JP2023061013A

JP2023061013A - 駆動ユニット

Info

Publication number: JP2023061013A
Application number: JP2021170751A
Authority: JP
Inventors: 佳宏松岡; Yoshihiro Matsuoka
Original assignee: Exedy Corp
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2023-05-01
Also published as: US12018748B2; US20230118246A1; CN115992874A; DE102022122912A1

Abstract

【課題】構造を複雑化させることなく複数の前進モードを実現する。【解決手段】トルクコンバータは、第１回転方向のトルクを増幅する。第１トルク伝達経路６ａは、トルクコンバータ３を介してトルクを伝達する。第２トルク伝達経路６ｂは、トルクコンバータ３を介さずにトルクを伝達する。第１ギヤ列４１は、第１回転方向のトルクを、前進回転方向のトルクとして出力する。第２ギヤ列４２は、第１回転方向のトルクを、後退回転方向のトルクとして出力する。制御部９は、第１前進モードにおいて、第１回転方向で回転するようにモータ２を制御するとともに、第１トルク伝達経路６ａ及び第１ギヤ列４１を介してトルクを出力させ、第２前進モードにおいて、第２回転方向で回転するようにモータ２を制御するとともに、第２トルク伝達経路６ｂ及び第２ギヤ列４２を介してトルクを出力させる。【選択図】図１

Description

本発明は、駆動ユニットに関するものである。

電気自動車は、モータを駆動源として走行する。電気自動車は、モータを正回転させることによって前進し、モータを逆回転させることによって後退する。モータからのトルクを増幅させるために、トルクコンバータを設けた電気自動車が提案されている（例えば、特許文献１）。

特許第５３７０２３３号公報

上述したように構成された電気自動車において、構造を複雑化させることなく複数の前進モードを実現させることが望ましい。そこで、本発明の課題は、構造を複雑化させることなく複数の前進モードを実現できる駆動ユニットを提供することにある。

本発明のある側面に係る駆動ユニットは、駆動部を駆動するように構成されている。駆動ユニットは、モータ、トルクコンバータ、トルク伝達部材、第１及び第２トルク伝達経路、第１及び第２ギヤ列、並びに制御部を備えている。モータは、第１回転方向に回転可能であるとともに、第１回転方向と逆の第２回転方向にも回転可能に構成されている。トルクコンバータは、モータが出力した第１回転方向のトルクを増幅するように構成されている。トルク伝達部材は、トルクコンバータからトルクが伝達される。第１トルク伝達経路は、モータが出力したトルクを、トルクコンバータを介してトルク伝達部材に伝達するように構成されている。第２トルク伝達経路は、モータが出力したトルクを、トルクコンバータを介さずにトルク伝達部材に伝達するように構成されている。第１及び第２ギヤ列は、トルク伝達経路において、トルク伝達部材に対して下流に配置される。第１ギヤ列は、モータが出力した第１回転方向のトルクを、前進回転方向のトルクとして出力するように構成されている。第２ギヤ列は、モータが出力した第１回転方向のトルクを、後退回転方向のトルクとして出力するように構成されている。制御部は、第１前進モードと第２前進モードとを実行する。制御部は、第１前進モードにおいて、第１回転方向で回転するようにモータを制御するとともに、第１トルク伝達経路及び第１ギヤ列を介してトルクを出力させる。制御部は、第２前進モードにおいて、第２回転方向で回転するようにモータを制御するとともに、第２トルク伝達経路及び第２ギヤ列を介してトルクを出力させる。

この構成によれば、まず、制御部が、第１前進モードにおいて、モータを第１回転方向で回転させて、前進用の第１ギヤ列を介してトルクを出力させることにより、前進させることができる。また、制御部が、第２前進モードにおいて、モータを第２回転方向で回転させて、後退用の第２ギヤ列を介してトルクを出力させることによっても、前進させることができる。すなわち、前進用の第１ギヤ列と、後退用の第２ギヤ列とを用いて、２つの前進モードを実現することができる。このため、前進用のギヤ列を複数設けることなく、すなわち、構造を複雑化させることなく、複数の前進モードを実現することができる。また、モータが第２回転方向で回転する第２前進モードでは、トルクコンバータを介さない第２トルク伝達経路を介してトルクを伝達するため、無駄なトルク伝達経路を省略して効率的にトルクを伝達することができる。

好ましくは、駆動ユニットは、ワンウェイクラッチをさらに備える。ワンウェイクラッチは、第２トルク伝達経路内に配置される。ワンウェイクラッチは、モータが出力した第２回転方向のトルクを伝達するとともに、モータが出力した第１回転方向のトルクを遮断するように構成されている。この構成によれば、ワンウェイクラッチによって、第１回転方向のトルクは第１トルク伝達経路を介して伝達され、第２回転方向のトルクは第２トルク伝達経路を介して伝達される。このため、制御部によってトルク伝達経路を制御することなく、適切なトルク伝達経路でトルクを伝達することができる。

駆動ユニットは、ワンウェイクラッチの代わりに、制御クラッチをさらに備えていてもよい。制御クラッチは、第２トルク伝達経路内に配置される。制御クラッチは、制御部によって制御されるように構成されている。制御クラッチは、モータが出力したトルクを伝達する伝達状態と、モータが出力したトルクを遮断する遮断状態と、に切り替え可能に構成されている。制御部は、第３前進モードを実行する。第３前進モードにおいて、制御部は、第１回転方向で回転するようにモータを制御するとともに、第２トルク伝達経路及び第１ギヤ列を介してトルクを出力させる。この構成によれば、３つの前進モードを実現することができる。

好ましくは、制御部は、第１後退モードと、第２後退モードとを実行する。第１後退モードにおいて、制御部は、第１回転方向で回転するようにモータを制御するとともに、第１トルク伝達経路及び第２ギヤ列を介してトルクを出力させる。第２後退モードにおいて、制御部は、第２回転方向で回転するようにモータを制御するとともに、第２トルク伝達経路及び第１ギヤ列を介してトルクを出力させる。この構成によれば、後退用のギヤ列を複数設けることなく、２つの後退モードを実現することができる。

