JP2000337981A

JP2000337981A - 駆動装置

Info

Publication number: JP2000337981A
Application number: JP11147123A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Mizuno; 裕水野
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで精度の高いトルク検知が可能であ
る。【解決手段】動力源からの回転出力を負荷に伝達する駆
動装置において、入力端と出力端との間の回転力伝達経
路に互いに噛み合う少なくとも一対のドライブ歯車とド
リブン歯車を配置するとともに、ドライブ歯車によるド
リブン歯車への回転力の伝達に伴い、ドリブン歯車にス
ラスト力を発生させるとともに、ドリブン歯車あるいは
前記スラスト力に対する反力スラストが作用するドライ
ブ歯車のいずれか一方あるいは両方に、スラスト力を伝
達するが回転力を伝達しない回転力伝達遮断部材を介し
て作用し、前記スラスト力あるいは及び前記反力スラス
トを支持する荷重センサを配置し、この荷重センサによ
り動力源からの回転出力のトルクあるいは出力の検知を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、動力源からの回
転出力を負荷に伝達可能とするとともに、伝達経路途中
の回転トルクを検知可能な駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の駆動装置において回転トルクの検
知は、伝達経路途中の駆動軸に歪みゲージを貼りつけ、
歪みゲージと静止する検知手段の間の電気配線としてス
リップリングを配置するものがあった。このようにトル
クを検知することにより動力源についての各種制御や駆
動装置自身の減速制御等が可能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらスリップ
リングを配置するものにおいては、摩擦熱によりあるい
はスリップリングが変質して電気伝達特性が変化し正確
なトルク検知が不能となったり、磨耗が生じてスリップ
リングの接触不良が生じて信号電気の伝達が不能となり
トルク検知そのものが不能となったりする問題がある。

【０００４】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、長期間に渡り低コストで精度の高いトルク検知が
可能な駆動装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するために、この発明は、以下のように構成
した。

【０００６】請求項１に記載の発明は、『動力源からの
回転出力を負荷に伝達する駆動装置において、入力端と
出力端との間の回転力伝達経路に互いに噛み合う少なく
とも一対のドライブ歯車とドリブン歯車を配置するとと
もに、前記ドライブ歯車によるドリブン歯車への回転力
の伝達に伴い、ドリブン歯車にスラスト力を発生させる
とともに、ドリブン歯車あるいは前記スラスト力に対す
る反力スラストが作用するドライブ歯車のいずれか一方
あるいは両方に、スラスト力を伝達するが回転力を伝達
しない回転力伝達遮断部材を介して作用し、前記スラス
ト力あるいは及び前記反力スラストを支持する荷重セン
サを配置したことを特徴とする駆動装置。』である。

【０００７】この請求項１に記載の発明によれば、回転
力に起因してドリブン歯車あるいは及びドライブ歯車に
スラスト力を発生させ、ドリブン歯車あるいは及びドラ
イブ歯車に、スラスト力を伝達するが回転力を伝達しな
い回転力伝達遮断部材を介して作用する荷重センサでス
ラスト力あるいは及び反力スラストを支持するので、荷
重センサにより回転動力が消費されることなく動力源か
ら負荷への動力伝達に影響を与えることない。且つ、ド
リブン歯車あるいは及びドライブ歯車と荷重センサの間
は回転力伝達遮断部材を介して相対回転することになる
が、スラスト力のみ作用しているのみで、電流が通過す
る訳ではないので、摩擦熱や磨耗が生じて正確なトルク
検知が可能である。また、回転力伝達遮断部材を電流が
通過する訳ではないので、潤滑油等の塗布が可能であ
り、また回転力伝達遮断部材を耐磨耗性の高い軸受鋼や
セラミックで形成することも可能となり、長期に渡り正
確なトルク検知が可能となる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、『前記ドライブ
歯車と前記ドリブン歯車を互いに平行な２つの軸にそれ
ぞれ支持させるとともに、前記ドライブ歯車と前記ドリ
ブン歯車をスパイラル平歯車としたことを特徴とする請
求項１に記載の駆動装置。』である。

【０００９】この請求項２に記載の発明によれば、上記
請求項１に記載の発明と同様に長期に渡り正確なトルク
検知が可能となるとともに、動力源から負荷までの動力
伝達の途中で平行な２軸を利用して回転方向を変換可能
となる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、『前記ドライブ
歯車と前記ドリブン歯車を互いに直交あるいは斜交する
２つの軸にそれぞれ支持させるとともに、前記ドライブ
歯車と前記ドリブン歯車をストレート歯、スパイラル歯
あるいはゼロオール歯の傘歯車としたことを特徴とする
請求項１に記載の駆動装置。』である。

【００１１】この請求項３に記載の発明によれば、上記
請求項１に記載の発明と同様に長期に渡り正確なトルク
検知が可能となるとともに、動力源から負荷までの動力
伝達の途中で互いに交わる２軸を利用して動力伝達方向
を変えることができるので、動力源と負荷の間の相対位
置の自由度が増大する。

【００１２】請求項４に記載の発明は、『前記ドライブ
歯車と前記ドリブン歯車を互いに交わることも平行でも
ない食い違う２つの軸に支持させるとともに、前記ドラ
イブ歯車と前記ドリブン歯車をハイポイド車としたこと
を特徴とする請求項１に記載の駆動装置。』である。

【００１３】この請求項４に記載の発明によれば、上記
請求項１に記載の発明と同様に長期に渡り正確なトルク
検知が可能となるとともに、動力源から負荷までの動力
伝達の途中で互いに食い違う２軸を利用して動力伝達方
向を変えることができるので、動力源と負荷の間の相対
位置の自由度が増大する。

【００１４】請求項５に記載の発明は、『太陽歯車と、
この太陽歯車と同軸上に配置された冠歯車と、この冠歯
車と前記太陽歯車との間に配置され連動して回転する複
数の遊星歯車と、この複数の遊星歯車を軸支する腕を有
する遊星歯車機構を備え、第１の動力源の回転出力を前
記冠歯車に入力し、第２の動力源の回転出力を前記太陽
歯車に入力し、この太陽歯車の回転により前記遊星歯車
と前記冠歯車を連動して回転し、この冠歯車軸上の出力
軸から回転合力を出力し負荷に伝達するハイブリッド式
の駆動装置であり、前記腕に荷重センサを備え、この荷
重センサにより前記第２の動力源の回転出力のトルク検
知を行なうことを特徴とする駆動装置。』である。

【００１５】この請求項５に記載の発明によれば、複数
の遊星歯車を軸支する腕に荷重センサを備え、この荷重
センサによりトルク検知を低コストで高精度に行なうこ
とができ、且つ荷重センサに回転は伝達されないので摩
耗による荷重センサの検知可能寿命の低下が起きること
がない。

【００１６】請求項６に記載の発明は、『太陽歯車と、
この太陽歯車と同軸上に配置された冠歯車と、この冠歯
車と前記太陽歯車との間に配置され連動して回転する複
数の遊星歯車と、この複数の遊星歯車を軸支する腕を有
する遊星歯車機構を備え、第１の動力源の回転出力を前
記冠歯車に入力し、第２の動力源の回転出力を前記腕に
入力し、この腕により前記遊星歯車を介して前記太陽歯
車と前記冠歯車を連動して回転し、この冠歯車軸上の出
力軸から回転合力を出力し負荷に伝達するハイブリッド
式の駆動装置であり、前記太陽歯車に荷重センサを備
え、この荷重センサにより前記第２の動力源の回転出力
のトルク検知を行なうことを特徴とする駆動装置。』で
ある。

【００１７】この請求項６に記載の発明によれば、太陽
歯車に荷重センサを備え、この荷重センサにより第２の
動力源の回転出力のトルク検知を低コストで高精度に行
なうことができ、且つ荷重センサに回転は伝達されない
ので摩耗による荷重センサの検知可能寿命の低下が起き
ることがない。

【００１８】請求項７に記載の発明は、『太陽歯車と、
この太陽歯車と同軸上に配置された冠歯車と、この冠歯
車と前記太陽歯車との間に配置され連動して回転する複
数の遊星歯車と、この複数の遊星歯車を軸支する腕を有
する遊星歯車機構を備え、第１の動力源の回転出力を前
記冠歯車に入力し、第２の動力源の回転出力を前記冠歯
車に入力し、この冠歯車の回転により前記遊星歯車と前
記太陽歯車を連動して回転し、この太陽歯車軸上の出力
軸から回転合力を出力し負荷に伝達するハイブリッド式
の駆動装置であり、前記腕に荷重センサを備え、この荷
重センサにより前記出力軸の回転合力のトルク検知を行
なうことを特徴とする駆動装置。』である。

