JPH07285422A - 電気自動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気自動車のパーキング機構が車両がまだ動
いているときに作動した場合、このパーキング機構を含
めた駆動系が破損することを防止する。 【構成】 モータ１０の出力を減速機１４により減速
し、駆動軸６０に伝達し、これに結合された駆動輪を駆
動する駆動系において、モータ１０と減速機１４の間
に、パーキング機構１２が設けられ、さらにこのパーキ
ング機構１２とモータ１０の間に緩衝機構が設けられて
いる。緩衝機構は、モータ１０のロータ２２に固定され
た中空形状の出力軸２４と、この出力軸の内側を貫通
し、一端が出力軸２４と連結し、他端がパーキング機構
１２と連結するねじれ軸３０を有している。 【効果】 車両が動いているときにパーキングロック操
作がなされた場合、ロータ２２の慣性をねじれ軸３０に
より吸収し、衝撃的な応力の発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車に関し、特
に駐車時に車両の動きを固定するパーキング機構を有す
る電気自動車の駆動軸の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車は排気ガスを排出しないこ
と、走行音が小さいことなどの理由から、限定された用
途に従来より用いられてきた。たとえば、屋内での荷物
の運搬や、早朝の配達や、変わったところではマラソン
などの先導車などにも用いられてきた。一方、現在の大
多数の自動車はガソリンや軽油などの炭化水素を燃料と
する内燃機関により走行し、二酸化炭素や窒素酸化物な
どを大気中に排出する。これらの排気ガスの総量を減少
させるために、電気自動車をより広い用途で使用したい
という要求が高まっている。

【０００３】電気自動車は電気モータにより駆動輪を駆
動して走行する。電気モータの出力（トルク）特性は、
現在、自動車用駆動機関として最も一般的なレシプロ型
内燃機関に比して低速域でのトルクが大きいという特性
がある。したがって、電気自動車には、内燃機関により
駆動される自動車に備えられいる多段式変速機構、クラ
ッチ機構およびトルクコンバータなどのトランスミッシ
ョン装置を設ける必要がない。したがって、駆動用電気
モータの出力は、単段の減速機、ディファレンシャル機
構およびドライブシャフトなどを介して駆動輪に伝達さ
れる。したがって、電気自動車の駆動系には、クラッチ
などの摩擦による伝達要素やトルクコンバータのなどの
流体による伝達要素がなく、よってモータと駆動輪はほ
ぼ完全な直結状態となっている。

【０００４】また、電気自動車は、通常の自動車に備え
られているサイドブレーキを備えてはいるが、エンジン
ブレーキが期待できないので、オートマチックトランス
ミッション車と同様に、停止中の発動機の回転抵抗を利
用したブレーキ機構がないため機械的なパーキング機構
が設けられている。このパーキング機構は、駆動軸に固
定されたパーキングロックギアに、ギアケースなどに固
定されたパーキングロック爪を噛み合わせて、駆動軸の
回転を固定する機構である。一般には、駐車時にサイド
ブレーキの利きが甘く駐車場所の傾斜によって車両が動
き出してしまうことを防止する機構である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように電気自動
車の駆動系は、モータと駆動輪がほぼ完全な直結状態と
なっている。このために、前述のパーキング機構を設け
た場合、車両がまだ動いている間にこのパーキング機構
が作動すると、駆動系に大きな衝撃が加わり、この衝撃
によって最も脆弱な部分が破損するという問題があっ
た。

【０００６】パーキングロックギアが、この衝撃に耐え
るように、強度の高いディファレンシャルケースに設け
た装置が特開平５−２７８４８３号公報に示されてい
る。しかし、モータとディファレンシャル機構の間に減
速機が配置される場合になど、パーキング機構をディフ
ァレンシャル機構内に設けることができない。また、単
にパーキングロックギア部分の強度を上げても、他の部
分の強度の低い部分に応力が集中し、その部分が破損す
るので、前記問題点の根本的な解決とはならない。

【０００７】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、車両が動いているときにパーキング
装置が作動した場合に発生する衝撃によって、駆動系が
破損することのない電気自動車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】前述の目的を達成するた
めに、本発明にかかる電気自動車は、モータと駆動輪を
連結する駆動軸上に設けられ、パーキングロック爪と噛
み合うことにより前記駆動軸の回転を固定するパーキン
グロックギアと、前記モータと前記パーキングロックギ
アの間の駆動軸に設けられた回転方向の衝撃を緩衝する
衝撃緩衝手段とを有している。

