CN106256583A - 混合动力车辆用驱动装置 - Google Patents

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CN106256583A
CN106256583A CN201610438908.XA CN201610438908A CN106256583A CN 106256583 A CN106256583 A CN 106256583A CN 201610438908 A CN201610438908 A CN 201610438908A CN 106256583 A CN106256583 A CN 106256583A
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China
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wheel carrier
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远藤隆人
岩濑雄二
永井秀和
畑建正
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Toyota Motor Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H—GEARING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
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Abstract

本发明涉及混合动力车辆用驱动装置，提供一种能够设定多样的行驶模式且能够变更动力分配率的混合动力车辆用的驱动装置。混合动力车辆用驱动装置具备：第一行星齿轮机构，通过被输入由发动机输出的动力的第一输入要素、与第一电动机连结的第一反力要素、第一输出要素来进行差动作用；第二行星齿轮机构，通过与第一输出要素连结的第二输入要素、与输出构件连结的第二输出要素、第二反力要素来进行差动作用；第一离合器机构，将第一输入要素和第一反力要素中的任意一方与第二反力要素选择性地连结；以及第二离合器机构，将第二行星齿轮机构的至少任意两个所述要素选择性地连结而使第二行星齿轮机构一体化。

Description

混合动力车辆用驱动装置
技术领域
本发明涉及具备发动机和电动机作为驱动力源的驱动装置。特别涉及除了具备发动机之外还具备两个电动机或电动发电机的混合动力驱动装置。
背景技术
这种驱动装置的一例在专利文献1中有记载。第一电动机主要是对发动机转速进行控制的电动机，发动机和第一电动机与构成动力分配机构的行星齿轮机构中的规定的旋转要素分别连结。设有用于使从该动力分配机构中的输出要素输出的转矩变化的变速部。该变速部由具有与动力分配机构的输出要素连结的输入要素、反力要素和输出要素的行星齿轮机构构成，具备选择性地固定反力要素的第一接合机构、将反力要素和输入要素连结而选择性地使变速部的整体一体化的第二接合机构。
在具备动力分配机构的混合动力车中，将发动机和第一电动机以能够进行转矩传递的方式连结，因此还能够通过第一电动机使发动机起转(cranking)。在专利文献2中记载了设有除第二电动机以外的机构作为用于使第一电动机产生的起转转矩增大的机构的例子。
在专利文献3中记载了与上述的专利文献1记载的装置同样地在动力分配机构的输出侧设有变速部的混合动力车的驱动装置。专利文献3记载的装置中的变速部由行星齿轮机构构成，将太阳轮固定，行星轮架成为输入要素，齿圈成为输出要素。还具备将齿圈与输出齿轮连结的第一离合器、将行星轮架与输出齿轮连结的第二离合器、将行星轮架固定的制动器这三个接合机构。该专利文献3记载的装置能够设定：通过第二电动机的驱动力进行行驶的EV模式；通过利用发动机对第一电动机进行驱动而发电的电力来驱动第二电动机而进行行驶的串联模式；将发动机输出的动力向第一电动机侧和输出齿轮侧分配，向从输出齿轮输出的转矩中附加第二电动机输出的转矩，通过这些转矩而行驶的混合动力模式。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-51146号公报
专利文献2：日本专利第3852321号公报
专利文献3：日本专利第5391959号公报
专利文献1记载的装置是将动力分配机构的输出要素与能够变速成高及低这两级的变速部连结的结构，因此能够将驱动转矩或输出转速切换为高低两级。然而，在发动机输出动力的情况下，需要通过第一电动机产生反力转矩，因此无法使第一电动机作为输出用于行驶的转矩的电动机起作用。即，在专利文献1记载的装置中，无法设定发动机和第一及第二电动机这三者输出用于行驶的转矩的行驶模式，在提高行驶模式的多样性的方面还有改善的余地。这样的情况在专利文献2或专利文献3记载的装置中也一样。
发明内容
本发明着眼于上述的技术课题而作出，目的在于提供一种能够设定发动机和两个电动机全部输出用于行驶的驱动力的行驶模式的混合动力车辆用驱动装置。
