CN107031377A - 混合动力车辆的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够缩短轴长的混合动力车辆用的驱动装置。由行星齿轮机构构成的动力分配机构(3)配置于圆筒状的输出齿轮(12)的内周侧，第二离合器(C0)的至少一部分配置于输出齿轮(12)的内周侧，且在旋转中心轴线方向上与动力分配机构(3)相邻地配置。其结果，在旋转中心轴线方向上与输出齿轮(12)并列配置的部件的数量变少，能够实现驱动装置整体的轴长的缩短。

Description

混合动力车辆的驱动装置
技术领域
本发明涉及具备内燃机、两个电动机以及动力分配机构，能够通过利用离合器机构变更驱动力的传递路径来设定多个行驶模式的混合动力车辆的驱动装置。
背景技术
在专利文献1中记载了一种所谓的多轴式的混合动力车辆用的驱动装置。该驱动装置构成为，由差动机构构成的动力分配机构和第一电动机配置于与发动机相同的旋转中心轴线上，副传动轴与这些动力分配机构和第一电动机的旋转中心轴线平行地配置，将从动力分配机构输出的驱动力经由副传动轴向差动装置输出。另外，该驱动装置构成为，第二电动机与副传动轴平行地配置，将该第二电动机输出的转矩经由副传动轴向差动装置传递。而且，动力分配机构是由两组行星齿轮机构构成的复合行星齿轮机构，通过利用两个离合器机构变更该复合行星齿轮机构中的适当的旋转要素与其他旋转要素之间的连结关系，来设定多个行驶模式。
另外，在专利文献2中记载了一种构成为经由增速机构将发动机与第一电动机连结，另外经由减速机构将发动机与第二电动机连结的混合动力车辆用的驱动装置。在该驱动装置中，还在增速机构的输出要素与输出齿轮之间设置有第一离合器，另外在发动机与输出齿轮之间设置有第二离合器。根据专利文献2所记载的驱动装置，通过使这些离合器适当地接合或释放，能够设定利用第一电动机进行发电并利用该电力驱动第二电动机的所谓的串联模式，另外，能够设定将发动机与输出齿轮直接连结而利用发动机进行行驶的模式等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/114595号
专利文献2：国际公开第2011/138892号
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1所记载的驱动装置中，能够设定将发动机所输出的动力的一部分一度变换为电力之后利用该电力驱动第二电动机来行驶的混合动力模式(混联模式)、以及利用蓄电装置的电力驱动第二电动机或者利用蓄电装置的电力驱动第一和第二电动机来行驶的EV模式。然而，无法设定利用发动机驱动第一电动机来发电，利用该电力驱动第二电动机来行驶的所谓的串联模式。相对于此，在专利文献2所记载的驱动装置中，发动机与增速机构连结，且该增速机构能够从输出齿轮切离，而且第二电动机经由减速机构与输出齿轮连结，所以能够设定利用发动机驱动第一电动机来发电，利用该电力驱动第二电动机来行驶的所谓的串联模式。然而，增速机构和减速机构由任一方的旋转要素被固定了的行星齿轮机构构成，不具有将发动机所输出的动力分配到输出齿轮侧和任一方的电动机侧的功能，无法设定前述混联模式。
各种行驶模式或驱动模式通过使离合器适当接合或释放来变更驱动力的传递路径而设定。因此，若追加离合器等接合装置，则在专利文献1所记载的驱动装置中能够设定串联模式，另外，在专利文献2所记载的驱动装置中能够设定混联模式。然而，若追加接合装置，则存在驱动装置的整体结构大型化而车载性变差的问题，以往，难以同时实现可设定的行驶模式或驱动模式的多样化和车载性的提高。
本发明是鉴于上述情形而完成的，其目的在于，提供一种能够设定多个行驶模式或驱动模式，而且能够缩短轴长来提高车载性的混合动力车辆的驱动装置。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述目的，本发明是一种混合动力车辆的驱动装置，具备：内燃机；第一电动机，具有发电功能；动力分配机构，通过输入要素、反力要素以及输出要素至少这三个旋转要素来实现差动作用，所述输入要素从所述内燃机接受转矩的传递，所述反力要素从所述第一电动机接受转矩的传递；输出齿轮，从所述输出要素接受转矩的传递；第一离合器机构，将所述内燃机的输出轴与所述第一电动机的转子选择性地连结；第二离合器机构，能够使转矩从所述内燃机经由所述动力分配机构到达所述输出齿轮进行传递；以及第二电动机，由所述第一电动机发电得到的电力驱动而输出用于行驶的驱动转矩，所述动力分配机构、所述输出齿轮、所述第一电动机、所述第一离合器机构以及所述第二离合器机构配置于同一旋转中心轴线上，其特征在于，所述输出齿轮形成为内径比所述动力分配机构的外径大的圆筒状，所述动力分配机构配置于所述输出齿轮的内周侧，所述第二离合器机构的至少一部分配置于所述输出齿轮的内周侧，且在旋转中心轴线方向上与所述动力分配机构相邻地配置。
在本发明中，所述第二离合器机构可以是向所述输入要素选择性地传递所述内燃机的输出转矩的离合器机构，所述输出要素可以与所述输出齿轮连结。
另外，在本发明中，所述第二离合器机构可以是将所述输出要素与所述输出齿轮选择性地连结的离合器机构，所述输入要素可以与所述内燃机连结。
在本发明中，所述第一离合器机构的至少一部分可以隔着所述动力分配机构而在所述旋转中心轴线方向上配置于与所述第二离合器机构相反的一侧，且配置于所述输出齿轮的内周侧。
而且，在本发明中，所述第二离合器机构可以具有进行摩擦接触来传递转矩的摩擦接合部和使所述摩擦接合部进行动作的驱动部，所述驱动部配置于所述输出齿轮的内周侧，且在所述旋转中心轴线方向上与所述动力分配机构相邻地配置。
