JP3651727B2

JP3651727B2 - 車両用駆動装置

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Publication number: JP3651727B2
Application number: JP05041197A
Authority: JP
Inventors: 瀬口　　正弘
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1997-03-05
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2017-03-05
Also published as: JPH10248205A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと回転電機との両方を備えているハイブリッド型車両用の電磁カップリング駆動装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
特開昭４８−３９８４７号公報および特開平８−１５６９９号公報に、それぞれハイブリッド型車両用の電磁カップリング駆動装置が開示されている。両公報に開示されているいずれの技術でも、最内周に軸支されている第１ロータにエンジンからの軸出力が入力され、最外周のステータと第１ロータとの間に軸支されている第２ロータから軸出力が駆動負荷へ出力される構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術においては、第１ロータの入力軸の回転数が第２ロータの出力軸の回転数を上回り、減速機として作動している場合には、軸出力の伝達効率は高い。ところが逆に、第１ロータの入力軸の回転数が第２ロータの出力軸の回転数に及ばず増速機として作動している場合には、軸出力の伝達効率が低く損失が大きいという不都合を有していた。
【０００４】
そこで本発明は、入力軸の回転数と出力軸の回転数との大小関係の如何にかかわらず、高い伝達効率を発揮することができる車両用駆動装置を提供することを解決すべき課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するために、発明者は以下の手段を発明した。
（第１手段）
本発明の第１手段は、請求項１記載の車両用駆動装置である。
本手段では、クラッチ入力軸を第１ロータおよび第２ロータのうち一方に連軸可能な入力軸切替えクラッチと、クラッチ出力軸をこの第１ロータおよびこの第２ロータのうち一方に連軸可能な出力軸切替えクラッチとが装備されている。そして、第１ロータおよび第２ロータとの間に内周磁気回路が形成されてトルクの授受が行われ、同様に、ステータおよび第２ロータとの間に外周磁気回路が形成されてトルクの授受が行われる。
【０００６】
それゆえ、入力軸切替えクラッチの切替と、出力軸切替えクラッチの切替とにより、クラッチ入力軸およびクラッチ出力軸と第１ロータおよび第２ロータの連軸の組み合わせを、任意に選択することができる。そこで、第１ロータと第２ロータとの間でのトルクの授受が最も効率よく行われる組み合わせで連軸することが可能となる。その結果、クラッチ入力軸からクラッチ出力軸までの伝達効率を、クラッチ入力軸の回転数とクラッチ出力軸の回転数との大小関係の如何にかかわらず、高く保つことが可能になる。
【０００７】
また、第１ロータおよびまたは第２ロータを介して、クラッチ入力軸とクラッチ出力軸とを直結することも可能になる。この場合には、電磁的な損失はほとんど無くなり、わずかの機械的な損失があるのみで、非常に高い伝達効率が発揮される。
したがって本手段によれば、クラッチ入力軸の回転数とクラッチ出力軸の回転数との大小関係の如何にかかわらず、高い伝達効率を発揮し得る車両用駆動装置を提供することができるという効果がある。
【０００８】
なお、ステータ、第１ロータおよび第２ロータが円盤形状に形成されており、軸長方向の寸法が比較的短い構成も可能ではある。しかし、回転数が頻繁に変わるので慣性モーメントが小さい方が良いことを考慮すると、ステータ、第１ロータおよび第２ロータの磁気回路を形成する要部は、円筒体または円筒面の形状である方が望ましい。同形状の構成では、直径を比較的小さく抑えることができ、全体としてコンパクトにまとまる傾向がある。
【０００９】
（第２手段）
本発明の第２手段は、請求項２記載の車両用駆動装置である。
本手段では、電機子はステータおよび第１ロータにそれぞれ装備されており、第２ロータには永久磁石が装備されている。一般に、永久磁石による磁極は、電機子の電磁石による磁極よりも軽量であるので、回転半径すなわちモーメントアームが大きい第２ロータは軽量に構成されて慣性モーメントが小さい。一方、第１ロータは回転半径すなわちモーメントアームが小さいので、電機子により重量が増してもそれほど大きな慣性モーメントを生じることはない。また、ステータは回転しないので、電機子の装備によって大きな慣性モーメントが生じても全く不都合ではない。それゆえ、第１ロータおよび第２ロータの回転モーメントは、いずれも比較的低く抑制されており、トルクに対する角加速度が大きいので、本手段の車両用駆動装置は応答性に優れている。
【００１０】
したがって本手段によれば、前述の第１手段の効果に加えて、車両用駆動装置の応答性が優れているという効果がある。
なお、応答特性は劣るものの、上記以外の構成、すなわち、ステータおよび第１ロータに電機子または永久磁石による磁極が配設されており、第２ロータの外周側と内周側とにそれぞれ回転電機子が形成されている構成も可能である。
【００１１】
（第３手段）
本発明の第３手段は、請求項３記載の車両用駆動装置である。
本手段では、第１ロータと第２ロータとは同一方向に回転するので、第１ロータと第２ロータとの相対角速度は逆方向に回転する場合に比べてずっと小さい。それゆえ、内周回転磁界の（第１ロータまたは第２ロータに対する）回転数も小さく抑制されているので、磁気抵抗に起因する電流の損失が小さい。
【００１２】
したがって本手段によれば、前述の第１手段または第２手段の効果に加えて、より高い伝達効率が得られるという効果がある。
（第４手段）
本発明の第４手段は、請求項４記載の車両用駆動装置である。
本手段では、第１ロータの回転数が第２ロータの回転数以上になるように、入力軸切替えクラッチおよび出力軸切替えクラッチが切替えられる。すなわち、最外周のステータは回転せず最内周の第１ロータが最も速く回転することになり、第１ロータと第２ロータとの回転数差と第２ロータの回転数（すなわち第２ロータとステータとの回転数差）との和が最も少なくなる。その結果、磁気抵抗や渦電流等に起因する電気エネルギーの損失は最小となるので、最も高い伝達効率が得られる。
【００１３】
したがって本手段によれば、前述の第１〜３手段のうちいずれかの効果に加えて、より高い伝達効率が得られるという効果がある。
なお、本手段では、入力軸切替えクラッチでの第１ロータとのギヤ比と第２ロータとのギヤ比とは互いに等しく、また、出力軸切替えクラッチでの第１ロータとのギヤ比と第２ロータとのギヤ比とは互いに等しいものとして、クラッチ切替え判定が行われている。しかし、しからざる場合には、第１ロータの回転数が第２ロータの回転数以上になるように、入力軸切替えクラッチおよび出力軸切替えクラッチの切替えが行われるものとする。
【００１４】
（第５手段）
本発明の第５手段は、請求項５記載の車両用駆動装置である。
本手段では、外周回転磁界および内周回転磁界はそれぞれインバータによって制御されている。それゆえ、第１ロータと第２ロータとの間で発電作用を行うことも電動作用を行うことも可能であり、同様に第２ロータとステータとの間で発電作用を行うことも電動作用を行うことも可能である。
【００１５】
そして運転中には、第１ロータおよび第２ロータのうちクラッチ入力軸に連軸されている一方のロータから、発電作用および電動作用を介して、前記クラッチ出力軸に連軸されている他方のロータに回転駆動トルクがを与えられる。それゆえ、クラッチ出力軸に連軸されているロータからクラッチ入力軸に連軸されているロータへ、発電作用および電動作用を介して電気エネルギーが逆流することがなく、本手段のクラッチ入力軸からクラッチ出力軸への伝達効率は高い。
