JP3622016B2

JP3622016B2 - Power transmission device for electric vehicle

Info

Publication number: JP3622016B2
Application number: JP32269794A
Authority: JP
Inventors: 信幸小竹; 浩典中山
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2020-02-23
Also published as: JPH08175464A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達して該電動モータを発電機として制動に利用する電動車両の動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動車両として、人力による駆動力を電動モータによる補助動力によって補う電動モータ付自転車が既に提案され、実用に供されている。この電動モータ付自転車は、人力による駆動系の他に電動モータによる駆動系を備え、人力を検知してその大きさに応じた補助動力を車輪に付与することによってライダーの肉体的負担を軽減するものである。
【０００３】
ところで、斯かる電動モータ付自転車の中には、下り坂を走行する際に車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達し、該電動モータを発電機として駆動して発電するとともに、所要の回生制動力を得るようにしたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記電動モータ付自転車にあっては、電動モータから車輪に至る動力伝達系の速比がモータ駆動時と回生制動時において同じであったため、回生制動時の電動モータの回転数を上げることができず、大きな発電量を得ることができないという問題があった。
【０００５】
又、惰走と回生制動との切り替えには特別の操作を要し、通常の自転車の感覚で運転操作ができないという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、特別な運転操作を付加することなく、回生制動時の電動モータの回転数を高めて発電量を増やすことができる電動車両の動力伝達装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達して該電動モータを発電機として制動に利用する電動車両の動力伝達装置において、電動モータの駆動力を車輪に伝達するモータ動力伝達系と車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達する回生制動力伝達系を遊星ギヤ機構によって構成し、該遊星ギヤ機構のキャリアを電動モータ側に連結し、リングギヤを車輪側に連結してモータ動力伝達系と回生制動力伝達系を分離して両者の速比を異ならせるとともに、両動力伝達系の切替手段を設け、該切替手段を、前記遊星ギヤ機構のサンギヤのロックをＯＮ／ＯＦＦするクラッチＡと、前記キャリアと前記リングギヤとの連結をＯＮ／ＯＦＦするクラッチＢを含んで構成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、電動モータ駆動時には前記クラッチＡをＯＮし、クラッチＢをＯＦＦし、回生制動時には前記クラッチＡをＯＦＦし、クラッチＢをＯＮすることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記切替手段をブレーキレバーの操作に連動して作動せしめることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達して該電動モータを発電機として制動に利用する電動車両の動力伝達装置において、電動モータの駆動力を車輪に伝達するモータ動力伝達系と車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達する回生制動力伝達系を、平行２軸の変速段に設けられた速比の異なる２組のギヤ列によって構成して両者を分離するとともに、両動力伝達系の切替手段を設け、該切替手段を前記各ギヤ列に設けられた遠心クラッチで構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記遠心クラッチの一方は設定回転数以上でＯＮし、他方は設定回転数以上でＯＦＦするものとしたことを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明によれば、モータ動力伝達系と回生制動力伝達系を分離して両者の速比を異ならせたため、回生制動力伝達系における速比をモータ動力伝達系のそれよりも大きく設定すれば、回生制動時の電動モータの回転数が高められて発電量が増加し、バッテリーの充電量が増えて車両の航続距離が延び、或はバッテリーの小型、軽量化が可能となる。
