JPH06249302A - 電気自動車の歯車変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発進変速段は液圧なしに選択可能とし、高速
段への変速を液圧作動クラッチにより滑らかに行わせ得
る、電気自動車に好適な変速装置を構築する。 【構成】 ドッグクラッチＤ／Ｃを１速位置にすると、
軸１の回転がワンウェイクラッチＯＷＣ、１速歯車組
４，６およびクラッチＤ／Ｃを介して軸２に至る、第１
速選択状態となる。ここで、クラッチＤ／Ｃの切り換え
に液圧が不要であるから、停車中は電動機が止まってい
て液圧が発生しない状態でも、アクセル操作と同時に発
進可能である。第２速へ変速は、第１速状態で液圧作動
クラッチＯ／Ｃを締結し、クラッチＯＷＣの解放を介し
てこれを行わせる。よって、クラッチＯ／Ｃの作動液圧
制御のみにより滑らかな変速が可能であり、歯車変速装
置の搭載によっても、電気自動車が変速ショックを生じ
てしまうようになることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機を動力源とする
電気自動車の、該電動機および駆動車輪間に介装して用
いる歯車変速装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の用途に供する歯車変速装置とし
ては、例えば実開昭５９−１７２８５３号公報に記載さ
れた如きものが知られている。

【０００３】ところで電気自動車は、電動機を運転者の
アクセル操作により回転停止状態と、最高速回転状態と
の間で速度制御可能に構成するのが普通である。そして
歯車変速装置は、かように速度制御される電動機からの
回転を入力軸に入力され、この回転を変速して、車輪に
駆動結合した出力軸に伝達するよう機能する。

【０００４】しかし、上記文献に記載されたものに代表
される従来の歯車変速装置はいづれも、内燃機関搭載車
と同じ考え方に基づき、液圧作動クラッチや液圧作動ブ
レーキ等の液圧作動式摩擦要素を選択的に締結させるこ
とにより所定変速段を選択するような構成を踏襲した
り、ドッグクラッチ等の切り換えクラッチを選択的に対
応方向へシフトさせることにより所定変速段を選択する
ような構成を選択するよう構成するのが常套であったた
め、以下の問題を生じていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】つまり、液圧作動式摩
擦要素を選択的に締結させることにより所定変速段を選
択するようにした前者の歯車変速装置では、作動液圧を
発生させるポンプを上記の電動機により駆動しようとす
ると、この電動機が上述した処から明かなように、アク
セルペダルを釈放した停車状態では停止していることか
ら、停車状態ではポンプも駆動され得ず、従って作動液
圧も発生しない。このため、発進に際しアクセルペダル
を操作して電動機が作動した後でないと、発進不能であ
り、発進遅れを免れない。これがため、ポンプを常時駆
動する別の専用電動機が必要であり、コスト上不利であ
るだけでなく、電力消費が多くなって車両の走行距離が
犠牲になるといった決定的な問題を生ずる。

【０００６】一方、切り換えクラッチを選択的に対応方
向へシフトさせることにより所定変速段を選択するよう
にした後者の歯車変速装置では、比較的大きな変速ショ
ックが生じてしまい、電気自動車の最大の特長である変
速ショックが全くないという利点が、歯車変速装置の搭
載によって、動力性能の向上と引き換えに大きく失われ
てしまう。そして何よりも、この種歯車変速装置は、変
速の自動化が頗る困難で、自動変速機として構成するこ
とが殆ど無理であるという問題を生ずる。

【０００７】本発明は、電気自動車特有の上記問題を解
消した歯車変速装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的のため本発明
は、運転者のアクセル操作により回転停止状態と、最高
速回転状態との間で速度制御可能な電動機からの回転を
入力される入力軸、および車輪に駆動結合した出力軸を
具え、これら入出力軸間の伝動比を変更可能な電気自動
車の歯車変速装置において、相互に直列に配置した切り
換えクラッチおよびワンウェイクラッチを介して発進変
速段で入力軸から出力軸への動力伝達を行う発進用歯車
伝動系と、この発進伝動系に対し並列的に配置された液
圧作動クラッチを介して入力軸から出力軸への動力伝達
を行う高速用歯車伝動系とを設けて構成したものであ
る。

