(57)【要約】【課題】モータを含む原動機と変速機とを備えた電気自動車の変速装置において、停車から発進する際の変速を安定して行えるようにする。【解決手段】変速機３の外部に電動式油圧ポンプ８を設け、該電動式油圧ポンプ８で発生した油圧を、逆止弁９を介して変速機３の内蔵油圧ポンプ７に供給する構成とし、前記電動式油圧ポンプ８によって停車から発進時でのローギアまたはリバースギアの変速操作時における制御油圧の不足域を補完する。【選択図】図１
2007100866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを含む原動機と変速機とを備えた電気自動車の変速装置において、
停車から発進の際に行う変速操作を、変速機外部からの駆動力を供給して行う構成としたことを特徴とする電気自動車の変速装置。
【請求項２】
前記電気自動車は、パワーステアリングを装備し、前記変速機外部からの駆動力として、前記パワーステアリングの制御油圧を利用することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の変速装置。
【請求項３】
前記原動機はモータとエンジンとを組み合わせたハイブリッド原動機で構成され、前記変速機外部からの駆動力として、前記エンジンの潤滑用油圧を利用することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の変速装置。
【請求項４】
前記変速機外部からの駆動力の供給源として、制御油圧を蓄える蓄圧タンクと、該蓄圧タンクと前記変速機との間で油圧の供給を制御するソレノイドバルブと、を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の変速装置。
【請求項５】
前記変速機外部からの駆動力として電力を用いることを特徴とする電気自動車の変速装置。
【請求項６】
ロー及びリバースの変速操作を、専用の電動アクチュエータで行うことを特徴とする請求項５に記載の電気自動車の変速装置。
【請求項７】
ロー及びリバースの変速操作を、全ての変速操作を行う油圧アクチュエータの駆動力を、電動アクチュエータの駆動力で補完することによって行うことを特徴とする請求項５に記載の電気自動車の変速装置。
【請求項８】
ロー及びリバースの変速操作を、運転者の操作するシフトレバーの動きによって行うことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ（電動機）のみ、あるいはモータとエンジン（内燃機関）を組み合わせた原動機と、変速機とを備えた電気自動車における変速装置、特に、停車から発進する際の変速操作の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電気自動車において、モータの回転力をそのまま電車のように車輪に伝えて走行することも不可能ではないが、放電量の平準化や発生トルクの増強を図る場合、モータに変速機を付けて原動機とするのが得策である。
本願出願人により出願した特許文献１には、変速時にモータの回転速度を変速動作の必要性と同期させて制御し、モータと変速機の間にクラッチを設けず変速を実現するようにしたものが開示されている。この方式を採用したハイブリッド原動機を「同期式ハイブリッド」と命名している。
【特許文献１】特開平１１−２５７４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このものに使用する変速機として、すでにアクチュエータの備わった、油圧によって変速機構を駆動する自動変速機を使用すれば、最小限の改造によって所期の効果を生むことができる。
従来のこの種の変速機（以下油圧自動変速機と呼ぶ）では、エンジンの回転によって制御油圧を発生して、その油圧によってアクチュエータを駆動してソレノイドバルブの制御によって実行するもので、常に制御油圧は発生しているものとの前提に立ってロジックが組み立てられている。
【０００４】
この場合、エンジンとの組み合わせでは、走行時には少なくともアイドリング状態以上の回転速度で常時エンジンが運転されているので、それによって変速機用の油圧ポンプを駆動でき、常時制御油圧が確保できる。
しかし、モータのみの原動機、あるいは、エンジンとモータを組み合わせたハイブリッド原動機においても、停車からの発進はモータのみの駆動力で行われ、該走行用モータの回転によって変速機用の油圧ポンプを駆動したのでは、該発進時の極低速の領域で必要な油圧が発生できない。したがって、停車から発進する極低速域で制御できない領域が残ってしまう。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、モータを含む原動機と変速機とを備えた電気自動車の変速装置において、最小限の改造で極低速域でも十分な駆動力を確保して良好な変速操作が行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、請求項１に係る発明は、