【００１４】
又、切替手段の動作をブレーキレバーの操作に連動させたり、設定回転数以上でＯＮ／ＯＦＦする遠心クラッチ等で構成すれば、特別な運転操作を要することなく、モータ駆動と回生制動との切り替えを容易に或は自動的に行うことができる。
【００１５】
【実施例】
以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
＜第１実施例＞
図１は本発明に係る動力伝達装置を備える電動モータ付自動車の側面図、図２は同電動モータ付自転車の動力伝達装置の構成を示す模式図である。
【００１７】
先ず、図１に基づいて電動モータ付自転車１の概略構成を説明する。
【００１８】
図１において、２は車体前方に位置するヘッドパイプであり、該ヘッドパイプ２内にはハンドルステム３が回動自在に挿通している。そして、ハンドルステム３の上端にはハンドル４が結着され、同ハンドルステム３の下端にはフロントフォーク５が結着されており、該フロントフォーク５の下端部には前輪６が回転自在に軸支されている。
【００１９】
又、前記ヘッドパイプ２には略Ｕ字状に折曲されたメインフレーム７の前端が結着されており、該メインフレーム７の斜め上方に立設するシートパイプを兼ねる部分にはシートポスト８を介してシート９が支持されている。そして、メインフレーム７の前半部の直線部分上にはバッテリ１０が支持されている。
【００２０】
ところで、車体の略中央下部には、本発明に係る動力伝達装置１１がブラケット１２，１３を介してメインフレーム７に支持されている。この動力伝達装置１１は人力による人力駆動系とモータ動力伝達系及び回生制動力伝達系を並設して構成され、これにはクランク軸１４が回転自在に支承されており、該クランク軸１４の左右両端にはクランク１５が取り付けられ、各クランク１５の端部にはペダル１６が軸支されている。
【００２１】
又、上記動力伝達装置１１からは左右一対のチェーンステイ１７が車体後方に向かって延出しており、該チェーンステイ１７の後端部と前記メインフレーム７とは左右一対のシートステイ１８によって連結されている。そして、チェーンステイ１７後端の前記シートステイ１８との連結部には後輪１９が回転自在に軸支されており、後輪１９を支持する車軸にはホイールスプロケット２０が結着されている。
【００２２】
ここで、本発明に係る前記動力伝達装置１１の構成を図２に基づいて説明する。
【００２３】
図２に示す動力伝達装置１１において、１４は前記クランク軸、２１，２２はそれぞれクランク軸１４に平行に配された合力軸、減速軸であり、クランク軸１４の中間部にはワンウェイクラッチ５０を介してスプロケット２３が結着されており、該スプロケット２３と前記合力軸２１の一端に結着されたスプロケット２４には無端状のチェーン２５が巻装されている。
【００２４】
又、上記合力軸２１の他端にはドライブスプロケット２６が結着されており、該ドライブスプロケット２６と前記ホイールスプロケット２０には無端状のチェーン２７が巻装されている。
【００２５】
而して、クランク軸１４からスプロケット２３、チェーン２５及びスプロケット２４を経て合力軸２１に至る経路が人力伝達系を構成している。
【００２６】
一方、図２において、２８は横向きに設置された電動モータであり、該電動モータ２８のモータ軸２９には遊星ギヤ機構３０が同軸的に連結されている。
【００２７】
上記遊星ギヤ機構３０には速比の異なるモータ動力伝達系と回生制動力伝達系を含んでおり、該遊星ギヤ機構３０は、大径のリングギヤ３１と、該リングギヤ３１の中心部に配されたサンギヤ３２と、該サンギヤ３２とリングギヤ３１に噛合する複数（図には１つのみ図示）の遊星ギヤ３３と、該遊星ギヤ３３を支持するキャリア３４を含んで構成され、キャリア３４は前記モータ軸２９に連結されている。
【００２８】
そして、前記サンギヤ３２を支持する回転軸３５の端部には、サンギヤ３２の正転時にこれをロックするワンウェイクラッチＣを介してクラッチＡが設けられている。尚、クラッチＡはサンギヤ３２のロックをＯＮ／ＯＦＦするためのものである。
【００２９】
又、前記キャリア３４とリングギヤ３１との間には、両者の連結をＯＮ／ＯＦＦするクラッチＢが設けられている。
【００３０】
而して、図示のように、前記リングギヤ３１は前記減速軸２２に結着された大径の減速ギヤ３７に噛合している。又、減速軸２２には小径の減速ギヤ３８が結着されており、該減速ギヤ３８は前記合力軸２１に結着された大径の減速ギヤ３９に噛合している。
【００３１】
次に、本発明に係る動力伝達装置１１の作用を説明する。
【００３２】
ライダーが左右のペダル１６を交互に踏んでクランク軸１４を回転駆動すると、クランク軸１４の回転はスプロケット２３、チェーン２５及びスプロケット２４を経て合力軸２１に伝達される。尚、クランク軸１４に入力される人力（トルク）は不図示のセンサーによって検出され、その検出結果は不図示のコントローラに入力される。
【００３３】