在本发明中，可以还具备：壳体，收容所述动力分配机构和所述输出齿轮；和输入轴，沿着所述动力分配机构的旋转中心轴线插入所述动力分配机构的中心部，接受所述内燃机的输出转矩的传递，所述壳体可以具有第一隔壁部，所述输入轴贯通该第一隔壁部，并且该第一隔壁部经由第一轴承将所述输入轴支撑为能够旋转，所述第二离合器机构可以配置于所述动力分配机构与所述第一隔壁部之间，所述驱动部可以具有通过液压进行动作的活塞，在所述第一隔壁部的内部可以形成有对所述驱动部供给液压的油路。
在本发明中，所述第一隔壁部可以具有与所述输入轴平行地向所述动力分配机构侧延伸的圆筒状的凸部，所述第一轴承可以嵌合于所述凸部的内周侧，且所述驱动部可以嵌入所述凸部的外周侧。
另外，在本发明中，所述壳体可以具有第二隔壁部，该第二隔壁部在所述旋转中心轴线方向上隔着所述动力分配机构而位于与所述第一隔壁部相反的一侧，所述输出齿轮的所述旋转中心轴线方向上的第一端部可以由嵌入所述第一隔壁部的第二轴承支撑为能够旋转，且所述输出齿轮的所述旋转中心轴线方向上的第二端部可以由嵌入所述第二隔壁部的第三轴承支撑为能够旋转。
另外，在本发明中，所述油路可以形成于所述第一隔壁部的所述凸部，并在所述凸部的外周面开口。
发明效果
根据本发明，由于设置有将内燃机与第一电动机连结或者解除该连结的第一离合器机构、以及进行从内燃机经由动力分配机构到达输出齿轮的转矩的传递或者解除该传递的第二离合器机构，所以能够设定前述的所谓的串联模式、混联模式。另外，由于在输出齿轮上有时会作用使内燃机的输出转矩增幅后的转矩，所以输出齿轮的宽度较大。因此，通过将输出齿轮配置于动力分配机构的外周侧，在输出齿轮的内周侧会在与动力分配机构相邻的部位产生余裕空间，在该余裕空间配置有第二离合器机构的至少一部分。其结果，在旋转中心轴线方向上与输出齿轮并列配置的部件的数量变少，所以驱动装置整体的轴长缩短，能够获得车载性良好的驱动装置。此外，所述第二离合器机构的至少一部分例如可以设为摩擦接合部和驱动部中的驱动部。
另外，若构成为由第二离合器机构将内燃机的输出转矩向动力分配机构中的输入要素传递，则作用于第二离合器机构的转矩变小而能够使第二离合器机构小型化。因此，能够使驱动装置整体的结构小型化来提高车载性。
另一方面，由于第二离合器机构配置于动力分配机构中的输出要素与输出齿轮之间，所以能够避免在利用第二电动机输出的驱动力行驶的情况下带动动力分配机构和/或与动力分配机构连结的部件旋转。另外，在通过第一离合器机构将内燃机与第一电动机连结并使第一电动机作为发电机发挥功能，利用由第一电动机发电得到的电力驱动第二电动机来行驶的情况下，动力分配机构在从输出齿轮切离的状态下，整体成为一体而旋转。因此，能够防止或抑制构成动力分配机构的旋转要素彼此之间的相对旋转和伴随于此的摩擦损失。
而且，通过将各离合器机构配置于输出齿轮的内侧的隔着动力分配机构的位置，在旋转中心轴线方向上与输出齿轮并列配置的部件变少，所以能够进一步缩短驱动装置整体的轴长。
另外，在本发明中，在将第二离合器机构配置于支撑着输入轴的隔壁部与动力分配机构之间，将该第二离合器机构的驱动部构成为通过液压进行动作的情况下，通过在隔壁部形成相对于驱动部供给和排出液压的油路，油路的开口端与驱动部的间隔变短，另外能够不经由输入轴等地相对于驱动部供给和排出液压，由此能够简化油路的结构。
尤其是，在利用形成于隔壁部的凸部支撑驱动部的结构中，能够使上述油路的结构进一步简化。
并且，在利用作为壳体的一部分的一对隔壁部经由轴承将输出齿轮支撑为能够旋转的结构中，与动力分配机构、第二离合器机构相独立地支撑输出齿轮并进行定位，所以在组装时等能够独立地处理这些部件，组装性提高。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式的骨架图。
图2是具体地示出图1所示的驱动装置的主要部分的剖视图。
图3是主要示出图2所示的驱动装置的动力分配机构及其周边部分的局部剖视图。
图4是主要示出图2所示的驱动装置的串联离合器及其周边部分的局部剖视图。
图5是示意性地示出控制系统的框图。
图6是集中示出用于设定各行驶模式的各离合器和制动器的接合和释放的状态的图表。
图7是用于对各行驶模式下的动作状态进行说明的图，是关于构成动力分配机构的行星齿轮机构的列线图。
图8是以车速和输出轴转矩示出串联模式和混联模式的驱动区域的线图。
图9是示出本发明的另一实施方式的骨架图。
图10是具体地主要示出图9所示的驱动装置中的动力分配机构及其周边部分的局部剖视图。
图11是用于关于图9和图10所示的驱动装置对各行驶模式下的动作状态进行说明的图，是关于构成动力分配机构的行星齿轮机构的列线图。
具体实施方式
图1是示出实施方式的骨架图。此外，图1示出各构成部件的连结关系，只要没有特别进行说明，就不表示各构成部件的相对位置。在此所示的例子是多轴式且具备两个电动机的混合动力驱动装置。多轴式是指参与驱动力的传递的多个旋转轴配置于彼此平行的多个轴线上的形式。两个电动机与内燃机(以下，记为发动机)一并成为驱动力源，是永磁体式同步电动机等具有发电功能的电动机。
图1所示的发动机(ENG)1是汽油发动机或柴油发动机，在与输出轴(曲轴)2相同的旋转中心轴线上依次配置有动力分配机构3和具有发电功能的第一电动机(MG1)4。动力分配机构3是通过输入要素、反力要素、输出要素这三个旋转要素来实现差动作用的机构，在图1所示的例子中，由单小齿轮型的行星齿轮机构构成。即，动力分配机构3具有相当于反力要素的太阳轮5、相对于太阳轮5配置于同心圆上且相当于输出要素的齿圈6、以及将与这些太阳轮5和齿圈6啮合的行星小齿轮保持为能够自转且能够公转并相当于输入要素的齿轮架7。
