JP2023132584A - 内燃機関と回転電機とを用いたハイブリッド駆動装置及び補助動力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特別なアクチュエータ等を追加することなく、内燃機関と回転電機とを用いるハイブリッド駆動装置を達成する。【解決手段】内燃機関の回転数が所定数以上の場合内燃機関の駆動力が遠心クラッチロータに伝達される遠心クラッチ機構と、回転電機のロータと遠心クラッチロータとの間に介在して、ロータの第１方向の回転を遠心クラッチロータに伝達し、遠心クラッチロータの第１方向の回転はロータに伝達しないワンウェイクラッチとを備える。回転電機の回転が不使用で、内燃機関の駆動力で駆動軸を回転させる第２モードでは、内燃機関の回転が、遠心クラッチロータより駆動軸に伝達される。この第２ードでは、遠心クラッチロータ４２０の回転はワンウェイクラッチにより遮断されてロータに伝達されず、ロータは永久磁石がステータに吸引されることによる回転抑制トルクによって回転停止している。【選択図】図３

Description

本明細書の記載は、内燃機関と回転電機とを用いたハイブリッド駆動装置及び補助動力装置に関し、例えば二輪車の駆動装置や補助動力装置として用いて有用である。

二輪車の駆動装置として内燃機関と回転電機とを用いるハイブリッド駆動装置は知られている。このようなハイブリッド駆動装置では、内燃機関のみによる走行時にも回転電機が回転するため、回転電機の磁気抵抗によるフリクションロスが発生することが懸念される。そこで、この磁気フリクションロスを低減する機構が、特許文献１及び特許文献２に開示されている。

特開２００６－２７１０４０号公報 特開２００７－９９２４６号公報

特許文献１に記載のハイブリッド駆動装置では、回転電機の永久磁石による界磁を調整する調整機構を備え、回転電機のトルクを調整するようにしている。また、特許文献２に記載のハイブリッド駆動装置では、ギャップ調整器を用いて回転電機のロータとステータとのギャップを調整している。

ただ、いずれも調整のためのメカニカルな可動スペースが必要となっていた。また、いずれも調整のためのアクチュエータ等を用いており、機構や構成が複雑化していた。また、アクチュエータ等の搭載のスペースも必要となり、かつ、アクチュエータ等の制御を行うコントローラも必要となっていた。

本件の開示は、回転電機に特別なアクチュエータ等及びこのアクチュエータ等を制御するコントローラを追加することなく、内燃機関と回転電機とを用いるハイブリッド駆動装置を達成することを課題とする。

また、本開示は、内燃機関のみで駆動していた駆動装置に対し、特別なアクチュエータ等及びこのアクチュエータ等を制御するコントローラを追加しない回転電機を組み込むことで、内燃機関の駆動を補助できる補助動力装置を提供することを課題とする。

本開示の第１は、内燃機関と、この内燃機関の駆動力を受けて回転可能で、駆動部へ駆動力を伝達する駆動軸とを備える駆動装置である。また、本開示の第１は、周方向に永久磁石を複数配置し駆動軸と同軸上で回転可能なロータと、固定カバーに固定され永久磁石と対向する複数のコイルを有するステータとを備える回転電機と、この回転電機に電気接続するバッテリと、このバッテリと回転電機とに電気接続し、回転電機の回転を制御する制御装置とも備えている。かつ、本開示の第１は、内燃機関の回転数が所定数未満の場合内燃機関の駆動力が遠心クラッチロータに伝達されず、内燃機関の回転数が所定数以上の場合内燃機関の駆動力が遠心クラッチロータに伝達される遠心クラッチ機構と、回転電機のロータと遠心クラッチロータとの間に介在して、ロータの第１方向の回転を遠心クラッチロータに伝達し、ロータの第１方向とは逆方向となる第２方向の回転は遠心クラッチロータに伝達せず、かつ、遠心クラッチロータの第１方向の回転もロータに伝達しないワンウェイクラッチを備える内燃機関と回転電機を用いたハイブリッド駆動装置である。

本開示の第１では、ワンウェイクラッチにより、遠心クラッチロータの第１方向の回転はロータに伝達しなくしているので、内燃機関のみの駆動力を用い回転電機の駆動力を用いない状態では、回転電機を停止させることが可能である。このため、本開示の第１では、回転電機の磁気抵抗によるフリクションロスを抑制するための特別なアクチュエータの設置を不要とすることができる。

本開示の第２は、内燃機関により駆動される第２回転電機を更に備えている。そして、回転電機は駆動軸の駆動用モータとして用いられ、第２回転電機は、内燃機関の始動を行うスタータ及びバッテリへの充電を行うジェネレータとして用いられている。内燃機関のみを用いる駆動装置であっても、スタータ及びバッテリへの充電を行うジェネレータとして用いられる第２回転電機は備わっている。その為、本開示の第２では、回転電機を駆動軸の駆動用モータとしてのみ用いることができる。これにより、内燃機関と回転電機を用いたハイブリッド駆動装置としての最適設計が可能となる。

本開示の第３は、内燃機関の駆動力を受けて回転可能で駆動部へ駆動力を伝達する駆動軸と、遠心クラッチロータを有し内燃機関の回転数が所定数未満の場合内燃機関の駆動力を駆動軸に伝達せず内燃機関の回転数が所定数以上の場合内燃機関の駆動力を駆動軸に伝達する遠心クラッチ機構とを備える動力装置に用いられる補助動力装置である。

そして、本開示の第３の補助動力装置は、周方向に永久磁石を複数配置し駆動軸と同軸上で回転可能なロータと、固定カバーに固定され永久磁石と対向する複数のコイルを有するステータとを備える回転電機と、この回転電機の回転を制御する制御装置とを備えている。かつ、回転電機のロータと遠心クラッチロータとの間に介在して、ロータの第１方向の回転を遠心クラッチロータに伝達し、ロータの第１方向とは逆方向となる第２方向の回転は遠心クラッチロータに伝達せず、かつ、遠心クラッチロータの第１方向の回転もロータに伝達しないワンウェイクラッチも備えている。

本開示の第３も第１と同様、ワンウェイクラッチにより、遠心クラッチロータの第１方向の回転はロータに伝達しなくしている。そのため、内燃機関のみの駆動力を用い回転電機の駆動力を用いない状態では、回転電機を停止させることが可能である。これにより、本開示の第１では、回転電機の磁気抵抗によるフリクションロスを抑制するための特別なアクチュエータの設置を不要とすることができる。

本開示の第４は、遠心クラッチロータと駆動軸との間に介在して、遠心クラッチロータの第１方向の回転は駆動軸に伝達し、駆動軸の第１方向の回転は遠心クラッチロータに伝達しない第２ワンウェイクラッチを備えている。後退方向の回転である駆動軸の第２方向の回転は遠心クラッチロータに伝達される。そのため、内燃機関による走行時に、内燃機関の回転数を低減しても、駆動軸からの慣性モーメントが内燃機関に加わることが無い。これにより、エンジンブレーキが利かなくなる代わりに、惰性を利用した走行ができ、内燃機関の運転をスムーズに行うことが可能となる。

本開示の第５は、第４とは逆に遠心クラッチロータと駆動軸とを結合して、一体に回転するようにしている。内燃機関による走行時で遠心クラッチ機構従動プーリー４１０の回転数が上回る際（Ｐ１０８）が繋がっている状態で、内燃機関の回転数を低減させることでエンジンブレーキを利用することが可能となる。

本開示の第６は、ワンウェイクラッチとして、内周リングと外周リングとの間にワンウェイクラッチカムを備えるワンウェイカムクラッチを用いている。ワンウェイカムクラッチとすることでワンウェイクラッチの摺動抵抗を一層低減することができる。そのため、内燃機関のみの駆動力を用い回転電機の駆動力を用いない状態では、回転電機の停止をより確実に行うことが可能である。

本開示の第７は、駆動軸の第１方向の回転を始める第１モードでは、回転電機のロータを第１方向に回転させ、ロータの回転をワンウェイクラッチ及び遠心クラッチロータを介して駆動軸に伝達する。本開示の第７では、始動時に回転電機によるモータ走行が可能となる。

