(57)【要約】【課題】内燃機関及び回転電機を備えながらも、構造の簡易化及びブラシの耐久性向上を図る動力出力装置を提供する。【解決手段】動力出力装置１００は、内燃機関１と、内燃機関１に回転駆動力を伝達可能に接続されるインナロータ１１と車両駆動機構７に回転駆動力を伝達可能に接続されるアウタロータ１２とを含むカップリングモータ１０と、インナロータ１１と一体回転するスリップリング１６ｂと、ブラシ１７を介してスリップリング１６ｂへ電力を受給するインバータ３０と、内燃機関１の運転時と反対方向へのインナロータ１１の回転の制止装置２０と、ＥＣＵ３２とを備える。インナロータ１１は、スリップリング１６ｂに電気的に接続された三相巻線１１ａを含み、アウタロータ１２は、永久磁石１２ａを含む。ＥＣＵ３２は、スリップリング１６ｂに電力を供給しつつ内燃機関１を停止する場合、制止装置２０によってインナロータ１１の回転を制止する。【選択図】図１
2017001426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される動力出力装置であって、
内燃機関と、
前記内燃機関に回転駆動力を伝達可能に接続される第一回転子と車両駆動機構に回転駆動力を伝達可能に接続される第二回転子とを含む回転電機と、
前記第一回転子と一体に回転するように設けられた導電性を有するスリップリングと、
前記スリップリングに対してブラシを介して電力の供給及び受取が可能な電力受給部と、
前記内燃機関の運転時に前記第一回転子が回転する回転方向と反対方向への前記第一回転子の回転を制止可能な制止部と、
前記内燃機関、前記回転電機及び前記電力受給部を制御する制御部と
を備え、
前記第一回転子及び前記第二回転子は、互いに対向し且つ相対的に回転可能に設けられ、
前記第一回転子は、前記スリップリングに電気的に接続された巻線を含み、
前記第二回転子は、前記巻線に対向して位置する磁石を含み、
前記制御部は、前記スリップリングに電力を供給しつつ前記内燃機関を停止する場合、前記制止部によって前記第一回転子の回転を制止する動力出力装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記スリップリングに電力を供給しつつ停止させている前記内燃機関を始動する場合、
前記制止部による制止を解除して前記内燃機関を始動し、前記スリップリングへの供給電力を減少する請求項１に記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記制止部は、前記第一回転子と共に回転可能な回転体に係合して前記回転体の回転を制止する請求項１または２に記載の動力出力装置。
【請求項４】
前記制止部は、前記内燃機関のスタータであり、
前記制御部は、前記スタータの発生トルクを制御することによって、前記第一回転子の制止及び制止解除を制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の動力出力装置。
【請求項５】
前記制止部は、前記内燃機関の運転時に前記回転体が回転する回転方向への前記回転体の回転を許容するが、前記回転方向と反対方向への前記回転体の回転を制止するワンウェイクラッチである請求項３に記載の動力出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動力出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、エンジンと、アシストモータと、クラッチモータとを備え、駆動軸に動力を出力する動力出力装置が記載されている。
クラッチモータは、エンジンのクランクシャフトに結合されたアウタロータと、アウタロータの内側に配置され且つ駆動軸に結合されたインナロータとを、相対回転可能に備えている。アウタロータには、永久磁石が配設され、インナロータには、三相コイルが配設されている。さらに、インナロータが結合される駆動軸には、スリップリングが配設されている。そして、スリップリングに接触させてブラシが配設されている。
【０００３】
アシストモータは、クラッチモータとエンジンとの間において、クランクシャフトに取り付けられている。アシストモータは、クランクシャフトに結合され且つ永久磁石が配設されたロータと、ロータの外側に配置され且つ三相コイルが配設されたステータとを有している。
エンジンからクランクシャフトに出力される軸トルクとアシストモータからクランクシャフトに出力される軸トルクとの和が、クラッチモータのアウタロータ及びインナロータを介して駆動軸に出力される。