好ましくは、第１ギヤ列は、第２ギヤ列よりもギヤ比が大きい。

好ましくは、第２ギヤ列のギヤ比（Ｇ２）に対する前記第１ギヤ列のギヤ比（Ｇ１）の割合（Ｇ１／Ｇ２）は、トルクコンバータのトルク比よりも小さい。

好ましくは、駆動ユニットは、油圧ポンプをさらに備える。油圧ポンプは、トルクコンバータに油圧を供給するように構成されている。制御部は、モータが第２回転方向に回転しているとき、油圧ポンプを停止させる。

本発明によれば、構造を複雑化させることなく複数の前進モードを実現できる。

駆動ユニットのトルク伝達経路を示すブロック図。駆動ユニットの概略図。トルクコンバータの断面図。インペラハブの断面図。トルク出力部の拡大図。トルク出力部の拡大図。トルク出力部の拡大図。車速と駆動力の関係を示すグラフ。変形例に係る駆動ユニットの概略図。

以下、本実施形態に係る駆動ユニットについて図面を参照しつつ説明する。図１は駆動ユニットのトルク伝達経路を示すブロック図、図２は駆動ユニットの概略図である。なお、以下の説明において、軸方向とはモータ２及びトルクコンバータ３の回転軸Ｏが延びる方向である。また、円周方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の円周方向であり、径方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の径方向である。また、図１において、いくつかの部材の記載を省略している。

［駆動ユニット１００］
図１及び図２に示すように、駆動ユニット１００は、駆動輪１０１（駆動部の一例）を駆動するように構成されている。駆動ユニット１００は、モータ２、トルクコンバータ３、第１及び第２トルク伝達シャフト５ａ、５ｂ、第１及び第２トルク伝達経路６ａ、６ｂ、第１ワンウェイクラッチ７、トルク出力部４、切替機構８、並びに、制御部９を有している。この駆動ユニット１００は、例えば、電気自動車に搭載される。なお、第２トルク伝達シャフト５ｂが本発明のトルク伝達部材に相当する。また、第１ワンウェイクラッチ７が、本発明のワンウェイクラッチに相当する。

＜モータ＞
モータ２は、モータケース２１、ステータ２２、及びロータ２３を有している。本実施形態におけるモータ２は、いわゆるインナーロータ型のモータである。モータ２は、第１回転方向、及び第２回転方向に回転可能に構成されている。なお、第２回転方向は、第１回転方向と逆の回転方向である。

モータケース２１は、車体フレームなどに固定されており、回転不能である。ステータ２２は、モータケース２１の内周面に固定されている。ステータ２２は回転不能である。ロータ２３は、回転軸Ｏ周りに回転する。ロータ２３は、径方向において、ステータ２２の内側に配置される。

＜トルクコンバータ＞
トルクコンバータ３は、軸方向において、モータ２と間隔をあけて配置されている。このトルクコンバータ３とモータ２との間に、トルク出力部４が配置されている。軸方向において、モータ２、トルク出力部４、トルクコンバータ３の順で配列している。

トルクコンバータ３の回転軸Ｏは、モータ２の回転軸Ｏと実質的に一致している。トルクコンバータ３は、モータ２からトルクが伝達される。そして、トルクコンバータ３は、モータ２が出力した第１回転方向のトルクを増幅するように構成されている。なお、トルクコンバータ３は、モータ２の第２回転方向のトルクは増幅しない。トルクコンバータ３は、増幅したトルクをトルク出力部４へと出力する。

図３に示すように、トルクコンバータ３は、カバー３１、インペラ３２、タービン３３、ステータ３４、及び第２ワンウェイクラッチ３６を有している。また、トルクコンバータ３は、遠心クラッチ３７をさらに有している。

トルクコンバータ３は、インペラ３２がモータ２側（図３の左側）を向き、カバー３１がモータ２と反対側（図３の右側）を向くように配置されている。このトルクコンバータ３は、トルクコンバータケース３０内に収容されている。トルクコンバータ３内には作動流体が供給されている。作動流体は、例えば作動油である。

カバー３１は、モータ２からのトルクが入力される。カバー３１は、モータ２からのトルクによって回転する。カバー３１は、モータ２から延びる第１トルク伝達シャフト５ａに固定されている。例えば、カバー３１は、スプライン孔を有しており、第１トルク伝達シャフト５ａがカバー３１のスプライン孔にスプライン嵌合する。このため、カバー３１は、第１トルク伝達シャフト５ａと一体的に回転する。カバー３１は、タービン３３を覆うように配置されている。

カバー３１は、円板部３１１、円筒部３１２、及びカバーハブ３１３を有している。円板部３１１は、中央に開口を有する。円筒部３１２は、円板部３１１の外周端部からモータ２側に延びている。円板部３１１と円筒部３１２とは１つの部材によって構成されている。

カバーハブ３１３は、円板部３１１の内周端部に固定されている。本実施形態では、カバーハブ３１３は、円板部３１１と別部材によって構成されているが、円板部３１１と一つの部材によって構成されていてもよい。

カバーハブ３１３は、第１ボス部３１３ａ、第１フランジ部３１３ｂ、及び突出部３１３ｃを有している。第１ボス部３１３ａ、第１フランジ部３１３ｂ、及び突出部３１３ｃは、一つの部材によって構成されている。

第１ボス部３１３ａは、円筒状であって、スプライン孔を有している。この第１ボス部３１３ａに、第１トルク伝達シャフト５ａがスプライン嵌合する。第１ボス部３１３ａは、トルクコンバータケース３０に軸受部材（図示省略）を介して回転可能に支持されている。このため、第１ボス部３１３ａは、軸方向において、第１フランジ部３１３ｂからモータ２と反対側に延びている。

第１フランジ部３１３ｂは、第１ボス部３１３ａから径方向外側に延びている。詳細には、第１フランジ部３１３ｂは、第１ボス部３１３ａのモータ２側の端部から径方向外側に延びている。この第１フランジ部３１３ｂの外周端部に、円板部３１１が固定されている。

