JP5779407B2 - 電気車用変速システム - Google Patents

Description

本発明は、モータの駆動力を効率よく駆動ホイールに伝達し、その入力軸のトルク及び回転速度を効果的に増減できる電気車用変速システムに関するものである。

一般に、電気自動車は、モータの特性が優れていて、単一ギヤ比を有する減速機だけで作動したり、１段及び２段で作動するのが大部分である。単一減速機だけを使用する場合、モータの容量が大きくなければならないので、モータの性能を効率的に利用するために、２段変速システムが適用されている。

電気自動車は、バッテリーの保存能力に限界があり、最大走行距離が短いため、動力の伝達効率が最大化される手動変速機が幅広く適用されてきたが、最近、自動変速機を備えた電気自動車が開発されている。〔例えば、特許文献１〜３参照〕

運転の便宜のために、１段と２段を自動的に変速するシステムが開発されていて、既存のシンクロナイジング機構及びＦアクチュエーターが利用されている。一方、シンクロナイジング機構は、その構造が複雑で、高価であるため、構造が比較的簡単で、廉価な新たな変速機構が研究開発されている。

特開平０５−１７６４０９号公報 特開平０８−１５６６５３号公報 特開２００４−１５０４５０号公報

上記の事情に鑑みてなされた本発明の目的は、構造が簡単で、比較的廉価で製作することができる、新たな１段／２段変速構造を備えた電気車用変速システムを提供することにある。

モータと連結されて回転する入力シャフトと、
前記入力シャフトに設置され、前記入力シャフトと共に回転すると共に、その軸方向にスライディングするように両側面に１段挿入ユニットと２段挿入ユニットがそれぞれ突出して形成されたシンクロナイジングギヤと、
前記シンクロナイジングギヤの両側面と対向するように配置されて、前記シンクロナイジングギヤの軸方向の動きに関係なく前記入力シャフトにより回転するように設置された１段ギヤ及び２段ギヤと、
前記１段ギヤに固定され、前記１段挿入ユニットが挿入される１段締結ホールが形成された１段プレートと、
前記２段ギヤに固定され、前記２段挿入ユニットが挿入される２段締結ホールが形成された２段プレートと、
前記１段挿入ユニットが前記１段締結ホールに挿入され、または前記２段挿入ユニットが前記２段締結ホールに挿入されて、前記シンクロナイジングギヤの回転力を前記１段ギヤまたは前記２段ギヤに伝達するように前記シンクロナイジングギヤを軸方向に動かす変速シャフトと、
を有し、
前記１段プレートと前記２段プレートは、円形のリング形態でなり、前記１段締結ホールは、前記１段プレートに沿って一定間隔で配列され、前記２段締結ホールは、前記２段プレートに沿って一定間隔で配列されることを特徴とする。

特に、入力シャフトは、シンクロナイジングギヤの回転中心部を貫通して配置され、入力シャフトとシンクロナイジングギヤは互いにスプールライン結合される。また、入力シャフトは、１段ギヤと２段ギヤの回転中心部を貫通して配置され、１段ギヤと入力シャフトの間、及び２段ギヤ及び入力シャフトの間にはそれぞれ軸ベアリングが介在される。

前記シンクロナイジングギヤの両側面に固定された前記１段挿入ユニットと前記２段挿入ユニットは、
前記シンクロナイジングギヤの側面に固定された外部ハウジングと、
前記外部ハウジングに挿入され、その先端部は外部に突出した内部ハウジングと、
前記内部ハウジングの先端部の内部に回転可能に装着され、その一側は外部に突出したボールと、を含んで構成され、
前記外部ハウジングには、その先端部が外部に突出した内部ハウジングが挿入され、前記内部ハウジングの一側は外部に突出したボールを含み、前記ボールの外周面一側と密着するボールベアリングが備えられていることを特徴とする。

電気車用変速システムは、さらに、外部ハウジングの内部に設置され、内部ハウジングを外側方向に弾性支持する弾性部材を有している。

本発明の実施形態による電気車用変速システムは、新たな構造を利用して２段及び１段のギヤ変速を行うことができ、その構造が簡単で、製造及び組立てが容易で、維持補修も容易である。

本発明の実施形態による電気車用変速システムの概略的な全体側面図である。 図１における２段挿入ユニット（１６５ｂ）の部分詳細断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付した図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態による電気車用変速システムの概略的な全体側面図である。図１を参照すると、電気車用変速システムは、モータ１００、入力シャフト１２０、１段ギヤ１１５、２段ギヤ１１０、軸ベアリング１０５、１段プレート１３０、２段プレート１７０、シンクロナイジングギヤ１５５、１段挿入ユニット１６５ａ、２段挿入ユニット１６５ｂ、及び変速シャフト１４０を主要構成部としている。

