JP2020502462A - ２段変速装置、電気自動車用の主駆動系及び副駆動系 - Google Patents

Abstract

２段変速装置であって、平行に設けられる入力軸（６）、出力軸（３）、及び、入力軸（６）と出力軸（３）の間に配置されるアイドルシャフト（９）と、互いに噛合する第１駆動ギヤ（５）と第１従動ギヤ（２）、及び、第１駆動ギヤ（５）又は第１従動ギヤ（２）と連携する第１ワンウェイクラッチ（４）を含み、第１駆動ギヤ（５）が入力軸（６）に配置され、第１従動ギヤ（２）が出力軸（３）に配置される第１変速機構と、入力軸（６）に配置される第２駆動ギヤ（７）、出力軸（３）に配置される第２従動ギヤ（１０）、アイドルシャフト（９）に配置されるアイドルギヤ（８）、及び、第２駆動ギヤ（７）、アイドルギヤ（８）又は第２従動ギヤ（１０）と連携する第２ワンウェイクラッチ（１１）を含む第２変速機構と、を含む。第１変速機構の減速比は第２変速機構の減速比よりも大きい。且つ、電気自動車用の主駆動系及び副駆動系に関する。

Description

本発明は自動車用の変速伝動システムに関し、特に、２段変速装置、電気自動車用の主駆動系及び四輪駆動電気自動車用の副駆動系に関する。

省エネ・排出削減法規の施行厳格化や消費者の環境意識の高まりに伴って、各種技術や新型車種が増加傾向にあり、純電気自動車もその一つである。

現在市販されている純電気自動車のギヤ段には、主に２種類の設計が存在する。１つ目は、ギヤボックスの変速比が１つのみのものである。この場合には、車全体の性能を満足させるために、往々にしてハイパワーのモータを組み合わせる必要がある。また、モータに高い最高回転数を持たせる必要があるが、回転数が高くなるに伴って、軸受、オイルシール、ギヤノイズ、精度レベル等に対する要求も高まる。２つ目は２段変速するものであり、通常は制御対象として２つのクラッチ又はシンクロナイザを用いて実現される。しかし、この場合にはクラッチ又はシンクロナイザを駆動制御してギヤシフトする必要があり、ギヤボックスの制御モジュールや、相応の油圧又は電気機械実行システムの設計が必須となる。そのため、システム全体が複雑化し、且つ、ギヤシフト過程の衝撃で車全体の性能が低下してしまう。

特許文献１は、変速機アセンブリを含む電気自動車の２段ＡＭＴ後車軸アセンブリについて開示している。前記変速機アセンブリは、２段ＡＭＴ変速機伝動システムと、２段ＡＭＴ変速機ギヤシフト機構を含む。２段ＡＭＴ変速機伝動システムは、前ケーシング、高速段駆動ギヤ、入力軸、高速段従動ギヤ、中央軸、主減速従動ギヤ、差動装置ユニット、左半軸、右半軸、シンクロナイザユニット及び低速段従動ギヤを含む。当該発明の２段ＡＭＴ変速機伝動システムはシンクロナイザにより実現しており、変速伝動システムの構造全体が複雑である。

そこで、構造がシンプルで制御の追加が不要な２段変速伝動システムが必要とされている。

中国特許出願第２０１６１０５９５９８８．Ｘ号

上述した従来技術の欠点に鑑みて、本発明は、従来技術における電気自動車用の変速伝動システムは構造が複雑であるとの課題を解決するための、２段変速装置、電気自動車用の主駆動系及び四輪駆動電気自動車用の副駆動系を提供することを目的とする。