突出部３１３ｃは、第１フランジ部３１３ｂから軸方向に延びている。突出部３１３ｃは、モータ２に向かって延びている。突出部３１３ｃは、第１フランジ部３１３ｂの外周端部から延びている。突出部３１３ｃは、円筒状である。この突出部３１３ｃは、複数の貫通孔３１３ｄを有している。この貫通孔３１３ｄを介して作動流体がトルクコンバータ３から排出される。

インペラ３２は、カバー３１と一体的に回転する。インペラ３２は、カバー３１に固定されている。インペラ３２は、インペラシェル３２１、複数のインペラブレード３２２、インペラハブ３２３、及び複数の供給流路３２４を有している。

インペラシェル３２１は、カバー３１に固定されている。複数のインペラブレード３２２はインペラシェル３２１の内側面に取り付けられている。

インペラハブ３２３は、インペラシェル３２１の内周端部に取り付けられている。なお、本実施形態では、インペラハブ３２３は、インペラシェル３２１と一つの部材によって構成されているが、インペラシェル３２１と別部材によって構成されていてもよい。

インペラハブ３２３は、第２ボス部３２３ａと、第２フランジ部３２３ｂとを有する。第２ボス部３２３ａは、円筒状であって、軸方向に延びている。第２ボス部３２３ａは、軸受部材（図示省略）を介してトルクコンバータケース３０に回転可能に支持されている（図９参照）。第２ボス部３２３ａ内を、固定シャフト１０４が軸方向に延びている。なお、この固定シャフト１０４は円筒状であり、この固定シャフト１０４内を第２トルク伝達シャフト５ｂが軸方向に延びている。また、固定シャフト１０４は、例えば、変速機ケース４０又はトルクコンバータケース３０から延びている。固定シャフト１０４は、回転不能である。

供給流路３２４は、インペラハブ３２３に形成されている。詳細には、供給流路３２４は、第２フランジ部３２３ｂに形成されている。供給流路３２４は、インペラハブ３２３の内周面から径方向外側に延びている。そして、供給流路３２４は、トーラスＴ内に開口している。なお、トーラスＴは、インペラ３２とタービン３３とによって囲まれた空間である。

供給流路３２４は、軸方向において閉じられている。すなわち、供給流路３２４は、インペラハブ３２３内を径方向に延びる貫通孔である。図４に示すように、供給流路３２４は、放射状に延びている。供給流路３２４は、径方向外側に向かって、回転方向と反対側に傾斜している。

図３に示すように、タービン３３は、インペラ３２と対向して配置されている。詳細には、タービン３３は、軸方向においてインペラ３２と対向している。タービン３３は、作動流体を介してインペラ３２からのトルクが伝達される。

タービン３３は、タービンシェル３３１、複数のタービンブレード３３２、及びタービンハブ３３３を有している。タービンブレード３３２は、タービンシェル３３１の内側面に固定されている。

タービンハブ３３３は、タービンシェル３３１の内周端部に固定されている。例えば、タービンハブ３３３は、リベットによって、タービンシェル３３１に固定されている。本実施形態では、タービンハブ３３３は、タービンシェル３３１と別部材によって構成されているが、タービンシェル３３１と一つの部材によって構成されていてもよい。

タービンハブ３３３には、第２トルク伝達シャフト５ｂが取り付けられている。詳細には、第２トルク伝達シャフト５ｂが、タービンハブ３３３にスプライン嵌合している。タービンハブ３３３は、第２トルク伝達シャフト５ｂと一体的に回転する。

タービンハブ３３３は、第３ボス部３３３ａ及び第３フランジ部３３３ｂを有している。第３ボス部３３３ａ及び第３フランジ部３３３ｂは、一つの部材によって構成されている。

第３ボス部３３３ａは、円筒状であって、スプライン孔を有している。この第３ボス部３３３ａに、第２トルク伝達シャフト５ｂがスプライン嵌合する。第３ボス部３３３ａは、軸方向において、第３フランジ部３３３ｂからモータ２と反対側に延びている。すなわち、第３ボス部３３３ａは、軸方向において、第３フランジ部３３３ｂからカバーハブ３１３に向かって延びている。

第３ボス部３３３ａは、径方向において、突出部３１３ｃと間隔をあけて配置されている。すなわち、径方向において、第３ボス部３３３ａの外側に突出部３１３ｃが配置されている。第３ボス部３３３ａと突出部３１３ｃとの間に、第１ワンウェイクラッチ７が配置されている。なお、第１ワンウェイクラッチ７が無い状態では、第３ボス部３３３ａの外周面と、突出部３１３ｃの内周面とが対向する。

第３ボス部３３３ａの先端とカバーハブ３１３との間には作動流体が流れる流路が形成されている。本実施形態では、第３ボス部３３３ａの先端部に複数の切り欠き部３３３ｃが形成されている。切り欠き部３３３ｃは、第３ボス部３３３ａの先端部を径方向に延びている。この切り欠き部３３３ｃ及び貫通孔３１３ｄを介して作動流体がトルクコンバータ３から排出される。

第３フランジ部３３３ｂは、第３ボス部３３３ａから径方向外側に延びている。詳細には、第３フランジ部３３３ｂは、第３ボス部３３３ａのモータ２側の端部から径方向外側に延びている。この第３フランジ部３３３ｂの外周端部に、タービンシェル３３１がリベットなどによって固定されている。

ステータ３４は、タービン３３からインペラ３２へと戻る作動油を整流するように構成されている。ステータ３４は、回転軸Ｏ周りに回転可能である。例えば、ステータ３４は、固定シャフト１０４に、第２ワンウェイクラッチ３６を介して支持されている。このステータ３４は、軸方向において、インペラ３２とタービン３３との間に配置される。

ステータ３４は、円板状のステータキャリア３４１と、その外周面に取り付けられる複数のステータブレード３４２と、を有している。

第２ワンウェイクラッチ３６は、固定シャフト１０４とステータ３４との間に配置されている。第２ワンウェイクラッチ３６は、ステータ３４を正回転方向に回転可能とするように構成されている。一方、第２ワンウェイクラッチ３６は、ステータ３４を第２回転方向に回転不能とする。このステータ３４によってトルクが増幅されて、インペラ３２からタービン３３へと伝達される。