为了实现上述的目的，本发明涉及一种混合动力车辆用驱动装置，其构成为将发动机输出的动力向具有发电功能的第一电动机侧和输出构件侧分配，将第二电动机输出的动力附加到从所述输出构件输出的动力，所述第二电动机通过由所述第一电动机发电的电力来驱动，所述混合动力车辆用驱动装置的特征在于，具备：第一行星齿轮机构，通过第一输入要素、第一反力要素和第一输出要素来进行差动作用，所述第一输入要素被输入由所述发动机输出的动力，所述第一反力要素与所述第一电动机连结；第二行星齿轮机构，通过第二输入要素、第二输出要素和第二反力要素来进行差动作用，所述第二输入要素与所述第一输出要素连结，所述第二输出要素与所述输出构件连结；第一离合器机构，将所述第一输入要素和所述第一反力要素中的任意一方与所述第二反力要素选择性地连结；以及第二离合器机构，将所述第二行星齿轮机构中的至少任意两个所述旋转要素选择性地连结而使所述第二行星齿轮机构一体化。
在本发明中，可以的是，所述第一行星齿轮机构由单小齿轮型行星齿轮机构构成，该单小齿轮型行星齿轮机构具备第一太阳轮、第一齿圈和第一行星轮架，所述第一齿圈相对于所述第一太阳轮配置在同心圆上，所述第一行星轮架对与所述第一太阳轮及所述第一齿圈啮合的小齿轮进行保持而旋转，所述第一反力要素是所述第一太阳轮和所述第一齿圈中的任意一方，且所述第一输出要素是所述第一太阳轮和所述第一齿圈中的另一方。
在本发明中，在第一行星齿轮机构如上述那样由单小齿轮型行星齿轮机构构成的情况下，可以的是，所述第二行星齿轮机构由单小齿轮型行星齿轮机构构成，该单小齿轮型行星齿轮机构具备第二太阳轮、第二齿圈和第二行星轮架，所述第二齿圈相对于所述第二太阳轮配置在同心圆上，所述第二行星轮架对与所述第二太阳轮及所述第二齿圈啮合的小齿轮进行保持而旋转，所述第一齿圈与所述第二行星轮架连结，所述第一离合器机构构成为将所述第一行星轮架与所述第二太阳轮连结。
而且，在本发明中，可以的是，所述第一行星齿轮机构及第二行星齿轮机构在同一轴线上沿所述轴线的方向排列配置，所述第一离合器机构及第二离合器机构在与所述第一行星齿轮机构及第二行星齿轮机构相同的轴线上隔着所述第二行星齿轮机构而配置在与所述第一行星齿轮机构相反的一侧。
此外，本发明可以还具备控制器，该控制器对所述发动机、所述第一电动机、所述第二电动机、所述第一离合器机构和所述第二离合器机构进行控制，所述控制器构成为使所述第一离合器机构和第二离合器机构接合，且使用于使所述混合动力车辆行驶的驱动力从所述发动机、所述第一电动机和所述第二电动机输出。
本发明可以还具备选择性地阻止所述第一输入要素的旋转的制动器机构。
发明效果
在本发明中，通过使第一离合器机构接合而将第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构中的两个旋转要素彼此连结，因此这些行星齿轮机构构成复合行星齿轮机构，除此之外通过使第二离合器机构接合，使所述复合行星齿轮机构的整体一体化。其结果是，发动机和第一电动机成为与输出构件所谓直接连结的状态，因此除了发动机及第二电动机之外，第一电动机也能够输出用于行驶的驱动力，结果是，能够成为发动机及两个电动机全部输出用于行驶的驱动力的行驶模式。
而且，在本发明中，通过单小齿轮型行星齿轮机构来构成各行星齿轮机构，并将各离合器机构隔着第二行星齿轮机构而配置在与第一行星齿轮机构相反的一侧，由此前述的旋转要素彼此的连结、这些旋转要素与各离合器机构或第一电动机或发动机的连结变得容易，能够简化驱动装置的整体的结构，而且能够实现小型化。
此外，根据本发明，通过设置选择性地阻止第一输入要素的旋转的制动器机构，能够将第一电动机的转矩作为用于行驶的转矩向输出构件传递。因此，能够进行以第一电动机和第二电动机为驱动力源的所谓电动机行驶。
附图说明
图1是用于说明本发明的一实施例的概要图。
图2是将各行驶模式下的离合器机构的接合及释放的状态汇总表示的图表。
图3是添加了EV行驶模式下的转矩的传递的状态的与图1同样的概要图。
图4是添加了混合动力行驶模式的高模式(high mode)下的转矩的传递的状态的与图1同样的概要图。
图5是用于说明该高模式下的动作状态的共线图。
图6是添加了混合动力行驶模式的低模式(low mode)下的转矩的传递的状态的与图1同样的概要图。
图7是用于说明该低模式下的动作状态的共线图。
图8是添加了直接连结模式下的转矩的传递的状态的与图1同样的概要图。
图9是用于说明该直接连结模式下的动作状态的共线图。
图10是用于说明本发明的其他实施例的概要图。
图11是将图10所示的实施例的各行驶模式下的离合器机构的接合及释放的状态汇总表示的图表。
图12是用于说明图10所示的实施例的高模式下的动作状态的共线图。
图13是用于说明图10所示的实施例的低模式下的动作状态的共线图。
图14是用于说明利用双小齿轮型行星齿轮机构构成第二行星齿轮机构的实施例的概要图。
图15是用于说明图14所示的实施例的高模式及低模式下的动作状态的共线图。
图16是用于说明以使图14所示的结构适合于FR车的方式进行了变更的实施例的概要图。
图17是用于说明利用双小齿轮型行星齿轮机构构成动力分配机构的实施例的概要图。
图18是用于说明图17所示的实施例的高模式及低模式下的动作状态的共线图。
图19是用于说明以使图17所示的结构适合于FR车的方式进行了变更的实施例的概要图。
图20是用于说明向图1所示的结构中加入了制动器机构的实施例的概要图。
图21是用于说明图20所示的实施例的高模式及低模式下的动作状态的共线图。
标号说明