【００１６】
したがって本手段によれば、前述の第１〜４手段のうちいずれかの効果に加えて、よりいっそう高い伝達効率でクラッチ入力軸からクラッチ出力軸へ軸出力の伝達ができるという効果がある。
（第６手段）
本発明の第６手段は、請求項６記載の車両用駆動装置である。
【００１７】
本手段では、各インバータに接続されているバッテリ（蓄電池）を有する。それゆえ、伝達効率の損失分を考慮したとしても、クラッチ入力軸へ入力される軸出力がクラッチ出力軸の軸出力を上回る場合には、本手段の車両用駆動装置は発電機として作用し、バッテリに蓄電される。逆に、伝達効率の損失分を考慮した上で、クラッチ入力軸へ入力される軸出力がクラッチ出力軸の軸出力に及ばない場合には、本手段の車両用駆動装置は、不足分の電力の供給をバッテリから受けて電動機として作用する。
【００１８】
したがって本手段によれば、前述の第５手段の効果に加えて、発電機としての作用や電動機としての作用を発揮することができ、より高機能な車両用駆動装置を提供することができるという効果がある。
【００１９】
【発明の実施の形態および実施例】
本発明の車両用駆動装置の実施の形態については、当業者に実施可能な理解が得らえるよう、以下の実施例で明確かつ十分に説明する。
［実施例１］
（実施例１の全体構成）
本発明の実施例１としての車両用駆動装置は、図１に示すように、大きく分けてクラッチ部Ａと回転電機部Ｂとから構成されている。
【００２０】
クラッチ部Ａは、エンジン１００からの出力軸１１０と接続されているクラッチ入力軸３１０を有する入力軸切替えクラッチ３００と、差動ギヤ９００を介して駆動輪７００に接続されているクラッチ出力軸３１２を有する出力軸切替えクラッチ３５０とから構成されている。エンジン出力軸１１０は、図示しないジョイント部および減速機（ないし増速機）等を介して、入力軸切替えクラッチ３００のクラッチ入力軸３１０に軸出力を伝達する。クラッチ部Ａからは、クラッチ入力軸３１０の先端部およびクラッチ出力軸３１２の先端部が同一方向に突出しているので、本実施例の車両用駆動装置１０００はＦＦ車ないしＲＲ車に対して好適である。
【００２１】
一方、回転電機部Ｂは、大きく分けて中心側から外側に、第１ロータ１２１０、第２ロータ１３１０およびステータ１４１０の三つの機能部品から構成されている。
前述のクラッチ部Ａ、回転電機部Ｂおよび差動ギヤ９００は、大きく三分割されるフレーム（機枠）１１００に収容されている。
【００２２】
（実施例１の回転電機部の構成および作用）
回転電機部Ｂは、フレーム１１００に固定されているステータ１４１０と、所定の間隔を空けてステータ１４１０の内周面と対向している第１ロータ１２１０と、上記間隔に配設されている第２ロータとから、主に構成されている。第２ロータ１３１０は、外周面でステータ１４１０の内周面とわずかの間隙を空けて対向しており、内周面で第１ロータ１２１０の外周面とわずかの間隙を空けて対向している。第１ロータ１２１０および第２ロータ１３１０は、いずれもステータ１４１０と同軸に軸支されており、回転自在にステータ１４１０の内部空間に保持されている。通常の運転時には、第１ロータと第２ロータとは同一方向に回転するように、クラッチ部Ａでエンジン１００および駆動輪７００と歯車接続されている。
【００２３】
ステータ１４１０は、フレーム１１００の一部が形成しているヨークとステータコア１４１２およびステータ巻線１４１１とを有している。ステータ巻線１４１１に三相交流が通電されると、ステータ１４１０の内周側には外周回転磁界が形成される。この三相交流は、フレーム１１００の外部に付設されているインバータ４００から供給され、インバータ４００はＥＣＵ５００によって制御されている。
【００２４】
第１ロータ１２１０は、第１ロータ軸１２１３に固定されている円筒体状の回転中空部材であり、第１ロータ軸１２１３は、三点でフレーム１１００内に回転自在に軸支されている。すなわち、第１ロータ軸１２１３は、図中右側の一端をフレーム１１００に固定されている軸受け１５１３で、図中左側の第１ロータギヤ３５１付近の他端をフレーム１１００に固定されている軸受け１５１４で、それぞれ回転自在に軸支されている。また、第１ロータ軸１２１３の中間部は、フレーム１１００に固定されている軸受け１５１０に軸支されている第２ロータ１３１０の端部を介して、軸受け１５１２により回転自在に軸支されている。
【００２５】
第１ロータ１２１０は、上記円筒体の外周部にロータコア１２１２およびロータ巻線１２１１を有している。ロータ巻線１２１１に三相交流が通電されると、第１ロータ１２１０の外周側には内周回転磁界が形成される。この三相交流は、フレーム１１００の外部に付設されているインバータ２００からスリップリング１６３０を介して供給され、インバータ２００は、前述のインバータ４００と同様にＥＣＵ５００によって制御されている。
【００２６】
なお、スリップリング１６３０には、フレーム１１００に固定されているブラシホルダ１６１０に保持されているブラシ１６２０が摺接しており、スリップリング１６３０とロータ巻線１２１１とは、リード部１６６０で接続されている。リード部１６６０の一部は、第１ロータ軸１２１３の溝（図略）に埋め込まれている。
【００２７】
第２ロータ１３１０は、中空円筒体状の形状をしており、前述のように図中右側の第２ロータ軸１３１３の一端を第１ロータ１２１０に固定されている軸受け（図略）で、回転自在に軸支されている。また、第２ロータ１３１０は、図中左側の第２ロータ軸１３１３の他端をフレーム１１００に固定されている軸受け１５１２で、回転自在に軸支されている。
【００２８】
第２ロータ１３１０は、軸長方向の中間部に中空円筒状の軟磁性体からなる中空ロータヨーク１３１１を有する。中空ロータヨーク１３１１の外周面側には、ステータ１４１０と対向している外周磁極としての外周永久磁石１４２０が複数個配設されて固定されている。逆に、中空ロータヨーク１３１１の内壁面側には、第１ロータ１２１０と対向している内周磁極としての内周永久磁石１２２０が複数個配設されて固定されている。
【００２９】
したがって、ロータ巻線１２１１に通電されると、第１ロータ１２１０と第２ロータ１３１０との間に内周磁気回路が形成される。すなわち、第１ロータ１２１０のロータ巻線１２１１により形成される内周回転磁界と、第２ロータ１３１０の内周永久磁石１２２０との間に、内周磁気回路が形成される。この内周磁気回路を介して、第１ロータ１２１０と第２ロータ１３１０との間でトルクの授受が行われる。第１ロータ１２１０と第２ロータ１３１０とは回転数調整部１２００を形成している。この回転数調整部１２００では、第１ロータ１２１０と第２ロータ１３１０との相互作用で生じるトルクはほぼ一定に保たれており、第１ロータ１２１０と第２ロータ１３１０との回転数差が調整される。
【００３０】
同様に、ステータ巻線１４１１に通電されると、ステータ１４１０と第２ロータ１３１０との間に外周磁気回路が形成される。すなわち、ステータ１４１０のステータ巻線１４１１により形成される外周回転磁界と、第２ロータ１３１０の外周永久磁石１４２０との間に、外周磁気回路が形成される。この外周磁気回路を介して、ステータ１４１０と第２ロータ１３１０との間でトルクの授受が行われる。ステータ１４１０と第２ロータ１３１０とはトルク調整部１４００を形成しており、トルク調整部１４００では、第２ロータ１３１０の回転数を変化させずに第２ロータ１３１０にかかるトルクを調整する作用が発揮される。
【００３１】
これらの外周回転磁界および内周回転磁界は、それぞれインバータ４００，２００により制御されている。そして、第１ロータ１２１０および第２ロータ１３１０うちクラッチ入力軸３１０に連軸されている方が、発電作用および電動作用を介して、クラッチ出力軸３１２に連軸されている方のロータに回転駆動トルクを与える。
【００３２】
この際、インバータ２００，４００にはバッテリ６００が接続されているので、上記発電作用で発生する電力が上記電動作用で消費される電力を上回っている場合には、余剰電力がバッテリ６００に充電される。逆に、上記発電作用で発生する電力が上記電動作用で消費される電力に及ばない場合には、バッテリ６００は放電して電力の不足分を補う。上記発電作用と上記電動作用との差によって生じる余剰電力が、ちょうどインバータ２００，４００およびＩＣＵ５００等を作動させるための消費電力に等しい場合は、バッテリ６００は蓄電も放電もせず、必ずしもバッテリ６００は必要とされない。
