(57)【要約】【課題】変速段の切り替え時に生じるトルク伝達の遮断を抑制できる車両用駆動装置を提供する。【解決手段】車両用駆動装置１Ａは、エンジン２と、互いに差動回転可能な巻線ロータ１５及び磁石ロータ１６を有する複合モータ３と、複合モータ３を介して入力されたエンジン２の出力を出力軸３３に出力する自動変速機４Ａと、を備え、巻線ロータ１５が偶数段に対応した第２ギア対Ｇ１２及び第４ギア対Ｇ１４の入力側に連結され、かつ磁石ロータ１６が奇数段に対応した第１ギア対Ｇ１１及び第３ギア対Ｇ１３の入力側に連結されるように、複合モータ３と自動変速機４Ａとが連結されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンが連結され回転可能な第１ロータ及び前記第１ロータに対して差動回転可能な第２ロータを有し、前記エンジンの出力を前記第１ロータ及び前記第２ロータのそれぞれから出力可能な差動モータと、
複数の変速段に切り替え可能で、各変速段に対応した複数のギア対及び前記複数のギア対の出力側に連結される出力軸を有し、前記差動モータを介して入力された前記エンジンの出力を前記出力軸に出力する自動変速機と、
を備え、
前記第１ロータ又は前記第２ロータのいずれか一方が前記複数の変速段のうちの偶数段に対応したギア対の入力側に連結され、かつ前記第１ロータ又は前記第２ロータのいずれか他方が前記複数の変速段のうちの奇数段に対応したギア対の入力側に連結されるように、前記差動モータと前記自動変速機とが連結されている、
ことを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項２】
前記第１ロータが前記偶数段に対応したギア対に連結され、かつ前記第２ロータが前記奇数段に対応したギア対に連結されるように、前記差動モータと前記自動変速機とが連結されている請求項１に記載の車両用駆動装置。
【請求項３】
前記複数の変速段のうちの最高速段に対応したギア対の入力側に前記第１ロータが連結されるように、前記差動モータと前記自動変速機とが連結されている請求項１に記載の車両用駆動装置。
【請求項４】
前記複数の変速段のうちの最高速段に対応したギア対の入力側に前記第２ロータが連結されるように、前記差動モータと前記自動変速機とが連結されている請求項１に記載の車両用駆動装置。
【請求項５】
前記第１ロータが通電可能な巻線ロータとして、前記第２ロータが永久磁石を保持した磁石ロータとしてそれぞれ構成され、
前記差動モータは、前記巻線ロータの外周側に前記磁石ロータが同軸的に配置され、かつ前記磁石ロータの外周に回転不能な状態に固定されたステータが配置された複合モータとして構成され、
前記巻線ロータ又は前記磁石ロータのいずれか一方が前記偶数段に対応したギア対の入力側に連結され、かつ前記巻線ロータ又は前記磁石ロータのいずれか他方が前記奇数段に対応したギア対の入力側に連結されるように、前記複合モータと前記自動変速機とが連結されている請求項１に記載の車両用駆動装置。
【請求項６】
前記巻線ロータが前記偶数段に対応したギア対の入力側に連結され、かつ前記磁石ロータが前記奇数段に対応したギア対の入力側に連結されるように、前記複合モータと前記自動変速機とが連結されている請求項５に記載の車両用駆動装置。
【請求項７】
前記複数の変速段のうちの最高速段に対応したギア対の入力側に前記巻線ロータが連結されるように、前記複合モータと前記自動変速機とが連結されている請求項５に記載の車両用駆動装置。
【請求項８】
前記複数の変速段のうちの最高速段に対応したギア対の入力側に前記磁石ロータが連結されるように、前記複合モータと前記自動変速機とが連結されている請求項５に記載の車両用駆動装置。
【請求項９】
前記巻線ロータと前記自動変速機との間の動力伝達を遮断又は接続できるクラッチを更に備えている請求項５に記載の車両用駆動装置
【請求項１０】
前記複数の変速段には、車両の発進に用いられる発進用変速段が含まれており、
前記発進用変速段に対応したギア対の入力側に前記磁石ロータが連結されるように、前記複合モータと前記自動変速機とが連結されている請求項９に記載の車両用駆動装置。
【請求項１１】
前記差動モータの前記第２ロータと一体回転するロータと、前記ロータと同軸に配置され回転不能な状態に固定されたステータとを有するモータ・ジェネレータを更に備えている請求項１に記載の車両用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のロータを備えたモータを介してエンジンの出力を自動変速機へ入力させる車両用駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用駆動装置として、互いに差動回転可能な巻線ロータ及び磁石ロータを持ち、磁石ロータの外周にステータが設けられた複合モータを備え、その複合モータを介してエンジンの出力を変速機に入力させるものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７４５３６号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５９１１号公報
【特許文献３】特開２０１０−５２６７１０号公報
