JP2000127774A - 自動車用駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンと複数のモーターの２種類の動
力源で２組の遊星歯車を用いて動力伝達する、いわゆる
ハイブリッド自動車の駆動装置において、装置の全長を
短くするとともに、汎用性が高い一般的な形状のモータ
ーを使用できるようにする。 【解決手段】 ２組の遊星歯車をそれぞれ別個の軸上に
配置するとともに、２個のモーターをそれぞれ別個の軸
上に配置して、一般的な形状のモーターを用いた構成に
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン（内燃機
関）と電気モーターの２種類の動力源を有する、いわゆ
るハイブリッド自動車の駆動装置に関し、特にエンジン
より入力される駆動力を、２組の遊星歯車を介して出力
軸へ伝達可能で、複数のモーターを備えた自動車用駆動
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンより入力される駆動力
を、遊星歯車を介して出力軸へ伝達可能で、複数のモー
ターを備えた自動車用駆動装置としては、社団法人自動
車技術会発行の『自動車技術』１９９８年１月号１７頁
の図５に記載のようなものが知られている。

【０００３】しかし、上記の従来例にあっては、エンジ
ンで駆動して走行する際にその動力の一部で発電し、そ
の電力によってモーターで車軸を補助駆動する構成であ
り、電気的に動力伝達する比率が高いため、発電してモ
ーターで出力させる過程でのロスが大きい。

【０００４】すなわち動力を電気に変えて伝達するルー
トの動力伝達効率は、一般に歯車などの機械的伝達に比
べて劣る。このため、エンジンに高い負荷がかかる駆動
状態で走行するような場合に、電気ルートでの動力伝達
比率が高まって燃費を悪化させる要因になり、ハイブリ
ッド自動車の良さを一部損なうという問題がある。ま
た、エンジンの出力が車軸へ機械的に伝達されるトルク
が小さいため、加速力や登坂能力が低いという問題があ
る。

【０００５】そこで本発明者は、自動車が市街地を走行
する際の定常走行や、走行負荷が大きい加速や登坂など
の運転状態において、電気ルートの動力伝達比率を減ら
してエンジンの動力を機械的に効率よく車軸に伝えるよ
うにして、一層の燃費向上を図るとともに、機械的に伝
達するトルクを増大することにより、大きな駆動力を得
て加速力や登坂能力を向上させることを目的として、特
願平１０−１６９１１５号および特願平１０−１８３２
２２号にて出願している。

【０００６】これら２件の発明による駆動装置は、従来
例と同様にエンジンの動力を、遊星歯車を介して出力軸
に伝達する過程で発電可能な複数のモーターを用いて無
段階な変速を行うとともに、高い動力伝達効率および大
きな駆動力を得ている。すなわち、特願平１０−１６９
１１５号出願の発明においては、出力軸と連結した第１
モーターを設け、遊星歯車は、この回転メンバーのうち
減速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＡと、
増速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＢとを
備え、メンバーＡおよびメンバーＢと第２モーターを２
個のクラッチによりそれぞれ別個にまたは同時に連結可
能に構成するとともに、第３モーターとメンバーＡとを
連結した。

【０００７】また、特願平１０−１８３２２２号出願の
発明においては、基本構成は特願平１０−１６９１１５
号出願と同様であるが、第１モーターは２個のクラッチ
を介して出力軸およびメンバーＢとそれぞれ別個にまた
は同時に連結可能に構成するとともに、第２モーターを
メンバーＡと連結した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の本発明者が出願
した駆動装置にあっては、いずれも遊星歯車が回転メン
バーのうち減速駆動を得るべくケースに固定可能なメン
バーＡと、増速駆動を得るべくケースに固定可能なメン
バーＢとを備え、複数の発電可能なモーターを駆使する
ことにより、高い動力伝達効率と、特に低速域において
駆動力を大きくすることができる特徴を持っている。し
かし、特に大型商用車などに用いる際に出力軸と連結可
能な第１モーターが大きなトルクを必要とし、また２組
の遊星歯車を直列に配置したため駆動装置が軸方向に長
くなってしまうなど、改善の余地があった。

【０００９】そこで本発明は、駆動装置の軸方向長さを
短くして車両への搭載性を高めるとともに、低速トルク
が比較的小さな汎用性の高い一般的な形状のモーターを
用いて成り立たせることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の本発明の自動車用駆動装置にあっ
ては、第１サンギヤと第１リングギヤとこれらに噛み合
う第１ピニヨンを支持する第１キャリアとを有する第１
遊星歯車、第２サンギヤと第２リングギヤとこれらに噛
み合う第２ピニヨンを支持する第２キャリアとを有する
第２遊星歯車を介して、エンジンより入力軸に入力され
る駆動力を出力軸へ伝達可能で、第１および第２遊星歯
車が、これらの回転メンバーのうち減速駆動を得るべく
ケースに固定可能なメンバーＡと、回転メンバーのうち
増速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＢとを
備えるとともに、出力軸と連結可能な第１モーターと、
メンバーＢと連結可能な第２モーターを有し、第１遊星
歯車および第２遊星歯車を、Ａ軸および該Ａ軸と平行な
Ｂ軸にそれぞれ別個に配置したことを特徴とする。

【００１１】請求項２に記載の本発明の自動車用駆動装
置にあっては、Ａ軸心上に第１遊星歯車を、Ｂ上軸心上
に第２遊星歯車を配置して、第１キャリアを入力軸に連
結し、第１リングギヤと第２キャリアとを第１歯車対を
介して連結するとともに出力軸とも連結する一方、第１
サンギヤを第２歯車対を介して第２サンギヤに連結し、
第２リングギヤをメンバーＡ、第１サンギヤをメンバー
Ｂとしたことを特徴とする。

【００１２】請求項３に記載の本発明の自動車用駆動装
置にあっては、Ａ軸心上に第１遊星歯車を、Ｂ軸心上に
第２遊星歯車を配置して、第１リングギヤを第１歯車対
を介して第２キャリアに連結するとともに出力軸にも連
結し、第１キャリアを第２歯車対を介して第２リングギ
ヤに連結するとともに入力軸にも連結し、第２サンギヤ
をメンバーＡ、第１サンギヤをメンバーＢとしたことを
特徴とする。