【００１９】この請求項７に記載の発明によれば、複数
の遊星歯車を軸支する腕に荷重センサを備え、この荷重
センサにより出力軸の回転合力のトルク検知を低コスト
で高精度に行なうことができ、且つ荷重センサに回転は
伝達されないので摩耗による荷重センサの検知可能寿命
の低下が起きることがない。

【００２０】請求項８に記載の発明は、『太陽歯車と、
この太陽歯車と同軸上に配置された冠歯車と、この冠歯
車と前記太陽歯車との間に配置され連動して回転する複
数の遊星歯車と、この複数の遊星歯車を軸支する腕を有
する遊星歯車機構を備え、第１の動力源の回転出力を前
記冠歯車に入力し、第２の動力源の回転出力を前記冠歯
車に入力し、この冠歯車により前記遊星歯車と前記太陽
歯車とを連動して回転し、前記腕上の出力軸から回転合
力を出力し負荷に伝達するハイブリッド式の駆動装置で
あり、前記太陽歯車に荷重センサを備え、この荷重セン
サにより前記出力軸の回転合力のトルク検知を行なうこ
とを特徴とする駆動装置。』である。

【００２１】この請求項８に記載の発明によれば、太陽
歯車に荷重センサを備え、この荷重センサにより出力軸
の合力トルク検知を低コストで高精度に行なうことがで
き、且つ荷重センサに回転は伝達されないので摩耗によ
る荷重センサの検知可能寿命の低下が起きることがな
い。

【００２２】請求項９に記載の発明は、『前記荷重セン
サは、励磁コイルにより励磁された磁性体を前記腕に支
持し、この腕からの荷重による前記磁性体の透磁率の変
化に基づくインダクタンス変化によって荷重を検出する
ことを特徴とする請求項５または請求項７に記載の駆動
装置。』である。

【００２３】この請求項９に記載の発明によれば、複数
の遊星歯車を軸支する腕からの荷重による磁性体の透磁
率の変化に基づくインダクタンス変化によって荷重を検
出するから、非接触型の磁気回路のコイルでトルク検知
を行なうような隙間管理が不要であり、トルク検知を低
コストで高精度に行なうことができ、且つ荷重センサに
回転は伝達されないので摩耗による荷重センサの検知可
能寿命の低下が起きることがない。

【００２４】請求項１０に記載の発明は、『前記荷重セ
ンサは、励磁コイルにより励磁された磁性体を前記太陽
歯車に支持し、この太陽歯車からの荷重による前記磁性
体の透磁率の変化に基づくインダクタンス変化によって
荷重を検出することを特徴とする請求項６または請求項
８に記載の駆動装置。』である。

【００２５】この請求項１０に記載の発明によれば、太
陽歯車からの荷重によ記磁性体の透磁率の変化に基づく
インダクタンス変化によって荷重を検出するから、非接
触型の磁気回路のコイルでトルク検知を行なうような隙
間管理が不要であり、トルク検知を低コストで高精度に
行なうことができる。

【００２６】請求項１１に記載の発明は、『前記荷重セ
ンサは、圧電型あるいは静電容量型センサからなること
を特徴とする請求項１乃至８に記載の駆動装置。』であ
る。

【００２７】この請求項１１に記載の発明によれば、変
位に対応する電気出力の大きい圧電素子あるいは静電容
量型素子を用いるので、請求項１乃至４に対応して用い
る場合には歯当たりに影響を与えることなく精度の高い
荷重計測ができると共に、請求項５乃至１０に対応して
用いる場合には大きなトルクに対しても変位が微小とで
きるので荷重センサの大きさをコンパクトにできる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の駆動装置の一実
施の形態を図面に基づいて説明する。

【００２９】この発明の鼓動装置の一つであるハイブリ
ッド式の駆動装置が適用されるハイブリッド自動車、自
動二輪車、自転車等の電動車両を、図１乃至図５に示
す。

【００３０】図１はハイブリッド自動車を示す概略構成
図である。このハイブリッド自動車１には、ハイブリッ
ド式の駆動装置２と第１の動力源となるモータ４と第２
の動力源となるエンジン３とが備えられている。駆動装
置２は、遊星減速器５、コントローラ６、バッテリ７及
びトルクセンサ８を有している。エンジン３の回転出
力、またはモータ４の回転出力、あるいは、このエンジ
ン３とモータ４の回転合成出力が遊星減速器５に入力さ
れ、遊星減速器５により減速されて出力され、この出力
により駆動輪８ａを回転させる。エンジン３及びモータ
４は、トルクセンサ８からのトルク情報に基づきコント
ローラ６により制御される。

【００３１】図２はハイブリッド自動二輪車を示す概略
構成図である。このハイブリッド自動二輪車１１には、
ハイブリッド式の駆動装置１２、エンジン１３、モータ
１４が備えられている。駆動装置１２は、遊星減速器１
５、コントローラ１６、バッテリ１７及びトルクセンサ
１８を有している。エンジン１３の回転出力、またはモ
ータ１４の回転出力、あるいは、このエンジン１３とモ
ータ１４の回転合成出力が、遊星減速器１５に入力され
遊星減速器１５により減速されて出力され、この出力に
より後輪１９ａの駆動輪を回転させる。エンジン１３及
びモータ１４は、トルクセンサ１８からのトルク情報に
基づきコントローラ１６により制御される。

【００３２】図３はハイブリッド自転車を示す概略構成
図である。ハイブリッド自転車２１には、ハイブリッド
式の駆動装置２２が備えられている。駆動装置２２は、
ペダル２３、モータ２４、遊星減速器２５、コントロー
ラ２６、バッテリ２７及びトルクセンサ２８を有してい
る。二輪車に乗っている者がペダル２３を踏み、このペ
ダル２３の踏力による回転出力、またはモータ２４の回
転出力、あるいは、このペダル２３の踏力による回転出
力とモータ２４の回転合成出力が、遊星減速器２５に入
力され、遊星減速器２５により減速されて出力され、こ
の出力により後輪２９ａの駆動輪を回転させる。モータ
２４は、トルクセンサ２８からのトルク情報に基づきコ
ントローラ２６により制御される。

【００３３】次に、ハイブリッド駆動装置の実施の形態
を図４乃至図７に示す。

【００３４】図４の実施の形態の駆動装置３０には、太
陽歯車３１と、この太陽歯車３１と同軸上に配置された
冠歯車３２と、この冠歯車３２と太陽歯車３１との間に
配置され連動して回転する複数の遊星歯車３３と、この
複数の遊星歯車３３を軸支する腕３４を有する遊星歯車
機構３５が備えられている。

【００３５】モータ３６の回転出力は傘歯車３６ａ，３
６ｂを介して冠歯車３２に入力され、このモータ３６の
回転出力以外のエンジン３７の回転出力は太陽歯車３１
に入力される。太陽歯車３１の回転により遊星歯車３３
と冠歯車３２が連動して回転し、この冠歯車軸上の出力
軸３８から合力を出力する。腕３４には荷重センサＳ１
が備えられ、この荷重センサＳ１によりモータ回転出力
以外の回転出力トルク検知を行ない、この実施の形態で
はエンジン回転出力のトルクを検知するエンジントルク
検知手段を構成している。

【００３６】このように複数の遊星歯車３３を軸支する
腕３４に荷重センサＳ１を備え、この荷重センサＳ１に
よりモータ３６からの入力以外のエンジン３７の出力軸
からの入力トルク検知を低コストで高精度に行なうこと
ができる。

【００３７】図５の実施の形態のハイブリッド式の駆動
装置４０には、太陽歯車４１と、この太陽歯車４１と同
軸上に配置された冠歯車４２と、この冠歯車４２と太陽
歯車４１との間に配置され連動して回転する複数の遊星
歯車４３と、この複数の遊星歯車４３を軸支する腕４４
を有する遊星歯車機構４５が備えられている。

【００３８】モータ４６の回転出力は傘歯車４６ａ，４
６ｂを介して冠歯車４２に入力され、モータ４６の回転
出力以外のエンジン４７の回転出力は腕４４に入力され
る。この腕４４により遊星歯車４３を介して太陽歯車４
１と冠歯車４２を連動して回転し、この冠歯車軸上の出
力軸４８から合力を出力する。太陽歯車４１には荷重セ
ンサＳ２が備えられ、この荷重センサＳ２によりモータ
４６からの入力以外の他のエンジン４７の出力軸からの
入力トルク検知を行なう。このように太陽歯車４１に荷
重センサＳ２を備え、この荷重センサＳ２によりモータ
４６からの入力以外の他のエンジン４７の出力軸からの
入力トルク検知を低コストで高精度に行なうことができ
る。

【００３９】図６の実施の形態のハイブリッド式の駆動
装置５０には、太陽歯車５１と、この太陽歯車５１と同
軸上に配置された冠歯車５２と、この冠歯車５２と太陽
歯車５１との間に配置され連動して回転する複数の遊星
歯車５３と、この複数の遊星歯車５３を軸支する腕５４
を有する遊星歯車機構５５が備えられている。

