動力伝達装置
【課題】動力伝達装置の小型化及び高効率化を実現する。
【解決手段】入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に回転差が発生するのに起因してロータ巻線３０に誘導電流が流れることで回転磁界が発生し、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクが作用する。入力側ロータ２８にはエンジン３６の動力が伝達され、出力側ロータ１８から変速機４４の変速ギア機構６３−２〜６３−５を介さずに伝動機構３７を介して変速機４４の出力軸６２へ動力が伝達される。
【解決手段】入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に回転差が発生するのに起因してロータ巻線３０に誘導電流が流れることで回転磁界が発生し、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクが作用する。入力側ロータ２８にはエンジン３６の動力が伝達され、出力側ロータ１８から変速機４４の変速ギア機構６３−２〜６３−５を介さずに伝動機構３７を介して変速機４４の出力軸６２へ動力が伝達される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達装置に関し、特に、原動機からの動力を変速機で変速して負荷へ伝達することが可能な動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の動力伝達装置の関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１においては、回転磁界を発生させるためのステータと、磁石で構成された第１ロータと、ステータと第１ロータとの間に配置され、軟磁性体で構成された第２ロータと、を有する発電電動機が設けられており、発電電動機の第１ロータがエンジンの出力軸と無段変速機との間に連結され、発電電動機の第２ロータが被駆動部に連結されている。発電電動機は、ステータと第１ロータと第２ロータとの間で、回転磁界の発生に伴って形成される磁気回路を介してエネルギーを入出力する。このエネルギーの入出力に伴って、回転磁界と第２ロータの回転速度の差と、第２ロータと第１ロータの回転速度の差が同じになるようなリニアな速度関係を保ちながら、回転磁界と第１及び第２ロータが回転することで、発電電動機は遊星歯車装置と同等の機能を有する。
【０００３】
特許文献１において、ステータ巻線に電力供給して回転磁界を発生させることで、ステータから第２ロータに駆動用トルクＴＳＥを作用させる場合は、第１ロータから第２ロータに駆動用トルクＴＲ１（＝ＴＳＥ）が作用し、これらの駆動用トルクがトルク合成比１：１で合成されたトルクＴＲ２（＝ＴＳＥ＋ＴＲ１＝２×ＴＳＥ）が第２ロータから出力される。これによって、エンジンのトルクによる被駆動部の駆動を発電電動機のトルクでアシストすることができる。その際には、エンジンのトルクが、無段変速機を介して被駆動部へ伝達されるトルクと、第１ロータ及び第２ロータを介して被駆動部へ伝達されるトルクとに分配される。
【０００４】
また、特許文献１において、第２ロータの動力の一部を用いてステータ巻線で発電を行うために、第２ロータからステータに発電用トルクＴＧＥを作用させる場合は、第２ロータから第１ロータにトルクＴＲ１（＝ＴＧＥ）が作用し、第２ロータのトルクＴＲ２（＝ＴＧＥ＋ＴＲ１＝２×ＴＧＥ）がトルク分配比１：１でステータと第１ロータとに分配される。これによって、エンジンの動力の一部を用いて発電電動機のステータ巻線で発電を行うことができる。その際には、エンジンの動力の一部が無段変速機を介して第２ロータに伝達され、第２ロータに伝達された動力の一部を用いてステータ巻線で発電が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３２９７１号公報
【特許文献２】特開２００５−１５３６９１号公報
【特許文献３】特開平９−５６０１０号公報
【特許文献４】特開２００９−７３４７２号公報
【特許文献５】特開２００９−２７４５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１においては、ステータ巻線に電力供給してステータから第２ロータに駆動用トルクＴＳＥを作用させることで、エンジンのトルクを被駆動部へ伝達する際に、第１ロータ及び第２ロータを介して伝達されるトルクが発生する分、変速機を介して伝達されるトルクを減少させることが可能となる。しかし、そのためには、バッテリ等の蓄電装置からステータ巻線に電力供給することが必要となるので、蓄電装置の残存容量が少ないときや、極低温環境等で蓄電装置からステータ巻線への電力供給が困難となるときは、第１ロータ及び第２ロータを介してトルクを伝達することが困難となり、変速機を介して伝達されるトルクを減少させることが困難となる。また、特許文献１において、蓄電装置の残存容量が少ないときは、エンジンの動力の一部を用いてステータ巻線で発電を行う必要があるが、その際には、エンジンの動力の一部が変速機と第２ロータと第１ロータを介してエンジンの出力軸側に戻る動力循環が発生する。この動力循環経路に変速機を有するため、動力伝達効率が低下する。さらに、動力循環の際には、変速機には、エンジンのトルクと第２ロータから第１ロータに作用するトルクＴＲ１とが合成されたトルクが伝達されるため、変速機を介して伝達されるトルクが増大する。したがって、変速機のトルク容量を低減することが困難となり、動力伝達装置の小型化を図ることが困難となる。
【０００７】
本発明は、動力伝達装置の小型化及び高効率化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
本発明に係る動力伝達装置は、原動機の動力が伝達される入力軸と、負荷へ動力を伝達する出力軸と、入力軸と出力軸との間の変速比を変化させることが可能な変速機構と、を含む変速機と、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第１回転子と、第１回転子に対し相対回転可能な第２回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、回転子導体と固定子導体との間で電力変換を行うことが可能な電力変換部と、を備え、回転子導体は、第１回転子と第２回転子との間に回転差が発生するのに起因して誘導電流が流れることで回転磁界を発生し、第１回転子に原動機の動力が伝達され、第２回転子から変速機構を介さずに変速機の出力軸へ動力が伝達されることを要旨とする。
【００１０】
本発明の一態様では、変速機構を介さずに第２回転子からの動力を変速機の出力軸へ伝達する伝動機構が設けられていることが好適である。この態様では、伝動機構の変速比が変速機の最大変速比よりも小さいことが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、変速機構及び伝動機構の両方を介して原動機の動力を変速機の出力軸へ伝達する場合に、回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間にトルクを作用させることが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、変速機構を介さずに原動機の動力を変速機の出力軸へ伝達する場合に、回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間にトルクを作用させることが好適である。
【００１３】
本発明の一態様では、変速機構は、それぞれ変速比が異なる複数の変速ギア機構と、複数の変速ギア機構のうちのいずれか１つを介して入力軸と出力軸とを係合させ、且つ該係合させる変速ギア機構を切り替えることが可能な係合機構と、を有することが好適である。
【００１４】
本発明の一態様では、係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、固定子と第２回転子との間にトルクが作用するように、固定子導体への電力供給により固定子導体に交流電流を流すことが好適である。
【００１５】
本発明の一態様では、係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、第１回転子の回転速度が第２回転子の回転速度よりも高いときは、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように、回転子導体に誘導電流が流れるのを許容することが好適である。
【００１６】
本発明の一態様では、係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、第１回転子の回転速度が第２回転子の回転速度よりも低いときは、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように、回転子導体への電力供給により回転子導体に交流電流を流すことが好適である。
【００１７】
本発明の一態様では、原動機及び第１回転子のいずれかを変速機の入力軸から切り離すことが可能なクラッチ機構をさらに備え、係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、クラッチ機構により原動機及び第１回転子のいずれかを変速機の入力軸から切り離すことが好適である。
【００１８】
本発明の一態様では、原動機及び第１回転子を変速機の入力軸から切り離すことが可能なクラッチ機構をさらに備え、係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、クラッチ機構により原動機及び第１回転子を変速機の入力軸から切り離し、第１回転子の回転速度が第２回転子の回転速度よりも高くなるように、原動機の回転速度を制御することが好適である。
【００１９】
本発明の一態様では、変速機構は、現変速段に対応する摩擦係合装置を解放して次変速段に対応する摩擦係合装置を係合させることで、入力軸と出力軸との間の変速比を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更することが可能であることが好適である。
【００２０】
本発明の一態様では、変速機の変速比を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更するときに、固定子導体の交流電流により固定子と第２回転子との間にトルクを作用させることが好適である。
【００２１】
本発明の一態様では、変速機の変速比を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更するときに、回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間にトルクを作用させることが好適である。
【００２２】
本発明の一態様では、変速機構は、入力軸に連結された入力回転部材及び出力軸に連結された出力回転部材への変速用伝動部材の接触径を変化させることで、入力軸と出力軸との間の変速比を連続的に変化させることが可能であることが好適である。
【００２３】
本発明の一態様では、原動機から変速機構を介した負荷への動力伝達を遮断するか否かを選択することが可能な動力遮断機構をさらに備えることが好適である。この態様では、原動機の動力により停止状態の負荷を駆動するときには、原動機から変速機構を介した負荷への動力伝達を動力遮断機構により遮断し、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように、回転子導体に誘導電流が流れるのを許容することが好適である。
【００２４】
本発明の一態様では、回転子導体の交流電力を取り出すための電力伝達部と、電力伝達部で取り出された交流電力を電力変換して固定子導体へ供給することが可能な電力変換部と、をさらに備えることが好適である。この態様では、電力伝達部は、電力変換部に接続されたブラシと、第１回転子の回転子導体に接続され、ブラシに対し摺動しながら第１回転子とともに回転するスリップリングと、を含むことが好適である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、原動機の動力を負荷へ伝達する場合に、第１回転子と第２回転子との間に作用するトルク分、変速機の変速機構に伝達されるトルクを減少させることができ、変速機のトルク容量を低減することができる。その結果、動力伝達装置の小型化及び高効率化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る動力伝達装置を備えるハイブリッド駆動装置の概略構成を示す図である。
【図２】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。
【図３】回転電機１０の入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成例を示す図である。
【図４】回転電機１０の入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図６】エンジンによる入力回転数に対して流体式トルクコンバータがトルク伝達可能な範囲を示す図である。
【図７】エンジンによる入力回転数に対して回転電機１０がトルク伝達可能な範囲を示す図である。
【図８】流体式トルクコンバータを使用する構成における車速とエンジン回転数との関係の一例を示す図である。
【図９】クラッチまたは回転電機１０を使用する構成における車速とエンジン回転数との関係の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る動力伝達装置におけるエンジン回転数と出力軸回転数との関係の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図１６】有段変速でのエンジンの動作可能な領域と最適熱効率ラインとの関係の一例を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図１８】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図１９】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。
【図２０】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。
【図２１】本発明の実施形態に係る動力伝達装置の変速動作を説明する図である。
【図２２】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。
【図２３】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図２４】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図２５】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。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
図１〜３は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置を備えるハイブリッド駆動装置の構成の概略を示す図であり、図１は全体構成の概略を示し、図２，３は回転電機１０の構成の概略を示す。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置は、動力（機械的動力）を発生可能な原動機として設けられたエンジン（内燃機関）３６と、エンジン３６と車輪３８との間に設けられ、変速比の変更が可能な変速機４４と、動力（機械的動力）の発生及び発電が可能な回転電機１０と、を備える。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置については、例えば車両を駆動するための動力出力装置として用いることができる。
【００２９】
変速機４４の構成については、公知の常時噛合式のマニュアルトランスミッションと同様の構成を適用可能である。つまり、変速機４４は、エンジン３６と機械的に連結されていることでエンジン３６の動力が伝達される入力軸６１と、車輪３８と機械的に連結されていることで車輪３８へ動力を伝達する出力軸６２と、それぞれ変速比（ギア比）が異なる複数（図１に示す例では４段）の変速ギア機構６３−２〜６３−５と、複数の変速ギア機構６３−２〜６３−５のうちのいずれか１つを介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させ、且つ係合させる変速ギア機構を切り替えることが可能な係合機構６４と、を有する。変速ギア機構（２速ギア機構とする）６３−２においては、互いに噛み合う入力側ギア６３−２ａ及び出力側ギア６３−２ｂの一方が入力軸６１及び出力軸６２の一方と係合しており、入力側ギア６３−２ａ及び出力側ギア６３−２ｂの他方が入力軸６１及び出力軸６２の他方に対し回転可能に支持されている。図１に示す例では、２速ギア機構６３−２の入力側ギア６３−２ａが入力軸６１と係合しており、２速ギア機構６３−２の出力側ギア６３−２ｂが出力軸６２に対し回転可能に支持されている。同様に、ｋを３〜５のいずれかの整数とすると、変速ギア機構（ｋ速ギア機構とする）６３−ｋにおいても、互いに噛み合う入力側ギア６３−ｋａ及び出力側ギア６３−ｋｂの一方が入力軸６１及び出力軸６２の一方と係合しており、入力側ギア６３−ｋａ及び出力側ギア６３−ｋｂの他方が入力軸６１及び出力軸６２の他方に対し回転可能に支持されている。図１に示す例では、３速ギア機構６３−３の入力側ギア６３−３ａが入力軸６１と係合しており、３速ギア機構６３−３の出力側ギア６３−３ｂが出力軸６２に対し回転可能に支持されている。そして、４速ギア機構６３−４の入力側ギア６３−４ａ及び５速ギア機構６３−５の入力側ギア６３−５ａが入力軸６１に対し回転可能に支持されており、４速ギア機構６３−４の出力側ギア６３−４ｂ及び５速ギア機構６３−５の出力側ギア６３−５ｂが出力軸６２と係合している。ここでの変速ギア機構６３−２〜６３−５は、いずれも車両を前進させる（車輪３８を正転駆動する）ための前進用のギア機構であり、変速比（ギア比、入力側ギア回転速度／出力側ギア回転速度）の大きい順から並べると、「２速ギア機構６３−２」→「３速ギア機構６３−３」→「４速ギア機構６３−４」→「５速ギア機構６３−５」の順となる。なお、変速機４４には、１速用の変速ギア機構と、車両を後退させる（車輪３８を逆転駆動する）ための後退用（リバース用）の変速ギア機構が設けられていないが、その理由については後述する。
【００３０】
変速機４４においては、複数の変速段（図１に示す例では２速〜５速）のうちのいずれか１つを選択することが可能であり、且つ選択する変速段の切り替えが可能である。２速ギアまたは３速ギアを選択する場合は、係合機構６４は、ｍ速ギア機構６３−ｍ（ｍは２または３）の出力側ギア６３−ｍｂを出力軸６２と係合させることで、ｍ速ギア機構６３−ｍ（入力側ギア６３−ｍａ及び出力側ギア６３−ｍｂ）を介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させる。４速ギアまたは５速ギアを選択する場合は、係合機構６４は、ｍ速ギア機構６３−ｍ（ｍは４または５）の入力側ギア６３−ｍａを入力軸６１と係合させることで、ｍ速ギア機構６３−ｍを介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させる。ｍ速ギアが選択されている場合は、入力軸６１に伝達されたエンジン３６からの動力は、ｍ速ギア機構６３−ｍで変速されて出力軸６２から車輪３８へ伝達される。そして、ｍ速ギアからｎ速ギア（ｍ，ｎは２〜５のいずれかの整数でｍ≠ｎ）へ切り替える場合は、係合機構６４は、ｍ速ギア機構６３−ｍを介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除して、ｎ速ギア機構６３−ｎを介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させることで、入力軸６１と出力軸６２とを係合させる変速ギア機構をｍ速ギア機構６３−ｍからｎ速ギア機構６３−ｎに切り替える。これによって、変速機４４の変速比を変更する変速動作を行うことができる。ここでの係合機構６４は、２速ギアまたは３速ギアを選択するときに出力軸６２と出力側ギア６３−ｍｂ（ｍは２または３）との回転を同期させるためのシンクロメッシュ（同期噛合機構）と、４速ギアまたは５速ギアを選択するときに入力軸６１と入力側ギア６３−ｍａ（ｍは４または５）との回転を同期させるためのシンクロメッシュと、を含んで構成することもできる。このように、常時噛合式のマニュアルトランスミッションでは、変速ギア機構６３−２〜６３−５と係合機構６４とを含んで、入力軸６１と出力軸６２との間の変速比を多段階（図１に示す例では４段階）に変化させることが可能な変速機構を構成することができる。
【００３１】
回転電機１０は、図示しないステータケースに固定されたステータ１６と、ステータ１６に対し相対回転可能な第１ロータ２８と、ロータ回転軸と直交する径方向においてステータ１６及び第１ロータ２８と所定の空隙を空けて対向し、ステータ１６及び第１ロータ２８に対し相対回転可能な第２ロータ１８と、を有する。ステータ１６は、第１ロータ２８より径方向外側の位置に第１ロータ２８と間隔を空けて配置されており、第２ロータ１８は、径方向においてステータ１６と第１ロータ２８との間の位置に配置されている。つまり、第１ロータ２８は第２ロータ１８より径方向内側の位置で第２ロータ１８と対向配置されており、ステータ１６は第２ロータ１８より径方向外側の位置で第２ロータ１８と対向配置されている。
【００３２】
第１ロータ２８はエンジン３６及び変速機４４の入力軸６１と機械的に連結されていることで、第１ロータ２８にはエンジン３６の動力が伝達される。一方、第２ロータ１８は、変速機４４の変速ギア機構６３−２〜６３−５に対し並列に設けられた、例えばギア機構等の伝動機構３７を介して変速機４４の出力軸６２と係合していることで、変速機４４の出力軸６２（車輪３８）には、第２ロータ１８からの動力が変速機４４の変速ギア機構６３−２〜６３−５を介さずに伝動機構３７を介して伝達される。伝動機構３７は、互いに係合する（噛み合う）入力側回転部材（入力側ギア）３７ａ及び出力側回転部材（出力側ギア）３７ｂを含み、入力側回転部材３７ａが第２ロータ１８と機械的に連結され、出力側回転部材３７ｂが変速機４４の出力軸６２と機械的に連結されている。複数の変速ギア機構６３−２〜６３−５は、伝動機構３７よりも変速比（ギア比）の大きいギア機構を含む。図１に示す例では、２速ギア機構６３−２の変速比が伝動機構３７の変速比（入力側回転部材回転速度／出力側回転部材回転速度）よりも大きく、伝動機構３７の変速比は、変速機４４の最大変速比よりも小さく、変速機４４の最小変速比よりも大きい。なお、以下の説明では、第１ロータ２８を入力側ロータとし、第２ロータ１８を出力側ロータとする。
【００３３】
入力側ロータ２８は、ロータコア（第１回転子鉄心）５２と、ロータコア５２にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のロータ巻線３０と、を含む。複数相のロータ巻線３０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ロータ巻線３０は、ロータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００３４】
ステータ１６は、ステータコア（固定子鉄心）５１と、ステータコア５１にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のステータ巻線２０と、を含む。複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００３５】
出力側ロータ１８は、ロータコア（第２回転子鉄心）５３と、ロータコア５３にその周方向に沿って配設され界磁束を発生する永久磁石３２，３３と、を含む。永久磁石３２は、ロータコア５３の外周部にステータ１６（ステータコア５１）と対向して配設されており、永久磁石３３は、ロータコア５３の内周部に入力側ロータ２８（ロータコア５２）と対向して配設されている。ここでは、永久磁石３２，３３を一体化することも可能である。
【００３６】
入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６のより詳細な構成例を図４に示す。図４に示す例では、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６が同心円状に配置されている。ステータ１６のステータコア５１には、径方向内側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５１ａがステータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ステータ巻線２０がこれらのティース５１ａに巻回されていることで、磁極が構成される。入力側ロータ２８のロータコア５２には、径方向外側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５２ａがロータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ロータ巻線３０がこれらのティース５２ａに巻回されていることで、磁極が構成される。ステータ１６のティース５１ａと出力側ロータ１８の永久磁石３２とが出力側ロータ１８の回転中心軸（入力側ロータ２８の回転中心軸と一致する）に直交する径方向に対向配置されており、入力側ロータ２８のティース５２ａと出力側ロータ１８の永久磁石３３とがこの径方向に対向配置されている。ステータ巻線２０の巻回軸及びロータ巻線３０の巻回軸は、この径方向（入力側ロータ２８と出力側ロータ１８が対向する方向）に一致している。永久磁石３２，３３はロータ周方向に間隔をおいて配列されており、さらに、永久磁石３２はロータコア５３内にＶ字状に埋設されている。ただし、永久磁石３２，３３については、出力側ロータ１８の表面（外周面または内周面）に露出していてもよいし、出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されていてもよい。
【００３７】
直流電源として設けられた充放電可能な蓄電装置４２は、例えば二次電池により構成することができ、電気エネルギーを蓄える。インバータ４０は、スイッチング素子（図示せず）を備えており、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ステータ巻線２０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４０は、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置４２に回収する方向の電力変換も可能である。
【００３８】