【０００９】さらには、前記回転方向の衝撃を緩衝する
衝撃緩衝手段が、前記モータのロータ側に固定され、中
空のモータ出力軸と、前記モータ出力軸の中空部を貫通
し、当該モータ出力軸と一端で結合され他端で前記パー
キングギアに連結されるねじれ軸とを有している。

【００１０】

【作用】本発明は以上のような構成を有しており、駆動
系に衝撃緩衝手段を設けることによって、駆動系に加わ
る衝撃を緩めることができる。特に、モータのロータと
パーキングロックギアの間に、この緩衝手段を配置する
ことにより、より大きな慣性を持つモータのロータ慣性
力による衝撃に対して、より有効な緩衝作用を示す。

【００１１】さらに、モータの出力軸を中空軸とし、こ
の出力軸の内部にねじれ軸を配置したことにより、装置
を小型に構成することができる。特に、出力軸方向の寸
法短縮には好適である。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面にしたが
って説明する。

【００１３】図１には、モータ１０、パーキング機構１
２および減速機１４を含む電気自動車のパワープラント
の概略構成が示されている。モータ１０のモータケース
１６内にはステータ１８が固定配置されている。このス
テータ１８のコイルに流される所定の交流電流により、
回転磁界が発生する。ステータ１８の内側には周囲に永
久磁石２０が設けられたロータ２２が配置されている。
ロータ２２の中央部をモータ出力軸２４が貫通固定され
ており、この出力軸２４の両端がシール付き球軸受け２
６，２８を介して、モータケース１６に回転可能に軸支
されている。また、出力軸２４は中空の円筒形状を呈し
ており、図中左端にの円筒内面にスプライン２４ａが形
成されている。

【００１４】出力軸２４の中空円筒内部には、ねじれ軸
３０が出力軸２４と同軸上に、貫通配置されている。そ
して、ねじれ軸３０の左端にはその外周にスプライン３
０ａが設けられ、これは前記の出力軸円筒内面のスプラ
イン２４ａと噛み合っている。したがって、出力軸２４
とねじれ軸３０は結合し、一体となって回転運動を行
う。また、ねじれ軸３０の右端にはスプライン３０ｂが
設けられており、モータ１０の回転は、ここから出力さ
れる。

【００１５】以上のように、本装置のモータ１０は基本
的には永久磁石型同期モータの構成を採り、その出力は
出力軸２４を介して、ねじり軸３０の右端部より取り出
される。

【００１６】ねじれ軸３０の右端には、円筒形状のジョ
イント３２がその円筒内面に設けられたスプライン３２
ａとねじれ軸のスプライン３０ｂとが噛み合うことによ
り結合されている。このジョイントは、ねじれ軸のスプ
ライン３０ｂと噛み合う部分より、さらに図中右方向に
延伸され、この延伸部分にて中間軸３４のスプライン３
４ａが挿入され結合されている。この中間軸３４は、球
軸受け３６，３８を介して、減速機ケース４０内部の隔
壁４２，４４に回転可能に軸支されている。

【００１７】隔壁４２，４４の間にはパーキング機構１
２が設けられている。中間軸３４の隔壁４２，４４の間
に位置する部分にはスプライン３４ｂが設けられ、この
スプライン３４ｂにパーキングロックギア４６が結合さ
れている。したがって、パーキングロックギア４６は中
間軸３４と一体となって回転する。すなわち、ロータ２
２、出力軸２４、ねじれ軸３０、中間軸３４およびパー
キングロックギア４６は、一体となって回転する。ま
た、パーキングロックギア４６の外周部分には略長方形
のロック山４６ａが所定の間隔で配置されている。パー
キング機構１２は、さらにパーキングロック爪４８ａを
有するパーキングロックポール４８を含み、このパーキ
ングロック爪４８ａと前記ロック山４６ａが噛み合うこ
とによって、一連の出力軸系が回転しないように固定す
ることができる。以上のパーキング機構１２について
は、後に詳述する。

【００１８】中間軸３４は、図中右方向の遊星歯車機構
を有する減速機１４へさらに延伸され、その延伸部分に
設けられたスプライン３４ｃに減速機１４の太陽ギア５
０と結合している。この太陽ギア５０は、隔壁４２に固
定された遊星軸５２に回転可能に支持され、太陽ギアの
周囲の配置された遊星ギア５４と噛み合い、この遊星ギ
ア５４はさらにその周囲のリングギア５６に噛み合って
いる。このように、本装置の減速機構は、遊星歯車軸５
２を固定要素とし、太陽ギア５０を入力要素、リングギ
ア５６が出力要素である一般的な遊星歯車機構である。

