電気自動車用変速装置
【課題】小型で、動力損失が少なく、安全性が高い電気自動車用変速装置を提供すること。
【解決手段】変速装置１０は、モータ１２、入力軸１４、出力軸１６、そして、入力軸１４から出力軸１６に向けて順に、シンクロ機構２０、クラッチ機構３０、遊星歯車機構４０が配設されている２段変速の変速装置である。入力軸１４と出力軸１６が同一線上に配置されているため、変速装置１０は、二軸式の変速機に比べ小型である。第１速（低速）時は、シンクロ機構２０が締結状態、クラッチ機構３０が解放状態となり、モータのトルクが遊星歯車機構４０を介して減速されて出力軸１６に伝わる。第２速（高速）時は、シンクロ機構２０が解放状態、クラッチ機構３０が締結状態となり、入力軸１４と出力軸１６が直結状態となるため、ギアの噛合い伝達による動力損失が発生しない。
【解決手段】変速装置１０は、モータ１２、入力軸１４、出力軸１６、そして、入力軸１４から出力軸１６に向けて順に、シンクロ機構２０、クラッチ機構３０、遊星歯車機構４０が配設されている２段変速の変速装置である。入力軸１４と出力軸１６が同一線上に配置されているため、変速装置１０は、二軸式の変速機に比べ小型である。第１速（低速）時は、シンクロ機構２０が締結状態、クラッチ機構３０が解放状態となり、モータのトルクが遊星歯車機構４０を介して減速されて出力軸１６に伝わる。第２速（高速）時は、シンクロ機構２０が解放状態、クラッチ機構３０が締結状態となり、入力軸１４と出力軸１６が直結状態となるため、ギアの噛合い伝達による動力損失が発生しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを利用して走行する電気自動車の変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車は、バッテリーに蓄えられた電力を使用し、モータを駆動させ走行する。モータは回転数がゼロの時に大きなトルクを発生させることができ、回転数域が広いため、電気自動車に変速装置は必ずしも必要とならない。モータの出力特性は図１２に示す通りであり、モータの最高回転速度の１／２程度までが一定の出力トルクである。この一定の出力トルクを増大させるためにはモータを大型化させる必要があるが、２段変速程度の変速装置を設けることにより、モータを大型化させることなく、出力トルクの増大を実現することができる。ここで、電気自動車用の変速装置の例として、特許文献１、２に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−４９７６５号公報
【特許文献２】特開２００５−３０４３０号公報
【０００４】
特許文献１には、内燃機関搭載車に用いられている手動変速装置を転用し、パーキングロック機構を付加した電気自動車用のパーキングロック機構付変速装置が開示されている。
特許文献２には、入力軸に連結されるサンギアと、サンギアの外側に配置されるリングギアと、出力軸に連結されるプラネットキャリアに回転自在に装着されサンギアとリングギアに噛合うピニオンギアを具えた遊星歯車機構と、入力軸とリングギアの間に設けられ、入力軸とリングギアを締結する締結状態と、締結を解放する解放状態に切換える変速クラッチと、入力軸に連結され、入力軸と一体で回転する摩擦要素と、リングギアとケース体の間に組込まれ、摩擦要素の回転と同一方向へのリングギアの回転を許容し、摩擦要素の回転と回転方向へのリングギアの回転を阻止する２方向クラッチを有する変速装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に挙げられる、内燃機関搭載車に用いられている手動変速装置を転用した電気自動車用変速装置には、内燃機関搭載車用の平行二軸式手動変速装置のギアを間引きして２段又は３段変速としたものや、クラッチを省略したものが多く存在する。このような変速装置は、常に、ギアの噛合いによって動力を伝達するため、動力損失が発生することは避けられず、しかも、二軸式であるため、変速装置の構造が大型化、複雑化する。
【０００６】
また、特許文献２のように、内燃機関搭載車用の変速装置を転用した電気自動車用変速装置に比べ小型の、入力軸と出力軸とを同一線上に配置した、２段変速の電気自動車用変速装置が提案されている。この変速装置はクラッチと遊星歯車機構を利用し、リングギアの正逆回転を許容又は阻止する２方向クラッチを遊星歯車機構に組込むことによって、モータの正転による前進と逆転による後退とを可能としたものである。しかし、第１速で下り坂を走行する場合は、２方向クラッチが解放されてニュートラルの状態となるため、電気自動車が暴走する危険性がある。同様に、第１速で制動する場合には、強制的に第２速に変速しなければ、モータによるエネルギー回生ができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、小型で、動力損失が少なく、制動時に強制的に第２速に変速せずともエネルギー回生を可能とする電気自動車用変速装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、変速を操作するフォークロッド、シンクロ機構、クラッチ機構及び遊星歯車機構を具え、モータに連結される入力軸と、車輪に連結される出力軸が同一線上に配置され、ハウジングに収容される、２段変速の電気自動車用変速装置であって、
前記ハウジング内部において、前記入力軸から出力軸に向けて順に、前記シンクロ機構、クラッチ機構、及び遊星歯車機構が配設されており、
前記シンクロ機構のスリーブが前記フォークロッドと連結され、該スリーブとスプライン嵌合するハブが、前記入力軸上に回転不能に固定され、コーン部が前記クラッチ機構のクラッチドラムに連結されており、
前記クラッチ機構は、前記入力軸とクラッチドラムを締結する締結状態と、解放する解放状態に切換えられ、
前記遊星歯車機構は、シングルピニオン式であって、前記入力軸とサンギアが連結され、リングギアが前記クラッチドラムと連結され、プラネットキャリアが前記出力軸と連結されており、
前記シンクロ機構の締結時は、前記クラッチ機構は解放され、前記シンクロ機構の解放時に、前記クラッチ機構が締結されることを特徴とする電気自動車用変速装置によって前記課題を解決した。
【０００９】
また、請求項２のように、遊星歯車機構がダブルピニオン式であって、プラネットキャリアがクラッチドラムと連結され、リングギアが出力軸と連結される構成とすることが、一つの代表的実施形態である。
【００１０】
また、請求項３のように、請求項１又は２の発明において、フォークロッドとスリーブがシフトフォークによって連結され、フォークロッドとシフトフォークの間にコイルばねが配設され、フォークロッドの操作時に、コイルばねが圧縮され、コイルばねの弾性反発力によってシフトフォークが押進される構成とすることが好ましい。
【００１１】
また、請求項４のように、請求項１から３のいずれかの発明において、潤滑油掻揚げギアが、ハウジング内部に注入された潤滑油に浸るように、出力軸に設けられ、出力軸の回転時、潤滑油掻揚げギアによって潤滑油が掻揚げられる構成とすることが好適である。
【００１２】
また、請求項５のように、請求項１から４のいずれかの発明において、パーキングロックギアがフォークロッドに回転不能に固定され、駐車時、パーキングロックギアが出力軸に設けられたパーキングギアと噛合う構成とすることが好適な実施形態である。