本開示の第８は、駆動軸が所定回転数以上で第１方向に定常回転する第２モードでは、回転電機のロータの回転を停止し、内燃機関の回転を遠心クラッチロータを介して駆動軸に伝達する。本開示の第８では、内燃機関による定常走行が可能となる。この定常走行時には、遠心クラッチロータの回転はワンウェイクラッチにより回転電機には伝達されない。上述の通り、回転電機の駆動力を用いない状態では、回転電機を停止させることができ。

本開示の第９は、駆動軸が所定回転数以上で第１方向に回転する状態から更に回転数を増加する第３モードでは、内燃機関の回転を遠心クラッチロータを介して駆動軸に伝達するとともに、回転電機のロータを第１方向に回転させ、ロータの回転をワンウェイクラッチ及び遠心クラッチロータを介しても駆動軸に伝達する。本開示の第９では、内燃機関による定常走行に加えて、回転電機によるアシスト走行も可能となっている。

図１は、ハイブリッド駆動装置のシステム構成図である。 図２は、ハイブリッド駆動装置の主要構成構造を示す斜視図である。 図３は、図２図示ハイブリッド駆動装置の構成図である。 図４は、ハイブリッド駆動装置を搭載した二輪車の側面図である。 図５は、ハイブリッド駆動装置を搭載した二輪車の背面図である。 図６は、停止時の遠心クラッチの状態を示す正面図である。 図７は、回転時の遠心クラッチの状態を示す正面図である。 図８は、回転電機を示す斜視図である。 図９は、図８からロータを取り外した斜視図である。 図１０は、噛合時のワンウェイクラッチの状態を示す正面図である。 図１１は、空転時のワンウェイクラッチの状態を示す正面図である。 図１２は、回転電機等の各モードにおける状態を説明する図である。 図１３は、ハイブリッド駆動装置の他の例を示す構成図である。 図１４は、ハイブリッド駆動装置の更に他の例を示す構成図である。 図１５は、ワンウェイクラッチの他の例の空転時を示す構成図である。 図１６は、ワンウェイクラッチの他の例の別の空転状態を示す構成図である。 図１７は、ワンウェイクラッチの他の例の噛合時を示す構成図である。

以下、本開示の一例を図に基づいて説明する。図１は、ハイブリッド駆動装置１のシステム構成の概要を示す。ハイブリッド駆動装置１は、内燃機関１００と、回転電機２００を備える。図１のハイブリッド駆動装置では、第２回転電機３００も備えている。回転電機２００が駆動装置として利用されるのに対し、第２回転電機３００は内燃機関１００の始動時のスタータや、内燃機関１００の駆動力を受けて発電するジェネレータとして利用される。その為、回転電機２００を専ら補助動力装置として利用することができる。

第２回転電機３００で発電した三相交流電流は、第２制御装置３５０で直流電流に変換されてバッテリ３５１に蓄えられる。第２制御装置３５０は、第２回転電機がスタータとして回転する際には、バッテリ３５１からの直流電流を第２制御装置３５０で三相交流に変換する。

バッテリ３５１からの直流電流は、回転電機２００へも供給される。回転電機２００の回転は制御装置２５０で制御される。制御装置２５０でも直流電流を三相交流に変換して、回転速度を制御する。なお、制御装置２５０は回転電機２００の回転方向も制御は可能である。即ち、制御装置２５０は、回転電機２００を第１方向回転（例えば正回転）及びこの第１方向とは逆方向の第２方向回転（逆回転）に制御することも可能である。この実施例では、制御装置２５０は第２方向の回転を用いて、ブレーキ制御をしている。

また、ハイブリッド駆動装置１は、図２に示すように遠心クラッチ機構４００も備えている。遠心クラッチ機構４００は、内燃機関１００の回転数が所定数未満の場合、内燃機関１００の駆動力を遠心クラッチロータ４２０に伝達せず、内燃機関１００の回転数が所定数以上の場合、内燃機関１００の駆動力を遠心クラッチロータ４２０に伝達する。内燃機関１００の駆動力を遠心クラッチロータ４２０に伝達する所定回転数は、例えば３０００ｒｐｍ程度である。そして、ハイブリッド駆動装置１は、回転電機２００と遠心クラッチ機構４００との間に、ワンウェイクラッチ６００を配置している。

図２に示すように、回転電機２００、ワンウェイクラッチ６００、及び遠心クラッチ機構４００は、同軸上に配置されている。図３は、これらの各構成を模式的に表した構成図であるが、図３に示すように、各構成は固定カバー１５０内に配置されている。固定カバー１５０はアルミニウム若しくはアルミニウム合金製であるが、樹脂製としてもよい。樹脂材料としては、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ）、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、ポリプロピレン（ＰＰ）や、ポリカーボネート（ＰＣ）等がある。

図４及び図５に示すように、固定カバー１５０は二輪車１０の後輪に対向して車体に固定されている。より、具体的には、後輪の駆動軸１３０（図３図示）側に配置されている。本開示のハイブリッド駆動装置が二輪車１０に用いられる場合には、後輪が駆動輪１２０となる。

以下に、各構成要素の内容を説明する。まず、遠心クラッチ機構４００を説明する。内燃機関１００は、シリンダ１１０内をピストン１０１が往復動し、このピストン１０１の往復動が、コンロッド１０２及びウェブ１０３を介して、クランクシャフト１０４に伝達される。クランクシャフト１０４はベアリングに軸支されて回転する。クランクシャフト１０４の回転は駆動プーリー１０５に伝達される。また、クランクシャフト１０４の回転は第２回転電機３００にも伝達される。

駆動プーリー１０５の回転は、ベルト１０６を介して遠心クラッチ機構４００に伝達される。遠心クラッチ機構４００は、図２に示すように、ベルト１０６が従動プーリー４１０と係合しており、ベルト１０６の駆動力を受けて従動プーリー４１０が回転する。従動プーリー４１０は、遠心クラッチ軸受４４０で駆動軸１３０に軸支されている。駆動プーリー１０５及び従動プーリー４１０は、共に金属製で、圧延鋼板、アルミニウム若しくはアルミニウム合金等が用いられる。

遠心クラッチ機構４００は、図６及び図７に示すように、回転軸４１２に軸支された遠心クラッチシュー４１１を周方向に離して３つ設けている。遠心クラッチシュー４１１は回転軸４１２周りに回動可能となっており、回転軸４１２は従動プーリー４１０に固定されている。従動プーリー４１０が回転せず遠心クラッチシュー４１１が遠心力を受けない状態では、図６に示すように、遠心クラッチバネ４１５により径方向内側に引き込まれている。なお、遠心クラッチシュー４１１はアルミニウム若しくはアルミニウムや鉄等の金属製である。

図７は遠心力を受けた状態を示す。遠心クラッチシュー４１１に加わる遠心力が遠心クラッチバネ４１５の引張力に打ち勝つと、遠心クラッチシュー４１１は遠心クラッチロータ４２０の内周に当接する。遠心クラッチシュー４１１の外周面には、図２に示すように、遠心クラッチロータ４２０との摩擦力を高める遠心クラッチライニング４１３が貼付されている。この遠心クラッチライニング４１３は、ノンアスベスト系材料からなる。

遠心クラッチロータ４２０は、二輪車の後輪（駆動輪１２０）を駆動する駆動軸１３０に、第２ワンウェイクラッチ６１０を介して支持される。駆動軸１３０の回転は、より具体的には、ファイナルギヤ１４０とタイヤ軸１４１を介して駆動輪１２０に伝達される。かつ、遠心クラッチロータ４２０は、第２ワンウェイクラッチ６１０と共に回転可能な円盤状のクラッチ基盤４２１と、このクラッチ基盤４２１の外周に配置される円筒状のクラッチリング４２２とを一体に成形している。

内燃機関１００の停止状態や、内燃機関１００の回転数が低い状態では、従動プーリー４１０も停止しているか、少ない回転数である。この状態では遠心クラッチロータ４２０は回転しないので、遠心クラッチバネ４１５の引張力で図６の状態を維持している。

