JP2017026056A - 電気自動車、２段変速機構及びインホイールモータ - Google Patents

Abstract

【課題】２速変速できる変速機能を有するとともに、パーキングレンジの機能を有する電気自動車、２段変速機構及びインホイールモータを提供する。
【解決手段】回転軸７０は、第１低速用歯車５４及び第１高速用歯車５３とそれぞれ噛合する第２低速用歯車７４及び第２高速用歯車７３が回転自在に支持されるとともにドグクラッチ部を有する。回転軸７０にはドグクラッチ部に対して選択的に係合するようにスリーブ７５を有する。シフトロッド８０はスリーブ７５を各ドグクラッチ部と係合させる２位置に作動させるシフトフォーク８１を備える。シフトロッド８０は、スリーブ７５が各ドグクラッチ部とは非係合の位置に位置するときは、係合部材７８と係合可能な位置に位置し、スリーブ７５がいずれか一方のドグクラッチ部と係合する位置に位置するときは、係合部材７８に対して非係合に位置するパーキングフォーク８２を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、電気自動車、２段変速機構及びインホイールモータに関する。

従来、パーキングブレーキを装着しているが、パーキングレンジを備えていないＲＲ駆動の電気自動車が提案されている。パーキングブレーキはワイヤを作動することによりブレーキを行うものであるため、寒冷地においてはワイヤが凍結することにより、パーキングブレーキが作動しなくなる場合がある。このため、ユーザからは、上記車両にはパーキングレンジの装着が望まれている。

また、電気自動車の駆動輪であって、インホイールモータを有する駆動輪をパーキングロックするパーキングロック機構は、特許文献１で公知である。特許文献１では、インホイールモータと、駆動輪のブレーキロータの間の駆動軸上にクラッチ機構が設けられ、前記クラッチ機構と前記インホイールモータ間の駆動軸上には、ギヤ部が設けられ、パーキングロック時には、前記ギヤ部に係合する係合部材を備える構成としている。そして、パーキングロックを行う際には、前記クラッチ機構を解除することにより、クラッチ機構とインホイールモータ間の駆動軸を前記駆動輪から切り離し、この状態でアクチュエータにより前記係合部材を駆動して前記ギヤ部に係止する。この係止後にクラッチ機構を接続することにより、前記係合部材と駆動軸上の前記ギャ部により前記駆動軸を固定するようにしている。

特開２００６−２２４８１９号公報

ところで、インホイールモータは変速機能がなくても任意のトルクを出力できるため、減速機能があっても、変速機能を有するものはない。
また、インホイールモータにおいて、低速で大トルクをするためには、大電流化、及び高出力化するしかなく、結果として、上記の低速で大トルク化を図るためには、インバータなどを大型化する必要があり、コストアップの原因ともなる。

上記では、駆動輪にインホイールモータを有する電気自動車を一例として説明したが、駆動源としてインホイールモータ以外のモータで駆動される電気自動車においても、同様の問題がある。

本発明の目的は、２速変速できる変速機能を有するとともに、パーキングレンジの機能を有する電気自動車、２段変速機構及びインホイールモータを提供することにある。

上記問題点を解決するために、本発明の電気自動車は、駆動源に接続されるとともに第１低速用歯車及び第１高速用歯車とを備える入力軸と、駆動輪に接続された出力軸と、前記入力軸と前記出力軸に平行に配置されていて、前記駆動源の回転力を前記出力軸に伝達するとともに、係合部を有する回転軸とを備えた２段変速部であって、前記回転軸には、前記第１低速用歯車及び第１高速用歯車とそれぞれ噛合する第２低速用歯車及び第２高速用歯車が回転自在に支持されるとともにドグクラッチをそれぞれ有し、前記回転軸には、両ドグクラッチに対して選択的に係合するように前記回転軸の軸方向に移動自在に支持されたスリーブを有し、前記スリーブを各ドグクラッチと係合させる２位置に作動させるシフトフォークを備えたシフト部材を有し、前記シフト部材には、前記スリーブが両ドグクラッチとは非係合の位置に位置するときは、前記係合部と係合可能な位置に位置し、前記スリーブがいずれか一方のドグクラッチと係合する位置に位置するときは、前記係合部に対して非係合に位置するパーキングフォークを備え、前記スリーブの各位置を選択的に駆動するアクチュエータとを有する２段変速部を備えるものである。