与发动机1的输出轴2连结的输入轴8沿着该动力分配机构3的旋转中心轴线配置。设置有将该输入轴8与齿轮架7选择性地连结的输入离合器C0。输入离合器C0相当于本发明的实施方式中的第二离合器机构。另外，设置有选择性地使输入轴8和发动机1的输出轴2的旋转停止的制动器B0。
隔着动力分配机构3在与发动机1相反的一侧配置有第一电动机4，与第一电动机4的转子9一体的转子轴10与太阳轮5连结。转子轴10是中空轴，在转子轴10的内部沿着其旋转中心轴线插入有中间轴11。中间轴11和转子轴10构成为能够相对旋转。另外，中间轴11与前述输入轴8连结，与输入轴8成为一体而旋转。而且，设置有选择性地将中间轴11与转子轴10连结的串联离合器CS。该串联离合器CS相当于本发明的实施方式中的第一离合器机构。
动力分配机构3中的齿圈6连结有输出齿轮12，该齿圈6与输出齿轮12成为一体而旋转。因此，在前述输入离合器C0接合且第一电动机4产生反力转矩的状态下，发动机1的输出转矩经由动力分配机构3而传递至输出齿轮12。这样的从发动机1经由动力分配机构3到达输出齿轮12的转矩的传递通过上述输入离合器C0来进行，另外，该转矩传递也通过输入离合器C0来切断。
与发动机1的输出轴2和与其成为一体而旋转的输入轴8以及中间轴11等平行地配置有副传动轴13。在副传动轴13设置有从动齿轮14和驱动齿轮15，从动齿轮14与上述输出齿轮12啮合。
而且，与副传动轴13平行地配置有具有发电功能的第二电动机(MG2)16。在与第二电动机16的转子17成为一体的转子轴18设置有驱动齿轮19，驱动齿轮19与上述从动齿轮14啮合。第二电动机16与前述第一电动机4同样，例如是永磁体式的同步电动机，构成为通过接受电力供给来输出转矩，对从所述输出齿轮12输出的转矩叠加第二电动机16的输出转矩。
与所述副传动轴13和第二电动机16平行地设置有作为最终减速器的差速齿轮20。该差速齿轮20的齿圈21与副传动轴13上的驱动齿轮15啮合。
上述第一电动机4和第二电动机16分别与电源部24电连接，该电源部24包括由电池、电容等构成的蓄电装置22和变换器23。并且，第一电动机4和第二电动机16构成为由电源部24控制而各自作为电动机进行动作或者作为发电机进行动作，而且利用由第一电动机4发电得到的电力使第二电动机16作为电动机进行动作。
图2是示出将上述驱动装置进一步具体化的例子的剖视图。此外，在图2中，主要示出了配置于与输入轴8相同的旋转中心轴线上的部件。图2所示的驱动装置具备壳体34，该壳体34包括发动机1侧的前壳体30、接着前壳体30设置的中壳体31、在与所述前壳体30相反的一侧与中壳体31连结的后壳体32、以及封闭后壳体32的开口端的后罩33。前壳体30是向发动机1侧开口且在从其开口端凹陷的位置具有隔壁部35的形状，在使开口端与发动机1紧贴的状态下与发动机1连结。在隔壁部35中与发动机1的输出轴2相同的旋转中心轴线上的位置形成有贯通孔，所述输入轴8插入该贯通孔，输入轴8被轴承36支撑为能够旋转。此外，该隔壁部35相当于本发明的实施方式中的第一隔壁部，另外，轴承36相当于本发明的实施方式中的第一轴承。
在突出到前壳体30的内部的输入轴8的端部连结有转矩限制器37。转矩限制器37具有连结于与输出轴2一体的驱动板38的驱动侧板39、与输入轴8花键嵌合的从动侧板40、以及利用与摩擦力相应的转矩将该驱动侧板39与从动侧板40连结的摩擦件41。因此，在超过了由该摩擦件41实现的转矩的转矩作用于驱动侧板39与从动侧板40之间的情况下，摩擦件41会产生滑动，构成为将能够传递的转矩限制为不产生所述滑动的范围内的转矩。此外，在驱动侧板39与从动侧板40之间设置有弹簧式的减震机构42。
在与前壳体30连结的中壳体31一体地形成有与所述隔壁部35相对的隔壁部43。该隔壁部43相当于本发明的实施方式中的第二隔壁部，在由这些隔壁部35、43区划出的收容室的内部配置有前述动力分配机构3和输出齿轮12、输入离合器C0、制动器B0。参照图3进行具体说明，在中壳体31的隔壁部43形成有轴线与输入轴8的旋转中心轴线一致的贯通孔，转子轴10的一端部插入于该贯通孔的内部。在隔壁部43的内周侧的部分形成有凸部44，通过配置于该凸部44的内周面与转子轴10的所述一端部的外周面之间的轴承45，将转子轴10支撑为能够旋转。
转子轴10的一端部延伸至输入轴8的顶端部(图2和图3中的左侧端部)的外周侧，在该转子轴10的一端部的内周面与输入轴8的顶端部的外周面之间配置有轴承46。因此，输入轴8的顶端部经由该轴承46和转子轴10而由中壳体31的隔壁部43支撑。
在转子轴10的所述一端部的外周侧设置有太阳轮轴47。太阳轮轴47是在外周面形成有动力分配机构3中的成为反力要素的太阳轮5的圆筒状的轴，与转子轴10花键嵌合。另外，太阳轮轴47的一端部与支撑着转子轴10的轴承45的内圈抵接。另一方面，在前述前壳体30形成有向中壳体31的隔壁部43侧延伸的凸部48。在输入轴8以与该凸部48的顶端部相对的方式形成有在半径方向上向外侧延伸的凸缘部49。构成齿轮架7的一部分的环状的板的内周部位于该凸缘部49与所述太阳轮轴47的另一端部之间。并且，在凸部48与凸缘部49之间、凸缘部49与齿轮架7的板之间、以及该板与太阳轮轴47的另一端部之间分别配置有推力轴承。其结果，轴承46、太阳轮轴47、齿轮架7、输入轴8的旋转中心轴线方向上的位置通过各隔壁部35、43而决定。
在图2和图3所示的例子中，动力分配机构3中的齿圈6与输出齿轮12一体地形成。即，输出齿轮12形成为内径比动力分配机构3的外径大的圆筒状，在该圆筒状部分的外周面中的中央部(旋转中心轴线方向上的中央部)形成有齿。另外，在圆筒状部分的内周面上，在旋转中心轴线方向上的一端部(图2和图3中的左侧端部)形成有齿圈6。此外，在与输出齿轮12的齿相邻的位置形成有停车齿轮50。停车齿轮50是用于在作为换挡位置而选择了停车位置的情况下，通过与未图示的停车锁定爪啮合而使输出齿轮12的旋转停止，而且将车辆维持为停止状态的齿轮。