【００１３】請求項４に記載の本発明の自動車用駆動装
置にあっては、第１モーターを第１遊星歯車と同じ軸心
上に配置したことを特徴とする。

【００１４】請求項５に記載の本発明の自動車用駆動装
置にあっては、第２モーターを第２遊星歯車と同じ軸心
上に配置したことを特徴とする。

【００１５】請求項６に記載の本発明の自動車用駆動装
置にあっては、Ａ軸は入力軸と同軸心上にあることを特
徴とする。

【００１６】

【作用】請求項１に記載の本発明の自動車用駆動装置に
あっては、第１サンギヤと第１リングギヤとこれらに噛
み合う第１ピニヨンを支持する第１キャリアとを有する
第１遊星歯車、第２サンギヤと第２リングギヤとこれら
に噛み合う第２ピニヨンを支持する第２キャリアとを有
する第２遊星歯車を介して、エンジンより入力軸に入力
される駆動力を出力軸へ伝達可能で、第１および第２遊
星歯車が、これらの回転メンバーのうち減速駆動を得る
べくケースに固定可能なメンバーＡと、回転メンバーの
うち増速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＢ
とを備えるとともに、出力軸と連結可能な第１モーター
と、メンバーＢと連結可能な第２モーターを有し、第１
遊星歯車および第２遊星歯車を、Ａ軸および該Ａ軸と平
行なＢ軸にそれぞれ別個に配置したため、両モーターの
制御による無段階な変速を行うとともに、メンバーＡを
固定することで機械的伝達の減速駆動を行い、メンバー
Ｂを固定することで機械的伝達の増速駆動を行う。

【００１７】また、請求項２に記載の本発明の自動車用
駆動装置にあっては、Ａ軸心上に第１遊星歯車を、Ｂ上
軸心上に第２遊星歯車を配置して、第１キャリアを入力
軸に連結し、第１リングギヤと第２キャリアとを第１歯
車対を介して連結するとともに出力軸とも連結する一
方、第１サンギヤを第２歯車対を介して第２サンギヤに
連結し、第２リングギヤをメンバーＡ、第１サンギヤを
メンバーＢとしたため、両モーターの制御による無段階
な変速を行うとともに、メンバーＡを固定することで機
械的伝達の減速駆動を行い、メンバーＢを固定すること
で機械的伝達の増速駆動を行う。

【００１８】また、請求項３に記載の本発明の自動車用
駆動装置にあっては、Ａ軸心上に第１遊星歯車を、Ｂ軸
心上に第２遊星歯車を配置して、第１リングギヤを第１
歯車対を介して第２キャリアに連結するとともに出力軸
にも連結し、第１キャリアを第２歯車対を介して第２リ
ングギヤに連結するとともに入力軸にも連結し、第２サ
ンギヤをメンバーＡ、第１サンギヤをメンバーＢとした
ため、両モーターの制御による無段階な変速を行うとと
もに、メンバーＡを固定することで機械的伝達の減速駆
動を行い、メンバーＢを固定することで機械的伝達の増
速駆動を行う。

【００１９】また、請求項４に記載の本発明の自動車用
駆動装置にあっては、第１モーターを第１遊星歯車と同
じ軸心上に配置したため、第１モーターは、メンバーＢ
と連結した場合はメンバーＢから駆動されて発電し、Ｂ
軸上の出力軸と連結した場合は出力軸を減速駆動する。

【００２０】また、請求項５に記載の本発明の自動車用
駆動装置にあっては、第２モーターを第２遊星歯車と同
じ軸心上に配置したため、第２リングギヤと第２モータ
ーを一体的に連結して、第２駆動モードにおいて第２モ
ーターは第２リングギヤから駆動されて発電し、第４駆
動モードにおいて第２モーターは第２リングギヤを駆動
する。

【００２１】また、請求項６に記載の本発明の自動車用
駆動装置にあっては、Ａ軸は入力軸と同軸心上にあるよ
うにしたため、入力軸は第１遊星歯車の所定の回転メン
バーを直接駆動する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づき説明する。図１は、本発明の自動車用駆動装置に
おける主要部のスケルトン図である。また、図１の右側
から見た各軸の配置を図８に示す。第１遊星歯車１０
は、第１サンギヤ１２と、第１リングギヤ１４と、第１
キャリア１６および、該第１キャリア１６に軸支され第
１サンギヤ１２および第１リングギヤ１４と噛み合う第
１ピニヨン１８から構成されている。第２遊星歯車２０
は、第２サンギヤ２２と、第２リングギヤ２４と、第２
キャリア２６および、該第２キャリア２６に軸支され第
２サンギヤ２２および第２リングギヤ２４と噛み合う第
２ピニヨン２８から構成されている。

【００２３】エンジン３０は入力軸３２を介して第１キ
ャリア１６と連結するとともに、入力軸３２はブロッキ
ングギヤ３４と一体になっており、該ブロッキングギヤ
３４はケース３６に係止されたロックボール３８を噛み
合わせることで入力軸３２をケース３６に固定すること
ができる。出力軸４０は、第１リングギヤ１４と一体に
なっているとともに、第１歯車対４２ａ、４２ｂを介し
て第２キャリア２６と連結されている。第１サンギヤ１
２は第２歯車対４４ａ、４４ｂを介して第２サンギヤ２
２と連結されている。

【００２４】第１モーター４６は第３歯車対４８ａ、４
８ｂおよび第１クラッチ５０、第１歯車対４２ａ、４２
ｂを介して出力軸４０と連結可能であるとともに、第２
クラッチ５２および第４歯車５４、第２歯車対４４ａ、
４４ｂを介して第１サンギヤ１２および第２サンギヤ２
２とも連結可能である。第２モーター５６は第５歯車対
５８ａ、５８ｂを介して第２リングギヤと連結してい
る。図１において第５歯車対５８ａと５８ｂは離れて描
いてあるが、両者は噛み合っている。