上記の目的及びその他の目的を実現すべく、本発明は、平行に設けられる入力軸、出力軸、及び、入力軸と出力軸の間に配置されるアイドルシャフトと、互いに噛合する第１駆動ギヤと第１従動ギヤ、及び、第１駆動ギヤ又は第１従動ギヤと連携する第１ワンウェイクラッチを含み、第１駆動ギヤが前記入力軸に配置され、第１従動ギヤが前記出力軸に配置される第１変速機構と、前記入力軸に配置される第２駆動ギヤ、前記出力軸に配置される第２従動ギヤ、前記アイドルシャフトに配置されるアイドルギヤ、及び、第２駆動ギヤ、アイドルギヤ又は第２従動ギヤと連携する第２ワンウェイクラッチを含み、アイドルギヤが、第２駆動ギヤと第２従動ギヤの間に配置されて第２駆動ギヤ及び第２従動ギヤと噛合する第２変速機構と、を含み、前記第１変速機構の減速比は前記第２変速機構の減速比よりも大きく、且つ、前記第１ワンウェイクラッチと第２ワンウェイクラッチの連携によって、第１変速機構と第２変速機構を変速実行機構として選択使用する２段変速装置を提供する。

好ましくは、前記２段変速装置は、更に、前記入力軸、前記出力軸及び前記アイドルシャフト、前記第１変速機構及び前記第２変速機構を封入するケーシングを含み、且つ、ケーシングは、入力軸と出力軸をそれぞれ挿通するための軸孔を備える。

好ましくは、前記入力軸は、前記ケーシングの外部に配置される駆動モータに接続される。

好ましくは、前記駆動モータは、差動装置を介して前記入力軸に接続される。

好ましくは、前記ケーシング内には駆動モータが設けられており、前記駆動モータが入力軸に接続される。

好ましくは、前記第２変速機構は、更に、前記第２ワンウェイクラッチをロックするロック機構を含む。

本発明は、更に、前記２段変速装置を使用し、２段変速装置の第２変速機構が第２ワンウェイクラッチをロックするロック機構を備える電気自動車用の主駆動系を提供する。

本発明は、更に、上記の２段変速装置を使用する四輪駆動電気自動車用の副駆動系を提供する。

上述したように、本発明における２段変速装置、電気自動車用の主駆動系及び四輪駆動電気自動車用の副駆動系は、以下の有益な効果を有する。即ち、２つのワンウェイクラッチにより２つの変速機構の選択使用を実現する。つまり、２つの変速比の切り替え使用を実現する。２つのワンウェイクラッチはいずれもアクティブ制御が不要なことから、クラッチの制御及び実行システムを追加する必要がなく、ギヤボックスの構造が簡略化される。

本発明における２段変速装置の第１実施例を示す図である。 本発明における２段変速装置の第２実施例を示す図である。 本発明における２段変速装置の第３実施例を示す図である。 本発明における２段変速装置の第４実施例を示す図である。 本発明における２段変速装置の第５実施例を示す図である。 本発明における２段変速装置の第６実施例を示す図である。

以下に、特定の具体的実施例によって本発明の実施形態を説明する。なお、当業者であれば、本明細書に開示の内容から本発明におけるその他の利点及び効果を容易に理解可能である。

図１〜図６を参照する。なお、本明細書の図面に記載する構造、比率、寸法等は、いずれも明細書に開示の内容と組み合わせて当業者の理解と閲読に供するものであって、本発明で実施可能な限定条件を規定するものではないため、技術上の実質的意味はない。あらゆる構造の補足、比率関係の変更又は寸法の調整は、本発明により得られる効果及び達成可能な目的に影響しないことを前提に、いずれも本発明で開示する技術内容の範囲に包括される。また、本明細書で引用する「上」、「下」、「左」、「右」、「中間」、「一の」等の用語もまた記載を明瞭化するためのものにすぎず、本発明で実施可能な範囲を限定するものではない。よって、相対関係の変更又は調整もまた、技術内容を実質的に変更しないことを前提に、本発明で実施可能な範疇とみなされる。