在输出齿轮12的前壳体30侧的端部的内周部嵌合有轴承51。该轴承51相当于本发明的实施方式中的第二轴承，嵌合于在前壳体30形成的大径凸部52的外周面。即，输出齿轮12的一方的端部经由轴承51而由前壳体30的隔壁部35支撑为能够旋转。另外，在输出齿轮12的中壳体31侧的端部的外周部嵌合有另一轴承53。该轴承53相当于本发明的实施方式中的第三轴承，嵌合于在中壳体31形成的大径圆筒部54的内周面。即，输出齿轮12的另一方的端部经由轴承53而由中壳体31的隔壁部43支撑为能够旋转。结果，输出齿轮12在其旋转中心轴线方向的两端部经由轴承51、53而由各隔壁部35、43支撑。
齿圈6在圆筒状的输出齿轮12的内周面上形成于偏向中壳体31的隔壁部43侧的位置。因此，在输出齿轮12的内周部，在前壳体30的隔壁部35与动力分配机构3之间产生了余裕空间部，在该空间部配置有输入离合器C0。输入离合器C0是能够使传递转矩容量连续地变化的摩擦离合器，具有成为与摩擦力相应的传递转矩容量的摩擦接合部55和对摩擦接合部55施加推力的驱动部56。摩擦接合部55与以往的摩擦式离合器同样地具有彼此摩擦接触的片(disc)和盘(plate)，片与安装于齿轮架7的离合器毂(clutch hub)57的外周面花键嵌合，另外，盘与在离合器毂57的外周侧设置的离合器鼓(clutch drum)58的内周面花键嵌合。
离合器鼓58的一方的端部(图2和图3中的右侧端部)向前壳体30的隔壁部35侧延伸，形成有沿着该隔壁部35的环状的中空部即缸部59。缸部59朝向摩擦接合部55开口，在缸部59的内部收容有按压摩擦接合部55的活塞60。即，驱动部56由该缸部59和活塞60构成。
而且，缸部59安装于在前壳体30的隔壁部35的内周部形成的凸部48。即，凸部48以能够相对旋转的方式与缸部59的内周部嵌合。并且，在凸部48形成有油路61，该油路61在支撑着缸部59的凸部48的外周面开口。相对于此，在缸部59形成有与油路61连通的贯通部。因此，液压经由油路61供给至驱动部56，另外经由油路61排出。即，在支撑着输入离合器C0的部位形成有油路61，因此，油路结构简单。此外，标号62表示复位弹簧，向使输入离合器C0释放的方向按压活塞60。
在图2和图3所示的结构中，用于选择性地向齿轮架7传递发动机1输出的转矩的输入离合器C0配置于输出齿轮12的内周侧，且与动力分配机构3相邻地配置。因此，有效地利用了轴长较长的输出齿轮12的内周侧的空间来配置输入离合器C0，其结果，相对于输出齿轮12在其旋转中心轴线方向上并列配置的部件的数量变少，能够缩短驱动装置整体的轴长而实现小型化，或者能够提高车载性。另外，输出齿轮12经由轴承51、53而由壳体34支撑，相对于此，输入离合器C0、动力分配机构3的主要部分由输入轴8、转子轴10支撑，所以能够单独地进行输出齿轮12的组装和输入离合器C0或动力分配机构3的组装，这些部分的组装变得容易。
隔着所述动力分配机构3在与输入离合器C0相反的一侧配置有制动器B0。该制动器B0是摩擦式的制动器，构成为通过使片与盘摩擦接触而经由齿轮架7使所述输入轴8或发动机1的输出轴2的旋转停止。即，在中壳体31的隔壁部43的朝向所述动力分配机构3的面形成有环状的凹部即缸部63。另外，在齿轮架7安装有顶端部延伸至该缸部63的内部的制动器毂64。制动器B0的片与该制动器毂64的外周面花键嵌合，相对于此，盘与缸部63的内周面花键嵌合。而且，在缸部63的内部收容有相对于片、盘前后移动的活塞65。并且，在隔壁部43形成有供给用于使该活塞65前后移动的液压的油路66。因此，关于制动器B0，也在支撑着制动器B0的部分形成有油路66，所以油路结构简化。
在中壳体31的内部，隔着隔壁部43在与制动器B0相反的一侧收容有第一电动机4。构成第一电动机4的定子67配置于沿着中壳体31的内周面的位置，通过螺栓68固定于中壳体31。对与定子67一并构成第一电动机4的转子9的支撑构造进行说明，转子轴10的一方的端部如前所述，由中壳体31的隔壁部43支撑。相对于此，另一方的端部(图2和图4中的左侧端部)由后壳体32支撑。在后壳体32的内周部以与第一电动机4的端面相对的方式设置有隔壁部69，在该隔壁部69形成有中心轴线与转子轴10的旋转中心轴线一致的贯通孔和凸部70。该凸部70是向第一电动机4侧延伸的圆筒状的部分，嵌合于凸部70的内周侧的轴承71与转子轴10的端部的外周面嵌合。即，转子轴10的另一方的端部经由轴承71而由后壳体32的隔壁部69支撑。
后壳体32的开口端部由后罩33封闭，在该后壳体32的内部收容有串联离合器CS和油泵72。在图2所示的例子中，串联离合器CS构成为选择性地将转子轴10与中间轴11连结。即，在后壳体32形成有向与前述凸部70相反的一侧延伸的另一凸部73，作为中空轴的连结轴74以能够旋转的方式插入在该凸部73的内周侧。该连结轴74的顶端部(图2和图4中的右侧端部)与转子轴10花键嵌合，连结轴74以与转子轴10成为一体而旋转的方式与转子轴10连结。另外，在连结轴74和转子轴10的内部沿着其旋转中心轴线以能够旋转的方式插入有中间轴11。在该中间轴11与转子轴10之间配置有轴承75。并且，中间轴11的顶端部(图2和图4中的右侧端部)插入到在前述输入轴8的端部形成的圆筒部的内部，且相对于输入轴8花键嵌合。即，中间轴11以与输入轴8成为一体而旋转的方式与输入轴8连结。