ここで、自転車１が平坦路或は上り坂を走行しているためにライダーがブレーキレバーを操作しない場合には、電動モータ２８が駆動されて人力が補助動力によって補われる。即ち、モータ駆動時には、表１に示すように、クラッチＡとワンウェイクラッチＣがＯＮしているためにサンギヤ３２はロックされ、クラッチＢはＯＦＦされているためにリングギヤ３１とキャリア３４とは独立に回転可能な状態にある。
【００３４】
【表１】

而して、前述のように検出された人力の大きさがコントローラに入力されると、コントローラはその人力の大きさに応じてバッテリ１０から電動モータ２８への供給電圧（又は電流）を制御し、電動モータ２８が発生する補助動力を人力に対して所定の値に調整する。
【００３５】
このとき、電動モータ２８のモータ軸２９の回転は、キャリア３４、遊星ギヤ３３及びリングギヤ３１を経て増速され、更に、減速ギヤ３７、減速軸２２、減速ギヤ３８，３９を経て減速されて合力軸２１に伝達され、従って、電動モータ２８にて発生する補助動力は以上の経路を経て合力軸２１に伝達される。尚、例えば、リングギヤ３１の歯数を７２枚、サンギヤ３２の歯数を３６枚とすれば、表１に示すように、電動モータ２８側の回転数Ｎｍ
は遊星ギヤ機構３０によって１．５倍（＝（７２＋３６）／７２＝１．５Ｎｍ）に増速されて後輪１９側に伝達される。
【００３６】
そして、増速されたリングギヤ３１の回転は減速ギヤ３７、減速軸２２及び減速ギヤ３８，３９を経て合力軸２１に伝達される。
【００３７】
而して、合力軸２１は人力と補助動力の双方によって回転駆動され、その回転はドライブスプロケット２６、チェーン２７及びホイールスプロケット２０を経て後輪１９に伝達されるため、後輪１９が人力と補助動力の双方によって回転駆動されて当該電動モータ付自転車１が走行せしめられる。
【００３８】
他方、自転車１が下り坂を惰走する場合には、表１に示すように、ワンウェイクラッチＣがＯＦＦされてサンギヤ３２はフリーとなる。このとき、電動モータ２８の慣性マスの方がサンギヤ３２のそれよりも大きいため、サンギヤ３２が空転し、後輪１９の回転は電動モータ２８には伝達されない。従って、自転車１の惰走が抵抗無く行われる。
【００３９】
そして、例えば惰走時にライダーが不図示のブレーキレバーを操作すると、この操作に連動して表１に示すようにクラッチＡがＯＦＦされてサンギヤ３２がフリーとなり、クラッチＢがＯＮされてリングギヤ３１とキャリア３４が直結されるため、両者は一体に回転し、後輪１９の回転はホイールスプロケット２０、チェーン２７、ドライブスプロケット２６、合力軸２１、減速ギヤ３９，３８、減速軸２２、減速ギヤ３７及び直結されたリングギヤ３１とキャリア３４を経てモータ軸２９に伝達され、電動モータ２８が逆駆動されて発電機として作用し、これによって発電がなされてバッテリ１０が充電されるとともに、所要の回生制動力が得られる。
【００４０】
このとき、表１に示すように後輪１９側の回転数１．５Ｎ_ｍはそのまま電動モータ２８側に伝達されるため、回生制動時にはモータ回転数がモータ駆動時の１．５倍に高められ、その分だけ発電量が増加し、バッテリ１０の充電量が増えて自転車１の航続距離が延び、或はバッテリ１０の小型、軽量化が図られる。
【００４１】
又、本実施例ではクラッチＡ，ＢのＯＮ／ＯＦＦ動作をブレーキレバーの操作に連動させたため、特別な運転操作を要することなく、モータ駆動と回生制動との切り替えを容易に行うことができる。
【００４２】
＜第２実施例＞
次に、本発明の第２実施例を図３に基づいて説明する。尚、図３は第２実施例に係る動力伝達装置の構成を示す模式図であり、本図においては図２に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００４３】
本実施例では、モータ動力伝達系と回生制動力伝達系を、平行な２軸である合力軸２１と減速軸２２の変速段に設けられた速比の異なる２組のギヤ列Ｚ_ＡとＺ_Ｄ及びＺ_ＢとＺ_Ｃによって構成し、モータ動力伝達系と回生制動力伝達系の切替手段をギヤＺ_Ｂ，Ｚ_Ｄにそれぞれ設けられた遠心クラッチＡ，Ｂで構成している。尚、一方の遠心クラッチＡは設定回転数以上でＯＦＦし、他方の遠心クラッチＢは設定回転数以上でＯＮする。
【００４４】
而して、ライダーが左右のペダル１６を交互に踏んでクランク軸１４を回転駆動すると、クランク軸１４の回転はワンウェイクラッチ５０を介してスプロケット２３、チェーン２５及びスプロケット２４を経て合力軸２１に伝達される。
【００４５】
ここで、自転車が平坦路或は上り坂を走行しているために減速軸２２及び合力軸２１が共に設定回転数未満である場合には、表２に示すようにクラッチＡはＯＮされ、クラッチＢはＯＦＦされるため、モータ駆動時には電動モータ２８が駆動されて人力が補助動力によって補われる。即ち、モータ駆動時には、電動モータ２８の回転は減速ギヤ４０、減速ギヤ４１、減速軸２２及びギヤＺ_Ｂ，Ｚ_Ｃを経て合力軸２１に伝達される。このとき、ギヤＺ_Ａ，Ｚ_Ｂ，Ｚ_Ｃ，Ｚ_Ｄの歯数を例えば２５枚、３０枚、２０枚、２５枚とすれば、表２に示すように、電動モータ２８側の回転数Ｎ_ｍはＺ_Ｂ，Ｚ_Ｃによって１．５倍（＝３０／２０＝１．５Ｎ_ｍ）に増速されて後輪側に伝達される。