【特許文献４】特開２００５−５４９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両用に開発された自動変速機としては、遊星歯車式の自動変速機（ＡＴ）、無断変速機（ＣＶＴ）、オートメーテッドマニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）、及びデュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）等各種存在する。これら各種の自動変速機のうち、動力伝達効率の高さの観点では、クラッチやブレーキ等の摩擦係合要素の数が比較的少ないＡＭＴに優位性がある。
【０００５】
車両用駆動装置にＡＭＴを搭載した場合、ＡＭＴは変速段の切り替え時にニュートラル状態を経由するためトルク伝達の遮断が生じる。特許文献１の装置は複合モータを経由したエンジンの出力が変速機の一つの入力軸に入力される。特許文献１の装置の変速機としてＡＭＴを搭載することを想定した場合、上記のように変速段の切り替え時に生じるトルク伝達の遮断を避けることが困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、変速段の切り替え時に生じるトルク伝達の遮断を抑制できる車両用駆動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】
【０００７】
本発明の車両用駆動装置は、エンジンと、前記エンジンが連結され回転可能な第１ロータ及び前記第１ロータに対して差動回転可能な第２ロータを有し、前記エンジンの出力を前記第１ロータ及び前記第２ロータのそれぞれから出力可能な差動モータと、複数の変速段に切り替え可能で、各変速段に対応した複数のギア対及び前記複数のギア対の出力側に連結される出力軸を有し、前記差動モータを介して入力された前記エンジンの出力を前記出力軸に出力する自動変速機と、を備え、前記第１ロータ又は前記第２ロータのいずれか一方が前記複数の変速段のうちの偶数段に対応したギア対の入力側に連結され、かつ前記第１ロータ又は前記第２ロータのいずれか他方が前記複数の変速段のうちの奇数段に対応したギア対の入力側に連結されるように、前記差動モータと前記自動変速機とが連結されているものである（請求項１）。
【０００８】
この車両用駆動装置によれば、エンジンの出力が差動モータの第１ロータ又は第２ロータのいずれか一方を介して自動変速機の偶数段又は奇数段のいずれか一方に対応するギア対へ入力されるとともに、エンジンの出力が差動モータの第１ロータ又は第２ロータのいずれか他方を介して自動変速機の偶数段又は奇数段のいずれか他方に対応するギア対へ入力される。そのため、変速段をその順序に従って切り替える前に、予め切り替えるべき変速段に対応するギア対へエンジンの出力を入力させて準備しておくことができる。これにより、ニュートラル状態を経由せずに隣り合う変速段間の切り替えを実施できる。従って、変速段の切り替え時にトルク伝達の遮断を抑制できる。
【０００９】
本発明の車両用駆動装置の一態様においては、前記第１ロータが前記偶数段に対応したギア対に連結され、かつ前記第２ロータが前記奇数段に対応したギア対に連結されるように、前記差動モータと前記自動変速機とが連結されてもよい（請求項２）。この態様によれば、エンジンの出力を、第１ロータを介して偶数段に対応するギア対に、第２ロータを介して奇数段に対応するギア対にそれぞれ入力することができる。
【００１０】
本発明の車両用駆動装置の一態様においては、前記複数の変速段のうちの最高速段に対応したギア対の入力側に前記第１ロータが連結されるように、前記差動モータと前記自動変速機とが連結されてもよい（請求項３）。この態様は、エンジンの出力が電気的な変換を伴わずに最高速段に対応するギア対へ機械的に入力される。従って、この態様の駆動装置を搭載した車両の高車速時における燃費が向上する。
【００１１】
本発明の車両用駆動装置の一態様においては、前記複数の変速段のうちの最高速段に対応したギア対の入力側に前記第２ロータが連結されるように、前記差動モータと前記自動変速機とが連結されてもよい（請求項４）。この態様によれば、差動モータを操作して第１ロータと第２ロータとの回転速度差を調整することによってエンジンの回転速度を差動モータにて無段階に変速できる。従って、この態様の駆動装置を搭載した車両が最高速段で走行する際に、差動モータが持つ上記無断変速機能を利用することによりエンジンの熱効率が最も良い動作点でエンジンを運転できる。これにより、上記車両の高車速時における燃費が向上する。
【００１２】
本発明の車両用駆動装置の一態様においては、前記第１ロータが通電可能な巻線ロータとして、前記第２ロータが永久磁石を保持した磁石ロータとしてそれぞれ構成され、前記差動モータは、前記巻線ロータの外周側に前記磁石ロータが同軸的に配置され、かつ前記磁石ロータの外周に回転不能な状態に固定されたステータが配置された複合モータとして構成され、前記巻線ロータ又は前記磁石ロータのいずれか一方が前記偶数段に対応したギア対の入力側に連結され、かつ前記巻線ロータ又は前記磁石ロータのいずれか他方が前記奇数段に対応したギア対の入力側に連結されるように、前記複合モータと前記自動変速機とが連結されてもよい（請求項５）。この態様によれば、エンジンの出力が複合モータの巻線ロータ又は磁石ロータのいずれか一方を介して自動変速機の偶数段又は奇数段のいずれか一方に対応するギア対へ入力されるとともに、エンジンの出力が複合モータの巻線ロータ又は磁石ロータのいずれか他方を介して自動変速機の偶数段又は奇数段のいずれか他方に対応するギア対へ入力される。そのため、変速段をその順序に従って切り替える前に、予め切り替えるべき変速段に対応するギア対へエンジンの出力を入力させて準備しておくことができる。これにより、ニュートラル状態を経由せずに隣り合う変速段間の切り替えを実施できる。従って、変速段の切り替え時にトルク伝達の遮断を抑制できる。