中间轴11的后端部(图2和图4中的左侧端部)从连结轴74向旋转中心轴线方向突出，在该中间轴11的后端部连结有离合器毂76。另外，在连结轴74的端部连结有与离合器鼓77一体的缸部78。离合器毂76和离合器鼓77都形成为圆筒状，且配置于同心圆上。离合器片与该离合器毂76的外周面花键嵌合，另外，相对于离合器片摩擦接触的离合器盘与离合器鼓77的内周面花键嵌合。而且，缸部78是从离合器鼓77的端部起以沿着所述隔壁部69的方式延伸的部分，形成为环状的凹部，活塞79以朝向离合器片、离合器盘前后移动的方式收容于其内部。该缸部78以能够旋转的方式嵌合于隔壁部69的凸部73的外周面。并且，在隔壁部69形成有在凸部73的外周面开口的油路80。与该油路80连通的贯通部形成于缸部78。即，构成为经由在隔壁部69形成的油路80来供给、排出使活塞79前后移动的液压。此外，在图4中标号81表示复位弹簧。
油泵72是齿轮泵等具有旋转部82的泵，该旋转部82在串联离合器CS的外周侧的规定位置嵌入于后壳体32。嵌入有该旋转部82的部分由泵罩83封闭。与旋转部82连结的泵轴84配置成与串联离合器CS的旋转中心轴线平行，其端部从泵罩83突出，由后罩33支撑为能够旋转。在该泵轴84的突出端部安装有从动齿轮85。另外，与该从动齿轮85啮合的驱动齿轮86安装于串联离合器CS的离合器毂76。因此，油泵72构成为通过发动机1的旋转而驱动从而产生液压。
在此，对润滑油的供给路径进行说明，在前述中间轴11的内部沿着其旋转中心轴线形成有油路87，该油路87的后罩33侧的端部由塞子88封闭。另外，在输入轴8的顶端部沿着其旋转中心轴线形成有油路89，该油路89与中间轴11的油路87连通。在中间轴11的与所述后壳体32的隔壁部69相当的部位形成有从油路87到达外周面的小孔90。另外，与该小孔90连通的小孔91沿着半径方向贯通形成于连结轴74。并且，在后壳体32的隔壁部69形成有与连结轴74的小孔91连通的润滑油路92。此外，虽然省略了详细图示，但用于防止润滑油从这些小孔90、91泄露的密封环与中间轴11和/或连结轴74嵌合。
另外，在中间轴11、输入轴8形成有从各个油路87、89向外周侧送出润滑油的小孔93、94。使润滑油从中间轴11的小孔93向转子轴10的外周面流动的小孔95形成于转子轴10，而且，用于使润滑油从转子轴10的外周部朝向动力分配机构3流动的小孔96形成于太阳轮轴47。另一方面，使润滑油从输入轴8的油路89向输入轴8与凸部48之间的部分流动的小孔94形成于输入轴8。
如上所述，在图2至图4所示的例子中，使各离合器C0、CS和制动器B0动作的液压经由壳体34而供给，相对于此，润滑油构成为经由中间轴11、输入轴8等配置于旋转中心轴线侧的轴而供给。因此，整体的油路结构或配管得以简化。
作为本发明的实施方式的上述驱动装置不仅能够实现轴长的缩短，还能够设定多个行驶模式。该行驶模式大体分为EV(Electric Vehicle)模式和混合动力(HV)模式，HV模式包含串联模式和混联模式。设置有用于进行这些行驶模式的选择和各行驶模式下的驱动力的控制等的混合动力用电子控制装置(HV-ECU)100。图5是示出以该HV-ECU100为中心的控制信号系统的框图。HV-ECU100以微型计算机为主体而构成，且构成为使用输入的数据和预先存储的数据以及程序来进行运算，将运算结果作为控制指令信号输出。作为该输入的数据的例子，有车速、加速器开度(或驱动要求量)、第一电动机4的转速、第二电动机16的转速、输出轴转速(所述输出齿轮12或副传动轴13的转速)、蓄电装置22的电压、电流(电池电压·电流)等。作为控制指令信号的例子，有第一电动机4的转矩指令信号、第二电动机16的转矩指令信号、发动机1的转矩指令信号、串联离合器CS的液压指令信号PbCS、输入离合器C0的液压指令信号PbC0、制动器B0的液压指令信号PbB0等。此外，各离合器CS、C0和制动器B0的液压通过利用各液压指令信号PbCS、PbC0、PbB0控制未图示的电磁阀的电流来进行。这与以往已知的车辆用自动变速器的液压的控制是同样的。
而且，设置有电动机用电子控制装置(MG-ECU)101和发动机用电子控制装置(ENG-ECU)102。这些电子控制装置101、102与上述HV-ECU100同样，以微型计算机为主体而构成，且构成为使用输入的数据和预先存储的数据以及程序来进行运算，将运算结果作为控制指令信号输出。MG-ECU101基于从HV-ECU100传送的第一电动机4和第二电动机16的转矩指令信号进行运算，输出对第一电动机4的电流和第二电动机16的电流进行控制的信号。另外，ENG-ECU102构成为基于从HV-ECU100传送的发动机转矩指令信号进行运算，输出附设于发动机1的电子节气门(未图示)的开度信号、对向发动机1的燃料供给进行控制的喷射信号。
图6是集中示出用于设定各行驶模式的离合器C0、CS以及制动器B0的接合和释放的状态的接合工作表。此外，在图6中“〇”标记表示处于接合，空白栏表示处于释放。EV模式是利用蓄电装置22的电力来行驶的模式，存在仅驱动第二电动机16的单驱动模式和驱动两个电动机4、16的双驱动模式。而且，在单驱动模式下，能够实现不使第一电动机4旋转的模式(MG1切离模式)和带动第一电动机4旋转的模式(MG1牵引模式)。前者的MG1切离模式下，使各离合器C0、CS以及制动器B0全都处于释放状态。另外，利用蓄电装置22的电力驱动第二电动机16。因此，第二电动机16的驱动转矩经由副传动轴13传递至差速齿轮20。在该情况下，输出齿轮12通过从动齿轮14的旋转而旋转，但由于齿轮架7能够自由旋转，所以发动机1和第一电动机4能够维持停止状态。相对于此，后者的MG1牵引模式下，仅使输入离合器C0接合，在该状态下利用蓄电装置22的电力来驱动第二电动机16。在该情况下，动力分配机构3的齿轮架7与输入轴8连结，其旋转被停止，所以太阳轮5和与其连结的转子轴10以及转子9向与第二电动机16相反的方向(负方向)旋转。将该MG1牵引模式的动作状态以关于构成动力分配机构3的行星齿轮机构的列线图的形式示于图7的(a)。此外，在图7中，对各离合器C0、CS、制动器B0标记的“OFF”表示处于释放，“ON”表示处于接合。另外，粗箭头表示转矩的方向。