【０００９】

【作用】電動機は、運転者のアクセル操作により回転停
止状態と、最高速回転状態との間で速度制御され、該電
動機からの回転が歯車変速装置の入力軸に伝達される。
そして歯車変速装置は、入力回転を選択変速段に応じた
ギヤ比で変速して出力軸より車輪に伝える。

【００１０】発進変速段の選択に当たっては、切り換え
クラッチを対応位置にすることにより、入力軸の回転を
該発進クラッチおよびワンウェイクラッチを介して出力
軸に伝達するようになし、これにより歯車変速装置を発
進変速段選択状態にする。

【００１１】高速段への変速に当たっては、液圧作動ク
ラッチを締結させて上記ワンウェイクラッチの自己解放
を誘起させ、該液圧作動クラッチを経て入力軸から出力
軸への動力伝達を行うようにすることにより、歯車変速
装置を高速段選択状態にする。

【００１２】ところで、発進変速段の選択に当っては、
切り換えクラッチの操作によりこれを実行させることか
ら、発進に際し液圧が不要である。従って、停車中は電
動機が止まっていて液圧が発生しない状態にあっても、
アクセル操作と同時に発進可能である。これがため、発
進時から液圧が発生しているようにポンプを常時駆動す
る専用の電動機が不要で、コスト的に有利であると共
に、消費電力の節減、従って走行距離の延長に寄与す
る。

【００１３】また、高速段への変速に当っては、液圧作
動クラッチの締結により、又ワンウェイクラッチの自己
解放を誘起させてこれを行うことから、液圧作動クラッ
チの作動液圧制御のみにより滑らかな変速が容易に可能
であり、本発明歯車変速装置はその搭載によっても殆ど
変速ショックが問題になることはない。しかも、かかる
液圧作動クラッチによる変速は、通常の自動変速機にお
いて採用されているように、変速の自動化が頗る容易
で、本発明歯車変速装置は自動変速機として難なく構成
することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は本発明歯車変速装置の一実施例を示
し、１は入力軸、２は出力軸を夫々示す。入力軸１は図
中右端を図示せざる電動機に結合し、出力軸２は入力軸
１に対して平行に並置する。入力軸１に同軸に中間軸３
を突合せ関係に設け、これら２軸間をワンウェイクラッ
チＯＷＣにより結合し、該ワンウェイクラッチは、電動
機の回転が入力軸１から中間軸３へ伝達され得る向きに
配置する。

【００１５】中間軸３上には、ワンウェイクラッチＯＷ
Ｃから遠い側より順次１速入力歯車４および後退入力歯
車５を結着し、これら歯車４，５に整列させて出力軸２
上に１速出力歯車６および後退出力歯車７を回転自在に
支持する。１速出力歯車６は１速入力歯車４に直接噛合
させ、後退出力歯車７はアイドラギヤ８を介して後退入
力歯車５に噛合させる。

【００１６】歯車６，７間に切り換えクラッチとしての
１−ＲドッグクラッチＤ／Ｃを介在させ、このドッグク
ラッチは周知の構成で、カップリングスリーブをＮで示
す中立位置にする時、両歯車６，７を共に出力軸２に結
合せず、左行させて１速位置にする時、１速出力歯車６
を出力軸２に結合し、後退位置Ｒにする時、後退出力歯
車７を出力軸２に結合するものとする。

【００１７】出力軸２上には更に、パーキングギヤ９お
よび２速出力歯車１０を結着し、２速出力歯車１０に整
列させて２速入力歯車１１を入力軸１上に回転自在に支
持する。入力軸１には更に、この２速入力歯車１１を適
宜入力軸１に駆動結合するために液圧作動クラッチＯ／
Ｃを設ける。

