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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-28
(54)【発明の名称】離脱機能付きの電気自動車変速機
(51)【国際特許分類】
   B60K 17/12 20060101AFI20241018BHJP
   F16H 61/32 20060101ALI20241018BHJP
   F16H 63/04 20060101ALI20241018BHJP
   B60L 15/20 20060101ALI20241018BHJP
   B60K 17/356 20060101ALN20241018BHJP
【FI】
B60K17/12
F16H61/32
F16H63/04
B60L15/20 K
B60K17/356 B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023510370
(86)(22)【出願日】2022-12-14
(85)【翻訳文提出日】2023-02-10
(86)【国際出願番号】 CN2022139053
(87)【国際公開番号】W WO2024060429
(87)【国際公開日】2024-03-28
(31)【優先権主張番号】202211168537.X
(32)【優先日】2022-09-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523048631
【氏名又は名称】浙江▲キン▼可伝動科技有限公司
【氏名又は名称原語表記】ZHEJIANG SIEKON TRANSMISSION TECHNOLOGY CO., LTD.
【住所又は居所原語表記】No. 176, Gaoxin East 1st Road, Tongxiang Economic Development Zone, Tongxiang,Jiaxing, Zhejiang 314599, China
(74)【代理人】
【識別番号】100115794
【弁理士】
【氏名又は名称】今下 勝博
(74)【代理人】
【識別番号】100160495
【弁理士】
【氏名又は名称】畑 雅明
(74)【代理人】
【識別番号】100173716
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 真理
(74)【代理人】
【識別番号】100119677
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 賢治
(72)【発明者】
【氏名】於 文勇
【テーマコード(参考)】
3D042
3D043
3J067
5H125
【Fターム(参考)】
3D042AA07
3D042AB17
3D042BE01
3D043AA07
3D043AB17
3D043EA05
3D043EB03
3D043EB07
3D043EE03
3D043EF09
3D043EF21
3D043EF27
3J067AB23
3J067AC05
3J067BA02
3J067DB32
3J067EA06
3J067EA07
3J067EA31
3J067FB45
3J067FB85
3J067GA16
5H125AA01
5H125BA04
5H125CA02
5H125EE07
5H125FF01
(57)【要約】
入力軸と、出力軸と、中間軸とを含み、前記入力軸上に入力軸ギアが嵌設され前記入力軸が該入力軸ギアを介して前記中間軸上の中間ギアと噛合し、前記中間ギアが前記出力軸上の出力ギアと噛合し、前記入力軸が補助駆動モータに接続される離脱機能付きの電気自動車変速機であって、前記変速機は、シンクロナイザをさらに含み、前記シンクロナイザの噛合スリーブが前記入力軸ギアとの噛合位置又は脱離位置の間に切り替えるようにシフト機構によって駆動され、前記シフト機構は、BLDCモータと、シフトギアと、フォークとを含み、前記BLDCモータによって駆動されることによって前記シフトギアが前記フォークを直線移動させるように駆動し、前記フォークの直線移動によって、シンクロナイザの噛合スリーブと前記入力軸ギアとの前記切り替えが駆動される。
