JP2013036331A

JP2013036331A - Driving device

Info

Publication number: JP2013036331A
Application number: JP2011170123A
Authority: JP
Inventors: Yasuyoshi Suzuki; 康義鈴木; Hironari Takahashi; 裕也高橋; Takashi Kawasaki; 高志河崎; Masaru Irie; 勝入江
Original assignee: Asmo Co Ltd; Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Asmo Co Ltd; Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-08-03
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2013-02-21

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the motor output in a driving device in which the required N-T characteristic of a load varies during rotation in the same direction.SOLUTION: A driving device 601 for rotationally driving a load rotation shaft 62 of an eccentric cam 66 in a variable compression ratio engine 80 includes a first motor 11, a second motor 21 and a diode type clutch 50. The N-T characteristic of the first motor 11 is set on the low torque high rotation side relative to the characteristic of the second motor 21. When the required characteristic is the low torque high rotation during the rotation of the eccentric cam 66, the second motor 21 runs idle to rotationally drive the load rotation shaft 62 by the first motor 11. When the required characteristic is the high torque low rotation, the rotary force of the second motor 21 is transmitted to the first motor 11 to rotationally drive the load rotation shaft 62 by synthetic rotary force. By so doing, the N-T characteristic of the driving device 601 can be made to efficiently correspond to substantially inversely proportional load-required characteristic. As a result, the motor output can be reduced.

Description

本発明は、負荷を回転駆動する駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device that rotationally drives a load.

従来、回転駆動力を生成する装置として、モータと、モータの回転力を伝達するギア等の伝動部材とを組み合わせた駆動装置が知られている。駆動装置による回転力は、直接負荷を回転運動させるほか、カム等の機構によって負荷を直線運動させる力に変換される。
例えば、特許文献１に開示された可変圧縮比エンジンは、運転状況によってエンジンの圧縮比を変更するものである。ノッキングの発生しやすい高負荷時には、シリンダブロックをロアケースから離れるように上昇させることで、圧縮比を低くして燃料の自己着火を抑制し、ノッキング発生を抑制する。一方、低負荷時には、シリンダブロックをロアケースに近づけるように下降させることで、圧縮比を高くして、燃料の燃焼性を高める。そして、エンジンの負荷変動を起こしやすい加速走行時に、低負荷から高負荷への変動に応じて圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更制御することで、燃費の向上等を実現する。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a device that generates a rotational driving force, a driving device that combines a motor and a transmission member such as a gear that transmits the rotational force of the motor is known. The rotational force generated by the driving device is directly converted into a force that causes the load to linearly move by a mechanism such as a cam in addition to directly rotating the load.
For example, the variable compression ratio engine disclosed in Patent Document 1 changes the compression ratio of the engine depending on the driving situation. At a high load at which knocking is likely to occur, the cylinder block is raised away from the lower case, so that the compression ratio is lowered to suppress the self-ignition of the fuel and the occurrence of knocking is suppressed. On the other hand, when the load is low, the cylinder block is lowered so as to approach the lower case, so that the compression ratio is increased and the fuel combustibility is enhanced. Then, during acceleration traveling that tends to cause engine load fluctuations, the compression ratio is changed from the high compression ratio to the low compression ratio in accordance with the fluctuation from the low load to the high load, thereby improving the fuel consumption.

特許文献１の可変圧縮比エンジンでは、モータ（１１２）の回転力が変速比切替ボックス（１２０）を経由してウォーム（１１１ａ、１１１ｂ）からウォームホイール（１１０）に伝達され、ウォームホイール（１１０）に接続されたカム軸（１０９）を回転させることにより、シリンダブロック（１０３）がシリンダ（１０２）の軸方向に移動する（特許文献１の図１、図２参照）。 In the variable compression ratio engine of Patent Document 1, the rotational force of the motor (112) is transmitted from the worm (111a, 111b) to the worm wheel (110) via the transmission ratio switching box (120), and the worm wheel (110). By rotating the cam shaft (109) connected to the cylinder block (103), the cylinder block (103) moves in the axial direction of the cylinder (102) (see FIGS. 1 and 2 of Patent Document 1).

特許第４３３３１２９号公報Japanese Patent No. 4333129

特許文献１の可変圧縮比エンジンは、変速比切替ボックスにより、「高速低トルクが要求される高圧縮比側から低圧縮比側へのシリンダブロックの移動（上昇）」と、「低速高トルクが要求される低圧縮比側から高圧縮比側へのシリンダブロックの移動（下降）」とで駆動装置の出力特性が切り替わるようになっている。しかしながら、シリンダブロックの同一方向への移動中には、移動の初期、中期、終期を通じて、単一のモータの回転力が単一の変速比で変換されて伝達されるにすぎない。 The variable compression ratio engine disclosed in Patent Document 1 uses a gear ratio switching box to “cylinder block movement (rise) from a high compression ratio side where high speed and low torque are required to a low compression ratio side” and “low speed and high torque. The output characteristics of the drive device are switched by the required movement (lowering) of the cylinder block from the low compression ratio side to the high compression ratio side. However, during the movement of the cylinder block in the same direction, the rotational force of a single motor is merely converted at a single gear ratio and transmitted through the initial, intermediate and final movements.

ここで、偏芯カムの作動特性について図８を参照して説明する。図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、偏芯軸Ｑを中心とする偏芯カム６６は、軸Ｏを中心とする負荷回転軸６２に対して偏芯して設けられる。軸Ｏから偏芯カム６６の外郭までの最長距離を長径ｒ１、軸Ｏから偏芯カム６６の外郭までの最短距離を短径ｒ２と表す。 Here, the operation characteristics of the eccentric cam will be described with reference to FIG. As shown in FIGS. 8A to 8C, the eccentric cam 66 having the eccentric shaft Q as the center is provided eccentric to the load rotation shaft 62 having the axis O as the center. The longest distance from the axis O to the outer contour of the eccentric cam 66 is represented as a major axis r1, and the shortest distance from the shaft O to the outer contour of the eccentric cam 66 is represented as a minor axis r2.

図８（ａ）は、長径ｒ１が図の上方を向いた「状態１」を示し、図８（ｂ）は、状態１から時計回りに約９０°回転し長径ｒ１が図の側方を向いた「状態２」を示す。また、図８（ｃ）は、状態２からさらに時計回りに約９０°回転し長径ｒ１が図の下方を向く直前の「状態３」を示す。偏芯カム６６は、状態１から状態３まで回転することにより、シリンダブロック８３の下内壁９３２を押し下げる仕事をする。すなわち、可変圧縮比エンジンにおいて、低圧縮比側から高圧縮比側への圧縮比変更の場合に相当する。 FIG. 8A shows “state 1” in which the major axis r1 is directed upward in the figure, and FIG. 8B is rotated about 90 ° clockwise from the condition 1 so that the major axis r1 faces the side in the figure. Shows "state 2". Further, FIG. 8C shows “state 3” immediately before the major axis r1 is rotated about 90 ° clockwise from state 2 and the major axis r1 is directed downward in the figure. The eccentric cam 66 performs a work of pushing down the lower inner wall 932 of the cylinder block 83 by rotating from the state 1 to the state 3. That is, in the variable compression ratio engine, this corresponds to the case of changing the compression ratio from the low compression ratio side to the high compression ratio side.

各状態１、２、３にて、偏芯カム６６が微小角度ｄθ回転した後の偏芯カム６６の外郭を破線で示す。状態１および状態３では、微小角度ｄθの回転に伴う下内壁９３２の変位が相対的に小さいのに対し、状態２では、微小角度ｄθの回転に伴う下内壁９３２の変位が相対的に大きくなる。 In each state 1, 2, and 3, the outline of the eccentric cam 66 after the eccentric cam 66 rotates by a minute angle dθ is indicated by a broken line. In the state 1 and the state 3, the displacement of the lower inner wall 932 accompanying the rotation of the minute angle dθ is relatively small, whereas in the state 2, the displacement of the lower inner wall 932 accompanying the rotation of the minute angle dθ is relatively large. .

したがって、状態１および状態３では下内壁９３２からの抗力が小さく、要求される力ｄＦ１、ｄＦ３が小さいため、偏芯カム６６を回転させるトルクが低くてよい。一方、状態２では下内壁９３２からの抗力が大きく、要求される力ｄＦ２が大きくなるため、偏芯カム６６を回転させるために高トルクが要求される。
また、下内壁９３２の下降速度を一定に保つためには、状態１および状態３では偏芯カム６６が速く回転し、状態２では偏芯カム６６がゆっくり回転することが必要となる。まとめると、状態１および状態３では、「低トルク高回転」の特性が要求され、状態２では、「高トルク低回転」の特性が要求される。
なお、偏芯カムを可変圧縮比エンジンに適用した場合、シリンダブロックの移動につれて燃焼圧による力が変化するため、状態１と状態３とで要求される特性は、厳密には異なると考えられる。しかし、簡単のため、この差は無視することとする。 Therefore, in the state 1 and the state 3, since the drag from the lower inner wall 932 is small and the required forces dF1 and dF3 are small, the torque for rotating the eccentric cam 66 may be low. On the other hand, in the state 2, since the drag from the lower inner wall 932 is large and the required force dF2 is large, a high torque is required to rotate the eccentric cam 66.
Further, in order to keep the lowering speed of the lower inner wall 932 constant, it is necessary that the eccentric cam 66 rotates fast in the state 1 and the state 3, and the eccentric cam 66 rotates slowly in the state 2. In summary, in the state 1 and the state 3, the characteristic of “low torque and high rotation” is required, and in the state 2, the characteristic of “high torque and low rotation” is required.
Note that when the eccentric cam is applied to the variable compression ratio engine, the force required by the combustion pressure changes as the cylinder block moves, so that the required characteristics in the state 1 and the state 3 are considered to be strictly different. However, for simplicity, this difference is ignored.

図８（ｄ）に、軸Ｏを回転させるモータに要求される「回転数Ｎ−トルクＴ特性」（以下、「Ｎ−Ｔ特性」という）を負荷要求特性Ｌｄとして示す。負荷要求特性Ｌｄは、状態１および状態３に対応する「低トルク高回転」の点Ｐ１と、状態２に対応する「高トルク低回転」の点Ｐ２とを結ぶ略反比例形の曲線である。偏芯カム６６を状態１から状態３まで回転させるとき、モータ特性は、点Ｐ１から負荷要求特性Ｌｄに沿って点Ｐ２に移行し、点Ｐ２から再び負荷要求特性Ｌｄに沿って点Ｐ１に移行する。 FIG. 8D shows the “rotation speed N-torque T characteristic” (hereinafter referred to as “NT characteristic”) required for the motor that rotates the shaft O as the load requirement characteristic Ld. The load requirement characteristic Ld is a substantially inversely proportional curve connecting a “low torque high rotation” point P1 corresponding to the state 1 and the state 3 and a “high torque low rotation” point P2 corresponding to the state 2. When the eccentric cam 66 is rotated from the state 1 to the state 3, the motor characteristic shifts from the point P1 to the point P2 along the load request characteristic Ld, and again shifts from the point P2 to the point P1 along the load request characteristic Ld. To do.

