JP2015158239A - 変速装置およびこれを備える電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギ効率の更なる向上に資する技術を提供する。
【解決手段】運転者によってシフトレバー１０１をパーキングポジションに操作されると、クラッチＣＬを接続するようクラッチ切替装置６０を駆動制御するとともに、シンクロ機構４０によって第１被動歯車２４が内側入力軸１４に固定されるようアクチュエータＡＣＴを駆動制御する。即ち、内側入力軸１４から第１ギヤ機構２０を介してカウンタ軸１６までの動力伝達経路と、外側入力軸１２から第２ギヤ機構３０を介してカウンタ軸１６までの動力伝達経路の各々を動力伝達可能な状態（インターロック状態）とすることによってパーキング状態を実現する。これにより、パーキングのための専用部品が不要となり、また、これら専用部品を配置するためのスペース確保も不要となるため、装置の軽量化およびコンパクト化を図ることができる。この結果、エネルギ効率の更なる向上に資することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載され、変速段の変更を伴って動力源からの動力を出力軸に出力する変速装置に関する。

従来、この種の変速装置としては、モータの回転軸に直結された第１入力軸と、第１入力軸に同軸状に外嵌配置された第２入力軸と、モータの回転軸と第２入力軸との接続および接続の解除を行うクラッチと、出力軸と、第１入力軸に固定配置された低速歯車と、出力軸にワンウェイクラッチを介して配置されると共に、低速歯車と噛み合う低速伝達歯車と、第２入力軸に固定配置された高速歯車と、出力軸に固定配置された高速伝達歯車と、を備える構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この変速装置では、動力伝達の中断を発生することなく、モータから出力軸に出力する動力の形態を変更することができるため、動力性能とエネルギ効率との両立を図ることができる。

一方、出願人は、上述した変速装置の構成において、ワンウェイクラッチに代えてシンクロ機構によって低速伝達歯車を出力軸に固定および固定の解除を行う構成とすることにより、後進時の駆動性能を向上すると共に、効率的なエネルギ回生を実現する技術を提案している（特許文献２参照）。

ところで、一般に車両に適用される変速装置では、変速装置の出力軸をロックして車両の駐車状態を実現するパーキング機構を備えており、このために、パーキング機構を配置するためのスペースの確保や、パークギヤやパーキングポール，パーキングロッド，アクチュエータ等の専用部品が必要となっている。装置のコンパクト化および軽量化を図ることができれば、さらなるエネルギ効率の向上を図ることができるため、この点において、なお改良の余地がある。

特開２０１２−２２５３６３号公報 特開２０１３−２４３９１号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、エネルギ効率の更なる向上に資する変速装置およびこれを備える電気自動車を提供することを目的とする。

本発明の変速装置およびこれを備える電気自動車は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る変速装置の好ましい形態によれば、車両に搭載され、変速段の変更を伴って動力源からの動力を出力軸に出力する変速装置が構成される。変速装置は、動力源の動力軸と直結された第１入力軸と、当該第１入力軸に同軸状に外嵌配置された第２入力軸と、動力軸と第２入力軸との接続および接続の解除を行うクラッチと、第１入力軸と出力軸とを第１の変速比をもって接続可能な第１ギヤ機構と、第２入力軸と出力軸とを第２の変速比をもって接続する第２ギヤ機構と、第１ギヤ機構による第１入力軸と出力軸との接続状態を選択的に切替える状態切替機構と、を備える。そして、車両のパーキング指示がなされたとき、動力軸と第２入力軸とを接続すると共に、第１入力軸と出力軸とを接続状態とすることにより出力軸をロックするよう構成されている。なお、本発明における「直結」とは、第１入力軸が動力軸にスプライン嵌合や圧入嵌合によって接続された態様、あるいは、第１入力軸と動力軸とが一体に成形された態様を包含する。

本発明によれば、第１入力軸と出力軸とが接続状態となるよう第１ギヤ機構の状態を状態切替機構によって切替えることにより、第１ギヤ機構を介した動力伝達を行ない、クラッチによって動力軸と第２入力軸とを接続することにより第２ギヤ機構を介した動力伝達を行う構成を利用して動力軸と第２入力軸とを接続すると共に、第１入力軸と出力軸とを接続することにより出力軸をロックして車両のパーキングを実現する構成であるため、パーキングのための専用部品、例えば、パーキングギヤやパーキングポール，パーキングロッド，アクチュエータ等が不要となる。これにより、部品点数を減少することができ、装置の軽量化を図ることができる。また、これら専用部品を配置するためのスペースを確保する必要がなくなるため、装置のコンパクト化を図ることができる。この結果、エネルギ効率のさらなる向上を図ることができる。

