JP2012017099A

JP2012017099A - 動力伝達装置

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Publication number: JP2012017099A
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Authority: JP
Inventors: Tamaki Sasaki; 環佐々木
Original assignee: Aisin AI Co Ltd
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Abstract

【課題】モータを搭載しても複雑化、大型化、コストアップ及び重量増大せず、かつ内燃機関の始動にモータを活用できる動力伝達装置を提供する。
【解決手段】本発明の動力伝達装置は、内燃機関(2)の出力軸(21)から出力される回転動力が入力される入力軸(31)と入力軸(31)から入力された回転動力を切替可能な複数の減速比にて変速して車輪に出力する出力軸(32)とをもつ有段変速機構(3)と、回転電機(4)と、回転電機(4)の回転動力を車輪に出力する回転電機側出力軸(43)と、有段変速機構(3)の入力軸(31)と回転電機(4)のロータ(42)との間で回転動力伝達の切断及び接続を切り替える第１動力断続機構(51)と、回転電機側出力軸(43)と回転電機(4)のロータ(42)との間で回転動力伝達の切断及び接続を切り替える第２動力断続機構(52)と、回転電機(4)、第１動力断続機構(51)及び第２動力断続機構(52)を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、手動式変速機構又は自動化した手動式変速機構を用いる動力伝達装置に関し、特に回転電機を動力源として併せ持つハイブリッド車の動力伝達装置に関する。

近年、内燃機関に加え、モータを動力源として併せ持つハイブリッド車が開発されている（特許文献１）。ハイブリッド車は内燃機関とモータとについて、それぞれの効率が良い回転数領域を利用したり、同時に使用したりすることで、燃費の向上を図ることが可能である。

例えば、手動式変速機構とモータの組み合わせによるハイブリッド車の動力伝達装置としては、内燃機関の出力側と手動式変速機構の入力側との間（上流側）にモータを配置したり、手動式変速機構の出力側（下流側）にモータを配置したりする装置がある。

特開２０００−２２４７１０号公報

しかし、手動式変速機構の上流側にモータを配置する場合は、モータを追加するための機構が複雑化しかつ大型化し、車両搭載性が悪化する問題がある。その上、コストも重量も増加する。また、手動式変速機構を下流側にモータを配置する場合は、モータを用いて内燃機関を始動する等の活用ができない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、モータを搭載しても複雑化、大型化、コストアップ及び重量増大せず、かつ内燃機関の始動にモータを活用できる動力伝達装置を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、内燃機関の出力軸から出力される回転動力が入力される入力軸と前記入力軸から入力された前記回転動力を切替可能な複数の減速比にて変速して車輪に出力する出力軸とをもつ有段変速機構と、
回転電機と、
前記回転電機の回転動力を前記車輪に出力する回転電機側出力軸と、
前記有段変速機構の前記入力軸と前記回転電機のロータとの間で回転動力伝達の切断及び接続を切り替える第１動力断続機構と、
前記回転電機側出力軸と前記回転電機の前記ロータとの間で回転動力伝達の切断及び接続を切り替える第２動力断続機構と、
前記回転電機、前記第１動力断続機構及び前記第２動力断続機構を制御する制御手段と、
を有することである。

また請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記回転電機のステータは前記ロータの外周側に位置し、前記ロータはリング形状であり、前記内燃機関の前記出力軸、前記有段変速機構の前記入力軸、前記回転電機の前記ロータ及び前記回転電機側出力軸の回転軸はすべて同軸であり、前記第１動力断続機構及び前記第２動力断続機構は、前記内燃機関の前記出力軸の軸方向に並んで前記ロータの内周側に配設されることである。

また請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、前記有段変速機構の前記出力軸は最終減速ギヤに噛合する出力ギヤをもち、前記有段変速機構の前記入力軸及び前記出力軸は前記回転電機側で平行に突設され、前記回転電機側出力軸は前記出力ギヤを介して前記最終減速ギヤに回転動力を伝達する回転電機側出力ギヤをもつことである。

また請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、前記回転電機側出力軸は回転電機側出力ギヤをもち、前記回転電機側出力ギヤ及び最終減速ギヤの間で双方に噛合して前記回転電機側出力ギヤから前記最終減速ギヤに回転動力を伝達する伝達ギヤをもつ追加軸を有することである。

また請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１〜４何れか１項において、前記回転電機側出力軸が１つの要素に接続され、他の１つの要素に前記回転電機の前記第２動力断続機構を介して前記ロータが切断及び接続された遊星歯車機構をもつことである。

また請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、前記有段変速機構はカウンタ軸を有し、前記有段変速機構の前記入力軸と前記出力軸とは前記カウンタ軸を介して内燃機関及び回転電機の回転動力が伝達され、前記有段変速機構の前記入力軸及び前記カウンタ軸は前記回転電機側で平行に突設され、前記カウンタ軸は前記回転電機の出力が入力される回転電機側入力ギヤをもち、前記回転電機側出力軸は前記回転電機側入力ギヤと噛合する回転電機側出力ギヤをもつことである。

また請求項７に係る発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、前記有段変速機構はカウンタ軸及び追加軸を有し、前記有段変速機構の前記入力軸と前記出力軸とは前記カウンタ軸を介して内燃機関及び回転電機の回転動力が伝達され、前記有段変速機構の前記入力軸及び前記追加軸は前記回転電機側で平行に突設され、前記回転電機側出力軸は前記回転電機の回転動力を前記出力軸側に伝達するための回転電機側出力ギヤをもち、前記出力軸は前記回転電機の回転動力が前記追加軸を介して伝達されるための追加軸側入力ギヤをもち、前記追加軸は一端に前記回転電機側出力ギヤと噛合する入力側伝達ギヤと、前記入力軸側入力ギヤと噛合する出力側伝達ギヤとをもつことである。

請求項１に係る発明においては、有段変速機構の入力軸（上流側）に第１動力断続機構を介して回転電機のロータが接続でき、有段変速機構の出力軸側（下流側）で回転電機のロータに第２動力断続機構を介して回転電機側出力軸が接続できるため、回転電機を有段変速機構の上流側及び下流側に接続した構成とすることができる。回転電機を上流側に接続すると回転電機を内燃機関の始動に活用でき、下流側に接続すると回転電機から出力される回転動力を有段変速機構を介さずに動力として活用できるなどの両方の特徴を有した動力伝達装置を実現することができる。そして、回転電機で内燃機関の始動や発電を分担することで、スタータやオルタネータを小型化ないし省略可能になってコストを抑制できる。その他に、内燃機関の効率の良い走行時には、第１動力断続機構及び第２動力断続機構を共に切断し、回転電機からの動力の授受を停止し、電力や駆動力の損失を回避することもでき、走行状況に応じて燃費性能の良い走行ができる。

請求項２に係る発明においては、回転電機と動力断続機構とを追加しても回転電機の内側に第１及び第２動力断続機構を配置した動力伝達機構とすることができるため、全長が増大化するのを抑制することができ、コンパクトに構成できる。

請求項３に係る発明においては、回転電機を有段変速機構の上下流に接続するにあたり、回転電機の出力側に突設するように有段変速機構の入力軸と出力軸とを配置することで、第１又は第２動力断続機構を介して断続される回転電機のロータに近い構成とすることができる。つまり、回転電機のロータが入出力軸の一方に近いと他方が遠くになることから遠い軸への接続のために構造が複雑化するが、両軸が同方向側に突設されることにより構造の複雑化を回避できる。よって、回転電機のロータを上下流に接続したとしても構成が複雑にならず、コンパクトに構成することができる。

請求項４に係る発明においては、内燃機関の出力軸及び有段変速機構の入出力軸に平行に配置される軸を追加し、その追加軸に１以上の伝達ギヤを配置することで、回転電機のロータから最終減速ギヤに伝達するギヤ比の自由度を増すことができる。また、軸を追加することで、最終減速ギヤに伝達する回転動力の回転方向を調節することができる。例えば、一般的な有段変速機構は入力軸と出力軸との間の回転方向が逆になっている。その結果、出力軸に結合された最終減速ギヤの回転方向は有段変速機構の入力軸と同じ方向になるので、回転電機側出力軸の回転方向を有段変速機構の入力軸と同方向にした場合に、回転電機側出力ギヤから最終減速ギヤには直接、回転動力を伝達できない。そこで、両者の間に追加軸を追加することで、伝達される回転動力の回転方向を逆転させることができ、回転電機側出力軸から最終減速ギヤへの回転動力の伝達を円滑に行うことができる。

請求項５に係る発明のおいては、サンギヤ、プラネタリーギヤ及びリングギヤからなる遊星歯車機構を回転電機側出力軸側に配置することで、ギヤ比の自由度を増すことができる。軸を追加し、その追加軸に伝達ギヤを配置する請求項４に記載の構成と比較して更にギヤ比の自由度を増すことができる。