双驱动模式是利用蓄电装置22的电力将第一电动机4和第二电动机16作为电动机驱动，利用这些电动机4、16输出的转矩来行驶的模式。该双驱动模式通过使输入离合器C0和制动器B0接合而设定。在动力分配机构3中，齿轮架7被固定，所以当第一电动机4作为电动机进行动作并向负方向旋转时，齿圈6和与其一体的输出齿轮12向前进行驶的方向(正方向)旋转。这样，第一电动机4所输出的转矩从输出齿轮12经由副传动轴13而传递至差速齿轮20。另外，当第二电动机16作为电动机进行动作并向正方向旋转时，其输出转矩在副传动轴13上与从所述输出齿轮12传递的转矩叠加，这样相加后的转矩传递至差速齿轮20。此外，在EV模式下，前进时的动作状态和后退时的动作状态相同。
HV模式中的串联模式通过仅使串联离合器CS接合而设定。将串联模式下的动作状态在图7的(b)中以关于构成动力分配机构3的行星齿轮机构的列线图而示出。发动机1的输出转矩经由串联离合器CS传递至第一电动机4，第一电动机4作为发电机发挥功能。在该情况下，由于动力分配机构3中的齿轮架7成为了自由旋转的状态，所以发动机1的转矩不会传递至输出齿轮12。第一电动机4产生的电力被供给至第二电动机16，第二电动机16作为电动机进行动作，其输出转矩经由副传动轴13传递至差速齿轮20，其结果，车辆利用第二电动机16的驱动转矩来行驶。图7的(b)示出了前进时的状态，齿圈6以与车速相应的转速向正方向旋转，相对于此，太阳轮5的转速与发动机1相同，所以齿轮架7以与齿圈6的转速和太阳轮5的转速以及与行星齿轮机构的齿轮比(太阳轮5的齿数与齿圈6的齿数的比)相应的转速空转。此外，第二电动机16既能向正方向旋转又能向负方向旋转，所以车辆根据第二电动机16的旋转方向而前进或后退。
HV模式中的混联模式是利用发动机1的输出转矩和电动机4、16的输出转矩来行驶的模式，在前进时，能够设定能够使发动机1的转速与输出轴转速(例如输出齿轮12的转速)的比无级地变化的无级状态和使动力分配机构3整体一体化的固定级状态。
无级状态通过仅使输入离合器C0接合而设定，发动机1输出驱动力。将该动作状态以构成动力分配机构3的行星齿轮机构的列线图的形式示于图7的(c)。发动机1的输出转矩经由输入离合器C0传递至动力分配机构3的齿轮架7，齿轮架7向正方向旋转。在该状态下，通过使第一电动机4作为发电机动作而向太阳轮5施加负方向的转矩。这样一来，正方向的转矩传递至齿圈7和与其一体的输出齿轮12。另一方面，由第一电动机4发电得到的电力被供给至第二电动机16，第二电动机16作为电动机发挥功能，其输出转矩经由副传动轴13而叠加到从所述输出齿轮12传递的转矩上。因此，发动机1输出的动力的一部分经由动力分配机构3而从输出齿轮12朝向差速齿轮20输出，且发动机1输出的动力的另一部分在一度变换为电力之后，从第二电动机16作为驱动转矩朝向差速齿轮20输出。并且，发动机1的转速通过使第一电动机4的转速变化而变化。因此，能够将发动机1的转速控制成例如燃料经济性最佳的转速。
固定级状态通过使输入离合器C0和串联离合器CS接合而设定。将该动作状态以构成动力分配机构3的行星齿轮机构的列线图的形式示于图7的(d)。通过使这两个离合器C0、CS接合，动力分配机构3中的齿轮架7与太阳轮5连结，所以动力分配机构3整体成为一体而旋转。因此，发动机1所输出的转矩不被动力分配机构3增减地传递至输出齿轮12。在该情况下，第一电动机4成为经由动力分配机构3而与发动机1连结的状态，所以通过利用蓄电装置22的电力使第一电动机4作为电动机动作，能够将第一电动机4的输出转矩作为驱动转矩叠加到发动机1的输出转矩上。另外，同样，通过利用蓄电装置22的电力使第二电动机16作为电动机动作，能够将第二电动机16的输出转矩作为驱动转矩叠加到发动机1的输出转矩上。
在以混联模式进行后退行驶的情况下，在仅使输入离合器C0接合的状态下，驱动发动机1，且使第一电动机4作为发电机发挥功能并使其向正方向旋转。另外，使第二电动机16作为电动机发挥功能并使其向负方向旋转，利用其输出转矩进行后退行驶。
上述EV模式和串联模式是利用各电动机4、16的输出转矩来行驶，或者利用第二电动机16的输出转矩来行驶的模式，所以最大驱动转矩根据电动机4、16的特性而受到限制。例如，在串联模式下能够输出的最大驱动转矩如图8所示，成为与第二电动机16的特性相应的转矩，在车速增大了一定程度之后，随着车速的增大而下降。因此，为了进行串联模式与混联模式的切换控制，预先准备如图8所示那样通过车速和输出轴转矩(或要求转矩)确定了各模式的区域的映射，并设定实际的行驶状态所属的模式即可。
接着，对本发明的另一实施方式进行说明。本发明的实施方式中的输入离合器C0构成为使从发动机1经由动力分配机构3向输出齿轮12传递转矩的路径成为能够传递转矩的状态，另外切断该转矩传递即可，另外，串联离合器CS构成为向第一电动机4传递发动机1的输出转矩，另外切断该传递即可。因此，在本发明的实施方式中，输入离合器C0也可以如图9所示，设置于动力分配机构3的齿圈6与输出齿轮12之间，另外，串联离合器CS也可以设置于齿轮架7与转子轴10之间。图9所示的其他结构与前述图1所示的结构是同样的，所以在图9中标注与图1同样的标号并省略其说明。此外，在图9所示的结构中，没有设置中间轴11，但也可以与图1所示的例子同样地设置中间轴11，在该中间轴11与后壳体32等固定部之间配置制动器B0。
