(57)【要約】【課題】  簡素な構成でパーキングブレーキの機能を持たせることができる車両用変速機を提供する。【解決手段】  同期用リング部材２２と固定歯車２３とを噛合い係合させる同期スリーブ２４を設け、同期スリーブ２４の動作により同期用リング部材２２と固定歯車２３を噛合い係合させ、出力軸１７の回転を固定することでパーキングブレーキの機能を持たせる。【選択図】図１
2012225365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機ケースに支持され車両の駆動源の出力側につながる入力軸と、
前記変速機ケースに支持され前記車両の駆動輪側につながる出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸との間で複数の変速段が切り換えられて動力を伝達する変速歯車群と、
前記変速機ケースに固定される固定歯車と、
前記出力軸に設けられる同期用リング部材と、
前記同期用リング部材と前記固定歯車とを噛合い係合状態にすることで前記出力軸の回転を固定する同期スリーブとを備えた
ことを特徴とする車両用変速機。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用変速機において、
前記出力軸側には前記同期用リング部材に対向して逆転用歯車が備えられ、
出力軸を逆回転させる際に、前記同期スリーブにより前記同期用リング部材と前記逆転用歯車とが噛合い係合状態にされる
ことを特徴とする車両用変速機。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２に記載の車両用変速機において、
前記車両の前記駆動源は電動モータであり、前記電動モータの出力が出力軸に伝達される
ことを特徴とする車両用変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用変速機に関し、電動車の変速機に適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
電動モータを走行用の駆動源とした自動車（電動車）が実用化されている。電動車は、減速比が１段に固定された減速機構が用いられ、電動モータの性能により、登坂・加速性能と高速性能を確保している。このため、登坂・加速性能と高速性能は電動モータの性能に依存され、登坂・加速性能と高速性能を同時に向上させるためには、電動モータの性能を向上させる必要がある。
【０００３】
登坂・加速性能を向上させるためには、ギヤ比を大きい状態にする必要があり、高速性能を向上させるためには、ギヤ比を小さい状態にする必要がある。従って、電動モータの性能を向上させるだけでは相反する機能を同時に向上させることには限度があるのが実情であった。
【０００４】
このような状況から、入力軸と出力軸との間に、ギヤ比が小さい高速用歯車列と、ギヤ比が大きい低速用歯車列を設け、電磁クラッチを介して高速用歯車列と入力軸を接続・切断することで低速側の変速段と高速側の変速段とを切り換える変速機を備えた電動車が従来から提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
電動車は電動モータの駆動により走行するため、従来から提案されている電動車では、変速機の変速段の構成を複雑にすることなく幅広い走行性能を得ることができ、比較的簡素な構成の変速機を適用することが可能である。一方、電動車においては、サービスブレーキ以外のブレーキ、例えば、パーキングブレーキの機能は、内燃機関による自動車と同様に別系統で機械的に構成されているのが現状であった。
【０００６】
このため、電動車に用いることができる変速機では、構成を複雑にすることなく他の機能を付加することが求められているのが実情である。電動車に限らず、構造が簡素な車両用変速機であっても、他の機能を付加する余地があるのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭６０−６１５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、構成を複雑にすることなくパーキングブレーキの機能を持たせることができる車両用変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の車両用変速機は、変速機ケースに支持され車両の駆動源の出力側につながる入力軸と、前記変速機ケースに支持され前記車両の駆動輪側につながる出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間で複数の変速段が切り換えられて動力を伝達する変速歯車群と、前記変速機ケースに固定される固定歯車と、前記出力軸に設けられる同期用リング部材と、前記同期用リング部材と前記固定歯車とを噛合い係合状態にすることで前記出力軸の回転を固定する同期スリーブとを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１に係る本発明では、同期スリーブにより同期用リング部材と固定歯車とを噛合い係合させることにより、出力軸の回転を固定することができ、駆動輪側の回転を固定することができる。この結果、構成を複雑化することなくパーキングブレーキの機能を変速機に持たせることが可能になる。