請求項６に係る発明においては、入力軸及び出力軸以外にカウンタ軸を有し、カウンタ軸が入力軸と共に回転電機側に突設する。そして、カウンタ軸に回転電機の出力が入力され、出力軸へと伝達することができる。よって、入力軸に入力される回転動力がカウンタ軸を介して出力軸に伝達される構成の動力伝達機構においても、回転電機と１つのギヤ対を追加することで、簡単に回転電機と内燃機関とを両方有する構成とすることができる。

請求項７に係る発明においては、入力軸及び出力軸以外にカウンタ軸及び追加軸を有し、入力軸と追加軸とが回転電機側に突設する。回転電機からの出力は、追加軸を介して出力軸に伝達することができる。この構成の動力伝達機構においても、回転電機と２つのギヤ対を追加することで、回転電機と内燃機関とを両方有する構成とすることができる。

本実施形態１の動力伝達装置１０の構成を示す模式図である。本実施形態２の動力伝達装置１１の構成を示す模式図である。本実施形態３の動力伝達装置１２の構成を示す模式図である。本実施形態４の動力伝達装置１３の構成を示す模式図である。本実施形態５の動力伝達装置で用いられる第１動力断続機構５３及び第２動力断続機構５４の構成を示す一部拡大した説明図である。本実施形態６の動力伝達装置１４の構成を示す模式図である。本実施形態７の動力伝達装置１５の構成を示す模式図である。本実施形態７の動力伝達装置１５の構成を示す詳細図である。本実施形態８の動力伝達装置１６の構成を示す模式図である。本実施形態９の動力伝達装置１７の構成を示す模式図である。本実施形態１０の動力伝達装置１８の構成を示す模式図である。

本発明の実施形態に係る動力伝達装置は、例えば自動車などに搭載される運転者の手動により変速操作可能な有段変速機構（ＭＴ）としてのマニュアルトランスミッションを組み込んだ動力伝達装置を一部改良することで実現することができる。そして、有段変速機構としては自動化した手動型有段変速機構（ＡＭＴ）を採用することもできる。

（実施形態１）
本実施形態１の動力伝達装置１０は、図１に示されるように、内燃機関２と、有段変速機構３と、回転電機４と、第１動力断続機構５１と、第２動力断続機構５２と、制御部（図示略）とを有する。本実施形態の動力伝達装置１０は前部に内燃機関を搭載し前輪を駆動する自動車（図略）用の装置である。

内燃機関２としてはガソリンエンジンやディーゼルエンジン等が挙げられる。内燃機関は、図１において、後述する有段変速機構３の入力軸３１側（上流）に位置し、入力軸３１に同軸的に接続し、後述する第１動力断続機構５１を介して後述する回転電機４のロータ４２に接続する出力軸２１を有する。内燃機関２は燃料供給装置、空気供給量を制御するスロットルなどをもち、それらは外部からの制御信号に基づき燃料や空気の供給量が制御される。内燃機関２は出力軸２１の回転数を検知して回転数信号を出力する回転数センサー（図略）をもつ。

有段変速機構３は、入力軸３１と出力軸３２とを有し、入力軸３１から入力される回転動力を切替可能な複数の減速比に変速して出力軸３２から出力することができる複数の変速段からなる歯車式の有段変速機構である。入力軸３１は内燃機関２の出力軸２１に結合される。変速機構は例えば前進方向で５速あるいは６速の変速段と後進方向で１段の変速段とを有するものが挙げられる。有段変速機構３はセレクト操作とシフト操作との組み合わせにより変速段の選択を行う機構であり、それぞれセレクト操作とシフト操作とを行うアクチュエータ（図略）をもつ。アクチュエータは外部からの制御信号に基づき、それぞれの操作を行うことで変速段の選択を行う。本有段変速機構３の構成はいわゆるＡＭＴの構成と類似する。有段変速機構３は入出力軸３１及び３２の回転数を検知して回転数信号として出力する回転数センサー（図略）をもつ。

入力軸３１は内燃機関２の出力軸２１に接続され、出力軸３２には最終減速ギヤ７１に噛合する出力ギヤ３２１が結合している。最終減速ギヤ７１は差動機構７３が結合されており、差動機構７３は車両の両駆動輪（図示略）が結合された左右の車軸（図示略）に連結されている。出力軸３２が回転すると、出力ギヤ３２１、最終減速ギヤ７１と経て、差動機構７３から両方の車軸を介して両駆動輪が回転し、車両が走行する。入力軸３１と出力軸３２とは、平行で、入力軸３１と内燃機関２の出力軸２１と後述する回転電機４の回転電機側出力軸４３と同軸で、回転電機４のロータ４２の内側に配置される。入力軸３１と出力軸３２とは、共に回転電機４のロータ４２側に突設される。このように入力軸３１と出力軸３２とが同方向に配置されることで、回転電機４への接続距離を互いに短くすることができる。よって、有段変速機構３の入出力軸３１及び３２が反対方向に設けられている場合のように、有段変速機構３の内燃機関２側に配置された回転電機４のロータ４２と出力軸３２とを間で長い距離にわたって回転動力を伝達する機構を設ける必要がなく構成を簡略化できる。

回転電機４は、外周側に位置し回転しないステータ４１と、ステータ４１の内周側に位置し、回転するリング状のロータ４２とを有する。ロータ４２は、内燃機関２の出力軸２１の外周側に位置する回転支持部材４２１にて出力軸２１に回転自在に支持されており、その回転軸は内燃機関２の出力軸２１及び有段変速機構３の入力軸３１と同軸である。そして、回転電機４は第２動力断続機構５２を介して有段変速機構３の出力軸３２の出力ギヤ３２１に接続する回転電機側出力ギヤ４３１をもつ回転電機側出力軸４３を有する。回転電機側出力ギヤ４３１は、有段変速機構３の出力軸３２の出力ギヤ３２１に噛合する。また、回転電機４は回転電機４の回転数を検知して回転数信号として出力する回転数センサー（図略）をもつものとすることができる。内燃機関２の出力軸２１及び有段変装機構３の入出力軸３１，３２の回転数を検知する回転数センサーに加えて又は代えて、回転電機４の回転数を制御することで、出力軸２１及び入出力軸３１，３２の回転数を制御する。なお、回転電機４は発電機及び電動機として用いられ、回転電機制御装置（図示略）によって制御される。また、回転電機４は蓄電装置（図示略）を電力源とする。回転電機４によって発電された電力は蓄電装置に蓄電され、その制御は回転電機制御装置によって行われる。

第１動力断続機構５１は、回転電機４のロータ４２の内周側に配置され、回転電機４のロータ４２と有段変速機構３の入力軸３１との間に位置し、回転電機４のロータ４２と有段変速機構３の入力軸３１との間の切断及び接続を切り替える機構である。入力軸３１側に結合された一方の摩擦材とロータ４２側に結合された摩擦材との間を接触、離間させることで両者の間での回転動力の断続を行う。入力軸３１側に接続された摩擦材は円板状の部材であり、入力軸３１の外周に設けられたスプラインにて軸方向に摺動可能に結合されている。この摩擦材を軸方向に移動することでロータ４２側に設けられた摩擦材との間の断続を行う。摩擦材の移動は図示しないアクチュエータにより行う。アクチュエータの動作は外部からの制御信号により制御される。

第２動力断続機構５２は、回転電機４のロータ４２の内周側に配置され、回転電機４のロータ４２と回転電機側出力軸４３との間に位置し、回転電機４のロータ４２と回転電機側出力軸４３との間の切断及び接続を切り替える機構である。回転電機側出力軸４３は入力軸３１に回動自在に接続された部材であり、有段変速機構３側の端部に回転電機側出力ギヤ４３１が結合され、他端側に円板状の摩擦部材が結合されている。この摩擦部材は回転電機側出力軸４３の外周に設けられたスプラインにて軸方向に摺動可能に結合されている。この摩擦材を軸方向に移動することでロータ４２側に設けられた摩擦材との間の断続を行う。回転電機側出力ギヤ４３１は有段変速機構３の出力軸３２の出力ギヤ３２１に噛合する。摩擦材の移動は図示しないアクチュエータにより行う。アクチュエータの動作は外部からの制御信号により制御される。

第１動力断続機構５１と第２動力断続機構５２との断続状態を切り替える際、両動力断続機構を切断状態とし、回転電機４の回転数を入力軸３１又は出力軸３２のどちらか接続する方の回転数に合わせてから接続状態とする。このようにすることで、円滑な切り替えが行うことができる。また、第１動力断続機構５１を接続状態から切断状態と第２動力断続機構５２を切断状態から接続状態とに切り替える場合、あるいはその逆に切り替える場合で、内燃機関２が駆動している場合には、内燃機関２で車両を走行させることでトルク遮断による空走感を回避することができる。

制御部は、内燃機関２の始動と停止の制御、回転電機４の駆動と回生の制御、両方の動力断続機構の断続の制御を行う。制御部は、車両に通常搭載されるＥＣＵや新たに設けられるＥＣＵなどに、以下に示す制御を行うロジックを追加することで実現できる。制御部は内燃機関２、有段変速機構３からそれぞれ出力される回転数信号と本装置が搭載された車両の速度を示す車速信号と車両を操作するアクセルやブレーキの操作量を示す操作信号とが入力され、内燃機関２、有段変速機構３及び第１及び第２動力断続機構５１、５２に制御信号を出力する装置である。