遠心クラッチ３７は、タービン３３に取り付けられている。遠心クラッチ３７は、タービン３３と一体的に回転する。遠心クラッチ３７は、タービン３３の回転によって生じる遠心力によって、カバー３１とタービン３３とを連結するように構成されている。詳細には、遠心クラッチ３７は、タービン３３が所定の回転数以上になると、カバー３１からタービン３３にトルクを伝達するように構成されている。

遠心クラッチ３７は、複数の遠心子３７１と、摩擦材３７２とを有している。摩擦材３７２は、遠心子３７１の外周面に取り付けられている。遠心子３７１は、径方向に移動可能に配置されている。なお、遠心子３７１は、周方向に移動不能に配置されている。このため、遠心子３７１は、タービン３３とともに回転し、遠心力によって径方向外側に移動する。

この遠心クラッチ３７は、タービン３３の回転数が所定の回転数以上になると、遠心子３７１が径方向外側に移動し、摩擦材３７２がカバー３１の円筒部３１２の内周面と摩擦係合する。この結果、遠心クラッチ３７はオン状態となり、カバー３１からのトルクが遠心クラッチ３７を介してタービン３３へと伝達される。なお、遠心クラッチ３７がオン状態になっても、作動流体は遠心クラッチ３７を介して流通可能である。

タービン３３の回転数が所定の回転数未満になると、遠心子３７１が径方向内側に移動し、摩擦材３７２とカバー３１の円筒部３１２の内周面との摩擦係合が解除される。この結果、遠心クラッチ３７はオフ状態となり、カバー３１からのトルクは遠心クラッチ３７を介してタービン３３へと伝達されない。すなわち、カバー３１からのトルクは、インペラ３２に伝達された後、作動流体を介してタービン３３へと伝達される。

＜第１トルク伝達シャフト＞
図２及び図３に示すように、第１トルク伝達シャフト５ａは、モータ２から延びている。詳細には、第１トルク伝達シャフト５ａは、モータ２のロータ２３から延びている。第１トルク伝達シャフト５ａは、トルクコンバータ３に向かって延びている。第１トルク伝達シャフト５ａの回転軸は、モータ２の回転軸、及びトルクコンバータ３の回転軸と実質的に同一線上にある。

第１トルク伝達シャフト５ａは、モータ２が出力したトルクをトルクコンバータ３に伝達する。第１トルク伝達シャフト５ａの先端部は、トルクコンバータ３のカバーハブ３１３に取り付けられている。第１トルク伝達シャフト５ａは、モータ２のロータ２３と一体的に回転する。第１トルク伝達シャフト５ａは、第２トルク伝達シャフト５ｂ内を延びている。第１トルク伝達シャフト５ａは、中実状である。第１トルク伝達シャフト５ａは、先端部に連通路５１を有している。連通路５１は、軸方向に延びている。そして、連通路５１は、図示しない油路と連通している。

＜第２トルク伝達シャフト＞
第２トルク伝達シャフト５ｂは、トルクコンバータ３からトルクが伝達される。第２トルク伝達シャフト５ｂは、トルクコンバータ３からのトルクをトルク出力部４へと出力する。第２トルク伝達シャフト５ｂは、トルクコンバータ３からモータ２に向かって軸方向に延びている。

第２トルク伝達シャフト５ｂは、円筒状である。第１トルク伝達シャフト５ａは、この第２トルク伝達シャフト５ｂ内を延びている。第２トルク伝達シャフト５ｂの一方の端部（図３の右端部）は、トルクコンバータ３のタービン３３に取り付けられている。一方、第２トルク伝達シャフト５ｂの他方の端部は、例えば、変速機ケース４０に軸受部材などを介して回転可能に支持されている。

＜第１及び第２トルク伝達経路＞
図１に示すように、第１トルク伝達経路６ａは、モータ２が出力したトルクを、トルクコンバータ３を介して第２トルク伝達シャフト５ｂに伝達するように構成されている。具体的には、第１トルク伝達経路６ａにおいて、トルクは、第１トルク伝達シャフト５ａ、トルクコンバータ３、第２トルク伝達シャフト５ｂの順に伝達される。より具体的には、第１トルク伝達経路６ａにおいて、トルクは、第１トルク伝達シャフト５ａ、カバー３１、インペラ３２、タービン３３、第２トルク伝達シャフト５ｂの順に伝達される（図３参照）。

第２トルク伝達経路６ｂは、モータ２が出力したトルクを、トルクコンバータ３を介さずに第２トルク伝達シャフト５ｂに伝達するように構成されている。具体的には、第２トルク伝達経路６ｂにおいて、トルクは、第１トルク伝達シャフト５ａ、第１ワンウェイクラッチ７、第２トルク伝達シャフト５ｂの順に伝達される。より具体的には、第２トルク伝達経路６ｂにおいて、トルクは、第１トルク伝達シャフト５ａ、カバー３１、タービン３３、第２トルク伝達シャフト５ｂの順に伝達される（図３参照）。すなわち、トルクコンバータ３内の作動油を介さずにトルク伝達される。

＜第１ワンウェイクラッチ＞
第１ワンウェイクラッチ７は、第２トルク伝達経路６ｂ内に配置されている。第１ワンウェイクラッチ７は、モータ２が出力した第２回転方向のトルクを伝達する一方で、モータ２が出力した第１回転方向のトルクを遮断するように構成されている。このため、モータ２が第２回転方向に回転すると第２トルク伝達経路６ｂを介してトルク伝達され、モータ２が第１回転方向に回転すると第２トルク伝達経路６ｂではなく第１トルク伝達経路６ａを介してトルク伝達される。すなわち、モータ２が第１回転方向に回転するとトルクコンバータ３にトルク伝達され、モータ２が第２回転方向に回転するとトルクコンバータを介さずに第２トルク伝達シャフト５ｂにトルク伝達される。