【選択図】図1


【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力軸と、出力軸と、中間軸とを含み、前記入力軸上に入力軸ギアが嵌設され、前記入力軸が該入力軸ギアを介して前記中間軸上の中間ギアと噛合し、前記中間ギアが前記出力軸上の出力ギアと噛合し、前記入力軸が補助駆動モータに接続され、前記出力軸が車輪に接続される離脱機能付きの電気自動車変速機であって、
前記変速機は、シンクロナイザをさらに含み、前記シンクロナイザの噛合スリーブが前記入力軸ギアとの噛合位置又は脱離位置の間に切り替えるようにシフト機構によって駆動され、
前記シフト機構は、BLDCモータと、シフトギアと、フォークとを含み、前記シフトギアが前記フォークを直線移動させるように前記BLDCモータによって駆動され、前記フォークの直線移動によってシンクロナイザの噛合スリーブと前記入力軸ギアとの前記切り替えが駆動される、
ことを特徴とする離脱機能付きの電気自動車変速機。
【請求項2】
前記出力軸が差動装置であり、前記中間ギアが差動装置用リングギアと噛合する、
請求項1に記載の離脱機能付きの電気自動車変速機。
【請求項3】
前記入力軸ギアと前記入力軸との間にニードル軸受が設けられる、
請求項1に記載の離脱機能付きの電気自動車変速機。
【請求項4】
マイクロコントロールユニットMCUと、BLDC回転角センサと、フォーク位置センサと、入力軸ギア回転数センサとをさらに含んで自動化制御を実行し、
前記マイクロコントロールユニットMCUは、自動車の走行中にDレンジからNレンジに切り替えられる時に、補助駆動モータの出力を制御できるとともに、BLDCモータを制御して、BLDCモータにより入力軸と入力軸ギアとを離脱させるように離脱機構を駆動するように設定され、
動作中にフォーク位置センサは、フォーク位置を検測してデータをMCUに伝送し、BLDCが有するモータ回転角センサは、運行角度を正確に計算してデータをMCUに送信し、
前記マイクロコントロールユニットMCUは、走行中に補助駆動がNレンジからDレンジに切り替えられる時に、入力軸ギア回転数センサからの信号に基づいて、補助駆動モータ回転数を出力軸ギアの車速と一致するように制御して、BLDC回転角センサとフォーク位置センサがシフト完了を確認した後に補助駆動モータが正常な作動状態になるまで、MCUがBLDCモータ制御して、BLDCモータによりシンクロナイザの接合を実行するように設定される、
請求項2又は3に記載の離脱機能付きの電気自動車変速機。
【請求項5】
前記シフトギアは、ガイド溝を有し、前記フォークは、前記ガイド溝と合わせるガイドブロックを有し、前記シフトギアが回転する時に、前記ガイド溝と合わせることにより、前記フォークを直線移動させる、
請求項1に記載の離脱機能付きの電気自動車変速機。
【請求項6】
電気自動車の駆動制御方法であって、前記電気自動車は、四輪駆動構造であり、且つ上記請求項1~5の何れか一項に記載の離脱機能付きの電気自動車変速機を有し、
前記制御方法は、自動車の走行中にDレンジからNレンジに切り替える必要がある時に、マイクロコントロールユニットMCUは、補助駆動モータの出力を制御するとともに、BLDCモータを制御して、BLDCモータにより入力軸と入力軸ギアとを離脱させるように離脱機構を駆動し、動作中にフォーク位置センサは、フォーク位置を検測してデータをMCUに伝送し、BLDCが有するモータ回転角センサは、運行角度を正確に計算してデータをMCUに送信するステップと、
走行中に補助駆動をNレンジからDレンジに切り替えるように要求される時に、マイクロコントロールユニットMCUは、入力軸ギア回転数センサからの信号に基づいて、補助駆動モータ回転数を出力軸ギアの車速と一致するように制御し、BLDC回転角センサとフォーク位置センサがシフト完了を確認した後に補助駆動モータが正常な作動状態になるまで、MCUがBLDCモータを制御して、BLDCモータによりシンクロナイザの接合を実行するように再制御するステップとを含む、
電気自動車の駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気自動車パワートレイン技術分野に属し、より具体的には電気自動車パワートレインの変速機分野に関する。