また、前記パーキングフォークが前記係合部と係合可能な位置は、前記スリーブが前記第２低速用歯車及び前記第２高速用歯車のドグクラッチと係合する２つの位置の間であって、前記スリーブが前記第２低速用歯車及び前記第２高速用歯車のドグクラッチのいずれにも非係合となっている位置であることが好ましい。

また、前記駆動源を、インホイールモータにしてもよい。
本発明の２段変速機構は、駆動源に接続されるとともに第１低速用歯車及び第１高速用歯車とを備える入力軸と、駆動輪に接続された出力軸と、前記入力軸と前記出力軸に平行に配置されていて、前記駆動源の回転力を前記出力軸に伝達するとともに、係合部を有する回転軸とを備えた２段変速機構であって、前記回転軸には、前記第１低速用歯車及び第１高速用歯車とそれぞれ噛合する第２低速用歯車及び第２高速用歯車が回転自在に支持されるとともにドグクラッチをそれぞれ有し、前記回転軸には、両ドグクラッチに対して選択的に係合するように前記回転軸の軸方向に移動自在に支持されたスリーブを有し、前記スリーブを各ドグクラッチと係合させる２位置に作動させるシフトフォークを備えたシフト部材を有し、前記シフト部材には、前記スリーブが両ドグクラッチとは非係合の位置に位置するときは、前記係合部と係合可能な位置に位置し、前記スリーブがいずれか一方のドグクラッチと係合する位置に位置するときは、前記係合部に対して非係合に位置するパーキングフォークを備え、前記スリーブの各位置を選択的に駆動するアクチュエータとを有するものである。

また、本発明のインホイールモータは、モータ軸を有するインホイールモータにおいて、前記モータ軸に接続されるとともに第１低速用歯車及び第１高速用歯車とを備える入力軸と、駆動輪に接続された出力軸と、前記入力軸と前記出力軸に平行に配置されていて、前記駆動源の回転力を前記出力軸に伝達するとともに、係合部を有する回転軸とを備えた２段変速機構であって、前記回転軸には、前記第１低速用歯車及び第１高速用歯車とそれぞれ噛合する第２低速用歯車及び第２高速用歯車が回転自在に支持されるとともにドグクラッチをそれぞれ有し、前記回転軸には、両ドグクラッチに対して選択的に係合するように前記回転軸の軸方向に移動自在に支持されたスリーブを有し、前記スリーブを各ドグクラッチと係合させる２位置に作動させるシフトフォークを備えたシフト部材を有し、前記シフト部材には、前記スリーブが両ドグクラッチとは非係合の位置に位置するときは、前記係合部と係合可能な位置に位置し、前記スリーブがいずれか一方のドグクラッチと係合する位置に位置するときは、前記係合部に対して非係合に位置するパーキングフォークを備え、前記スリーブの各位置を選択的に駆動するアクチュエータとを有する２段変速機構を備えるものである。

本発明によれば、電気自動車を、２速変速できる変速機能を有するとともに、パーキングレンジの機能を有することができる。

一実施形態の電気自動車の２段変速部の斜視図。 一実施形態の電気自動車の駆動輪の概略断面図。 （ａ）は回転軸の斜視図、（ｂ）は第２低速用歯車の斜視図、（ｃ）はクラッチハブの斜視図、（ｄ）はスリーブの斜視図、（ｅ）は第２高速用歯車の斜視図、（ｆ）はシフトフォーク及びパーキングフォークを有するシフトロッドの斜視図。 ローギヤ時の２段変速部の作用の説明図。 パーキングレンジ時の２段変速部の作用の説明図。 ハイギヤ時の２段変速部の作用の説明図。 シフトチェンジの説明図。

以下、本発明の電気自動車、２段変速機構、インホイールモータを具体化した一実施形態について図１〜図７を参照して説明する。
図２には、車両の前輪を駆動輪Ｗとした断面図が示されている。車両は４輪車両であって、同図に示すように、図示しない車体フレームに装着されたケース１０の内部にはロータ２１及びステータ２２を有するインホイールモータ２０が収容されている。該インホイールモータ２０のロータ２１を有するモータ軸２３は、ケース１０に対して軸受２４を介して回転自在に支持されている。前記インホイールモータ２０のモータ軸２３に２段変速部３０を介してドライブシャフト３４が連結されている。該ドライブシャフト３４にはハブ３５が連結され、該ハブ３５にホイール３６がボルト３７によって連結されている。前記ハブ３５にはディスクロータ３８を介してブレーキ装置３９が装着されている。インホイールモータ２０は、駆動源の一例である。