【００１９】そして、減速機１４のリングギア５６に固
定されたドライブプレート５８を介して、駆動軸６０に
モータ１０の出力が伝達される。駆動軸には図示しない
駆動輪が連結されており、よってモータ１０により車体
が駆動される。

【００２０】図２には、パーキング機構１２の詳細が示
されている。図２は、図１に示されたパーキング機構を
側面より見た図が示されている。パーキングロックギア
４６は中間軸３０に固定され、これと一体となって回転
する。パーキングロックギア４６の外周にはロック山４
６ａが所定にピッチで配設され、このロック山と噛み合
い可能な位置にパーキングロック爪４８ａを有するパー
キングポール４８が配置されている。

【００２１】パーキングロックポール４８はポール軸６
０に回動可能に支持され、この軸回りに回動することに
よってロック山４６ａとパーキングロック爪４８ａとの
係脱が行われる。また、パーキングロックポール４８
は、リターンスプリング６２によって図中時計回りに付
勢されている。すなわち、パーキングロックポール４８
はパーキングロックギア４６と離れる方向に付勢されて
いる。また、パーキングロックポール４８の回動軸（ポ
ール軸６０）の他端にはカムフォロワ４８ｂが設けら
れ、後述するロックカム６４と係合して、パーキングロ
ックポール４８の回動位置の制御を行う。

【００２２】ロックカム６４はロッド６６上に設けら
れ、またその形状は、ロッド６６より若干径の大きい小
径部６４ａとこれよりさらに径の大きい大径部６４ｂを
有している。ロッド６６の一端は、ディテントプレート
６８に回動可能に結合されており、ディテントプレート
６８の軸７０回りの回動に応じて、ほぼ左右方向の運動
を行う。このロッド６６を左右方向の動きによって、カ
ムフォロワ４８ｂとカム６４との接触位置を変えて、パ
ーキングロックポール４８の回動位置を制御して、パー
キング機構１２の制御を行う。すなわち、通常走行時な
どパーキング機構１２の解除位置は、カム小径部６４ａ
とカムフォロワ４８ｂを係合させた位置であり、パーキ
ングロックポール４８をパーキングロックギア４６から
遠ざけた位置へと制御し、ロック爪４８ａとロック山４
６ａを切り離した状態とする。また、パーキング機構１
２の作動位置は、カム大径部６４ｂとカムフォロワ４８
ｂを係合させた位置であり、パーキングロックポール４
８をパーキングロックギア４６に近付けた位置へと制御
し、ロック爪４８ａとロック山４６ａを噛み合わせた状
態とする。ロック爪４８ａとロック山４６ａを噛み合わ
せた状態で、中間軸３０は固定状態となり、さらにこの
中間軸３０に結合されている出力軸２４、ねじれ軸３０
および駆動軸６０が固定状態となる。

【００２３】以上のようなパーキング機構１２の制御
は、車両の運転者は車室内に運転席近傍に設けられたシ
フトレバーにより行う。シフトレバーの操作によりこの
シフトレバーとワイヤにより結合されたディテントプレ
ート６８が回動する。パーキングロックをする場合に
は、運転者はシフトレバーをパーキング位置にする。こ
のシフトレバーの動きに呼応してディテントプレート６
８は図２中反時計回りに動き、さらに、ロッド６６が左
方向に動く。そして、カム大径部６４ｂが固定ピン７２
とカムフォロワ４８ｂの間に挿入され、カムフォロワ４
８を反時計回りに回動させ、ロック爪４８ａとロック山
４６ａが噛み合い状態となる。

【００２４】以上のパーキングロック操作が、車両が完
全に停止していない状態で行われると、パーキングロッ
クプレート４６および中間軸３４の回転が急激に停止す
るが、これと直結する駆動軸６０、ねじり軸３０、出力
軸２４およびロータ２２は慣性により回転し続けようと
する。この慣性により、前記軸系に衝撃的な応力が発生
する。この応力はこの軸系の最も脆弱な部分に集中し、
最悪の場合この弱い部分が損傷するおそれがある。そこ
で本装置においては、この衝撃的な応力のピーク値を下
げるために、衝撃を緩衝する機構を有しており、これが
ねじり軸３０と出力軸２４の一部に相当する。前述のよ
うに、車両がまだ運動中にパーキングロックが作動する
と、パーキングロックギア４６および中間軸３４が急激
に回転を停止するが、ロータ２２は慣性で回転し続けよ
うとする。この回転差によって、出力軸２４の図１にお
いてロータ２２より左側に突出した部分と、ねじれ軸３
０がねじられる。そして、この作用によって、衝撃が吸
収され、応力の発生を時間的に分散し、ピーク値を下げ
る。したがって、前記の軸系において、緩衝機構がない
場合の衝撃的な応力のピーク値に対応した構造を採る必
要がなくなる。