内燃機関１００の回転数が上昇して、従動プーリー４１０の回転数が所定以上になると、遠心力で遠心クラッチシュー４１１が回転軸４１２周りに外周に回動する。その結果、遠心クラッチシュー４１１がクラッチリング４２２の内周面に当接する。特に、遠心クラッチシュー４１１の外周面に遠心クラッチライニング４１３が貼付されているので、遠心クラッチシュー４１１とクラッチリング４２２との間の摩擦力は高くなっている。そのため、従動プーリー４１０の回転が遠心クラッチロータ４２０に伝達され、遠心クラッチロータ４２０は駆動軸１３０に支持されて回転する。

次に、回転電機２００を説明する。回転電機２００は、図３に示すように、固定カバー１５０に覆われている。上述の通り、固定カバー１５０は二輪車の内燃機関１００の後方で後輪（駆動輪１２０）の車両側方付近で車体に固定されている。なお、固定カバー１５０の肉厚は４～５ミリメートル程度である。また、固定カバー１５０には固定カバー軸受１５１が配置されており、駆動軸１３０の先端はこの固定カバー軸受１５１によって回転自在に軸支されている。駆動軸１３０の他端には所定の減速比を有するファイナルギヤ１４０が配置され、ファイナルギヤ１４０の回転はタイヤ軸１４１を介して後輪（駆動輪１２０）に伝達される。従って、回転電機２００の回転はファイナルギヤ１４０により減速して駆動輪１２０に伝達されることとなる。そのため、さほどトルクの大きくない回転電機２００を用いたとしても、ファイナルギヤ１４０によりトルクが増加され、駆動輪１２０の回り出し摩擦抵抗に打ち勝って二輪車１０を発進することが可能となる。

回転電機２００のロータ２１０は、ロータ軸受２１５によって駆動軸１３０に回転支持されている。従って、ロータ２１０は駆動軸１３０と一体に回転することも可能であり、駆動軸１３０のみ回転することもロータ２１０のみ回転することも可能である。ロータ２１０は、鉄材料製で図３に示すように、ロータ軸受２１５を支持する基部２１６より径方向外方に延びる円盤部２１７と、この円盤部２１７の径方向外方部に形成される円筒部２１１を備えている。図８に示すように、円筒部２１１の内方には、永久磁石２１２が１２個、周方向に並んで配置されている。永久磁石２１２の厚みは、２～５ミリメートル程度である。なお、永久磁石２１２の数は、１２個に限らず、２０個や２４個等要求性能に応じて適宜設定できる。また、永久磁石２１２は、使用用途に応じて種々選択可能である。磁力の強い希土類磁石を用いても良く、安価なフェライト磁石を用いる場合もある。

ロータ２１０の内部には、図３及び図８に示すように、ステータ２２０が配置されている。ステータ２２０は、複数の磁性鋼板を積層してなり、固定カバー１５０に取り付けられる基盤部２２１、この基盤部２２１より径方向外方に延びる複数のティース部２２２を一体に形成している。ティース部２２２はポリアミド等の絶縁樹脂からなるインシュレーターで電気絶縁され、インシュレーターの上に銅線若しくはアルミニウム線からなるコイル２２４が巻装されている。従って、図９でティース部２２２は先端部のみしか図示されないが、コイル２２４が巻装される部位にも位置する。

図９は、図８からロータ２１０を外して、ステータ２２０とセンサケース２３０を示す斜視図である。図８及び図９ではティース部を１８個としているが、ティース部の数はロータ２１０の磁極数に応じて適宜設定できる。ステータ２２０の外径は、１００～２００ミリメートル程度となっており、従って、ロータ２１０の内径は、ステータ２２０の外径と永久磁石２１２との間に微小間隙が形成される大きさとなっている。

基盤部２２１には、固定カバー１５０にステータ２２０を固定するためのステータボルト通し穴２２３が３か所形成されている。また、基盤部２２１には、後述するセンサケース２３０をステータ２２０に固定するためのセンサケースボルト通し穴も１カ所形成されている。尤も、センサケース２３０はステータ２２０ではなく、固定カバー１５０に固定することも可能である。また、センサケースボルト通し穴も２カ所以上としても良い。

図９に示すように、隣接するコイル２２４の間には隙間２２５が形成され、その隙間２２５は一般的には径方向外側に向けて広くなっている。ただ、コイル２２４の占積率を高めるため、径方向で隙間を略一定としても良い。また、センサケース２３０はセンサ本体部２３１と、センサ本体部２３１から隣接するコイル２２４の間に延びる第１ないし第３ホールセンサ２３２～２３４を備える。第１ないし第３ホールセンサ２３２～２３４は、隣接するコイル２２４間の隙間２２５に配置される。

各ホールセンサ２３２～２３４は、２ミリメートル程度×３ミリメートル程度の大きさで、センサケース２３０でホールセンサ２３２～２３４は覆われている。従って、図では実際のホールセンサ２３２～２３４ではなく、ホールセンサ２３２～２３４を収納するセンサケース２３０の鞘部を示している。センサ本体部２３１は、ホールセンサ２３２～２３４のセンサ基盤を収納しており、ポリアミド等の樹脂材料で形成されている。

第１ないし第３ホールセンサ２３２、２３３、２３４はＮ極とＳ極とが交互に着磁された永久磁石２１２と対向して、Ｎ極とＳ極とが交互に変動する位置を検出する。第１ないし第３ホールセンサ２３２、２３３、２３４のそれぞれの検出位置は、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相の通電時期に対応しており、この検出位置に応じ、回転電機２００が駆動力としてモータ使用されるときには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するコイル２２４への電圧の供給を制御する。なお、回転角センサはホールセンサ２３２～２３５に限らず、レゾルバ等他の角度センサを用いても良い。

なお、第２回転電機３００にも同様のホールセンサ２３２～２３４は設けられており、第２回転電機３００が発電機として使用される際にもＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するコイル２２４からの電流を制御するためのタイミング信号として用いられる。また、第２回転電機３００では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の磁気角を検知するホールセンサ２３２～２３４の他に、内燃機関１００の基準位置を検知するホールセンサも設けられている。

次に、ワンウェイクラッチ６００を説明する。機構としては、ワンウェイクラッチ６００も第２ワンウェイクラッチ６１０も同様である。ワンウェイクラッチ６００は、ロータ２１０の円盤部２１７と遠心クラッチロータ４２０のクラッチリング４２２との間に配置されている。また、第２ワンウェイクラッチ６１０は、遠心クラッチロータ４２０のクラッチ基盤４２１と駆動軸１３０との間に介在している。

図１０及び図１１に示すように、内周側の部材に固定される内周リング６３０と、外周側の部材に固定される外周リング６３１とを備えている。内周リング６３０及び外周リング６３１は、共に炭素鋼製である。ワンウェイクラッチ６００では、内周リング６３０はその内周がロータ２１０の円盤部２１７に設けられたロータリング部２１８外周と嵌り合うように固定されている。ワンウェイクラッチ６００の外周リング６３１は、その外周が遠心クラッチロータ４２０のクラッチリング４２２の内周に嵌り合うように固定されている。ワンウェイクラッチ６００の内周リング６３０及び外周リング６３１の中心軸は、駆動軸１３０の中心軸と一致している。ただ、ワンウェイクラッチ６００の動力伝達方向は正転、逆転いずれでも選択できるので、外周リング６３１をロータ２１０と嵌合してもよい。その場合、内周リング６３０が遠心クラッチロータ４２０と嵌合することとなる。

また、第２ワンウェイクラッチ６１０では、内周リング６３０に駆動軸１３０が貫通するように固定されており、内周リング６３０の中心軸と駆動軸１３０の中心軸とは一致している。外周リング６３１はその外周が遠心クラッチロータ４２０のクラッチ基盤４２１の内周に嵌り合うように固定されている。外周リング６３１中心軸も駆動軸１３０の中心軸と一致している。