【００２５】ここで、図８に示した各軸の位置関係を説
明する。入力軸３２、第１遊星歯車１０、出力軸４０は
Ａ軸に配置され、第２遊星歯車２０はＡ軸の上に位置す
るＢ軸に配置される。第１モーター４６、第２モーター
５６はＡ軸およびＢ軸の中間両脇のＣ軸、Ｄ軸にそれぞ
れ配置される。

【００２６】第２リングギヤ２４は、第２モーター５６
により電気的に固定することができ、固定すると後述す
るように入力軸３２から出力軸４０へ定まった減速比で
機械的な動力伝達ができる。上記第２リングギヤ２４
は、固定することで機械的に減速駆動を可能にする本発
明のメンバーＡを構成する。

【００２７】第１サンギヤ１２は第２クラッチ５２を接
続した場合に第１モーターにより電気的に固定すること
ができ、固定すると後述するように入力軸３２から出力
軸４０へ定まった増速比で機械的な動力伝達ができる。
上記第１サンギヤ１２は、固定することで機械的に増速
駆動を可能にする本発明のメンバーＢを構成する。

【００２８】第１モーター４６、第２モーター５６は、
それぞれ回転方向を正転・逆転に切り替えられるととも
に、モーターとしての機能と発電機としての機能を有し
ており、図示しないコントローラーからの指令で任意に
切り替えることができる。

【００２９】図１に示す駆動装置を搭載した自動車は、
エンジン３０と、第１モーター４６、第２モーター５６
の２種類の動力源を有するので、いわゆるハイブリッド
自動車を構成する。

【００３０】次に、上記構成の駆動装置の作動について
説明する。以下の説明で『正回転』とは、出力軸４０が
駆動する自動車を前進させる回転方向の回転を言い、
『逆回転』とはその逆方向の回転を言う。

【００３１】はじめに、図示しないバッテリーから供給
される電力による発進と加速を説明する。通常、自動車
が発進する際はエンジン３０は停止している。まず、第
１クラッチ５０を接続するとともにコントローラーを介
してバッテリーから第１モーター４６に正回転する方向
に電流を流すと、第１モーター４６は第３歯車対４８
ａ、４８ｂおよび第１クラッチ５０、第１歯車対４２
ａ、４２ｂを介して出力軸４０を駆動する。第１モータ
ー４６の出力トルクは第３歯車対４８ａ、４８ｂおよび
第１歯車対４２ａ、４２ｂで減速されて大きなトルクと
なって、出力軸４０と連結された図示しない車輪を駆動
するので自動車は発進し加速を始める。

【００３２】この際、エンジン３０が停止しているた
め、入力軸３２と連結された第１キャリア１６は回転せ
ず、第１サンギヤ１２および第２サンギヤ２２は逆回転
し、第２リングギヤ２４および第２モーター５６は正回
転するが、いずれもトルクを伝達せず空転するのみであ
る。このように、第１モーター４６のみで駆動する状態
を第１駆動モードと呼ぶ。

【００３３】次に、さらに駆動力を強くするためにエン
ジン３０を始動させる際の作動を説明する。この場合
は、第１モーター４６での駆動に加えて正回転している
第２モーター５６に発電させることで、第２リングギヤ
２４に逆回転方向のトルクが作用して第１キャリア１６
は正回転方向に駆動され、入力軸３２を介してエンジン
３０を正回転させる。ここでエンジン３０に燃料を供給
したり図示しない点火回路を接続するなどの制御を行う
とエンジン３０が始動する。

【００３４】エンジン３０が始動して駆動を始めると、
以下のように動力伝達が行われる。エンジン３０の動力
は第１キャリア１６に入って第１遊星歯車１０でトルク
分割され、一部は第１リングギヤ１４を通って出力軸４
０を駆動し、残りのトルクは第１サンギヤ１２から第２
歯車対４４ａ、４４ｂを介して第２サンギヤ２２へ伝え
られ、第２ピニヨン２８を介して第２リングギヤ２４を
逆回転させる。ここで、直ちに第２リングギヤ２４とと
もに逆回転する第２モーター５６を発電機に切り替えて
発電させ、第１クラッチ５０を接続した状態の第１モー
ター４６に電力を供給する。

【００３５】第２モーター５６が逆回転しながら発電す
ることで、出力軸４０と連結された第２キャリア２６に
正回転方向のトルクが作用するので、入力軸３２から第
１遊星歯車１０、第２遊星歯車２０を介して出力軸４０
へ機械的に伝達されるトルクは以下のようになる。すな
わち、第１リングギヤ１４の歯数に対する第１サンギヤ
１２の歯数の比をα１とし、第２リングギヤ２４の歯数
に対する第２サンギヤ２２の歯数の比をα２とし、第１
歯車対４２ａから４２ｂへの変速比をｉ１、第２歯車対
４４ａから４４ｂへの変速比をｉ２とすると、（α１・
ｉ１・ｉ２＋α２＋α１・α２）／（α２＋α１・α
２）倍に増大されたトルクが機械的に伝達される。

【００３６】実際に出力軸４０を駆動するトルクは、上
記の機械的伝達分に第１モーター４６の出力トルクが加
算される。すなわち、第１モーター４６の出力トルクを
Ｔ１とし、第３歯車対４８ａから４８ｂへの変速比をｉ
３とすると、Ｔ１・ｉ３・ｉ１が加算される。したがっ
て、バッテリーから第１モーター４６に電力を供給し続
ければ、第１モーター４６はバッテリーからの電力と、
第２モーター５６が発電した電力とで駆動することにな
り、出力軸４０を駆動する動力源はエンジン３０とバッ
テリーになる。

【００３７】ここで、バッテリーからの電力供給をやめ
ると、第１モーター４６は第２モーター５６が発電した
電力のみで駆動することになり、出力軸４０が第１遊星
歯車１０、第２遊星歯車２０を介して機械的に動力伝達
されるトルクも含めて動力源はエンジン３０だけにな
る。このように、第２モーター５６が逆回転で発電しな
がら、第１モーター４６で駆動する状態を第２駆動モー
ドと呼ぶ。