【０００４】
エンジンを停止した状態でクラッチモータから駆動軸にトルクを出力すると、その反力としてのトルクが、クランクシャフトに出力される。このため、アシストモータから、上記反力としてのトルクを打ち消すためのトルクがクランクシャフトに出力される。
さらに、アシストモータの出力トルクをより大きくすると、アシストモータがクランクシャフトを回転させるため、停止状態のエンジンが始動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１５０７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載される動力出力装置では、エンジンのクランクシャフトに、アシストモータとクラッチモータとが、直列な配置で取り付けられる。このため、動力出力装置の構造が複雑になる。さらに、上記動力出力装置では、駆動軸が回転すると、常にスリップリングが回転するため、ブラシの耐久性が低くなる。
【０００７】
本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、エンジンつまり内燃機関及びモータつまり回転電機を備えながらも、構造の簡易化及びブラシの耐久性向上を図る動力出力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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る動力出力装置は、車両に搭載される動力出力装置であって、内燃機関と、内燃機関に回転駆動力を伝達可能に接続される第一回転子と車両駆動機構に回転駆動力を伝達可能に接続される第二回転子とを含む回転電機と、第一回転子と一体に回転するように設けられた導電性を有するスリップリングと、スリップリングに対してブラシを介して電力の供給及び受取が可能な電力受給部と、内燃機関の運転時に第一回転子が回転する回転方向と反対方向への第一回転子の回転を制止可能な制止部と、内燃機関、回転電機及び電力受給部を制御する制御部とを備え、第一回転子及び第二回転子は、互いに対向し且つ相対的に回転可能に設けられ、第一回転子は、スリップリングに電気的に接続された巻線を含み、第二回転子は、巻線に対向して位置する磁石を含み、制御部は、スリップリングに電力を供給しつつ内燃機関を停止する場合、制止部によって第一回転子の回転を制止する。
【０００９】
制御部は、スリップリングに電力を供給しつつ停止させている内燃機関を始動する場合、制止部による制止を解除して内燃機関を始動し、スリップリングへの供給電力を減少してよい。
制止部は、第一回転子と共に回転可能な回転体に係合して回転体の回転を制止してよい。
制止部は、内燃機関のスタータであり、制御部は、スタータの発生トルクを制御することによって、第一回転子の制止及び制止解除を制御してよい。
制止部は、内燃機関の運転時に回転体が回転する回転方向への回転体の回転を許容するが、上記回転方向と反対方向への回転体の回転を制止するワンウェイクラッチであってよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る動力出力装置によれば、内燃機関及び回転電機を備えながらも構造の簡易化とブラシの耐久性向上とが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る動力出力装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る動力出力装置の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る動力出力装置の構成を示す模式図である。
【図４】図３のワンウェイクラッチの構成の一例を示す断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１を参照すると、本発明の実施の形態１に係る動力出力装置１００が示されている。なお、以下の実施の形態では、動力出力装置１００は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関とモータ等の回転電機とを備えるハイブリッド自動車に搭載されるものとして説明する。
【００１３】
動力出力装置１００は、内燃機関１と、三相交流電力によって動作するダブルロータ型モータであるカップリングモータ１０とを備えている。内燃機関１及びカップリングモータ１０は、ハイブリッド自動車の動力源を構成し、カップリングモータ１０は、回転電機を構成している。
