JP2015505599A - 無段変速機付き電気車両の動力伝達装置 - Google Patents
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Abstract
電動モータを使用する電気車両にＶベルト式無段変速機を採用して走行状態に応じて適切に自動変速されるようにすることによって、電気車両においてもエネルギー効率及び性能を向上させることができ、無段変速機の変速に必要な電動モータの回転数をさらに低くすることができるようにして自動変速時点を早めることができることはもちろん、エネルギーをさらに低減できる無段変速機付き電気車両の動力伝達装置を開示する。本発明の動力伝達装置は、ハウジングと、電動モータの駆動軸に設置された駆動プーリ組立体と、縦動軸に設置された縦動プーリ組立体と、駆動プーリ組立体と縦動プーリ組立体とを連結するＶベルトと、ハウジング内に回転支持された輪軸と縦動軸との間に設置された減速ギア列とを備え、駆動プーリ組立体は、第１及び第２駆動ホイールと、遠心力で第１及び第２駆動ホイールの間の間隔を調節する複数のウェイトローラと、Ｖベルトが第１及び第２駆動ホイールの間で密着されるようにする弾性加圧機構とからなり、縦動プーリ組立体は、第１及び第２縦動ホイールと、Ｖベルトが第１及び第２縦動ホイールの間で密着されるようにする弾性加圧機構とからなる。【選択図】図２
Description
本発明は、２輪または４輪駆動電気車両の動力伝達装置に関し、詳細には、電動モータの駆動軸から輪側の縦動軸へ伝達される回転比が自動変速するようにすることによって、電気車両の性能及びエネルギー効率を向上させうる無段変速機付き電気車両の動力伝達装置に関する。
一般に、２輪または４輪駆動電気車両は動力源として電動モータが使用され、電動モータの駆動軸と輪軸との間には減速ギア列から構成された動力伝達装置が配置されている。したがって、電動モータの高速回転を動力伝達装置が減速させて輪に伝達することによって、車両を走行させるようになる。また、走行速度の増減は、電動モータに供給される電力を制御して電動モータの回転数を調節することによりなされるので、電動モータを動力源とする電気車両の動力伝達装置には変速機が別に設置されていない。
このような従来の電気車両は、変速機が別に設置されていないから、車両の走行時の速度や負荷に応じて效率的に変速させることができず、これによって変速機を備えたガソリンエンジン駆動車両に比べて出力及びエネルギー効率が低いという短所がある。
このような従来の電気車両は、変速機が別に設置されていないから、車両の走行時の速度や負荷に応じて效率的に変速させることができず、これによって変速機を備えたガソリンエンジン駆動車両に比べて出力及びエネルギー効率が低いという短所がある。
このような電気車両の短所を補完するために、ガソリンエンジン駆動車両に使用されるＶベルト式無段変速機を電気車両の動力伝達装置に設置することを考慮することができる。
図１は、Ｖベルト式無段変速機が設置されたガソリンエンジン車両の動力伝達装置を示したもので、Ｖベルト式無段変速機は、エンジン側の駆動軸１と輪側の縦動軸２との間に設置される。したがって、駆動軸１は、エンジン３の駆動により回転し、縦動軸２は、駆動軸１から無段変速機４を介して変速した回転力の伝達を受けて回転し、縦動軸２の回転力は、縦動軸２と輪軸５との間に設置された減速ギア列６により減速して輪軸５に伝達される。
Ｖベルト式無段変速機４の構成は、駆動軸１に設置された駆動プーリ組立体７と、縦動軸２に設置された縦動プーリ組立体８と、前記駆動プーリ組立体７と縦動プーリ組立体８とを連結するＶベルト９と、前記縦動プーリ組立体８側に設置されたクラッチ組立体８ａとからなる。また、縦動プーリ組立体８には、加圧スプリング８ｃが設置されており、この加圧スプリング８ｃは、片方の縦動プーリを加圧して両方の縦動プーリの間隔が狭まるようにすることによって、縦動プーリ組立体８とＶベルト９との間に密着力を発生させて回転力を伝達できるようになっている。
図１は、Ｖベルト式無段変速機が設置されたガソリンエンジン車両の動力伝達装置を示したもので、Ｖベルト式無段変速機は、エンジン側の駆動軸１と輪側の縦動軸２との間に設置される。したがって、駆動軸１は、エンジン３の駆動により回転し、縦動軸２は、駆動軸１から無段変速機４を介して変速した回転力の伝達を受けて回転し、縦動軸２の回転力は、縦動軸２と輪軸５との間に設置された減速ギア列６により減速して輪軸５に伝達される。
Ｖベルト式無段変速機４の構成は、駆動軸１に設置された駆動プーリ組立体７と、縦動軸２に設置された縦動プーリ組立体８と、前記駆動プーリ組立体７と縦動プーリ組立体８とを連結するＶベルト９と、前記縦動プーリ組立体８側に設置されたクラッチ組立体８ａとからなる。また、縦動プーリ組立体８には、加圧スプリング８ｃが設置されており、この加圧スプリング８ｃは、片方の縦動プーリを加圧して両方の縦動プーリの間隔が狭まるようにすることによって、縦動プーリ組立体８とＶベルト９との間に密着力を発生させて回転力を伝達できるようになっている。