すると、この要求特性を満たすために最小限必要なモータのＮ−Ｔ特性は、点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ負の傾きを有す略直線Ｃｒで示される。ここで、点Ｐ１と点Ｐ２との途中では、略反比例形の負荷要求特性Ｌｄは、直線Ｃｒを下回る。そのため、点Ｐ１と点Ｐ２との途中では、モータ出力が要求特性に対して過剰となる。
逆に、例えば点Ｐ１と点Ｐ２との略中間点である点Ｐｍにおける要求出力を基準として考えると、点Ｐ１および点Ｐ２での要求特性に対応するためにモータの出力をアップせざるを得ない。その結果、点Ｐ１と点Ｐ２との途中では、消費電力の無駄が生じ、過剰エネルギーが発熱するという問題が生じる。 Then, the minimum NT characteristic of the motor required to satisfy this required characteristic is indicated by a substantially straight line Cr having a negative slope connecting the points P1 and P2. Here, in the middle of the point P1 and the point P2, the substantially inversely proportional load requirement characteristic Ld is below the straight line Cr. Therefore, the motor output becomes excessive with respect to the required characteristics in the middle of the points P1 and P2.
Conversely, for example, when considering the required output at the point Pm, which is a substantially intermediate point between the points P1 and P2, the motor output must be increased in order to meet the required characteristics at the points P1 and P2. Absent. As a result, there is a problem that power consumption is wasted between the points P1 and P2 and excessive energy is generated.

このような問題は、偏芯カムを使う場合に限らず、同一方向への回転途中に負荷の要求Ｎ−Ｔ特性が変動する場合に同様に起こり得る。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、同一方向への回転途中に負荷の要求Ｎ−Ｔ特性が変動する駆動装置において、モータ出力を低減することである。 Such a problem is not limited to the case where the eccentric cam is used, but can occur similarly when the required NT characteristic of the load fluctuates during the rotation in the same direction.
The present invention was created in view of the above points, and an object of the present invention is to reduce motor output in a drive device in which the required NT characteristic of a load fluctuates during rotation in the same direction. is there.

請求項１に記載の駆動装置は、第１モータ、第２モータモジュールおよび回転力伝達部材を備え、負荷を回転駆動する。
第１モータは、出力軸が負荷に接続される。
第２モータモジュールは、第２モータによって構成される。又は第２モータモジュールは、第２モータと当該第２モータの出力軸に接続される減速手段との組合せによって構成される。
回転力伝達部材は、第１モータの入力軸と第２モータモジュールの出力軸との間に設けられる。回転力伝達部材は、第１モータの回転数が第２モータモジュールの出力軸の回転数より高いとき、第１モータの回転に対して第２モータモジュールの出力軸を空転させ、第１モータの回転数が第２モータモジュールの出力軸の回転数より低いとき、第２モータモジュールが出力する回転力を第１モータの入力軸に伝達する。 The drive device according to claim 1 includes a first motor, a second motor module, and a rotational force transmission member, and rotationally drives the load.
The first motor has an output shaft connected to the load.
The second motor module is constituted by a second motor. Alternatively, the second motor module is configured by a combination of a second motor and a speed reduction unit connected to the output shaft of the second motor.
The rotational force transmitting member is provided between the input shaft of the first motor and the output shaft of the second motor module. When the rotational speed of the first motor is higher than the rotational speed of the output shaft of the second motor module, the rotational force transmitting member idles the output shaft of the second motor module with respect to the rotation of the first motor. When the rotational speed is lower than the rotational speed of the output shaft of the second motor module, the rotational force output from the second motor module is transmitted to the input shaft of the first motor.

そして、第１モータおよび第２モータモジュールの回転数−トルク特性（Ｎ−Ｔ特性）について、当該駆動装置が出力可能なトルク範囲のうち相対的に低トルクのとき、第１モータの回転数は第２モータモジュールの回転数よりも高い。また、当該駆動装置が出力可能な回転数範囲のうち相対的に低回転数のとき、第２モータモジュールのトルクは第１モータのトルクよりも高い。 When the rotational speed-torque characteristics (NT characteristics) of the first motor and the second motor module are relatively low in the torque range that can be output by the driving device, the rotational speed of the first motor is It is higher than the rotation speed of the second motor module. Further, when the rotational speed range that can be output by the drive device is relatively low, the torque of the second motor module is higher than the torque of the first motor.

具体的にＮ−Ｔ特性は、回転数Ｎを縦軸としトルクＴを横軸とした特性図において、縦軸上の切片である「トルクが０のときの無負荷回転数Ｎ０」と横軸上の切片である「回転数が０のときの限界トルクＴ０」とを結び負の傾きを有する略直線で示される（図８（ｄ）参照）。したがって、第１モータのＮ−Ｔ特性は、無負荷回転数Ｎ０が相対的に高く限界トルクＴ０が相対的に低い、負の傾きが相対的に大きな略直線となる。また、第２モータのＮ−Ｔ特性は、無負荷回転数Ｎ０が相対的に低く限界トルクＴ０が相対的に高い、負の傾きが相対的に小さな略直線となる。 Specifically, the N-T characteristic is a characteristic diagram in which the rotational speed N is the vertical axis and the torque T is the horizontal axis, and the intercept on the vertical axis is “no-load rotational speed N0 when torque is 0” and the horizontal axis. It is indicated by a substantially straight line having a negative slope by connecting the upper intercept “limit torque T0 when the rotational speed is 0” (see FIG. 8D). Therefore, the NT characteristic of the first motor is a substantially straight line with a relatively large no-load rotational speed N0 and a relatively low limit torque T0 and a relatively large negative slope. Further, the NT characteristic of the second motor is a substantially straight line having a relatively low no-load rotational speed N0 and a relatively high limit torque T0 and a relatively small negative slope.

ここで、第１モータのＮ−Ｔ特性線と第２モータモジュールのＮ−Ｔ特性線との交点を「切替点Ｘ」とし、切替点Ｘにおけるトルクを「切替トルクＴｘ」とする。駆動装置は、切替トルクよりも負荷の要求トルクが低い「第１トルク領域」では、第１モータの回転力によって負荷を回転駆動する。また、切替トルクよりも負荷の要求トルクが高い「第２トルク領域」では、少なくとも第２モータモジュールの回転力によって負荷を回転駆動する。そのため、駆動装置全体のＮ−Ｔ特性は、負の傾きを有する略直線の中間部分が特性図の原点（回転数０、トルク０の点）側に凹む「折れ線形」の２段階特性となる。これにより、駆動装置のＮ−Ｔ特性を、例えば略反比例形の負荷要求特性Ｌｄに効率的に相応させることができる。 Here, the intersection of the NT characteristic line of the first motor and the NT characteristic line of the second motor module is defined as “switching point X”, and the torque at the switching point X is defined as “switching torque Tx”. In the “first torque region” where the required torque of the load is lower than the switching torque, the drive device rotationally drives the load with the rotational force of the first motor. In the “second torque region” where the required torque of the load is higher than the switching torque, the load is rotationally driven by at least the rotational force of the second motor module. Therefore, the NT characteristic of the entire drive device is a “folded linear” two-stage characteristic in which a middle portion of a substantially straight line having a negative slope is recessed toward the origin (point of rotation speed 0, torque 0) of the characteristic diagram. . As a result, the NT characteristic of the drive device can be made to correspond efficiently to, for example, a substantially inversely proportional load requirement characteristic Ld.

詳しく説明すると、「低トルク高回転」側の点Ｐ１と「高トルク低回転」側の点Ｐ２とを略反比例形に結ぶ負荷要求特性Ｌｄに対し、駆動装置のＮ−Ｔ特性が条件＜１＞〜＜３＞を満たすように設定する。
＜１＞第１モータのＮ−Ｔ特性上の点が点Ｐ１をわずかに上回る。
＜２＞第２モータモジュールのＮ−Ｔ特性上の点が点Ｐ２をわずかに上回る。
＜３＞切替点Ｘが点Ｐ１と点Ｐ２との略中間点Ｐｍをわずかに上回る。
ここで、「上回る」とは「高回転高トルク側に位置する」ことをいう。 More specifically, the NT characteristic of the drive device satisfies the condition <1 with respect to the load requirement characteristic Ld that connects the point P1 on the “low torque high rotation” side and the point P2 on the “high torque low rotation” side in an approximately inverse proportion. > To <3> are set.
<1> The point on the NT characteristic of the first motor slightly exceeds the point P1.
<2> The point on the NT characteristic of the second motor module slightly exceeds the point P2.
<3> The switching point X slightly exceeds the substantially intermediate point Pm between the points P1 and P2.
Here, “exceeds” means “located on the high rotation high torque side”.

仮に駆動装置をサーボモータでない通常のモータ１台、又は通常のモータ１台と減速手段とを組合せたモータモジュールによって構成した場合には、駆動装置のＮ−Ｔ特性は略直線形となる。この場合、上記条件＜１＞、＜２＞を同様に満たせば、この略直線は、点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ直線をわずかに上回るものとなる。しかし、この略直線は、略中間点Ｐｍ付近において負荷要求特性Ｌｄを過剰に上回る。したがって、過剰な出力のモータが設定されることとなり、負荷の駆動に寄与しない消費電力や発熱が増大する。 If the drive device is constituted by a normal motor that is not a servo motor or a motor module that is a combination of a normal motor and a speed reduction means, the NT characteristic of the drive device is substantially linear. In this case, if the above conditions <1> and <2> are similarly satisfied, the substantially straight line slightly exceeds the straight line connecting the points P1 and P2. However, this substantially straight line excessively exceeds the load requirement characteristic Ld in the vicinity of the substantially intermediate point Pm. Accordingly, an excessive output motor is set, and power consumption and heat generation that do not contribute to driving of the load increase.

それに対し、本発明の構成によれば、駆動装置のＮ−Ｔ特性が上記条件＜１＞、＜２＞に加え条件＜３＞を満たすように、第１モータ、及び第２モータモジュールを構成する第２モータの出力を設定することができる。これにより、第１モータと第２モータとの合計出力を、１台のモータを使用する場合の１台のモータの出力よりも小さくすることができる。したがって、消費電力や発熱を低減することができる。 On the other hand, according to the configuration of the present invention, the first motor and the second motor module are configured so that the NT characteristic of the drive device satisfies the condition <3> in addition to the above conditions <1> and <2>. The output of the second motor can be set. Thereby, the total output of the first motor and the second motor can be made smaller than the output of one motor when one motor is used. Therefore, power consumption and heat generation can be reduced.

なお、第２モータモジュールは、第２モータ単独で構成されてもよく、或いは、第２モータと減速手段との組合せによって構成されてもよい。ここで、減速手段は、歯数およびピッチ円直径の互いに異なる複数の平歯車、はすば歯車の組合せ、遊星歯車列、サイクロイド減速機等、どのような形式であってもよい。 The second motor module may be constituted by the second motor alone or may be constituted by a combination of the second motor and the speed reduction means. Here, the speed reduction means may be of any type such as a plurality of spur gears having different numbers of teeth and pitch circle diameters, a combination of helical gears, a planetary gear train, a cycloid speed reducer, and the like.

第２モータモジュールを第２モータ単独で構成する場合は、構成が簡素でスペースを小さくすることができ、減速手段の摩擦等による伝達効率の損失も発生しない。一方、第２モータモジュールを第２モータと減速手段との組合せによって構成する場合、減速手段の減速比の設定次第では、第１モータと第２モータとを共通仕様にすることができるため、設計工数や部品管理コスト等を低減することができる。 In the case where the second motor module is configured by the second motor alone, the configuration is simple and the space can be reduced, and transmission efficiency loss due to friction of the speed reduction means does not occur. On the other hand, when the second motor module is configured by a combination of the second motor and the speed reduction means, the first motor and the second motor can be made common specifications depending on the setting of the speed reduction ratio of the speed reduction means. Man-hours and parts management costs can be reduced.