【００４６】
又、遠心クラッチＢはＯＦＦ状態にあるため、クランク軸１４の回転はスプロケット２３、チェーン２５及びスプロケット２４を経て合力軸２１に伝達される。
【００４７】
【表２】

他方、自転車が下り坂を惰走する場合には、表２に示すように、遠心クラッチＡ，Ｂが共にＯＦＦされるため、後輪の回転は電動モータ２８には伝達されず、従って、自転車の惰走が抵抗無く行われる。
【００４８】
そして、例えば惰走時に減速軸２２及び合力軸２１が共に設定回転数を超えれば、表２に示すように、クラッチＡはＯＦＦされ、クラッチＢはＯＮされるため、後輪の回転はドライブスプロケット２６、合力軸２１、ギヤＺ_Ｄ，Ｚ_Ａ、減速軸２２及び減速ギヤ４１，４０を経てモータ軸２９に伝達され、電動モータ２８が逆駆動されて発電機として作用し、これによって発電がなされてバッテリ１０が充電されるとともに、所要の回生制動力が得られる。
【００４９】
このとき、Ｚ_Ｄ，Ｚ_Ａの歯数は同一（２５枚）であるため、後輪側の回転数２Ｎ_ｍはそのまま電動モータ２８側に伝達され、回生制動時にはモータ回転数がモータ駆動時よりも高められる。この結果、電動モータ２８による発電量が増加し、バッテリ１０の充電量が増えて自転車の航続距離が延び、或はバッテリ１０の小型、軽量化が図られる。
【００５０】
又、本実施例では、切替手段として遠心クラッチＡ，Ｂを用いたため、特別な運転操作を要することなく、モータ駆動と回生制動との切り替えを自動的に行うことができる。
【００５１】
尚、以上は本発明を特に電動モータ付自転車に適用した例について述べたが、、本発明は他の電動車両の動力伝達装置にも適用可能であることは勿論である。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達して該電動モータを発電機として制動に利用する電動車両の動力伝達装置において、電動モータの駆動力を車輪に伝達するモータ動力伝達系と車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達する回生制動力伝達系を分離して両者の速比を異ならせるとともに、両動力伝達系の切替手段を設けたため、特別な運転操作を付加することなく、回生制動時の電動モータの回転数を高めて発電量を増やすことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る動力伝達装置を備える電動モータ付自動車の側面図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る動力伝達装置の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る動力伝達装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１電動モータ付自転車（電動車両）
１１動力伝達装置
２８電動モータ
３０遊星ギヤ機構
３１リングギヤ
３２サンギヤ
３４キャリア
Ａ，Ｂクラッチ（遠心クラッチ）
Ｚ_Ａ〜Ｚ_Ｄギヤ列[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a power transmission device for an electric vehicle that transmits reverse driving force from wheels to an electric motor and uses the electric motor as a generator for braking.
[0002]
[Prior art]
As an electric vehicle, a bicycle with an electric motor that supplements a driving force by human power with auxiliary power by an electric motor has already been proposed and put into practical use. This bicycle with an electric motor is provided with a drive system using an electric motor in addition to a drive system using human power, and reduces the physical burden on the rider by detecting the human power and applying auxiliary power corresponding to the size to the wheels. Is.
