JP6338876B2 - 電動機器の動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車などの電動機器の動力伝達装置に関する。

従来、電動機器の動力伝達装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この動力伝達装置は、電動機器としての電気自動車に適用されたものであり、動力源としての電動機と、この電動機の動力を変速しながら駆動輪に伝達する手動変速機などを備えている。同文献の第１実施例の場合、手動変速機は、変速レバーと、電気自動車の前後進を切り換える切換スイッチと、電動機に連結された入力軸と、この入力軸と同心に配置された出力軸と、入力軸及び出力軸と平行なカウンタ軸と、これらの３つの軸上に配置された低速段ギヤ列及び高速段ギヤ列と、出力軸上に配置された２つのシンクロ機構及びパーキング用ギヤなどを備えている。

この手動変速機の場合、変速レバーの操作位置として、高速段位置「Ｈ」と、低速段位置「Ｌ」と、ニュートラル位置「Ｎ」と、パーキング位置「Ｐ」とが設定されており、この変速レバーは、ワイヤ及びラック＆ピニオン機構を介して、ピニオン軸に連結されている。このピニオン軸上には、変速用ドラム及びパーキング用ドラムが設けられており、これらの２つのドラムは、カム溝を介して、変速用のシフトフォーク及びパーキング用のシフトフォークと係合している。

以上の構成により、この動力伝達装置では、切換スイッチが前進側にある場合において、変速レバーがニュートラル位置「Ｎ」から低速段位置「Ｌ」又は高速段位置「Ｈ」に操作された場合、ピニオン軸上の変速用ドラム及び変速用のシフトフォークを介して、シンクロ機構が低速段側又は高速段側に駆動されることにより、低速段又は高速段がインギヤされる。この状態で、電動機を正転方向に制御することにより、電気自動車が前進走行する。一方、切換スイッチが後進側にある場合において、変速レバーがニュートラル位置「Ｎ」から低速段位置「Ｌ」又は高速段位置「Ｈ」に操作された場合、上記と同様に、低速段又は高速段がインギヤされ、その状態で、電動機を逆転方向に制御することにより、電気自動車が後進走行する。

特開平７−３０９１４４号公報

上記特許文献１の動力伝達装置によれば、電気自動車の前進／後進すなわち電動機の正転／逆転を切り換えるために、切換スイッチが必要となるので、その分、部品点数が増加し、製造コストの増大を招いてしまう。さらに、電動機の正転／逆転を切り換える際、変速レバーの操作に加えて、切換スイッチの操作がさらに必要になるので、操作の複雑化を招き、商品性が低いという問題がある。これに加えて、２つのドラムを備えたピニオン軸が必要になるので、構造の複雑化を招き、製造コストがさらに増大してしまう。以上の問題は、特許文献１の動力伝達装置を電気自動車以外の電動機器に適用した場合にも発生する。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電動機の正転／逆転を切り換える際の操作を容易にかつ迅速に実行することができ、部品点数及び製造コストを削減できる電動機器の動力伝達装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、電動機４の動力を手動変速機１０を介して被駆動部（駆動輪７）に伝達する電動機器（電気自動車Ｖ）の動力伝達装置１であって、手動変速機１０は、所定のシフト操作及び所定のセレクト操作を実行することにより、複数の変速段を選択するための操作部材（変速レバー１１）と、操作部材に連結され、所定のシフト操作に伴って、所定の第１シフト位置（図７（ａ）に示す位置）と所定の解除シフト位置（図４に示す位置）と所定の第２シフト位置（図７（ｂ）に示す位置）との間で移動するとともに、所定のセレクト操作に伴って、電動機４を正転させるための所定の正転位置（図８（ａ）に示す位置）と電動機４を逆転させるための所定の逆転位置（図８（ｂ）に示す位置）との間で移動する第１可動部材（セレクタ１４）と、第１可動部材が所定の正転位置及び所定の逆転位置にあるときに係合する係合部（シフトピース１５ｃ）を有し、第１可動部材が所定の第１シフト位置と所定の解除シフト位置と所定の第２シフト位置との間で移動するのに伴って、所定の第１連結位置（図７（ａ）に示す位置）と所定の解除位置（図４に示す位置）と所定の第２連結位置（図７（ｂ）に示す位置）との間で移動する第２可動部材（シフトフォーク機構１５）と、第２可動部材に係合し、第２可動部材が所定の第１連結位置にあるときに、複数の変速段の１つを設定し、第２可動部材が所定の第２連結位置にあるときに、複数の変速段の他の１つを設定するとともに、第２可動部材が所定の解除位置にあるときに、複数の変速段のすべてを解除する変速段設定機構（シンクロ機構４０）と、を有しており、第１可動部材の位置である部材位置を検出する部材位置検出手段（ＥＣＵ２、セレクト位置センサ６２、シフト位置センサ６３）と、検出された部材位置が所定の第１シフト位置及び所定の第２シフト位置の一方にありかつ所定の正転位置にあるときに、電動機４の回転を正転方向に制御するとともに、検出された部材位置が所定の第１シフト位置にありかつ所定の逆転位置にあるときに、電動機４の回転を逆転方向に制御する電動機制御手段（ＥＣＵ２、ステップ２，３，５，６，１１）と、を備え、電動機器は、電動機４が正転しているときに前進走行する電気自動車Ｖであり、被駆動部は、電気自動車Ｖの駆動輪７であり、電動機４の回転方向を検出する回転方向検出手段（ＥＣＵ２、入力回転速度センサ６０）と、電気自動車Ｖの速度である車速ＶＰを検出する車速検出手段（ＥＣＵ２、出力回転速度センサ６１）と、をさらに備え、電動機制御手段は、部材位置が所定の逆転位置にありかつ検出された電動機４の回転方向が正転方向である場合において、検出された車速ＶＰが所定値ＶＨ未満であるときに、電動機４の回生制御を実行し（ステップ３，５，７，９）、部材位置が所定の逆転位置にありかつ検出された電動機４の回転方向が正転方向である場合において、検出された車速ＶＰが所定値ＶＨ以上であるときに、運転者の誤操作が発生したと判定する誤操作判定手段（ＥＣＵ２、ステップ５，７）と、誤操作判定手段によって誤操作が発生したと判定されたときに、誤操作の発生を運転者に報知する報知手段（ＥＣＵ２、警告ブザー６６、ステップ１０）と、をさらに備え、電動機制御手段は、誤操作が発生したと判定されたときに、電動機４の回転を正転方向に制御する（ステップ１１）ことを特徴とする。