さらに、請求項６のように、パーキングギアが潤滑油掻揚げギアを兼ねる構成とするとよい。
【００１３】
また、請求項７のように、請求項５、６の発明において、フォークロッドとパーキングロックギアの間にコイルばねが配設され、パーキングロックギアとパーキングギアの歯面に面取加工がされた構成とすることが好ましい。
【００１４】
また、請求項８のように、請求項４から７のいずれかの発明において、ハウジング上部の内壁が出力軸側から入力軸側へ傾斜する斜面を有し、入力軸及び出力軸が挿通する挿通孔のあるハウジング側面の内壁に、挿通孔を底部としたＶ字状のリブが設けられ、シンクロ機構、クラッチ機構及び遊星歯車機構に潤滑油が浸入できるように、孔が、ハウジング、シンクロ機構のハブ及び遊星歯車機構のリングギアに設けられた構成とすることが好適である。
【００１５】
また、請求項９のように、請求項１から８のいずれかの発明において、第１速のときのみ、モータの逆転が可能となるよう電子制御される構成とすることが、好ましい実施形態である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、入力軸と出力軸が同一線上に配置されるため、内燃式機関の変速装置を転用した変速装置に比べ、変速装置を小型化することができる。また、第１速ではシンクロ機構が締結状態、クラッチ機構が解放状態となるため、クラッチドラム及びリングギアが回転不能に固定される。このため、入力軸から伝わるトルクは、サンギアからピニオンギア、そしてプラネットキャリアを通じて減速されて出力軸に伝わる。この時、遊星歯車機構を利用してトルクを減速し伝達しているため、ギアの噛合い伝達による動力損失が発生する。一方、第２速ではシンクロ機構が解放状態、クラッチ機構が締結状態となり、入力軸の回転が同速度で、同方向に、サンギア及びリングギアへ伝達される。よって、サンギアとリングギアに挟持されるピニオンギア及びプラネットキャリアに連結される出力軸が、入力軸の回転と同速度で、同方向に回転する。すなわち、入力軸と出力軸は直結状態となり、ギアの噛合い伝達による動力損失を避けることができる。また、第１速で制動する際も、シンクロ機構によって遊星歯車機構のリングギアが回転不能に固定されているため、出力軸の回転はピニオンギアから入力軸のサンギアに伝達される。よって、第１速で制動する際も、第２速に強制的に変速することなくエネルギー回生が可能である。
【００１７】
請求項２によっても、請求項１の発明と同一の作用、効果が得られる。
【００１８】
請求項３によれば、フォークロッドとスリーブがシフトフォークによって連結され、フォークロッドとシフトフォークの間にコイルばねが配設されているため、第２速から第１速への変速時、フォークロッドを操作すると、コイルばねが圧縮され、圧縮されたコイルばねの弾性反発力によりシンクロ機構のスリーブ、ハブ及びキーが押進される。このため、シンクロナイザリングとコーン部の摩擦によってクラッチドラムが制動した際、スリーブのスプライン部がシンクロナイザリング及びクラッチドラムに設けられたスプライン部と自動的に嵌合し、シンクロ機構が締結状態となる。このような構成とすれば、サーボモータ等で変速を自動化した、オートマチックトランスミッションの場合でも本発明は適用可能となる。
【００１９】
請求項４によれば、潤滑油掻揚げギアが、ハウジング内部に注入された潤滑油に浸るように、出力軸に設けられているため、出力軸の回転時、潤滑油掻揚げギアによって潤滑油が掻揚げられ、飛散した潤滑油によってシンクロ機構、クラッチ機構、及び遊星歯車機構が潤滑される。よって、潤滑油を供給するためのポンプを設けずに、潤滑性能の向上を図ることができる。すなわち、ポンプの設置による動力損失及び装置の大型化を避けることができる。
【００２０】
そして、請求項５によれば、回転不能に固定されたパーキングロックギアが、駐車時、出力軸に設けられたパーキングギアと噛合うため、出力軸の回転を確実に固定することができる。
また、パーキングギアが潤滑油掻揚げギアを兼ねる構成とすることにより、さらなる小型化が可能となる。
【００２１】
また、請求項７によれば、フォークロッドとパーキングロックギアの間にコイルばねが配設されることによって、走行時、誤ってフォークロッドをパーキングロックをする方向に操作しても、ばねが収縮する分、パーキングロックギアが急に移動することがない。また、パーキングロックギアとパーキングギアの歯面に面取加工を施すことによって、パーキングロックギアが移動し、パーキングギアに接触した場合であっても、回転するパーキングギアにパーキングロックギアが跳ね返される。このことにより、急なパーキングギアの噛込みによる急停車や、変速装置の故障を防止することができる。
【００２２】
請求項８によれば、ハウジング上部の内壁が出力軸側から入力軸側へ傾斜する斜面を有しており、入力軸及び出力軸が挿通する挿通孔のあるハウジング側面の内壁に、挿通孔を底部としたＶ字状のリブが設けられているため、潤滑油掻揚げギアによって掻揚げられた潤滑油を底部に集めることができ、さらに、集められた潤滑油は、ハウジング、シンクロ機構、ハブ及び遊星歯車機構のリングギアに設けられた潤滑油が浸入できる孔を通じて、各種機構の内部に浸入するため、各種機構を確実に潤滑することができる。
【００２３】
請求項９によれば、第１速のときのみ、モータの逆転が可能となるように電子制御されるため、後退時の速度超過による事故を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態の駆動系のスケルトン図。
【図２】本発明の第２実施形態の駆動系のスケルトン図。
【図３】本発明の第１実施形態の駐車時の縦断面図。
【図４】本発明の第１実施形態の第１速時の縦断面図。
【図５】本発明の第１実施形態の第２速時の縦断面図。
【図６】図３の６−６線方向断面図。
【図７】図３の７−７線方向断面図。
【図８】図３の８−８線方向断面図。
【図９】本発明の第２実施形態の駐車時の縦断面図。
【図１０】本発明の第２実施形態の第１速時の縦断面図。
【図１１】本発明の第２実施形態の第２速時の縦断面図。
【図１２】モータの出力特性を表すグラフ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施形態を図１〜９を参照して説明する。但し、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。なお、電気自動車用変速装置を以下、単に「変速装置」ということがある。
【００２６】
図１は、本発明の第１実施形態の駆動系のスケルトン図である。図１に示すように、変速装置１０は、モータ１２、モータ１２と連結される入力軸１４、図示しない車輪に連結される出力軸１６、そして、入力軸１４から出力軸１６に向けて順に、シンクロ機構２０、クラッチ機構３０、遊星歯車機構４０が配設されている。なお、変速装置１０の遊星歯車機構４０は、シングルピニオン式遊星歯車機構である。また、クラッチ機構３０は湿式多板クラッチであるが、プレートクラッチであればこれに限られない。シンクロ機構２０のハブ２８は入力軸１４上に回転不能に固定されており、クラッチドラム３６にコーン部３６ｂが連結されている。また、クラッチドラム３６は、遊星歯車機構４０のリングギア４６と連結されており、プラネットキャリア４８は出力軸１６と連結されている。