カップリングモータ１０は、インナロータ１１と、インナロータ１１の外周側に配置されたアウタロータ１２とを備えている。カップリングモータ１０は、２つのロータ１１及び１２を備えているが、ステータを備えていない。ここで、インナロータ１１は第一回転子を構成し、アウタロータ１２は第二回転子を構成している。
【００１４】
円筒状のインナロータ１１は、同軸上にある入力軸１３を中心として一体に回転するように、入力軸１３に結合されている。インナロータ１１は、その外周面近傍に周方向に沿って設けられた三相巻線１１ａを含んでいる。
円筒状のアウタロータ１２は、インナロータ１１の外周を囲むように径方向外側に設けられている。アウタロータ１２の内部には、永久磁石１２ａが、三相巻線１１ａに対向するようにして周方向に沿って埋め込まれている。
アウタロータ１２は、インナロータ１１に対して、インナロータ１１の外周に沿って相対回転を行うことができるように構成されている。アウタロータ１２は、入力軸１３の周囲を囲む円筒状の出力軸１４に結合されている。出力軸１４及びアウタロータ１２は、入力軸１３及びインナロータ１１に対して、入力軸１３を中心とした相対回転を一体となって行うことができる。
【００１５】
入力軸１３の一方の端部は、内燃機関１のクランクシャフト１ａに機械的に接続された内燃機関駆動軸１５に、機械的に接続されている。これにより、入力軸１３及びインナロータ１１は、内燃機関１の回転駆動力が伝達されて回転するように構成されている。なお、この機械的に接続されるとは、本実施の形態１のように、内燃機関駆動軸１５のみを介して入力軸１３が内燃機関１のクランクシャフト１ａに接続される場合に加えて、内燃機関駆動軸１５の他に増速機、減速機のような変速機構、機械式の動力伝達機構等を介して入力軸１３がクランクシャフト１ａに接続される場合も含まれ得る。
【００１６】
入力軸１３の他方の端部は、カップリングモータ１０が備えるスリップリング装置１６に連結されている。
スリップリング装置１６は、円柱状の支持体１６ａと、支持体１６ａの外周に沿って延在する３つのスリップリング１６ｂとを備えている。
【００１７】
支持体１６ａは、同軸上にある入力軸１３を中心として一体に回転するように、入力軸１３に連結されている。３つのスリップリング１６ｂは、導電性を有する材料から作製され、互いに軸方向に間隔をあけて支持体１６ａに固定されている。各スリップリング１６ｂは、インナロータ１１の三相巻線１１ａの各相の巻線に電気的に接続されている。各スリップリング１６ｂは、各スリップリング１６ｂに接触するブラシ１７を介して、カップリングモータ１０の外部に設けられた動力出力装置１００のインバータ３０と電気的に接続されている。ブラシ１７は、導電性を有する材料から作製され、回転するスリップリング１６ｂに摺動しつつ接触することができるように配置されている。
上述のようなカップリングモータ１０は、インナロータ１１、アウタロータ１２、入力軸１３、出力軸１４及びスリップリング装置１６によって構成されている。
【００１８】
インバータ３０は、動力出力装置１００の二次電池３１と電気的に接続されている。
二次電池３１は、直流電力を充放電することができるように構成されている。
インバータ３０は、二次電池３１の直流電力を三相交流電力に変換し、ブラシ１７及びスリップリング装置１６を介して、インナロータ１１の三相巻線１１ａに供給することができる。また、インバータ３０は、インナロータ１１の三相巻線１１ａからの三相交流電力を、スリップリング装置１６及びブラシ１７を介して受電し、受電した三相交流電力を直流電力に変換して二次電池３１に供給することができる。
インバータ３０は、動力出力装置１００の電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ）３２によって動作が制御されるように構成されている。なお、ＥＣＵ３２は、内燃機関１の動作を制御するようにも構成されている。ここで、インバータ３０は、電力受給部を構成し、ＥＣＵ３２は、制御部を構成している。
【００１９】
また、出力軸１４は、図示しないピニオンギヤ及びドリブンギヤ等を介して変速装置２に機械的に接続されている。
変速装置２は、ファイナルギヤ３を介してデファレンシャルギヤ４に機械的に接続され、デファレンシャルギヤ４は、車輪６に接続されたドライブシャフト５に機械的に接続されている。変速装置２、ファイナルギヤ３、デファレンシャルギヤ４、ドライブシャフト５及び車輪６は、車両駆動機構７を構成している。