図１〜図６に示すように、本発明は、平行に設けられる入力軸６、出力軸３及びアイドルシャフト９を含む２段変速装置を提供する。アイドルシャフト９は入力軸６と出力軸３の間に配置される。また、第１変速機構が、互いに噛合する第１駆動ギヤ５と第１従動ギヤ２、及び、第１駆動ギヤ５又は第１従動ギヤ２と連携する第１ワンウェイクラッチ４を含む。第１駆動ギヤ５は前記入力軸６に配置され、第１従動ギヤ２は前記出力軸３に配置される。また、第２変速機構が、前記入力軸６に配置される第２駆動ギヤ７、前記出力軸３に配置される第２従動ギヤ１０、前記アイドルシャフト９に配置されるアイドルギヤ８、及び、第２駆動ギヤ７、アイドルギヤ８又は第２従動ギヤ１０と連携する第２ワンウェイクラッチ１１を含む。アイドルギヤ８は第２駆動ギヤ７と第２従動ギヤ１０の間に配置されて、第２駆動ギヤ７及び第２従動ギヤ１０と噛合する。前記第１変速機構の減速比は前記第２変速機構の減速比よりも大きい。且つ、前記第１ワンウェイクラッチ４と第２ワンウェイクラッチ１１の連携によって、第１変速機構と第２変速機構を変速実行機構として選択し、使用する。

本発明は、２つのワンウェイクラッチ（即ち、前記第１ワンウェイクラッチ４及び第２ワンウェイクラッチ１１）によって２つの変速機構の選択使用を実現する。即ち、２つの変速比の切り替え使用を実現する。２つのワンウェイクラッチはいずれもアクティブ制御が不要であり、駆動モータの正回転及び逆回転によって２つのワンウェイクラッチの異なる動作状態を実現するだけで２段の選択を実現する。そのため、クラッチの制御及び実行システムを追加する必要がなく、ギヤボックスの構造が簡略化される。

前記２つのワンウェイクラッチは、必要に応じて駆動ギヤに設けてもよいし、従動ギヤに設けてもよい。即ち、本発明における２つのワンウェイクラッチの装着位置としては、図１、図２、図３及び図４にそれぞれ示すように、４種類の組み合わせが可能である。

図１に示すように、本発明の第１実施例では、第１ワンウェイクラッチ４と第２ワンウェイクラッチ１１がいずれも出力軸３に配置されている。即ち、第１従動ギヤ２及び第２従動ギヤ１０とそれぞれ連携し、使用される。本実施例では、第１ワンウェイクラッチ４のロック方向を出力軸の逆回転とし、第２ワンウェイクラッチ１１のロック方向を出力軸の正回転とするというように、第１ワンウェイクラッチと第２ワンウェイクラッチを逆向きに設置するだけで、第１変速機構と第２変速機構の選択使用を実現する。

図２に示すように、本発明の第２実施例では、第１ワンウェイクラッチ４と第２ワンウェイクラッチ１１を同軸には配置しない。第１ワンウェイクラッチ４が出力軸３に配置されて第１従動ギヤ２と連携する一方、第２ワンウェイクラッチ１１は入力軸６に配置されて第２駆動ギヤ７と連携し、使用される。本実施例では、第１ワンウェイクラッチのロック方向を入力軸の逆回転とし、第２ワンウェイクラッチのロック方向を入力軸の正回転とするというように、第１ワンウェイクラッチと第２ワンウェイクラッチを逆向きに設置するだけで、第１変速機構と第２変速機構の選択使用を実現する。

図３に示すように、本発明の第３実施例では、第１ワンウェイクラッチ４と第２ワンウェイクラッチ１１がいずれも入力軸６に配置され、第１ワンウェイクラッチ４が第１駆動ギヤ５と連携する一方、第２ワンウェイクラッチ１１は第２駆動ギヤ７と連携し、使用される。

図４に示すように、本発明の第４実施例では、第１ワンウェイクラッチ４と第２ワンウェイクラッチ１１を同軸には配置しない。第１ワンウェイクラッチ４が入力軸６に配置されて第１駆動ギヤ５と連携する一方、第２ワンウェイクラッチ１１は出力軸に配置されて第２従動ギヤ１０と連携し、使用される。

本発明における第１ワンウェイクラッチと第２ワンウェイクラッチが入力軸に設けられる場合、２段変速装置にはより高い回転数とより低いトルクが求められる。これに対し、第１ワンウェイクラッチと第２ワンウェイクラッチが出力軸に設けられる場合、２段変速装置にはより低い回転数とより高いトルクが求められる。