モータを含む原動機と変速機とを備えた電気自動車の変速装置において、
停車から発進の際に行う変速操作を、変速機外部からの駆動力を供給して行う構成とした。
これにより、発進時にモータ駆動による変速機の制御油圧が発生していないときでも、変速機外部から供給される駆動力によって変速操作を行うことができる。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、
前記電気自動車は、パワーステアリングを装備し、前記変速機外部からの駆動力として、前記パワーステアリングの制御油圧を利用する構成とした。
これにより、パワーステアリングで発生する制御油圧を利用して発進時の変速操作を行うことができる。
【０００８】
また、請求項３に係る発明は、
前記原動機はモータとエンジンとを組み合わせたハイブリッド原動機で構成され、前記変速機外部からの駆動力として、前記エンジンの潤滑用油圧を利用する構成とした。
これにより、エンジンの潤滑用油圧を利用して発進時の変速操作を行うことができる。
また、請求項４に係る発明は、
前記変速機外部からの駆動力の供給源として、制御油圧を蓄える蓄圧タンクと、該蓄圧タンクと前記変速機との間で油圧の供給を制御するソレノイドバルブと、を設けた構成とした。
【０００９】
これにより、走行中に変速機内で発生した油圧を、ソレノイドバルブを介して蓄圧タンクに蓄圧し、次回の停車からの発進時には、蓄圧タンクからソレノイドバルブを介して変速機に供給される油圧によって変速操作を行うことができる。
また、請求項５に係る発明は、
前記変速機外部からの駆動力として電力を用いる構成とした。
【００１０】
また、請求項６に係る発明は、
ロー及びリバースの変速操作を、専用の電動アクチュエータで行う構成とした。
また、請求項７に係る発明は、
ロー及びリバースの変速操作を、全ての変速操作を行う油圧アクチュエータの駆動力を、電動アクチュエータの駆動力で補完することによって行う構成とした。
【００１１】
以上、請求項５〜請求項７によれば、発進時に電力のみもしくは油圧を電力で補完した駆動力によって、発進時の変速操作を行うことができる。
また、請求項８に係る発明は、
ロー及びリバースの変速操作を、運転者の操作するシフトレバーの動きによって行う構成とした。
【００１２】
これにより、発進時のみ運転者の手動操作による駆動力でローまたはリバースへの変速を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、第１の実施形態の構成を示す。
このものは、走行用の原動機をモータ（電動機）１とエンジン（内燃機関）２とを変速機３を介して連結した構成のハイブリッド原動機で構成し、該原動機の出力軸であるモータ１の出力軸を、変速機３の入力軸に連結する。該変速機３の出力軸である駆動軸４には、図示しない車輪が連結されている。
【００１４】
前記変速機３は、既述の油圧自動変速機と称するものであり、歯車の切換動作を油圧によって駆動されるアクチュエータによって実行する形式の遊星歯車やその他の歯車を使用した歯車式変速機を指し、制御のための油圧を走行用駆動源であるモータの回転によって得るものを対象とする。油圧回路の制御はソレノイドバルブを利用して行う。
制御コンピュータ５は、モータ１、エンジン２、変速機３に装着された図示しない各種センサから運転情報を入力しつつインバータ６を介してモータ1を駆動し、エンジン２、変速機３の制御を行う。
【００１５】
なお、エンジン２とモータ１との間のエンジン駆動力遮断用のクラッチ、蓄電池、各種センサの図示及びアクチュエータなどの内部構造の図示は省略してある。
変速機３の内蔵油圧ポンプ７は、モータ１によって駆動されるが、このモータ１は本来走行駆動用であるから停車時は停止している。
本発明に係る構成を備えない場合、運転者は、走り始めの一瞬、アクセルのレスポンスが遅れる感じ、すなわち、アクセルを踏んだにも関わらず、発進の加速感が一瞬遅れるという違和感を持つ。これは、極低速域において内蔵油圧ポンプ７が制御に必要な油圧を発生していないことに起因する。
【００１６】
具体的には、制御油圧の供給時期としては停車状態（モータ停止状態）から発進する時に必要となる。
モータ１の回転速度がほぼ３００ｒｐｍ（これは一例であり、これに限るものではないが、通常この前後から制御油圧が有効レベルに達する）を超えると、前記内蔵油圧ポンプ７が制御油圧を発生するようになり、追加的な油圧の供給は必要なくなる。モータ１の回転速度がこれに満たない領域において制御油圧の不足を生じ、正常な制御が不能になるので、その領域において外部から油圧を補充する。
【００１７】
このため、本実施形態では、変速機３の外部に電動式油圧ポンプ８を設け、該電動式油圧ポンプ８で発生した油圧を、逆止弁９を介して前記内蔵油圧ポンプ７に供給する構成とし、前記電動式油圧ポンプ８によって制御油圧の不足域を補完する。
この電動式油圧ポンプ８は、走行用のモータ１が停止しているか、極低速域では常時運転する。または、アクセルを踏む動作に先行して実行される変速レバーの動きによって制御するようにしてもよい（例えば、ドライブレンジに入れられたとき）。