内周リング６３０には、係合壁６３３が形成され、この係合壁６３３と外周リング６３１内周との間隙は、外周リング６３１側に向かうにつれて小さくなっている。また、係合壁６３３と外周リング６３１内周との間には、円筒形状をしたワンウェイクラッチバー６３２が配置されている。ワンウェイクラッチバー６３２は、内周リング６３０の保持穴６３４に保持されたワンウェイクラッチバネ６３５により、外周リング６３１側に押圧されている。

図１０は、ワンウェイクラッチ６００の噛合状態を示す。この例では、内周リング６３０が時計方向に回転しているか、外周リング６３１が反時計方向に回転しているか、あるいはその両方である。即ち、内周リング６３０と外周リング６３１との相対的な回転方向が、ワンウェイクラッチバー６３２を外周リング６３１側に移動させる方向である。この内周リング６３０と外周リング６３１との相対的回転方向により、ワンウェイクラッチバー６３２が噛み合い、内周リング６３０と外周リング６３１とは一体に回転する。

逆に、図１１は、ワンウェイクラッチ６００の空転状態を示す。この例では、内周リング６３０が反時計方向に回転しているか、外周リング６３１が時計方向に回転しているか、またはその双方であるかである。即ち、内周リング６３０と外周リング６３１との相対的な回転方向が、ワンウェイクラッチバー６３２を内周リング６３０側に移動させる方向である。この内周リング６３０と外周リング６３１との相対的回転方向により、ワンウェイクラッチバー６３２が引き離され、内周リング６３０と外周リング６３１とは自由に回転したり、停止したりする。

ワンウェイクラッチ６００の噛合方向及び空転方向は、係合壁６３３の向きを変えることで時計方向でも、反時計方向でも設定することができる。ワンウェイクラッチ６００は、ロータの第１方向の回転を遠心クラッチロータ４２０に伝達するような機構となっている。そのため、ロータ２１０の第２方向の回転は遠心クラッチロータ４２０に伝達しない。同様に、遠心クラッチロータ４２０側からの第１方向の回転もロータ２１０には伝達しない。また、第２ワンウェイクラッチ６１０は、遠心クラッチロータ４２０の第１方向の回転（正転）のみを駆動軸１３０へ伝達し第２方向の回転（逆転）は伝達しないように設定している。

次に、上記構成よりなるハイブリッド駆動装置１の作動を説明する。まず、内燃機関１００の駆動力を用いず、回転電機２００の駆動力で二輪車１０を発進させる第１モードを説明する。この第１モードでは、内燃機関１００が回転していないので、従動プーリー４１０も回転せず、遠心クラッチロータ４２０は遠心クラッチシュー４１１に対してフリーとなっている。第１モードでは、制御装置２５０が回転電機２００のコイルへのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の通電を制御して、ロータ２１０を第１方向に回転させる。なお、第１方向は、駆動軸１３０が第１方向に回転すると、駆動輪１２０が正転して二輪車１０が前進する方向（正転方向）である。

この際、ステータ２２０は固定カバー１５０に固定されているので、ロータ２１０が第１方向に回転する。ロータ２１０にはワンウェイクラッチ６００の内周リング６３０が固定されているので、ロータ２１０と共に内周リング６３０が第１方向に回転する。ワンウェイクラッチ６００はこの内周リング６３０の第１方向の回転を外周リング６３１に伝達する機構であるので、外周リング６３１も第１方向に回転する。

そして、外周リング６３１は遠心クラッチロータ４２０に固定されているので、遠心クラッチロータ４２０も第１方向に回転する。第２ワンウェイクラッチ６１０は、遠心クラッチロータ４２０が第１方向に回転すると、外周リング６３１と内周リング６３０とがワンウェイクラッチバー６３２が噛み合う構造になっている。従って、遠心クラッチロータ４２０の第１方向の回転は第２ワンウェイクラッチ６１０を介して駆動軸１３０に伝達される。そのため、回転電機２００の回転トルクが、ワンウェイクラッチ６００、遠心クラッチロータ４２０、第２ワンウェイクラッチ６１０そのまま駆動軸１３０に伝達され、駆動軸１３０は回転電機２００の回転数で回転することとなる。

次に、回転電機２００は回転せず、内燃機関１００のみが回転する第２モードを説明する。この第２モードでは内燃機関１００のクランクシャフト１０４の回転は、駆動プーリー１０５からベルト１０６を介して従動プーリー４１０に伝達される。その結果、従動プーリー４１０も駆動軸１３０周りに回転する。この従動プーリー４１０の回転は回転軸４１２を介して遠心クラッチシュー４１１に伝えられるので、遠心力が遠心クラッチシュー４１１に加わる。それにより、回転軸４１２の回転数が所定回転以上となると遠心クラッチシュー４１１は遠心クラッチロータ４２０に充分な押圧力で押し付けられ、従動プーリー４１０とともに遠心クラッチロータ４２０も回転する。この遠心クラッチロータ４２０の回転方向は第１方向となる。

遠心クラッチ機構４００の遠心クラッチシュー４１１が遠心クラッチロータ４２０に押し付けられて、遠心クラッチロータ４２０がベルト１０６からの駆動力を受けて回転を開始する際には、遠心クラッチロータ４２０に対して多少のトルク変動が加わることとなる。しかし、遠心クラッチロータ４２０からの第１方向の回転は、ワンウェイクラッチ６００によって遮断され、ロータ２１０に伝達されることはない。即ち、ワンウェイクラッチ６００における第１方向の回転伝達は、ロータ２１０から遠心クラッチロータ４２０側へのみであり、遠心クラッチロータ４２０からロータ２１０に伝達されることはない。換言すれば、内燃機関１００の駆動力を受けて遠心クラッチロータ４２０が回転する際には、ワンウェイクラッチ６００は空転し、ロータ２１０が回転することはない。なお、二輪車１０の走行に関しては、後述する。

第２モードでは回転電機２００は停止し、ワンウェイクラッチ６００の内周リング６３０も停止している。ワンウェイクラッチ６００の機構により外周リング６３１のみが遠心クラッチロータ４２０とともに、第１方向に回転する。この遠心クラッチロータ４２０の第１方向の回転は、第２ワンウェイクラッチ６１０を介して駆動輪１２０を第１方向に回転（正転）させる。

内燃機関１００の駆動力が駆動軸１３０に定常的に伝達される状態では、遠心クラッチロータ４２０に内燃機関１００側から加わるトルクの変動は小さくなる。そこで、定常運転状態では、制御装置２５０は回転電機２００の回転を抑制するブレーキ（回生）制御を行わない。

即ち、定常運転状態では、回転電機２００のコイルには通電しない。上述の通り、定常運転状態ではワンウェイクラッチ６００が空転しており、ロータ２１０は回転していない。かつ、内燃機関１００の回転数が落ちて、駆動軸１３０の回転数の方が速くなっても、その場合駆動軸１３０の第２方向の回転は第２ワンウェイクラッチ６１０により伝達されない。従って、定常運転状態ではロータ２１０に対して回転させる力は働かない。万一、何らかのトルク変動が原因となってロータ２１０に回転トルクが加わったとしても、回転電機２００は、無通電状態でも永久磁石２１２による吸引力によって、ロータ２１０の回転を抑制するトルクが生じる。そのため、この永久磁石２１２による回転抑制トルクによってロータ２１０は停止している。このロータ２１０の停止状態で、駆動輪１２０の負荷トルクが増えた場合、駆動軸１３０の回転数は低下する。

ただ、間に第２ワンウェイクラッチ６１０が介在しているので、駆動軸１３０の回転数低下が、遠心クラッチロータ４２０に直接伝達されることはない。かつ、遠心クラッチロータ４２０の回転数が低下したとしても、遠心クラッチロータ４２０の第１方向の回転は、ワンウェイクラッチ６００の機構によって遮られてロータ２１０に伝達されることはない。

従って、第２モードでは、ロータ２１０が回転せず回転電機２００のロータ２１０とステータ２２０間で相対的な回転も生じない。その結果、回転電機２００の磁気フリクションロスも生じない。なお、本開示において磁気フリクションロスとは、ロータ２１０の永久磁石２１２からステータ２２０に付与される交番磁束により鉄損が生じることを言う。鉄損の主たる要因は、渦電流損とヒステリシス損がある。