従って、カップリングモータ１０のアウタロータ１２と共に出力軸１４が回転することによって、動力出力装置１００を搭載するハイブリッド自動車が走行する。
なお、内燃機関１は、ハイブリッド自動車を走行させる際の出力軸１４及びアウタロータ１２の回転方向と同方向に、インナロータ１１を回転させるように構成されている。
【００２０】
また、内燃機関１のクランクシャフト１ａには、円板状のフライホイール８が一体に回転するように取り付けられている。フライホイール８の外周縁の全体には、周方向に沿ってギヤ歯が形成されている。ここで、フライホイール８は、回転体を構成している。
【００２１】
さらに、内燃機関１には、始動用モータ９が配設されている。始動用モータ９は、その回転軸の先端の歯車９ａをフライホイール８の外周縁のギヤ歯に係合させている。これにより、内燃機関１を始動する際、始動用モータ９がフライホイール８と共にクランクシャフト１ａを回転させる。なお、始動用モータ９は、インバータ３０から電力の供給を受けるように構成されており、ＥＣＵ３２によってその動作の制御を受ける。ここで、始動用モータ９は、スタータを構成している。
【００２２】
さらにまた、フライホイール８には、フライホイール８の回転を制止する制止装置２０が、配設されている。ここで、制止装置２０は、制止部を構成している。
本実施の形態１では、制止装置２０は、ディスクブレーキキャリパーのような構成を有しており、フライホイール８の円形側面を両側から掴むことによって、フライホイール８の回転を制止する。制止装置２０は、電力によって動作するように構成され、ＥＣＵ３２によってその動作の制御を受ける。制止装置２０は、フライホイール８を掴む動作を行う際と、掴んだ状態を解除する動作を行う際とに電力を消費するが、フライホイール８を掴んでいない間と、フライホイール８を掴んで制止させている間とでは、電力を消費しない。
なお、制止装置２０は、自動車のパーキングブレーキのように、フライホイール８の外周縁のギヤ歯に係止爪を係合させることによってフライホイール８の回転を制止する構成としてもよい。この場合も、係止爪の作動機構は、ＥＣＵ３２によってその動作の制御を受ける。
【００２３】
次いで、カップリングモータ１０の動作を説明する。
図１を参照すると、カップリングモータ１０では、インナロータ１１とアウタロータ１２との間に回転速度差が発生すると、相対的に回転する永久磁石１２ａが発生する磁界の作用によって、インナロータ１１の三相巻線１１ａに三相交流電流である誘導電流が発生する。発生した誘導電流は、スリップリング装置１６及びブラシ１７を介してインバータ３０に送られて直流電流に変換され、二次電池３１に蓄電される。
【００２４】
一方、インバータ３０が、二次電池３１の直流電力を三相交流電力に変換し、ブラシ１７及びスリップリング装置１６を介してインナロータ１１の三相巻線１１ａに供給すると、三相巻線１１ａを流れる交流電流が発生する磁界が、永久磁石１２ａに作用して、インナロータ１１とアウタロータ１２との間に回転トルクを発生させる。
そして、カップリングモータ１０の出力軸１４に発生するトルクは、インナロータ１１とアウタロータ１２との間に発生する磁界による回転トルクと、稼働する内燃機関１がインナロータ１１に与えるトルク、つまり内燃機関１の発生トルクとを合計したトルクとなる。
【００２５】
さらに、動力出力装置１００の動作を説明する。
図１を参照すると、動力出力装置１００は、動力出力装置１００を搭載するハイブリッド自動車を、カップリングモータ１０の出力軸１４への回転駆動力つまりトルクによって走行させる。出力軸１４へのトルクは、変速装置２、ファイナルギヤ３、デファレンシャルギヤ４及びドライブシャフト５を介して車輪６に伝達してハイブリッド自動車を走行させる。
【００２６】
動力出力装置１００のＥＣＵ３２は、内燃機関１を停止させた状態で二次電池３１の電力を使用することのみによってカップリングモータ１０を動作させてハイブリッド自動車を走行させるＥＶモード走行形態と、内燃機関１の動力を使用して入力軸１３を回転駆動させつつカップリングモータ１０を動作させてハイブリッド自動車を走行させるＲＥモード走行形態とを適宜選択して、ハイブリッド自動車の走行を制御する。なお、ＲＥモード走行形態では、二次電池３１の電力を使用する場合も使用しない場合もある。
【００２７】
以下、ＥＶモード走行中の場合と、ＥＶモード走行形態からＲＥモード走行形態へ走行形態を切り替える場合と、ＲＥモード走行形態からＥＶモード走行形態へ走行形態を切り替える場合とにおける動力出力装置１００の動作を中心に説明する。
【００２８】