【００１８】
また、モータ１の回転が高まったときには、停止する。
次に、第２の実施形態について説明する。
本実施形態では、パワーステアリングを装備した自動車において、パワーステアリングの制御回路に、少なくともアクセルを踏んだときには油圧ポンプのモータを駆動する条件を加え、それによって発生した油圧を変速機に供給することにより、変速機用のオイルとパワーステアリング用のオイルとを共通化する。
【００１９】
すなわち、図２に示すように、パワーステアリングの電動式油圧ポンプ１１で発生した油圧を、逆止弁１２を介して前記内蔵油圧ポンプ７に供給する構成とし、前記電動式油圧ポンプ１１によって制御油圧の不足域を補完する。
電気自動車に用いられるパワーステアリングは、電動式が一般的であり、この節電対策として、一般的にハンドル操作を開始した時に、油圧ポンプが運転開始されるが、本実施形態のようにパワーステアリングの油圧ポンプを利用して発進時の変速操作を行う場合、前記電動式油圧ポンプ１１を、パワーステアリングの要求に加えて、第１の実施形態で説明したのと同様の発進時の変速制御要求に応じて駆動制御する構成とする。
【００２０】
このように、既存の油圧ポンプを用いることでコスト削減を図れると共に、設置スペースの増大を防止できる。
次に、第３の実施形態について説明する。
エンジンを装備したハイブリッド原動機の場合、頻繁にエンジンの始動・停止を繰り返すことを避けてエンジンを運転していることが多い。そこで、エンジン運転時に発生する潤滑油圧を利用して油圧自動変速機の内蔵油圧ポンプによる油圧発生遅れを補完することができる。
【００２１】
図３は、本実施形態の構成を示し、エンジン２に装備された潤滑油ポンプ２１で発生した潤滑油圧を、ソレノイド弁２２，逆止弁２３を介してを介して、前記変速機３の内蔵油圧ポンプ７に供給する構成とし、前記潤滑油ポンプ２１によって制御油圧の不足域を補完する。
また、補完の必要な領域のみ前記ソレノイド弁２２を開けてエンジン潤滑油の変速機３への供給を行う。
【００２２】
エンジン２とモータ１との間には、図示しないエンジン遮断機（クラッチの一種）が装備され、停車状態からある程度の速度までの加速は、エンジン遮断機が遮断状態になっていて、モータ１の動力によって走行する。このときエンジン２が運転されていれば、アイドリングまたはそれに近い状態で運転されている。
モータ１の回転速度が極低速の領域において、エンジン潤滑油圧がある場合は、ソレノイド弁２２を開いてエンジン潤滑油圧を変速機３に送給し、変速機３の制御油圧を補完する。このとき、エンジン潤滑油と変速機潤滑油とを同一化する必要があるが、荷重条件や温度条件によって同一化できない場合もある。このような場合は、油圧自動変速機に設けるアクチュエータを、少なくとも発進時の極低速域用のローギアとリバースギアについては、専用の油圧アクチュエータを別個に設けてエンジン潤滑油で駆動し、他のギアは変速機３に初めから設けられたアクチュエータによって変速機潤滑油で駆動するデュアル駆動方式にすればよい。
【００２３】
次に、第４の実施形態について説明する。
実際の油圧計測結果によると、油圧自動変速機内蔵の油圧ポンプを走行用のモータが駆動して必要な制御油圧を発生しはじめるのは３００ｒｐｍ前後が境目になる。モータ回転速度３００ｒｐｍ未満の領域を使用する時間は極限られた短時間である場合が多い。ローギアまたはリバースギアによって発進する場合、動き始めの一瞬間、アクセルのレスポンスに異常感（反応遅れ）がある。このときの車速は２〜３ｋｍ／ｈ程度である。その他のギアポジションでは、このような低速域を使用することがないために問題を感じることはない。
【００２４】
緩やかな運転時に停止から４０ｋｍ／ｈまで２０秒を要したとしても、モータ速度３００ｒｐｍ未満の時間は１秒少々である。強い加速時にはさらに短時間となる。この短時間における制御油圧の補完には、さほど大きくない蓄圧タンクを設けて油圧を蓄圧しておき、必要時に蓄圧された油圧を補給することで対応できる。
図４は、本実施形態の構成を示し、変速機３外部に蓄圧タンク３１を設け、該蓄圧タンク３１と変速機３の内蔵油圧ポンプ７とを、ソレノイド弁３２を介して連通する構成とする。
【００２５】
そして、内蔵油圧ポンプ７が十分な油圧を発生している時に、ソレノイド弁３２を開いて蓄圧タンク３１内に制御油圧を導入し、蓄圧する。ソレノイド弁３２は、できるだけ高い油圧を蓄圧するように制御する。このようにして蓄圧タンク３１に油圧が確保されるとソレノイド弁３２を閉じ、次の停車から発進に備える。
停車から発進するときに、あまり早めにソレノイド弁３２を開くとせっかくの蓄圧が開放されてなくなるおそれがあるので、この場合のソレノイド弁３２を開くタイミングは、モータ１の回転速度がゼロでなくなった瞬間をとらえて実行するのがよい。
【００２６】
本実施形態によれば、他の装置との干渉が無く、比較的簡単な装置によって目的を実現できる。
次に、第５の実施形態について説明する。
図５は、本実施形態の構成を示し、変速機３外部に電動アクチュエータ４１を設けた構成とする。
