JPS59175660A - 電気自動車用トランスミツシヨン - 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】 本発明は原動機として電動機を用いる電気自動車用トラ
ンスミッションに関７る。

自動車等において通常の内燃機関に代えて電動機を用い
た場合、車両の各種走行条件に対応式せるためにその駆
動系にトランスミッションを設けることが要求さｎる。

従来の鉄道車両の場合には多段のトランスミッションは
必要としないが、種々の走行条件を要求はｎる電気自動
車の場合には通常の内燃機関と同様のペダル操作による
クラッチヲ伴ったマニュアルトランスミッションが使用
されている。しかるに自動化するに際して、通常のオー
トマチックトランスミッションを用いることは困難が伴
う。何故ならば電気自動車は内燃機関と異って原動機が
アイドリンク回転しないので、車両の運転中常時オート
マチックトランスミッションに作動油を供給するための
補助電動ポンプを必要とし、バッテリの消耗度を高めて
しまう難点が発生するからである。特に電気自動車の場
合、航続距離を長くすることが最大の課題であって、バ
ッテリの効率を犬にすることが最優先芒するものである
から、前記の如きエネルギー損失の太さな方式を用いる
ことは実際上不可能であるといえる。

本発明はこのような従来の問題点にＮ目してな？れたも
のでちってエネルギー損失を最小とした電気自動車用ト
ランスミッション？得ることを目的としており、その要
旨は入力軸と出力軸間に低速用及び高速用の歯車列を設
け、この低速用歯車列の出力軸側に設けたワンウェイク
ラッチ及びこのワンウェイクラッチと並列経路を介して
出力軸と連結する機械式クラッチと、前記高速用歯車列
の入力軸側に設けらｆＬ、電気信号によって入力軸と高
速用歯車列の断接を行う電磁クラッチと、車両の車速と
、通電量全変化でぜるためのアタセルベタ′ルのストロ
ークとで決する変速制御機構？備えたＣとを特徴とする
電気自動車用トランスミッションを提供することにある
。

以下図面に基づいて本発明の実施−例に関して説明全行
う。第１図は本発明による電気自動車用トランスミッシ
ョンの基本的構成を示す概略図であり、図中１は車両駆
動用の電動機であり、２はその出力軸であるとともに本
発明に係るトランスミッションの入力軸である。この入
力軸２と平行位置に出力軸３を設け、前記入力軸２と出
力軸３間に低速用及び高速用歯車列が組み込まれていて
、駆動力を伝達する。即ち入力軸２と直結した入力軸低
速歯車４と噛合うように出力軸３側に設は次用力軸低速
歯車６及び該出力軸低速歯車５と出力軸８間に設けたワ
ンウェイクラッチ６等によって低速用歯車列が形成さｎ
ｌ−万人刃軸２に百結さｎてコイル７の励磁力によって
ドライブプレート８とドリブングレート９全摩擦締結す
る電磁クラッチ１０及びこの電磁クラッチ１０に連結さ
ｎ次入力軸高速歯車１１と噛合うように出力軸３側に直
結した出力軸高速歯車１２によって高速用歯車列が形成
される。更に出力軸低速歯車６に設けたクラッチハブ１
３上をスプライン摺動するカップリングスリーブ１４と
、このカンプリングスリープ１４の摺動時に噛合連結１
ｎ１出力軸３に直結するクラッチギヤ１５とから構成さ
ｎｒ’ｃ機械式クラッチ１６を設けである。１７は変速
制御機構であって、その詳細は後述する。

上記構成の作用は以下の通りである。即ち車両の前進時
には手動による機械式クラッチ１６のカップリングスリ
ーブ１４を図示上の左万同へ移動してクラッチギヤ１５
をオフの状態とじ、−万コイル７への通電を停止して電
磁クラッチ１０全構成するドライブプレート８とドリブ
ンプレート９を離反でせておく。この状態で電＠機１を
正転嘔せると、この電動機１の回転駆動力が入力軸２と
直結した入力軸低速歯車４から出力軸低速歯Ｊｉ５へ伝
わり、更に該出力軸低速歯車５の正転時に噛春込みガロ
となるワンウェイクラッチ６を介して出力軸３に伝達さ
れる。この運転状態から軍速か上昇し、車速とアクセル
開度との関係から高速歯車列側ヘシフトした万が良い状
態になると、先ず電磁クラッチ１０を構成するコイル７
への通電が開始さｎｌ　ドライブプレート８とドリブン
プレート９とが摩擦締結して、入力軸２の回転力が入力
軸高速歯車１１から出力軸高速歯車１２’に介して出力
軸３に伝達さｎる。このような高速回転時にあってはワ
ンウェイクラッチ６は低速及び高速時の歯車比の差によ
って回転速度に差が生じて空転状態となる為、電動機１
の高速回転がその１１出力軸３に伝わる。