本開示とは異なり、ワンウェイクラッチ６００の機構を備えない場合には、回転電機２００のフリクションロスを低減するために、回転電機２００が、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の通電電流の位相制御によるゼロトルク制御を行うことが考えられる。ただ、ゼロトルク制御を行った場合でも、磁気フリクションロスがなくなる訳ではない。この磁気フリクションロスは、結果として内燃機関１００の出力を消費してしまい、内燃機関１００の燃費を悪化させる要因となる。

それに対し、本開示ではゼロトルク制御を行う必要もなく、回転電機２００へは通電していない。その為、バッテリ３５１に充電されているエネルギーを無駄に消費することもなく、第２回転電機３００による充電の機会を減らすことができる。上述の通り、回転電機２００が回転しないので、磁気フリクションロスを生じさせない。この磁気フリクションロス抑制のための機構としてワンウェイクラッチ６００の機構を用いている。従って、本開示は、磁気フリクションロス低減のための特別なアクチュエータ等を不要とすることができ、簡便な構造とすることができている。

なお、ワンウェイクラッチ６００の機構に伴う機械的なフリクションロスは多少生じるが、この機械的なフリクションロスは回転電機２００の磁気フリクションロスと比較すると非常に小さい。そのため、ハイブリッド駆動装置１として回転電機２００を追加しても、回転電機２００に起因する内燃機関１００の燃費低下の要因は少ない。ハイブリッド駆動装置１として回転電機２００を利用するので、内燃機関１００の燃費向上効果が見込まれる。

次に、内燃機関１００の駆動力に加え、回転電機２００の駆動力も利用する第３モードを説明する。この第３モードは第２モードから継続しているので、従動プーリー４１０は回転しており、回転軸４１２とともに遠心クラッチシュー４１１も回転している。その為、回転に伴う遠心力を受けて、遠心クラッチシュー４１１は遠心クラッチロータ４２０に押し付けられ、従動プーリー４１０とともに遠心クラッチロータ４２０も第１方向に回転している。

また、この第３モードでは、制御装置２５０が回転電機２００のコイル２２４へのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の通電を制御して、ロータ２１０を第１方向に回転させる。従って、回転電機２００の回転に伴ってロータ２１０から遠心クラッチロータ４２０を介して駆動軸１３０に第１方向の駆動力が加わる。

第２モードではロータ２１０が停止していたのに対し、第３モードではロータ２１０は第１方向に回転する。このロータ２１０の第１方向の回転が、遠心クラッチロータ４２０の第１方向の回転より速くなるとワンウェイクラッチ６００が噛み合い、ロータ２１０により遠心クラッチロータ４２０を加速する。そして、この遠心クラッチロータ４２０の第１方向の回転加速は、駆動軸１３０の第１方向の回転を加速させる。このように、ロータ２１０の回転数が、第２モードでの内燃機関１００の駆動力による遠心クラッチロータ４２０の回転数を上回る第３モードでは、内燃機関１００の駆動力に、更に回転電機２００の駆動力が加わることとなる。

その結果、第３モードでは回転電機２００で内燃機関１００をアシストする運転を達成することができる。従って、第１モードが回転電機２００のみでの電気走行モードであるのに対し、この第３モードは回転電機２００が内燃機関１００を補助するアシストモードであると言える。また、第２モードは内燃機関１００で走行するエンジン走行モードと言える。

以上、第１モードから第３モードの各モードを説明したが、以下に各モードの切り替えと二輪車１０の運転状態との関係を、図１２を用いて改めて説明する。図１２は、内燃機関１００や回転電機２００を始め各機器の回転数を縦軸にとり、横軸には二輪車１０の始動以降の時間経過をとっている。また、縦軸における上方向は第１方向の回転数を示している。

第１モードは回転電機２００による走行開始時であり、第１モードのスタートの時点（Ｐ１０）では二輪車の速度は０である。制御装置２５０は回転電機２００に十分な始動トルクを生じる電圧で回転電機２００の回転を開始する（Ｐ１０）。この際、制御装置２５０は、許容電流内で最大トルクとなるようにデューティ比及び進角値を制御する。上述のように、回転電機２００の回転はファイナルギヤ１４０により減速して駆動軸１３０に伝達されるので、トルクの小さい回転電機２００を使用しても、二輪車１０を発進するは可能である。

また、回転電機２００が始動すると、回転電機２００は第１方向に回転し（Ｐ１０）、ワンウェイクラッチ６００を介して遠心クラッチロータ４２０に第１方向の回転が伝達される。従って、遠心クラッチロータ４２０も回転開始する（Ｐ１０）。また、駆動軸１３０も遠心クラッチロータ４２０の回転開始と同時に回転を始める（Ｐ１０）。

この発進時には、上述のように、ワンウェイクラッチ６００及び第２ワンウェイクラッチ６１０は、駆動輪１２０が第１方向に回転することができるように回転を伝達している。換言すれば、ワンウェイクラッチ６００及び第２ワンウェイクラッチ６１０は、発進時に駆動輪１２０が第２方向に回転すると、その回転を駆動軸１３０、ワンウェイクラッチ６００及び第２ワンウェイクラッチ６１０を介して回転電機１００に伝達する。従って、回転電機１００は坂道等の発進時には後退するのを防ぐよう、より大きなトルク制御で始動する。

二輪車１０の走行開始後は、制御装置２５０は三相交流の周波数やコイル相電圧を変えて回転電機２００の回転数を徐々に高める（Ｐ１００）。制御装置２５０は、第１ないし第３ホールセンサ２３２、２３３、２３４からの出力基準で１２０度又は１８０度の電気角制御を行う。この第１モードでは、回転電機２００の回転数と遠心クラッチロータ４２０及び駆動軸１３０の回転数が一致するので、遠心クラッチロータ４２０の回転数も徐々に上昇する（Ｐ１０３）。同様に駆動軸１３０の回転数も徐々に上昇する（Ｐ１０４）。これに伴い、駆動輪１２０の回転数も上昇し、二輪車１０の速度が速くなる。二輪車１０は、凡そ時速５～１０キロメートル程度の速度まで、第１モードで走行する。回転電機２００の回転数では毎分１５００回転程度まで上昇する。始動からここまで、回転電機２００（即ち、駆動軸１３０）の回転を上昇させるまでの状態が第１モードである。

次に、第１モードから第２モードへの変遷を説明する。回転電機２００（駆動軸１３０）の回転数が毎分７００回転程度まで上昇した時点で、第１モードから第２モードへの切り替えを開始する。内燃機関１００は、この時点で始動させる（Ｐ１０５）。即ち、内燃機関１００は第１モードの後の切り替え時に運転を開始する。この切り替えの時点では回転電機２００も回転数の上昇中であり（Ｐ１００）、内燃機関１００始動後も回転電機２００の駆動と併存する状態が一時的に継続される。

内燃機関１００の始動と同時に従動プーリー４１０も回転を開始し（Ｐ１０５）、内燃機関１００の回転上昇（Ｐ１０６）に伴い従動プーリー４１０の回転数も増加する（Ｐ１０７）。従動プーリー４１０が回転上昇に伴い、回転軸４１２とともに遠心クラッチシュー４１１の回転も上昇する。そして、回転に伴う遠心力を受けて、遠心クラッチシュー４１１は遠心クラッチロータ４２０に移動する。ただ、遠心クラッチロータ４２０は回転電機２００により既に回転しているので、従動プーリー４１０から遠心クラッチロータ４２０側に第１方向の駆動力が伝達されるのは、従動プーリー４１０の回転数の方がロータ２１０の回転数より高くなった時点（Ｐ１０８）である。この時の駆動軸１３０の回転数は毎分１１００回転程度である。

内燃機関１００の従動プーリー４１０を介した駆動力で遠心クラッチロータ４２０が第１方向に回転しだす（Ｐ１０８）と、遠心クラッチロータ４２０の回転数は上昇する（Ｐ１０９）。それに伴い、駆動軸１３０の第１方向の回転数も上昇する（Ｐ１１０）。より具体的には、遠心クラッチロータ４２０及び駆動軸１３０の回転数は連続して上昇しているが（Ｐ１０３、Ｐ１０４、Ｐ１０９）、従動プーリー４１０の回転数が上回る時点（Ｐ１０８）以降、二輪車１０は内燃機関１００の駆動力を受けて増速することとなる。駆動軸１３０の回転数で毎分１１００～１５００回転程度で駆動力を内燃機関１００に切り替える。