1…发动机，2…第一电动机，3…第二电动机，4、4a…动力分配机构，5、5a…太阳轮，6、6a…齿圈，7、7a、7b…小齿轮，8、8a…行星轮架，9、9a…第二行星齿轮机构，10、10a…太阳轮，11、11a…齿圈，12、12a、12b…小齿轮，13、13a…行星轮架，14…输出齿轮，14a…输出轴，CL1…第一离合器机构，CL2…第二离合器机构，15…副轴，16…从动齿轮，17…驱动齿轮，18…差动齿轮，19…齿圈，20…转子轴，21…驱动齿轮，22…驱动轴，23…电源部，24…电子控制装置(ECU)，B…制动器机构。
具体实施方式
接下来，参照附图，说明本发明的实施方式。需要说明的是，以下的实施方式只不过是示出将本发明具体化的情况的例子，并不限定本发明。
图1是表示本发明的一具体例的概要图，是以适合于前发动机·前驱动车(FF车)或后发动机·后驱动车(RR车)的方式构成的例子。在此所示的例子是具备发动机1和两个电动机2、3的所谓双电动机类型的驱动装置，第一电动机2由具有发电功能的电动机(即电动发电机：MG1)构成，通过第一电动机2控制发动机1的转速，并通过由第一电动机2发电的电力来驱动第二电动机3，将该第二电动机3输出的驱动力附加到用于行驶的驱动力。需要说明的是，第二电动机3可以由具有发电功能的电动机(即电动发电机：MG2)构成。
设有将发动机1输出的动力向第一电动机2侧和输出侧分配的动力分配机构4。动力分配机构4只要是通过三个旋转要素进行差动作用的机构即可，可以采用行星齿轮机构。在图1所示的例子中，通过单小齿轮型的行星齿轮机构来构成，该动力分配机构4相当于本发明的实施例中的第一行星齿轮机构。图1所示的动力分配机构4具备太阳轮5、齿圈6和行星轮架8作为旋转要素，所述太阳轮5是相当于本发明的实施例中的第一太阳轮的外齿齿轮，所述齿圈6是相对于太阳轮5配置在同心圆上的相当于本发明的实施例中的第一齿圈的内齿齿轮，所述行星轮架8对配置在上述太阳轮5与齿圈6之间而与太阳轮5和齿圈6啮合的小齿轮7进行保持，相当于本发明的实施例中的第一行星轮架。该太阳轮5相当于本发明的实施例中的第一反力要素，齿圈6相当于本发明的实施例中的第一输出要素，行星轮架8相当于本发明的实施例中的第一输入要素。
发动机1输出的动力向所述行星轮架8输入。具体而言，与发动机1的输出轴连结的输入轴(分别未图示)连结于行星轮架8。需要说明的是，可以取代将行星轮架8与输入轴直接连结的结构，而经由齿轮机构等传动机构将行星轮架8与输入轴连结。而且，可以在该输出轴与输入轴之间配置减振机构、变矩器(分别未图示)等机构。
在太阳轮5上连结第一电动机2(更详细而言是第一电动机2的转子)。在图1所示的例子中，动力分配机构4及第一电动机2配置在与发动机1的旋转中心轴线相同的轴线上，第一电动机2隔着动力分配机构4而配置在与发动机1相反的一侧。在该动力分配机构4与发动机1之间，在与上述动力分配机构4及发动机1相同的轴线上以沿着该轴线的方向排列的方式配置第二行星齿轮机构9。第二行星齿轮机构9成为所谓变速部，在图1所示的例子中，通过单小齿轮型行星齿轮机构来构成，是具有太阳轮10、齿圈11和行星轮架13并通过这三个旋转要素进行差动作用的差动机构，所述太阳轮10是相当于本发明的实施例中的第二反力要素的外齿轮，相当于本发明的实施例中的第二太阳轮，所述齿圈11是相对于太阳轮10配置在同心圆上的相当于本发明的实施例中的第二输出要素或第二齿圈的内齿齿轮，所述行星轮架13对配置在上述太阳轮10与齿圈11之间而与上述太阳轮10及齿圈11啮合的小齿轮12进行保持，相当于本发明的实施例中的第二输入要素或第二行星轮架。在该第二行星齿轮机构9的行星轮架13上连结动力分配机构4的齿圈6。而且，在第二行星齿轮机构9的齿圈11上连结相当于本发明的实施例中的输出构件的输出齿轮14。
以使上述的动力分配机构4和第二行星齿轮机构9构成复合行星齿轮机构的方式设置第一离合器机构CL1。第一离合器机构CL1用于将第二行星齿轮机构9中的反力要素即太阳轮10选择性地连结于动力分配机构4中的输入要素或反力要素，在图1所示的例子中，将第二行星齿轮机构9的太阳轮10与动力分配机构4的行星轮架8连结。该第一离合器机构CL1可以是湿式多片离合器等摩擦式的离合器机构，或者可以是牙嵌式离合器等啮合式的离合器机构。通过使该第一离合器机构CL1接合而将动力分配机构4的行星轮架8与第二行星齿轮机构9的太阳轮10连结，从而形成了它们成为输入要素，并且动力分配机构4的太阳轮5成为反力要素，而且第二行星齿轮机构9的齿圈11成为输出要素的复合行星齿轮机构。
此外，设有用于使第二行星齿轮机构9的整体一体化的第二离合器机构CL2。该第二离合器机构CL2是用于将第二行星齿轮机构9的太阳轮10与行星轮架8或齿圈11连结或者将行星轮架8与齿圈11连结等将至少任意两个旋转要素连结的结构，可以通过摩擦式或啮合式的离合器机构来构成。在图1所示的例子中，第二离合器机构CL2构成为将第二行星齿轮机构9的太阳轮10与齿圈11连结。并且，第一离合器机构CL1及第二离合器机构CL2配置在与发动机1及动力分配机构4以及第二行星齿轮机构9相同的轴线上，且隔着第二行星齿轮机构9而配置在与动力分配机构4相反的一侧。需要说明的是，各离合器机构CL1、CL2彼此如图1所示可以在半径方向上以排列的状态配置于内周侧和外周侧，或者可以沿轴线方向排列配置。如图1所示，在沿半径方向排列配置的情况下，能够缩短作为驱动装置的整体的轴长。而且，在沿轴线方向排列配置的情况下，各离合器机构CL1、CL2的外径的制约减小，因此在采用摩擦式的离合器机构的情况下，能够减少摩擦片的张数。
