JP2013245736A - 電動車両用変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変速のために電力を消費しない電動車両用変速装置を提供する。
【解決手段】入力軸１１に回転連結された入力部材２１の回転速度が接続開始回転速度以上になった場合には、入力部材２１に伝達される回転トルクが出力部材２５に伝達されるように構成されている遠心クラッチ２０と、入力要素として作用するサンギヤ４１、固定要素として作用するリングギヤ４４、及び減速された回転速度で回転するキャリア４３を有する遊星歯車機構４０と、ハウジング１０に固定された第一部材３０ａと、第一部材３０ａに対して逆回転方向には回転不能である第二部材３０ｂを有する第一ワンウェイクラッチ３０と、を有し、サンギヤ４１が入力軸１１に回転連結されとともに入力部材２１に接続され、リングギヤ４４が第二部材３０ｂに接続されるとともに出力部材２５に接続され、キャリア４３が出力軸１２に回転連結されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動車両に用いられる変速装置に関するものである。

電動自動車やシリーズ方式のハイブリッド自動車等の電動車両においては、回転数領域が広く、トルク特性の良好なモータで駆動される場合であっても、登坂特性や加速性能、最高速度特性を高次元で両立させるためには、変速機を用いることが好ましい。また、変速機を用いることは、走行時にモータの効率の良い回転領域を使用することができ、モータでの電力消費を抑えることができ、電動車両の課題の一つである航続距離の延長にも効果がある。

そこで、従来から特許文献１や特許文献２に示されるような電動車両用変速装置が提案されている。特許文献１に示される電動車両用変速装置は、プラネタリギヤ、ワンウェイクラッチ、コーンクラッチとから構成され、ソレノイドバルブでコーンクラッチを駆動する油圧を制御している。また、特許文献２に示される電動車両用変速装置は、プラネタリギヤ、２ウェイクラッチ、摩擦クラッチとから構成され、２ウェイクラッチを油圧で制御している。

特開昭５９−２２６７４１号公報 特開２００５−３０４３０号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に示される電動車両用変速装置は、油圧ポンプが必要であり、油圧ポンプの駆動により電力が消費され、当該油圧ポンプを制御するためのコントローラや制御バルブの駆動のために電力も消費してしまうことから、電動車両の航続距離が短くなってしまうという問題があった。また、油圧ポンプ、制御ソレノイド、制御回路等の要素部品が必要であり、電動車両用変速装置の構成が複雑となり、大型化し、質量が増加し、更にコストアップしてしまうという問題もある。更に、電動車両用変速装置の開発時において、制御バルブのチューニングが必要となり、開発工数が大きくなるという問題も生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、変速のために電力を消費しない電動車両用変速装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するためになされた、請求項１に係る発明によると、モータによって駆動輪が駆動される電動車両に用いられる変速装置であって、前記モータに回転連結される入力軸と、前記駆動輪に回転連結される出力軸と、前記入力軸及び前記出力軸が回転可能に軸支される本体と、前記入力軸に回転連結された入力部材と、前記入力部材に対して相対回転可能に配設された出力部材とを有し、前記入力部材の回転速度が接続開始回転速度以上になった場合には、前記入力部材に伝達される回転トルクが前記出力部材に伝達されるように構成されている遠心クラッチと、前記入力軸と前記出力軸の間に配設され、入力要素として作用する第一要素、固定要素として作用する第二要素、及び前記第一要素の回転に対して減速された回転速度で回転する第三要素を有する遊星歯車機構と、前記本体に固定された第一部材と、前記第一部材に対して正回転方向には回転可能であり、且つ、前記第一部材に対して逆回転方向には回転不能である第二部材を有する第一ワンウェイクラッチと、を有し、前記第一要素が前記入力軸に回転連結されとともに前記入力部材に接続され、前記第二要素が前記第二部材に接続されるとともに前記出力部材に接続され、前記第三要素が前記出力軸に回転連結されている。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記遊星歯車機構は、シングルピニオン式であり、前記第一要素は、サンギヤであり、前記第二要素は、リングギヤであり、前記第三要素は、キャリアである。

請求項３に係る発明は、請求項１において、前記遊星歯車機構は、シングルピニオン式であり、前記第一要素は、リングギヤであり、前記第二要素は、サンギヤであり、前記第三要素は、キャリアである。

請求項４に係る発明は、請求項１において、前記遊星歯車機構は、ダブルピニオン式であり、前記第一要素は、サンギヤであり、前記第二要素は、キャリアであり、前記第三要素は、リングギヤである。

請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、前記入力軸と前記出力軸の間に設けられ、前記モータから前記入力軸に入力された前記電動車両が前進する方向の回転トルクは前記出力軸に伝達しないが、前記駆動輪から前記出力軸に入力された回転トルクを前記入力軸に伝達する第二ワンウェイクラッチを、有する。

請求項６に係る発明は、請求項５において、前記本体と前記第一部材の間に設けられ、前記第一部材と前記本体との相対回転を許容するフリー状態と、前記第一部材と前記本体の相対回転を許容しないロック状態とを切り替える切替クラッチを、有する。

請求項７に係る発明は、請求項６において、前進位置と後退位置間を移動し、前記切替クラッチと機械的要素で接続された操作部材を有し、前記操作部材を前記前進位置に移動させると前記切替クラッチが前記ロック状態となり、前記操作部材を前記後退位置に移動させると前記切替クラッチが前記フリー状態となるように構成されている。

請求項８に係る発明は、請求項１〜請求項７のいずれかにおいて、前記入力軸と前記出力軸との間に設けられ、前記入力軸側から入力された回転を減速する減速装置を有する。

請求項９に係る発明は、請求項８において、前記減速装置は、前記遠心クラッチと前記出力軸との間に設けられている。

請求項１０に係る発明は、請求項１〜請求項９のいずれかにおいて、前記遠心クラッチは、前記入力部材の回転が伝達される摩擦部材を有し、前記入力部材の回転速度が前記接続開始回転速度以上になった場合には、前記摩擦部材が前記出力部材又は前記出力部材と一体回転する部材に接触するように構成されている。

請求項１に係る発明によると、入力要素として作用する第一要素が入力軸に回転連結されるとともに入力部材に接続され、固定要素として作用する第二要素が第二部材に接続されるとともに出力部材に接続され、第一要素に対して減速された回転速度で回転する第三要素が出力軸に回転連結されている。これにより、モータが正回転し、入力部材の回転速度が接続開始回転速度よりも低い場合には、遠心クラッチが切断状態であり、第一要素と第二要素が、相対回転可能な状態であるので、遊星歯車機構によって、入力軸に入力された回転トルクが、減速されることにより増幅されて出力軸に出力される。一方で、モータが正回転し、入力部材の回転速度が、接続終了回転速度より速くなると、入力部材に伝達される回転トルクが出力部材に伝達され、遠心クラッチの入力部材と出力部材が同期して接続し、遊星歯車機構の各要素が一体回転し、入力軸に入力された回転トルクが、遊星歯車機構によって減速されず、そのまま出力軸に出力される。このように、入力部材の回転速度、つまり、モータの回転速度によって、遠心クラッチが断接することにより、入力軸に入力された回転トルクが、遊星歯車機構によって減速され又は減速されない構造を実現したので、変速のために電力を消費しない電動車両用変速装置を提供することができる。

請求項２に係る発明によると、遊星歯車機構はシングルピニオン式であり、第一要素はサンギヤであり、第二要素はリングギヤであり、第三要素はキャリアである。これにより、モータが正回転し、入力部材の回転速度が接続開始回転速度よりも低い場合には、遠心クラッチが切断状態であり、サンギヤとリングギヤが、相対回転可能な状態であるので、サンギヤが正回転し、プラネタリギヤが逆回転し、キャリアが正回転して、入力軸に入力された回転トルクが、遊星歯車機構によって減速されることにより増幅されて出力軸に出力される。このように、モータが正回転し、入力部材の回転速度が接続開始回転速度よりも低い場合に、入力軸に入力された回転トルクが、遊星歯車機構によって増幅されて出力軸に出力される電動車両用変速装置の構造を提供することができる。

請求項３に係る発明によると、遊星歯車機構は、シングルピニオン式であり、第一要素は、リングギヤであり、第二要素は、サンギヤであり、第三要素は、キャリアである。これにより、モータが正回転し、入力部材の回転速度が接続開始回転速度よりも低い場合には、遠心クラッチが切断状態であり、リングギヤとサンギヤが、相対回転可能な状態であるので、リングギヤが正回転し、プラネタリギヤが逆回転し、キャリアが正回転して、入力軸に入力された回転トルクが、遊星歯車機構によって減速されることにより増幅されて出力軸に出力される。このように、モータが正回転し、入力部材の回転速度が接続開始回転速度よりも低い場合には、入力軸に入力された回転トルクが、遊星歯車機構によって減速されることにより増幅されて出力軸に出力される電動車両用変速装置の構造を提供することができる。