【００３８】この第２駆動モードにおける入力軸３２の
回転数と出力軸４０の回転数の比（変速比）は、入力軸
３２に入るエンジン３０のトルクの大きさと、自動車を
駆動する出力軸４０のトルク（負荷）の大きさ、および
バッテリーから第１モーター４６に供給される電力とで
自動的に決まる。また、第２モーター５６が発電する電
力もそれらに応じて変化する。

【００３９】すなわち、自動車が低速でエンジン３０の
トルクが大きく出力軸４０の負荷が大きい場合は、入力
軸３２の回転数が出力軸４０の回転数より大幅に高く、
徐々に自動車の速度が上昇して出力軸４０の負荷が小さ
くなると、入力軸３２の回転数が一定であっても出力軸
４０の回転数が上昇するように無段階に変化する。と、
同時に第２モーター５６の回転数は下降する。

【００４０】そして、さらに車速が上昇したりエンジン
３０の回転数が下降したりすると、第２リングギヤ２４
とともに第２モーター５６の回転数がさらに下がり、や
がて停止するに至る。第２リングギヤ２４が停止するた
めには、バッテリーから第２モーター５６に正回転方向
のトルクを発生させるように電力を供給して電気的に固
定する必要がある。通常、モーターは回転数が０の状態
で最も大きなトルクを出す特性を持つので、第２リング
ギヤ２４を固定するのに要する電力はわずかである。

【００４１】このようにして、第２モーター５６ととも
に第２リングギヤ２４が停止すると、入力軸３２の回転
数と出力軸４０の回転数の比（変速比：出力軸回転数／
入力軸回転数）は、前述のトルク比の逆数、（α２＋α
１・α２）／（α１・ｉ１・ｉ２＋α２＋α１・α２）
になり、定まった減速比の機械的な動力伝達になる。上
記第２リングギヤ２４は、固定することで減速駆動を可
能にする本発明のメンバーＡである。このように、定ま
った減速比の機械的な動力伝達の状態を第３駆動モード
と呼ぶ。

【００４２】尚、第３駆動モードにおいても、バッテリ
ーから第１モーター４６に電力を供給して機械的伝達の
動力に加勢することが可能であるし、逆に機械的な駆動
をしながら第１モーター４６に発電させてバッテリーを
充電することもできる。

【００４３】次に、第４駆動モードへの移行を説明す
る。第３駆動モードにおいて、第２モーター５６が第２
リングギヤ２４の固定を維持したまま、バッテリーから
第１モーター４６に電力の供給をやめ、第２クラッチ５
２を接続するとともに第１クラッチ５０の接続を解除す
る。この際、前述のα１、α２、ｉ１、ｉ２、ｉ３およ
び第４歯車５４と第２歯車対４４ｂとの歯数比を適切に
設定することで、第３駆動モードにおいて両クラッチ５
０、５２を同時に接続することが可能であり、滑りを起
こさずに第１クラッチ５０と第２クラッチ５２との間の
切替ができる。第２クラッチ５２を接続すると直ちに第
１モーター４６に発電させて第２モーター５６に正回転
方向の電力を供給するように制御する。

【００４４】この場合、バッテリーから第２モーター５
６へ電力供給することもできる。第２モーター５６は供
給された電力により第５歯車対５８ａ、５８ｂを介して
第２リングギヤ２４を駆動する。第２リングギヤ２４は
出力軸４０と連結された第２キャリア２６を駆動し、そ
の反力トルクが第２サンギヤ２２に作用する。したがっ
て、第１サンギヤ１２に作用するエンジン３０からの入
力トルクの一部が第２歯車対４４ａ、４４ｂを介して第
２サンギヤ２２に伝えられが、このエンジン３０からの
入力トルクの一部と前記第２サンギヤ２２に作用する反
力トルクとの差のトルクで、第４歯車５４および第２ク
ラッチ５２を介して第１モーター４６を駆動し発電す
る。

【００４５】この際、第１キャリア１６から第１リング
ギヤ１４へ機械的に伝達されるトルクは、エンジン３０
から入力するトルクの１／（１＋α１）になる。すなわ
ち、出力軸４０に機械的に伝達されるトルクは入力軸３
２へ入るエンジン３０のトルクより小さくなるが、出力
軸４０にはさらに第２モーター５６のトルクが加算され
る。すなわち第２モーター５６のトルクをＴ２とした場
合、Ｔ２・ｉ１・（１＋α２）が加算される。

【００４６】この場合も、入力軸３２の回転数と出力軸
４０の回転数の比（変速比）は、入力軸３２に入るエン
ジン３０のトルクの大きさと、自動車を駆動する出力軸
４０のトルク（負荷）の大きさ、およびバッテリーから
第２モーター５６に供給される電力とで自動的に決ま
り、変速比は無段階に変化する。また、第１モーター４
６が発電する電力もそれらに応じて変化する。

【００４７】例えば、バッテリーから第２モーター５６
へ供給する電力を増やして、前記第２サンギヤ２２に作
用する反力トルクとエンジン３０から第１サンギヤ１２
に作用するトルクが同じになると、互いにトルクが相殺
されて第１モーター４６を駆動するトルクは０になり、
第１モーター４６は回転するが発電しない。このよう
に、第１モーター４６が発電するか否かを問わず、第１
モーター４６が回転しながら第２モーター５６が第２リ
ングギヤ２４を駆動する状態を第４駆動モードと呼ぶ。

【００４８】自動車の速度が上昇したりエンジン３０の
回転数が下がると、第１サンギヤ１２および第２サンギ
ヤ２２の回転数が下がり、やがて停止するに至る。この
際、バッテリーから第１モーター４６に逆回転方向のト
ルクを出すように電力供給して、電気的に第１サンギヤ
１２を固定する。第１サンギヤ１２を固定すると、変速
比は（１＋α１）になり、入力軸３２から出力軸４０へ
定まった変速比で増速駆動される。上記第１サンギヤ１
２は、固定することで増速駆動を可能とする本発明のメ
ンバーＢを構成する。また、このように第１サンギヤ１
２が固定され、定まった変速比で機械的に増速駆動され
る状態を第５駆動モードと呼ぶ。