次に、本動力伝達装置１０の動作について説明する。

（１）停車
車速信号により車両が停止していると判断される時であって、アクセルなどの操作が行われていない場合には内燃機関２を停止状態に保つ。但し、蓄電装置が蓄電する電力量が所定量以下である場合には有段変速機構３をニュートラル状態に、第１動力断続機構５１を接続状態に、そして、第２動力断続機構５２を切断状態に切り替える。この切り替えにより内燃機関２の出力軸２１は回転電機４のロータ４２に接続される。有段変速機構３はニュートラル状態なので、入力軸３１から入力された回転動力は出力軸３２には伝達されない。この状態で回転電機４を回転させて内燃機関２を始動する。その後は内燃機関２の回転数を制御して蓄電装置に所定量以上の電力が蓄えられるまで内燃機関２の運転を継続する。

（２）発進
アクセルなどの操作から操作者が車両を発進させようとしていることが検知された場合には以下の制御を行う。まず、内燃機関２が停止している場合にはそのままの状態を保ち、動作している場合には内燃機関２を停止する信号を出力する。

有段変速機構３にニュートラル状態とする信号を出力する。そして、第１動力断続機構５１を切断、第２動力断続機構５２を接続の状態にする制御信号を出力する。そして、回転電機４を駆動する信号を回転電機制御装置に出力する。回転電機４からの回転動力は回転電機側出力軸４３から接続状態の第２動力断続機構５２を介して回転電機側出力ギヤ４３１、出力ギヤ３２１の順に最終減速ギヤ７１に伝達され、車両は回転電機４からの出力のみによって発進する。

（３）内燃機関の始動
車速信号により車両の速度が所定速度以上になったことを検知した後、制御部は内燃機関２の始動を以下のように行う。まず、内燃機関２が始動するまで回転電機４の出力を増大するような信号を回転電機制御装置に出力した後、第１動力断続機構５１を接続の状態に切り替える信号をアクチュエータに出力し、内燃機関２を運転状態にする信号を出力する。すると、内燃機関２が第１動力断続機構５１を介してロータ４２により回転させられて内燃機関２が始動する。回転電機４からの出力は内燃機関２の始動により一時低下するが、その間、回転電機４の出力を増大させていたことで補償され、操作者や同乗者に検知されなくなる。内燃機関２の始動が確認された後、第１動力断続機構５１を切断状態に切り替える。

（４）有段変速機構の変速段の切替
（ａ）回転電機のみでの走行からの切替
内燃機関２の始動後、制御部は車両の走行速度（有段変速機構３の出力軸の回転数）に合う有段変速機構３の変速段の入力軸３１の回転数に合わすように内燃機関２の回転数を制御し、ニュートラル状態にある有段変速機構３に変速段を選択させる信号を出力する。こうして、内燃機関２の回転動力は出力軸２１から有段変速機構３の入力軸３１に伝達され有段変速機構３の変速段の減速比に変速されて有段変速機構３の出力軸３２から出力され、出力ギヤ３２１を介して最終減速ギヤ７１に伝達される。結果、内燃機関２の駆動によって車両が走行する。内燃機関２は発進時などの低車速では燃費効率が低いことが知られているため、発進時に内燃機関２は停止させて回転電機４によって車両を発進させることで燃費向上を図る。また、内燃機関２の始動を回転電機４で行い、スタータやオルタネータなどを使用しないことで、スタータやオルタネータなどを排除でき、コスト削減やスペースに余裕ができる。この場合、回転電機４の運転効率が高くない回転数領域では第２動力断続機構５２も切断状態に切り替える。

（ｂ）回転電機の制御（所定速度以上）
車速が所定速度以上になり回転電機４の出力を第２動力断続機構５２を介して出力する場合に効率が内燃機関２を用いる場合よりも大きく見劣りする場合には第２動力断続機構５２を切断状態に保つ。この場合に、内燃機関２の回転数が低く、第１動力断続機構５１を介して接続した場合の回転電機４からの出力が内燃機関２より大きい回転数範囲においては第１動力断続機構５１を接続状態に切り替える。

また、蓄電装置に蓄えられた電力量が所定量以下の場合には第１動力断続機構５１又は第２動力断続機構５２を接続状態に切り替えて回転電機４のロータ４２を回転させることで発電を行う。第１動力断続機構５１及び第２動力断続機構５２のいずれを接続状態にするかは、いずれを接続状態にしたほうが回転電機４の発電効率が高いかによって選択する。

（ｃ）回転電機の制御（所定速度未満）
車速が低下して車速が所定速度未満になったら第２動力断続機構５２を接続状態に保って回転電機４の出力を第２動力断続機構５２を介して最終減速ギヤ７１に伝達する。この場合、第１動力断続機構５１は切断状態に保つ。

（ｄ）通常状態での切替（回転電機でのアシスト有）
車速が所定速度未満の場合には、有段変速機構３の現変速段から切断される直前に、第１動力断続機構５１を切断、第２動力断続機構５２を接続の状態の信号を制御部が出力する。その後、現変速段を切断し、回転電機４の出力で車両を走行させる。そして、有段変速機構３が次の変速段に接続する前後に第２動力断続機構５２を切断の状態にするように制御部が信号を出力し、内燃機関２によって車両を走行させる。有段変速機構３の変速段の切替時には内燃機関２の出力軸２１の回転数を有段変速機構３の入力軸３１と選択する変速段とから算出される適正な回転数になるように制御した後に次の変速段を選択する。

（ｅ）通常状態での切替（回転電機でのアシスト無）
車速が所定速度以上の場合には、有段変速機構３の現変速段から切断する時には、第１動力断続機構５１及び第２動力断続機構５２は切断状態にする。有段変速機構３の変速段の切替時には内燃機関２の出力軸２１の回転数を有段変速機構３の入力軸３１と選択する変速段とから算出される適正な回転数になるように制御した後に次の変速段を選択する。

（５）回生時
ブレーキの操作やアクセルを戻すなどの操作から車速を低下させることが検知された場合には第１動力断続機構５１又は第２動力断続機構５２を接続状態に切り替えて回転電機４のロータ４２を回転させることで発電を行う。第１動力断続機構５１及び第２動力断続機構５２のいずれを接続状態にするかは、いずれを接続状態にしたほうが回転電機４の発電効率が高いかによって選択する。

この時、有段変速機構３をニュートラル状態とし、内燃機関の影響（エンジンブレーキ）を排除することで、回転電機４の発電（回生）効率を増大させることができる。

（実施形態１の作用効果）
本実施形態１の動力伝達装置１０によれば、第１動力断続機構５１及び第２動力断続機構５２の状態を接続と切断とに切り替えることで、回転電機４を有段変速機構３の入力軸３１側（上流側）及び出力軸３２側（下流側）に接続できる。つまり、回転電機４を有段変速機構３の上流側及び下流側の両方に配置した特徴を有することができる。上流側に配置することで、回転電機４で内燃機関２を始動したり、内燃機関２で回転電機４を発電に利用したりすることができる。また、下流側に配置することで、回転電機４で車両を駆動したり、車両制動時に回転電機４を回生に活用したりすることができる。よって、回転電機４を有段変速機構３の上流と下流の片方だけでない両方に配置した場合に得られる燃費性能の向上が可能になる。また、内燃機関２の効率の良い走行時には、第１動力断続機構５１及び第２動力断続機構５２を共に切断に状態にすることで、回転電機４の回転を停止させ、電力の損失を回避することもできる。

そして、回転電機４で発電や内燃機関２の始動を担うことができるため、スタータやオルタネータの高容量化及びコストアップを抑制することができる。

また、回転電機４を追加し、２つの動力断続機構５１、５２を追加したとしても、回転電機４の内側に動力断続機構５１、５２が配置されるため、全体としての全長の増大を抑制することができる。

さらに、通常のクラッチが配置される位置、例えば内燃機関２と有段変速機構３との間に、回転電機４と回転電機４の内周側に第１動力断続機構５１及び第２動力断続機構５２とを配置することで、全長が増大しない。

（実施形態２）
本発明の実施形態２について具体的に説明する。本実施形態２は実施形態１と基本的には同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本実施形態２の動力伝達装置１１は、図２に示されるように、回転電機４の回転動力が回転電機側出力ギヤ４３１から追加軸６の伝達ギヤ６１を介して最終減速ギヤ７１に伝達される。追加軸６は、有段変速機構３の入力軸３１、出力軸３２及び内燃機関２の出力軸２１と平行で、入力軸３１と共に回転電機４のロータ４２側に配置される。このように、軸を追加し伝達ギヤ６１のように最終減速ギヤ７１までにギヤを追加することで、ギヤ比の自由度が増す。そして、追加軸のギヤによって、回転電機４からの回転動力の回転方向と、有段変速機構３を介した回転動力の回転方向の調節ができる。