この電動機器の動力伝達装置によれば、手動変速機の操作部材において、複数の変速段を選択するために、所定のシフト操作及び所定のセレクト操作が実行される。その際、第１可動部材が、所定のシフト操作に伴って、所定の第１シフト位置と所定の解除シフト位置と所定の第２シフト位置との間で移動し、所定のセレクト操作に伴って、電動機を正転させるための所定の正転位置と電動機を逆転させるための所定の逆転位置との間で移動する。さらに、第１可動部材が所定の第１シフト位置と所定の解除シフト位置と所定の第２シフト位置との間で移動するのに伴って、第２可動部材が、所定の第１連結位置と所定の解除位置と所定の第２連結位置との間で軸線方向に移動する。そして、第２可動部材が移動するのに伴い、第２可動部材に係合する変速段設定機構において、第２可動部材が所定の第１連結位置にあるときに、複数の変速段の１つが設定され、第２可動部材が所定の第２連結位置にあるときに、複数の変速段の他の１つが設定されるとともに、第２可動部材が所定の解除位置にあるときに、複数の変速段のすべてを解除される。

このように手動変速機での変速動作が実行された場合、部材位置検出手段によって、第１可動部材の位置である部材位置が検出される。そして、電動機制御手段によって、検出された部材位置が所定の第１シフト位置及び所定の第２シフト位置の一方にありかつ所定の正転位置にあるときに、電動機の回転が正転方向に制御されるとともに、検出された部材位置が所定の第１シフト位置にありかつ所定の逆転位置にあるときに、電動機の回転が逆転方向に制御される。以上のように、この電動機器の動力伝達装置によれば、特許文献１の動力伝達装置と異なり、切換スイッチによる正転／逆転の切換動作を行うことなく、１つの操作部材において、所定のセレクト操作を実行し、第１可動部材を所定の正転位置と所定の逆転位置との間で移動させるだけで、電動機の正転と逆転を切り換えることができる。それにより、電動機の正転／逆転を切り換える際の操作を容易にかつ迅速に実行することができるとともに、切換スイッチが不要となることで、部品点数を削減でき、その分、製造コストを削減することができる。その結果、商品性を向上させることができる。

また、この電動機器の動力伝達装置によれば、部材位置が所定の逆転位置にありかつ検出された電動機の回転方向が正転方向である場合において、検出された車速が所定値未満であるときに、電動機の回生制御が実行されるので、電気自動車が前進走行状態から後進走行状態に切り換わる際において、前進走行から停車するまでの間、電気自動車を回生ブレーキによって制動しながら、回生電力を蓄電池などに充電することができる。それにより、電気自動車が停止するまでの制動距離を短縮できるとともに、電力消費量を低減することができる。その結果、商品性をさらに向上させることができる。

さらに、この電動機器の動力伝達装置によれば、誤操作判定手段によって、部材位置が所定の逆転位置にありかつ検出された電動機の回転方向が正転方向である場合において、検出された車速が所定値以上であるときに、運転者の誤操作が発生したと判定される。そして、誤操作が発生したと判定されたときに、報知手段によって、誤操作の発生が運転者に報知されるので、運転者の誤操作状態が継続するのを回避できる。これに加えて、誤操作が発生したと判定されたときに、電動機制御手段によって、電動機の回転が正転方向に制御されるので、車速が所定値以上である場合において、電動機が正転制御から逆転制御に切り換わるのを回避することができる。それにより、電動機の正転制御から逆転制御への切り換えに起因して、電気自動車の挙動が不安定になるのを回避でき、電気自動車の走行安定性を向上させることができる。以上により、商品性をさらに向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る動力伝達装置及びこれを適用した電気自動車の駆動系の構成を模式的に示す図である。 変速レバーおよびシフトゲートパネルを示す斜視図である。 手動変速機のシフトパターンを示す図である。 変速レバーがニュートラル位置「Ｎ」にあるときのセレクタ、シフトフォーク機構及びシンクロ機構を示す平面図である。 図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 シフトフォーク機構を示す斜視図である。 （ａ）変速レバーが低速段位置「Ｌ」にあるときと、（ｂ）変速レバーが高速段位置「Ｈ」にあるときの、セレクタ、シフトフォーク機構及びシンクロ機構を示す平面図である。 （ａ）セレクタが正転位置にあるときと（ｂ）逆転位置にあるときの、セレクタのアームとシフトピースとの位置関係を示す図である。 モータ制御処理を示すフローチャートである。 変速位置判定処理を示すフローチャートである。 手動変速機の変形例における誤操作防止機構の構成を示す断面図である。 図１１のＢ−Ｂ線に沿って見た図である。 ニュートラル位置「Ｎ」からリバース位置「Ｒ」への変速動作を説明するための図である。 図１３のＣ−Ｃ線に沿って見た図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る電動機器の動力伝達装置について説明する。図１に示すように、本実施形態の動力伝達装置１は、電動機器としての電気自動車Ｖに適用されたものである。

この電気自動車Ｖは、四輪車両であり、ＥＣＵ２と、原動機としての電動機（以下「モータ」という）４と、左右の駆動輪７，７（被駆動部）と、図示しない左右の遊動輪と、モータ４の動力を変速しながら駆動輪７，７に伝達する手動変速機１０などを備えている。

このモータ４は、ブラシレスＤＣモータで構成されており、ＰＤＵ５を介して、ＥＣＵ２及びバッテリ６に連結されている。このＰＤＵ５は、インバータなどを含む電気回路で構成されている。ＥＣＵ２は、ＰＤＵ５を介して、モータ４とバッテリ６との間の電力の授受を制御することによって、後述するように、モータ４の運転状態を制御する。それにより、電気自動車Ｖの走行状態が制御される。