次に車両の後退時にはコイル７への通電を停止して電磁
クラッチ１０を解放とし、機械式クラッチ１６のカップ
リングスリーブ１４を図示上り右万囲へ移動してクラッ
チギヤ１５をオンの状態とした上で、電動機１の回転方
向全逆転はせることによって車両の後退が可能となる。

上記構成によれば、車両の停止時にアイドリンク回転が
なくても、トランスミッションの作動に必要な油圧を得
るための電動ポンプを具備させることを要しない電気目
側車用トランスミッションを提供することができて、且
つ無駄なエネルギー損失を伴わないのでバッテリの消費
が少ない装置が得らｎるという利点がある。

次に変速制御機構１７の作用ＶＣ関して説明する。

即ち一般の車両の場合、停車時、特に坂道における停車
時にあっては、車両の自走を防止する為、フートブレー
キ又は駐車ブレーキを効かせておくことが絶対必要であ
り、両ブレーキは夫々独立したブレーキ機構から成って
いるので、登り坂における坂道発進全行りには予じめア
クセルペダルを踏み込みつつフートブレーキ又は駐車ブ
レーキをゆるめるという面倒な操作を必要としている。

その為運転者が上記の動作全修得するには時間全装する
という欠点があったものであるが、本発明によれＦｆ：
登り坂における停車時に７−トプレーキ又は駐車ブレー
キを使用せずとも車両が後退しない機構が得らｎる。こ
扛を更に詳細に説明すると、第２図及び第３図に示すよ
うな車両の車速とアクセルペダルのストロークとで決葦
る変速パターンに従った電気信号をコイル７に入力する
。第２図’ｄ　７り＊　ｋ　ヘダルから足を離してべ〆
ルストロークが小となった際に前記トランスミッション
が高′７″川の歯車列にシフトし、第３図はアクセルベ
タ。

ルのストロークが小でい時に高連用の歯車列にシフトす
る場合を示している。尚第２図、第３図に示す点線は、
実線と逆の場合、即ち車速をＨ−＋Ｌにする場合の変速
パターン例を示し、実線で示したＬ−＋Ｈパターンとは
ヒステリシスを設けてＬとＨとの境界におけるハンチン
グを防止している。

上記の変速パターンによｎげアクセルペダルから足を離
丁ことによってペダルストロークを最小としても、第２
図の領域Ｈ′　に示すように前記トランスミッションが
高速側ＨＫシフトさｎていることが特徴となっている。

トランスミッションか高速側であるということは第１図
の説明で述べたように電磁クラッチ１０に通電さ扛て入
力軸高速歯車１１と出力軸高速歯車１２側に電動機］の
回転力が連結δｎた状態となっている。この状態で車両
が自重で後退しようとすると出力軸３を逆転させる力が
働Ｖて、ワンウェイクラッチ６のかみ合い方向に前記出
力軸が回転することになり、低速及び高速の歯車比の相
違によって前記入力軸高速歯車１１と出力軸高速歯車１
２が回転することかできずに車両はロック状態となる。

即ち車両に対して７−トブレーキ又は駐車ブレーキ全作
動式せなくても、車両の後退全防止し得ることになる。

この状態からアクセルペダルを踏み込んで電動機１に対
する通電量を増してゆくと、一旦低速側の歯車列にシフ
トさｎて前記説明と同様に車両が前進全開始し、更に高
速になると再び高速側の歯車列ニシフトざｎで走行全継
続する。よって電動機ＩＶｃ対する通電量全決定するア
クセルペダルの操作のみによって登り坂における停車及
び発進が可能ニなる利点を有している。

上記変速制御機構の具体的方法に関して以下に述べる。

即ち電気自動車走行中の電動機の制御はトルク制御とな
っているが、変速時には回転数制御に切り換えなければ
ならない。そのためには電動機１の駆動軸である入力軸
２と出力軸３の回転数全同期式ぜ、変速機構を操作後、
電動機の制御を再びトルク制御に戻して出力軸３にトル
ク伝達を行わせることが必要である。