【００１８】出力軸２に対し平行にディファレンシャル
ギヤ１２を設け、このディファレンシャルギヤ１２をフ
ァイナルドライブギヤ組１３を介して出力軸２に駆動結
合する。そして、ディファレンシャルギヤ１２から車軸
１４Ｌ，１４Ｒを延在させ、これら車軸を夫々図示せざ
る左右両側車輪に結合する。

【００１９】上記実施例の作用を次に説明する。本例の
歯車変速装置は、図１の論理表に示すようなクラッチの
係合により、前進第１速および第２速、並びに後退の変
速段を選択することができる。

【００２０】変速装置を動力伝達不能な中立状態にする
に当たっては、ドッグクラッチＤ／ＣをＮ位置にし、液
圧作動クラッチＯ／Ｃを非作動（解放）状態にする。こ
こで、電動機から入力軸１への回転はドッグクラッチＤ
／Ｃおよび液圧作動クラッチＯ／Ｃの箇所で出力軸２へ
の伝達を断たれ、変速装置は所定通りに動力伝達を行わ
ない中立状態になり得る。

【００２１】前進第１速を選択させるに当たっては、ド
ッグクラッチＤ／Ｃを１速位置にするが、液圧作動クラ
ッチＯ／Ｃは解放状態に保つ。ここで、入力軸１の回転
がワンウェイクラッチＯＷＣ、１速歯車組４，６および
ドッグクラッチＤ／Ｃを介して出力軸２に至る、第１速
（発進変速段）選択状態となる。出力軸２の回転はその
後ファイナルドライブギヤ組１３およびディファレンシ
ャルギヤ１２を経て左右車輪に達する。但しこの第２速
では、動力がワンウェイクラッチＯＷＣを介して伝達さ
れるため、エンジンブレーキ（回生ブレーキ）は得られ
ない。

【００２２】ところで、かように発進を希望して第１速
を選択するに際しては、ドッグクラッチＤ／Ｃを中立位
置から１速位置に切り換えることにより、当該選択を行
うよう構成したことから、液圧が不要である。従って、
停車中は電動機が止まっていて液圧が発生しない状態に
あっても、アクセル操作と同時に発進可能である。これ
がため、発進時から液圧が発生しているようにポンプを
常時駆動する専用の電動機が不要で、コスト的に有利で
あると共に、消費電力の節減、従って走行距離の延長に
寄与する。

【００２３】第１速から高速段の第２速へ変速するに当
たっては、第１速選択状態で液圧作動クラッチＯ／Ｃに
液圧を供給し、これを締結させる。これにより入力軸１
の回転は、当該クラッチＯ／Ｃおよび歯車組１１，１
０、更に出力軸２およびギヤ組１３を経てディファレン
シャルギヤ１２に伝達されるようになり、前進第２速へ
の変速を行うことができる。ここで中間軸３は当然第１
速時よりも高速回転されるが、この高速回転をワンウェ
イクラッチＯＷＣが解放して許容するため、当該変速が
妨げられることはない。

【００２４】ところで、高速段である第２速への変速に
当っては、液圧作動クラッチＯ／Ｃの締結により、又ワ
ンウェイクラッチＯＷＣの自己解放を誘起させて、これ
を行うことから、液圧作動クラッチＯ／Ｃの作動液圧制
御のみにより滑らかな変速が容易に可能であり、本例歯
車変速装置はその搭載によっても殆ど変速ショックが問
題になることはない。しかも、かかる液圧作動クラッチ
Ｏ／Ｃによる変速は、変速の自動化が頗る容易で、本例
歯車変速装置は自動変速機として難なく構成することが
できる。