スリップリング９５は、入力側ロータ２８と機械的に連結されており、ロータ巻線３０の各相及びブラシ９６とそれぞれ電気的に接続されている。スリップリング９５は、回転が固定されたブラシ９６に対し摺動しながら（ブラシ９６との電気的接続を維持しながら）、入力側ロータ２８とともに回転する。ブラシ９６は、インバータ４１と電気的に接続されている。インバータ４１は、スイッチング素子（図示せず）を備えており、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ブラシ９６及びスリップリング９５を介してロータ巻線３０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４１は、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を直流に変換する方向の電力変換も可能である。その際には、ロータ巻線３０の交流電力がスリップリング９５及びブラシ９６により取り出され、この取り出された交流電力がインバータ４１で直流に変換される。インバータ４１で直流に変換された電力は、インバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０の各相へ供給可能である。つまり、インバータ４０は、インバータ４１からの直流電力と蓄電装置４２からの直流電力とのいずれか（少なくとも一方）を交流に変換してステータ巻線２０の各相へ供給することが可能である。また、インバータ４１で直流に変換された電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。このように、インバータ４０，４１を含んで、ロータ巻線３０とステータ巻線２０との間で電力変換を行うことが可能な電力変換部を構成することができ、スリップリング９５及びブラシ９６により取り出されたロータ巻線３０からの交流電力を電力変換してステータ巻線２０の各相へ供給することができる。そして、スリップリング９５及びブラシ９６により、ロータ巻線３０の電力（交流電力）を取り出すための電力伝達部を構成することができる。
【００３９】
電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング素子のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング素子のスイッチング動作を制御することで、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を制御する。さらに、電子制御ユニット５０は、エンジン３６の運転状態の制御、及び変速機４４の変速段を選択するための係合機構６４の駆動制御も行う。本実施形態では、係合機構６４の駆動制御による変速機４４の変速段の選択が電子制御ユニット５０により行われ、変速機４４は自動マニュアル変速機（ＡＭＴ）として機能する。
【００４０】
インバータ４０のスイッチング動作により複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生する。そして、ステータ巻線２０で発生した回転磁界と永久磁石３２で発生した界磁束との電磁気相互作用（吸引及び反発作用）により、出力側ロータ１８にトルク（磁石トルク）を作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。つまり、蓄電装置４２からステータ巻線２０に供給された電力を出力側ロータ１８の動力（機械的動力）に変換することができる。さらに、インバータ４０は、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置４２に回収する方向の変換も可能である。その場合は、出力側ロータ１８の動力がステータ巻線２０の電力に変換されて蓄電装置４２に回収される。このように、ステータ１６のステータ巻線２０と出力側ロータ１８の永久磁石３２とが電磁気的に結合されていることで、ステータ巻線２０で発生する回転磁界を出力側ロータ１８に作用させて、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）を作用させることができる。さらに、例えば図４に示すように、永久磁石３２間に突極部として磁性体（強磁性体）がステータ１６（ティース５１ａ）と対向して配置されている例や、永久磁石３２が出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されている例では、ステータ１６の発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、磁石トルクに加えてリラクタンストルクもステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用する。そして、インバータ４０は双方向の電力変換が可能であり、蓄電装置４２はステータ巻線２０に対して電力の送受が可能である。
【００４１】
また、入力側ロータ２８が出力側ロータ１８に対し相対回転して入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）と出力側ロータ１８（永久磁石３３）との間に回転差が生じるのに伴ってロータ巻線３０に誘導起電力が発生し、この誘導起電力に起因してロータ巻線３０に誘導電流が流れることで回転磁界が生じる。そして、ロータ巻線３０の誘導電流により生じる回転磁界と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にトルクを作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。このように、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３とが電磁気的に結合されていることで、ロータ巻線３０で発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）が作用する。そのため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で動力（機械的動力）を伝達することができ、電磁カップリング機能を実現することができる。
【００４２】
ロータ巻線３０の誘導電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを発生させる際には、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ４１のスイッチング動作を行う。一方、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング素子をオフ状態に維持してスイッチング動作を停止させることで、ロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。
【００４３】
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置の動作、特に、車輪３８を回転駆動する場合の動作について説明する。
【００４４】
エンジン３６が動力を発生している状態で車両が停止（車輪３８の回転が停止）している場合は、電子制御ユニット５０は、変速機４４の変速ギア機構６３−２〜６３−５を介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除することで、変速ギア機構６３−２〜６３−５を介した入力軸６１から出力軸６２への動力伝達を遮断する。エンジン３６が動力を発生している状態では、エンジン３６の動力が入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８が回転駆動する。入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度より高くなると、ロータ巻線３０に誘導起電力が発生する。車両を前進方向に発進させる（車輪３８を正転方向に回転駆動する）場合は、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ４１のスイッチング動作を行う。これによって、ロータ巻線３０の誘導電流と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用により出力側ロータ１８にトルクが作用して出力側ロータ１８が回転駆動する。つまり、図５の矢印ａに示すように、入力側ロータ２８に伝達されたエンジン３６からの動力は、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３との電磁気結合によって、出力側ロータ１８へ伝達される。そして、出力側ロータ１８に伝達された動力は、伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達されることで、車両の駆動等、負荷の駆動に用いられる。したがって、図５の矢印ａに示すように、エンジン３６の動力を、変速ギア機構６３−２〜６３−５を介さずに伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができ、車輪３８を正転方向に回転駆動する（車両を前進方向に発進させる）ことができる。さらに、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転差を許容することができるため、車輪３８の回転が停止してもエンジン３６がストールすることはなく、回転電機１０を発進装置として機能させることができる。そのため、摩擦クラッチやトルクコンバータ等の発進装置を別に設ける必要がなくなる。なお、特許文献１では、第２ロータのトルクＴＲ２を利用して車両を発進させるためには、蓄電装置からステータ巻線に電力供給することが必要となる。そのため、蓄電装置の蓄電量が少ない場合や極低温時等、蓄電装置からステータ巻線への電力供給が困難となるときは、第２ロータのトルクＴＲ２を利用して車両を発進させることが困難となり、摩擦クラッチやトルクコンバータ等の発進装置が別に必要となる。これに対して本実施形態では、蓄電装置４２からステータ巻線２０への電力供給を行うことなく、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で動力伝達を行うことができるため、蓄電装置４２の蓄電量が少ない場合や極低温時等においても、エンジン３６からの動力を車輪３８へ伝達することができる。
【００４５】
さらに、ロータ巻線３０に発生した交流電力は、スリップリング９５及びブラシ９６を介して取り出される。取り出された交流電力はインバータ４１で直流に変換される。そして、インバータ４０のスイッチング動作により、インバータ４１からの直流電力がインバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０に供給されることで、ステータ巻線２０に交流電流が流れ、ステータ１６に回転磁界が形成される。このステータ１６の回転磁界と出力側ロータ１８の永久磁石３２の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にトルクが作用して出力側ロータ１８が回転駆動する。つまり、図５の矢印ｂに示すように、ロータ巻線３０からステータ巻線２０に供給される電力を利用して出力側ロータ１８に動力を発生させて、伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができる。これによって、出力側ロータ１８のトルクを増幅させるトルク増幅機能を実現することができ、車両の前進方向の駆動力（車輪３８の正転方向のトルク）を増幅させることができる。また、インバータ４１からの直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。
【００４６】
さらに、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動するとともに、ステータ巻線２０への供給電力を用いて発生させた出力側ロータ１８の動力により車輪３８の正転方向の回転駆動をアシストすることができる。また、負荷の減速運転時には、電子制御ユニット５０は、ステータ巻線２０から蓄電装置４２へ電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の動力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によってステータ巻線２０の電力に変換して蓄電装置４２に回収することができる。なお、特許文献１では、ステータと第２ロータとの間に作用するトルクＴＳＥと、第１ロータと第２ロータとの間に作用するトルクＴＲ１との比が１：１で固定である。そのため、第２ロータのトルクＴＲ２を利用して車両を発進させる際には、発進トルクの半分をエンジンで発生する必要があり、効率の低下を伴う。さらに、車両の減速運転時には、回生トルク（ステータと第２ロータとの間に作用するトルクＴＳＥ）が制動トルクの半分となるため、十分な回生トルクが得られない。さらに、変速機を動力の一部が通過するとともに、制動トルクによっては動力循環が発生し、回生効率が低下する。これに対して本実施形態では、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用するトルクと、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクとの比を任意に制御することができる。そのため、車両の発進時には、エンジン３６のトルクの何倍もの大きな発進トルクを得ることが可能となり、効率向上につながる。さらに、車両の減速運転時には、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用する回生トルクにより制動トルクを車輪３８に直接作用させることができるため、高い回生効率を実現可能となる。
【００４７】
このように、本実施形態では、エンジン３６からの動力を変速機４４の変速ギア機構６３−２〜６３−５のうちのいずれか１つで変速して車輪３８へ伝達することが可能な第１の動力伝達経路の他に、エンジン３６からの動力を変速機４４の変速ギア機構６３−２〜６３−５に対し並列に設けられた、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及び伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することが可能な第２の動力伝達経路が設けられている。図５に示すように、変速ギア機構６３−２〜６３−５（第１の動力伝達経路）を介さずに伝動機構３７（第２の動力伝達経路）を介してエンジン３６の動力を車輪３８（変速機４４の出力軸６２）へ伝達する場合は、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させる。それとともに、電子制御ユニット５０は、ステータ巻線２０に交流電流が流れるようにインバータ４０のスイッチング動作によりステータ巻線２０への電力供給を行うことで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させる。これによって、車輪３８（変速機４４の出力軸６２）へ伝達されるトルクを増加させることができる。その際には、変速機４４の２速ギア機構６３−２を介してエンジン３６のトルクを車輪３８に伝達する場合よりも、車輪３８に伝達されるトルクを大きくすることができ、１速ギアに相当する変速比を得ることができる。したがって、変速機４４の１速用の変速ギア機構を省略することが可能となる。その結果、変速機４４の変速段の数によっては、係合機構６４（シンクロメッシュ）の数を減らすことが可能となる。なお、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクの制御については、インバータ４１のスイッチング動作により例えばロータ巻線３０に流れる交流電流の振幅や位相角を制御することで行うことができ、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクの制御については、インバータ４０のスイッチング動作により例えばステータ巻線２０に流れる交流電流の振幅や位相角を制御することで行うことができる。また、以下の説明では、変速ギア機構６３−２〜６３−５（第１の動力伝達経路）を介さずに伝動機構３７（第２の動力伝達経路）を介してエンジン３６の動力が車輪３８へ伝達される状態を、ｅ速ギアが選択された状態とする。
【００４８】
エンジンによる入力回転数に対して流体式トルクコンバータがトルク伝達可能な範囲（速度比の範囲を０．９以下とした場合）を図６の領域Ａに示し、エンジンによる入力回転数に対して本実施形態の回転電機１０がトルク伝達可能な範囲を図７の領域Ｂに示す。回転電機１０の代わりに流体式トルクコンバータを使用した場合は、車速とエンジントルクによってエンジン回転数が一意に決定され、限定された範囲のみでの駆動となる。このような性質上、流体式トルクコンバータを使用する構成では、例えば図８の車速とエンジン回転数との関係（太線Ｃ）に示すように、発進状態でエンジン回転数が不要に高くなることや、ロックアップの車速が高くなる場合、出力トルクが徐々に減少するといった現象により、運転者がすべりを感じる原因となり、ドライバビリティを考慮すると自動マニュアル変速機（ＡＭＴ）には適用し難い。これに対して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクを制御可能な、本実施形態の回転電機１０では、エンジントルクをエンジン回転数によらず制御可能であるため、全域でエンジントルクを伝達することが可能であり、各車速に対して、エンジン回転数、エンジントルクをほぼ自由に選択することが可能である。その結果、例えば図９の車速とエンジン回転数との関係（太線Ｄ）に示すように、マニュアル変速機（ＭＴ）のような特性の発進も可能であるため、自動マニュアル変速機（ＡＭＴ）と組み合わせることで、ＭＴを操作時のダイレクト感を損なわない制御が可能となる。
【００４９】
ｅ速ギアが選択された状態では、図１０の領域Ｅに示すように、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間のトルク伝達に最低限必要となる差回転が得られる範囲であれば、変速比（減速比、エンジン回転数／出力軸回転数）は無段且つ自由である。その後、エンジン回転数及び出力軸回転数の動作点が、２速ギア機構６３−２と減速比が同じ（あるいはほぼ同じ）になる動作点に達すると、２速ギア機構６３−２の出力側ギア６３−２ｂの回転が変速機４４の出力軸６２の回転と同期（あるいはほぼ同期）する。そこで、変速機４４では、係合機構６４により出力側ギア６３−２ｂと出力軸６２とを係合させて、２速ギア機構６３−２を介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させることで、変速機４４の２速ギアを選択することが可能である。これによって、図１１の矢印ｃに示すように、変速機４４の２速ギア機構６３−２を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することが可能となる。２速ギアが選択されたら、インバータ４０，４１のスイッチング動作を停止させて、ステータ巻線２０及びロータ巻線３０に交流電流が流れないようにすることで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間、及び入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させないようにする。これによって、ｅ速ギアから２速ギアに移行することができ、図１２の矢印ｃに示すように、伝動機構３７（第２の動力伝達経路）を介さずに変速機４４の２速ギア機構６３−２（第１の動力伝達経路）を介してエンジン３６の動力が車輪３８へ伝達される。一方、２速ギアが選択された状態において、インバータ４０，４１のスイッチング動作によりステータ巻線２０及びロータ巻線３０に交流電流が流れるようにすることで、伝動機構３７（第２の動力伝達経路）を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することが可能となり、ｅ速ギアに移行することが可能となる。本実施形態では、エンジン３６から車輪３８への動力伝達が遮断されることなく、ｅ速ギアと２速ギアとの間の移行（変速動作）を滑らかに行うことができる。
【００５０】
変速機４４では、係合機構６４によるｍ速ギア機構６３−ｍを介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除し、係合機構６４によりｎ速ギア機構６３−ｎを介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させることで、ｍ速ギアからｎ速ギアに切り替える変速動作を行うことが可能となる（ｍ，ｎは２〜５のいずれかの整数でｍ≠ｎ）。ただし、ｍ速ギア機構６３−ｍを介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除してからｎ速ギア機構６３−ｎを介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させるまでの期間においては、変速機４４での動力伝達が遮断されるため、エンジン３６の動力が車輪３８に伝達されなくなる。
【００５１】
そこで、本実施形態では、電子制御ユニット５０は、係合機構６４により係合させる変速ギア機構６３−２〜６３−５の切り替え中に、ステータ巻線２０への電力供給によりステータ巻線２０に交流電流が流れるようにインバータ４０のスイッチング動作を行うことで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させる。より具体的には、少なくともｍ速ギア機構６３−ｍを介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除してからｎ速ギア機構６３−ｎを介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させるまでの期間において、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルクが作用するように、ステータ巻線２０への電力供給によりステータ巻線２０に交流電流を流す。これによって、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８の動力を車輪３８へ伝達することができ、動力が車輪３８へ伝達されなくなるのを回避することができる。
【００５２】
また、電子制御ユニット５０は、係合機構６４により係合させる変速ギア機構６３−２〜６３−５の切り替え中に、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも高いときは、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させることもできる。これによって、蓄電装置４２からの電力を用いることなく、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８の動力を車輪３８へ伝達することができる。さらに、インバータ４０，４１のスイッチング動作によりロータ巻線３０からステータ巻線２０に供給される電力を利用して出力側ロータ１８に動力を発生させることで、車輪３８へ伝達されるトルクを増幅させることができる。
【００５３】
一方、電子制御ユニット５０は、係合機構６４により係合させる変速ギア機構６３−２〜６３−５の切り替え中に、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも低いときは、ロータ巻線３０への電力供給によりロータ巻線３０に交流電流が流れるようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させることもできる。これによっても、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８の動力を車輪３８へ伝達することができる。
【００５４】
例えば、２速ギアから３速ギアにシフトアップする変速動作を行う場合には、少なくとも２速ギア機構６３−２を介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除してから３速ギア機構６３−３を介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させるまでの期間において、ステータ巻線２０への電力供給によりステータ巻線２０に交流電流を流すことで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させる。これによって、図１３の矢印ｂに示すように、出力側ロータ１８の動力が伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達される。さらに、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも高いときは、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させることで、図１３の矢印ａに示すように、エンジン３６の動力が伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達される。これによって、エンジントルクを利用して車輪３８へ伝達されるトルクを増幅させることができるとともに、蓄電装置４２からの電力を用いることなくロータ巻線３０からステータ巻線２０への電力供給により出力側ロータ１８に動力を発生させて車輪３８へ伝達することができる。一方、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも低いときは、ロータ巻線３０への電力供給によりロータ巻線３０に交流電流を流すことで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させる。これによって、エンジントルクを利用して車輪３８へトルクを伝達することが可能となる。
【００５５】
その後、係合機構６４により３速ギア機構６３−３を介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させることで、変速機４４の３速ギアを選択することが可能であり、図１３の矢印ｄに示すように、変速機４４の３速ギア機構６３−３を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することが可能となる。３速ギアが選択されたら、インバータ４０，４１のスイッチング動作を停止させて、ステータ巻線２０及びロータ巻線３０に交流電流が流れないようにすることで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間、及び入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させないようにする。これによって、２速ギアから３速ギアへのシフトアップを完了させることができ、図１４の矢印ｄに示すように、伝動機構３７を介さずに変速機４４の３速ギア機構６３−３を介してエンジン３６の動力が車輪３８へ伝達される。なお、他のシフトアップによる変速動作、及びシフトダウンによる変速動作についても、２速ギアから３速ギアにシフトアップする変速動作と同様に行うことができる。
【００５６】
