(57)【要約】【課題】動力伝達装置の軸方向長さを短縮しつつ回転子の支持剛性を向上させる。【解決手段】ステータケース１５に連結されたベアリング支持部材７２、及び出力側ロータ１８に連結されたベアリング取付部材７４が、径方向において入力軸３４と入力側ロータ２８との間の位置に配置されている。ベアリング６１は、径方向において入力軸３４とベアリング支持部材７２との間の位置に配置された状態で入力側ロータ２８をベアリング支持部材７２に回転自在に支持し、ベアリング６２は、径方向においてベアリング取付部材７４とベアリング支持部材７２との間の位置に配置された状態で出力側ロータ１８をベアリング支持部材７２に回転自在に支持する。【選択図】図５
2010126025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転軸より径方向外側の位置に配置された状態で第１回転軸に連結され、回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第１回転子と、
固定子ケースに固定され、第１回転子より径方向外側の位置に配置された固定子であって、回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、
径方向において固定子と第１回転子との間の位置に配置された状態で第２回転軸に連結され、第１回転子に対し相対回転可能な第２回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、
第１回転子を回転自在に支持するための第１軸受と、
第２回転子を回転自在に支持するための第２軸受と、
を備え、
回転子導体は、第１回転子と第２回転子との間に回転差が発生するのに起因して誘導電流が流れることで回転磁界を発生し、
第１回転軸及び第２回転軸の一方に原動機からの動力が伝達され、第１回転軸及び第２回転軸の他方から負荷へ動力が伝達される動力伝達装置であって、
固定子ケースに連結された軸受支持部、及び第２回転子に連結された軸受取付部が、径方向において第１回転軸と第１回転子との間の位置に配置され、
第１軸受は、径方向において第１回転軸と軸受支持部との間の位置に配置された状態で第１回転子を軸受支持部に回転自在に支持し、
第２軸受は、径方向において軸受取付部と軸受支持部との間の位置に配置された状態で第２回転子を軸受支持部に回転自在に支持する、動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動力伝達装置であって、
第１軸受と第２軸受は、第１回転軸の軸線方向に関する位置が互いに略揃った状態で軸受支持部に支持されている、動力伝達装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の動力伝達装置であって、
回転子導体の交流電力を取り出すための電力伝達部と、
電力伝達部で取り出された交流電力を電力変換して固定子導体へ供給することが可能な電力変換部と、
をさらに備え、
電力伝達部は、径方向において第１回転軸と第１回転子との間の位置に配置されている、動力伝達装置。
【請求項４】
請求項３に記載の動力伝達装置であって、
固定子ケースと軸受支持部とを連結するための連結部材には、第１回転軸の内部の油路を介して第１軸受及び第２軸受に油を供給するための油路が形成され、
連結部材は、電力伝達部を第１軸受及び第２軸受から隔てるための隔離部を含む、動力伝達装置。
【請求項５】
請求項４に記載の動力伝達装置であって、
隔離部の油路と第１回転軸の油路との連通部分のシールを行うためのシール部材が隔離部と第１回転軸との間に設けられている、動力伝達装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
電力伝達部は、
電力変換部に接続されたブラシと、
第１回転子の回転子導体に接続され、ブラシに対し摺動しながら第１回転子とともに回転するスリップリングと、
を含む、動力伝達装置。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
電力変換部は、
電力伝達部で取り出された交流電力を整流する整流器と、
整流器で整流された電力を電圧変換して出力するＤＣ−ＤＣコンバータと、
を含み、
ＤＣ−ＤＣコンバータで電圧変換された電力がインバータで交流に変換されて固定子導体へ供給可能である、動力伝達装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
第１回転子と第２回転子とを機械的に係合させることが可能な係合装置が、径方向において第１回転軸と第１回転子との間の位置に配置されている、動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達装置に関し、特に、原動機からの動力を回転子同士の電磁気結合を利用して負荷へ伝達することで負荷を駆動することが可能であり、さらに、固定子導体への電力供給によっても負荷を駆動することが可能な動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の動力伝達装置の関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１による動力伝達装置は、ステータ巻線を持ち機枠に固定されているステータと、ロータ巻線を持ちエンジン出力軸と接続された第１ロータと、駆動輪と接続された第２ロータと、を備える。ステータは第１ロータより径方向外側の位置に第１ロータと間隔を空けて配置され、第２ロータは径方向においてステータと第１ロータとの間の位置に配置されている。第２ロータにおいて、ステータと対向する外周面及び第１ロータと対向する内周面には、それぞれ永久磁石が配設されている。特許文献１においては、第１ロータに伝達されたエンジンからの動力は、第１ロータのロータ巻線と第２ロータの内周面の永久磁石との電磁気結合によって第２ロータに伝達されるため、エンジンの動力により駆動輪を駆動することができる。また、ステータ巻線と第２ロータの外周面の永久磁石との電磁気結合によって、バッテリーからインバータを介してステータ巻線に供給された電力を用いて、第２ロータに動力を発生させて駆動輪を駆動することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１８７６１４号公報