よって、エンジン３の回転力により駆動プーリ組立体７が回転するようになると、Ｖベルト９で連結した縦動プーリ組立体８が回転する。クラッチ組立体８ａは、エンジン３の回転数がアイドリング速度（車両の種類に応じて２０００〜２５００ＲＰＭ）以下の場合、縦動軸２に固定したクラッチキャップ８ｂと離隔されて、縦動プーリ組立体８の回転力が縦動軸２に伝達されないようにすることによって、輪５が駆動しないアイドリング状態になり、アイドリング速度以上では遠心力によりクラッチキャップ８ｂと密着されて縦動プーリ組立体８の回転力を縦動軸２に伝達することによって、減速ギア列６を介して輪軸５に回転力を伝達して車両を走行させるようになる。
車両の変速は、初期状態では縦動プーリ組立体８に設置された加圧スプリング８ｃの加圧力によって、Ｖベルト９は、縦動プーリ組立体８の最も外側の外径に位置しており、駆動プーリ組立体７側では、最も内側の直径に密着されて駆動プーリ組立体７と縦動プーリ組立体８においてＶベルトを握っている直径の差により駆動軸１と縦動軸２との初期回転比は略２．５：１程度にで維持されている。この状態で両方の回転比を変化させるために、駆動プーリ組立体７を片方は可変駆動プーリ７ａから構成し、複数のウェイトローラ７ｂを設置して、エンジンの回転数が変速開始速度（車両の種類に応じて４０００〜５０００ＲＰＭ）以上の場合、ウェイトローラ７ｂが遠心力により可変駆動プーリ７ａを固定駆動プーリ７ｃ側に加圧するようになり、これによって可変駆動プーリ７ａと固定駆動プーリ７ｃとの間隔が狭くなりながら、Ｖベルト９が直径の大きな外側に押されることにより、縦動プーリ組立体８側との回転比が変化することにより、自動的に変速がなされるようになっている。このとき、駆動プーリ組立体７のウェイトローラ７ｂの遠心力は、縦動プーリ組立体８の加圧スプリング８ｃの加圧力より大きな場合（車両の種類に応じて４０００〜５０００ＲＰＭ）変速をする。
車両の変速は、初期状態では縦動プーリ組立体８に設置された加圧スプリング８ｃの加圧力によって、Ｖベルト９は、縦動プーリ組立体８の最も外側の外径に位置しており、駆動プーリ組立体７側では、最も内側の直径に密着されて駆動プーリ組立体７と縦動プーリ組立体８においてＶベルトを握っている直径の差により駆動軸１と縦動軸２との初期回転比は略２．５：１程度にで維持されている。この状態で両方の回転比を変化させるために、駆動プーリ組立体７を片方は可変駆動プーリ７ａから構成し、複数のウェイトローラ７ｂを設置して、エンジンの回転数が変速開始速度（車両の種類に応じて４０００〜５０００ＲＰＭ）以上の場合、ウェイトローラ７ｂが遠心力により可変駆動プーリ７ａを固定駆動プーリ７ｃ側に加圧するようになり、これによって可変駆動プーリ７ａと固定駆動プーリ７ｃとの間隔が狭くなりながら、Ｖベルト９が直径の大きな外側に押されることにより、縦動プーリ組立体８側との回転比が変化することにより、自動的に変速がなされるようになっている。このとき、駆動プーリ組立体７のウェイトローラ７ｂの遠心力は、縦動プーリ組立体８の加圧スプリング８ｃの加圧力より大きな場合（車両の種類に応じて４０００〜５０００ＲＰＭ）変速をする。
しかしながら、前記のようなガソリン・エンジン用無段変速機４を電気車両に採用する場合、ガソリン・エンジンは、アイドリング状態で動力が伝達されないようにするために、クラッチ組立体８ａを必要とするが、電動モータを駆動源とする電気車量は、電動モータに供給される電力を制御して速度を調節するシステムであるから、アイドリング状態では不必要にエネルギーのみが浪費になるという問題がある。
また、低い回転比を作って高速走行したり、または適合した燃費を得るための自動変速が、エンジン回転数４０００ＲＰＭ以上でなされるようになったことであるので、電気車両は電動モータをエンジンと同じ速度で回転させようとするとき、大きなエネルギーを消耗するという問題がある。
また、低い回転比を作って高速走行したり、または適合した燃費を得るための自動変速が、エンジン回転数４０００ＲＰＭ以上でなされるようになったことであるので、電気車両は電動モータをエンジンと同じ速度で回転させようとするとき、大きなエネルギーを消耗するという問題がある。
本発明は、上記の従来の問題点を解決するためのものであって、その目的は、電動モータを駆動源とする電気車両にＶベルト式無段変速機を採用して走行状態に応じて適切に自動変速させることによって、電動モータを駆動源とする電気車両においてもエネルギー効率及び性能を向上させうるという無段変速機付き電気車両の動力伝達装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、無段変速機の自動変速に必要な電動モータの回転数をさらに低くすることができるようにして、変速時点を早めることができることはもちろん、エネルギーをさらに低減することができ、走行途中、急加速のためにまたは登り坂の道で電動モータの回転数を急に増加させる時、無段変速機のＶベルトとプーリとの間から発生するスリップ現象を防止できる無段変速機付き電気車両の動力伝達装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、無段変速機の自動変速に必要な電動モータの回転数をさらに低くすることができるようにして、変速時点を早めることができることはもちろん、エネルギーをさらに低減することができ、走行途中、急加速のためにまたは登り坂の道で電動モータの回転数を急に増加させる時、無段変速機のＶベルトとプーリとの間から発生するスリップ現象を防止できる無段変速機付き電気車両の動力伝達装置を提供することにある。
