JP2007259635A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達装置の大型化を招くことなく動力伝達装置から出力可能なトルクを増大させる。
【解決手段】入力軸１６よりも低い回転速度で入力軸１６と連動するリングローラ２２にロータ６２が組み込まれた電動機６０が設けられている。遊星ローラ機構１２は、サンローラ２１から各ピニオンローラ２３へ減速されて伝達された電動機１０からの動力に電動機６０のロータ６２で発生した動力を各ピニオンローラ２３で合成して出力軸１８へ伝達することが可能である。これによって、遊星ローラ機構１２のトルク伝達容量を増大させることなく、遊星ローラ機構１２から出力可能なトルクを増大させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力軸に入力された動力源からの動力を変速して出力軸へ伝達する動力伝達装置に関する。

電動機等の動力源からの動力を変速して伝達するために、歯車伝動機構が用いられている（例えば下記特許文献１）。また、ローラ同士の油膜を介した接触部に生じる油膜のせん断力（トラクション力）によって動力伝達を行うトラクションドライブ機構も、動力を変速して伝達するために用いられている。さらに、歯車伝動機構及びトラクションドライブ機構の両方を用いた動力伝達装置も提案されている（例えば下記特許文献２）。

特許第３３９４７７１号公報 特開２００２−２１３５６６号公報

動力伝達装置のトルク伝達容量については、動力伝達装置が動力源の最大トルクを変速して出力することができるようにする必要があるため、その制約からトルク伝達容量が設定される。ただし、動力伝達装置から出力可能なトルクを増大させるために、そのトルク伝達容量を増大させると、動力伝達装置の大型化を招くことになる。一方、動力伝達装置を小型化すると、そのトルク伝達容量が低下するため、動力伝達装置から出力可能なトルクも減少する。このように、動力伝達装置のトルク伝達容量の増大及び小型化は、相反する性能にある。

本発明は、動力伝達装置の大型化を招くことなく動力伝達装置から出力可能なトルクを増大させることを目的とする。

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。

本発明に係る動力伝達装置は、入力軸とともに連動する複数の変速用回転部材であって、入力軸に入力された第１電動機からの動力を変速して出力軸へ伝達するための複数の変速用回転部材を有する変速機構と、ステータ及びロータが対向配置され、入力軸と異なる回転速度で連動する変速用回転部材に該ロータが組み込まれた第２電動機と、を備え、変速機構は、第１電動機からの動力に第２電動機のロータで発生した動力を合成して出力軸へ伝達することが可能な機構であることを要旨とする。

本発明においては、入力軸と異なる回転速度で連動する変速用回転部材に第２電動機のロータを組み込むことで、変速されて伝達された第１電動機からの動力に第２電動機のロータで発生した動力を合成して出力軸へ伝達することができる。これによって、変速機構のトルク伝達容量を増大させることなく変速機構から出力可能なトルクを増大させることができる。したがって、本発明によれば、動力伝達装置の大型化を招くことなく動力伝達装置から出力可能なトルクを増大させることができる。

本発明の一態様では、第２電動機と第１電動機の極数比が、第１電動機と第２電動機の理論回転速度比に等しく設定されていることで、第１電動機及び第２電動機を共通の駆動回路で駆動することができる。この態様では、第１電動機及び第２電動機へ電力供給する電力供給部と、電力供給部から第１電動機及び第２電動機へ供給する電力の配分を調整する電力配分調整部と、を備えることで、第１電動機と第２電動機のトルク配分を調整することができる。さらに、第１電動機または出力軸の回転速度を検出する回転速度検出部を備え、電力配分調整部は、回転速度検出部で検出された回転速度に基づいて、電力供給部から第１電動機及び第２電動機へ供給する電力の配分を調整することで、第１電動機と第２電動機のトルク配分を第１電動機または出力軸の回転速度に応じて調整することができる。さらに、電力配分調整部は、回転速度検出部で検出された回転速度が所定値以下の場合は、該回転速度が所定値を超える場合よりも第２電動機へ供給する電力の配分を増大させることで、低速回転時に動力伝達装置から出力されるトルクを増大させることができる。

本発明の一態様では、変速機構は、トラクション伝動により動力を変速して伝達する複数のトラクション伝動部材を前記複数の変速用回転部材として有し、前記ロータが、入力軸と異なる回転速度で連動するトラクション伝動部材に組み込まれていることが好適である。また、本発明の一態様では、変速機構は、歯車伝動により動力を変速して伝達する複数の歯車伝動部材を前記複数の変速用回転部材として有し、前記ロータが、入力軸と異なる回転速度で連動する歯車伝動部材に組み込まれていることが好適である。