入力シャフト１２０には、２段ギヤ１１０と１段ギヤ１１５が配置されている。このとき、２段ギヤ１１０と１段ギヤ１１５は、軸方向への動きは固定されているが、２段ギヤ１１０と入力シャフト１２０の間、及び１段ギヤ１１５と入力シャフト１２０の間にはそれぞれ軸ベアリング１０５が介在していて、入力シャフト１２０に対し回転可能に配置されている。

また、入力シャフト１２０の、２段ギヤ１１０と１段ギヤ１１５の間に位置する部位にはシンクロナイジングギヤ１５５が配置されている。シンクロナイジングギヤ１５５は、入力シャフト１２０にスプールライン部１２５を通してスプールラインに結合され、入力シャフト１２０の軸方向に動くことが可能であり、入力シャフト１２０と共に回転する構造である。

２段ギヤ１１０のシンクロナイジングギヤ１５５と対向する側面には２段プレート１７０が固定されて、２段ギヤ１１０と２段プレート１７０は共に回転する構造である。同じように、１段ギヤ１１５のシンクロナイジングギヤ１５５と対向する側面には１段プレート１３０が固定されて、１段ギヤ１１５と１段プレート１３０は共に回転する構造である。そして、２段ギヤ１１０と１段ギヤ１１５は、入力シャフト１２０の回転を出力軸（図示していない）を通して駆動ホイールに選択的に伝達するようになる。

２段プレート１７０と１段プレート１３０に対応して、シンクロナイジングギヤ１５５の両側面には２段挿入ユニット１６５ｂと１段挿入ユニット１６５ａがそれぞれ突出して形成され、２段挿入ユニット１６５ｂと１段挿入ユニット１６５ａは、シンクロナイジングギヤ１５５と共に回転する。

２段プレート１７０には、２段挿入ユニット１６５ｂと対応して１段締結ホール１３５が形成され、１段プレート１３０には、１段挿入ユニット１６５ａと対応して２段締結ホール１６０が形成されている。

シンクロナイジングギヤ１５５の上部側には、変速シャフト１４０が配置され、シンクロナイジングギヤ１５５の外周面には溝１５０が形成され、変速シャフト１４０の一側には溝１５０内に挿入される突起１４５が形成されている。変速シャフト１４０が、アクチュエーター（図示していない）などによって入力シャフト１２０の軸方向に動くと、突起１４５が溝１５０に入る構造によってシンクロナイジングギヤ１５５が入力シャフト１２０の軸方向に動く構造である。

以上の構成で、シンクロナイジングギヤ１５５が、入力シャフト１２０で（図１上で）左側に動くと、２段挿入ユニット１６５ｂが１段締結ホール１３５に挿入され、入力シャフト１２０とシンクロナイジングギヤ１５５の回転が２段プレート１７０と２段ギヤ１１０に伝達される。逆に、シンクロナイジングギヤ１５５が入力シャフト１２０で（図１上で）右側に動くと、１段挿入ユニット１６５ａが２段締結ホール１６０に挿入され、入力シャフト１２０とシンクロナイジングギヤ１５５の回転が１段プレート１３０と１段ギヤ１１５に伝達される。

２段挿入ユニット１６５ｂと１段挿入ユニット１６５ａそれぞれの先端部は、円形に形成されていて、１段締結ホール１３５と２段締結ホール１６０のそれぞれにスムーズに挿入され、この結果ギヤ変速がスムーズに行われる。

次に、２段挿入ユニット１６５ｂの詳細を図２を参照して説明する。ここでは、２段挿入ユニット１６５ｂで説明するが、１段挿入ユニット１６５ａも同じ構成である。

２段挿入ユニット１６５ｂは、シンクロナイジングギヤ１５５の側面に固定され、外部ハウジング２００、内部ハウジング２１０、ボール２３０、及びボールベアリング２２０を有する構成である。

外部ハウジング２００は、シンクロナイジングギヤ１５５の側面に固定され、その内部には内部ハウジング２１０の後端部が挿入されている。内部ハウジング２１０は、先端部が外部ハウジング２００から外に突出していて、その最先端部には、ボール２３０が装着されている。そのボール２３０は、外周面一側にボールベアリング２２０が密着されていて、ボール２３０が円滑に回転できるようになっている。