本発明に係る変速装置の更なる形態によれば、クラッチの切替えを行うクラッチ切替装置をさらに備える。クラッチ切替装置は、モータと、当該モータにより回転駆動されるネジ機構を有する。そして、ネジ機構は、第２入力軸と同軸状に配置され、モータの回転駆動に伴い軸方向に螺進退するスライダ部材を有し、当該スライダ部材の軸方向への螺進退によりクラッチの切替えを行うよう構成されている。本発明における「クラッチの切替え」とは、動力軸と第２入力軸とを接続する接続状態と、動力軸と第２入力軸との接続を解除する接続解除状態と、にクラッチの状態を切替える動作が該当する。

本形態によれば、モータの回転駆動に伴い軸方向に螺進退するスライダ部材によってクラッチの切替えを行う構成であるため、モータへの電力供給を停止した場合でも、スライダ部材によってクラッチを接続した状態ないし接続解除した状態に維持することができる。これにより、例えば、クラッチとして、ノーマルオープン型のクラッチを適用した場合においても、クラッチを接続状態に維持して、車両のパーキング状態を実現することができる。なお、変速時のクラッチ切替操作においても、モータへの電力供給を継続することなくクラッチの接続状態ないし接続解除状態を維持できるため、クラッチの接続状態ないし接続解除状態を維持するために、モータへの電力供給を継続する構成に比べて、消費電力を抑えることができる。この結果、エネルギ効率の向上を図ることができる。

本発明に係る変速装置の更なる形態によれば、第１入力軸および第２入力軸を回転可能に支持するケースをさらに備えている。ネジ機構は、外周面に雄ネジが形成され第２入力軸に同軸状に外挿されるようにケースに取り付け固定されたスライダシャフトを有している。そして、スライダ部材は、内周面に雄ネジとネジ係合する雌ネジを有し、モータの回転駆動に応じて回転することによりスライダシャフト上を軸方向に螺進退するように構成されている。

本形態によれば、スライダシャフトをケースに取り付け固定し、当該スライダシャフト上でスライダ部材を軸方向に螺進退させることによりクラッチの切替えを行う構成であるため、部品点数を抑えたクラッチ切替装置を実現することができる。これにより、クラッチ切替装置のコンパクト化を図ることができる。この結果、変速装置自体の重量を低減できるため、さらなるエネルギ効率の向上を図ることができる。

本発明に係る変速装置の更なる形態によれば、ネジ機構は、第３ギヤ機構をさらに備えている。そして、当該ネジ機構は、モータの回転を第３ギヤ機構を介してスライダ部材に伝達するように構成されている。

本形態によれば、モータの回転速度がスライダ部材に減速されて伝達されるように第３ギヤ機構のギヤ比を設定することによって、スライダ部材に大きな回転トルクを作用させることができるため、モータの小型化を図ることができる。これにより、さらなるエネルギ効率の向上を図ることができる。なお、モータとスライダ部材とを直接接続する構成に比べて、小スペースで同じ大きさの減速比を実現することができる。

本発明に係る変速装置の更なる形態によれば、第１ギヤ機構は、第１入力軸と相対回転可能に当該第１入力軸上に配置された第１駆動歯車と、出力軸に固定配置された第１従動歯車と、を有する。また、第２ギヤ機構は、第２入力軸に固定配置された第２駆動歯車と、出力軸に固定配置されると共に第２駆動歯車と噛み合う第２従動歯車と、を有する。そして、状態切替機構は、第１入力軸上に配置されると共に、第１従動歯車を出力軸に固定することにより、第１入力軸と出力軸とを接続するよう構成されている

本形態によれば、状態切替機構を第１入力軸上に配置する構成であるため、状態切替機構を出力軸上に配置する構成に比べて、状態切替機構に作用するイナーシャを小さく抑えることができる。これにより、変速の際に状態切替機構に掛かる負荷を低減できるため、状態切替機構の小型化を図ることができる。この結果、さらなるエネルギ効率の向上を図ることができる。

本発明に係る変速装置の更なる形態によれば、第１変速比は、第２変速比より大きい変速比に設定されている。本形態によれば、変速装置が車両に搭載され、当該車両の発進時や車両の加速時などの大きな駆動力を要する場合ないしエネルギ回生を行う場合には、第１ギヤ機構による動力伝達を行い、車両の高速走行時などの車両の発進時や加速時などに比べて大きな動力を要さない場合には、第２ギヤ機構による動力伝達を行う。即ち、動力源を効率の良い運転状態で運転しながら必要な駆動力ないし高いエネルギ回生率を得ることができる。この結果、エネルギ効率を向上することができる。