上記の目的を達成すべく、本発明は、ハウジングと、前記ハウジング内に回転支持された電動モータの駆動軸に設置された駆動プーリ組立体と、前記ハウジング内に回転支持された縦動軸に設置された縦動プーリ組立体と、前記駆動プーリ組立体と縦動プーリ組立体とを連結するＶベルトと、前記ハウジング内に回転支持された輪軸と前記縦動軸との間に設置された減速ギア列とを備え、前記駆動プーリ組立体は、対向する１対の第１及び第２駆動ホイールと、前記片方の第１駆動ホイールに設置されて駆動軸の回転時に作用する遠心力で第１及び第２駆動ホイール間の間隔を調節するようになった複数のウェイトローラと、前記他の片方の第２駆動ホイールに弾性力を加えるように設置されて、Ｖベルトが第１及び第２駆動ホイールの間で密着されるようにする弾性加圧機構とからなり、前記縦動プーリ組立体は、１対の第１及び第２縦動ホイールと、前記片方の第２縦動ホイールに弾性力を加えるように設置されて、Ｖベルトが第１及び第２縦動ホイールの間で密着されるようにする弾性加圧機構とからなることを特徴とする無段変速機付き電気車両の動力伝達装置に特徴がある。
また、本発明は、前記駆動プーリ組立体の弾性加圧機構が、駆動軸の終端に固定された受け板と、前記受け板と片方の第２駆動ホイールとの間に弾力設置された弾性スプリングとからなる無段変速機付き電気車両の動力伝達装置に特徴がある。
また、本発明は、前記縦動プーリ組立体の弾性加圧機構が、縦動軸の終端に固定された固定板と、前記固定板と片方の第２縦動ホイールとの間に設置された弾性スプリングとからなる無段変速機付き電気車両の動力伝達装置に特徴がある。
また、本発明は、前記駆動プーリ組立体と縦動プーリ組立体にＶベルトとのスリップを防止するスリップ防止機構がそれぞれ備えられた無段変速機付き電気車両の動力伝達装置に特徴がある。
また、本発明は、前記駆動プーリ組立体に備えられたスリップ防止機構は、片方の第２駆動ホイールのボス部に形成した長方形の傾斜カム溝と、前記駆動軸に固定されて前記傾斜カム溝に案内されるカムピンとから構成され、前記傾斜カム溝は、第２駆動ホイールより駆動軸の回転速度が速い時、カムピンが第２駆動ホイールを第１駆動ホイール側に押して移動させるように傾斜するように形成された無段変速機付き電気車両の動力伝達装置に特徴がある。
また、本発明は、前記縦動プーリ組立体に備えられたスリップ防止機構は、片方の第２縦動ホイールのボス部に形成した長方形の傾斜カム溝と、他の片方の第１縦動ホイールのボス部に形成されて前記傾斜カム溝に案内されるカムピンとから構成され、前記傾斜カム溝は、第１縦動ホイールより第２縦動ホイールの回転速度が速い時、カムピンが第２縦動ホイールを第１縦動ホイール側に押して移動させるように傾斜するように形成された無段変速機付き電気車両の動力伝達装置に特徴がある。
また、本発明は、前記ウェイトローラの外側の周囲面に複数の凹溝を形成した無段変速機付き電気車両の動力伝達装置に特徴がある。
また、本発明は、前記縦動プーリ組立体の弾性加圧機構が、縦動軸の終端に固定された固定板と、前記固定板と片方の第２縦動ホイールとの間に設置された弾性スプリングとからなる無段変速機付き電気車両の動力伝達装置に特徴がある。
また、本発明は、前記駆動プーリ組立体と縦動プーリ組立体にＶベルトとのスリップを防止するスリップ防止機構がそれぞれ備えられた無段変速機付き電気車両の動力伝達装置に特徴がある。
また、本発明は、前記駆動プーリ組立体に備えられたスリップ防止機構は、片方の第２駆動ホイールのボス部に形成した長方形の傾斜カム溝と、前記駆動軸に固定されて前記傾斜カム溝に案内されるカムピンとから構成され、前記傾斜カム溝は、第２駆動ホイールより駆動軸の回転速度が速い時、カムピンが第２駆動ホイールを第１駆動ホイール側に押して移動させるように傾斜するように形成された無段変速機付き電気車両の動力伝達装置に特徴がある。
また、本発明は、前記縦動プーリ組立体に備えられたスリップ防止機構は、片方の第２縦動ホイールのボス部に形成した長方形の傾斜カム溝と、他の片方の第１縦動ホイールのボス部に形成されて前記傾斜カム溝に案内されるカムピンとから構成され、前記傾斜カム溝は、第１縦動ホイールより第２縦動ホイールの回転速度が速い時、カムピンが第２縦動ホイールを第１縦動ホイール側に押して移動させるように傾斜するように形成された無段変速機付き電気車両の動力伝達装置に特徴がある。
また、本発明は、前記ウェイトローラの外側の周囲面に複数の凹溝を形成した無段変速機付き電気車両の動力伝達装置に特徴がある。
上記の特徴的構成を有する本発明によれば、Ｖベルト式無段変速機が電動モータを駆動源とする電気車両の動力伝達装置に設置されることによって、電気車両の走行状態に応じて自動変速できるようになり、これにより電気車両においても車両の出力及び性能を向上させることができ、エネルギー効率も高めることができるという効果がある。