[0003]
By the way, in such a bicycle with an electric motor, when driving downhill, the reverse driving force from the wheel is transmitted to the electric motor, the electric motor is driven as a generator to generate electric power, and the required regeneration is performed. There is something that gets braking force.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above bicycle with an electric motor, the speed ratio of the power transmission system from the electric motor to the wheels is the same when the motor is driven and during regenerative braking, so the number of revolutions of the electric motor during regenerative braking is increased. There was a problem that a large amount of power generation could not be obtained.
[0005]
In addition, switching between coasting and regenerative braking requires a special operation, and there is a problem that the driving operation cannot be performed as a normal bicycle.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to increase the power generation amount by increasing the number of revolutions of the electric motor during regenerative braking without adding a special driving operation. The object is to provide a power transmission device for a vehicle.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a power transmission device for an electric vehicle that transmits reverse driving force from wheels to an electric motor and uses the electric motor as a generator for braking. A planetary gear mechanism comprises a motor power transmission system that transmits driving force to the wheels and a regenerative braking force transmission system that transmits reverse driving force from the wheels to the electric motor, and the carrier of the planetary gear mechanism is connected to the electric motor side. The ring gear is connected to the wheel side to separate the motor power transmission system and the regenerative braking force transmission system so that the speed ratios of the two differ, and switching means for both power transmission systems is provided , and the switching means is connected to the planetary gear. A clutch A for turning on / off the lock of the sun gear of the mechanism and a clutch B for turning on / off the connection between the carrier and the ring gear are included .
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the clutch A is turned on and the clutch B is turned off when the electric motor is driven, and the clutch A is turned off and the clutch B is turned on during regenerative braking. Features.
[0010]
A third aspect of the invention is characterized in that, in the first or second aspect of the invention, the switching means is operated in conjunction with an operation of a brake lever.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention , in a power transmission device for an electric vehicle that transmits reverse driving force from a wheel to an electric motor and uses the electric motor as a generator for braking, the driving force of the electric motor is transmitted to the wheel. The motor power transmission system and the regenerative braking force transmission system that transmits the reverse driving force from the wheels to the electric motor are configured by two sets of gear trains with different speed ratios provided in the parallel two-shaft gears to separate them. In addition, switching means for both power transmission systems is provided, and the switching means is constituted by a centrifugal clutch provided in each gear train .
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the invention, one of the centrifugal clutches is turned on at a set rotational speed or more and the other is turned off at a set rotational speed or more.
[0013]
[Action]
According to the present invention, since the motor power transmission system and the regenerative braking force transmission system are separated and the speed ratio between the two is made different, if the speed ratio in the regenerative braking force transmission system is set larger than that of the motor power transmission system When the regenerative braking is performed, the number of rotations of the electric motor is increased, the amount of power generation is increased, the amount of charge of the battery is increased, the cruising distance of the vehicle is extended, or the battery can be made smaller and lighter.
[0014]
Further, switching of or in conjunction with operation of the switching means to the operation of the probe Rekireba, if composed of ON / OFF to the centrifugal clutch or the like at the set rotational speed or more, without requiring special driving operation, a motor drive and regenerative braking Can be easily or automatically performed.
[0015]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0016]
<First embodiment>
FIG. 1 is a side view of an automobile with an electric motor provided with a power transmission device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the power transmission device of the bicycle with the electric motor.
[0017]
First, a schematic configuration of the electric motor-equipped bicycle 1 will be described with reference to FIG.
[0018]
In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a head pipe positioned in front of the vehicle body, and a handle stem 3 is rotatably inserted into the head pipe 2. A handle 4 is attached to the upper end of the handle stem 3, and a front fork 5 is attached to the lower end of the handle stem 3, and a front wheel 6 is rotatably attached to the lower end of the front fork 5. It is supported.
[0019]
Further, the front end of a main frame 7 bent in a substantially U shape is bound to the head pipe 2, and a seat post 8 is provided at a portion that also serves as a seat pipe standing obliquely above the main frame 7. The sheet 9 is supported via A battery 10 is supported on the straight portion of the front half of the main frame 7.
[0020]
By the way, a power transmission device 11 according to the present invention is supported on the main frame 7 via brackets 12 and 13 at a substantially central lower portion of the vehicle body. This power transmission device 11 is configured by arranging a human power drive system by human power, a motor power transmission system, and a regenerative braking force transmission system, and a crankshaft 14 is rotatably supported on the crankshaft 14. Cranks 15 are attached to the left and right ends, and pedals 16 are pivotally supported at the ends of the cranks 15.