【００２７】
変速装置１０の、入力軸、出力軸、シンクロ機構、クラッチ機構及び遊星歯車機構の、駐車時、低速時、高速時及び後退時の相互の関係を以下の表１に示す。
【表１】
【００２８】
図３は、駐車時の変速装置１０の状態を表した縦断面図である。シンクロ機構２０は締結状態、クラッチ機構３０は解放状態となっている。図８に示すように、出力軸１６に潤滑油掻揚げギアを兼ねるパーキングギア５３が具えられており、駐車時、フォークロッド６２に回転不能に固定されているパーキングロックギア６８ａと噛合うことにより、出力軸１６は確実に回転不能に固定される。また、フォークロッド６２とパーキングロックギア６８ａのフレーム６８との間にコイルばね６６が設けられ、パーキングロックギア６８ａとパーキングギア５３の歯面に面取加工が施されている。このため、走行中に誤ってフォークロッドをパーキングロックをする方向へと操作した場合であっても、コイルばね６６が収縮する分、パーキングロックギア６８ａの急な移動を防ぐことができる。また、パーキングロックギア６８ａがパーキングギア５３の方向に移動し、接触した場合でも、面取加工されていることにより、パーキングロックギア６８ａが回転しているパーキングギア５３に跳ね返され、急なギアの噛込みを防ぐことができる。よって、急停車や、変速装置の故障を防止することができる。
【００２９】
次に、図４は、第１速（低速）時の変速装置１０の状態を表した縦断面図である。シンクロ機構２０は締結、クラッチ機構３０は解放となっている。この時、スリーブ２３に配設された皿ばね２９によって、ハブ２８にクラッチ機構３０方向への弾性反発力が加えられている。皿ばね２９の弾性反発力がプレッシャプレート３５を介し、ピストン３４に伝えられるため、クラッチ機構３０の解放状態が維持される。なお、皿ばね２９の弾性反発力は、クラッチ機構３０に配設された皿ばね３８にも伝わり、皿ばね３８は圧縮された状態となっている。
第１速では、モータ１２のトルクは入力軸１４へ伝わり、入力軸１４の回転速度と同じ速度で、遊星歯車機構４０のサンギア４２が回転する。この時、クラッチ機構３０は解放状態であるため、クラッチドラム３６にモータ１２からのトルクは伝わらない。また、シンクロ機構２０が締結状態であるため、クラッチドラム３６及びクラッチドラムと締結されているリングギア４６は回転不能に固定される。よって、サンギア４２の正転方向の回転に対し、ピニオンギア４４が逆転方向に回転しながらサンギア４２の周りを公転する。出力軸１６はプラネットキャリア４８と締結されているため、ピニオンギア４４の公転のトルクが出力軸１６に伝わることとなる。結果、モータのトルクは減速されて出力軸に伝わることとなる。また、リングギア４６がシンクロ機構２０によって回転不能に固定されているため、制動時においても出力軸１６の回転はプラネットキャリア４８、ピニオンギア４４を通じてサンギア４２へ伝わる。よって、制動時に、強制的に第２速へ変速しなくとも、エネルギー回生が可能である。
【００３０】
また、変速装置１０において、パーキングギア５３は、潤滑油を掻揚げるギアの役割を果たす。すなわち、出力軸１６が回転することによって、パーキングギア５３も同速度で、同方向へ回転する。ハウジング５２内部には、図示しない潤滑油が、ハウジング５２の容積の１／４程度注入されており、パーキングギア５３が回転することによって、ハウジング５２の底部に溜まる潤滑油が掻揚げられ、上方に拡がる。掻揚げられた潤滑油は、ハウジング５２の内壁に付着する。出力軸側の側壁に付着した潤滑油は、重力によってハウジング５２の底方向に流れ落ち、図７に示すＶ字状の出力軸側潤滑油案内用リブ５６によって、出力軸１６の底部に向けて案内される。このようにして案内された潤滑油は、図４に示す、出力軸１６に設けられた潤滑油浸入孔５６ａを通じて遊星歯車機構４０の内部へ浸入し、遊星歯車機構４０を潤滑する。また、ハウジング５２の内壁の上部５２ａ及び内壁の上部に設けられる、パーキングロックギア６８ａを回転不能に固定するためのリブ５４が、入力軸側に向けて緩やかに傾斜しているため、内壁の上部５２ａやリブ５４に付着した潤滑油は、前記傾斜面を伝って入力軸側の側壁に付着する。その後、入力軸側の側壁に付着した潤滑油は、重力によってハウジング５２の底方向に流れ落ち、図６に示すＶ字状の入力軸側潤滑油案内用リブ５８によって、入力軸上部に向けて案内される。入力軸上部に案内された潤滑油は、潤滑油浸入孔５８ａを通って入力軸１４方向へ浸透し、潤滑油浸入孔５８ｂ、５８ｃ、及び５８ｄを通じてシンクロ機構２０及びクラッチ機構３０内部へ浸入し、これらを潤滑する。
【００３１】
次に、図５は、第２速（高速）時の変速装置１０の状態を表した縦断面図である。シンクロ機構２０は解放、クラッチ機構３０は締結となっている。第１速と異なり、皿ばね２９の弾性反発力がハブ２８に加わらないため、皿ばね３８の弾性反発力によってクラッチ機構３０の締結状態が維持される。
第１速時と同様、モータ１２のトルクは入力軸１４へ伝わり、入力軸１４の回転速度と同じ速度で、遊星歯車機構４０のサンギア４２が回転する。しかし、シンクロ機構２０が解放状態であるため、クラッチドラム３６は回転可能の状態である。さらに、クラッチ機構３０が締結状態であるため、クラッチドラム３６は入力軸１４の回転速度と同じ速度で回転する。すなわち、クラッチドラム３６と締結されているリングギア４６も入力軸１４の回転速度と同じ速度で回転することとなる。サンギア４２と、リングギア４６が正転方向へ同一の速度で回転しているため、ピニオンギア４４はサンギア４２とリングギア４６によって挟持され、サンギア４２とリングギア４６と同じ正転方向へ同速度で回転する。すなわち、入力軸１４と出力軸１６が直結状態となるため、モータ１２のトルクが減速されることなく、ギアの噛合い伝達による動力損失を生じることなく、出力軸１６へ伝わることとなる。
【００３２】
次に、第１速、第２速の変速動作について説明する。
第１速から第２速に変速（増速）するためにフォークロッドを操作すると、シンクロ機構のスプライン嵌合が解放されるとともに、皿ばね２９がハブ２８から離れ、皿ばね３８の弾性反発力によってピストン３４が移動し、ドリブンプレート３３がドライブプレート３２に圧接される。このようにして第１速から第２速への変速が完了する。クラッチ機構３０は、いきなり係合状態になるのではなく、滑りを伴いながら係合するため、この変速は衝撃なく行われる。
【００３３】
逆に、第２速から第１速に変速するためにフォークロッドを操作すると、まず、ばね６４が収縮し、ばね６４の弾性反発力によってシフトフォーク２２及びシフトフォークと連結されているスリーブ２３がクラッチ機構３０方向に移動する。ばね６４の弾性反発力は、スリーブのスプライン部に設けられた凹部に嵌合しているボール２１にも加わり、シンクロナイザリング２５がキー２４によってクラッチ機構３０方向へ押進される。シンクロナイザリング２５とクラッチドラム３６に連結されたコーン部３６ｂが摩擦係合することによってクラッチドラム３６の回転は徐々に制動される。変速装置１０は、トリプルコーン式のシンクロ機構を有しているが、これに限らず、他のシンクロ機構でもよい。シフトフォーク２２及びスリーブ２３はさらに移動を続け、皿ばね２９がハブ２８に接触し、圧縮される。このため、皿ばね２９の弾性反発力によって、前述した通り、クラッチ機構３０が解放状態にされる。同時に、シンクロナイザリング２５がキー２４によってクラッチ機構３０方向へさらに押進されるため、シンクロナイザリング２５とコーン部３６ｂの摩擦力は大きくなり、クラッチドラムが制動される。クラッチドラムが完全に制動した段階で、スリーブ２３、シンクロナイザリング２５、クラッチドラム３６のスプライン部２３ａ、２５ａ、３６ａが嵌合し、クラッチドラム３６は回転不能に固定される。このようにして第２速から第１速への変速が完了する。