ＥＶモード走行では、ＥＣＵ３２は、内燃機関１を停止させつつ、インバータ３０を制御して、二次電池３１の電力をカップリングモータ１０のインナロータ１１の三相巻線１１ａに供給し、アウタロータ１２に回転駆動させる。
この際、インナロータ１１とアウタロータ１２との間の磁界による回転トルクの反力としてのトルクを受けるインナロータ１１と共に、内燃機関１が逆回転をするのを防ぐために、ＥＣＵ３２は、制止装置２０を作動させてフライホイール８を制止させておく。フライホイール８の制止は、制止装置２０による制止トルクと内燃機関１の静摩擦力に起因するトルク（つまり、静摩擦トルク）との合計トルクが、インナロータ１１が受ける反力トルク以上であればよい。このため、制止装置２０による制止トルクは、内燃機関１の静摩擦トルクの分だけ低く抑えることができる。
【００２９】
なお、ＥＶモード走行中、インナロータ１１と共にスリップリング装置１６の支持体１６ａ及びスリップリング１６ｂも回転を停止している。このとき、ブラシ１７は、スリップリング１６ｂ上で摺動せずに静止しているため、ブラシ１７の摩耗が抑制される。
【００３０】
ＥＶモード走行形態からＲＥモード走行形態へ走行形態を切り替える場合、ＥＣＵ３２は、制止装置２０による制止を解除すると共に、始動用モータ９を起動する。この際、ＥＣＵ３２は、内燃機関１が回転できるように、インナロータ１１とアウタロータ１２との間の磁界による回転トルク以上のトルクを、始動用モータ９に生じさせる。
内燃機関１の始動後、ＥＣＵ３２は、始動用モータ９を停止する。さらに、始動後の内燃機関１がインナロータ１１にトルクを与えることになるため、ＥＣＵ３２は、インナロータ１１の三相巻線１１ａに供給する電力を減少し、インナロータ１１とアウタロータ１２との間の磁界による回転トルクを減少させる。これにより、内燃機関１の始動の前後において、カップリングモータ１０の出力軸１４に発生するトルクの変動が抑えられる。さらに、内燃機関１の始動後、ブラシ１７への電力供給量が減少することによって、ブラシ１７の発熱が抑えられ、ブラシ１７の摩耗が抑制される。
【００３１】
ＲＥモード走行形態からＥＶモード走行形態へ走行形態を切り替える場合、ＥＣＵ３２は、インナロータ１１の三相巻線１１ａに供給する電力を増加すると共に、内燃機関１を停止する。さらに、ＥＣＵ３２は、制止装置２０を作動させてフライホイール８と共に内燃機関１及びインナロータ１１を制止させる。内燃機関１が停止することによって、内燃機関１からインナロータ１１へ付与されるトルクがゼロに減少するが、三相巻線１１ａへの供給電力の増加によって、カップリングモータ１０の出力軸１４に発生するトルクの減少が抑えられる。さらに、インナロータ１１とアウタロータ１２との間の磁界による回転トルクから受けるインナロータ１１の反力トルクは、制止装置２０による制止トルクと内燃機関１の静摩擦トルクによって支持される。
【００３２】
上述で説明したように、本発明の実施の形態１に係るハイブリッド自動車に搭載される動力出力装置１００は、内燃機関１と、内燃機関１に回転駆動力を伝達可能に接続されるインナロータ１１と車両駆動機構７に回転駆動力を伝達可能に接続されるアウタロータ１２とを含むカップリングモータ１０と、インナロータ１１と一体に回転するように設けられた導電性を有するスリップリング１６ｂと、スリップリング１６ｂに対してブラシ１７を介して電力の供給及び受取が可能なインバータ３０と、内燃機関１の運転時にインナロータ１１が回転する回転方向と反対方向へのインナロータ１１の回転を制止可能な制止装置２０と、内燃機関１、カップリングモータ１０及びインバータ３０を制御するＥＣＵ３２とを備える。インナロータ１１及びアウタロータ１２は、互いに対向し且つ相対的に回転可能に設けられ、インナロータ１１は、スリップリング１６ｂに電気的に接続された三相巻線１１ａを含み、アウタロータ１２は、三相巻線１１ａに対向して位置する永久磁石１２ａを含む。ＥＣＵ３２は、スリップリング１６ｂに電力を供給しつつ内燃機関１を停止する場合、制止装置２０によってインナロータ１１の回転を制止する。
【００３３】
上述の構成において、スリップリング１６ｂに電力を供給しつつ内燃機関１を停止する場合、インナロータ１１の回転を制止する制止装置２０の制止トルクと内燃機関１の静摩擦トルクとが、三相巻線１１ａに電力が供給されるインナロータ１１とアウタロータ１２との間の磁界による回転トルクの反力トルクを支持する。これにより、内燃機関１の逆回転が防止されると共に、カップリングモータ１０の出力軸１４からの発生トルクを上記回転トルクに維持することが可能になる。