[0021]
A pair of left and right chain stays 17 extend from the power transmission device 11 toward the rear of the vehicle body. The rear end of the chain stay 17 and the main frame 7 are connected by a pair of left and right seat stays 18. ing. A rear wheel 19 is rotatably supported at a connecting portion between the rear end of the chain stay 17 and the seat stay 18, and a wheel sprocket 20 is attached to an axle supporting the rear wheel 19.
[0022]
Here, the structure of the said power transmission device 11 which concerns on this invention is demonstrated based on FIG.
[0023]
In the power transmission device 11 shown in FIG. 2, reference numeral 14 denotes the crankshaft, 21 and 22 are a resultant force shaft and a reduction shaft arranged in parallel to the crankshaft 14, respectively, and a one-way clutch 50 is provided at an intermediate portion of the crankshaft 14. A sprocket 23 is bound to the sprocket 23, and an endless chain 25 is wound around the sprocket 24 bound to one end of the sprocket 23 and the resultant force shaft 21.
[0024]
A drive sprocket 26 is attached to the other end of the resultant force shaft 21 , and an endless chain 27 is wound around the drive sprocket 26 and the wheel sprocket 20.
[0025]
Thus, the path from the crankshaft 14 through the sprocket 23, the chain 25, and the sprocket 24 to the resultant shaft 21 constitutes a human power transmission system.
[0026]
On the other hand, in FIG. 2, 28 is an electric motor installed sideways, and a planetary gear mechanism 30 is coaxially connected to a motor shaft 29 of the electric motor 28.
[0027]
The planetary gear mechanism 30 includes a motor power transmission system and a regenerative braking force transmission system having different speed ratios. The planetary gear mechanism 30 is arranged in a large-diameter ring gear 31 and a central portion of the ring gear 31. It includes a sun gear 32, a plurality of planet gears 33 (only one is shown in the figure) that meshes with the sun gear 32 and the ring gear 31, and a carrier 34 that supports the planet gear 33, and the carrier 34 is the motor shaft. 29.
[0028]
A clutch A is provided at the end of the rotary shaft 35 that supports the sun gear 32 via a one-way clutch C that locks the sun gear 32 when the sun gear 32 is rotating forward. The clutch A is for turning on / off the lock of the sun gear 32.
[0029]
Further, a clutch B is provided between the carrier 34 and the ring gear 31 to turn on / off the connection between them.
[0030]
Thus, as shown in the figure, the ring gear 31 meshes with a large-diameter reduction gear 37 attached to the reduction shaft 22. A reduction gear 38 with a small diameter is attached to the reduction shaft 22, and the reduction gear 38 meshes with a reduction gear 39 with a large diameter attached to the resultant force shaft 21.
[0031]
Next, the operation of the power transmission device 11 according to the present invention will be described.
[0032]
When the rider alternately drives the left and right pedals 16 to rotate the crankshaft 14, the rotation of the crankshaft 14 is transmitted to the resultant shaft 21 via the sprocket 23, the chain 25 and the sprocket 24. The human power (torque) input to the crankshaft 14 is detected by a sensor (not shown), and the detection result is input to a controller (not shown).
[0033]
Here, when the rider does not operate the brake lever because the bicycle 1 is traveling on a flat road or uphill, the electric motor 28 is driven to supplement the human power with the auxiliary power. That is, when the motor is driven, as shown in Table 1, the sun gear 32 is locked because the clutch A and the one-way clutch C are ON, and the ring gear 31 and the carrier 34 are independent because the clutch B is OFF. It is in a rotatable state.
[0034]
[Table 1]

Thus, when the magnitude of the detected human power is input to the controller, the controller controls the supply voltage (or current) from the battery 10 to the electric motor 28 according to the magnitude of the human power. The auxiliary power generated by the electric motor 28 is adjusted to a predetermined value with respect to human power.
[0035]
At this time, the rotation of the motor shaft 29 of the electric motor 28 is accelerated through the carrier 34, the planetary gear 33, and the ring gear 31, and is further decelerated through the reduction gear 37, the reduction shaft 22, and the reduction gears 38, 39, resulting in a resultant force. Therefore, the auxiliary power generated by the electric motor 28 is transmitted to the resultant shaft 21 through the above path. For example, if the number of teeth of the ring gear 31 is 72 and the number of teeth of the sun gear 32 is 36, the rotational speed Nm on the electric motor 28 side is shown in Table 1.