【特許文献２】特開２００４−２１５３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１においては、第２ロータを回転自在に支持するためのベアリングはステータケースに支持されているのに対して、第１ロータを回転自在に支持するためのベアリングは第２ロータと連結された回転部材に支持されている。そのため、第１ロータを回転自在に支持するためのベアリングの支持剛性が低下し、ベアリングのガタが増大しやすくなる。第１ロータを回転自在に支持するためのベアリングを支持剛性の向上を図るためにステータケースに支持しようとすると、支持構造が複雑化して動力伝達装置の軸方向長さが増大する。
【０００５】
本発明は、原動機からの動力を回転子同士の電磁気結合を利用して負荷へ伝達することで負荷を駆動することが可能であるとともに、固定子導体への電力供給によっても負荷を駆動することが可能な動力伝達装置において、軸方向長さを短縮しつつ回転子の支持剛性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る動力伝達装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係る動力伝達装置は、第１回転軸より径方向外側の位置に配置された状態で第１回転軸に連結され、回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第１回転子と、固定子ケースに固定され、第１回転子より径方向外側の位置に配置された固定子であって、回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、径方向において固定子と第１回転子との間の位置に配置された状態で第２回転軸に連結され、第１回転子に対し相対回転可能な第２回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、第１回転子を回転自在に支持するための第１軸受と、第２回転子を回転自在に支持するための第２軸受と、を備え、回転子導体は、第１回転子と第２回転子との間に回転差が発生するのに起因して誘導電流が流れることで回転磁界を発生し、第１回転軸及び第２回転軸の一方に原動機からの動力が伝達され、第１回転軸及び第２回転軸の他方から負荷へ動力が伝達される動力伝達装置であって、固定子ケースに連結された軸受支持部、及び第２回転子に連結された軸受取付部が、径方向において第１回転軸と第１回転子との間の位置に配置され、第１軸受は、径方向において第１回転軸と軸受支持部との間の位置に配置された状態で第１回転子を軸受支持部に回転自在に支持し、第２軸受は、径方向において軸受取付部と軸受支持部との間の位置に配置された状態で第２回転子を軸受支持部に回転自在に支持することを要旨とする。
【０００８】
本発明の一態様では、第１軸受と第２軸受は、第１回転軸の軸線方向に関する位置が互いに略揃った状態で軸受支持部に支持されていることが好適である。
【０００９】
本発明の一態様では、回転子導体の交流電力を取り出すための電力伝達部と、電力伝達部で取り出された交流電力を電力変換して固定子導体へ供給することが可能な電力変換部と、をさらに備え、電力伝達部は、径方向において第１回転軸と第１回転子との間の位置に配置されていることが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、固定子ケースと軸受支持部とを連結するための連結部材には、第１回転軸の内部の油路を介して第１軸受及び第２軸受に油を供給するための油路が形成され、連結部材は、電力伝達部を第１軸受及び第２軸受から隔てるための隔離部を含むことが好適である。この態様では、隔離部の油路と第１回転軸の油路との連通部分のシールを行うためのシール部材が隔離部と第１回転軸との間に設けられていることが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、電力伝達部は、電力変換部に接続されたブラシと、第１回転子の回転子導体に接続され、ブラシに対し摺動しながら第１回転子とともに回転するスリップリングと、を含むことが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、電力変換部は、電力伝達部で取り出された交流電力を整流する整流器と、整流器で整流された電力を電圧変換して出力するＤＣ−ＤＣコンバータと、を含み、ＤＣ−ＤＣコンバータで電圧変換された電力がインバータで交流に変換されて固定子導体へ供給可能であることが好適である。
【００１３】
本発明の一態様では、第１回転子と第２回転子とを機械的に係合させることが可能な係合装置が、径方向において第１回転軸と第１回転子との間の位置に配置されていることが好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１回転子を回転自在に支持するための第１軸受、及び第２回転子を回転自在に支持するための第２軸受を、径方向において第１回転軸と第１回転子との間の位置に配置するとともに、固定子ケースに連結された軸受支持部に支持することができる。その結果、動力伝達装置の軸方向長さを短縮しつつ、第１回転子及び第２回転子の支持剛性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１６】