【００１３】
差動モータが複合モータとして構成される態様においては、前記巻線ロータが前記偶数段に対応したギア対の入力側に連結され、かつ前記磁石ロータが前記奇数段に対応したギア対の入力側に連結されるように、前記複合モータと前記自動変速機とが連結されてもよい（請求項６）。この場合は、エンジンの出力を、巻線ロータを介して偶数段に対応するギア対に、磁石ロータを介して奇数段に対応するギア対にそれぞれ入力することができる。
【００１４】
差動モータが複合モータとして構成される態様においては、前記複数の変速段のうちの最高速段に対応したギア対の入力側に前記巻線ロータが連結されるように、前記複合モータと前記自動変速機とが連結されてもよい（請求項７）。この場合は、エンジンの出力が電気的な変換を伴わずに最高速段に対応するギア対へ機械的に入力される。従って、この駆動装置を搭載した車両の高車速時における燃費が向上する。
【００１５】
差動モータが複合モータとして構成される態様においては、前記複数の変速段のうちの最高速段に対応したギア対の入力側に前記磁石ロータが連結されるように、前記複合モータと前記自動変速機とが連結されてもよい（請求項８）。この場合は、複合モータを操作して巻線ロータと磁石ロータとの回転速度差を調整することによってエンジンの回転速度を複合モータにて無段階に変速できる。従って、この駆動装置を搭載した車両が最高速段で走行する際に、複合モータが持つ上記無断変速機能を利用することによりエンジンの熱効率が最も良い動作点でエンジンを運転できる。これにより、上記車両の高車速時における燃費が向上する。
【００１６】
差動モータが複合モータとして構成される態様においては、前記巻線ロータと前記自動変速機との間の動力伝達を遮断又は接続できるクラッチを更に備えてもよい（請求項９）。この場合は、巻線ロータから自動変速機へ至るトルク伝達をクラッチによって必要に応じて断続できる。
【００１７】
上記クラッチを備えた場合には、前記複数の変速段には、車両の発進に用いられる発進用変速段が含まれており、前記発進用変速段に対応したギア対の入力側に前記磁石ロータが連結されるように、前記複合モータと前記自動変速機とが連結されてもよい（請求項１０）。複合モータはトルクコンバータと同様に巻線ロータに入力されたエンジンの出力を増幅して磁石ロータから出力できる。そのため、複合モータの当該機能を利用して、この駆動装置が搭載された車両を発進用変速段にて発進させることができる。また、複合モータが故障したことにより、十分なトルクを磁石ロータから出力できずに発進用変速段を使用できない場合でもクラッチを操作して巻線ロータと自動変速機との間のトルク伝達を確保することで発進用変速段に隣接する変速段を利用した発進が可能である。即ち、複合モータが上記のように故障して発進用変速段が使用できない場合、エンジンが連結された巻線ロータから自動変速機へ至るトルク伝達が徐々に増加するように上記クラッチを操作する。これにより、巻線ロータが連結される側のギア対を利用して上記車両を発進させることができる。従って、複合モータの故障によって発進が完全に不能となる事態を回避できる。つまり、駆動装置のいわゆるリンプホーム性能が向上する。
【００１８】
本発明の車両用駆動装置の一態様においては、前記差動モータの前記第２ロータと一体回転するロータと、前記ロータと同軸に配置され回転不能な状態に固定されたステータとを有するモータ・ジェネレータを更に備えてもよい（請求項１１）。この場合には、モータ・ジェネレータを利用して発電が可能となる。このため、減速時のエネルギーをモータ・ジェネレータにて回収できる。これにより、駆動装置の電力消費効率が向上する。
【００１９】
なお、特に断らない限り、本発明における「連結」は、ある要素から他の要素へ動力伝達が可能となる状態を意味する。従って、ある要素と他の要素とが「連結」された状態には、ある要素と他の要素とが直接的かつ機械的に結合されて別の要素が介在しない状態のみならず、ある要素と他の要素との間に単数又は複数の別の要素が介在する状態も含まれる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の車両用駆動装置によれば、変速段をその順序に従って切り替える前に、予め切り替えるべき変速段に対応するギア対へエンジンの出力を入力させて準備しておくことができる。このため、ニュートラル状態を経由せずに隣り合う変速段間の切り替えを実施できる。これにより、変速段の切り替え時にトルク伝達の遮断を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の形態に係る車両用駆動装置を模式的に示した図。
【図２】本発明の第２の形態に係る車両用駆動装置を模式的に示した図。
【図３】本発明の第３の形態に係る車両用駆動装置を模式的に示した図。
【図４】本発明の第４の形態に係る車両用駆動装置を模式的に示した図。
【図５】本発明の第５の形態に係る車両用駆動装置を模式的に示した図。
【図６】本発明の第６の形態に係る車両用駆動装置を模式的に示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１の形態）