Is increased by a factor of 1.5 (= (72 + 36) /72=1.5 Nm) by the planetary gear mechanism 30 and transmitted to the rear wheel 19 side.
[0036]
The increased rotation of the ring gear 31 is transmitted to the resultant shaft 21 through the reduction gear 37, the reduction shaft 22, and the reduction gears 38 and 39.
[0037]
Thus, the resultant shaft 21 is rotationally driven by both human power and auxiliary power, and the rotation is transmitted to the rear wheel 19 via the drive sprocket 26, the chain 27, and the wheel sprocket 20, so that the rear wheel 19 is supplied with human power and auxiliary power. The bicycle 1 with the electric motor is driven to rotate by both powers.
[0038]
On the other hand, when the bicycle 1 runs downhill, as shown in Table 1, the one-way clutch C is turned off and the sun gear 32 becomes free. At this time, since the inertia mass of the electric motor 28 is larger than that of the sun gear 32, the sun gear 32 rotates idly and the rotation of the rear wheel 19 is not transmitted to the electric motor 28. Therefore, the bicycle 1 is coasted without resistance.
[0039]
For example, when the rider operates a brake lever (not shown) during coasting, the clutch A is turned off and the sun gear 32 is freed as shown in Table 1 in conjunction with this operation, and the clutch B is turned on and the ring gear 31 is turned on. Since the carrier 34 is directly connected, both rotate integrally, and the rotation of the rear wheel 19 is the wheel sprocket 20, the chain 27, the drive sprocket 26, the resultant force shaft 21, the reduction gears 39, 38, the reduction shaft 22, the reduction gear 37, and It is transmitted to the motor shaft 29 via the ring gear 31 and the carrier 34 that are directly connected, and the electric motor 28 is reversely driven to act as a generator, thereby generating electric power and charging the battery 10, and a required regenerative braking force. Is obtained.
[0040]
At this time, as shown in Table 1, since the rotational speed 1.5N _m on the rear wheel 19 side is transmitted to the electric motor 28 as it is, the motor rotational speed is increased to 1.5 times that during motor driving during regenerative braking. Thus, the amount of power generation increases, the amount of charge of the battery 10 increases, the cruising distance of the bicycle 1 is extended, or the battery 10 is reduced in size and weight.
[0041]
In this embodiment, the ON / OFF operation of the clutches A and B is linked to the operation of the brake lever, so that it is possible to easily switch between motor driving and regenerative braking without requiring a special driving operation.
[0042]
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the power transmission device according to the second embodiment. In this figure, the same elements as those shown in FIG.
[0043]
In this embodiment, two sets of gear trains having different motor power transmission system and a regenerative braking force transmission system, the resultant force shaft 21 is parallel to two axes speed ratio provided to the speed reduction shaft 22 Z _A and Z _D, Z _B and Z _C are used, and the switching means between the motor power transmission system and the regenerative braking force transmission system is constituted by centrifugal clutches A and B provided in the gears Z _B and Z _D , respectively. One centrifugal clutch A is turned off at a set rotational speed or more, and the other centrifugal clutch B is turned on at a set rotational speed or more.
[0044]
Thus, when the rider alternately steps the left and right pedals 16 to rotate the crankshaft 14, the rotation of the crankshaft 14 is transmitted to the resultant shaft 21 via the one-way clutch 50 via the sprocket 23, the chain 25 and the sprocket 24. Is done.
[0045]
Here, if the speed reduction shaft 22 and the resultant force shaft 21 are both less than the set rotational speed because the bicycle is traveling on a flat road or uphill, the clutch A is turned on as shown in Table 2, and the clutch Since B is turned OFF, when the motor is driven, the electric motor 28 is driven and human power is supplemented by auxiliary power. That is, when the motor is driven, the rotation of the electric motor 28 is transmitted to the resultant shaft 21 through the reduction gear 40, the reduction gear 41, the reduction shaft 22, and the gears Z _B and Z _C. At this time, if the number of teeth of the gears Z _A , Z _B , Z _C and Z _{D is} , for example, 25, 30, 20, and 25, the rotational speed N on the electric motor 28 side as shown in Table 2 _m is increased by 1.5 times (= 30/20 = 1.5 _N _m ) by Z _B and Z _C and transmitted to the rear wheel side.