請求項４に係る発明によると、遊星歯車機構は、ダブルピニオン式であり、第一要素は、サンギヤであり、第二要素は、キャリアであり、第三要素は、リングギヤである。これにより、モータが正回転し、入力部材の回転速度が接続開始回転速度よりも低い場合には、遠心クラッチが切断状態であり、サンギヤとキャリアが、相対回転可能な状態であるので、サンギヤが正回転し、サンギヤと噛合するプラネタリギヤが逆回転し、リングギヤと噛合するプラネタリギヤが正回転し、キャリアが正回転して、入力軸に入力された回転トルクが、遊星歯車機構によって減速されることにより増幅されて出力軸に出力される。このように、モータが正回転し、入力部材の回転速度が接続開始回転速度よりも低い場合に、入力軸に入力された回転トルクが、遊星歯車機構によって減速されることにより増幅されて出力軸に出力される電動車両用変速装置の構造を提供することができる。

請求項５に係る発明によると、第二ワンウェイクラッチは、駆動輪から出力軸に入力された回転トルクを入力軸に伝達する。これにより、電動車両が減速した際に、第二ワンウェイクラッチによって、電動車両の運動エネルギーにより、駆動輪から出力軸に入力された回転トルクが入力軸に伝達される。このため、モータが回転され、当該モータによって発電することにより、電動車両の運動エネルギーを電力に回生させることができる。

請求項６に係る発明によると、切替クラッチは、第一ワンウェイクラッチの第一部材と本体との相対回転を許容するフリー状態に切り替えることができる。これにより、切替クラッチがフリー状態にある場合には、モータが逆回転したとしても、第一ワンウェイクラッチの第二部材が、本体に対して逆回転方向に回転することができるので、モータを逆回転することにより、電動車両を後退させることができる。

請求項７に係る発明によると、操作部材は、切替クラッチと機械的要素で接続されている。これにより、電力を使用することなく、切替クラッチのフリー状態とロック状態の切り替えることができる。このため、前進と後退を切り替えるために、バッテリの電力を消費することがないので、電動車両の航続距離を伸ばすことができる。

請求項８に係る発明によると、減速装置は、入力軸側から入力された回転を減速して、出力軸側に出力する。これにより、減速装置を適切な減速比に設定することにより、モータの効率の良い回転領域で、電動車両を走行させることができ、電動車両の航続距離を伸ばすことができる。

請求項９に係る発明によると、減速装置は、遠心クラッチと出力軸との間に設けられている。これにより、減速装置が遠心クラッチよりも入力軸側に無く出力軸側にあるので、遠心クラッチの入力部材に入力される回転トルクが、減速装置で増幅されて遠心クラッチに入力されることがない。このため、入力部材に入力される過大な回転トルクに起因する遠心クラッチの滑りを防止することができる。

請求項１０に係る発明によると、遠心クラッチは、入力部材の回転が伝達される摩擦部材を有し、入力部材の回転速度が接続開始回転速度以上になった場合には、摩擦部材が出力部材又は出力部材と一体回転する部材に接触する。これにより、入力部材の回転速度が接続開始回転速度より速くなると、摩擦部材の出力部材への接触が開始し、入力部材と出力部材の回転差が徐々に小さくなる遷移領域に移行し、入力部材の回転速度が接続終了回転速度より速くなると、遠心クラッチの入力部材と出力部材の同期が完了し、低速側から高速側への変速が完了する。このように、低速側から高速側へ変速する際に、遷移領域において、入力部材と出力部材の回転差が徐々に小さくなるので、低速側から高速側へ変速する際の変速ショックを抑制することができる。また、変速ショックを抑制することができるので、電動車両用変速装置の低速側の減速比を大きく設定することができ、モータの効率の良い回転領域で、電動車両を走行させることができる。

第一の実施形態の電動車両用変速装置を表した模式図である。 電動車両用変速装置に用いられる遠心クラッチの詳細図である。 （Ａ）遊星歯車機構を表した模式図である。（Ｂ）第一ワンウェイクラッチの動作を表した図である。（Ｃ）〜（Ｆ）第二ワンウェイクラッチの動作を表した図である。 切替クラッチの説明図である。 第一の実施形態の電動車両の各走行状態における遊星歯車機構の動作を示した説明図である。 モータジェネレータの回転速度と車両速度との関係を表したグラフである。 縦軸を各要素の回転速度とした遊星歯車機構の共線図である。 モータジェネレータの回転速度とモータジェネレータの回転トルクとの関係を表したグラフである。 第二の実施形態の電動車両用変速装置を表した模式図である。 第二の実施形態の電動車両の各走行状態における遊星歯車機構の動作を示した説明図である。 第三の実施形態の電動車両用変速装置を表した模式図である。 第三の実施形態の電動車両の各走行状態における遊星歯車機構の動作を示した説明図である。

（電動車両の説明）
本発明の実施形態を、図面を参照して以下に説明する。図１に示すように、電動車両ＥＶは、モータジェネレータＭＧ、インバータ１、バッテリ２、制御部３、変速装置１００、駆動輪Ｗを有している。

モータジェネレータＭＧは、駆動輪Ｗに回転トルクを付与するモータとして作動するとともに、電動車両ＥＶの運動エネルギーを電力に変換する発電機としても作動するものである。インバータ１は、モータジェネレータＭＧ及びバッテリ２と電気的に接続されている。また、インバータ１は、制御部３と通信可能に接続されている。インバータ１は、制御部３からの制御信号に基づいて、バッテリ２から供給される直流電流を、昇圧するとともに交流電流に変換したうえでモータジェネレータＭＧに供給し、モータジェネレータＭＧで回転トルク発生させ、モータジェネレータＭＧをモータとして機能させる。また、インバータ１は、制御部３からの制御信号に基づいて、モータジェネレータＭＧを発電機として機能させ、モータジェネレータＭＧで発電された交流電流を、直流電流に変換するとともに、電圧を降下させて、バッテリ２を充電する。

（第一の実施形態の電動車両用変速装置の構造）
図１に示すように、第一の実施形態の電動車両用変速装置１００は、ハウジング１０、入力軸１１、出力軸１２、最終出力軸１３、遠心クラッチ２０、第一ワンウェイクラッチ３０、遊星歯車機構４０、第二ワンウェイクラッチ５０、切替クラッチ６０、減速装置ＲＧを有している。

入力軸１１は、モータジェネレータＭＧに回転連結している。なお、入力軸１１とモータジェネレータＭＧとが、ギヤ等の機械要素によって回転連結される構成であっても差し支え無い。入力軸１１と出力軸１２は、同軸に配設され、入力軸１１側から出力軸１２側に、遠心クラッチ２０、遊星歯車機構４０、第二ワンウェイクラッチ５０の順に配設されている。なお、入力軸１１、出力軸１２、最終出力軸１３は、ハウジング１０に回転可能に軸支されている。

［遠心クラッチ］
図１及び図２を用いて、遠心クラッチ２０について説明する。図１や図２に示すように、遠心クラッチ２０は、入力部材２１、ウェート２２、摩擦部材２３、付勢部材２４、出力部材２５を有している。

入力部材２１は、ブロック状又は板状であり、入力軸１１に回転連結されている。図２に示すように、入力部材２１には、複数のウェート２２が揺動可能に取り付けられている。なお、ウェート２２の揺動軸２２ａは、ウェート２２の長手方向の端部に形成されている。ウェート２２の外周側には、円筒形状の出力部材２５が配設されている。言い換えると、出力部材２５は、入力部材２１に対して相対回転可能に配設されている。ウェート２２の外側の面、つまり、ウェート２２の出力部材２５に対向する面は、出力部材２５の内周面に対応する円弧面となっている。当該円弧面に、摩擦部材２３が取り付けられている。つまり、摩擦部材２３は、出力部材２５の内周面と所定距離離間して対向し、出力部材２５の内周面と対応した形状となっている。このような構成により、摩擦部材２３は、ウェート２２を介して入力部材２１の回転が伝達される。なお、摩擦部材２３は、出力部材２５との間で摩擦力を発生させるものであり、クラッチシューと呼ばれ、摩擦係数の大きな材料で構成されている。

ウェート２２の揺動軸２２ａと反対側の端部と、入力部材２１はコイルスプリング等の付勢部材２４で連結されている。このような構造により、ウェート２２は、入力部材２１の中心、つまり、入力軸１１側に付勢されている。入力軸１１（入力部材２１）の回転速度が、「接続開始回転速度」より低い低回転速度の場合には、摩擦部材２３と出力部材２５の内周面は接触しないようになっていて、入力軸１１と出力部材２５は相互に回転可能な状態となっている。