従来において、動力伝達効率に優れたマニュアル操作のギア噛み合い変速機に自動クラッチ機構及び自動変速機構を組み込んで電子制御化した自動マニュアル変速機（ＡＭＴ）の技術が提案されている。この自動マニュアル変速機では、運転者のアクセル操作量と車両の走行状態とに応じて自動的にクラッチ操作及び変速操作が行われるが、変速比を変更する変速動作時には、クラッチを切断してギア段を切り替えるため、その間は動力伝達が遮断され、動力源であるエンジンの動力が車両の駆動輪に伝達されなくなる。そこで、特開２００５−１５３６９１号公報（特許文献２）においては、エンジン以外の動力源である電動モータを設け、クラッチの切断時には、電動モータの動力を駆動輪へ伝達している。これによって、変速動作中に動力が駆動輪へ伝達されなくなるのを回避している。さらに、ハイブリッド車両の機能も実現している。しかし、変速比を変更する変速動作中に動力が負荷へ伝達されなくなるのを回避するために、特許文献２のように、クラッチの切断時に電動モータの動力を負荷へ伝達する構成では、自動クラッチ機構及び自動変速機構の他に、電動モータを設けるためのスペースが別途必要になる。さらに、クラッチの切断時に動力を負荷へ伝達する電動モータには、エンジンと同等のトルクを発生させることが要求されるため、電動モータの体格が大型化する。その結果、装置の大型化を招くことになる。
【００５７】
これに対して本実施形態では、変速比を変更する変速動作中に、出力側ロータ１８の動力を伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができる。したがって、変速動作中に動力が車輪３８へ伝達されなくなるのを回避することができ、変速動作を滑らかに行うことができる。さらに、本実施形態では、発進装置の機能と、変速動作中に動力を車輪３８へ伝達する電動モータの機能とを回転電機１０に統合化することができる。そして、回転電機１０は、変速動作中には、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に発生するトルク、及び入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に発生するトルクを伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができるため、車輪３８へ伝達されるトルクを増幅させることができる。その結果、回転電機１０の小型化を実現することができる。さらに、変速機４４では、１速用及びリバース用の変速ギア機構を省略することが可能となり、係合機構６４（シンクロメッシュ）の数を減らすことも可能となる。その結果、変速機４４の小型化を実現することができる。したがって、本実施形態によれば、動力伝達装置の小型化を実現することができる。さらに、本実施形態では、変速動作中に入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも高いときは、蓄電装置４２からの電力を用いることなく、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８の動力を車輪３８へ伝達することができる。その結果、蓄電装置４２の容量を低減することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、係合機構６４により変速機４４の入力軸６１と出力軸６２とを変速ギア機構６３−２〜６３−５のうちのいずれか１つを介して係合させるとともに、ロータ巻線３０の交流電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させることで、例えば図１５の矢印ａ，ｃに示すように、変速機４４の変速機構（第１の動力伝達経路）及び伝動機構３７（第２の動力伝達経路）の両方を介して、エンジン３６の動力を車輪３８（変速機４４の出力軸６２）へ伝達することが可能である。その場合には、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０の交流電流を制御して入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用するトルクを制御することで、変速機４４の変速機構（変速ギア機構６３−２〜６３−５のうちのいずれか１つ）を介して伝達される動力と、伝動機構３７を介して伝達される動力との配分を制御することができる。なお、図１５では、２速ギア機構６３−２及び伝動機構３７を介して動力を伝達する例を示しているが、他の変速ギア機構６３−３〜６３−５のうちのいずれか１つ及び伝動機構３７を介して動力を伝達することも可能である。
【００５９】
入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも高いときは、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることができる。さらに、ロータ巻線３０からステータ巻線２０への電力供給によりステータ巻線２０に交流電流が流れるようにインバータ４０のスイッチング動作を行い、ステータ１６から出力側ロータ１８にトルクを作用させることで、図１５の矢印ｂに示すように、ステータ巻線２０への供給電力を利用して出力側ロータ１８に動力を発生させて、伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができる。これによって、車輪３８へ伝達されるトルクを増幅させることができる。あるいは、ロータ巻線３０に発生した交流電力をインバータ４１で直流に変換して蓄電装置４２に回収することも可能であるし、ステータ巻線２０から蓄電装置４２に電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を行うことも可能である。
【００６０】
一方、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも低いときは、ロータ巻線３０への電力供給によりロータ巻線３０に交流電流が流れるようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることができる。さらに、ステータ巻線２０から電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を行い、ステータ巻線２０の交流電流によりステータ１６と出力側ロータ１８との間に回生トルクを作用させることで、蓄電装置４２からの電力を用いることなくステータ巻線２０からロータ巻線３０への電力供給により出力側ロータ１８に動力を発生させて車輪３８へ伝達することができる。あるいは、蓄電装置４２からステータ巻線２０への電力供給によりステータ巻線２０に交流電流が流れるようにインバータ４０のスイッチング動作を行うことで、ステータ１６から出力側ロータ１８にトルクを作用させることも可能であり、ステータ巻線２０への電力供給により出力側ロータ１８に動力を発生させて車輪３８へ伝達することで、車輪３８の回転駆動をアシストすることができる。
【００６１】
このように、本実施形態では、変速機４４の変速機構及び伝動機構３７の両方を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用するトルク分、変速機４４の変速機構に伝達されるトルクを減少させることができる。これによって、変速機４４の最大トルク伝達容量を低減することができるので、変速機４４の小型化及び高効率化を図ることができる。さらに、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用するトルクを制御して、変速機４４の変速機構を介して伝達される動力と伝動機構３７を介して伝達される動力との配分を制御することで、動力伝達効率の向上を図ることができる。変速機４４の最大トルク伝達容量を低減してエンジン３６の最大トルクより小さく設定した場合は、電子制御ユニット５０は、エンジン３６から変速機４４の変速機構に伝達されるトルクが変速機４４の最大トルク伝達容量を超えないように、ロータ巻線３０の交流電流を制御して入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用するトルクを制御することが望ましい。より具体的には、電子制御ユニット５０は、エンジン３６のトルクが所定値（例えば変速機４４の最大トルク伝達容量）より大きいと判定したときは、エンジン３６から変速機４４の変速機構に伝達されるトルクが変速機４４の最大トルク伝達容量を下回るように、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用するトルクを制御することが望ましい。
【００６２】
なお、特許文献１では、変速機と第１及び第２ロータとの両方を介してエンジンの動力を被駆動部へ伝達するためには、蓄電装置からステータ巻線に電力供給することが必要となる。そのため、蓄電装置の蓄電量が少ない場合や極低温時等、蓄電装置からステータ巻線への電力供給が困難となるときは、変速機と第１及び第２ロータとの両方を介してエンジンの動力を被駆動部へ伝達することが困難となり、変速機を介して伝達されるトルクを減少させることが困難となる。これに対して本実施形態では、ロータ巻線３０とステータ巻線２０との間でインバータ４０，４１を介して電力変換を行うことで、蓄電装置４２を用いることなく、変速機４４の変速機構及び伝動機構３７の両方を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することができる。そのため、蓄電装置４２の蓄電量が少ない場合や極低温時等においても、変速機４４の変速機構に伝達されるトルクを減少させることができる。
【００６３】
また、特許文献１において、エンジンの動力の一部を用いてステータ巻線で発電を行う場合は、エンジンの動力の一部が変速機と第２ロータと第１ロータを介してエンジンの出力軸側に戻る動力循環が発生し、この動力循環経路に変速機を有するため、動力伝達効率が低下する。これに対して本実施形態では、エンジン３６の動力の一部を用いて発電を行う場合は、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクによりエンジン３６の動力を出力側ロータ１８に伝達し、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用する回生トルクによりエンジン３６から出力側ロータ１８に伝達された動力の一部を用いてステータ巻線２０で発電を行うことができるので、高効率な発電が可能となる。さらに、出力側ロータ１８の回転速度がエンジン３６の回転速度以上となる状態で発電を行うこともでき、これによっても、高効率な発電が可能となる。なお、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも低く、ステータ巻線２０からロータ巻線３０への電力変換をインバータ４０，４１で行うときは、出力側ロータ１８の動力の一部がステータ巻線２０、インバータ４１，４０、及びロータ巻線３０を介して出力側ロータ１８に戻る動力循環が発生するものの、この動力循環経路に変速機４４は含まれないため、この動力循環による効率の低下は少ない。
【００６４】
また、ある所定負荷に対して有段の変速機４４で動力伝達を行う場合は、例えば図１６に示すように、エンジン３６の熱効率が高くなる最適熱効率ラインＧが有段の変速機４４でエンジン３６の動作可能な領域Ｆ内に入らなくなり、エンジン３６の動作状態（回転速度及びトルク）が最適熱効率ラインＧから外れ、エンジン３６の熱効率が低下する。これに対して本実施形態では、変速ギア機構６３−２〜６３−５（第１の動力伝達経路）を介さずに伝動機構３７（第２の動力伝達経路）を介してエンジン３６の動力を車輪３８（変速機４４の出力軸６２）へ伝達する場合は、エンジン３６から伝動機構３７の出力側回転部材３７ｂ（変速機４４の出力軸６２）にかけての変速比を無段階に変化させることが可能となる。そこで、エンジン３６の動作状態（回転速度及びトルク）が最適熱効率ラインＧから大きく外れる場合は、変速機４４の変速機構（変速ギア機構６３−２〜６３−５）を介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除し、ロータ巻線３０の交流電流により入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることで、変速ギア機構６３−２〜６３−５を介さずに伝動機構３７を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達する。これによって、エンジン３６の動作状態（回転速度及びトルク）が最適熱効率ラインＧ上に位置するように、エンジン３６から車輪３８への動力伝達を行うことができ、エンジン３６の熱効率を向上させることができる。
【００６５】
入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも高いときは、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることができ、図１７の矢印ａに示すように、エンジン３６の動力を伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができる。さらに、ロータ巻線３０からステータ巻線２０への電力供給によりステータ巻線２０に交流電流が流れるようにインバータ４０のスイッチング動作を行い、ステータ１６から出力側ロータ１８にトルクを作用させることで、図１７の矢印ｂに示すように、ロータ巻線３０からステータ巻線２０への供給電力を利用して出力側ロータ１８に動力を発生させて、伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができる。これによって、車輪３８へ伝達されるトルクを増幅させることができる。
【００６６】
一方、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも低いときは、ロータ巻線３０への電力供給によりロータ巻線３０に交流電流が流れるようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることができ、図１８の矢印ａに示すように、エンジン３６の動力を伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができる。さらに、ステータ巻線２０から電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を行い、ステータ巻線２０の交流電流によりステータ１６と出力側ロータ１８との間に回生トルクを作用させることで、図１８の矢印ｂに示すように、蓄電装置４２からの電力を用いることなく、ステータ巻線２０からロータ巻線３０への供給電力を利用して出力側ロータ１８に動力を発生させて、伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、エンジン３６の動力を用いずに回転電機１０の動力を用いて負荷を駆動する（車輪３８を回転駆動する）ＥＶ（Electric Vehicle）走行を行うことも可能である。ＥＶ走行を行う場合は、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の駆動制御を行う。例えば、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０への供給電力をステータ巻線２０と永久磁石３３との電磁気結合によって出力側ロータ１８の動力に変換し、この動力を伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達して、車輪３８を回転駆動する。このように、エンジン３６が動力を発生していなくても、ステータ巻線２０への電力供給（ＥＶ走行）により車輪３８を回転駆動することができ、ハイブリッド車両の機能を実現することができる。
【００６８】
また、本実施形態において、車両を後退させる（車輪３８を逆転方向に回転駆動する）リバース走行を行うときは、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、出力側ロータ１８に発生させた動力を伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達して、車輪３８を逆転方向に回転駆動する。このように、ＥＶ走行によりリバース走行を行うことで、変速機４４では、後退用（リバース用）の変速ギア機構を省略することが可能となる。
【００６９】
本実施形態では、例えば図１９，２０に示すように、エンジン３６及び入力側ロータ２８のいずれか１つ以上を変速機４４の入力軸６１から切り離すことが可能なクラッチ機構６８を設けることもできる。図１９に示す例では、クラッチ機構６８が入力側ロータ２８と変速機４４の入力軸６１との間に設けられており、クラッチ機構６８を係合させることで、エンジン３６及び入力側ロータ２８の両方が変速機４４の入力軸６１に結合され、クラッチ機構６８を解放することで、エンジン３６及び入力側ロータ２８の両方が変速機４４の入力軸６１から切り離される。また、図２０に示す例では、クラッチ機構６８がエンジン３６と入力側ロータ２８との間に設けられており、クラッチ機構６８を係合させることで、エンジン３６が変速機４４の入力軸６１に結合され、クラッチ機構６８を解放することで、エンジン３６が変速機４４の入力軸６１から切り離される。クラッチ機構６８の係合／解放の制御は、電子制御ユニット５０により行われる。
【００７０】
図１９，２０に示す構成例において、変速機４４の変速段が固定され、変速機４４の変速ギア機構６３−２〜６３−５のうちのいずれか１つ（第１の動力伝達経路）を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達する場合は、電子制御ユニット５０は、クラッチ機構６８を係合状態に保つ。一方、電子制御ユニット５０は、係合機構６４により係合させる変速ギア機構６３−２〜６３−５の切り替え中においては、クラッチ機構６８を解放することで、エンジン３６及び入力側ロータ２８のいずれか１つ以上（図１９ではエンジン３６及び入力側ロータ２８、図２０ではエンジン３６）を変速機４４の入力軸６１から切り離す。より具体的には、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８の動力を車輪３８へ伝達する期間（ｍ速ギア機構６３−ｍを介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除してからｎ速ギア機構６３−ｎを介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させるまでの期間）において、クラッチ機構６８を解放状態に制御する。これによって、変速動作中に、変速機４４の入力軸６１に結合される構成部品の慣性力を小さくすることができるので、係合機構６４のシンクロナイザへの負荷を小さくして速やかな変速動作を実現することができる。
【００７１】
さらに、図１９に示す構成例では、電子制御ユニット５０は、係合機構６４により係合させる変速ギア機構６３−２〜６３−５の切り替え中に、クラッチ機構６８を解放してエンジン３６及び入力側ロータ２８を変速機４４の入力軸６１から切り離し、さらに、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも高くなるように、エンジン３６の回転速度を制御することもできる。この場合は、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８の動力を車輪３８へ伝達する期間（ｍ速ギア機構６３−ｍを介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除してからｎ速ギア機構６３−ｎを介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させるまでの期間）において、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させる。これによって、蓄電装置４２からの電力を用いることなく、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８（エンジン３６）の動力を車輪３８へ伝達することができる。
【００７２】
また、本実施形態では、変速機４４を自動変速機（ＡＴ）とすることも可能である。その場合の変速機４４は、複数の変速段の中から変速段を選択可能な有段変速機であり、入力軸６１と出力軸６２との間に設けられ、複数自由度の回転自由度を有する遊星歯車機構と、遊星歯車機構の回転自由度を制限するための複数の摩擦係合装置と、各摩擦係合装置への供給油圧をそれぞれ制御することで各摩擦係合装置の係合／解放をそれぞれ制御する油圧制御装置とを含む公知の構成により実現することが可能である。各摩擦係合装置については、例えばクラッチまたはブレーキにより構成することが可能である。変速機４４では、遊星歯車機構の回転自由度が１自由度になるように、油圧制御装置での油圧を利用して変速段に対応する摩擦係合装置を選択的に係合させることで、入力軸６１に伝達されたエンジン３６からの動力を変速段に応じた変速比で変速して出力軸６２から車輪３８へ伝達することが可能である。さらに、変速機４４では、現変速段に対応する係合状態の摩擦係合装置を解放して次変速段に対応する解放状態の摩擦係合装置を係合させることで、変速段（入力軸６１と出力軸６２との間の変速比）を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更することが可能である。このように、自動変速機では、遊星歯車機構と複数の摩擦係合装置とを含んで、入力軸６１と出力軸６２との間の変速比を多段階に変化させることが可能な変速機構を構成することができる。
【００７３】
変速機４４が自動変速機である場合も、変速機４４がマニュアルトランスミッションである場合と同様に、エンジン３６からの動力を変速機４４の変速機構（遊星歯車機構）で変速して車輪３８へ伝達することが可能な第１の動力伝達経路の他に、エンジン３６からの動力を変速機４４の変速機構に対し並列に設けられた、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及び伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することが可能な第２の動力伝達経路が設けられる。したがって、変速機４４の変速段を選択するとともに、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることで、変速機４４の変速機構及び伝動機構３７の両方を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することができる。これによって、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用するトルク分、変速機４４の変速機構に伝達されるトルクを減少させることができる。その結果、変速機４４の最大トルク伝達容量を低減することができ、変速機４４の小型化及び高効率化を図ることができる。また、変速機４４の摩擦係合装置を解放するとともに、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることで、変速機４４の変速機構（遊星歯車機構）を介さずに伝動機構３７を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することもできる。その際には、エンジン３６から伝動機構３７の出力側回転部材３７ｂ（変速機４４の出力軸６２）にかけての変速比の可変幅を大きくすることができる。その結果、変速機４４の変速比の可変幅を小さくする（変速段数を減らす）ことが可能となり、これによっても、変速機４４の小型化を図ることができる。さらに、変速機４４の変速機構を介さずに伝動機構３７を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達する場合は、エンジン３６から伝動機構３７の出力側回転部材３７ｂにかけての変速比を無段階に変化させることが可能となる。そのため、エンジン３６の動作状態（回転速度及びトルク）が最適熱効率ラインＧ上に位置するように、エンジン３６から車輪３８への動力伝達を行うことができ、エンジン３６の熱効率を向上させることができる。
【００７４】
また、変速機４４が自動変速機である場合は、現変速段に対応する係合状態の摩擦係合装置を解放して次変速段に対応する解放状態の摩擦係合装置を係合させることで、変速段（入力軸６１と出力軸６２との間の変速比）を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更することが可能であるが、その際には、出力軸６２のトルク変動による変速ショックが発生する。変速ショックには、トルク相でのトルク減少によるショックがあり、イナーシャ相でのトルク増大によるショックがある。これに対して本実施形態では、変速機４４の変速比を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更するときに、ステータ巻線２０の交流電流によりステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させるようにインバータ４０のスイッチング動作を行うことで、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８と出力軸６２との間で伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルク変動を補償する。
【００７５】
例えば図２１に示すように、現変速段から次変速段へのアップシフトを行う場合は、トルク相において、ステータ巻線２０への電力供給によりステータ巻線２０に交流電流が流れるようにインバータ４０のスイッチング動作を行い、ステータ１６から出力側ロータ１８に駆動トルクを作用させることで、出力側ロータ１８から伝動機構３７を介して出力軸６２に伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルク減少を抑制する。一方、イナーシャ相においては、ステータ巻線２０から電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を行い、ステータ巻線２０の交流電流によりステータ１６と出力側ロータ１８との間に回生トルクを作用させることで、出力軸６２から伝動機構３７を介して出力側ロータ１８に伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルク増大を抑制する。これによって、出力軸６２のトルク変動による変速ショックを抑制することができ、現変速段から次変速段への切り替えを円滑に行うことができる。なお、現変速段から次変速段へのダウンシフトを行う場合でも、ステータ巻線２０の交流電流によりステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させるようにインバータ４０のスイッチング動作を行うことで、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８と出力軸６２との間で伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルク変動を補償することができる。さらに、ダウンシフト時、特にキックダウン時には、アクセル開度の急激な変化に対して、出力軸６２にトルクをすばやく発生させる必要があるが、本実施形態では、キックダウン時には、ステータ巻線２０の交流電流によりステータ１６から出力側ロータ１８に駆動トルクを作用させるようにインバータ４０のスイッチング動作を行うことで、変速動作中でも、出力側ロータ１８から伝動機構３７を介して出力軸６２に伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルクをすばやく増加させることができる。