（実施形態３）
本発明の実施形態３について具体的に説明する。本実施形態３は実施形態１に基本的に同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本実施形態３の動力伝達装置１２は、図３に示されるように、有段変速機構３の入力軸３１、出力軸３２及び内燃機関２の出力軸２１と平行に配置される追加軸６を有し、追加軸６に２つの伝達ギヤ６２、６３が配置される。追加軸６は、有段変速機構３の入力軸３１と共に回転電機４のロータ４２側に配置される。一方の伝達ギヤ６３が回転電機側出力軸４３の回転電機側出力ギヤ４３１と噛合し、他方の伝達ギヤ６２が最終減速ギヤ７１に噛合する。軸を追加しギヤを介すことで、回転電機４の出力の回転方向を調節できるため、有段変速機構３を介した回転動力の回転方向と一致させることができる。そして、追加軸６に伝達ギヤの数を増加させたことにより、実施形態２の動力伝達装置よりもギヤ比の自由度が増す。

（実施形態４）
本発明の実施形態４について具体的に説明する。本実施形態４は実施形態１に基本的に同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本実施形態４の動力伝達装置１３は、図４に示されるように、回転電機４のロータ４２の軸、有段変速機構３の入力軸３１及び内燃機関２の出力軸２１と同軸に遊星歯車機構８のサンギヤ８１の回転中心を配置する。遊星歯車機構８は、回転電機４のロータ４２に第２動力断続機構５２を介して接続するサンギヤ８１と、回転電機側出力軸４３に接続するプラネタリーギヤ８２と、回転できないように固定されるリングギヤ８３とからなる。そして、遊星歯車機構８はロータ４２内周側に配置することも可能である。遊星歯車機構８を用いることで、本動力伝達装置１３は、実施形態３の軸を追加し伝達ギヤを増加させる構成の動力伝達装置１２よりもギヤ比の自由度が増す。

（実施形態５）
本発明の実施形態５の動力伝達装置は、実施形態１から実施形態４の動力伝達装置１０〜１３と基本的には同様の構成及び作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。実施形態５の動力伝達装置は、図５に示されるように、第１動力断続機構５３及び第２動力断続機構５４の構成が実施形態１から実施形態４の第１動力断続機構５１及び第２動力断続機構５２と異なる。図５は、異なる部分を拡大した説明図である。

図５では、入力軸３１の左方に内燃機関２が位置する。そして、入力軸３１の下方にカウンタ軸３３（出力軸３２）の一端部が描かれている。回転電機４のロータ４２が、入力軸３１の外周側に位置する回転支持部材４２１にて入力軸３１に回転自在に支持されており、ステータ４１がロータ４２の外周側に位置している。そして、回転電機４は、ロータ４２と一体回転可能で且つ軸方向移動可能に係合しているスリーブ４４を有する。スリーブ４４は、外周側の軸方向の一部がロータ４２の内周側と係合するスプラインが形成されており、外周側の軸方向の残部に溝４４１が形成されている。スリーブ４４は、溝４４１に図示されていないフォークが係合し、アクチュエータの駆動によりフォークを介して軸方向に移動する。また、回転電機４は、回転電機４の回転数を制御可能なように回転電機４の回転数を検出する回転センサー４５を有する。例えば図５において、回転支持部材４２１と図中左方に位置するケース９０との間に取り付けられる。

第１動力断続機構５３は、外周にスリーブ４４の内周の係合歯４４２と係合する係合歯５３１が形成されており、ロータ４２の内周側で入力軸３１と一体回転可能に係合している。第２動力断続機構５４は、外周にスリーブ４４の内周の係合歯４４２と係合する係合歯５４１が形成されており、ロータ２の内周側に位置し、入力軸３１に回転自在に係合している回転電機側出力ギヤ４３１と一体回転可能に係合している。回転電機側出力ギヤ４３１の外周には歯が形成されており、回転電機側出力ギヤ４３１は出力軸３２の端部に出力軸３２と一体回転可能に係合している出力ギヤ３２１と常時噛合している。

第１動力断続機構５３は、軸方向において、第２動力断続機構５４より内燃機関２側に位置している。よって、スリーブ４４が一方の内燃機関２側に移動すると第１動力断続機構５３と係合し、他方に移動すると第２動力断続機構５４と係合し、断続が切り替わる。また、スリーブ４４の係合歯４４３は、第１動力断続機構５３の係合歯５３１と第２動力断続機構５４の係合歯５４１との軸方向の間の長さより短いため、どちらの動力断続機構とも係合しない状態とすることができる。

（実施形態６）
本発明の実施形態６の動力伝達装置１４は、実施形態１から実施形態４の動力伝達装置１０〜１３及び実施形態５の動力伝達装置と基本的には同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本実施形態６の動力伝達装置１４は、図６に示されるように、内燃機関２の出力軸２１と回転電機４のロータ４２（有段変速機構３の入力軸３１）との間に通常のクラッチ（以下、通常クラッチ）５５が配置される。（図６に示される動力伝達装置１４は、実施形態１の動力伝達装置１０の出力軸２１とロータ４２との間に通常クラッチ５５を追加したものである。実施形態２〜４の動力伝達装置１１〜１３にも同様に配置できるため、図示は省略する。）通常クラッチ５５は、出力軸２１と入力軸３１との切断及び接続を切り替える。この通常クラッチ２２の操作はアクチュエータによって、制御部により制御される。

次に、実施形態６の動力伝達装置１４の動作について説明する。

（１）停車
車速信号により車両が停止していると判断される時であって、アクセルなどの操作が行われていない場合には内燃機関２を停止状態に保つ。但し、蓄電装置が蓄電する電力量が所定量以下である場合には有段変速機構３をニュートラル状態に、第１動力断続機構５１を接続状態に、そして、第２動力断続機構５２を切断状態に切り替える。この切り替えにより内燃機関２の出力軸２１は回転電機４のロータ４２に接続される。有段変速機構３はニュートラル状態なので、入力軸３１から入力された回転動力は出力軸３２には伝達されない。この状態で、通常クラッチ５５を接続状態とし、回転電機４を回転させて内燃機関２を始動する。その後は内燃機関２の回転数を制御して蓄電装置に所定量以上の電力が蓄えられるまで内燃機関２の運転を継続する。

（２）発進
アクセルなどの操作から操作者が車両を発進させようとしていることが検知された場合には以下の制御を行う。まず、内燃機関２が停止している場合にはそのままの状態を保ち、動作している場合には内燃機関２を停止する信号を制御部は出力する。そして、通常クラッチ５５が切断状態の場合はそのままの状態を保ち、接続状態の場合は切断する信号を制御部は出力する。

（ａ）有段変速機構をニュートラル状態とする場合
制御部は、有段変速機構３にニュートラル状態とする信号を出力する。そして、第１動力断続機構５１を切断、第２動力断続機構５２を接続の状態にする制御信号を出力する。そして、制御部は回転電機４を駆動する信号を回転電機制御装置に出力する。回転電機４からの回転動力は回転電機側出力軸４３から接続状態の第２動力断続機構５２を介して回転電機側出力ギヤ４３１、出力ギヤ３２１の順に最終減速ギヤ７１に伝達され、車両は回転電機４からの出力のみによって発進する。

（ｂ）有段変速機構を変速段が選択されている状態とする場合
制御部は有段変速機構３に適切な変速段を選択する信号を出力する。そして、第１動力断続機構５１を接続、第２動力断続機構５２を切断の状態にする制御信号を出力する。それから、制御部は回転電機４を駆動する信号を回転電機制御装置に出力する。回転電機４からの回転動力は、回転電機側出力軸４３から接続状態の第１動力断続機構５１を介して入力軸３１に伝達され、有段変速機構３の変速段の減速比に変速されて、有段変速機構３の出力軸３２から出力される。そして、出力軸３２の出力により、出力ギヤ３２１を介して最終ギヤ７１に伝達され、車両は回転電機４からの出力のみによって発進する。

（３）内燃機関の始動
車速信号により車両の速度が所定速度以上になったことを検知した後、制御部は内燃機関２の始動を以下のように行う。

（ａ）有段変速機構がニュートラル状態で発進した場合
まず、制御部は通常クラッチ５５を接続状態に切り替える信号を出力する。そして、内燃機関２が始動するまで回転電機４の出力を増大するような信号を回転電機制御装置に出力した後、第１動力断続機構５１を接続の状態に切り替える信号をアクチュエータに出力し、内燃機関２を運転状態にする信号を出力する。すると、内燃機関２が第１動力断続機構５１を介してロータ４２により回転させられて内燃機関２が始動する。回転電機４からの出力は内燃機関２の始動により一時低下するが、その間、回転電機４の出力を増大させていたことで補償され、操作者や同乗者に検知されなくなる。内燃機関２の始動が確認された後、第１動力断続機構５１を切断状態に切り替える。