【００３３】
なお、回転電機部Ｂには、第１ロータ軸１２１３の回転角度および回転数を検出する回転検出センサ１９１１と、第２ロータ１３１０の回転角度および回転数を検出する回転検出センサ１９１２とが装備されている。これらの回転検出センサの出力である計測値は、ＥＣＵ５００に入力されてインバータ２００，４００を制御し、ひいては内周回転磁界および外周回転磁界を制御するために使用される。
【００３４】
（実施例１のクラッチ部の構成および作用）
入力軸切替えクラッチ３００は、エンジン出力軸１１０からの軸出力が入力されるクラッチ入力軸３１０をもち、クラッチ入力軸３１０を第１ロータ１２１０および第２ロータ１３１０のうち一方に連軸可能である。より正確には、クラッチ入力軸３１０を第１ロータ１２１０および第２ロータ１３１０のうち一方に連軸可能であるばかりではなく、両方に連軸可能でもあり、またいずれにも連軸しない中立状態をも取り得る。したがって、入力軸切替えクラッチ３００は、クラッチ入力軸３１０の接続状態として上記四つの接続状態のうちいずれかを任意に取りうる構成になっている。
【００３５】
入力軸切替えクラッチ３００の構成の詳細は、以下の通りである。入力軸切替えクラッチ３００は、大きく分けて第１クラッチ３３０と第２クラッチ３４０とから構成されている。
第１クラッチ３３０は、クラッチ入力軸３１０に固定されているクラッチアーマチャ３２０と、ギヤ３３６と、両者３２０，３３６に介在するクラッチロータ３３２と、クラッチロータ３３２を駆動する電磁コイル３３４とからなる。クラッチロータ３３２の一端が当接するギヤ３３６の側面には、クラッチパッドが接合固定されている。ギヤ３３６は、軸受け３３６ａを介してクラッチ入力軸３１０から回転自在に軸支されており、前述の第１ロータギヤ３５１と噛み合って第１ロータ軸１２１３と連動している。
【００３６】
第１クラッチ３３０では、電磁コイル３３４に通電されると、クラッチロータ３３２は電磁コイル３３４に引きつけられて軸長方向に移動し、ギヤ３３６の側面のクラッチパッドに当接すると同時に、クラッチアーマチャ３２０にも当接する。すると、クラッチ入力軸３１０は、クラッチアーマチャ３２０、クラッチロータ３３２、ギヤ３３６および第１ロータギヤ３５１を順に介して、第１ロータ軸１２１３すなわち第１ロータ１２１０に連軸される。逆に、電磁コイル３３４への通電がなくなると、リターンスプリング（図略）のバネ弾性力でクラッチロータ３３２はギヤ３３６およびクラッチアーマチャ３２０から離れ、クラッチ入力軸３１０と第１ロータ軸１２１３との連軸は解除される。
【００３７】
第２クラッチ３４０は、クラッチ入力軸３１０に固定されているクラッチアーマチャ３２０（共通）と、ギヤ３４６と、両者３２０，３４６に介在するクラッチロータ３４２と、クラッチロータ３４２を駆動する電磁コイル３４４とからなる。クラッチロータ３４２の一端が当接するギヤ３４６の側面には、クラッチパッドが接合固定されている。ギヤ３４６は、軸受け３４６ａを介してクラッチ入力軸３１０から回転自在に軸支されており、前述の第２ロータギヤ３５２と噛み合って第２ロータ軸１３１３と連動している。
【００３８】
第２クラッチ３４０では、電磁コイル３４４に通電されると、クラッチロータ３４２は電磁コイル３４４に引きつけられて軸長方向に移動し、ギヤ３４６の側面のクラッチパッドに当接すると同時に、クラッチアーマチャ３２０にも当接する。すると、クラッチ入力軸３１０は、クラッチアーマチャ３２０、クラッチロータ３４２、ギヤ３４６および第２ロータギヤ３５２を順に介して、第２ロータ軸１３１３すなわち第２ロータ１３１０に連軸される。逆に、電磁コイル３４４への通電がなくなると、リターンスプリング（図略）のバネ弾性力でクラッチロータ３４２はギヤ３４６およびクラッチアーマチャ３２０から離れ、クラッチ入力軸３１０と第２ロータ軸１３１３との連軸は解除される。
【００３９】
ここで、第１クラッチ３３０を介して第１ロータ１２１０に連軸する場合でも、第２クラッチ３４０を介して第２ロータ１３１０に連軸する場合でも、クラッチ入力軸３１０と各ロータ１２１０，１３１０とのギヤ比は同一である。また、第１ロータ１２１０の回転方向および第２ロータ１３１０の回転方向も同一である。
【００４０】
一方、出力軸切替えクラッチ３５０は、クラッチ入力軸３１０がクラッチ出力軸３１２に替わっているだけで、前述の入力軸切替えクラッチ３００と同様の構成と作用とをもっている。
すなわち、出力軸切替えクラッチ３５０は、軸出力を出力するクラッチ出力軸３１２をもち、クラッチ出力軸３１２を第１ロータ１２１０および第２ロータ１３１０のうち一方に連軸可能である。より正確には、クラッチ出力軸３１２を第１ロータ１２１０および第２ロータ１３１０のうち一方に連軸可能であるばかりではなく、両方に連軸可能でもあり、またいずれにも連軸しない中立状態をも取り得る。したがって、出力軸切替えクラッチ３５０は、クラッチ出力軸３１２の接続状態として上記四つの接続状態のうちいずれかを任意に取りうる構成になっている。
【００４１】
出力軸切替えクラッチ３５０の構成の詳細は以下の通りであり、出力軸切替えクラッチ３５０は、大きく分けて第３クラッチ３７０と第４クラッチ３８０とから構成されている。
第３クラッチ３７０は、クラッチ出力軸３１２に固定されているクラッチアーマチャ３６０と、ギヤ３７６と、両者３６０，３７６に介在するクラッチロータ３７２と、クラッチロータ３７２を駆動する電磁コイル３７４とからなる。クラッチロータ３７２の一端が当接するギヤ３７６の側面には、クラッチパッドが接合固定されている。ギヤ３７６は、軸受け３７６ａを介してクラッチ出力軸３１２から回転自在に軸支されており、前述の第１ロータギヤ３５１と噛み合って第１ロータ軸１２１３と連動している。
【００４２】
第３クラッチ３７０では、電磁コイル３７４に通電されると、クラッチロータ３７２は電磁コイル３７４に引きつけられて軸長方向に移動し、ギヤ３７６の側面のクラッチパッドに当接すると同時に、クラッチアーマチャ３６０にも当接する。すると、クラッチ出力軸３１２は、クラッチアーマチャ３６０、クラッチロータ３７２、ギヤ３７６および第１ロータギヤ３５１を順に介して、第１ロータ軸１２１３すなわち第１ロータ１２１０に連軸される。逆に、電磁コイル３７４への通電がなくなると、リターンスプリング（図略）のバネ弾性力でクラッチロータ３７２はギヤ３７６およびクラッチアーマチャ３６０から離れ、クラッチ出力軸３１２と第１ロータ軸１２１３との連軸は解除される。
【００４３】
第４クラッチ３８０は、クラッチ出力軸３１２に固定されているクラッチアーマチャ３６０（共通）と、ギヤ３８６と、両者３６０，３８６に介在するクラッチロータ３８２と、クラッチロータ３８２を駆動する電磁コイル３８４とからなる。クラッチロータ３８２の一端が当接するギヤ３８６の側面には、クラッチパッドが接合固定されている。ギヤ３８６は、軸受け３８６ａを介してクラッチ出力軸３１２から回転自在に軸支されており、前述の第２ロータギヤ３５２と噛み合って第２ロータ軸１３１３と連動している。
【００４４】
第４クラッチ３８０では、電磁コイル３８４に通電されると、クラッチロータ３８２は電磁コイル３８４に引きつけられて軸長方向に移動し、ギヤ３８６の側面のクラッチパッドに当接すると同時に、クラッチアーマチャ３６０にも当接する。すると、クラッチ出力軸３１２は、クラッチアーマチャ３６０、クラッチロータ３８２、ギヤ３８６および第２ロータギヤ３５２を順に介して、第２ロータ軸１３１３すなわち第２ロータ１３１０に連軸される。逆に、電磁コイル３８４への通電がなくなると、リターンスプリング（図略）のバネ弾性力でクラッチロータ３８２はギヤ３８６およびクラッチアーマチャ３６０から離れ、クラッチ出力軸３１２と第２ロータ軸１３１３との連軸は解除される。
【００４５】
ここで、第３クラッチ３７０を介して第１ロータ１２１０に連軸する場合でも、第４クラッチ３８０を介して第２ロータ１３１０に連軸する場合でも、クラッチ出力軸３１２と各ロータ１２１０，１３１０とのギヤ比は同一である。同様に、出力軸切替えクラッチ３５０での上記ギヤ比と前述の入力軸切替えクラッチ３００でのギヤ比も同一であって、各パーツには互換性がある。また、第１ロータ１２１０の回転方向および第２ロータ１３１０の回転方向は同一であって、クラッチ出力軸３１２の回転方向は出力軸切替えクラッチ３５０の切替えによって変わることがない。