【背景技術】
【0002】
2020年以降、新エネルギー自動車は、爆発的に増加し、ユーザーにも受け入れられるようになっている。
【0003】
高性能の電気自動車では、多くが四輪駆動構造を採用し、従来の1つのエンジンとトランスファーケース配置を採用するガソリン車とは異なり、電気四輪駆動車は、前後二つのセットの独立の電気駆動アセンブリ構造を採用している。
【0004】
四輪駆動構造の電気自動車の中で、前後の電気駆動アセンブリは、独立して駆動することができ、制御システムによって、四輪駆動又は二輪駆動のモードを実現することができる。オーバースピード、登坂などの場合に前後に連合して駆動することができ、一般的な状況の場合に主体部の主駆動のみを使用することができる。
【0005】
しかし、一般的な四輪駆動車は、補助駆動に離脱機能が付いていない場合、補助駆動が働かない時に悪い結果をもたらす。1つ目は、補助駆動が働かない時に車輪に引きずられて高速で回転し、伝動システムのギア、軸受、およびモータのロータの高速回転が付加の摩擦損失とギアのチャーニングロスをもたらすことである。2つ目は、高速空転も部品の耐用年数を減少することである。3つ目は、現在の新エネルギーモータが採用する永久磁石モータは、永久磁石体が固定子鉄心に渦電流損失を発生させ、しかもモータが放電状態にあるため、回転速度が高すぎると、逆電位が直流導線の電圧を上昇させる。一般的に弱め磁束電流を通じてこの過電圧問題を解決し、銅損を導入することもある。そうでなければ、コンデンサとIGBTの破壊のリスクを引き起こすことがある。
【0006】
上記永久磁石モータに起因する問題は、補助駆動として誘導モータを採用している企業もあるが、誘導モータは、低速及び軽負荷の場合に効率が低く、制御も複雑である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記四輪駆動の電気自動車に存在する不足に対して、本発明は、上記全ての問題を効果的に解決し、車両の航続距離とパワートレインの耐用年数を向上させる離脱機能付きの電気自動車変速機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の作動原理は、四輪駆動の電気自動車において、補助駆動パワートレイン変速機伝動システムにおいて離脱機能を増加し、車両の走行要求に応じて補助駆動を作動状態にするか、又は離脱して作動しない状態にすることができる。
【0009】
本発明の離脱機能は、1つのマイクロブラシレス直流モータ(BLDCモータ)及び減速機構を採用してシフトギアを回転することでフォークを動かし、フォークによってシンクロナイザ及び噛合スリーブが押動され伝動ギアの動力伝達と中断を実現する。
【0010】
該機能によって、四輪駆動車の補助駆動は、走行レンジ(Dレンジ)とニュートラルレンジ(Nレンジ)の2つのレンジを備える。
【0011】
上記離脱機能付きの補助駆動を配置することによって、四輪駆動の電気自動車の走行時に、様々な状況で即時の二輪駆動と四輪駆動との切り替えを実現し、車両の消費電力量を減少させ、航続距離を増加させることができる。
【0012】
本発明の離脱機能は、マイクロコントロールユニットMCU、BLDC回転角センサ、フォーク位置センサ及び入力軸ギア回転数センサによって自動化制御を実現する。前記マイクロコントロールユニットMCUは、自動車の走行中にDレンジからNレンジに切り替える必要がある時に、補助駆動モータの出力を制御できるとともに、BLDCモータを制御して、BLDCモータにより入力軸と入力軸ギアとを離脱させるように離脱機構を駆動するように設定される。動作中にフォーク位置センサは、フォーク位置を検測してデータをMCUに伝送し、正確な実行を確保する。BLDCが有するモータ回転角センサは、運行角度を正確に計算してデータをMCUに送信することができ、動作精度を確保することができる。前記マイクロコントロールユニットMCUは、走行中に補助駆動をNレンジからDレンジに切り替えるように要求される時に、マイクロコントロールユニットMCUが入力軸ギア回転数センサからの信号に基づいて、補助駆動モータ回転数を出力軸ギアの車速と一致するように制御して、BLDC回転角センサとフォーク位置センサがシフト完了を確認した後に補助駆動モータが正常な作動状態になるまで、MCUがBLDCモータを制御して、BLDCモータによりシンクロナイザの接合を実行するように設定される。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】離脱機能付きのギア及び離脱機構の斜視図である。
