JPH01105052A - 電動モータ用変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、電動モータにより駆動される車両において、
変速要素の係合、解放を電磁クラッチにより行う電動モ
ータ用変速機の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、エンジン或いは電動モータ駆動の車両において、
自動変速機の遊星歯車機構における係合要素であるクラ
ッチおよびブレーキは、オイルポンプにより昇圧される
油圧を油圧回路を介してクラッチおよびブレーキの油圧
サーボに供給制御することにより、その係合解放が行わ
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、電動モータ駆動の車両においては、電動
オイルポンプを使用しなければならず、消費電力が大と
なり、バッテリにかかる負担が増大するという問題を有
している。

本発明の第１の目的は、変速要素の係合、解放を電磁ク
ラッチ或いは電磁ブレーキといったｔｍ係合装置に行う
ことにより、消費電力を低減させ、バッテリにかかる負
担を軽減させることである。

ところで、電磁係合装置を変速要素の係合、解放に採用
する場合には、種々の解決しなければならない問題が生
じる。

一般に電磁係合装置には、摩擦式とツース式の２種類が
あり、摩擦式電磁係合装置は、仮ばねとの摩擦力により
駆動力を伝達する方式であり、励磁電流を変えることに
より発生トルクを自在に調整できると共に、係合要素間
に多少の相対速度差があっても係合可能であるという長
所を有しているが、摩擦材の摩擦係数の変化によりトル
ク容量が減少すると共に、大きな電磁力を必要とすると
いう短所を有している。これに対してツース式電磁係合
装置は、トルクを機械的に伝達させるために、小型、軽
量化できるメリットを有しているが、係合要素間に相対
速度差があり係合要素が同期して係合されない場合には
、異音が生じたり耐久性に問題があるという短所を有し
ている。

本発明の第２の目的は、電磁係合装置としてツース式を
採用した場合に、上記問題を解決し係合、　　要素の回
転が同期した後に係合させることである。

さらに、電動モータ駆動の車両において、左右の車輪を
独立の電動モータにより駆動させる方式を採用する車両
においては、一般に変速点が出力軸回転数とスロットル
開度に対応して設定されているために、左右の変速機が
別々に独立して変速を行うことになり、左右の駆動力が
異なって車両の安定性が問題になる。

本発明の第３の目的は、上記問題を解決し左右の変速機
を同時に変速させることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明の電動モータ用変速機の制御装置は、
電動モータのトルクを遊星歯車機構を介して伝達させる
変速機を備える車両において、遊星歯車機構の変速要素
を係合、解放させる電磁係合装置を配設し、変速時には
モータトルクをオフにしてから電磁係合装置の係合要素
を解放し、次にモータ回転数の制御を行い、係合要素が
同期した後に、電磁係合装置を係合することを特徴とす
るものである。

〔作用および発明の効果〕

本発明においては例えば第１図に示すように、ダウンシ
フト時の制御においては、ハイギヤ比時にはクラッチ（
係合要素■）がオン、ブレーキ（係合要素■）がオフの
状態であり、入力回転数Ｎ、ｓ出力回転数Ｎｔおよびリ
ングギヤ回転数Ｎ、が等しい、この状態からモータトル
クをオフにした後、クラッチをオフにする。このときモ
ータトルクをオンにすると、入力回転数はＮｌ　′に上
昇するが、モータの電流を制御することにより回転数を
制御して、リングギヤ回転数ＮｓがＯになってからブレ
ーキをオンの状態としてローギヤ比の状態にする。

また、第２図に示すように、アンプシフト時の制御にお
いては、ローギヤ比時にはクラッチ（係合要素■）がオ
ン、ブレーキ（係合要素Ｉ）がオフの状態であり、入力
回転数Ｎ８、出力回転数Ｎ２が所定の減速比の関係にあ
り、リングギヤ回転数Ｎ、はＯである。この状態からモ
ータトルクをオフにした後、ブレーキをオフにする。こ
のときモータトルクをオンにすると、入力回転数はＮｌ
′に上昇するが、モータの電流を制御することにより回
転数を制御して二人角回転数Ｎ１と出力回転数Ｎ２が等
しくなった状態でクラッチをオンの状態としてハイギヤ
比の状態にする。

従って本発明によれば、油圧回路が不用であり、オイル
ポンプを駆動するための電力消費を軽減できるため、バ
ッテリの負担を軽減させそのコンパクト化とあいまって
実用性の高い自動変速機を提供することができる。