本発明に係る電気自動車の好ましい形態によれば、車軸と、動力源としての電動機と、車軸に出力軸が機械的に接続された請求項１ないし５のいずれか一項に記載の変速装置と、を備えている。

本形態によれば、上述のいずれかの態様の本発明の変速装置を搭載するから、本発明の変速装置が奏する効果、例えば、エネルギ効率の向上を図ることができる効果と同様な効果を奏することができる。この結果、電気自動車の航続距離を拡大することができる。

本発明によれば、エネルギ効率の更なる向上に資する変速装置およびこれを備える電気自動車を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る変速装置１０を備える電気自動車１の構成の概略を示す構成図である。 本発明の実施の形態に係る変速装置１０の構成を示す構成図である。 クラッチ切替装置６０の構成を示す構成図である。 変速機用制御装置９０により実行される変速機１１へのパーキング制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

電気自動車１は、図１に示すように、動力源である電動機２と、電動機２に接続された変速装置１０と、変速装置１０に接続された車軸４と、車軸４に接続された車輪６と、車両全体を制御するメイン制御装置１００を備えている。電気自動車１は、本発明における「電気自動車」に対応し、電動機２は、本発明における「動力源」に対応し、変速装置１０は、本発明における「変速装置」に対応する実施構成の一例である。

変速装置１０は、図１に示すように、２段式の変速機１１と、この２段式の変速機１１の変速比を制御する変速機用制御装置９０と、を備える。

変速機１１は、図２に示すように、電動機２の回転軸２ａに接続されたクラッチＣＬと、クラッチＣＬを介して回転軸２ａに接続された外側入力軸１２と、回転軸２ａに直結された内側入力軸１４と、外側入力軸１２および内側入力軸１４に平行に配置されたカウンタ軸１６と、外側入力軸１２とカウンタ軸１６とを接続する第１ギヤ機構２０と、内側入力軸１４とカウンタ軸１６とを接続可能な第２ギヤ機構３０と、内側入力軸１４に固定配置されたシンクロ機構４０と、クラッチＣＬの切換えを行うクラッチ切替装置６０と、カウンタ軸１６に接続されたディファレンシャル装置１５と、これらを収容するケーシング７０と、を備える。回転軸２ａは、本発明における「動力軸」に対応する実施構成の一例である。

クラッチＣＬは、図２に示すように、クラッチカバー８２と、クラッチディスク８４と、プレッシャプレート８６と、ダイヤフラムスプリング８８とを備えた乾式単板クラッチとして構成されている。クラッチカバー８２は、電動機２の回転軸２ａと一体に回転するように、回転軸２ａに直結された内側入力軸１４の外周面に取り付けられている。

クラッチディスク８４は、スプライン嵌合によって外側入力軸１２の外周面に取り付けられている。プレッシャプレート８６は、クラッチカバー８２と一体的に回転するようクラッチカバー８２内に配置されており、クラッチディスク８４をクラッチカバー８２との間で挟み込むことができるように構成されている。

ダイヤフラムスプリング８８は、常時、プレッシャプレート８６をクラッチディスク８４から離す方向にバネ力を付勢している。即ち、クラッチＣＬは、通常、外側入力軸１２と電動機２の回転軸２ａとの接続を解除した状態とされたノーマルオープン型クラッチとして構成されている。

外側入力軸１２は、図２に示すように、中空軸部材として構成されており、ケーシング７０にボールベアリングＢ１を介して回転可能に支持されている。外側入力軸１２は、本発明における「第２入力軸」に対応する実施構成の一例である。

内側入力軸１４は、図２に示すように、外側入力軸１２に同軸状に内嵌されている。また、内側入力軸１４は、一端が電動機２の回転軸２ａの内側にスプライン嵌合されると共に、他端がケーシング７０にボールベアリングＢ２を介して回転可能に支持されている。内側入力軸１４は、本発明における「第１入力軸」に対応する実施構成の一例である。

カウンタ軸１６は、図２に示すように、両端に配置されたボールベアリングＢ３，Ｂ４を介してケーシング７０に回転可能に支持されている。カウンタ軸１６のボールベアリングＢ３寄りの端部には出力ギヤＯＧが一体形成されている。出力ギヤＯＧは、ディファレンシャル装置１５のリングギヤＲＧと噛み合っている。