従動プーリー４１０の回転数の方がロータ２１０の回転数より高くなった時点（Ｐ１０８）で、遠心クラッチロータ４２０の第１方向の回転は、ワンウェイクラッチ６００によって遮断され、ロータ２１０へは伝達されない。ロータ２１０は慣性モーメントにより空回りすることとなる。この状態で、制御装置２５０はロータ２１０の回転方向を第１方向から第２方向に切り替えるように三相交流の方向を切り替える（Ｐ１１２）。具体的には、制御装置２５０は第１方向回転制御から回生運転によるブレーキ制御を行い（Ｐ１１２）、停止（Ｐ１１１）までの時間を短縮する。この切り替え時には、ワンウェイクラッチ６００により、遠心クラッチロータ４２０には回転電機２００からの動力が伝わらない。その為、回転電機２００の回転数が遠心クラッチロータ４２０の回転数以下となっても、二輪車１０が減速してしまう恐れはない。

この遠心クラッチ機構４００が動力の非伝達から伝達に切り替わる際（Ｐ１０８）の二輪車１０の速度は時速５～１０キロメートル程度に設定している。ただ、第１モードから第２モードへの切り替えは、車速（回転電機２００の回転数）のみで行う訳ではない。車速と要求トルク（アクセル開度）や回転電機２００や内燃機関１００の負荷等から総合的に判断してモードの切り替えを行っている。例えば、アクセル開度が一定値を超えるときには、車速が時速５～１０キロメートルに達していなくても、第１モードから第２モードへの切り替えを行う。例示としては、坂道で発進するような際には、早めに回転電機２００の駆動力から内燃機関１００の駆動力に切り替える場合がある。逆に、下り坂での発進時には駆動力を回転電機２００から内燃機関１００に切り替えるのを遅らせるようにする場合がある。

第１モードから第２モードに切り替わる際には、慣性モーメントの大半を担う駆動輪１２０及び駆動軸１３０の回転数に殆ど変化がない。かつ、第１モードから第２モードへの切り替えによって、遠心クラッチロータ４２０回転方向に変化が生じる訳でもない。遠心クラッチロータ４２０の回転速度が上昇することになるが（Ｐ１０９）、この変化はワンウェイクラッチ６００を固定状態からフリー状態へ変化させるので、回転電機２００に直接影響するものではない。その為、回転電機２００は遠心クラッチロータ４２０の回転の影響を受けることなく停止制御される（Ｐ１１２）。

上述の通り、動力伝達では第１モードから第２モードに切り替わることで、遠心クラッチロータ４２０への動力源が回転電機２００から内燃機関１００に切り替わることとなる。即ち、遠心クラッチロータ４２０を第１方向に所定の回転数で回転させるのに、ロータ２１０の第１方向の回転が不要となったので、回転電機２００は運転を停止するのである。多少の慣性モーメントは存在するが、回転電機２００のブレーキ制御によって、第１モードから第２モードの切り替えはスムーズになされる。

従って、第２モードで説明したように、回転電機２００による磁気フリクションロスは、第１モードから第２モードへの遷移時にも発生しない。第１モードから第２モードへの遷移は、内燃機関１００が始動する時点（Ｐ１０５）から開始し、回転電機２００が停止した時点（Ｐ１１１）で終了する。

なお、第１モードから第２モードへの切り替えは、内燃機関１００の回転数と回転電機２００の回転数を比較することで行う。また、第１モードから第２モードへの切り替えは、制御装置２５０が回転電機２００に加わる負荷を検出することでも行える。上述の通り、第２モードでは回転電機２００の駆動力は必要とされないので、回転電機２００を回転させるトルクは０となる。このトルク変動は制御装置２５０で検知することが可能である。例えば、コイル相電圧と第１ないし第３ホールセンサ２３２、２３３、２３４からの出力基準からトルクを参照しても良い。検知したトルク変動に応じてブレーキ（回生）制御を行ったり、コイル２２４に通電したり、通電を停止したりする。

第２モードでは、内燃機関１００の増速による遠心クラッチロータ４２０の第１方向への増速は、ワンウェイクラッチ６００によって遮断され、回転電機２００のロータ２１０には伝達されない。また、遠心クラッチロータ４２０に従動プーリー４１０からのトルクが伝達されるのは常に正回転のトルクであるので、内燃機関１００の減速による遠心クラッチロータ４２０の第１方向への減速も回転電機２００のロータ２１０に伝達されない。

第２モードでは、二輪車１０は時速２０キロメートル以上の速度で、定速走行を行っている（Ｐ２００）。内燃機関１００は、この定速走行を行う際に最も効率よく運転できるように設定されている。そのため、内燃機関１００を最も燃費の良い状態で使用することができる。換言すれば、第２モードは、定速走行状態であるので、急激な加減速は原則として行わない。

そのため、回転電機２００の永久磁石２１２による回転抑制トルクのみで、ロータ２１０を一定位置に保持することが可能となる。ただ、第２モードであっても、内燃機関１００の回転数は常に一定でなければならないわけではない。運転状態に応じて内燃機関１００の回転数に変動は生じる。

二輪車１０を加速する際には、第３モードとして、内燃機関１００と共に回転電機２００を利用する。次に、定速運転（例えば時速５０キロメートル）の走行から時速６０キロメートル程度に増速する場合の第２モードから第３モードへの遷移を説明する。加速の要請があれば、制御装置２５０は回転電機２００を第１方向に回転させる（Ｐ２０１）。そして、内燃機関１００は定速運転状態の回転数を維持する（Ｐ２００）。

そのため、内燃機関１００から得られた動力により遠心クラッチロータ４２０は第１方向に回転している。回転電機２００を用いる加速を行う際には、回転電機２００を第１方向に回転させる。第１方向はワンウェイクラッチ６００が噛み合う方向であるので、遠心クラッチロータ４２０及び駆動軸１３０は増速となる（Ｐ２０２）。遠心クラッチロータ４２０の第１方向の回転は第２ワンウェイクラッチ６１０を介して駆動軸１３０に伝達されるので、駆動軸１３０の回転数も上昇する（Ｐ２０３）。それに伴い、二輪車１０は時速５０キロメートルから増速される。

回転電機２００には第１モードでの回転数に比してより高速の回転が求められるが、ロータ２１０の回転数が遠心クラッチロータ４２０の回転数に追いつくまでに必要なエネルギーは無負荷状態であるのでさほど多くはない。駆動軸１３０を高速回転させるのに必要な主なエネルギーは、増速分のみで良い（Ｐ２０１）。かつ、回転電機２００は内燃機関１００より迅速に回転数制御が可能であるので、利用者に快適な加速フィーリングを与えることができる。

但し、二輪車１０の加速は回転電機２００のみで行う訳では無い。回転電機２００の回転数が内燃機関の回転数に追いついた時点（Ｐ２１２）で、駆動軸１３０を回転させる駆動力は、内燃機関１００から回転電機２００に移動する。換言すれば、この時点（Ｐ２１２）で内燃機関１００は無負荷運転となる。そのため、内燃機関１００の回転数も上昇する（Ｐ２０４）。逆に、内燃機関１００の回転数が上昇して回転電機２００の回転数を上回れば、今度は負荷を内燃機関１００が受け持つこととなる。従って、第３モードの加速は回転電機２００が内燃機関１００をアシストすることにより、より迅速に行うことができる。

ただ、アクセル開度から得られる運転者の加速度ニーズに応じて、内燃機関１００のみで行う加速と、回転電機２００と内燃機関１００とを組み合わせて行う加速とを使い分けても良い。上述の理由により、回転電機２００と内燃機関１００とを組み合わせて行う加速の方が、より鋭い加速となる。

