JP3063447B2 - 電気自動車の発進変速段選択容易化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機を動力源とする
電気自動車において、該電動機および駆動車輪間に介装
して用いる歯車変速機を、容易にニュートラル状態から
発進変速段選択状態にし得るようにするための装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車の電動機は、運転者のアクセ
ル操作により回転停止状態と、最高速回転状態との間で
速度制御可能に設置するため、アクセルペダルを釈放し
た停車状態で電動機は停止している。従って、電動機出
力を変速して駆動車輪に伝達する変速機を、発進に際し
ニュートラル状態から前進第１速や後退の発進変速段が
選択された状態にするのに、自動変速機の如く液圧作動
クラッチを締結させて当該選択を行うようにしようとし
ても、停車中は電動機が停止状態で液圧発生ポンプも停
止しているため、アクセルペダルを踏み込んで電動機を
起動させる発進操作時まで、発進変速段選択状態になり
得ず、発進遅れや発進ショックを免れない。これがため
上記の如くにして発進変速段を選択する変速機では、ポ
ンプを常時駆動する別の専用電動機が必要であり、コス
ト上不利であるだけでなく、電力消費が多くなって車両
の走行距離が犠牲になるといった決定的な問題を生ず
る。

【０００３】よって、電気自動車用の変速機としては、
運転者が手動でシフト操作を行うことにより、切換機構
を介してニュートラル状態から発進変速段選択状態にさ
れる型式の変速機を用いるのが常識的である。この場
合、変速機の入力軸と電動機との間には、通常の手動変
速機搭載車と同様、上記シフト操作に当たりクラッチペ
ダルの踏み込みにより遮断されるクラッチを挿入する必
要があること勿論である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかして、上記型式の
変速機を搭載した電気自動車においては、以下の問題が
ある。即ち、変速機の上記切換機構としては、周知のド
ッグクラッチや、同期噛合機構や、リバースアイドラギ
ヤ用シフト機構があるが、これらを発進に際し、ニュー
トラル位置から発進変速段選択位置に切り換えようとす
る時、ドッグクラッチや同期噛合機構の場合、カップリ
ングの内歯とクラッチギヤの外歯との衝突や、シンクロ
ボークリングの食いつきにより、またリバースアイドラ
ギヤ用シフト機構の場合、リバースアイドラギヤの歯と
これを噛合させるべき両歯車の歯との衝突により、上記
切換機構をニュートラル位置から発進変速段選択位置に
切り換えることができないことがある。

【０００５】この場合、通常の内燃機関搭載車において
は、該機関が停車中もアイドリング回転しているため、
運転者は、上記の切り換えに当りクラッチペダルの踏み
込みにより遮断していた電動機および変速機入力軸間の
クラッチを、クラッチペダルの釈放により一旦接続させ
て、上記アイドリング回転を変速機入力軸に伝達し、衝
突する歯を相互に相対変位させることにより、再度のシ
フト操作時切換機構をニュートラル位置から発進変速段
選択位置に切り換え可能な状態になし得る。

【０００６】しかして、電気自動車においては停車中、
電動機も停止しているため、運転者が上記クラッチペダ
ルの戻し操作を行っても何の解決も得られない。

【０００７】本発明は、上記のクラッチ操作によって
も、なお変速機がニュートラル状態にある場合、電動機
を一瞬駆動させて、衝突する歯を相互に相対変位させる
ことにより、再度のシフト操作時切換機構をニュートラ
ル位置から発進変速段選択位置に切り換え得るようにし
て、この切り換えを容易化することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的のため本発明装
置は、運転者のアクセル操作により回転停止状態と、最
高速回転状態との間で速度制御可能な電動機からの回転
をクラッチを介して入力され、発進に際し運転者が前記
クラッチを遮断した状態でシフト操作を行う時、切換機
構を介してニュートラル状態から発進変速段選択状態に
される変速機を具えた電気自動車において、前記クラッ
チが一旦遮断された後、再度接続されたのを検知するク
ラッチ操作検知手段と、前記変速機のニュートラル状態
を検知するニュートラル検知手段と、これら手段からの
信号に応答し、前記クラッチが一旦遮断された後、再度
接続されたにもかかわらず、変速機が未だニュートラル
状態である時、前記電動機を一瞬駆動する電動機一瞬駆
動手段とを設けたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】変速機は、運転者のアクセル操作により回転停
止状態と、最高速回転状態との間で速度制御可能な電動
機からの回転をクラッチを介して入力されている。ここ
で、運転者が上記クラッチを釈放し、シフト操作により
切換機構を介して変速機をニュートラル状態から発進変
速段選択状態にし、その後クラッチを締結状態に戻す
と、電気自動車は当該変速段での発進を行うことができ
る。