与上述的发动机1、动力分配机构4或第二行星齿轮机构9的旋转中心轴线平行地配置副轴15。与所述输出齿轮14啮合的从动齿轮16安装于该副轴15。而且，在副轴15安装驱动齿轮17，该驱动齿轮17与作为终级减速器的差动齿轮18中的齿圈19啮合。此外，在第二电动机3的转子轴20上安装的驱动齿轮21与所述从动齿轮16啮合。因此，将第二电动机3输出的动力或转矩以上述的从动齿轮16的部分添加到从所述输出齿轮14输出的动力或转矩中。并将这样合成后的动力或转矩从差动齿轮18向左右的驱动轴22输出。
所述第一电动机2和第二电动机3与具备蓄电池、逆变器或转换器(分别未图示)的电源部23连接。该电源部23构成为由以微型计算机为主体而构成的电子控制装置(ECU)24控制。例如，第一电动机2作为发电机起作用，将由第一电动机2发电的电力向第二电动机3供给而第二电动机3作为电动机进行动作。而且，从电源部23向各电动机2、3供给电力而从这些电动机2、3输出用于行驶的驱动力。或者在减速时使第二电动机3作为发电机起作用，将发电的电力向电源部23充电。EUC24还构成为对所述发动机1、各离合器机构CL1、CL2进行控制。因此，ECU24相当于本发明的实施例中的控制器。
上述的驱动装置通过具备两个离合器机构CL1、CL2而能够设定四个行驶模式。通过所述ECU24控制各离合器机构CL1、CL2及发动机1以及各电动机2、3，由此来设定各行驶模式。图2以图表的形式示出了这些行驶模式和各行驶模式下的离合器机构CL1、CL2的接合及释放的状态。EV行驶模式是作为所谓电动汽车而行驶的模式，将各离合器机构CL1、CL2释放。而且，第二电动机3通过电源部23的电力而作为电动机进行动作。发动机1及第一电动机2停止。在该EV行驶模式下，朝向差动齿轮18的转矩的传递状态如图3的箭头所示。即，第二电动机3输出的转矩从驱动齿轮21经由从动齿轮16向副轴15传递，而且从驱动齿轮17经由齿圈19向差动齿轮18传递。这种情况下，通过从动齿轮16旋转而输出齿轮14及与之一体的齿圈11旋转，但是各离合器机构CL1、CL2被释放而太阳轮10空转，因此行星轮架13、与之连结的动力分配机构4中的齿圈6不旋转。即，不会使第一电动机2、发动机1牵连旋转，因此能够避免或抑制动力损失。换言之，能够进行能量效率良好的行驶。
作为混合动力行驶模式，可以设定高(Hi)模式和低(Lo)模式。高模式仅使第一离合器机构CL1接合而设定。如前述那样通过第一离合器机构CL1将动力分配机构4的行星轮架8与第二行星齿轮机构9的太阳轮10连结，由此通过动力分配机构4和第二行星齿轮机构9形成复合行星齿轮机构。混合动力行驶模式是通过发动机1输出的动力进行行驶的模式，发动机1输出的动力的传递的状态如图4所示。发动机1的动力向动力分配机构4的行星轮架8和第二行星齿轮机构9的太阳轮10传递。在动力分配机构4中，传递至行星轮架8的动力向太阳轮5和齿圈6分配地传递。通过传递至太阳轮5的动力来驱动第一电动机2，第一电动机2作为发电机起作用，进行发电。与该发电相伴的负转矩(沿着与发动机1的旋转方向相反的方向作用的转矩)作用于太阳轮5。而且，从齿圈6向第二行星齿轮机构9的行星轮架13传递动力，与该动力和向太阳轮10传递的动力对应的动力向齿圈11传递。从齿圈11经由前述的从动齿轮16及副轴15以及驱动齿轮17向差动齿轮18传递动力。
另一方面，通过第一电动机2发电的电力而第二电动机3作为电动机起作用，该动力经由驱动齿轮21向所述从动齿轮16传递。即，暂时转换为电力的动力由第二电动机3再次转换成机械的动力，附加到从输出齿轮14输出的动力。
该高模式下的共线图如图5所示。共线图是将表示复合行星齿轮机构的各旋转要素的直线空出齿轮比的间隔而相互平行地引出，并将距与这些直线正交的基线的距离表示作为各个旋转要素的转速的图。在该复合行星齿轮机构中，通过第一离合器机构CL1连结的行星轮架8和太阳轮10形成输入要素，发动机1输出的动力向上述行星轮架8和太阳轮10传递。而且，第一电动机2作为发电机起作用而产生的负转矩向动力分配机构4的太阳轮5施加，太阳轮5成为反力要素。图5示出太阳轮5的转速形成为比行星轮架8或太阳轮10的转速(或发动机转速)低旋转的状态，在此状态下，作为输出要素的第二行星齿轮机构9的齿圈11成为比行星轮架8或太阳轮10的转速(或者发动机转速)高的转速。因此，在作为输入转速与输出转速之比即变速比来观察的情况下，成为比“1”小的变速比，成为所谓过驱动状态。而且，发动机1输出的动力中的向第一电动机2侧传递的动力与向齿圈11侧传递的动力的比率，即向第一电动机2侧传递的驱动力为“1”的情况下，齿圈11侧的传递的驱动力的比例即驱动力分配率成为“1/(ρ1+ρ1×ρ2)”。在此，“ρ1”是构成动力分配机构4的行星齿轮机构的齿轮比(齿圈6的齿数与太阳轮5的齿数的比率)，“ρ2”是第二行星齿轮机构9的齿轮比(齿圈11的齿数与太阳轮10的齿数的比率)。