また、手動変速機１０は、操作部材としての変速レバー１１（図２参照）と、モータ４の回転軸に同軸に連結された入力軸２０と、この入力軸２０と平行に設けられた出力軸３０と、変速レバー１１の操作によって駆動されるシンクロ機構４０（変速段設定機構）などを備えている。

入力軸２０は、２つの軸受２３，２３を介して、図示しないミッションケースに回転自在に支持されている。この入力軸２０上には、モータ４側からその反対側に向かって順に、低速段駆動ギヤ２１、シンクロ機構４０及び高速段駆動ギヤ２２が設けられている。これらの２つのギヤ２１，２２及びシンクロ機構４０は、入力軸２０と同心に配置されているとともに、２つのギヤ２１，２２は入力軸２０上に回転自在に設けられている。

また、低速段駆動ギヤ２１は、一体に形成されたドグギヤ２１ａを有しており、高速駆動ギヤ２２も、一体に形成されたドグギヤ２２ａを有している。後述するように、シンクロ機構４０のスリーブ４２がドグギヤ２１ａ又はドグギヤ２２ａに噛み合うことによって、低速段又は高速段がインギヤされる。

入力軸２０の近傍には、入力回転速度センサ６０（回転方向検出手段）が設けられている。この入力回転速度センサ６０は、入力軸２０の回転速度を検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この入力回転速度センサ６０の検出信号に基づき、入力軸２０の回転速度すなわちモータ４の回転速度（以下「モータ回転速度」という）ＮＭＯＴを算出する。この場合、モータ回転速度ＮＭＯＴは、モータ４の正転方向のときには正値として算出され、逆転方向のときには負値として算出される。

また、出力軸３０は、２つの軸受３４，３４を介して、ミッションケースに回転自在に支持されている。この出力軸３０上には、モータ４側からその反対側に向かって順に、出力ギヤ３３、低速段従動ギヤ３１及び高速段従動ギヤ３２が配置されており、これらの３つのギヤ３１〜３３はいずれも、出力軸３０に同心に固定されている。

この低速段従動ギヤ３１は、前述した低速段駆動ギヤ２１に常に噛み合っており、これらのギヤ２１，３１によって、低速段が構成されている。また、高速段従動ギヤ３２は、前述した高速段駆動ギヤ２２に常に噛み合っており、これらのギヤ２２，３２によって、高速段が構成されている。

この出力軸３０の近傍には、出力回転速度センサ６１（車速検出手段）が設けられている。この出力回転速度センサ６１は、出力軸３０の回転速度を検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この出力回転速度センサ６１の検出信号に基づき、電気自動車Ｖの速度である車速ＶＰを算出する。

また、出力ギヤ３３は、終減速装置３５のギヤ３６に常に噛み合っている。以上の構成により、出力軸３０の動力は、終減速装置３５及び駆動軸３７，３７を介して、左右の駆動輪７，７に伝達される。

一方、シンクロ機構４０は、本出願人が特許第４１２１８２１号公報で提案済みのものと同様に構成されているので、その詳細な説明は省略するが、入力軸２０と一体に回転するハブ４１と、このハブ４１上に軸線方向に摺動自在に設けられたスリーブ４２などを備えている。このスリーブ４２の内周面には、ドグギヤ２１ａ，２２ａと噛合可能なスプライン歯（図示せず）が形成されている。

図４に示すように、このスリーブ４２には、後述するシフトフォーク機構１５のシフトフォーク１５ｂが嵌合しており、変速動作の際、このシフトフォーク１５ｂによって、スリーブ４２は軸線方向に駆動される。この場合、スリーブ４２が低速段駆動ギヤ２１側に駆動されたときには、スリーブ４２は、入力軸２０と低速段駆動ギヤ２１を互いに同期させながら低速段駆動ギヤ２１側に摺動し、そのスプライン歯が低速段駆動ギヤ２１のドグギヤ２１ａに噛み合う状態となる。それにより、低速段駆動ギヤ２１が入力軸２０に連結され、低速段がインギヤ状態となることで、モータ４の動力が低速段を介して駆動輪７に伝達可能となる。

また、スリーブ４２が高速段駆動ギヤ２２側に駆動されたときには、スリーブ４２は、入力軸２０と高速段駆動ギヤ２２を互いに同期させながら高速段駆動ギヤ２２側に摺動し、そのスプライン歯が高速段駆動ギヤ２２のドグギヤ２２ａに噛み合う状態となる。それにより、高速段駆動ギヤ２２が入力軸２０に連結され、高速段がインギヤ状態となることで、モータ４の動力が高速段を介して駆動輪７に伝達可能となる。

また、この手動変速機１０の場合、図２に示すように、変速レバー１１はシフトゲートパネル１２の案内孔１２ａに嵌合しており、この案内孔１２ａの形状に起因して、図３に示すシフトパターンを備えている。なお、以下の説明では、運転者による変速レバー１１の操作に関して、図３の上下方向及び左右方向の操作をそれぞれ、「シフト操作」及び「セレクト操作」という。

図２，３に示すように、この手動変速機１０のシフトパターンにおいては、ニュートラル位置Ｎを中心として、前後の所定位置に、前進低速段位置（以下「低速段位置」という）「Ｌ」及び前進高速段位置（以下「高速段位置」という）「Ｈ」が配置されている。また、ニュートラル位置「Ｎ」から所定距離分、右側に寄った位置が、リバース準備位置「Ｒ１」になっており、このリバース準備位置「Ｒ１」から前方に移動した位置が、リバース位置「Ｒ」になっている。

さらに、リバース準備位置「Ｒ１」とリバース位置「Ｒ」との間隔は、ニュートラル位置「Ｎ」と低速段位置「Ｌ」との間隔と同じ値に設定されている。なお、以下の説明では、変速レバー１１が４つの位置「Ｌ」，「Ｈ」，「Ｎ」，「Ｒ」のいずれの位置にもない状態を「ノーポジション状態」という。