【００７６】
また、本実施形態では、変速機４４の変速比を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更するときに、ロータ巻線３０の交流電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させるようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことによっても、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８と出力軸６２との間で伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルク変動を補償することが可能である。例えば現変速段から次変速段へのアップシフトを行う場合は、トルク相において、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジントルクと同方向（出力側ロータ１８の回転方向と同方向）のトルクを作用させることで、出力側ロータ１８から伝動機構３７を介して出力軸６２に伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルク減少を抑制する。一方、イナーシャ相においては、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジントルクと逆方向（出力側ロータ１８の回転方向と逆方向）のトルクを作用させることで、出力軸６２から伝動機構３７を介して出力側ロータ１８に伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルク増大を抑制する。
【００７７】
その場合において、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも高いときは、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジントルクと同方向（出力側ロータ１８の回転方向と同方向）のトルクを作用させることができ、ロータ巻線３０への電力供給によりロータ巻線３０に交流電流が流れるようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジントルクと逆方向（出力側ロータ１８の回転方向と逆方向）のトルクを作用させることができる。一方、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも低いときは、ロータ巻線３０への電力供給によりロータ巻線３０に交流電流が流れるようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジントルクと同方向のトルクを作用させることができ、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジントルクと逆方向のトルクを作用させることができる。なお、現変速段から次変速段へのダウンシフトを行う場合でも、ロータ巻線３０の交流電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させるようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８と出力軸６２との間で伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルク変動を補償することができる。さらに、キックダウン時には、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジントルクと同方向（出力側ロータ１８の回転方向と同方向）のトルクを作用させることで、変速動作中でも、出力側ロータ１８から伝動機構３７を介して出力軸６２に伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルクをすばやく増加させることができる。
【００７８】
また、本実施形態では、例えば図２２に示すように、変速機４４を無段変速機（ＣＶＴ）とすることも可能である。図２２に示す例の変速機４４は、入力軸６１に機械的に連結されエンジン３６からの動力が伝達されるプライマリプーリ（入力回転部材）１３０と、出力軸６２に機械的に連結され車輪３８へ動力を伝達するセカンダリプーリ（出力回転部材）１３２と、プライマリプーリ１３０及びセカンダリプーリ１３２に巻き掛けられた無端ベルト（変速用伝動部材）１３４と、を含むベルト式無段変速機である。変速機４４では、入力軸６１に伝達されたエンジン３６からの動力を、プライマリプーリ１３０及びセカンダリプーリ１３２への無端ベルト１３４の掛かり径（接触径）に応じた変速比で変速して、出力軸６２から車輪３８へ伝達することが可能である。さらに、変速機４４では、プライマリプーリ１３０及びセカンダリプーリ１３２への無端ベルト１３４の掛かり径を例えば油圧力により変化させることで、入力軸６１と出力軸６２との間の変速比を連続的に変化させることができる。伝動機構３７の変速比は、変速機４４の最大変速比よりも小さく、変速機４４の最小変速比よりも大きい。このように、無段変速機では、プライマリプーリ（入力回転部材）１３０とセカンダリプーリ（出力回転部材）１３２と無端ベルト（変速用伝動部材）１３４とを含んで、入力軸６１と出力軸６２との間の変速比を連続的に変化させることが可能な変速機構を構成することができる。ただし、無段変速機の種類は特に限定されるものではなく、例えばトロイダル式無段変速機であってもよい。
【００７９】
さらに、図２２に示す構成例では、エンジン３６（入力側ロータ２８）と変速機４４のプライマリプーリ１３０との間に前後進切替装置１４６が設けられている。ここでの前後進切替装置１４６は、遊星歯車機構１４８とクラッチＣ１とブレーキＢ１とを含む公知の構成により実現することが可能である。遊星歯車機構１４８は、サンギアＳとキャリアＣＲとリングギアＲとを回転要素として有し、リングギアＲがエンジン３６（入力側ロータ２８）に機械的に連結され、サンギアＳがプライマリプーリ１３０に機械的に連結されている。クラッチＣ１は、その係合／解放により、サンギアＳとリングギアＲとの結合及びその解除を行うことが可能である。ブレーキＢ１は、その係合／解放により、キャリアＣＲの回転の拘束及びその解除を行うことが可能である。
【００８０】
前後進切替装置１４６では、ブレーキＢ１を解放し且つクラッチＣ１を係合させることで、遊星歯車機構１４８のサンギアＳとキャリアＣＲとリングギアＲとが一体となって回転し、エンジン３６からのトルクをその方向を逆転させずにプライマリプーリ１３０に伝達することが可能となる。一方、クラッチＣ１を解放し且つブレーキＢ１を係合させることで、エンジン３６からのトルクを前後進切替装置１４６でその方向を逆転させてからプライマリプーリ１３０に伝達することが可能となる。また、クラッチＣ１及びブレーキＢ１の両方を解放することで、エンジン３６からプライマリプーリ１３０への動力伝達が遮断され、エンジン３６から変速機４４の変速機構（プライマリプーリ１３０と無端ベルト１３４とセカンダリプーリ１３２）を介した車輪３８への動力伝達が遮断される。このように、前後進切替装置１４６により、エンジン３６からのトルクをその方向を逆転させてから伝達するか否かを選択することが可能となる。さらに、前後進切替装置１４６により、エンジン３６から変速機４４の変速機構（第１の動力伝達経路）を介した車輪３８への動力伝達を遮断するか否かを選択することが可能な動力遮断機構も構成することができる。
【００８１】
なお、前後進切替装置１４６を変速機４４のセカンダリプーリ１３２と伝動機構３７の出力側回転部材３７ｂとの間に設け、例えばリングギアＲをセカンダリプーリ１３２に機械的に連結し、サンギアＳを出力側回転部材３７ｂに機械的に連結することも可能である。この場合も、クラッチＣ１及びブレーキＢ１の両方を解放することで、セカンダリプーリ１３２から出力側回転部材３７ｂへの動力伝達が遮断され、エンジン３６から変速機４４の変速機構（第１の動力伝達経路）を介した車輪３８への動力伝達を遮断することが可能となる。また、ＥＶ走行によりリバース走行を行う場合は、前後進切替装置１４６は不要である。その場合は、動力遮断機構としてのクラッチを、エンジン３６（入力側ロータ２８）と変速機４４のプライマリプーリ１３０との間、または変速機４４のセカンダリプーリ１３２と伝動機構３７の出力側回転部材３７ｂとの間に設け、クラッチの係合／解放を選択することで、変速機４４（第１の動力伝達経路）を介したエンジン３６から車輪３８への動力伝達を遮断するか否かを選択することが可能となる。
【００８２】
変速機４４が無段変速機である場合も、変速機４４がマニュアルトランスミッションである場合と同様に、エンジン３６からの動力を変速機４４の変速機構（プライマリプーリ１３０と無端ベルト１３４とセカンダリプーリ１３２）で変速して車輪３８へ伝達することが可能な第１の動力伝達経路の他に、エンジン３６からの動力を変速機４４の変速機構に対し並列に設けられた、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及び伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することが可能な第２の動力伝達経路が設けられる。したがって、エンジン３６から変速機４４の変速機構を介した車輪３８への動力伝達を前後進切替装置１４６で許容するとともに、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることで、例えば図２３の矢印ａ，ｂ，ｃに示すように、変速機４４の変速機構及び伝動機構３７の両方を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することができる。これによって、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用するトルク分、変速機４４の変速機構に伝達されるトルクを減少させることができる。その結果、変速機４４の最大トルク伝達容量を低減することができ、変速機４４の小型化及び高効率化を図ることができる。また、エンジン３６から変速機４４の変速機構を介した車輪３８への動力伝達を前後進切替装置１４６で遮断することにより、変速機４４の変速機構を介さずに伝動機構３７を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することもできる。その際には、エンジン３６から伝動機構３７の出力側回転部材３７ｂにかけての変速比の可変幅を大きくすることができる。その結果、変速機４４の変速比の可変幅を小さくすることが可能となり、これによっても、変速機４４の小型化を図ることができる。
【００８３】
また、無段変速機において、車両が減速して停車する際には、車両の発進時に備えて、無段変速機の変速比を最大変速比までダウンシフトすることが望ましい。しかし、車両が急減速して急停車する際には、無段変速機の変速比を最大変速比までダウンシフトできなくなる場合が発生する。その場合は、車両の発進時に、エンジンから無段変速機を介して車輪に伝達されるトルクが低下し、十分な発進トルクが得られなくなる。これに対して本実施形態では、エンジン３６の動力により停止状態の車両を発進させる（停止状態の負荷を駆動する）ときには、エンジン３６から変速機４４の変速機構を介した車輪３８への動力伝達を前後進切替装置１４６（動力遮断機構）により遮断し、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するようにインバータ４１のスイッチング動作を行い、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることで、図２４の矢印ａに示すように、変速機４４の変速機構を介さずに伝動機構３７を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達する。さらに、ロータ巻線３０からステータ巻線２０への電力供給によりステータ巻線２０に交流電流が流れるようにインバータ４０のスイッチング動作を行い、ステータ１６から出力側ロータ１８にトルクを作用させることで、図２４の矢印ｂに示すように、ロータ巻線３０からステータ巻線２０への供給電力を利用して出力側ロータ１８に動力を発生させて、伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達する。これによって、車両の急停車により変速機４４の変速比を最大変速比までダウンシフトできない場合でも、車両の発進時に、車輪３８に伝達されるトルクを増加させることができ、十分な発進トルクを得ることができる。その際には、エンジン３６の動力を変速機４４の変速機構を介して車輪３８へ伝達する場合に備えて、変速機４４の変速比を最大変速比までダウンシフトすることも可能である。
【００８４】
また、無段変速機において、車両の停止時等にエンジンを停止してアイドリングストップを行う際には、車両の発進時に備えて、電動オイルポンプ等により無段変速機のプライマリプーリ及びセカンダリプーリへの供給油圧を保つ必要がある。これに対して本実施形態では、停止状態の車両を発進させる（停止状態の負荷を駆動する）ときには、変速機４４の変速機構を介さずに伝動機構３７を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することができる。そのため、車両の停止時等にエンジンを停止してアイドリングストップを行う際に、車両の発進時に備えて、電動オイルポンプ等により無段変速機のプライマリプーリ及びセカンダリプーリへの供給油圧を保つ必要がなくなる。その結果、電動オイルポンプを省略することができ、低コスト化を図ることができる。
【００８５】
また、本実施形態では、例えば図２５に示すように、整流器９３及び昇圧コンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）９４を設けることもできる。整流器９３は、ブラシ９６と電気的に接続されており、スリップリング９５及びブラシ９６により取り出されたロータ巻線３０からの交流電力を整流して直流に変換する。昇圧コンバータ９４は、スイッチング素子を備えており、スイッチング素子のスイッチング動作により整流器９３で整流された直流電力を昇圧（電圧変換）して出力する。昇圧コンバータ９４で昇圧（電圧変換）された直流電力は、インバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０の各相へ供給可能である。つまり、インバータ４０は、昇圧コンバータ９４で昇圧された直流電力と蓄電装置４２からの直流電力とのいずれか（少なくとも一方）を交流に変換してステータ巻線２０の各相へ供給することが可能である。また、昇圧コンバータ９４で昇圧された直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。ここでの整流器９３は、スリップリング９５側から昇圧コンバータ９４側への一方向のみの電力変換を行い、昇圧コンバータ９４は、整流器９３側から蓄電装置４２側（あるいはインバータ４０側）への一方向のみの電力変換を行う。図２５に示す構成例では、整流器９３と昇圧コンバータ９４とインバータ４０とを含んで、ロータ巻線３０とステータ巻線２０との間で電力変換を行うことが可能な電力変換部を構成することができ、スリップリング９５及びブラシ９６により取り出されたロータ巻線３０からの交流電力を電力変換してステータ巻線２０の各相へ供給することができる。
【００８６】
図２５に示す構成例において、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に回転差が生じているときに、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを発生させるためには、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも高くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御する。これによって、昇圧コンバータ９４から蓄電装置４２とインバータ４０間の配線へ電流が流れ、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクが作用する。さらに、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４における昇圧比（電圧変換比）を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクを制御することができる。一方、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を行わない状態で昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも低くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に回転差が生じてもロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。また、昇圧コンバータ９４内のスイッチング素子をオフ状態に維持して昇圧コンバータ９４による昇圧（電圧変換）を停止させることによっても、ロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。なお、整流器９３で整流された電力を電圧変換して出力するＤＣ−ＤＣコンバータとして、昇圧コンバータ９４の代わりに、降圧コンバータや昇降圧コンバータを設けることも可能である。
【００８７】
図２５に示す構成例では、電子制御ユニット５０は、係合機構６４により係合させる変速ギア機構６３−２〜６３−５の切り替え中に、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも高いときは、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するように昇圧コンバータ９４における昇圧比（電圧変換比）を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させることもできる。これによって、蓄電装置４２からの電力を用いることなく、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８の動力を車輪３８へ伝達することができる。さらに、インバータ４０のスイッチング動作によりロータ巻線３０からステータ巻線２０に供給される電力を利用して出力側ロータ１８に動力を発生させることで、車輪３８へ伝達されるトルクを増幅させることができる。
【００８８】
以上の実施形態の説明では、ロータ巻線３０の交流電力を取り出すための電力伝達部として、スリップリング９５及びブラシ９６を設けた場合について説明した。ただし、本実施形態では、ロータ巻線３０の交流電力を取り出すための電力伝達部として、ロータ巻線３０に電気的に接続された巻線が配設され入力側ロータ２８に機械的に連結されたトランスロータと、整流器９３に電気的に接続され且つトランスロータの巻線と電磁気的に結合する巻線が配設されたトランスステータとを設けることも可能である。
【００８９】
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。
【符号の説明】
【００９０】
１０ 回転電機、１６ ステータ、１８ 出力側ロータ（第２ロータ）、２０ ステータ巻線、２８ 入力側ロータ（第１ロータ）、３０ ロータ巻線、３２，３３ 永久磁石、３６ エンジン、３７ 伝動機構、３８ 車輪、４０，４１ インバータ、４２ 蓄電装置、４４ 変速機、５０ 電子制御ユニット、５１ ステータコア、５２，５３ ロータコア、６１ 入力軸、６２ 出力軸、６３−２〜６３−５ 変速ギア機構、６４ 係合機構、６８ クラッチ機構、９３ 整流器、９４ 昇圧コンバータ、９５ スリップリング、９６ ブラシ、１３０ プライマリプーリ、１３２ セカンダリプーリ、１３４ 無端ベルト、１４６ 前後進切替装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達装置に関し、特に、原動機からの動力を変速機で変速して負荷へ伝達することが可能な動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の動力伝達装置の関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１においては、回転磁界を発生させるためのステータと、磁石で構成された第１ロータと、ステータと第１ロータとの間に配置され、軟磁性体で構成された第２ロータと、を有する発電電動機が設けられており、発電電動機の第１ロータがエンジンの出力軸と無段変速機との間に連結され、発電電動機の第２ロータが被駆動部に連結されている。発電電動機は、ステータと第１ロータと第２ロータとの間で、回転磁界の発生に伴って形成される磁気回路を介してエネルギーを入出力する。このエネルギーの入出力に伴って、回転磁界と第２ロータの回転速度の差と、第２ロータと第１ロータの回転速度の差が同じになるようなリニアな速度関係を保ちながら、回転磁界と第１及び第２ロータが回転することで、発電電動機は遊星歯車装置と同等の機能を有する。
【０００３】
特許文献１において、ステータ巻線に電力供給して回転磁界を発生させることで、ステータから第２ロータに駆動用トルクＴＳＥを作用させる場合は、第１ロータから第２ロータに駆動用トルクＴＲ１（＝ＴＳＥ）が作用し、これらの駆動用トルクがトルク合成比１：１で合成されたトルクＴＲ２（＝ＴＳＥ＋ＴＲ１＝２×ＴＳＥ）が第２ロータから出力される。これによって、エンジンのトルクによる被駆動部の駆動を発電電動機のトルクでアシストすることができる。その際には、エンジンのトルクが、無段変速機を介して被駆動部へ伝達されるトルクと、第１ロータ及び第２ロータを介して被駆動部へ伝達されるトルクとに分配される。
【０００４】
また、特許文献１において、第２ロータの動力の一部を用いてステータ巻線で発電を行うために、第２ロータからステータに発電用トルクＴＧＥを作用させる場合は、第２ロータから第１ロータにトルクＴＲ１（＝ＴＧＥ）が作用し、第２ロータのトルクＴＲ２（＝ＴＧＥ＋ＴＲ１＝２×ＴＧＥ）がトルク分配比１：１でステータと第１ロータとに分配される。これによって、エンジンの動力の一部を用いて発電電動機のステータ巻線で発電を行うことができる。その際には、エンジンの動力の一部が無段変速機を介して第２ロータに伝達され、第２ロータに伝達された動力の一部を用いてステータ巻線で発電が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３２９７１号公報
【特許文献２】特開２００５−１５３６９１号公報
【特許文献３】特開平９−５６０１０号公報
【特許文献４】特開２００９−７３４７２号公報
【特許文献５】特開２００９−２７４５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１においては、ステータ巻線に電力供給してステータから第２ロータに駆動用トルクＴＳＥを作用させることで、エンジンのトルクを被駆動部へ伝達する際に、第１ロータ及び第２ロータを介して伝達されるトルクが発生する分、変速機を介して伝達されるトルクを減少させることが可能となる。しかし、そのためには、バッテリ等の蓄電装置からステータ巻線に電力供給することが必要となるので、蓄電装置の残存容量が少ないときや、極低温環境等で蓄電装置からステータ巻線への電力供給が困難となるときは、第１ロータ及び第２ロータを介してトルクを伝達することが困難となり、変速機を介して伝達されるトルクを減少させることが困難となる。また、特許文献１において、蓄電装置の残存容量が少ないときは、エンジンの動力の一部を用いてステータ巻線で発電を行う必要があるが、その際には、エンジンの動力の一部が変速機と第２ロータと第１ロータを介してエンジンの出力軸側に戻る動力循環が発生する。この動力循環経路に変速機を有するため、動力伝達効率が低下する。さらに、動力循環の際には、変速機には、エンジンのトルクと第２ロータから第１ロータに作用するトルクＴＲ１とが合成されたトルクが伝達されるため、変速機を介して伝達されるトルクが増大する。したがって、変速機のトルク容量を低減することが困難となり、動力伝達装置の小型化を図ることが困難となる。
【０００７】
本発明は、動力伝達装置の小型化及び高効率化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
本発明に係る動力伝達装置は、原動機の動力が伝達される入力軸と、負荷へ動力を伝達する出力軸と、入力軸と出力軸との間の変速比を変化させることが可能な変速機構と、を含む変速機と、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第１回転子と、第１回転子に対し相対回転可能な第２回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、回転子導体と固定子導体との間で電力変換を行うことが可能な電力変換部と、を備え、回転子導体は、第１回転子と第２回転子との間に回転差が発生するのに起因して誘導電流が流れることで回転磁界を発生し、第１回転子に原動機の動力が伝達され、第２回転子から変速機構を介さずに変速機の出力軸へ動力が伝達されることを要旨とする。
【００１０】
本発明の一態様では、変速機構を介さずに第２回転子からの動力を変速機の出力軸へ伝達する伝動機構が設けられていることが好適である。この態様では、伝動機構の変速比が変速機の最大変速比よりも小さいことが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、変速機構及び伝動機構の両方を介して原動機の動力を変速機の出力軸へ伝達する場合に、回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間にトルクを作用させることが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、変速機構を介さずに原動機の動力を変速機の出力軸へ伝達する場合に、回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間にトルクを作用させることが好適である。
【００１３】
本発明の一態様では、変速機構は、それぞれ変速比が異なる複数の変速ギア機構と、複数の変速ギア機構のうちのいずれか１つを介して入力軸と出力軸とを係合させ、且つ該係合させる変速ギア機構を切り替えることが可能な係合機構と、を有することが好適である。
【００１４】
本発明の一態様では、係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、固定子と第２回転子との間にトルクが作用するように、固定子導体への電力供給により固定子導体に交流電流を流すことが好適である。
【００１５】