接下来说明低模式，低模式通过将第一离合器机构CL1释放并使第二离合器机构CL2接合来设定，发动机1输出的动力的传递的状态如图6所示。若将第一离合器机构CL1释放，则在动力分配机构4与第二行星齿轮机构9之间仅连结齿圈6和行星轮架13，因此发动机1输出的动力中的分配给齿圈6的动力向第二行星齿轮机构9的行星轮架13传递。在第二行星齿轮机构9中，第二离合器机构CL2接合而将太阳轮10和齿圈11这两个旋转要素连结，因此第二行星齿轮机构9的整体成为一体进行旋转。因此，第二行星齿轮机构9没有进行变速作用，因此动力分配机构4的齿圈6的动力没有由第二行星齿轮机构9增减而向输出齿轮14传递。并且，从输出齿轮14经由前述的从动齿轮16及副轴15以及驱动齿轮17向差动齿轮18传递动力。
另一方面，通过由第一电动机2发电的电力而第二电动机3作为电动机起作用，其动力经由驱动齿轮21向所述从动齿轮16传递。即，暂时转换成电力的动力由第二电动机3再次转换成机械的动力，附加到从输出齿轮14输出的动力。
低模式下的共线图如图7所示。动力分配机构4单独起作用，从作为其输出要素的齿圈6向第二行星齿轮机构9传递动力。该第二行星齿轮机构9整体成为一体进行旋转，因此作为输出要素的齿圈11与作为输入要素的行星轮架13以相同速度旋转，结果是，动力分配机构4的齿圈6的动力未增减而从输出齿轮14输出。因此，即使在发动机1的转速及第一电动机2的转速与上述的高模式的情况相同的情况下，输出齿轮14的转速也成为比高模式下的转速低的转速，对应于该转速的降低量而变速比增大。而且，发动机1输出的动力的分配仅通过动力分配机构4进行，因此在向第一电动机2侧传递的驱动力的比例为“1”的情况下，向输出齿轮14侧传递的动力的比例即低模式下的驱动力分配率成为“1/ρ1”。
通过各离合器机构CL1、CL2均接合来设定直接连结模式。直接连结模式下的动力的传递状态如图8所示，而且共线图如图9所示。如前述那样，通过第二离合器机构CL2接合而第二行星齿轮机构9的整体成为一体进行旋转。而且，通过第一离合器CL1接合而在第二行星齿轮机构9的太阳轮10上连结发动机1。因此，发动机1输出的动力经由第二行星齿轮机构9向输出齿轮14直接传递。而且，在动力分配机构4中，行星轮架8与发动机1连结，而且齿圈6经由第二行星齿轮机构9及第一离合器机构CL1而与发动机1连结，因此动力分配机构4的整体成为一体进行旋转，不进行差动作用。因此，第一电动机2通过电源部23的电力而作为电动机起作用所产生的输出转矩经由动力分配机构4及第二行星齿轮机构9不增减地向输出齿轮14传递。这样，发动机1与第一电动机2的动力相加而从输出齿轮14输出。而且，即使在这种情况下第二电动机3通过电源部23的电力也作为电动机起作用，其输出的动力以前述的从动齿轮16的部分加入到发动机1及第一电动机2的动力中。即，发动机1及第一以及第二电动机2、3全部输出行驶用的驱动力，其驱动力从差动齿轮18向左右的驱动轴22传递。因此，在该直接连结模式中，利用作为燃料而具备的化学能量及电源部23的电能这两者来产生驱动力，因此作为混合动力车辆而能够产生最大的驱动力。换言之，为了混合动力车的行驶而能够有效地使用电源部23的电力。尤其是如图9所示，在动力分配机构4或第二行星齿轮机构9中各个旋转要素彼此不产生相对旋转，因此能够抑制能量损失而提高能量效率。
本发明的实施例的驱动装置如参照上述的图1说明那样，将构成动力分配机构4的行星齿轮机构的齿圈6与第二行星齿轮机构9的行星轮架13连结，并将构成动力分配机构4的行星齿轮机构的行星轮架8与第二行星齿轮机构9的太阳轮10选择性地连结而形成复合行星齿轮机构，由此来变更驱动力分配率。即使是图1所示的结构以外的结构，也可以进行这样的所谓复合化。图10是表示本发明的其他实施例的概要图，在此所示的驱动装置是对图1所示的结构中的动力分配机构4与第二行星齿轮机构9的连结状态及离合器机构CL1、CL2的配置进行了变更的例子。
在图10所示的例子中，将动力分配机构4中的齿圈6与第二行星齿轮机构9中的太阳轮10连结。第一离合器机构CL1配置在动力分配机构4与第一电动机2之间，将动力分配机构4的行星轮架8与第二行星齿轮机构9的齿圈11选择性地连结。因此，在第二行星齿轮机构9中，太阳轮10相当于本发明的实施例中的第二输入要素。输出齿轮14与第二行星齿轮机构9的行星轮架13连结，因此该行星轮架13相当于本发明的实施例中的第二输出要素。此外，第二行星齿轮机构9的齿圈11相当于本发明的实施例中的第二反力要素。而且，在图10所示的例子中，第一离合器机构CL1将动力分配机构4中的行星轮架8与第二行星齿轮机构9中的齿圈9选择性地连结，配置在动力分配机构4与第一电动机2之间。而且，第二离合器机构CL2将第二行星齿轮机构9的太阳轮10与行星轮架13选择性地连结，在与第二行星齿轮机构9相同的轴线上配置于发动机1侧。其他的结构与图1所示的结构相同，因此图10中标注与图1同样的标号而省略其说明。
即使在如图10所示那样构成的情况下，也能够设定EV行驶模式、混合动力行驶模式下的高模式及低模式、以及直接连结模式，用于设定各个模式的各离合器机构CL1、CL2的接合及释放的状态如图11所示。如图11所示，在图10所示的结构的驱动装置中，通过第一离合器机构CL1的接合来设定混合动力行驶模式下的低模式，通过第二离合器机构CL2的接合来设定混合动力行驶模式下的高模式。即，用于设定这些模式的各离合器机构CL1、CL2的接合及释放的状态与图1所示那样构成的例子相反。需要说明的是，关于EV行驶模式及直接连结模式，与图1所示的例子相同。