【００３４】
なお、電気自動車はモータを逆転させることによって後退が可能である。そこで、図示しない電子制御によって、第１速のときのみ、モータの逆転を可能とする構成とすることにより、後退時の速度超過及びこれによる事故を防止することができる。
【００３５】
最後に、図９〜１１は、遊星歯車機構にダブルピニオン式を採用した場合の変速装置の縦断面図である。変速装置１０ａの基本的構造はシングルピニオン式と同じであるが、クラッチドラム３６がプラネットキャリア４８と連結されており、リングギア４６の外周上に、潤滑油拡散ギアを兼ねたパーキングギア５３が設けられている。また、リングギア４６が出力軸１６と連結されている。
【００３６】
この変速装置１０ａの、入力軸、出力軸、シンクロ機構、クラッチ機構及び遊星歯車機構の、駐車時、低速時、高速時及び後退時の相互の関係を以下の表２に示す。
【表２】
【００３７】
この変速装置１０ａは、変速装置１０と基本的に同一の作用、効果が得られるが、トルク伝達経路が異なるため、トルク伝達経路について説明する。
【００３８】
図１０は、第１速の変速装置１０ａの状態を表している。この時、シンクロ機構２０は締結状態、クラッチ機構３０は解放状態である。モータ１２のトルクは入力軸１４を通じて、サンギア４２へ伝えられ、ショートピニオンギア４４ａ、そしてロングピニオンギア４４ｂへ伝えられる。プラネットキャリア４８がシンクロ機構２０によって回転不能に固定されているため、各ピニオンギアが定位置で回転し、モータ１２からのトルクは減速されリングギア４６及び出力軸１６に伝えられる。
【００３９】
また、図１１は、第２速の変速装置１０ａの状態を表している。この時、シンクロ機構２０は解放状態、クラッチ機構３０は締結状態である。モータ１２のトルクは入力軸１４を通じて、サンギア４２、そして、クラッチ機構３０を通じて、プラネットキャリア４８へ同速度で、同方向に伝えられる。よって、リングギア４６及び出力軸１６も入力軸１４と同速度で、同方向に回転することとなる。すなわち、入力軸と出力軸が直結状態となるため、モータ１２からのトルクを、ギアの噛合い伝達による動力損失を生じることなく、出力軸１６へ伝えることができる。
【００４０】
遊星歯車機構４０をダブルピニオン式とした場合、シングルピニオン式と比べて、ギアの噛合い伝達による動力損失が多く発生することとなるが、出力軸１６に連結されるリングギア４６及び潤滑油掻揚げギアを兼ねたパーキングギア５３を一体として成型できるため、強度が増すという利点がある。
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、入力軸と出力軸を同一線上に配置し、シンクロ機構、クラッチ機構、遊星歯車機構を組合せることによって、従来の内燃機関搭載車用の変速装置を転用した変速装置に比べて、より小型で、動力損失が少なく、また、制動時に第２速に強制的に変速しなくともエネルギー回生が可能な変速装置を提供することが可能である。
また、パーキングギア、潤滑油掻揚げギア、潤滑油案内用リブを具えることによって、パーキングロック機能を具えた、潤滑性能の高い変速装置を提供することができる。
そして、第１速のときのみ、モータの逆転を可能とする電子制御を組込む構成とすれば、後退時の速度超過及びこれによる事故を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 第１実施形態の変速装置
１０ａ 第２実施形態の変速装置
１２ モータ
１４ 入力軸
１６ 出力軸
２０ シンクロ機構
２２ シフトフォーク
２３ スリーブ
２８ ハブ
３０ クラッチ機構
３６ クラッチドラム
４０ 遊星歯車機構
４２ サンギア
４６ リングギア
４８ プラネットキャリア
５２ ハウジング
５３ パーキングギア（潤滑油拡散ギア）
５６ 出力軸側潤滑油案内用リブ
５８ 入力軸側潤滑油案内用リブ
６２ フォークロッド
６４ コイルばね
６６ コイルばね
６８ パーキングロックギア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを利用して走行する電気自動車の変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車は、バッテリーに蓄えられた電力を使用し、モータを駆動させ走行する。モータは回転数がゼロの時に大きなトルクを発生させることができ、回転数域が広いため、電気自動車に変速装置は必ずしも必要とならない。モータの出力特性は図１２に示す通りであり、モータの最高回転速度の１／２程度までが一定の出力トルクである。この一定の出力トルクを増大させるためにはモータを大型化させる必要があるが、２段変速程度の変速装置を設けることにより、モータを大型化させることなく、出力トルクの増大を実現することができる。ここで、電気自動車用の変速装置の例として、特許文献１、２に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−４９７６５号公報
【特許文献２】特開２００５−３０４３０号公報
【０００４】
特許文献１には、内燃機関搭載車に用いられている手動変速装置を転用し、パーキングロック機構を付加した電気自動車用のパーキングロック機構付変速装置が開示されている。
特許文献２には、入力軸に連結されるサンギアと、サンギアの外側に配置されるリングギアと、出力軸に連結されるプラネットキャリアに回転自在に装着されサンギアとリングギアに噛合うピニオンギアを具えた遊星歯車機構と、入力軸とリングギアの間に設けられ、入力軸とリングギアを締結する締結状態と、締結を解放する解放状態に切換える変速クラッチと、入力軸に連結され、入力軸と一体で回転する摩擦要素と、リングギアとケース体の間に組込まれ、摩擦要素の回転と同一方向へのリングギアの回転を許容し、摩擦要素の回転と回転方向へのリングギアの回転を阻止する２方向クラッチを有する変速装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に挙げられる、内燃機関搭載車に用いられている手動変速装置を転用した電気自動車用変速装置には、内燃機関搭載車用の平行二軸式手動変速装置のギアを間引きして２段又は３段変速としたものや、クラッチを省略したものが多く存在する。このような変速装置は、常に、ギアの噛合いによって動力を伝達するため、動力損失が発生することは避けられず、しかも、二軸式であるため、変速装置の構造が大型化、複雑化する。
【０００６】