本発明の一態様では、係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、第１回転子の回転速度が第２回転子の回転速度よりも高いときは、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように、回転子導体に誘導電流が流れるのを許容することが好適である。
【００１６】
本発明の一態様では、係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、第１回転子の回転速度が第２回転子の回転速度よりも低いときは、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように、回転子導体への電力供給により回転子導体に交流電流を流すことが好適である。
【００１７】
本発明の一態様では、原動機及び第１回転子のいずれかを変速機の入力軸から切り離すことが可能なクラッチ機構をさらに備え、係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、クラッチ機構により原動機及び第１回転子のいずれかを変速機の入力軸から切り離すことが好適である。
【００１８】
本発明の一態様では、原動機及び第１回転子を変速機の入力軸から切り離すことが可能なクラッチ機構をさらに備え、係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、クラッチ機構により原動機及び第１回転子を変速機の入力軸から切り離し、第１回転子の回転速度が第２回転子の回転速度よりも高くなるように、原動機の回転速度を制御することが好適である。
【００１９】
本発明の一態様では、変速機構は、現変速段に対応する摩擦係合装置を解放して次変速段に対応する摩擦係合装置を係合させることで、入力軸と出力軸との間の変速比を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更することが可能であることが好適である。
【００２０】
本発明の一態様では、変速機の変速比を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更するときに、固定子導体の交流電流により固定子と第２回転子との間にトルクを作用させることが好適である。
【００２１】
本発明の一態様では、変速機の変速比を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更するときに、回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間にトルクを作用させることが好適である。
【００２２】
本発明の一態様では、変速機構は、入力軸に連結された入力回転部材及び出力軸に連結された出力回転部材への変速用伝動部材の接触径を変化させることで、入力軸と出力軸との間の変速比を連続的に変化させることが可能であることが好適である。
【００２３】
本発明の一態様では、原動機から変速機構を介した負荷への動力伝達を遮断するか否かを選択することが可能な動力遮断機構をさらに備えることが好適である。この態様では、原動機の動力により停止状態の負荷を駆動するときには、原動機から変速機構を介した負荷への動力伝達を動力遮断機構により遮断し、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように、回転子導体に誘導電流が流れるのを許容することが好適である。
【００２４】
本発明の一態様では、回転子導体の交流電力を取り出すための電力伝達部と、電力伝達部で取り出された交流電力を電力変換して固定子導体へ供給することが可能な電力変換部と、をさらに備えることが好適である。この態様では、電力伝達部は、電力変換部に接続されたブラシと、第１回転子の回転子導体に接続され、ブラシに対し摺動しながら第１回転子とともに回転するスリップリングと、を含むことが好適である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、原動機の動力を負荷へ伝達する場合に、第１回転子と第２回転子との間に作用するトルク分、変速機の変速機構に伝達されるトルクを減少させることができ、変速機のトルク容量を低減することができる。その結果、動力伝達装置の小型化及び高効率化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る動力伝達装置を備えるハイブリッド駆動装置の概略構成を示す図である。
【図２】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。
【図３】回転電機１０の入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成例を示す図である。
【図４】回転電機１０の入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図６】エンジンによる入力回転数に対して流体式トルクコンバータがトルク伝達可能な範囲を示す図である。
【図７】エンジンによる入力回転数に対して回転電機１０がトルク伝達可能な範囲を示す図である。
【図８】流体式トルクコンバータを使用する構成における車速とエンジン回転数との関係の一例を示す図である。
【図９】クラッチまたは回転電機１０を使用する構成における車速とエンジン回転数との関係の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る動力伝達装置におけるエンジン回転数と出力軸回転数との関係の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図１６】有段変速でのエンジンの動作可能な領域と最適熱効率ラインとの関係の一例を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図１８】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図１９】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。
【図２０】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。
【図２１】本発明の実施形態に係る動力伝達装置の変速動作を説明する図である。
【図２２】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。
【図２３】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図２４】本発明の実施形態に係る動力伝達装置のパワーフローを説明する図である。
【図２５】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。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
図１〜３は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置を備えるハイブリッド駆動装置の構成の概略を示す図であり、図１は全体構成の概略を示し、図２，３は回転電機１０の構成の概略を示す。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置は、動力（機械的動力）を発生可能な原動機として設けられたエンジン（内燃機関）３６と、エンジン３６と車輪３８との間に設けられ、変速比の変更が可能な変速機４４と、動力（機械的動力）の発生及び発電が可能な回転電機１０と、を備える。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置については、例えば車両を駆動するための動力出力装置として用いることができる。
【００２９】
変速機４４の構成については、公知の常時噛合式のマニュアルトランスミッションと同様の構成を適用可能である。つまり、変速機４４は、エンジン３６と機械的に連結されていることでエンジン３６の動力が伝達される入力軸６１と、車輪３８と機械的に連結されていることで車輪３８へ動力を伝達する出力軸６２と、それぞれ変速比（ギア比）が異なる複数（図１に示す例では４段）の変速ギア機構６３−２〜６３−５と、複数の変速ギア機構６３−２〜６３−５のうちのいずれか１つを介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させ、且つ係合させる変速ギア機構を切り替えることが可能な係合機構６４と、を有する。変速ギア機構（２速ギア機構とする）６３−２においては、互いに噛み合う入力側ギア６３−２ａ及び出力側ギア６３−２ｂの一方が入力軸６１及び出力軸６２の一方と係合しており、入力側ギア６３−２ａ及び出力側ギア６３−２ｂの他方が入力軸６１及び出力軸６２の他方に対し回転可能に支持されている。図１に示す例では、２速ギア機構６３−２の入力側ギア６３−２ａが入力軸６１と係合しており、２速ギア機構６３−２の出力側ギア６３−２ｂが出力軸６２に対し回転可能に支持されている。同様に、ｋを３〜５のいずれかの整数とすると、変速ギア機構（ｋ速ギア機構とする）６３−ｋにおいても、互いに噛み合う入力側ギア６３−ｋａ及び出力側ギア６３−ｋｂの一方が入力軸６１及び出力軸６２の一方と係合しており、入力側ギア６３−ｋａ及び出力側ギア６３−ｋｂの他方が入力軸６１及び出力軸６２の他方に対し回転可能に支持されている。図１に示す例では、３速ギア機構６３−３の入力側ギア６３−３ａが入力軸６１と係合しており、３速ギア機構６３−３の出力側ギア６３−３ｂが出力軸６２に対し回転可能に支持されている。そして、４速ギア機構６３−４の入力側ギア６３−４ａ及び５速ギア機構６３−５の入力側ギア６３−５ａが入力軸６１に対し回転可能に支持されており、４速ギア機構６３−４の出力側ギア６３−４ｂ及び５速ギア機構６３−５の出力側ギア６３−５ｂが出力軸６２と係合している。ここでの変速ギア機構６３−２〜６３−５は、いずれも車両を前進させる（車輪３８を正転駆動する）ための前進用のギア機構であり、変速比（ギア比、入力側ギア回転速度／出力側ギア回転速度）の大きい順から並べると、「２速ギア機構６３−２」→「３速ギア機構６３−３」→「４速ギア機構６３−４」→「５速ギア機構６３−５」の順となる。なお、変速機４４には、１速用の変速ギア機構と、車両を後退させる（車輪３８を逆転駆動する）ための後退用（リバース用）の変速ギア機構が設けられていないが、その理由については後述する。
【００３０】
変速機４４においては、複数の変速段（図１に示す例では２速〜５速）のうちのいずれか１つを選択することが可能であり、且つ選択する変速段の切り替えが可能である。２速ギアまたは３速ギアを選択する場合は、係合機構６４は、ｍ速ギア機構６３−ｍ（ｍは２または３）の出力側ギア６３−ｍｂを出力軸６２と係合させることで、ｍ速ギア機構６３−ｍ（入力側ギア６３−ｍａ及び出力側ギア６３−ｍｂ）を介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させる。４速ギアまたは５速ギアを選択する場合は、係合機構６４は、ｍ速ギア機構６３−ｍ（ｍは４または５）の入力側ギア６３−ｍａを入力軸６１と係合させることで、ｍ速ギア機構６３−ｍを介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させる。ｍ速ギアが選択されている場合は、入力軸６１に伝達されたエンジン３６からの動力は、ｍ速ギア機構６３−ｍで変速されて出力軸６２から車輪３８へ伝達される。そして、ｍ速ギアからｎ速ギア（ｍ，ｎは２〜５のいずれかの整数でｍ≠ｎ）へ切り替える場合は、係合機構６４は、ｍ速ギア機構６３−ｍを介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除して、ｎ速ギア機構６３−ｎを介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させることで、入力軸６１と出力軸６２とを係合させる変速ギア機構をｍ速ギア機構６３−ｍからｎ速ギア機構６３−ｎに切り替える。これによって、変速機４４の変速比を変更する変速動作を行うことができる。ここでの係合機構６４は、２速ギアまたは３速ギアを選択するときに出力軸６２と出力側ギア６３−ｍｂ（ｍは２または３）との回転を同期させるためのシンクロメッシュ（同期噛合機構）と、４速ギアまたは５速ギアを選択するときに入力軸６１と入力側ギア６３−ｍａ（ｍは４または５）との回転を同期させるためのシンクロメッシュと、を含んで構成することもできる。このように、常時噛合式のマニュアルトランスミッションでは、変速ギア機構６３−２〜６３−５と係合機構６４とを含んで、入力軸６１と出力軸６２との間の変速比を多段階（図１に示す例では４段階）に変化させることが可能な変速機構を構成することができる。
【００３１】
回転電機１０は、図示しないステータケースに固定されたステータ１６と、ステータ１６に対し相対回転可能な第１ロータ２８と、ロータ回転軸と直交する径方向においてステータ１６及び第１ロータ２８と所定の空隙を空けて対向し、ステータ１６及び第１ロータ２８に対し相対回転可能な第２ロータ１８と、を有する。ステータ１６は、第１ロータ２８より径方向外側の位置に第１ロータ２８と間隔を空けて配置されており、第２ロータ１８は、径方向においてステータ１６と第１ロータ２８との間の位置に配置されている。つまり、第１ロータ２８は第２ロータ１８より径方向内側の位置で第２ロータ１８と対向配置されており、ステータ１６は第２ロータ１８より径方向外側の位置で第２ロータ１８と対向配置されている。
【００３２】
第１ロータ２８はエンジン３６及び変速機４４の入力軸６１と機械的に連結されていることで、第１ロータ２８にはエンジン３６の動力が伝達される。一方、第２ロータ１８は、変速機４４の変速ギア機構６３−２〜６３−５に対し並列に設けられた、例えばギア機構等の伝動機構３７を介して変速機４４の出力軸６２と係合していることで、変速機４４の出力軸６２（車輪３８）には、第２ロータ１８からの動力が変速機４４の変速ギア機構６３−２〜６３−５を介さずに伝動機構３７を介して伝達される。伝動機構３７は、互いに係合する（噛み合う）入力側回転部材（入力側ギア）３７ａ及び出力側回転部材（出力側ギア）３７ｂを含み、入力側回転部材３７ａが第２ロータ１８と機械的に連結され、出力側回転部材３７ｂが変速機４４の出力軸６２と機械的に連結されている。複数の変速ギア機構６３−２〜６３−５は、伝動機構３７よりも変速比（ギア比）の大きいギア機構を含む。図１に示す例では、２速ギア機構６３−２の変速比が伝動機構３７の変速比（入力側回転部材回転速度／出力側回転部材回転速度）よりも大きく、伝動機構３７の変速比は、変速機４４の最大変速比よりも小さく、変速機４４の最小変速比よりも大きい。なお、以下の説明では、第１ロータ２８を入力側ロータとし、第２ロータ１８を出力側ロータとする。
【００３３】
入力側ロータ２８は、ロータコア（第１回転子鉄心）５２と、ロータコア５２にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のロータ巻線３０と、を含む。複数相のロータ巻線３０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ロータ巻線３０は、ロータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００３４】
ステータ１６は、ステータコア（固定子鉄心）５１と、ステータコア５１にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のステータ巻線２０と、を含む。複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００３５】
出力側ロータ１８は、ロータコア（第２回転子鉄心）５３と、ロータコア５３にその周方向に沿って配設され界磁束を発生する永久磁石３２，３３と、を含む。永久磁石３２は、ロータコア５３の外周部にステータ１６（ステータコア５１）と対向して配設されており、永久磁石３３は、ロータコア５３の内周部に入力側ロータ２８（ロータコア５２）と対向して配設されている。ここでは、永久磁石３２，３３を一体化することも可能である。
【００３６】
入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６のより詳細な構成例を図４に示す。図４に示す例では、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６が同心円状に配置されている。ステータ１６のステータコア５１には、径方向内側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５１ａがステータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ステータ巻線２０がこれらのティース５１ａに巻回されていることで、磁極が構成される。入力側ロータ２８のロータコア５２には、径方向外側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５２ａがロータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ロータ巻線３０がこれらのティース５２ａに巻回されていることで、磁極が構成される。ステータ１６のティース５１ａと出力側ロータ１８の永久磁石３２とが出力側ロータ１８の回転中心軸（入力側ロータ２８の回転中心軸と一致する）に直交する径方向に対向配置されており、入力側ロータ２８のティース５２ａと出力側ロータ１８の永久磁石３３とがこの径方向に対向配置されている。ステータ巻線２０の巻回軸及びロータ巻線３０の巻回軸は、この径方向（入力側ロータ２８と出力側ロータ１８が対向する方向）に一致している。永久磁石３２，３３はロータ周方向に間隔をおいて配列されており、さらに、永久磁石３２はロータコア５３内にＶ字状に埋設されている。ただし、永久磁石３２，３３については、出力側ロータ１８の表面（外周面または内周面）に露出していてもよいし、出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されていてもよい。
【００３７】
直流電源として設けられた充放電可能な蓄電装置４２は、例えば二次電池により構成することができ、電気エネルギーを蓄える。インバータ４０は、スイッチング素子（図示せず）を備えており、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ステータ巻線２０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４０は、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置４２に回収する方向の電力変換も可能である。
【００３８】
スリップリング９５は、入力側ロータ２８と機械的に連結されており、ロータ巻線３０の各相及びブラシ９６とそれぞれ電気的に接続されている。スリップリング９５は、回転が固定されたブラシ９６に対し摺動しながら（ブラシ９６との電気的接続を維持しながら）、入力側ロータ２８とともに回転する。ブラシ９６は、インバータ４１と電気的に接続されている。インバータ４１は、スイッチング素子（図示せず）を備えており、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ブラシ９６及びスリップリング９５を介してロータ巻線３０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４１は、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を直流に変換する方向の電力変換も可能である。その際には、ロータ巻線３０の交流電力がスリップリング９５及びブラシ９６により取り出され、この取り出された交流電力がインバータ４１で直流に変換される。インバータ４１で直流に変換された電力は、インバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０の各相へ供給可能である。つまり、インバータ４０は、インバータ４１からの直流電力と蓄電装置４２からの直流電力とのいずれか（少なくとも一方）を交流に変換してステータ巻線２０の各相へ供給することが可能である。また、インバータ４１で直流に変換された電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。このように、インバータ４０，４１を含んで、ロータ巻線３０とステータ巻線２０との間で電力変換を行うことが可能な電力変換部を構成することができ、スリップリング９５及びブラシ９６により取り出されたロータ巻線３０からの交流電力を電力変換してステータ巻線２０の各相へ供給することができる。そして、スリップリング９５及びブラシ９６により、ロータ巻線３０の電力（交流電力）を取り出すための電力伝達部を構成することができる。
【００３９】
電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング素子のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング素子のスイッチング動作を制御することで、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を制御する。さらに、電子制御ユニット５０は、エンジン３６の運転状態の制御、及び変速機４４の変速段を選択するための係合機構６４の駆動制御も行う。本実施形態では、係合機構６４の駆動制御による変速機４４の変速段の選択が電子制御ユニット５０により行われ、変速機４４は自動マニュアル変速機（ＡＭＴ）として機能する。
【００４０】
インバータ４０のスイッチング動作により複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生する。そして、ステータ巻線２０で発生した回転磁界と永久磁石３２で発生した界磁束との電磁気相互作用（吸引及び反発作用）により、出力側ロータ１８にトルク（磁石トルク）を作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。つまり、蓄電装置４２からステータ巻線２０に供給された電力を出力側ロータ１８の動力（機械的動力）に変換することができる。さらに、インバータ４０は、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置４２に回収する方向の変換も可能である。その場合は、出力側ロータ１８の動力がステータ巻線２０の電力に変換されて蓄電装置４２に回収される。このように、ステータ１６のステータ巻線２０と出力側ロータ１８の永久磁石３２とが電磁気的に結合されていることで、ステータ巻線２０で発生する回転磁界を出力側ロータ１８に作用させて、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）を作用させることができる。さらに、例えば図４に示すように、永久磁石３２間に突極部として磁性体（強磁性体）がステータ１６（ティース５１ａ）と対向して配置されている例や、永久磁石３２が出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されている例では、ステータ１６の発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、磁石トルクに加えてリラクタンストルクもステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用する。そして、インバータ４０は双方向の電力変換が可能であり、蓄電装置４２はステータ巻線２０に対して電力の送受が可能である。
【００４１】
また、入力側ロータ２８が出力側ロータ１８に対し相対回転して入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）と出力側ロータ１８（永久磁石３３）との間に回転差が生じるのに伴ってロータ巻線３０に誘導起電力が発生し、この誘導起電力に起因してロータ巻線３０に誘導電流が流れることで回転磁界が生じる。そして、ロータ巻線３０の誘導電流により生じる回転磁界と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にトルクを作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。このように、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３とが電磁気的に結合されていることで、ロータ巻線３０で発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）が作用する。そのため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で動力（機械的動力）を伝達することができ、電磁カップリング機能を実現することができる。
【００４２】
ロータ巻線３０の誘導電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを発生させる際には、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ４１のスイッチング動作を行う。一方、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング素子をオフ状態に維持してスイッチング動作を停止させることで、ロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。
【００４３】
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置の動作、特に、車輪３８を回転駆動する場合の動作について説明する。
【００４４】