ところで、このような折れ線形の２段階Ｎ−Ｔ特性は、駆動装置が備える回転力伝達部材が、「入力軸側の第２モータモジュールと出力軸側の第１モータとの回転力の伝達または空転を切り替える」作用効果を奏することによって実現されるものである。そして、さらに駆動装置は、第１モータおよび第２モータモジュールの通電方法によって、以下の請求項２〜４に係る発明のように、駆動方式のバリエーションを拡げることができる。 By the way, such a bent linear two-stage NT characteristic is that the rotational force transmission member provided in the drive device is “the transmission of rotational force between the second motor module on the input shaft side and the first motor on the output shaft side or This is realized by producing the effect of “switching idling”. Further, the drive device can expand the variation of the drive system by the energization method of the first motor and the second motor module as in the inventions according to claims 2 to 4 below.

請求項２に記載の駆動装置では、第１モータおよび第２モータモジュールは共に継続的に通電される。すなわち、第１トルク領域であるか第２トルク領域であるかに関わらず、第１モータおよび第２モータモジュールに回転力が発生する。
すると、第１モータの回転数が第２モータモジュールの出力軸の回転数より高い第１トルク領域では、第２モータモジュールの出力軸は回転力伝達部材によって空転し、第２モータモジュールの回転力が第１モータの入力軸に伝達されない。
一方、第１モータの回転数が第２モータモジュールの出力軸の回転数より低い第２トルク領域では、第２モータモジュールの回転力が回転力伝達部材によって第１モータの入力軸に伝達され、第２モータモジュールの回転力と第１モータの回転力とが合成される。その結果、駆動装置は、この合成回転力によって負荷を回転駆動する。 In the drive device according to the second aspect, both the first motor and the second motor module are continuously energized. That is, a rotational force is generated in the first motor and the second motor module regardless of whether the first torque region or the second torque region.
Then, in the first torque region where the rotational speed of the first motor is higher than the rotational speed of the output shaft of the second motor module, the output shaft of the second motor module is idled by the rotational force transmitting member, and the rotational force of the second motor module is Is not transmitted to the input shaft of the first motor.
On the other hand, in the second torque region where the rotational speed of the first motor is lower than the rotational speed of the output shaft of the second motor module, the rotational force of the second motor module is transmitted to the input shaft of the first motor by the rotational force transmitting member, The rotational force of the second motor module and the rotational force of the first motor are combined. As a result, the drive device rotationally drives the load with this combined rotational force.

この駆動方式では、第１モータおよび第２モータモジュールのいずれも単純に電源に接続すればよいので電気的構成が簡素となる。
また、第２トルク領域では、第２モータモジュールの回転力と第１モータの回転力とが合成されるため、上記の条件＜２＞について、「合成回転力のＮ−Ｔ特性上の点が点Ｐ２をわずかに上回る。」と書き換えられる。したがって、第２モータモジュールのＮ−Ｔ特性を低くすることができる。よって、第１モータと第２モータモジュールとの合計出力を特に小さくすることができる。 In this driving method, since both the first motor and the second motor module are simply connected to the power source, the electrical configuration is simplified.
Further, in the second torque region, the rotational force of the second motor module and the rotational force of the first motor are combined. Therefore, regarding the above condition <2>, “the point on the NT characteristic of the combined rotational force is It is rewritten as "Slightly above point P2." Therefore, the NT characteristic of the second motor module can be lowered. Therefore, the total output of the first motor and the second motor module can be particularly reduced.

請求項３および４に記載の駆動装置は、負荷の要求特性に基づいて第１モータおよび第２モータモジュールへの通電をオンオフ切替可能なオンオフ切替手段を備える。
特に請求項３に記載の駆動装置では、オンオフ切替手段は、第１トルク領域で第１モータへの通電をオンし第２モータモジュールへの通電をオフする。なお、第２トルク領域については、請求項１に記載の事項以外は特定しない。
また請求項４に記載の駆動装置では、オンオフ切替手段は、第２トルク領域で第１モータへの通電をオフし第２モータモジュールへの通電をオンする。なお、第１トルク領域については、請求項１に記載の事項以外は特定しない。 The drive device according to claims 3 and 4 includes on / off switching means capable of switching on / off the energization of the first motor and the second motor module based on the required characteristics of the load.
Particularly, in the drive device according to claim 3, the on / off switching means turns on the energization to the first motor and turns off the energization to the second motor module in the first torque region. The second torque region is not specified except for the matters described in claim 1.
According to a fourth aspect of the present invention, the on / off switching means turns off the energization of the first motor and turns on the energization of the second motor module in the second torque region. The first torque region is not specified except for the matters described in claim 1.

請求項３に記載の駆動装置は、第１トルク領域で空転し負荷の駆動に貢献しない第２モータモジュールへの通電を停止することで、消費電力の無駄を解消することができる。また、第２モータモジュールの仕事を間欠的に休止し、発熱を抑制することができる。
請求項４に記載の駆動装置は、第２トルク領域で第１モータへの通電を停止することで、第１モータの仕事を間欠的に休止し、発熱を抑制することができる。ただし、合成回転力が得られないため、第２モータモジュールが単独で負荷を回転駆動する必要がある。 According to the third aspect of the present invention, the waste of power consumption can be eliminated by stopping energization of the second motor module that idles in the first torque region and does not contribute to driving the load. Further, the work of the second motor module can be intermittently stopped to suppress heat generation.
According to the fourth aspect of the present invention, by stopping energization of the first motor in the second torque region, the work of the first motor can be stopped intermittently and heat generation can be suppressed. However, since the combined rotational force cannot be obtained, it is necessary for the second motor module to independently drive the load.

さらに、請求項３を引用する請求項４に記載の駆動装置では、第１トルク領域で第１モータのみが通電され、第２トルク領域で第２モータモジュールのみが通電される。常にいずれか一方のモータまたはモータモジュールのみに通電されるため、電源容量を低減することができる。また、ピーク電流を低減できるため、配線部材や端子等を小型化、簡素化することができる。 Furthermore, in the drive device according to claim 4 quoting claim 3, only the first motor is energized in the first torque region, and only the second motor module is energized in the second torque region. Since only one of the motors or the motor module is always energized, the power capacity can be reduced. In addition, since the peak current can be reduced, the wiring members and terminals can be reduced in size and simplified.

ここで、請求項３または４に記載の構成を実現するためには、現在の要求特性が第１トルク領域か第２トルク領域かを判定し、それに基づいて第１モータおよび第２モータモジュールへの通電をオンオフ切替可能なオンオフ切替手段が必要となる。そして、トルク領域の判定をするには、例えば、負荷回転軸の回転数またはトルクの現在値を取得し、切替点Ｘの回転数値またはトルク値と比較する機能が必要である。
さらに、負荷側には、回転数またはトルク等の現在値を直接的または間接的に取得する回転数センサやトルクセンサ等を備えることが必要となる。 Here, in order to realize the configuration according to claim 3 or 4, it is determined whether the current required characteristic is the first torque region or the second torque region, and based on the determination, the first motor and the second motor module are transferred. On / off switching means capable of switching on / off the current supply is required. In order to determine the torque region, for example, a function of acquiring the rotation speed or the current torque value of the load rotation shaft and comparing it with the rotation value or torque value at the switching point X is required.
Furthermore, it is necessary to provide a rotation speed sensor, a torque sensor, or the like that directly or indirectly obtains a current value such as the rotation speed or torque on the load side.

したがって、請求項３または４に記載の駆動装置は、請求項２に記載の構成に比べると、構成が複雑で初期設備費が増大する。しかしながら、負荷の要求特性の変化が所定の範囲内に限られる場合であれば、公知のサーボモータ等のように、負荷の要求特性に追従して回転駆動力を適宜変更可能な駆動装置に比べて設備費を低減することができる。 Therefore, the drive device according to the third or fourth aspect has a complicated configuration and an increased initial equipment cost as compared with the configuration according to the second aspect. However, if the change in the required characteristics of the load is limited within a predetermined range, it is compared with a driving device such as a known servo motor that can change the rotational driving force appropriately following the required characteristics of the load. Equipment costs can be reduced.

本発明の第１実施形態による駆動装置を適用した可変圧縮比エンジンの低圧縮比状態の模式図である。It is a schematic diagram of the low compression ratio state of the variable compression ratio engine to which the drive device according to the first embodiment of the present invention is applied. 本発明の第１実施形態による駆動装置を適用した可変圧縮比エンジンの高圧縮比状態の模式図である。It is a schematic diagram of the high compression ratio state of the variable compression ratio engine to which the drive device according to the first embodiment of the present invention is applied. ダイオード式クラッチを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a diode type clutch. 本発明の第１実施形態による駆動装置の（ａ）下降行程、（ｂ）上昇行程でのＮ（モータ回転数）−Ｔ（モータトルク）特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram of N (motor rotation speed) -T (motor torque) in (a) a downward stroke and (b) an upward stroke of the drive device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態の応用例による駆動装置の（ａ）下降行程、（ｂ）上昇行程でのＮ−Ｔ特性図である。It is a NT characteristic figure in (a) descending stroke and (b) rising stroke of a drive device by the example of application of a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第２実施形態による駆動装置の（ａ）模式図、（ｂ）Ｎ−Ｔ特性図である。It is (a) schematic diagram of the drive device by 2nd Embodiment of this invention, (b) NT characteristic diagram. 本発明の（ａ）第３実施形態、（ｂ）第３実施形態の変形例による駆動装置の模式図である。(A) 3rd Embodiment of this invention, (b) It is a schematic diagram of the drive device by the modification of 3rd Embodiment. 偏芯カムの作動を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the action | operation of an eccentric cam.

本発明の駆動装置を自動車等の可変圧縮比エンジンに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。
（第1実施形態）
本発明の第１実施形態の駆動装置について、図１〜図４を参照して説明する。図１、図２に示すように、駆動装置６０１は、可変圧縮比エンジン８０に適用される。
図１、図２の各（ａ）は、可変圧縮比エンジン８０の模式的な外観図であり、各（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ断面の模式図である。以下の説明では、図１、図２（ｂ）の視方向を正面とし、図１、図２（ａ）の視方向を側面とする。また、図１、図２の上側を「上」、下側を「下」として説明する。 An embodiment in which a drive device of the present invention is applied to a variable compression ratio engine such as an automobile will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A driving apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 and 2, the drive device 601 is applied to a variable compression ratio engine 80.
Each of FIG. 1 and FIG. 2A is a schematic external view of a variable compression ratio engine 80, and each FIG. 2B is a schematic view of a bb cross section of FIG. In the following description, the viewing direction in FIGS. 1 and 2B is the front, and the viewing direction in FIGS. 1 and 2A is the side. 1 and 2 will be described as "upper" and the lower side as "lower".

可変圧縮比エンジン８０は、ヘッドカバー８１、シリンダヘッド８２、シリンダブロック８３およびロアケース８４等から構成される。シリンダブロック８３にはシリンダ８５が形成され、シリンダ８５内に往復移動可能にピストン８６が収容される。シリンダヘッド８２には、吸気通路を開閉する吸気弁８８１、排気通路を開閉する排気弁８８２が設けられる。シリンダ８５の内壁、ピストン８６の上端、吸気弁８８１および排気弁８８２に囲まれた空間は燃焼室８９を形成する。ロアケース８４内にはクランクシャフト８７１、コンロッド８７２等が収容され、ピストン８６の往復運動がクランクシャフト８７１の回転運動に変換される。 The variable compression ratio engine 80 includes a head cover 81, a cylinder head 82, a cylinder block 83, a lower case 84, and the like. A cylinder 85 is formed in the cylinder block 83, and a piston 86 is accommodated in the cylinder 85 so as to be reciprocally movable. The cylinder head 82 is provided with an intake valve 881 that opens and closes an intake passage and an exhaust valve 882 that opens and closes an exhaust passage. A space surrounded by the inner wall of the cylinder 85, the upper end of the piston 86, the intake valve 881 and the exhaust valve 882 forms a combustion chamber 89. A crankshaft 871, a connecting rod 872 and the like are accommodated in the lower case 84, and the reciprocating motion of the piston 86 is converted into the rotational motion of the crankshaft 871.