本発明の一態様では、変速機構は、第１電動機からの動力が入力されるサン回転部材と、サン回転部材の外周を取り囲むリング回転部材と、サン回転部材とリング回転部材との間に配置されたピニオン回転部材とを、前記複数の変速用回転部材として有する遊星機構を含み、前記ロータが、リング回転部材に組み込まれており、遊星機構は、サン回転部材に入力された第１電動機からの動力に第２電動機のロータで発生した動力をピニオン回転部材またはリング回転部材で合成して出力軸へ伝達することが可能な機構であることが好適である。こうすれば、第２電動機のロータに発生させるトルクを増大させることができる。

また、本発明に係る動力伝達装置は、入力軸とともに連動する複数の変速用回転部材であって、入力軸に入力された動力源からの動力を変速して出力軸へ伝達するための複数の変速用回転部材を有する変速機構と、ステータ及びロータが対向配置され、入力軸と異なる回転速度で連動する変速用回転部材に該ロータが組み込まれた電動機と、を備え、変速機構は、動力源からの動力に電動機のロータで発生した動力を合成して出力軸へ伝達することが可能な機構であることを要旨とする。

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。

図１は、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り、その軸線方向と直交する方向から見た図を示す。本実施形態に係る動力伝達装置においては、入力軸１６が動力源として設けられた電動機１０に連結されており、変速機構として設けられた遊星ローラ機構１２及び変速用歯車機構１４が入力軸１６と出力軸１８との間で直列に接続されている。そして、電動機１０からの動力が入力軸１６に入力され、この入力された動力が遊星ローラ機構１２及び変速用歯車機構１４でそれぞれ変速（減速）されてから出力軸１８に伝達される。出力軸１８に伝達された動力は、出力軸１８と連結された負荷の駆動に用いられる。

電動機１０は、その径方向において互いに対向配置されたステータ５１及びロータ５２を含む。ステータ５１には、コイルが周方向に配列されており、コイルに電流を流すことで磁極が構成される。一方、ロータ５２には、磁極として永久磁石が周方向に配列されている。電動機１０においては、ステータ５１のコイルに順次電流を流すことで回転磁界が形成される。そして、ロータ５２の永久磁石がこの回転磁界と相互作用して、吸引および反発作用が生じロータ５２が回転駆動することで、ロータ５２に動力を発生させることができる。

遊星ローラ機構１２は、入力軸１６に連結されたサンローラ２１と、サンローラ２１の外周を取り囲むリングローラ２２と、サンローラ２１とリングローラ２２との間にこれらと接触して挟持（挟圧保持）された複数のピニオンローラ（遊星ローラ）２３とを、入力軸１６とともに連動する変速用回転部材として有する。図１は、遊星ローラ機構１２がシングルピニオン遊星ローラ機構である例を示している。各ピニオンローラ２３は、キャリア２４に回転自在に支持されている。そして、各ピニオンローラ２３の外径（ピッチ円直径）は、サンローラ２１の外径（ピッチ円直径）よりも大きく設定されている。ここでの遊星ローラ機構１２は、回転するローラ同士の油膜を介した接触部に押圧力（法線方向の力）を作用させることで生じる油膜のせん断力（接線方向のトラクション力）によって動力伝達を行うトラクションドライブ機構であり、トラクション伝動により動力を変速して伝達するためのトラクション伝動部材として、サンローラ２１、リングローラ２２、及びピニオンローラ２３が設けられている。例えば遊星ローラ機構１２を焼き嵌め方式で組み立てることにより、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部（接触面）、及び各ピニオンローラ２３とリングローラ２２との接触部（接触面）に押圧力（法線力）を作用させることが可能となる。また、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部、及び各ピニオンローラ２３とリングローラ２２との接触部に押圧力（法線力）を作用させる既知の押圧機構を設けることもできる。このように、接触部に法線力を作用させることで、接触部に接線方向のトラクション力を発生させることができる。