また、本発明は、駆動プーリ組立体の第２駆動ホイールを第１駆動ホイール側に加圧する弾性加圧機構が設置されることによって、ウェイトローラの遠心力により第１駆動ホイールを第２駆動ホイール側に加圧して変速するための電動モータの回転数を第２駆動ホイールを加圧する弾性加圧機構の弾性力分だけ低くすることができ、これにより無段変速機の変速時点を早めて性能をさらに向上させうることはもちろん、エネルギーをさらに低減できる。
また、本発明は、駆動プーリ組立体と縦動プーリ組立体とにスリップ防止機構が備わることによって、車両の走行途中、急加速のためにまたは登り坂の道で電動モータの回転数を急に増加させる場合にも、駆動プーリ組立体と縦動プーリ組立体とから発生するＶベルトとのスリップを防止できる。
また、本発明は、無段変速機の駆動プーリ組立体を構成するウェイトローラの外側の周囲面に複数の凹溝を形成することによって、ウェイトローラの摩擦表面が減少して摩擦力を減らすことができるから、変速性能を向上させることができ、複数の凹溝に潤滑剤が流入するので、潤滑剤の損失が減少すると同時に、潤滑剤を最大限長期間維持して潤滑性能を向上させることができる。
また、本発明は、駆動プーリ組立体と縦動プーリ組立体とにスリップ防止機構が備わることによって、車両の走行途中、急加速のためにまたは登り坂の道で電動モータの回転数を急に増加させる場合にも、駆動プーリ組立体と縦動プーリ組立体とから発生するＶベルトとのスリップを防止できる。
また、本発明は、無段変速機の駆動プーリ組立体を構成するウェイトローラの外側の周囲面に複数の凹溝を形成することによって、ウェイトローラの摩擦表面が減少して摩擦力を減らすことができるから、変速性能を向上させることができ、複数の凹溝に潤滑剤が流入するので、潤滑剤の損失が減少すると同時に、潤滑剤を最大限長期間維持して潤滑性能を向上させることができる。
以下、本発明に係る電気車両の動力伝達装置を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図２及び図３は、本発明の好ましい一実施形態を示した断面図及び分解斜視図であって、図示のように本発明の電気車両の動力伝達装置は、電動モータ１１の回転力を輪１２に伝達するためのものであって、車両に固定されるハウジング１３を具備する。
図２及び図３は、本発明の好ましい一実施形態を示した断面図及び分解斜視図であって、図示のように本発明の電気車両の動力伝達装置は、電動モータ１１の回転力を輪１２に伝達するためのものであって、車両に固定されるハウジング１３を具備する。
ハウジング１３の一側外部には、電動モータ１１が設置されて駆動軸１４がハウジング１３の内部で回転支持され、輪１２の輪軸１５は、ハウジング１３の内部に貫通して回転支持されており、縦動軸１６は、駆動軸１４と輪軸１５との間に位置して、ハウジング１３内で回転支持されている。
また、前記駆動軸１４と縦動軸１６との間には、Ｖベルト式無段変速機２０が設置され、縦動軸１６と輪軸１５との間には、複数のギアから構成された減速ギア列１７が設置されている。したがって、無段変速機２０により駆動軸１４と縦動軸１６との間の回転比が変化し、減速ギア列１７により縦動軸１６の回転が減速して輪軸１５に伝達される構成である。
Ｖベルト式無段変速機２０は、２輪ガソリン・エンジン車両において多く使用されるＶベルト式無段変速機を採用したものであって、電動モータ１１の駆動軸１４に設置される駆動プーリ組立体３０と、縦動軸１６に設置される縦動プーリ組立体４０と、前記駆動プーリ組立体３０と縦動プーリ組立体４０とを連結するＶベルト５０とから構成される。
また、前記駆動軸１４と縦動軸１６との間には、Ｖベルト式無段変速機２０が設置され、縦動軸１６と輪軸１５との間には、複数のギアから構成された減速ギア列１７が設置されている。したがって、無段変速機２０により駆動軸１４と縦動軸１６との間の回転比が変化し、減速ギア列１７により縦動軸１６の回転が減速して輪軸１５に伝達される構成である。
Ｖベルト式無段変速機２０は、２輪ガソリン・エンジン車両において多く使用されるＶベルト式無段変速機を採用したものであって、電動モータ１１の駆動軸１４に設置される駆動プーリ組立体３０と、縦動軸１６に設置される縦動プーリ組立体４０と、前記駆動プーリ組立体３０と縦動プーリ組立体４０とを連結するＶベルト５０とから構成される。
駆動プーリ組立体３０は、図４に示すように、対向する１対の第１及び第２駆動ホイール３１、３２を備えたものであって、第１及び第２駆動ホイール３１、３２の間にＶベルト５０が挟まれて密着されることによって、回転力を伝達できるようになる。
前記第１及び第２駆動ホイール３１、３２のうち、電動モータ１１側に位置した第１駆動ホイール３１には、複数のウェイトローラ３３が設置され、このウェイトローラ３３は、蓋３４により覆われている。複数のウェイトローラ３３は、駆動軸１４の回転時に作用する遠心力により第１駆動ホイール３１を第２駆動ホイール３２側に加圧することによって、第１及び第２駆動ホイール３１、３２間の間隔を調節する機能を行う。