また、この手動変速機１０は、図４に示すように、セレクタ１４と、セレクタ１４及びシンクロ機構４０に係合するシフトフォーク機構１５などを備えている。なお、以下の説明では、図４の左側を「左」、図４の右側を「右」、図４の手前側を「上」、図４の奥側を「下」という。

このセレクタ１４は、図５に示すように、軸１４ａ及びアーム１４ｂなどで構成されている。この軸１４ａは、丸棒状で、上下方向に延びており、軸線回りに回動可能でかつ軸線方向に摺動可能な状態で、ミッションケースに取り付けられている。また、アーム１４ｂは、軸１４ａに一体にボルト止めされているとともに、シフトフォーク機構１５の後述するシフトピース１５ｃに係合している。なお、本実施形態では、セレクタ１４が第１可動部材に相当し、シフトフォーク機構１５が第２可動部材に相当し、シフトピース１５ｃが係合部に相当する。

さらに、セレクタ１４の軸１４ａには、図示しないシフト機構と、セレクト機構のアーム１３とが連結されており、これらのシフト機構及びセレクト機構は、図示しない変速ケーブルを介して変速レバー１１に連結されている。このセレクタ１４の場合、変速レバー１１がニュートラル位置「Ｎ」にあるときには、図４に示す中立位置に位置する。

また、変速レバー１１がニュートラル位置「Ｎ」から低速段位置「Ｌ」までシフト操作されたときには、シフト機構によって駆動されることにより、軸１４ａが図４に示す中立位置から図７（ａ）に示すＬシフト位置まで、図中の時計回りに回動する。一方、変速レバー１１がニュートラル位置「Ｎ」から高速段位置「Ｈ」までシフト操作されたときには、シフト機構によって駆動されることにより、軸１４ａが図４に示す中立位置から図７（ｂ）に示すＨシフト位置まで、図中の反時計回りに回動する。

さらに、このセレクタ１４の場合、変速レバー１１がニュートラル位置「Ｎ」、低速段位置「Ｌ」及び高速段位置「Ｈ」にあるときには、セレクト機構によって、図５及び図８（ａ）に示す正転位置に保持されるとともに、変速レバー１１がニュートラル位置「Ｎ」からリバース準備位置「Ｒ１」までセレクト操作されたときには、セレクト機構のアーム１３によって図５の下側に駆動されることにより、図５及び図８（ａ）に示す正転位置から図８（ｂ）に示す逆転位置まで軸線方向に摺動する。

このセレクタ１４の近傍には、セレクト位置センサ６２（部材位置検出手段）が設けられている。このセレクト位置センサ６２は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、セレクタ１４が正転位置及び逆転位置にあることを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、後述するように、このセレクト位置センサ６２の検出信号に基づき、セレクタ１４が逆転位置にあるか否かを判定する。

シフトフォーク機構１５は、図６に示すように、フォークシャフト１５ａ、シフトフォーク１５ｂ及びシフトピース１５ｃを一体に組み立てたものである。フォークシャフト１５ａは、中空の円筒状のものであり、図７（ａ）に示す低速段インギヤ位置と、図４に示す中立位置と、図７（ｂ）に示す高速段インギヤ位置との間で軸線方向に摺動可能に設けられている。

また、フォークシャフト１５ａの左端部の上側には、３つの凹部１５ｅ，１５ｆ，１５ｇが形成されており、これらの凹部１５ｅ〜１５ｇに対応するミッションケースの部位には、デテント（図示せず）が設けられている。このデテントは、本出願人が特開２００２−３４０１８４号公報で提案済みのものと同じように構成されており、フォークシャフト１５ａは、３つの凹部１５ｅ〜１５ｇのいずれかがデテントに係合することにより、それに応じた位置に係止される。

この場合、セレクタ１４が図４に示す中立位置にあるときには、デテントが中央の凹部１５ｆに係合することで、フォークシャフト１５ａが図４に示す中立位置に保持される。それにより、セレクタ１４も中立位置に保持される。また、セレクタ１４が図７（ａ）に示すＬシフト位置にあるときには、デテントが左側の凹部１５ｅに係合することで、フォークシャフト１５ａが図７（ａ）に示す低速段インギヤ位置に保持される。それにより、セレクタ１４もＬシフト位置に保持される。

さらに、セレクタ１４が図７（ｂ）に示すＨシフト位置にあるときには、デテントが右側の凹部１５ｇに係合することで、フォークシャフト１５ａが図７（ｂ）に示す高速段インギヤ位置に保持される。それにより、セレクタ１４もＨシフト位置に保持される。

また、シフトフォーク１５ｂはフォークシャフト１５ａの中央部に固定され、シンクロ機構４０のスリーブ４２に嵌合している。シフトピース１５ｃは、フォークシャフト１５ａからセレクタ１４側に向かって延びており、その先端部には、凹部１５ｄが形成されている。この凹部１５ｄには、セレクタ１４のアーム１４ｂが係合しており、図８（ａ），（ｂ）に示すように、この凹部１５ｄの厚さは、セレクタ１４が正転位置及び逆転位置のいずれにあるときでも、アーム１４ｂがシフトピース１５ｃと常に係合するようなサイズに設定されている。

また、シフトフォーク１５ｂは、フォークシャフト１５ａが図４に示す中立位置にあるときには、シンクロ機構４０を介して、低速段及び高速段をいずれもニュートラル状態とし、フォークシャフト１５ａが図７（ａ）に示す低速段インギヤ位置にあるときには、シンクロ機構４０を介して、低速段をインギヤさせる。さらに、シフトフォーク１５ｂは、フォークシャフト１５ａが図７（ｂ）に示す高速段インギヤ位置にあるときには、シンクロ機構４０を介して、高速段をインギヤさせる。

さらに、フォークシャフト１５ａの近傍には、シフト位置センサ６３（部材位置検出手段）が設けられている。このシフト位置センサ６３は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、シフトフォーク１５ｂが低速段インギヤ位置及び高速段インギヤ位置にあることを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