図１〜３は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置を備えるハイブリッド駆動装置の構成の概略を示す図であり、図１は全体構成の概略を示し、図２，３は回転電機１０の構成の概略を示す。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置は、動力（機械的動力）を発生可能な原動機として設けられたエンジン（内燃機関）３６と、エンジン３６と車輪３８との間に設けられた変速機４４と、エンジン３６と変速機４４との間に設けられた回転電機１０と、を備える。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置については、例えば車両を駆動するための動力出力装置として用いることができる。
【００１７】
回転電機１０は、ステータケースに固定されたステータ１６と、ステータ１６に対し相対回転可能な第１ロータ２８と、ステータ１６及び第１ロータ２８に対し相対回転可能な第２ロータ１８と、を有する。ステータ１６は、第１ロータ２８より径方向外側の位置に第１ロータ２８と間隔を空けて配置されており、第２ロータ１８は、径方向においてステータ１６と第１ロータ２８との間の位置に配置されている。第１ロータ２８は回転電機１０の入力軸３４（第１回転軸）と機械的に連結され、入力軸３４はエンジン３６と機械的に連結されていることで、入力軸３４（第１ロータ２８）にはエンジン３６からの動力が伝達される。一方、第２ロータ１８は回転電機１０の出力軸２４（第２回転軸）と機械的に連結されており、出力軸２４は変速機４４を介して車輪３８に機械的に連結されていることで、車輪３８には出力軸２４（第２ロータ１８）からの動力が変速機４４で変速されてから伝達される。なお、以下の説明では、第１ロータ２８を入力側ロータとし、第２ロータ１８を出力側ロータとする。
【００１８】
ステータ１６は、ステータコア（固定子鉄心）５１と、ステータコア５１にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のステータ巻線（固定子導体）２０と、を含む。複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００１９】
入力側ロータ２８は、ロータコア（第１回転子鉄心）５２と、ロータコア５２にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のロータ巻線（回転子導体）３０と、を含む。複数相のロータ巻線３０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ロータ巻線３０は、ロータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００２０】
出力側ロータ１８は、ロータコア（第２回転子鉄心）５３と、ロータコア５３にその周方向に沿って配設され界磁束を発生する永久磁石３２，３３と、を含む。永久磁石３２は、ロータコア５３の外周部にステータ１６（ステータコア５１）と対向して配設されており、永久磁石３３は、ロータコア５３の内周部に入力側ロータ２８（ロータコア５２）と対向して配設されている。ここでは、永久磁石３２，３３を一体化することも可能である。
【００２１】
入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６のより詳細な構成例を図４に示す。図４に示す例では、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６が同心円状に配置されている。ステータ１６のステータコア５１には、径方向内側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５１ａがステータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ステータ巻線２０がこれらのティース５１ａに巻回されていることで、磁極が構成される。入力側ロータ２８のロータコア５２には、径方向外側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５２ａがロータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ロータ巻線３０がこれらのティース５２ａに巻回されていることで、磁極が構成される。ステータ１６のティース５１ａと出力側ロータ１８の永久磁石３２とが出力側ロータ１８の回転中心軸（入力側ロータ２８の回転中心軸と一致する）に直交する径方向に対向配置されており、入力側ロータ２８のティース５２ａと出力側ロータ１８の永久磁石３３とがこの径方向に対向配置されている。ステータ巻線２０の巻回軸及びロータ巻線３０の巻回軸は、この径方向（入力側ロータ２８と出力側ロータ１８が対向する方向）に一致している。永久磁石３２，３３はロータ周方向に間隔をおいて配列されており、さらに、永久磁石３２はロータコア５３内にＶ字状に埋設されている。ただし、永久磁石３２，３３については、出力側ロータ１８の表面（外周面または内周面）に露出していてもよいし、出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されていてもよい。
【００２２】
