JP2004243838A - ハイブリッド車 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車に関し、不要な場合は電動機を停止させることができるとともに、電動モータは可能な限り低速で作動させることができるようにする。
【解決手段】内燃機関３と電動機４との両方又は一方の回転を変速機６によって変速して駆動輪９Ｌ，９Ｒに伝達し走行するハイブリッド車であって、電動機４は、ステータ４２と、ロータ４１と、ロータ４１とステータ４２との相対回転を適宜規制する回転規制手段５９とをそなえ、電動機出力軸２６の回転を正転のまま変速機６の入力軸６１に出力する正転状態と逆転させて入力軸６１に出力する逆転状態とを切り替える回転方向切替機構１２Ａをそなえるとともに、ステータ４２が内燃機関の回転軸３ａに接続され回転自在に装備されるように構成する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両を駆動するために内燃機関と電動機とを共に装備したハイブリッド車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両を駆動するために内燃機関（以下、エンジンという）と電動機（以下、電動モータ又は単にモータという）とを共に装備したハイブリッド車の開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１は、トランスミッションの全長，重量，コスト等を増大させることなく、モータ単独やエンジン単独やエンジンと電気モータとの併用といった種々の駆動状況でも前進，後退を達成でき、また、減速時のエネルギ回生をできるようにしたハイブリッド車であり、図３に示すように構成されている。
【０００３】
つまり、図３に示すように、このハイブリッド車は、エンジン３とモータ４とトランスミッション（変速機）を含む動力伝達機構１とを組み合わせて構成されており、動力伝達機構１のケーシング１１はエンジン３のシリンダブロックに一体に固設されている。また、モータ４は、エンジン３の出力軸３ａと同軸に設けられ、ロータ４１と同軸一体に設けられたモータ４の出力軸４３内を、エンジン３の出力軸３ａが貫通している。また、モータ４のステータ４２は、ケーシング１１に固定されている。
【０００４】
そして、エンジン３，モータ４と動力伝達機構１の無段変速機（ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）６との間には、回転方向切替機構１２が配設され、また、エンジン３と回転方向切替機構１２との間には、トルクコンバータ１３が介装されている。したがって、エンジン３，モータ４からそれぞれ入力される回転は、回転方向切替機構１２を介して無段変速機構６に入力され、このうち、エンジン３から入力される回転はトルクコンバータ１３，回転方向切替機構１２を介して無段変速機構６に入力されるようになっている。
【０００５】
回転方向切替機構１２としては、プラネタリギヤユニットが採用されており、そのサンギヤ１２ａには、エンジン３の出力軸３ａが連結され、ピニオンギヤ１２ｂを支持するキャリア１２ｃには、モータ４のロータ４１に同軸一体に固設された出力軸４３が連結されている。したがって、エンジン３の回転はサンギヤ１２ａから入力され、モータ４の回転はキャリア１２ｃから入力されるようになっている。なお、ピニオンギヤ１２ｂは、互いに噛合するインナピニオン１２ｂａとアウタピニオン１２ｂｂとからなるダブルピニオンギヤであり、インナピニオン１２ｂａはサンギヤ１２ａと噛合し、アウタピニオン１２ｂｂはリングギヤ１２ｄと噛合している。
【０００６】
回転方向切替機構１２から無段変速機６への回転の出力は、キャリア１２ｃから行なわれるようになっている。つまり、キャリア１２ｃの無段変速機６側には、無段変速機６のプライマリプーリ６２と同軸一体の入力軸６１が連結されており、サンギヤ１２ａ，キャリア１２ｃにそれぞれ入力されたエンジン３，モータ４の回転をキャリア１２ｃから入力軸６１に出力するようになっている。
【０００７】
また、リングギヤ１２ｄにはリバースブレーキ１４が設けられている。このリバースブレーキ１４はケーシング１１に固定されているので、リバースブレーキ１４を接続（オン）することによってリングギヤ１２ｄの回転を拘束できるようになっている。一方、リバースブレーキ１４が解除（オフ）されたときには、リングギヤ１２ｄは回転自在となり、ピニオンギヤ１２ｂの自転，公転に応じて回転するようになっている。
【０００８】
また、無段変速機６の入力軸６１の内側には、クラッチ１５が配設されている。このクラッチ１５は、サンギヤ１２ａから無段変速機６側に延設されたシャフト１６と、入力軸６１とを連結切り離しするように設けられており、クラッチ１５を接続（オン）することによって、シャフト１６と一体のサンギヤ１２ａと、入力軸６１と一体のキャリア１２ｃとは互いに拘束されて一体に回転するようになっている。
【０００９】
無段変速機６は、プライマリプーリ６２とセカンダリプーリ６４とベルト６３とから構成されており、回転方向切替機構１２から入力軸６１に入力された回転は、入力軸６１と同軸一体のプライマリプーリ６２からベルト６３を介してセカンダリプーリ６４へ入力されるようになっている。