关于图10所示的例子，低模式下的共线图如图12所示。如前述那样，第二行星齿轮机构9的行星轮架13成为基于动力分配机构4和第二行星齿轮机构9的复合行星齿轮机构中的输出要素，因此其转速成为比动力分配机构4的齿圈6及第二行星齿轮机构9的太阳轮10的转速低的转速。因此，在向第一电动机2侧分配的驱动力的比例为“1”的情况下，这种情况下的向输出齿轮14侧的动力分配率成为“(1+ρ2)/(ρ1×ρ2)”。
而且，高模式下的共线图如图13所示。在高模式下，通过使第二离合器机构CL2接合，从动力分配机构4的齿圈6向整体一体化的第二行星齿轮机构9传递动力。因此，第二行星齿轮机构9的行星轮架13及与之一体的输出齿轮14的转速成为与动力分配机构4的齿圈6或与之连结的第二行星齿轮机构9的太阳轮10的转速相同。因此，在发动机1的转速及第一电动机2的转速形成为与低模式下的转速相同的情况下，输出齿轮14的转速成为比低模式下的转速高的转速。因此，发动机1的转速与输出齿轮14的转速之比即变速比在高模式下与低模式的变速比相比变小。而且，在向第一电动机2侧分配的驱动力的比例设为“1”的情况下，向输出齿轮14侧的驱动力分配率成为“1/ρ1”。
在本发明中，可以取代单小齿轮型的行星齿轮机构而使用双小齿轮型的行星齿轮机构来构成驱动装置。以下说明其例子。图14是将前述的图1所示的结构中的第二行星齿轮机构9a变更为双小齿轮型的行星齿轮机构的例子。双小齿轮型行星齿轮机构是通过行星轮架13a来保持与太阳轮10a啮合的第一小齿轮12a和与该第一小齿轮12a及齿圈11a啮合的第二小齿轮12b的行星齿轮机构。因此，在图14所示的驱动装置中，第二行星齿轮机构9a的齿圈11a与动力分配机构4的齿圈6连结，齿圈11a成为第二行星齿轮机构9a的输入要素而相当于本发明的实施例中的第二输入要素。而且，在行星轮架13a上连结输出齿轮14，行星轮架13a成为第二行星齿轮机构9a中的输出要素而相当于本发明的实施例中的第二输出要素。此外，在图14所示的结构中，第二离合器机构CL2将第二行星齿轮机构9a的行星轮架13a与太阳轮10a选择性地连结。需要说明的是，太阳轮10a相当于本发明的实施例的第二反力要素。其他的结构与前述的图1所示的结构相同，因此关于这些结构，图14中标注与图1同样的标号而省略其说明。
即使在图14所示的结构的驱动装置中，也能够设定EV行驶模式、混合动力行驶模式下的高模式及低模式、以及直接连结模式。用于设定各个模式的各离合器机构CL1、CL2的接合及释放的状态与前述的图2所示的状态相同。即，通过将各离合器机构CL1、CL2均释放而设定EV行驶模式，通过使这些离合器机构CL1、CL2均接合而设定直接连结模式。而且，通过第一离合器机构CL1的接合而设定混合动力行驶模式下的高模式，通过第二离合器机构CL2的接合而设定混合动力行驶模式下的低模式。需要说明的是，EV行驶模式和直接连结模式的动作状态与前述的图1所示的例子相同。
关于图14所示的驱动装置，混合动力行驶模式的高模式及低模式下的共线图如图15所示。在图15中，实线表示高模式，虚线表示低模式。在高模式下，第一离合器机构CL1接合而将动力分配机构4的行星轮架8与第二行星齿轮机构9a的太阳轮10a连结，由此动力分配机构4和第二行星齿轮机构9a构成所谓复合行星齿轮机构。并且，相互连结的动力分配机构4的行星轮架8和第二行星齿轮机构9a的太阳轮10a成为输入要素，动力分配机构4的太阳轮5成为反力要素，第二行星齿轮机构9a的行星轮架13a成为输出要素。因此，关于这种情况下的驱动力分配率，若向第一电动机2侧的驱动力分配率设为“1”，则向输出齿轮14侧的驱动力分配率成为“(1-ρ2)/ρ1”。
而且，在低模式下，第二离合器机构CL2接合而第二行星齿轮机构9a的整体一体化。从动力分配机构4的齿圈6向该第二行星齿轮机构9a传递动力。因此，作为输出要素的第二行星齿轮机构9a的行星轮架13a的转速与动力分配机构4的齿圈6的转速相同。该转速与上述的高模式下的转速相比成为低转速，因此变速比相比高模式的情况增大。而且，关于这种情况下的驱动力分配率，若向第一电动机2侧的驱动力分配率为“1”，则向输出齿轮14侧的驱动力分配率成为“1/ρ1”。
图16所示的例子是上述的图14所示的结构中的双小齿轮型的第二行星齿轮机构9a的太阳轮10a为输出要素，并将行星轮架13a经由第一离合器机构CL1而与动力分配机构4的行星轮架8连结的结构的例子。因此，图16所示的例子的输出构件是一体化于太阳轮10a的输出轴14a，该输出轴14a在与发动机1的旋转中心轴线相同的轴线上，配置在与发动机1相反的一侧。而且，在图16中省略的第二电动机3向输出轴14a施加转矩。该图16所示的结构是适合于前置发动机·后轮驱动车(FR车)的结构，在发动机1的输出侧依次配置第一电动机2、动力分配机构4、第二行星齿轮机构9a、各离合器机构CL1、CL2。
即使是图16所示的结构的驱动装置，也能够与上述的图14所示的结构的驱动装置同样地进行动作而设定EV行驶模式、混合动力行驶模式下的高模式及低模式、直接连结模式。而且，表示高模式及低模式下的动作状态的共线图成为在上述的图15所示的共线图中将分别表示第二行星齿轮机构9a中的太阳轮10a和行星轮架13a的线相互替换的共线图。需要说明的是，在低模式下，向输出齿轮14侧的驱动力分配率成为“1/ρ1”，在高模式下，向输出齿轮14侧的驱动力分配率成为“ρ2/ρ1”。