変速用歯車機構１４は、複数のピニオンギア３３と、出力軸１８に連結され且つ各ピニオンギア３３と噛み合わされたリングギア（内歯車）３２とを、入力軸１６とともに連動する変速用回転部材として有する。各ピニオンギア３３は、キャリア３４に回転自在に支持されている。リングギア３２の内径（ピッチ円直径）は、各ピニオンギア３３の外径（ピッチ円直径）よりも大きく設定されており、リングギア３２は、その内周に設けられた歯により各ピニオンギア３３と噛み合っている。このように、変速用歯車機構１４においては、歯車伝動により動力を変速して伝達するための歯車伝動部材として、ピニオンギア３３及びリングギア３２が設けられている。なお、リングギア３２の内径（ピッチ円直径）は、リングローラ２２の内径（ピッチ円直径）よりも小さく設定されており、各ピニオンギア３３の外径は、各ピニオンローラ２３の外径よりも小さく設定されている。

本実施形態では、キャリア２４，３４同士が連結されており、ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３がキャリア２４，３４に回転自在に支持された共通のピニオン回転部材４３に備えられている。つまり、ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３が一体化されている。キャリア２４，３４は、ケーシングに固定されていることで、その回転がロックされている。そのため、各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３）については、キャリア２４，３４の中心軸まわりの回転である公転がロックされており、自軸まわりの回転である自転のみが許容されている。なお、キャリア２４，３４の一方を省略し、各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３）をキャリア２４，３４の他方に回転自在に支持することもできる。

入力軸１６に入力された電動機１０からの動力は、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部に生じる接線方向のトラクション力によって、サンローラ２１から各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３）に伝達されることで減速される。各ピニオン回転部材４３に伝達された動力は、各ピニオンギア３３とリングギア３２との噛み合いによって、各ピニオンギア３３からリングギア３２に伝達されることで減速される。そして、リングギア３２に伝達された動力が出力軸１８から出力される。このように、本実施形態に係る動力伝達装置は減速装置として機能し、入力軸１６に入力された電動機１０からの動力は、遊星ローラ機構１２でのトラクション伝動により減速され、変速用歯車機構１４での歯車伝動によりさらに減速される。したがって、動力伝達装置全体での変速比（減速比）を増大させることができる。なお、入力軸１６（サンローラ２１）から出力軸１８（リングギア３２）への動力伝達においては、各ピニオン回転部材４３の公転は行われずに、各ピニオン回転部材４３の自転のみが行われる。そして、各ピニオン回転部材４３、リングギア３２、及びリングローラ２２は、入力軸１６よりも低い回転速度（入力軸１６と異なる回転速度）で入力軸１６と連動する。

変速用歯車機構１４は、歯の噛み合いによってトルク伝達を行うため、トラクション力によってトルク伝達を行う遊星ローラ機構１２よりも、そのトルク伝達容量を大きくすることが容易である。しかし、変速用歯車機構１４は、高速回転時にはその摩擦トルクが増大し、さらに歯の噛み合いによる振動・騒音も増大する。一方、遊星ローラ機構１２は、その摩擦トルクが変速用歯車機構１４より小さく、高速回転時の振動・騒音も変速用歯車機構１４より小さい。そこで、入力軸１６に入力された動力を減速して出力軸１８へ伝達する場合は、遊星ローラ機構１２を入力軸１６側、変速用歯車機構１４を出力軸１８側に配置することで、遊星ローラ機構１２で伝達されるトルクを減少させることができるとともに、変速用歯車機構１４の各ギア（ピニオンギア３３及びリングギア３２）の回転速度を減少させることができる。したがって、動力伝達装置（減速装置）の高速化、高効率化、及び低騒音化を実現することができる。

ただし、遊星ローラ機構１２のトルク伝達容量については、遊星ローラ機構１２が電動機１０の最大トルクを変速（減速）して出力することができるようにする必要があるため、その制約からトルク伝達容量が設定される。遊星ローラ機構１２から出力可能なトルクを増大させるために、そのトルク伝達容量を増大させると、遊星ローラ機構１２の大型化を招き、動力伝達装置の大型化を招くことになる。一方、遊星ローラ機構１２を小型化すると、そのトルク伝達容量が低下するため、遊星ローラ機構１２から出力可能なトルクも減少する。