よって、第１及び第２駆動ホイール３１、３２の間隔変化によりこれらの間で密着されたＶベルト５０のかかり位置が第１及び第２ホイール３１、３２の半径方向へ移動するので、縦動プーリ組立体４０との回転比が変化して変速がなされるようになる。このとき、電動モータ１１を使用する電気車量において、前記ウェイトローラ３３に遠心力が作用して変速を始める電動モータ１１の変速開始時点の回転数は、車両によって少しずつ異なるように設定されることができるが、略１７００ＲＰＭ以上に設定することが好ましい。
前記第１及び第２駆動ホイール３１、３２のうち、電動モータ１１側に位置した第１駆動ホイール３１には、複数のウェイトローラ３３が設置され、このウェイトローラ３３は、蓋３４により覆われている。複数のウェイトローラ３３は、駆動軸１４の回転時に作用する遠心力により第１駆動ホイール３１を第２駆動ホイール３２側に加圧することによって、第１及び第２駆動ホイール３１、３２間の間隔を調節する機能を行う。
よって、第１及び第２駆動ホイール３１、３２の間隔変化によりこれらの間で密着されたＶベルト５０のかかり位置が第１及び第２ホイール３１、３２の半径方向へ移動するので、縦動プーリ組立体４０との回転比が変化して変速がなされるようになる。このとき、電動モータ１１を使用する電気車量において、前記ウェイトローラ３３に遠心力が作用して変速を始める電動モータ１１の変速開始時点の回転数は、車両によって少しずつ異なるように設定されることができるが、略１７００ＲＰＭ以上に設定することが好ましい。
このような機能のウェイトローラ３３は、図７に示すように外側の周囲面に複数の凹溝３３ａを形成している。この凹溝３３ａは、ウェイトローラ３３の回転時に第１駆動ホイール３１または蓋３４と接触する摩擦面積を減少させて摩擦力を減少させるようになるので、変速性能を向上させ、また凹溝３３ａ内に潤滑剤（グリース）が流入するので、長期間潤滑性能を維持できるようになる。
図４を再度参照すれば、駆動プーリ組立体３０は、弾性加圧機構３５とスリップ防止機構３６とを具備する。弾性加圧機構３５は、Ｖベルト５０が第１及び第２駆動ホイール３１、３２の間で密着されるように弾性力を加えるためのものであって、駆動軸１４の終端に固定された受け板３５ａと、前記受け板３５ａと第２駆動ホイール３２との間に弾力設置された弾性スプリング３５ａとからなる。このとき、前記弾性スプリング３５ａと第２駆動ホイール３２との間にはスプリング受け３５ｃを設置することが好ましい。
図４を再度参照すれば、駆動プーリ組立体３０は、弾性加圧機構３５とスリップ防止機構３６とを具備する。弾性加圧機構３５は、Ｖベルト５０が第１及び第２駆動ホイール３１、３２の間で密着されるように弾性力を加えるためのものであって、駆動軸１４の終端に固定された受け板３５ａと、前記受け板３５ａと第２駆動ホイール３２との間に弾力設置された弾性スプリング３５ａとからなる。このとき、前記弾性スプリング３５ａと第２駆動ホイール３２との間にはスプリング受け３５ｃを設置することが好ましい。
スリップ防止機構３６は、駆動プーリ組立体３０の第１及び第２駆動ホイール３１、３２とＶベルト５０との間でスリップが発生するのを防止するためのものであって、第２駆動ホイール３２のボス部３２ａに形成した長方形の傾斜カム溝３６ａと、前記駆動軸１４に固定されて前記傾斜カム溝３６ａに案内されるカムピン３６ｂ、４４ｂとから構成される。前記カムピン３６ｂは、駆動軸１４に直接形成しても良いが、本実施形態のように駆動軸１４の外側の周りに固定されて共に回転する回転支持筒体１４ａに固定することが好ましい。
前記長方形の傾斜カム溝３６ａは、第２駆動ホイール３２より駆動軸１４の回転速度が速い時、カムピン３６ｂが第２駆動ホイール３２を第１駆動ホイール３１側に押して移動させるように傾斜するように形成したものであって、すなわち、図５及び図６に示すように駆動軸１４の回転速度が第２駆動ホイール３２より速くなると、相対的に第２駆動ホイール３２は、停止した状態になり、カムピン３６ｂは回転速度差分だけ回転していた方向（図５の矢印Ｙ方向）にさらに回転した状態になるので、このようなカムピン３６ｂの回転を利用して第２駆動ホイール３２が第１駆動ホイール３１側（矢印Ｘ方向）へ移動するように傾斜カム溝３６ａを傾斜するように形成したものである。したがって、第２駆動ホイール３２の移動により第１及び第２駆動ホイール３１、３２間の間隔がさらに狭まるので、Ｖベルト５０をさらに密着させてスリップを防止できる。
前記長方形の傾斜カム溝３６ａは、第２駆動ホイール３２より駆動軸１４の回転速度が速い時、カムピン３６ｂが第２駆動ホイール３２を第１駆動ホイール３１側に押して移動させるように傾斜するように形成したものであって、すなわち、図５及び図６に示すように駆動軸１４の回転速度が第２駆動ホイール３２より速くなると、相対的に第２駆動ホイール３２は、停止した状態になり、カムピン３６ｂは回転速度差分だけ回転していた方向（図５の矢印Ｙ方向）にさらに回転した状態になるので、このようなカムピン３６ｂの回転を利用して第２駆動ホイール３２が第１駆動ホイール３１側（矢印Ｘ方向）へ移動するように傾斜カム溝３６ａを傾斜するように形成したものである。したがって、第２駆動ホイール３２の移動により第１及び第２駆動ホイール３１、３２間の間隔がさらに狭まるので、Ｖベルト５０をさらに密着させてスリップを防止できる。