回転電機２００の回転数が求められる速度（例えば時速６０キロメートル）に達しても（Ｐ２０５）、回転電機２００は暫くその回転数を維持して加速を安定化させる（Ｐ２０６）。この状態も加速の安定化がなされるので第３モードとなる。そして、加速が終了して元の定速運転である第２モードに戻すには、回転電機２００による増速を停止する（Ｐ２０７）。回転電機２００の回転が停止する時点（Ｐ２０８）までの時間を短縮するために、制御装置２５０はブレーキ制御を行う（Ｐ２０９）。回転電機２００の増速停止（Ｐ２０７）により、ロータ２１０より遠心クラッチロータ４２０の第１方向回転の方が速くなるが、この遠心クラッチロータ４２０の回転はワンウェイクラッチ６００により遮られ、ロータ２１０に伝達されることはない。これは、第１モードから第２モードに切り替わる際の制御と同様である。

回転電機２００の加速停止（Ｐ２０７）に伴い、遠心クラッチロータ４２０の回転は内燃機関１００が受け持つこととなる（Ｐ２０５０）。即ち、この時点（Ｐ２０５０）から遠心クラッチロータ４２０の回転数は一定となる（Ｐ２１０）。回転電機２００の回転数が頭打ちとなる時点（Ｐ２０５）とは多少のタイムラグがある。内燃機関１００により従動プーリー４１０が駆動され始める時点（Ｐ２０５１）とも多少のタイムラグはあるが、以降は内燃機関１００の回転数（Ｐ２１１）と、遠心クラッチロータ４２０の回転数（Ｐ２１０）とが一致している。遠心クラッチロータ４２０の回転数維持に伴い、駆動軸１３０の回転数も維持される（Ｐ２１３）。二輪車１０は加速を終了して定速運転である第２モードの状態に戻ることとなる。

二輪車１０を停止させるには、二輪車１０の駆動輪１２０に対するブレーキを利用する。ブレーキがかけられたときは、駆動軸１３０が遠心クラッチロータ４２０に対して相対的に第１方向に回転することとなる。この駆動軸１３０の第１方向の回転は、第２ワンウェイクラッチ６１０により遠心クラッチロータ４２０へは伝達されない。

なお、上述の説明は二輪車１０の通常想定される使用方法であるが、各モードには他の使用方法もある。例えば、バッテリ３５１の残量に余裕がなく第１モードでの発進が難しい場合は、内燃機関１００により二輪車１０を発進させることとする。内燃機関１００の駆動力は、従動プーリー４１０から遠心クラッチロータ４２０と第２ワンウェイクラッチ６１０を介して駆動輪１２０に伝達される。この場合は、内燃機関１００で発進し、そのまま第２モードを維持することとなる。但し、内燃機関１００での発進後、第３モードの加速を行うようにしても良い。

また、上述の例では第１モードから第２モードへの移行の終了時や、第３モードから第２モードへの移行の終了時に、ブレーキ制御を行った。回転電機２００の回転を早期に止める上では望まし制御である。しかしながら、この制御も必須ではない。第１モードから第２モードへの移行や、第３モードから第２モードへの移行が終了すれば、単に回転電機２００への通電を終了するのみとしてもよい。

以上説明したように、本開示によれば二輪車１０をエネルギー効率良く駆動することができる。まず、第１モードで回転電機２００のみにより二輪車１０を始動させる。この際、回転電機２００は始動トルクが大きいので二輪車１０をスムーズに発進させることができる。二輪車１０が所定の定常走行となってから、第２モードに移行する。この第１モードから第２モードへの切り替え時には、遠心クラッチロータ４２０からの回転は、ワンウェイクラッチ６００によって遮断される。そのため、回転電機２００はブレーキ制御により回転を停止できる。

第２モードでは、内燃機関１００を最も効率の良い運転状態とすることが可能である。かつ、二輪車１０は定常運転となっているので、駆動輪１３０の必要トルクが安定し、トルク変動は少なくなっている。その為、上述の通り、内燃機関１００の減速時に遠心クラッチロータ４２０から回転電機２００に伝わるトルク変動を少なくすることが出来る。従って、非通電での永久磁石２１２による回転抑制トルクにより、ロータ２１０を非回転とすることが可能である。これにより、回転電機２００の非通電時に回転電機２００を停止させることが可能となる。その結果、非通電時の回転に伴う回転電機２００の磁気フリクションロスも無くすことが可能となっている。

二輪車１０を更に加速するためには、第３モードに切り替える。この第３モードは、内燃機関１００を最適効率で運転している状態で、回転電機２００の駆動力をアシスト力として追加するものである。即ち、内燃機関１００は効率よく運転でき、加速時の燃費の向上が図れる。かつ、必要に応じて迅速な加速ができるので、運転フィーリングも損なわれない。

次に、本開示の変形例を図１３に基づいて説明する。上述の実施態様と同様の構成には同様の符号を付している。図１３図示実施例では、第２ワンウェイクラッチ６１０を廃止して、遠心クラッチロータ４２０を直接駆動軸１３０に結合している。これにより、遠心クラッチロータ４２０と駆動軸１３０が一体に回転し、二輪車１０の駆動輪１２０へのブレーキ制御時に、内燃機関１００のエンジンブレーキを使用することも可能となる。後述のように、本開示を後付けの補助駆動装置として用いる場合に駆動軸１３０に加える変更を少なくすることができる。尤も、内燃機関１００のエンジンブレーキが利用できるのは、遠心クラッチ機構４００が繋がっていて、遠心クラッチロータ４２０と従動プーリー４１０とが共に回転している状態に限られる。

上述の例では、ステータ２２０をロータ２１０の内周に配置していたが、図１４に示すように、逆にロータ２１０をステータ２２０の内周に配置しても良い。図１４の例でも、ステータ２２０は基盤部２２１によって固定カバー１５０に固定される。内周に配置されたロータ２１０の円筒部２１１の外周に永久磁石２１２が配置されている。配置状態で永久磁石２１２がステータ２２０のコイル２２４と対向するのは上述の例と同様である。

また、上述の例では、ワンウェイクラッチ６００として、ワンウェイクラッチバー６３２を用いていたが、図１５、図１６及び図１７に示すようにカム機構を用いても良い。カム機構は、多数のワンウェイクラッチカム６３６が内周リング６３０と外周リング６３１との間に配置されている。ワンウェイクラッチカム６３６は内周リング６３０と接する面が円弧面６３６０となっており、内周リング６３０上を回動可能である。ワンウェイクラッチカム６３６の外周リング６３１と対向する面には、第１平坦面６３６１、カム面６３６２及び第２平坦面６３６３が形成されている。

図１７はワンウェイクラッチ６００の結合状態を示している。この図１７の例では、内周リング６３０が反時計方向の回転であるか、外周リング６３１が時計方向の回転であるか、又は、その両方である状態で、第１平坦面６３６１が外周リング６３１の内面に噛み合い、円弧面６３６０が内周リング６３０の外面に噛み合うこととなる。多数のワンウェイクラッチカム６３６は、スプリング６３７の作用によって、瞬時に均等な荷重での噛み合い状態となる。つまり、ロータ２１０の第１方向の回転は直ちに遠心クラッチロータ４２０に伝達する。ワンウェイクラッチカム６３６に遠心力が加わっていない第１モードで回転電機２００の駆動力を遠心クラッチロータ４２０に伝達する際の使用に適している。

逆に、図１５に示すように、内周リング６３０が時計方向の回転である時、外周リング６３１が反時計方向の回転であれば、動力は伝達しない。つまり、ロータ２１０の第２方向の回転は遠心クラッチロータ４２０に伝達しない。同様に、遠心クラッチロータ４２０側からの第１方向の回転もロータ２１０には伝達しない。この状態で、カム面６３６２が外周リング６３１の内面に接し、円弧面６３６０が内周リング６３０の外面に接するが、噛み合いにはならず空転する。ワンウェイクラッチカム６３６の遠心力が大きくない第２モードで、遠心クラッチロータ４２０からの回転を回転電機２００に伝達させない際の使用に適している。