即ち、カウンタ軸１６は、ディファレンシャル装置１５を介して車軸４に接続されており、これにより、カウンタ軸１６の動力が、ディファレンシャル装置１５を介して車軸４に出力される。カウンタ軸１６は、本発明における「出力軸」に対応する実施構成の一例である。また、「カウンタ軸１６が、ディファレンシャル装置１５を介して車軸４に接続されている」は、本発明における「車軸に出力軸が機械的に接続された」に対応する実施構成の一例である。

第１ギヤ機構２０は、図２に示すように、内側入力軸１４に設けられた第１駆動歯車２２と、カウンタ軸１６に設けられた第１被動歯車２４とから構成されている。第１駆動歯車２２は、ニードルベアリングを介して内側入力軸１４に配置され、内側入力軸１４と相対回転可能な遊転歯車として構成されている。本発明における「第１従動歯車」に対応する実施構成の一例である。

第１駆動歯車２２には、後述するカップリングスリーブ４４と係合するクラッチギヤ２２ａが一体に設けられている。第１被動歯車２４は、カウンタ軸１６と一体回転するようカウンタ軸１６にスプライン圧入によって固定されており、第１駆動歯車２２と噛み合うように構成されている。第１ギヤ機構２０により構成される変速比ｉ１は、後述する第２ギヤ機構３０により構成される変速比ｉ２よりも大きい変速比に設定されている。

第２ギヤ機構３０は、図２に示すように、外側入力軸１２に設けられた第２駆動歯車３２と、カウンタ軸１６に設けられた第２被動歯車３４とから構成されている。第２駆動歯車３２は、外側入力軸１２の一端（クラッチディスク８４がスプライン嵌合される側とは反対側の端部）に一体形成されている。第２被動歯車３４は、カウンタ軸１６と一体回転するようカウンタ軸１６にスプライン圧入によって固定されており、第２駆動歯車３２と噛み合うように構成されている。第２被動歯車３４は、出力ギヤＯＧに隣接配置されている。第２被動歯車３４は、本発明における「第２従動歯車」に対応する実施構成の一例である。

シンクロ機構４０は、図２に示すように、内側入力軸１４にスプライン嵌合されたシンクロハブ４２と、シンクロハブ４２の外周面上に配置されたカップリングスリーブ４４と、シンクロハブ４２とクラッチギヤ２２ａとの間に配置されたボークリング４６と、から構成されている。シンクロ機構４０が内側入力軸１４上に配置される構成であるため、シンクロ機構４０がカウンタ軸１６上に配置される構成に比べて、シンクロ機構４０に作用するイナーシャを小さく抑えることができる。これにより、シンクロ機構４０に掛る負荷を低減できるため、シンクロ機構４０の小型化を図ることができる。この結果、変速装置１０の軽量化を図ることができ、エネルギ効率の向上を図ることができる。

カップリングスリーブ４４は、シフトフォークＦによってシンクロハブ４２の外周面上を軸方向に摺動可能に構成されている。シフトフォークＦによって、カップリングスリーブ４４がクラッチギヤ２２ａ側に操作されることにより、カップリングスリーブ４４とクラッチギヤ２２ａとが係合される。

これにより、第１駆動歯車２２が内側入力軸１４に同期しながら固定され、第１駆動歯車２２は内側入力軸１４と一体回転し、内側入力軸１４の回転が、第１ギヤ機構２０を介してカウンタ軸１６に伝達される。なお、シフトフォークＦは、図１に示すように、アクチュエータＡＣＴによって駆動される。

アクチュエータＡＣＴは、詳細は図示しないが、モータの回転運動を運動変換機構によって軸方向運動に変換することによって、シフトフォークＦを軸方向に移動させるように構成されている。シンクロ機構４０，シフトフォークＦおよびアクチュエータＡＣＴは、本発明における「状態切替機構」に対応する実施構成の一例である。

クラッチ切替装置６０は、図２および図３に示すように、スライダシャフト６２と、スライダシャフト６２の外周面に同軸状に配置されたスライダ６４と、スライダ６４に接続された第３ギヤ機構６６と、第３ギヤ機構６６に接続されたモータ６８と、を備える。クラッチ切替装置６０は、本発明における「クラッチ切替装置」に対応し、スライダ６４は、本発明における「スライダ部材」に対応し、スライダシャフト６２，スライダ６４および第３ギヤ機構６６は、本発明における「ネジ機構」に対応し、モータ６８は、本発明における「モータ」に対応する実施構成の一例である。