動力出力装置１００では、インナロータ１１の回転を制止するための制止装置２０が設けられるだけであるため、構造の簡易化が可能である。さらに、内燃機関１の停止時、インナロータ１１と共にスリップリング１６ｂも回転停止するため、ブラシ１７の耐久性の向上が可能になる。
【００３４】
また、動力出力装置１００において、ＥＣＵ３２は、スリップリング１６ｂに電力を供給しつつ停止させている内燃機関１を始動する場合、制止装置２０による制止を解除して内燃機関１を始動し、スリップリング１６ｂへの供給電力を減少する。
上述の構成によって、始動することによって内燃機関１がインナロータ１１に与えるトルクに起因するカップリングモータ１０の出力軸１４からの発生トルクの増加が、抑えられる。これにより、内燃機関１の始動前後における出力軸１４からの発生トルクの変動が抑えられる。
【００３５】
また、動力出力装置１００において、制止装置２０は、インナロータ１１と共に回転可能なフライホイール８に係合してフライホイール８の回転を制止する。これにより、制止装置２０の構造を簡易にすることができる。さらに、径が大きいフライホイール８の回転を制止するための制止トルクは小さくてすむため、制止装置２０の小型化が可能になる。
なお、実施の形態１に係る動力出力装置１００では、制止装置２０は、フライホイール８の回転を制止していたが、これに限定されるものでなく、インナロータ１１と共に回転するいかなる回転体の回転を制止するように構成されてもよい。
【００３６】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る動力出力装置２００は、実施の形態１に係る動力出力装置１００において制止装置２０を設けずに、始動用モータ９が制止装置の機能を兼ねるようにしたものである。
以下の実施の形態において、前出した図における参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
図２を参照すると、動力出力装置２００は、実施の形態１に係る動力出力装置１００において制止装置２０を備えない構成を有している。
そして、このような本発明の実施の形態２に係る動力出力装置２００のその他の構成は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
動力出力装置２００は、以下のように動作する。
図２を参照すると、ＥＶモード走行では、ＥＣＵ３２は、内燃機関１を停止させつつ、電力をカップリングモータ１０のインナロータ１１の三相巻線１１ａに供給し、アウタロータ１２に回転駆動させる。
この際、ＥＣＵ３２は、始動用モータ９を作動させてフライホイール８に回転トルクを与えることによって、フライホイール８を制止させておく。ＥＣＵ３２は、始動用モータ９の発生トルクと内燃機関１の静摩擦トルクとの合計トルクが、インナロータ１１とアウタロータ１２との間の磁界による回転トルクと釣り合うように、始動用モータ９の発生トルクを制御する。なお、始動用モータ９の発生トルクは、上記回転トルクに対して内燃機関１の静摩擦トルクの分だけ低く抑えることができる。
【００３８】
ＥＶモード走行形態からＲＥモード走行形態へ走行形態を切り替える場合、ＥＣＵ３２は、始動用モータ９の発生トルクを増加させる。この際、ＥＣＵ３２は、内燃機関１が回転できるように、インナロータ１１とアウタロータ１２との間の磁界による回転トルク以上のトルクを、始動用モータ９に生じさせる。
内燃機関１の始動後、ＥＣＵ３２は、始動用モータ９を停止する。さらに、始動後の内燃機関１がインナロータ１１に与えるトルクに起因したカップリングモータ１０の出力軸１４の発生トルクの変動を抑えるために、ＥＣＵ３２は、インナロータ１１の三相巻線１１ａに供給する電力を減少する。
【００３９】
ＲＥモード走行形態からＥＶモード走行形態へ走行形態を切り替える場合、ＥＣＵ３２は、インナロータ１１の三相巻線１１ａに供給する電力を増加すると共に、内燃機関１を停止する。さらに、ＥＣＵ３２は、始動用モータ９を作動させて、フライホイール８と共に内燃機関１及びインナロータ１１を制止させるようなトルクを始動用モータ９に発生させる。
また、このような本発明の実施の形態２に係る動力出力装置２００のその他の動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００４０】
上述のような本発明の実施の形態２に係る動力出力装置２００によれば、実施の形態１に係る動力出力装置１００と同様の効果が得られる。