図１に示した車両用駆動装置１Ａは自動車等の車両に搭載され、その車両はハイブリッド車両として機能する。車両用駆動装置（以下、駆動装置と略す。）１Ａは内燃機関（以下、エンジンという。）２と、エンジン２に連結された複合モータ３と、エンジン２の出力が複合モータ３を介して入力される自動変速機４Ａとを備える。詳しい図示を省略するが、エンジン２は複数気筒を持つレシプロ式の内燃機関として構成されている。エンジン２の出力はクランク軸５に伝達される。クランク軸５と複合モータ３との間にはエンジン２のトルク変動を吸収するダンパ装置６が設けられている。
【００２３】
複合モータ３は回転軸線Ａｘ１上に配置された入力モータ軸８及び二つの出力モータ軸９、１０を備えている。入力モータ軸８はクランク軸５に連結される。第１出力モータ軸９の外周には中空状に形成された第２出力モータ軸１０が配置される。これら二つの出力モータ軸９、１０は互いに相対回転できるように同軸的に配置される。複合モータ３は、入力モータ軸８及び第１出力モータ軸９と一体回転する巻線ロータ１５と、巻線ロータ１５の外周にこれと差動回転できる状態で同軸的に配置された磁石ロータ１６と、ケース４等の固定部材に対して回転不能な状態で固定され、磁石ロータ１６の外周に同軸的に配置されたステータ１７とを更に備えている。巻線ロータ１５は本発明に係る第１ロータに、磁石ロータ１６は本発明に係る第２ロータにそれぞれ相当する。
【００２４】
巻線ロータ１５は入力モータ軸８に装着されたスリップリング２０及びブラシ２１を介して第１インバータ２３と電気的に接続されている。磁石ロータ１６はその周方向に極性が調整された状態で並べられた複数の永久磁石２４を保持している。ステータ１７は第２インバータ２５と電気的に接続されている。各インバータ２３、２５はバッテリ２６に電気的に接続されている。
【００２５】
複合モータ３は、巻線ロータ１５及びステータ１７の両方にコイルが存在するため、これらで回転磁界を発生させ、その回転磁界で磁石ロータ１６を回転駆動できる。換言すれば、複合モータ３は、巻線ロータ１５及び磁石ロータ１６で構成される一つのモータ・ジェネレータと、ステータ１７及び磁石ロータ１６で構成される他のモータ・ジェネレータとを内包する。複合モータ３は、これら２つのモータ・ジェネレータを適宜に利用してエンジン２の出力を自動変速機４Ａに伝達する。
【００２６】
入力モータ軸８がエンジン２によって回転駆動された場合は巻線ロータ１５のコイルで電気が発生して磁力が発生する。そのため、巻線ロータ１５の回転に伴って磁石ロータ１６も同方向に回転駆動される。これにより、エンジン２の出力が二つのロータ１５、１６に連結された第１出力モータ軸９及び第２出力モータ軸１０のそれぞれを介して自動変速機４Ａに入力される。つまり、複合モータ３は入力されたエンジン２の出力を二つのロータ１５、１６のそれぞれから出力できる。複合モータ３は、互いに差動回転可能な巻線ロータ１５及び磁石ロータ１６を有し、これらのロータ１５、１６からエンジン２の出力をそれぞれ出力できるので本発明に係る差動モータに相当する。
【００２７】
複合モータ３は、巻線ロータ１５で発生した電気を、第１インバータ２３を介して取り出すことができ、かつその電気を、第２インバータ２５を介してステータ１７に供給できる。ステータ１７に供給された電気は磁石ロータ１６の駆動に供される。従って、複合モータ３は巻線ロータ１５に入力されたトルクを増幅して第２出力モータ軸１０から出力させるトルク増幅機能を有する。なお、ステータ１７に供給すべき電力に余裕があれば、複合モータ３は巻線ロータ１５で発生した電気をバッテリ２６に戻すこともできる。
【００２８】
自動変速機４Ａは、図１に示すようにオートモーティブマニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）として構成されている。自動変速機４Ａは第１速段から第４速段までの４つの変速段を備える。第１速段は発進用変速段として設定されている。自動変速機４Ａは予め決められたシフトスケジュールに従って車両の車速や負荷に応じて変速段を自動的に切り替える。また、自動変速機４Ａは運転者によるシフト操作を受け付けることができ、そのシフト操作に応じて変速段を切り替えることもできる。なお、自動変速機４Ａは隣り合う変速段間の切り替えが可能であるが、例えば第１速段から第３速段への切り替えや第４速段から第２速段への切り替え等の変速段の順序を超えた変速段の切り替えはできない。また、駆動装置１Ａは後退段を備えていない。車両の後退は第１速段を選択した状態で複合モータ３を逆転させることにより達成される。
【００２９】
自動変速機４Ａは二つの入力軸３１、３２及び一つの出力軸３３を有する。第１入力軸３１は複合モータ３の第１出力モータ軸９と回転軸線Ａｘ１を中心として一体回転するように設けられている。第２入力軸３２は中空状に形成され第１入力軸３１の外周に配置される。第２入力軸３２は回転軸線Ａｘ１を中心として複合モータ３の第２出力モータ軸１０と一体回転するように設けられている。出力軸３３は回転軸線Ａｘ１と平行な回転軸線Ａｘ２を中心として回転可能に設けられている。出力軸３３へ出力された動力は不図示のディファレンシャル機構によって不図示の左右の駆動輪に分配される。
【００３０】
自動変速機４Ａは４つの変速段に対応し、互いに変速比（ギア比）が異なる４組のギア対Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３、Ｇ１４を備える。第１ギア対Ｇ１１は第１速段に、第２ギア対Ｇ１２は第２速段に、第３ギア対Ｇ１３は第３速段に、第４ギア対Ｇ１４は第４速段にそれぞれ対応する。第１ギア対Ｇ１１は互いに噛み合う駆動ギア４１ａ及び被駆動ギア４１ｂを含む。第２ギア対Ｇ１２は互いに噛み合う駆動ギア４２ａ及び被駆動ギア４２ｂを含む。第３ギア対Ｇ１３は互いに噛み合う駆動ギア４３ａ及び被駆動ギア４３ｂを含む。第４ギア対Ｇ１４は互いに噛み合う駆動ギア４４ａ及び被駆動ギア４４ｂを含む。