スライダシャフト６２は、図３に示すように、中空状に形成された軸部６２ａと、軸方向と直交する方向に張り出したフランジ部６２ｂとから構成されている。スライダシャフト６２は、外側入力軸１２の外周面に同軸状に配置されて、フランジ部６２ｂに挿通したボルトＢＬＴによってケーシング７０に固定される。軸部６２ａの外周面には、軸部６２ａの軸長全域にわたって雄ネジが形成されている。なお、雄ネジは、右ネジとして構成されている。

スライダ６４は、図２および図３に示すように、中空状に形成された軸部６４ａと、軸部６４ａの外周面から径方向外方に向かって張り出した円板状部６４ｂとから構成されている。軸部６４ａの内周面には、スライダシャフト６２の軸部６２ａの外周面に形成された雄ネジとネジ係合する雌ネジが形成されている。

なお、雌ネジは、スライダシャフトの雄ネジに対応した右ネジとして構成されている。円板状部６４ｂの外周面にはギヤ６４ｃが形成されている。ギヤ６４ｃは、図３に示すように、歯筋が左ねじれとなるヘリカルギヤとして構成されている。即ち、ギヤ６４ｃは、ギヤ６４ｃの中心軸ＣＳ１を鉛直方向に向けて正面から見た場合に、歯筋が中心軸ＣＳ１に対して左上がりの傾斜を有している。

また、円板状部６４ｂの径方向内方部分には、レリーズベアリング部材ＲＢを保持する保持部６４ｄが形成されている。レリーズベアリングＲＢは、ダイヤフラムスプリング８８の径方向内方寄りの部分に当接される。

第３ギヤ機構６６は、図３に示すように、支持軸６６ａと、支持軸６６ａにピンＰ１によって取り付け固定されたギヤ６６ｂと、同じく、支持軸６６ａにピンＰ２によって取り付け固定されたギヤ６６ｃとを備える。 支持軸６６ａは、図３に示すように、一端がボールベアリングＢ５を介してケーシング７０に回転可能に支持されていると共に、中央部においてボールベアリングＢ６を介してアダプタプレートＡＰに回転可能に支持されている。

アダプタプレートＡＰは、ケーシングに７０に取り付け固定されている。ギヤ６６ｂは、支持軸６６ａにおけるベアリングＢ５とベアリングＢ６との間に配置されている。ギヤ６６ｃは、支持軸６６ａにおける他端（ボールベアリングＢ５を介してケーシング７０に支持された側とは反対側）に配置されており、スライダ６４のギヤ６４ｃと噛み合うように構成されている。

また、ギヤ６６ｃは、図３に示すように、ギヤ６４ｃとねじれ角度は同じで、ねじれ方向が逆、即ち、右ねじれとなるヘリカルギヤとして構成されている。即ち、ギヤ６６ｃは、ギヤ６６ｃの中心軸ＣＳ２を鉛直方向に向けて正面から見た場合に、歯筋が中心軸ＣＳ２に対して右上がりの傾斜を有している。

また、ギヤ６６ｃは、ギヤ６４ｃの軸長よりも長い軸長を有する長尺円筒状に構成されている。これにより、スライダ６４が軸方向に移動する間もギヤ６６ｃとギヤ６４ｃと噛み合いが維持される。なお、ギヤ６６ｃのギヤ径は、ギヤ６６ｂおよびスライダ６４のギヤ６４ｃのギヤ径に比べて小さく設定されている。

モータ６８の回転軸６８ａには、図３に示すように、ピニオンギヤピニオンギヤ６８ｂがピンＰ３によって固定状に取り付けられている。ピニオンギヤ６８ｂは、第３ギヤ機構６６のギヤ６６ｂと噛み合うように構成されている。ピニオンギヤ６８ｂのギヤ径は、ギヤ６６ｂのギヤ径に比べて小さく設定されている。

これにより、モータ６８の回転が、ピニオンギヤ６８ｂとギヤ６６ｂとにより構成される第１の減速比ｉ１で減速されて第３ギヤ機構６６の支持軸６６ａに伝達され、さらに、支持軸６６ａの回転が、ギヤ６６ｃとギヤ６４ｃとにより構成される第２の減速比ｉ２で減速されてスライダ６４に伝達される。即ち、モータ６８の回転を、第１の減速比ｉ１に第２の減速比ｉ２を乗じた減速比ｉでスライダ６４に伝達することができる。