そこで、本実施形態では、電動機１０の他に、ステータ６１及びロータ６２が対向配置され、入力軸１６よりも低い回転速度（入力軸１６と異なる回転速度）で入力軸１６と連動するリングローラ２２（トラクション伝動部材）にロータ６２が組み込まれた電動機６０がさらに設けられている。ステータ６１には、コイルが周方向に配列されており、コイルに電流を流すことで磁極が構成される。一方、ロータ６２には、磁極として永久磁石６４が周方向に配列されている。図１は、リングローラ２２の外周部にロータ６２が組み込まれ（永久磁石６４が配設され）、リングローラ２２の径方向においてステータ６１及びロータ６２が対向配置されたラジアルギャップ型電動機の例を示している。そして、永久磁石６４は、ロータ６２内に完全に埋設されてもよく、またその表面がロータ６２の表面の一部となるように配置されてもよい。

電動機６０においては、ステータ６１のコイルに順次電流を流すことで回転磁界が形成される。ロータ６２の永久磁石６４がこの回転磁界と相互作用して、吸引および反発作用が生じロータ６２（リングローラ２２）が回転駆動することで、ロータ６２（リングローラ２２）に動力を発生させることができる。そして、遊星ローラ機構１２は、サンローラ２１から各ピニオンローラ２３へ変速（減速）されて伝達された電動機１０からの動力に電動機６０のロータ６２で発生した動力を各ピニオンローラ２３で合成することが可能である。各ピニオンローラ２３で合成された動力は、各ピニオンギア３３からリングギア３２へ減速されて伝達され、出力軸１８から出力される。

さらに、本実施形態では、電動機６０の極数Ｐ２と電動機１０の極数Ｐ１との比（極数比）Ｐ２／Ｐ１が、電動機１０と電動機６０の理論回転速度比Ｎ１／Ｎ２に等しく（あるいはほぼ等しく）設定されている。ここでの理論回転速度比Ｎ１／Ｎ２は、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部、及び各ピニオンローラ２３とリングローラ２２との接触部に滑りが発生していないとした場合における電動機１０（サンローラ２１）の回転速度Ｎ１と電動機６０（リングローラ２２）の回転速度Ｎ２との比Ｎ１／Ｎ２であり、リングローラ２２の内径とサンローラ２１の外径との比に等しい。この極数比Ｐ２／Ｐ１の設定により、電動機１０，６０を共通の（１つの）駆動回路（インバータ）で駆動することができる。

図１に示すように、電動機１０，６０へ電力供給するために、直流電力を出力する二次電池等の電源５６と、電源５６からの直流電力を交流電力に変換するインバータ５７と、が設けられている。さらに、インバータ５７（電源５６）から電動機１０，６０へ供給する電力の配分を調整する電力配分調整回路５８が設けられている。また、電動機１０のロータ５２（入力軸１６）の回転速度Ｎ１を検出する回転速度センサ（図示せず）も設けられている。以下、電力配分調整回路５８により電動機１０，６０へ供給する電力の配分を調整する方法の具体例について説明する。

ここでの電力配分調整回路５８は、回転速度センサで検出された電動機１０のロータ５２（入力軸１６）の回転速度Ｎ１に基づいて、インバータ５７から電動機１０，６０のステータ５１，６１の各コイルへ供給する電力の配分を調整することができる。より具体的には、電力配分調整回路５８は、ロータ５２の回転速度Ｎ１が所定値Ｎ０以下の場合は、ロータ５２の回転速度Ｎ１が所定値Ｎ０を超える場合よりも電動機６０のステータ６１のコイルへ供給する電力の配分を増大させる（電動機１０のステータ５１のコイルへ供給する電力の配分を減少させる）ことができる。例えば図２に示すように、ロータ５２の回転速度Ｎ１が所定値Ｎ０以下の場合は、ステータ５１，６１の各コイルへ電力供給することで、電動機１０，６０のロータ５２，６２の両方にトルクを発生させる。一方、ロータ５２の回転速度Ｎ１が所定値Ｎ０を超える場合は、ステータ６１のコイルへの電力供給を停止する（ステータ５１のコイルのみへ電力供給する）ことで、電動機６０のロータ６２に発生させるトルクを０に制御する（電動機１０のロータ５２のみにトルクを発生させる）。また、電力配分調整回路５８は、ロータ５２の回転速度Ｎ１が減少するほど、電動機６０のステータ６１のコイルへ供給する電力の配分を増大させる（電動機１０のステータ５１のコイルへ供給する電力の配分を減少させる）こともできる。