【００１０】ところで、上記のクラッチ操作およびシフ
ト操作によっても、変速機がギヤ歯の衝突等により発進
変速段選択状態にされ得ず、運転者が諦めて一旦クラッ
チペダルの釈放によりクラッチを接続状態に戻した場
合、これを、クラッチ操作検知手段およびニュートラル
検知手段が検知する。そしてこの時、電動機一瞬駆動手
段が電動機を一瞬駆動して、その回転を変速機入力軸に
伝達し、衝突するギヤ歯を相互に相対変位させることに
より、再度のシフト操作時、切換機構を介して変速機を
ニュートラル位置から発進変速段選択位置に切り換え可
能な状態になし得る。

【００１１】よって、電気自動車と雖も、変速機をニュ
ートラル位置から発進変速段選択位置に切り換え不能に
なることがなく、この状態切り換えを容易に行い得るこ
ととなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は本発明一実施の態様になる電気自動車
の発進変速段選択容易化装置を示す。まず電気自動車の
変速機を説明するに、１は入力軸、２は出力軸を夫々示
す。入力軸１は図中右端を電動機Ｍに結合し、出力軸２
は入力軸１に対して平行に並置する。入力軸１に同軸に
中間軸３を突合せ関係に設け、これら２軸間をワンウェ
イクラッチＯＷＣにより結合し、該ワンウェイクラッチ
は、電動機Ｍの回転が入力軸１から中間軸３へ伝達され
得る向きに配置する。

【００１３】中間軸３上には、ワンウェイクラッチＯＷ
Ｃから遠い側より順次１速入力歯車４および後退入力歯
車５を結着し、これら歯車４，５に整列させて出力軸２
上に１速出力歯車６および後退出力歯車７を回転自在に
支持する。１速出力歯車６は１速入力歯車４に直接噛合
させ、後退出力歯車７はリバースアイドラギヤ８を介し
て後退入力歯車５に噛合させる。

【００１４】歯車６，７間に切換機構としての１−Ｒド
ッグクラッチＤ／Ｃを介在させ、このドッグクラッチは
周知の構成で、カップリングスリーブをＮで示す中立位
置にする時、両歯車６，７を共に出力軸２に結合せず、
左行させて１速位置にする時、１速出力歯車６を出力軸
２に結合し、後退位置Ｒにする時、後退出力歯車７を出
力軸２に結合するものとする。

【００１５】出力軸２上には更に、パーキングギヤ９お
よび２速出力歯車１０を結着し、２速出力歯車１０に整
列させて２速入力歯車１１を入力軸１上に回転自在に支
持する。入力軸１には更に、この２速入力歯車１１を適
宜入力軸１に駆動結合するために液圧作動クラッチＯ／
Ｃを設ける。

【００１６】出力軸２に対し平行にディファレンシャル
ギヤ１２を設け、このディファレンシャルギヤ１２をフ
ァイナルドライブギヤ組１３を介して出力軸２に駆動結
合する。そして、ディファレンシャルギヤ１２から車軸
１４Ｌ，１４Ｒを延在させ、これら車軸を夫々図示せざ
る左右両側車輪に結合する。