さらに、動力出力装置２００において、ＥＣＵ３２は、始動用モータ９の発生トルクを制御することによって、インナロータ１１の制止及び制止解除を制御する。これによって、制止装置２０が不要になるため、構造の簡易化が可能になる。
【００４１】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る動力出力装置３００は、実施の形態１に係る動力出力装置１００において制止装置２０の代わりに、ワンウェイクラッチ３２０を設けるようにしたものである。
図３を参照すると、動力出力装置３００は、実施の形態１に係る動力出力装置１００と同様の構成を有しているが、制止装置２０を備えずに、内燃機関駆動軸１５に取り付けられたワンウェイクラッチ３２０を備えている。なお、ワンウェイクラッチ３２０は、内燃機関１のクランクシャフト１ａに取り付けられてもよい。
図３及び図４をあわせて参照すると、内燃機関１が運転する際に内燃機関１と共に内燃機関駆動軸１５が回転する方向を方向Ｒ１とし、方向Ｒ１と反対方向を方向Ｒ２とする。
ワンウェイクラッチ３２０は、内燃機関駆動軸１５が方向Ｒ１に回転するのを許容し、内燃機関駆動軸１５が方向Ｒ２に回転するのを阻止する。
【００４２】
図４を参照すると、ワンウェイクラッチ３２０の一例としてのカム式のワンウェイクラッチが示されている。なお、ワンウェイクラッチ３２０は、カム式に限定されるものでなく、スプラグ式、又はその他のいかなるワンウェイクラッチであってもよい。
カム式のワンウェイクラッチ３２０は、円筒状のアウタレース３２１と、アウタレース３２１の内側に配置された略円筒状のインナレース３２２とを備えている。
アウタレース３２１は、固定されている。
インナレース３２２は、アウタレース３２１に対して同軸上に配置され且つ回転することができる。インナレース３２２の中心の円筒状貫通孔３２２ａを通って、内燃機関駆動軸１５が挿入されている。インナレース３２２と内燃機関駆動軸１５とは、一体に回転することができるように、キー材３２２ｂを用いて互いに対して固定されている。
【００４３】
インナレース３２２の外周面３２２ｃには、周方向に沿って等間隔に並び且つ貫通孔３２２ａに向かって窪む複数の凹部３２３が形成されている。
各凹部３２３は、インナレース３２２の径方向に沿って延在する受壁部３２３ａと、インナレース３２２の弦方向に沿って延在する支持壁部３２３ｂとによって形成される。
よって、各凹部３２３とアウタレース３２１との間には、空間３２４が形成される。各空間３２４は、支持壁部３２３ｂに沿って受壁部３２３ａから離れるに従って支持壁部３２３ｂとアウタレース３２１との間の間隔が狭くなる形状を有している。
【００４４】
各空間３２４内には、円柱状のローラ３２５が、その軸方向を貫通孔３２２ａの軸方向に沿うようにして、配設されている。各ローラ３２５は、空間３２４内で支持壁部３２３ｂに沿って移動することができる。
各空間３２４内において、ローラ３２５と受壁部３２３ａとの間には、スプリング３２６が配設されている。スプリング３２６は、ローラ３２５を受壁部３２３ａから離れる方向に付勢し、ローラ３２５を支持壁部３２３ｂとアウタレース３２１と接触させる。
【００４５】
上述のような構成を有するワンウェイクラッチ３２０において、内燃機関駆動軸１５が、インナレース３２２と共に、紙面上での時計回り方向Ｒ２に回転すると、スプリング３２６によって付勢されるローラ３２５が、支持壁部３２３ｂとアウタレース３２１とにかみ合う。これにより、ローラ３２５と支持壁部３２３ｂとアウタレース３２１との間の接触面圧が高くなるため、インナレース３２２は、アウタレース３２１と一体に方向Ｒ２に回転しようとするが、固定されたアウタレース３２１によってその回転が制止される。つまり、インナレース３２２が制止される。
【００４６】
一方、回転が制止されたインナレース３２２が、紙面上での反時計回り方向Ｒ１への回転力が与えられると、ローラ３２５と支持壁部３２３ｂとアウタレース３２１との間の接触面圧が低くなる。これにより、ローラ３２５が支持壁部３２３ｂ及びアウタレース３２１に対して摺動することができるようになり、インナレース３２２がアウタレース３２１に対して方向Ｒ１に自由に回転することができる。
また、本発明の実施の形態３に係る動力出力装置３００のその他の構成は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００４７】
動力出力装置３００は、以下のように動作する。
図３及び図４をあわせて参照すると、ＥＶモード走行では、ＥＣＵ３２は、内燃機関１を停止させつつ、電力をカップリングモータ１０のインナロータ１１の三相巻線１１ａに供給し、アウタロータ１２に回転駆動させる。