【００２５】別の発進変速段である後退を選択するに当
たっては、ドッグクラッチＤ／ＣをＲ位置にするが、液
圧作動クラッチＯ／Ｃは解放状態に保つ。ここで、入力
軸１の回転がワンウェイクラッチＯＷＣ、後退歯車組
５，８，７およびドッグクラッチＤ／Ｃを介して逆転下
に出力軸２へ至る、後退（発進変速段）選択状態とな
る。出力軸２の回転はその後ファイナルドライブギヤ組
１３およびディファレンシャルギヤ１２を経て左右車輪
に達する。但しこの後退では、動力がワンウェイクラッ
チＯＷＣを介して伝達されるため、エンジンブレーキ
（回生ブレーキ）は得られない。

【００２６】ところで、かように発進を希望して後退を
選択するに際しては、ドッグクラッチＤ／Ｃを中立位置
から後退位置に切り換えることにより、当該選択を行う
よう構成したことから、液圧が不要である。従って、停
車中は電動機が止まっていて液圧が発生しない状態にあ
っても、アクセル操作と同時に発進可能である。これが
ため、発進時から液圧が発生しているようにポンプを常
時駆動する専用の電動機が不要で、コスト的に有利であ
ると共に、消費電力の節減、従って走行距離の延長に寄
与する。

【００２７】図２は、図１における歯車変速装置の実体
構成図で、対応部分を同一符号にて示すにとどめ、重複
説明を避けたが、クラッチＯ／Ｃの作動液圧を発生する
オイルポンプＯ／Ｐは、通常の自動変速機と同様に入力
軸１を介して駆動することとし、結果としてこのポンプ
を、入力軸１に結合した電動機により駆動する。

【００２８】図３は本発明歯車変速装置の他の例を示
し、本例では図１の装置に、ワンウェイクラッチＯＷＣ
の解放をころす切り換え式のオーバーランクラッチＯＲ
／Ｃを付加して構成する。本例の構成では、第１速およ
び後退の選択状態においてこのオーバーランクラッチＯ
Ｒ／Ｃを係合位置にし、ワンウェイクラッチＯＷＣが解
放しないようにすることにより、これら変速段でもエン
ジンブレーキ（回生ブレーキ）が得られるようになる。

【００２９】図４は本発明歯車変速装置の更に他の例
で、図１におけると同様な部分を同一符号にて示す。本
例では、図１における中間軸３を省略し、第１速入力歯
車４および後退入力歯車５を入力軸１に結着する。そし
て、これら入力歯車４，５に関連して出力軸２上に回転
自在に支持した第１速出力歯車６および後退出力歯車７
のうち、第１速出力歯車６は前進ドッグクラッチＤ／Ｃ
（Ｆ）により前進ワンウェイクラッチＯＷＣ／Ｆを介し
て適宜出力軸２に結合可能とし、また後退出力歯車７は
後退ドッグクラッチＤ／Ｃ（Ｒ）により後退ワンウェイ
クラッチＯＷＣ／Ｒを介して適宜出力軸２に結合可能と
する。なお、これらワンウェイクラッチＯＷＣ／Ｆ，Ｏ
ＷＣ／Ｒは夫々、対応する出力歯車６，７の回転を出力
軸２に伝達可能な向きに配置することは言うまでもな
い。また、ドッグクラッチＤ／Ｃ（Ｆ）およびＤ／Ｃ
（Ｒ）は解放位置と係合位置との間で切り換えられる通
常のものとする。

【００３０】本例における歯車変速装置の作用を次に説
明する。本例の歯車変速装置は、図４の論理表に示すよ
うなクラッチの係合により、前進第１速および第２速、
並びに後退の変速段を選択することができる。

【００３１】変速装置を動力伝達不能な中立状態にする
に当たっては、ドッグクラッチＤ／Ｃ（Ｆ）およびＤ／
Ｃ（Ｒ）を解放状態にし、液圧作動クラッチＯ／Ｃを非
作動（解放）状態にする。ここで、電動機から入力軸１
への回転はドッグクラッチＤ／Ｃ（Ｆ），Ｄ／Ｃ（Ｒ）
および液圧作動クラッチＯ／Ｃの箇所で出力軸２への伝
達を断たれ、変速装置は所定通りに動力伝達を行わない
中立状態になり得る。