入力軸１１（入力部材２１）の回転速度が、「接続開始回転速度」以上になると、ウェート２２自身に作用する遠心力により、付勢部材２４の付勢力に抗して、ウェート２２が外側、つまり、出力部材２５の内周面側に移動し、摩擦部材２３が出力部材２５の内周面に接触する。すると、入力部材２１（入力軸１１）から出力部材２５への回転トルクの伝達が開始される。そして、入力軸１１の回転速度が、「接続終了回転速度」より速い高回転速度になると、入力部材２１（入力軸１１）と出力部材２５の回転速度差が無くなり、入力部材２１と出力部材２５が一体回転する。

［遊星歯車機構］
次に、図１及び図３の（Ａ）を用いて、遊星歯車機構４０について説明する。なお、図３の（Ａ）において、各ギヤは、便宜的に円で表現している。また、以下の説明において、電動車両ＥＶが進行する方向の、モータジェネレータＭＧ、入力軸１１、出力軸１２、最終出力軸１３、及び駆動輪Ｗの回転方向を正回転とし、これと反対方向の回転を逆回転とする。図１や図３の（Ａ）に示すように、遊星歯車機構４０は、入力軸１１と出力軸１２との間に設けられ、サンギヤ４１、プラネタリギヤ４２、キャリア４３、及びリングギヤ４４とから構成されている、シングルピニオン式の遊星歯車機構である。

サンギヤ４１は、入力軸１１に回転連結されるともに、遠心クラッチ２０の入力部材２１に接続され、入力軸１１及び入力部材２１と一体回転する。プラネタリギヤ４２は、サンギヤ４１の周囲に複数配設され、サンギヤ４１と噛合している。キャリア４３は、複数のプラネタリギヤ４２を回転可能（自転可能）に軸支し、出力軸１２に回転連結され、出力軸１２と一体回転する。リングギヤ４４は、リング状であり、その内周側にインナーギヤ４４ａが形成されている。インナーギヤ４４ａは、複数のプラネタリギヤ４２と噛合している。リングギヤ４４と遠心クラッチ２０の出力部材２５は接続され、これらは一体回転する。

［第一ワンウェイクラッチ］
図１や図３の（Ｂ）に示すように、第一ワンウェイクラッチ３０は、円環状の第一部材３０ａと、この第一部材３０ａの内周側に配設される第二部材３０ｂを有している。第一ワンウェイクラッチ３０は、図３の（Ｂ）に示すように、第二部材３０ｂの第一部材３０ａに対する正回転方向への相対回転を許容し（フリー状態）、第二部材３０ｂの第一部材３０ａに対する逆回転方向への相対回転を許容しない（ロック状態）ように構成されている。言い換えると、第二部材３０ｂに正回転方向の回転トルクが伝達された場合には、第二部材３０ｂは第一部材３０ａに対して正回転方向に回転可能な状態（フリー状態）にあり、第二部材３０ｂに逆回転方向の回転トルクが伝達された場合には、第二部材３０ｂは第一部材３０ａに対して逆回転方向に回転しない（ロック状態）。第二部材３０ｂは、リングギヤ４４及び出力部材２５と接続し、これらと一体回転する。

［切替クラッチ］
以下に、図４を用いて、切替クラッチ６０について説明する。切替クラッチ６０は、第一ワンウェイクラッチ３０の第一部材３０ａとハウジング１０の相対回転を許容するフリー状態と、第一部材３０ａとハウジング１０の相対回転を許容しないロック状態とを切り替えるものである。切替クラッチ６０は、ハウジング６１、複数のアウタープレート６２、複数のインナープレート６３、押圧部材６４、付勢部材６５、切替レバー６６を有している。

ハウジング６１は、円筒形状の円筒部６１ａと、円筒部６１ａ端部から円筒部６１ａの内周側に延設された壁部６１ｂを有している。本実施形態では、切替クラッチ６０のハウジング６１は、ハウジング１０に取り付けられているが、ハウジング１０を切替クラッチ６０のハウジング６１として構成しても差し支え無い。

ハウジング６１の円筒部６１ａの内周には、複数の円環状のアウタープレート６２が、円筒部６１ａの軸線方向に移動可能であって、且つ、円筒部６１ａ周方向に移動不能に取り付けられている。第一ワンウェイクラッチ３０の第一部材３０ａの外周には、複数の円環状のインナープレート６３が、第一部材３０ａの軸線方向に移動可能であって、且つ、第一部材３０ａ周方向に移動不能に取り付けられている。なお、アウタープレート６２とインナープレート６３は、交互に配設されて、互いに対向している。また、壁部６１ｂと反対側の端部のアウタープレート６２は、円筒部６１ａに軸線方向移動不能に取り付けられている。

壁部６１ｂ側のアウタープレート６２と壁部６１ｂとの間には、前記アウタープレート６２と当接する押圧部材６４が、円筒部６１ａの軸線方向に移動可能に取り付けられている。押圧部材６４と壁部６１ｂとの間には、コイルスプリング等の付勢部材６５が配設されている。付勢部材６５によって押圧部材６４がアウタープレート６２側に付勢され、押圧部材６４がアウタープレート６２を押圧している。アウタープレート６２とインナープレート６３が相互に押し付けられると、アウタープレート６２とインナープレート６３との間には摩擦力が生じ、第一ワンウェイクラッチ３０の第一部材３０ａがハウジング１０に対して回動不能な状態となる。

切替レバー６６は、本体６６ａと、レバー６６ｂとから構成されている。レバー６６ｂの途中部分は、本体６６ａの揺動軸６６ｃに、揺動可能に取り付けられている。レバー６６ｂは、前進位置Ｄと後退位置Ｒ間を揺動し、前進位置Ｄ及び後退位置Ｒで位置決めされて固定されるように構成されている。レバー６６ｂの基端と、押圧部材６４はケーブル６７によって連結されている。

レバー６６ｂが、前進位置Ｄにある状態では、押圧部材６４は、ケーブル６７によって、壁部６１ｂ側に引っ張られておらず、付勢部材６５の付勢力によって、壁部６１ｂ側のアウタープレート６２を押圧している。このように、レバー６６ｂが、前進位置Ｄにある状態では、第一ワンウェイクラッチ３０の第一部材３０ａがハウジング１０に対して回動不能な状態にある。レバー６６ｂを後退位置Ｒに揺動させると、押圧部材６４が、壁部６１ｂ側、つまり、壁部側６１ｂのアウタープレート６２から離間する方向に移動し、アウタープレート６２とインナープレート６３が相互に押し付けられている状態が解除される。このように、レバー６６ｂが、後退位置Ｒにある状態では、第一ワンウェイクラッチ３０の第一部材３０ａがハウジング１０に対して回動可能な状態となる。

［第二ワンウェイクラッチ］
図１や図３の（Ｃ）〜（Ｆ）に示すように、第二ワンウェイクラッチ５０は、円環状の第三部材５０ａと、この第三部材５０ａの内周側に配設される第四部材５０ｂを有している。そして、第二ワンウェイクラッチ５０は、第四部材５０ｂの第三部材５０ａに対する正回転方向への相対回転を許容し（フリー状態）、第四部材５０ｂの第三部材５０ａに対する逆回転方向への相対回転を許容しない（ロック状態）ように構成されている。第三部材５０ａは、出力軸１２（キャリア４３）と回転連結し、第四部材５０ｂは入力軸１１（サンギヤ４１）と回転連結している。このように、入力軸１１と出力軸１２の間に設けられた第二ワンウェイクラッチ５０は、モータジェネレータＭＧから入力軸１１に入力された電動車両ＥＶが前進する方向の回転トルクは出力軸１２に伝達しないが、駆動輪Ｗから出力軸１２に入力された回転トルクは入力軸１１に伝達する。

図３の（Ｃ）に示すように、入力軸１１（サンギヤ４１）に正回転方向の回転トルクが伝達されると、キャリア４３は、回転速度がサンギヤ４１の回転速度よりも低く減速されて正回転する。この状態では、第四部材５０ｂが第三部材５０ａよりも高速回転している。この状態では、第二ワンウェイクラッチ５０は、第四部材５０ｂが第三部材５０ａに対して正回転方向に回転できるフリー状態であるので、第二ワンウェイクラッチ５０によって、入力軸１１（サンギヤ４１）と出力軸１２（キャリア４３）の相対的な回転が阻害されない。

図３の（Ｄ）に示すように、出力軸１２（キャリア４３）に正回転方向の回転トルクが伝達されると、第二ワンウェイクラッチ５０は、第四部材５０ｂの第三部材５０ａに対する逆回転方向への回転を許容しないロック状態となるので、出力軸１２及び入力軸１１が一体回転する。