外部ハウジング２００の内部には、さらに弾性部材２４０が装着されて、内部ハウジング２１０を外側に弾性支持している。

これにより、シンクロナイジングギヤ１５５が（図１上で）左側に動くと、先ず、ボール２３０が２段プレート１７０の側面に接したとき、弾性部材２４０の弾性力が作用することで、シンクロナイジングギヤ１５５と２段プレート１７０の回転速度の差でボール２３０が回転でき、変速時の衝撃が緩和される。シンクロナイジングギヤ１５５がさらに（図１上で）左側に動くと、ボール２３０、内部ハウジング２１０および外部ハウジング２００を含めた２段挿入ユニット１６５ｂが１段締結ホール１３５内に順次に挿入されていく。

上記の形態で、２段プレート１７０と１段プレート１３０は、円形のリング形態からなるのが好ましく、１段締結ホール１３５と２段締結ホール１６０は、２段プレート１７０と１段プレート１３０に沿って設定された間隔をおいて形成されるのが好ましい。

本発明の実施形態による電気車用変速システムは、新たな構造を利用して２段及び１段のギヤ変速を行うことができ、その構造が簡単で、製造及び組立てが容易で、維持補修も容易である。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は、この実施形態に限定されず、本発明の実施形態から当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって容易に変更されて均等であると認められる範囲の全ての変更を含むものである。

１００：モータ
１０５：軸ベアリング
１１０：２段ギヤ
１１５：１段ギヤ
１２０：入力シャフト
１２５：スプールライン部
１３０：１段プレート
１３５：１段締結ホール
１４０：変速シャフト
１４５：突起
１５０：溝
１５５：シンクロナイジングギヤ
１６０：２段締結ホール
１６５ａ：１段挿入ユニット
１６５ｂ：２段挿入ユニット
１７０：２段プレート
２００：外部ハウジング
２１０：内部ハウジング
２２０：ボールベアリング
２３０：ボール
２４０：弾性部材

Claims (6)

1. モータと連結されて回転する入力シャフトと、
   前記入力シャフトに設置され、前記入力シャフトと共に回転すると共に、その軸方向にスライディングするように両側面に１段挿入ユニットと２段挿入ユニットがそれぞれ突出して形成されたシンクロナイジングギヤと、
   前記シンクロナイジングギヤの両側面と対向するように配置されて、前記シンクロナイジングギヤの軸方向の動きに関係なく前記入力シャフトにより回転するように設置された１段ギヤ及び２段ギヤと、
   前記１段ギヤに固定され、前記１段挿入ユニットが挿入される１段締結ホールが形成された１段プレートと、
   前記２段ギヤに固定され、前記２段挿入ユニットが挿入される２段締結ホールが形成された２段プレートと、
   前記１段挿入ユニットが前記１段締結ホールに挿入され、または前記２段挿入ユニットが前記２段締結ホールに挿入されて、前記シンクロナイジングギヤの回転力を前記１段ギヤまたは前記２段ギヤに伝達するように前記シンクロナイジングギヤを軸方向に動かす変速シャフトと、
   を有し、
   前記１段プレートと前記２段プレートは、円形のリング形態でなり、前記１段締結ホールは、前記１段プレートに沿って一定間隔で配列され、前記２段締結ホールは、前記２段プレートに沿って一定間隔で配列されることを特徴とする電気車用変速システム。
2. 前記入力シャフトが、前記シンクロナイジングギヤの回転中心部を貫通して配置され、
   前記入力シャフトと前記シンクロナイジングギヤは互いにスプールライン結合されることを特徴とする請求項１に記載の電気車用変速システム。
3. 前記入力シャフトが、前記１段ギヤと前記２段ギヤの回転中心部を貫通して配置され、
   前記１段ギヤと前記入力シャフトの間、及び前記２段ギヤ及び前記入力シャフトの間にはそれぞれ軸ベアリングが介在されることを特徴とする請求項１に記載の電気車用変速システム。
4. 前記シンクロナイジングギヤの両側面に固定された前記１段挿入ユニットと前記２段挿入ユニットは、
   前記シンクロナイジングギヤの側面に固定された外部ハウジングと、
   前記外部ハウジングに挿入され、その先端部は外部に突出した内部ハウジングと、
   前記内部ハウジングの先端部の内部に回転可能に装着され、その一側は外部に突出したボールと、を含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気車用変速システム。
5. 前記外部ハウジングの内部に設置され、前記内部ハウジングを外側方向に弾性支持する弾性部材をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の電気車用変速システム。
6. 前記外部ハウジングには、その先端部が外部に突出した内部ハウジングが挿入され、前記内部ハウジングの一側は外部に突出したボールを含み、前記ボールの外周面一側と密着するボールベアリングが備えられていることを特徴とする請求項４に記載の電気車用変速システム。

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