（ｂ）有段変速機構が変速段選択状態で発進した場合
（ｂ−１）内燃機関の始動にスタータやオルタネータなどを使用する場合
制御部は、スタータやオルタネータなどで内燃機関２を運転状態にする信号を出力する。そして、内燃機関２が始動後、通常クラッチ５５を接続状態に切り替える信号を制御部は出力する。通常クラッチ５５の接続後、第１動力断続機構５１を切断状態に切り替える。

（ｂ−２）内燃機関の始動にスタータやオルタネータなどを使用しない場合
まず、制御部は内燃機関２が始動するまで回転電機４の出力を増大するような信号を回転電機制御装置に出力する。そして、内燃機関２を運転状態にする信号を出力し、通常クラッチ５５を接続状態に切り替える信号を出力する。すると、内燃機関２が第１動力断続機構５１を介してロータ４２により回転させられて内燃機関２が始動する。回転電機４からの出力は内燃機関２の始動により一時低下するが、その間、回転電機４の出力を増大させていたことで補償され、操作者や同乗者に検知されなくなる。内燃機関２の始動が確認された後、第１動力断続機構５１を切断状態に切り替える。

（４）有段変速機構の変速段の切替
（ａ）回転電機のみでの走行からの切替（（３）の（ａ）の場合）
内燃機関２の始動後、制御部は車両の走行速度（有段変速機構３の出力軸３２の回転数）に合う有段変速機構３の変速段の入力軸３１の回転数に合うように内燃機関２の回転数を制御する。そして、有段変速機構３に変速段を選択する信号を出力する。

（ｂ）通常状態での切替（回転電機でのアシスト有）
制御部は、通常クラッチ５５が切断される直前に、第１動力断続機構５１を切断、第２動力断続機構５２を接続の状態の信号を出力する。その後、現変速段を切断し、回転電機４の出力で車両を走行させる。そして、有段変速機構３が次の変速段に接続し、通常クラッチ５５が接続する前後に第２動力断続機構５２を切断の状態にするように制御部が信号を出力し、内燃機関２によって車両を走行させる。通常クラッチ５５を接続する際に、内燃機関２の出力軸２１の回転数を有段変速機構３の入力軸３１と選択された変速段とから算出される適正な回転数になるように制御することで、通常クラッチ５５の接続がスムーズに行われる。あるいは、通常クラッチ５５の容量を小さいものに変更するも可能である。

（ｃ）通常状態での切替（回転電機でのアシスト無）
制御部は、通常クラッチ５５を切断後、有段変速機構３に現変速段から次の変速段を選択する信号を出力する。通常クラッチ５５を接続する際に、内燃機関２の出力軸２１の回転数を有段変速機構３の入力軸３１と選択する変速段とから算出される適正な回転数になるように制御することで、通常のクラッチ５５の接続がスムーズに行われる。あるいは、通常クラッチ５５の容量を小さいものに変更することも可能である。

この時、有段変速機構３をニュートラル状態又は通常クラッチ５５を切断状態で有段変速機構３を適切な変速段とし、内燃機関２の影響（エンジンブレーキ）を排除することで、回転電機４の発電（回生）効率を増大させることができる。

（６）走行中の発電
蓄電装置に蓄えられた電力量が所定量以下の場合には第１動力断続機構５１又は第２動力断続機構５２を接続状態に切り替えて回転電機４のロータ４２を回転させることで発電を行う。第１動力断続機構５１及び第２動力断続機構５２のいずれを接続状態にするかは、いずれを接続状態にしたほうが回転電機４の発電効率が高いかによって選択する。

（実施形態７）
本実施形態７の動力伝達装置１５は、実施形態１から実施形態５の動力伝達装置１０〜１４と基本的に同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本実施形態７の動力伝達装置１５は、図７及び図８に示されるように、内燃機関２と、有段変速機構３と、回転電機４と、第１動力断続機構５３と、第２動力断続機構５４と、通常クラッチ５５と、制御部（図示略）とを有する。本実施形態の動力伝達装置１５は前部に内燃機関を搭載し後輪を駆動する自動車（図略）用の装置である。

内燃機関は、図７において、有段変速機構３の入力軸３１側（上流）に位置し、入力軸３１に同軸的に接続し、第１動力断続機構５３を介して後述する回転電機４のロータ４２に接続する出力軸２１を有する。内燃機関２は燃料供給装置、空気供給量を制御するスロットルなどをもち、それらは外部からの制御信号に基づき燃料や空気の供給量が制御される。内燃機関２は出力軸２１の回転数を検知して回転数信号を出力する回転数センサー（図略）をもつ。

有段変速機構３は、入力軸３１と出力軸３２とカウンタ軸３３とを有し、入力軸３１から入力される回転動力を切替可能な複数の減速比に変速して出力軸３２から出力することができる複数の変速段からなる歯車式の有段変速機構である。入力軸３１は通常クラッチ５５を介して内燃機関２の出力軸２１に結合される。変速機構は、例えば前進方向で５速あるいは６速の変速段と後進方向で１段の変速段とを有するものが挙げられる。有段変速機構３はセレクト操作とシフト操作との組み合わせにより変速段の選択を行う機構であり、それぞれセレクト操作とシフト操作とを行うアクチュエータ（図略）をもつ。アクチュエータは外部からの制御信号に基づき、それぞれの操作を行うことで変速段の選択を行う。本有段変速機構３の構成は自動ＭＴの構成と類似する。有段変速機構３は入出力軸３２及び３２の回転数を検知して回転数信号として出力する回転数センサー（図略）をもつ。

出力軸３２は、入力軸３１と内燃機関２の出力軸２１と回転電機４の回転電機側出力軸４３と同軸に配置される。出力軸３２は、軸方向において入力軸３１が内燃機関２の出力軸２１と結合する一端側と反対側から有段変速機構３の外部に突設する。出力軸３２には、入力軸３１側の端部に後述するカウンタ軸３３のドリブンギヤ３３２と噛合する出力ギヤ３２２が、一体回転可能に配置されている。出力軸３２の他端側には、車両の両駆動輪（図示略）に連結される差動機構（図示略）のギヤ（図示略）が連結されている。

カウンタ軸３３は、入力軸３１と軸方向で平行に配置され、内燃機関２側の一端に回転電機側入力ギヤ３３１と、他端側にドリブンギヤ３２２と、回転電機側入力ギヤ３３１とドリブンギヤ３２２との間に複数のカウンタギヤ３３３〜３３７とを有する。回転電機側入力ギヤ３３１は、カウンタ軸３３と一体回転可能で、回転電機４の回転電機側出力ギヤと常時噛合する。ドリブンギヤ３２２は、カウンタ軸３３と一体回転可能で、出力軸３２の出力ギヤ３２２と常時噛合する。カウンタギヤ３３３〜３３７は、入力軸３１に一体回転可能なドライブギヤ３１１〜３１４及び入力軸３１に回転自在なドライブギヤ３１５と常時噛合している。噛合しているカウンタギヤとドライブギヤとが車両の各変速段に対応する。

回転電機４は、外周側に位置し回転しないステータ４１と、ステータ４１の内周側に位置し、回転するリング状のロータ４２とを有する。ロータ４２は、有段変速機構３の入力軸３１の外周側に位置する回転支持部材４２１にて入力軸３１に回転自在に支持されており、その回転軸は内燃機関２の出力軸２１及び有段変速機構３の入力軸３１と同軸である。そして、回転電機４の出力を出力軸３２側に伝達するために、カウンタ軸３３の回転電機側入力ギヤ３３１と噛合する回転電機側出力ギヤ４３１は、入力軸３１の外周側で回転自在に入力軸３１に支承され、回転電機側出力軸４３と一体成形されている。そして、回転電機４は、ロータ４２と一体回転可能で且つ軸方向移動可能に係合しているスリーブ４４を有する。スリーブ４４は、外周側の軸方向の一部がロータ４２の内周側と係合するスプラインが形成されており、外周側の軸方向の残部に溝４４１が形成されている。スリーブ４４は、図示されていないフォークが溝４４１に係合し、アクチュエータの駆動によりフォークを介して軸方向に移動する。また、回転電機４は、回転電機４の回転数を検知して回転数信号として出力する回転センサー４５を有する。内燃機関２の出力軸２１及び有段変装機構３の入出力軸３１，３２の回転数を検知する回転数センサーに加えて又は代えて、回転電機４の回転数を制御することで、出力軸２１及び入出力軸３１，３２の回転数を制御する。なお、回転電機４は発電機及び電動機として用いられ、回転電機制御装置（図示略）によって制御される。また、回転電機４は蓄電装置（図示略）を電力源とする。回転電機４によって発電された電力は蓄電装置に蓄電され、その制御は回転電機制御装置によって行われる。