【００１７】ドッグクラッチＤ／Ｃのカップリングスリ
ーブは、運転者がシフトレバー２１を介してストローク
させるものとし、シフトレバー２１のＮ位置でカップリ
ングスリーブは中立位置にされ、シフトレバー２１の
位置でカップリングスリーブは左行されて１速位置にな
り、シフトレバー２１のＲ位置でカップリングスリーブ
は右行されて後退位置になる。

【００１８】上述の構成とした変速機の作用を次に説明
する。この変速機は、前進第１速および第２速、並びに
後退の変速段を選択することができる。

【００１９】先ず変速装置を動力伝達不能な中立状態に
するに当たっては、ドッグクラッチＤ／ＣをＮ位置に
し、液圧作動クラッチＯ／Ｃを非作動（解放）状態にす
る。ここで、電動機から入力軸１への回転はドッグクラ
ッチＤ／Ｃおよび液圧作動クラッチＯ／Ｃの箇所で出力
軸２への伝達を断たれ、変速機は所定通りに動力伝達を
行わない中立状態になり得る。

【００２０】前進第１速を選択させるに当たっては、シ
フトレバー２１によりドッグクラッチＤ／Ｃを１速位置
にするが、液圧作動クラッチＯ／Ｃは解放状態に保つ。
ここで、入力軸１の回転がワンウェイクラッチＯＷＣ、
１速歯車組４，６およびドッグクラッチＤ／Ｃを介して
出力軸２に至る、第１速（発進変速段）選択状態とな
る。出力軸２の回転はその後ファイナルドライブギヤ組
１３およびディファレンシャルギヤ１２を経て左右車輪
に達する。但しこの第２速では、動力がワンウェイクラ
ッチＯＷＣを介して伝達されるため、エンジンブレーキ
（回生ブレーキ）は得られない。

【００２１】ところで、かように発進を希望して第１速
を選択するに際しては、シフトレバー２１によりドッグ
クラッチＤ／Ｃを中立位置から１速位置に切り換えるこ
とにより、当該選択を行うよう構成したことから、液圧
が不要である。従って、停車中は電動機Ｍが止まってい
て液圧が発生しない状態にあっても、アクセル操作と同
時に発進可能である。これがため、発進時から液圧が発
生しているようにポンプを常時駆動する専用の電動機が
不要で、コスト的に有利であると共に、消費電力の節
減、従って走行距離の延長に寄与する。

【００２２】第１速から高速段の第２速へ変速するに当
たっては、第１速選択状態で液圧作動クラッチＯ／Ｃに
液圧を供給し、これを締結させる。これにより入力軸１
の回転は、当該クラッチＯ／Ｃおよび歯車組１１，１
０、更に出力軸２およびギヤ組１３を経てディファレン
シャルギヤ１２に伝達されるようになり、前進第２速へ
の変速を行うことができる。ここで中間軸３は当然第１
速時よりも高速回転されるが、この高速回転をワンウェ
イクラッチＯＷＣが解放して許容するため、当該変速が
妨げられることはない。

【００２３】ところで、高速段である第２速への変速に
当っては、液圧作動クラッチＯ／Ｃの締結により、又ワ
ンウェイクラッチＯＷＣの自己解放を誘起させて、これ
を行うことから、液圧作動クラッチＯ／Ｃの作動液圧制
御のみにより滑らかな変速が容易に可能であり、本例の
変速機はその搭載によっても殆ど変速ショックが問題に
なることはない。しかも、かかる液圧作動クラッチＯ／
Ｃによる変速は、変速の自動化が頗る容易で、本例変速
機は自動変速機として難なく構成することができる。

【００２４】後退を選択するに当たっては、シフトレバ
ー２１によりドッグクラッチＤ／ＣをＲ位置にするが、
液圧作動クラッチＯ／Ｃは解放状態に保つ。ここで、入
力軸１の回転がワンウェイクラッチＯＷＣ、後退歯車組
５，８，７およびドッグクラッチＤ／Ｃを介して逆転下
に出力軸２へ至る、後退選択状態となる。出力軸２の回
転はその後ファイナルドライブギヤ組１３およびディフ
ァレンシャルギヤ１２を経て左右車輪に達する。但しこ
の後退では、動力がワンウェイクラッチＯＷＣを介して
伝達されるため、エンジンブレーキ（回生ブレーキ）は
得られない。

