JPH0459172B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気自動車用自動変速機に関する。

比較的理想的なトルク特性を有する電動モータ
を備えた電気自動車も登坂性能と最高車速の両立
を計るために変速機を必要とする。しかも、電動
モータの音が低く人の手で変速のタイミングをと
ることが困難なことと、町中での使用頻度が高い
ことを考慮すると自動変速機であることが望まし
い。

ところで、自動変速機はドライバーの意志にか
かわらず変速されるため、変速のシヨツクをいか
に小さくするかは重要なことである。内燃機関を
駆動源とする通常の自動車においては、トルクコ
ンバータを採用してそのスリツプによつても変速
シヨツクの緩和を図つているが、一充電走行距離
が重要な電気自動車においてスリツプ（すなわ
ち、動力損失）を伴うトルクコンバータを採用す
ることは効率上問題がある。

本発明は、かかる考察に基づいてなされたもの
で、その目的は、変速時に電動モータの出力を制
御して変速シヨツクを緩和する効率のよい電気自
動車用自動変速機を提供することにある。

本発明による電気自動車用自動変速機は、電動
モータの回転軸に動力伝達可能に連結したインプ
ツトシヤフト、このインプツトシヤフトと同軸的
かつ相対回転可能に接続したアウトプツトシヤフ
ト、このアウトプツトシヤフトに一体的に設けた
リングギヤと前記インプツトシヤフト上に回転可
能に設けたサンギヤと前記インプツトシヤフトに
一体的に設けられて前記リングギヤとサンギヤに
噛合するプラネタリギヤを回転自在に支承するキ
ヤリアからなるプラネタリギヤユニツト、前記サ
ンギヤ上に軸方向へ移動可能にスプライン結合さ
れて固定部材又は前記リングギヤに選択的に係合
して前記プラネタリギヤユニツトをローギヤ側又
はハイギヤ側に切換えるコーンクラツチ、前記サ
ンギヤに組付けられて前記コーンクラツチが固定
部材と係合しているとき及び前記コーンクラツチ
が前記リングギヤに係合すべく移動している間に
前記サンギヤに作用する反力を受けるワンウエイ
クラツチ、及びソレノイドを有し該ソレノイドへ
の通電を当該車両の運転状態に応じて自動的に制
御して前記コーンクラツチの作動を制御する制御
装置を備えるとともに、前記コーンクラツチの回
転数を検出する第１回転数センサ、前記アウトプ
ツトシヤフトの回転数を検出する第２回転数セン
サ、これら両回転数センサからの出力をＦ／Ｖ変
換したのち比較して同出力差が設定値以下のとき
出力する比較器、前記プラネタリギヤユニツトを
ハイギヤ側へ切換える前記コーンクラツチの作動
を前記ソレノイドに付与される信号により検出し
て動作しかつ前記比較器からの出力により不動作
となつて動作時に前記電動モータに付与される入
力を遮断または所定量減ずるモータ制御器からな
る電気制御装置を備えている。

これにより、本発明においては、プラネタリギ
ヤユニツトのローギヤ側からハイギヤ側への切換
えに際して、コーンクラツチを作動させるべくソ
レノイドに信号が付与されてからコーンクラツチ
がリングギヤに係合し終る間、モータ制御器によ
つて電動モータに付与される入力を遮断または所
定量減ずることができて、電動モータの出力を停
止又は減ずることができるため、コーンクラツチ
とリングギヤを円滑に係合させることができる。
この作動は瞬間的なものであるため、変速シヨツ
クを効率よく緩和することができる。