図３の（Ｅ）に示すように、入力軸１１（サンギヤ４１）に逆回転方向の回転トルクが伝達されると、第二ワンウェイクラッチ５０は、第四部材５０ｂの第三部材５０ａに対する逆回転方向への回転を許容しないロック状態となるので、入力軸１１と出力軸１２は、逆回転方向に一体回転する。

［減速装置］
減速装置ＲＧは、出力軸１２に入力された回転トルクを減速して、最終出力軸１３に出力するものであり、複数のギヤによって構成されている。減速装置ＲＧは、出力軸１２と最終出力軸１３との間に設けられている。言い換えると、減速装置ＲＧは、遠心クラッチ２０と最終出力軸１３との間に設けられている。最終出力軸１３は、駆動輪Ｗに回転連結している。

（第一の実施形態の電動車両用変速装置の動作）
次に、図５〜図７を用いて、第一の実施形態の電動車両用変速装置１００の動作について説明する。なお、図７において、縦軸は、各回転要素の回転速度に対応している。図７において、Ｓはサンギヤ４１の回転速度、Ｃはキャリア４３の回転速度、Ｒはリングギヤ４４の回転速度を表している。つまり、Ｓは入力軸１１、つまり、モータジェネレータＭＧの回転速度を表し、Ｃは出力軸１２の回転速度を表している。なお、ＳとＣの縦線の間隔を１とすると、ＣとＲの縦線の間隔は遊星歯車機構４０のギヤ比λ（サンギヤ４１とインナーギヤ４４ａとの歯数比（サンギヤ４１の歯数／インナーギヤ４４ａの歯数））となっている。

［低速時］
レバー６６ｂ（図４示）が前進位置Ｄにある状態で、モータジェネレータＭＧが正回転し、モータジェネレータＭＧ（入力軸１１）が、遠心クラッチ２０の「接続開始回転速度」より低い低回転速度にある場合には、入力部材２１と出力部材２５が相互に回転可能なので、サンギヤ４１とリングギヤ４４は相互に回転可能な状態となっている。この状態では、図５の（Ａ）に示すように、サンギヤ４１が正回転し、プラネタリギヤ４２が逆回転し、キャリア４３はサンギヤ４１の回転速度に対して減速して正回転する。なお、第一ワンウェイクラッチ３０によって、リングギヤ４４の逆回転方向の回転は阻止されるので（ロック状態）、リングギヤ４４（第一ワンウェイクラッチ３０）がキャリア４３の正回転に伴う反力を受ける。また、出力軸１２（キャリア４３）の回転速度は入力軸１１（サンギヤ４１）の回転速度よりも低いので、図３の（Ｃ）に示すように、第二ワンウェイクラッチ５０において、第四部材５０ｂは第三部材５０ａに対して回転可能な状態にある（フリー状態）。

このように、レバー６６ｂが、前進位置Ｄにある状態で、モータジェネレータＭＧが正回転し、モータジェネレータＭＧが低回転速度にある場合には、図６の（１）や図７の（１）に示すように、入力軸１１の回転トルクが、遊星歯車機構４０によって減速されることにより増幅されて、出力軸１２に伝達される。

［遷移時］
モータジェネレータＭＧ（入力軸１１）の回転速度が、「接続開始回転速度」より速くなると、遠心クラッチ２０において、摩擦部材２３の出力部材２５への接触が開始し、リングギヤ４４の回転速度が徐々に上昇し、入力部材２１（入力軸１１、サンギヤ４１）と出力部材２５（リングギヤ４４）の回転差が徐々に小さくなる遷移領域（図６及び図７の（２））に移行する。

［高速時］
モータジェネレータＭＧ（入力軸１１）の回転速度が、「接続終了回転速度」より速くなると、遠心クラッチ２０の入力部材２１と出力部材２５の同期が完了して、図５の（Ｂ）に示すように、サンギヤ４１、キャリア４３、及びリングギヤ４４が一体回転し、出力軸１２の回転速度が入力軸１１の回転速度と同一となる高速領域に移行する（図６及び図７の（３））。なお、第一ワンウェイクラッチ３０は、キャリア４３が正回転する方向への回転を阻害しない（フリー状態）。

［回生時］
図示しないアクセルペダルが離されると、駆動輪Ｗからの正回転方向の回転トルク（逆駆動トルク）が、減速装置ＲＧを介して、出力軸１２に伝達される。この際には、第二ワンウェイクラッチ５０がロック状態となるので（図３の（Ｄ）示）、出力軸１２（キャリア４３）と入力軸１１（サンギヤ４１）とが一体回転し（図５の（Ｃ）示）、モータジェネレータＭＧが正回転方向に回転される。すると、モータジェネレータＭＧが発電機として作動して、モータジェネレータＭＧで発電された電力は、インバータ１を介して、バッテリ２に充電される。この際に、モータジェネレータＭＧは、負方向の回転トルクを発生し、電動車両ＥＶに回生制動力が付与される。なお、第一ワンウェイクラッチ３０は、キャリア４３が正回転する方向への回転を阻害しない（フリー状態）。

もし仮に、第二ワンウェイクラッチ５０が無い場合には、図３の（Ｄ）や図５の（Ｃ）に示すように、出力軸１２に正回転方向の回転トルクが入力されると、出力軸１２と回転連結されたキャリア４３に正回転方向の回転トルクが伝達される。しかし、図３の（Ｂ）に示すように、リングギヤ４４は、第一ワンウェイクラッチ３０によって正回転方向には回転可能であるので、リングギヤ４４が正回転方向に回転して空回りして、駆動輪Ｗからの回転トルクが入力軸１１に伝達されない。

本実施形態では、第二ワンウェイクラッチ５０を設けたので、回生時には、第二ワンウェイクラッチ５０によって出力軸１２と入力軸１１が一体回転し、遠心クラッチ２０の状態に関わらず、電動車両ＥＶが高速領域〜低速領域、そして、停止する直前まで、モータジェネレータＭＧにおいて、電動車両ＥＶの運動エネルギーを電力に回生させることができる。

［下り坂停止時］
電動車両ＥＶが下り坂で停止した場合には、駆動輪Ｗからの正回転方向の回転トルクが、減速装置ＲＧを介して、出力軸１２（キャリア４３）に伝達される。この際に、図３の（Ｄ）に示すように、第二ワンウェイクラッチ５０がロック状態となるので、駆動輪Ｗからの正回転方向の回転トルクが、入力軸１１を介して、モータジェネレータＭＧに伝達される。この際に、制御部３は、インバータ１に制御信号を出力することにより、モータジェネレータＭＧにおいて逆回転方向の回転トルクを発生させることにより、出力軸１２の正回転方向の回転を阻止し、下り坂において電動車両ＥＶが停止した際における、電動車両ＥＶのずり下がりを防止する。

［登り坂停止時］
電動車両ＥＶが登り坂で停止した場合には、駆動輪Ｗからの逆回転方向の回転トルクが、減速装置ＲＧを介して、出力軸１２（キャリア４３）に伝達される。この際に、制御部３は、インバータ１に制御信号を出力することにより、モータジェネレータＭＧにおいて正回転方向の回転トルクを発生させることにより、サンギヤ４１、キャリア４３に正回転方向の回転トルクを伝達させて（図３の（Ｆ）示）、出力軸１２の逆回転方向の回転を阻止し、登り坂において電動車両ＥＶが停止した際における、電動車両ＥＶのずり下がりを防止する。

［後退時］
レバー６６ｂ（図４示）が後退位置Ｒにある状態で、モータジェネレータＭＧ（入力軸１１）が逆回転すると、図３の（Ｅ）に示すように、第二ワンウェイクラッチ５０がロック状態となり、入力軸１１と出力軸１２が一体回転し、モータジェネレータＭＧの逆回転方向の回転トルクが、入力軸１１、第二ワンウェイクラッチ５０、出力軸１２、減速装置ＲＧ、最終出力軸１３を介して、駆動輪Ｗに伝達され、電動車両ＥＶが後退する。

第二ワンウェイクラッチ５０がロック状態にあるので、リングギヤ４４もまたサンギヤ４１及びキャリア４３とともに逆回転方向に一体回転する。上述したように、レバー６６ｂが後退位置Ｒにある状態では、第一ワンウェイクラッチ３０は、ハウジング１０に対して回転可能な状態にあるので、リングギヤ４４は、ハウジング１０に対して逆回転方向に回転することができる。

