特許ウォッチ

公開番号2024167657
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-04
出願番号2023083881
出願日2023-05-22
発明の名称電動車用変速装置
出願人株式会社椿本チエイン
代理人個人,個人
主分類F16H 3/083 20060101AFI20241127BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】機械的に確実に動作可能で、かつ、省スペースで耐久性が高くコストも低い電動車用変速装置を提供すること。
【解決手段】固定部101に回転可能に支持された遊星歯車機構110に接続された第1回転軸102、第2回転軸103と、それぞれ内輪と外輪の相対回転を固定・解除可能な第1機械式クラッチ120、第2機械式クラッチ130とを有し、第1機械式クラッチ120、第2機械式クラッチ130は、軸方向に前後移動して動作を切り替える第1切替部材121、第2切替部材131を有し、第1切替部材121及び第2切替部材131は、固定部101に対して周方向に移動可能な操作部材140の周方向の移動に連動して軸方向に移動可能に構成されていること。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
固定部に回転可能に支持された遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構に接続された第１回転軸及び第２回転軸とを有し、前記第１回転軸と第２回転軸との間で回転数を変更可能な電動車用変速装置であって、
それぞれ内輪と外輪の相対回転を固定・解除可能な第１機械式クラッチ及び第２機械式クラッチと、前記固定部に対して周方向に移動可能な操作部材とを有し、
前記第１機械式クラッチは、軸方向に前後移動して動作を切り替える第１切替部材を有し、
前記第２機械式クラッチは、軸方向に前後移動して動作を切り替える第２切替部材を有し、
前記第１切替部材及び第２切替部材は、前記操作部材の周方向の移動に連動して軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする電動車用変速装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記第１回転軸は、前記遊星歯車機構のキャリアに接続され、
前記第２回転軸は、前記遊星歯車機構のサンギヤに接続され、
前記第１機械式クラッチは、前記固定部と前記遊星歯車機構のアウターギヤの相対回転を固定・解除するように配置され、
前記第２機械式クラッチは、前記遊星歯車機構のサンギヤとアウターギヤの相対回転を固定・解除するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動車用変速装置。
【請求項３】
前記操作部材は、前記第１切替部材に設けられたカムフォロアーが嵌合する第１カム溝と、中間摺動リングに設けられたカムフォロアーが嵌合する第２カム溝を有し、
前記中間摺動リングは、前記固定部に対して相対回転不能で軸方向に相対移動可能に接続され、前記第２切替部材に対して相対回転可能でかつ軸方向に相対移動不能に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の電動車用変速装置。
【請求項４】
前記第１機械式クラッチは、同軸上に相対回転可能に設けられた第１外輪及び第１内輪と、前記第１外輪と前記第１内輪との間に設けられた複数のローラと、前記複数のローラの各々を径方向に付勢する付勢手段とを備え、
前記第１外輪は、前記固定部と固定もしくは一体に構成されるとともに、周方向に対し傾斜して延びる平面状の外輪側傾斜面部を備え、
前記第１内輪は、前記アウターギヤに固定もしくは一体に構成されるとともに、周方向に対し傾斜して延びる平面状の内輪側傾斜面部を備え、
前記複数のローラの各々が前記外輪側傾斜面部と前記内輪側傾斜面部とで周方向に挟み込まれることで前記第１外輪及び前記第１内輪の相対回転が禁止されるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の電動車用変速装置。
【請求項５】
前記複数のローラは、前記第１外輪を正転方向に回転させた時に、もしくは、前記第１内輪を逆転方向に回転させた時に、前記外輪側傾斜面部と前記内輪側傾斜面部とで周方向に挟み込まれる第１ローラと、前記第１外輪を逆転方向に回転させた時に、もしくは、前記第１内輪を正転方向に回転させた時に、前記外輪側傾斜面部と前記内輪側傾斜面部とで周方向に挟み込まれる第２ローラとを含み、