【００３２】前進第１速を選択させるに当たっては、前
進ドッグクラッチＤ／Ｃ（Ｆ）を係合位置にするが、後
退ドッグクラッチＤ／Ｃ（Ｒ）を解放位置に保つと共
に、液圧作動クラッチＯ／Ｃを解放状態に保つ。ここ
で、入力軸１の回転が１速歯車組４，６、前進ドッグク
ラッチＤ／Ｃ（Ｆ）および前進ワンウェイクラッチＯＷ
Ｃ／Ｆを介して出力軸２に至る、第１速（発進変速段）
選択状態となる。出力軸２の回転はその後ファイナルド
ライブギヤ組１３およびディファレンシャルギヤ１２を
経て左右車輪に達する。但しこの第１速では、動力がワ
ンウェイクラッチＯＷＣ／Ｆを介して伝達されるため、
エンジンブレーキ（回生ブレーキ）は得られない。

【００３３】ところで、かように発進を希望して第１速
を選択するに際しては、ドッグクラッチＤ／Ｃ（Ｆ）を
解放位置から係合位置に切り換えることにより、当該選
択を行うよう構成したことから、液圧が不要である。従
って、停車中は電動機が止まっていて液圧が発生しない
状態にあっても、アクセル操作と同時に発進可能であ
る。これがため、発進時から液圧が発生しているように
ポンプを常時駆動する専用の電動機が不要で、コスト的
に有利であると共に、消費電力の節減、従って走行距離
の延長に寄与する。

【００３４】第１速から高速段の第２速へ変速するに当
たっては、第１速選択状態で液圧作動クラッチＯ／Ｃに
液圧を供給し、これを締結させる。これにより入力軸１
の回転は、当該クラッチＯ／Ｃおよび歯車組１１，１
０、更に出力軸２およびギヤ組１３を経てディファレン
シャルギヤ１２に伝達されるようになり、前進第２速へ
の変速を行うことができる。ここで出力軸２は当然第１
速時よりも高速回転されるが、この高速回転をワンウェ
イクラッチＯＷＣ／Ｆが解放して許容するため、当該変
速が妨げられることはない。

【００３５】ところで、高速段である第２速への変速に
当っては、液圧作動クラッチＯ／Ｃの締結により、又ワ
ンウェイクラッチＯＷＣ／Ｆの自己解放を誘起させて、
これを行うことから、液圧作動クラッチＯ／Ｃの作動液
圧制御のみにより滑らかな変速が容易に可能であり、本
例歯車変速装置はその搭載によっても殆ど変速ショック
が問題になることはない。しかも、かかる液圧作動クラ
ッチＯ／Ｃによる変速は、変速の自動化が頗る容易で、
本例歯車変速装置は自動変速機として難なく構成するこ
とができる。

【００３６】別の発進変速段である後退を選択するに当
たっては、ドッグクラッチＤ／Ｃ（Ｒ）を解放位置から
係合位置にするが、ドッグクラッチＤ／Ｃ（Ｆ）を解放
位置に保つと共に、液圧作動クラッチＯ／Ｃを解放状態
に保つ。ここで、入力軸１の回転が後退歯車組５，８，
７、後退ドッグクラッチＤ／Ｃ（Ｒ）および後退ワンウ
ェイクラッチＯＷＣ／Ｒを介して逆転下に出力軸２へ至
る、後退（発進変速段）選択状態となる。出力軸２の回
転はその後ファイナルドライブギヤ組１３およびディフ
ァレンシャルギヤ１２を経て左右車輪に達する。但しこ
の後退では、動力がワンウェイクラッチＯＷＣ／Ｒを介
して伝達されるため、エンジンブレーキ（回生ブレー
キ）は得られない。