【００４０】モータ５６の回転出力は傘歯車５６ａ，５
６ｂを介して冠歯車５２に入力され、モータ５６の回転
出力以外のエンジン５７の回転出力は冠歯車５２に入力
される。この冠歯車５２の回転により遊星歯車５３と太
陽歯車５１が連動して回転し、この太陽歯車軸上の出力
軸５８から合力を出力する。腕５４には荷重センサＳ３
が備えられ、この荷重センサＳ３により出力軸５８の合
力トルク検知を行なう。この荷重センサＳ３は、合力ト
ルクを検知する合力トルク検知手段を構成する。

【００４１】このように複数の遊星歯車５３を軸支する
腕５４に荷重センサＳ３を備え、この荷重センサＳ３に
より出力軸５８の合力トルク検知を低コストで高精度に
行なうことができる。

【００４２】図７の実施の形態のハイブリッド式の駆動
装置６０には、太陽歯車６１と、この太陽歯車６１と同
軸上に配置された冠歯車６２と、この冠歯車６２と太陽
歯車６１との間に配置され連動して回転する複数の遊星
歯車６３と、この複数の遊星歯車６３を軸支する腕６４
を有する遊星歯車機構６５が備えられている。モータ６
６の回転出力は傘歯車６６ａ，６６ｂを介して冠歯車６
２に入力し、モータ６６の回転出力以外のエンジン６７
の回転出力は冠歯車６２に入力する。この冠歯車６２に
より遊星歯車６３と太陽歯車６１とが連動して回転し、
腕６４上の出力軸６８から合力を出力する。太陽歯車６
１には荷重センサＳ４が備えられ、この荷重センサＳ４
により出力軸６８の合力トルク検知を行なう。この荷重
センサＳ４は、合力トルクを検知する合力トルク検知手
段を構成する。

【００４３】このように太陽歯車６１に荷重センサＳ４
を備え、この荷重センサＳ４により出力軸６８の合力ト
ルク検知を低コストで高精度に行なうことができる。

【００４４】次に、ハイブリッド式の駆動装置の具体的
実施の形態を、図８乃至図１１に示す。図８はハイブリ
ッド式の駆動装置の断面図、図９は図８のXI-XI線に沿
う断面図、図１０は図８のX-X線に沿う断面図、図１１
は図８のXI-XI線に沿う断面図である。

【００４５】この実施の形態の駆動装置７０は、エンジ
ン７１、モータ７２、遊星減速器に備えられる遊星歯車
機構７３及びトルクセンサである荷重センサ７４を有し
ている。

【００４６】エンジン７１は、シリンダ７５、ピストン
７６、コンロッド７７及びクランク軸７８を有し、クラ
ンク軸７８は不図示のケーシングに保持される軸受７９
に軸支されている。クランク軸７８の一端部には、フラ
イホイール兼発電機８０が設けられ、他端部には入力軸
８１が接続されている。

【００４７】遊星歯車機構７３は、太陽歯車８２と、こ
の太陽歯車８２と同軸上に配置された冠歯車８３と、こ
の冠歯車８３と太陽歯車８２との間に配置され連動して
回転する複数の遊星歯車８４と、この複数の遊星歯車８
４を軸支するとともに入力軸８１回りに回動自在とされ
る腕８５を有している。

【００４８】モータ７２の回転出力は傘歯車８６ａ，８
６ｂを介して冠歯車８３に入力され、このモータ７２の
回転出力以外のエンジン７１の回転出力は入力軸８１を
介して太陽歯車８２に入力される。太陽歯車８２の回転
により遊星歯車８４と冠歯車８３が連動して回転し、こ
の冠歯車軸上の出力軸８７から合力を出力する。出力軸
８７は、外周を不図示のケーシングに保持される軸受９
５に軸支され、内周を入力軸８１にニードルベアリング
８８を介して支持され、この出力軸８７にはスプロケッ
ト８９が設けられ、スプロケット８９により図示しない
チェーンにより駆動輪を回転させる。

【００４９】腕８５には荷重センサＳが備えられ、この
荷重センサＳによりモータからの入力以外の他のエンジ
ン７１からの入力のトルク検知を行なう。荷重センサＳ
は、図示しない励磁コイルにより励磁された磁性体９０
の端部を腕８５のアーム部８５ａの突起８５ａ１に支持
し、この腕８５のアーム部８５ａからの荷重による磁性
体９０の透磁率の変化に基づくインダクタンス変化によ
って荷重を検出する。このように複数の遊星歯車８４を
軸支する腕８５からの荷重による磁性体９０の透磁率の
変化に基づくインダクタンス変化によって荷重を検出す
るから、非接触型の磁気回路のコイルでトルク検知を行
なうような隙間管理が不要であり、トルク検知を低コス
トで高精度に行なうことができる。

【００５０】図４及び図６の実施の形態の荷重センサＳ
１，Ｓ３が、この荷重センサＳと同様に構成される。ま
た、図５及び図７の実施の形態の荷重センサＳ２，Ｓ４
も、この荷重センサＳと同様に構成され、この場合は図
示しない励磁コイルにより励磁された磁性体９０を太陽
歯車４１，６１に支持し、この太陽歯車４１，６１から
の荷重による磁性体９０の透磁率の変化に基づくインダ
クタンス変化によって荷重を検出する。このように太陽
歯車４１，６１からの荷重によ記磁性体９０の透磁率の
変化に基づくインダクタンス変化によって荷重を検出す
るから、非接触型の磁気回路のコイルでトルク検知を行
なうような隙間管理が不要であり、トルク検知を低コス
トで高精度に行なうことができる。

【００５１】次に、この荷重センサＳの具体的な実施の
形態を、図１２及び図１３に基づいて詳細に説明する。

【００５２】図１２は荷重センサの基本構成を示す断面
図である。１０１は棒状の磁性体であって、その周囲に
は励磁コイル１０２と検出コイル１０３が巻装されてお
り、これらは磁性材料からなる磁気シールドケース１０
４内に収納されている。励磁コイル１０２と検出コイル
１０３とは電気的に絶縁されている。

【００５３】ここで、磁性体１０１は、鉄系、鉄クロム
系、鉄ニッケル系、鉄コバルト系、純鉄、鉄ケイ素系、
鉄アルミニウム系、パーマロイ材等の磁性材料、軟磁性
材料又は超磁歪材料によって構成されており、これの磁
気シールドケース１０４から上方へ突出する端部には非
磁性材料からなるジョイント１０５が取り付けられてい
る。ジョイント１０５は緩衝材及び磁気遮断材として機
能する。

【００５４】また、励磁コイル１０２には発振回路１０
６が電気的に接続されており、検出コイル１０３には整
流回路１０７、増幅器１０８及び演算手段としてのＣＰ
Ｕ１０９が電気的に接続されている。

【００５５】磁性体１０１は発振回路１０６によって駆
動される励磁コイル１０２によって磁化されており、こ
の磁化された磁性体１０１にジョイント１０５を介して
荷重Ｐが軸方向に作用すると該磁性体１０１に対して圧
縮力が働き、磁歪効果により磁性体１０１の透磁率が減
少してインダクタンス変化が発生し、このインダクタン
ス変化によって励磁コイル１０２の両端の電圧が変化す
ると同時に、検出コイル１０３の両端の電圧Ｖも巻数比
に比例して変化する。なお、磁歪効果は超磁歪材の場合
は数１００〜数１０００ｐｐｍ、その他は数１０ｐｐｍ
以下である。

【００５６】電圧Ｖは整流回路１０７にて整流された後
に増幅器１０８によって増幅され、出力信号としてＣＰ
Ｕ１０９に入力され、ＣＯＵ１０９はこの電圧Ｖに基づ
いて磁性体１０１に作用する荷重Ｐの大きさを算出す
る。

【００５７】この実施の形態では、磁性体１０１と、こ
れを磁化する励磁コイル１０２と、電圧Ｖを検出する検
出コイル１０３及びこれらを磁気的にシールドする磁気
シールドケース１０４等によって構成したため、構造が
単純化して高い強度が得られるとともに、小型軽量化及
びコストダウンが可能となり、取り扱いが容易となって
移動用に適したものとなる。