【００４６】
クラッチ部Ａは以上のように構成されており、クラッチ入力軸３１０およびクラッチ出力軸３１２と、第１ロータ１２１０および第２ロータ１３１０とを任意の組み合わせで連軸することができる。また、入力軸切替えクラッチ３００および出力軸切替えクラッチ３５０は、いずれも中立状態を取って各ロータ１２１０，１３１０との連軸を解消することもできるし、逆に両ロータ１２１０，１３１０と連軸することもできる。
【００４７】
なお、表現を簡易にするため、各クラッチ３３０，３４０，３７０，３８０が連軸状態にあることを「オン」になっていると表現し、連軸が解かれている状態にあることを「オフ」になっていると表現するものとする。さらに、各クラッチ３３０，３４０，３７０，３８０は電磁クラッチであり、その制御はＥＣＵ５００からの指令信号により、図示しないアンプによって電気的に行われる。
【００４８】
（実施例１の作用概要）
本実施例の駆動装置の特徴は、第１ロータの回転数が第２ロータの回転数以上になるように、クラッチ部Ａの制御（すなわちクラッチ切替え）が行われることである。
すなわち、クラッチ入力軸３１０の回転数がクラッチ出力軸３１２の回転数を上回っている場合には、クラッチ入力軸３１０は第１ロータ１２１０に連軸されると共に、クラッチ出力軸３１２は第２ロータ１３１０に連軸される。このとき、第１クラッチ３３０および第４クラッチ３８０がオンになり、第２クラッチ３４０および第３クラッチ３７０はオフになっている。
【００４９】
逆に、クラッチ入力軸３１０の回転数がクラッチ出力軸３１２の回転数に及ばない場合には、クラッチ入力軸３１０は第２ロータ１３１０に連軸されると共に、クラッチ出力軸３１２は第１ロータ１２１０に連軸される。このとき、先ほどの場合とは逆に、第１クラッチ３３０および第４クラッチ３８０がオフになり、第２クラッチ３４０および第３クラッチ３７０はオンになっている。
【００５０】
ここで、前述のように各クラッチ３３０，３４０，３７０，３８０でのギヤ比は同一であるから、第１ロータ１２１０の回転数は第２ロータ１３１０の回転数以上になるように、クラッチ部Ａの制御が行われていることになる。
以下、本実施例の車両用駆動装置１０００の作用について、具体的な場合分けを行って詳細に説明する。
【００５１】
先ず、クラッチ入力軸３１０への軸入力とクラッチ出力軸３１２からの軸出力とが等しく、駆動装置１０００全体としてトルク回転速度コンバータ（Ｔ−Ｓコンバータ）として作用している場合を考える。
（実施例１の減速モードでの作用）
第１に、トルクｔ［Ｎｍ］×回転数２ｎ［ｒｐｍ」の軸入力でクラッチ入力軸３１０がエンジン１００によって駆動され、クラッチ出力軸３１２の軸出力がトルク２ｔ×回転数ｎである場合を想定する。これはトルクが倍増され、回転数が半減している場合であるので、図２の第１段の減速モードに相当し、車両用駆動装置１０００は減速機として作用している。
【００５２】
この場合、クラッチ入力軸３１０の回転数がクラッチ出力軸３１２の回転数を上回っているので、前述のようにクラッチ入力軸３１０は第１ロータ１２１０に連軸されると共に、クラッチ出力軸３１２は第２ロータ１３１０に連軸される。このとき、第１クラッチ３３０および第４クラッチ３８０がオンになり、第２クラッチ３４０および第３クラッチ３７０はオフになっている（図１参照）。
【００５３】
すると、回転数調整部１２００（第１ロータ１２１０と第２ロータ１３１０との間）で発電作用が行われ、発電された電力は第１ロータ１２１０からインバータ２００およびインバータ４００を順に介してステータ１４１０に供給される。ステータ１４１０では、制御された三相交流がステータ巻線１４１１に通電されて外周回転磁界が発生し、この外周回転磁界によって第２ロータが回転駆動される。したがって、第２ロータ１３１０は、第１ロータ１２１０から直接磁気トルクを受けて駆動されるばかりではなく、第１ロータ１２１０での発電作用によって発生した電力で、ステータ１４１０からも電動作用を受けて駆動される。
【００５４】
この作用は、図３（ａ）〜（ｄ）を参照して説明することができる。以下の説明では、理解しやすいようにクラッチ入力軸３１０およびクラッチ出力軸３１２と第１ロータ軸１２１３および第２ロータ軸１３１３とのギヤ比を、すべて１：１と仮定して説明する。
すなわち、エンジン１００の出力２ｎｔは、図３（ａ）に示すようにトルクｔ×回転数２ｎとしてクラッチ入力軸３１０に入力され、図３（ｄ）に示すようにトルク２ｔ×回転数ｎの軸出力でクラッチ出力軸３１２から出力される。この際、第１ロータ１２１０と第２ロータ１３１０との間の磁気回路を介して、第１ロータ１２１０から第２ロータ１３１０へ伝達されるトルクはｔのみである。そして、第２ロータ１３１０の回転数はｎであるので、第１ロータ１２１０から第２ロータ１３１０へ磁気トルクｔにより伝達される仕事量は、図３（ａ）と図４（ｄ）とに共通している斜線の領域（原点に接している領域）ｎｔのみである。
【００５５】
一方、図３（ｂ）に示すように、第１ロータ１２１０の回転数２ｎの余剰分ｎは、第１ロータ１２１０の発電作用により電力ｎｔに変換され、ロータ巻線１２１１からインバータ２００に吸収される。インバータ２００で吸収された電力ｎｔは、バッテリ６００に並列な直流電線を介してインバータ４００に送られ、インバータ４００で三相交流に変換されてステータ巻線１４１１に送られる。ステータ１４１０では、ステータ巻線１４１１に印加された三相交流により外周回転磁界が発生して電動作用が生じ、同磁界によって第２ロータ１３１０がトルクｔで駆動される。すなわち、図３（ｃ）に示すように、トルク調整部１４００でもトルクｔがかけられた状態で第２ロータ１３１０が回転数ｎで回転するので、トルク調整部１４００の電動作用で２ｎｔのエネルギーが第２ロータ軸１３１３に加えられる。
【００５６】
つまり、第２ロータ軸１３１３は、第１ロータ軸１２１３から直接磁気トルクｔにより伝達される仕事量ｎｔと、第１ロータ１２１０の発電作用とステータ１４１０の電動作用とを介して伝達される上記エネルギーｎｔとで駆動される。その結果、図３（ｄ）に示すように、第２ロータ１３１０はトルク２ｔ×回転数ｎで駆動され、クラッチ出力軸３１２からはトルク２ｔ×回転数ｎの軸出力２ｎｔが得られる。したがって、本実施例の車両用駆動装置１０００は、減速比２：１の減速機すなわちＴ−Ｓコンバータとして作用している。
【００５７】
ここで逆に、第１クラッチ３３０の代わりに第２クラッチ３４０をオンにしてクラッチ入力軸３１０と第２ロータ１３１０とを連軸し、第４クラッチ３８０の代わりに第３クラッチ３７０をオンにしてクラッチ出力軸３１２と第１クラッチ３３０とを連軸した場合には、軸出力の伝達効率が非常に落ちる。この理由は、以下の増速モードの節で説明する理由と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５８】
（実施例１の増速モード（低効率）での作用）
第２に、本実施例の本来のクラッチ切替えとは異なるが、比較のために、前述の減速モードと同一のクラッチの状態のままで、クラッチ入力軸３１０の回転数よりもクラッチ出力軸３１２の回転数が高い場合を想定して説明する。
より具体的には、エンジン出力２ｎ₁ｔ₁がトルク２ｔ₁×回転数ｎ₁の軸出力で入力され、本実施例の車両用駆動装置１０００をＴ−Ｓコンバータとして作用させて、トルクｔ₁×回転数２ｎ₁の軸出力を出力する場合を想定する。この場合、クラッチ入力軸３１０すなわち第１ロータ１２１０の回転数はｎ₁であり、クラッチ出力軸３１２すなわち第２ロータ１３１０の回転数は２ｎ₁であるから、作動モードは図２の２段目の増速モード（低効率）に相当する。ここで、エンジン出力２ｎ₁ｔ₁が前述の減速モードのエンジン出力２ｎｔに相当するものと想定し、同様にトルク２ｔ₁はトルクｔと等しく回転数ｎ₁は回転数２ｎと等しいものと想定しても良い。
【００５９】
この増速モード（低効率）での車両用駆動装置１０００のＴ−Ｓコンバータとしての作用については、図４（ａ）〜（ｄ）を参照して以下に説明する。