また、特許文献２のように、内燃機関搭載車用の変速装置を転用した電気自動車用変速装置に比べ小型の、入力軸と出力軸とを同一線上に配置した、２段変速の電気自動車用変速装置が提案されている。この変速装置はクラッチと遊星歯車機構を利用し、リングギアの正逆回転を許容又は阻止する２方向クラッチを遊星歯車機構に組込むことによって、モータの正転による前進と逆転による後退とを可能としたものである。しかし、第１速で下り坂を走行する場合は、２方向クラッチが解放されてニュートラルの状態となるため、電気自動車が暴走する危険性がある。同様に、第１速で制動する場合には、強制的に第２速に変速しなければ、モータによるエネルギー回生ができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、小型で、動力損失が少なく、制動時に強制的に第２速に変速せずともエネルギー回生を可能とする電気自動車用変速装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、変速を操作するフォークロッド、シンクロ機構、クラッチ機構及び遊星歯車機構を具え、モータに連結される入力軸と、車輪に連結される出力軸が同一線上に配置され、ハウジングに収容される、２段変速の電気自動車用変速装置であって、
前記ハウジング内部において、前記入力軸から出力軸に向けて順に、前記シンクロ機構、クラッチ機構、及び遊星歯車機構が配設されており、
前記シンクロ機構のスリーブが前記フォークロッドと連結され、該スリーブとスプライン嵌合するハブが、前記入力軸上に回転不能に固定され、コーン部が前記クラッチ機構のクラッチドラムに連結されており、
前記クラッチ機構は、前記入力軸とクラッチドラムを締結する締結状態と、解放する解放状態に切換えられ、
前記遊星歯車機構は、シングルピニオン式であって、前記入力軸とサンギアが連結され、リングギアが前記クラッチドラムと連結され、プラネットキャリアが前記出力軸と連結されており、
前記シンクロ機構の締結時は、前記クラッチ機構は解放され、前記シンクロ機構の解放時に、前記クラッチ機構が締結されることを特徴とする電気自動車用変速装置によって前記課題を解決した。
【０００９】
また、請求項２のように、遊星歯車機構がダブルピニオン式であって、プラネットキャリアがクラッチドラムと連結され、リングギアが出力軸と連結される構成とすることが、一つの代表的実施形態である。
【００１０】
また、請求項３のように、請求項１又は２の発明において、フォークロッドとスリーブがシフトフォークによって連結され、フォークロッドとシフトフォークの間にコイルばねが配設され、フォークロッドの操作時に、コイルばねが圧縮され、コイルばねの弾性反発力によってシフトフォークが押進される構成とすることが好ましい。
【００１１】
また、請求項４のように、請求項１から３のいずれかの発明において、潤滑油掻揚げギアが、ハウジング内部に注入された潤滑油に浸るように、出力軸に設けられ、出力軸の回転時、潤滑油掻揚げギアによって潤滑油が掻揚げられる構成とすることが好適である。
【００１２】
また、請求項５のように、請求項１から４のいずれかの発明において、パーキングロックギアがフォークロッドに回転不能に固定され、駐車時、パーキングロックギアが出力軸に設けられたパーキングギアと噛合う構成とすることが好適な実施形態である。
さらに、請求項６のように、パーキングギアが潤滑油掻揚げギアを兼ねる構成とするとよい。
【００１３】
また、請求項７のように、請求項５、６の発明において、フォークロッドとパーキングロックギアの間にコイルばねが配設され、パーキングロックギアとパーキングギアの歯面に面取加工がされた構成とすることが好ましい。
【００１４】
また、請求項８のように、請求項４から７のいずれかの発明において、ハウジング上部の内壁が出力軸側から入力軸側へ傾斜する斜面を有し、入力軸及び出力軸が挿通する挿通孔のあるハウジング側面の内壁に、挿通孔を底部としたＶ字状のリブが設けられ、シンクロ機構、クラッチ機構及び遊星歯車機構に潤滑油が浸入できるように、孔が、ハウジング、シンクロ機構のハブ及び遊星歯車機構のリングギアに設けられた構成とすることが好適である。
【００１５】
また、請求項９のように、請求項１から８のいずれかの発明において、第１速のときのみ、モータの逆転が可能となるよう電子制御される構成とすることが、好ましい実施形態である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、入力軸と出力軸が同一線上に配置されるため、内燃式機関の変速装置を転用した変速装置に比べ、変速装置を小型化することができる。また、第１速ではシンクロ機構が締結状態、クラッチ機構が解放状態となるため、クラッチドラム及びリングギアが回転不能に固定される。このため、入力軸から伝わるトルクは、サンギアからピニオンギア、そしてプラネットキャリアを通じて減速されて出力軸に伝わる。この時、遊星歯車機構を利用してトルクを減速し伝達しているため、ギアの噛合い伝達による動力損失が発生する。一方、第２速ではシンクロ機構が解放状態、クラッチ機構が締結状態となり、入力軸の回転が同速度で、同方向に、サンギア及びリングギアへ伝達される。よって、サンギアとリングギアに挟持されるピニオンギア及びプラネットキャリアに連結される出力軸が、入力軸の回転と同速度で、同方向に回転する。すなわち、入力軸と出力軸は直結状態となり、ギアの噛合い伝達による動力損失を避けることができる。また、第１速で制動する際も、シンクロ機構によって遊星歯車機構のリングギアが回転不能に固定されているため、出力軸の回転はピニオンギアから入力軸のサンギアに伝達される。よって、第１速で制動する際も、第２速に強制的に変速することなくエネルギー回生が可能である。
【００１７】
請求項２によっても、請求項１の発明と同一の作用、効果が得られる。
【００１８】
請求項３によれば、フォークロッドとスリーブがシフトフォークによって連結され、フォークロッドとシフトフォークの間にコイルばねが配設されているため、第２速から第１速への変速時、フォークロッドを操作すると、コイルばねが圧縮され、圧縮されたコイルばねの弾性反発力によりシンクロ機構のスリーブ、ハブ及びキーが押進される。このため、シンクロナイザリングとコーン部の摩擦によってクラッチドラムが制動した際、スリーブのスプライン部がシンクロナイザリング及びクラッチドラムに設けられたスプライン部と自動的に嵌合し、シンクロ機構が締結状態となる。このような構成とすれば、サーボモータ等で変速を自動化した、オートマチックトランスミッションの場合でも本発明は適用可能となる。
【００１９】
請求項４によれば、潤滑油掻揚げギアが、ハウジング内部に注入された潤滑油に浸るように、出力軸に設けられているため、出力軸の回転時、潤滑油掻揚げギアによって潤滑油が掻揚げられ、飛散した潤滑油によってシンクロ機構、クラッチ機構、及び遊星歯車機構が潤滑される。よって、潤滑油を供給するためのポンプを設けずに、潤滑性能の向上を図ることができる。すなわち、ポンプの設置による動力損失及び装置の大型化を避けることができる。
【００２０】
そして、請求項５によれば、回転不能に固定されたパーキングロックギアが、駐車時、出力軸に設けられたパーキングギアと噛合うため、出力軸の回転を確実に固定することができる。
また、パーキングギアが潤滑油掻揚げギアを兼ねる構成とすることにより、さらなる小型化が可能となる。
【００２１】