【００５８】また、この実施の形態に係る荷重センサ
は、磁性体１０１に荷重Ｐを直接作用させて荷重Ｐによ
る磁性体１０１の透磁率の変化に基づくインダクタンス
変化によって荷重Ｐを検出するようにしたため、検出に
変位を伴うことがなく、高いダイレクト感とフィーリン
グ性が得られ、調整が容易でヒステリシスが小さく抑え
られる。特に、磁性体１０１に超磁歪材料を使用した場
合は、検出の出力が大きく取れて有利である。そして、
磁性体１０１と励磁コイル１０２及び検出コイル１０３
で構成される検出部は磁気シールドケース１０４によっ
て磁気的にシールドされているため、検出結果が磁気的
な影響を受けにくく、荷重Ｐを高精度に検出することが
できる。なお、この実施の形態では励磁コイル１０２と
検出コイル１０３を使用したが、単に励磁コイル１０２
のみとし、この励磁コイル１０２の電圧を検出しても良
い。

【００５９】図１３は荷重センサの基本構成を示す他の
実施の形態の断面図であり、この図においては励磁コイ
ル及び信号処理回路の図示を省略している。

【００６０】この実施の形態に係る荷重センサは、２つ
の検出部Ｋ１、Ｋ２を上下に直列に配置し、これらを１
つの非磁性材料から成るケース１１０で覆って構成され
ている。ここで、検出部Ｋ１は磁性体１０６とその周囲
に配された検出コイル１０３及びこれらを収容する磁気
シールドケース１０４を含んで構成され、同様に検出部
Ｋ２も磁性体１１１とその周囲に配された検出コイル１
１３及びこれらを収容する磁気シールドケース１１４を
含んで構成され、磁性体１１１は非磁性材料からなるジ
ョイント１１５によって検出部Ｋ１の磁気シールドケー
ス１０４に連結されている。

【００６１】検出部Ｋ１、Ｋ２の磁性体１０１、１１１
は磁歪定数が互いに異なる材質によって構成されてお
り、ジョイント１０５を介して磁性体１０１に作用する
軸方向の荷重Ｐはジョイント１１５を介して他方の磁性
体１１１にもそのまま作用する。

【００６２】従って、検出部Ｋ１、Ｋ２の各磁性体１０
１、１１１には同じ荷重Ｐがそれぞれ作用するが、これ
らの磁性体１０１、１１１の磁歪定数は互いに異なって
いるため、検出部Ｋ１、Ｋ２におけるインダクタンス変
化に差が生じ、このインダクタンス変化の差によって各
検出コイル１０３、１１３に発生する電圧Ｖ１、Ｖ２も
互いに異なる値を示す。

【００６３】各検出コイル１０３、１１３に発生する電
圧Ｖ１、Ｖ２は環境条件（温度や湿度）等の影響を受け
るが、電圧Ｖ１、Ｖ２等の差（Ｖ１−Ｖ２）を差値出力
△Ｖとして検出することによって環境条件等の影響を受
けることなく荷重Ｐを高精度に検出することができる。

【００６４】この実施の形態においても、前記した実施
の形態と同様の効果が得られるが、高精度であるために
増幅率を大きく取ることが可能となり、磁性体１０１、
１１１として高価な超磁歪材料の代わりに汎用の材料を
使用することができるため、一層のコストダウンを図る
ことができる。

【００６５】この実施の形態においては、検出部Ｋ１、
Ｋ２におけるインダクタンス変化に差を設ける手段とし
て磁性体１０１、１１１として磁歪定数の異なる材料を
使用したが、透磁率が異なる材料を使用しても良く、或
は同じ材料でも熱処理、表面処理（メッキ、漫炭、窒化
処理等）、加工硬化（ショットピーニング等）等の処理
（例えば一方には処理を施し、他方には処理を施さな
い）によって硬度の異なるものを使用してもよい。ま
た、一体化した１つの磁気シールドケース１０４内に磁
性体１０１、１１１と検出コイル１０３、１１３を収納
しても良く、この場合は、より軽量小型化でき、部品点
数も少なくコスト低減が可能となる。

【００６６】次に、ハイブリッド式の駆動装置の他の具
体的実施の形態を、図１４及び図１５に示す。図１４は
ハイブリッド式の駆動装置を備える電動車両のパワーユ
ニット部の平断面図、図１５は同パワーユニット部の遊
星歯車機構の構成図である。

【００６７】電動車両のパワーユニット２１０におい
て、２１１はクランク軸であって、このクランク軸２１
１はベアリング２１２を介してハウジング２１３に回転
自在に支持されており、そのクランク軸２１１にはモー
タ入力以外の他のエンジンやクランクからの踏み力等の
入力手段が取り付けられる。

【００６８】クランク軸２１１上には遊星歯車機構２１
６が設けられており、この遊星歯車機構２１６は、クラ
ンク軸２１１に枢支された太陽歯車２１７と冠歯車２１
８及びこれらの太陽歯車２１７と冠歯車２１８に噛み合
って自転しながら公転する複数の遊星歯車２１９を含ん
で構成されている。

【００６９】太陽歯車２１７の外周にはトルクアーム２
２０が設けられ、図７に示すようにトルクアーム２２０
はその一部から一体に延出するレバー部２２０ａが荷重
センサＳの磁性体９０によってハウジング２１３に固定
されることによって回転が阻止されている。

【００７０】また、冠歯車２１８はクランク軸２１１上
に回転可能に支承された合力の出力軸２２２にリベット
２２３にて取り付けられており、出力軸２２２の内端部
には傘歯車２２２ａが一体に形成され、出力軸２２２の
他端のハウジング２１３外には駆動スプロヶット２２４
が設けられている。

【００７１】さらに、クランク軸２１１にはワンウェイ
クラッチ２２５を介して腕２２６が回転自在に支持され
ており、この腕２２６には各遊星歯車２１９が軸２２７
によって支持されている。

【００７２】他方、図１４において、２２８は補助動力
を発生するモータである。遊星ローラ式減速機２３５及
びワンウェイクラッチ２３６を介してモータ２２８によ
って回転駆動される駆動軸２２９の端部には傘歯車２３
０が設けられており、この傘歯車２３０は合力の出力軸
２２２の内端部に一体に形成された傘歯車２２２ａに噛
合している。

【００７３】クランク軸２１１を回転駆動すると、その
回転はワンウェイクラッチ２２５を介して腕２２６に伝
達されて腕２２６がクランク軸２１１と共に回転駆動さ
れる。ここで、遊星歯車機構２１６の太陽歯車２１７と
トルクアーム２２０は事実上固定されて回転しないた
め、腕２２６が回転駆動されると、腕２２６に支持され
た各遊星歯車２１９は腕２２６と共に太陽歯車２１７の
周りを公転するとともに、軸２２７の周りに自転して冠
歯車２１８を回転駆動するため、冠歯車２１８に設けら
れた合力の出力軸２２２に人力が伝達される。

【００７４】ところで、遊星歯車機構２１６において
は、トルクアーム２２０にはクランク軸２１１に入力さ
れるトルクの大きさに比例した反力が発生し、この反力
によってトルクアーム２２０には応力変化が発生する
が、トルクアーム２２０に支持された荷重センサＳによ
りモータ入力以外の他の入力トルク検知を行なう。この
荷重センサＳは、図１２及び図１３の実施の形態と同様
に構成され、クランク軸２１１に入力される入力トルク
を検出することができる。

【００７５】このようにクランク軸２１１に入力される
入力トルクが検出されると、不図示のコントローラはモ
ータ２２８への供給電流を制御して入力トルクに比例し
た大きさの補助動力を発生させ、この補助動力は駆動軸
２２９と傘歯車２３０，２２２ａを経て合力の出力軸２
２２に伝達される。

【００７６】従って、例えば乗員の人力とモータ２２８
からの補助動力は合力の出力軸２２２によって合力さ
れ、この合力によって出力軸２２２と駆動スプロケット
２２４が回転駆動される。そして、駆動スプロケット２
２４の回転は不図示のチェーンを介して不図示の従動ス
プロケット及び後輪に伝達され、後輪が人力とこれに比
例する大きさの補助動力によって回転駆動されて電動車
両が走行せしめられる。

【００７７】次に、ハイブリッド式の駆動装置の制御を
図１６乃至図２０に基づいて説明する。図１６はハイブ
リッド式の駆動装置の制御を示す概略構成図である。こ
の実施の形態のハイブリッド式の駆動装置３００は、エ
ンジン３０１、モータ３０２、遊星歯車機構３０３及び
減速機３０４を有し、モータ３０２からのモータ出力の
入力とエンジン３０１からのエンジン出力の入力とを遊
星歯車機構３０３により合力し、この合力出力を減速機
３０４により減速して負荷３０５に出力する。この負荷
３０５は、電動車両の前輪または後輪の駆動輪の出力軸
である。エンジン３０１にはフライホイール部に発電機
３０２Ｂが設けられており、エンジン開回転数が大なる
程大きな充電電圧で下記するバッテリ３４０を充電でき
るようにしている。