プライマリプーリ６２，セカンダリプーリ６４はそれぞれ固定シーブ６２ａ，６４ａと可動シーブ６２ｂ，６４ｂとをそなえ、セカンダリプーリ６４に結合された出力軸６５の回転が、出力軸６５に固設されたギヤ６６及びカウンタシャフト７に固設されたカウンタギヤ７１からカウンタギヤ７２を介してリングギヤ８１からデファレンシャルギヤ８に伝達され、これにより、デファレンシャルギヤ８を介して左右の車輪軸（車輪駆動軸）９Ｌ，９Ｒが回転駆動されるようになっている。
【００１０】
また、エンジン及びモータと変速機との間にエンジンやモータの回転を吸収しうるプラネタリギヤ機構を介装してトルクコンバータを省略することでトランスミッション部分の全長を短縮できるようにしたものが開発されている（例えば、特許文献２参照）。
図４は特許文献２に開示された従来技術のハイブリッド車の駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図である。図４に示すように、トランスミッション１の入口部分にはプラネタリギヤ機構２がそなえられている。このプラネタリギヤ機構２は、ダブルピニオンタイプに構成され、サンギヤ２１と、サンギヤ２１と噛合するインナピニオン２２及びインナピニオン２２と噛合するアウタピニオン２３と、ピニオン２２，２３を支持するキャリア２４と、アウタピニオン２３と噛合するリングギヤ２５とをそなえている。
【００１１】
サンギヤ２１はエンジン３の回転軸３ａに接続され、キャリア２４に電動モータ４のロータ（回転子）４１が接続されている。また、この一方で、キャリア２４はキャリアクラッチ５１を介して、リングギヤ２５はリングギヤクラッチ５２を介して、ＣＶＴ６の入力軸６１に接続可能になっている。また、トランスミッションケーシング１１とリングギヤ２５との間にはリングギヤブレーキ５３が介装されている。さらに、トランスミッションケーシング１１には、ロータ４１と対向するように電動モータ４のステ−タ４２が設けられている。
【００１２】
ＣＶＴ６は、入力軸６１に連結されたプライマリプーリ６２と、プライマリプーリ６２にベルト６３を介して接続されたセカンダリプーリ６４とをそなえ、セカンダリプーリ６４にＣＶＴ６の出力軸６５が連結されている。なお、プライマリプーリ６２及びセカンダリプーリ６４は、可動シーブ６２ａ，６４ａ及び固定シーブ６２ｂ，６４ｂからなる。
【００１３】
さらに、出力軸６５の回転は、出力軸６５に固設されたギヤ６６及びカウンタシャフト７に固設されたカウンタギヤ７１からカウンタギヤ７２を介してリングギヤ８１からデファレンシャルギヤ８に伝達され、これにより、デファレンシャルギヤ８を介して左右の車輪軸（車輪駆動軸）９Ｌ，９Ｒが回転駆動されるようになっている。
【００１４】
上記のキャリアクラッチ５１，リングギヤクラッチ５２，リングギヤブレーキ５３は、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる湿式多板式の油圧式摩擦係合装置であって、油圧制御回路（図示略）から供給される作動油によって摩擦係合するようになっている。表１に示すように、これらのクラッチ５１，５２及びブレーキ５３を適宜係脱することで、図５の共線図に示すような様々な動力伝達状態が達成される。
【００１５】
【表１】

つまり、電動モータ４でエンジン３を始動する場合、リングギヤブレーキ５３のみ接続状態として、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２は開放状態（切り離し状態）にする（表１（ａ）参照）。そして、図５（ａ）に示すように、電動モータ４を十分な速度まで回転させればエンジン３を始動させることができる。なお、このときのモータ４の回転は、エンジン３とは逆回転となる。また、もちろん、このときには、キャリアクラッチ５１もリングギヤクラッチ５２も開放されているので、駆動輪には動力は伝わらない。
【００１６】
また、車両停止中に電動モータ４を発電機として駆動して充電を行なう場合にも、リングギヤブレーキ５３のみ接続状態として、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２は開放状態とする（表１（ｂ）参照）。そして、図５（ｂ）に示すように、エンジン３で電動モータ４を回転させれば電動モータ４が発電機として機能して発電が行なわれ充電を行なうことができる。このときのモータ４の回転も、エンジン３とは逆回転となる。また、もちろん、このときにも駆動輪には動力は伝わらない。
【００１７】
電動モータ４のみで車両を走行させる場合には、キャリアクラッチ５１のみ接続状態として、リングギヤクラッチ５２及びリングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１（ｃ）参照）。そして、エンジン３からの入力はないもの（即ち、サンギヤ停止）とすれば、電動モータ４の回転が図５（ｃ）に太実線で示すように、電動モータ４をエンジン３とは逆方向に回転させることでＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力され車両は前進し、図５（ｃ）に破線で示すように、電動モータ４をエンジン３と同方向に回転させることでＣＶＴ６に後退方向の回転力が入力され車両は後退する。
【００１８】