【００４９】第５駆動モードにおいても、バッテリーか
ら第２モーター５６に電力を供給して機械的な動力伝達
に加勢することが可能であるし、逆に機械的な増速駆動
をしながら第２モーター５６に発電させてバッテリーを
充電することもできる。

【００５０】次に、自動車の速度を徐々に下げる場合、
および制動する場合について説明する。まず、第４また
は第５駆動モードでの高速走行中にあっては、運転者が
自動車のスロットルペダルを解放して減速したり、ブレ
ーキペダルを踏んで制動する場合には、直ちに上記の駆
動をやめてエンジン３０への燃料供給を停止し、第２モ
ーター５６に発電させて減速する。発電した電力はバッ
テリーの充電に使う。この際、大型商用車等に用いられ
るエンジンの排気ブレーキを併用しつつ、第２クラッチ
５２を接続したまま第１モーター４６にも発電させ、制
動力を上げることができる。

【００５１】また、低速走行中においては、第２クラッ
チ５２の接続を解除するとともに第１クラッチ５０を接
続してエンジン３０を停止し、第１モーター４６に発電
させることで減速することができる。発電した電力はバ
ッテリーの充電に使う。この際、ロックポール３８でブ
ロッキングギヤ３４を固定し、入力軸３２が回転しない
ようにすることで、第１モーター４６に加えて第２モー
ター５６にも発電させて減速度を上げることもできる。

【００５２】したがって、第２モーター５６および第１
モーター４６の発電量を適切に制御することにより、適
度な減速や制動を行うとともに、従来は摩擦ブレーキで
熱に変えて捨てていた自動車の運動エネルギーの一部を
電気に変えてバッテリーに蓄え、いわゆるエネルギー回
生を行うことができる。エネルギー回生でバッテリーに
蓄えた電力は、次に自動車を加速する際に使うことで自
動車の燃料消費を少なくする効果が得られる。

【００５３】次に、自動車を後進させる場合について説
明する。エンジン３０を停止した状態での後進は、前進
の第１駆動モードと同様に第１クラッチ５０を接続し、
バッテリーからの電力供給で第１モーター５６を逆回転
させることで発進から加速を行うことができる。

【００５４】この場合、ロックポール３８でブロッキン
グギヤ３４を固定し、入力軸３２が回転しないようにす
ることで、第１モーター４６に加えて第２モーター５６
にも電力を供給して加勢させ、後進駆動力を上げること
ができる。

【００５５】次に、エンジン３０が回転している状態
で、発電しながら後進する場合を説明する。この場合
も、前進の第２駆動モードと同様に第２リングギヤ２４
を介して第２モーター５６に発電させて、その電力を第
１モーター４６に供給して逆回転方向に駆動して後進す
ることができる。但し、第１リングギヤ１４には前進の
第２駆動モードと同様に機械的に前進方向のトルクが作
用するので、前述の第１モーター４６のみによる後進よ
り駆動力は小さくなる。

【００５６】以上のように、図１の実施形態にあって
は、第１モーター４６と出力軸４０および第１サンギヤ
１２との連結関係と、第１モーター４６の駆動や発電、
第２リングギヤ２４と連結された第２モーター５６の駆
動や発電、さらにはメンバーＡまたはＢの固定などの制
御により、前述の第１駆動モードから第５駆動モードま
での多様な駆動モードを選択して、自動車を走行させる
ことができる。

【００５７】特に、車速０の発進から第５駆動モードま
で無段階に変速できるとともに、減速、増速の２種類の
定まった変速比の機械的な動力伝達が可能であるのが特
徴である。また、図１および図８に示すように、Ａ軸、
Ｂ軸、Ｃ軸、Ｄ軸の４軸構成とし２組の遊星歯車１０お
よび２０をそれぞれ別個の軸上に配置し、両者を軸方向
にオーバーラップした位置に設けることで駆動装置の全
長を短くするとともに、第１モーター４６および第２モ
ーター５６は汎用性が高い一般的な形状のモーターを使
用することができる。

【００５８】本実施形態にあっては、第１モーター４６
と出力軸４０との間に、第１歯車対４２ａ、４２ｂおよ
び第３歯車対４８ａ、４８ｂの、２対の歯車が設けてあ
るため、第１モーター４６から出力軸４０へ大きな減速
比（ｉ１・ｉ３）で連結することができるので、第１駆
動モード乃至第３駆動モードにおいて大きな駆動力を発
揮することができ、特に大型のトラックやバス等に適し
た駆動装置が得られる。

【００５９】次に、図２は、本発明の自動車用駆動装置
における他の実施形態を表すスケルトン図である。ま
た、図９は図２を右側から見た各軸の配置を示す。はじ
めに、図１の実施形態との違いを説明する。２組の遊星
歯車１０と２０とを有し、それぞれをＡ軸およびＢ軸上
に配置したことは図１の実施形態と同じであるが、Ｃ軸
上に配置した第１モーター４６は第２クラッチ５２と第
４歯車５４を介して第１サンギヤ１２と、第３歯車対４
８ａ、４８ｂおよび第１クラッチ５０を介して出力軸４
０と、それぞれ連結可能であり、Ｂ軸上に配置された第
２モーター５６は第２リングギヤ２４と一体的に連結さ
れている。

【００６０】したがって、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸の３軸構成
になるが、入力軸３２および出力軸４０と両遊星歯車１
０，２０ならびに両モーター４６，５６との連結関係は
図１の実施形態と同様であり、車速０の発進から第５駆
動モードまで無段階に変速できるとともに、減速、増速
の２種類の定まった変速比の機械的な動力伝達が可能で
あることも同じである。

【００６１】詳細な説明は省略するが、本実施形態にお
いても、２組の遊星歯車１０および２０をそれぞれ別個
の軸上に配置し、両者を軸方向にオーバーラップした位
置に設けることで駆動装置の全長を短くするとともに、
第１モーター４６および第２モーター５６は汎用性が高
い一般的な形状のモーターを使用することができる。