ワンウェイクラッチカム６３６が高速回転する際にも、動力の伝達は行われない。つまり、内燃機関１００による駆動力によって遠心クラッチロータ４２０が第１方向に回転する際には、動力の伝達は行われない。この状態では、ワンウェイクラッチカム６３６に作用する遠心力によって第２平坦面６３６３が外周リング６３１の内面に接する。そして、円弧面６３６０と内周リング６３０との間に隙間ができ、回転の伝達はなされない。ワンウェイクラッチバー６３２に比べて、ワンウェイクラッチカム６３６を用いれば空転時の伝達遮断をより確実に行うことができる。第３モードではすでに外周リング６３１は高回転となっているので、ワンウェイクラッチカム６３６は空転している。そのため、回転電機２００の回転を遠心クラッチロータ４２０に伝達する第３モードには適さない。

以上の例では、内燃機関１００と回転電機２００を用いたハイブリッド駆動装置１として説明したが、本開示は、内燃機関１００と遠心クラッチ機構４００とを備える動力装置に後付けで組み込む補助動力装置としてもよい。即ち、内燃機関１００、駆動プーリー１０５、ベルト１０６、従動プーリー４１０や、ファイナルギヤ１４０及び駆動軸１３０を備えている二輪車１０に、補助動力装置として後付けすることとなる。

後付けとして必要となるのは、駆動軸１３０の延長と、遠心クラッチ機構４００の遠心クラッチロータ４２０及び固定カバー１５０の変更がある。また、後付け部品として追加となるのは、回転電機２００及び制御装置２５０がある。かつ、ワンウェイクラッチ６００も追加となる。また、制御装置２５０と回転電機２００との間の配線も追加となる。

なお、上述の例は本開示の望ましい例ではあるが、本開示は上記の例に限定されない。各部の材質や大きさは、適宜変更可能である。バッテリ３５１の電圧も、例えば、４８ボルトの高電圧としても良く、例えば、１２ボルトの低電圧としても良い。かつ、高電圧と低電圧との２種類のバッテリ３５１を用いても良い。

また、上述の例では、ハイブリッド駆動装置や補助動力装置を二輪車１０に用いる例を示したが、本開示のハイブリッド駆動装置や補助動力装置の用途は二輪車１０に限らない。例えば、モータボート、スノーモービル、トラクター等の他の機器にも用いることはできる。従って、駆動輪１２０は駆動部の一例であり、タイヤ以外の駆動部にも本開示は適用できる。

１０ 二輪車
１００ 内燃機関
１５０ 制御装置
２００ 回転電機
２５０ 制御装置
３００ 第２回転電機
４００ 遠心クラッチ機構
６００ ワンウェイクラッチ
６１０ 第２ワンウェイクラッチ

Claims (9)

1. 内燃機関と、
   この内燃機関の駆動力を受けて回転可能で、駆動部へ駆動力を伝達する駆動軸と、
   周方向に永久磁石を複数配置し前記駆動軸と同軸上で回転可能なロータと、固定カバーに固定され前記永久磁石と対向する複数のコイルを有するステータとを備える回転電機と、
   この回転電機に電気接続するバッテリと、
   このバッテリと前記回転電機とに電気接続し、前記回転電機の回転を制御する制御装置と、
   前記内燃機関の回転数が所定数未満の場合前記内燃機関の駆動力が遠心クラッチロータに伝達されず、前記内燃機関の回転数が所定数以上の場合前記内燃機関の駆動力が前記遠心クラッチロータに伝達される遠心クラッチ機構と、
   前記回転電機の前記ロータと前記遠心クラッチロータとの間に介在して、前記ロータの第１方向の回転を前記遠心クラッチロータに伝達し、前記ロータの前記第１方向とは逆方向となる第２方向の回転は前記遠心クラッチロータに伝達せず、かつ、前記遠心クラッチロータの前記第１方向の回転も前記ロータに伝達しないワンウェイクラッチを備える
   ことを特徴とする内燃機関と回転電機を用いたハイブリッド駆動装置。
2. 前記内燃機関により駆動される第２回転電機を更に備え、
   前記回転電機は前記駆動軸の駆動用モータとして用いられ、
   前記第２回転電機は、前記内燃機関の始動を行うスタータ及び前記バッテリへの充電を行うジェネレータとして用いられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関と回転電機を用いたハイブリッド駆動装置。
3. 内燃機関の駆動力を受けて回転可能で駆動部へ駆動力を伝達する駆動軸と、遠心クラッチロータを有し前記内燃機関の回転数が所定数未満の場合前記内燃機関の駆動力を前記駆動軸に伝達せず前記内燃機関の回転数が所定数以上の場合前記内燃機関の駆動力を前記駆動軸に伝達する遠心クラッチ機構とを備える動力装置に用いられる補助動力装置であって、
   周方向に永久磁石を複数配置し前記駆動軸と同軸上で回転可能なロータと、固定カバーに固定され前記永久磁石と対向する複数のコイルを有するステータとを備える回転電機と、
   この回転電機の回転を制御する制御装置と、
   前記回転電機の前記ロータと前記遠心クラッチロータとの間に介在して、前記ロータの第１方向の回転を前記遠心クラッチロータに伝達し、前記ロータの前記第１方向とは逆方向となる第２方向の回転は前記遠心クラッチロータに伝達せず、かつ、前記遠心クラッチロータの前記第１方向の回転も前記ロータに伝達しないワンウェイクラッチを備える
   ことを特徴とする補助動力装置。
4. 前記遠心クラッチロータと前記駆動軸との間に介在して、前記遠心クラッチロータの前記第１方向の回転は前記駆動軸に伝達し、前記駆動軸の前記第１方向の回転は前記遠心クラッチロータに伝達しない第２ワンウェイクラッチを備える
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関と回転電機を用いたハイブリッド駆動装置若しくは請求項３に記載の補助動力装置。
5. 前記遠心クラッチロータと前記駆動軸とは結合して、一体に回転する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関と回転電機を用いたハイブリッド駆動装置若しくは請求項３に記載の補助動力装置。
6. 前記ワンウェイクラッチは、内周リングと外周リングとの間にワンウェイクラッチカムを備えるワンウェイカムクラッチである
   ことを特徴とする請求項１又は２若しくは請求項１又は２に従属する請求項４又は５に記載の内燃機関と回転電機を用いたハイブリッド駆動装置、請求項３若しくは請求項３に従属する請求項４又は５に記載の補助動力装置。
7. 前記駆動軸の前記第１方向の回転を始める第１モードでは、前記回転電機の前記ロータを前記第１方向に回転させ、前記ロータの回転を前記ワンウェイクラッチ及び前記遠心クラッチロータを介して前記駆動軸に伝達する
   ことを特徴とする請求項１又は２若しくは請求項１又は２に従属する請求項４ないし６のいずれかに記載の内燃機関と回転電機を用いたハイブリッド駆動装置、請求項３若しくは請求項３に従属する請求項４ないし６のいずれかに記載の補助動力装置。
8. 前記駆動軸が所定回転数以上で前記第１方向に定常回転する第２モードでは、前記回転電機の前記ロータの回転を停止し、前記内燃機関の回転を前記遠心クラッチロータを介して前記駆動軸に伝達する
   ことを特徴とする請求項１又は２若しくは請求項１又は２に従属する請求項４ないし７のいずれかに記載の内燃機関と回転電機を用いたハイブリッド駆動装置、請求項３若しくは請求項３に従属する請求項４ないし７のいずれかに記載の補助動力装置。
9. 前記駆動軸が所定回転数以上で前記第１方向に回転する状態から更に回転数を増加する第３モードでは、前記内燃機関の回転を前記遠心クラッチロータを介して前記駆動軸に伝達するとともに、前記回転電機の前記ロータを前記第１方向に回転させ、前記ロータの回転も前記ワンウェイクラッチ及び前記遠心クラッチロータを介して前記駆動軸に伝達する
   ことを特徴とする請求項１又は２若しくは請求項１又は２に従属する請求項４、５、７及び８のいずれかに記載の内燃機関と回転電機を用いたハイブリッド駆動装置、請求項３若しくは請求項３に従属する請求項４、５、７及び８のいずれかに記載の補助動力装置。

Images