（電動車両用変速装置の変速による効果）
図８に示すように、モータジェネレータＭＧのモータとしての効率が良い領域は、駆動可能な領域に対して、モータジェネレータＭＧの回転が中程度であって、モータジェネレータＭＧの回転速度が中程度である領域である。言い換えると、モータジェネレータＭＧの回転トルクが低すぎても高すぎても、モータジェネレータＭＧのモータとしての効率が悪化する。また、モータジェネレータＭＧの回転速度が低すぎても高すぎても、モータジェネレータＭＧのモータとしての効率が悪化する。

図６において、低速Ｖ１は、変速装置１００、２００、３００を有する電動車両ＥＶの（１）低速領域での車両速度であり、高速Ｖ２は、上記電動車両ＥＶの（３）高速領域での車両速度である。図６のＢの直線は、変速装置が無い電動車両の車両速度とモータジェネレータＭＧの回転速度の関係を表した線である。

変速装置が無い電動車両が、図６に示す低速Ｖ１で走行した場合には、モータジェネレータＭＧの回転が減速されない。このため、図８のＶ１−Ｂで示すように、モータジェネレータＭＧの回転数が低くなりすぎ、モータジェネレータＭＧがモータとしての効率が悪い領域で駆動する。

一方で、本実施形態のように、変速装置１００を有する電動車両ＥＶでは、図６に示す低速Ｖ１で走行した際に、変速装置１００でモータジェネレータＭＧの回転が減速される。このため、図８のＶ１−Ａに示すように、モータジェネレータＭＧの回転が、変速装置を有さない電動車両と比較して高くなり、モータジェネレータＭＧがモータとしての効率が良い領域で駆動する。

また、図６のＢの直線に示すように、変速装置が無い電動車両では、低速Ｖ１時の加速性能を確保する必要が有ることから、変速装置が有る車両ＥＶ（図６のＡ示）に比べて、モータジェネレータＭＧと最終出力軸１３との減速比を大きく設定する必要が有る。このため、変速装置が無い電動車両が、図６に示す高速Ｖ２で走行すると、図８のＶ２−Ｂで示すように、モータジェネレータＭＧの回転が高くなりすぎ、モータジェネレータＭＧがモータとしての効率が悪い領域で駆動する。

一方で、本実施形態のように、変速装置１００を有する電動車両ＥＶでは、図６に示す低速Ｖ１では、変速装置１００によってモータジェネレータＭＧの回転トルクが増幅されるので、上記した減速比（線Ａにおける高速領域での傾き）を小さく設定することができる。このため、変速装置１００、２００、３００を有する電動車両ＥＶが、図６に示す高速Ｖ２で走行した際には、図８のＶ２−Ａで示すように、モータジェネレータＭＧの回転が、変速装置を有さない電動車両と比較して低くなり、モータジェネレータＭＧがモータとしての効率が良い領域で駆動する。

このように、本実施形態では、モータジェネレータＭＧがモータとしての効率が良い領域で駆動するので、モータジェネレータＭＧでの消費電力を減らし、電動車両ＥＶの航続距離を伸ばすことが可能となる。

（第二の実施形態の電動車両用変速装置の構造）
以下、図９を用いて、第二の実施形態の電動車両用変速装置２００について、第一の実施形態の電動車両用変速装置１００と異なる点について説明する。なお、第二の実施形態の電動車両用変速装置２００を構成する各要素のうち、第一の実施形態の電動車両用変速装置１００と同じ構造の部分については、同一の番号を付して、その説明を省略する。

第二の実施形態の電動車両用変速装置２００では、サンギヤ４１は、遠心クラッチ２０の出力部材２５及び第一ワンウェイクラッチ３０の第二部材３０ｂに接続されている。キャリア４３は、第二ワンウェイクラッチ５０の第三部材５０ａに接続されている。リングギヤ４４は、入力軸１１に回転連結されるとともに、第二ワンウェイクラッチ５０の第四部材５０ｂに接続されている。第二ワンウェイクラッチ５０の第三部材５０ａは、出力軸１２に回転連結されている。第二ワンウェイクラッチ５０の第四部材５０ｂは、入力軸１１に回転連結されている。

（第二の実施形態の電動車両用変速装置の動作）
次に、第二の実施形態の電動車両用変速装置２００の動作について説明する。

［低速時］
レバー６６ｂ（図４示）が前進位置Ｄにある状態で、モータジェネレータＭＧが正回転し、モータジェネレータＭＧ（入力軸１１）が、遠心クラッチ２０の「接続開始回転速度」より低い低回転速度にある場合には、入力部材２１と出力部材２５が相互に回転可能な状態にあり、サンギヤ４１とリングギヤ４４は相互に回転可能な状態となっている。この状態では、図１０の（Ａ）に示すように、リングギヤ４４が正回転し、プラネタリギヤ４２が正回転し、キャリア４３はリングギヤ４４の回転速度に対して減速して正回転する。なお、第一ワンウェイクラッチ３０によって、サンギヤ４１の逆回転方向の回転は阻止されるので（ロック状態）、サンギヤ４１（第一ワンウェイクラッチ３０）がキャリア４３の正回転に伴う反力を受ける。また、出力軸１２（キャリア４３）の回転速度は、入力軸１１（リングギヤ４４）の回転速度よりも低いので、第二ワンウェイクラッチ５０において、第四部材５０ｂは第三部材５０ａに対して回転可能な状態にある（フリー状態）。

このように、レバー６６ｂが、前進位置Ｄにある状態で、モータジェネレータＭＧが正回転し、モータジェネレータＭＧが低回転速度にある場合には、図６の（１）に示すように、入力軸１１の回転トルクが、遊星歯車機構４０によって減速されることにより増幅されて、出力軸１２に伝達される。

［遷移時］
モータジェネレータＭＧ（入力軸１１）の回転速度が、「接続開始回転速度」より速くなると、遠心クラッチ２０において、摩擦部材２３の出力部材２５への接触が開始し、入力部材２１（入力軸１１、リングギヤ４４）と出力部材２５（サンギヤ４１）の回転差が徐々に小さくなる遷移領域（図６の（２））に移行する。

［高速時］
モータジェネレータＭＧ（入力軸１１）の回転速度が、「接続終了回転速度」より速くなると、遠心クラッチ２０の入力部材２１と出力部材２５の同期が完了して、図１０の（Ｂ）に示すように、サンギヤ４１、キャリア４３、及びリングギヤ４４が一体回転し、出力軸１２の回転速度が入力軸１１の回転速度と同一となる高速領域に移行する（図６の（３））。なお、第一ワンウェイクラッチ３０は、サンギヤ４１が正回転する方向への回転を阻害しない（フリー状態）。

［回生時］
図示しないアクセルペダルが離されると、駆動輪Ｗからの正回転方向の回転トルク（逆駆動トルク）が、減速装置ＲＧを介して、出力軸１２に伝達される。この際には、第二ワンウェイクラッチ５０がロック状態となるので、出力軸１２（キャリア４３）と入力軸１１（サンギヤ４１）とが一体回転し、モータジェネレータＭＧが正回転方向に回転される。すると、モータジェネレータＭＧが発電機として作動して、モータジェネレータＭＧで発電された電力は、インバータ１を介して、バッテリ２に充電される。この際に、モータジェネレータＭＧは、負方向の回転トルクを発生し、電動車両ＥＶに回生制動力が付与される（回生時）。なお、第一ワンウェイクラッチ３０は、サンギヤ４１が正回転する方向への回転を阻害しない（フリー状態）。

もし仮に、第二ワンウェイクラッチ５０が無い場合には、図１０の（Ｃ）に示すように、出力軸１２に正回転方向の回転トルクが入力されると、出力軸１２と回転連結されたキャリア４３に正回転方向の回転トルクが伝達される。しかし、サンギヤ４１は、第一ワンウェイクラッチ３０によって正回転方向には回転可能であるので、サンギヤ４１が正回転方向に回転して空回りして、駆動輪Ｗからの回転トルクが入力軸１１に伝達されない。

［下り坂停止時］
電動車両ＥＶが下り坂で停止した場合には、駆動輪Ｗからの正回転方向の回転トルクが、減速装置ＲＧを介して、出力軸１２（キャリア４３）に伝達される。この際に、第二ワンウェイクラッチ５０がロック状態となるので、駆動輪Ｗからの正回転方向の回転トルクが、入力軸１１を介して、モータジェネレータＭＧに伝達される。この際に、制御部３は、インバータ１に制御信号を出力することにより、モータジェネレータＭＧにおいて逆回転方向の回転トルクを発生させることにより、出力軸１２の正回転方向の回転を阻止し、下り坂において電動車両ＥＶが停止した際における、電動車両ＥＶのずり下がりを防止する。

