるので、バランスウエイトのカップリングモーメントの発生を抑えることができる上に、スタータ用一方向クラッチのクラッチアウタに一体的にバランスウエイトを設けるので、部品点数の削減につながりパワーユニットのコンパクト化にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動二輪車の側面図
【図２】本発明のパワーユニットの側面断面図
【図３】本発明のパワーユニットの平面断面図
【図４】本発明のコーン式無断変速機の構成図兼作用図
【図５】本発明のコーン式無断変速機の構成図兼作用図
【図６】本発明に係るエンジン潤滑系統の説明図
【図７】本発明に係る変速機潤滑系統の説明図
【図８】本発明に係る動弁系駆動機構としてのカム軸駆動機構を示す、パワーユニットの正面図
【符号の説明】
１…自動二輪車、２…メインフレーム、１３…揺動軸（後ピボット軸）、１５…パワーユニット、１６…後輪、５６…クランクシャフト、５７…クラッチ軸、６１…プライマリドライブギヤ、６２…プライマリドリブンギヤ、６３…スタータ用一方向クラッチ、６４…スタータ用一方向クラッチアウタ、６５…スタータ用一方向クラッチインナ、６６…筒状部、６７…遠心クラッチ、６８…遠心クラッチインナ、６９…遠心クラッチアウタ、９１…バランスウエイト、１２０…動弁系駆動機構（カム軸駆動機構）、１２１…カム軸駆動プリー、１２２…ベルト、１２６…シリンダ軸、１２７…シリンダブロックの後壁、１２９Ｂ…シリンダブロック。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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