【００６２】次に、図３は、本発明の自動車用駆動装置
における他の実施形態を表すスケルトン図である。ま
た、図３の右側から見た各軸の配置は図２の実施形態と
同じで図９になる。図３の実施形態は、入力軸３２およ
び出力軸４０と両遊星歯車１０，２０ならびに両モータ
ー４６，５６との連結関係が、図１および図２の実施形
態と異なる。すなわち、出力軸４０は第１リングギヤ１
４と一体的に連結されるとともに、第１歯車対４２ａ、
４２ｂを介して第２キャリア２６と連結され、第１キャ
リア１６は入力軸３２と一体的に連結されるとともに、
第２歯車対４４ａ、４４ｂを介して第２リングギヤ２４
とも連結されている。

【００６３】第２サンギヤ２２はメンバーＡを構成し、
第２モーター５６と連結され、第１サンギヤ１２はメン
バーＢを構成する。第１モーター４６とメンバーＢの第
１サンギヤ１２とは第２クラッチ５２と第４歯車対５４
ａ、５４ｂで連結可能であり、第１モーター４６と出力
軸４０との連結関係は図２の実施形態と同じである。

【００６４】詳細な説明は省略するが、メンバーＡ、メ
ンバーＢおよび両モーター４６，５６などの作用は図１
の実施形態と同じであり、車速０の発進から第５駆動モ
ードまで無段階に変速できるとともに、減速、増速の２
種類の定まった変速比の機械的な動力伝達が可能であ
る。

【００６５】また、本実施形態においても、２組の遊星
歯車１０および２０をそれぞれ別個の軸上に配置し、両
者を軸方向にオーバーラップした位置に設けることで駆
動装置の全長を短くするとともに、第１モーター４６お
よび第２モーター５６は汎用性が高い一般的な形状のモ
ーターを使用することができる。

【００６６】次に、図４は、本発明の自動車用駆動装置
における他の実施形態を表すスケルトン図である。本実
施形態は後述するように２軸構成であるので軸の配置図
は省略する。すなわち、エンジン３０、入力軸３２、第
１遊星歯車１０、第２クラッチ５２、第１モーター４６
がＡ軸上に配置され、出力軸４０、第２遊星歯車２０、
第１クラッチ５０、第２モーター５６がＢ軸上に配置さ
れる。

【００６７】また、第１モーター４６は第２クラッチ５
２を介して第１サンギヤ１２と連結可能であり、第３歯
車対４８ａ、４８ｂおよび第１クラッチ５０を介して出
力軸４０とも連結可能である。さらに、第２リングギヤ
１４は第２モーター５６と連結しているので、以上の連
結関係は介在する歯車が一部異なるが、図１および図２
の実施形態と同様である。

【００６８】したがって、本実施形態においても、車速
０の発進から第５駆動モードまで無段階に変速できると
ともに、減速、増速の２種類の定まった変速比の機械的
な動力伝達が可能であり、２組の遊星歯車１０および２
０をそれぞれ別個の軸上に配置し、両者を軸方向にオー
バーラップした位置に設けることで駆動装置の全長を短
くするとともに、第１モーター４６および第２モーター
５６は汎用性が高い一般的な形状のモーターを使用する
ことができる。また、前述のように主要な構成部品がＡ
軸、Ｂ軸の２軸上に配置され、出力軸４０が入力軸３２
と平行な前記Ｂ軸に設けられているので、前輪駆動の乗
用車に適した構成である。

【００６９】次に、図５は、本発明の自動車用駆動装置
における他の実施形態を表すスケルトン図である。本実
施形態も図４の実施形態と同様に２軸構成であるので軸
の配置図は省略する。すなわち、図４の実施形態と同様
に、エンジン３０、入力軸３２、第１遊星歯車１０、第
２クラッチ５２、第１モーター４６がＡ軸上に配置さ
れ、出力軸４０、第２遊星歯車２０、第１クラッチ５
０、第２モーター５６がＢ軸上に配置される。

【００７０】また、第１モーター４６は第２クラッチ５
２を介して第１サンギヤ１２と連結可能であり、第３歯
車対４８ａ、４８ｂおよび第１クラッチ５０を介して出
力軸４０とも連結可能であり、第２サンギヤ２２は第２
モーター５６と連結している。

【００７１】以上の各要素の連結関係は、介在する歯車
構成が一部異なるが図３の実施形態と同様であり、第２
サンギヤ２２がメンバーＡを、第１サンギヤ１２がメン
バーＢを、それぞれ構成している。したがって、詳細な
説明は省略するが、メンバーＡ、メンバーＢおよび両モ
ーター４６，５６などの作用は図１の実施形態と同じで
あり、車速０の発進から第５駆動モードまで無段階に変
速できるとともに、減速、増速の２種類の定まった変速
比の機械的な動力伝達が可能である。

【００７２】本実施形態においても、２組の遊星歯車１
０および２０をそれぞれ別個の軸上に配置し、両者を軸
方向にオーバーラップした位置に設けることで駆動装置
の全長を短くするとともに、第１モーター４６および第
２モーター５６は汎用性が高い一般的な形状のモーター
を使用することができる。また、図４の実施形態と同様
に、主要な構成部品がＡ軸、Ｂ軸の２軸上に配置され、
出力軸４０が入力軸３２と平行な前記Ｂ軸に設けられて
いるので、前輪駆動の乗用車に適した構成である。

【００７３】次に、図６は、本発明の自動車用駆動装置
における他の実施形態を表すスケルトン図である。本実
施形態は図５の実施形態における入力軸（Ａ軸）と第２
遊星歯車２０を設けたＢ軸との中間にＣ軸を配置した３
軸構成であり、軸の配置図は省略する。