（２段変速部３０）
２段変速部３０を図１、図３（ａ）〜図３（ｆ）、図４〜図６を参照して説明する。２段変速部３０は２段変速機構に相当する。

２段変速部３０は、図１、図４に示すように、モータ軸２３に対して同軸となるように一体に連結された入力軸５０と、前記入力軸５０と同軸に配置された出力軸６０と、前記入力軸５０及び出力軸６０と平行に配置された回転軸７０とを備えている。

図４に示すように入力軸５０は、一端がケース１０（図２参照）に対して軸受５１を介して回動自在に支持されるとともに、他端が出力軸６０の一端に対して軸受５２を介して相対回動自在に支持されている。また、出力軸６０は、ケース１０に対して軸受６１、軸受６２を介して回動自在に支持されるとともに、ドライブシャフト３４に対して同軸となるように一体に連結して配置されている。

入力軸５０には、第１高速用歯車５３と、第１高速用歯車５３の歯数よりも少ない歯数を有する第１低速用歯車５４とが固定されている。
回転軸７０は、両端が軸受７１、７２を介してケース１０（図２参照）に対し回動自在に支持されている。図１、図４に示すように回転軸７０には、第２高速用歯車７３（図３（ｅ）参照）と、第２高速用歯車７３よりも歯数が多い歯数を有する第２低速用歯車７４（図３（ｂ）参照）が回転軸７０の周りで回転自在に、かつ、回転軸７０の軸方向に移動不能に取付けられている。また、第２高速用歯車７３の歯数は、第１高速用歯車５３よりも少なくされている。一方、第２低速用歯車７４の歯数は、第１低速用歯車５４の歯数よりも多くされている。

第１高速用歯車５３と第２高速用歯車７３、及び第１低速用歯車５４と第２低速用歯車７４とは常時噛合されている。
図１、図４に示すように第２高速用歯車７３と第２低速用歯車７４の間には、クラッチハブ７６が配置されている。クラッチハブ７６は回転軸７０に対してスプライン嵌合により、回転軸７０と一体に回転可能にクラッチハブ７６が取付けられている。なお、図３（ａ）では、回転軸７０のクラッチハブ７６用のスプライン溝は省略されているとともに、図３（ｃ）では、クラッチハブ７６の回転軸７０に嵌合される軸孔内面のスプライン溝は省略されている。図３（ｃ）に示すようにクラッチハブ７６の外周面には同一歯先円を有するスプライン歯７６ａが円周方向に同一のピッチで複数本形成されている。

図４に示すようにクラッチハブ７６の外周面には、スリーブ７５がスプライン嵌合されて、回転軸７０の軸方向に摺動自在となっている。すなわち、図３（ｄ）に示すようにスリーブ７５の内周面には、スプライン歯７６ａと摺動自在に係合するスプライン歯７５ａが形成されている。

図３（ｄ）に示すように、スリーブ７５は、略円環状に形成されるとともに、その外周には、後述するシフトフォーク８１が摺動自在に係合する係合溝７５ｂが円周方向に沿って形成されている。スリーブ７５の外周面には、係合溝７５ｂに隣接する第２高速用歯車７３側の側部には同一歯先円を有する複数の係合歯７５ｃが同一のピッチで形成されている。

また、スリーブ７５の外周面には、係合溝７５ｂに隣接する第２低速用歯車７４側の側部には同一歯先円を有する複数の係合歯７５ｄが同一のピッチで形成されている。本実施形態では、係合歯７５ｃと係合歯７５ｄのピッチは同一としているが、異なっていてもよい。

図３（ｅ）に示すように、第２高速用歯車７３は、クラッチハブ７６側の側面が略円形状の凹部７３ａが形成され、その凹部７３ａ内にクラッチハブ７６の一部が挿入されている（図４参照）。凹部７３ａの内周面には、ドグクラッチ部７３ｂが形成されている。ドグクラッチ部７３ｂは、凹部７３ａの内周面に対して軸心方向に突出した複数のドグクラッチ歯７３ｃを有する。複数のドグクラッチ歯７３ｃは、同一の歯先円を有していて、等ピッチで配置され、それぞれがスリーブ７５の係合歯７５ｃ間の歯溝に嵌合可能に形成されている。ドグクラッチ部７３ｂはドグクラッチの一例に相当する。ドグクラッチ歯７３ｃにスリーブ７５が係合歯７５ｃ間の歯溝に嵌合（すなわち、係合）された状態では、第２高速用歯車７３は、回転軸７０と一体に回転可能となっている。また、スリーブ７５が凹部７３ａから退出して、ドグクラッチ歯７３ｃと係合歯７５ｃ間の歯溝とが係合していない状態では、第２高速用歯車７３は回転軸７０に対して自由回転する。