クラッチ４８は、その係合／解放により、入力軸３４（入力側ロータ２８）と出力軸２４（出力側ロータ１８）との機械的係合及びその解除を選択的に行うことが可能である。クラッチ４８を係合させて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とを機械的に係合させることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とが一体となって等しい回転速度で回転する。一方、クラッチ４８を解放して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合を解除することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転速度差が許容される。ここでのクラッチ４８は、例えば油圧や電磁力を利用してその係合／解放を切り替えることが可能であり、さらに、クラッチ４８に供給する油圧力や電磁力を調整することで、クラッチ４８の締結力を調整することもできる。
【００２３】
直流電源として設けられた充放電可能な蓄電装置４２は、例えば二次電池により構成することができ、電気エネルギーを蓄える。インバータ４０は、スイッチング素子（図示せず）を備えており、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ステータ巻線２０の各相に供給することが可能である。
【００２４】
スリップリング９５は、入力側ロータ２８と機械的に連結されており、ロータ巻線３０の各相及びブラシ９６とそれぞれ電気的に接続されている。スリップリング９５は、回転が固定されたブラシ９６に対し摺動しながら（ブラシ９６との電気的接続を維持しながら）、入力側ロータ２８とともに回転する。ブラシ９６は、整流器９３と電気的に接続されており、ブラシ９６からの電力は整流器９３へ供給される。このスリップリング９５及びブラシ９６により、入力側ロータ２８のロータ巻線３０の電力（交流電力）を取り出すための電力伝達部を構成することができ、取り出された交流電力は整流器９３へ供給される。
【００２５】
整流器９３は、スリップリング９５及びブラシ９６により取り出されたロータ巻線３０からの交流電力を整流して直流に変換する。昇圧コンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）９４は、スイッチング素子を備えており、スイッチング素子のスイッチング動作により整流器９３で整流された直流電力を昇圧（電圧変換）して出力する。昇圧コンバータ９４で昇圧（電圧変換）された直流電力は、インバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０の各相へ供給可能である。つまり、インバータ４０は、昇圧コンバータ９４で昇圧された直流電力と蓄電装置４２からの直流電力とのいずれか（少なくとも一方）を交流に変換してステータ巻線２０の各相へ供給することが可能である。また、昇圧コンバータ９４で昇圧された直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。このように、整流器９３及び昇圧コンバータ９４を含んで、スリップリング９５及びブラシ９６により取り出された交流電力を電力変換してステータ巻線２０の各相へ供給することが可能な電力変換部を構成することができる。ここでの整流器９３は、スリップリング９５側から昇圧コンバータ９４側への一方向のみの電力変換を行い、昇圧コンバータ９４は、整流器９３側から蓄電装置４２側（あるいはインバータ４０側）への一方向のみの電力変換を行う。そのため、整流器９３及び昇圧コンバータ９４を含む電力変換部は、スリップリング９５側から蓄電装置４２側（あるいはインバータ４０側）への一方向のみの電力変換を行う。
【００２６】
電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング素子のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４内のスイッチング素子をスイッチング動作するときのデューティ比を制御することで、昇圧コンバータ９４での昇圧比（電圧変換比）を制御する。さらに、電子制御ユニット５０は、エンジン３６の運転状態の制御、及び変速機４４の変速比の制御も行う。さらに、電子制御ユニット５０は、クラッチ４８の係合／解放を切り替えることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合／その解除を切り替える制御も行う。
【００２７】
入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８の軸受構造の例を図５，６に示す。入力側ロータ２８は入力軸３４より径方向外側の位置に入力軸３４と間隔を空けて配置されており、入力側ロータ２８（ロータコア５２）と入力軸３４が略円板形状の連結部材８１を介して連結されている。連結部材８１の厚さ（入力軸３４の軸線方向に関する長さ）が入力側ロータ２８（ロータコア５２）の厚さよりも薄いことで、入力軸３４と入力側ロータ２８（ロータコア５２）との間に空間が形成される。そして、入力側ロータ２８を回転自在に支持するためのベアリング（第１軸受）６１、出力側ロータ１８を回転自在に支持するためのベアリング（第２軸受）６２、連結部材８２を介してステータケース１５に連結された略円筒形状のベアリング支持部材７２、及び連結部材８３を介して出力側ロータ１８に連結された略円筒形状のベアリング取付部材７４が、径方向において入力軸３４と入力側ロータ２８（ロータコア５２）との間の位置に配置されている。ベアリング支持部材７２は入力軸３４より径方向外側の位置に入力軸３４と間隔を空けて配置されており、ベアリング取付部材７４はベアリング支持部材７２より径方向外側の位置にベアリング支持部材７２と間隔を空けて配置されている。ベアリング６１の内輪６１ａが入力軸３４に取り付けられ、ベアリング６１の外輪６１ｂがベアリング支持部材７２の内周面７２ａに取り付けられていることで、ベアリング６１は、径方向において入力軸３４とベアリング支持部材７２の内周面７２ａとの間の位置に配置された状態で、入力側ロータ２８をベアリング支持部材７２に回転自在に支持する。