图17所示的例子是通过双小齿轮型行星齿轮机构构成动力分配机构4a的例子，在此所示的动力分配机构4a具备与太阳轮5a啮合的第一小齿轮7a和与该第一小齿轮7a及齿圈6a啮合的第二小齿轮7b，这些小齿轮7a、7b由行星轮架8a保持。该动力分配机构4a与前述的图1所示的例子不同，配置在比第二行星齿轮机构9靠发动机1侧处，将发动机1输出的动力向该齿圈6a输入。因此，齿圈6a相当于输入要素。而且，行星轮架8a与作为单小齿轮型行星齿轮机构的第二行星齿轮机构9的行星轮架13连结。其他的结构与图1所示的结构相同。即，在动力分配机构4a的太阳轮5a上连结第一电动机2，并在该太阳轮5a与第二行星齿轮机构9的太阳轮10之间设置第一离合器机构CL1，在第二行星齿轮机构9的太阳轮10与齿圈11之间设置第二离合器机构CL2。上述的离合器机构CL1、CL2配置在第二行星齿轮机构9与第一电动机2之间。
即使是图17所示的结构的驱动装置，也与前述的图1所示的例子同样，能够设定EV行驶模式、混合动力行驶模式下的高模式及低模式、以及直接连结模式。用于设定各个模式的各离合器机构CL1、CL2的接合及释放的状态与前述的图2所示的状态相同。即，通过将各离合器机构CL1、CL2均释放而设定EV行驶模式，通过使这些离合器机构CL1、CL2均接合而设定直接连结模式。而且，通过第一离合器机构CL1的接合而设定混合动力行驶模式下的高模式，通过第二离合器机构CL2的接合而设定混合动力行驶模式下的低模式。需要说明的是，EV行驶模式和直接连结模式的动作状态与前述的图1所示的例子相同。
关于图17所示的驱动装置，混合动力行驶模式的高模式及低模式下的共线图如图18所示。在图18中，实线表示高模式，虚线表示低模式。在高模式下，第一离合器机构CL1接合而将动力分配机构4a中的太阳轮5a与第二行星齿轮机构9中的太阳轮10连结，由此动力分配机构4a和第二行星齿轮机构9构成所谓复合行星齿轮机构。在该复合行星齿轮机构中，相互连结的动力分配机构4a的行星轮架8a和第二行星齿轮机构9的太阳轮10成为反力要素，动力分配机构4a的齿圈6a成为输入要素，第二行星齿轮机构9的齿圈11成为输出要素。因此，关于这种情况下的驱动力分配率，若向第一电动机2侧的驱动力分配率为“1”，则向输出齿轮14侧的驱动力分配率成为“(1-ρ1)/(ρ1+ρ2)”。
而且，在低模式下，第二离合器机构CL2接合而第二行星齿轮机构9的整体一体化。从动力分配机构4a中的行星轮架8a向该第二行星齿轮机构9传递动力。因此，作为输出要素的第二行星齿轮机构9中的齿圈11的转速与动力分配机构4a中的行星轮架8a的转速相同。该转速与上述的高模式下的转速相比成为低转速，因此变速比相比高模式的情况增大。而且，关于这种情况下的驱动力分配率，若向第一电动机2侧的驱动力分配率为“1”，则向输出齿轮14侧的驱动力分配率成为“(1-ρ1)/ρ1”。
图19所示的例子是将上述的图17所示的驱动装置以适合于FR车的方式进行了变更的例子。即，发动机1隔着第一电动机2而配置在与各离合器机构CL1、CL2、第二行星齿轮机构9等相反的一侧。相对于此，在隔着动力分配机构4a而与第二行星齿轮机构9等相反的一侧，在与发动机1等的旋转中心轴线相同的轴线上配置输出轴14a。在图19中省略的第二电动机3将转矩向输出轴14a施加。
图19所示的结构的驱动装置仅各构成构件的配置与图17所示的例子不同，因此能够与图17所示的结构的驱动装置同样地进行动作，设定EV行驶模式、混合动力行驶模式下的高模式及低模式、直接连结模式。而且，混合动力行驶模式下的变速比、驱动力分配率与上述的图17所示的结构的驱动装置相同。
本发明的又一实施例如图20所示。在此所示的例子是在前述的图1所示的结构中，设置将被输入发动机1的动力的输入要素即动力分配机构4的行星轮架8的旋转选择性地阻止的制动器机构B的例子。该制动器机构B使发动机1停止并使第一电动机2作为电动机进行动作，在使该输出转矩作为行驶用的转矩输出时进行接合，用于向行星轮架8施加反力。因此，制动器机构B只要构成为阻止行星轮架8的负方向(与发动机1的旋转方向相反的方向)的旋转即可，可以通过摩擦式或啮合式的制动器机构、或单向离合器构成。
若是设有上述的制动器机构B的结构，则经由制动器机构B通过壳体等规定的固定部来承受利用电源部23的电力使第一电动机2向负方向旋转的情况下的反力，因此在使发动机1停止的状态下，能够利用第一电动机2的驱动力来行驶。而且，除了第一电动机2之外通过第二电动机3也能够产生驱动力。这是前述的EV行驶模式的驱动方式，可以将并用第一及第二电动机2、3的模式称为双驱动模式。图21中以共线图表示双驱动模式下的动作状态。当使第一电动机2作为电动机向负方向旋转时，负方向的转矩作用于行星轮架8，但是通过制动器机构B接合而反力转矩作用于行星轮架8，从而其旋转停止。伴随于此，第一电动机2的转矩以使齿圈6向正方向(发动机1的旋转方向)旋转的方式进行作用。因此，通过预先使离合器机构CL1、CL2的至少任意一方接合，经由第二行星齿轮机构9从输出齿轮14输出齿圈6的转矩。通过向从该输出齿轮14输出的转矩中加入第二电动机3的转矩，成为双驱动模式。
这样，若是图20所示的结构，则能够使第一电动机2作为输出行驶用的驱动转矩的驱动力源起作用。因此，能够使行驶模式更加多样化，能够进行适合于混合动力车的行驶状态或驱动要求的运转而提高能量效率、驾驶性等。
需要说明的是，上述的制动器机构B除了向图1所示的结构的驱动装置中追加设置以外，也可以向前述的图10、图14、图16、图17、图19等所示的结构的驱动装置中追加设置。