【００７８】エンジン３０１には、噴射ポンプ３１０の
駆動で燃料が供給され、またスロットルバルブ３１１の
駆動により空気の吸入量が制御され、点火プラグ３１２
の点火により空気と燃料の混合気が燃焼し、この燃焼に
より所定のエンジン出力が得られる。また、エンジン３
０１の駆動により二酸化炭素、水蒸気、未燃焼分や熱等
が排出される。

【００７９】噴射ポンプ３１０や不図示の噴射インジェ
クタではエンジン制御回路３２０からの制御に基づき燃
料の流量調整や噴射タイミング制御が行なわれる。スロ
ットルバルブ３１１は、エンジン制御回路３２０からの
制御に基づきスロットルアクチュエータ３３０により開
度調整が行なわれ、スロットル位置センサ３３１により
開度を検出し、この開度検出情報がエンジン制御回路３
２０に送られる。一方不図示のアクセルベダルにはアク
セル位置センサ３３１Ａが設けられてエンジンのアクセ
ル位置を検知するアクセル位置検知手段を構成してい
る。点火プラグ３１２はエンジン制御回路３２０からの
制御に基づき点火回路３３２により点火時期調整が行な
われる。

【００８０】エンジン３０１にはクランク位置センサ３
３３が備えられ、クランク位置センサ３３３によりクラ
ンク角、回転速度検出情報がエンジン制御回路３２０に
送られる。このクランク位置センサ３３３は、エンジン
回転数を検知するエンジン回転数検知手段を構成する。

【００８１】モータ３０２にはドライバ回路３２４によ
り制御されるバッテリ３４０からの供給電流により駆動
され、電流検出センサ３３４は前記供給電流を検出し、
この電流検出情報がエンジン制御回路３２０に送られ
る。また、モータ３０２には回転検出センサ３３５が備
えられ、回転検出センサ３３５により回転速度検出情報
がエンジン制御回路３２０に送られる。なお電流検出セ
ンサ３３４はモータ出力を検知するモータ出力検知手段
を構成している。

【００８２】遊星歯車機構３０３は、図４乃至図１１及
び図１４及び図１５に示すように構成される。また、遊
星歯車機構３０３には荷重センサ３３６、センサアンプ
３３７が備えられ、この荷重センサ３３６及びセンサア
ンプ３３７も同様に図４乃至図１１及び図１４及び図１
５に示すように構成され、具体的には図１２及び図１３
に示すように構成される。荷重センサ３３６は、エンジ
ン出力のトルクを検知するエンジントルク検知手段を構
成する。

【００８３】減速機３０４の出力は回転検出センサ３３
８により検出され、この回転検出センサ３３８からの回
転速度検出情報がエンジン制御回路３２０に送られる。
この回転検出センサ３３８は、合力回転数を検知する合
力回転数検知手段を構成する。

【００８４】また、ハイブリッド式の駆動装置３００に
はバッテリ３４０が備えられ、このバッテリ３４０から
電流がエンジン制御回路３２０に供給されるとともに、
電圧・電流センサ３４１からバッテリ３４０の電圧・電
流情報がエンジン制御回路３２０に送られる。電圧・電
流センサ３４１はモータ３０２に電力を供給するバッテ
リ３４０の充電状態検知手段を構成している。

【００８５】エンジン制御回路３２０は制御手段を構成
し、このエンジン制御回路３２０はセンサ信号処理回路
３２１、演算回路３２２、データマップ３２３及びドラ
イブ回路３２４を有する。データマップ３２３はアクセ
ル位置に対応したモータ出力及びエンジン出力のマップ
とを有している。また、アクセル位置に対応したモータ
出力及びエンジン出力のマップとして、図１９に示すバ
ッテリの充電状態検知値が所定値以上の時使用する基本
出力マップと、図２０に示すバッテリの充電状態検知値
が所定以下の時使用する第２出力マップとを有してい
る。

【００８６】演算回路３２２では、充電状態が良好の時
基本出力マップを用い、負荷回転数と所定の関係にある
合力回転数検知値（モータ回転数と一致する場合あるい
はモータ回転数と所定の比率を持つ場合が有る）とアク
セル位置検知値に応じたモータ出力のマップに基づきモ
ータ３０２に電力を供給するとともに、エンジントルク
検知値及びエンジン回転数検知値によりエンジン出力を
算出するか、合力トルク検知値、合力回転数検知値及び
モータ入力検知値によりエンジン出力を算出する算出手
段を有し、アクセル位置検知値に応じたエンジン出力マ
ップ値とエンジン出力算出値との差に基づき、この差を
減少するようにエンジン運転状態可変手段を制御する。

【００８７】また、演算回路３２２では、充電不足の時
には、基本出力マップにおける目標合計出力線より充電
のための増加出力分大きい値を持つ目標エンジン出力線
を持つ第２出力マップを用い、合力回転数検知値とアク
セル位置検知値に応じたエンジン出力値と、上記のよう
に算出するエンジン出力算出値との差に基づき、この差
を減少するようにエンジン運転状態可変手段を制御す
る。

【００８８】ここで、エンジン出力算出値は、荷重セン
サがエンジンの回転出力の回転力を検知するように配置
された実施の形態においては、荷重センサによる検知荷
重に腕の長さを掛けて回転力を算出し、さらにこの算出
回転力（トルク）と、エンジン動力入力部材の回転数と
によりエンジン出力値を算出する。また、荷重センサが
エンジンからの回転入力とモータからの回転入力が合わ
せられた回転力を検知するように配置された実施の形態
においては、荷重センサによる検知荷重に腕の長さを掛
けて回転力を算出し、さらにこの算出回転力（トルク）
と、合力の出力軸の回転数とにより合力出力値を算出
し、この合力出力算出値からモータ出力検知手段による
モータ出力検知値を差し引くことによりエンジン出力値
を算出することができる。

【００８９】センサ信号処理回路３２１には、スロット
ル位置センサ３３１、クランク角センサ３３３、センサ
アンプ３３７、電流検出センサ３３４、回転検出センサ
３３５、回転検出センサ３３８及び電圧・電流センサ３
４１等の各センサからの情報が入力され、このセンサ信
号を処理して演算回路３２２へ出力する。演算回路３２
２ではデータマップ３２３に基づき演算処理してエンジ
ンの制御信号をドライブ回路３２４へ送り、このドライ
ブ回路３２４を介して点火回路３３２、噴射ポンプ３１
０、不図示の噴射インジェクタ、スロットルアクチュエ
ータ３３０及びモータ３０２を制御する。

【００９０】次に、エンジン制御回路３２０によるエン
ジン制御を、図１７乃至図２０に示す。図１７はハイブ
リッド駆動のメインフローチャート、図１８はエンジン
制御のフローチャート、図１９は基本出力マップを示す
図、図２０は第２出力マップを示す図である。

【００９１】図１７において、ステップａ１でメインス
イッチがＯＮされると、起動プログラムが実行される
（ステップｂ１）。起動すると、ステップｃ１でアクセ
ル位置θ及び合力回転数Ｒの検出を行ない、ステップｄ
１でアクセル位置θが所定位置Ａと比較する。アクセル
位置θが所定位置Ａ以下の場合には、ステップｅ１でバ
ッテリ電圧が所定電圧Ｐ以上の場合には、ステップｆ１
で図１９に示す基本出力マップから合力回転数Ｒ及びア
クセル位置に対応するモータ目標出力を読み出し、この
モータ目標出力が得られるようにモータ制御を行なう
（ステップｇ１）。

【００９２】ステップｅ１でバッテリ電圧が所定電圧Ｐ
以下の場合には、ステップｈ１でエンジン始動を行ない
あるいは既にエンジン起動後であればそのままステップ
ｉ１に進み、ステップｉ１で図２２に示す第２出力マッ
プからアクセル位置に対応する充電要時のエンジン目標
出力を読み出し、この充電要時のエンジン目標出力が得
られるようにエンジン制御を行なう（ステップｊ１）。
このように図２０に示す第２出力マップによればモータ
は起動されず、負荷駆動用出力にバッテリ充電用の出力
を加えた目標エンジン出力値でエンジン制御するから、
所定の出力を負荷に供給しつつバッテリに充電電力を供
給してバッテリの充電を適切に行なうことができ、バッ
テリの充電不足が解消される。

【００９３】ステップｄ１でアクセル位置θが所定位置
Ａ以上の場合には、ステップｋ１でバッテリ電圧が所定
電圧Ｐ以上の場合には、ステップｌ１でエンジ始動を行
ないあるいはエンジン起動後であればその時ステップｍ
１に進み、図１９に示す基本出力マップからアクセル位
置に対応するモータ目標出力を読み出し（ステップｍ
１）、さらにアクセル位置に対応するエンジン目標出力
を読み出し（ステップｎ１）、前記モータ目標出力が得
られるようにモータ制御を行ない（ステップｏ１）、前
記エンジン目標出力が得られるようにエンジン制御を行
なう（ステップｐ１）。