すなわち、図４（ａ）に示すように、第１ロータ１２１０にはトルク２ｔ₁×回転数ｎ₁の軸入力が与えられるが、先ず回転数調整部１２００で第２ロータ１３１０を倍の回転数２ｎ₁で回転駆動させる必要がある。そのためには、図４（ｂ）に示すように、電動作用によりトルク２ｔ₁×回転数ｎ₁分のエネルギー２ｎ₁ｔ₁が与えられなくてはならない。
【００６０】
これと並行して、第１ロータ１２１０から第２ロータ１３１０へ磁気トルクを介して直接的に仕事量２ｎ₁ｔ₁が伝達されるので、図４（ｂ）に示すように、第２ロータ１３１０にはいったん２ｎ₁×２ｔ₁＝４ｎ₁ｔ₁のエネルギーが与えられる。これでは第２ロータ１３１０からの軸出力が必要以上に大きくなるので、図４（ｃ）に示すように、トルク調整部１４００の発電作用でトルクが吸収され、２ｎ₁×ｔ₁＝２ｎ₁ｔ₁の発電エネルギーが得られる。その結果、図４
（ｄ）に示すように、第２ロータ１３１０からは、トルク２ｔ₁×回転数ｎ₁の軸出力（軸入力と同じ）２ｎ₁ｔ₁が得られる。
【００６１】
以上で説明した電動作用と発電作用とは、実際には並行して同時に行われているのであるが、説明の便宜上前述のように電動作用（図４（ｂ）参照）の後、発電作用（図４（ｃ）参照）があるものとして説明した。以上の増速モード（低効率）では、発電作用および電動作用による第２ロータ１３１０から第１ロータ１２１０への電気エネルギーの返送は２ｎ₁ｔ₁であって、Ｔ−Ｓコンバータとして伝達すべき仕事量と等しい。また、回転数調整部１２００で、第１ロータ１２１０から第２ロータ１３１０へ直接的にいったん伝達される仕事量は２ｎ₁ｔ₁であって、これはＴ−Ｓコンバータとして伝達すべき仕事量と同等である。
【００６２】
これらの電気エネルギー２ｎ₁ｔ₁および直接的な仕事量２ｎ₁ｔ₁は、それぞれ前述の減速モードでの電気エネルギーｎｔおよび直接的な仕事量ｎｔの倍である。これを図２の二段目の減速モード（低効率）を参照して説明すると、第１ロータ１２１０および第２ロータ１３１０の間での電動作用と、第２ロータ１３１０およびステータ１４１０の間での発電作用とにより、エネルギーは第２ロータ１３１０からステータ１４１０を介して第１ロータ１２１０へと逆流している。それゆえ、第１ロータ１２１０から、第２ロータ１３１０およびステータ１４１０を順に介して、再び第１ロータへ電磁気のエネルギーが循環しており、この循環は軸出力の伝達に寄与することなく、いたずらに電磁気的な損失を生じさせてしまう。
【００６３】
それゆえ、減速モードでのクラッチ切替えの設定ままでは、この増速モード（低効率）では電磁気的な損失が大きくなり、軸出力の伝達を減速モードのような高い効率ですることはできない。したがってこのままでは、より大きな電気容量および磁気容量を有する構成の回転電機部Ｂが必要となり、軸出力の伝達効率が低いばかりではなく、価格や容積、重量のいずれにおいても不利にならざるを得ないという不都合が生じる。
【００６４】
（実施例１の増速モードでの作用）
そこで第３に、入力軸切替えクラッチ３００および出力軸切替えクラッチ３５０を逆に切り替え、第１クラッチ３３０に代わって第２クラッチ３４０をオンにし、第４クラッチ３８０に代わって第３クラッチ３７０をオンにする。すると、クラッチ入力軸３１０と第２ロータ１３１０とが連軸され、クラッチ出力軸３１２と第１ロータ１２１０とが連軸されて、第１ロータ１２１０の回転数が第２ロータ１３１０の回転数を上回る状態で運転される。
【００６５】
このような増速モードでの本実施例の車両用駆動装置１０００のＴ−Ｓコンバータとしての作用は、図５（ａ）〜（ｄ）を参照して説明することができる。
すなわち、図５（ａ）に示すように、第２ロータ１３１０にはトルク２ｔ₁×回転数ｎ₁の軸入力が与えられるが、先ずトルク調整部１４００で第１ロータ１２１０にかかるトルクを半分のｔ₁にする必要がある。そのために、図５（ｂ）に示すように、発電作用によりトルクｔ₁×回転数ｎ₁分のエネルギーｎ₁ｔ₁が第２ロータ１３１０からステータ１４１０に吸収される。
【００６６】
これと並行して、第２ロータ１３１０から第１ロータ１２１０へ磁気トルクを介して直接的に仕事量ｎ₁ｔ₁が伝達される。すなわち、図５（ｂ）〜（ｃ）に示すように、第１ロータ１２１０にｎ₁×ｔ₁＝ｎ₁ｔ₁のエネルギーが、第２ロータ１３１０から直接与えられる。これと並行して、図５（ｃ）に示すように、回転数調整部１２００の電動作用により第１ロータ１２１０が増速され、ｎ₁×ｔ₁＝ｎ₁ｔ₁の電動エネルギーが別途第１ロータ１２１０に与えられる。その結果、図４（ｄ）に示すように、第１ロータ１２１０からは、トルクｔ₁×回転数２ｎ₁の軸出力２ｎ₁ｔ₁（軸入力と同じ）が得られる。
【００６７】
以上の増速モードでは、発電作用および電動作用による第２ロータ１３１０から第１ロータ１２１０への電気エネルギーの伝送はｎ₁ｔ₁であって、Ｔ−Ｓコンバータとして伝達すべき仕事量の半分である。また、回転数調整部１２００で、第２ロータ１３１０から第１ロータ１２１０へ直接（磁気トルクを介して）伝達される仕事量もｎ₁ｔ₁であって、これもＴ−Ｓコンバータとして伝達すべき仕事量の半分である。
【００６８】
これらの電気エネルギーｎ₁ｔ₁および直接的な仕事量ｎ₁ｔ₁の和は、Ｔ−Ｓコンバータとして伝達すべき軸出力と等しい。これを図２の三段目の減速モードを参照して説明すると、ステータ１４１０での発電作用と第１ロータ１２１０での電動作用により、電磁気エネルギーは第２ロータ１３１０からステータ１４１０を介して第１ロータ１２１０へと順方向に伝達されている。それゆえ、第１ロータ１２１０から第２ロータ１３１０への電気エネルギーの逆流によって生じる電磁気的な循環はなく、いたずらに電磁気的な損失を生じさせてしまうことがない。
【００６９】
それゆえ、このように増速モードでのクラッチ切替えを行っていれば、増速モードでも電磁気的な損失は最小限に抑えられ、軸出力の伝達を前述の減速モードと同様に高い効率行うことができる。したがって、本実施例の車両用駆動装置１０００によれば、減速モードでも増速モードでも電気容量および磁気容量が比較的小さくて済む。
【００７０】
したがって、本実施例の車両用駆動装置１０００によれば、Ｔ−Ｓコンバータとして使用する場合に、減速モードでも増速モードでも軸出力の伝達効率が高いという効果がある。また、これに伴って電気容量や磁気容量が小さくて済むので、車両用駆動装置１０００を軽量小型かつ安価に製造できるという効果がある。
（実施例１のその他の作動モード）
以上で説明したように、本実施例の車両用駆動装置１０００では、原則として常に第１ロータ１２１０の回転数が第２ロータ１３１０の回転数以上であるように、クラッチ部Ａの切替え操作がＥＣＵ５００によって自動的に行われる。
【００７１】
そして、前述のＴ−Ｓコンバータとしての減速モードおよび増速モードとは異なり、必ずしもクラッチ入力軸３１０への軸入力とクラッチ出力軸３１２からの軸出力とが一致していない一般的な場合にも、本実施例の車両用駆動装置１０００は使用可能である。すなわち、図６（ａ）の包絡線で囲まれた走行特性範囲の中であれば、エンジン作動状態（ｎ_e，ｔ_e）と運転者のアクセル指令（ｎ_v，ｔ_v）との組み合わせは任意である。
【００７２】
本実施例の車両用駆動装置１０００は、図６（ａ）〜（ｂ）に示すように、クラッチ入力軸３１０への軸入力ｎ_eｔ_eとクラッチ出力軸３１２からの軸出力ｎ_vｔ_vとがほぼ一致している場合にも使用可能である。この場合、回転数調整部１２００での変換容量Ｐｎとトルク調整部１４００での変換容量Ｐｔとはほぼ同等であり、エンジン作動状態と運転者のアクセル指令とがかけ離れているほど、両変換容量Ｐｎ，Ｐｔは大きくなる。それゆえ、エンジン作動状態と運転者のアクセル指令とは、あまり離れていない方が効率よく軸出力の変換が可能である。
【００７３】
また逆に、本実施例の車両用駆動装置１０００は、図６（ｃ）〜（ｄ）に示すように、上記軸入力ｎ_eｔ_eと上記軸出力ｎ_vｔ_vとが全く一致していない場合にも使用可能である。この場合にも、第１ロータ１２１０の回転数を第２ロータ１３１０の回転数以上に保つように、クラッチ部Ａでの切替えを行うことにより、前述の減速モードおよび増速モードと同様に高い効率で軸出力の変換が可能である。この際、上記軸入力ｎ_eｔ_eと上記軸出力ｎ_vｔ_vとの差は、発電エネルギーとしてバッテリ６００に蓄電されるか、バッテリ６００からの電力の供給を受けて電動機として軸出力に負荷されるかのいずれかである。