【００３７】ところで、かように発進を希望して後退を
選択するに際しては、ドッグクラッチＤ／Ｃ（Ｒ）を解
放位置から係合位置に切り換えることにより、当該選択
を行うよう構成したことから、液圧が不要である。従っ
て、停車中は電動機が止まっていて液圧が発生しない状
態にあっても、アクセル操作と同時に発進可能である。
これがため、発進時から液圧が発生しているようにポン
プを常時駆動する専用の電動機が不要で、コスト的に有
利であると共に、消費電力の節減、従って走行距離の延
長に寄与する。

【００３８】図５は、図４における歯車変速装置の実体
構成図で、対応部分を同一符号にて示すにとどめ、重複
説明を避けたが、クラッチＯ／Ｃの作動液圧を発生する
オイルポンプＯ／Ｐは本例でも前述した例と同様に、入
力軸１を介して駆動することとし、結果としてこのポン
プを、入力軸１に結合した電動機により駆動する。

【００３９】

【発明の効果】かくして本発明の電気自動車用歯車変速
装置は請求項１に記載の如く、発進変速段（図示例で
は、前進第１速および後退変速段）の選択に当っては、
切り換えクラッチ（図示例ではドッグクラッチ）の操作
によりこれを実行させる構成としたから、発進に際し液
圧が不要であり、従って、停車中は電動機が止まってい
て液圧が発生しない状態にあっても、アクセル操作と同
時に発進可能である。これがため、発進時から液圧が発
生しているようにポンプを常時駆動する専用の電動機が
不要で、コスト的に有利であると共に、消費電力の節
減、従って走行距離の延長に寄与する。

【００４０】また、高速段（図示例では前進第２速）へ
の変速に当っては、液圧作動クラッチの締結により、又
ワンウェイクラッチの自己解放を誘起させて、これを行
う構成としたから、液圧作動クラッチの作動液圧制御の
みにより滑らかな変速が容易に可能であり、本発明歯車
変速装置はその搭載によっても殆ど変速ショックが問題
になることはない。

【００４１】しかも、かかる液圧作動クラッチによる変
速は、通常の自動変速機において採用されているよう
に、変速の自動化が頗る容易で、本発明歯車変速装置は
自動変速機として難なく構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電気自動車用歯車変速装置の一実
施例を線図的に示すスケルトン図である。

【図２】同例による電気自動車用歯車変速装置の実体構
成を示す詳細断面図である。

【図３】本発明装置の他の例を示す図１と同様なスケル
トン図である。

【図４】本発明による電気自動車用歯車変速装置の更に
他の例を線図的に示すスケルトン図である。

【図５】同例による電気自動車用歯車変速装置の実体構
成を示す詳細断面図である。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 出力軸 ３ 中間軸 ４ １速入力歯車 ５ 後退入力歯車 ６ １速出力歯車 ７ 後退出力歯車 ８ アイドラギヤ 10 ２速出力歯車 11 ２速入力歯車 12 ディファレンシャルギヤ 13 ファイナルドライブギヤ 14L 車軸 14R 車軸 D/C ドッグクラッチ（切り換えクラッチ） OWC ワンウェイクラッチ O/C 液圧作動クラッチ OR/C オーバーランクラッチ D/C(F) 前進ドッグクラッチ（切り換えクラッチ） D/C(R) 後退ドッグクラッチ（切り換えクラッチ） OWC/F 前進ワンウェイクラッチ OWC/R 後退ワンウェイクラッチ O/P オイルポンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転者のアクセル操作により回転停止状
   態と、最高速回転状態との間で速度制御可能な電動機か
   らの回転を入力される入力軸、および車輪に駆動結合し
   た出力軸を具え、これら入出力軸間の伝動比を変更可能
   な電気自動車の歯車変速装置において、 相互に直列に配置した切り換えクラッチおよびワンウェ
   イクラッチを介して発進変速段で入力軸から出力軸への
   動力伝達を行う発進用歯車伝動系と、 この発進伝動系に対し並列的に配置された液圧作動クラ
   ッチを介して入力軸から出力軸への動力伝達を行う高速
   用歯車伝動系とを具備することを特徴とする電気自動車
   の歯車変速装置。