このように、第３ギヤ機構６６を介してモータ６８の回転をスライダ６４に伝達することによって、モータ６８からスライダ６４までの減速比ｉを大きく設定することができる。この結果、スライダ６４に大きな回転トルクを作用させることができるため、モータ６８の小型化を図ることができる。また、モータ６８とスライダ６４とを直接接続する構成、即ち、ピ二オンギヤ６８ｂとギヤ６４ｃとを直接噛み合わせる構成に比べて、小スペースで同じ大きさの減速比を実現することができる。

なお、モータ６８は、クラッチＣＬを接続する際には、モータ６８側からピニオンギヤ６８ｂ側を見た場合に右回りとなる方向に回転軸６８ａが回転されるように回転駆動され、クラッチＣＬの接続を解除する際には、モータ６８側からピニオンギヤ６８ｂ側を見た場合に左回りとなる方向に回転軸６８ａが回転されるように回転駆動される。以下、説明の便宜上、モータ６８側からピニオンギヤ６８ｂ側を見たときに右回りとなる方向を時計回り、左回りとなる方向を反時計回りという。

変速機用制御装置９０は、詳細には図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、入出力ポートや通信ポートと、を備える。変速機用制御装置９０からは、モータ６８への駆動信号や、シフトフォークＦを作動するためのアクチュエータＡＣＴへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。また、変速機用制御装置９０は、メイン制御装置１００と通信しており、メイン制御装置１００からの制御信号によって変速機１１の変速比を制御すると共に、変速機１１の運転状態に関するデータをメイン制御装置１００に出力する。

メイン制御装置１００は、詳細に図示しないが、変速機用制御装置９０と同様に、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポートや通信ポートなどを備える。メイン制御装置１００には、シフトレバー１０１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ１０２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル１０３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ１０４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル１０５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ１０６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ（図示せず）からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。

こうして構成された実施例の電気自動車１は、基本的には、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に必要な駆動力を計算し、計算した駆動力を効率よく出力することができるよう変速機用制御装置９０により変速機１１の変速比（レシオ）を変速制御すると共に電動機２から必要な駆動力が出力されるよう電動機２に供給する電流などを制御することによって走行する。

次に、実施例の変速装置１０の動作、特にパーキングのときの動作について説明する。図４は、変速機用制御装置９０により実行される変速機１１へのパーキング制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、運転者がシフトレバー１０１をパーキングポジションに操作したとき、即ち、シフトポジションセンサ１０２がシフトポジションＳＰとしてパーキングＰを検出したときに実行される。

パーキング制御ルーチンが実行されると、変速機用制御装置９０の図示しないＣＰＵは、クラッチＣＬを接続するようクラッチ切替装置６０を駆動制御するとともに（ステップＳ１００）、シンクロ機構４０によって第１駆動歯車２２が内側入力軸１４に固定されるようアクチュエータＡＣＴを駆動制御する（ステップ１０２）。

クラッチ切替装置６０の駆動制御は、具体的には、クラッチ切替装置６０のモータ６８に電流を供給することにより行われる。モータ６８の回転軸６８ａが時計回りに回転するよう電流が供給されると、モータ６８は回転駆動してスライダ６４をクラッチＣＬ側（図２，３における右側）に軸方向移動させる。スライダ６４のクラッチＣＬ側への軸方向移動によってダイヤフラムスプリング８８がクラッチＣＬ側へ押圧され、これにより、クラッチＣＬが接続状態とされる。即ち、電動機２の回転軸２ａと外側入力軸１２とが接続状態とされる。

ここで、スライダ６４は、ネジ機構として構成されているため、モータ６８への電流供給が停止された場合でも、ネジ機構のセルフロック機能によりダイヤフラムスプリング８８を押圧可能な推力を維持できる。これにより、クラッチＣＬを接続状態とした後はモータ６８への電流供給を停止することができ、クラッチＣＬの接続状態を維持するためにモータ６８へ電流を供給し続ける構成に比べて、消費電力の低減を図ることができる。

なお、変速時のクラッチ切替操作においても、モータ６８への電力供給を継続することなくクラッチＣＬを接続状態ないし接続解除状態に維持できるため、クラッチＣＬの接続状態ないし接続解除状態を維持するために、モータ６８への電力供給を継続する構成に比べて、消費電力を抑えることができる。この結果、エネルギ効率の更なる向上を図ることができる。