この場合、シフトフォーク１５ｂが低速段インギヤ位置にあるときには、セレクタ１４がＬシフト位置にあることになり、シフトフォーク１５ｂが高速段インギヤ位置にあるときには、セレクタ１４がＨシフト位置にあることになる。以上の原理により、ＥＣＵ２は、後述するように、シフト位置センサ６３の検出信号に基づき、セレクタ１４がＬシフト位置及びＨシフト位置にあるか否かを判定する。

次に、以上のように構成された手動変速機１０の動作について説明する。この手動変速機１０では、運転者により、変速レバー１１が図３に示すシフトパターンに沿って操作されることで、低速段位置「Ｌ」、高速段位置「Ｈ」、ニュートラル位置「Ｎ」及びリバース位置「Ｒ」のいずれかが選択される。

まず、変速レバー１１がニュートラル位置「Ｎ」にあるときには、前述したように、セレクタ１４は、デテントの機能によって、図４に示す中立位置に保持されるとともに、セレクト機構によって、図８に示す正転位置に保持される。

そして、変速レバー１１がニュートラル位置「Ｎ」から低速段位置「Ｌ」までシフト操作された場合、セレクタ１４は、シフト機構によって駆動されることにより、図４に示す中立位置から図７（ａ）に示すＬシフト位置まで回動する。それに伴って、フォークシャフト１５ａが中立位置から低速段インギヤ位置に駆動され、シフトフォーク１５ｂがシンクロ機構４０のスリーブ４２を低速段駆動ギヤ２１側に駆動することにより、低速段がインギヤ状態となる。その際、デテントの機能により、フォークシャフト１５ａが低速段インギヤ位置に保持され、セレクタ１４がＬシフト位置に保持される。

この状態では、セレクタ１４が正転位置にあることを表す検出信号が、セレクト位置センサ６２からＥＣＵ２に出力され、セレクタ１４がＬシフト位置にあることを表す検出信号が、シフト位置センサ６３からＥＣＵ２に出力される。

また、変速レバー１１がニュートラル位置「Ｎ」から高速段位置「Ｈ」までシフト操作された場合、セレクタ１４は、シフト機構によって駆動されることにより、図４に示す中立位置から図７（ｂ）に示すＨシフト位置まで回動する。それに伴って、フォークシャフト１５ａが中立位置から高速段インギヤ位置に駆動され、シフトフォーク１５ｂがシンクロ機構４０のスリーブ４２を高速段駆動ギヤ２２側に駆動することにより、高速段がインギヤされる。その際、デテントの機能により、フォークシャフト１５ａが高速段インギヤ位置に保持され、セレクタ１４がＨシフト位置に保持される。

この状態では、セレクタ１４が正転位置にあることを表す検出信号が、セレクト位置センサ６２からＥＣＵ２に出力され、セレクタ１４がＨシフト位置にあることを表す検出信号が、シフト位置センサ６３からＥＣＵ２に出力される。この手動変速機１０の場合、図３に示すシフトパターンを有しているので、変速レバー１１が高速段位置「Ｈ」にシフト操作されたときにのみ、セレクタ１４がＨシフト位置に位置することになる。

また、変速レバー１１によってリバース位置「Ｒ」を選択する場合、まず、変速レバー１１がニュートラル位置「Ｎ」からリバース準備位置「Ｒ１」までセレクト操作される。その際、セレクタ１４は、セレクト機構によって駆動されることにより、図５及び図８（ａ）に示す正転位置から図８（ｂ）に示す逆転位置まで摺動し、それに伴い、セレクト位置センサ６２からＥＣＵ２に出力される検出信号は、セレクタ１４が逆転位置にあることを表すものとなる。

次いで、変速レバー１１がリバース準備位置「Ｒ１」からリバース位置「Ｒ」までシフト操作されると、セレクタ１４は、シフト機構によって駆動されることにより、図４に示す中立位置から図７（ａ）に示すＬシフト位置まで回動する。それに伴って、フォークシャフト１５ａが中立位置から低速段インギヤ位置に駆動され、シフトフォーク１５ｂがシンクロ機構４０のスリーブ４２を低速段駆動ギヤ２１側に駆動することにより、低速段がインギヤ状態となる。その際、デテントの機能により、フォークシャフト１５ａが低速段インギヤ位置に保持され、セレクタ１４がＬシフト位置に保持される。この状態では、セレクタ１４がＬシフト位置にあることを表す検出信号が、シフト位置センサ６３からＥＣＵ２に出力される。

以上のように、変速レバー１１がリバース位置「Ｒ」にある状態では、セレクタ１４が逆転位置にあることを表す検出信号が、セレクト位置センサ６２からＥＣＵ２に出力され、セレクタ１４がＬシフト位置にあることを表す検出信号が、シフト位置センサ６３からＥＣＵ２に出力されることになる。

さらに、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ６４、バッテリセンサ６５及び警告ブザー６６（報知手段）が電気的に接続されている。電気自動車Ｖは、図示しないアクセルペダルを備えており、アクセル開度センサ６４は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、バッテリセンサ６５は、バッテリ６に入出力される電流・電圧値を表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このバッテリセンサ６５の検出信号に基づき、バッテリ６における電力の蓄積状態を表す充電状態ＳＯＣを算出する。

さらに、警告ブザー６６は、電気自動車Ｖの図示しないインストルメント・パネル内に設けられている。ＥＣＵ２は、後述するように、モータ制御処理の実行中、変速レバー１１が誤操作されたときには、それを運転者に報知するために、警告音を警告ブザー６６から出力させる。

一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ６０〜６５の検出信号などに応じて、以下に述べように、モータ制御処理などの各種の制御処理を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、部材位置検出手段、電動機制御手段、回転方向検出手段、車速検出手段、誤操作判定手段及び報知手段に相当する。

以下、図９を参照しながら、モータ制御処理について説明する。このモータ制御処理は、モータ４の運転状態を制御するものであり、ＥＣＵ２によって所定の制御周期ΔＴ（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。