また、出力軸１８の回転速度Ｎｏｕｔを検出する回転速度センサ（図示せず）を設け、電力配分調整回路５８は、出力軸１８の回転速度Ｎｏｕｔに基づいてインバータ５７から電動機１０，６０のステータ５１，６１の各コイルへ供給する電力の配分を調整することもできる。その場合は、上記の説明においてロータ５２の回転速度Ｎ１を出力軸１８の回転速度Ｎｏｕｔに置き換えた場合を考えればよい。つまり、電力配分調整回路５８は、出力軸１８の回転速度Ｎｏｕｔが所定値Ｎ３以下の場合は、出力軸１８の回転速度Ｎｏｕｔが所定値Ｎ３を超える場合よりも電動機６０のステータ６１のコイルへ供給する電力の配分を増大させることができる。

以上説明した本実施形態では、入力軸１６よりも低い回転速度で入力軸１６と連動するリングローラ２２に電動機６０のロータ６２を組み込むことで、サンローラ２１に入力された電動機１０からのトルクに電動機６０のロータ６２（リングローラ２２）で発生したトルクを各ピニオンローラ２３で合成して出力軸１８へ伝達することができる。これによって、遊星ローラ機構１２のトルク伝達容量を増大させることなく（遊星ローラ機構１２の外径や軸線方向の長さを増大させることなく）、遊星ローラ機構１２から出力可能なトルクを増大させることができ、動力伝達装置から出力可能なトルクを増大させることができる。さらに、遊星ローラ機構１２のリングローラ２２を電動機６０のロータ６２とすることで、電動機６０を設けることによる動力伝達装置の大型化を抑えることができる。したがって、本実施形態によれば、動力伝達装置の大型化を招くことなく、動力伝達装置から出力可能なトルクを増大させることができる。さらに、本実施形態では、遊星ローラ機構１２の最も外径側に位置するリングローラ２２を電動機６０のロータ６２として用いることで、電動機６０のトルクを増大させることができる。そして、電動機６０のロータ６２をリングローラ２２の外周部に配設し、電動機６０のステータ６１をリングローラ２２の外周部と対向配置させることで、動力伝達装置の軸線方向の長さを抑えることができる。

また、本実施形態では、電動機６０と電動機１０の極数比Ｐ２／Ｐ１を、電動機１０と電動機６０の理論回転速度比Ｎ１／Ｎ２に等しく（あるいはほぼ等しく）設定することで、電動機１０，６０を共通の（１つの）インバータ５７で駆動することができる。したがって、動力伝達装置の大型化を抑えることができる。さらに、電動機１０の回転速度Ｎ１が所定値Ｎ０以下（出力軸１８の回転速度Ｎｏｕｔが所定値Ｎ３以下）の場合は、回転速度Ｎ１が所定値Ｎ０を超える（回転速度Ｎｏｕｔが所定値Ｎ３を超える）場合よりも電動機６０へ供給する電力の配分を増大させることで、電動機１０（出力軸１８）の低速回転時に出力軸１８から出力されるトルクを増大させることができる。

次に、本実施形態の他の構成例について説明する。

本実施形態では、電動機６０は、図３に示すようにリングローラ２２の回転軸に平行な方向においてステータ６１及びロータ６２が対向配置されたアキシャルギャップ型電動機であってもよい。その場合は、リングローラ２２の側面にロータ６２を組み込む（永久磁石６４を配設する）ことができる。図３に示す構成例によれば、動力伝達装置の外径を抑えることができる。

また、本実施形態では、電動機６０のロータ６２を、図４に示すように入力軸１６よりも低い回転速度（入力軸１６と異なる回転速度）で入力軸１６と連動するリングギア３２（歯車伝動部材）に組み込むこともできる。図４は、リングギア３２の外周部にロータ６２が組み込まれ（永久磁石６４が配設され）、リングギア３２の径方向においてステータ６１及びロータ６２が対向配置されたラジアルギャップ型電動機の例を示している。ただし、電動機６０をアキシャルギャップ型電動機とすることもできる。

図４に示す構成例では、変速用歯車機構１４は、遊星ローラ機構１２及び変速用歯車機構１４で変速（減速）された電動機１０からの動力に電動機６０のロータ６２で発生した動力をリングギア３２で合成して出力軸１８へ伝達することができる。これによって、遊星ローラ機構１２及び変速用歯車機構１４のトルク伝達容量を増大させることなく（遊星ローラ機構１２及び変速用歯車機構１４の外径や軸線方向の長さを増大させることなく）、動力伝達装置から出力可能なトルクを増大させることができる。