【００７４】すなわち、第１キャリア１６と第２リング
ギヤ２４とを連結する第２歯車は４４ａ、４４ｂ、４４
ｃの３枚となり、歯車４４ｂはＣ軸上の出力軸４０に回
転自在に支持される。出力軸４０と第１リングギヤ１４
および第２キャリア２６とは、第１歯車４２ａ、４２
ｂ、４２ｃの３枚で連結されている。第１モーター４６
はメンバーＢの第１サンギヤ１２と第２クラッチ５２を
介して連結可能であるとともに、第３歯車対４８ａ、４
８ｂおよび第１クラッチ５０を介して出力軸４０とも連
結可能である。また、第２モーター５６はメンバーＡの
第２サンギヤ２２と一体的に連結されている。

【００７５】以上の各要素の連結関係は、介在する歯車
構成が一部異なるが図５の実施形態と同様であり、詳細
な説明は省略するが、車速０の発進から第５駆動モード
まで無段階に変速できるとともに、減速、増速の２種類
の定まった変速比の機械的な動力伝達が可能である。

【００７６】本実施形態においても、２組の遊星歯車１
０および２０をそれぞれ別個の軸上に配置し、両者を軸
方向にオーバーラップした位置に設けることで駆動装置
の全長を短くするとともに、第１モーター４６および第
２モーター５６は汎用性が高い一般的な形状のモーター
を使用することができる。また、図４、図５の実施形態
に比べて第１モーター４６と第２モーター５６との軸間
距離を大きくとれるので、直径の大きなモーターを用い
るのに適しており、２組の遊星歯車１０および２０を軸
方向にオーバーラップした位置に設けることとあいまっ
て全長の短い駆動装置を得ることができる。

【００７７】次に、図７は、本発明の自動車用駆動装置
における他の実施形態を表すスケルトン図である。本実
施形態は図６の実施形態と同様に、第１遊星歯車１０を
設けたＡ軸と第２遊星歯車２０を設けたＢ軸との中間に
Ｃ軸を配置した３軸構成であり、軸の配置図は省略す
る。

【００７８】入力軸３２および出力軸４０は、ともにＣ
軸上に配置されている。すなわち、第１キャリア１６と
第２リングギヤ２４とを連結する第２歯車は４４ａ、４
４ｂ、４４ｃの３枚であり、中間の４４ｂが入力軸３２
と一体的に連結されている。他の連結関係は図６の実施
形態と同じである。

【００７９】以上の各要素の連結関係は、介在する歯車
構成が一部異なるが図５の実施形態と同様であり、詳細
な説明は省略するが、車速０の発進から第５駆動モード
まで無段階に変速できるとともに、減速、増速の２種類
の定まった変速比の機械的な動力伝達が可能である。

【００８０】本実施形態においても、２組の遊星歯車１
０および２０をそれぞれ別個の軸上に配置し、両者を軸
方向にオーバーラップした位置に設けることで駆動装置
の全長を短くするとともに、第１モーター４６および第
２モーター５６は汎用性が高い一般的な形状のモーター
を使用することができる。また、図６の実施形態と同様
に、第１モーター４６と第２モーター５６との軸間距離
を大きくとれるので、直径の大きなモーターを用いるの
に適しており、全長の短い駆動装置を得ることができ
る。

【００８１】以上のように、本発明の各実施形態にあっ
ては、いずれの実施形態においてもメンバーＡ、メンバ
ーＢおよび両モーター４６，５６などの作用は図１の実
施形態と同じであり、車速０の発進から第５駆動モード
まで無段階に変速できるとともに、減速、増速の２種類
の定まった変速比の機械的な動力伝達が可能である。ま
た、２組の遊星歯車１０および２０をそれぞれ別個の軸
上に配置し、両者を軸方向にオーバーラップした位置に
設けることで駆動装置の全長を短くするとともに、第１
モーター４６および第２モーター５６は汎用性が高い一
般的な形状のモーターを使用することができる。

【００８２】また、図１、図２、図３および図７に示し
た実施形態は、入力軸３２と出力軸４０とが同じ軸心上
にあるのでエンジン３０を自動車の前方に配置した後輪
駆動車に適しており、一般的な変速機とほぼ同じ位置に
配置することが可能である。

【００８３】本発明の自動車用駆動装置は、当業者の一
般的な知識に基づいて、各モーターに過大なトルクが作
用しないように、図１、図２、図４の実施形態において
第１サンギヤと第２サンギヤの間に一定のトルクで滑る
ようなトルク制限クラッチを設けることや、第１、第２
クラッチにワンウエイクラッチの機能を持たせるなどの
変更や改良を加えた態様で実施することができる。

【００８４】

【発明の効果】以上、説明してきたように、本発明の自
動車用駆動装置によれば、以下のような効果を得ること
ができる。 （１） 請求項１に記載の本発明の自動車用駆動装置に
よれば、第１サンギヤと第１リングギヤとこれらに噛み
合う第１ピニヨンを支持する第１キャリアとを有する第
１遊星歯車、第２サンギヤと第２リングギヤとこれらに
噛み合う第２ピニヨンを支持する第２キャリアとを有す
る第２遊星歯車を介して、エンジンより入力軸に入力さ
れる駆動力を出力軸へ伝達可能で、第１および第２遊星
歯車が、これらの回転メンバーのうち減速駆動を得るべ
くケースに固定可能なメンバーＡと、回転メンバーのう
ち増速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＢと
を備えるとともに、出力軸と連結可能な第１モーター
と、メンバーＢと連結可能な第２モーターを有し、第１
遊星歯車および第２遊星歯車を、Ａ軸および該Ａ軸と平
行なＢ軸にそれぞれ別個に配置したため、両遊星歯車を
軸方向にオーバーラップさせて配置することで駆動装置
の全長を短くするとともに、汎用性の高い一般的な形状
のモーターを使用することが可能になる。