第１動力断続機構５３は、外周にスリーブ４４の内周の係合歯４４２と係合する係合歯５３１が形成されており、ロータ４２の内周側で入力軸３１と一体回転可能に係合している。第２動力断続機構５４は、外周にスリーブ４４の内周の係合歯４４２と係合する係合歯５４１が形成されており、ロータ２の内周側に位置し、入力軸３１に回転自在に係合している回転電機側出力ギヤ４３１と一体回転可能に係合している。回転電機側出力ギヤ４３１は、出力軸３２の端部に出力軸３２と一体回転可能に係合している回転電機側入力ギヤ３３１と常時噛合している。第１動力断続機構５３は、軸方向において、第２動力断続機構５４より内燃機関２側に位置している。よって、スリーブ４４が一方の内燃機関２側に移動すると第１動力断続機構５３と係合し、他方に移動すると第２動力断続機構５４と係合し、断続が切り替わる。また、スリーブ４４の係合歯４４３は、第１動力断続機構５３の係合歯５３１と第２動力断続機構５４の係合歯５４１との軸方向の間の長さより短いため、どちらの動力断続機構とも係合しない状態とすることができる。

制御部は、内燃機関２の始動と停止の制御、回転電機４の駆動と回生の制御、両方の動力断続機構の断続の制御を行う。制御部は、車両に通常搭載されるＥＣＵや新たに設けられるＥＣＵなどに、以下に示す制御を行うロジックを追加することで実現できる。制御部は内燃機関２、有段変速機構３からそれぞれ出力される回転数信号と本装置が搭載された車両の速度を示す車速信号と車両を操作するアクセルやブレーキの操作量を示す操作信号とが入力され、内燃機関２、有段変速機構３及び第１及び第２動力断続機構５３、５４に制御信号を出力する装置である。

本実施形態７の動力伝達装置１５の基本的な動作は、実施形態５の動力伝達装置１４の動作と同じであり、効果も同様の効果を有する。また、本動力伝達装置１５の通常クラッチ５５を取り除いた場合の基本的動作及び効果は、実施形態１〜４の動力伝達装置１０〜１３の動作及び効果と同様である。

そして、本動力伝達装置１５のような前部に内燃機関２を搭載し、後輪を駆動するいわゆるアウトプットリダクション式ＦＲ用変速機では、内燃機関２と有段変速機３との間に回転電機４、第１動力断続機構５３、第２動力断続機構５４及びいくつかのギヤを追加するだけで、本発明の動力伝達装置を実現できるため、有段変速機３を変更せずに対応でき、かつコストも抑えることができる。

（実施形態８）
本実施形態８の動力伝達装置１６は、実施形態７の動力伝達装置１５と基本的に同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本実施形態８の動力伝達装置１６は前部に内燃機関を搭載し後輪を駆動する自動車（図略）用の装置であり、図９に示されるように、有段変速機構３の入力軸３１が短縮され、出力軸３２が延長されている。カウンタ軸のカウンタギヤ３３３〜３３７を常時噛合するドライブギヤ３１１〜３１５は、出力軸３２に支承される。そして、入力軸３１、出力軸３２及びカウンタ軸３３と平行に配置される追加軸６を有する。

入力軸３１は軸方向において出力軸３２側の端部に入力ギヤ３１６を有する。入力ギヤ３１６は、入力軸３１と平行に配置されているカウンタ軸のカウンタ軸側入力ギヤ３３８と常時噛合している。

出力軸３２は、カウンタ軸３３のカウンタギヤ３３３〜３３７を常時噛合するドライブギヤ３１１〜３１４が支承されている。出力軸３２には、後述する追加軸６の伝達ギヤ６５と噛合する追加軸側入力ギヤ３２３が出力軸３２と一体可能に支承される。

追加軸６は、一端に内燃機関２側の一端に回転電機４の回転電機側出力ギヤ４３１と常時噛合する伝達ギヤ６４と、他端に出力軸３２に支承される追加軸側入力ギヤ３２３と常時噛合する伝達ギヤ６５とを有する。

本実施形態８の動力伝達装置１６は、回転電機４が有段変速機構３の出力軸３２側（下流側）に接続される場合、第２動力断続機構５４が接続状態で、回転電機側出力ギヤ４３１が回転し、追加軸６の伝達ギヤ６４に伝達する。そして、追加軸６の伝達ギヤ６５から出力軸３２の追加軸側入力ギヤ３２３に伝達され、車輪へと伝達される。

本実施形態８の動力伝達装置１６は、いわゆるインプットリダクション式の変速機である。このような構成の既存の変速機に、追加の軸を１つとギヤをいくつか追加することで、回転電機４を有段変速機構３の入力軸３１側と出力軸３２側とのどちらにも接続可能となる。

（実施形態９）
本実施形態９の動力伝達装置１７は、実施形態８の動力伝達装置１６と基本的に同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本実施形態９の動力伝達装置１７は、図１０に示されるように、実施形態８の動力伝達装置１６と同様に車両前部に内燃機関２を搭載し後輪を駆動し、インプットリダクション式の変速機が採用されている自動車である。本動力伝達装置１７では、カウンタ軸３３に筒状の軸を用い、追加軸６をカウンタ軸３３の内部を貫通させる。このようにカウンタ軸３３を筒状にすることで追加軸６が追加できるため、実施形態８の動力伝達装置１６に比べて、軸の径方向への拡大が抑制される。

（実施形態１０）
本実施形態１０の動力伝達装置１８は、実施形態８の動力伝達装置１６と基本的に同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本実施形態１０の動力伝達装置１８は、図１１に示されるように、実施形態８の動力伝達装置１６と同様に車両前部に内燃機関２を搭載し後輪を駆動し、インプットリダクション式の変速機が採用されている自動車である。

本動力伝達装置１８では、出力軸３２のドライブギヤ３１１〜３１５の軸方向の間に追加軸側入力ギヤ３２３を配置する。このようにすることで、実施形態８の動力伝達装置１６で用いられる追加軸６より軸方向で短い軸とすることができる。

または、追加軸６の伝達ギヤ６５が噛合する追加軸側入力ギヤ３２３をドライブギヤ３１１〜３１５の何れかを用いることもできる。これは、回転電機４からの出力を出力軸３２に伝達するためのギヤを追加しなくて良いため、実施形態８の動力伝達装置１６に比べて、動力伝達装置自体の全長が軸方向で短縮でき、追加軸６も短縮され、ギヤも減少するため、コストが抑えられる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

・有段変速機構３の変速段を切り替える際、変速段が切り替わる前後まで第１動力断続機構５１（５３）を接続状態とし、回転電機４で入力軸３１の回転を次の変速段の回転数に合わせることで、出力軸３２側の回転数と同期がしやすくなり、変速がスムーズに行える。このように回転電機４で変速段の切替をアシストすることでも、各変速段に配置されるシンクロ機構の容量を小さくあるいは取り除くことが可能となり、重量の軽量化及びコストダウンが図れる。

・有段変速機構３としてＡＭＴではなくて、アクチュエータを有さない通常のＭＴを採用することができる。その場合には、変速段を切り替える際に、変速段の切替が行われること、並びに、次に選択される変速段がどれであるかの双方について検知されることが望ましい。変速の進行及び次の変速段の情報により変速操作を円滑に進行させることができる。

変速が行われることは、現変速段は切断される前に検知されることが望ましい。また、次の変速段は結合（変速）が完了する前に検知することが望ましい。変速の進行、並びに、変速段の選択を行うシフトレバーから検知することができる。

例えば、運転者がシフトレバーに接触した、シフトレバーを操作しようとして力を入れた、あるいはシフトレバーがゲートの現変速段の位置から移動したことを検知することで変速段の切り替えが行われようとしていることが検知できる。シフトレバーに接触したことを検知する手段としては、シフトレバーの先端部分に手が触れたことを感知する接触感知センサーや熱感知センサー等が考えられる。シフトレバーに力が加わったことを検知する手段としては、棒状部分における歪発生を検知する等の方法が考えられる。そして、ゲートの現変速段の位置から移動したことを検知する手段としては、ゲート途中にシフトレバーの棒状部分が通過したことを検知するセンサーを用いることが考えられる。

そして、次の変速段の取得検知は、シフトレバーがゲートのニュートラル位置から次の変速段に入れられてその変速段のゲートを通過したことを検知することで取得することができる。

１０〜１８：動力伝達装置、
２：内燃機関、２１：出力軸、
３：有段変速機構、３１：入力軸、３１１〜３１５：ドライブギヤ、３１６：入力ギヤ、
３２：出力軸、３２１，３２２：出力ギヤ、３２３：追加軸側入力ギヤ、
３３：カウンタ軸、３３１：回転電機側入力ギヤ、３３２：ドリブンギヤ、
３３３〜３３７：カウンタギヤ、３３８：カウンタ軸側入力ギヤ、
４：回転電機、４１：ステータ、４２：ロータ、４２１：回転支持部材、
４３：回転電機側出力軸、４３１：回転電機側出力ギヤ、４４：スリーブ、４４１：溝、
４４２，４４３，５３１，５４１：係合歯、
５１，５３：第１動力断続機構、５２，５４：第２動力断続機構、５５：通常クラッチ、
６：追加軸、６１〜６５：伝達ギヤ、
７１：最終減速ギヤ、７３：差動機構、
９０：ケース