以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。第１図は本発明に係る自動変速機を含む電
気自動車の動力伝達装置を示していて、この動力
伝達装置においては、本発明による変速機が電動
モータ１０と並列に設けられている。電動モータ
１０は、入力Ioに高精度で追従可能なモータであ
つて、先端にギヤ１２ａを有する回転軸１２を備
えており、ケーシング１４に組付けられている。
変速機のインプツトシヤフト１６は電動モータ１
０の回転軸１２と平行に設けられていて、ケーシ
ング１４に回転可能に組付けられている。このイ
ンプツトシヤフト１６は、大径シヤフト１６Ａと
これにスプライン結合した小径シヤフト１６Ｂか
らなり、大径シヤフト１６Ａにてインプツトギヤ
１８及びアイドラギヤ２０からなるインプツトギ
ヤ列Ａを介して電動モータ１０のギヤ１２ａに連
結されている。なお、インプツトシヤフト１６と
インプツトギヤ１８間には公知のトーシヨナルダ
ンパ機構Ｂが介装されている。また、インプツト
シヤフト１６における大径シヤフト１６Ａの外周
には大径シヤフト１６Ａによつて駆動されるオイ
ルポンプ２２が組付けられている。またこのイン
プツトシヤフト１６の右端には、アウトプツトシ
ヤフト２４が同軸的かつ相対回転可能に接続され
ている。アウトプツトシヤフト２４はフランジ２
４ａを有していて、ケーシング１４に回転自在に
組付けられている。

プラネタリギヤユニツトＣは、インプツトシヤ
フト１６とアウトプツトシヤフト２４の接続部に
設けられていて、インプツトシヤフト１６上に回
転可能に組付けたサンギヤ２６と、インプツトシ
ヤフト１６上にスプライン結合したキヤリア２８
と、アウトプツトシヤフト２４のフランジ２４ａ
上に固着したリングギヤ３０と、キヤリア２８に
回転可能に支承されてリングギヤ３０に噛合する
第１プラネタリギヤ３２と、キヤリア２８に回転
可能に支承されてサンギヤ２６及び第１プラネタ
リギヤ３２に噛合する図示しない第２プラネタリ
ギヤによつて構成されている。このプラネタリギ
ヤユニツトＣは、サンギヤ２６の筒部２６ａ上に
組付けたコーンクラツチ３４とワンウエイクラツ
チ３６によつて作動（ローギヤ側……減速・ハイ
ギヤ側……同速）を制御される。

コーンクラツチ３４は、サンギヤ２６の筒部２
６ａ右方上に軸方向へ移動可能にスプライン結合
されていて、ボールベアリング３８を介して連結
したピストン４０と、このピストン４０を図示左
方へ付勢するスプリング４２とによつて軸方向へ
移動されるように構成されている。ピストン４０
は、油室Ｒ内に所定の油圧が付与されたときスプ
リング４２に抗して右動するように構成されてい
る。このため、コーンクラツチ３４は、油室Ｒ内
に油圧が付与されないときスプリング４２の作用
によりケーシング１４内に固着したアウタレース
４４に圧接させられて係合しプラネタリギヤユニ
ツトＣをローギヤ側に保持しており、油室Ｒ内に
所定の油圧が付与されたとき右動させられてリン
グギヤ３０に圧接係合しプラネタリギヤユニツト
Ｃをハイギヤ側へ切換える。また、油室Ｒ内への
圧油の給排は第１図および第２図に示す油圧制御
装置５０によつて当該車両の運転状態に応じて自
動的になされるようになつている。なお、ワンウ
エイクラツチ３６は、サンギヤ３０に作用する反
力を受けるように構成されている。

油圧制御装置５０は、第２図にて詳細に示すよ
うに、マニュアルバルブ５１、レギユレータバル
ブ５２、アクセルバルブ５３、パイロツトバルブ
５４および第１ソレノイドバルブ５５を備えると
ともに、アキユムレータ５６、シフトバルブ５７
および第２ソレノイドバルブ５８を備えている。

マニユアルバルブ５１は、車両の前進時図示位
置に保持されまた後進時図示左方へ所定量押動さ
れてその位置にて保持されるスプール５１ａを有
するもので、電動モータ１０の正逆回転による車
両の前進後進時にオイルポンプ２２の回転方向が
換つても、オイルが常にレギユレータバルブ５２
側へ流れるよう制御する。レギユレータバルブ５
２は、油室５２ａにオリフイスＯ１を通して付与
されるパイロツトバルブ５４からの油圧、油室５
２ｂにオリフイスＯ２を通して付与されるオイル
ポンプ２２からの油圧、およびスプリング５２ｃ
によつて作動を制御されるとともに、油室５２ｄ
に付与されるアクセルバルブ５３からの油圧によ
り上動されるスプール５２ｅによつて作動を制御
されるスプール５２ｆを有していて、オイルポン
プ２２から供給されたオイルを調圧してライン圧
としてパイロツトバルブ５４、アキユムレータ５
６およびシフトバルブ５７にそれぞれ付与する。
なお、ライン圧の一部はオリフイスＯ３を通して
動力伝達装置の被潤滑部位５９に付与され、当該
部位５９に潤滑油として供給される。