エンジン３６が動力を発生している状態で車両が停止（車輪３８の回転が停止）している場合は、電子制御ユニット５０は、変速機４４の変速ギア機構６３−２〜６３−５を介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除することで、変速ギア機構６３−２〜６３−５を介した入力軸６１から出力軸６２への動力伝達を遮断する。エンジン３６が動力を発生している状態では、エンジン３６の動力が入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８が回転駆動する。入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度より高くなると、ロータ巻線３０に誘導起電力が発生する。車両を前進方向に発進させる（車輪３８を正転方向に回転駆動する）場合は、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ４１のスイッチング動作を行う。これによって、ロータ巻線３０の誘導電流と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用により出力側ロータ１８にトルクが作用して出力側ロータ１８が回転駆動する。つまり、図５の矢印ａに示すように、入力側ロータ２８に伝達されたエンジン３６からの動力は、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３との電磁気結合によって、出力側ロータ１８へ伝達される。そして、出力側ロータ１８に伝達された動力は、伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達されることで、車両の駆動等、負荷の駆動に用いられる。したがって、図５の矢印ａに示すように、エンジン３６の動力を、変速ギア機構６３−２〜６３−５を介さずに伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができ、車輪３８を正転方向に回転駆動する（車両を前進方向に発進させる）ことができる。さらに、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転差を許容することができるため、車輪３８の回転が停止してもエンジン３６がストールすることはなく、回転電機１０を発進装置として機能させることができる。そのため、摩擦クラッチやトルクコンバータ等の発進装置を別に設ける必要がなくなる。なお、特許文献１では、第２ロータのトルクＴＲ２を利用して車両を発進させるためには、蓄電装置からステータ巻線に電力供給することが必要となる。そのため、蓄電装置の蓄電量が少ない場合や極低温時等、蓄電装置からステータ巻線への電力供給が困難となるときは、第２ロータのトルクＴＲ２を利用して車両を発進させることが困難となり、摩擦クラッチやトルクコンバータ等の発進装置が別に必要となる。これに対して本実施形態では、蓄電装置４２からステータ巻線２０への電力供給を行うことなく、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で動力伝達を行うことができるため、蓄電装置４２の蓄電量が少ない場合や極低温時等においても、エンジン３６からの動力を車輪３８へ伝達することができる。
【００４５】
さらに、ロータ巻線３０に発生した交流電力は、スリップリング９５及びブラシ９６を介して取り出される。取り出された交流電力はインバータ４１で直流に変換される。そして、インバータ４０のスイッチング動作により、インバータ４１からの直流電力がインバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０に供給されることで、ステータ巻線２０に交流電流が流れ、ステータ１６に回転磁界が形成される。このステータ１６の回転磁界と出力側ロータ１８の永久磁石３２の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にトルクが作用して出力側ロータ１８が回転駆動する。つまり、図５の矢印ｂに示すように、ロータ巻線３０からステータ巻線２０に供給される電力を利用して出力側ロータ１８に動力を発生させて、伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができる。これによって、出力側ロータ１８のトルクを増幅させるトルク増幅機能を実現することができ、車両の前進方向の駆動力（車輪３８の正転方向のトルク）を増幅させることができる。また、インバータ４１からの直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。
【００４６】
さらに、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動するとともに、ステータ巻線２０への供給電力を用いて発生させた出力側ロータ１８の動力により車輪３８の正転方向の回転駆動をアシストすることができる。また、負荷の減速運転時には、電子制御ユニット５０は、ステータ巻線２０から蓄電装置４２へ電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の動力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によってステータ巻線２０の電力に変換して蓄電装置４２に回収することができる。なお、特許文献１では、ステータと第２ロータとの間に作用するトルクＴＳＥと、第１ロータと第２ロータとの間に作用するトルクＴＲ１との比が１：１で固定である。そのため、第２ロータのトルクＴＲ２を利用して車両を発進させる際には、発進トルクの半分をエンジンで発生する必要があり、効率の低下を伴う。さらに、車両の減速運転時には、回生トルク（ステータと第２ロータとの間に作用するトルクＴＳＥ）が制動トルクの半分となるため、十分な回生トルクが得られない。さらに、変速機を動力の一部が通過するとともに、制動トルクによっては動力循環が発生し、回生効率が低下する。これに対して本実施形態では、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用するトルクと、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクとの比を任意に制御することができる。そのため、車両の発進時には、エンジン３６のトルクの何倍もの大きな発進トルクを得ることが可能となり、効率向上につながる。さらに、車両の減速運転時には、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用する回生トルクにより制動トルクを車輪３８に直接作用させることができるため、高い回生効率を実現可能となる。
【００４７】
このように、本実施形態では、エンジン３６からの動力を変速機４４の変速ギア機構６３−２〜６３−５のうちのいずれか１つで変速して車輪３８へ伝達することが可能な第１の動力伝達経路の他に、エンジン３６からの動力を変速機４４の変速ギア機構６３−２〜６３−５に対し並列に設けられた、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及び伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することが可能な第２の動力伝達経路が設けられている。図５に示すように、変速ギア機構６３−２〜６３−５（第１の動力伝達経路）を介さずに伝動機構３７（第２の動力伝達経路）を介してエンジン３６の動力を車輪３８（変速機４４の出力軸６２）へ伝達する場合は、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させる。それとともに、電子制御ユニット５０は、ステータ巻線２０に交流電流が流れるようにインバータ４０のスイッチング動作によりステータ巻線２０への電力供給を行うことで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させる。これによって、車輪３８（変速機４４の出力軸６２）へ伝達されるトルクを増加させることができる。その際には、変速機４４の２速ギア機構６３−２を介してエンジン３６のトルクを車輪３８に伝達する場合よりも、車輪３８に伝達されるトルクを大きくすることができ、１速ギアに相当する変速比を得ることができる。したがって、変速機４４の１速用の変速ギア機構を省略することが可能となる。その結果、変速機４４の変速段の数によっては、係合機構６４（シンクロメッシュ）の数を減らすことが可能となる。なお、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクの制御については、インバータ４１のスイッチング動作により例えばロータ巻線３０に流れる交流電流の振幅や位相角を制御することで行うことができ、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクの制御については、インバータ４０のスイッチング動作により例えばステータ巻線２０に流れる交流電流の振幅や位相角を制御することで行うことができる。また、以下の説明では、変速ギア機構６３−２〜６３−５（第１の動力伝達経路）を介さずに伝動機構３７（第２の動力伝達経路）を介してエンジン３６の動力が車輪３８へ伝達される状態を、ｅ速ギアが選択された状態とする。
【００４８】
エンジンによる入力回転数に対して流体式トルクコンバータがトルク伝達可能な範囲（速度比の範囲を０．９以下とした場合）を図６の領域Ａに示し、エンジンによる入力回転数に対して本実施形態の回転電機１０がトルク伝達可能な範囲を図７の領域Ｂに示す。回転電機１０の代わりに流体式トルクコンバータを使用した場合は、車速とエンジントルクによってエンジン回転数が一意に決定され、限定された範囲のみでの駆動となる。このような性質上、流体式トルクコンバータを使用する構成では、例えば図８の車速とエンジン回転数との関係（太線Ｃ）に示すように、発進状態でエンジン回転数が不要に高くなることや、ロックアップの車速が高くなる場合、出力トルクが徐々に減少するといった現象により、運転者がすべりを感じる原因となり、ドライバビリティを考慮すると自動マニュアル変速機（ＡＭＴ）には適用し難い。これに対して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクを制御可能な、本実施形態の回転電機１０では、エンジントルクをエンジン回転数によらず制御可能であるため、全域でエンジントルクを伝達することが可能であり、各車速に対して、エンジン回転数、エンジントルクをほぼ自由に選択することが可能である。その結果、例えば図９の車速とエンジン回転数との関係（太線Ｄ）に示すように、マニュアル変速機（ＭＴ）のような特性の発進も可能であるため、自動マニュアル変速機（ＡＭＴ）と組み合わせることで、ＭＴを操作時のダイレクト感を損なわない制御が可能となる。
【００４９】
ｅ速ギアが選択された状態では、図１０の領域Ｅに示すように、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間のトルク伝達に最低限必要となる差回転が得られる範囲であれば、変速比（減速比、エンジン回転数／出力軸回転数）は無段且つ自由である。その後、エンジン回転数及び出力軸回転数の動作点が、２速ギア機構６３−２と減速比が同じ（あるいはほぼ同じ）になる動作点に達すると、２速ギア機構６３−２の出力側ギア６３−２ｂの回転が変速機４４の出力軸６２の回転と同期（あるいはほぼ同期）する。そこで、変速機４４では、係合機構６４により出力側ギア６３−２ｂと出力軸６２とを係合させて、２速ギア機構６３−２を介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させることで、変速機４４の２速ギアを選択することが可能である。これによって、図１１の矢印ｃに示すように、変速機４４の２速ギア機構６３−２を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することが可能となる。２速ギアが選択されたら、インバータ４０，４１のスイッチング動作を停止させて、ステータ巻線２０及びロータ巻線３０に交流電流が流れないようにすることで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間、及び入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させないようにする。これによって、ｅ速ギアから２速ギアに移行することができ、図１２の矢印ｃに示すように、伝動機構３７（第２の動力伝達経路）を介さずに変速機４４の２速ギア機構６３−２（第１の動力伝達経路）を介してエンジン３６の動力が車輪３８へ伝達される。一方、２速ギアが選択された状態において、インバータ４０，４１のスイッチング動作によりステータ巻線２０及びロータ巻線３０に交流電流が流れるようにすることで、伝動機構３７（第２の動力伝達経路）を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することが可能となり、ｅ速ギアに移行することが可能となる。本実施形態では、エンジン３６から車輪３８への動力伝達が遮断されることなく、ｅ速ギアと２速ギアとの間の移行（変速動作）を滑らかに行うことができる。
【００５０】
変速機４４では、係合機構６４によるｍ速ギア機構６３−ｍを介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除し、係合機構６４によりｎ速ギア機構６３−ｎを介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させることで、ｍ速ギアからｎ速ギアに切り替える変速動作を行うことが可能となる（ｍ，ｎは２〜５のいずれかの整数でｍ≠ｎ）。ただし、ｍ速ギア機構６３−ｍを介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除してからｎ速ギア機構６３−ｎを介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させるまでの期間においては、変速機４４での動力伝達が遮断されるため、エンジン３６の動力が車輪３８に伝達されなくなる。
【００５１】
そこで、本実施形態では、電子制御ユニット５０は、係合機構６４により係合させる変速ギア機構６３−２〜６３−５の切り替え中に、ステータ巻線２０への電力供給によりステータ巻線２０に交流電流が流れるようにインバータ４０のスイッチング動作を行うことで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させる。より具体的には、少なくともｍ速ギア機構６３−ｍを介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除してからｎ速ギア機構６３−ｎを介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させるまでの期間において、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルクが作用するように、ステータ巻線２０への電力供給によりステータ巻線２０に交流電流を流す。これによって、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８の動力を車輪３８へ伝達することができ、動力が車輪３８へ伝達されなくなるのを回避することができる。
【００５２】
また、電子制御ユニット５０は、係合機構６４により係合させる変速ギア機構６３−２〜６３−５の切り替え中に、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも高いときは、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させることもできる。これによって、蓄電装置４２からの電力を用いることなく、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８の動力を車輪３８へ伝達することができる。さらに、インバータ４０，４１のスイッチング動作によりロータ巻線３０からステータ巻線２０に供給される電力を利用して出力側ロータ１８に動力を発生させることで、車輪３８へ伝達されるトルクを増幅させることができる。
【００５３】
一方、電子制御ユニット５０は、係合機構６４により係合させる変速ギア機構６３−２〜６３−５の切り替え中に、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも低いときは、ロータ巻線３０への電力供給によりロータ巻線３０に交流電流が流れるようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させることもできる。これによっても、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８の動力を車輪３８へ伝達することができる。
【００５４】
例えば、２速ギアから３速ギアにシフトアップする変速動作を行う場合には、少なくとも２速ギア機構６３−２を介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除してから３速ギア機構６３−３を介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させるまでの期間において、ステータ巻線２０への電力供給によりステータ巻線２０に交流電流を流すことで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させる。これによって、図１３の矢印ｂに示すように、出力側ロータ１８の動力が伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達される。さらに、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも高いときは、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させることで、図１３の矢印ａに示すように、エンジン３６の動力が伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達される。これによって、エンジントルクを利用して車輪３８へ伝達されるトルクを増幅させることができるとともに、蓄電装置４２からの電力を用いることなくロータ巻線３０からステータ巻線２０への電力供給により出力側ロータ１８に動力を発生させて車輪３８へ伝達することができる。一方、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも低いときは、ロータ巻線３０への電力供給によりロータ巻線３０に交流電流を流すことで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させる。これによって、エンジントルクを利用して車輪３８へトルクを伝達することが可能となる。
【００５５】
その後、係合機構６４により３速ギア機構６３−３を介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させることで、変速機４４の３速ギアを選択することが可能であり、図１３の矢印ｄに示すように、変速機４４の３速ギア機構６３−３を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することが可能となる。３速ギアが選択されたら、インバータ４０，４１のスイッチング動作を停止させて、ステータ巻線２０及びロータ巻線３０に交流電流が流れないようにすることで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間、及び入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させないようにする。これによって、２速ギアから３速ギアへのシフトアップを完了させることができ、図１４の矢印ｄに示すように、伝動機構３７を介さずに変速機４４の３速ギア機構６３−３を介してエンジン３６の動力が車輪３８へ伝達される。なお、他のシフトアップによる変速動作、及びシフトダウンによる変速動作についても、２速ギアから３速ギアにシフトアップする変速動作と同様に行うことができる。
【００５６】
従来において、動力伝達効率に優れたマニュアル操作のギア噛み合い変速機に自動クラッチ機構及び自動変速機構を組み込んで電子制御化した自動マニュアル変速機（ＡＭＴ）の技術が提案されている。この自動マニュアル変速機では、運転者のアクセル操作量と車両の走行状態とに応じて自動的にクラッチ操作及び変速操作が行われるが、変速比を変更する変速動作時には、クラッチを切断してギア段を切り替えるため、その間は動力伝達が遮断され、動力源であるエンジンの動力が車両の駆動輪に伝達されなくなる。そこで、特開２００５−１５３６９１号公報（特許文献２）においては、エンジン以外の動力源である電動モータを設け、クラッチの切断時には、電動モータの動力を駆動輪へ伝達している。これによって、変速動作中に動力が駆動輪へ伝達されなくなるのを回避している。さらに、ハイブリッド車両の機能も実現している。しかし、変速比を変更する変速動作中に動力が負荷へ伝達されなくなるのを回避するために、特許文献２のように、クラッチの切断時に電動モータの動力を負荷へ伝達する構成では、自動クラッチ機構及び自動変速機構の他に、電動モータを設けるためのスペースが別途必要になる。さらに、クラッチの切断時に動力を負荷へ伝達する電動モータには、エンジンと同等のトルクを発生させることが要求されるため、電動モータの体格が大型化する。その結果、装置の大型化を招くことになる。
【００５７】
これに対して本実施形態では、変速比を変更する変速動作中に、出力側ロータ１８の動力を伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができる。したがって、変速動作中に動力が車輪３８へ伝達されなくなるのを回避することができ、変速動作を滑らかに行うことができる。さらに、本実施形態では、発進装置の機能と、変速動作中に動力を車輪３８へ伝達する電動モータの機能とを回転電機１０に統合化することができる。そして、回転電機１０は、変速動作中には、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に発生するトルク、及び入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に発生するトルクを伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができるため、車輪３８へ伝達されるトルクを増幅させることができる。その結果、回転電機１０の小型化を実現することができる。さらに、変速機４４では、１速用及びリバース用の変速ギア機構を省略することが可能となり、係合機構６４（シンクロメッシュ）の数を減らすことも可能となる。その結果、変速機４４の小型化を実現することができる。したがって、本実施形態によれば、動力伝達装置の小型化を実現することができる。さらに、本実施形態では、変速動作中に入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも高いときは、蓄電装置４２からの電力を用いることなく、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８の動力を車輪３８へ伝達することができる。その結果、蓄電装置４２の容量を低減することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、係合機構６４により変速機４４の入力軸６１と出力軸６２とを変速ギア機構６３−２〜６３−５のうちのいずれか１つを介して係合させるとともに、ロータ巻線３０の交流電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させることで、例えば図１５の矢印ａ，ｃに示すように、変速機４４の変速機構（第１の動力伝達経路）及び伝動機構３７（第２の動力伝達経路）の両方を介して、エンジン３６の動力を車輪３８（変速機４４の出力軸６２）へ伝達することが可能である。その場合には、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０の交流電流を制御して入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用するトルクを制御することで、変速機４４の変速機構（変速ギア機構６３−２〜６３−５のうちのいずれか１つ）を介して伝達される動力と、伝動機構３７を介して伝達される動力との配分を制御することができる。なお、図１５では、２速ギア機構６３−２及び伝動機構３７を介して動力を伝達する例を示しているが、他の変速ギア機構６３−３〜６３−５のうちのいずれか１つ及び伝動機構３７を介して動力を伝達することも可能である。
【００５９】
入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも高いときは、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることができる。さらに、ロータ巻線３０からステータ巻線２０への電力供給によりステータ巻線２０に交流電流が流れるようにインバータ４０のスイッチング動作を行い、ステータ１６から出力側ロータ１８にトルクを作用させることで、図１５の矢印ｂに示すように、ステータ巻線２０への供給電力を利用して出力側ロータ１８に動力を発生させて、伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができる。これによって、車輪３８へ伝達されるトルクを増幅させることができる。あるいは、ロータ巻線３０に発生した交流電力をインバータ４１で直流に変換して蓄電装置４２に回収することも可能であるし、ステータ巻線２０から蓄電装置４２に電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を行うことも可能である。
【００６０】
一方、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも低いときは、ロータ巻線３０への電力供給によりロータ巻線３０に交流電流が流れるようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることができる。さらに、ステータ巻線２０から電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を行い、ステータ巻線２０の交流電流によりステータ１６と出力側ロータ１８との間に回生トルクを作用させることで、蓄電装置４２からの電力を用いることなくステータ巻線２０からロータ巻線３０への電力供給により出力側ロータ１８に動力を発生させて車輪３８へ伝達することができる。あるいは、蓄電装置４２からステータ巻線２０への電力供給によりステータ巻線２０に交流電流が流れるようにインバータ４０のスイッチング動作を行うことで、ステータ１６から出力側ロータ１８にトルクを作用させることも可能であり、ステータ巻線２０への電力供給により出力側ロータ１８に動力を発生させて車輪３８へ伝達することで、車輪３８の回転駆動をアシストすることができる。
【００６１】
このように、本実施形態では、変速機４４の変速機構及び伝動機構３７の両方を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用するトルク分、変速機４４の変速機構に伝達されるトルクを減少させることができる。これによって、変速機４４の最大トルク伝達容量を低減することができるので、変速機４４の小型化及び高効率化を図ることができる。さらに、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用するトルクを制御して、変速機４４の変速機構を介して伝達される動力と伝動機構３７を介して伝達される動力との配分を制御することで、動力伝達効率の向上を図ることができる。変速機４４の最大トルク伝達容量を低減してエンジン３６の最大トルクより小さく設定した場合は、電子制御ユニット５０は、エンジン３６から変速機４４の変速機構に伝達されるトルクが変速機４４の最大トルク伝達容量を超えないように、ロータ巻線３０の交流電流を制御して入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用するトルクを制御することが望ましい。より具体的には、電子制御ユニット５０は、エンジン３６のトルクが所定値（例えば変速機４４の最大トルク伝達容量）より大きいと判定したときは、エンジン３６から変速機４４の変速機構に伝達されるトルクが変速機４４の最大トルク伝達容量を下回るように、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用するトルクを制御することが望ましい。