【００１１】
同期用リング部材としては、同期スリーブの嵌合に対応して、回転速度差が摩擦力により等しくされる同期機構が用いられる。このため、同期機構を用いてパーキングブレーキの機能を変速機に持たせることができる。
【００１２】
そして、請求項２に係る本発明の車両用変速機は、請求項１に記載の車両用変速機において、前記出力軸側には前記同期用リング部材に対向して逆転用歯車が備えられ、出力軸を逆回転させる際に、前記同期スリーブにより前記同期用リング部材と前記逆転用歯車とが噛合い係合状態にされることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る本発明では、出力軸の回転を固定するための同期スリーブを用いて、同期用リング部材と逆転用歯車を噛合い係合状態にすることで、逆回転される入力軸の回転を出力軸に伝達することができる。つまり、パーキングブレーキを達成するための同期機構を用いて後退段を達成することができる。
【００１４】
また、請求項３に係る本発明の車両用変速機は、請求項１もしくは請求項２に記載の車両用変速機において、前記車両の前記駆動源は電動モータであり、前記電動モータの出力が出力軸に伝達されることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る本発明では、変速段の構成を複雑にすることなく幅広い走行性能を得ることができ、比較的簡素な構成にすることができる電動車用の変速機とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の車両用変速機は、構成を複雑にすることなくパーキングブレーキの機能を持たせることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例に係る車両用変速機を備えた電動車の要部を表す構造概念図である。
【図２】電磁クラッチの具体的な機構の概略構成図である。
【図３】動力伝達状況の説明図である。
【図４】動力伝達状況の説明図である。
【図５】動力伝達状況の説明図である。
【図６】動力伝達状況の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１には本発明の一実施例に係る車両用変速機を備えた電動車の要部を表す構造概念、図２には電磁クラッチの具体的な機構の一例を示してある。
【００１９】
図１に示すように、本発明の電動車１は、駆動源としての電動モータ２の出力が入力される変速機３と、変速機３からの出力がデファレンシャル（デフ）４を介して伝達される左右の駆動輪５とを備えている。変速機３には、ギヤ比が小さな高速段側の高速段ギヤ列７及びギヤ比が大きな低速段側の低速段ギヤ列８が備えられ（変速歯車群）、電磁クラッチ９の作動により動力の伝達経路が切り換えられる。また、低速段ギヤ列８には後退段の機構が備えられ、変速機３のケース６（変速機ケース）にはデフ４への出力を固定するパーキング機構１０が設けられている。
【００２０】
尚、駆動源として電動モータ２を使用する電動車について説明したが、本発明はパーキング機構に関するものであるため、内燃機関で駆動するがガソリン車、内燃機関と電動モータを併用するハイブリッド車（ＨＶ）の変速機に適用してもよい。また、電動車は、電動モータを走行用の駆動源とした自動車であって、電動車としては、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド車を含むものとする。
【００２１】
変速機３の構成を具体的に説明する。
【００２２】
変速機３のケース６には車幅方向（図中左右方向）に延びる入力軸１１が回転自在に支持され、入力軸１１には電動モータ２の出力側が接続されている。入力軸１１の端部（ケース６の一方側の端部：図中左側の端部）には電磁クラッチ９が備えられている。電磁クラッチ９は、具体例は後述するが、入力軸１１側に取り付けられる複数の入力側クラッチ板１２を備え、入力側クラッチ板１２の間に出力側クラッチ板１３が配されている。つまり、多数のクラッチ板が積層された多板型の電磁クラッチ９となっている。
【００２３】
尚、電磁クラッチ９に代えて機械式や流体式等の種々のクラッチを適用することも可能である。
【００２４】