一方、縦動プーリ組立体４０は、図８に示すように、対向する１対の第１及び第２縦動ホイール４１、４２を備えたもので、第１及び第２縦動ホイール４１、４２の間にＶベルト５０が挟まれて密着されることによって回転力を伝達できるようになる。
また、縦動プーリ組立体４０は、弾性加圧機構４３とスリップ防止機構４４とを具備する。弾性加圧機構４３は、Ｖベルト５０が第１及び第２縦動ホイール４１、４２の間で密着されるように弾性力を加えるためのものであって、縦動軸１６の終端に固定された固定板４５と、前記固定板４５と第２縦動ホイール４２との間に弾力設置された弾性スプリング４３ａとからなる。
このとき、前記固定板４５と弾性スプリング４３ａとの間、弾性スプリング４３ａと第２縦動ホイール４２との間には、スプリング受け４３ｂをそれぞれ設置することが好ましい。また、前記固定板４５は、単一の部品で構成することもできるが、製作の容易性のために本実施形態のように縦動軸１６に固定された第１固定部材４５ａと、弾性スプリング４３ａの一端と密着される第２固定部材４５ｂと、前記第１固定部材４５ａと第２固定部材４５ｂとの間に介在されて連結するための第３固定部材４５ｃとから構成することが好ましい。
また、縦動プーリ組立体４０は、弾性加圧機構４３とスリップ防止機構４４とを具備する。弾性加圧機構４３は、Ｖベルト５０が第１及び第２縦動ホイール４１、４２の間で密着されるように弾性力を加えるためのものであって、縦動軸１６の終端に固定された固定板４５と、前記固定板４５と第２縦動ホイール４２との間に弾力設置された弾性スプリング４３ａとからなる。
このとき、前記固定板４５と弾性スプリング４３ａとの間、弾性スプリング４３ａと第２縦動ホイール４２との間には、スプリング受け４３ｂをそれぞれ設置することが好ましい。また、前記固定板４５は、単一の部品で構成することもできるが、製作の容易性のために本実施形態のように縦動軸１６に固定された第１固定部材４５ａと、弾性スプリング４３ａの一端と密着される第２固定部材４５ｂと、前記第１固定部材４５ａと第２固定部材４５ｂとの間に介在されて連結するための第３固定部材４５ｃとから構成することが好ましい。
スリップ防止機構４４は、縦動プーリ組立体４０とＶベルト５０との間でスリップが発生するのを防止するためのものであって、第２縦動ホイール４２のボス部４２ａに形成した長方形の傾斜カム溝４４ａと、前記第１縦動ホイール４１のボス部４１ａに固定されて傾斜カム溝４４ａに案内されるカムピン４４ｂとから構成される。
前記長方形の傾斜カム溝４４ａは、第１縦動ホイール４１より第２縦動ホイール４２の回転速度が速い時、カムピン４４ｂが第２縦動ホイール４２を第１縦動ホイール４１側に押して移動させてスリップを防止するように傾斜するように形成したものであって、すなわち、図９及び図１０に示すように第２縦動ホイール４２の回転速度が第１縦動ホイール４１より相対的に速くなると、相対的に第１縦動ホイール４１のカムピン４４ｂは、停止した状態になり、第２縦動ホイール４２の傾斜カム溝４４ａは、回転速度差分だけ回転方向（図９の矢印Ｙ方向）にさらに回転した状態になるので、このような傾斜カム溝４４ａの回転を利用して、傾斜カム溝４４ａがカムピン４４ｂに案内されて第２縦動ホイール４２を第１縦動ホイール４１方向（矢印Ｘ方向）へ移動させるように傾斜するように形成したものである。したがって、第２縦動ホイール４２の移動により第１及び第２縦動ホイール４１、４２間の間隔がさらに狭まるので、Ｖベルト５０をさらに密着させてスリップを防止できる。
前記長方形の傾斜カム溝４４ａは、第１縦動ホイール４１より第２縦動ホイール４２の回転速度が速い時、カムピン４４ｂが第２縦動ホイール４２を第１縦動ホイール４１側に押して移動させてスリップを防止するように傾斜するように形成したものであって、すなわち、図９及び図１０に示すように第２縦動ホイール４２の回転速度が第１縦動ホイール４１より相対的に速くなると、相対的に第１縦動ホイール４１のカムピン４４ｂは、停止した状態になり、第２縦動ホイール４２の傾斜カム溝４４ａは、回転速度差分だけ回転方向（図９の矢印Ｙ方向）にさらに回転した状態になるので、このような傾斜カム溝４４ａの回転を利用して、傾斜カム溝４４ａがカムピン４４ｂに案内されて第２縦動ホイール４２を第１縦動ホイール４１方向（矢印Ｘ方向）へ移動させるように傾斜するように形成したものである。したがって、第２縦動ホイール４２の移動により第１及び第２縦動ホイール４１、４２間の間隔がさらに狭まるので、Ｖベルト５０をさらに密着させてスリップを防止できる。
このような構成からなる本発明の作用を説明すれば、次のとおりである。図２のように、電動モータ１１に電力が供給されて電気車両の変速開始速度、例えば１７００ＲＰＭ（車両の種類によって異なる）以下に低速回転する場合は、駆動プーリ組立体３０に備えられたウェイトローラ３３の遠心力が作用しないから変速はなされないが、駆動プーリ組立体３０では弾性加圧機構３５の弾性スプリング３５ａにより第１及び第２駆動ホイール３１、３２がＶベルト５０を密着し、縦動プーリ組立体４０では、弾性加圧機構４３の弾性スプリング４３ａにより第１及び第２縦動ホイール４１、４２がＶベルト５０を密着しているから、駆動軸１４の回転が駆動プーリ組立体３０、縦動プーリ組立体４０及びＶベルト５０を介して縦動軸１６に伝達されることによって、縦動軸１６の回転は、減速ギア列１７により減速して輪軸１５に伝達されることによって、輪１２が回転するようになり、車両は、低速走行するようになる。このとき、Ｖベルト５０の位置は、駆動プーリ組立体３０の第１及び第２駆動ホイール３１、３２では、最も内側直径で密着され、縦動プーリ組立体４０の第１及び第２縦動プーリ４１、４２では、最も外側の直径に密着されるようにそれぞれの弾性スプリング３５ｂ、４３ａの加圧力を予め設定することによって、Ｖベルト５０を握っている直系の差により駆動軸１４と縦動軸１６との初期回転比が略２．５：１の程度に維持されるようにすることが好ましい。