【００６２】
なお、特許文献１では、変速機と第１及び第２ロータとの両方を介してエンジンの動力を被駆動部へ伝達するためには、蓄電装置からステータ巻線に電力供給することが必要となる。そのため、蓄電装置の蓄電量が少ない場合や極低温時等、蓄電装置からステータ巻線への電力供給が困難となるときは、変速機と第１及び第２ロータとの両方を介してエンジンの動力を被駆動部へ伝達することが困難となり、変速機を介して伝達されるトルクを減少させることが困難となる。これに対して本実施形態では、ロータ巻線３０とステータ巻線２０との間でインバータ４０，４１を介して電力変換を行うことで、蓄電装置４２を用いることなく、変速機４４の変速機構及び伝動機構３７の両方を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することができる。そのため、蓄電装置４２の蓄電量が少ない場合や極低温時等においても、変速機４４の変速機構に伝達されるトルクを減少させることができる。
【００６３】
また、特許文献１において、エンジンの動力の一部を用いてステータ巻線で発電を行う場合は、エンジンの動力の一部が変速機と第２ロータと第１ロータを介してエンジンの出力軸側に戻る動力循環が発生し、この動力循環経路に変速機を有するため、動力伝達効率が低下する。これに対して本実施形態では、エンジン３６の動力の一部を用いて発電を行う場合は、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクによりエンジン３６の動力を出力側ロータ１８に伝達し、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用する回生トルクによりエンジン３６から出力側ロータ１８に伝達された動力の一部を用いてステータ巻線２０で発電を行うことができるので、高効率な発電が可能となる。さらに、出力側ロータ１８の回転速度がエンジン３６の回転速度以上となる状態で発電を行うこともでき、これによっても、高効率な発電が可能となる。なお、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも低く、ステータ巻線２０からロータ巻線３０への電力変換をインバータ４０，４１で行うときは、出力側ロータ１８の動力の一部がステータ巻線２０、インバータ４１，４０、及びロータ巻線３０を介して出力側ロータ１８に戻る動力循環が発生するものの、この動力循環経路に変速機４４は含まれないため、この動力循環による効率の低下は少ない。
【００６４】
また、ある所定負荷に対して有段の変速機４４で動力伝達を行う場合は、例えば図１６に示すように、エンジン３６の熱効率が高くなる最適熱効率ラインＧが有段の変速機４４でエンジン３６の動作可能な領域Ｆ内に入らなくなり、エンジン３６の動作状態（回転速度及びトルク）が最適熱効率ラインＧから外れ、エンジン３６の熱効率が低下する。これに対して本実施形態では、変速ギア機構６３−２〜６３−５（第１の動力伝達経路）を介さずに伝動機構３７（第２の動力伝達経路）を介してエンジン３６の動力を車輪３８（変速機４４の出力軸６２）へ伝達する場合は、エンジン３６から伝動機構３７の出力側回転部材３７ｂ（変速機４４の出力軸６２）にかけての変速比を無段階に変化させることが可能となる。そこで、エンジン３６の動作状態（回転速度及びトルク）が最適熱効率ラインＧから大きく外れる場合は、変速機４４の変速機構（変速ギア機構６３−２〜６３−５）を介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除し、ロータ巻線３０の交流電流により入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることで、変速ギア機構６３−２〜６３−５を介さずに伝動機構３７を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達する。これによって、エンジン３６の動作状態（回転速度及びトルク）が最適熱効率ラインＧ上に位置するように、エンジン３６から車輪３８への動力伝達を行うことができ、エンジン３６の熱効率を向上させることができる。
【００６５】
入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも高いときは、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることができ、図１７の矢印ａに示すように、エンジン３６の動力を伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができる。さらに、ロータ巻線３０からステータ巻線２０への電力供給によりステータ巻線２０に交流電流が流れるようにインバータ４０のスイッチング動作を行い、ステータ１６から出力側ロータ１８にトルクを作用させることで、図１７の矢印ｂに示すように、ロータ巻線３０からステータ巻線２０への供給電力を利用して出力側ロータ１８に動力を発生させて、伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができる。これによって、車輪３８へ伝達されるトルクを増幅させることができる。
【００６６】
一方、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも低いときは、ロータ巻線３０への電力供給によりロータ巻線３０に交流電流が流れるようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることができ、図１８の矢印ａに示すように、エンジン３６の動力を伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができる。さらに、ステータ巻線２０から電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を行い、ステータ巻線２０の交流電流によりステータ１６と出力側ロータ１８との間に回生トルクを作用させることで、図１８の矢印ｂに示すように、蓄電装置４２からの電力を用いることなく、ステータ巻線２０からロータ巻線３０への供給電力を利用して出力側ロータ１８に動力を発生させて、伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、エンジン３６の動力を用いずに回転電機１０の動力を用いて負荷を駆動する（車輪３８を回転駆動する）ＥＶ（Electric Vehicle）走行を行うことも可能である。ＥＶ走行を行う場合は、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の駆動制御を行う。例えば、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０への供給電力をステータ巻線２０と永久磁石３３との電磁気結合によって出力側ロータ１８の動力に変換し、この動力を伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達して、車輪３８を回転駆動する。このように、エンジン３６が動力を発生していなくても、ステータ巻線２０への電力供給（ＥＶ走行）により車輪３８を回転駆動することができ、ハイブリッド車両の機能を実現することができる。
【００６８】
また、本実施形態において、車両を後退させる（車輪３８を逆転方向に回転駆動する）リバース走行を行うときは、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、出力側ロータ１８に発生させた動力を伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達して、車輪３８を逆転方向に回転駆動する。このように、ＥＶ走行によりリバース走行を行うことで、変速機４４では、後退用（リバース用）の変速ギア機構を省略することが可能となる。
【００６９】
本実施形態では、例えば図１９，２０に示すように、エンジン３６及び入力側ロータ２８のいずれか１つ以上を変速機４４の入力軸６１から切り離すことが可能なクラッチ機構６８を設けることもできる。図１９に示す例では、クラッチ機構６８が入力側ロータ２８と変速機４４の入力軸６１との間に設けられており、クラッチ機構６８を係合させることで、エンジン３６及び入力側ロータ２８の両方が変速機４４の入力軸６１に結合され、クラッチ機構６８を解放することで、エンジン３６及び入力側ロータ２８の両方が変速機４４の入力軸６１から切り離される。また、図２０に示す例では、クラッチ機構６８がエンジン３６と入力側ロータ２８との間に設けられており、クラッチ機構６８を係合させることで、エンジン３６が変速機４４の入力軸６１に結合され、クラッチ機構６８を解放することで、エンジン３６が変速機４４の入力軸６１から切り離される。クラッチ機構６８の係合／解放の制御は、電子制御ユニット５０により行われる。
【００７０】
図１９，２０に示す構成例において、変速機４４の変速段が固定され、変速機４４の変速ギア機構６３−２〜６３−５のうちのいずれか１つ（第１の動力伝達経路）を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達する場合は、電子制御ユニット５０は、クラッチ機構６８を係合状態に保つ。一方、電子制御ユニット５０は、係合機構６４により係合させる変速ギア機構６３−２〜６３−５の切り替え中においては、クラッチ機構６８を解放することで、エンジン３６及び入力側ロータ２８のいずれか１つ以上（図１９ではエンジン３６及び入力側ロータ２８、図２０ではエンジン３６）を変速機４４の入力軸６１から切り離す。より具体的には、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８の動力を車輪３８へ伝達する期間（ｍ速ギア機構６３−ｍを介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除してからｎ速ギア機構６３−ｎを介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させるまでの期間）において、クラッチ機構６８を解放状態に制御する。これによって、変速動作中に、変速機４４の入力軸６１に結合される構成部品の慣性力を小さくすることができるので、係合機構６４のシンクロナイザへの負荷を小さくして速やかな変速動作を実現することができる。
【００７１】
さらに、図１９に示す構成例では、電子制御ユニット５０は、係合機構６４により係合させる変速ギア機構６３−２〜６３−５の切り替え中に、クラッチ機構６８を解放してエンジン３６及び入力側ロータ２８を変速機４４の入力軸６１から切り離し、さらに、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも高くなるように、エンジン３６の回転速度を制御することもできる。この場合は、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８の動力を車輪３８へ伝達する期間（ｍ速ギア機構６３−ｍを介した入力軸６１と出力軸６２との係合を解除してからｎ速ギア機構６３−ｎを介して入力軸６１と出力軸６２とを係合させるまでの期間）において、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させる。これによって、蓄電装置４２からの電力を用いることなく、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８（エンジン３６）の動力を車輪３８へ伝達することができる。
【００７２】
また、本実施形態では、変速機４４を自動変速機（ＡＴ）とすることも可能である。その場合の変速機４４は、複数の変速段の中から変速段を選択可能な有段変速機であり、入力軸６１と出力軸６２との間に設けられ、複数自由度の回転自由度を有する遊星歯車機構と、遊星歯車機構の回転自由度を制限するための複数の摩擦係合装置と、各摩擦係合装置への供給油圧をそれぞれ制御することで各摩擦係合装置の係合／解放をそれぞれ制御する油圧制御装置とを含む公知の構成により実現することが可能である。各摩擦係合装置については、例えばクラッチまたはブレーキにより構成することが可能である。変速機４４では、遊星歯車機構の回転自由度が１自由度になるように、油圧制御装置での油圧を利用して変速段に対応する摩擦係合装置を選択的に係合させることで、入力軸６１に伝達されたエンジン３６からの動力を変速段に応じた変速比で変速して出力軸６２から車輪３８へ伝達することが可能である。さらに、変速機４４では、現変速段に対応する係合状態の摩擦係合装置を解放して次変速段に対応する解放状態の摩擦係合装置を係合させることで、変速段（入力軸６１と出力軸６２との間の変速比）を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更することが可能である。このように、自動変速機では、遊星歯車機構と複数の摩擦係合装置とを含んで、入力軸６１と出力軸６２との間の変速比を多段階に変化させることが可能な変速機構を構成することができる。
【００７３】
変速機４４が自動変速機である場合も、変速機４４がマニュアルトランスミッションである場合と同様に、エンジン３６からの動力を変速機４４の変速機構（遊星歯車機構）で変速して車輪３８へ伝達することが可能な第１の動力伝達経路の他に、エンジン３６からの動力を変速機４４の変速機構に対し並列に設けられた、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及び伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することが可能な第２の動力伝達経路が設けられる。したがって、変速機４４の変速段を選択するとともに、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることで、変速機４４の変速機構及び伝動機構３７の両方を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することができる。これによって、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用するトルク分、変速機４４の変速機構に伝達されるトルクを減少させることができる。その結果、変速機４４の最大トルク伝達容量を低減することができ、変速機４４の小型化及び高効率化を図ることができる。また、変速機４４の摩擦係合装置を解放するとともに、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることで、変速機４４の変速機構（遊星歯車機構）を介さずに伝動機構３７を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することもできる。その際には、エンジン３６から伝動機構３７の出力側回転部材３７ｂ（変速機４４の出力軸６２）にかけての変速比の可変幅を大きくすることができる。その結果、変速機４４の変速比の可変幅を小さくする（変速段数を減らす）ことが可能となり、これによっても、変速機４４の小型化を図ることができる。さらに、変速機４４の変速機構を介さずに伝動機構３７を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達する場合は、エンジン３６から伝動機構３７の出力側回転部材３７ｂにかけての変速比を無段階に変化させることが可能となる。そのため、エンジン３６の動作状態（回転速度及びトルク）が最適熱効率ラインＧ上に位置するように、エンジン３６から車輪３８への動力伝達を行うことができ、エンジン３６の熱効率を向上させることができる。
【００７４】
また、変速機４４が自動変速機である場合は、現変速段に対応する係合状態の摩擦係合装置を解放して次変速段に対応する解放状態の摩擦係合装置を係合させることで、変速段（入力軸６１と出力軸６２との間の変速比）を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更することが可能であるが、その際には、出力軸６２のトルク変動による変速ショックが発生する。変速ショックには、トルク相でのトルク減少によるショックがあり、イナーシャ相でのトルク増大によるショックがある。これに対して本実施形態では、変速機４４の変速比を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更するときに、ステータ巻線２０の交流電流によりステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させるようにインバータ４０のスイッチング動作を行うことで、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８と出力軸６２との間で伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルク変動を補償する。
【００７５】
例えば図２１に示すように、現変速段から次変速段へのアップシフトを行う場合は、トルク相において、ステータ巻線２０への電力供給によりステータ巻線２０に交流電流が流れるようにインバータ４０のスイッチング動作を行い、ステータ１６から出力側ロータ１８に駆動トルクを作用させることで、出力側ロータ１８から伝動機構３７を介して出力軸６２に伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルク減少を抑制する。一方、イナーシャ相においては、ステータ巻線２０から電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を行い、ステータ巻線２０の交流電流によりステータ１６と出力側ロータ１８との間に回生トルクを作用させることで、出力軸６２から伝動機構３７を介して出力側ロータ１８に伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルク増大を抑制する。これによって、出力軸６２のトルク変動による変速ショックを抑制することができ、現変速段から次変速段への切り替えを円滑に行うことができる。なお、現変速段から次変速段へのダウンシフトを行う場合でも、ステータ巻線２０の交流電流によりステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させるようにインバータ４０のスイッチング動作を行うことで、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８と出力軸６２との間で伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルク変動を補償することができる。さらに、ダウンシフト時、特にキックダウン時には、アクセル開度の急激な変化に対して、出力軸６２にトルクをすばやく発生させる必要があるが、本実施形態では、キックダウン時には、ステータ巻線２０の交流電流によりステータ１６から出力側ロータ１８に駆動トルクを作用させるようにインバータ４０のスイッチング動作を行うことで、変速動作中でも、出力側ロータ１８から伝動機構３７を介して出力軸６２に伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルクをすばやく増加させることができる。
【００７６】
また、本実施形態では、変速機４４の変速比を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更するときに、ロータ巻線３０の交流電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させるようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことによっても、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８と出力軸６２との間で伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルク変動を補償することが可能である。例えば現変速段から次変速段へのアップシフトを行う場合は、トルク相において、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジントルクと同方向（出力側ロータ１８の回転方向と同方向）のトルクを作用させることで、出力側ロータ１８から伝動機構３７を介して出力軸６２に伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルク減少を抑制する。一方、イナーシャ相においては、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジントルクと逆方向（出力側ロータ１８の回転方向と逆方向）のトルクを作用させることで、出力軸６２から伝動機構３７を介して出力側ロータ１８に伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルク増大を抑制する。
【００７７】
その場合において、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも高いときは、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジントルクと同方向（出力側ロータ１８の回転方向と同方向）のトルクを作用させることができ、ロータ巻線３０への電力供給によりロータ巻線３０に交流電流が流れるようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジントルクと逆方向（出力側ロータ１８の回転方向と逆方向）のトルクを作用させることができる。一方、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも低いときは、ロータ巻線３０への電力供給によりロータ巻線３０に交流電流が流れるようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジントルクと同方向のトルクを作用させることができ、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジントルクと逆方向のトルクを作用させることができる。なお、現変速段から次変速段へのダウンシフトを行う場合でも、ロータ巻線３０の交流電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させるようにインバータ４１のスイッチング動作を行うことで、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８と出力軸６２との間で伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルク変動を補償することができる。さらに、キックダウン時には、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジントルクと同方向（出力側ロータ１８の回転方向と同方向）のトルクを作用させることで、変速動作中でも、出力側ロータ１８から伝動機構３７を介して出力軸６２に伝達されるトルクにより、出力軸６２のトルクをすばやく増加させることができる。
【００７８】
また、本実施形態では、例えば図２２に示すように、変速機４４を無段変速機（ＣＶＴ）とすることも可能である。図２２に示す例の変速機４４は、入力軸６１に機械的に連結されエンジン３６からの動力が伝達されるプライマリプーリ（入力回転部材）１３０と、出力軸６２に機械的に連結され車輪３８へ動力を伝達するセカンダリプーリ（出力回転部材）１３２と、プライマリプーリ１３０及びセカンダリプーリ１３２に巻き掛けられた無端ベルト（変速用伝動部材）１３４と、を含むベルト式無段変速機である。変速機４４では、入力軸６１に伝達されたエンジン３６からの動力を、プライマリプーリ１３０及びセカンダリプーリ１３２への無端ベルト１３４の掛かり径（接触径）に応じた変速比で変速して、出力軸６２から車輪３８へ伝達することが可能である。さらに、変速機４４では、プライマリプーリ１３０及びセカンダリプーリ１３２への無端ベルト１３４の掛かり径を例えば油圧力により変化させることで、入力軸６１と出力軸６２との間の変速比を連続的に変化させることができる。伝動機構３７の変速比は、変速機４４の最大変速比よりも小さく、変速機４４の最小変速比よりも大きい。このように、無段変速機では、プライマリプーリ（入力回転部材）１３０とセカンダリプーリ（出力回転部材）１３２と無端ベルト（変速用伝動部材）１３４とを含んで、入力軸６１と出力軸６２との間の変速比を連続的に変化させることが可能な変速機構を構成することができる。ただし、無段変速機の種類は特に限定されるものではなく、例えばトロイダル式無段変速機であってもよい。
【００７９】
さらに、図２２に示す構成例では、エンジン３６（入力側ロータ２８）と変速機４４のプライマリプーリ１３０との間に前後進切替装置１４６が設けられている。ここでの前後進切替装置１４６は、遊星歯車機構１４８とクラッチＣ１とブレーキＢ１とを含む公知の構成により実現することが可能である。遊星歯車機構１４８は、サンギアＳとキャリアＣＲとリングギアＲとを回転要素として有し、リングギアＲがエンジン３６（入力側ロータ２８）に機械的に連結され、サンギアＳがプライマリプーリ１３０に機械的に連結されている。クラッチＣ１は、その係合／解放により、サンギアＳとリングギアＲとの結合及びその解除を行うことが可能である。ブレーキＢ１は、その係合／解放により、キャリアＣＲの回転の拘束及びその解除を行うことが可能である。
【００８０】
前後進切替装置１４６では、ブレーキＢ１を解放し且つクラッチＣ１を係合させることで、遊星歯車機構１４８のサンギアＳとキャリアＣＲとリングギアＲとが一体となって回転し、エンジン３６からのトルクをその方向を逆転させずにプライマリプーリ１３０に伝達することが可能となる。一方、クラッチＣ１を解放し且つブレーキＢ１を係合させることで、エンジン３６からのトルクを前後進切替装置１４６でその方向を逆転させてからプライマリプーリ１３０に伝達することが可能となる。また、クラッチＣ１及びブレーキＢ１の両方を解放することで、エンジン３６からプライマリプーリ１３０への動力伝達が遮断され、エンジン３６から変速機４４の変速機構（プライマリプーリ１３０と無端ベルト１３４とセカンダリプーリ１３２）を介した車輪３８への動力伝達が遮断される。このように、前後進切替装置１４６により、エンジン３６からのトルクをその方向を逆転させてから伝達するか否かを選択することが可能となる。さらに、前後進切替装置１４６により、エンジン３６から変速機４４の変速機構（第１の動力伝達経路）を介した車輪３８への動力伝達を遮断するか否かを選択することが可能な動力遮断機構も構成することができる。
【００８１】
なお、前後進切替装置１４６を変速機４４のセカンダリプーリ１３２と伝動機構３７の出力側回転部材３７ｂとの間に設け、例えばリングギアＲをセカンダリプーリ１３２に機械的に連結し、サンギアＳを出力側回転部材３７ｂに機械的に連結することも可能である。この場合も、クラッチＣ１及びブレーキＢ１の両方を解放することで、セカンダリプーリ１３２から出力側回転部材３７ｂへの動力伝達が遮断され、エンジン３６から変速機４４の変速機構（第１の動力伝達経路）を介した車輪３８への動力伝達を遮断することが可能となる。また、ＥＶ走行によりリバース走行を行う場合は、前後進切替装置１４６は不要である。その場合は、動力遮断機構としてのクラッチを、エンジン３６（入力側ロータ２８）と変速機４４のプライマリプーリ１３０との間、または変速機４４のセカンダリプーリ１３２と伝動機構３７の出力側回転部材３７ｂとの間に設け、クラッチの係合／解放を選択することで、変速機４４（第１の動力伝達経路）を介したエンジン３６から車輪３８への動力伝達を遮断するか否かを選択することが可能となる。