将图9所示的结构中的动力分配机构3和输出齿轮12及其周边的部件的结构在图10中以剖视图示出。此外，图10中，对与前述图2和图3所示的部分相同或相当的部分，标注有与在图2和图3中标注的标号同样的标号。
在图10所示的例子中，输出齿轮12也经由轴承51、53而由隔壁部35、43支撑，在该输出齿轮12的内周侧配置有输入离合器C0和动力分配机构3，除此之外还配置有串联离合器CS。该动力分配机构3中的齿轮架7是一体地形成于输入轴8的凸缘状的部分，因此，输入轴8与齿轮架7连结。另外，齿圈6的外周侧的部分成为离合器毂57，因此，离合器片与齿圈6的外周部花键嵌合。在该齿圈6的外周侧配置有离合器鼓58的圆筒状的部分，离合器盘与该圆筒状的部分的内周面花键嵌合。并且，在离合器鼓58的外周部和输出齿轮12的内周部形成有花键齿，通过这些花键齿来连结离合器鼓58与输出齿轮12。因此，在图10所示的例子中，输入离合器C0的摩擦接合部55配置于动力分配机构3的外周侧。此外，构成输入离合器C0的驱动部56的缸部59以能够旋转的方式与形成于前壳体30的凸部48的外周侧嵌合，由凸部48支撑。结果，图10所示的输入离合器C0配置于从输入轴8到达输出齿轮12的转矩的传递路径中，构成为进行该转矩的传递和切断。另外，驱动部56在旋转中心轴线的方向上与动力分配机构3相邻。
串联离合器CS相对于动力分配机构3在旋转中心轴线方向上并列，配置于中壳体31的隔壁部43侧。串联离合器CS具有整体呈环状的缸部78和与该缸部78的外周侧相连的离合器鼓77。缸部78以能够旋转的方式与在隔壁部43一体形成的凸部44的外周部嵌合，由凸部44支撑，而且与太阳轮轴47连结。另一方面，离合器毂76以一体化的方式安装于齿轮架7。并且，离合器片与离合器毂76花键嵌合，另外，离合器盘与离合器鼓77的内周部花键嵌合。用于使该离合器片和离合器盘摩擦接触的活塞79以沿旋转中心轴线方向前后移动的方式配置于缸部78的内部。液压相对于串联离合器CS的供给和排出经由形成于隔壁部43的内部的油路66而进行。上述太阳轮轴47与转子轴10连结，所以结果，串联离合器CS构成为选择性地将齿轮架7与第一电动机4连结。
此外，在图10所示的例子中，没有设置中间轴11，输入轴8的顶端部插入于转子轴10的端部，在该输入轴8与转子轴10之间配置有轴承110。另外，用于润滑的油路111沿着转子轴10的旋转中心轴线而形成于转子轴10的中心部。图10所示的另一结构与前述图3所示的结构基本上是同样的，所以对与图3所示的结构同样的部分，在图10中标注与图3同样的标号并省略其说明。
在图9或图10所示的结构的驱动装置的情况下，通过如前述图6所示那样使各离合器C0、CS和制动器B0接合或释放，也能够设定EV模式和HV模式。在通过第二电动机16来行驶的EV模式下，使各离合器C0、CS和制动器B0释放。其结果，输出齿轮12与动力分配机构3中的齿圈6的连结被解除，所以构成动力分配机构3的太阳轮5和齿圈6以及齿轮架7处于停止。相对于此，若使输入离合器C0接合，则齿圈6与输出齿轮12一起旋转，另外，齿轮架7与发动机1一起处于停止，所以太阳轮5和与其连结的第一电动机4向负方向旋转。即，成为带动第一电动机4旋转的MG1牵引模式。将该动作状态以关于构成动力分配机构3的行星齿轮机构的列线图的形式示于图11的(a)。而且，若在该状态下使制动器B0接合而将输入轴8和齿轮架7固定，则能够通过齿轮架7来承担相对于第一电动机4输出转矩的反力转矩，所以使第一电动机4向负方向旋转，且使第二电动机16向正方向旋转，成为利用这两个电动机4、16的转矩来行驶的双驱动模式。
串联模式是使串联离合器CS接合而通过发动机1驱动第一电动机4，利用由该第一电动机4发电得到的电力驱动第二电动机16来行驶的模式。因此，在图9或图10所示的结构中，通过利用串联离合器CS将太阳轮5与齿轮架7连结，动力分配机构3整体成为一体而旋转。其结果，第一电动机4被发动机1驱动而发电。然而，由于输入离合器C0处于释放而齿圈6与输出齿轮12没有连结，所以发动机1的输出转矩不会传递至输出齿轮12。图11的(b)用列线图示出了该状态，太阳轮5和齿圈6以及齿轮架7成为同一转速。
HV模式下的前进时的无级状态与前述图1至图4所示的例子是同样的，通过第一电动机4来控制发动机1的转速，其结果，将利用第一电动机4产生的电力供给至第二电动机16而第二电动机16输出驱动转矩。将该动作状态以列线图示于图11的(c)。该列线图中的离合器C0、CS的位置与前述图7的(c)所示的列线图不同，但太阳轮5和齿圈6以及齿轮架7的旋转方向等相同。
HV模式下的前进时的固定状态通过使各离合器C0、CS接合而设定，因此，动力分配机构3整体成为一体而旋转。因此，除了发动机1之外，还使各电动机4、16作为电动机驱动而输出转矩，由此成为利用发动机1和各电动机4、16的转矩来行驶的所谓的双驱动状态。将该动作状态以列线图示于图11的(d)。该列线图中的离合器C0、CS的位置与前述图7的(d)所示的列线图不同，但太阳轮5和齿圈6以及齿轮架7的旋转方向等相同。
如上所述，在图9和图10所示的结构中，不仅能够设定上述多个行驶模式，还能够将输入离合器C0的整体和串联离合器CS的至少一部分配置于输出齿轮12的内周侧来减少相对于输出齿轮12在其旋转中心轴线方向上并列配置的部件的数量，其结果，能够实现驱动装置整体的轴长的缩短。
此外，本发明不限于上述各实施方式，离合器机构、制动器机构可以由啮合式的接合机构构成，也可以由单向离合器构成，或者还可以并用单向离合器而构成。