【００２５】ところで、かように発進を希望して後退を
選択するに際しては、シフトレバー２１によりドッグク
ラッチＤ／Ｃを中立位置から後退位置に切り換えること
により、当該選択を行うよう構成したことから、液圧が
不要である。従って、停車中は電動機Ｍが止まっていて
液圧が発生しない状態にあっても、アクセル操作と同時
に発進可能である。これがため、発進時から液圧が発生
しているようにポンプを常時駆動する専用の電動機が不
要で、コスト的に有利であると共に、消費電力の節減、
従って走行距離の延長に寄与する。

【００２６】本例では、上記の変速機をニュートラル状
態から前進第１速の発進変速段へ切り換える発進変速段
選択時に、この選択が容易となるよう対策した装置につ
き本発明を説明する。

【００２７】これがため、バッテリＥにより駆動される
電動機Ｍをコントローラ２２により制御するようにし、
該コントローラ２２に、シフトレバー２１のＮ位置でＯ
ＦＦされ、１速位置でＯＮされるシフトスイッチ（ニュ
ートラル検知手段）２３からの信号Ｓｓと、アクセルペ
ダル２４からのアクセル信号Ａｃと、変速機入力軸１お
よび電動機Ｍ間に設けたクラッチ２５用のクラッチペダ
ル２６に応動してクラッチ２５の接続時ＯＮされ、クラ
ッチ２５の遮断時ＯＦＦされるクラッチスイッチ（クラ
ッチ操作検知手段）２７からの信号Ｓｃとを入力する。

【００２８】コントローラ２２は基本的には、アクセル
信号Ａｃからアクセルペダル２４の踏み込み量に応じた
電力をバッテリＥによって電動機Ｍに印加し、これを回
転速度制御するが、変速機をニュートラル状態から前進
第１速の発進変速段へ切り換える発進変速段選択時は、
この選択が容易となるよう、図２の制御プログラムを実
行するものとする。なお、この切り換えに当たっては、
通常の手動変速機搭載車と同様ペダル２６の踏み込みに
よりクラッチ２５を遮断状態にしてこれを行い、その後
ペダル２６を釈放してクラッチ２５を接続状態に戻すこ
とは言うまでもない。

【００２９】図２は定時割り込みにより処理されるもの
で、先ずステップ３１においてクラッチ信号Ｓｃおよび
シフト信号Ｓｓを読み込む。次いでステップ３２におい
て、クラッチ信号Ｓｃからクラッチ２５が現在遮断状態
か、接続状態かをチェックする。クラッチ遮断状態な
ら、ステップ３３でこのことを示すようにクラッチフラ
グＣＬＦを０にするが、本発明による対策が不要である
ことから、制御をそのまま終了する。

【００３０】クラッチ接続状態なら、ステップ３４でフ
ラグＣＬＦをチェックし、これが０で前回クラッチ２５
が遮断状態であったか否か判定する。ＣＬＦ＝０でない
場合、つまり前回もクラッチ２５が接続状態であったと
判別する場合、本発明による対策が不要であることか
ら、制御をそのまま終了する。

【００３１】ステップ３４においてＣＬＦ＝０で、前回
はクラッチ２５が遮断状態であったと判別する場合、つ
まりクラッチ２５を一旦遮断して再度接続状態に戻した
（変速機をニュートラル状態から前進第１速の発進変速
段へ切り換えるためのクラッチ操作があった）と判別す
る場合、ステップ３５で現在のクラッチ接続状態を示す
ようにフラグＣＬＦを１にセットし、ステップ３６でシ
フト信号Ｓｓから現在のシフト位置をチェックする。シ
フト位置が１速位置なら、変速機をニュートラル状態か
ら前進第１速の発進変速段へ切り換える操作が所定通り
になされたことになるから、制御をそのまま終了する
が、シフト位置が中立（ニュートラル）位置であると判
定する場合、上記のクラッチ操作にもかかわらずギヤ歯
の衝突などにより、変速機をニュートラル状態から前進
第１速の発進変速段へ切り換える操作が所定通りになさ
れなかったことになるから、ステップ３７で電動機Ｍを
バッテリＥにより一瞬駆動させる。従ってコントローラ
２２は、電動機一瞬駆動手段の用をなす。