【００２７】
油圧自動変速機では、通常、制御油圧によって変速動作が実行されるが、少なくともローギアとリバースギアに関しては、前記電動アクチュエータ４１によって変速操作を実行することにより、制御油圧が十分発生していない発進時でも変速操作を遅れなく行うことができる。ローとリバース以外の変速操作を行うアクチュエータは、従来どおり油圧駆動としてもよい。
【００２８】
次に、第６の実施形態について説明する。
上記第５の実施形態の電動アクチュエータを採用した場合、十分な駆動力を確保するにはかなり大型の電動装置を必要とする場合がある。油圧アクチュエータの場合は、回転速度が高い場合は高い油圧を利用できるためにアクチュエータとして大きな駆動力を得ることができるが、電動アクチュエータの場合は、供給電力に比例した駆動力を発生するので、例えば、ローギアで登坂するような場合にギア位置を維持しにくい。
【００２９】
実際には普通に発進する程度では小さな駆動力で十分であるが、モータ回転速度が３００ｒｐｍを超える全ての使用条件で満足するにはかなり大きな駆動力を必要とする。また、３００ｒｐｍに達するまでの領域でも、正常制御には問題があるが制御油圧を発生していないわけではなく、追加的に電動をもって補完することにより、実用機能として十分なレベルを確保できる。
【００３０】
そこで、本実施形態では、図６に示すように、従来の油圧アクチュエータ５１を残し、これに電動アクチュエータ５２を追加する形態とする。このようにすれば、停車状態から発進する限られた領域のみを電動式アクチュエータによって補完できるので、機能的にも満足でき、小型の電動アクチュエータによってシステムを構成できる。
この場合、油圧アクチュエータ５１は、従来どおりの制御を実施し、電動アクチュエータ５２は、停車から発進する部分の制御油圧の不足を補完するように制御される。
【００３１】
次に、第７の実施形態について説明する。
変速機制御油圧の不足現象は、停車している状態から動き始めの問題であり、そのときは通常前進時はローギアを、後退時はリバースギアを使用する。または、機種によっては、ローギアを使用し、モータを逆転して後退することもある。いずれにしてもローギアまたはリバースギアでの問題であり、その他のギアへの変速時にはモータ回転速度が十分な速度に達しているので、問題を発生することはない。
【００３２】
本実施形態は、この点に着目し、ロー及びリバースの変速操作を、運転者の操作するシフトレバーの動きによって行う構成とした。
図７は、本実施形態の構成を示し、シフトレバー６１と、フォークレバー６２とを、マグネットリンク６３を介して連結した構成とする。
そして車速あるいはエンジン回転速度が０の停車状態を検出したときには、前記マグネットリンク６３を通電して接続し、シフトレバー６１とフォークレバー６２とが連動する状態としておく。
【００３３】
この状態で、運転者がシフトレバー６１を、前進要求を意味するレンジ（ＤまたはＬなど）または後退を意味するリバース（Ｒ）に操作したときには、シフトレバー６１の動きにマグネットリンク６３を介してフォークレバー６２が連動し、手動による操作駆動力によって、変速機３内で、目的とするギア位置に歯車の嵌合処理が実行される。
このようにして発進した後、ローギアまたはリバースギアによって走行する速度範囲を超えたときに、前記マグネットリンク６３の通電を遮断して開放すると、シフトレバー６１を操作して発進時のギアから他のギアに移行する際には、シフトレバー６１の動きに影響されることなく、変速機３に組み込まれた油圧アクチュエータなどによって変速操作（歯車の嵌合処理）が実行される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施形態の構成を示す図。
【図２】第２の実施形態の構成を示す図。
【図３】第３の実施形態の構成を示す図。
【図４】第４の実施形態の構成を示す図。
【図５】第５の実施形態の構成を示す図。
【図６】第６の実施形態の構成を示す図。
【図７】第７の実施形態における補機駆動装置を示す図。
【符号の説明】
【００３５】
１      モータ（電動機）
２      エンジン（内燃機関）
３      変速機
５      制御コンピュータ
７      内蔵油圧ポンプ
８      電動式油圧ポンプ
１１      電動式油圧ポンプ
２１      潤滑油ポンプ
２２      ソレノイド弁
３１      蓄圧タンク
３２      ソレノイド弁
４１      電動アクチュエータ
５１      油圧アクチュエータ
５２      電動アクチュエータ
６１      シフトレバー
６２      フォークレバー
６３      マグネットリンク
【図１】
2007100866.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007100866.tif 000008
【図７】
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