【００８５】（２） 請求項２に記載の本発明の自動車
用駆動装置によれば、Ａ軸心上に第１遊星歯車を、Ｂ上
軸心上に第２遊星歯車を配置して、第１キャリアを入力
軸に連結し、第１リングギヤと第２キャリアとを第１歯
車対を介して連結するとともに出力軸とも連結する一
方、第１サンギヤを第２歯車対を介して第２サンギヤに
連結し、第２リングギヤをメンバーＡ、第１サンギヤを
メンバーＢとしたため、両遊星歯車を軸方向にオーバー
ラップさせて配置することで駆動装置の全長を短くし、
汎用性の高い一般的な形状のモーターを使用することが
可能になるとともに、第１モーターと出力軸のとの間の
減速比を大きくして、特に第１駆動モード乃至第３駆動
モードにおける駆動力を大きくすることができる。

【００８６】（３） 請求項３に記載の本発明の自動車
用駆動装置によれば、Ａ軸心上に第１遊星歯車を、Ｂ軸
心上に第２遊星歯車を配置して、第１リングギヤを第１
歯車対を介して第２キャリアに連結するとともに出力軸
にも連結し、第１キャリアを第２歯車対を介して第２リ
ングギヤに連結するとともに入力軸にも連結し、第２サ
ンギヤをメンバーＡ、第１サンギヤをメンバーＢとした
ため、軸数が３軸で構成できて歯車の数も少なく、しか
も駆動装置の全長を短くし、汎用性の高い一般的な形状
のモーターを使用することが可能になる。

【００８７】（４） 請求項４に記載の本発明の自動車
用駆動装置によれば、第１モーターを第１遊星歯車と同
じ軸心上に配置したため、第１モーターと出力軸との間
の減速比を確保して駆動力を大きくしつつ、駆動装置の
全長を短くし、汎用性の高い一般的な形状のモーターを
使用することが可能になる。

【００８８】（５） 請求項５に記載の本発明の自動車
用駆動装置によれば、第２モーターを第２遊星歯車と同
じ軸心上に配置したため、２軸構成の簡単な配置で駆動
装置の全長を短くしつつ、汎用性の高い一般的な形状の
モーターを使用することが可能になる。

【００８９】（６） 請求項６に記載の本発明の自動車
用駆動装置によれば、Ａ軸を入力軸と同軸心上にあるよ
うにしたため、特に２軸構成の場合に駆動装置を小型に
構成しつつ、汎用性の高い一般的な形状のモーターを使
用することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動車用駆動装置のスケルトン図であ
る。

【図２】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施
形態のスケルトン図である。

【図３】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施
形態のスケルトン図である。

【図４】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施
形態のスケルトン図である。

【図５】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施
形態のスケルトン図である。

【図６】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施
形態のスケルトン図である。

【図７】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施
形態のスケルトン図である。

【図６】図１の右側から見た各軸の配置を示す図であ
る。

【図７】図２および図３の右側から見た各軸の配置を示
す図である。

【符号の説明】

１０：第１遊星歯車 １２：第１サンギヤ １４：第１リングギヤ １６：第１キャリア １８：第１ピニヨン ２０：第２遊星歯車 ２２：第２サンギヤ ２４：第２リングギヤ ２６：第２キャリア ２８：第２ピニヨン ３０：エンジン ３２：入力軸 ３４：ブロッキングギヤ ３６：ケース ３８：ロックポール ４０：出力軸 ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ：第１歯車対、第１歯車 ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ：第２歯車対、第２歯車 ４６：第１モーター ４８ａ、４８ｂ：第３歯車対 ５０：第１クラッチ ５２：第２クラッチ ５４、５４ａ、５４ｂ：第４歯車、第４歯車対 ５６：第２モーター ５８ａ、５８ｂ：第５歯車対

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１サンギヤと第１リングギヤとこれら
   に噛み合う第１ピニヨンを支持する第１キャリアとを有
   する第１遊星歯車、第２サンギヤと第２リングギヤとこ
   れらに噛み合う第２ピニヨンを支持する第２キャリアと
   を有する第２遊星歯車を介して、エンジンより入力軸に
   入力される駆動力を出力軸へ伝達可能で、前記第１およ
   び第２遊星歯車が、これらの回転メンバーのうち減速駆
   動を得るべくケースに固定可能なメンバーＡと、前記回
   転メンバーのうち増速駆動を得るべくケースに固定可能
   なメンバーＢとを備えるとともに、前記出力軸と連結可
   能な第１モーターと、前記メンバーＢと連結可能な第２
   モーターを有し、前記第１遊星歯車および第２遊星歯車
   を、Ａ軸および該Ａ軸と平行なＢ軸にそれぞれ別個に配
   置したことを特徴とする自動車用駆動装置。
2. 【請求項２】 前記Ａ軸心上に前記第１遊星歯車を、前
   記Ｂ上軸心上に前記第２遊星歯車を配置して、前記第１
   キャリアを前記入力軸に連結し、前記第１リングギヤと
   前記第２キャリアとを第１歯車対を介して連結するとと
   もに前記出力軸とも連結する一方、前記第１サンギヤを
   第２歯車対を介して前記第２サンギヤに連結し、前記第
   ２リングギヤを前記メンバーＡ、前記第１サンギヤを前
   記メンバーＢとしたことを特徴とする請求項１に記載の
   自動車用駆動装置。
3. 【請求項３】 前記Ａ軸心上に前記第１遊星歯車を、前
   記Ｂ軸心上に前記第２遊星歯車を配置して、前記第１リ
   ングギヤを第１歯車対を介して前記第２キャリアに連結
   するとともに前記出力軸にも連結し、前記第１キャリア
   を第２歯車対を介して前記第２リングギヤに連結すると
   ともに前記入力軸にも連結し、前記第２サンギヤを前記
   メンバーＡ、前記第１サンギヤを前記メンバーＢとした
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動車用駆動装置。
4. 【請求項４】 前記第１モーターを前記第１遊星歯車と
   同じ軸心上に配置したことを特徴とする請求項１乃至３
   に記載の自動車用駆動装置。
5. 【請求項５】 前記第２モーターを前記第２遊星歯車と
   同じ軸心上に配置したことを特徴とする請求項１乃至４
   に記載の自動車用駆動装置。
6. 【請求項６】 Ａ軸は前記入力軸と同軸心上にあること
   を特徴とする請求項１乃至５に記載の自動車用駆動装
   置。