このような車両の低速走行状態で変速のために電動モータ１１の回転数を変速開始速度、すなわち１７００ＲＰＭ以上に上げると、駆動プーリ組立体３０のウェイトローラ３３に遠心力が作用して、第１駆動ホイール３１を第２駆動ホイール３２側に加圧するようになり、これによって第１駆動ホイール３１と第２駆動ホイール３２との間の間隔が狭くなりながら、Ｖベルト５０が回転中心から外側に押されるようになるので、Ｖベルト５０のかかり直径が大きくなり、これにより縦動プーリ組立体４０との回転比が変化して変速がなされる。
このような回転比は、電動モータ１１の回転数の増減に応じてウェイトローラ３３の遠心力が調節されて、第１駆動ホイール３１と第２駆動ホイール３２との間の間隔が変化することにより自動的になされる。
よって、電気車両においても走行状態に応じて自動変速できるから、車両の出力及び性能を向上させることができ、エネルギー効率も上げることができる
このような回転比は、電動モータ１１の回転数の増減に応じてウェイトローラ３３の遠心力が調節されて、第１駆動ホイール３１と第２駆動ホイール３２との間の間隔が変化することにより自動的になされる。
よって、電気車両においても走行状態に応じて自動変速できるから、車両の出力及び性能を向上させることができ、エネルギー効率も上げることができる
また、本発明は、駆動プーリ組立体３０に備えられた弾性加圧機構３５の弾性スプリング３５ａが第２駆動ホイール３２を第１駆動ホイール３１側に加圧するものであるから、弾性スプリング３５ａの弾性力が作用する分だけウェイトローラ３３が変速開始のために遠心力を作用する時点を遅らせることができ、その分だけ電動モータ１１の回転数が低い状態でも、ウェイトローラ３３の遠心力が作用して自動変速が開始されることによって、無段変速機２０の変速時点をその分だけ早めることができるから、出力及び性能がさらに向上し、エネルギーをさらに低減できる。
また、駆動プーリ組立体３０と縦動プーリ組立体４０に備えられたスリップ防止機構３６、４４によっては、走行途中急加速する時または登り坂の道で電動モータ１１の回転数を急に増加させる場合、駆動プーリ組立体３０の第１及び第２駆動ホイール３１、３２とＶベルト５０との間または縦動プーリ組立体４０の第１及び第２縦動ホイール４１、４２とＶベルト５０との間から発生できるスリップ現象を防止できる。
すなわち、駆動プーリ組立体３０においては、図５及び図６のように、走行途中または登り坂の道で電動モータ１１の回転数を急に増加させると、電動モータ１１から直接回転力の伝達を受ける駆動軸１４の回転速度が突然に速くなるために、第１及び第２駆動ホイール３１、３２とＶベルト５０との間でスリップが発生しながら、相対的に第１及び第２駆動ホイール３１、３２は停止した状態になり、駆動軸１４と共に回転するカムピン３６ｂは、矢印Ｙ方向にさらに回転した状態となる。
よって、カムピン３６ｂが第２駆動ホイール３２の傾斜カム溝３６ａに案内されながら、第２駆動ホイール３２を矢印Ｘ方向に押して移動させるようになるので、第１及び第２駆動ホイール３１、３２間の間隔が狭まりながらＶベルト５０をさらに密着させるようになり、これによりスリップが防止されて駆動軸１４の回転力を縦動プーリ組立体４０側に伝達できるようになる。
また、駆動プーリ組立体３０と縦動プーリ組立体４０に備えられたスリップ防止機構３６、４４によっては、走行途中急加速する時または登り坂の道で電動モータ１１の回転数を急に増加させる場合、駆動プーリ組立体３０の第１及び第２駆動ホイール３１、３２とＶベルト５０との間または縦動プーリ組立体４０の第１及び第２縦動ホイール４１、４２とＶベルト５０との間から発生できるスリップ現象を防止できる。
すなわち、駆動プーリ組立体３０においては、図５及び図６のように、走行途中または登り坂の道で電動モータ１１の回転数を急に増加させると、電動モータ１１から直接回転力の伝達を受ける駆動軸１４の回転速度が突然に速くなるために、第１及び第２駆動ホイール３１、３２とＶベルト５０との間でスリップが発生しながら、相対的に第１及び第２駆動ホイール３１、３２は停止した状態になり、駆動軸１４と共に回転するカムピン３６ｂは、矢印Ｙ方向にさらに回転した状態となる。
よって、カムピン３６ｂが第２駆動ホイール３２の傾斜カム溝３６ａに案内されながら、第２駆動ホイール３２を矢印Ｘ方向に押して移動させるようになるので、第１及び第２駆動ホイール３１、３２間の間隔が狭まりながらＶベルト５０をさらに密着させるようになり、これによりスリップが防止されて駆動軸１４の回転力を縦動プーリ組立体４０側に伝達できるようになる。