図３に示すように、具体的には、第１ワンウェイクラッチ７は、カバー３１とタービン３３との間に配置されている。モータ２の第１回転方向のトルクが第１ワンウェイクラッチ７に入力されたとき、第１ワンウェイクラッチ７は、カバー３１をタービン３３に対して相対回転可能とする。このため、モータ２が第１回転方向に回転したとき、第１ワンウェイクラッチ７は、カバー３１からタービン３３へとトルクを伝達しない。すなわち、第１ワンウェイクラッチ７は、モータ２が出力した第１回転方向のトルクを遮断し、トルクは第２トルク伝達経路６ｂを経由せずに、第１トルク伝達経路６ａを経由して伝達される。

一方、モータ２の第２回転方向のトルクが第１ワンウェイクラッチ７に入力されたとき、第１ワンウェイクラッチ７は、カバー３１をタービン３３と一体回転させる。このため、モータ２が第２回転方向に回転したとき、第１ワンウェイクラッチ７は、カバー３１からタービン３３へとトルクを伝達する。すなわち、モータ２が出力した第２回転方向のトルクは、第２トルク伝達経路６ｂを経由して伝達される。

＜トルク出力部＞
図２に示すように、トルク出力部４は、軸方向においてモータ２とトルクコンバータ３との間に配置されている。トルク出力部４は、変速機ケース４０内に収容される。トルク伝達経路において、トルク出力部４は、第２トルク伝達シャフト５ｂの下流に配置されている。

トルク出力部４は、第２トルク伝達シャフト５ｂからのトルクを駆動輪１０１側へと出力する。詳細には、トルク出力部４は、デファレンシャルギヤ１０９を介して、駆動輪１０１へとトルクを出力する。なお、後述するように、トルク出力部４は、ニュートラルモードではトルクを出力しない。

図５に示すように、トルク出力部４は、第１ギヤ列４１と第２ギヤ列４２とを有している。トルク出力部４は、第１ギヤ列４１又は第２ギヤ列４２のどちらか一方からトルクを出力する。

第１ギヤ列４１は、モータ２が出力した第１回転方向のトルクを、前進回転方向のトルクとして出力するように構成されている。言い換えると、第１ギヤ列４１は、モータ２が出力した第２回転方向のトルクを、後退回転方向のトルクとして出力するように構成されている。このため、モータ２を第１回転方向に回転させて、第１ギヤ列４１を介してトルクを駆動輪１０１に出力すると、車両は前進する。また、モータ２を第２回転方向に回転させて、第１ギヤ列４１を介してトルクを駆動輪１０１に出力すると、車両は後退する。

第２ギヤ列４２は、モータ２が出力した第１回転方向のトルクを、後退回転方向のトルクとして出力するように構成されている。言い換えると、第２ギヤ列４２は、モータ２が出力した第２回転方向のトルクを、前進回転方向のトルクとして出力するように構成されている。このため、モータ２を第１回転方向に回転させて、第２ギヤ列４２を介してトルクを駆動輪１０１に出力すると、車両は後退する。また、モータ２を第２回転方向に回転させて、第２ギヤ列４２を介してトルクを駆動輪１０１に出力すると、車両は前進する。

第１ギヤ列４１は、互いに噛み合う第１ギヤ４１ａ及び第２ギヤ４１ｂを有する。第１ギヤ４１ａは、第２トルク伝達シャフト５ｂに相対回転可能に支持されている。後述する切替機構８のリングギヤ８２が噛み合うことによって、第１ギヤ４１ａは、第２トルク伝達シャフト５ｂと一体回転する。

第２ギヤ４１ｂは、駆動シャフト４３に支持されている。第２ギヤ４１ｂは、駆動シャフト４３と一体的に回転する。第２ギヤ４１ｂは、第１ギヤ４１ａからのトルクを駆動シャフト４３へと出力する。

第２ギヤ列４２は、第３ギヤ４２ａ、第４ギヤ４２ｂ、及び第５ギヤ４２ｃを有している。第２ギヤ列４２は、第１ギヤ列４１よりも、ギヤの数が１つ多い。第３ギヤ４２ａは、第２トルク伝達シャフト５ｂに相対回転可能に支持されている。後述する切替機構８のリングギヤ８２が噛み合うことによって、第３ギヤ４２ａは、第２トルク伝達シャフト５ｂと一体回転する。

第４ギヤ４２ｂは、第３ギヤ４２ａと噛み合っている。第４ギヤ４２ｂは、カウンタシャフト（図示省略）に支持されている。第４ギヤ４２ｂは、カウンタシャフトと一体回転してもよいし、カウンタシャフトと相対回転してもよい。

第５ギヤ４２ｃは、第４ギヤ４２ｂと噛み合っている。第５ギヤ４２ｃは、駆動シャフト４３に支持されている。第５ギヤ４２ｃは、駆動シャフト４３と一体回転する。第５ギヤ４２ｃは、第３ギヤ４２ａからのトルクを駆動シャフト４３へと出力する。

第１ギヤ列４１におけるギヤ比は、第２ギヤ列４２におけるギヤ比と異なる。詳細には、第１ギヤ列４１におけるギヤ比は、第２ギヤ列４２におけるギヤ比よりも大きい。好ましくは、第２ギヤ列４２のギヤ比（Ｇ２）に対する第１ギヤ列４１のギヤ比（Ｇ１）の割合（Ｇ１／Ｇ２）は、トルクコンバータ３のトルク比よりも小さい。なお、トルクコンバータ３のトルク比とは、トルクコンバータ３に入力する入力トルクに対する、トルクコンバータ３が出力する出力トルクの比（出力トルク／入力トルク）を言う。

トルク出力部４は、第１出力モード、第２出力モード、及びニュートラルモードのいずれかの状態を取り得る。トルク出力部４は、第１出力モードにおいて、第１ギヤ列４１を介してトルクを出力する。また、トルク出力部４は、第２出力モードにおいて、第２ギヤ列４２を介してトルクを出力する。また、トルク出力部４は、ニュートラルモードにおいて、トルクコンバータ３からのトルクを出力しない。

＜切替機構＞
切替機構８は、トルク出力部４の状態を、第１出力モード、第２出力モード、及びニュートラルモードのいずれかに切り替えるように構成されている。切替機構８は、クラッチハブ８１、及びリングギヤ８２を有している。なお、切替機構８は、レバー８３を有していてもよい。