前記第１外輪の内周面及び前記第１内輪の外周面及びのうちの一方に、前記複数のローラの各々に対応する複数のポケット部がローラを収容可能に形成され、前記複数のポケット部の各々は、前記外輪側傾斜面部または前記内輪側傾斜面部を構成する平面状の傾斜面を有し、
前記第１切替部材は、前記第１ローラ及び前記第２ローラを前記付勢手段による付勢力に抗って対応するポケット部内に収容されるよう移動させることで動作モードを切替可能に構成されることを特徴とする請求項４に記載の電動車用変速装置。
【請求項６】
前記第２機械式クラッチは、同軸上に相対回転可能に設けられた第２外輪及び第２内輪と、前記第２外輪と前記第２内輪との間に設けられた複数のローラと、前記複数のローラの各々を径方向に付勢する付勢手段とを備え、
前記第２外輪は、前記アウターギヤに固定もしくは一体に構成されるとともに、周方向に対し傾斜して延びる平面状の外輪側傾斜面部を備え、
前記第２内輪は、前記サンギヤに固定もしくは一体に構成されるとともに、周方向に対し傾斜して延びる平面状の内輪側傾斜面部を備え、
前記複数のローラの各々が前記外輪側傾斜面部と前記内輪側傾斜面部とで周方向に挟み込まれることで前記第２外輪及び前記第２内輪の相対回転が禁止されるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の電動車用変速装置。
【請求項７】
前記複数のローラは、前記第２外輪を正転方向に回転させた時に、もしくは、前記第２内輪を逆転方向に回転させた時に、前記外輪側傾斜面部と前記内輪側傾斜面部とで周方向に挟み込まれる第１ローラと、前記第２外輪を逆転方向に回転させた時に、もしくは、前記第２内輪を正転方向に回転させた時に、前記外輪側傾斜面部と前記内輪側傾斜面部とで周方向に挟み込まれる第２ローラとを含み、
前記第２外輪の内周面及び前記第２内輪の外周面及びのうちの一方に、前記複数のローラの各々に対応する複数のポケット部がローラを収容可能に形成され、前記複数のポケット部の各々は、前記外輪側傾斜面部または前記内輪側傾斜面部を構成する平面状の傾斜面を有し、
前記第２切替部材は、前記第１ローラ及び前記第２ローラを前記付勢手段による付勢力に抗って対応するポケット部内に収容されるよう移動させることで動作モードを切替可能に構成されることを特徴とする請求項６に記載の電動車用変速装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械式クラッチを用いた電動車用変速装置に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
電動車用の変速装置として摩擦クラッチを用いて減速比を変更可能な変速装置は周知である。
周知の摩擦クラッチを使用した変速装置は、摩擦クラッチが強固に回転を伝達するために大きな押圧力が必要となることから動作に油圧機構等のアクチュエータが必要であった。
また、複数の摩擦クラッチの動作の同期を確実に取るための電気的あるいは油圧回路等による制御機構が不可欠であった。
そこで、油圧や電気的な機構を必要としない機械式クラッチを使用し、歯車列の伝達経路の固定・解除の組合せで減速比を変更可能な変速装置が公知である（例えば特許文献１等参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－３８８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の公知の機械式クラッチを用いたユニット（特許文献の第２実施形態）は、２つの二方向クラッチを交互に固定・解除することで変速動作を行い、正転、逆転ともに、両方向の動力伝達を可能とするものであり、クラッチが強固に回転を伝達するために大きな押圧力は不要となるものの、２つのクラッチの動作の同期を確実に取るための電気的あるいは油圧回路等による制御機構が不可欠であった。
また、特に電動車においては、駆動源である電動モータがそれ自体で高速域から低速域までカバーできるものの、さらに高速の回転出力が必要な場合や、低速域でのトルクを増大させたい場合、モータの高性能化や大型化に必要なコスト、スペースと比較して省スペースで耐久性が高くコストも低い機構を採用する必要があり、従来の変速装置での実現は容易ではなかった。
【０００５】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、機械的に確実に動作可能で、かつ、省スペースで耐久性が高くコストも低い電動車用変速装置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】
【０００６】