[0046]
Since the centrifugal clutch B is in the OFF state, the rotation of the crankshaft 14 is transmitted to the resultant shaft 21 through the sprocket 23, the chain 25, and the sprocket 24.
[0047]
[Table 2]

On the other hand, when the bicycle runs downhill, as shown in Table 2, since the centrifugal clutches A and B are both turned off, the rotation of the rear wheels is not transmitted to the electric motor 28. Will be performed without resistance.
[0048]
For example, if both the deceleration shaft 22 and the resultant force shaft 21 exceed the set rotational speed during coasting, the clutch A is turned off and the clutch B is turned on as shown in Table 2, so that the rotation of the rear wheels is driven by the drive sprocket. 26, the resultant force shaft 21, the gears Z _D and Z _A , the reduction shaft 22 and the reduction gears 41 and 40 are transmitted to the motor shaft 29, and the electric motor 28 is reversely driven to act as a generator, thereby generating electric power. Thus, the battery 10 is charged and a required regenerative braking force is obtained.
[0049]
At this time, since the number of teeth of Z _D and Z _A is the same (25), the rotational speed 2N _m on the rear wheel side is transmitted as it is to the electric motor 28 side, and during regenerative braking, the motor rotational speed is higher than when the motor is driven. Can also be enhanced. As a result, the amount of power generated by the electric motor 28 increases, the amount of charge of the battery 10 increases, the cruising distance of the bicycle is extended, or the battery 10 is reduced in size and weight.
[0050]
In this embodiment, since the centrifugal clutches A and B are used as the switching means, it is possible to automatically switch between motor driving and regenerative braking without requiring a special driving operation.
[0051]
In the above, an example in which the present invention is applied to a bicycle with an electric motor has been described. However, the present invention is naturally applicable to a power transmission device for other electric vehicles.
[0052]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the present invention, in the power transmission device for an electric vehicle that transmits the reverse driving force from the wheels to the electric motor and uses the electric motor as a generator for braking, The motor power transmission system that transmits the driving force to the wheels and the regenerative braking force transmission system that transmits the reverse driving force from the wheels to the electric motor are separated to change the speed ratio between them. Since it is provided, it is possible to increase the amount of power generation by increasing the rotation speed of the electric motor during regenerative braking without adding a special driving operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an automobile with an electric motor including a power transmission device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a power transmission device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a power transmission device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Bicycle with electric motor (electric vehicle)
11 Power transmission device 28 Electric motor 30 Planetary gear mechanism 31 Ring gear 32 Sun gear 34 Carrier A, B Clutch (centrifugal clutch)
Z _{A to} Z _D gear train

Claims

In a power transmission device for an electric vehicle that transmits reverse driving force from wheels to an electric motor and uses the electric motor as a generator for braking,
A planetary gear mechanism constitutes a motor power transmission system that transmits the driving force of the electric motor to the wheel and a regenerative braking force transmission system that transmits the reverse driving force from the wheel to the electric motor, and the carrier of the planetary gear mechanism is the electric motor side. And the ring gear is connected to the wheel side to separate the motor power transmission system and the regenerative braking force transmission system so that the speed ratio of both is different, and switching means for both power transmission systems is provided , the switching means , A power transmission device for an electric vehicle comprising: a clutch A for turning on / off a sun gear lock of the planetary gear mechanism; and a clutch B for turning on / off a connection between the carrier and the ring gear .

At the time the electric motor driving the clutch A is turned ON, the clutch B is turned OFF, the clutch A is during regenerative braking is turned OFF, the clutch B is a power transmission apparatus for the electric vehicle according to claim 1, characterized in that it is ON.

The power transmission device for an electric vehicle according to claim 1 or 2, wherein the switching means operates in conjunction with an operation of a brake lever.

In a power transmission device for an electric vehicle that transmits reverse driving force from wheels to an electric motor and uses the electric motor as a generator for braking,
Two sets of motor gear transmission systems that transmit the driving force of the electric motor to the wheels and regenerative braking force transmission systems that transmit the reverse driving force from the wheels to the electric motor, with different speed ratios provided at the parallel two-shaft gears. along with separating them constituted by the gear train, the switching means of both the power transmission system is provided, said switching means of you characterized electrostatic dynamic vehicle constructed with a centrifugal clutch provided in the respective gear trains Power transmission device.

5. The power transmission device for an electric vehicle according to claim 4, wherein one of the centrifugal clutches is turned on at a set rotation speed or more and the other is turned off at a set rotation speed or more.