この様な手段全考慮した変速制御機構の一例を第４図で
全体的に示したブロック図によって説明する。ＣＰＵ２
１はＲＯＭ２２又はＲＡＭ２８によってメモリーさｎ友
前記変速シフトパターン（第２図及び第３図）全読み出
してインターフェイス２４を介して出力する。２５は制
御切換スイッチ、２６は電動機２７に対する通電電流制
御回路、２８はクラッチ（説明の便宜上、トランスミッ
ション２９と分けて図示しである）、２９はトランＸｌ
は五士プノ母＝なムー７専坩からインク−フェイス２４
へ入力するギヤ位置信号ライン、ｘ２はクラッチ２８の
オンオン信号ライン、ｘｍは電動機２７０回転数信カラ
イン、Ｘ４は制御切換信号ライン、Ｘ、は電動機２７の
目標回転数信号ラインである。

Ｘ６はクラッチのオンオフ信号ラインである。

尚、端子３１はアクセルペダル踏込量と比例するトルク
電流信号の入力端を示し、３２は電流フィードバック電
路７示す。又、電流制御回路２６はトルク制御へ切り換
えに際に、トルクを徐々に加えるようなン７トスタート
回路を内蔵している。

上記各信号ラインの更に詳細な説明を行うとＸ。

は電磁クラッチ２８に流ｎている電流をフィードバック
させるためにありｓ　Ｘ２はシフトレバ−スイッチ出力
又は予じめ記憶でれた回転数−アクセルストロークに基
づく変速パターン（第２図、第３図）の出力を伝え、ｘ
５は電動機２７の回転数を伝え、ｘ４は電動機に対する
制御方式を切換えるように指令し、Ｘ５は電動機２７の
目標回転数を伝え、ｘ６は電磁クラッチ２８のオンオフ
指令を行うためにある。

このような周期制御手段を具体化するフローチャートを
第６図に示す。図中ＬＯＷは１速、ＨＩは２速ｗ　Ｃ＋
はｌ速ギヤ比／２速ギヤ比の定数、ｃ２は電動機許容最
大回転数である。このフローチャートの流れを説明する
と、先ずスタート信号端子４１により駆動が開始さｎ１
判別回路４２によってＸキｘｔ＋即ち変速の必要がある
か否かを判定する。次に判別回路４３によりｘ１＝ＨＩ
、即ち現在２速であるか否かを判別し、２速の場合には
演算回路４４によって目標回転数の演算を行う。次に判
別回路４５によすＸ５≦Ｃ７，即ち目標回転数が０２以
下か否か全判別し、Ｃ２以下の時処理回路４６によって
ｘ６　＝　Ｌ　ＯＷ　、即ち電磁クラッチをオフにする
。更に判別回路４７でＸｌ　＝＝　Ｌ　ＯＷ　、即ち電
磁クラッチのオフを確認し、処理回路４８によってＸ４
＝ＬＯＷ、即ち回転数制御に切換える。判別回路４９は
Ｘ３　＝Ｘ５　＋即ち目標回転数に達したか否かを判別
し、且つ判別回路δＯによって変速が２速であることを
判別し、処理回路５１に↓すｘ６＝＝Ｈ’ｌ。

即ち電磁クラッチ金オンとする。判別回路５２はｘｌ＝
ＨＩ、叩ち電磁クラッチのオン信号全確認し、オンの場
合処理回路５ＢＶＣよってｘ４＝ＨＩ、即ちトルク制御
への切換えを行う。処理回路５４は判別回路４２によっ
て変速の必要がない場合にｘ４＝ＨＩ、即ちトルク制御
信号をフィードバックするためのものであり、処理回路
５５け判別回路４３によって］−速が確認芒ｎた際にｘ
５−Ｘ３　／　ｃＩ　＋即ち目標回転数に換算するもの
であって換算値は前記処理回路４８に入力でｎる。処理
回路５６は判別回路４５によって目標回転数がＣ２以上
の場合にＸ２”　”Ｉ　＋即ちＸ、信号音リセットして
フィードバックでぜる回路である。５７はこの際に発す
る警報信号回路であって目標回転数が電動機の許容する
最大回転数以上であることを運転者に警告する。