そして、ベアリング６２の内輪６２ａがベアリング支持部材７２の外周面７２ｂに取り付けられ、ベアリング６２の外輪６２ｂがベアリング取付部材７４の内周面７４ａに取り付けられていることで、ベアリング６２は、径方向においてベアリング支持部材７２の外周面７２ｂとベアリング取付部材７４の内周面７４ａとの間の位置に配置された状態で、出力側ロータ１８をベアリング支持部材７２に回転自在に支持する。さらに、ベアリング６１，６２は、入力軸３４の軸線方向（以下単に軸線方向とする）に関する位置が互いに揃った（あるいはほぼ揃った）状態で、ベアリング支持部材７２に支持されている。図５，６に示す例では、ベアリング６１，６２、ベアリング支持部材７２、及びベアリング取付部材７４は、軸線方向に関して連結部材８１よりもエンジン３６側（図５，６の左側）の位置に配置されている。連結部材８３は、軸線方向に関して入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８よりもエンジン３６側の位置に配置されており、エンジン３６側から出力側ロータ１８及びベアリング取付部材７４に連結されている。連結部材８２は、軸線方向に関して連結部材８３よりもエンジン３６側に配置されており、エンジン３６側からベアリング支持部材７２に連結されている。
【００２８】
出力側ロータ１８と出力軸２４は、連結部材８４を介して連結されている。図５に示す例では、連結部材８４は、軸線方向に関して入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８よりも変速機４４側の位置に配置されており、変速機４４側から出力側ロータ１８に連結されている。出力側ロータ１８を回転自在に支持するためのベアリング６３は、軸線方向に関してベアリング６２より変速機４４側の位置にベアリング６２と間隔を空けて配置されている。ベアリング６３は、出力軸２４をステータケース１５に回転自在に支持することで、出力側ロータ１８を回転自在に支持する。入力側ロータ２８を回転自在に支持するためのベアリング６４は、軸線方向に関してベアリング６１より変速機４４側の位置にベアリング６１と間隔を空けて配置されている。ベアリング６４は、入力軸３４を連結部材８４に回転自在に支持することで、入力側ロータ２８を回転自在に支持する。
【００２９】
スリップリング９５及びブラシ９６は、径方向において入力軸３４と入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）との間の位置に配置されている。図５，６に示す例では、スリップリング９５及びブラシ９６は、軸線方向に関してベアリング６１，６２及びベアリング支持部材７２よりもエンジン３６側の位置に配置されている。連結部材８２は、軸線方向に関してスリップリング９５及びブラシ９６とベアリング６１，６２との間の位置に配置されていることでスリップリング９５及びブラシ９６をベアリング６１，６２から隔てるための隔離部材８２ａを含む。連結部材８２の内部に油路９２が形成され、入力軸３４の内部に油路９１が形成され、隔離部材８２ａの内部に形成された油路９２が入力軸３４の油路９１と連通している。径方向に関する隔離部材８２ａと入力軸３４との間の位置には、隔離部材８２ａの油路９２と入力軸３４の油路９１との連通部分９０のシールを行うためのシール部材８９が設けられている。連結部材８２の油路９２に供給された油は、入力軸３４の油路９１を介してベアリング６１，６２，６３に供給されることでベアリング６１，６２，６３の潤滑に用いられるとともに、入力軸３４の油路９１を介してクラッチ４８に供給されることでクラッチ４８の係合／解放の切り替え動作に用いられる。
【００３０】
クラッチ４８は、径方向において入力軸３４と入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）との間の位置に配置されている。図５に示す例では、クラッチ４８は、軸線方向に関して連結部材８１よりも変速機４４側（図５の右側）の位置に配置され、連結部材８１と連結部材８４との間の位置に配置されている。クラッチ４８は、入力軸３４と連結部材８４との機械的係合及びその解除を選択的に行うことで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合及びその解除を選択的に行うことが可能である。軸線方向に関してクラッチ４８より変速機４４側の位置には、出力軸２４（出力側ロータ１８）の回転角を検出するためのレゾルバ５６が配置されている。
【００３１】
インバータ４０のスイッチング動作により複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生する。そして、ステータ巻線２０で発生した回転磁界と永久磁石３２で発生した界磁束との電磁気相互作用（吸引及び反発作用）により、出力側ロータ１８にトルク（磁石トルク）を作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。つまり、蓄電装置４２からステータ巻線２０に供給された電力を出力側ロータ１８の動力（機械的動力）に変換することができる。さらに、インバータ４０は、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置４２に回収する方向の変換も可能である。その場合は、出力側ロータ１８の動力がステータ巻線２０の電力に変換されて蓄電装置４２に回収される。このように、ステータ１６のステータ巻線２０と出力側ロータ１８の永久磁石３２とが電磁気的に結合されていることで、ステータ巻線２０で発生する回転磁界を出力側ロータ１８に作用させて、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）を作用させることができる。さらに、例えば図４に示すように、永久磁石３２間に突極部として磁性体（強磁性体）がステータ１６（ティース５１ａ）と対向して配置されている例や、永久磁石３２が出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されている例では、ステータ１６の発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、磁石トルクに加えてリラクタンストルクもステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用する。そして、インバータ４０は双方向の電力変換が可能であり、蓄電装置４２はステータ巻線２０に対して電力の送受が可能である。