図３（ｂ）に示すように、第２低速用歯車７４は、クラッチハブ７６側の側面が略円形状の凹部７４ａが形成され、その凹部７４ａ内にクラッチハブ７６の一部が挿入されている（図１参照）。凹部７４ａの内周面には、ドグクラッチ部７４ｂが形成されている。ドグクラッチ部７４ｂは、凹部７４ａの内周面に対して軸心方向に突出した複数のドグクラッチ歯７４ｃを有する。ドグクラッチ部７４ｂは、ドグクラッチの一例に相当する。複数のドグクラッチ歯７４ｃは、同一の歯先円を有していて、等ピッチで配置され、それぞれがスリーブ７５の係合歯７５ｄ間の歯溝に嵌合可能に形成されている。ドグクラッチ歯７４ｃにスリーブ７５が係合歯７５ｄ間の歯溝に嵌合（すなわち、係合）された状態では、第２低速用歯車７４は、回転軸７０と一体に回転可能となっている。また、スリーブ７５が凹部７４ａから退出して、ドグクラッチ歯７４ｃと係合歯７５ｄ間の歯溝とが係合していない状態では、第２低速用歯車７４は回転軸７０に対して自由回転する。

図１、図３（ａ）に示すように、回転軸７０には、第２低速用歯車７４に対して第２高速用歯車７３とは反対側において隣接するように出力歯車７７が一体回転可能に固定されている。図１、図４に示すように出力歯車７７は出力軸６０に一体に固定された入力歯車６３と常時噛合されている。

図１、図３（ａ）、図４に示すように、回転軸７０には、係合部材７８が一体に固定されている。係合部材７８は係合部に相当する。係合部材７８は、略円板状に形成されるとともに、図１、図４に示すように、第２高速用歯車７３の取付け位置よりも反第２低速用歯車７４側に配置されている。図３（ａ）に示すように、係合部材７８の外周面には、複数の係合歯７８ａが等間隔に配置されて放射方向に突出されている。複数の係合歯７８ａは同一の歯先円を有している。

図１に示すように、回転軸７０と平行にシフトロッド８０が配置されている。シフトロッド８０は、シフト部材の一例に相当する。シフトロッド８０には、その先端にシフトフォーク８１が一体に固定されるとともに、シフトフォーク８１と離間してパーキングフォーク８２が一体に固定されている。図３（ｆ）に示すようにシフトフォーク８１の先端は、回転軸７０に向かって延出されるとともに、半円状の嵌合凹部８１ａが形成されている。シフトフォーク８１は、嵌合凹部８１ａがスリーブ７５の係合溝７５ｂに対して嵌合されていることにより、シフトロッド８０の駆動によりスリーブ７５を回転軸７０の軸方向に作動可能としている。

すなわち、図４に示すように、シフトフォーク８１の作動により、スリーブ７５を図４に示すローギヤ時の位置、図５に示すパーキングレンジ時の位置、及び図６に示すハイギヤ時の位置に位置させることが可能となっている。図４に示すローギヤ時の位置は、スリーブ７５の一部が第２低速用歯車７４の凹部７４ａ内に係入して係合歯７５ｄ間の歯溝がドグクラッチ歯７４ｃと嵌合する位置である。図５に示すパーキングレンジ時の位置は、スリーブ７５の係合歯７５ｃ、７５ｄが、それぞれ第２高速用歯車７３の凹部７３ａ、第２低速用歯車７４の凹部７４ａから離脱した位置であって、第２高速用歯車７３、及び第２低速用歯車７４がともに自由回転可能な位置である。また、図６に示すハイギヤ時の位置は、スリーブ７５の一部が第２高速用歯車７３の凹部７３ａ内に係入して係合歯７５ｃ間の歯溝がドグクラッチ歯７３ｃと嵌合（係合）する位置である。

パーキングフォーク８２は、シフトフォーク８１と同様に回転軸７０に向かって先端が延出されるとともに半円状の嵌合凹部８３が形成されている。嵌合凹部８３は、前記係合歯７８ａの歯先円よりも大きな曲率半径を有していて、シフトフォーク８１がハイギヤ時の位置とローギヤ時の位置間を移動する際に、パーキングフォーク８２が係合部材７８と干渉しない大きさに形成されている。