同図に示すように、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、変速位置判定処理を実行する。この変速位置判定処理は、前述したセレクト位置センサ６２及びシフト位置センサ６３の検出信号に基づいて、変速レバー１１の変速位置を判定するとともに、その判定結果に基づいて、モータ４の運転状態を決定するものであり、具体的には、図１０に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ２０で、シフト位置センサ６３の検出信号に基づき、セレクタ１４がＨシフト位置にあるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち変速レバー１１が高速段位置「Ｈ」にあるときには、電気自動車Ｖを前進走行させるために、モータ４を正転側に力行制御すべきであると判定して、それを表すために、ステップ２１に進み、正転フラグＦ＿ＦＷＤを「１」に設定すると同時に、逆転フラグＦ＿ＲＶＳを「０」に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ２０の判別結果がＮＯで、セレクタ１４がＨシフト位置にないときには、ステップ２２に進み、シフト位置センサ６３の検出信号に基づき、セレクタ１４がＬシフト位置にあるか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ２３に進み、セレクト位置センサ６２の検出信号に基づき、セレクタ１４が逆転位置にあるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、セレクタ１４がＬシフト位置にありかつ正転位置にあるとき、すなわち変速レバー１１が低速段位置「Ｌ」にあるときには、電気自動車Ｖを前進走行させるために、モータ４を正転側に力行制御すべきであると判定して、前述したように、ステップ２１を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ２３の判別結果がＹＥＳで、セレクタ１４がＬシフト位置にありかつ逆転位置にあるとき、すなわち変速レバー１１がリバース位置「Ｒ」にあるときには、電気自動車Ｖを後進走行させるために、モータ４を逆転側に力行制御すべきであると判定して、それを表すために、ステップ２４に進み、逆転フラグＦ＿ＲＶＳを「１」に設定すると同時に、正転フラグＦ＿ＦＷＤを「０」に設定した後、本処理を終了する。

一方、前述したステップ２２の判別結果がＮＯのとき、すなわち変速レバー１１がニュートラル位置「Ｎ」にあるか又はノーポジション状態にあるときには、モータ４におけるトルク発生および発電を中止すべきであると判定して、それを表すために、ステップ２５に進み、正転フラグＦ＿ＦＷＤ及び逆転フラグＦ＿ＲＶＳをいずれも「０」に設定した後、本処理を終了する。

図９に戻り、ステップ１で、変速位置判定処理を以上のように実行した後、ステップ２に進み、正転フラグＦ＿ＦＷＤが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、ステップ３に進み、逆転フラグＦ＿ＲＶＳが「１」であるか否かを判別する。

この判別結果がＮＯのときには、ステップ４に進み、モータ４のゼロトルク制御処理を実行する。このゼロトルク制御処理では、モータ４がトルクを発生せずかつ電力も発生しないように、モータ４への供給電力が制御される。ステップ４で、ゼロトルク制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ３の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ５に進み、ＮＭＯＴ＞０が成立しているか否かを判別する。この判別結果がＮＯのとき、すなわちモータ４が回転停止状態にあるか又はモータ４が逆転中であるときには、ステップ６に進み、モータ４の逆転制御処理を実行する。

この逆転制御処理では、アクセル開度ＡＰ及び車速ＶＰに応じて、モータ回転速度ＮＭＯＴの目標値ＮＭＯＴｃｍｄ（この場合は負値）を算出し、モータ回転速度ＮＭＯＴが目標値ＮＭＯＴｃｍｄになるように、モータ４が力行制御される。それにより、電気自動車Ｖが後進走行する。ステップ６で、逆転制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ５の判別結果がＹＥＳで、モータ４が正転中であるときには、ステップ７に進み、車速ＶＰが所定値ＶＨより小さいか否かを判別する。この所定値ＶＨは、低速側の値に設定されている。

このステップ７の判別結果がＹＥＳのときには、運転者が電気自動車Ｖを前進走行状態から後進走行状態に切り換えようとしていると判定して、ステップ８に進み、充電状態ＳＯＣが所定の上限値ＳＯＣＨ未満であるか否かを判別する。

この判別結果がＮＯで、ＳＯＣ≧ＳＯＣＨが成立しているときには、バッテリ６への充電が不可能な状態にあると判定して、前述したように、ステップ４を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ８の判別結果がＹＥＳのときには、バッテリ６への充電を実行すべきであると判定して、ステップ９に進み、モータ４の回生制御処理を実行した後、本処理を終了する。それにより、電気自動車Ｖの前進走行中、モータ４で発生した電力がバッテリ６に充電される。

一方、ステップ７の判別結果がＮＯで、ＶＰ≧ＶＨが成立しているときには、運転者によって、変速レバー１１がリバース位置「Ｒ」に誤操作されたと判定して、ステップ１０に進み、それを運転者に報知するために、警告ブザー６６を駆動し、警告音を出力する。

次いで、ステップ１１に進み、モータ４の正転制御処理を実行する。この正転制御処理では、アクセル開度ＡＰ及び車速ＶＰに応じて、モータ回転速度ＮＭＯＴの目標値ＮＭＯＴｃｍｄ（この場合は正値）を算出し、モータ回転速度ＮＭＯＴが目標値ＮＭＯＴｃｍｄになるように、モータ４が力行制御される。それにより、電気自動車Ｖが前進走行する。ステップ１１で、正転制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

一方、前述したステップ２の判別結果がＹＥＳのとき、すなわちモータ４が正転中であるときには、上述したように、ステップ１１で、モータ４の正転制御処理を実行した後、本処理を終了する。

以上のように、本実施形態の動力伝達装置１によれば、運転者の変速レバー１１の操作によって、低速段位置「Ｌ」が選択された場合、セレクタ１４がＬシフト位置及び正転位置に位置する状態となり、それに伴って、低速段がインギヤされるとともに、２つのセンサ６２，６３の検出信号に基づき、正転フラグＦ＿ＦＷＤが「１」に設定され、逆転フラグＦ＿ＲＶＳが「０」に設定される。それにより、ステップ１１で、正転制御処理が実行され、電気自動車Ｖが前進走行する。

これと同様に、運転者の変速レバー１１の操作によって、高速段位置「Ｈ」が選択された場合、セレクタ１４がＨシフト位置及び正転位置に位置する状態となり、それに伴って、高速段がインギヤされるとともに、２つのセンサ６２，６３の検出信号に基づき、正転フラグＦ＿ＦＷＤが「１」に設定され、逆転フラグＦ＿ＲＶＳが「０」に設定される。それにより、ステップ１１で、正転制御処理が実行され、電気自動車Ｖが前進走行する。