さらに、図４に示す構成例では、電動機６０と電動機１０の極数比Ｐ２／Ｐ１を、動力伝達装置の理論変速比（電動機１０と電動機６０の理論回転速度比）Ｎ１／Ｎ２に等しく（あるいはほぼ等しく）設定することで、電動機１０，６０を共通の（１つの）インバータ５７で駆動することができる。ここでの理論変速比（理論減速比）は、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部、及び各ピニオンローラ２３とリングローラ２２との接触部に滑りが発生していないとした場合における入力軸１６（サンローラ２１）の回転速度Ｎ１と出力軸１８（リングローラ２２）の回転速度Ｎ２との比Ｎ１／Ｎ２である。そして、この比Ｎ１／Ｎ２は、リングローラ２２の内径とサンローラ２１の外径との比、及びリングギア３２の内径とピニオンギア３３の外径との比から設定される。

なお、図１，３，４に示す構成例では、各ピニオンギア３３と噛み合うサンギアを変速用歯車機構１４に設けることもできる。この場合の変速用歯車機構１４は、サンギア及びリングギア３２と噛み合うピニオンギア（遊星ギア）３３がキャリア３４に回転自在に支持された遊星歯車機構により構成される。トルク伝達時には、各ピニオンギア３３は、リングギア３２からの反力によってラジアル方向の力を受け、各ピニオンギア３３を回転支持するピニオンシャフトにもラジアル方向の力が作用する。そこで、各ピニオンギア３３と噛み合うサンギアを設けることで、各ピニオンギア３３に作用するラジアル方向の力をサンギアによって受けることができ、サンギアに作用するラジアル方向の力は全体で釣り合う。その結果、ピニオンシャフトに作用するラジアル方向の力を低減することができる。

また、図５に示す構成例では、変速用歯車機構１４は、遊星ローラ機構１２のリングローラ２２に連結されたサンギア３１と、出力軸１８に連結されたリングギア３２と、サンギア３１とリングギア３２との間にこれらと噛み合わされて配置された複数のピニオンギア（遊星ギア）３３とを、入力軸１６とともに連動する変速用回転部材として有する遊星歯車機構である。図５は、変速用歯車機構１４（遊星歯車機構）がシングルピニオン遊星歯車機構である例を示している。各ピニオンギア３３は、ケーシングに固定された（回転がロックされた）キャリア３４に回転自在に支持されている。このように、変速用歯車機構１４においては、歯車伝動により動力を変速して伝達するための歯車伝動部材として、サンギア３１、ピニオンギア３３、及びリングギア３２が設けられている。

入力軸１６（サンローラ２１）に入力された電動機１０からの動力は、各ピニオンローラ２３を介してリングローラ２２（サンギア３１）へ減速されて伝達される。サンギア３１へ伝達された動力は、各ピニオンギア３３を介してリングギア３２（出力軸１８）へ減速されて伝達される。なお、入力軸１６（サンローラ２１）から出力軸１８（リングギア３２）への動力伝達においては、各ピニオンローラ２３、リングローラ２２（サンギア３１）、各ピニオンギア３３、及びリングギア３２が、入力軸１６よりも低い回転速度（入力軸１６と異なる回転速度）で入力軸１６と連動する。

そして、図５に示す構成例では、入力軸１６よりも低い回転速度で入力軸１６と連動するリングローラ２２（トラクション伝動部材）に電動機６０のロータ６２が組み込まれている。遊星ローラ機構１２は、サンローラ２１からリングローラ２２へ変速（減速）されて伝達された電動機１０からの動力に電動機６０のロータ６２で発生した動力をリングローラ２２で合成することが可能である。リングローラ２２で合成された動力は、サンギア３１からリングギア３２へ減速されて伝達され、出力軸１８から出力される。図５に示す構成例でも、遊星ローラ機構１２のトルク伝達容量を増大させることなく、動力伝達装置から出力可能なトルクを増大させることができる。さらに、電動機６０と電動機１０の極数比Ｐ２／Ｐ１を、遊星ローラ機構１２の理論変速比（電動機１０と電動機６０の理論回転速度比）Ｎ１／Ｎ２に等しく（あるいはほぼ等しく）設定することで、電動機１０，６０を共通の（１つの）インバータ５７で駆動することができる。ここでの理論変速比（理論減速比）は、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部、及び各ピニオンローラ２３とリングローラ２２との接触部に滑りが発生していないとした場合におけるサンローラ２１の回転速度Ｎ１とリングローラ２２の回転速度Ｎ２との比Ｎ１／Ｎ２であり、リングローラ２２の内径とサンローラ２１の外径との比に等しい。なお、図５は、リングローラ２２の外周部にロータ６２が組み込まれ（永久磁石６４が配設され）、リングローラ２２の径方向においてステータ６１及びロータ６２が対向配置されたラジアルギャップ型電動機の例を示している。ただし、電動機６０をアキシャルギャップ型電動機とすることもできる。