アクセルバルブ５３は、アクセルペダルの踏込
量に応じて押動されるプランジヤ５３ａにスプリ
ング５３ｂを介して係合するスプール５３ｃを有
するもので、アクセルペダルの踏込量に応じてパ
イロツトバルブ５４から付与される油圧を制御し
てレギユレータバルブ５２の油室５２ｄに付与す
る。レギユレータバルブ５２の油室５２ｄに付与
された油圧はライン圧を上昇させるべく作用す
る。パイロツトバルブ５４は、オリフイスＯ４を
通して油室５４ａに付与され第１ソレノイドバル
ブ５５により制御されるオイルポンプ２２からの
油圧およびスプリング５４ｂによつて制御される
スプール５４ｃを有するもので、第１ソレノイド
バルブ５５が開いていて油室５３ａ内の油圧が低
いときには、図示のごとくライン圧のアクセルバ
ルブ５３への供給を遮断してアクセルバルブ５３
をドレンポート５４ｄに連通させるとともに、ラ
イン圧をオリフイスＯ１を通してレギユレータバ
ルブ５２の油室５２ａに付与し、かつ第１ソレノ
イドバルブ５５が閉じていて油室５４ａ内の油圧
が高いときには、ライン圧の油室５２ａへの供給
を遮断して油室５２ａをドレンポート５４ｄに連
通させるとともに、ライン圧をアクセルバルブ５
３に付与する。なお、油室５４ａと第１ソレノイ
ドバルブ５５間には、オリフイスＯ５が介装され
ている。

第１ソレノイドバルブ５５は、常閉型のソレノ
イドバルブであつて、電動モータ１０の始動時に
通電されて開き、かつ車速が第３図の一点鎖線に
て示した所定の値以上のとき通電が停止されて閉
じるように構成されている。かかる構成により、
本実施例においては、車速が第３図の一点鎖線に
て示した所定の値以下のとき、レギユレータバル
ブ５２において、油室５２ｂに付与されている油
圧に油室５２ａに付与される油圧が加つてスプー
ル５２ｆがスプリング５２ｃに抗して大きく押動
され、オイルポンプ２２への還流量が多くなつて
ライン圧が低くなり、また車速が第３図の一点鎖
線にて示した所定の値以上のとき、油室５２ａ内
の油圧が消失してスプール５２ｆのスプリング５
２ｃに抗する摺動量が減少し、オイルポンプ２２
への還流量が減少してライン圧が高くなる。この
ため、車速が第３図の一点鎖線にて示した所定の
値以下であるときのオイルポンプ２２の負荷を著
しく軽減することができてオイルポンプ２２での
動力損失を省き、電気自動車の一充電当りの走行
距離を長くすることができる。

シフトバルブ５７は、オリフイスＯ６を通して
油室５７ａに付与され第２ソレノイドバルブ５８
により制御されるライン圧およびスプリング５７
ｂによつて制御されるスプール５７ｃを有するも
ので、第２ソレノイドバルブ５８が開いていて油
室５７ａ内の油圧が低いときには、図示のごとく
ライン圧の油室Ｒへの供給を遮断するとともにチ
エツク弁Ｖ１を通して油室Ｒをドレンポート５７
ｄに連通させ、また第２ソレノイドバルブ５８が
閉じていて油室５７ａ内の油圧が高いときには、
油室Ｒとドレンポート５７ｄの連通を遮断しチエ
ツク弁Ｖ２およびオリフイスＯ７を通して油室Ｒ
内へライン圧を付与する。油室Ｒ内にライン圧が
付与されると、第１図において、ピストン４０が
スプリング４２に抗して右動してコーンクラツチ
３４をリングギヤ３０に圧接係合させ、プラネタ
リギヤユニツトＣをローギヤ側からハイギヤ側へ
切換える。この際、アキユムレータ５６はそのピ
ストン５６ａとスプリング５６ｂが協同して油室
Ｒ内に供給される油圧の立上り特性を制御し、コ
ーンクラツチ３４をリングギヤ３０に滑らかに係
合させる。また、油室Ｒがシフトバルブ５７のド
レンポート５７ｄに連通すると、油室Ｒおよびア
キユムレータ５６内のオイルが排出されるため、
ピストン４０はスプリング４２の付勢力にて復帰
してコーンクラツチ３４をアウタレース４４に圧
接係合させ、プラネタリギヤユニツトＣをハイギ
ヤ側からローギヤ側へ切換える。