【００９４】ステップｋ１でバッテリ電圧が所定電圧Ｐ
以下の場合には、ステップｈ１に移行し、エンジン始動
を行ないあるいは既にエンジン起動後であればそのまま
ステップｉ１に進み、ステップｉ１で図２０に示す第２
出力マップからアクセル位置に対応する充電要時のエン
ジン目標出力を読み出し、この充電要時のエンジン目標
出力が得られるようにエンジン制御を行なう（ステップ
ｊ１）。

【００９５】このエンジン制御は、図１８に示すよう
に、ステップａ２でエンジン回転数を検知し、ステップ
ｂ２でエンジン回転数の変化率が所定値以上か否かの判
断を行ない、エンジン回転数の変化率が所定値以下の場
合には、ステップｃ２でスロットル開度設定マップを読
み出し、エンジン目標出力が得られるようにエンジン回
転数とエンジン目標出力から、スロットル開度を求めス
ロットル開度設定を行なう。そして、ステップｄ２で点
火時期制御設定マップを読み出し、スロットル開度設定
値あるいはスロットル開度検知値とエンジン回転数から
点火時期を求め、点火時期の設定を行なう。

【００９６】一方、ステップｂ２でエンジン回転数の変
化率が所定値以上の場合には、加速または減速であり、
ステップｄ２へ移行し、点火時期制御設定マップを読み
出し、スロットル開度設定値あるいはスロットル開度検
知値とエンジン回転数から点火時期を求め、点火時期の
設定を行なう。

【００９７】そして、ステップｄ２で上記した荷重セン
サを使ってエンジン出力の回転力算出すなわちトルク検
知を行ない、ステップｆ２でエンジン出力の算出を行な
う。ステップｇ２で目標出力がエンジン出力算出値と一
致するか否かの判断を行ない、目標出力がエンジン出力
算出値より以下の場合にはステップｈ２でスロットル開
度を減少する補正を行ない、さらに燃料供給量を下げ
る。

【００９８】ステップｇ２で目標出力がエンジン出力算
出値と一致するか否かの判断を行ない、目標出力がエン
ジン出力算出値より以上の場合にはステップｉ２でスロ
ットル開度を増加する補正を行ない、燃料供給量を上げ
る。このように目標出力とエンジン出力算出値との差を
減少するように制御するから、加速性や燃費特性を改善
し、かつバッテリの充電不足を解消することが可能であ
る。

【００９９】以上のように、バッテリ充電をエンジンで
直接駆動、あるいはエンジンから負荷への動力伝達系か
ら駆動して発電機で実施する場合には、エシジン出力の
一部が充電電力として消費されてしまうが、目標エンジ
ン出力を大きくするので負荷に伝達する出力を確保する
ことができる。

【０１００】なお、バッテリ充電を商用電源のみで実施
する場合には、図１７のステップｉ１にて使用する第２
の出カマップの充填時の目標エンジン出力は、Ｐ２とな
りモータは全運転域で停止させるとともに、充電要の警
告灯を点灯するようにする。

【０１０１】なお、上記実施の形態において、駆動装置
に回転力を出力する第１動力源として電動モータ、第２
動力源としてエンジンあるいは人力としたが、第１動力
源として人力、風力駆動プロペラ、水車、化石燃料ある
いは太陽熱を利用する蒸気タービン等、さらには第２の
エンジンであっても良い。同様に、第２動力源として人
力、風力駆動プロペラ、水車、化石燃料あるいは太陽熱
を利用する蒸気タービン等さらには第２の電動モータで
あっても良い。

【０１０２】図２１乃至２５は動力源が一つである場合
であるこの発明の複数の実施の形態である駆動装置を示
すものである。図２１はこの複数の実施の形態の駆動装
置を搭載する自動車あるいは定位置置きの発電機等の概
略構成図である。この自動車等には動力源となるエンジ
ン４００と駆動装置５００が搭載され、動力源となるエ
ンジン４００の出力が駆動装置５００を経て負荷４０１
に伝達される。

【０１０３】図２２はこの複数の実施の形態の内の一つ
の駆動装置５００の概略構成図である。

【０１０４】エンジン４００出力が入力軸５０１に入力
され、この入力回転力は、入力軸５０１に固着支持され
る駆動歯車５０２から、この駆動歯車５０２に噛み合う
被駆動歯車５０３に伝えられ、さらにこの被駆動歯車５
０３を固着支持する出力軸５０４から、負荷４０１に出
力される。駆動歯車５０２と被駆動歯車５０３はそれぞ
れヘリカル歯を持つので、エンジン回転力が伝達される
時、それぞれスラスト力を発生する。駆動歯車５０２の
スラスト力は入力軸５０１を回転自在に保持する不図示
の軸受により支持され、被駆動歯車５０３のスラスト力
Ｆ１は出力軸５０４を回転自在に保持する不図示の軸受
によっては支持されず、軸受鋼等からなる回転受け部材
５０５を介して荷重センサ５０６により支持される。回
転受け部材５０５は出力軸５０４の回転力は伝達しない
でスラスト力Ｆ１を荷重センサ５０６に伝達するスラス
ト軸受けを構成する。荷重センサ５０６は図１２に示す
荷重センサと同様の構成を有し、５０６Ａはスラスト力
Ｆ１を受ける棒状の磁性体、５０６Ｂは励磁コイルと検
出コイルからなる複合コイル、５０６Ｃは磁性材料から
なる磁気シールドケースである。

【０１０５】磁性体５０６Ａに作用するスラスト力Ｆ１
は図１２に示す荷重センサと同様の原理により検出さ
れ、且つ回転力は回転部材５０５により荷重センサ５０
６には伝達されないので、荷重センサ５０６はスラスト
力Ｆ１はを長期に渡って安定して検出することができ
る。

【０１０６】入力軸５０２における回転力とスラスト力
Ｆ１の間にはヘリカル角に対応した所定の関係があるの
で、スラスト力Ｆ１を検知することによりエンジン４０
０の出力回転力（エンジントルク）を算出することがで
きる。この算出されるエンジントルクからさらにエンジ
ン出力を算出し、上記ハイブリッド式の駆動装置の場合
と同様にエンジンのスロットル制御、点火時期制御、燃
料供給量制御を実施し、出力性能、燃費性能、あるいは
排気清浄化等を果たすことができる。

【０１０７】図２３はこの複数の実施の形態の内の他の
駆動装置６００の概略構成図である。

【０１０８】エンジン４００出力が入力軸６０１に入力
され、この入力回転軸は、入力軸６０１に固着支持され
る駆動歯車６０２から、この駆動歯車６０２に噛み合う
被駆動歯車６０３に伝えられ、さらにこの被駆動歯車６
０３を固着支持する出力軸６０４から、負荷４０１に出
力される。駆動歯車６０２と被駆動歯車６０３はそれぞ
れヘリカル歯を持つので、エンジン回転力が伝達される
時、それぞれスラスト力を発生する。駆動歯車６０２の
スラスト力は入力軸６０１を回転自在に保持する軸受け
６０５により支持され、被駆動歯車６０３のスラスト力
Ｆ１は出力軸６０４を回転自在に保持する軸受６０６に
よっては支持されず、この軸受６０６の内輪、転動ボー
ル、外輪を経てスラスト伝達部材６０８に伝達され、さ
らにスラスト伝達部材６０８から荷重センサ６１０に伝
えられて支持される。６０７は軸受６０５のスラスト荷
重及びラジアル荷重を支持する一方、軸受６０６のラジ
アル荷重のみを支持するケーシングである。

【０１０９】荷重センサ６１０は図１３に示す荷重セン
サと同様の構成を有し、２つの検出部Ｋ１，Ｋ２を直列
に配置し、これらを１つの非磁性材料から成るケース６
２０とカバー６１９で覆って検出されている。ここで、
検出部Ｋ１はスラスト伝達部材６０８に当接する磁性体
６１１とその周囲に配された検出コイル６１２及びこれ
らを収納する磁気シールドケース６１３を含んで構成さ
れ、同様に検出部Ｋ２は検出部Ｋ１の磁気シールドケー
ス６１３に当接する磁性体６１４とその周囲に配された
検出コイル６１５及びこれらを収納する磁気シールドケ
ース６１６を含んで構成される。

【０１１０】スラスト力Ｆ１は、磁性体６１１、磁気シ
ールドケース６１３、磁性体６１４、磁気シールドケー
ス６１６を経て、バネ受け６１７、コイルバネ６８を介
してカバー６１９、ケース６２０さらにケーシング６０
７に伝達される。これら磁性体６１１及び磁性体６１４
にそれぞれ作用するスラスト力Ｆ１は図１３に示す荷重
センサと同様の原理により検出され、且つ回転力は軸受
６０６により荷重センサ６１０には伝達されないので、
荷重センサ６１０はスラスト力Ｆ１を長期に渡って安定
して検出することができる。