【００７４】
なお、この様な場合には、各変換容量Ｐｎ，Ｐｔの和は大きくなることが多いが、運転者のアクセル指示に駆動系が追随する過渡的な状態にあると考えられる。それゆえ、各変換容量Ｐｎ，Ｐｔの和は短時間定格であると見なすことができるので、本実施例の車両用駆動装置１０００の容量を必要以上に大きくする必要はなくなる。
【００７５】
なお、エンジン１００の軸出力によって決まるクラッチ入力軸３１０の回転数と、運転者のアクセル指示によって決まるクラッチ出力軸３１２の回転数とが一致する場合には、図２の四段目に示す直結モードでの運用が可能である（逆に、直結モードにしてしまえば、クラッチ入力軸３１０の回転数ｎ_eとクラッチ出力軸３１２の回転数ｎ_vとは、強制的に一致させられる）。この直結モードでは、第１ロータギヤ３５１およびまたは第２ロータギヤ３５２を介して、クラッチ入力軸３１０とクラッチ出力軸３１２とが機械的に歯車結合されるので、軸出力の伝達効率は１００％近くになる。そのうえで、入力トルクｔ_eと出力トルクｔ_vとに差があれば、回転電機部Ｂの発電作用で蓄電するか、回転電機部Ｂの電動作用でトルクを補うかすれば良い。
【００７６】
また、本実施例の車両用駆動装置１０００は、図２の最下段に示すように、入力軸切替えクラッチ３００および出力軸切替えクラッチ３５０を中立にして、エンジン１００と駆動輪７００とを断絶させるアイドリングモードでも使用できる。すなわち、入力軸切替えクラッチ３００を中立にすることにより、エンジン１００をアイドリング状態に保ったり、あるいはエンジン１００を切り離して駆動輪７００との間で軸出力をやりとりし、純粋に電動機または発電機として使用したりすることも可能である。この純粋な電動機としての運用モードは、特にエンジン故障時にも自走を可能とするので、有用である。あるいは、出力軸切替えクラッチ３５０を中立にすることにより、エンジン１００を始動するスタータ電動機として使用したり、逆にエンジン１００により駆動される発電機としての使用も可能である。
【００７７】
（実施例１の効果）
以上詳述したように、本実施例の車両用駆動装置１０００によれば、軸入力の回転数と軸出力の回転数の大小関係如何にかかわらず、最良の効率で軸出力の伝達が可能である。したがって本実施例によれば、電気容量および磁気容量の必要量が最小限で済むので、軽量小型の車両用駆動装置１０００を比較的安価に提供することが可能になるという効果がある。
【００７８】
また、本実施例の車両用駆動装置１０００は、軸出力をＴ−Ｓコンバータとして変換して伝達するばかりではなく、その過程で発電機として作用させたり電動機として作用させたりすることもできる。さらに、出力軸切替えクラッチ３５０を中立にしてスタータとして使用したり、逆に入力軸切替えクラッチ３００を中立にして純粋な電気自動車の駆動電動機として使用することも可能である。したがって、本実施例の車両用駆動装置１０００をハイブリッド型自動車に採用すれば、トルクコンバータを別に設ける必要がないばかりではなく、別途クラッチ機構を設ける必要もなくなり、極めて簡素かつ安価な電気自動車を提供できるという効果がある。
【００７９】
その他にも、クラッチ部Ａに電磁クラッチを採用していて油圧を必要としないので、油圧源のない車両への適用が可能であるばかりではなく、シール材等を施さなくても油漏れの恐れがないという効果もある。それゆえ、構成が簡素で部品点数が少なくなり、小型の車両用駆動装置１０００に好適である。
（実施例１の変形態様）
前述の車両用駆動装置１０００に対し、ステータに界磁磁極（永久磁石でも電磁石でもよい）を備え、第１ロータにも界磁磁極を備えている変形態様が実施可能である。本変形態様では、第２ロータのステータ側および第１ロータ側にそれぞれロータコアおよびロータ巻線が装備されており、この各ロータ巻線への電流制御を行うことで、実施例１と同様の作用をもたらすことができる。ただし、第２ロータの容積や慣性モーメントが増大するので、軽量小型の面や価格面および応答性の面では、本変形態様は実施例１に及ばないであろう。
【００８０】
［実施例２］
（実施例２の構成）
実施例２としての車両用駆動装置１０００’は、図７に示すように、実施例１の出力軸切替えクラッチ３５０を回転電機部Ｂ’を挟んで入力軸切替えクラッチ３０１と対向する位置に移設し、出力軸切替えクラッチ３０２としたものである。これに伴い、クラッチ入力軸３１０とクラッチ出力軸３１２とが、同軸で互いに背向する位置に配設されているので、本実施例の車両用駆動装置１０００’はＦＲ車への搭載に好適となっている。クラッチ出力軸３１２と駆動輪７００（後輪の二輪）との間には、差動ギヤ（図略）が装置されている。なお、出力軸切替えクラッチ３０２の各部品の名称については、符号の説明の欄に記されており、実施例１の出力軸切替えクラッチ３５０の各部品と一対一に対応している。
【００８１】
その他にも、本実施例の車両用駆動装置１０００’では、第１ロータ１２１０の支持部材の形状が実施例１と異なっていたり、第１ロータ軸１２１３が延長されて図中右端で軸受け１５１６に軸支されていたりする。また、第１ロータ１２１０および第２ロータ１３１０の図中右側にも第１ロータギヤ３５３および第２ロータギヤ３５４が付加されていたり、フレーム１１００’の形状が異なっていたりして、実施例１と構成がいくらか異なってはいる。しかしながら、前述のようにクラッチ出力軸３１２が移設されている点以外に、構成上の本質的な違いはない。
【００８２】
（実施例２の作用効果）
したがって、本実施例の車両用駆動装置１０００’は、作用の面でも前述の実施例１と同様であり、プロペラシャフトの位置に収まるのでＦＲ車に好適である他は、効果の点でも実施例１と同様である。
［実施例３］
（実施例３の全体構成）
本発明の実施例３としての車両用駆動装置１０００Ａは、図８に示すように、大きく分けてクラッチ部Ａ１と回転電機部Ｂとから構成されている。
【００８３】
クラッチ部Ａ１は、互いに平行なクラッチ入力軸３１０’およびクラッチ出力軸３１２’と、第１クラッチ２３３０、第２クラッチ２３４０、第３クラッチ２３７０および第４クラッチ２３８０とを有する点では、実施例１とほぼ同様である。しかしながら、上記各クラッチ２３３０，２３４０，２３７０，２３８０は、電磁クラッチではなく、全て油圧多板クラッチである点が実施例１と異なっている。
【００８４】
一方、回転電機部Ｂは、中心部から外側に向かって順に、第１ロータ１２１０、第２ロータ１３１０およびステータ１４１０から構成されており、実施例１の構成と同様である。なお、実施例１の構成を示す図１では模式的に作図されていたが、本実施例の構成を示す図８では写実的に作図されているというだけで、本実施例の回転電機部Ｂは実施例１の回転電機部Ｂと同一である。
【００８５】
（実施例３のクラッチ部の構成および作用）
前述のように本実施例のクラッチ部Ａ１に採用されているのは、全て湿式の油圧多板クラッチであり、図９に示すように、各クラッチ２３３０，２３４０，２３７０，２３８０は互いに同一の構成をとっている。そこで、代表として第１油圧多板クラッチ２３３０を例に取り、その構成および作用を以下に詳細に説明する。
【００８６】
第１油圧多板クラッチ２３３０は、クラッチアーマチャ２３３１、クラッチロータ２３３２，インナディスク２３３３、アウタディスク２３３５およびリターンスプリング２３３７から構成されている。クラッチアーマチャ２３３１は、クラッチ入力軸３１０’に固定されていて、クラッチ入力軸３１０’と一緒に回転する。クラッチロータ２３３２は、クラッチアーマチャ２３３１に保持されており、油路２３３８，３１０ａ，３１０ｂを通って供給される油圧により軸長方向にインナディスク２３３３と共に押し出される。
【００８７】
すると、インナディスク２３３３と回転自在に軸支されているアウタディスク２３３５とが湿式の多板を介して連軸され、クラッチ入力軸３１０’に加えられた軸入力は、アウタディスク２３３５に伝達される。アウタディスク２３３５の外周面には連結ギヤ２３３６が形成されており、連結ギヤ２３３６は、第１ロータ軸１２１３に固定されている第１ロータギヤ３５１と噛み合っている。それゆえ、上記油圧が加えられると、クラッチ入力軸３１０’は、クラッチアーマチャ２３３１、クラッチロータ２３３２、インナディスク２３３３、アウタディスク２３３５および第１ロータギヤ３５１を介して、第１ロータ軸１２１３に連軸される。すなわち、第１クラッチ２３３０がオンになる。