【００３２】
また、入力側ロータ２８が出力側ロータ１８に対し相対回転して入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）と出力側ロータ１８（永久磁石３３）との間に回転差が生じるのに伴ってロータ巻線３０に誘導起電力が発生し、この誘導起電力に起因してロータ巻線３０に誘導電流が流れることで回転磁界が生じる。そして、ロータ巻線３０の誘導電流により生じる回転磁界と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にトルクを作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。このように、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３とが電磁気的に結合されていることで、ロータ巻線３０で発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）が作用する。そのため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で動力（機械的動力）を伝達することができ、電磁カップリング機能を実現することができる。さらに、永久磁石３３間に突極部として磁性体（強磁性体）が入力側ロータ２８（ティース５２ａ）と対向して配置されている例や、永久磁石３３が出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されている例では、入力側ロータ２８の発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、磁石トルクに加えてリラクタンストルクも入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する。
【００３３】
ロータ巻線３０の誘導電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを発生させる際には、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも高くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御する。これによって、昇圧コンバータ９４から蓄電装置４２とインバータ４０間の配線へ電流が流れ、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクが作用する。一方、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を行わない状態で昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも低くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に回転差が生じてもロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。また、昇圧コンバータ９４内のスイッチング素子をオフ状態に維持して昇圧コンバータ９４による昇圧（電圧変換）を停止させることによっても、ロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。
【００３４】
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置の動作、特に、車輪３８を回転駆動する場合の動作について説明する。
【００３５】
エンジン３６が動力を発生している場合は、エンジン３６の動力が入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８が回転駆動する。入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度より高くなると、ロータ巻線３０に誘導起電力が発生する。電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも高くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、ロータ巻線３０に誘導電流が流れ、この誘導電流と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用により出力側ロータ１８にトルクが作用して出力側ロータ１８が回転駆動する。このように、入力側ロータ２８に伝達されたエンジン３６からの動力は、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３との電磁気結合によって、出力側ロータ１８へ伝達される。出力側ロータ１８に伝達された動力は、変速機４４で変速されてから車輪３８へ伝達されることで、車両の駆動等、負荷の駆動に用いられる。したがって、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を回転駆動することができる。さらに、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転差を許容することができるため、車輪３８の回転が停止してもエンジン３６がストールすることはなく、回転電機１０を発進装置として機能させることができる。そのため、摩擦クラッチやトルクコンバータ等の発進装置を別に設ける必要がなくなる。さらに、蓄電装置４２からステータ巻線２０への電力供給を行うことなく、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で動力伝達を行うことができるため、蓄電装置４２の蓄電量が少ない場合や極低温時等においても、エンジン３６からの動力を車輪３８へ伝達することができる。