また、係合要素の回転が同期した後に係合させることに
より、係合要素間での異音の発生を防止すると共に、耐
久性を向上させることができる。

さらに、電動モータ駆動の車両において、左右の車輪を
独立の電動モータにより駆動させる方式を採用する車両
においては、左右の変速機を同時に変速させ車両の安定
性をはかることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。第
１図は本発明の変速時におけるダウンシフト時の作用を
説明するための図、第２図は同じくアンプシフト時の作
用を説明するための図、第３図は本発明の制御装置の処
理の流れを説明するための図、第４図は本発明に係わる
電動モータ用変速機の断面図、第５図は本発明が適用さ
れる車両の駆動系の例を示す図である。

第５図は、車両１に配設される電動モータ２と自動変速
機３のレイアウトを示している。（イ）は後輪側に電動
モータ２と自動変速ａ３を配設した後輪駆動であり、（
ロ）は前輪側に電動モータ２と自動変速機３を配設した
前輪駆動であり、（ハ）は前輪と後輪にそれぞれ電動モ
ータ２と自動変速機３を配設した全輪駆動である。なお
、本発明は、これに限らず例えば１個のモータおよび変
速機により、前輪、後輪或いは全輪を駆動させる車両に
適用してもよい。

第４図は上記自動変速Ｒ３の断面図を示している。その
構成の概略は、トランスミッションケース５０内に配設
され電動モータに連結される入力軸５１、該入力軸５１
に連結される中空軸５２、出力軸５３、入力軸５１の外
周に配設される遊星歯車機構Ｐ、中空軸５２の外周に配
設される電磁クラッチＣ１該電磁クラツチＣの外周に配
設される電磁ブレーキＢ、出力軸５３に隣接して配設さ
れる減速機構Ｒ５遊星歯車ａ構Ｐの回転を減速機構Ｒに
伝達させるベルトＶから構成され、また、出力軸５３に
は車速センサ、電動モータには回転数センサが設けられ
ている。

さらに詳述すると、遊星歯車機構Ｐは、サンギヤ５５、
ピニオン５６およびリングギヤ５７がら構成され、サン
ギヤ５５が前記入力軸５１にスプライン結合されると共
に、ピニオン５６を軸支するキャリヤ５９が回転ドラム
６０に連結されている。また、リングギヤ５７はハブ６
１に連結され、該ハフ’６１は中空軸５２と回転ドラム
６０の間に回転自在に支持されている。中空軸５２の外
周には、電磁クラッチＣのロータ６２がキー結合され、
該ロータ６２のリング状凹溝にコイル６３が嵌合され、
コイル６３がトランスミッションケース５０に固定され
ている。ロータ６２と対向してアーマチュア６５が中空
軸５２の外周に回転自在に配設されると共に、スプライ
ンアダプタ６６にスプライン結合され、該スプラインア
ダプタ６６はブレーキハブ６７および前記ハブ６１に固
定されている。さらに、電磁クラッチＣの外周には電磁
ブレーキＢが配設され、端面に摩擦材を有する回転部材
６９が前記ブレーキハブ６７に固定されると共に、該回
転部材６９に対向してコイルを有する固定部材６８がト
ランスミッションケース５０に固定されている。前記回
転ドラム６０と減速機構Ｒのドリブンドラム７０との間
には、ベルトＶが架設されている０本実施例によれば、
入力トルクをＴ、とすると、電磁ブレーキＢの係合力は
１゜８２Ｔ、程度、電磁クラッチＣの係合力は０．５５
Ｔ、程度必要であり、電磁クラッチＣは電磁ブレーキＢ
の１／３程度の容量でよく、電磁ブレーキＢの内周側に
電磁クラッチを配設して変速機の軸方向の長さを短縮さ
せている。

次に、上記構成からなる自動変速機の動作について説明
する。

ダウンシフト時には、電磁ブレーキＢのコイルをオンさ
せると共に、電磁クラッチＣのコイル６３をオフさせる
結果、リングギヤ５７が固定される。このため、エンジ
ン或いは電動モータ等の駆動源の回転は、入力軸５１に
伝達され、サンギヤ５５、ピニオン５６、キャリヤ５９
を経て回転ドラム６０に減速して伝達され、さらに、ベ
ルｌ−Ｖにより減速機構Ｒのドリブンドラム７０に伝達
される。

アップシフト時には、電磁ブレーキＢのコイルをオフさ
せると共に、電磁クラッチＣのコイル６３をオンさせる
結果、電磁クラッチＣのロータ６２とアーマチュア６５
が係合し、サンギヤ５５とリングギヤ５７が一体回転し
、入力軸５１の回転は１：ｌで回転ドラム６０に伝達さ
れ、さらに、ベルトＶにより減速機構Ｒのドリブンドラ
ム７０に伝達される。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種
々の変更が可能である０例えば、上記実施例においては
、サンギヤ入力のキャリヤ出力の例を示しているが、サ
ンギヤ、キャリヤおよびリングギヤのいずれかに入力或
いは出力させるようにしてもよい。