【００８８】
逆に、上記油圧が抜けると、リターンスプリング２３３７のバネ弾性作用でインナディスク２３３３は、軸長方向に移動して元の位置に戻り、インナディスク２３３３とアウタディスク２３３５との連軸は解除される。すると、インナディスク２３３３とアウタディスク２３３５との間に滑りが生じ、クラッチ入力軸３１０’と第１ロータ軸１２１３との連軸は解かれる。すなわち、第１クラッチ２３３０は、オフになる。
【００８９】
以下、第２クラッチ２３４０は、第２ロータ軸１３１３に連軸される点を除いて第１クラッチ２３３０と同一の構成および作用を持っている。同様に、クラッチ入力軸２３１０に代わってクラッチ出力軸２３１２に連軸される点と除いて、第３クラッチ２３７０は第１クラッチ２３３０と同一構成であり、第４クラッチ２３８０は第２クラッチ２３４０と同一構成である。なお、各クラッチ２３３０，２３４０，２３７０，２３８０の各部品は、一対一に対応していて互換性があり、各部品の名称は符号の後記の説明の項で明らかにされている。また、オイルシール２３３９，２３４９が要所に配設されていて、油圧漏れを防いでいる。
【００９０】
以上の構成から明らかなように、第１クラッチ２３３０および第２クラッチ２３４０からなる入力軸切替えクラッチ２３００は、いすれのロータ軸とも連軸していない中立位置をも取りうる。同様に、第３クラッチ２３７０および第４クラッチ２３８０からなる出力軸切替えクラッチ２３５０もまた、中立の位置を取りうる。
【００９１】
したがって、本実施例の各油圧多板クラッチ２３３０，２３４０，２３７０，２３８０は、実施例１の電磁クラッチ３３０，３４０，３７０，３８０と同様の連軸作用を発揮する。ただし、実施例１の電磁クラッチとは異なり、本実施例の上記油圧クラッチは、クラッチをオンにする瞬間にだけ油圧エネルギーが消費され、クラッチをオンに保持するのに油圧エネルギーをほとんど消費することがない。また、各クラッチ２３３０，２３４０，２３７０，２３８０は、油圧多板クラッチであるから、適正なセンサと油圧制御手段を用いれば、半クラッチ状態を作り出すことができる。
【００９２】
（実施例３の効果）
以上詳述したように、本実施例の車両用駆動装置１０００Ａは、実施例１と同様の効果を発揮することができる。
そのうえ、前述のように上記各クラッチのオン状態を維持するために油圧エネルギーをほとんど消費しないので、クラッチ部Ａ１で消費されるエネルギーが少なく、その分効率が向上しているという長所もある。また、実施例１の電磁クラッチに替えて油圧多板クラッチを使用しているので、大出力の伝達に適するという利点もあり、本実施例の車両用駆動装置１０００Ａは大出力化に好適である。その一方で、油圧多板クラッチの採用により、実施例１よりもクラッチ部の容積を低減できるので、小型軽量化が可能であるという効果もある。
【００９３】
さらに、各クラッチ２３３０，２３４０，２３７０，２３８０は、適正な油圧制御により半クラッチ状態を取ることができるので、クラッチ接合時の衝撃荷重を大幅に緩和することができる。その結果、クラッチ部Ａ１および回転電機部Ｂの機械強度に対する要求が緩和されているので、本実施例の車両用駆動装置１０００Ａを、よりいっそう軽量小型かつ安価に製造することができるという効果もある。また、同じ理由により、大出力化が容易になるという効果もある。
【００９４】
［実施例４］
（実施例４の構成）
本発明の実施例４としての車両用駆動装置１０００Ｂは、図１０に示すように、大きく分けてクラッチ部Ａ２と回転電機部Ｂとから構成されている。
回転電機部Ｂは、中心部から外側に向かって順に、第１ロータ１２１０、第２ロータ１３１０およびステータ１４１０から構成されており、実施例３の回転電機部Ｂと同一である。
【００９５】
一方、クラッチ部Ａ２は、図１１に示すように、互いに平行なクラッチ入力軸３１０”およびクラッチ出力軸３１２”と、入力軸切替えクラッチ３３３０および出力軸切替えクラッチ３３７０とを有する点では、実施例３とほぼ同様である。また、入力軸切替えクラッチ３３３０および出力軸切替えクラッチ３３７０は、いずれも湿式の油圧多板クラッチである点も実施例３と同様である。しかし、両クラッチ３３３０，３３７０は、第１クラッチおよび第２クラッチと第３クラッチおよび第４クラッチとに分割されておらず、それぞれ一体化されている点が実施例３とは異なっている。
【００９６】
前述のように本実施例のクラッチ部Ａ２に採用されているのは、入力軸切替えクラッチ３３３０および出力軸切替えクラッチ３３７０とも、一体化された湿式油圧多板クラッチである。入力軸切替えクラッチ３３３０と出力軸切替えクラッチ３３７０とは、クラッチ入力軸３１０”とクラッチ出力軸３１２”とが異なるだけで、その他の構成は同様である。そこで、ここでは代表として入力軸切替えクラッチ３３３０を取り上げ、以下にその構成を詳細に説明する。
【００９７】
入力軸切替えクラッチ３３３０は、クラッチアーマチャ３３３１、クラッチロータ３３３２、インナディスク３３３３ａ，３３３３ｂ、アウタディスク３３３５ａ，３３３５ｂおよびギヤ３３３６，３３４６から構成されている。クラッチアーマチャ３３３１は、クラッチ入力軸３１０”に固定されており、クラッチ入力軸３１０”により回転駆動される。
【００９８】
クラッチ入力軸３１０”およびクラッチアーマチャ３３３１には、油路３１０ｅ，３１０ｆ，３３３０ａが形成されており、外部からの油圧は同油路を通ってクラッチロータ３３３２の背面側に導入される。同油圧が入力軸切替えクラッチ３３３０に導入されると、クラッチロータ３３３２は軸長方向（図中右方）に油圧で押し出されて移動し、インナディスク３３３３ｂを同方向に押し出してアウタディスク３３３５ｂに当接させる。すると、インナディスク３３３３ｂとギヤ３３４６に固定保持されているアウタディスク３３３５ｂとは、湿式の多板同士で当接し合い互いに連軸される。
【００９９】
この状態では、クラッチ入力軸３１０”は、クラッチアーマチャ３３３１、クラッチロータ３３３２、インナディスク３３３３ｂ、アウタディスク３３３５ｂ、ギヤ３３４６および第２ロータギヤ３５２を順に介して、第２ロータ軸１３１３に連軸されている。すなわち、クラッチ入力軸３１０”と第２ロータ１３１０とが連軸されている。
【０１００】
逆に上記油圧が抜けると、クラッチアーマチャ３３３１に固定されて圧縮されていたリターンスプリング３３３７の反発力により、クラッチロータ３３３２は先ほどとは逆方向（図中左方）に移動して元の位置に復帰する。その際、クラッチロータ３３３２の外周部は図中左方に延在しており、この外周部でクラッチロータ３３３２は、もう一つのインナディスク３３３３ａを軸長方向（図中左方）に押圧して移動させ、インナディスク３３３３ａをアウタディスク３３３５ａに当接させる。すると、インナディスク３３３３ａとギヤ３３３６に固定保持されているアウタディスク３３３５ａとは、湿式の多板同士で当接し合い互いに連軸される。
【０１０１】
この状態では、クラッチ入力軸３１０”は、クラッチアーマチャ３３３１、クラッチロータ３３３２、インナディスク３３３３ａ、アウタディスク３３３５ａ、ギヤ３３３６および第１ロータギヤ３５１を順に介して、第１ロータ軸１２１３に連軸されている。すなわち、クラッチ入力軸３１０”と第１ロータ１２１０とが連軸されている。
【０１０２】
以上の構成の入力軸切替えクラッチ３３３０では、第１ロータ１２１０および第２ロータ１３１０のうちいずれか一方に連軸状態にすることと、半クラッチ状態にすることはできるが、通常の油圧制御では中立状態にすることは難しい。ただし、クラッチロータ３３３２の位置を検出するセンサを装備するなどして特別の油圧制御系を用いれば、中立状態を保つことも可能になる。
【０１０３】
出力軸切替えクラッチ３３７０は、クラッチ入力軸３１０”に代わってクラッチ出力軸３１２”が配設されている点だけが異なっているだけで、その他の点では入力軸切替えクラッチ３３３０と同一である。それゆえ、入力軸切替えクラッチ３３３０と出力軸切替えクラッチ３３７０との間で部品の互換性もある。なお、出力軸切替えクラッチ３３７０の各部品の符号と名称とについては、後記の符号の説明の欄で明らかにされている。