【００３１】
自動変速機４Ａは各ギア対Ｇ１１〜Ｇ１４に含まれる駆動ギア４１ａ〜４４ａが固定される２つの駆動ギア軸４５、４６を備える。第１駆動ギア軸４５は中空状に形成され、第１入力軸３１の外周に同軸的に配置される。第１駆動ギア軸４５と第１入力軸３１とはクラッチ４８を介して互いに連結されている。クラッチ４８は不図示のアクチュエータを備えた電磁式自動クラッチである。クラッチ４８は第１出力モータ軸９から第１入力軸３１を経由して第１ギア軸４５に至る動力伝達を必要に応じて断続する。第２駆動ギア軸４６は中空状に形成され、第２入力軸３２と一体化されている。自動変速機４Ａは各ギア対Ｇ１１〜Ｇ１４に含まれる被駆動ギア４１ｂ〜４４ｂが一つずつ固定される４つの被駆動ギア軸５０ａ〜５０ｄを含む。各被駆動ギア軸５０ａ〜５０ｄは中空状に形成され、回転軸線Ａｘ２を中心として出力軸３３と相対回転できるように出力軸３３と同軸的に配置されている。
【００３２】
駆動ギア軸４５、４６に各ギア対Ｇ１１〜１４の駆動ギア４１ａ〜４４ａが、被駆動軸５０ａ〜５０ｄに各ギア対Ｇ１１〜Ｇ１４の被駆動ギア４１ｂ〜４４ｂがそれぞれ図示の通りに固定される。これにより、第１入力軸３１又は第２入力軸３２と出力軸３３との間に各ギア対Ｇ１１〜Ｇ１４が介在する。詳しくは、４つの変速段のうち偶数段に対応する第２ギア対Ｇ１２及び第４ギア対Ｇ１４がそれぞれ第１入力軸３１と出力軸３３との間に介在し、残りの変速段である奇数段に対応する第１ギア対Ｇ１１及び第３ギア対Ｇ１３がそれぞれ第２入力軸３２と出力軸３３との間に介在する。
【００３３】
自動変速機４Ａには、各ギア対Ｇ１１〜Ｇ１４に含まれる被駆動ギア４１ｂ〜４４ｂを選択的に出力軸３３に結合させて変速段の切り替えを実現するため、二つの結合装置５１、５２が設けられている。各結合装置５１、５２は噛み合いクラッチとして構成されている。第１結合装置５１は第１ギア対Ｇ１１と第３ギア対Ｇ１３との間に配置される。第１結合装置５１は第１速段及び第３速段の切り替えを担当する。第２結合装置５２は第２ギア対Ｇ１２と第４ギア対Ｇ１４との間に配置される。第２結合装置は第２速段及び第４速段の切り替えを担当する。
【００３４】
第１結合装置５１は出力軸３３と一体回転する出力側ハブ５１ａと、出力側ハブ５１ａに対する相対回転が阻止されかつ回転軸線Ａｘ２方向への相対移動が許容された状態で出力側ハブ５１ａの外周にスプライン嵌合されたスリーブ５１ｂと、被駆動ギア軸５０ａと一体回転する入力側ハブ５１ｃと、被駆動ギア軸５０ｃと一体回転する入力側ハブ５１ｄとを備える。各入力側ハブ５１ｃ、５１ｄはスリーブ５１ｂの内周に形成されたスプライン歯と噛み合うことができる。スリーブ５１ｂが図中（１）の方向に移動して、出力側ハブ５１ａと入力側ハブ５１ｃとがそれぞれスリーブ５１ｂと同時に噛み合うことにより、出力軸３３と被駆動ギア軸５０ａとが一体回転する。従って、第１ギア対Ｇ１１の出力側である被駆動ギア４１ｂが出力軸３３と一体回転するように結合される。これにより、第２入力軸３２と出力軸３３とがギア対Ｇ１１のギア比にて差回転する第１速段に変速段が切り替わる。同様に、スリーブ５１ｂが図中（３）の方向に移動することにより、変速段が第３速段に切り替わる。第２結合装置５２も、第１結合装置５１と同様に、出力側ハブ５２ａ、スリーブ５２ｂ、入力側ハブ５２ｃ及び出力側ハブ５２ｄを有する。そして、スリーブ５２ｂが図中（２）の方向へ移動することにより第２速段に、図中（４）の方向へ移動することにより第４速段に変速段がそれぞれ切り替わる。
【００３５】
駆動装置１Ａは、図示の構成を持つことにより、複合モータ３の巻線ロータ１５が自動変速機４Ａの偶数段に対応した第２ギア対Ｇ１２及び第４ギア対Ｇ１４の駆動ギア４２ａ、４４ａに連結され、かつ複合モータ３の磁石ロータ１６が自動変速機４Ａの奇数段に対応した第１ギア対Ｇ１１及び第３ギア対Ｇ１３の駆動ギア４１ａ、４３ａに連結される。従って、エンジン２の出力が、巻線ロータ１５を介して偶数段に対応する第２ギア対Ｇ１２及び第４ギア対Ｇ１４に、磁石ロータ１６を介して奇数段に対応する第１ギア対Ｇ１１及び第３ギア対Ｇ１３にそれぞれ入力される。そのため、自動変速機４Ａの変速段をその順序に従って切り替える前に、予め切り替えるべき変速段に対応するギア対へエンジンの出力を入力させて準備しておくことができる。例えば、第１速段から第２速段へ変速段を切り替える場合、第１結合装置５１の図中（１）の方向の位置にあるスリーブ５１ｂを図示の位置に戻す前に、第２結合装置５２のスリーブ５２ｂを図中（３）の方向に移動させておく。こうすることによって、トルク伝達の遮断が生じるニュートラル状態を経由せずに第１速段から第２速段へ変速段を切り替えることができる。これは隣接する変速段の間で変速段を切り替える全ての場合に当てはまる。従って、駆動装置１Ａは自動変速機４Ａの変速段の切り替え時にトルク伝達の遮断を抑制できる。
【００３６】
駆動装置１Ａは最高速段である第４速段に対応する第４ギア対Ｇ１４の駆動ギア４４ａに複合モータ３の巻線ロータ１５が連結されるので、エンジン２の出力が電気的な変換を伴わずに第４ギア対Ｇ１４へ機械的に入力される。従って、駆動装置１Ａを搭載した車両の高車速時における燃費が向上する。
【００３７】