図2】離脱機能付きのギアの伝動及び離脱機構の概略図である。
図3】離脱機能付きの伝動ギアの概略図である。
図4】離脱機構の概略図である。
図5】離脱機構付きの中間軸の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下は、本発明の実施例における添付図面を参照して、本発明の実施例における技術案を明瞭且つ完全に記述する。明らかに、記述された実施例は、本発明の一部の実施例に過ぎず、全部の実施例ではない。本発明における実施例に基づき、当業者が創造的な労働をしていない前提で得られたすべての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属する。
【0015】
図2図3図4に示すように、離脱機能付きの電気自動車変速機は、主に入力軸301と、入力軸軸受302と、ニードル軸受306と、シンクロナイザ304と、入力軸ギア305と、中間軸311と、中間軸大ギア310と、差動装置用リングギア313と、差動装置314と、BLDCモータ401と、離脱機構伝動ギア402と、シフトギア403と、フォーク404と、フォーク軸405と、フォーク位置センサ204と、回転数センサ409等を備える。
【0016】
図3を参照してパワートレインについて説明する。入力軸301は、モータ軸に連接され、入力軸上にシンクロナイザ304と入力軸ギア305とが圧入される。入力軸ギア305と入力軸301との間にニードル軸受306が取り付けられる。入力軸ギア305は、中間軸大ギア310と噛合し、中間軸大ギア310は、中間軸311とスプライン又は締り嵌めで一体に組み付けられ、中間軸311小ギアは、差動装置用リングギア313と噛合する。シフトギア403は、ガイド溝を有する。フォーク404は、ガイド溝と合わせるガイドブロックを有し、前記シフトギア403が回転する時に、ガイド溝と合わせることにより、前記フォーク404を直線移動させる。
【0017】
変速機がDレンジにある場合、シンクロナイザ304は、その噛合スリーブを入力軸301ギアに接合するように下向きに移動する。このとき、補助駆動モータの動力は、シンクロナイザにおける噛合スリーブを介して入力軸305ギアに伝達され、さらに中間軸311に伝達され、中間軸311を介して差動装置用リングギア313に伝達され、最後に車輪に伝達されることができる。
【0018】
変速機がNレンジにある場合、シンクロナイザは、噛合スリーブを入力軸301から分離するように上向きに移動する。このとき、自動車が走行状態にある場合、逆駆動により入力軸ギア305が入力軸301上で空転し、入力軸と補助駆動モータとを回転させることはない。
【0019】
図4を参照して、シフト機能と構造についてさらに説明する。本離脱機能のシフト機構は、マイクロBLDCモータ401によって駆動され、二段ギア202によって減速され、シフトギア403の回転を駆動し、更にシフトギア403上のガイド溝によってフォーク404を動かして、シンクロナイザ304と噛合歯とを離脱及び接合させ、変速機のNレンジとDレンジの切り替えを完了する。
【0020】
自動車の走行中にDレンジからNレンジに切り替える必要がある時に、MCUは、補助駆動モータの出力を制御し、BLDCモータ401は、離脱機構を駆動して、入力軸412と入力軸ギア410とを離脱させる。動作中にフォーク位置センサ(図2における符号204)は、フォーク位置を検測し、正確な動作を確保する。BLDCが有するモータ回転角センサは、運行角度を正確に計算することができる。
【0021】