另外，在上述的各实施方式中，将输入离合器C0的整体配置于输出齿轮12的内周侧，但也可以将输入离合器C0的一部分配置于输出齿轮12的内周侧。
另外，在上述的各实施方式中，太阳轮5、齿圈6以及齿轮架7分别作为反力要素、输出要素以及输入要素来发挥功能，但只要动力分配机构3实现差动作用即可，也可以将齿圈6作为反力要素，还可以将齿圈7作为反力要素。
标号说明
1…发动机，2…输出轴(曲轴)，3…动力分配机构，4…第一电动机(MG1)，5…太阳轮，6…齿圈，7…齿轮架，8…输入轴，C0…输入离合器，B0…制动器，9…转子，10…转子轴，11…中间轴，CS…串联离合器，12…输出齿轮，13…副传动轴，14…从动齿轮，15…驱动齿轮，16…第二电动机(MG2)，17…转子，18…转子轴，19…驱动齿轮，20…差速齿轮，21…齿圈，22…蓄电装置，23…变换器，24…电源部，30…前壳体，31…中壳体，32…后壳体，33…后罩，34…壳体，35…隔壁部，36…轴承，43…隔壁部，44…凸部，45…轴承，46…轴承，47…太阳轮轴，48…凸部，51…轴承，52…大径凸部，53…轴承，54…大径圆筒部，55…摩擦接合部，56…驱动部，57…离合器毂，58…离合器鼓，59…缸部，60…活塞，61…油路，62…复位弹簧，63…缸部，64…制动器毂，65…活塞，66…油路，69…隔壁部，70…凸部，71…轴承，73…凸部，74…连结轴，75…轴承，76…离合器毂，77…离合器鼓，78…缸部，79…活塞，80…油路，81…复位弹簧，84…泵轴，85…从动齿轮，86…驱动齿轮。

Claims (9)

1.一种混合动力车辆的驱动装置，具备：
内燃机；
第一电动机，具有发电功能；
动力分配机构，通过输入要素、反力要素以及输出要素至少这三个旋转要素来实现差动作用，所述输入要素从所述内燃机接受转矩的传递，所述反力要素从所述第一电动机接受转矩的传递；
输出齿轮，从所述输出要素接受转矩的传递；
第一离合器机构，将所述内燃机的输出轴与所述第一电动机的转子选择性地连结；
第二离合器机构，能够使转矩从所述内燃机经由所述动力分配机构到达所述输出齿轮进行传递；以及
第二电动机，由所述第一电动机发电得到的电力驱动而输出用于行驶的驱动转矩，
所述动力分配机构、所述输出齿轮、所述第一电动机、所述第一离合器机构以及所述第二离合器机构配置于同一旋转中心轴线上，
其特征在于，
所述输出齿轮形成为内径比所述动力分配机构的外径大的圆筒状，
所述动力分配机构配置于所述输出齿轮的内周侧，
所述第二离合器机构的至少一部分配置于所述输出齿轮的内周侧，且在旋转中心轴线方向上与所述动力分配机构相邻地配置。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，
所述第二离合器机构是向所述输入要素选择性地传递所述内燃机的输出转矩的离合器机构，
所述输出要素与所述输出齿轮连结。
3.根据权利要求1所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，
所述第二离合器机构是将所述输出要素与所述输出齿轮选择性地连结的离合器机构，
所述输入要素与所述内燃机连结。
4.根据权利要求3所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，
所述第一离合器机构的至少一部分隔着所述动力分配机构而在所述旋转中心轴线方向上配置于与所述第二离合器机构相反的一侧，且配置于所述输出齿轮的内周侧。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，
所述第二离合器机构具有进行摩擦接触来传递转矩的摩擦接合部和使所述摩擦接合部进行动作的驱动部，
所述驱动部配置于所述输出齿轮的内周侧，且在所述旋转中心轴线方向上与所述动力分配机构相邻地配置。
6.根据权利要求5所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，还具备：
壳体，收容所述动力分配机构和所述输出齿轮；和
输入轴，沿着所述动力分配机构的旋转中心轴线插入所述动力分配机构的中心部，接受所述内燃机的输出转矩的传递，
所述壳体具有第一隔壁部，所述输入轴贯通该第一隔壁部，并且该第一隔壁部经由第一轴承将所述输入轴支撑为能够旋转，
所述第二离合器机构配置于所述动力分配机构与所述第一隔壁部之间，
所述驱动部具有通过液压进行动作的活塞，
在所述第一隔壁部的内部形成有对所述驱动部供给液压的油路。
7.根据权利要求6所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，
所述第一隔壁部具有与所述输入轴平行地向所述动力分配机构侧延伸的圆筒状的凸部，
所述第一轴承嵌合于所述凸部的内周侧，且所述驱动部嵌入所述凸部的外周侧。
8.根据权利要求6或7所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，
所述壳体具有第二隔壁部，该第二隔壁部在所述旋转中心轴线方向上隔着所述动力分配机构而位于与所述第一隔壁部相反的一侧，
所述输出齿轮的所述旋转中心轴线上的第一端部由嵌入所述第一隔壁部的第二轴承支撑为能够旋转，且所述输出齿轮的所述旋转中心轴线上的第二端部由嵌入所述第二隔壁部的第三轴承支撑为能够旋转。
9.根据权利要求7所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，
所述油路形成于所述第一隔壁部的所述凸部，且在该凸部的外周面开口。
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