［登り坂停止時］
電動車両ＥＶが登り坂で停止した場合には、駆動輪Ｗからの逆回転方向の回転トルクが、減速装置ＲＧを介して、出力軸１２（キャリア４３）に伝達される。この際に、制御部３は、インバータ１に制御信号を出力することにより、モータジェネレータＭＧにおいて正回転方向の回転トルクを発生させることにより、リングギヤ４４に正回転方向の回転トルクを伝達させて、出力軸１２の逆回転方向の回転を阻止し、登り坂において電動車両ＥＶが停止した際における、電動車両ＥＶのずり下がりを防止する。

［後退時］
レバー６６ｂ（図４示）が後退位置Ｒにある状態で、モータジェネレータＭＧ（入力軸１１）が逆回転すると、第二ワンウェイクラッチ５０がロック状態となり、入力軸１１と出力軸１２が一体回転し、モータジェネレータＭＧの逆回転方向の回転トルクが、入力軸１１、第二ワンウェイクラッチ５０、出力軸１２、減速装置ＲＧ、最終出力軸１３を介して、駆動輪Ｗに伝達され、電動車両ＥＶが後退する。

第二ワンウェイクラッチ５０がロック状態にあるので、サンギヤ４１もまた、リングギヤ４４及びキャリア４３とともに逆回転方向に一体回転する。レバー６６ｂが後退位置Ｒにある状態では、第一ワンウェイクラッチ３０は、ハウジング１０に対して回転可能な状態にあるので、第二部材３０ｂに接続するサンギヤ４１は、逆回転方向に回転することができる。

（第三の実施形態の電動車両用変速装置の構造）
以下、図１１を用いて、第三の実施形態の電動車両用変速装置３００について、第一の実施形態の電動車両用変速装置１００と異なる点について説明する。なお、第三の実施形態の電動車両用変速装置３００を構成する各要素のうち、第一の実施形態の電動車両用変速装置１００と同じ構造の部分については、同一の番号を付して、その説明を省略する。

第三の実施形態の電動車両用変速装置３００では、図１１に示すように、遊星歯車機構４０は、サンギヤ４１と噛合する第一プラネタリギヤ４２−１と、第一プラネタリギヤ４２−１とリングギヤ４４のインナーギヤ４４ａと噛合する第二プラネタリギヤ４２−２を有するダブルピニオン式の遊星歯車機構である。キャリア４３は、第一プラネタリギヤ４２−１と第二プラネタリギヤ４２−２を回転可能（自転可能）に軸支している。

サンギヤ４１は、入力軸１１に回転連結されるとともに、遠心クラッチ２０の入力部材２１に接続されている。キャリア４３は、第一ワンウェイクラッチ３０の第二部材３０ｂに接続されている。リングギヤ４４は、出力軸１２に回転連結されている。第二ワンウェイクラッチ５０の第三部材５０ａは、出力軸１２（リングギヤ４４）に回転連結されている。第二ワンウェイクラッチ５０の第四部材５０ｂは、入力軸１１に回転連結されている。

（第三の実施形態の電動車両用変速装置の動作）
次に、第三の実施形態の電動車両用変速装置３００の動作について説明する。

［低速時］
レバー６６ｂ（図４示）が前進位置Ｄにある状態で、モータジェネレータＭＧが正回転し、モータジェネレータＭＧ（入力軸１１）が、遠心クラッチ２０の「接続開始回転速度」より低い低回転速度にある場合には、入力部材２１と出力部材２５が相互に回転可能な状態であり、サンギヤ４１とキャリア４３は相互に回転可能な状態となっている。この状態では、図１２の（Ａ）に示すように、キャリア４３の逆回転方向の回転が、第一ワンウェイクラッチ３０によって、阻止される（ロック状態）。そして、サンギヤ４１が正回転方向に回転し、第一プラネタリギヤ４２−１は、サンギヤ４１の周囲を公転すること無く、逆回転方向に自転し、第二プラネタリギヤ４２−２は、サンギヤ４１の周囲を公転すること無く、正回転方向に自転する。そして、リングギヤ４４が正回転方向に回転する。キャリア４３（第一ワンウェイクラッチ３０）は、リングギヤ４４の正回転方向の回転に伴う反力を受ける。リングギヤ４４の回転速度は入力軸１１の回転速度よりも低いので、第二ワンウェイクラッチ５０において、第四部材５０ｂは第三部材５０ａに対して回転可能な状態にある（フリー状態）。

このように、レバー６６ｂが、前進位置Ｄにある状態で、モータジェネレータＭＧが正回転し、モータジェネレータＭＧが低回転速度にある場合には、図６の（１）に示すように、入力軸１１の回転トルクが、遊星歯車機構４０によって減速されることにより増幅されて、出力軸１２に伝達される。

［遷移時］
そして、モータジェネレータＭＧ（入力軸１１）の回転速度が、「接続開始回転速度」より速くなると、遠心クラッチ２０において、摩擦部材２３の出力部材２５への接触が開始し、入力部材２１（入力軸１１、サンギヤ４１）と出力部材２５（キャリア４３）の回転差が徐々に小さくなる遷移領域（図６の（２））に移行する。

［高速時］
次に、モータジェネレータＭＧ（入力軸１１）の回転速度が、「接続終了回転速度」より速くなると、遠心クラッチ２０の入力部材２１と出力部材２５の同期が完了して、図１２の（Ｂ）に示すように、サンギヤ４１、キャリア４３、及びリングギヤ４４が一体回転し、出力軸１２の回転速度が入力軸１１の回転速度と同一となる高速領域に移行する（図６の（３））。なお、第一ワンウェイクラッチ３０は、キャリア４３が正回転する方向への回転を阻害しない（フリー状態）。

［回生時］
図示しないアクセルペダルが離されると、駆動輪Ｗからの正回転方向の回転トルク（逆駆動トルク）が、減速装置ＲＧを介して、出力軸１２に伝達される。この際には、第二ワンウェイクラッチ５０がロック状態となるので、出力軸１２（リングギヤ４４）と入力軸１１（サンギヤ４１）とが一体回転し、モータジェネレータＭＧが正回転方向に回転される。すると、モータジェネレータＭＧが発電機として作動して、モータジェネレータＭＧで発電された電力は、インバータ１を介して、バッテリ２に充電される。この際に、モータジェネレータＭＧは、負方向の回転トルクを発生し、電動車両ＥＶに回生制動力が付与される（回生時）。なお、第一ワンウェイクラッチ３０は、キャリア４３が正回転する方向への回転を阻害しない（フリー状態）。

もし仮に、第二ワンウェイクラッチ５０が無い場合には、出力軸１２に正回転方向の回転トルクが入力されると、出力軸１２と回転連結されたリングギヤ４４に正回転方向の回転トルクが伝達され、プラネタリギヤ４２−１、４２−２が回転する。キャリア４３は、第一ワンウェイクラッチ３０によって正回転方向には回転可能であるので、プラネタリギヤ４２−１、４２−２が回転に伴い、キャリア４３が正回転方向に回転して空回りして、駆動輪Ｗからの回転トルクが入力軸１１に伝達されない。

［下り坂停止時］
電動車両ＥＶが下り坂で停止した場合には、駆動輪Ｗからの正回転方向の回転トルクが、減速装置ＲＧを介して、出力軸１２（リングギヤ４４）に伝達される。この際に、第二ワンウェイクラッチ５０がロック状態となるので、駆動輪Ｗからの正回転方向の回転トルクが、入力軸１１を介して、モータジェネレータＭＧに伝達される。この際に、制御部３は、インバータ１に制御信号を出力することにより、モータジェネレータＭＧにおいて逆回転方向の回転トルクを発生させることにより、出力軸１２の正回転方向の回転を阻止し、下り坂において電動車両ＥＶが停止した際における、電動車両ＥＶのずり下がりを防止する。

［登り坂停止時］
電動車両ＥＶが登り坂で停止した場合には、駆動輪Ｗからの逆回転方向の回転トルクが、減速装置ＲＧを介して、出力軸１２（リングギヤ４４）に伝達される。この際に、制御部３は、インバータ１に制御信号を出力することにより、モータジェネレータＭＧにおいて正回転方向の回転トルクを発生させることにより、リングギヤ４４に正回転方向の回転トルクを伝達させて、出力軸１２の逆回転方向の回転を阻止し、登り坂において電動車両ＥＶが停止した際における、電動車両ＥＶのずり下がりを防止する。

［後退時］
レバー６６ｂ（図４示）が後退位置Ｒにある状態で、モータジェネレータＭＧ（入力軸１１）が逆回転すると、第二ワンウェイクラッチ５０がロック状態となり、入力軸１１と出力軸１２が一体回転し、モータジェネレータＭＧの逆回転方向の回転トルクが、入力軸１１、第二ワンウェイクラッチ５０、出力軸１２、減速装置ＲＧ、最終出力軸１３を介して、駆動輪Ｗに伝達され、電動車両ＥＶが後退する。