走行中に補助駆動をNレンジからDレンジに切り替えるように要求される時に、切り替える時に入力軸ギアとシンクロナイザ噛合歯との順調な接合を確保するために、モータコントローラは、入力軸ギア回転数センサからの信号に基づいて、モータ回転数を出力軸ギアの車速と一致するように制御し、BLDC回転角センサとフォーク位置センサがシフト完了を確認した後に駆動モータが正常な作動状態になるまで、BLDCモータは、シンクロナイザの接合を実行する。
【0022】
図4に示すように、入力軸ギアと入力軸との間にニードル軸受が取り付けられ、その軸方向の位置制限は、ブッシュ412によって予め制御される。ブッシュは、中空ボルトによって入力軸にロックされるとともに、潤滑油が中空ボルト中心孔を介して入力軸の内部に入れることができ、軸方向の油孔を介してニードルに潤滑を提供することを確保することができる。
【0023】
本発明は、さらに電気自動車の駆動制御方法に関し、前記電気自動車は、四輪駆動構造であり、且つ上記離脱機能付きの変速機を有する。該離脱機能は、マイクロコントロールユニットMCU、BLDC回転角センサ、フォーク位置センサ及び入力軸ギア回転数センサによって自動化制御を実現する。前記マイクロコントロールユニットMCUは、自動車の走行中にDレンジからNレンジに切り替える必要がある時に、補助駆動モータの出力を制御できるとともに、BLDCモータを制御して、BLDCモータにより入力軸と入力軸ギアとを離脱させるように離脱機構を駆動するように設定される。動作中にフォーク位置センサは、フォーク位置を検測してデータをMCUに伝送し、正確な動作を確保する。BLDCが有するモータ回転角センサは、運行角度を正確に計算してデータをMCUに送信することができ、実行精度を確保することができる。前記マイクロコントロールユニットMCUは、走行中に補助駆動をNレンジからDレンジに切り替えるように要求される時に、マイクロコントロールユニットMCUが入力軸ギア回転数センサからの信号に基づいて、補助駆動モータ回転数を出力軸ギアの車速と一致するように制御して、BLDC回転角センサとフォーク位置センサがシフト完了を確認した後に補助駆動モータが正常な作動状態になるまで、MCUがBLDCモータを制御して、BLDCモータによりシンクロナイザの接合を実行するように設定される。
【0024】
上記は、本発明の好ましい実施形態であり、本発明の保護範囲は、上記範囲に限定されるものではなく、本発明の思想に属する技術案は、いずれも本発明の保護範囲に属する。図5に示すように、シンクロナイザを中間軸大ギアに取り付けるが、入力軸ギアと入力軸とを一体にすることは、該発明の実施を同様に確保することができ、本発明の保護にも属すべきである。
【符号の説明】
【0025】
301 入力軸
302 深溝玉軸受
303 フォーク
304 シンクロナイザ
305 入力軸ギア
306 ニードル軸受
307 深溝玉軸受
308 ブッシュ
309 ロックボルト
310 中間軸大ギア
311 中間軸
312 円錐軸受
313 差動装置用リングギア
314 差動装置
315 円錐軸受
401 BLDCモータ
402 離脱機構伝動ギア
403 シフトギア
404 フォーク
405 フォーク軸
204 フォーク位置センサ



図1
図2
図3
図4
図5
【手続補正書】
【提出日】2023-02-10
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力軸と、出力軸と、中間軸とを含み、前記入力軸上に入力軸ギアが嵌設され、前記入力軸が該入力軸ギアを介して前記中間軸上の中間ギアと噛合し、前記中間ギアが前記出力軸上の出力ギアと噛合し、前記入力軸が補助駆動モータに接続され、前記出力軸が車輪に接続される離脱機能付きの電気自動車変速機であって、
前記変速機は、シンクロナイザをさらに含み、前記シンクロナイザの噛合スリーブが前記入力軸ギアとの噛合位置又は脱離位置の間に切り替えるようにシフト機構によって駆動され、
前記シフト機構は、BLDCモータと、シフトギアと、フォークとを含み、前記シフトギアが前記フォークを直線移動させるように前記BLDCモータによって駆動され、前記フォークの直線移動によってシンクロナイザの噛合スリーブと前記入力軸ギアとの前記切り替えが駆動される、
ことを特徴とする離脱機能付きの電気自動車変速機。
【請求項2】