【００３２】これにより、電動機Ｍの一瞬駆動に伴う回
転が変速機入力軸１に伝達され、衝突するギヤ歯を相互
に相対変位させることができる。よって、再度の同様な
クラッチ操作およびレバー２１によるシフト操作時、ド
ッグクラッチＤ／ＣをＮ位置から１速位置に切り換え得
ることとなり、電気自動車と雖も、変速機をニュートラ
ル位置から発進変速段選択位置に切り換え不能になるこ
とがなく、この状態切り換えを容易に行うことができ
る。

【００３３】なお上述した例では、変速機をニュートラ
ル状態から前進第１速の発進変速段へ切り換える操作を
容易に行い得るようにした例を示したが、ニュートラル
状態から後退の発進変速段へ切り換える操作について
も、同様の考え方に基づきこれを容易に行い得るように
することができる。

【００３４】

【発明の効果】かくして本発明装置は請求項１に記載の
如くにして、クラッチを一旦遮断した後、再度接続する
クラッチ操作を行った時、変速機がなおもニュートラル
状態なら、切換機構のギヤ歯の衝突等が原因で、運転者
がニュートラル状態から発進変速段選択状態へのシフト
操作をし損なったものとし、電動機を一瞬駆動して、そ
の回転を変速機入力軸に伝達し、衝突するギヤ歯を相互
に相対変位させることにより、再度のシフト操作時に切
換機構を介して変速機をニュートラル位置から発進変速
段選択位置に切り換え可能な状態にする構成としたか
ら、電気自動車と雖も、変速機をニュートラル位置から
発進変速段選択位置に切り換え不能になることがなく、
この状態切り換えを容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施の態様になる電気自動車の発進変
速段選択容易化装置を線図的に示す説明図である。

【図２】同例において、発進変速段の選択を容易にする
ためにコントローラが実行する電動機駆動制御プログラ
ムのフローチャートである。 １ 入力軸 ２ 出力軸 ３ 中間軸 ４ １速入力歯車 ５ 後退入力歯車 ６ １速出力歯車 ７ 後退出力歯車 ８ リバースアイドラギヤ 10 ２速出力歯車 11 ２速入力歯車 12 ディファレンシャルギヤ 13 ファイナルドライブギヤ 14L 車軸 14R 車軸 D/C ドッグクラッチ（切換機構） OWC ワンウェイクラッチ O/C 液圧作動クラッチ 21 シフトレバー 22 コントローラ（電動機一瞬駆動手段） 23 シフトスイッチ（ニュートラル検知手段） 24 アクセルペダル 25 クラッチ 26 クラッチペダル 27 クラッチスイッチ（クラッチ操作検知手段） Ｍ 電動機

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転者のアクセル操作により回転停止状
   態と、最高速回転状態との間で速度制御可能な電動機か
   らの回転をクラッチを介して入力され、発進に際し運転
   者が前記クラッチを遮断した状態でシフト操作を行う
   時、切換機構を介してニュートラル状態から発進変速段
   選択状態にされる変速機を具えた電気自動車において、 前記クラッチが一旦遮断された後、再度接続されたのを
   検知するクラッチ操作検知手段と、 前記変速機のニュートラル状態を検知するニュートラル
   検知手段と、 これら手段からの信号に応答し、前記クラッチが一旦遮
   断された後、再度接続されたにもかかわらず、変速機が
   未だニュートラル状態である時、前記電動機を一瞬駆動
   する電動機一瞬駆動手段とを設けたことを特徴とする電
   気自動車の発進変速段選択容易化装置。