また、縦動プーリ組立体４０においては、図９及び図１０のように、走行途中または登り坂の道で電動モータ１１の回転数を急に増加させるようになると、第１及び第２縦動ホイール４１、４２とＶベルト５０との間からスリップが発生しながら相対的に縦動軸１６に固定された第１縦動ホイール４１のカムピン４４ｂは停止した状態になり、駆動プーリ組立体３０側からＶベルト５０を介して回転力を受ける第２縦動ホイール４２の傾斜カム溝４４ａは、矢印Ｙ方向にさらに回転した状態となる。したがって、カムピン４４ｂが傾斜カム溝４４ａに案内されながら第２縦動ホイール４２を矢印Ｘ方向に押して移動させるようになるので、第１及び第２縦動ホイール４１、４２間の間隔が狭まりながらＶベルト５０をさらに密着させるようになり、これによりスリップが防止されて駆動軸１４の回転力を縦動軸１６に伝達できるようになる。
以上説明された実施形態は、本発明の好ましい実施形態を説明したものに過ぎず、本発明の権利範囲は説明された実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想と特許請求の範囲内でこの分野の当業者によって多様な変更、変形または置換でき、そのような実施形態は本発明の範囲に属する。
１１ 電動モータ
１２ 輪
１３ ハウジング
１４ 駆動軸
１５ 輪軸
１６ 縦動軸
１７ 減速ギア列
２０ 無段変速機
３０ 駆動プーリ組立体
３１、３２ 第１及び第２駆動ホイール
３２ａ、４１ａ、４２ａ ボス部
３３ ウェイトローラ
３３ａ 凹溝
３５、４３ 弾性加圧機構
３６、４４ スリップ防止機構
３５ｂ、４３ａ 弾性スプリング
３６ａ、４４ａ 傾斜カム溝
３６ｂ、４４ｂ カムピン
１、４２ 第１及び第２縦動ホイール
５０ Ｖベルト
１２ 輪
１３ ハウジング
１４ 駆動軸
１５ 輪軸
１６ 縦動軸
１７ 減速ギア列
２０ 無段変速機
３０ 駆動プーリ組立体
３１、３２ 第１及び第２駆動ホイール
３２ａ、４１ａ、４２ａ ボス部
３３ ウェイトローラ
３３ａ 凹溝
３５、４３ 弾性加圧機構
３６、４４ スリップ防止機構
３５ｂ、４３ａ 弾性スプリング
３６ａ、４４ａ 傾斜カム溝
３６ｂ、４４ｂ カムピン
１、４２ 第１及び第２縦動ホイール
５０ Ｖベルト
Claims (7)
- ハウジングと、前記ハウジング内に回転支持された電動モータの駆動軸に設置された駆動プーリ組立体と、前記ハウジング内に回転支持された縦動軸に設置された縦動プーリ組立体と、前記駆動プーリ組立体と縦動プーリ組立体とを連結するＶベルトと、前記ハウジング内に回転支持された輪軸と前記縦動軸との間に設置された減速ギア列とを備え、
前記駆動プーリ組立体は、対向する１対の第１及び第２駆動ホイールと、前記片方の第１駆動ホイールに設置されて駆動軸の回転時に作用する遠心力で第１及び第２駆動ホイール間の間隔を調節する複数のウェイトローラと、前記他の片方の第２駆動ホイールに弾性力を加え、Ｖベルトが第１及び第２駆動ホイールの間で密着される弾性加圧機構とからなり、
前記縦動プーリ組立体は、１対の第１及び第２縦動ホイールと、前記片方の第２縦動ホイールに弾性力を加え、Ｖベルトが第１及び第２縦動ホイールの間で密着されるようにする弾性加圧機構とからなる
ことを特徴とする無段変速機付き電気車両の動力伝達装置。 - 前記駆動プーリ組立体の弾性加圧機構は、駆動軸の終端に固定された受け板と、前記受け板と片方の第２駆動ホイールとの間に弾力設置された弾性スプリングとからなる
請求項１に記載の無段変速機付き電気車両の動力伝達装置。 - 前記縦動プーリ組立体の弾性加圧機構は、縦動軸の終端に固定された固定板と、前記固定板と片方の第２縦動ホイールとの間に設置された弾性スプリングとからなる
請求項１に記載の無段変速機付き電気車両の動力伝達装置。 - 前記駆動プーリ組立体と縦動プーリ組立体に、Ｖベルトとのスリップを防止するスリップ防止機構がそれぞれ備えられた
請求項１に記載の無段変速機付き電気車両の動力伝達装置。 - 前記駆動プーリ組立体に備えられたスリップ防止機構は、片方の第２駆動ホイールのボス部に形成した長方形の傾斜カム溝と、前記駆動軸に固定されて前記傾斜カム溝に案内されるカムピンとから構成され、前記傾斜カム溝は、第２駆動ホイールより駆動軸の回転速度が速い時、カムピンが第２駆動ホイールを第１駆動ホイール側に押して移動させるように傾斜するように形成された
請求項４に記載の無段変速機付き電気車両の動力伝達装置。 - 前記縦動プーリ組立体に備えられたスリップ防止機構は、片方の第２縦動ホイールのボス部に形成した長方形の傾斜カム溝と、他の片方の第１縦動ホイールのボス部に形成されて前記傾斜カム溝に案内されるカムピンとから構成され、前記傾斜カム溝は、第１縦動ホイールより第２縦動ホイールの回転速度が速い時、カムピンが第２縦動ホイールを第１縦動ホイール側に押して移動させるように傾斜するように形成された
請求項４に記載の無段変速機付き電気車両の動力伝達装置。 - 前記ウェイトローラの外側の周囲面に複数の凹溝を形成した
請求項１に記載の無段変速機付き電気車両の動力伝達装置。
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