本発明は、固定部に回転可能に支持された遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構に接続された第１回転軸及び第２回転軸とを有し、前記第１回転軸と第２回転軸との間で回転数を変更可能な電動車用変速装置であって、それぞれ内輪と外輪の相対回転を固定・解除可能な第１機械式クラッチ及び第２機械式クラッチと、前記固定部に対して周方向に移動可能な操作部材とを有し、前記第１機械式クラッチは、軸方向に前後移動して動作を切り替える第１切替部材を有し、前記第２機械式クラッチは、軸方向に前後移動して動作を切り替える第２切替部材を有し、前記第１切替部材及び第２切替部材は、前記操作部材の周方向の移動に連動して軸方向に移動可能に構成されているされていることにより、前記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本請求項１に記載の電動車用変速装置によれば、それぞれ内輪と外輪の相対回転を固定・解除可能な第１機械式クラッチ及び第２機械式クラッチと、前記固定部に対して周方向に移動可能な操作部材とを有し、第１切替部材及び第２切替部材は、操作部材の周方向の移動に連動して軸方向に移動可能に構成されていることによって、単一の簡単な操作で第１機械式クラッチと第２機械式クラッチとが機械的に確実に連動し、省スペースでかつ耐久性が高くコストも低い機構とすることが可能となる。
【０００８】
本請求項２に記載の構成によれば、固定部とアウターギヤの相対回転を固定・解除する第１機械式クラッチと、サンギヤとアウターギヤの相対回転を固定・解除する第２機械式クラッチとを有することで、コンパクトな遊星歯車機構で変速機構が構成可能となる。
本請求項３に記載の構成によれば、操作部材は第１切替部材に設けられたカムフォロアーが嵌合する第１カム溝と、中間摺動リングに設けられたカムフォロアーが嵌合する第２カム溝を有し、中間摺動リングは、固定部に対して相対回転不能で軸方向に相対移動可能に接続され、第２切替部材に対して相対回転可能でかつ軸方向に相対移動不能に接続されていることにより、固定部に対して常に回転している第２切替部材に対して、固定側から確実に動作させることができる。
【０００９】
本請求項４に記載の構成によれば、ローラを内輪側傾斜面部と外輪側傾斜面部とで周方向に挟み込むことで第１内輪と第１外輪との間でのトルク伝達が行われるので、トルク伝達時におけるワインドアップ（弾性変形）が発生することがなく、第１機械式クラッチを高い剛性を有するものとして構成することが可能となる。
また、安定した噛み合いを簡単な構造で実現可能であり、小型化を図ることが可能であると共に、小さいスペースに多くのローラを配置することができるため、高いトルクの伝達が可能となる。
さらにまた、トルク伝達時におけるローラ及び該ローラを挟み込む内輪側傾斜面部及び外輪側傾斜面部に作用する面圧を低くすることができるため、衝撃による欠けや摩耗に強い安価な材料で設計可能となると共に、ローラ自体が回転するため、同一個所での噛み合いとはなりにくく耐久性を向上することが可能となり、長寿命化を図ることが可能となる。
本請求項５に記載の構成によれば、第１機械式クラッチの動作モードの切り替えが容易となると共に、第１内輪及び第１外輪の相対回転を許容するフリーモード時にローラが第１内輪または第１外輪から離脱されるため、フリクションロスの低減化及び低騒音化を図ることが可能である。
【００１０】
本請求項６に記載の構成によれば、ローラを内輪側傾斜面部と外輪側傾斜面部とで周方向に挟み込むことで第２内輪と第２外輪との間でのトルク伝達が行われるので、トルク伝達時におけるワインドアップ（弾性変形）が発生することがなく、第２機械式クラッチを高い剛性を有するものとして構成することが可能となる。
また、安定した噛み合いを簡単な構造で実現可能であり、小型化を図ることが可能であると共に、小さいスペースに多くのローラを配置することができるため、高いトルクの伝達が可能となる。
さらにまた、トルク伝達時におけるローラ及び該ローラを挟み込む内輪側傾斜面部及び外輪側傾斜面部に作用する面圧を低くすることができるため、衝撃による欠けや摩耗に強い安価な材料で設計可能となると共に、ローラ自体が回転するため、同一個所での噛み合いとはなりにくく耐久性を向上することが可能となり、長寿命化を図ることが可能となる。
本請求項７に記載の構成によれば、第２機械式クラッチの動作モードの切り替えが容易となると共に、第２内輪及び第２外輪の相対回転を許容するフリーモード時にローラが第２内輪または第２外輪から離脱されるため、フリクションロスの低減化及び低騒音化を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許