また、図６に示す構成例では、入力軸１６よりも低い回転速度で入力軸１６と連動するリングギア３２（歯車伝動部材）に電動機６０のロータ６２が組み込まれている。変速用歯車機構１４は、遊星ローラ機構１２及び変速用歯車機構１４で変速（減速）された電動機１０からの動力に電動機６０のロータ６２で発生した動力をリングギア３２で合成して出力軸１８へ伝達することができる。これによって、遊星ローラ機構１２及び変速用歯車機構１４のトルク伝達容量を増大させることなく、動力伝達装置から出力可能なトルクを増大させることができる。さらに、電動機６０と電動機１０の極数比Ｐ２／Ｐ１を、動力伝達装置の理論変速比（電動機１０と電動機６０の理論回転速度比）Ｎ１／Ｎ２に等しく（あるいはほぼ等しく）設定することで、電動機１０，６０を共通の（１つの）インバータ５７で駆動することができる。なお、図６は、リングギア３２の外周部にロータ６２が組み込まれ（永久磁石６４が配設され）、リングギア３２の径方向においてステータ６１及びロータ６２が対向配置されたラジアルギャップ型電動機の例を示している。ただし、電動機６０をアキシャルギャップ型電動機とすることもできる。

以上の本実施形態の説明では、入力軸１６と出力軸１８との間に、変速機構として遊星ローラ機構１２及び変速用歯車機構１４が直列に接続されているものとした。ただし、本実施形態では、変速機構として遊星ローラ機構１２及び変速用歯車機構（遊星歯車機構）１４のいずれか１つを入力軸１６と出力軸１８との間に設けることもできる。以下の説明では、遊星ローラ機構１２を入力軸１６と出力軸１８との間に設けるものとするが、変速用歯車機構（遊星歯車機構）１４を入力軸１６と出力軸１８との間に設ける場合も同様に考えることができる。

図７に示す構成例では、サンローラ２１及びリングローラ２２が入力軸１６及び出力軸１８にそれぞれ連結されており、キャリア２４の回転が固定されている。入力軸１６（サンローラ２１）に入力された電動機１０からの動力は、各ピニオンローラ２３を介してリングローラ２２（出力軸１８）へ減速されて伝達される。そして、入力軸１６よりも低い回転速度で入力軸１６と連動するリングローラ２２に電動機６０のロータ６２が組み込まれている。遊星ローラ機構１２は、サンローラ２１からリングローラ２２へ変速（減速）されて伝達された電動機１０からの動力に電動機６０のロータ６２で発生した動力をリングローラ２２で合成して出力軸１８へ伝達することが可能である。

また、図８に示す構成例では、サンローラ２１及びキャリア２４が入力軸１６及び出力軸１８にそれぞれ連結されており、リングローラ２２の回転が固定されている。入力軸１６（サンローラ２１）に入力された電動機１０からの動力は、キャリア２４（出力軸１８）へ減速されて伝達される。そして、入力軸１６よりも低い回転速度で入力軸１６と連動するキャリア２４に電動機６０のロータ６２が組み込まれている。遊星ローラ機構１２は、サンローラ２１からキャリア２４へ変速（減速）されて伝達された電動機１０からの動力に電動機６０のロータ６２で発生した動力をキャリア２４で合成して出力軸１８へ伝達することが可能である。

図７，８に示す構成例でも、遊星ローラ機構１２のトルク伝達容量を増大させることなく、動力伝達装置（遊星ローラ機構１２）から出力可能なトルクを増大させることができる。さらに、電動機６０と電動機１０の極数比Ｐ２／Ｐ１を、遊星ローラ機構１２の理論変速比（電動機１０と電動機６０の理論回転速度比）Ｎ１／Ｎ２に等しく（あるいはほぼ等しく）設定することで、電動機１０，６０を共通の（１つの）インバータ５７で駆動することができる。なお、図７，８は、電動機６０がラジアルギャップ型電動機である例を示しているが、電動機６０をアキシャルギャップ型電動機とすることもできる。