特開２０００−２２４７１０号公報

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、内燃機関の出力軸から出力される回転動力が入力される入力軸と前記入力軸から入力された前記回転動力を切替可能な複数の減速比にて変速して車輪に出力する出力軸とをもつ有段変速機構と、
回転電機と、
前記回転電機の回転動力を前記車輪に出力する回転電機側出力軸と、
前記有段変速機構の前記入力軸と前記回転電機のロータとの間で回転動力伝達の切断及び接続を切り替える第１動力断続機構と、
前記回転電機側出力軸と前記回転電機の前記ロータとの間で回転動力伝達の切断及び接続を切り替える第２動力断続機構と、
前記回転電機、前記第１動力断続機構及び前記第２動力断続機構を制御する制御手段と、
を有し、
前記有段変速機構はカウンタ軸を有し、
前記有段変速機構の前記入力軸と前記出力軸とは前記カウンタ軸を介して内燃機関及び回転電機の回転動力が伝達され、
前記有段変速機構の前記入力軸及び前記カウンタ軸は前記回転電機側で平行に突設され、
前記カウンタ軸は前記回転電機の出力が入力される回転電機側入力ギヤをもち、
前記回転電機側出力軸は前記回転電機側入力ギヤと噛合する回転電機側出力ギヤをもつことである。

更に、入力軸及び出力軸以外にカウンタ軸を有し、そのカウンタ軸が入力軸と共に回転電機側に突設しているため、カウンタ軸に回転電機の出力が入力され、出力軸へと伝達することができる。よって、入力軸に入力される回転動力がカウンタ軸を介して出力軸に伝達される構成の動力伝達機構においても、回転電機と１つのギヤ対を追加することで、簡単に回転電機と内燃機関とを両方有する構成とすることができる。

本参考形態１の動力伝達装置１０の構成を示す模式図である。本参考形態２の動力伝達装置１１の構成を示す模式図である。本参考形態３の動力伝達装置１２の構成を示す模式図である。本参考形態４の動力伝達装置１３の構成を示す模式図である。本参考形態５の動力伝達装置で用いられる第１動力断続機構５３及び第２動力断続機構５４の構成を示す一部拡大した説明図である。本参考形態６の動力伝達装置１４の構成を示す模式図である。本実施形態１の動力伝達装置１５の構成を示す模式図である。本実施形態１の動力伝達装置１５の構成を示す詳細図である。本参考形態７の動力伝達装置１６の構成を示す模式図である。本参考形態８の動力伝達装置１７の構成を示す模式図である。本参考形態９の動力伝達装置１８の構成を示す模式図である。

本発明の実施形態及び参考形態に係る動力伝達装置は、例えば自動車などに搭載される運転者の手動により変速操作可能な有段変速機構（ＭＴ）としてのマニュアルトランスミッションを組み込んだ動力伝達装置を一部改良することで実現することができる。そして、有段変速機構としては自動化した手動型有段変速機構（ＡＭＴ）を採用することもできる。

（参考形態１）
本参考形態１の動力伝達装置１０は、図１に示されるように、内燃機関２と、有段変速機構３と、回転電機４と、第１動力断続機構５１と、第２動力断続機構５２と、制御部（図示略）とを有する。本参考形態１の動力伝達装置１０は前部に内燃機関を搭載し前輪を駆動する自動車（図略）用の装置である。

次に、本動力伝達装置１０の動作について説明する。
（１）停車
車速信号により車両が停止していると判断される時であって、アクセルなどの操作が行われていない場合には内燃機関２を停止状態に保つ。但し、蓄電装置が蓄電する電力量が所定量以下である場合には有段変速機構３をニュートラル状態に、第１動力断続機構５１を接続状態に、そして、第２動力断続機構５２を切断状態に切り替える。この切り替えにより内燃機関２の出力軸２１は回転電機４のロータ４２に接続される。有段変速機構３はニュートラル状態なので、入力軸３１から入力された回転動力は出力軸３２には伝達されない。この状態で回転電機４を回転させて内燃機関２を始動する。その後は内燃機関２の回転数を制御して蓄電装置に所定量以上の電力が蓄えられるまで内燃機関２の運転を継続する。

（２）発進
アクセルなどの操作から操作者が車両を発進させようとしていることが検知された場合には以下の制御を行う。まず、内燃機関２が停止している場合にはそのままの状態を保ち、動作している場合には内燃機関２を停止する信号を出力する。
有段変速機構３にニュートラル状態とする信号を出力する。そして、第１動力断続機構５１を切断、第２動力断続機構５２を接続の状態にする制御信号を出力する。そして、回転電機４を駆動する信号を回転電機制御装置に出力する。回転電機４からの回転動力は回転電機側出力軸４３から接続状態の第２動力断続機構５２を介して回転電機側出力ギヤ４３１、出力ギヤ３２１の順に最終減速ギヤ７１に伝達され、車両は回転電機４からの出力のみによって発進する。

（参考形態１の作用効果）
本参考形態１の動力伝達装置１０によれば、第１動力断続機構５１及び第２動力断続機構５２の状態を接続と切断とに切り替えることで、回転電機４を有段変速機構３の入力軸３１側（上流側）及び出力軸３２側（下流側）に接続できる。つまり、回転電機４を有段変速機構３の上流側及び下流側の両方に配置した特徴を有することができる。上流側に配置することで、回転電機４で内燃機関２を始動したり、内燃機関２で回転電機４を発電に利用したりすることができる。また、下流側に配置することで、回転電機４で車両を駆動したり、車両制動時に回転電機４を回生に活用したりすることができる。よって、回転電機４を有段変速機構３の上流と下流の片方だけでない両方に配置した場合に得られる燃費性能の向上が可能になる。また、内燃機関２の効率の良い走行時には、第１動力断続機構５１及び第２動力断続機構５２を共に切断に状態にすることで、回転電機４の回転を停止させ、電力の損失を回避することもできる。

（参考形態２）
本発明の参考形態２について具体的に説明する。本参考形態２は参考形態１と基本的には同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本参考形態２の動力伝達装置１１は、図２に示されるように、回転電機４の回転動力が回転電機側出力ギヤ４３１から追加軸６の伝達ギヤ６１を介して最終減速ギヤ７１に伝達される。追加軸６は、有段変速機構３の入力軸３１、出力軸３２及び内燃機関２の出力軸２１と平行で、入力軸３１と共に回転電機４のロータ４２側に配置される。このように、軸を追加し伝達ギヤ６１のように最終減速ギヤ７１までにギヤを追加することで、ギヤ比の自由度が増す。そして、追加軸のギヤによって、回転電機４からの回転動力の回転方向と、有段変速機構３を介した回転動力の回転方向の調節ができる。

（参考形態３）
本発明の参考形態３について具体的に説明する。本参考形態３は参考形態１に基本的に同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本参考形態３の動力伝達装置１２は、図３に示されるように、有段変速機構３の入力軸３１、出力軸３２及び内燃機関２の出力軸２１と平行に配置される追加軸６を有し、追加軸６に２つの伝達ギヤ６２、６３が配置される。追加軸６は、有段変速機構３の入力軸３１と共に回転電機４のロータ４２側に配置される。一方の伝達ギヤ６３が回転電機側出力軸４３の回転電機側出力ギヤ４３１と噛合し、他方の伝達ギヤ６２が最終減速ギヤ７１に噛合する。軸を追加しギヤを介すことで、回転電機４の出力の回転方向を調節できるため、有段変速機構３を介した回転動力の回転方向と一致させることができる。そして、追加軸６に伝達ギヤの数を増加させたことにより、参考形態２の動力伝達装置よりもギヤ比の自由度が増す。

（参考形態４）
本発明の参考形態４について具体的に説明する。本参考形態４は参考形態１に基本的に同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本参考形態４の動力伝達装置１３は、図４に示されるように、回転電機４のロータ４２の軸、有段変速機構３の入力軸３１及び内燃機関２の出力軸２１と同軸に遊星歯車機構８のサンギヤ８１の回転中心を配置する。遊星歯車機構８は、回転電機４のロータ４２に第２動力断続機構５２を介して接続するサンギヤ８１と、回転電機側出力軸４３に接続するプラネタリーギヤ８２と、回転できないように固定されるリングギヤ８３とからなる。そして、遊星歯車機構８はロータ４２内周側に配置することも可能である。遊星歯車機構８を用いることで、本動力伝達装置１３は、参考形態３の軸を追加し伝達ギヤを増加させる構成の動力伝達装置１２よりもギヤ比の自由度が増す。

（参考形態５）
本発明の参考形態５の動力伝達装置は、参考形態１から参考形態４の動力伝達装置１０〜１３と基本的には同様の構成及び作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。参考形態５の動力伝達装置は、図５に示されるように、第１動力断続機構５３及び第２動力断続機構５４の構成が参考形態１から参考形態４の第１動力断続機構５１及び第２動力断続機構５２と異なる。図５は、異なる部分を拡大した説明図である。