駆動装置１Ａは第１速段が発進用変速段として設定されている。駆動装置１Ａを搭載した車両の発進時においては、複合モータ３の磁石ロータ１６が第１速段に対応する第１ギア対Ｇ１１に連結される。このため、上述した複合モータ３のトルク増幅機能を利用してエンジン２の出力を増幅することによって、トルクコンバータ搭載車両と同様の発進が可能である。また、駆動装置１Ａは、偶数段である第２速段及び第４速段に対応する第２ギア対Ｇ１２及び第４ギア対Ｇ１４と巻線ロータ１６との間の動力伝達経路に設けられたクラッチ４８を有する。そのため、仮に、複合モータ３が故障したことにより、十分なトルクを磁石ロータ１６から出力できずに通常の発進時に使用される第１速段を使用できない場合でもクラッチ４８を操作して巻線ロータ１５と自動変速機４Ａとの間のトルク伝達を確保することで第１速段に隣接する第２速段を利用した発進ができる。即ち、第１速段が使用できない場合、巻線ロータ１５から自動変速機４Ａへ至るトルク伝達が徐々に増加するようにクラッチ４８を操作する。これにより、巻線ロータ１５が連結される第２ギア対Ｇ１２を利用して車両を発進できる。従って、複合モータ３の故障によって発進が完全に不能となる事態を回避できる。つまり、クラッチ４８をこのように使用することができるから、いわゆるリンプホーム性能が向上する。
【００３８】
（第２の形態）
次に、図２を参照しながら第２の形態を説明する。各形態で共通の部材には同一の参照符号を付して説明を省略ないし簡略化し、各形態の相違点を中心に説明する（以下第３〜第６の形態の説明で同じ。）。駆動装置１Ｂは図１の駆動装置１Ａの一部を変形した形態に相当する。駆動装置１Ｂには自動変速機４Ｂが設けられている。自動変速機４Ｂは図１の自動変速機４Ａのクラッチ４８を省いたものに相当する。クラッチ４８が省かれたので、図２の自動変速機４Ｂの場合は偶数段に対応する第２ギア対Ｇ１２及び第４ギア対Ｇ１４の駆動ギア４２ａ、４４ａが第１入力軸３１に直接固定されている。つまり、自動変速機４Ｂの第１入力軸３１はこれらのギア４２ａ、４４ａを支持する駆動ギア軸として機能している。自動変速機４Ｂはクラッチ４８を除いて自動変速機４Ａと同じ構成を持つ。従って、自動変速機４Ｂはクラッチ４８に伴う効果を除き第１の形態の自動変速機４Ａと同じ機能及び効果を有する。
【００３９】
（第３の形態）
次に、図３を参照しながら第３の形態を説明する。駆動装置１Ｃは、各ギア対Ｇ３１〜Ｇ３４のギア比が第１又は第２の形態と異なるとともに、自動変速機４Ｃが持つ偶数段に対応する第２ギア対Ｇ３２及び第４ギア対Ｇ３４が磁石ロータ１６に、奇数段に対応する第１ギア対Ｇ３１及び第３ギア対Ｇ３３が巻線ロータ１５に、それぞれ連結される点で第１又は第２の形態と異なっている。また、駆動装置１Ｃは発進変速段が第２速段に設定されている。第２変速段に対応する第２ギア対Ｇ３２のギア比は、第１又は第２の形態の第１ギア対Ｇ１１と略同等である。自動変速機４Ｃの第１ギア対Ｇ３１は第２ギア対Ｇ３２よりも低速側にギア比が設定されている。従って、駆動装置１Ｃはトラックやバス等の車重変動幅が大きい車両へ適用することが好ましい。つまり、自動変速機４Ｃに設けられた第１速段は、例えば車両の積載量や乗員数が多い状態で坂道発進が強いられる等の通常発進時よりも大きな発進トルクが必要な悪条件に対応するために用意された変速段である。
【００４０】
自動変速装置４Ｃの第１ギア対Ｇ３１は互いに噛み合う駆動ギア６１ａ及び被駆動ギア６１ｂを含む。第２ギア対Ｇ３２は互いに噛み合う駆動ギア６２ａ及び被駆動ギア６２ｂを含む。第３ギア対Ｇ３３は互いに噛み合う駆動ギア６３ａ及び被駆動ギア６３ｂを含む。第４ギア対Ｇ３４は互いに噛み合う駆動ギア６４ａ及び被駆動ギア６４ｂを含む。自動変速機４Ｃは各駆動ギア６１ａ〜６４ａが固定される２つの駆動ギア軸６５、６６を備える。第１駆動ギア軸６５は中空状に形成され、第１入力軸３１の外周に同軸的に配置される。第１駆動ギア軸６５と第１入力軸３１とはクラッチ６８を介して互いに連結されている。クラッチ６８は電磁式自動クラッチであり、その機能及び効果は第１の形態のクラッチ４８と同じである。第２駆動ギア軸６６は中空状に形成され、第２入力軸３２と一体化されている。自動変速機４Ｃは各ギア対Ｇ３１〜Ｇ３４に含まれる被駆動ギア６１ｂ〜６４ｂが一つずつ固定される４つの被駆動ギア軸７０ａ〜７０ｄを含む。各被駆動ギア軸７０ａ〜７０ｄは中空状に形成され、回転軸線Ａｘ２を中心として出力軸３３と相対回転できるように出力軸３３と同軸的に配置されている。
【００４１】
自動変速機４Ｃが持つ４つの変速段のうち、偶数段に対応する第２ギア対Ｇ３２及び第４ギア対Ｇ３４がそれぞれ第２入力軸３２と出力軸３３との間に介在し、残りの変速段である奇数段に対応する第１ギア対Ｇ３１及び第３ギア対Ｇ３３がそれぞれ第１入力軸３１と出力軸３３との間に介在する。自動変速機４Ｃにおいても、各ギア対Ｇ３１〜Ｇ３４に含まれる被駆動ギア６１ｂ〜６４ｂを選択的に出力軸３３に結合させる二つの結合装置７１、７２が設けられている。これらの結合装置７１、７２の構造及び機能は第１又は第２の形態に係る結合装置５１、５２と同じである。即ち、第１結合装置７１は出力側ハブ７１ａ、スリーブ７１ｂ、入力側ハブ７１ｃ及び入力側ハブ７１ｄを備え、スリーブ７１ｂの操作によって第１変速段及び第３変速段の切り替えを実施する。第２結合装置７２は出力側ハブ７２ａ、スリーブ７２ｂ、入力側ハブ７２ｃ及び入力側ハブ７２ｄを備え、スリーブ７２ｂの操作によって第２変速段及び第４変速段の切り替えを実施する。
【００４２】