可変圧縮比エンジン８０は、ロアケース８４に対してシリンダブロック８３をシリンダ８５の軸方向に往復移動することにより、ピストン８６の最上昇時の燃焼室８９の容積を変更することができるエンジンである。
図１は、シリンダブロック８３がロアケース８４から最も離間するように上昇した状態を示す。このとき、燃焼室８９の容積が最大であり、ピストン８６の移動による容積変化率が最小である「低圧縮比」の状態となる。図２は、シリンダブロック８３がロアケース８４に最も近接するように下降した状態を示す。このとき、燃焼室８９の容積が最小であり、ピストン８６の移動による容積変化率が最大である「高圧縮比」の状態となる。 The variable compression ratio engine 80 is an engine that can change the volume of the combustion chamber 89 when the piston 86 rises up by reciprocating the cylinder block 83 in the axial direction of the cylinder 85 with respect to the lower case 84.
FIG. 1 shows a state where the cylinder block 83 is lifted so as to be farthest from the lower case 84. At this time, the volume of the combustion chamber 89 is maximum, and a “low compression ratio” state in which the volume change rate due to movement of the piston 86 is minimum is obtained. FIG. 2 shows a state where the cylinder block 83 is lowered so as to be closest to the lower case 84. At this time, the combustion chamber 89 has a minimum volume, and a high compression ratio state in which the volume change rate due to the movement of the piston 86 is the maximum.

続いて、ロアケース８４に対してシリンダブロック８３を往復移動させるための構成について説明する。
シリンダブロック８３には、シリンダ８５の軸に対して両側（図１、図２（ｂ）の左側および右側）に２つの収容部９３が形成される。収容部９３は、シリンダブロック８３の側面に開口する「コの字形」の断面形状を呈している。左右の収容部９３には、それぞれ偏芯カム６６が収容される。図１、図２（ａ）は、シリンダブロック８３の左側の偏芯カム６６を示している。
ロアケース８４には、正面側および背面側に支持部９４が形成される。支持部９４に設けられる軸受９５は、負荷回転軸６２を回転可能に支持する。偏芯カム６６は、正面側の支持部９４と背面側の支持部９４との間に、負荷回転軸６２と一体に回転可能に収容される。 Next, a configuration for reciprocating the cylinder block 83 with respect to the lower case 84 will be described.
In the cylinder block 83, two accommodating portions 93 are formed on both sides (the left side and the right side in FIGS. 1 and 2B) with respect to the axis of the cylinder 85. The accommodating portion 93 has a “U-shaped” cross-sectional shape that opens to the side surface of the cylinder block 83. The eccentric cams 66 are accommodated in the left and right accommodating portions 93, respectively. 1 and 2A show the eccentric cam 66 on the left side of the cylinder block 83. FIG.
In the lower case 84, support portions 94 are formed on the front side and the back side. The bearing 95 provided in the support part 94 supports the load rotating shaft 62 rotatably. The eccentric cam 66 is housed between the front support portion 94 and the back support portion 94 so as to be rotatable integrally with the load rotation shaft 62.

偏芯カム６６の外壁は、負荷回転軸６２の中心軸Ｏに対し長径ｒ１と短径ｒ２とが互いに反対方向を向くように偏芯して形成される。偏芯カム６６の外壁は、少なくとも一部が収容部９３の上内壁９３１および下内壁９３２に当接する。
偏芯カム６６の長径ｒ１側の外壁が収容部９３の上内壁９３１に当接するとシリンダブロック８３を押し上げる。また、偏芯カム６６の長径ｒ１側の外壁が収容部９３の下内壁９３２に当接するとシリンダブロック８３を押し下げる。
スプリング９６は、一端がロアケース８４に、他端が収容部９３の下外壁９３３に当接し、シリンダブロック８３をロアケース８４から離間させる方向に付勢する。 The outer wall of the eccentric cam 66 is formed so as to be eccentric with respect to the central axis O of the load rotating shaft 62 so that the major axis r1 and the minor axis r2 are directed in opposite directions. At least a part of the outer wall of the eccentric cam 66 contacts the upper inner wall 931 and the lower inner wall 932 of the housing portion 93.
When the outer wall on the major axis r1 side of the eccentric cam 66 contacts the upper inner wall 931 of the housing portion 93, the cylinder block 83 is pushed up. Further, when the outer wall of the eccentric cam 66 on the side of the major axis r <b> 1 contacts the lower inner wall 932 of the housing portion 93, the cylinder block 83 is pushed down.
One end of the spring 96 abuts on the lower case 84 and the other end abuts on the lower outer wall 933 of the housing portion 93, and urges the cylinder block 83 away from the lower case 84.

駆動装置６０１は、２本の負荷回転軸６２に対応してロアケース８４の背面側に２組設けられ、２本の負荷回転軸６２を互いに反対方向に回転させる。
駆動装置６０１は、第１モータ１１、ダイオード式クラッチ５０、第２モータ２１、これらを支持するハウジング６００、及び電源７１からの電力を第１モータ１１および第２モータ２１に供給する駆動回路７２から構成される。第１モータ１１および第２モータ２１は、例えば一般的なブラシ付きＤＣモータである。 Two sets of drive devices 601 are provided on the back side of the lower case 84 corresponding to the two load rotation shafts 62, and rotate the two load rotation shafts 62 in opposite directions.
The drive device 601 includes a first motor 11, a diode-type clutch 50, a second motor 21, a housing 600 that supports them, and a drive circuit 72 that supplies power from the power source 71 to the first motor 11 and the second motor 21. Composed. The first motor 11 and the second motor 21 are, for example, general brushed DC motors.

第１モータ１１は、入力軸がダイオード式クラッチ５０の出力軸５２に接続され、出力軸が負荷回転軸６２に接続される。第２モータ２１は、出力軸がダイオード式クラッチ５０の入力軸５１に接続される。本実施形態では、第２モータ２１が単独で「第２モータモジュール」を構成する。
また、図４（ａ）に示すように、第１モータ１１のＮ−Ｔ特性Ｃ１は、第２モータ２１のＮ−Ｔ特性Ｃ２よりも「低トルク高回転」となるように設定される。 The first motor 11 has an input shaft connected to the output shaft 52 of the diode clutch 50 and an output shaft connected to the load rotation shaft 62. The output shaft of the second motor 21 is connected to the input shaft 51 of the diode type clutch 50. In the present embodiment, the second motor 21 alone constitutes a “second motor module”.
Further, as shown in FIG. 4A, the NT characteristic C1 of the first motor 11 is set to be “low torque high rotation” than the NT characteristic C2 of the second motor 21.

ダイオード式クラッチ５０は、入力軸５１の回転力を出力軸５２に伝達し、出力軸５２の回転力を入力軸５１に伝達しない（入力軸５１を空転させる）装置である。ちょうど、電気回路において一方向へ電流を流し逆方向へ電流を流さない電気素子である「ダイオード」と類似の機能を持つことから、ここでは「ダイオード式クラッチ」と呼ぶ。なお、市販品では「トルクダイオード（登録商標）」がこれに相当する。また、入力軸の回転方向の一方向のみの回転を出力軸に伝達する「ワンウェイクラッチ」に対し、入力軸の回転方向の双方向の回転を出力軸に伝達可能であるという点から「ツーウェイクラッチ」と呼ばれることもある。本実施形態のダイオード式クラッチ５０は、特許請求の範囲に記載の「回転力伝達部材」に相当する。 The diode-type clutch 50 is a device that transmits the rotational force of the input shaft 51 to the output shaft 52 and does not transmit the rotational force of the output shaft 52 to the input shaft 51 (i.e., causes the input shaft 51 to idle). In the electric circuit, since it has a function similar to a “diode” that is an electric element that allows current to flow in one direction but not in the opposite direction, it is referred to as a “diode-type clutch” here. In the case of a commercial product, “Torque Diode (registered trademark)” corresponds to this. Also, in contrast to the “one-way clutch” that transmits the rotation of the input shaft in only one direction to the output shaft, the two-way clutch can be transmitted to the output shaft in both directions. Sometimes called. The diode-type clutch 50 of the present embodiment corresponds to a “rotational force transmission member” recited in the claims.

ここで、図３を参照して、ダイオード式クラッチ５０の具体的な構成を説明する。
図３（ａ）に示すように、ダイオード式クラッチ５０は、外輪としての入力軸５１、内輪としての出力軸５２、コロ５３、保持器５４、摺動ばね５５、ケース５６等から構成される。
保持器５４は、コロ５３を保持する。摺動ばね５５は、径方向内側の端部５５ａが保持器５４に引っ掛かり、径方向外側の摺動部５５ｂがケース５６内壁に当接して突っ張る。ケース５６はハウジング６００に固定され、入力軸５１の径方向外側を保持するとともに、軸受５７を介して出力軸５２を回転可能に支持している。 Here, a specific configuration of the diode-type clutch 50 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3A, the diode-type clutch 50 includes an input shaft 51 as an outer ring, an output shaft 52 as an inner ring, a roller 53, a cage 54, a sliding spring 55, a case 56, and the like.
The holder 54 holds the roller 53. The sliding spring 55 is stretched by the radially inner end 55 a being hooked on the cage 54 and the radially outer sliding portion 55 b being in contact with the inner wall of the case 56. The case 56 is fixed to the housing 600, holds the radially outer side of the input shaft 51, and supports the output shaft 52 via a bearing 57 so as to be rotatable.

図３（ｂ）は、入力軸（外輪）５１に回転力が発生する場合を示す。このとき、保持器５４は、ケース５６と摺動ばね５５間の摺動抵抗によりその場に留まろうとするため、コロ５３は、入力軸５１の回転方向に対して反対方向へ相対回転する。コロ５３が反対方向に移動しくさび部５１ａに噛み込むと、入力軸５１の回転がコロ５３を介して出力軸５２へ伝達される。ここで、入力軸５１の回転数をＳｉｎ、出力軸５２の回転数をＳｏｕｔとすると、入力軸５１の回転方向に関係なく、「Ｓｉｎ＞Ｓｏｕｔ」のときには入力軸５１から出力軸５２へ回転力が伝達される。すなわち、「動力伝達状態」となる。 FIG. 3B shows a case where a rotational force is generated on the input shaft (outer ring) 51. At this time, the cage 54 tries to stay in place due to the sliding resistance between the case 56 and the sliding spring 55, so that the roller 53 rotates relative to the input shaft 51 in the opposite direction. When the roller 53 moves in the opposite direction and engages with the wedge portion 51 a, the rotation of the input shaft 51 is transmitted to the output shaft 52 via the roller 53. Here, if the rotational speed of the input shaft 51 is Sin and the rotational speed of the output shaft 52 is Sout, the rotational force from the input shaft 51 to the output shaft 52 is satisfied when “Sin> Sout” regardless of the rotational direction of the input shaft 51. Is transmitted. That is, the “power transmission state” is set.

図３（ｃ）は、出力軸（内輪）５２に回転力が発生する場合を示す。このとき、保持器５４および入力軸５１は動かない。コロ５３は、入力軸５１の径方向内側の凹部５１ｂに位置し、入力軸５１および出力軸５２に噛み合うことができないため、出力軸５２のみが回転する。したがって、出力軸５２の回転方向に関係なく、「Ｓｉｎ＜Ｓｏｕｔ」のときには出力軸５２から入力軸５１へ回転力が伝達されず、入力軸５１は空転する。 FIG. 3C shows a case where a rotational force is generated on the output shaft (inner ring) 52. At this time, the cage 54 and the input shaft 51 do not move. Since the roller 53 is located in the concave portion 51b on the radially inner side of the input shaft 51 and cannot engage with the input shaft 51 and the output shaft 52, only the output shaft 52 rotates. Therefore, regardless of the rotation direction of the output shaft 52, when “Sin <Sout”, the rotational force is not transmitted from the output shaft 52 to the input shaft 51, and the input shaft 51 rotates idly.