第二ワンウェイクラッチ５０がロック状態にあるので、キャリア４３もまた、サンギヤ４１及びリングギヤ４４とともに逆回転方向に一体回転する。上述したように、レバー６６ｂが後退位置Ｒにある状態では、第一ワンウェイクラッチ３０は、ハウジング１０に対して回転可能な状態にあるので、第二部材３０ｂに接続するキャリア４３は、逆回転方向に回転することができる。

（本実施形態の効果）
上述した説明から明らかなように、図１、図９、図１１に示すように、本実施形態の電動車両用変速装置１００、２００、３００は、遊星歯車機構４０のうち、入力要素として作用する第一要素が入力軸１１に回転連結されるとともに遠心クラッチ２０の入力部材２１に接続され、固定要素として作用する第二要素が第一ワンウェイクラッチ３０の第二部材３０ｂに接続されるとともに遠心クラッチ２０の出力部材２５に接続され、第一要素に対して減速された回転速度で回転する第三要素が最終出力軸１３（出力軸）に回転連結されている。これにより、モータジェネレータＭＧ（モータ）が正回転し、入力部材２１の回転速度が「接続開始回転速度」よりも低い場合には、遠心クラッチ２０が切断状態であり、第一要素と第二要素が、相対回転可能な状態であるので、遊星歯車機構４０によって、入力軸１１に入力された回転トルクが、減速されることにより増幅されて出力軸１２に出力される。

一方で、モータジェネレータＭＧが正回転し、入力部材２１の回転速度が、「接続終了回転速度」より速くなると、入力部材２１に伝達される回転トルクが出力部材２５に伝達され、遠心クラッチ２０の入力部材２１と出力部材２５が同期して接続し、遊星歯車機構４０の各要素が一体回転し、入力軸１１に入力された回転トルクが、遊星歯車機構４０によって減速されず、そのまま出力軸１２に出力される。このように、入力部材２１の回転速度、つまり、モータジェネレータＭＧの回転速度によって、遠心クラッチ２０が断接することにより、入力軸１１に入力された回転トルクが、遊星歯車機構４０によって減速され又は減速されない構造を実現したので、変速のために電力を消費しない電動車両用変速装置１００、２００、３００を提供することができる。

上述したように、遠心クラッチ２０が断接することにより、入力軸１１に入力された回転トルクが、遊星歯車機構４０によって減速され又は減速されない構造の電動車両用変速装置１００、２００、３００を実現したので、変速を実現するための油圧ポンプ、制御ソレノイド、制御回路等の要素部品が不要となり、電動車両用変速装置の構成を単純化することができ、電動車両用変速装置を小型化、軽量化することができ、さらには、コストダウンが可能となる。また、電動車両用変速装置の開発時において、制御バルブのチューニングが不要となり、開発工数を低減させることができる。

また、図１に示すように、第一の実施形態の電動車両用変速装置１００では、遊星歯車機構４０を構成する各要素のうち、入力要素として作用する第一要素はサンギヤ４１であり、固定要素として作用する第二要素はリングギヤ４４であり、前記第一要素の回転に対して減速された回転速度で回転する第三要素はキャリア４３である。

これにより、モータジェネレータＭＧ（モータ）が正回転し、入力部材２１の回転速度が「接続開始回転速度」よりも低い場合には、遠心クラッチ２０が切断状態であり、サンギヤ４１とリングギヤ４４が、相対回転可能な状態であるので、図５の（Ａ）に示すように、サンギヤ４１が正回転し、プラネタリギヤ４２が逆回転し、キャリア４３が正回転して、入力軸１１に入力された回転トルクが、遊星歯車機構４０によって減速されることにより増幅されて出力軸１２に出力される。このように、モータジェネレータＭＧが正回転し、入力部材２１の回転速度が「接続開始回転速度」よりも低い場合に、入力軸１１に入力された回転トルクが、遊星歯車機構４０によって増幅されて出力軸１２に出力される電動車両用変速装置１００を提供することができる。

また、図９に示すように、第二の実施形態の電動車両用変速装置２００では、遊星歯車機構４０を構成する各要素のうち、入力要素として作用する第一要素はリングギヤ４４であり、固定要素として作用する第二要素はサンギヤ４１であり、前記第一要素の回転に対して減速された回転速度で回転する第三要素はキャリア４３である。

これにより、モータジェネレータＭＧ（モータ）が正回転し、入力部材２１の回転速度が「接続開始回転速度」よりも低い場合には、遠心クラッチ２０が切断状態であり、リングギヤ４４とサンギヤ４１が、相対回転可能な状態であるので、図１０の（Ａ）に示すように、リングギヤ４４が正回転し、プラネタリギヤ４２が正回転し、キャリア４３が正回転して、入力軸１１に入力された回転トルクが、遊星歯車機構４０によって減速されることにより増幅されて出力軸１２に出力される。このように、モータジェネレータＭＧが正回転し、入力部材２１の回転速度が「接続開始回転速度」よりも低い場合に、入力軸１１に入力された回転トルクが、遊星歯車機構４０によって減速されることにより増幅されて出力軸に出力される電動車両用変速装置２００を提供することができる。

また、図１１に示すように、第三の実施形態の電動車両用変速装置３００では、入力要素として作用する第一要素はサンギヤ４１であり、固定要素として作用する第二要素はキャリア４３であり、前記第一要素の回転に対して減速された回転速度で回転する第三要素はリングギヤ４４である。

これにより、モータジェネレータＭＧ（モータ）が正回転し、入力部材２１の回転速度が「接続開始回転速度」よりも低い場合には、遠心クラッチ２０が切断状態であり、サンギヤ４１とキャリア４３が、相対回転可能な状態であるので、サンギヤ４１が正回転し、サンギヤ４１と噛合する第一プラネタリギヤ４２−１が逆回転し、リングギヤ４４と噛合する第二プラネタリギヤ４２−２が正回転し、キャリア４３が正回転して、入力軸１１に入力された回転トルクが、遊星歯車機構４０によって減速されることにより増幅されて出力軸１２に出力される。このように、モータジェネレータＭＧが正回転し、入力部材２１の回転速度が「接続開始回転速度」よりも低い場合に、入力軸１１に入力された回転トルクが、遊星歯車機構４０によって減速されることにより増幅されて出力軸に出力される電動車両用変速装置３００を提供することができる。

また、図１、図９、図１１に示す第二ワンウェイクラッチ５０は、駆動輪Ｗから出力軸１２に入力された回転トルクを入力軸１１に伝達する。これにより、電動車両ＥＶが減速した際に、第二ワンウェイクラッチ５０によって、電動車両ＥＶの運動エネルギーにより、駆動輪Ｗから出力軸１２に入力された回転トルクが入力軸１１に伝達される。このため、モータジェネレータＭＧが回転され、当該モータジェネレータＭＧによって発電することにより、電動車両ＥＶの運動エネルギーを電力に回生させることができる。

また、図１、図９、図１１に示す切替クラッチ６０は、第一ワンウェイクラッチ３０の第一部材３０ａとハウジング１０（本体）との相対回転を許容するフリー状態に切り替えることができる。これにより、切替クラッチ６０がフリー状態にある場合には、モータジェネレータＭＧ（モータ）が逆回転したとしても、第一ワンウェイクラッチ３０の第二部材３０ｂが、ハウジング１０に対して逆回転方向に回転することができるので、モータジェネレータＭＧを逆回転することにより、電動車両ＥＶを後退させることができる。

図４に示すように、レバー６６ｂ（操作部材）は、切替クラッチ６０の押圧部材６４と、機械的要素であるケーブル６７で接続されている。これにより、電力を使用することなく、切替クラッチ６０のフリー状態とロック状態の切り替えることができる。このため、前進と後退を切り替えるために、バッテリ２の電力を消費することがないので、電動車両ＥＶの航続距離を伸ばすことができる。

また、図１、図９、図１１に示す減速装置ＲＧは、入力軸１１側から入力された回転を減速して、出力軸１２側に出力する。これにより、減速装置ＲＧを適切な減速比に設定することにより、モータジェネレータＭＧ（モータ）の効率の良い回転領域で、電動車両ＥＶを走行させることができ、電動車両ＥＶの航続距離を伸ばすことができる。

また、図１、図９、図１１に示すように、減速装置ＲＧは、遠心クラッチ２０と最終出力軸１３（出力軸）との間に設けられている。これにより、減速装置ＲＧが遠心クラッチ２０よりも入力軸１１側に無く最終出力軸１３側にあるので、遠心クラッチ２０の入力部材２１に入力される回転トルクが、減速装置ＲＧで増幅されて遠心クラッチ２０に入力されることがない。このため、入力部材２１に入力される過大な回転トルクに起因する遠心クラッチ２０の滑りを防止することができる。