【００３６】
さらに、ロータ巻線３０に発生した交流電力は、スリップリング９５及びブラシ９６を介して取り出される。取り出された交流電力は整流器９３で直流に整流され、整流された直流電力は昇圧コンバータ９４で昇圧される。そして、昇圧コンバータ９４からの直流電力がインバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０に供給されることで、ステータ１６に回転磁界が形成される。このステータ１６の回転磁界と出力側ロータ１８の永久磁石３２の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にトルクが作用する。これによって、出力側ロータ１８のトルクを増幅させるトルク増幅機能を実現することができる。また、昇圧コンバータ９４からの直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。
【００３７】
さらに、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を回転駆動するとともに、ステータ巻線２０への供給電力を用いて発生させた出力側ロータ１８の動力により車輪３８の回転駆動をアシストすることができる。また、負荷の減速運転時には、電子制御ユニット５０は、ステータ巻線２０から蓄電装置４２へ電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の動力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によってステータ巻線２０の電力に変換して蓄電装置４２に回収することができる。
【００３８】
また、車速（車輪３８の回転速度）がある一定速度以上となり、（出力側ロータ１８の回転速度）＞（入力側ロータ２８の回転速度）が成立する場合には、クラッチ４８を係合して入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とを機械的に連結することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間のすべりに伴ってロータ巻線３０に誘導電流が流れることで生じるジュール損失を抑えることができる。また、クラッチ４８を係合する場合は、クラッチ４８の締結力を調整することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で伝達されるトルクを制限することができる。したがって、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で衝撃トルクの伝達を抑制することができる。
【００３９】
また、エンジン３６の動力を用いずに回転電機１０の動力を用いて負荷を駆動する（車輪３８を回転駆動する）ＥＶ（Electric Vehicle）走行を行う場合は、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の駆動制御を行う。例えば、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０への供給電力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によって出力側ロータ１８の動力に変換し、車輪３８を回転駆動する。このように、エンジン３６が動力を発生していなくても、ステータ巻線２０への電力供給により車輪３８を回転駆動することができる。
【００４０】
本実施形態に係る動力伝達装置において、入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８の支持剛性を高めるためには、入力側ロータ２８を回転自在に支持するベアリング、及び出力側ロータ１８を回転自在に支持するベアリングを回転の固定された部材に支持することが望ましい。これに対して本実施形態では、入力側ロータ２８を回転自在に支持するベアリング６１の外輪６１ｂ、及び出力側ロータ１８を回転自在に支持するベアリング６２の内輪６２ａは、いずれもステータケース１５に連結された（回転の固定された）ベアリング支持部材７２に固定されているため、ベアリング６１，６２の支持剛性を高めることができ、ベアリング６１，６２のガタを少なくすることができる。さらに、ベアリング６１，６２を支持するベアリング支持部材７２を入力側ロータ２８（ロータコア５２）より径方向内側の位置に配置することで、ベアリング６１，６２の配置による動力伝達装置の軸線方向長さの増加を抑えることができる。したがって、本実施形態によれば、動力伝達装置の軸線方向長さを短縮しつつ、入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８の支持剛性を向上させることができる。さらに、軸線方向に関する位置を揃えた状態でベアリング６１，６２をベアリング支持部材７２に支持することで、動力伝達装置の軸線方向長さをさらに短縮することができる。なお、ベアリング支持部材７２が連結された連結部材８２については、油路９２を形成していることで厚みを充分に確保しており、剛性が高い。
【００４１】