一方、運転者の変速レバー１１の操作によって、リバース位置「Ｒ」が選択された場合、セレクタ１４がＬシフト位置及び逆転位置に位置する状態となり、それに伴って、低速段がインギヤされるとともに、２つのセンサ６２，６３の検出信号に基づき、逆転フラグＦ＿ＲＶＳが「１」に設定され、正転フラグＦ＿ＦＷＤが「０」に設定される。それにより、モータ４が逆転中のときには、ステップ６で、逆転制御処理が実行され、電気自動車Ｖが後進走行する。以上のように、特許文献１の動力伝達装置と異なり、切換スイッチによる正転／逆転の切換動作を行うことなく、変速レバー１１の操作のみによって、モータ４の正転と逆転を切り換えることができる。それにより、モータ４の正転／逆転を切り換える際の操作を容易にかつ迅速に実行することができるとともに、切換スイッチが不要となることで、部品点数を削減でき、その分、製造コストを削減することができる。その結果、商品性を向上させることができる。

また、Ｆ＿ＲＶＳ＝１とＦ＿ＦＷＤ＝０が成立している場合において、モータ４が正転中で、ＶＰ＜ＶＨとＳＯＣ＜ＳＯＣＨが成立しているときには、モータ４の回生制御処理が実行されるので、電気自動車Ｖが前進走行状態から後進走行状態に切り換わる際において、前進走行から停車するまでの間、電気自動車Ｖを回生ブレーキによって制動しながら、回生電力をバッテリ６に充電することができる。それにより、電気自動車Ｖが停止するまでの制動距離を短縮できるとともに、電力消費量を低減することができる。その結果、商品性をさらに向上させることができる。

さらに、Ｆ＿ＲＶＳ＝１とＦ＿ＦＷＤ＝０が成立している場合において、モータ４が正転中で、ＶＰ≧ＶＨが成立しているときには、運転者の誤操作が発生したと判定されることで、ステップ１０で、警告ブザー６６が駆動され、警告音が出力されるので、運転者の誤操作状態が継続するのを回避できる。これに加えて、誤操作が発生したと判定されたときに、ステップ１１で、正転制御処理が実行されるので、電気自動車Ｖが低速走行中でない場合において、モータ４が正転制御状態から逆転制御状態に切り換わるのを回避できる。それにより、モータ４の正転制御から逆転制御への切り換えに起因して、電気自動車Ｖの挙動が不安定になるのを回避でき、電気自動車Ｖの走行安定性を向上させることができる。以上により、商品性をさらに向上させることができる。

なお、実施形態の手動変速機１０に代えて、図１１〜１４に示す手動変速機１０Ａを用いてもよい。図１１〜１４に示すように、この手動変速機１０Ａでは、その一部が前述した手動変速機１０と同様に構成されているので、以下、同じ構成については、同じ符号を付すとともに、その説明は省略する。

この手動変速機１０Ａは、誤操作防止機構７０を備えている。この誤操作防止機構７０は、変速レバー１１のリバース位置「Ｒ」への誤操作を防止するためのものであり、ストッパ７１、ガイドプレート７２、コイルばね７３及びばね座７４などで構成されている。

ストッパ７１は、円筒状のものであり、その内孔を介して、変速レバー１１のレバー部１１ｂに摺動可能な状態で嵌合しているとともに、その上端部がフランジ部７１ａになっている。

ばね座７４は、変速レバー１１のノブ１１ａの下側に取り付けられており、コイルばね７３は、このばね座７４とフランジ部７１ａとの間に圧縮状態で装着されている。ストッパ７１は、このコイルばね７３の付勢力により、常時は、その底面がシフトゲートパネル１２の上面に当接した状態に保持されているとともに、その外径が案内孔１２ａの幅よりも大きく構成されている。

また、ガイドプレート７２は、シフトゲートパネル１２の上面に固定されており、案内孔７２ａを有している。この案内孔７２ａは、シフトゲートパネル１２の案内孔１２ａとほぼ同一の形状を有しており、低速段位置「Ｌ」と高速段位置「Ｈ」との間の部位の幅が、案内孔１２ａの幅よりも広くかつストッパ７１の外径よりも若干、大きいサイズに設定されている。

次に、以上のように構成された手動変速機１０Ａ及び誤操作防止機構７０の動作について説明する。この手動変速機１０Ａの場合、低速段位置「Ｌ」を選択するために、運転者が変速レバー１１をニュートラル位置「Ｎ」から低速段位置「Ｌ」側に向かって操作した場合、ストッパ７１が案内孔７２ａに沿って移動し、かつ変速レバー１１のレバー部１１ｂが案内孔１２ａに沿って移動することにより、変速レバー１１は、図１２に実線で示すよに、低速段位置「Ｌ」までスムーズに移動する。

これと同様に、高速段位置「Ｈ」を選択するために、運転者が変速レバー１１をニュートラル位置「Ｎ」から高速段位置「Ｈ」側に向かって操作した場合も、変速レバー１１は、図１２に２点鎖線で示すように、高速段位置「Ｈ」までスムーズに移動する。

一方、リバース位置「Ｒ」を選択する場合、変速レバー１１がニュートラル位置「Ｎ」にある状態で、図１３に示すように、運転者がコイルばね７３の付勢力に抗しながら、ストッパ７１のフランジ部７１ａを指で上方に持ち上げると、ストッパ７１の底面がガイドプレート７２の上面よりも若干、上方の位置まで持ち上がった状態となる。

その状態で、変速レバー１１をリバース準備位置「Ｒ１」側に操作すると、変速レバー１１のレバー部１１ｂが案内孔１２ａに沿って移動することにより、変速レバー１１は、図１４に２点鎖線で示すように、リバース準備位置「Ｒ１」までスムーズに移動する。さらに、変速レバー１１をリバース準備位置「Ｒ１」からリバース位置「Ｒ」側に操作すると、変速レバー１１は図１４に破線で示すように、リバース位置「Ｒ」までスムーズに移動する。