本发明没有限定为上述的各实施例，在不脱离本发明的目的的范围内可以适当变更。例如，在通过单小齿轮型行星齿轮机构构成动力分配机构4的情况下，可以取代将第一电动机2与太阳轮5连结而与齿圈6连结，将齿圈6作为第一输入要素，同时取代齿圈6而将太阳轮5与第二行星齿轮机构9中的第二输入要素连结，将该太阳轮5作为第一输出要素。
而且，在本发明的实施例中，第二离合器机构总之只要是通过接合而使第二行星齿轮机构9一体化的机构即可，因此是以将太阳轮、行星轮架、齿圈中的任意两个旋转要素或这三个旋转要素连结的方式构成的离合器机构即可。此外，在本发明中，可以构成为将第二电动机输出的驱动力向与第一电动机的驱动力所传递的车轮不同的车轮传递。

Claims (8)

1.一种混合动力车辆用驱动装置，其构成为将发动机输出的动力向具有发电功能的第一电动机的一侧和输出构件的一侧分配，将第二电动机输出的动力附加到从所述输出构件输出的动力，所述第二电动机通过由所述第一电动机发电的电力来驱动，
所述混合动力车辆用驱动装置的特征在于，具备：
第一行星齿轮机构，通过第一输入要素、第一反力要素和第一输出要素来进行差动作用，所述第一输入要素被输入由所述发动机输出的动力，所述第一反力要素与所述第一电动机连结；
第二行星齿轮机构，通过第二输入要素、第二输出要素和第二反力要素来进行差动作用，所述第二输入要素与所述第一输出要素连结，所述第二输出要素与所述输出构件连结；
第一离合器机构，将所述第一输入要素和所述第一反力要素中的任意一方与所述第二反力要素选择性地连结；以及
第二离合器机构，将所述第二行星齿轮机构中的所述第二输入要素、所述第二输出要素及第二反力要素中的至少任意两个旋转要素选择性地连结而使所述第二行星齿轮机构一体化。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，其特征在于，
所述第一行星齿轮机构由单小齿轮型行星齿轮机构构成，该单小齿轮型行星齿轮机构具备第一太阳轮、第一齿圈和第一行星轮架，所述第一齿圈相对于所述第一太阳轮配置在同心圆上，所述第一行星轮架对与所述第一太阳轮及所述第一齿圈啮合的小齿轮进行保持而旋转，
所述第一输入要素是所述第一行星轮架，所述第一反力要素是所述第一太阳轮和所述第一齿圈中的任意一方，且所述第一输出要素是所述第一太阳轮和所述第一齿圈中的另一方。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆用驱动装置，其特征在于，
所述第二行星齿轮机构由单小齿轮型行星齿轮机构构成，该单小齿轮型行星齿轮机构具备第二太阳轮、第二齿圈和第二行星轮架，所述第二齿圈相对于所述第二太阳轮配置在同心圆上，所述第二行星轮架对与所述第二太阳轮及所述第二齿圈啮合的小齿轮进行保持而旋转，
所述第一齿圈与所述第二行星轮架连结，
所述第一离合器机构构成为将所述第一行星轮架与所述第二太阳轮连结。
4.根据权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，其特征在于，
所述第一行星齿轮机构由双小齿轮型行星齿轮机构构成，该双小齿轮型行星齿轮机构具备第一太阳轮、第一齿圈和第一行星轮架，所述第一齿圈相对于所述第一太阳轮配置在同心圆上，所述第一行星轮架对第一小齿轮及第二小齿轮进行保持而旋转，所述第一小齿轮与所述第一太阳轮啮合，所述第二小齿轮与所述第一小齿轮及所述第一齿圈啮合，
所述第一输入要素是所述第一齿圈，所述第一反力要素是所述第一太阳轮，且所述第一输出要素是所述第一行星轮架。
5.根据权利要求4所述的混合动力车辆用驱动装置，其特征在于，
所述第二行星齿轮机构由单小齿轮型行星齿轮机构构成，该单小齿轮型行星齿轮机构具备第二太阳轮、第二齿圈和第二行星轮架，所述第二齿圈相对于所述第二太阳轮配置在同心圆上，所述第二行星轮架对与所述第二太阳轮及所述第二齿圈啮合的小齿轮进行保持而旋转，
所述第一行星轮架与所述第二行星轮架连结，
所述第一离合器机构构成为将所述第一太阳轮与所述第二太阳轮连结。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的混合动力车辆用驱动装置，其特征在于，
所述第一行星齿轮机构及第二行星齿轮机构在同一轴线上沿所述轴线的方向排列配置，
所述第一离合器机构及第二离合器机构在与所述第一行星齿轮机构及第二行星齿轮机构相同的轴线上隔着所述第二行星齿轮机构而配置在与所述第一行星齿轮机构相反的一侧。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的混合动力车辆用驱动装置，其特征在于，
所述混合动力车辆用驱动装置还具备控制器，该控制器对所述发动机、所述第一电动机、所述第二电动机、所述第一离合器机构和所述第二离合器机构进行控制，
所述控制器构成为使所述第一离合器机构和第二离合器机构接合，且使用于使所述混合动力车辆行驶的驱动力从所述发动机、所述第一电动机和所述第二电动机输出。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的混合动力车辆用驱动装置，其特征在于，
所述混合动力车辆用驱动装置还具备制动器机构，该制动器机构选择性地阻止所述第一输入要素的旋转。
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