本発明における第２変速機構の第２ワンウェイクラッチは、アイドルシャフトに設けてアイドルギヤと連携し、第２変速機構の選択使用を実現してもよい。図５に示すように、本発明の第５実施例では、第１ワンウェイクラッチ４が出力軸３に配置されて第１従動ギヤ２と連携する一方、第２ワンウェイクラッチ１１がアイドルシャフト９に配置されてアイドルギヤ８と連携し、使用される。また、図６に示すように、本発明の第６実施例では、第１ワンウェイクラッチ４が入力軸６に配置されて第１駆動ギヤ５と連携する一方、第２ワンウェイクラッチ１１がアイドルシャフト９に配置されてアイドルギヤ８と連携し、使用される。

本発明では、第１ワンウェイクラッチ４と第２ワンウェイクラッチ１１の設置位置に応じて２つのワンウェイクラッチのロック方向を設定すればよい。第１ワンウェイクラッチ４と第２ワンウェイクラッチ１１が同軸上に位置する場合、即ち、いずれも出力軸３に位置する場合（前記第１実施例参照）、或いは、いずれも入力軸６に位置する場合（前記第３実施例参照）には、前記第１ワンウェイクラッチ４と第２ワンウェイクラッチ１１のロック方向を逆方向とする。即ち、２段変速装置を使用する際に、入力軸６が正回転すると、第１ワンウェイクラッチ４が結合する一方、第２ワンウェイクラッチ１１は分離する。このとき、第１変速機構が伝動システムとして１段への変速を実現する。また、このとき、第２変速機構の第２駆動ギヤ７はアイドルギヤ８及び第２従動ギヤをアイドリングさせるにとどまる。これに対し、入力軸が逆回転すると、第１ワンウェイクラッチ４が分離する一方、第２ワンウェイクラッチ１１は結合する。このとき、第２変速機構が伝動システムとして２段への変速を実現する。本実施例の構造はシンプルであり、ロック方向が逆向きに設定された２つのワンウェイクラッチによって１段及び２段の選択使用を決定することから、シンクロナイザ等の制御実行システムを追加する必要がない。

第１ワンウェイクラッチ４と第２ワンウェイクラッチ１１を同軸に設けない場合、即ち、前記第４実施例のように第１ワンウェイクラッチ４が入力軸６に位置し、第２ワンウェイクラッチ１１が出力軸３に位置する場合、或いは、前記第２実施例のように第１ワンウェイクラッチ４が出力軸３に位置し、第２ワンウェイクラッチ１１が入力軸６に位置する場合、或いは、第５実施例及び第６実施例のように、第１ワンウェイクラッチ４が入力軸６又は出力軸３に位置し、第２ワンウェイクラッチ１１がアイドルシャフト９に位置する場合には、２つのワンウェイクラッチのロック方向を同じとする。これらの実施例では、２つのワンウェイクラッチのロック方向を同じとすることで、入力軸の回転方向に基づいて第１変速機構と第２変速機構の選択使用を実現する。即ち、１段及び２段の選択使用を決定する。よって、シンクロナイザ等の制御実行システムを追加する必要がない。

装着及び使用が容易となるよう、本発明における２段変速装置は、更に、入力軸６、前記出力軸３及び前記アイドルシャフト９、第１変速機構及び第２変速機構を封入するケーシング１を含む。且つ、ケーシング１は、入力軸６と出力軸３をそれぞれ挿通するための軸孔を備える。入力軸６、出力軸３及びアイドルシャフト９の両端には軸受ハウジングが設けられている。ケーシング１を設けることで本発明の２段変速装置はギヤボックスを構成し、全体を装着して使用することが可能となる。

本発明の入力軸６は、ケーシング１の外部に配置される駆動モータに接続される。駆動の違いに適応するために、当該駆動モータは主減速ギヤ及び差動装置を介して入力軸６に接続される。