また、請求項７によれば、フォークロッドとパーキングロックギアの間にコイルばねが配設されることによって、走行時、誤ってフォークロッドをパーキングロックをする方向に操作しても、ばねが収縮する分、パーキングロックギアが急に移動することがない。また、パーキングロックギアとパーキングギアの歯面に面取加工を施すことによって、パーキングロックギアが移動し、パーキングギアに接触した場合であっても、回転するパーキングギアにパーキングロックギアが跳ね返される。このことにより、急なパーキングギアの噛込みによる急停車や、変速装置の故障を防止することができる。
【００２２】
請求項８によれば、ハウジング上部の内壁が出力軸側から入力軸側へ傾斜する斜面を有しており、入力軸及び出力軸が挿通する挿通孔のあるハウジング側面の内壁に、挿通孔を底部としたＶ字状のリブが設けられているため、潤滑油掻揚げギアによって掻揚げられた潤滑油を底部に集めることができ、さらに、集められた潤滑油は、ハウジング、シンクロ機構、ハブ及び遊星歯車機構のリングギアに設けられた潤滑油が浸入できる孔を通じて、各種機構の内部に浸入するため、各種機構を確実に潤滑することができる。
【００２３】
請求項９によれば、第１速のときのみ、モータの逆転が可能となるように電子制御されるため、後退時の速度超過による事故を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態の駆動系のスケルトン図。
【図２】本発明の第２実施形態の駆動系のスケルトン図。
【図３】本発明の第１実施形態の駐車時の縦断面図。
【図４】本発明の第１実施形態の第１速時の縦断面図。
【図５】本発明の第１実施形態の第２速時の縦断面図。
【図６】図３の６−６線方向断面図。
【図７】図３の７−７線方向断面図。
【図８】図３の８−８線方向断面図。
【図９】本発明の第２実施形態の駐車時の縦断面図。
【図１０】本発明の第２実施形態の第１速時の縦断面図。
【図１１】本発明の第２実施形態の第２速時の縦断面図。
【図１２】モータの出力特性を表すグラフ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施形態を図１〜９を参照して説明する。但し、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。なお、電気自動車用変速装置を以下、単に「変速装置」ということがある。
【００２６】
図１は、本発明の第１実施形態の駆動系のスケルトン図である。図１に示すように、変速装置１０は、モータ１２、モータ１２と連結される入力軸１４、図示しない車輪に連結される出力軸１６、そして、入力軸１４から出力軸１６に向けて順に、シンクロ機構２０、クラッチ機構３０、遊星歯車機構４０が配設されている。なお、変速装置１０の遊星歯車機構４０は、シングルピニオン式遊星歯車機構である。また、クラッチ機構３０は湿式多板クラッチであるが、プレートクラッチであればこれに限られない。シンクロ機構２０のハブ２８は入力軸１４上に回転不能に固定されており、クラッチドラム３６にコーン部３６ｂが連結されている。また、クラッチドラム３６は、遊星歯車機構４０のリングギア４６と連結されており、プラネットキャリア４８は出力軸１６と連結されている。
【００２７】
変速装置１０の、入力軸、出力軸、シンクロ機構、クラッチ機構及び遊星歯車機構の、駐車時、低速時、高速時及び後退時の相互の関係を以下の表１に示す。
【表１】
【００２８】
図３は、駐車時の変速装置１０の状態を表した縦断面図である。シンクロ機構２０は締結状態、クラッチ機構３０は解放状態となっている。図８に示すように、出力軸１６に潤滑油掻揚げギアを兼ねるパーキングギア５３が具えられており、駐車時、フォークロッド６２に回転不能に固定されているパーキングロックギア６８ａと噛合うことにより、出力軸１６は確実に回転不能に固定される。また、フォークロッド６２とパーキングロックギア６８ａのフレーム６８との間にコイルばね６６が設けられ、パーキングロックギア６８ａとパーキングギア５３の歯面に面取加工が施されている。このため、走行中に誤ってフォークロッドをパーキングロックをする方向へと操作した場合であっても、コイルばね６６が収縮する分、パーキングロックギア６８ａの急な移動を防ぐことができる。また、パーキングロックギア６８ａがパーキングギア５３の方向に移動し、接触した場合でも、面取加工されていることにより、パーキングロックギア６８ａが回転しているパーキングギア５３に跳ね返され、急なギアの噛込みを防ぐことができる。よって、急停車や、変速装置の故障を防止することができる。
【００２９】
次に、図４は、第１速（低速）時の変速装置１０の状態を表した縦断面図である。シンクロ機構２０は締結、クラッチ機構３０は解放となっている。この時、スリーブ２３に配設された皿ばね２９によって、ハブ２８にクラッチ機構３０方向への弾性反発力が加えられている。皿ばね２９の弾性反発力がプレッシャプレート３５を介し、ピストン３４に伝えられるため、クラッチ機構３０の解放状態が維持される。なお、皿ばね２９の弾性反発力は、クラッチ機構３０に配設された皿ばね３８にも伝わり、皿ばね３８は圧縮された状態となっている。
第１速では、モータ１２のトルクは入力軸１４へ伝わり、入力軸１４の回転速度と同じ速度で、遊星歯車機構４０のサンギア４２が回転する。この時、クラッチ機構３０は解放状態であるため、クラッチドラム３６にモータ１２からのトルクは伝わらない。また、シンクロ機構２０が締結状態であるため、クラッチドラム３６及びクラッチドラムと締結されているリングギア４６は回転不能に固定される。よって、サンギア４２の正転方向の回転に対し、ピニオンギア４４が逆転方向に回転しながらサンギア４２の周りを公転する。出力軸１６はプラネットキャリア４８と締結されているため、ピニオンギア４４の公転のトルクが出力軸１６に伝わることとなる。結果、モータのトルクは減速されて出力軸に伝わることとなる。また、リングギア４６がシンクロ機構２０によって回転不能に固定されているため、制動時においても出力軸１６の回転はプラネットキャリア４８、ピニオンギア４４を通じてサンギア４２へ伝わる。よって、制動時に、強制的に第２速へ変速しなくとも、エネルギー回生が可能である。
【００３０】
また、変速装置１０において、パーキングギア５３は、潤滑油を掻揚げるギアの役割を果たす。すなわち、出力軸１６が回転することによって、パーキングギア５３も同速度で、同方向へ回転する。ハウジング５２内部には、図示しない潤滑油が、ハウジング５２の容積の１／４程度注入されており、パーキングギア５３が回転することによって、ハウジング５２の底部に溜まる潤滑油が掻揚げられ、上方に拡がる。掻揚げられた潤滑油は、ハウジング５２の内壁に付着する。出力軸側の側壁に付着した潤滑油は、重力によってハウジング５２の底方向に流れ落ち、図７に示すＶ字状の出力軸側潤滑油案内用リブ５６によって、出力軸１６の底部に向けて案内される。このようにして案内された潤滑油は、図４に示す、出力軸１６に設けられた潤滑油浸入孔５６ａを通じて遊星歯車機構４０の内部へ浸入し、遊星歯車機構４０を潤滑する。また、ハウジング５２の内壁の上部５２ａ及び内壁の上部に設けられる、パーキングロックギア６８ａを回転不能に固定するためのリブ５４が、入力軸側に向けて緩やかに傾斜しているため、内壁の上部５２ａやリブ５４に付着した潤滑油は、前記傾斜面を伝って入力軸側の側壁に付着する。その後、入力軸側の側壁に付着した潤滑油は、重力によってハウジング５２の底方向に流れ落ち、図６に示すＶ字状の入力軸側潤滑油案内用リブ５８によって、入力軸上部に向けて案内される。入力軸上部に案内された潤滑油は、潤滑油浸入孔５８ａを通って入力軸１４方向へ浸透し、潤滑油浸入孔５８ｂ、５８ｃ、及び５８ｄを通じてシンクロ機構２０及びクラッチ機構３０内部へ浸入し、これらを潤滑する。