一方、運転者がストッパ７１を上方に持ち上げることなく、変速レバー１１をニュートラル位置「Ｎ」からリバース準備位置「Ｒ１」側に操作した場合、上述したように、コイルばね７３の付勢力により、ストッパ７１の底面がシフトゲートパネル１２の上面に当接した状態に保持されていることと、ストッパ７１の外径が案内孔１２ａの幅よりも大きいことに起因して、ストッパ７１が案内孔１２ａの縁に当接し、リバース準備位置「Ｒ１」側への移動が阻止される。すなわち、リバース位置「Ｒ」への誤操作を防止することができる。

なお、実施形態は、部材位置検出手段として、セレクト位置センサ６２及びシフト位置センサ６３を用いた例であるが、本発明の部材位置検出手段はこれに限らず、第１可動部材の位置を検出できるものであればよい。例えば、シフト位置センサ６３に代えて、セレクタ１４の回動角度を検出するセンサを設け、このセンサとセレクト位置センサ６２とを併せて、部材位置検出手段として用いてもよい。

また、実施形態は、本発明の動力伝達装置を電動機器としての電気自動車に適用した例であるが、本発明の動力伝達装置はこれに限らず、電動機を動力源とする電動機器に適用可能である。例えば、本願発明の動力伝達装置を電動式の耕耘機、電動式の雪上車及び電動式の船舶などに適用してもよい。

さらに、実施形態は、本発明の動力伝達装置を４輪タイプの電気自動車に適用した例であるが、本発明の動力伝達装置はこれに限らず、２輪又は６輪以上の電動車両や、無限軌道タイプの電動車両にも適用可能である。

一方、実施形態は、手動変速機として、低速段及び高速段を備えたものを用いた例であるが、本発明の手動変速機はこれに限らず、複数の変速段を備えたものをであればよい。例えば、手動変速機として、３速段以上の変速段を備えたものを用いてもよい。

また、実施形態は、所定の第１シフト位置をＬシフト位置とした例であるが、所定の第１シフト位置をＨシフト位置としてもよく、その場合には、手動変速機１０のリバース位置「Ｒ」を高速段位置「Ｈ」側に配置するとともに、セレクタ１４がＨシフト位置にありかつ逆転位置にあるときに、モータ４の逆転制御処理を実行すればよい。

Ｖ 電気自動車（電動機器）
１ 動力伝達装置
２ ＥＣＵ（部材位置検出手段、電動機制御手段、回転方向検出手段、車速検出手段 、誤操作判定手段、報知手段）
７ 駆動輪（被駆動部）
１０ 手動変速機
１１ 変速レバー（操作部材）
１２ シフトゲートパネル
１４ セレクタ（第１可動部材）
１５ シフトフォーク機構（第２可動部材）
１５ｃ シフトピース（係合部）
４０ シンクロ機構（変速段設定機構）
６０ 入力回転速度センサ（回転方向検出手段）
６１ 出力回転速度センサ（車速検出手段）
６２ セレクト位置センサ（部材位置検出手段）
６３ シフト位置センサ（部材位置検出手段）
６６ 警告ブザー（報知手段）
ＶＰ 車速
ＶＨ 所定値

Claims (1)

1. 電動機の動力を手動変速機を介して被駆動部に伝達する電動機器の動力伝達装置であって、
   前記手動変速機は、
   所定のシフト操作及び所定のセレクト操作を実行することにより、複数の変速段を選択するための操作部材と、
   当該操作部材に連結され、前記所定のシフト操作に伴って、所定の第１シフト位置と所定の解除シフト位置と所定の第２シフト位置との間で移動するとともに、前記所定のセレクト操作に伴って、前記電動機を正転させるための所定の正転位置と前記電動機を逆転させるための所定の逆転位置との間で移動する第１可動部材と、
   当該第１可動部材が前記所定の正転位置及び前記所定の逆転位置にあるときに係合する係合部を有し、当該第１可動部材が所定の第１シフト位置と所定の解除シフト位置と所定の第２シフト位置との間で移動するのに伴って、所定の第１連結位置と所定の解除位置と所定の第２連結位置との間で移動する第２可動部材と、
   当該第２可動部材に係合し、前記第２可動部材が前記所定の第１連結位置にあるときに、前記複数の変速段の１つを設定し、前記第２可動部材が前記所定の第２連結位置にあるときに、前記複数の変速段の他の１つを設定するとともに、前記第２可動部材が前記所定の解除位置にあるときに、前記複数の変速段のすべてを解除する変速段設定機構と、を有しており、
   前記第１可動部材の位置である部材位置を検出する部材位置検出手段と、
   当該検出された部材位置が前記所定の第１シフト位置及び前記所定の第２シフト位置の一方にありかつ前記所定の正転位置にあるときに、前記電動機の回転を正転方向に制御するとともに、前記検出された部材位置が前記所定の第１シフト位置にありかつ前記所定の逆転位置にあるときに、前記電動機の回転を逆転方向に制御する電動機制御手段と、を備え、
   前記電動機器は、前記電動機が正転しているときに前進走行する電気自動車であり、
   前記被駆動部は、当該電気自動車の駆動輪であり、
   前記電動機の回転方向を検出する回転方向検出手段と、
   前記電気自動車の速度である車速を検出する車速検出手段と、をさらに備え、
   前記電動機制御手段は、前記部材位置が前記所定の逆転位置にありかつ前記検出された前記電動機の回転方向が正転方向である場合において、前記検出された車速が所定値未満であるときに、前記電動機の回生制御を実行し、
   前記部材位置が前記所定の逆転位置にありかつ前記検出された前記電動機の回転方向が正転方向である場合において、前記検出された車速が所定値以上であるときに、運転者の誤操作が発生したと判定する誤操作判定手段と、
   当該誤操作判定手段によって誤操作が発生したと判定されたときに、当該誤操作の発生を運転者に報知する報知手段と、をさらに備え、
   前記電動機制御手段は、前記誤操作が発生したと判定されたときに、前記電動機の回転を正転方向に制御することを特徴とする電動機器の動力伝達装置。

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