本発明では、ケーシング１の内部に駆動モータを設け、駆動モータと入力軸６を接続してもよい。これによれば、本発明を１つの包括的な駆動装置として使用可能となる。

本発明における２段変速装置を主駆動として使用できるよう、図１、図３及び図４、図５、図６に示すように、前記第２変速機構は、第２ワンウェイクラッチ１１をロックするロック機構１２を更に含む。図２には当該ロック機構は設けられていないが、必要に応じて第２ワンウェイクラッチ１１をロックするロック機構を追加してもよい。当該ロック機構１２は電磁クラッチとしてもよいし、その他の機械伝動機構で構成されるリバースロック機構としてもよい。ロック機構１２を設けることで、本発明の２段変速装置はリバース機能を実現可能となる。本発明では、駆動モータの正回転時において、第１ワンウェイクラッチ４が分離状態となる。また、ロック機構１２がロックすることで第２ワンウェイクラッチ１１が結合状態となり、リバース機能を実現する。

本発明は、更に、電気自動車用の主駆動系を提供する。主駆動系は、上記の２段変速装置を使用する。当該２段変速装置は、平行に設けられる入力軸６、出力軸３、入力軸６と出力軸３の間に配置されるアイドルシャフト９、及び、前記第１変速機構と第２変速機構を含む。また、主駆動系としてリバース機能を実現する必要があるため、２段変速装置の第２変速機構は、第２ワンウェイクラッチ１１をロックするロック機構１２を備える。本発明の主駆動系は、上記６つの実施例のうちいずれかの実施例に記載した２段変速装置を選択可能である。当該主駆動系は、必要に応じて駆動モータと２段変速装置を選択し、これらを同一のケーシング内に配置してもよいし、２段変速装置をケーシング内に単独で配置する一方、駆動モータをケーシングの外部に配置するというように別々に設置してもよい。本発明では、駆動モータの回転方向を変更することで第１変速機構と第２変速機構の選択使用を実現する。即ち、１段、２段の選択を実現する。且つ、ロック機構１２を追加することでリバース機能も実現する。具体的な機能の選択については表１を参照する。

表１に示すように、本発明で提供する電気自動車用の主駆動系は、前進時のギヤ段選択にあたっては駆動モータの正逆回転を制御するだけでよく、２段変速装置を制御する必要はない。また、リバース時にはロック機構を制御する。具体的な動作は次の通りである。

前記ロック機構が分離状態となるよう制御し、駆動モータが正回転することで、第１ワンウェイクラッチが結合する。すると、前記２段変速装置の第１変速機構が変速実行機構となり、第２ワンウェイクラッチが分離する。このとき、第２変速機構の第２駆動ギヤ、第２従動ギヤ及びアイドルギヤはアイドリング状態となる。また、駆動モータが逆回転することで第１ワンウェイクラッチが分離し、第２ワンウェイクラッチが結合して、前記２段変速装置の第２変速機構が変速実行機構となる。このとき、第１変速機構の第１駆動ギヤと第１従動ギヤがアイドリング状態となる。

前記ロック機構が結合状態となるよう制御し、駆動モータが正回転することで、第１変速機構の減速比が前記第２変速機構の減速比よりも大きいことから、前記２段変速装置における第２変速機構が変速実行機構となる。また、アイドルギヤが存在するため、このとき、第１変速機構の第１駆動ギヤと第１従動ギヤはアイドリング状態となる。

本発明は、更に、四輪駆動電気自動車用の副駆動系を提供する。副駆動系は、上述した２段変速装置を使用する。当該２段変速装置は、平行に設けられる入力軸６、出力軸３、入力軸６と出力軸３の間に配置されるアイドルシャフト９、及び、前記第１変速機構と第２変速機構を含む。副駆動系としてはリバース機能を実現する必要がないため、図２に示すように、前記ロック機構を追加しなくともよい。当該副駆動系は、その他の実施例のうちいずれかの実施例に記載した２段変速装置を選択可能である。本発明の副駆動系の動作状態は表２の通りである。

表２に示すように、本発明で提供する四輪駆動電気自動車用の副駆動系は、駆動モータの正回転と逆回転を制御するだけでギヤ段の選択を実現可能である。よって、２段変速装置に対する制御を設計しなくてもよい。駆動モータが正回転することで第１ワンウェイクラッチが結合する。すると、前記２段変速装置の第１変速機構が変速実行機構となり、第２ワンウェイクラッチが分離する。このとき、第２変速機構の第２駆動ギヤ、第２従動ギヤ及びアイドルギヤはアイドリング状態となる。また、駆動モータが逆回転することで、第１ワンウェイクラッチが分離し、第２ワンウェイクラッチが結合して、前記２段変速装置の第２変速機構が変速実行機構となる。このとき、第１変速機構の第１駆動ギヤと第１従動ギヤがアイドリング状態となる。