図３（ｆ）に示すように、パーキングフォーク８２の嵌合凹部８３の内面には、係合突部８２ａが前記曲率半径の中心に向かって突出されている。
パーキングフォーク８２は、シフトフォーク８１が、図５に示すパーキングレンジ時の位に位置する際に、同図に示すように係合部材７８と嵌合する状態となる。

そして、この状態で、回転軸７０（駆動輪Ｗ）がいずれか一方に回転した際に、係合部材７８が回動すると、係合歯７８ａが、係合突部８２ａと係合してロックするようになっている。すなわち、パーキングフォーク８２が係合突部８２ａにて係合可能な位置に位置していることになる。

シフトロッド８０は、アクチュエータ９０の作動により、前記シフトフォーク８１を前記ローギヤ時の位置、パーキングレンジ時の位置、及びハイギヤ時の位置のいずれかの位置に選択することが可能である。アクチュエータ９０は、例えば、ソレノイド、或いはシフトロッド８０に図示しないラックを形成し、そのラックに噛合する図示しないピニオンをモータ出力軸に取付けられたモータにより構成することが可能である。

（実施形態の作用）
上記のように構成されたインホイールモータ搭載車両の作用を説明する。
図７は、本実施形態におけるローギヤ、ハイギヤ、パーキングレンジ、及び後進のシフトチェンジの説明図である。同図において、パーキングレンジをＰとし、ローギヤをＤとし、ハイギヤをＳとし、後進をＲとしている。本実施形態では、シフトチェンジは、車両が停止している状態で行うものである。

（１．パーキングレンジについて）
説明の便宜上、シフトフォーク８１が、図５に示すパーキングレンジ時に位置している状態から説明する。なお、ブレーキ装置３９によるブレーキは解除されている。図７に示すように、アクチュエータ９０を作動することにのよりローギヤＤまたはハイギヤＳからシフトチェンジされてパーキングレンジＰとなったものである。

パーキングレンジ時には、スリーブ７５の両側部が第２低速用歯車７４の凹部７４ａ及び第２高速用歯車７３の凹部７３ａから離脱した状態となっている。そして、この状態では係合歯７５ｄ間の歯溝とドグクラッチ歯７４ｃ、及び係合歯７５ｃ間の歯溝とドグクラッチ歯７３ｃとの嵌合関係が成立しておらず、第２低速用歯車７４及び第２高速用歯車７３は回転軸７０に対して自由回転可能な状態となっている。

また、図５に示すように、パーキングフォーク８２は、シフトフォーク８１が、図５に示すパーキングレンジ時の位に位置する際は、同図に示すように係合部材７８と嵌合する状態となる。この状態では、回転軸７０（駆動輪Ｗ）がいずれか一方に回転して係合部材７８が回動すると、係合歯７８ａが係合突部８２ａと係合してロックする。すなわち、係合部材７８に対して、パーキングフォーク８２が係合突部８２ａにて係合可能な位置に位置することになる。

（２．ローギヤ時について）
前記パーキングレンジＰからのシフトチェンジによりローギヤＤとなる。
すなわち、図５に示す状態から、アクチュエータ９０が作動して、シフトフォーク８１を介してスリーブ７５をローギヤ時の位置へ移動させる。この移動により、図４に示すようにスリーブ７５の一部が第２低速用歯車７４の凹部７４ａ内に係入して係合歯７５ｄ間の歯溝がドグクラッチ歯７４ｃと嵌合（係合）された状態となる。また、パーキングフォーク８２は、係合部材７８との嵌合状態が解消する。

なお、前述のようにパーキングフォーク８２と係合部材７８との嵌合状態が解消し、かつ、スリーブ７５がローギヤ時の位置に達する前の状態はニュートラルＮ（図７参照）の状態である。すなわち、パーキングレンジＰからローギヤＤになる間には、ニュートラルＮの状態が生ずる。なお、図４、図５及び図６では、説明の便宜上、スリーブ７５において、係合歯７５ｄを有する軸方向の幅を長くして図示されており、実際はパーキングフォーク８２が係合部材７８から脱した時点では、スリーブ７５と第２低速用歯車７４とは離間した状態（すなわち、スリーブ７５が凹部７４ａ内に入っていない状態）がある。