上記の７０−チャートに基づく動作を要約Ｔｎば１速か
ら２速への変速の場合には回転数が目標回転数に達した
のちにクラッチをつなぎ、２速から１速への変速時は変
速指令と同時にクラッチを切る。しかる後に電動機の回
転数全土げて目標回転数に葉で達した後、ワンウェイク
ンンチによって出力軸側に駆動力が伝達さｎてからトル
クをかける。特に電動機が過回転となりゃ丁い２速から
１速への変速時には変速時ｒ（インタロツクをがけて変
速機の保護を行う。

更に変速時のフィードバック信号として電磁クラッチに
流ｎている電流を用いて、こｎによって現在ｌ速か２速
か全判断するとともに、トルク制御から回転数制御への
切換え全スムーズに行うことができる。尚第６図は上記
構成より成る本発明に示すｆした各信号間の時間的な相
対関係全示しており、図中ａはトルク制御領域、ｂは回
転数制御領域、記号Ａ、　、　Ａ２は２速及び１速時に
おける回転数計算目標値を示す。

上記の様な変速制御を行うことによって電気自動車にお
ける変速時の変速ショックをなぐ丁ことができる利点が
あり、通常の手ＩＩＩｔＪ変速機金備え、且つ内燃機関
全搭載した自動車において運転者が変速ショック？やわ
らげるために、機関の回転数を意識的に同期させるため
に用いる所謂ダブルクラッチ燥作と同等の効果をもたら
丁ことかでさる。

以上詳細に説明しｍ如く、本発明によれば変速制御機構
を備えた電気自動車のトランスミッションを提供するこ
とができ、以下に記す各種利点を有している。即ち通常
のオートマチックトランスミッションを作動させるため
の電動ポンプ全具備しなくとも変速操作が可能であり、
電源に対する負荷を軽減することができるので、積載す
るバッテリの消耗度全低下させて航続時間全長大化させ
ることができる。又車両の車速とアクセルペダルのスト
ロークとで決する変速制御機構分備えて成るので、坂道
等における停車及び発進がペダル操作のみで可能となり
、熟練を要しないという効果もある。且つ変速時におけ
る電動機の制御方法を自動的にトルク制御から回転数制
御に切換える構成となっているので、変速ショック金や
わらげてスムーズな変速操作が行えるものでおる。変速
機構はｌ遠側の歯車列の出力軸側にワンウェイクラッチ
を設け、２速側の入力軸側に電磁クラッチ及びこの電磁
クラッチの変速制御機構全具備させたものであるから、
比較的構成が簡易であってコストを低廉化し得る効果が
あり、特に無公害車としての電気自動車に対する需要増
大と相俟って著効を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく電気自動車用トランスミッショ
ンの基本的構成を示す概略図、第２図。 第３図は変速制御手段の笑施例全示す変速）＜ターング
ラフを示し、第４図は変速制御機構を全体的に示すブロ
ック図、第５図はこのよう′ｆＬ変速制御全具体的にし
たフローチャート図、第６図は各信号間の時間的な相対
関係全示すグラフである。 １・・・電動機、　　２・・・入力軸、　　３・・・出
力軸、４・・・入力軸低速両車、　　５・・・出力軸低
速歯車、６・・・ワンウェイクラッチ、　　８・・・ド
ライブプレート、　　９・・・ドリブングレート、　　
１０・電磁クラッチ、　　１１・・・入力軸高速歯車、
　１２・・・出力軸高速歯車、　　１４・・・カップリ
ングスリー１．１５・・・クラッチギヤ、　　１６山機
械式クラッチ、１７・・・変速制御機構。 第１図 第２図 第３図 平達

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　電動機により得らｎた回転力全変速機に伝え
   る入力軸と、該入力軸と平行位置に設けた出力軸と、前
   記入力軸と出力軸間に夫々設は定低速用及び高速用の歯
   車列と、前記低速用歯車列の出力軸側に設けたワンウェ
   イクラッチ及び該ワンウェイクラッチと並列経路を介し
   て出力軸と連結する機械式クラッチと、前記高速用歯車
   列の入力軸側に設けられ、電気信号によって入力軸と高
   速用歯車列の断接を行う電磁クラッチと、車両の車速と
   、通電量を変化式せるためのアクセルペダルのストロー
   クとで決筐る変速制御機構金偏えたこと全特徴とする電
   気自動車用トランスミッション。