電磁クラッチ９は、電力が供給されていない状態で（後述する電磁コイルが励磁されていない状態で）、入力側クラッチ板１２と出力側クラッチ板１３が接続状態にされ、入力軸１１の回転が出力側クラッチ板１３側に伝達される。また、電力が供給された状態で（後述する電磁コイルが励磁された状態で）、入力側クラッチ板１２と出力側クラッチ板１３が非接続状態にされ、入力軸１１の回転が出力側クラッチ板１３側に伝達されず回転が自由状態にされる。
【００２５】
出力側クラッチ板１３はクラッチケース１４に取り付けられ、クラッチケース１４の電動モータ２寄りには高速段ギヤ列７を構成する（高速段側の）高速歯車１５が設けられている。また、高速歯車１５と電動モータ２の間の入力軸１１には低速段ギヤ列８を構成する（低速段側の）低速歯車１６が設けられている。
【００２６】
変速機３のケース６には入力軸１１と平行に同一方向に延びる出力軸１７が回転自在に支持され、出力軸１７には高速歯車１５に噛合う高速伝達歯車１８が設けられている。また、出力軸１７には低速歯車１６に噛合う低速伝達歯車１９がワンウエイクラッチ２０を介して設けられている。ワンウエイクラッチ２０は、電動モータ２が正回転した際に、低速歯車１６から入力される低速伝達歯車１９の回転が出力軸１７に伝達され、逆方向の回転は伝達されない。
【００２７】
つまり、電磁クラッチ９の入力側クラッチ板１２と出力側クラッチ板１３が接続状態にされている場合（電磁クラッチ９に電力が供給されていない場合）、入力軸１１の回転が出力側クラッチ板１３側に伝達され、クラッチケース１４、高速歯車１５及び高速伝達歯車１８を介して出力軸１７が回転し、高速段が達成される。この場合、低速伝達歯車１９はワンウエイクラッチ２０により相対的に逆回転状態が許容されて低速伝達歯車１９の回転は出力軸１７に伝達されない。
【００２８】
また、電磁クラッチ９の入力側クラッチ板１２と出力側クラッチ板１３が非接続状態にされている場合（電磁クラッチ９に電力が供給されている場合）、入力軸１１の回転が出力側クラッチ板１３側に伝達されず、クラッチケース１４、高速歯車１５及び高速伝達歯車１８の回転が自由になる。この場合、低速伝達歯車１９の回転がワンウエイクラッチ２０を介して出力軸１７に伝達され、低速伝達歯車１９を介して出力軸１７が回転し、低速段が達成される。
【００２９】
高速伝達歯車１８と低速伝達歯車１９の間における出力軸１７には、即ち、変速機３のケース６の中央部位に位置する出力軸１７には、デフ４の入力歯車２１に噛合う出力歯車３０が設けられている。出力軸１７に伝達された電動モータ２の動力は、出力歯車３０及び入力歯車２１を介してデフ４に伝達され、駆動輪５が駆動回転される。
【００３０】
従って、走行の頻度が高い高速段側では電磁クラッチ９に電力が供給されないことになり、低速段の達成による登坂・加速性能と、高速段の達成による高速性能を駆動系で両立させても電力消費を抑制することができる。この結果、消費電力を抑えた状態で電動モータ２の性能に拘わらず登坂・加速性能と高速性能を両立して向上させることが可能になる。
【００３１】
また、ケース６の一方側の端部に電磁クラッチ９が備えられ、高速側の高速段ギヤ列７及び低速段側の低速段ギヤ列８を介してデフ４側に動力を伝達する歯車列を変速機３のケース６の中央部位に位置させたので、電磁クラッチ９と、駆動輪５側に動力を伝達する歯車列とが車幅方向でオフセットされた状態になる。
【００３２】
このため、電磁クラッチ９と、駆動輪５側に動力を伝達する歯車列とで互いのスペースに制約を受けることがなくなる。つまり、歯車列のスペースの影響を受けることなく、電磁クラッチ９の接続性能を高めるためにクラッチ板を大きい径に設定することができる。また、電磁クラッチ９のスペースの影響を受けることなく、歯車列の歯車の径を選択してギヤ比を任意に設定することができる。
【００３３】
また、変速機３のケース６の一方側の端部に電磁クラッチ９が備えられ、デフ４側に動力を伝達する歯車列をケース６の中央部位に位置させたので、ケース６の他方側の端部に、他の機能部材、例えば、パーキング機構１０を備えることができ、変速機３における機能の設計自由度を向上させることができる。
【００３４】
パーキング機構１０を説明する。
【００３５】
変速機３のケース６の他方側（電磁クラッチ９の反対側：図中右側）における出力軸１７には同期用リング部材２２が設けられ、同期用リング部材２２と同軸状に変速機３のケース６の他方側の内壁には固定歯車２３が固定されている。同期用リング部材２２には固定歯車２３側に移動する同期スリーブ２４が設けられ、同期スリーブ２４が固定歯車２３側に移動することで、同期用リング部材２２と固定歯車２３が噛合い係合される。
【００３６】