【００８２】
変速機４４が無段変速機である場合も、変速機４４がマニュアルトランスミッションである場合と同様に、エンジン３６からの動力を変速機４４の変速機構（プライマリプーリ１３０と無端ベルト１３４とセカンダリプーリ１３２）で変速して車輪３８へ伝達することが可能な第１の動力伝達経路の他に、エンジン３６からの動力を変速機４４の変速機構に対し並列に設けられた、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及び伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達することが可能な第２の動力伝達経路が設けられる。したがって、エンジン３６から変速機４４の変速機構を介した車輪３８への動力伝達を前後進切替装置１４６で許容するとともに、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることで、例えば図２３の矢印ａ，ｂ，ｃに示すように、変速機４４の変速機構及び伝動機構３７の両方を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することができる。これによって、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用するトルク分、変速機４４の変速機構に伝達されるトルクを減少させることができる。その結果、変速機４４の最大トルク伝達容量を低減することができ、変速機４４の小型化及び高効率化を図ることができる。また、エンジン３６から変速機４４の変速機構を介した車輪３８への動力伝達を前後進切替装置１４６で遮断することにより、変速機４４の変速機構を介さずに伝動機構３７を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することもできる。その際には、エンジン３６から伝動機構３７の出力側回転部材３７ｂにかけての変速比の可変幅を大きくすることができる。その結果、変速機４４の変速比の可変幅を小さくすることが可能となり、これによっても、変速機４４の小型化を図ることができる。
【００８３】
また、無段変速機において、車両が減速して停車する際には、車両の発進時に備えて、無段変速機の変速比を最大変速比までダウンシフトすることが望ましい。しかし、車両が急減速して急停車する際には、無段変速機の変速比を最大変速比までダウンシフトできなくなる場合が発生する。その場合は、車両の発進時に、エンジンから無段変速機を介して車輪に伝達されるトルクが低下し、十分な発進トルクが得られなくなる。これに対して本実施形態では、エンジン３６の動力により停止状態の車両を発進させる（停止状態の負荷を駆動する）ときには、エンジン３６から変速機４４の変速機構を介した車輪３８への動力伝達を前後進切替装置１４６（動力遮断機構）により遮断し、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するようにインバータ４１のスイッチング動作を行い、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にトルクを作用させることで、図２４の矢印ａに示すように、変速機４４の変速機構を介さずに伝動機構３７を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達する。さらに、ロータ巻線３０からステータ巻線２０への電力供給によりステータ巻線２０に交流電流が流れるようにインバータ４０のスイッチング動作を行い、ステータ１６から出力側ロータ１８にトルクを作用させることで、図２４の矢印ｂに示すように、ロータ巻線３０からステータ巻線２０への供給電力を利用して出力側ロータ１８に動力を発生させて、伝動機構３７を介して車輪３８へ伝達する。これによって、車両の急停車により変速機４４の変速比を最大変速比までダウンシフトできない場合でも、車両の発進時に、車輪３８に伝達されるトルクを増加させることができ、十分な発進トルクを得ることができる。その際には、エンジン３６の動力を変速機４４の変速機構を介して車輪３８へ伝達する場合に備えて、変速機４４の変速比を最大変速比までダウンシフトすることも可能である。
【００８４】
また、無段変速機において、車両の停止時等にエンジンを停止してアイドリングストップを行う際には、車両の発進時に備えて、電動オイルポンプ等により無段変速機のプライマリプーリ及びセカンダリプーリへの供給油圧を保つ必要がある。これに対して本実施形態では、停止状態の車両を発進させる（停止状態の負荷を駆動する）ときには、変速機４４の変速機構を介さずに伝動機構３７を介してエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達することができる。そのため、車両の停止時等にエンジンを停止してアイドリングストップを行う際に、車両の発進時に備えて、電動オイルポンプ等により無段変速機のプライマリプーリ及びセカンダリプーリへの供給油圧を保つ必要がなくなる。その結果、電動オイルポンプを省略することができ、低コスト化を図ることができる。
【００８５】
また、本実施形態では、例えば図２５に示すように、整流器９３及び昇圧コンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）９４を設けることもできる。整流器９３は、ブラシ９６と電気的に接続されており、スリップリング９５及びブラシ９６により取り出されたロータ巻線３０からの交流電力を整流して直流に変換する。昇圧コンバータ９４は、スイッチング素子を備えており、スイッチング素子のスイッチング動作により整流器９３で整流された直流電力を昇圧（電圧変換）して出力する。昇圧コンバータ９４で昇圧（電圧変換）された直流電力は、インバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０の各相へ供給可能である。つまり、インバータ４０は、昇圧コンバータ９４で昇圧された直流電力と蓄電装置４２からの直流電力とのいずれか（少なくとも一方）を交流に変換してステータ巻線２０の各相へ供給することが可能である。また、昇圧コンバータ９４で昇圧された直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。ここでの整流器９３は、スリップリング９５側から昇圧コンバータ９４側への一方向のみの電力変換を行い、昇圧コンバータ９４は、整流器９３側から蓄電装置４２側（あるいはインバータ４０側）への一方向のみの電力変換を行う。図２５に示す構成例では、整流器９３と昇圧コンバータ９４とインバータ４０とを含んで、ロータ巻線３０とステータ巻線２０との間で電力変換を行うことが可能な電力変換部を構成することができ、スリップリング９５及びブラシ９６により取り出されたロータ巻線３０からの交流電力を電力変換してステータ巻線２０の各相へ供給することができる。
【００８６】
図２５に示す構成例において、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に回転差が生じているときに、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを発生させるためには、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも高くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御する。これによって、昇圧コンバータ９４から蓄電装置４２とインバータ４０間の配線へ電流が流れ、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクが作用する。さらに、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４における昇圧比（電圧変換比）を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクを制御することができる。一方、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を行わない状態で昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも低くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に回転差が生じてもロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。また、昇圧コンバータ９４内のスイッチング素子をオフ状態に維持して昇圧コンバータ９４による昇圧（電圧変換）を停止させることによっても、ロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。なお、整流器９３で整流された電力を電圧変換して出力するＤＣ−ＤＣコンバータとして、昇圧コンバータ９４の代わりに、降圧コンバータや昇降圧コンバータを設けることも可能である。
【００８７】
図２５に示す構成例では、電子制御ユニット５０は、係合機構６４により係合させる変速ギア機構６３−２〜６３−５の切り替え中に、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度よりも高いときは、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するように昇圧コンバータ９４における昇圧比（電圧変換比）を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを作用させることもできる。これによって、蓄電装置４２からの電力を用いることなく、伝動機構３７を介して出力側ロータ１８の動力を車輪３８へ伝達することができる。さらに、インバータ４０のスイッチング動作によりロータ巻線３０からステータ巻線２０に供給される電力を利用して出力側ロータ１８に動力を発生させることで、車輪３８へ伝達されるトルクを増幅させることができる。
【００８８】
以上の実施形態の説明では、ロータ巻線３０の交流電力を取り出すための電力伝達部として、スリップリング９５及びブラシ９６を設けた場合について説明した。ただし、本実施形態では、ロータ巻線３０の交流電力を取り出すための電力伝達部として、ロータ巻線３０に電気的に接続された巻線が配設され入力側ロータ２８に機械的に連結されたトランスロータと、整流器９３に電気的に接続され且つトランスロータの巻線と電磁気的に結合する巻線が配設されたトランスステータとを設けることも可能である。
【００８９】
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。
【符号の説明】
【００９０】
１０ 回転電機、１６ ステータ、１８ 出力側ロータ（第２ロータ）、２０ ステータ巻線、２８ 入力側ロータ（第１ロータ）、３０ ロータ巻線、３２，３３ 永久磁石、３６ エンジン、３７ 伝動機構、３８ 車輪、４０，４１ インバータ、４２ 蓄電装置、４４ 変速機、５０ 電子制御ユニット、５１ ステータコア、５２，５３ ロータコア、６１ 入力軸、６２ 出力軸、６３−２〜６３−５ 変速ギア機構、６４ 係合機構、６８ クラッチ機構、９３ 整流器、９４ 昇圧コンバータ、９５ スリップリング、９６ ブラシ、１３０ プライマリプーリ、１３２ セカンダリプーリ、１３４ 無端ベルト、１４６ 前後進切替装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機の動力が伝達される入力軸と、負荷へ動力を伝達する出力軸と、入力軸と出力軸との間の変速比を変化させることが可能な変速機構と、を含む変速機と、
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第１回転子と、
第１回転子に対し相対回転可能な第２回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、
回転子導体と固定子導体との間で電力変換を行うことが可能な電力変換部と、
を備え、
回転子導体は、第１回転子と第２回転子との間に回転差が発生するのに起因して誘導電流が流れることで回転磁界を発生し、
第１回転子に原動機の動力が伝達され、第２回転子から変速機構を介さずに変速機の出力軸へ動力が伝達される、動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動力伝達装置であって、
変速機構を介さずに第２回転子からの動力を変速機の出力軸へ伝達する伝動機構が設けられている、動力伝達装置。
【請求項３】
請求項２に記載の動力伝達装置であって、
伝動機構の変速比が変速機の最大変速比よりも小さい、動力伝達装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の動力伝達装置であって、
変速機構及び伝動機構の両方を介して原動機の動力を変速機の出力軸へ伝達する場合に、回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間にトルクを作用させる、動力伝達装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
変速機構を介さずに原動機の動力を変速機の出力軸へ伝達する場合に、回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間にトルクを作用させる、動力伝達装置。
【請求項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、それぞれ変速比が異なる複数の変速ギア機構と、複数の変速ギア機構のうちのいずれか１つを介して入力軸と出力軸とを係合させ、且つ該係合させる変速ギア機構を切り替えることが可能な係合機構と、を有する、動力伝達装置。
【請求項７】
請求項６に記載の動力伝達装置であって、
係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、固定子と第２回転子との間にトルクが作用するように、固定子導体への電力供給により固定子導体に交流電流を流す、動力伝達装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の動力伝達装置であって、
係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、第１回転子の回転速度が第２回転子の回転速度よりも高いときは、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように、回転子導体に誘導電流が流れるのを許容する、動力伝達装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、第１回転子の回転速度が第２回転子の回転速度よりも低いときは、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように、回転子導体への電力供給により回転子導体に交流電流を流す、動力伝達装置。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
原動機及び第１回転子のいずれかを変速機の入力軸から切り離すことが可能なクラッチ機構をさらに備え、
係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、クラッチ機構により原動機及び第１回転子のいずれかを変速機の入力軸から切り離す、動力伝達装置。
【請求項１１】
請求項７または８に記載の動力伝達装置であって、
原動機及び第１回転子を変速機の入力軸から切り離すことが可能なクラッチ機構をさらに備え、
係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、クラッチ機構により原動機及び第１回転子を変速機の入力軸から切り離し、第１回転子の回転速度が第２回転子の回転速度よりも高くなるように、原動機の回転速度を制御する、動力伝達装置。
【請求項１２】
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、現変速段に対応する摩擦係合装置を解放して次変速段に対応する摩擦係合装置を係合させることで、入力軸と出力軸との間の変速比を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更することが可能である、動力伝達装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の動力伝達装置であって、
変速機の変速比を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更するときに、固定子導体の交流電流により固定子と第２回転子との間にトルクを作用させる、動力伝達装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の動力伝達装置であって、
変速機の変速比を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更するときに、回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間にトルクを作用させる、動力伝達装置。
【請求項１５】
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、入力軸に連結された入力回転部材及び出力軸に連結された出力回転部材への変速用伝動部材の接触径を変化させることで、入力軸と出力軸との間の変速比を連続的に変化させることが可能である、動力伝達装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の動力伝達装置であって、
原動機から変速機構を介した負荷への動力伝達を遮断するか否かを選択することが可能な動力遮断機構をさらに備える、動力伝達装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の動力伝達装置であって、
原動機の動力により停止状態の負荷を駆動するときには、原動機から変速機構を介した負荷への動力伝達を動力遮断機構により遮断し、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように、回転子導体に誘導電流が流れるのを許容する、動力伝達装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
回転子導体の交流電力を取り出すための電力伝達部と、
電力伝達部で取り出された交流電力を電力変換して固定子導体へ供給することが可能な電力変換部と、
をさらに備える、動力伝達装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の動力伝達装置であって、
電力伝達部は、
電力変換部に接続されたブラシと、
第１回転子の回転子導体に接続され、ブラシに対し摺動しながら第１回転子とともに回転するスリップリングと、
を含む、動力伝達装置。
【請求項１】
原動機の動力が伝達される入力軸と、負荷へ動力を伝達する出力軸と、入力軸と出力軸との間の変速比を変化させることが可能な変速機構と、を含む変速機と、
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第１回転子と、
第１回転子に対し相対回転可能な第２回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、
回転子導体と固定子導体との間で電力変換を行うことが可能な電力変換部と、
を備え、
回転子導体は、第１回転子と第２回転子との間に回転差が発生するのに起因して誘導電流が流れることで回転磁界を発生し、
第１回転子に原動機の動力が伝達され、第２回転子から変速機構を介さずに変速機の出力軸へ動力が伝達される、動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動力伝達装置であって、
変速機構を介さずに第２回転子からの動力を変速機の出力軸へ伝達する伝動機構が設けられている、動力伝達装置。
【請求項３】
請求項２に記載の動力伝達装置であって、
伝動機構の変速比が変速機の最大変速比よりも小さい、動力伝達装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の動力伝達装置であって、
変速機構及び伝動機構の両方を介して原動機の動力を変速機の出力軸へ伝達する場合に、回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間にトルクを作用させる、動力伝達装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
変速機構を介さずに原動機の動力を変速機の出力軸へ伝達する場合に、回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間にトルクを作用させる、動力伝達装置。
【請求項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、それぞれ変速比が異なる複数の変速ギア機構と、複数の変速ギア機構のうちのいずれか１つを介して入力軸と出力軸とを係合させ、且つ該係合させる変速ギア機構を切り替えることが可能な係合機構と、を有する、動力伝達装置。
【請求項７】
請求項６に記載の動力伝達装置であって、
係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、固定子と第２回転子との間にトルクが作用するように、固定子導体への電力供給により固定子導体に交流電流を流す、動力伝達装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の動力伝達装置であって、
係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、第１回転子の回転速度が第２回転子の回転速度よりも高いときは、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように、回転子導体に誘導電流が流れるのを許容する、動力伝達装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、第１回転子の回転速度が第２回転子の回転速度よりも低いときは、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように、回転子導体への電力供給により回転子導体に交流電流を流す、動力伝達装置。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
原動機及び第１回転子のいずれかを変速機の入力軸から切り離すことが可能なクラッチ機構をさらに備え、
係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、クラッチ機構により原動機及び第１回転子のいずれかを変速機の入力軸から切り離す、動力伝達装置。
【請求項１１】
請求項７または８に記載の動力伝達装置であって、
原動機及び第１回転子を変速機の入力軸から切り離すことが可能なクラッチ機構をさらに備え、
係合機構により係合させる変速ギア機構の切り替え中に、クラッチ機構により原動機及び第１回転子を変速機の入力軸から切り離し、第１回転子の回転速度が第２回転子の回転速度よりも高くなるように、原動機の回転速度を制御する、動力伝達装置。
【請求項１２】
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、現変速段に対応する摩擦係合装置を解放して次変速段に対応する摩擦係合装置を係合させることで、入力軸と出力軸との間の変速比を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更することが可能である、動力伝達装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の動力伝達装置であって、
変速機の変速比を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更するときに、固定子導体の交流電流により固定子と第２回転子との間にトルクを作用させる、動力伝達装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の動力伝達装置であって、
変速機の変速比を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更するときに、回転子導体の交流電流により第１回転子と第２回転子との間にトルクを作用させる、動力伝達装置。
【請求項１５】
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、入力軸に連結された入力回転部材及び出力軸に連結された出力回転部材への変速用伝動部材の接触径を変化させることで、入力軸と出力軸との間の変速比を連続的に変化させることが可能である、動力伝達装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の動力伝達装置であって、
原動機から変速機構を介した負荷への動力伝達を遮断するか否かを選択することが可能な動力遮断機構をさらに備える、動力伝達装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の動力伝達装置であって、
原動機の動力により停止状態の負荷を駆動するときには、原動機から変速機構を介した負荷への動力伝達を動力遮断機構により遮断し、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように、回転子導体に誘導電流が流れるのを許容する、動力伝達装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
回転子導体の交流電力を取り出すための電力伝達部と、
電力伝達部で取り出された交流電力を電力変換して固定子導体へ供給することが可能な電力変換部と、
をさらに備える、動力伝達装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の動力伝達装置であって、
電力伝達部は、
電力変換部に接続されたブラシと、
第１回転子の回転子導体に接続され、ブラシに対し摺動しながら第１回転子とともに回転するスリップリングと、
を含む、動力伝達装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１１−１１７３６（Ｐ２０１１−１１７３６Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２５０７７（Ｐ２０１０−１２５０７７）
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]