この際、インナロータ１１と共に、内燃機関駆動軸１５及びワンウェイクラッチ３２０のインナレース３２２が、インナロータ１１とアウタロータ１２との間の磁界による回転トルクによって方向Ｒ２への反力トルクを受ける。これにより、インナレース３２２がアウタレース３２１に対して固定され、インナレース３２２と共に、インナロータ１１及び内燃機関１が制止される。
【００４８】
ＥＶモード走行形態からＲＥモード走行形態へ走行形態を切り替える場合、ＥＣＵ３２は、始動用モータ９を起動する。この際、ＥＣＵ３２は、ワンウェイクラッチ３２０のインナレース３２２及び内燃機関１が方向Ｒ１へ回転できるようなトルクを、始動用モータ９に生じさせる。
これにより、インナレース３２２及び内燃機関１が方向Ｒ１へ回転して、内燃機関１が始動する。内燃機関１の始動後、ＥＣＵ３２は、始動用モータ９を停止する。さらに、内燃機関１がインナロータ１１に与えるトルクに起因したカップリングモータ１０の出力軸１４の発生トルクの変動を抑えるために、ＥＣＵ３２は、インナロータ１１の三相巻線１１ａに供給する電力を減少する。
【００４９】
ＲＥモード走行形態からＥＶモード走行形態へ走行形態を切り替える場合、ＥＣＵ３２は、インナロータ１１の三相巻線１１ａに供給する電力を増加すると共に、内燃機関１を停止する。これにより、内燃機関１による反力を失ったインナロータ１１が、インナロータ１１とアウタロータ１２との間の磁界による回転トルクによって方向Ｒ２への反力トルクを受ける。その結果、ワンウェイクラッチ３２０のインナレース３２２と共に、インナロータ１１及び内燃機関１が制止される。
また、本発明の実施の形態３に係る動力出力装置３００のその他の動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００５０】
上述のような本発明の実施の形態３に係る動力出力装置３００によれば、実施の形態１に係る動力出力装置１００と同様の効果が得られる。
さらに、動力出力装置３００では、ワンウェイクラッチ３２０は、内燃機関１の運転時に内燃機関駆動軸１５が回転する回転方向への内燃機関駆動軸１５の回転を許容するが、上記回転方向と反対方向への内燃機関駆動軸１５の回転を制止する構成を有している。
上述の構成によって、インナロータ１１の制止及び制止解除が、機械式に行われ、電力を消費する必要が無い。さらに、インナロータ１１の制止及び制止解除のために、ワンウェイクラッチ３２０を設けるだけでよいので、構造の簡易化が可能になる。
【００５１】
実施の形態１〜３の動力出力装置において、カップリングモータ１０では、入力軸１３が結合されるインナロータ１１が、出力軸１４が結合されるアウタロータ１２の内側に配置されていたが、入力軸１３が連結されるロータが、出力軸１４が連結されるロータの外側に配置されてもよい。
実施の形態１〜３の動力出力装置において、２つのロータ１１及び１２を備えるがステータを備えないカップリングモータ１０が用いられていたが、これに限定されるものでなく、２つのロータとステータとを備えるダブルロータ型のモータが用いられてもよい。
【００５２】
実施の形態１〜３の動力出力装置において、内燃機関１、始動用モータ９、制止装置２０及びインバータ３０は、１つの電子コントロールユニットによって制御されていたが、複数の電子コントロールユニットによって制御されてもよい。
実施の形態１〜３の動力出力装置は、ハイブリッド自動車への搭載に限定されるものでなく、建設機械、ディーゼル機関車等のガソリンエンジン及びディーゼルエンジンなどの内燃機関と回転電機とを動力とする車両や機械に搭載してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  内燃機関、７  車両駆動機構、８  フライホイール（回転体）、９  始動用モータ（スタータ，制止部）、１０  カップリングモータ（回転電機）、１１  インナロータ（第一回転子）、１１ａ  三相巻線、１２  アウタロータ（第二回転子）、１２ａ  永久磁石、１５  内燃機関駆動軸（回転体）、１６  スリップリング装置、１６ｂ  スリップリング、１７  ブラシ、２０  制止装置（制止部）、３０  インバータ（電力受給部）、３２  ＥＣＵ（制御部）、１００，２００，３００  動力出力装置、３２０  ワンウェイクラッチ（制止部）。
【図１】
2017001426.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2017001426.tif 000006