また、図２に示すように、遠心クラッチ２０は、入力部材２１の回転が伝達される摩擦部材２３を有し、入力部材２１の回転速度が「接続開始回転速度」以上になった場合には、摩擦部材２３が出力部材２５に接触する。これにより、入力部材２１の回転速度が「接続開始回転速度」より速くなると、摩擦部材２３の出力部材２５への接触が開始し、入力部材２１と出力部材２５の回転差が徐々に小さくなる遷移領域に移行し、入力部材２１の回転速度が「接続終了回転速度」より速くなると、遠心クラッチ２０の入力部材２１と出力部材２５の同期が完了し、低速側から高速側への変速が完了する。このように、低速側から高速側へ変速する際に、遷移領域において、入力部材２１と出力部材２５の回転差が徐々に小さくなるので、低速側から高速側へ変速する際の変速ショックを抑制することができる。また、変速ショックを抑制することができるので、電動車両用変速装置１００、２００、３００の低速側の減速比を大きく設定することができ、モータジェネレータＭＧのモータとしての効率の良い回転領域で、電動車両ＥＶを走行させることができる。

（別の実施形態）
なお、以上説明した実施形態では、動力としてモータジェネレータＭＧのみを有する電動車両ＥＶについて、本発明の電動車両用変速装置１００、２００、３００を説明した。しかし、動力としてモータジェネレータＭＧに加えて、エンジンを有する電動車両ＥＶ（ハイブリッド車両）にも、本発明の電動車両用変速装置１００、２００、３００の技術的思想が適用可能なことは言うまでもない。

また、以上説明した実施形態では、モータ及び発電機の両方の機能を有するモータジェネレータＭＧを用いた電動車両ＥＶについて、本発明の電動車両用変速装置１００、２００、３００を説明した。しかし、モータジェネレータＭＧの代わりに、駆動輪Ｗに回転トルクを付与するモータを有する電動車両ＥＶにも、本発明の電動車両用変速装置１００、２００、３００の技術的思想が適用可能なことは言うまでもない。

また、以上説明した実施形態では、リングギヤ４４には、その内周側にインナーギヤ４４ａが形成されている。しかし、インナーギヤ４４ａに代わりに、その外周側にアウターギヤが形成され、キャリア４３に自転可能に軸支されたプラネタリギヤが前記アウターギヤ及びサンギヤ４１に噛合する実施形態であっても差し支え無い。

また、以上説明した実施形態では、遠心クラッチ２０は、入力部材２１に揺動可能に取り付けられたウェート２２の外周面に摩擦部材２３が形成された構成である。しかし、遠心クラッチ２０は、この構成に限定されず、入力部材２１と一体回転するクラッチディスクと、当該クラッチディスクと離接可能に対向し、出力部材２５一体回転するクラッチディスクを有し、入力部材２１にカム状のウェートが設けられ、入力部材２１が回転した際に、入力部材２１に取り付けられたウェートが、いずれか一方のクラッチディスクを押圧して、入力部材２１に伝達される回転トルクが出力部材２５に伝達されるように構成されている遠心クラッチであっても差し支え無い。

以上説明した実施形態では、摩擦部材２３は、ウェート２２に取り付けられ、出力部材２５の内周面と接触するように構成されている。しかし、入力部材２１の回転速度が「接続開始回転速度」以上になった場合に、遠心力により、摩擦部材２３が出力部材２５と一体回転する部材に接触するように構成されている遠心クラッチ２０であっても差し支え無い。

また、以上説明した実施形態では、電動車両ＥＶは、後退走行を有する４輪以上の車両である。しかし、電動車両ＥＶが、後退走行を有さない二輪車である場合には、切替クラッチ６０は不要である。

また、以上説明した実施形態では、レバー６６ｂと、押圧部材６４はケーブル６７によって連結されている。しかし、レバー６６ｂと押圧部材６４が、ギヤ等の機械的要素で接続されていても差し支え無い。或いは、電気や油圧により、押圧部材６４を移動させる実施形態であっても差し支え無い。

以上説明した実施形態では、最終出力軸１３は、駆動輪Ｗに接続している。しかし、最終出力軸１３に回転連結するデファレンシャルによって、駆動力が左右に駆動輪Ｗに分割される電動車両ＥＶであっても差し支え無い。

１０…ハウジング（本体）、１１…入力軸、１２…出力軸、１３…最終出力軸（出力軸）
２０…遠心クラッチ、２１…入力部材、２３…摩擦部材、２５…出力部材
３０…第一ワンウェイクラッチ、３０ａ…第一部材、３０ｂ…第二部材
４０…遊星歯車機構、４１…サンギヤ（第一要素、第二要素、第三要素）、４２…プラネタリギヤ、４３…キャリア（第一要素、第二要素、第三要素）、４４…リングギヤ（第一要素、第二要素、第三要素）
５０…第二ワンウェイクラッチ、６０…切替クラッチ、６６…レバー（操作部材）
１００…第一の実施形態の電動車両用変速装置
２００…第二の実施形態の電動車両用変速装置
３００…第三の実施形態の電動車両用変速装置
ＥＶ…電動車両、ＭＧ…モータジェネレータ（モータ）、ＲＧ…減速ギヤ、Ｗ…駆動輪

Claims (10)

1. モータによって駆動輪が駆動される電動車両に用いられる変速装置であって、
   前記モータに回転連結される入力軸と、
   前記駆動輪に回転連結される出力軸と、
   前記入力軸及び前記出力軸が回転可能に軸支される本体と、
   前記入力軸に回転連結された入力部材と、前記入力部材に対して相対回転可能に配設された出力部材とを有し、前記入力部材の回転速度が接続開始回転速度以上になった場合には、前記入力部材に伝達される回転トルクが前記出力部材に伝達されるように構成されている遠心クラッチと、
   前記入力軸と前記出力軸の間に配設され、入力要素として作用する第一要素、固定要素として作用する第二要素、及び前記第一要素の回転に対して減速された回転速度で回転する第三要素を有する遊星歯車機構と、
   前記本体に固定された第一部材と、前記第一部材に対して正回転方向には回転可能であり、且つ、前記第一部材に対して逆回転方向には回転不能である第二部材を有する第一ワンウェイクラッチと、を有し、
   前記第一要素が前記入力軸に回転連結されとともに前記入力部材に接続され、
   前記第二要素が前記第二部材に接続されるとともに前記出力部材に接続され、
   前記第三要素が前記出力軸に回転連結されている電動車両用変速装置。
2. 請求項１において、
   前記遊星歯車機構は、シングルピニオン式であり、
   前記第一要素は、サンギヤであり、
   前記第二要素は、リングギヤであり、
   前記第三要素は、キャリアである電動車両用変速装置。
3. 請求項１において、
   前記遊星歯車機構は、シングルピニオン式であり、
   前記第一要素は、リングギヤであり、
   前記第二要素は、サンギヤであり、
   前記第三要素は、キャリアである電動車両用変速装置。
4. 請求項１において、
   前記遊星歯車機構は、ダブルピニオン式であり、
   前記第一要素は、サンギヤであり、
   前記第二要素は、キャリアであり、
   前記第三要素は、リングギヤである電動車両用変速装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
   前記入力軸と前記出力軸の間に設けられ、前記モータから前記入力軸に入力された前記電動車両が前進する方向の回転トルクは前記出力軸に伝達しないが、前記駆動輪から前記出力軸に入力された回転トルクを前記入力軸に伝達する第二ワンウェイクラッチを、有する電動車両用変速装置。
6. 請求項５において、
   前記本体と前記第一部材の間に設けられ、前記第一部材と前記本体との相対回転を許容するフリー状態と、前記第一部材と前記本体の相対回転を許容しないロック状態とを切り替える切替クラッチを、有する電動車両用変速装置。
7. 請求項６において、
   前進位置と後退位置間を移動し、前記切替クラッチと機械的要素で接続された操作部材を有し、
   前記操作部材を前記前進位置に移動させると前記切替クラッチが前記ロック状態となり、
   前記操作部材を前記後退位置に移動させると前記切替クラッチが前記フリー状態となるように構成されている電動車両用変速装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれかにおいて、
   前記入力軸と前記出力軸との間に設けられ、前記入力軸側から入力された回転を減速する減速装置を有する電動車両用変速装置。
9. 請求項８において、
   前記減速装置は、前記遠心クラッチと前記出力軸との間に設けられている電動車両用変速装置。
10. 請求項１〜請求項９のいずれかにおいて、
    前記遠心クラッチは、前記入力部材の回転が伝達される摩擦部材を有し、前記入力部材の回転速度が前記接続開始回転速度以上になった場合には、前記摩擦部材が前記出力部材又は前記出力部材と一体回転する部材に接触するように構成されている電動車両用変速装置。

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