同期用リング部材２２は、例えば、同期ハブ、同期リングを備えた部材で、同期スリーブ２４により同期用リング部材２２と固定歯車２３の回転速度差が摩擦力により等しくされる、即ち、同期用リング部材２２の回転（出力軸１７の回転）が固定される機構となっている。つまり、パーキングブレーキの機能が変速機３に備えられた構成になっている。同期スリーブ２４の移動は、電動モータや索体等により運転者の操作に連動して行われる。
【００３７】
後退段の機構を説明する。
【００３８】
低速伝達歯車１９の同期用リング部材２２側の面には、同期用リング部材２２に対向して逆転用歯車２５が備えられ、同期スリーブ２４は逆転用歯車２５側にも移動できるようになっている。同期スリーブ２４が逆転用歯車２５側に移動することで、同期用リング部材２２と逆転用歯車２５が噛合い係合される。電動モータ２を逆回転させて車両を後退させる場合、電磁クラッチ９に電力を供給すると共に、同期スリーブ２４を同期用リング部材２２と逆転用歯車２５とに噛合い係合させる。
【００３９】
これにより、入力軸１１の逆方向の回転が出力側クラッチ板１３側に伝達されず、クラッチケース１４、高速歯車１５及び高速伝達歯車１８の回転が自由になる。そして、低速伝達歯車１９の逆方向の回転がワンウエイクラッチ２０で許容され、逆転用歯車２５及び同期用リング部材２２を介して出力軸１７が逆方向に回転し、後退段が達成される。
【００４０】
上述したように、同期スリーブ２４により同期用リング部材２２と固定歯車２３とを噛合い係合させることで出力軸１７の回転を固定することができるので、構成を複雑にすることなくパーキングブレーキの機能を変速機３に持たせることができる。また、出力軸１７の回転を固定するための同期スリーブ２４を用いて、同期用リング部材２２と逆転用歯車２５を噛合い係合させることで、後退段を達成することができる。
【００４１】
図２に基づいて電磁クラッチ９の具体的な機構の一例を説明する。図２は機構を説明するための電磁クラッチの構成を示したもので、図１に示した電磁クラッチ９の入力側クラッチ板１２が径方向の外側から中心側に向けて配され、クラッチケース１４が図２の出力側の軸に相当し、出力側クラッチ板１３が径方向の中心側から外側に向けて配される構成となっている。図１に示した電磁クラッチ９と同一部材もしくは同一機能部材には同一符号を付してある。
【００４２】
図２に示すように、入力軸１１にはケーシング３１が設けられ、ケーシング３１の内側には複数の入力側クラッチ板１２が設けられている。また、出力側軸３２（図１のクラッチケース１４に相当）には複数の出力側クラッチ板１３が設けられ、入力側クラッチ板１２と出力側クラッチ板１３が交互に配され、それぞれ軸方向に移動自在とされている。
【００４３】
電磁クラッチの端部にはボール３３が介在するカム機構３４が設けられ、カム機構３４はパイロットクラッチ３５が接続されることで動作する。即ち、パイロットクラッチ３５が接続されて入力軸１１が回転することで、カム機構３４が広げられ入力側クラッチ板１２が出力側クラッチ板１３に押付けられる。これにより、電磁クラッチが接続状態にされる。電磁クラッチにはパイロットクラッチ３５を接続状態に付勢する圧縮コイルばね３６が設けられ、電磁コイル３７が励磁されていない状態で、パイロットクラッチ３５は圧縮コイルばね３６により接続された状態にされている。
【００４４】
また、電磁クラッチには電磁コイル３７が設けられ、電磁コイル３７が励磁されることにより、圧縮コイルばね３６の付勢力に抗してパイロットクラッチ３５が非接続状態にされる。パイロットクラッチ３５が非接続状態にされることにより、カム機構３４による入力側クラッチ板１２の押付け作用が解放され、入力側クラッチ板１２と出力側クラッチ板１３の接続状態が解除されて入力軸１１に対して出力側軸３２の回転が自由になる。
【００４５】
上述した電磁クラッチは、圧縮コイルばね３６の付勢力によりパイロットクラッチ３５が接続状態にされ、入力軸１１の回転によりカム機構３４が作動して入力側クラッチ板１２と出力側クラッチ板１３が接続状態にされる。
【００４６】
このため、圧縮コイルばね３６の付勢力によりパイロットクラッチ３５を接続状態にし、カム機構３４により入力側クラッチ板１２と出力側クラッチ板１３を接続状態にするので、圧縮コイルばね３６の付勢力を大きくすることなく電磁クラッチを確実に接続状態にすることができる。また、圧縮コイルばね３６の付勢力を大きくする必要がないので、少ない電力による電磁コイル３７の励磁により、圧縮コイルばね３６の付勢力に抗してパイロットクラッチ３５を非接続状態にすることができる。
【００４７】
図３から図６に基づいて、各変速段が達成される場合、及び、パーキング機構が作動される場合の動力の伝達状況を説明する。図３から図６には動力の伝達状況を示してあり、各図において実線で示した経路で動力が伝達される。
【００４８】
図３に基づいて低速段が達成される場合の動力の伝達経路を説明する。
【００４９】