（参考形態６）
本発明の参考形態６の動力伝達装置１４は、参考形態１から参考形態４の動力伝達装置１０〜１３及び参考形態５の動力伝達装置と基本的には同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本参考形態６の動力伝達装置１４は、図６に示されるように、内燃機関２の出力軸２１と回転電機４のロータ４２（有段変速機構３の入力軸３１）との間に通常のクラッチ（以下、通常クラッチ）５５が配置される。（図６に示される動力伝達装置１４は、参考形態１の動力伝達装置１０の出力軸２１とロータ４２との間に通常クラッチ５５を追加したものである。参考形態２〜４の動力伝達装置１１〜１３にも同様に配置できるため、図示は省略する。）通常クラッチ５５は、出力軸２１と入力軸３１との切断及び接続を切り替える。この通常クラッチ２２の操作はアクチュエータによって、制御部により制御される。

次に、参考形態６の動力伝達装置１４の動作について説明する。
（１）停車
車速信号により車両が停止していると判断される時であって、アクセルなどの操作が行われていない場合には内燃機関２を停止状態に保つ。但し、蓄電装置が蓄電する電力量が所定量以下である場合には有段変速機構３をニュートラル状態に、第１動力断続機構５１を接続状態に、そして、第２動力断続機構５２を切断状態に切り替える。この切り替えにより内燃機関２の出力軸２１は回転電機４のロータ４２に接続される。有段変速機構３はニュートラル状態なので、入力軸３１から入力された回転動力は出力軸３２には伝達されない。この状態で、通常クラッチ５５を接続状態とし、回転電機４を回転させて内燃機関２を始動する。その後は内燃機関２の回転数を制御して蓄電装置に所定量以上の電力が蓄えられるまで内燃機関２の運転を継続する。

（実施形態１）
本実施形態１の動力伝達装置１５は、参考形態１から参考形態５の動力伝達装置１０〜１４と基本的に同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本実施形態１の動力伝達装置１５は、図７及び図８に示されるように、内燃機関２と、有段変速機構３と、回転電機４と、第１動力断続機構５３と、第２動力断続機構５４と、通常クラッチ５５と、制御部（図示略）とを有する。本実施形態１の動力伝達装置１５は前部に内燃機関を搭載し後輪を駆動する自動車（図略）用の装置である。

本実施形態１の動力伝達装置１５の基本的な動作は、参考形態５の動力伝達装置１４の動作と同じであり、効果も同様の効果を有する。また、本動力伝達装置１５の通常クラッチ５５を取り除いた場合の基本的動作及び効果は、参考形態１〜４の動力伝達装置１０〜１３の動作及び効果と同様である。

（参考形態７）
本参考形態７の動力伝達装置１６は、実施形態１の動力伝達装置１５と基本的に同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本参考形態７の動力伝達装置１６は前部に内燃機関を搭載し後輪を駆動する自動車（図略）用の装置であり、図９に示されるように、有段変速機構３の入力軸３１が短縮され、出力軸３２が延長されている。カウンタ軸のカウンタギヤ３３３〜３３７を常時噛合するドライブギヤ３１１〜３１５は、出力軸３２に支承される。そして、入力軸３１、出力軸３２及びカウンタ軸３３と平行に配置される追加軸６を有する。

本参考形態７の動力伝達装置１６は、回転電機４が有段変速機構３の出力軸３２側（下流側）に接続される場合、第２動力断続機構５４が接続状態で、回転電機側出力ギヤ４３１が回転し、追加軸６の伝達ギヤ６４に伝達する。そして、追加軸６の伝達ギヤ６５から出力軸３２の追加軸側入力ギヤ３２３に伝達され、車輪へと伝達される。

本参考形態７の動力伝達装置１６は、いわゆるインプットリダクション式の変速機である。このような構成の既存の変速機に、追加の軸を１つとギヤをいくつか追加することで、回転電機４を有段変速機構３の入力軸３１側と出力軸３２側とのどちらにも接続可能となる。

（参考形態８）
本参考形態８の動力伝達装置１７は、参考形態７の動力伝達装置１６と基本的に同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本参考形態８の動力伝達装置１７は、図１０に示されるように、参考形態７の動力伝達装置１６と同様に車両前部に内燃機関２を搭載し後輪を駆動し、インプットリダクション式の変速機が採用されている自動車である。本動力伝達装置１７では、カウンタ軸３３に筒状の軸を用い、追加軸６をカウンタ軸３３の内部を貫通させる。このようにカウンタ軸３３を筒状にすることで追加軸６が追加できるため、参考形態７の動力伝達装置１６に比べて、軸の径方向への拡大が抑制される。

（参考形態９）
本参考形態９の動力伝達装置１８は、参考形態７の動力伝達装置１６と基本的に同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

本参考形態９の動力伝達装置１８は、図１１に示されるように、参考形態７の動力伝達装置１６と同様に車両前部に内燃機関２を搭載し後輪を駆動し、インプットリダクション式の変速機が採用されている自動車である。

本動力伝達装置１８では、出力軸３２のドライブギヤ３１１〜３１５の軸方向の間に追加軸側入力ギヤ３２３を配置する。このようにすることで、参考形態７の動力伝達装置１６で用いられる追加軸６より軸方向で短い軸とすることができる。

または、追加軸６の伝達ギヤ６５が噛合する追加軸側入力ギヤ３２３をドライブギヤ３１１〜３１５の何れかを用いることもできる。これは、回転電機４からの出力を出力軸３２に伝達するためのギヤを追加しなくて良いため、参考形態７の動力伝達装置１６に比べて、動力伝達装置自体の全長が軸方向で短縮でき、追加軸６も短縮され、ギヤも減少するため、コストが抑えられる。

Claims

内燃機関の出力軸から出力される回転動力が入力される入力軸と前記入力軸から入力された前記回転動力を切替可能な複数の減速比にて変速して車輪に出力する出力軸とをもつ有段変速機構と、
回転電機と、
前記回転電機の回転動力を前記車輪に出力する回転電機側出力軸と、
前記有段変速機構の前記入力軸と前記回転電機のロータとの間で回転動力伝達の切断及び接続を切り替える第１動力断続機構と、
前記回転電機側出力軸と前記回転電機の前記ロータとの間で回転動力伝達の切断及び接続を切り替える第２動力断続機構と、
前記回転電機、前記第１動力断続機構及び前記第２動力断続機構を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする動力伝達装置。
前記回転電機のステータは前記ロータの外周側に位置し、前記ロータはリング形状であり、
前記内燃機関の前記出力軸、前記有段変速機構の前記入力軸、前記回転電機の前記ロータ及び前記回転電機側出力軸の回転軸はすべて同軸であり、
前記第１動力断続機構及び前記第２動力断続機構は、前記内燃機関の前記出力軸の軸方向に並んで前記ロータの内周側に配設される請求項１に記載の動力伝達装置。
前記有段変速機構の前記出力軸は最終減速ギヤに噛合する出力ギヤをもち、
前記有段変速機構の前記入力軸及び前記出力軸は前記回転電機側で平行に突設され、
前記回転電機側出力軸は前記出力ギヤを介して前記最終減速ギヤに回転動力を伝達する回転電機側出力ギヤをもつ請求項１又は２に記載の動力伝達装置。
前記回転電機側出力軸は回転電機側出力ギヤをもち、
前記回転電機側出力ギヤ及び最終減速ギヤの間で双方に噛合して前記回転電機側出力ギヤから前記最終減速ギヤに回転動力を伝達する伝達ギヤをもつ追加軸を有する請求項１又は２に記載の動力伝達装置。
前記回転電機側出力軸が１つの要素に接続され、他の１つの要素に前記回転電機の前記第２動力断続機構を介して前記ロータに切断及び接続される遊星歯車機構をもつ請求項１〜４の何れか１項に記載の動力伝達装置。
前記有段変速機構はカウンタ軸を有し、
前記有段変速機構の前記入力軸と前記出力軸とは前記カウンタ軸を介して内燃機関及び回転電機の回転動力が伝達され、
前記有段変速機構の前記入力軸及び前記カウンタ軸は前記回転電機側で平行に突設され、
前記カウンタ軸は前記回転電機の出力が入力される回転電機側入力ギヤをもち、
前記回転電機側出力軸は前記回転電機側入力ギヤと噛合する回転電機側出力ギヤをもつ請求項１又は２に記載の動力伝達装置。
前記有段変速機構はカウンタ軸及び追加軸を有し、
前記有段変速機構の前記入力軸と前記出力軸とは前記カウンタ軸を介して内燃機関及び回転電機の回転動力が伝達され、
前記有段変速機構の前記入力軸及び前記追加軸は前記回転電機側で平行に突設され、
前記回転電機側出力軸は前記回転電機の回転動力を前記出力軸側に伝達するための回転電機側出力ギヤをもち、
前記出力軸は前記回転電機の回転動力が前記追加軸を介して伝達されるための追加軸側入力ギヤをもち、
前記追加軸は一端に前記回転電機側出力ギヤと噛合する入力側伝達ギヤと、前記入力軸側入力ギヤと噛合する出力側伝達ギヤとをもつ請求項１又は２に記載の動力伝達装置。