以上の本実施形態の説明では、電動機１０，６０を共通の駆動回路（インバータ５７）で駆動するものとしたが、電動機１０，６０を別々の駆動回路（インバータ）で駆動することもできる。

以上の本実施形態の説明では、電動機６０のロータ６２に磁極として永久磁石６４を配設して磁石トルクを得るものとしたが、電動機６０の構成はロータ６２に永久磁石６４を配設した構成に限るものではなく、例えば電動機６０のロータ６２にリラクタンストルクを得るための突極を形成することもできる。

また、本実施形態では、入力軸１６に動力を伝達する動力源が電動機１０以外であってもよく、例えばエンジン（内燃機関）であってもよい。

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。

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。 電動機のトルク特性を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。

符号の説明

１０，６０ 電動機、１２ 遊星ローラ機構、１４ 変速用歯車機構、１６ 入力軸、１８ 出力軸、２１ サンローラ、２２ リングローラ、２３ ピニオンローラ、２４，３４ キャリア、３１ サンギア、３２ リングギア、３３ ピニオンギア、４３ ピニオン回転部材、５１，６１ ステータ、５２，６２ ロータ、５６ 電源、５７ インバータ、５８ 電力配分調整回路、６４ 永久磁石。

Claims (9)

1. 入力軸とともに連動する複数の変速用回転部材であって、入力軸に入力された第１電動機からの動力を変速して出力軸へ伝達するための複数の変速用回転部材を有する変速機構と、
   ステータ及びロータが対向配置され、入力軸と異なる回転速度で連動する変速用回転部材に該ロータが組み込まれた第２電動機と、
   を備え、
   変速機構は、第１電動機からの動力に第２電動機のロータで発生した動力を合成して出力軸へ伝達することが可能な機構である、動力伝達装置。
2. 請求項１に記載の動力伝達装置であって、
   第２電動機と第１電動機の極数比が、第１電動機と第２電動機の理論回転速度比に等しく設定されている、動力伝達装置。
3. 請求項２に記載の動力伝達装置であって、
   第１電動機及び第２電動機へ電力供給する電力供給部と、
   電力供給部から第１電動機及び第２電動機へ供給する電力の配分を調整する電力配分調整部と、
   を備える、動力伝達装置。
4. 請求項３に記載の動力伝達装置であって、
   第１電動機または出力軸の回転速度を検出する回転速度検出部を備え、
   電力配分調整部は、回転速度検出部で検出された回転速度に基づいて、電力供給部から第１電動機及び第２電動機へ供給する電力の配分を調整する、動力伝達装置。
5. 請求項４に記載の動力伝達装置であって、
   電力配分調整部は、回転速度検出部で検出された回転速度が所定値以下の場合は、該回転速度が所定値を超える場合よりも第２電動機へ供給する電力の配分を増大させる、動力伝達装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
   変速機構は、トラクション伝動により動力を変速して伝達する複数のトラクション伝動部材を前記複数の変速用回転部材として有し、
   前記ロータが、入力軸と異なる回転速度で連動するトラクション伝動部材に組み込まれている、動力伝達装置。
7. 請求項１〜５のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
   変速機構は、歯車伝動により動力を変速して伝達する複数の歯車伝動部材を前記複数の変速用回転部材として有し、
   前記ロータが、入力軸と異なる回転速度で連動する歯車伝動部材に組み込まれている、動力伝達装置。
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、
   変速機構は、第１電動機からの動力が入力されるサン回転部材と、サン回転部材の外周を取り囲むリング回転部材と、サン回転部材とリング回転部材との間に配置されたピニオン回転部材とを、前記複数の変速用回転部材として有する遊星機構を含み、
   前記ロータが、リング回転部材に組み込まれており、
   遊星機構は、サン回転部材に入力された第１電動機からの動力に第２電動機のロータで発生した動力をピニオン回転部材またはリング回転部材で合成して出力軸へ伝達することが可能な機構である、動力伝達装置。
9. 入力軸とともに連動する複数の変速用回転部材であって、入力軸に入力された動力源からの動力を変速して出力軸へ伝達するための複数の変速用回転部材を有する変速機構と、
   ステータ及びロータが対向配置され、入力軸と異なる回転速度で連動する変速用回転部材に該ロータが組み込まれた電動機と、
   を備え、
   変速機構は、動力源からの動力に電動機のロータで発生した動力を合成して出力軸へ伝達することが可能な機構である、動力伝達装置。
   

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