前記出力軸が差動装置であり、前記中間ギアが差動装置用リングギアと噛合する、
請求項1に記載の離脱機能付きの電気自動車変速機。
【請求項3】
前記入力軸ギアと前記入力軸との間にニードル軸受が設けられる、
請求項1に記載の離脱機能付きの電気自動車変速機。
【請求項4】
マイクロコントロールユニットMCUと、BLDC回転角センサと、フォーク位置センサと、入力軸ギア回転数センサとをさらに含んで自動化制御を実行し、
前記マイクロコントロールユニットMCUは、自動車の走行中にDレンジからNレンジに切り替えられる時に、補助駆動モータの出力を制御できるとともに、BLDCモータを制御して、BLDCモータにより入力軸と入力軸ギアとを離脱させるように離脱機構を駆動するように設定され、
動作中にフォーク位置センサは、フォーク位置を検測してデータをMCUに伝送し、BLDCが有するモータ回転角センサは、運行角度を正確に計算してデータをMCUに送信し、
前記マイクロコントロールユニットMCUは、走行中に補助駆動がNレンジからDレンジに切り替えられる時に、入力軸ギア回転数センサからの信号に基づいて、補助駆動モータ回転数を出力軸ギアの車速と一致するように制御して、BLDC回転角センサとフォーク位置センサがシフト完了を確認した後に補助駆動モータが正常な作動状態になるまで、MCUがBLDCモータ制御して、BLDCモータによりシンクロナイザの接合を実行するように設定される、
請求項に記載の離脱機能付きの電気自動車変速機。
【請求項5】
マイクロコントロールユニットMCUと、BLDC回転角センサと、フォーク位置センサと、入力軸ギア回転数センサとをさらに含んで自動化制御を実行し、
前記マイクロコントロールユニットMCUは、自動車の走行中にDレンジからNレンジに切り替えられる時に、補助駆動モータの出力を制御できるとともに、BLDCモータを制御して、BLDCモータにより入力軸と入力軸ギアとを離脱させるように離脱機構を駆動するように設定され、
動作中にフォーク位置センサは、フォーク位置を検測してデータをMCUに伝送し、BLDCが有するモータ回転角センサは、運行角度を正確に計算してデータをMCUに送信し、
前記マイクロコントロールユニットMCUは、走行中に補助駆動がNレンジからDレンジに切り替えられる時に、入力軸ギア回転数センサからの信号に基づいて、補助駆動モータ回転数を出力軸ギアの車速と一致するように制御して、BLDC回転角センサとフォーク位置センサがシフト完了を確認した後に補助駆動モータが正常な作動状態になるまで、MCUがBLDCモータ制御して、BLDCモータによりシンクロナイザの接合を実行するように設定される、
請求項に記載の離脱機能付きの電気自動車変速機。
【請求項6】
前記シフトギアは、ガイド溝を有し、前記フォークは、前記ガイド溝と合わせるガイドブロックを有し、前記シフトギアが回転する時に、前記ガイド溝と合わせることにより、前記フォークを直線移動させる、
請求項1に記載の離脱機能付きの電気自動車変速機。
【請求項7】
電気自動車の駆動制御方法であって、前記電気自動車は、四輪駆動構造であり、且つ上記請求項1~の何れか一項に記載の離脱機能付きの電気自動車変速機を有し、
前記制御方法は、自動車の走行中にDレンジからNレンジに切り替える必要がある時に、マイクロコントロールユニットMCUは、補助駆動モータの出力を制御するとともに、BLDCモータを制御して、BLDCモータにより入力軸と入力軸ギアとを離脱させるように離脱機構を駆動し、動作中にフォーク位置センサは、フォーク位置を検測してデータをMCUに伝送し、BLDCが有するモータ回転角センサは、運行角度を正確に計算してデータをMCUに送信するステップと、
走行中に補助駆動をNレンジからDレンジに切り替えるように要求される時に、マイクロコントロールユニットMCUは、入力軸ギア回転数センサからの信号に基づいて、補助駆動モータ回転数を出力軸ギアの車速と一致するように制御し、BLDC回転角センサとフォーク位置センサがシフト完了を確認した後に補助駆動モータが正常な作動状態になるまで、MCUがBLDCモータを制御して、BLDCモータによりシンクロナイザの接合を実行するように再制御するステップとを含む、
電気自動車の駆動制御方法。
【国際調査報告】