クラッチハブ８１は、第２トルク伝達シャフト５ｂに取り付けられている。クラッチハブ８１は、第２トルク伝達シャフト５ｂと一体回転する。クラッチハブ８１は、第２トルク伝達シャフト５ｂと１つの部材によって構成されていてもよいし、別部材によって構成されていてもよい。クラッチハブ８１は、外周面に複数の歯を有している。

リングギヤ８２は、内周面に複数の歯を有している。リングギヤ８２は、常時、クラッチハブ８１と噛み合っており、クラッチハブ８１と一体回転している。すなわち、リングギヤ８２は、第２トルク伝達シャフト５ｂと一体回転している。リングギヤ８２は、軸方向に移動可能に配置されている。

図５に示すように、リングギヤ８２は、クラッチハブ８１と噛み合うとともに、第１ギヤ４１ａに係合する状態を取ることができる。詳細には、第１ギヤ４１ａは、軸方向に突出する第１円筒部４１１を有している。第１円筒部４１１は、外周面に複数の歯を有している。そして、この第１円筒部４１１の外周面に、リングギヤ８２が噛み合っている。

このようにリングギヤ８２がクラッチハブ８１及び第１円筒部４１１と噛み合うことによって、トルク出力部４が第１出力モードとなる。すなわち、第２トルク伝達シャフト５ｂからのトルクが第１ギヤ列４１を介して出力される。

図６に示すように、リングギヤ８２は、クラッチハブ８１と噛み合うとともに、第３ギヤ４２ａに係合する状態を取ることができる。詳細には、第３ギヤ４２ａは、軸方向に突出する第２円筒部４２１を有している。第２円筒部４２１は、外周面に複数の歯を有している。そして、この第２円筒部４２１の外周面に、リングギヤ８２が噛み合っている。

このようにリングギヤ８２がクラッチハブ８１及び第２円筒部４２１と噛み合うことによって、トルク出力部４が第２出力モードとなる。すなわち、第２トルク伝達シャフト５ｂからのトルクが第２ギヤ列４２を介して出力される。

図７に示すように、リングギヤ８２は、クラッチハブ８１のみと噛み合う状態を取ることができる。このように、リングギヤ８２がクラッチハブ８１のみと噛み合い、第１円筒部４１１及び第２円筒部４２１の両方と噛合わないことによって、トルク出力部４はニュートラルモードとなる。すなわち、第２トルク伝達シャフト５ｂからのトルクは駆動輪１０１側へと出力されない。

切替機構８は、制御部９によって制御される。リングギヤ８２は、制御部９によって制御されることによって、軸方向に移動する。これによって、リングギヤ８２は、クラッチハブ８１及び第１円筒部４１１と噛み合ったり、クラッチハブ８１及び第２円筒部４２１と噛み合ったり、クラッチハブ８１のみと噛み合ったりする。この結果、切替機構８は、トルク出力部４の状態を、第１出力モード、第２出力モード、及びニュートラルモードのいずれかに切り替えることができる。

切替機構８がレバー８３をさらに有している場合、レバー８３は、リングギヤ８２に連結されている。レバー８３は、リングギヤ８２から変速機ケース４０の外部へと延びている。レバー８３は、運転者によって操作される。レバー８３を操作することによっても、リングギヤ８２を軸方向に移動させることができる。

＜制御部＞
図１に示すように、制御部９は、モータ２及びトルク出力部４を制御するように構成されている。なお、制御部９は、切替機構８を制御することによってトルク出力部４を制御する。制御部９は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＲＯＭ(Read Only Memory)等を備えるコンピュータ（例えばマイクロコンピュータ）によって構成されている。ＲＯＭには、種々の演算をするためのプログラムが記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行する。

制御部９は、第１前進モード、第２先進モード、第１後退モード、及び第２後退モードのいずれかを実行する。制御部９が第１又は第２前進モードを実行することで、車両を前進させるように駆動ユニット１００が作動する。また、制御部９が第１又は第２後退モードを実行することで、車両を後退させるように駆動ユニット１００が作動する。

制御部９は、第１前進モードにおいて、第１回転方向で回転するようにモータ２を制御する。また、制御部９は、第１前進モードにおいて、第１トルク伝達経路６ａ及び第１ギヤ列４１を介してトルクを出力させる。詳細には、制御部９は、切替機構８を制御することによって、第１ギヤ列４１を介してトルクを出力させる。

なお、制御部９が第１回転方向で回転するようにモータ２を制御することによって、第１ワンウェイクラッチ７がトルク伝達を遮断する。この結果、モータ２が出力した第１回転方向のトルクは、第２トルク伝達経路６ｂを経由せずに、第１トルク伝達経路６ａを経由して伝達される。

制御部９は、第２前進モードにおいて、第２回転方向で回転するようにモータ２を制御する。また、制御部９は、第２前進モードにおいて、第２トルク伝達経路６ｂ及び第２ギヤ列４２を介してトルクを出力させる。詳細には、制御部９は、切替機構８を制御することによって、第２ギヤ列４２を介してトルクを出力させる。

なお、制御部９が第２回転方向で回転するようにモータ２を制御することによって、第１ワンウェイクラッチ７がトルクを伝達する。この結果、モータ２が出力した第２回転方向のトルクは、第２トルク伝達経路６ｂを経由して伝達される。

制御部９は、第１後退モードにおいて、第１回転方向で回転するようにモータ２を制御する。また、制御部９は、第１後退モードにおいて、第１トルク伝達経路６ａ及び第２ギヤ列を介してトルクを出力させる。詳細には、制御部９は、切替機構８を制御することによって、第２ギヤ列４２を介してトルクを出力させる。

制御部９は、第２後退モードにおいて、第２回転方向で回転するようにモータ２を制御する。また、制御部９は、第２後退モードにおいて、第２トルク伝達経路６ｂ及び第１ギヤ列４１を介してトルクを出力させる。詳細には、制御部９は、切替機構８を制御することによって、第１ギヤ列４１を介してトルクを出力させる。