また、ロータ巻線３０で発生する電力が大きくなると、ロータ巻線３０の電力を取り出すためのスリップリング９５及びブラシ９６も大型化し、動力伝達装置の軸線方向長さの増加を招きやすくなる。これに対して本実施形態では、スリップリング９５及びブラシ９６を入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）より径方向内側の位置に配置することで、動力伝達装置の軸線方向長さをさらに短縮することができる。また、本実施形態では、クラッチ４８を入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）より径方向内側の位置に配置することで、動力伝達装置の軸線方向長さをさらに短縮することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、互いに摺動するスリップリング９５及びブラシ９６を介してロータ巻線３０に発生する電力を取り出しており、スリップリング９５及びブラシ９６における電力伝達機能を劣化させないためには、スリップリング９５とブラシ９６の摺動部に油等が付着しないようにすることが望ましい。これに対して本実施形態では、連結部材８２（隔離部材８２ａ）がベアリング６１，６２をスリップリング９５及びブラシ９６から遮蔽するため、ベアリング６１，６２に供給された油がスリップリング９５とブラシ９６の摺動部に飛散するのを防ぐことができる。その結果、スリップリング９５及びブラシ９６における電力伝達機能の劣化を防ぐことができる。さらに、連結部材８２（隔離部材８２ａ）と入力軸３４との間に設けられたシール部材８９により、油路９１，９２同士の連通部分９０を通るオイルの流出が防止されるため、スリップリング９５及びブラシ９６のためのシール部材を別途設けることなく、スリップリング９５及びブラシ９６をオイル雰囲気から隔離することができる。
【００４３】
以上の実施形態の説明では、整流器９３で整流された電力を電圧変換して出力するＤＣ−ＤＣコンバータとして昇圧コンバータ９４を設けた場合について説明した。ただし、本実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータとして降圧コンバータや昇降圧コンバータを設けることも可能である。
【００４４】
また、以上の実施形態の説明では、ロータ巻線３０の交流電力を取り出すための電力伝達部として、スリップリング９５及びブラシ９６を径方向において入力軸３４と入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）との間の位置に配置した場合について説明した。ただし、本実施形態では、ロータ巻線３０の交流電力を取り出すための電力伝達部として、ロータ巻線３０に電気的に接続された巻線が配設され入力側ロータ２８に機械的に連結されたトランスロータと、整流器９３に電気的に接続され且つトランスロータの巻線と電磁気的に結合する巻線が配設されたトランスステータとを、径方向において入力軸３４と入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）との間の位置に配置することも可能である。
【００４５】
また、本実施形態では、回転電機１０の入力軸３４と出力軸２４とを入れ替えることもでき、第２ロータ１８を入力軸３４に機械的に連結し、第１ロータ２８を出力軸２４に機械的に連結することもできる。すなわち、第２ロータ１８がエンジン３６に機械的に連結され、第１ロータ２８が変速機４４を介して車輪３８に機械的に連結されていてもよい。この場合は、エンジン３６からの動力が入力軸３４に連結された第２ロータ１８に伝達され、出力軸２４に連結された第１ロータ２８からの動力が変速機４４で変速されて車輪３８に伝達されるため、第２ロータ１８が入力側ロータとなり、第１ロータ２８が出力側ロータとなる。
【００４６】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る動力伝達装置を備えるハイブリッド駆動装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。
【図４】入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る動力伝達装置における入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８の軸受構造の例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る動力伝達装置における入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８の軸受構造の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  回転電機、１５  ステータケース、１６  ステータ、１８  出力側ロータ（第２ロータ）、２０  ステータ巻線、２４  出力軸、２８  入力側ロータ（第１ロータ）、３０  ロータ巻線、３２，３３  永久磁石、３４  入力軸、３６  エンジン、３８  車輪、４０  インバータ、４２  蓄電装置、４４  変速機、４８  クラッチ、５０  電子制御ユニット、５６  レゾルバ、６１，６２，６３，６４  ベアリング、７２  ベアリング支持部材、７４  ベアリング取付部材、８１，８２，８３，８４  連結部材、８９  シール部材、９１，９２  油路、９３  整流器、９４  昇圧コンバータ、９５  スリップリング、９６  ブラシ。
【図１】
2010126025.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】
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