次に、図１、図２、図４および図８を参照して、可変圧縮比エンジン８０の作動について説明する。
駆動装置６０１の第１モータ１１および第２モータ２１には、例えばバッテリ等の電源７１から駆動回路７２を経由して、共に継続的に電力が供給されている。 Next, the operation of the variable compression ratio engine 80 will be described with reference to FIGS. 1, 2, 4 and 8.
Electric power is continuously supplied to the first motor 11 and the second motor 21 of the drive device 601 from a power source 71 such as a battery via a drive circuit 72, for example.

まず、低圧縮比状態からシリンダブロック８３が下降し高圧縮比状態に推移する「下降行程」の作動について説明する。このとき、偏芯カム６６は、長径ｒ１が上向きの状態から下向きの状態まで約１８０°回転し、シリンダブロック８３を押し下げる。 First, the “down stroke” operation in which the cylinder block 83 descends from the low compression ratio state and transitions to the high compression ratio state will be described. At this time, the eccentric cam 66 rotates about 180 ° from the state in which the major axis r1 is upward to the downward state, and pushes down the cylinder block 83.

ここで、図８を参照して偏芯カム６６の作動に着目すると、偏芯カム６６は、「低圧縮比状態」（図１）では図８（ａ）に示す「状態１」に相当し、「高圧縮比状態」（図２）では図８（ｃ）に示す「状態３」に相当する。すなわち、「下降行程」では、偏芯カム６６は、「状態１」→「状態２」→「状態３」のように推移する。 Here, focusing on the operation of the eccentric cam 66 with reference to FIG. 8, the eccentric cam 66 corresponds to “state 1” shown in FIG. 8A in the “low compression ratio state” (FIG. 1). The “high compression ratio state” (FIG. 2) corresponds to “state 3” shown in FIG. That is, in the “down stroke”, the eccentric cam 66 changes in the order of “state 1” → “state 2” → “state 3”.

すると、長径ｒ１が上方を向く「状態１」および長径ｒ１が下方を向く「状態３」では「低トルク高回転」特性（図８（ｄ）の点Ｐ１）が要求され、長径ｒ１が側方を向く「状態２」では「高トルク低回転」特性（図８（ｄ）の点Ｐ２）が要求されることとなる。したがって、偏芯カム６６の回転角あるいはシリンダブロック８３の変位に応じて、駆動装置６０１は、図８（ｄ）に示す負荷要求特性Ｌｄに沿って変化するＮ−Ｔ特性に基づき、負荷回転軸６２に回転駆動力を供給することが要求される。
なお、シリンダブロック８３の移動につれて燃焼圧による力が変化するため、状態１と状態３とで要求される特性は、厳密には異なると考えられる。しかし、簡単のため、この差は無視することとする。 Then, in “State 1” in which the major axis r1 faces upward and “State 3” in which the major axis r1 faces downward, the “low torque high rotation” characteristic (point P1 in FIG. 8D) is required, and the major axis r1 is lateral. In the “state 2” facing the “high torque low rotation” characteristic (point P2 in FIG. 8D) is required. Therefore, the drive device 601 is based on the NT characteristic that changes along the load required characteristic Ld shown in FIG. 8D in accordance with the rotation angle of the eccentric cam 66 or the displacement of the cylinder block 83. It is required to supply rotational driving force to 62.
Since the force due to the combustion pressure changes as the cylinder block 83 moves, it is considered that the characteristics required in the state 1 and the state 3 are strictly different. However, for simplicity, this difference is ignored.

次に、図４（ａ）を参照して、駆動装置６０１のＮ−Ｔ特性について説明する。
上述のように、駆動装置６０１は、第１モータ１１、ダイオード式クラッチ５０および第２モータ２１を直列に接続して構成される。また、第１モータ１１のＮ−Ｔ特性Ｃ１は、第２モータ２１のＮ−Ｔ特性Ｃ２よりも「低トルク高回転」となるように設定される。 Next, the NT characteristic of the drive device 601 will be described with reference to FIG.
As described above, the drive device 601 is configured by connecting the first motor 11, the diode-type clutch 50, and the second motor 21 in series. Further, the NT characteristic C1 of the first motor 11 is set to be “low torque high rotation” than the NT characteristic C2 of the second motor 21.

第１モータ１１のＮ−Ｔ特性Ｃ１は、「トルクが０のときの無負荷回転数Ｎ０１」と「回転数が０のときの限界トルクＴ０１」とを結ぶ略直線であり、第２モータ２１のＮ−Ｔ特性Ｃ２は、無負荷回転数Ｎ０２と限界トルクＴ０２とを結ぶ略直線である。無負荷回転数Ｎ０１は無負荷回転数Ｎ０２より高く、限界トルクＴ０２は限界トルクＴ０１より高い。
負荷要求トルクが限界トルク以上のときモータは単独で回転不能である。すなわち、負荷要求トルクがＴ０１を超えると第１モータ１１単独では回転不能であり、負荷要求トルクがＴ０２を超えると第２モータ２１単独では回転不能である。 The NT characteristic C1 of the first motor 11 is a substantially straight line connecting “no-load rotational speed N01 when the torque is 0” and “limit torque T01 when the rotational speed is 0”. The N-T characteristic C2 is a substantially straight line connecting the no-load rotational speed N02 and the limit torque T02. The no-load rotation speed N01 is higher than the no-load rotation speed N02, and the limit torque T02 is higher than the limit torque T01.
When the load request torque is equal to or greater than the limit torque, the motor cannot rotate alone. That is, when the load request torque exceeds T01, the first motor 11 alone cannot rotate, and when the load request torque exceeds T02, the second motor 21 alone cannot rotate.

ここで、第１モータ１１のＮ−Ｔ特性Ｃ１と第２モータ２１のＮ−Ｔ特性Ｃ２との交点を「切替点Ｘ」とし、切替点Ｘに対応するモータトルクを「切替トルクＴｘ」とする。また、駆動装置６０１の出力可能なトルク範囲のうち、モータトルクが切替トルクＴｘ未満のトルク領域を「第１トルク領域Ｔｚ１」とし、モータトルクが切替トルクＴｘを超えるトルク領域を「第２トルク領域Ｔｚ２」とする。 Here, the intersection of the NT characteristic C1 of the first motor 11 and the NT characteristic C2 of the second motor 21 is defined as “switching point X”, and the motor torque corresponding to the switching point X is defined as “switching torque Tx”. To do. Further, in the torque range that can be output by the drive device 601, a torque region in which the motor torque is less than the switching torque Tx is referred to as “first torque region Tz1”, and a torque region in which the motor torque exceeds the switching torque Tx is referred to as “second torque region”. Tz2 ”.

第１トルク領域Ｔｚ１では、第１モータ１１の回転数は第２モータ２１の回転数より高い。したがって、ダイオード式クラッチ５０において内輪（出力軸）５２の回転数Ｓｏｕｔが外輪（入力軸）５１の回転数Ｓｉｎよりも大きくなり（Ｓｉｎ＜Ｓｏｕｔ）、入力軸５１が出力軸５２に対して空転する（図３（ｃ）参照）。すなわち、第２モータ２１が空転する。よって、第２モータ２１の回転力が第１モータ１１に伝達されず、第１モータ１１の回転力がそのまま駆動装置６０１の出力となる。 In the first torque region Tz1, the rotation speed of the first motor 11 is higher than the rotation speed of the second motor 21. Therefore, in the diode-type clutch 50, the rotational speed Sout of the inner ring (output shaft) 52 becomes larger than the rotational speed Sin of the outer ring (input shaft) 51 (Sin <Sout), and the input shaft 51 rotates idly with respect to the output shaft 52. (See FIG. 3C). That is, the second motor 21 idles. Therefore, the rotational force of the second motor 21 is not transmitted to the first motor 11, and the rotational force of the first motor 11 becomes the output of the drive device 601 as it is.

それに対し、第２トルク領域Ｔｚ２では、第１モータ１１の回転数は第２モータ２１の回転数より低い。したがって、ダイオード式クラッチ５０において外輪（入力側）５１の回転数Ｓｉｎが内輪（出力側）５２の回転数Ｓｏｕｔよりも大きくなり（Ｓｉｎ＞Ｓｏｕｔ）、入力軸５１の回転力が出力軸５２に伝達される（図３（ｂ）参照）。すなわち、第２モータ２１の回転力が第１モータ１１に伝達される。その結果、トルク領域Ｔｚ２では、第１モータ１１と第２モータ２１との合成回転力が駆動装置６０１の出力となる。 On the other hand, in the second torque region Tz2, the rotational speed of the first motor 11 is lower than the rotational speed of the second motor 21. Therefore, in the diode-type clutch 50, the rotational speed Sin of the outer ring (input side) 51 is larger than the rotational speed Sout of the inner ring (output side) 52 (Sin> Sout), and the rotational force of the input shaft 51 is transmitted to the output shaft 52. (See FIG. 3B). That is, the rotational force of the second motor 21 is transmitted to the first motor 11. As a result, in the torque region Tz2, the combined rotational force of the first motor 11 and the second motor 21 becomes the output of the drive device 601.

この合成回転力のＮ−Ｔ特性Ｃｓは、同一のモータ回転数Ｎについての第１モータ１１のモータトルクと第２モータ２１のモータトルクとを加算して得られる。したがって、合成回転力の限界トルクＴ０ｓは、第１モータ１１の限界トルクＴ０１と第２モータ２１の限界トルクＴ０２との和となる。これにより、第２トルク領域Ｔｚ２の上限値は、合成回転力の限界トルクＴ０ｓまで拡張される。
また、切替点Ｘにおいて第１モータ１１の回転数と第２モータ２１の回転数とが一致したとき、駆動装置６０１の出力トルクは、切替点Ｘから、回転数一定の移行特性Ｃｔを経て、合成回転力のＮ−Ｔ特性Ｃｓ上の対応点Ｙまで急増することとなる。
なお、合成回転力のＮ−Ｔ特性Ｃｓのうち対応点Ｙよりも低トルク側の部分を延長部分Ｃｓｅとして破線で示す。 The NT characteristic Cs of the combined rotational force is obtained by adding the motor torque of the first motor 11 and the motor torque of the second motor 21 for the same motor rotational speed N. Therefore, the limit torque T0s of the combined rotational force is the sum of the limit torque T01 of the first motor 11 and the limit torque T02 of the second motor 21. As a result, the upper limit value of the second torque region Tz2 is expanded to the limit torque T0s of the combined rotational force.
When the rotational speed of the first motor 11 and the rotational speed of the second motor 21 coincide at the switching point X, the output torque of the drive device 601 passes from the switching point X through a transition characteristic Ct with a constant rotational speed. Then, it rapidly increases to the corresponding point Y on the NT characteristic Cs of the combined rotational force.
Note that the portion of the combined rotational force NT characteristic Cs on the lower torque side than the corresponding point Y is indicated by a broken line as an extended portion Cse.