【００２５】また、本装置において、緩衝機構をパーキ
ング機構１２とロータ２２の間に設けたのは、一般的に
駆動軸６０側すなわち車体の有する慣性と、ロータ２２
の慣性を比較した場合、ロータ２２の慣性の方が大き
く、応力のピーク値はパーキング機構１２かロータ２２
とこのパーキング機構を結ぶ軸系のどこかで発生すると
いう思考に基づく。また、駆動軸６０からの入力は減速
機１４を介してパーキング機構１２に入力するために、
トルクがますます小さくなり、ロータ２２側からの入力
のみ考慮すれば足りるという判断に基づく。

【００２６】さらに、パーキング機構１２の配置に関し
て、本装置においては減速機１４とロータ２２の間に配
置されている。これは、減速機１４の後に設けた場合、
ロータ２２の慣性力が減速機１４により増幅されてパー
キング機構１２に加わり、このためにパーキング機構１
２の強度を上げる必要を避けるためである。

【００２７】以上のように、本装置においては、車両が
まだ動いている状態で、パーキング操作が行われた場
合、ねじり軸３０などの緩衝機構により発生する応力を
時間的に分散させ、応力のピーク値を減じることができ
る。言い換えれば、慣性のエネルギを一旦緩衝機構に蓄
え、徐々に解放することによって、応力の時間的な集中
を防止する。これによって、最大応力値を減少させるこ
とができ、車両がまだ運動している間に誤ってパーキン
グロック操作が行われた場合のパーキング機構１２のパ
ーキングロック爪４８ａやロック山４６ａなどや駆動軸
系の破損を防止することができる。また、本実施例によ
れば、ロータ外周に固定された永久磁石がパーキングロ
ック時の衝撃により剥離または損傷を受にくくなるた
め、長期的にその性能を確保することができる。

【００２８】なお、本実施例では、緩衝機構としてねじ
り軸を用いたねじれタイプの緩衝機構を例にとって好適
な実施例を説明したが、これに限定されることなく、例
えば、摩擦クラッチを用いたすべりタイプの緩衝機構を
用いても同様の効果を得ることができる。

【００２９】さらに、コイルバネを円周方向に配設した
バネタイプの緩衝機構を用いても同様の効果を得ること
ができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は以上のような構成を有してお
り、駆動系にねじり衝撃緩衝手段を設けることによっ
て、駆動系に加わる衝撃を緩めることができる。したが
って、車両がまだ動いている時にパーキングロック操作
が行われても、パーキングロックギア及びロック爪また
はロータなどの駆動系の破損を防止することができる。

【００３１】特に、モータとパーキングロックギアの間
に、この緩衝手段を配置することにより、より大きな慣
性を持つモータのロータによる衝撃に対して、より有効
な緩衝作用を示す。この緩衝作用により、応力の最大値
を減じることができる。言い換えれば、部材の必要強度
が減じることとなり、より軽量な構造を実現することが
でき、装置全体の軽量化・小型化を図ることができる。

【００３２】さらに、モータの出力軸を中空軸とし、こ
の出力軸の内部にねじれ軸を配置したことにより、空間
利用効率の良い装置を構成することができる。すなわ
ち、装置の小型化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる電気自動車のパワープラントの
好適な実施例の構成を示す図である。

【図２】本実施例のパーキング機構の詳細図である。

【符号の説明】

１０ モータ １２ パーキング機構 １４ 減速機 ２２ ロータ ２４ 出力軸 ３０ ねじれ軸 ３４ 中間軸 ４６ パーキングロックギア ４６ａ ロック山 ４８ パーキングロックポール ４８ａ パーキングロック爪

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータにより駆動輪を駆動して走行する
   電気自動車において、 前記モータと前記駆動輪を連結する駆動軸上に設けら
   れ、パーキングロック爪と噛み合うことにより前記駆動
   軸の回転を固定するパーキングロックギアと、 前記モータと前記パーキングロックギアの間の駆動軸に
   設けられた回転方向の衝撃を緩衝する衝撃緩衝手段と、 を有することを特徴とする電気自動車。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電気自動車において、前
   記回転方向の衝撃を緩衝する衝撃緩衝手段は、 前記モータのロータ側に固定され、中空のモータ出力軸
   と、 前記モータ出力軸の中空部を貫通し、当該モータ出力軸
   と一端で結合され、他端で前記パーキングロックギアに
   連結されるねじれ軸と、 を有することを特徴とする電気自動車。