【０１１１】入力軸６０１における回転力とスラス卜力
Ｆ１の間にはヘリカル角に対応した所定の関係があるの
で、スラスト力Ｆ１を検知することによりエンジン４０
０の出力回転力（エンジントルク）を算出することがで
きる。この算出されるエンジントルクからさらにエンジ
ン出力を算出し、上記ハイブリッド式の駆動装置の場合
と同様にエンジンのスロットル制御、点火時期制御、燃
料供給量制御を実施し、出力性能、燃費性能、あるいは
排気清浄化等を果たすことができる。

【０１１２】図２４はこの複数の実施の形態の内のさら
に他の駆動装置７００の概略構成図である。

【０１１３】エンジン４００出力が入力軸７０１に入力
され、この入力回転力は、入力軸７０１に固着支持され
る駆動傘歯車７０２から、この駆動傘歯車７０２に噛み
合う被駆動傘歯車７０３に伝えられ、さらにこの被駆動
傘歯車７０３を固着支持する出力軸７０４から、負荷４
０１に出力される。駆動傘歯車７０２と被駆動傘歯車７
０３はそれぞれヘリカル歯を持つので、エンジン回転力
が伝達される時、それぞれスラスト力を発生する。被駆
動傘歯車７０３２のスラスト力は出力軸７０４を回転自
在に保持する不図示の軸受により支持され、駆動傘歯車
７０２のスラスト力Ｆ１は入力軸７０１を回転自在に保
持する不図示の軸受によっては支持されず、軸受鋼等か
らなる回転受け部材７０５を介して荷重センサ７０６に
より支持される。回転受け部材７０５は入力軸７０１の
回転力は伝達しないでスラスト力Ｆ１を荷重センサ７０
６に伝達するスラスト軸受を構成する。荷重センサ７０
６は図１２に示す荷重センサと同様の構成を有し、７０
６Ａはスラスト力Ｆ１を受ける棒状の磁性体、７０６Ｂ
は励磁コイルと検出コイルからなる複合コイル、７０６
Ｃは磁性材料からなる磁気シールドケースである。

【０１１４】磁性体７０６Ａに作用するスラスト力Ｆ１
は図１２に示す荷重センサと同様の原理により検出さ
れ、且つ回転力は回転受け部材７０５により荷重センサ
７０６には伝達されないので、荷重センサ７０６はスラ
スト力Ｆ１はを長期に渡って安定して検出することがで
きる。

【０１１５】入力軸７０２における回転力とスラスト力
Ｆ１の間にはヘリカル角、減速比、及び交差角度等に対
応した所定の関係があるので、スラスト力Ｆ１を検知す
ることによりエンジン４００の出力回転力（エンジント
ルク）を算出することができる。この算出されるエンジ
ントルクからさらにエンジン出力を算出し、上記ハイブ
リッド式の駆動装置の場合と同様にエンジンのスロット
ル制御、点火時期制御、燃料供給量制御を実施し、出力
性能、燃費性能、あるいは排気清浄化等を果たすことが
できる。

【０１１６】なお、本傘歯車において、歯形をストレー
ト歯としても、回転力が伝達される時駆動傘歯車７０２
と被駆動傘歯軍７０３のそれぞれにスラスト力を発生す
るので、入力軸７０１あるいは出力軸７０４に少なくと
も一方において回転受け部材７０５を介して荷重センサ
７０６にスラスト力を支持させるようにし、スラスト力
を検知し、結果としてエンジントルクあるいはエンジン
出力を算出検知するようにしても良い。

【０１１７】なおさらに、図２２、図２３の実施の形態
において、それぞれ入力軸５０１、６０１側に荷重セン
サ５０６、６０６を配置してスラスト力を検知し、結果
としてエンジントルクあるいはエンジン出力を算出検知
するようにしても良い。

【０１１８】図２５はこの複数の実施の形態の内のさら
に他の駆動装置８００の概略構成図である。

【０１１９】エンジン４００出力が入力軸８０１に入力
され、この入力回転力は、入力軸８０１に固着支持され
る駆動ハイポイド歯車８０２から、この駆動ハイポイド
歯車８０２に噛み合う被駆動ハイポイド歯車８０３に伝
えられ、さらにこの被駆動ハイポイド歯車８０３を固着
支持する入力軸８０ｌと延長線が交わることもなく平行
でもない食い違い軸となる出力軸８０４から、負荷４０
１に出力される。駆動ハイポイド歯車８０２と被駆動ハ
イポイド傘歯車８０３はそれぞれヘリカル歯を持つの
で、エンジン回転力が伝達される時、それぞれスラスト
力を発生する。８０５は回転受け部材、８０６は荷重セ
ンサであり、上記他の実施の形態と同様にスラスト力Ｆ
１を検知し、さらにエンジン制御のためエンジントル
ク、さらにはエンジン出力を算出検知するようにしてい
る。

【０１２０】なお、上記全ての実施の形態において荷重
センサとして、圧電型あるいは静電容量型センサを用い
ても良い。この場合には、図２１乃至図２５の各実施の
形態に対応して用いる場合には変位量を小さくできるの
で歯当たりに影響を与えることなく精度の高い荷重計測
ができるとともに、図１乃至図１１の各実施の形態に対
応して用いる場合には大きなトルクに対しても変位が微
小とできるので荷重センサの大きさをコンパクトにでき
る。なお、歯当たりが変化すると歯車の耐久性が低下す
ることが多いが、荷重センサを変更することにより歯車
の耐久性の低下を防止することができる。

【０１２１】

【発明の効果】前記したように、請求項１に記載の発明
では、回転力に起因してドリブン歯車あるいは及びドラ
イブ歯車にスラスト力を発生させ、ドリブン歯車あるい
は及びドライブ歯車に、スラスト力を伝達するが回転力
を伝達しない回転力伝達遮断部材を介して作用する荷重
センサでスラスト力あるいは及び反力スラストを支持す
るので、荷重センサにより回転動力が消費されることな
く動力源から負荷への動力伝達に影響を与えることな
い。且つ、ドリブン歯車あるいは及びドライブ歯車と荷
重センサの間は回転力伝達遮断部材を介して相対回転す
ることになるが、スラスト力のみ作用しているのみで、
電流が通過する訳ではないので、摩擦熱や磨耗が生じて
正確なトルク検知が可能である。また、回転力伝達遮断
部材を電流が通過する訳ではないので、潤滑油等の塗布
が可能であり、また回転力伝達遮断部材を耐磨耗性の高
い軸受鋼やセラミックで形成することも可能となり、長
期に渡り正確なトルク検知が可能となる。

【０１２２】請求項２に記載の発明では、上記請求項１
に記載の発明と同様に長期に渡り正確なトルク検知が可
能となるとともに、動力源から負荷までの動力伝達の途
中で平行な２軸を利用して回転方向を変換可能となる。

【０１２３】請求項３に記載の発明では、上記請求項１
に記載の発明と同様に長期に渡り正確なトルク検知が可
能となるとともに、動力源から負荷までの動力伝達の途
中で互いに交わる２軸を利用して動力伝達方向を変える
ことができるので、動力源と負荷の間の相対位置の自由
度が増大する。

【０１２４】請求項４に記載の発明では、上記請求項１
に記載の発明と同様に長期に渡り正確なトルク検知が可
能となるとともに、動力源から負荷までの動力伝達の途
中で互いに食い違う２軸を利用して動力伝達方向を変え
ることができるので、動力源と負荷の間の相対位置の自
由度が増大する。

【０１２５】請求項５に記載の発明では、複数の遊星歯
車を軸支する腕に荷重センサを備え、この荷重センサに
よりトルク検知を低コストで高精度に行なうことがで
き、且つ荷重センサに回転は伝達されないので摩耗によ
る荷重センサの検知可能寿命の低下が起きることがな
い。

【０１２６】請求項６に記載の発明では、太陽歯車に荷
重センサを備え、この荷重センサにより第２の動力源の
回転出力のトルク検知を低コストで高精度に行なうこと
ができ、且つ荷重センサに回転は伝達されないので摩耗
による荷重センサの検知可能寿命の低下が起きることが
ない。

【０１２７】請求項７に記載の発明では、複数の遊星歯
車を軸支する腕に荷重センサを備え、この荷重センサに
より出力軸の回転合力のトルク検知を低コストで高精度
に行なうことができ、且つ荷重センサに回転は伝達され
ないので摩耗による荷重センサの検知可能寿命の低下が
起きることがない。

【０１２８】請求項８に記載の発明では、太陽歯車に荷
重センサを備え、この荷重センサにより出力軸の合力ト
ルク検知を低コストで高精度に行なうことができ、且つ
荷重センサに回転は伝達されないので摩耗による荷重セ
ンサの検知可能寿命の低下が起きることがない。