下降行程の前半にて、図８の「状態１」から「状態２」への推移で要求されるＮ−Ｔ特性は、「低トルク高回転」の点Ｐ１を起点とし、負荷要求特性Ｌｄに沿って「高トルク低回転」の点Ｐ２まで変化する。このとき、駆動装置６０１のＮ−Ｔ特性は、第１トルク領域Ｔｚ１では第１モータ１１のＮ−Ｔ特性Ｃ１であり、第２トルク領域Ｔｚ２では合成回転力のＮ−Ｔ特性Ｃｓである。そして、このＮ−Ｔ特性は、負荷要求特性Ｌｄを全範囲にわたって上回っている。具体的には、下記の条件＜１＞〜＜３＞を満たす。
＜１＞第１モータ１１のＮ−Ｔ特性Ｃ１上の点が点Ｐ１をわずかに上回る。
＜２＞合成回転力のＮ−Ｔ特性Ｃｓ上の点が点Ｐ２をわずかに上回る。
＜３＞切替点Ｘが点Ｐ１と点Ｐ２との略中間点Ｐｍをわずかに上回る。
よって、駆動装置６０１は、負荷回転軸６２を回転し、偏芯カム６６を「状態１」から「状態２」へ推移させることができる。 In the first half of the downward stroke, the NT characteristic required for the transition from “state 1” to “state 2” in FIG. 8 starts from the point P1 of “low torque and high rotation”, and becomes the load required characteristic Ld. Along with this, the point changes to a point P2 of “high torque low rotation”. At this time, the NT characteristic of the drive device 601 is the NT characteristic C1 of the first motor 11 in the first torque region Tz1, and the NT characteristic Cs of the combined rotational force in the second torque region Tz2. This NT characteristic exceeds the load requirement characteristic Ld over the entire range. Specifically, the following conditions <1> to <3> are satisfied.
<1> The point on the NT characteristic C1 of the first motor 11 slightly exceeds the point P1.
<2> The point on the NT characteristic Cs of the combined rotational force slightly exceeds the point P2.
<3> The switching point X slightly exceeds the substantially intermediate point Pm between the points P1 and P2.
Therefore, the driving device 601 can rotate the load rotation shaft 62 and shift the eccentric cam 66 from “state 1” to “state 2”.

下降行程の後半にて、図８の「状態２」から「状態３」への推移で要求されるＮ−Ｔ特性は、「高トルク低回転」の点Ｐ２を起点とし、負荷要求特性Ｌｄに沿って「低トルク高回転」の点Ｐ１まで変化する。すなわち、「状態１」から「状態２」への推移と逆の過程を経る。このときの駆動装置６０１のＮ−Ｔ特性は、下降行程の前半同様、全範囲にわたって負荷要求特性Ｌｄを上回っている。よって、駆動装置６０１は、負荷回転軸６２を回転し、偏芯カム６６を「状態２」から「状態３」へ推移させることができる。 In the latter half of the downward stroke, the NT characteristic required for the transition from “state 2” to “state 3” in FIG. 8 starts from the point P2 of “high torque low rotation”, and becomes the load required characteristic Ld. Along with this, the point changes to a point P1 of “low torque high rotation”. That is, a process reverse to the transition from “state 1” to “state 2” is performed. At this time, the NT characteristic of the drive device 601 exceeds the load requirement characteristic Ld over the entire range, as in the first half of the downward stroke. Therefore, the drive device 601 can rotate the load rotation shaft 62 and shift the eccentric cam 66 from “state 2” to “state 3”.

こうして偏芯カム６６が約１８０°回転し、シリンダブロック８３を押し下げることにより、シリンダブロック８３が下降する（図１にブロック矢印で図示）。これにより、可変圧縮比エンジン８０は、図２に示す「高圧縮比状態」に至る。
以上のように、低圧縮比状態側から高圧縮比状態への下降行程では、燃焼室８９の燃焼圧がシリンダブロック８３に作用する力、およびスプリング９６の付勢力に抗してシリンダブロック８３を下降させるため、偏芯カム６６に大きな回転力が要求される。 Thus, the eccentric cam 66 rotates about 180 °, and the cylinder block 83 is lowered by pushing down the cylinder block 83 (shown by a block arrow in FIG. 1). As a result, the variable compression ratio engine 80 reaches the “high compression ratio state” shown in FIG.
As described above, in the downward stroke from the low compression ratio state to the high compression ratio state, the cylinder block 83 is moved against the force that the combustion pressure of the combustion chamber 89 acts on the cylinder block 83 and the urging force of the spring 96. In order to lower, the eccentric cam 66 is required to have a large rotational force.

それに対し、シリンダブロック８３が上昇し「高圧縮比状態から低圧縮比状態」に推移する「上昇行程」では、燃焼室８９の燃焼による燃焼圧およびスプリング９６の付勢力がシリンダブロック８３を持ち上げる方向に作用する（図２参照）ため、偏芯カム６６に要求される回転力は比較的小さくなる。 On the other hand, in the “up stroke” in which the cylinder block 83 rises and changes from “high compression ratio state to low compression ratio state”, the combustion pressure due to the combustion in the combustion chamber 89 and the biasing force of the spring 96 lift the cylinder block 83. (See FIG. 2), the rotational force required for the eccentric cam 66 is relatively small.

すなわち、図４（ｂ）に示すように、上昇行程での負荷要求特性Ｌｕは、下降行程の負荷要求特性Ｌｄに比べ「低トルク側」にシフトし、点Ｐ１’と点Ｐ２’とを結ぶ。そのため、駆動装置６０１は、より余力を持って偏芯カム６６を「状態３」→「状態２」→「状態１」へ推移させることができる。このとき、負荷要求特性Ｌｕの全範囲に対する第１トルク領域Ｔｚ１の割合が大きくなり、第２トルク領域Ｔｚ２の割合が小さくなる。したがって、駆動装置６０１の出力に対する第１モータ１１の出力寄与率が高くなる。 That is, as shown in FIG. 4B, the load requirement characteristic Lu in the upward stroke shifts to the “low torque side” compared to the load requirement characteristic Ld in the downward stroke, and connects the points P1 ′ and P2 ′. . Therefore, the drive device 601 can shift the eccentric cam 66 from “state 3” → “state 2” → “state 1” with more power. At this time, the ratio of the first torque region Tz1 to the entire range of the load request characteristic Lu is increased, and the ratio of the second torque region Tz2 is decreased. Therefore, the output contribution ratio of the first motor 11 with respect to the output of the driving device 601 is increased.

次に、本実施形態の効果について比較例と対比しつつ説明する。比較例としては、１台のモータ（以下、「対照モータ」という）を使用し、下降行程で本実施形態と同じ負荷要求特性Ｌｄの負荷回転軸６２を回転駆動する場合を仮定する。
図８（ｄ）に示すように、１台の対照モータの最小限のＮ−Ｔ特性Ｃｒは、点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ直線をわずかに上回る略直線で示される。そして、点Ｐ１と点Ｐ２との間である略中間点Ｐｍ付近では、負荷要求特性Ｌｄに対しモータの出力が過剰となる。したがって、消費電力の無駄や発熱が増大する。 Next, the effect of this embodiment will be described in comparison with a comparative example. As a comparative example, it is assumed that one motor (hereinafter referred to as “reference motor”) is used and the load rotation shaft 62 having the same load requirement characteristic Ld as that of the present embodiment is rotationally driven in the downward stroke.
As shown in FIG. 8D, the minimum NT characteristic Cr of one control motor is indicated by a substantially straight line slightly exceeding the straight line connecting the points P1 and P2. In the vicinity of the substantially intermediate point Pm between the points P1 and P2, the output of the motor becomes excessive with respect to the load requirement characteristic Ld. Therefore, waste of power consumption and heat generation increase.

それに対し、第１モータ１１、第２モータ２１およびダイオード式クラッチ５０から構成される本実施形態の駆動装置６０１では、図４に示すような折れ線形のＮ−Ｔ特性が得られる。そのため、駆動装置６０１のＮ−Ｔ特性を、略反比例形の負荷要求特性Ｌｄに効率的に相応させることができる。 On the other hand, the driving device 601 of the present embodiment configured by the first motor 11, the second motor 21 and the diode-type clutch 50 can obtain a bent linear NT characteristic as shown in FIG. 4. Therefore, the NT characteristic of the drive device 601 can be made to correspond efficiently to the substantially inversely proportional load requirement characteristic Ld.

特に負荷要求特性Ｌｄの略中間点Ｐｍ付近では、切替点Ｘが略中間点Ｐｍをわずかに上回るように、第１モータ１１および第２モータ２１の出力を設定することができる。これにより、第１モータ１１と第２モータ２１との合計出力を、１台の対照モータの出力よりも小さくすることができる。したがって、消費電力や発熱を低減することができる。 In particular, the output of the first motor 11 and the second motor 21 can be set so that the switching point X slightly exceeds the substantially intermediate point Pm in the vicinity of the approximately intermediate point Pm of the load request characteristic Ld. Thereby, the total output of the 1st motor 11 and the 2nd motor 21 can be made smaller than the output of one control motor. Therefore, power consumption and heat generation can be reduced.

また、本実施形態では、第１モータ１１および第２モータ２１は共に継続的に通電される。言い換えれば、積極的に通電がオフされることはない。これにより、第２トルク領域Ｔｚ２において合成回転力が生成されるので、第２モータ２１の出力を小さくしても、合成回転力のＮ−Ｔ特性Ｃｓが負荷要求特性Ｌｄの点Ｐ２を上回ることが可能となる。よって、第１モータ１１と第２モータ２１との合計出力を特に小さくすることができる。 In the present embodiment, both the first motor 11 and the second motor 21 are continuously energized. In other words, the energization is not actively turned off. As a result, since the combined torque is generated in the second torque region Tz2, the NT characteristic Cs of the combined torque exceeds the point P2 of the load request characteristic Ld even if the output of the second motor 21 is reduced. Is possible. Therefore, the total output of the first motor 11 and the second motor 21 can be particularly reduced.

（第１実施形態の応用例）
次に、第１実施形態の駆動装置６０１をより効率的に使用する「応用例」について、図５を参照して説明する。
上記の第１実施形態を応用例に対し「基本例」とすると、基本例では、下降行程で切替点Ｘが略中間点Ｐｍをわずかに上回るように設定される（図４（ａ）参照）。これに対し、応用例では、図５（ａ）に示すように、切替点Ｘは略中間点Ｐｍを下回っている。一方、応用例では、「第１モータ１１のＮ−Ｔ特性Ｃ１と合成回転力のＮ−Ｔ特性Ｃｓとの交点」である「合成切替点Ｘｓ」が略中間点Ｐｍをわずかに上回るように設定される。 (Application example of the first embodiment)
Next, an “application example” in which the driving device 601 of the first embodiment is used more efficiently will be described with reference to FIG.
If the first embodiment is a “basic example” for the application example, in the basic example, the switching point X is set to slightly exceed the substantially intermediate point Pm in the downward stroke (see FIG. 4A). . On the other hand, in the application example, as shown in FIG. 5A, the switching point X is substantially lower than the intermediate point Pm. On the other hand, in the application example, the “composite switching point Xs”, which is “the intersection of the NT characteristic C1 of the first motor 11 and the NT characteristic Cs of the combined rotational force”, slightly exceeds the substantially intermediate point Pm. Is set.