【０１０４】
（実施例４の作用効果）
以上詳述したように、本実施例の車両用駆動装置１０００Ｂによれば、実施例３と同様の作用効果が得られる。
さらに、図８と図１０とを見比べれば明らかなように、クラッチ部Ａ２の軸長方向の長さは実施例３のそれよりも短く、部品点数も減っている。したがって、本実施例の車両用駆動装置１０００Ｂによれば、実施例３よりもいっそうの小型軽量化および低廉化が可能であるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１としての車両用駆動装置の構成を示す端面図
【図２】実施例１の各作動モードを比較して示す作動概念図
【図３】実施例１の減速モードでの作用を示す組図
（ａ）クラッチ入力軸への軸入力を示すグラフ
（ｂ）発電作用を示すグラフ
（ｃ）電動作用を示すグラフ
（ｄ）クラッチ出力軸への軸出力を示すグラフ
【図４】実施例１の増速モード（低効率）での作用を示す組図
（ａ）クラッチ入力軸への軸入力を示すグラフ
（ｂ）電動作用を示すグラフ
（ｃ）発電作用を示すグラフ
（ｄ）クラッチ出力軸への軸出力を示すグラフ
【図５】実施例１の増速モードでの作用を示す組図
（ａ）クラッチ入力軸への軸入力を示すグラフ
（ｂ）発電作用を示すグラフ
（ｃ）電動作用を示すグラフ
（ｄ）クラッチ出力軸への軸出力を示すグラフ
【図６】実施例１の各種運用モードの作用を示す組図
（ａ）増速モードでの作用を示すグラフ
（ｂ）減速モードでの作用を示すグラフ
（ｃ）電動モードでの作用を示すグラフ
（ｄ）発電モードでの作用を示すグラフ
【図７】実施例２としての車両用駆動装置の構成を示す端面図
【図８】実施例３としての車両用駆動装置の構成を示す端面図
【図９】実施例３のクラッチ部の構成を拡大して示す部分端面図
【図１０】実施例４としての車両用駆動装置の構成を示す端面図
【図１１】実施例４のクラッチ部の構成を拡大して示す部分端面図
【符号の説明】
１００：エンジン（内燃機関）１１０：エンジン出力軸
２００：第１ロータ巻線用インバータ
４００：ステータ巻線用インバータ
３００，３０１：入力軸切替えクラッチ
３１０，３１０Ａ，３１０Ｂ：クラッチ入力軸
３１０ａ〜３１０ｆ：油路
３２０：クラッチアーマチャ
３３０：第１クラッチ（クラッチ入力軸と第１ロータとを連軸）
３３２：クラッチロータ３３４：電磁コイル
３３６：ギヤ３３６ａ：軸受け
３４０：第２クラッチ（クラッチ入力軸と第２ロータとを連軸）
３４２：クラッチロータ３４４：電磁コイル
３４６：ギヤ３４６ａ：軸受け
３５１，３５３：第１ロータギヤ３５２，３５４：第２ロータギヤ
３５０，３０２：出力軸切替えクラッチ
３１２，３１２Ａ，３１２Ｂ：クラッチ出力軸
３６０：クラッチアーマチャ
３７０：第３クラッチ（第１ロータとクラッチ出力軸とを連軸）
３７２：クラッチロータ３７４：電磁コイル
３７６：ギヤ３７６ａ：軸受け
３８０：第４クラッチ（第２ロータとクラッチ出力軸とを連軸）
３８２：クラッチロータ３８４：電磁コイル
３８６：ギヤ３８６ａ：軸受け
５００：ＥＣＵ６００：バッテリ（蓄電池）
７００：駆動輪（出力負荷）
８００：減速機８１０：ギヤ９００：差動ギヤ
１０００，１０００’，１０００Ａ，１０００Ｂ：
本発明の車両用駆動装置、Ｔ−Ｓコンバータ（トルク回転数コンバータ）
１１００，１１００’：フレーム（機枠）
１２００：回転数調整部
１２１０：第１ロータ（第１回転子）
１２１１：ロータ巻線１２１２：ロータコア
１２１３：第１ロータ軸
１２２０：内周永久磁石（内側すなわち第１ロータ側）
１３１０：第２ロータ（第２回転子）
１３１１：中空ロータヨーク１３１３：第２ロータ軸
１３３１：ロータフレーム
１４００：トルク調整部
１４１０：ステータ（固定子）
１４１１：ステータ巻線１４１２：ステータコア
１４２０：外周永久磁石（外側すなわちステータ側）
１５１０〜１５１６：軸受け
１６１０：ブラシホルダ１６２０：ブラシ
１６３０：スリップリング１６６０：リード部
１７１０：外部フレーム
１９１１，１９１２：回転検出センサ
［実施例３］
２３００：油圧多板クラッチ（入力軸切替えクラッチ）
２３３０：第１油圧多板クラッチ
２３３１：クラッチアーマチャ２３３２：クラッチロータ
２３３３：インナディスク２３３５：アウタディスク
２３３６：連結ギヤ２３３７：リターンスプリング
２３３８：油路２３３９：オイルシール
２３４０：第２油圧多板クラッチ
２３４１：クラッチアーマチャ２３４２：クラッチロータ
２３４３：インナディスク２３４５：アウタディスク
２３４６：連結ギヤ２３４７：リターンスプリング
２３４８：油路２３４９：オイルシール
２３５０：油圧多板クラッチ（出力軸切替えクラッチ）
２３７０：第３油圧多板クラッチ
２３７１：クラッチアーマチャ２３７２：クラッチロータ
２３７３：インナディスク２３７５：アウタディスク
２３７６：連結ギヤ２３７７：リターンスプリング
２３８０：第４油圧多板クラッチ
２３８１：クラッチアーマチャ２３８２：クラッチロータ
２３８３：インナディスク２３８５：アウタディスク
２３８６：連結ギヤ２３８７：リターンスプリング
［実施例４］
３３３０：一体化油圧多板クラッチ（入力軸切替えクラッチ）
３３３１：クラッチアーマチャ３３３２：クラッチロータ
３３３３ａ，３３３３ｂ：インナディスク
３３３５ａ，３３３５ｂ：アウタディスク
３３３６，３３４６：ギヤ
３３７０：一体化油圧多板クラッチ（出力軸切替えクラッチ）
３３７１：クラッチアーマチャ３３７２：クラッチロータ
３３７３ａ，３３７３ｂ：インナディスク
３３７５ａ，３３７５ｂ：アウタディスク
３３７６，３３８６：ギヤ
Ａ，Ａ１，Ａ２：クラッチ部Ｂ，Ｂ’：回転電機部

Claims

機枠に固定されているステータと、
このステータと同軸に軸支されており、所定の間隔を空けてこのステータと対向している第１ロータと、
このステータと同軸に軸支されており、このステータとこの第１ロータとの間のこの間隔に配設されて、このステータおよびこの第１ロータと対向している第２ロータと、
軸出力が入力されるクラッチ入力軸をもち、このクラッチ入力軸をこの第１ロータおよびこの第２ロータのうち一方に連軸可能な入力軸切替えクラッチと、
軸出力を出力するクラッチ出力軸をもち、このクラッチ出力軸をこの第１ロータおよびこの第２ロータのうち一方に連軸可能な出力軸切替えクラッチと、
を有し、
前記第１ロータおよび前記第２ロータのうち一方に形成されている内周回転磁界と、他方に形成されている内周磁極との間に、内周磁気回路が形成されてトルクの授受が行われ、
前記ステータおよび前記第２ロータのうち一方に形成されている外周回転磁界と、他方に形成されている外周磁極との間に、外周磁気回路が形成されてトルクの授受が行われることを特徴とする、
車両用駆動装置。
前記ステータは、ステータコアおよびステータ巻線を有して前記外周回転磁界を形成し、
前記第１ロータは、ロータコアおよびロータ巻線を有して前記内周回転磁界を形成し、
前記第２ロータは、前記ステータと対向している前記外周磁極としての外周永久磁石と、前記第１ロータと対向している前記内周磁極としての内周永久磁石とを有する、
請求項１記載の車両用駆動装置。
前記第１ロータと前記第２ロータとは、搭載車両が前進中には同一方向に回転する、
請求項１〜２のうちいずれかに記載の車両用駆動装置。
前記クラッチ入力軸の回転数が前記クラッチ出力軸の回転数を上回っている場合には、このクラッチ入力軸は前記第１ロータに連軸されると共に、このクラッチ出力軸は前記第２ロータに連軸され、
逆にこのクラッチ入力軸の回転数がこのクラッチ出力軸の回転数に及ばない場合には、このクラッチ入力軸はこの第２ロータに連軸されると共に、このクラッチ出力軸はこの第１ロータに連軸されて、
第１ロータの回転数は、第２ロータの回転数以上になる、
請求項１〜３のうちいずれかに記載の車両用駆動装置。
前記外周回転磁界および前記内周回転磁界は、それぞれインバータにより制御され、
前記第１ロータおよび前記第２ロータのうち前記クラッチ入力軸に連軸されている一方のロータが、発電作用および電動作用を介して、前記クラッチ出力軸に連軸されている他方のロータに回転駆動トルクを与える、
請求項１〜４のうちいずれかに記載の車両用駆動装置。
各前記インバータに接続されているバッテリを有する、
請求項５記載の車両用駆動装置。