＜動作＞
以上のように構成された駆動ユニット１００では、車両の前進時には、制御部９は、第１前進モード又は第２前進モードを実行する。なお、運転手が操作することによって、第１前進モード又は第２前進モードを選択してもよいし、走行条件などに基づいて制御部９が第１前進モード又は第２前進モードを選択してもよい。各前進及び後退モードにおける各部材の動作などを表１に示す。表１中の駆動特性のＡ～Ｄは、図８の各線Ａ～Ｄに対応している。なお、図８は、車速と駆動力との関係を示すグラフである。

表１に示すように、制御部９が第１前進モードを実行すると、モータ２が第１回転方向で回転する。このモータ２が出力したトルクを第１ワンウェイクラッチ７は遮断するため、トルクは第１トルク伝達経路６ａを介して伝達される。このため、トルクコンバータ３が作動し、トルクは増幅される。トルクコンバータ３によって増幅されたトルクは、第２トルク伝達シャフト５ｂを介して第１ギヤ列４１に伝達される。第１ギヤ列４１からデファレンシャルギヤ１０９を介して駆動輪１０１にトルクが伝達されることで、車両は前進する。なお、このときの駆動ユニット１００の駆動特性は、図８の線Ａによって示される。図８の線Ａから分かるように、第１前進モードにおいて、駆動ユニット１００は低速時に高い駆動力を出力することができるため、第１前進モードは低速時に適したモードである。

制御部９が第２前進モードを実行すると、モータ２が第２回転方向で回転する。このモータ２が出力したトルクを、第１ワンウェイクラッチ７は伝達するため、トルクは第２トルク伝達経路６ｂを介して伝達される。すなわち、トルクは、トルクコンバータ３を介さずに第２トルク伝達シャフト５ｂに伝達される。このため、トルクコンバータ３は作動せず、トルクは増幅されない。第２トルク伝達シャフト５ｂに伝達されたトルクは、第２ギヤ列４２及びデファレンシャルギヤ１０９を介して駆動輪１０１に伝達される。この結果、車両は前進する。なお、このときの駆動ユニット１００の駆動特性は、図８の線Ｂによって示される。図８から分かるように、高速で走行する際は、第１前進モードよりも第２前進モードの方が適している。

制御部９が第１後退モードを実行すると、モータ２が第１回転方向で回転する。このモータ２が出力したトルクを、第１ワンウェイクラッチ７は遮断するため、トルクは第１トルク伝達経路６ａを介して伝達される。このため、トルクコンバータ３が作動し、トルクは増幅される。トルクコンバータ３によって増幅されたトルクは、第２トルク伝達シャフト５ｂを介して第２ギヤ列４２に伝達される。第２ギヤ列４２からデファレンシャルギヤ１０９を介して駆動輪１０１にトルクが伝達されることで、車両は後退する。なお、このときの駆動ユニット１００の駆動特性は、図８の線Ｃによって示される。図８の線Ｃから分かるように、第１後退モードでは、低速時に高い駆動力を出力することができるため、第１後退モードは低速時に適したモードである。なお、特に限定されるものではないが、例えば、線Ｃは、高速側の領域において線Ｂと重複している。

制御部９が第２後退モードを実行すると、モータ２が第２回転方向で回転する。このモータ２が出力したトルクを、第１ワンウェイクラッチ７は伝達するため、トルクは第２トルク伝達経路６ｂを介して伝達される。すなわち、トルクは、トルクコンバータ３を介さずに第２トルク伝達シャフト５ｂに伝達される。このため、トルクコンバータ３は作動せず、トルクは増幅されない。第２トルク伝達シャフト５ｂに伝達されたトルクは、第１ギヤ列４１及びデファレンシャルギヤ１０９を介して駆動輪１０１に伝達される。この結果、車両は後退する。なお、このときの駆動ユニット１００の駆動特性は、図８の線Ｄによって示される。図８から分かるように、低速時に高い駆動力が不要の場合は、第１後退モードよりも第２後退モードの方が適している。なお、特に限定されるものではないが、例えば、線Ｄは高速側の領域において線Ａと重複している。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

変形例１
駆動ユニット１００は、第１ワンウェイクラッチ７の代わりに、制御クラッチを備えていてもよい。制御クラッチは、第２トルク伝達経路６ｂ内に配置され、制御部９によって制御されるように構成される。

制御クラッチは、モータ２が出力したトルクを伝達する伝達状態と、モータ２が出力したトルクを遮断する遮断状態と、に切り替え可能である。制御部９によって制御されることで、制御クラッチは伝達状態と遮断状態との間で切り替わる。制御部９が制御クラッチを伝達状態とすることによって、トルクは第２トルク伝達経路６ｂを介して伝達される。また、制御部９が制御クラッチを遮断状態とすることによって、トルクは第１トルク伝達経路６ａを介して伝達される。この制御クラッチを用いることによって、以下の表２に示すように、制御部９は第３前進モードと第３後退モードとの２つモードをさらに実行することができる。なお、表２中の駆動特性のＡ～Ｄは、図８の各線Ａ～Ｄに対応している。

第１及び第２前進モード、並びに第１及び第２後退モードは、上記実施形態と実質的に同じであるため、その説明を省略する。

制御部９は、第３前進モードにおいて、第１回転方向で回転するようにモータ２を制御する。また、制御部９は、第２トルク伝達経路６ｂ及び第１ギヤ列４１を介してトルクを出力させる。詳細には、制御部９が制御クラッチを伝達状態とすることによって、第２トルク伝達経路６ｂを介してトルクを出力させる。また、制御部９が切替機構８を制御することによって、第１ギヤ列４１を介してトルクを出力させる。

制御部９は、第３後退モードにおいて、第１回転方向で回転するようにモータ２を制御する。また、制御部９は、第２トルク伝達経路６ｂ及び第２ギヤ列４２を介してトルクを出力させる。詳細には、制御部９が制御クラッチを伝達状態とすることによって、第２トルク伝達経路６ｂを介してトルクを出力させる。また、制御部９が切替機構８を制御することによって、第２ギヤ列４２を介してトルクを出力させる。