負荷要求特性Ｌｄが点Ｐ１から点Ｐ２に推移するとき、初めに第１トルク領域Ｔｚ１では第１モータ１１の回転力のみによって負荷が回転駆動される。ところが、要求トルクが合成切替点Ｘｓを超えた所で第１モータ１１のＮ−Ｔ特性Ｃ１が負荷要求特性Ｌｄを下回ると、第１モータ１１は単独で回転不能となる。すると、矢印Ｖαに示すように、第１モータ１１の回転数が急に低下する。そして、第１モータ１１の回転数が第２モータ２１のＮ−Ｔ特性Ｃ２上の点まで低下し、第１モータ１１の回転数と第２モータ２１の回転数とが一致すると、ダイオード式クラッチ５０は動力伝達状態となり合成回転力が発生する。 When the load requirement characteristic Ld changes from the point P1 to the point P2, first, in the first torque region Tz1, the load is rotationally driven only by the rotational force of the first motor 11. However, if the NT characteristic C1 of the first motor 11 falls below the required load characteristic Ld when the required torque exceeds the composite switching point Xs, the first motor 11 cannot rotate alone. Then, as indicated by an arrow Vα, the rotational speed of the first motor 11 is suddenly reduced. When the rotational speed of the first motor 11 decreases to a point on the NT characteristic C2 of the second motor 21 and the rotational speed of the first motor 11 and the rotational speed of the second motor 21 coincide with each other, the diode clutch 50 becomes a power transmission state and a combined rotational force is generated.

ここで、基本例と応用例との違いは、ダイオード式クラッチ５０が動力伝達状態となる直前の回転数値およびトルク値が負荷要求特性Ｌｄを上回っているか下回っているかの違いである。基本例では、動力伝達状態となる直前の回転数値およびトルク値が負荷要求特性Ｌｄを上回っているため、第１モータ１１の回転力から合成回転力への移行は連続的に行われる。図４の特性図上では、この移行を回転数一定の移行特性Ｃｔで示している。 Here, the difference between the basic example and the application example is whether the rotation value and the torque value immediately before the diode-type clutch 50 is in the power transmission state are above or below the load requirement characteristic Ld. In the basic example, since the rotational numerical value and torque value immediately before the power transmission state is exceeded the load requirement characteristic Ld, the transition from the rotational force of the first motor 11 to the combined rotational force is continuously performed. In the characteristic diagram of FIG. 4, this transition is indicated by a transition characteristic Ct with a constant rotational speed.

一方、応用例では、動力伝達状態となる直前の回転数値およびトルク値が負荷要求特性Ｌｄを下回っているため、合成回転力が発生すると同時に、直ちに負荷を回転駆動可能な状態にしなければならない。そのため、第１モータ１１の回転数と第２モータ２１の回転数とが一致すると、Ｎ−Ｔ特性は矢印Ｖβに示すように変化して負荷要求特性Ｌｄを上回る。その後、負荷要求トルクの上昇に伴い、合成回転力のＮ−Ｔ特性Ｃｓ（基本例では延長部分Ｃｓｅとして扱った部分）に沿って推移する。 On the other hand, in the application example, since the rotation value and torque value immediately before the power transmission state is lower than the load requirement characteristic Ld, the load must be immediately driven to rotate simultaneously with the generation of the combined rotational force. Therefore, when the rotation speed of the first motor 11 and the rotation speed of the second motor 21 match, the NT characteristic changes as indicated by the arrow Vβ and exceeds the load requirement characteristic Ld. Thereafter, as the required load torque increases, the transition occurs along the NT characteristic Cs of the combined rotational force (the portion treated as the extended portion Cse in the basic example).

このように応用例では、第１モータ１１が単独で回転不能となって回転数が低下し、第２モータ２１の回転数と一致して合成回転力が発生するという不連続な移行が行われる。ただし、不連続といっても、現実には、回転慣性等により不連続性を問題ないレベルに実現することができる場合がある。
また、下降行程の後半である「点Ｐ２から点Ｐ１への推移」では、合成回転力のＮ−Ｔ特性Ｃｓに沿って合成切替点Ｘｓまで、動力伝達状態を維持したまま移行可能であると考えられる。このことは、図３（ｂ）において「Ｓｉｎ＞Ｓｏｕｔ」の場合に加え、入力軸５１と出力軸５２とが等速で回転する「Ｓｉｎ＝Ｓｏｕｔ」の場合も動力伝達状態が成立すると考えることにより理解される。 As described above, in the application example, the first motor 11 is unable to rotate independently and the rotational speed is decreased, and a discontinuous transition is performed in which the combined rotational force is generated in accordance with the rotational speed of the second motor 21. . However, even in the case of discontinuity, in reality, the discontinuity may be realized at a level with no problem due to rotational inertia or the like.
Further, in the “transition from the point P2 to the point P1”, which is the latter half of the downward stroke, it is possible to shift along the NT characteristic Cs of the combined rotational force to the combined switching point Xs while maintaining the power transmission state. Conceivable. This is considered that the power transmission state is established in the case of “Sin = Sout” in which the input shaft 51 and the output shaft 52 rotate at a constant speed in addition to the case of “Sin> Sout” in FIG. Understood.

なお、図５（ｂ）に示すように、上昇行程においても負荷要求特性Ｌｕの点Ｐ２’近傍の一部の領域で同様の作動が行われる。
応用例によると、基本例よりもさらに第２モータ２１の出力を低減することができる。よって、第１モータ１１と第２モータ２１との合計出力をさらに低減することができる。 Note that, as shown in FIG. 5B, the same operation is performed in a partial region in the vicinity of the point P2 ′ of the load required characteristic Lu in the ascent process.
According to the application example, the output of the second motor 21 can be further reduced as compared with the basic example. Therefore, the total output of the first motor 11 and the second motor 21 can be further reduced.

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の駆動装置６０２について図６を参照して説明する。第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図６（ａ）に示すように、第２実施形態の駆動装置６０２は、第１実施形態の駆動装置６０１の駆動回路７２にオンオフ切替手段７３を追加したものである。
一方、負荷側（例えばロアケース８４）には、負荷回転軸６２の回転数またはトルク等の現在値を直接的または間接的に検出する回転数センサ７４やトルクセンサ７５、又はその他の検出手段が設けられる。 (Second Embodiment)
Next, the driving device 602 of the second embodiment will be described with reference to FIG. Components substantially the same as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
As shown in FIG. 6A, the driving device 602 of the second embodiment is obtained by adding an on / off switching unit 73 to the driving circuit 72 of the driving device 601 of the first embodiment.
On the other hand, the load side (for example, the lower case 84) is provided with a rotation speed sensor 74, a torque sensor 75, or other detection means for directly or indirectly detecting a current value such as the rotation speed or torque of the load rotation shaft 62. It is done.

オンオフ切替手段７３は、回転数センサ７４やトルクセンサ７５等の検出値を取得し、切替点Ｘの回転数値またはトルク値と比較して、現在の要求特性が第１トルク領域Ｔｚ１と第２トルク領域Ｔｚ２のいずれに属するかを判定する。そして、第１トルク領域Ｔｚ１では、第１モータ１１への通電をオンし第２モータ２１への通電をオフにする。また、第２トルク領域Ｔｚ２では、第２モータ２１への通電をオンし第１モータ１１への通電をオフにする。すなわち、電源７１の電力を、常にいずれか一方のモータのみに供給する。 The on / off switching means 73 acquires the detection values of the rotation speed sensor 74, the torque sensor 75, etc., and compares them with the rotation numerical value or torque value at the switching point X so that the current required characteristics are the first torque region Tz1 and the second torque. It is determined which of the region Tz2 belongs. In the first torque region Tz1, the energization to the first motor 11 is turned on and the energization to the second motor 21 is turned off. In the second torque region Tz2, the energization to the second motor 21 is turned on and the energization to the first motor 11 is turned off. That is, the power of the power supply 71 is always supplied to only one of the motors.

第１トルク領域Ｔｚ１では、第２モータ２１に通電しても空転するだけで、負荷の駆動に貢献しない。したがって、第２モータ２１への通電を停止することで、電力消費の無駄を解消することができる。また、第２モータ２１の仕事を間欠的に休止し、発熱を抑制することができる。 In the first torque region Tz1, even if the second motor 21 is energized, it only runs idle and does not contribute to driving the load. Therefore, waste of power consumption can be eliminated by stopping energization of the second motor 21. Moreover, the work of the second motor 21 can be intermittently stopped to suppress heat generation.

第２トルク領域Ｔｚ２では、第１モータ１１への通電を停止することで、第１モータ１１の仕事を間欠的に休止し、発熱を抑制することができる。しかし、第１実施形態のように合成回転力が得られないため、駆動装置６０２のＮ−Ｔ特性は、図６（ｂ）のようになる。すなわち、負荷要求特性Ｌｄの点Ｐ２との関係において、「第２モータ２１のＮ−Ｔ特性Ｃ２上の点が点Ｐ２を上回る」ようにする必要がある。そのため、第１実施形態に比べ、必然的に第２モータ２１の出力を大きくする必要がある。 In the second torque region Tz2, by stopping energization to the first motor 11, the work of the first motor 11 can be stopped intermittently and heat generation can be suppressed. However, since the combined rotational force cannot be obtained as in the first embodiment, the NT characteristic of the driving device 602 is as shown in FIG. That is, in the relationship with the point P2 of the load request characteristic Ld, it is necessary to make “a point on the NT characteristic C2 of the second motor 21 exceeds the point P2.” Therefore, it is inevitably necessary to increase the output of the second motor 21 as compared with the first embodiment.

しかし、図８（ｄ）に示す比較例と比べた場合には、第１モータ１１と第２モータ２１との合計出力を、１台の対照モータの出力よりも小さくすることができる。したがって、消費電力や発熱を低減することができる。
また、常にいずれか一方のモータのみに通電されるので、電源７１の容量を低減することができる。また、ピーク電流を低減できるため、配線部材や端子等を小型化、簡素化することができる。 However, when compared with the comparative example shown in FIG. 8D, the total output of the first motor 11 and the second motor 21 can be made smaller than the output of one reference motor. Therefore, power consumption and heat generation can be reduced.
In addition, since only one of the motors is always energized, the capacity of the power source 71 can be reduced. In addition, since the peak current can be reduced, the wiring members and terminals can be reduced in size and simplified.

（第２実施形態の変形例）
第２実施形態において、オンオフ切替手段７３は、第１トルク領域Ｔｚ１でのみ第２モータ２１への通電をオフに切り替え、第２トルク領域Ｔｚ２では、第１実施形態と同様、第１モータ１１および第２モータ２１のいずれにも通電するようにしてもよい。
これにより、第１トルク領域Ｔｚ１では、第２モータ２１への通電を停止することで、電力消費の無駄を解消することができる。また、第２モータ２１の仕事を間欠的に休止し、発熱を抑制することができる。一方、第２トルク領域Ｔｚ１では、第１実施形態と同様、合成回転力を生成することができる。 (Modification of the second embodiment)
In the second embodiment, the on / off switching means 73 switches off the energization to the second motor 21 only in the first torque region Tz1, and in the second torque region Tz2, the first motor 11 and the Any of the second motors 21 may be energized.
Thereby, in the first torque region Tz1, waste of power consumption can be eliminated by stopping energization of the second motor 21. Moreover, the work of the second motor 21 can be intermittently stopped to suppress heat generation. On the other hand, in the second torque region Tz1, a combined rotational force can be generated as in the first embodiment.

或いはこれと逆に、オンオフ切替手段７３は、第２トルク領域Ｔｚ２でのみ第１モータ１１への通電をオフに切り替え、第１トルク領域Ｔｚ１では、第１実施形態と同様、第１モータ１１および第２モータ２１のいずれにも通電するようにしてもよい。
これにより、第２トルク領域Ｔｚ２では、第１モータ１１への通電を停止することで、第１モータ１１の仕事を間欠的に休止し、発熱を抑制することができる。 Or, conversely, the on / off switching means 73 switches off the energization to the first motor 11 only in the second torque region Tz2, and in the first torque region Tz1, the first motor 11 and Any of the second motors 21 may be energized.
Thereby, in 2nd torque area | region Tz2, by stopping the electricity supply to the 1st motor 11, the work of the 1st motor 11 can be stopped intermittently and heat_generation | fever can be suppressed.