【００３１】
次に、図５は、第２速（高速）時の変速装置１０の状態を表した縦断面図である。シンクロ機構２０は解放、クラッチ機構３０は締結となっている。第１速と異なり、皿ばね２９の弾性反発力がハブ２８に加わらないため、皿ばね３８の弾性反発力によってクラッチ機構３０の締結状態が維持される。
第１速時と同様、モータ１２のトルクは入力軸１４へ伝わり、入力軸１４の回転速度と同じ速度で、遊星歯車機構４０のサンギア４２が回転する。しかし、シンクロ機構２０が解放状態であるため、クラッチドラム３６は回転可能の状態である。さらに、クラッチ機構３０が締結状態であるため、クラッチドラム３６は入力軸１４の回転速度と同じ速度で回転する。すなわち、クラッチドラム３６と締結されているリングギア４６も入力軸１４の回転速度と同じ速度で回転することとなる。サンギア４２と、リングギア４６が正転方向へ同一の速度で回転しているため、ピニオンギア４４はサンギア４２とリングギア４６によって挟持され、サンギア４２とリングギア４６と同じ正転方向へ同速度で回転する。すなわち、入力軸１４と出力軸１６が直結状態となるため、モータ１２のトルクが減速されることなく、ギアの噛合い伝達による動力損失を生じることなく、出力軸１６へ伝わることとなる。
【００３２】
次に、第１速、第２速の変速動作について説明する。
第１速から第２速に変速（増速）するためにフォークロッドを操作すると、シンクロ機構のスプライン嵌合が解放されるとともに、皿ばね２９がハブ２８から離れ、皿ばね３８の弾性反発力によってピストン３４が移動し、ドリブンプレート３３がドライブプレート３２に圧接される。このようにして第１速から第２速への変速が完了する。クラッチ機構３０は、いきなり係合状態になるのではなく、滑りを伴いながら係合するため、この変速は衝撃なく行われる。
【００３３】
逆に、第２速から第１速に変速するためにフォークロッドを操作すると、まず、ばね６４が収縮し、ばね６４の弾性反発力によってシフトフォーク２２及びシフトフォークと連結されているスリーブ２３がクラッチ機構３０方向に移動する。ばね６４の弾性反発力は、スリーブのスプライン部に設けられた凹部に嵌合しているボール２１にも加わり、シンクロナイザリング２５がキー２４によってクラッチ機構３０方向へ押進される。シンクロナイザリング２５とクラッチドラム３６に連結されたコーン部３６ｂが摩擦係合することによってクラッチドラム３６の回転は徐々に制動される。変速装置１０は、トリプルコーン式のシンクロ機構を有しているが、これに限らず、他のシンクロ機構でもよい。シフトフォーク２２及びスリーブ２３はさらに移動を続け、皿ばね２９がハブ２８に接触し、圧縮される。このため、皿ばね２９の弾性反発力によって、前述した通り、クラッチ機構３０が解放状態にされる。同時に、シンクロナイザリング２５がキー２４によってクラッチ機構３０方向へさらに押進されるため、シンクロナイザリング２５とコーン部３６ｂの摩擦力は大きくなり、クラッチドラムが制動される。クラッチドラムが完全に制動した段階で、スリーブ２３、シンクロナイザリング２５、クラッチドラム３６のスプライン部２３ａ、２５ａ、３６ａが嵌合し、クラッチドラム３６は回転不能に固定される。このようにして第２速から第１速への変速が完了する。
【００３４】
なお、電気自動車はモータを逆転させることによって後退が可能である。そこで、図示しない電子制御によって、第１速のときのみ、モータの逆転を可能とする構成とすることにより、後退時の速度超過及びこれによる事故を防止することができる。
【００３５】
最後に、図９〜１１は、遊星歯車機構にダブルピニオン式を採用した場合の変速装置の縦断面図である。変速装置１０ａの基本的構造はシングルピニオン式と同じであるが、クラッチドラム３６がプラネットキャリア４８と連結されており、リングギア４６の外周上に、潤滑油拡散ギアを兼ねたパーキングギア５３が設けられている。また、リングギア４６が出力軸１６と連結されている。
【００３６】
この変速装置１０ａの、入力軸、出力軸、シンクロ機構、クラッチ機構及び遊星歯車機構の、駐車時、低速時、高速時及び後退時の相互の関係を以下の表２に示す。
【表２】
【００３７】
この変速装置１０ａは、変速装置１０と基本的に同一の作用、効果が得られるが、トルク伝達経路が異なるため、トルク伝達経路について説明する。
【００３８】
図１０は、第１速の変速装置１０ａの状態を表している。この時、シンクロ機構２０は締結状態、クラッチ機構３０は解放状態である。モータ１２のトルクは入力軸１４を通じて、サンギア４２へ伝えられ、ショートピニオンギア４４ａ、そしてロングピニオンギア４４ｂへ伝えられる。プラネットキャリア４８がシンクロ機構２０によって回転不能に固定されているため、各ピニオンギアが定位置で回転し、モータ１２からのトルクは減速されリングギア４６及び出力軸１６に伝えられる。
【００３９】
また、図１１は、第２速の変速装置１０ａの状態を表している。この時、シンクロ機構２０は解放状態、クラッチ機構３０は締結状態である。モータ１２のトルクは入力軸１４を通じて、サンギア４２、そして、クラッチ機構３０を通じて、プラネットキャリア４８へ同速度で、同方向に伝えられる。よって、リングギア４６及び出力軸１６も入力軸１４と同速度で、同方向に回転することとなる。すなわち、入力軸と出力軸が直結状態となるため、モータ１２からのトルクを、ギアの噛合い伝達による動力損失を生じることなく、出力軸１６へ伝えることができる。
【００４０】
遊星歯車機構４０をダブルピニオン式とした場合、シングルピニオン式と比べて、ギアの噛合い伝達による動力損失が多く発生することとなるが、出力軸１６に連結されるリングギア４６及び潤滑油掻揚げギアを兼ねたパーキングギア５３を一体として成型できるため、強度が増すという利点がある。
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、入力軸と出力軸を同一線上に配置し、シンクロ機構、クラッチ機構、遊星歯車機構を組合せることによって、従来の内燃機関搭載車用の変速装置を転用した変速装置に比べて、より小型で、動力損失が少なく、また、制動時に第２速に強制的に変速しなくともエネルギー回生が可能な変速装置を提供することが可能である。
また、パーキングギア、潤滑油掻揚げギア、潤滑油案内用リブを具えることによって、パーキングロック機能を具えた、潤滑性能の高い変速装置を提供することができる。
そして、第１速のときのみ、モータの逆転を可能とする電子制御を組込む構成とすれば、後退時の速度超過及びこれによる事故を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 第１実施形態の変速装置
１０ａ 第２実施形態の変速装置
１２ モータ
１４ 入力軸
１６ 出力軸
２０ シンクロ機構
２２ シフトフォーク
２３ スリーブ
２８ ハブ
３０ クラッチ機構
３６ クラッチドラム
４０ 遊星歯車機構
４２ サンギア
４６ リングギア
４８ プラネットキャリア
５２ ハウジング
５３ パーキングギア（潤滑油拡散ギア）