表２に示すように、制御部９が第３前進モードを実行すると、モータ２が第１回転方向で回転する。このモータ２が出力したトルクを制御クラッチは伝達するため、トルクは第２トルク伝達経路６ｂを介して伝達される。すなわち、トルクは、トルクコンバータ３を介さずに第２トルク伝達シャフト５ｂに伝達される。このため、トルクコンバータ３は作動せず、トルクは増幅されない。第２トルク伝達シャフト５ｂに伝達されたトルクは、第１ギヤ列４１及びデファレンシャルギヤ１０９を介して駆動輪１０１に伝達される。この結果、車両は前進する。なお、このときの駆動ユニット１００の駆動特性は、図８の線Ｄによって示される。

制御部９が第３後退モードを実行すると、モータ２が第１回転方向で回転する。このモータ２が出力したトルクを制御クラッチは伝達するため、トルクは第２トルク伝達経路６ｂを介して伝達される。すなわち、トルクは、トルクコンバータ３を介さずに第２トルク伝達シャフト５ｂに伝達される。このため、トルクコンバータ３は作動せず、トルクは増幅されない。第２トルク伝達シャフト５ｂに伝達されたトルクは、第２ギヤ列４２及びデファレンシャルギヤ１０９を介して駆動輪１０１に伝達される。この結果、車両は後退する。なお、このときの駆動ユニット１００の駆動特性は、図８の線Ｂによって示される。

変形例２
上記実施形態では、インペラ３２は、供給流路３２４を有しているが、この構成に限定されない。すなわち、インペラ３２は、供給流路３２４を有していなくてもよい。この場合、図９に示すように、駆動ユニット１００は、油圧ポンプ１２をさらに備えていてもよい。

油圧ポンプ１２は、トルクコンバータ３に油圧を供給するように構成されている。すなわち、油圧ポンプ１２は、トルクコンバータ３内に作動油を供給するように構成されている。モータ２が第２回転方向に回転しているとき、制御部９は、油圧ポンプ１２を停止させる。

変形例３
上記実施形態では、第１ギヤ列４１は、第２ギヤ列４２よりもギヤの数が１つ少なく構成されているが、第１ギヤ列４１と第２ギヤ列４２とのギヤの数の関係はこれに限定されない。例えば、第１ギヤ列４１は、第２ギヤ列４２よりもギヤの数が１つ多くてもよい。

２：モータ
３：トルクコンバータ
５ｂ：第２トルク伝達シャフト
６ａ：第１トルク伝達経路
６ｂ：第２トルク伝達経路
７：第１ワンウェイクラッチ
９：制御部
１２：油圧ポンプ
４１：第１ギヤ列
４２：第２ギヤ列
１００：駆動ユニット
１０１：駆動輪

Claims

駆動部を駆動するための駆動ユニットであって、
第１回転方向、及び前記第１回転方向と逆の第２回転方向に回転可能に構成されたモータと、
前記モータが出力した第１回転方向のトルクを増幅するように構成されたトルクコンバータと、
前記トルクコンバータからトルクが伝達されるトルク伝達部材と、
前記モータが出力したトルクを前記トルクコンバータを介して前記トルク伝達部材に伝達するように構成された第１トルク伝達経路と、
前記モータが出力したトルクを前記トルクコンバータを介さずに前記トルク伝達部材に伝達するように構成された第２トルク伝達経路と、
トルク伝達経路において、前記トルク伝達部材に対して下流に配置され、前記モータが出力した第１回転方向のトルクを、前進回転方向のトルクとして出力するように構成された第１ギヤ列と、
トルク伝達経路において、前記トルク伝達部材に対して下流に配置され、前記モータが出力した第１回転方向のトルクを、後退回転方向のトルクとして出力するように構成された第２ギヤ列と、
前記第１回転方向で回転するように前記モータを制御するとともに前記第１トルク伝達経路及び前記第１ギヤ列を介してトルクを出力させる第１前進モード、及び前記第２回転方向で回転するように前記モータを制御するとともに前記第２トルク伝達経路及び前記第２ギヤ列を介してトルクを出力させる第２前進モード、を実行する制御部と、
を備える、駆動ユニット。
前記第２トルク伝達経路内に配置され、前記モータが出力した前記第２回転方向のトルクを伝達するとともに前記モータが出力した前記第１回転方向のトルクを遮断するように構成されたワンウェイクラッチをさらに備える、
請求項１に記載の駆動ユニット。
前記第２トルク伝達経路内に配置され、前記制御部によって制御されるように構成された制御クラッチをさらに備え、
前記制御クラッチは、前記モータが出力したトルクを伝達する伝達状態と、前記モータが出力したトルクを遮断する遮断状態と、に切り替え可能に構成されており、
前記制御部は、前記第１回転方向で回転するように前記モータを制御するとともに前記第２トルク伝達経路及び前記第１ギヤ列を介してトルクを出力させる第３前進モードを実行する、
請求項１に記載の駆動ユニット。
前記制御部は、前記第１回転方向で回転するように前記モータを制御するとともに前記第１トルク伝達経路及び前記第２ギヤ列を介してトルクを出力させる第１後退モード、及び前記第２回転方向で回転するように前記モータを制御するとともに前記第２トルク伝達経路及び前記第１ギヤ列を介してトルクを出力させる第２後退モード、を実行する、
請求項１から３のいずれかに記載の駆動ユニット。
前記第１ギヤ列は、前記第２ギヤ列よりもギヤ比が大きい、
請求項１から４のいずれかに記載の駆動ユニット。
前記第２ギヤ列のギヤ比（Ｇ２）に対する前記第１ギヤ列のギヤ比（Ｇ１）の割合（Ｇ１／Ｇ２）は、前記トルクコンバータのトルク比よりも小さい、
請求項１から５のいずれかに記載の駆動ユニット。
前記トルクコンバータに油圧を供給するように構成された油圧ポンプをさらに備え、
前記制御部は、前記モータが前記第２回転方向に回転しているとき、前記油圧ポンプを停止させる、
請求項１から６のいずれかに記載の駆動ユニット。