上述したように、本発明における２段変速装置、電気自動車用の主駆動系及び四輪駆動電気自動車用の副駆動系は、２つのワンウェイクラッチによって２つの変速機構の選択使用を実現する。即ち、２つの変速比の切り替え使用を実現する。２つのワンウェイクラッチはいずれもアクティブ制御が不要なことから、クラッチの制御及び実行システムを追加する必要がなく、ギヤボックスの構造が簡略化される。そのため、本発明は従来技術における様々な欠点を効果的に解消しており、高度な産業上の利用価値を有する。

なお、上記の実施例は本発明の原理と効果を例示的に説明するためのものにすぎず、本発明を制限する主旨ではない。当該技術を熟知する者であれば、本発明の精神及び範疇を逸脱しないことを前提に、上記実施例を補足又は変形可能である。したがって、本発明に開示の精神及び技術思想を逸脱しないことを前提に当業者が実施するあらゆる等価の補足又は変形は、本発明の請求の範囲に包括される。

１ ケーシング
２ 第１従動ギヤ
３ 出力軸
４ 第１ワンウェイクラッチ
５ 第１駆動ギヤ
６ 入力軸
７ 第２駆動ギヤ
８ アイドルギヤ
９ アイドルシャフト
１０ 第２従動ギヤ
１１ 第２ワンウェイクラッチ
１２ ロック機構

Claims (8)

1. 平行に設けられる入力軸、出力軸、及び、入力軸と出力軸の間に配置されるアイドルシャフトと、
   互いに噛合する第１駆動ギヤと第１従動ギヤ、及び、第１駆動ギヤ又は第１従動ギヤと連携する第１ワンウェイクラッチを含み、第１駆動ギヤが前記入力軸に配置され、第１従動ギヤが前記出力軸に配置される第１変速機構と、
   前記入力軸に配置される第２駆動ギヤ、前記出力軸に配置される第２従動ギヤ、前記アイドルシャフトに配置されるアイドルギヤ、及び、第２駆動ギヤ、アイドルギヤ又は第２従動ギヤと連携する第２ワンウェイクラッチを含み、アイドルギヤが、第２駆動ギヤと第２従動ギヤの間に配置されて第２駆動ギヤ及び第２従動ギヤと噛合する第２変速機構と、を含み、
   前記第１変速機構の減速比は前記第２変速機構の減速比よりも大きく、且つ、前記第１ワンウェイクラッチと第２ワンウェイクラッチの連携によって、第１変速機構と第２変速機構を変速実行機構として選択使用することを特徴とする２段変速装置。
2. 前記２段変速装置は、更に、前記入力軸、前記出力軸及び前記アイドルシャフト、前記第１変速機構及び前記第２変速機構を封入するケーシングを含み、且つ、ケーシングは、入力軸と出力軸をそれぞれ挿通するための軸孔を備えることを特徴とする請求項１に記載の２段変速装置。
3. 前記入力軸は、前記ケーシングの外部に配置される駆動モータに接続されることを特徴とする請求項２に記載の２段変速装置。
4. 前記駆動モータは、差動装置を介して前記入力軸に接続されることを特徴とする請求項３に記載の２段変速装置。
5. 前記ケーシング内には駆動モータが設けられており、前記駆動モータが入力軸に接続されることを特徴とする請求項２に記載の２段変速装置。
6. 前記第２変速機構は、更に、前記第２ワンウェイクラッチをロックするロック機構を含むことを特徴とする請求項１に記載の２段変速装置。
7. 請求項６に記載の２段変速装置を使用して変速伝動を実現することを特徴とする電気自動車用の主駆動系。
8. 請求項１〜５のいずれかに記載の２段変速装置を使用して変速伝動を実現することを特徴とする四輪駆動電気自動車用の副駆動系。

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