一方、アクチュエータＡＣＴの駆動制御は、具体的には、アクチュエータＡＣＴの構成要素の１つであるモータに電流を供給することにより行われる。シフトフォークＦが第１駆動ギヤ２２側に動くようモータに電流が供給されると、モータが回転駆動し、アクチュエータＡＣＴの構成要素の１つである運動変換機構によって、軸方向の直線運動に変換され、シフトフォークＦを軸方向に移動させる。これにより、シフトフォークＦと係合するシンクロ機構４０のカップリングスリーブ４４が軸方向に移動されて、カップリングスリーブ４４がシンクロリング４６を介してクラッチギヤ２２ａと噛み合い、第１駆動ギヤ２２が内側入力軸１４に固定される。

このように、実施例の変速装置１０では、パーキング指示があると、内側入力軸１４，第１ギヤ機構２０およびカウンタ軸１６により構成される動力伝達経路と、外側入力軸１２，第２ギヤ機構３０およびカウンタ軸１６により構成される動力伝達経路の各々を動力伝達可能な状態、即ち、インターロック状態（二重噛み状態）とすることによりパーキング状態を実現する。これにより、パーキング状態とするために専用のパーキングギヤやパーキングポール，パーキングロッド，アクチュエータ等を設ける必要がなく、また、これらパーキングのための専用部品を配置するためのスペースを確保する必要がないため、装置の軽量化およびコンパクト化を図ることができる。この結果、エネルギ効率の更なる向上に資することができる。

なお、運転者がシフトレバー１０１をパーキングポジションから変更したとき、即ち、シフトポジションセンサ１０２がシフトポジションＳＰとしてパーキングＰを検出しなくなったときには、クラッチＣＬが接続解除状態となるよう、即ち、電動機２の回転軸２ａと外側入力軸１２とが接続解除状態となるよう、クラッチＣＬを接続状態にする際とは逆方向の電流をモータ６８に供給してモータ６８の回転軸６８ａを反時計回りに回転駆動して、スライダ６４をクラッチＣＬ側とは反対側（図２，３における左側）に軸方向移動させる。このように、クラッチＣＬを接続解除状態とすることにより、次回の発進に備えることができ、迅速な発進性を確保することができる。

実施例の変速装置１０では、シンクロ機構４０を内側入力軸１４に配置する構成としたが、シンクロ機構４０はカウンタ軸１６に配置する構成としても構わない。この場合、第１駆動歯車２２は、内側入力軸１４に固定配置すると共に、第１被動歯車２４は、カウンタ軸１６に遊転配置する構成とすれば良い。

実施例の変速装置１０では、シンクロ機構４０を用いる構成としたが、ドッグクラッチを用いる構成としても差し支えない。

実施例の変速装置１０では、モータ６８の回転を第３ギヤ機構６６を介してスライダ６４に伝達する構成としたが、モータ６８の回転をスライダ６４に直接伝達する構成、即ち、ピ二オンギヤ６８ｂとギヤ６４ｃとを直接噛み合わせる構としても構わない。当該構成によれば、クラッチ切替装置６０をスライダシャフト６２とスライダ６４とのみで構成できるため、部品点数を低減することができる。これにより、クラッチ切替装置６０のコンパクト化を図ることができる。この結果、変速装置１０自体の重量を低減できるため、さらなるエネルギ効率の向上を図ることができる。

実施例の変速装置１０では、第１変速比ｉ１が第２変速比ｉ２よりも大きくなるように設定する構成としたが、これとは逆に第２変速比ｉ２が第１変速比ｉ１よりも大きくなるように設定する構成であっても良い。