第２ソレノイドバルブ５８は、常閉型のソレノ
イドバルブであつて、電動モータ１０の始動時に
通電されて開き、かつ車速およびアクセルペダル
の踏込量によつて予め設定したシフトアツプ時期
（第３図の実線にて示したとき）に達したとき通
電が停止されて閉じ、またかかる状態において車
速およびアクセルペダルの踏込量によつて予め設
定したシフトダウン時期（第３図の破線にて示し
たとき）になつたとき再び通電されて開くように
構成されている。

しかして、本実施例においては、第１図にて示
したように、コーンクラツチ３４の外周に第１回
転数センサ６１が配置されるとともに、アウトプ
ツトシヤフト２４の外周に第２回転数センサ６２
が配置されている。第１回転数センサ６１は、コ
ーンクラツチ３４の回転数を検出するもので、同
回転数に応じた出力を比較器６３に入力させてい
る。第２回転数センサ６２は、アウトプツトシヤ
フト２４の回転数を検出するもので、同回転数に
応じた出力を比較器６３に入力させている。比較
器６３は、Ｆ／Ｖ変換機能を持ち両回転数センサ
６１，６２からの出力をＦ／Ｖ変換したのち比較
して同出力差が設定値以下（ほぼゼロ）のとき出
力するもので、同出力はモータ制御器６４に入力
される。モータ制御器６４は、電動モータ１０の
通電回路中に介装されていて、プラネタリギヤユ
ニツトＣをハイギヤ側へ切換える前記コーンクラ
ツチ３４の作動を第２ソレノイドバルブ５８に付
与される電気信号により検出して（具体的には第
２ソレノイドバルブ５８への通電が停止されるこ
とにより）動作しかつ比較器６３からの出力によ
り不動作となるもので、動作時に電動モータ１０
に付与される入力I₀（アクセルペダルの踏込量に
応じたもの）を遮断または所定量減ずる。

上記のように構成した本実施例においては、車
両停止時アクセルペダルを踏込むと、それに応じ
た入力Ioが電動モータ１０に付与されて電動モー
タ１０が出力し、該出力（駆動力）がギヤ１２ａ
からアイドルギヤ２０、インプツトギヤ１８及び
トーシヨナルダンパ機構Ｂを経てインプツトシヤ
フト１６に伝わり、プラネタリギヤユニツトＣの
キヤリア２８に伝わる。しかして、車速とアクセ
ルペダルの踏込量が第３図の実線より左方の領域
内にある間は第２ソレノイドバルブ５８は開いて
いてシフトバルブ５７は油室Ｒへのライン圧供給
を遮断している。このため、コーンクラツチ３４
がアウタレース４４に固定され続けてプラネタリ
ギヤユニツトＣがローギヤ側に保持され、インプ
ツトシヤフト１６の回転が減速されてアウトプツ
トシヤフト２４に伝わる。かくして、ローギヤ側
にて走行している車両において、車速とアクセル
ペダルの踏込量が第３図の実線に達すると、第２
ソレノイドバルブ５８が閉じてシフトバルブ５７
においてライン圧が油室Ｒへ供給される。このた
め、コーンクラツチ３４が右動してリングギヤ３
０に係合し、プラネタリギヤユニツトＣがハイギ
ヤ側へ自動的に切換えられて、インプツトシヤフ
ト１６の回転が同速にてアウトプツトシヤフト２
４に伝わる。なお、ワンウエイクラツチ３６はコ
ーンクラツチ３４がリングギヤ３０に係合するま
でサンギヤ２６の反力を受けるが、係合と同時に
フリー状態となる。また、上述のようにしてハイ
ギヤ側にて走行している車両において、車速とア
クセルペダルの踏込量が第３図の破線に至ると、
第２ソレノイドバルブ５８が開きシフトバルブ５
７において油室Ｒ内のオイルが排出される。この
ため、コーンクラツチ３４が左動してアウタレー
ス４４に係合し、プラネタリギヤユニツトＣがロ
ーギヤ側へ自動的に切換えられて、インプツトシ
ヤフト１６の回転が減速されてアウトプツトシヤ
フト２４に伝わる。