一方、スリーブ７５は第２高速用歯車７３とは、嵌合関係が成立しておらず、すなわち、ドグクラッチ歯７３ｃ（図３（ｅ）参照）と係合歯７５ｃ間の歯溝とが嵌合していない状態となっていて、第２高速用歯車７３は回転軸７０に対して自由回転可能な状態となる。従って、スリーブ７５をローギヤ時の位置に位置している状態で、インホイールモータ２０が正転すると、モータ軸２３の回転により入力軸５０が回転されて、第１低速用歯車５４と常時噛合する第２低速用歯車７４が、回転軸７０と一体回転する。この回転軸７０に回転により、出力歯車７７、入力歯車６３を介して出力軸６０が低速で回転され、さらに、ドライブシャフト３４を介して駆動輪Ｗを低速で回転駆動する。走行負荷が大きくなる登坂時には、このような駆動輪Ｗをローギヤで回転駆動するとよい。

（３．ハイギヤ時について）
前記パーキングレンジＰからのシフトチェンジによりハイギヤＳとなる。
すなわち、図５に示す状態から、アクチュエータ９０が作動して、シフトフォーク８１を介してスリーブ７５をハイギヤ時の位置へ移動させる。この移動により、図６に示すようにスリーブ７５の一部が第２高速用歯車７３の凹部７３ａ内に係入して係合歯７５ｃ間の歯溝がドグクラッチ歯７３ｃと嵌合された状態となる。また、パーキングフォーク８２は、係合部材７８との嵌合状態が解消する（図６参照）。

なお、前述のようにパーキングフォーク８２と係合部材７８との嵌合状態が解消し、かつ、スリーブ７５がハイギヤ時の位置に達する前の状態はニュートラルＮ（図７参照）の状態である。すなわち、パーキングレンジＰからハイギヤＳになる間には、ニュートラルＮの状態が生ずる。なお、図４、図５及び図６では、説明の便宜上、スリーブ７５において、係合歯７５ｃを有する軸方向の幅を長くして図示されており、実際はパーキングフォーク８２が係合部材７８から脱した時点では、スリーブ７５と第２高速用歯車７３とは離間した状態（すなわち、スリーブ７５が凹部７３ａ内に入っていない状態）がある。

一方、スリーブ７５は第２低速用歯車７４とは、嵌合関係が成立しておらず、すなわち、ドグクラッチ歯７４ｃ（図３（ｂ）参照）と係合歯７５ｄ間の歯溝とが嵌合していない状態となっていて、第２低速用歯車７４は回転軸７０に対して自由回転可能な状態となる。従って、スリーブ７５をハイギヤ時の位置に位置している状態で、インホイールモータ２０が正転すると、モータ軸２３の回転により入力軸５０が回転されて、第１高速用歯車５３と常時噛合する第２高速用歯車７３が、回転軸７０と一体回転する。この回転軸７０に回転により、出力歯車７７、入力歯車６３を介して出力軸６０が高速で回転され、さらに、ドライブシャフト３４を介して駆動輪Ｗを高速で回転駆動する。走行負荷が小さい平坦な道路ではこのような駆動輪Ｗをハイギヤで回転駆動するとよい。

また、ローギヤＤとハイギヤＳ間のシフトチェンジは、パーキングレンジＰを通過して行うことになる。すなわち、変速する時は強制的にパーキングレンジ状態を経過することになる。このため、本実施形態では、ギヤ比変更時には、パーキング状態となるため、シフトチェンジは車両が停止している状態で行われる。

なお、パーキングレンジＰから後進Ｒにシフトチェンジする場合、パーキングレンジＰから、ローギヤＤまたはハイギヤＳにした状態で、インホイールモータ２０を逆転すればよい。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態のインホイールモータ搭載車両、２段変速機構としての２段変速部、及びインホイールモータでは、下記の特徴がある。

２段変速部３０は、インホイールモータ２０（駆動源）に接続されるとともに第１低速用歯車５４及び第１高速用歯車５３とを備える入力軸５０と、駆動輪Ｗに接続された出力軸６０を有する。また、２段変速部３０は、入力軸５０と出力軸６０に平行に配置されていて、インホイールモータ２０の回転力を出力軸６０に伝達するとともに、係合部材７８（係合部）を有する回転軸７０を備える。また、回転軸７０には、第１低速用歯車５４及び第１高速用歯車５３とそれぞれ噛合する第２低速用歯車７４及び第２高速用歯車７３が回転自在に支持されるとともにドグクラッチ部７４ｂ、７３ｂ（ドグクラッチ）をそれぞれ有する。また、回転軸７０には、ドグクラッチ部７４ｂ、７３ｂに対して選択的に係合するように回転軸７０の軸方向に移動自在に支持されたスリーブ７５を有する。また、シフトロッド８０（シフト部材）は、スリーブ７５を各ドグクラッチ部７４ｂ、７３ｂ（ドグクラッチ）と係合させる２位置に作動させるシフトフォーク８１を備えている。