駆動装置１Ｃは、複合モータ３を操作して巻線ロータ１５と磁石ロータ１６との回転速度差を調整することによってエンジン２の回転速度を複合モータ３にて無段階に変速できる。従って、駆動装置１Ｃを搭載した車両が最高速段である第４速段で走行する際に、複合モータ３が持つ上記無断変速機能を利用することによりエンジン２の熱効率が最も良い動作点でエンジン２を運転できる。これにより、上記車両の高車速時における燃費が向上する。また、発進用変速段である第２速段に対応する第２ギア対Ｇ３２が磁石ロータ１６に連結されている。このため、駆動装置１Ｃを車両に搭載することで上述した複合モータ３のトルク増幅機能を利用して車両を発進させることができる。駆動装置１Ｃが持つその他の機能及び効果は第１の形態のこれらと共通する。
【００４３】
（第４の形態）
次に、図４を参照しながら本発明の第４の形態を説明する。駆動装置１Ｄは第１の形態の駆動装置１Ａの自動変速機４Ａの一部を変更したものに相当する。自動変速機４Ｄは、第１の形態の自動変速機４Ａに最高速段としての第５速段を追加したものである。自動変速機４Ｄの第１速段から第４速段までの各ギア比は第１の形態の自動変速機４Ａのこれらと同じである。自動変速機４Ｄは発進用変速段として第１速段が設定されている。
【００４４】
第５速段の追加に伴って自動変速機４Ｄでは第１入力軸３１、第２入力軸３２、第２駆動ギア軸４６及び出力軸３３がそれぞれ延長されるとともに、第５速段に対応した第５ギア対Ｇ４５と第３ギア対Ｇ４３との間に第３結合装置５３が配置されている。第５ギア対Ｇ４５には入力側の駆動ギア７５ａと出力側の被駆動ギア７５ｂとが含まれている。駆動ギア７５ａは第２駆動ギア軸４６の延長部分に固定されている。被駆動ギア７５ｂは被駆動ギア軸５０ｅに固定される。被駆動ギア軸５０ｅは中空状に形成され、回転軸線Ａｘ２を中心として出力軸３３と相対回転できるように出力軸３３と同軸的に配置されている。第３結合装置５３は第５速段の切り替えを担当し、他の結合装置５１、５２と同様に、出力側ハブ５３ａ、スリーブ５３ｂ及び入力側ハブ５３ｃを備えている。第３結合装置５３がスリーブ５３ｂを図中の（５）の方向に移動することにより第５速段へ切り替えることができる。
【００４５】
駆動装置１Ｄによれば、磁石ロータ１６が連結される側の第１速段が発進用変速段として設定されているため、複合モータ３の上記トルク増幅機能を利用して発進することができる。更に、磁石ロータ１６が連結される側の第５速段が最高速段として設定されているため、図３に示した第３の形態と同じように、複合モータ３を操作してエンジン２の熱効率が最も良い動作点でエンジン２を運転できる。従って、駆動装置１Ｄを搭載した車両の高車速時における燃費が向上する。よって、駆動装置１Ｄは、複合モータ３によって得られる発進時におけるメリットと最高速段の走行時におけるメリットとをいずれも享受できる。また、駆動装置１Ｄはクラッチ４８によって第１の形態と同じ効果を得る。
【００４６】
（第５の形態）
次に、図５を参照しながら第５の形態を説明する。駆動装置１Ｅは上記各形態の複合モータ３を、機能的に等価となるように二つのモータ・ジェネレータ８１、８２に分割し、これらと自動変速機４Ｅとを連結したものである。各モータ・ジェネレータ８１、８２は電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備える。
【００４７】
第１モータ・ジェネレータ８１は回転軸線Ａｘ１上に配置された入力モータ軸８３及び二つの出力モータ軸８５、８６を有する。入力モータ軸８３はクランク軸５に連結される。第１出力モータ軸８５は中空状に形成され、その第１出力モータ軸８５の内周に第２出力モータ軸８６に配置される。これら二つの出力モータ軸８５、８６は互いに相対回転できるように同軸的に配置される。第１モータ・ジェネレータ８１は、入力モータ軸８３及び第１出力モータ軸８５と一体回転する巻線ロータ８７と、巻線ロータ８７の内周にこれと差動回転できる状態で同軸的に配置された磁石ロータ８８とを備えている。巻線ロータ８７は入力モータ軸８３に装着されたスリップリング２０及びブラシ２１を介して第１インバータ２３と電気的に接続されている。従って、巻線ロータ８７で発生した電力は第１インバータ２３を介してバッテリ２５に蓄えることができるとともに、第２インバータ２５を介して第２モータ・ジェネレータ８２に供給することができる。磁石ロータ８８はその周方向に極性が調整された状態で並べられた複数の永久磁石８９を保持している。巻線ロータ８７は本発明に係る第１ロータに、磁石ロータ８８は本発明に係る第２ロータにそれぞれ相当する。図５から明らかなように、第１モータ・ジェネレータ８１は互いに差動回転可能な巻線ロータ８７及び磁石ロータ８８を有し、かつこれらのロータ８７、８８からエンジン２の出力をそれぞれ出力できるので本発明に係る差動モータに相当する。
【００４８】
第２モータ・ジェネレータ８２は回転軸線Ａｘ１上に配置されたモータ軸９０を有する。第２モータ・ジェネレータ８２はモータ軸９０と一体回転するロータ９１と、ロータ９１の外周に配置され、ケース４等の固定部材に回転不能な状態に固定されたステータ９２とを備える。ロータ９１には永久磁石９３が保持されている。ステータ９２は第２インバータ２５と電気的に接続されている。従って、第２モータ・ジェネレータ８２が発電した電力はバッテリ２５に蓄えることができるとともに、第１インバータ・２３を介して第１モータ・ジェネレータ８１へ供給することができる。
【００４９】