低速段が達成される場合、同期スリーブ２４が同期用リング部材２２だけに嵌合した状態で、電磁クラッチ９に電力が供給される。電磁クラッチ９に電力が供給されることにより、出力側クラッチ板１３に対して入力側クラッチ板１２が非接続状態にされる。
【００５０】
入力側クラッチ板１２と出力側クラッチ板１３が非接続状態になると、高速歯車１５及び高速伝達歯車１８の回転が自由状態になり、入力軸１１の回転が、低速歯車１６から低速伝達歯車１９、ワンウエイクラッチ２０を介して出力軸１７に伝えられる。これにより、出力歯車３０を介して低速段ギヤ列８からの回転動力がデフ４に出力されて駆動輪５（図１参照）に伝えられ、低速段が達成された状態になる。
【００５１】
図４に基づいて高速段が達成される場合の動力の伝達経路を説明する。
【００５２】
高速段が達成される場合、同期スリーブ２４が同期用リング部材２２だけに嵌合した状態で、電磁クラッチ９への電力の供給が停止される。電磁クラッチ９への電力の供給が停止されることにより、入力側クラッチ板１２と出力側クラッチ板１３が接続状態にされる。
【００５３】
入力側クラッチ板１２と出力側クラッチ板１３が接続状態になると、入力軸１１の回転が高速歯車１５及び高速伝達歯車１８を介して出力軸１７に伝えられる。この時、低速伝達歯車１９はワンウエイクラッチ２０により相対的に逆回転状態が許容されて低速伝達歯車１９の回転は出力軸１７に伝達されない。これにより、出力歯車３０を介して高速段ギヤ列７からの回転動力がデフ４に出力されて駆動輪５（図１参照）に伝えられ、高速段が達成された状態になる。
【００５４】
図５に基づいて後退段が達成される場合の動力の伝達経路を説明する。
【００５５】
後退段が達成される場合、同期スリーブ２４を逆転用歯車２５側に移動させることで、同期用リング部材２２と逆転用歯車２５を噛合い係合させてワンウエイクラッチ２０がロックされると共に、電磁クラッチ９に電力が供給される。電磁クラッチ９に電力が供給されることにより、出力側クラッチ板１３に対して入力側クラッチ板１２が非接続状態にされる。
【００５６】
電動モータ２が逆方向に回転すると、入力軸１１の逆方向の回転が出力側クラッチ板１３側に伝達されず、クラッチケース１４、高速歯車１５及び高速伝達歯車１８の回転が自由状態になり、入力軸１１の逆方向の回転が、低速歯車１６、低速伝達歯車１９、逆転用歯車２５及び同期用リング部材２２を介して出力軸１７に伝えられる。これにより、出力歯車３０を介して出力軸１７の逆方向の回転動力がデフ４に出力されて駆動輪５（図１参照）に伝えられ、後退段が達成された状態になる。
【００５７】
図６に基づいてパーキング機構が作動される場合の動力の伝達経路を説明する。
【００５８】
パーキング機構を作動させて出力軸１７を固定する場合、同期スリーブ２４を固定歯車２３側に移動させることで、同期用リング部材２２と固定歯車２３を噛合い係合させる。これにより、同期用リング部材２２の回転、即ち、出力軸１７の回転が固定されて駆動輪５（図１参照）が固定され、パーキング機構が作動された状態になる。
【００５９】
上記構成の変速機３は、同期用リング部材２２と固定歯車２３とを噛合い係合させる同期スリーブ２４を設け、同期スリーブ２４の動作により出力軸１７の回転を固定することができるので、簡素な構成でパーキングブレーキの機能を持たせることができる。また、パーキングブレーキを構成する同期スリーブ２４を用いて、同期用リング部材２２と逆転用歯車２５を噛合い係合させて後退段を達成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、車両用変速機の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  電動車
２  電動モータ
３  変速機
４  デファレンシャル（デフ）
５  駆動輪
６  ケース
７  高速段ギヤ列
８  低速段ギヤ列
９  電磁クラッチ
１０  パーキング機構
１１  入力軸
１２  入力側クラッチ板
１３  出力側クラッチ板
１４  クラッチケース
１５  高速歯車
１６  低速歯車
１７  出力軸
１８  高速伝達歯車
１９  低速伝達歯車
２０  ワンウエイクラッチ
２１  入力歯車
２２  同期用リング部材
２３  固定歯車
２４  同期スリーブ
２５  逆転用歯車
３０  出力歯車
３１  ケーシング
３２  出力軸
３３  ボール
３４  カム機構
３５  パイロットクラッチ
３６  圧縮コイルばね
３７  電磁コイル
【図１】
2012225365.tif 000003
【図２】
2012225365.tif 000004
【図３】
2012225365.tif 000005
【図４】
2012225365.tif 000006
【図５】
2012225365.tif 000007
【図６】
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