また、シフトロッド８０（シフト部材）は、スリーブ７５が各ドグクラッチ部７４ｂ、７３ｂ（ドグクラッチ）とは係合していない、すなわち非係合の位置に位置するときは、係合部材７８（係合部）と係合可能な位置に位置する。また、スリーブ７５がいずれか一方のドグクラッチ部７４ｂ、７３ｂ（ドグクラッチ）と係合する位置に位置するときは、係合部材７８（係合部）に対して係合していない、すなわち非係合に位置するパーキングフォーク８２を備える。また、スリーブ７５を各位置を選択的に駆動するアクチュエータ９０を備える。

この結果、本実施形態によれば、２速変速できる変速機能を有するとともに、パーキングレンジの機能を有する電気自動車にすることができる。
（２）また、本実施形態では、パーキングフォーク８２が、係合部材７８（係合部）と係合可能な位置は、スリーブ７５が第２低速用歯車７４及び第２高速用歯車７３のドグクラッチ部７４ｂ、７３ｂ（ドグクラッチ）と係合する２つの位置の間である。また、この位置は、スリーブ７５が第２低速用歯車７４及び第２高速用歯車７３のドグクラッチ部７４ｂ、７３ｂ（ドグクラッチ）のいずれにも非係合となっている位置としている。

この結果、本実施形態によれば、ローギヤとハイギヤ間を移行する際は、パーキングレンジの状態となり得るため、シフトチェンジ時のフェールセーフ機能を別に設ける必要がない。なお、ドグタイプでシフトチェンジする場合は、車両が停止しているときに行う必要があるが、一般にこのような場合は、フェールセーフ機能を別途設ける必要があり、高価となる問題がある。また、駆動源が回転中に、シフトチェンジができるようにシンクロタイプの減速機を採用すると、シンクロ機構部が必要となるため、コストアップの原因となる。本実施形態によれば、シンクロ機構部を必要としないため、本実施形態によれば、コストはかからない利点がある。

（３）また、本実施形態では、駆動源をインホイールモータとしている。この結果、上記構成により、インホイールモータを備える電気自動車において、上記（１）の効果を容易に実現することができる。

また、一般にインホイールモータを駆動源とした場合、インホイールモータには低速・大トルクが必要となるため、大電流をインホイールモータに流す必要があるが、大電流を付与するためには、インバータも大型化してしまい、コストアップの原因となる。これに対して、本実施形態では、駆動源にインホイールモータを使用しても、２段変速ができるため、必要な速度域のみ、大トルクを出力できることになる。このため、インホイールモータ及びインバータを大型化する必要がなくなる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態では、駆動源としてインホイールモータ２０としたが、駆動源はインホイールモータに限定するものではない。例えば、インホイールモータの代りにドライブシャフト等を介して駆動輪に駆動力を伝達する電動モータを搭載した電気自動車や、内燃機関と電動モータを組み合わせたハイブリッド車で具体化してもよい。

・前記実施形態では、アクチュエータ９０をソレノイド等により構成したが、油圧回路で構成してもよく、或いは、外部操作をワイヤで連係して該ワイヤで駆動するシフトロッド８０を直線駆動する作動部材により構成してもよい。

１０…ケース、２０…インホイールモータ（駆動源）、
２１…ロータ、２２…ステータ、２３…モータ軸、２４…軸受、
３０…２段変速部、３４…ドライブシャフト、３５…ハブ
３６…ホイール、３７…ボルト、３８…ディスクロータ、
３９…ブレーキ装置、５０…入力軸、５１…軸受、５２…軸受、
５３…第１高速用歯車、５４…第１低速用歯車、
６０…出力軸、６１…軸受、６２…軸受、６３…入力歯車、
７０…回転軸、７３…第２高速用歯車、７３ａ…凹部、
７３ｂ…ドグクラッチ部（ドグクラッチ）、７３ｃ…ドグクラッチ歯、
７４…第２低速用歯車、７４ａ…凹部、
７４ｂ…ドグクラッチ部（ドグクラッチ）、７４ｃ…ドグクラッチ歯、
７５…スリーブ、７５ａ…スプライン歯、
７５ｂ…係合溝、７５ｃ…係合歯、７５ｄ…係合歯、７６…クラッチハブ、
７６ａ…スプライン歯、７７…出力歯車、７８…係合部材（係合部）、
７８ａ…係合歯、８０…シフトロッド（シフト部材）、
８１…シフトフォーク、８１ａ…嵌合凹部、８２…パーキングフォーク、
８２ａ…係合突部、８３…嵌合凹部、
Ｐ…パーキングレンジ、Ｓ…ハイギヤ、Ｄ…ローギヤ、Ｒ…後進、
Ｗ…駆動輪。