第３図は本発明の変速制御の処理方式を示している、先
ず、車速、アクセル開度の信号を入力し変速点を計算す
る（■、■）、この変速点を予め設定された変速点と比
較判断し、ステップ■において、変速開始と判断される
と、電動モータ２の出力をオフしく■）、次いで電磁ブ
レーキＢおよび電磁クラッチＣのうち変速前に係合され
ている係合要素■　（以下変速前に係合している要素を
係合要素Ｉといい、変速後に係合する要素を係合要素■
という）をオフして（■）ニュートラルとした後、左右
それぞれのモータ回転数の制御を行う（■）０次いでス
テップ■において右モータの回転数と出力側の回転数が
一致したか否かの判断がなされ、変速後に係合される係
合要素■の回転数が一致すれば、係合要素■が係合され
る（■）。

同様にして左モータ、左側の係合要素■についても、回
転数の一致の判断と係合要素■の係合の処理が行われ（
■、＠）、左右の係合要素■の係合の処理が終了すると
（■）、モータ出力がオンされる　（Ｏ）。

次に第１図により、上記変速制御のうちダウンシフト時
の制御について説明すると、ハイギヤ比時にはクラッチ
（係合要素■）がオン、ブレーキ（係合要素ｎ）がオフ
の状態であり、入力回転数Ｎｌ、出力回転数Ｎ□および
リングギヤ回転数Ｎ３が等しい、この状態からモータト
ルクをオフにした後、クラッチをオフにする。このとき
モータトルクをオンにすると、入力回転数はＮｌ　　’
に上昇するが、モータの電流を制御することにより回転
数を制御して、リングギヤ回転数Ｎ、がＯになってから
ブレーキをオンの状態としてローギヤ比の状態にする。

次に第２図により、上記変速制御のうちアップシフト時
の制御について説明すると、ローギヤ比時にはクラッチ
（係合要素ＩＩ）がオン、ブレーキ（係合要素Ｉ）がオ
フの状態であり、入力回転数Ｎｌ、出力回転数Ｎ８が所
定の減速比の関係にあり、リングギヤ回転数Ｎ、はＯで
ある。この状態からモータトルクをオフにした後、ブレ
ーキをオフにする。このときモータトルクをオンにする
と、入力回転数はＮ、′に上昇するが、モータの電流を
制御することにより回転数を制御して、入力回転数Ｎ、
と出力回転数Ｎ２が等しくなった状態でクラッチをオン
の状態としてハイギヤ比の状態にする。

以上の説明のように本発明によれば、油圧回路が不用で
あり、オイルポンプを駆動するための電力消費を軽減で
きるため、バッテリの負担を軽減させそのコンパクト化
とあい、まりで実用性の高い自動変速機を提供すること
ができる。

また、係合要素の回転が同期した後に係合させることに
より、係合要素間での異音の発生を防止すると共に、耐
久性を向上させることができる。

さらに、電動モータ駆動の車両において、左右の車輪を
独立の電動モータにより駆動させる方式を採用する車両
においては、左右の変速機を同時に変速させ車両の安定
性をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の変速時におけるダウンシフト時の作用
を説明するための図、第２図は同じくアップシフト時の
作用を説明するための図、第３図は本発明の制御装置の
処理の流れを説明するための図、第４図は本発明に係わ
る電動モータ用変速機の断面図、第５図は本発明が適用
される車両の駆動系の例を示す図である。 ５０・・・トランスミッションケース、５１・・・入力
軸、５２・・・中空軸、５３・・・出力軸、Ｐ・・・遊
星歯車機構、Ｃ・・・電磁クラッチ、Ｂ・・・電磁ブレ
ーキ、Ｒ・・・減速ａ構、■・・・ベルト、５５・・・
サンギヤ、５６・・・ビニオン、５７・・・リングギヤ
、５９・・・キャリヤ、６０・・・回転ドラム、６１・
・・ハブ、６２・・・ロータ、６３・・・コイル、６５
・・・アーマチユア、６６・・・スプラインアダプタ、
６７・・・ブレーキハブ、６８・・・固定部材、６９・
・・回転部材、７０・・・ドリブンドラム。 出　願　人　　　アイシン・ワーナー株式会社代理人弁
理士　　白　井　博　樹（外３名）−々 ←回ＪＪ＃　　　　。 第３因 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動モータのトルクを遊星歯車機構を介して伝達
   させる変速機を備える車両において、遊星歯車機構の変
   速要素を係合、解放させる電磁係合装置を配設し、変速
   時にはモータトルクをオフにしてから電磁係合装置の係
   合要素を解放し、次にモータ回転数の制御を行い、係合
   要素が同期した後に、電磁係合装置を係合することを特
   徴とする電動モータ用変速機の制御装置。
2. （２）電動モータと変速機が左右に設けられる車両であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電動モ
   ータ用変速機の制御装置。