５６ 出力軸側潤滑油案内用リブ
５８ 入力軸側潤滑油案内用リブ
６２ フォークロッド
６４ コイルばね
６６ コイルばね
６８ パーキングロックギア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速を操作するフォークロッド、シンクロ機構、クラッチ機構及び遊星歯車機構を具え、モータに連結される入力軸と、車輪に連結される出力軸が同一線上に配置され、ハウジングに収容される、２段変速の電気自動車用変速装置であって、
前記ハウジング内部において、前記入力軸から出力軸に向けて順に、前記シンクロ機構、クラッチ機構、及び遊星歯車機構が配設されており、
前記シンクロ機構のスリーブが前記フォークロッドと連結され、該スリーブとスプライン嵌合するハブが、前記入力軸上に回転不能に固定され、コーン部が前記クラッチ機構のクラッチドラムに連結されており、
前記クラッチ機構は、前記入力軸とクラッチドラムを締結する締結状態と、解放する解放状態に切換えられ、
前記遊星歯車機構は、シングルピニオン式であって、前記入力軸とサンギアが連結され、リングギアが前記クラッチドラムと連結され、プラネットキャリアが前記出力軸と連結されており、
前記シンクロ機構の締結時は、前記クラッチ機構は解放され、前記シンクロ機構の解放時に、前記クラッチ機構が締結されることを特徴とする、
電気自動車用変速装置。
【請求項２】
前記遊星歯車機構がダブルピニオン式であって、前記プラネットキャリアが前記クラッチドラムと連結され、前記リングギアが前記出力軸と連結される、請求項１の電気自動車用変速装置。
【請求項３】
前記フォークロッドとスリーブがシフトフォークによって連結され、該フォークロッドとシフトフォークの間にコイルばねが配設され、該フォークロッドの操作時に前記コイルばねが圧縮され、該コイルばねの弾性反発力によって前記シフトフォークが押進される、請求項１又は２の電気自動車用変速装置。
【請求項４】
潤滑油掻揚げギアが、前記ハウジング内部に注入された潤滑油に浸るように、前記出力軸に設けられ、該出力軸の回転時、前記潤滑油掻揚げギアによって潤滑油が掻揚げられる、請求項１から３のいずれかの電気自動車用変速装置。
【請求項５】
パーキングロックギアが、前記フォークロッドに回転不能に固定され、駐車時、前記パーキングロックギアが前記出力軸に設けられたパーキングギアと噛合わされる、請求項１から４のいずれかの電気自動車用変速装置。
【請求項６】
前記パーキングギアが前記潤滑油掻揚げギアを兼ねる、請求項１から５のいずれかの電気自動車用変速装置。
【請求項７】
前記フォークロッドとパーキングロックギアの間にコイルばねが配設され、前記パーキングロックギアとパーキングギアの歯面に面取加工がされた、請求項５又は６の電気自動車用変速装置。
【請求項８】
前記ハウジング上部の内壁が前記出力軸側から入力軸側へ傾斜する斜面を有し、前記入力軸及び出力軸が挿通する挿通孔のある前記ハウジング側面の内壁に、前記挿通孔を底部としたＶ字状のリブが設けられ、前記シンクロ機構、クラッチ機構及び遊星歯車機構に潤滑油が浸入できるように、孔が、前記ハウジング、シンクロ機構のハブ及び遊星歯車機構のリングギアに設けられた、請求項４から７のいずれかの電気自動車用変速装置。
【請求項９】
第１速のときのみモータの逆転が可能となるよう電子制御される、請求項１から８のいずれかの電気自動車用変速装置。
【請求項１】
変速を操作するフォークロッド、シンクロ機構、クラッチ機構及び遊星歯車機構を具え、モータに連結される入力軸と、車輪に連結される出力軸が同一線上に配置され、ハウジングに収容される、２段変速の電気自動車用変速装置であって、
前記ハウジング内部において、前記入力軸から出力軸に向けて順に、前記シンクロ機構、クラッチ機構、及び遊星歯車機構が配設されており、
前記シンクロ機構のスリーブが前記フォークロッドと連結され、該スリーブとスプライン嵌合するハブが、前記入力軸上に回転不能に固定され、コーン部が前記クラッチ機構のクラッチドラムに連結されており、
前記クラッチ機構は、前記入力軸とクラッチドラムを締結する締結状態と、解放する解放状態に切換えられ、
前記遊星歯車機構は、シングルピニオン式であって、前記入力軸とサンギアが連結され、リングギアが前記クラッチドラムと連結され、プラネットキャリアが前記出力軸と連結されており、
前記シンクロ機構の締結時は、前記クラッチ機構は解放され、前記シンクロ機構の解放時に、前記クラッチ機構が締結されることを特徴とする、
電気自動車用変速装置。
【請求項２】
前記遊星歯車機構がダブルピニオン式であって、前記プラネットキャリアが前記クラッチドラムと連結され、前記リングギアが前記出力軸と連結される、請求項１の電気自動車用変速装置。
【請求項３】
前記フォークロッドとスリーブがシフトフォークによって連結され、該フォークロッドとシフトフォークの間にコイルばねが配設され、該フォークロッドの操作時に前記コイルばねが圧縮され、該コイルばねの弾性反発力によって前記シフトフォークが押進される、請求項１又は２の電気自動車用変速装置。
【請求項４】
潤滑油掻揚げギアが、前記ハウジング内部に注入された潤滑油に浸るように、前記出力軸に設けられ、該出力軸の回転時、前記潤滑油掻揚げギアによって潤滑油が掻揚げられる、請求項１から３のいずれかの電気自動車用変速装置。
【請求項５】
パーキングロックギアが、前記フォークロッドに回転不能に固定され、駐車時、前記パーキングロックギアが前記出力軸に設けられたパーキングギアと噛合わされる、請求項１から４のいずれかの電気自動車用変速装置。
【請求項６】
前記パーキングギアが前記潤滑油掻揚げギアを兼ねる、請求項１から５のいずれかの電気自動車用変速装置。
【請求項７】
前記フォークロッドとパーキングロックギアの間にコイルばねが配設され、前記パーキングロックギアとパーキングギアの歯面に面取加工がされた、請求項５又は６の電気自動車用変速装置。
【請求項８】
前記ハウジング上部の内壁が前記出力軸側から入力軸側へ傾斜する斜面を有し、前記入力軸及び出力軸が挿通する挿通孔のある前記ハウジング側面の内壁に、前記挿通孔を底部としたＶ字状のリブが設けられ、前記シンクロ機構、クラッチ機構及び遊星歯車機構に潤滑油が浸入できるように、孔が、前記ハウジング、シンクロ機構のハブ及び遊星歯車機構のリングギアに設けられた、請求項４から７のいずれかの電気自動車用変速装置。
【請求項９】
第１速のときのみモータの逆転が可能となるよう電子制御される、請求項１から８のいずれかの電気自動車用変速装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１１７６０２（Ｐ２０１２−１１７６０２Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６７３４２（Ｐ２０１０−２６７３４２）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（５１１２４７１３８）上海達耐時汽車配件有限公司 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（５１１２４７１３８）上海達耐時汽車配件有限公司 (1)
【Ｆターム（参考）】
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