Claims (5)

1. 駆動源に接続されるとともに第１低速用歯車及び第１高速用歯車とを備える入力軸と、駆動輪に接続された出力軸と、前記入力軸と前記出力軸に平行に配置されていて、前記駆動源の回転力を前記出力軸に伝達するとともに、係合部を有する回転軸とを備えた２段変速部であって、
   前記回転軸には、前記第１低速用歯車及び第１高速用歯車とそれぞれ噛合する第２低速用歯車及び第２高速用歯車が回転自在に支持されるとともにドグクラッチをそれぞれ有し、前記回転軸には、両ドグクラッチに対して選択的に係合するように前記回転軸の軸方向に移動自在に支持されたスリーブを有し、前記スリーブを各ドグクラッチと係合させる２位置に作動させるシフトフォークを備えたシフト部材を有し、前記シフト部材には、前記スリーブが両ドグクラッチとは非係合の位置に位置するときは、前記係合部と係合可能な位置に位置し、前記スリーブがいずれか一方のドグクラッチと係合する位置に位置するときは、前記係合部に対して非係合に位置するパーキングフォークを備え、前記スリーブの各位置を選択的に駆動するアクチュエータとを有する２段変速部を備える電気自動車。
2. 前記パーキングフォークが前記係合部と係合可能な位置は、前記スリーブが前記第２低速用歯車及び前記第２高速用歯車のドグクラッチと係合する２つの位置の間であって、前記スリーブが前記第２低速用歯車及び前記第２高速用歯車のドグクラッチのいずれにも非係合となっている位置である請求項１に記載の電気自動車。
3. 前記駆動源が、インホイールモータである請求項１または請求項２に記載の電気自動車。
4. 駆動源に接続されるとともに第１低速用歯車及び第１高速用歯車とを備える入力軸と、駆動輪に接続された出力軸と、前記入力軸と前記出力軸に平行に配置されていて、前記駆動源の回転力を前記出力軸に伝達するとともに、係合部を有する回転軸とを備えた２段変速機構であって、
   前記回転軸には、前記第１低速用歯車及び第１高速用歯車とそれぞれ噛合する第２低速用歯車及び第２高速用歯車が回転自在に支持されるとともにドグクラッチをそれぞれ有し、前記回転軸には、両ドグクラッチに対して選択的に係合するように前記回転軸の軸方向に移動自在に支持されたスリーブを有し、前記スリーブを各ドグクラッチと係合させる２位置に作動させるシフトフォークを備えたシフト部材を有し、前記シフト部材には、前記スリーブが両ドグクラッチとは非係合の位置に位置するときは、前記係合部と係合可能な位置に位置し、前記スリーブがいずれか一方のドグクラッチと係合する位置に位置するときは、前記係合部に対して非係合に位置するパーキングフォークを備え、前記スリーブの各位置を選択的に駆動するアクチュエータとを有する２段変速機構。
5. モータ軸を有するインホイールモータにおいて、
   前記モータ軸に接続されるとともに第１低速用歯車及び第１高速用歯車とを備える入力軸と、駆動輪に接続された出力軸と、前記入力軸と前記出力軸に平行に配置されていて、前記インホイールモータの回転力を前記出力軸に伝達するとともに、係合部を有する回転軸とを備えた２段変速機構であって、
   前記回転軸には、前記第１低速用歯車及び第１高速用歯車とそれぞれ噛合する第２低速用歯車及び第２高速用歯車が回転自在に支持されるとともにドグクラッチをそれぞれ有し、前記回転軸には、両ドグクラッチに対して選択的に係合するように前記回転軸の軸方向に移動自在に支持されたスリーブを有し、前記スリーブを各ドグクラッチと係合させる２位置に作動させるシフトフォークを備えたシフト部材を有し、前記シフト部材には、前記スリーブが両ドグクラッチとは非係合の位置に位置するときは、前記係合部と係合可能な位置に位置し、前記スリーブがいずれか一方のドグクラッチと係合する位置に位置するときは、前記係合部に対して非係合に位置するパーキングフォークを備え、前記スリーブの各位置を選択的に駆動するアクチュエータとを有する２段変速機構を備えるインホイールモータ。

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