本実施形態は、本発明を実施するための形態の一例を示すものである。したがって、本発明は、本実施形態の構成に限定されるものではない。

１ 電気自動車
２ 電動機
２ａ 回転軸
４ 車軸
６ 車輪
１０ 変速装置
１１ 変速機
１２ 外側入力軸
１４ 内側入力軸
１５ ディファレンシャル装置
１６ カウンタ軸
２０ 第１ギヤ機構
２２ 第１駆動歯車
２２ａ クラッチギヤ
２４ 第１被動歯車
３０ 第２ギヤ機構
３２ 第２駆動歯車
３４ 第２被動歯車
４０ シンクロ機構
４２ シンクロハブ
４４ カップリングスリーブ
４６ ボークリング
６０ クラッチ切替装置
６２ スライダシャフト
６２ａ 軸部
６２ｂ フランジ部
６４ スライダ
６４ａ 軸部
６４ｂ 円板状部
６４ｃ ギヤ
６４ｄ 保持部
６６ 第３ギヤ機構
６６ａ 支持軸
６６ｂ ギヤ
６６ｃ ギヤ
６８ モータ
６８ａ 回転軸
６８ｂ ピニオンギヤ
７０ ケーシング
８２ クラッチカバー
８４ クラッチディスク
８６ プレッシャプレート
８８ ダイヤフラムスプリング
９０ 変速機用制御装置
１００ メイン制御装置
１０１ シフトレバー
１０２ シフトポジションセンサ
１０３ アクセルペダル
１０４ アクセルペダルポジションセンサ
１０５ ブレーキペダル
１０６ ブレーキペダルポジションセンサ
１０８ 車速センサ
ＣＬ クラッチ
Ｂ１ ボールベアリング
Ｂ２ ボールベアリング
Ｂ３ ボールベアリング
Ｂ４ ボールベアリング
Ｂ５ ボールベアリング
Ｂ６ ボールベアリング
ＯＧ 出力ギヤ
ＡＣＴ アクチュエータ
ＲＧ リングギヤ
Ｆ シフトフォーク
ＲＢ レリーズベアリング
Ｐ１ ピン
Ｐ２ ピン
ＡＰ アダプタプレート
Ｐ３ ピン
ＣＳ１ 中心軸
ＣＳ２ 中心軸
ＢＬＴ ボルト
ＳＰ シフトポジション
Ａｃｃ アクセル開度
ＢＰ ブレーキポジション
Ｖ 車速

Claims (7)

1. 車両に搭載され、変速段の変更を伴って動力源からの動力を出力軸に出力する変速装置であって、
   前記動力源の動力軸と直結された第１入力軸と、
   該第１入力軸に同軸状に外嵌配置された第２入力軸と、
   前記動力軸と前記第２入力軸との接続および接続の解除を行うクラッチと、
   前記第１入力軸と前記出力軸とを第１の変速比をもって接続可能な第１ギヤ機構と、
   前記第２入力軸と前記出力軸とを第２の変速比をもって接続する第２ギヤ機構と、
   前記第１ギヤ機構による前記第１入力軸と前記出力軸との接続状態を選択的に切替える状態切替機構と、
   を備え、
   前記車両のパーキング指示がなされたとき、前記動力軸と前記第２入力軸とを接続すると共に、前記第１入力軸と前記出力軸とを接続状態とすることにより前記出力軸をロックするよう構成された変速装置。
2. 前記クラッチの切替えを行うクラッチ切替装置をさらに備え、
   前記クラッチ切替装置は、モータと、該モータにより回転駆動されるネジ機構を有し、
   該ネジ機構は、前記第２入力軸と同軸状に配置され、前記モータの回転駆動に伴い軸方向に螺進退するスライダ部材を有し、該スライダ部材の軸方向への螺進退により前記クラッチの切替えを行うよう構成されている請求項１に記載の変速装置。
3. 前記第１入力軸および前記第２入力軸を回転可能に支持するケースをさらに備え、
   前記ネジ機構は、外周面に雄ネジが形成され前記第２入力軸に同軸状に外挿されるよう前記ケースに取り付け固定されたスライダシャフトを有しており、
   前記スライダ部材は、内周面に前記雄ネジとネジ係合する雌ネジを有し、前記モータの回転駆動に応じて回転することにより前記スライダシャフト上を軸方向に螺進退するよう構成されている
   請求項２に記載の変速装置。
4. 前記ネジ機構は、第３ギヤ機構をさらに備え、前記モータの回転を前記第３ギヤ機構を介して前記スライダ部材に伝達するよう構成されている
   請求項２または３に記載の変速装置。
5. 前記第１ギヤ機構は、前記第１入力軸と相対回転可能に該第１入力軸上に配置された第１駆動歯車と、前記出力軸に固定配置された第１従動歯車と、を有し、
   前記第２ギヤ機構は、前記第２入力軸に固定配置された第２駆動歯車と、前記出力軸に固定配置されると共に前記第２駆動歯車と噛み合う第２従動歯車と、を有し、
   前記状態切替機構は、前記第１入力軸上に配置されると共に、前記第１従動歯車を前記出力軸に固定することにより、前記第１入力軸と前記出力軸とを接続するよう構成されている
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載の変速装置。
6. 前記第１変速比は、前記第２変速比より大きい変速比に設定されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の変速装置。
7. 車軸と、
   動力源としての電動機と、
   前記車軸に前記出力軸が機械的に接続された請求項１ないし６のいずれか１項に記載の変速装置と、
   を備える電気自動車。

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