【０１２９】請求項９に記載の発明では、複数の遊星歯
車を軸支する腕からの荷重による磁性体の透磁率の変化
に基づくインダクタンス変化によって荷重を検出するか
ら、非接触型の磁気回路のコイルでトルク検知を行なう
ような隙間管理が不要であり、トルク検知を低コストで
高精度に行なうことができる、且つ荷重センサに回転は
伝達されないので摩耗による荷重センサの検知可能寿命
の低下が起きることがない。

【０１３０】請求項１０に記載の発明では、太陽歯車か
らの荷重によ記磁性体の透磁率の変化に基づくインダク
タンス変化によって荷重を検出するから、非接触型の磁
気回路のコイルでトルク検知を行なうような隙間管理が
不要であり、トルク検知を低コストで高精度に行なうこ
とができる。

【０１３１】請求項１１に記載の発明では、変位に対応
する電気出力の大きい圧電素子あるいは静電容量型素子
を用いるので、請求項１乃至４に対応して用いる場合に
は歯当たりに影響を与えることなく精度の高い荷重計測
ができると共に、請求項５乃至１０に対応して用いる場
合には大きなトルクに対しても変位が微小とできるので
荷重センサの大きさをコンパクトにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハイブリッド自動車を示す概略構成図である。

【図２】ハイブリッド自動二輪車を示す概略構成図であ
る。

【図３】ハイブリッド自転車を示す概略構成図である。

【図４】ハイブリッド式の駆動装置の実施の形態を示す
図である。

【図５】ハイブリッド式の駆動装置の実施の形態を示す
図である。

【図６】ハイブリッド式の駆動装置の実施の形態を示す
図である。

【図７】ハイブリッド式の駆動装置の実施の形態を示す
図である。

【図８】ハイブリッド式の駆動装置の断面図である。

【図９】図８のXI-XI線に沿う断面図である。

【図１０】図８のX-X線に沿う断面図である。

【図１１】図８のXI-XI線に沿う断面図である。

【図１２】荷重センサの構成を示す図である。

【図１３】荷重センサの他の実施の形態の構成を示す図
である。

【図１４】ハイブリッド式の駆動装置を備える電動車両
のパワーユニット部の平断面図である。

【図１５】パワーユニット部の遊星歯車機構の構成図で
ある。

【図１６】ハイブリッド式の駆動装置の制御を示す概略
構成図である。

【図１７】ハイブリッド駆動のメインフローチャートで
ある。

【図１８】エンジン制御のフローチャートである。

【図１９】基本出力マップを示す図である。

【図２０】第２出力マップを示す図である。

【図２１】複数の実施の形態の駆動装置を搭載する自動
車あるいは定位置置きの発電機等の概略構成図である。

【図２２】複数の実施の形態の内の一つの駆動装置の概
略構成図である。

【図２３】複数の実施の形態の内の他の駆動装置の概略
構成図である。

【図２４】複数の実施の形態の内のさらに他の駆動装置
の概略構成図である。

【図２５】複数の実施の形態の内のさらに他の駆動装置
の概略構成図である。

【符号の説明】

３０ハイブリッド駆動装置３１太陽歯車３２冠歯車３３遊星歯車３４腕３５遊星歯車機構３６モータ３６ａ，３６ｂ傘歯車３７エンジン３８出力軸Ｓ１荷重センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】動力源からの回転出力を負荷に伝達する駆
動装置において、入力端と出力端との間の回転力伝達経
路に互いに噛み合う少なくとも一対のドライブ歯車とド
リブン歯車を配置するとともに、前記ドライブ歯車によ
るドリブン歯車への回転力の伝達に伴い、ドリブン歯車
にスラスト力を発生させるとともに、ドリブン歯車ある
いは前記スラスト力に対する反力スラストが作用するド
ライブ歯車のいずれか一方あるいは両方に、スラスト力
を伝達するが回転力を伝達しない回転力伝達遮断部材を
介して作用し、前記スラスト力あるいは及び前記反力ス
ラストを支持する荷重センサを配置したことを特徴とす
る駆動装置。
【請求項２】前記ドライブ歯車と前記ドリブン歯車を互
いに平行な２つの軸にそれぞれ支持させるとともに、前
記ドライブ歯車と前記ドリブン歯車をスパイラル平歯車
としたことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】前記ドライブ歯車と前記ドリブン歯車を互
いに直交あるいは斜交する２つの軸にそれぞれ支持させ
るとともに、前記ドライブ歯車と前記ドリブン歯車をス
トレート歯、スパイラル歯あるいはゼロオール歯の傘歯
車としたことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項４】前記ドライブ歯車と前記ドリブン歯車を互
いに交わることも平行でもない食い違う２つの軸に支持
させるとともに、前記ドライブ歯車と前記ドリブン歯車
をハイポイド車としたことを特徴とする請求項１に記載
の駆動装置。
【請求項５】太陽歯車と、この太陽歯車と同軸上に配置
された冠歯車と、この冠歯車と前記太陽歯車との間に配
置され連動して回転する複数の遊星歯車と、この複数の
遊星歯車を軸支する腕を有する遊星歯車機構を備え、第
１の動力源の回転出力を前記冠歯車に入力し、第２の動
力源の回転出力を前記太陽歯車に入力し、この太陽歯車
の回転により前記遊星歯車と前記冠歯車を連動して回転
し、この冠歯車軸上の出力軸から回転合力を出力し負荷
に伝達するハイブリッド式の駆動装置であり、前記腕に
荷重センサを備え、この荷重センサにより前記第２の動
力源の回転出力のトルク検知を行なうことを特徴とする
駆動装置。
【請求項６】太陽歯車と、この太陽歯車と同軸上に配置
された冠歯車と、この冠歯車と前記太陽歯車との間に配
置され連動して回転する複数の遊星歯車と、この複数の
遊星歯車を軸支する腕を有する遊星歯車機構を備え、第
１の動力源の回転出力を前記冠歯車に入力し、第２の動
力源の回転出力を前記腕に入力し、この腕により前記遊
星歯車を介して前記太陽歯車と前記冠歯車を連動して回
転し、この冠歯車軸上の出力軸から回転合力を出力し負
荷に伝達するハイブリッド式の駆動装置であり、前記太
陽歯車に荷重センサを備え、この荷重センサにより前記
第２の動力源の回転出力のトルク検知を行なうことを特
徴とする駆動装置。
【請求項７】太陽歯車と、この太陽歯車と同軸上に配置
された冠歯車と、この冠歯車と前記太陽歯車との間に配
置され連動して回転する複数の遊星歯車と、この複数の
遊星歯車を軸支する腕を有する遊星歯車機構を備え、第
１の動力源の回転出力を前記冠歯車に入力し、第２の動
力源の回転出力を前記冠歯車に入力し、この冠歯車の回
転により前記遊星歯車と前記太陽歯車を連動して回転
し、この太陽歯車軸上の出力軸から回転合力を出力し負
荷に伝達するハイブリッド式の駆動装置であり、前記腕
に荷重センサを備え、この荷重センサにより前記出力軸
の回転合力のトルク検知を行なうことを特徴とする駆動
装置。
【請求項８】太陽歯車と、この太陽歯車と同軸上に配置
された冠歯車と、この冠歯車と前記太陽歯車との間に配
置され連動して回転する複数の遊星歯車と、この複数の
遊星歯車を軸支する腕を有する遊星歯車機構を備え、第
１の動力源の回転出力を前記冠歯車に入力し、第２の動
力源の回転出力を前記冠歯車に入力し、この冠歯車によ
り前記遊星歯車と前記太陽歯車とを連動して回転し、前
記腕上の出力軸から回転合力を出力し負荷に伝達するハ
イブリッド式の駆動装置であり、前記太陽歯車に荷重セ
ンサを備え、この荷重センサにより前記出力軸の回転合
力のトルク検知を行なうことを特徴とする駆動装置。
【請求項９】前記荷重センサは、励磁コイルにより励磁
された磁性体を前記腕に支持し、この腕からの荷重によ
る前記磁性体の透磁率の変化に基づくインダクタンス変
化によって荷重を検出することを特徴とする請求項５ま
たは請求項７に記載の駆動装置。
【請求項１０】前記荷重センサは、励磁コイルにより励
磁された磁性体を前記太陽歯車に支持し、この太陽歯車
からの荷重による前記磁性体の透磁率の変化に基づくイ
ンダクタンス変化によって荷重を検出することを特徴と
する請求項６または請求項８に記載の駆動装置。
【請求項１１】前記荷重センサは、圧電型あるいは静電
容量型センサからなることを特徴とする請求項１乃至８
に記載の駆動装置。