自動変速機４Ｅは回転軸線Ａｘ上に配置された二つの入力軸９５、９６と、第１の形態と同じく回転軸線Ａｘ２上に配置された出力軸３３とを有する。第１入力軸９５は中空状に形成されていて、第２入力軸９６と回転軸線Ａｘ１を中心として相対回転可能な状態で第２入力軸９６の外周に同軸的に配置されている。第１入力軸９５はクラッチ９７を介して第１モータ・ジェネレータ８１の第１出力モータ軸８５と連結されている。第２入力軸９６は第１モータ・ジェネレータ８１の第２モータ出力軸８６と一体化されている。更に第２入力軸９６には第２モータ・ジェネレータ８２のモータ軸９０が一体に連結されている。従って、第１モータ・ジェネレータ８１の磁石ロータ８８と第２モータ・ジェネレータ８２のロータ９１とは第２モータ出力軸８６、第２入力軸９６及びモータ軸９０を介在させて一体回転するように互いに連結される。クラッチ９７は第１の形態のクラッチ４８と同様に電磁式自動クラッチとして構成されている。
【００５０】
自動変速機４Ｅは第１の形態の自動変速機４Ａと同じギア比を持つ４つのギア対Ｇ５１〜Ｇ５４を備える。第１速段には第１ギア対Ｇ５１が、第２速段には第２ギア対Ｇ５２が、第３速段には第３ギア対Ｇ５３が、第４速段には第４ギア対Ｇ５４がそれぞれ対応する。各ギア対Ｇ５１〜Ｇ５４には第１の形態と同じ駆動ギア４１ａ〜４４ａ及び被駆動ギア４１ｂ〜４４ｂが含まれる。
【００５１】
偶数段に対応する第２ギア対Ｇ５２及び第４ギア対Ｇ５４の駆動ギア４２ａ、４４ａは第１駆動ギア軸９８に固定される。第１駆動ギア軸９８は第１入力軸９５と一体回転する。従って、第１モータ・ジェネレータ８１の巻線ロータ８７は偶数段に対応する第２ギア対Ｇ５２の駆動ギア４２ａ及び第４ギア対Ｇ５４の駆動ギア４４ａに連結される。一方、奇数段に対応する第１ギア対Ｇ５１及び第３ギア対Ｇ５３の駆動ギア４１ａ、４３ａは第２入力軸９６と一体の第２駆動ギア軸９９に固定される。従って、第１モータ・ジェネレータ８１の磁石ロータ８８及び第２モータ・ジェネレータ８２のロータ９１は奇数段に対応する第１ギア対Ｇ５１の駆動ギア４１ａ及び第３ギア対Ｇ５３の駆動ギア４３ａに連結される。各被駆動ギア４１ｂ〜４４ｂは第１の形態と同様に被駆動ギア軸５０ａ〜５０ｄに固定される。各被駆動ギア軸５０ａ〜５０ｄは中空状に形成されて出力軸３３と相対回転できるように出力軸３３の外周に配置されている。
【００５２】
自動変速機４Ｅの各結合装置５１、５２は第１の形態と同様に機能する。自動変速機４Ｅは各ギア対Ｇ５１〜Ｇ５４の並び方が第１の形態のそれらと比べて左右に入れ替わっている。しかし、駆動装置１Ｅの各ギア対Ｇ５１〜Ｇ５４と各ロータ８７、８９との連結対応関係は第１の形態の当該関係と同じである。また、第１モータ出力軸８５と自動変速機４Ｅの第１入力軸９５との間に介在するクラッチ９７は第１の形態のクラッチ４８と同じ機能を持つ。従って、駆動装置１Ｅは第１の形態の駆動装置１Ａと同じ効果を奏する。
【００５３】
駆動装置１Ｅは、複合モータ３が二つのモータ・ジェネレータ８１、８２に分割されたため、二つのロータの最外周にステータを配置する必要がない。従って、駆動装置１Ｅは回転軸線Ａｘ１を中心とする半径方向の寸法が短縮されるメリットを享受できる。また、駆動装置１Ｅを搭載した車両の減速時にその減速時のエネルギーを第２モータ・ジェネレータ８２にて回収し、その回収したエネルギーをバッテリに戻したり、第１モータ・ジェネレータ８１へ供給したりできる。従って、駆動装置１Ｅの電力消費効率が向上する。
【００５４】
（第６の形態）
次に、図６を参照しながら第６の形態を説明する。駆動装置１Ｆは図５の駆動装置１Ｅの一部を変形した形態に相当する。駆動装置１Ｆには自動変速機４Ｆが設けられている。自動変速機４Ｆは図５の自動変速機４Ｅのクラッチ９７を省いたものに相当する。クラッチ９７が省かれたので、第１モータ・ジェネレータ８１の第１出力モータ軸８５と自動変速機４Ｆの第１入力軸９５とが常時一体回転する。自動変速機４Ｆはクラッチ９７を除いて自動変速機４Ｅと同じ構成を持つ。従って、自動変速機４Ｆはクラッチ９７に伴う効果を除き第５の形態の自動変速機４Ｅと同じ機能及び効果を有する。
【００５５】
本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。本発明の差動モータは互いに差動回転可能な少なくとも二つのロータを備えていれば足りる。従って、本発明の差動モータを第１〜第４の形態で適用した複合モータとして構成することは必須ではない。また、第５及び第６の形態では、第１モータ・ジェネレータによって差動モータが実現されるので、本発明を実施する場合に第２モータ・ジェネレータは必須ではない。つまり、第２モータ・ジェネレータを省略した形態で本発明を実施することも可能である。
【００５６】
自動変速機に設定される変速段の数は複数であればよく特に制限はない。また、発進用変速段の設定は、エンジンの性能や駆動装置の用途に応じてどの変速段に設定しても構わない。
【符号の説明】
【００５７】
１Ａ〜１Ｆ  車両用駆動装置
２  エンジン
３  複合モータ（差動モータ）
４Ａ〜４Ｆ  自動変速機
１５  巻線ロータ（第１ロータ）
１６  磁石ロータ（第２ロータ）
３３  出力軸
４８、６８、９７  クラッチ
８１  第１モータ・ジェネレータ（差動モータ）
８２  第２モータ・ジェネレータ（モータ・ジェネレータ）
９１  ロータ
９２  ステータ
Ｇ１１〜Ｇ１４、Ｇ３１〜Ｇ３４、Ｇ４１〜Ｇ４５、Ｇ５１〜Ｇ５４  複数のギア対
【図１】
2013166409.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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