（第３実施形態）
上記第１、第２実施形態の駆動装置６０１、６０２では、ダイオード式クラッチ５０の入力軸側の第２モータモジュールは、第２モータ２１単独で構成される。それに対し、図７（ａ）に示す第３実施形態の駆動装置６０３では、第２モータモジュール２０は、第２モータ２１と減速手段２３とから構成される。
減速手段２３は、軸Ｍ２上で第２モータ２１の出力軸２２に接続される小歯車２３１と、軸Ｏ上でダイオード式クラッチ５０の入力軸５１に接続される大歯車２３２とから構成される。減速手段２３は、第２モータ２１の回転力を減速比Ｚ２（Ｚ２＞１）で減速し、「第２モータモジュール２０の回転力」としてダイオード式クラッチ５０の入力軸５１に伝達する。 (Third embodiment)
In the driving devices 601 and 602 of the first and second embodiments, the second motor module on the input shaft side of the diode clutch 50 is configured by the second motor 21 alone. On the other hand, in the driving device 603 of the third embodiment shown in FIG. 7A, the second motor module 20 includes the second motor 21 and the speed reduction means 23.
The speed reduction means 23 includes a small gear 231 connected to the output shaft 22 of the second motor 21 on the axis M2, and a large gear 232 connected to the input shaft 51 of the diode-type clutch 50 on the axis O. . The speed reduction means 23 decelerates the rotational force of the second motor 21 with a reduction ratio Z2 (Z2> 1), and transmits it to the input shaft 51 of the diode clutch 50 as “the rotational force of the second motor module 20”.

ここで、「減速手段」は、図７（ａ）に図示するような平歯車による減速機構に限らず、はすば歯車、遊星歯車列による減速機構やサイクロイド減速機等であってもよい。
第３実施形態では、減速手段２３の減速比Ｚ２の設定次第では、第１モータ１１と第２モータ２１とを共通仕様にすることができるため、設計工数や部品管理コスト等を低減することができる。 Here, the “deceleration means” is not limited to a reduction mechanism using a spur gear as shown in FIG. 7A, but may be a helical gear, a reduction mechanism using a planetary gear train, a cycloid reduction device, or the like.
In the third embodiment, depending on the setting of the reduction ratio Z2 of the speed reduction means 23, the first motor 11 and the second motor 21 can be made to have a common specification, so that the design man-hours, parts management costs, etc. can be reduced. it can.

（第３実施形態の変形例）
図７（ｂ）に示す変形例では、駆動装置６０３の出力軸、すなわち第１モータ１１の出力軸と負荷回転軸６２との間に、さらに減速手段６１が設けられる。減速手段６１は、軸Ｍ１上で第１モータ１１の出力軸１２に接続される小歯車６１１と、軸Ｏ上で負荷回転軸６２に接続される大歯車６１２とから構成される。減速手段６１は、駆動装置６０３の回転力を減速比Ｚ１（Ｚ１＞１）で減速し、負荷回転軸６２に伝達する。
これにより、駆動装置６０３の出力を全体的に「高トルク低回転」側にシフトするため、特に負荷が比較的高い場合に有効である。 (Modification of the third embodiment)
In the modification shown in FIG. 7B, the speed reduction means 61 is further provided between the output shaft of the drive device 603, that is, the output shaft of the first motor 11 and the load rotation shaft 62. The speed reduction means 61 includes a small gear 611 connected to the output shaft 12 of the first motor 11 on the axis M1 and a large gear 612 connected to the load rotation shaft 62 on the axis O. The speed reducer 61 decelerates the rotational force of the drive device 603 with a speed reduction ratio Z <b> 1 (Z <b>1> 1) and transmits it to the load rotation shaft 62.
As a result, the output of the drive device 603 is shifted to the “high torque low rotation” side as a whole, which is particularly effective when the load is relatively high.

（その他の実施形態）
上記実施形態における第１モータ１１および第２モータ２１のモータの種類、形式は限定されない。例えば、ブラシ付きモータであってもブラシレスモータであってもよい。
ブラシレスモータを採用する場合、負荷の検出回転角に対して進角する位相差でブラシレスモータを回転させる「進角制御」を実行することで、負荷要求特性Ｌｄにより細かく相応する効果的な出力をさせることが可能となる。 (Other embodiments)
The types and types of the first motor 11 and the second motor 21 in the above embodiment are not limited. For example, it may be a brush motor or a brushless motor.
When adopting a brushless motor, by executing “advance control” that rotates the brushless motor with a phase difference that is advanced with respect to the detected rotation angle of the load, an effective output that corresponds more finely to the load requirement characteristic Ld can be obtained. It becomes possible to make it.

また、本発明の駆動装置は、可変圧縮比エンジンの他、産業用ロボット、工作機械等、同一方向の回転途中に要求Ｎ−Ｔ特性が変動する負荷に対して広く適用可能である。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。 In addition to the variable compression ratio engine, the drive device of the present invention can be widely applied to loads such as industrial robots and machine tools whose required NT characteristics fluctuate during rotation in the same direction.
As mentioned above, this invention is not limited to such embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can implement with a various form.

１１・・・第１モータ、
２０・・・第２モータモジュール、
２１・・・第２モータ（第２モータモジュール）、
２３・・・減速手段（第２モータモジュール）、
５０・・・ダイオード式クラッチ（回転力伝達部材）、
５１・・・入力軸、外輪、
５２・・・出力軸、内輪、
６０１、６０２、６０３・・・駆動装置、
６２・・・負荷回転軸、
６６・・・偏芯カム、
７３・・・オンオフ切替手段、
８０・・・可変圧縮比エンジン、
Ｃ１・・・第１モータ１１のＮ−Ｔ特性、
Ｃ２・・・第２モータ２１のＮ−Ｔ特性、
Ｃｓ・・・合成回転力のＮ−Ｔ特性、
Ｌｄ・・・負荷要求特性（下降行程）、
Ｌｕ・・・負荷要求特性（上昇行程）、
Ｐ１・・・（「低トルク高回転」の）点、
Ｐ２・・・（「高トルク低回転」の）点、
Ｘ・・・切替点、
Ｔｘ・・・切替トルク、
Ｔｚ１・・・第１トルク領域、
Ｔｚ２・・・第２トルク領域。 11 ... 1st motor,
20 ・・・ Second motor module,
21 ・・・ Second motor (second motor module),
23 ... Deceleration means (second motor module),
50 ・・・ Diode type clutch (rotational force transmission member),
51 ・・・ Input shaft, outer ring,
52 ・・・ Output shaft, inner ring,
601, 602, 603... Driving device,
62 ・・・ Load rotating shaft,
66 ・・・ Eccentric cam,
73 ... ON / OFF switching means,
80 ・・・ Variable compression ratio engine,
C1... NT characteristic of the first motor 11
C2 ... NT characteristics of the second motor 21
Cs: NT characteristic of combined rotational force,
Ld: Load requirement characteristics (down stroke),
Lu: Load requirement characteristics (upward stroke),
P1 (point of "low torque high rotation"),
P2 ... ("High torque low rotation") point,
X ... Switching point,
Tx ... Switching torque,
Tz1 ... 1st torque area,
Tz2 ... 2nd torque area.

Claims

出力軸が負荷に接続される第１モータと、
第２モータによって構成され、又は、第２モータと当該第２モータの出力軸に接続される減速手段との組合せによって構成される第２モータモジュールと、
前記第１モータの入力軸と前記第２モータモジュールの出力軸との間に設けられ、前記第１モータの回転数が前記第２モータモジュールの出力軸の回転数より高いとき前記第１モータの回転に対して前記第２モータモジュールの出力軸を空転させ、前記第１モータの回転数が前記第２モータモジュールの出力軸の回転数より低いとき前記第２モータモジュールが出力する回転力を前記第１モータの入力軸に伝達する回転力伝達部材と、
を備える駆動装置であって、
前記第１モータおよび前記第２モータモジュールの回転数−トルク特性について、
当該駆動装置が出力可能なトルク範囲のうち相対的に低トルクのとき、前記第１モータの回転数は前記第２モータモジュールの回転数よりも高く、
当該駆動装置が出力可能な回転数範囲のうち相対的に低回転数のとき、前記第２モータモジュールのトルクは前記第１モータのトルクよりも高く、
前記第１モータの回転数−トルク特性線と前記第２モータモジュールの回転数−トルク特性線との交点におけるトルクである切替トルクよりも負荷の要求トルクが低い第１トルク領域では、前記第１モータの回転力によって負荷を回転駆動し、
前記切替トルクよりも負荷の要求トルクが高い第２トルク領域では、少なくとも前記第２モータモジュールの回転力によって負荷を回転駆動することを特徴とする駆動装置。 A first motor whose output shaft is connected to a load;
A second motor module configured by a second motor or configured by a combination of a second motor and a speed reduction unit connected to the output shaft of the second motor;
Provided between the input shaft of the first motor and the output shaft of the second motor module, and when the rotational speed of the first motor is higher than the rotational speed of the output shaft of the second motor module. The output shaft of the second motor module is idled with respect to the rotation, and the rotational force output by the second motor module when the rotational speed of the first motor is lower than the rotational speed of the output shaft of the second motor module is A rotational force transmitting member that transmits to the input shaft of the first motor;
A drive device comprising:
Regarding the rotational speed-torque characteristics of the first motor and the second motor module,
When the torque range that can be output by the drive device is relatively low, the rotation speed of the first motor is higher than the rotation speed of the second motor module,
The torque of the second motor module is higher than the torque of the first motor when the rotational speed range that the drive device can output is relatively low.
In the first torque region where the required torque of the load is lower than the switching torque that is the torque at the intersection of the rotational speed-torque characteristic line of the first motor and the rotational speed-torque characteristic line of the second motor module, The load is rotated by the rotational force of the motor,
In the second torque region where the required load torque is higher than the switching torque, the drive device is configured to rotationally drive the load by at least the rotational force of the second motor module.

前記第１モータおよび前記第２モータモジュールは共に継続的に通電され、
前記第１トルク領域では、前記第２モータモジュールの出力軸が空転し、
前記第２トルク領域では、前記第２モータモジュールの回転力と前記第１モータの回転力との合成回転力によって負荷を回転駆動することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。 Both the first motor and the second motor module are continuously energized,
In the first torque region, the output shaft of the second motor module idles,
2. The driving device according to claim 1, wherein in the second torque region, the load is rotationally driven by a combined rotational force of the rotational force of the second motor module and the rotational force of the first motor.

負荷の要求特性に基づいて前記第１モータおよび前記第２モータモジュールへの通電をオンオフ切替可能なオンオフ切替手段を備え、
前記オンオフ切替手段は、前記第１トルク領域で前記第１モータへの通電をオンし前記第２モータモジュールへの通電をオフすることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。 An on / off switching means capable of switching on / off the energization of the first motor and the second motor module based on a required characteristic of a load;
2. The driving apparatus according to claim 1, wherein the on / off switching unit turns on energization of the first motor and turns off energization of the second motor module in the first torque region.

負荷の要求特性に基づいて前記第１モータおよび前記第２モータモジュールへの通電をオンオフ切替可能なオンオフ切替手段を備え、
前記オンオフ切替手段は、前記第２トルク領域で前記第１モータへの通電をオフし前記第２モータモジュールへの通電をオンすることを特徴とする請求項１または３に記載の駆動装置。 An on / off switching means capable of switching on / off the energization of the first motor and the second motor module based on a required characteristic of a load;
4. The driving apparatus according to claim 1, wherein the on / off switching unit turns off energization of the first motor and turns on energization of the second motor module in the second torque region. 5.