ところで、本実施例においては、プラネタリギ
ヤユニツトＣのローギヤ側からハイギヤ側への切
換えに際して、コーンクラツチ３４を作動させる
べく第２ソレノイドバルブ５８に信号が付与され
てからコーンクラツチ３４がリングギヤ３０に係
合し終る間、モータ制御器６４によつて電動モー
タ１０に付与される入力Ioを遮断または所定量減
ずることができて、電動モータ１０の出力を停止
又は減ずることができるため、コーンクラツチ３
４とリングギヤ３０を円滑に係合させることがで
きる。この作動は瞬間的なものであるため、変速
シヨツクを効率よく緩和することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る変速機を備えた電気自動
車用動力伝達装置の一例を示す断面図、第２図は
同変速機における油圧制御装置の概略構成図、第
３図は同油圧制御装置における両ソレノイドバル
ブの作動タイミングを示すグラフである。 符号の説明、１０……電動モータ、１２……回
転軸、１６……インプツトシヤフト、２４……ア
ウトプツトシヤフト、２６……サンギヤ、２８…
…キヤリア、３０……リングギヤ、３２……プラ
ネタリギヤ、Ｃ……プラネタリギヤユニツト、３
４……コーンクラツチ、３６……ワンウエイクラ
ツチ、４４……アウタレース、５０……油圧制御
装置、５１……マニユアルバルブ、５２……レギ
ユレータバルブ、５３……アクセルバルブ、５４
……パイロツトバルブ、５５……第１ソレノイド
バルブ、５６……アキユムレータ、５７……シフ
トバルブ、５８……第２ソレノイドバルブ、６１
……第１回転数センサ、６２……第２回転数セン
サ、６３……比較器、６４……モータ制御器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電動モータの回転軸に動力伝達可能に連結し
   たインプツトシヤフト、このインプツトシヤフト
   と同軸的かつ相対回転可能に接続したアウトプツ
   トシヤフト、このアウトプツトシヤフトに一体的
   に設けたリングギヤと前記インプツトシヤフト上
   に回転可能に設けたサンギヤと前記インプツトシ
   ヤフトに一体的に設けられて前記リングギヤとサ
   ンギヤに噛合するプラネタリギヤを回転自在に支
   承するキヤリアからなるプラネタリギヤユニツ
   ト、前記サンギヤ上に軸方向へ移動可能にスプラ
   イン結合されて固定部材又は前記リングギヤに選
   択的に係合して前記プラネタリギヤユニツトをロ
   ーギヤ側又はハイギヤ側に切換えるコーンクラツ
   チ、前記サンギヤに組付けられて前記コーンクラ
   ツチが固定部材と係合しているとき及び前記コー
   ンクラツチが前記リングギヤに係合すべく移動し
   ている間に前記サンギヤに作用する反力を受ける
   ワンウエイクラツチ、及びソレノイドを有し該ソ
   レノイドへの通電を当該車両の運転状態に応じて
   自動的に制御して前記コーンクラツチの作動を制
   御する制御装置を備えるとともに、前記コーンク
   ラツチの回転数を検出する第１回転数センサ、前
   記アウトプツトシヤフトの回転数を検出する第２
   回転数センサ、これら両回転数センサからの出力
   をＦ／Ｖ変換したのち比較して同出力差が設定値
   以下のとき出力する比較器、前記プラネタリギヤ
   ユニツトをハイギヤ側へ切換える前記コーンクラ
   ツチの作動を前記ソレノイドに付与される信号に
   より検出して動作しかつ前記比較器からの出力に
   より不動作となつて動作時に前記電動モータに付
   与される入力を遮断または所定量減ずるモータ制
   御器からなる電気制御装置を備えてなる電気自動
   車用自動変速機。