一方、エンジン３のみで車両を走行させる場合には、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２を接続状態として、リングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１（ｄ）参照）。これにより、図５（ｄ）に示すように、サンギヤ２１とプラネタリキャリア２４とリングギヤ２５とＣＶＴ６への入力軸６１とが一体回転する直結状態となり、エンジン３のみを作動させると、エンジン３からＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力され車両は前進する。
【００１９】
また、エンジン３と電動モータ４との両方を用いて車両を走行させる場合には、上記と同様に、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２を接続状態として、リングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１（ｅ）参照）。これにより、図５（ｅ）に示すように、サンギヤ２１とプラネタリキャリア２４とリングギヤ２５とＣＶＴ６への入力軸６１とが一体回転する直結状態となり、エンジン３及び電動モータ４を作動させると、エンジン３及び電動モータ４からＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力され車両は前進する。
【００２０】
さらに、走行中に電動モータ４により発電を行なう場合には、上記と同様に、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２を接続状態として、リングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１（ｆ）参照）。これにより、図５（ｆ）に示すように、サンギヤ２１とプラネタリキャリア２４とリングギヤ２５とＣＶＴ６への入力軸６１とが一体回転する直結状態となり、エンジン３を作動させるとともに電動モータ４を発電機作動の状態とすれば、エンジン３の駆動力の一部が発電機としての電動モータ４を回転駆動すると共に、エンジン３の残りの駆動力がＣＶＴ６に前進方向の回転力として入力され車両は前進する。
【００２１】
また、バッテリ容量が少なくて電動モータ４による発進を回避したい場合や、極低車速高負荷発進（急登坂路発進）の場合などエンジントルクを増幅させたいときには、エンジン始動（表１（ａ），図５（ａ）参照）の後に、リングギヤブレーキ５３は開放状態としてリングギヤクラッチ５２を接続状態とし、キャリアクラッチ５１は開放状態のままとする（表１（ｇ）参照）。ここで、図５（ｇ）に破線で示すように、電動モータ４を発電状態とすると、電動モータ４がエンジントルク反力となってエンジントルクが増幅し、リングギヤ２５が正方向に回転するように電動モータ４とエンジン３とを制御することによって車両を発進させることができる。
【００２２】
この状態から、キャリアクラッチ５１を徐々に係合させていけば、この係合完了時には、図５（ｇ）に実線で示すように、通常走行状態、つまり、エンジン走行状態（図５（ｄ）参照）、又はエンジン３と電動モータ４との両方を用いた走行状態（図５（ｅ）参照）、又は電動モータ４により発電を行ないながらのエンジン走行状態（図５（ｆ）参照）に移行することができる。
【００２３】
また、車両が低速で（電動モータ４のみで）走行している際に回生制動条件（例えばアクセルオフ又はブレーキオン）が成立した場合には、キャリアクラッチ５１を接続状態として、リングギヤクラッチ５２及びリングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１（ｈ）参照）。そして、電動モータ４を発電状態とし、ＣＶＴ６をローギヤ側に制御すると、これにより、図５（ｈ）に示すように、ＣＶＴ６の入力軸６１の回転がプラネタリギヤ機構２を介して電動モータ４のロータ４１に伝達され、走行エネルギが発電エネルギ（電動モータ４を発電機として駆動するエネルギ）に変換される回生制動が行なわれる。
【００２４】
また、車両が中速以上で（エンジン３のみで、又はエンジン３及び電動モータ４で）走行している際に回生制動条件（例えばアクセルオフ又はブレーキオン）が成立した場合には、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２を接続状態として、リングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１（ｉ）参照）。そして、電動モータ４を発電状態とし、ＣＶＴ６をローギヤ側に制御しエンジン出力を下げると、これにより、図５（ｉ）に示すように、エンジン回転とＣＶＴ６の入力軸６１の回転とがプラネタリギヤ機構２を介して電動モータ４のロータ４１に伝達され、エンジン回転エネルギや走行エネルギが発電エネルギ（電動モータ４を発電機として駆動するエネルギ）に変換される回生制動が行なわれる。
【００２５】
さらに、エンジン３の出力によって車両を後退させる場合には、キャリアクラッチ５１を接続状態として、リングギヤクラッチ５２を開放状態とし、さらにリングギヤブレーキ５３を開放状態からフリクション係合状態とする（表１（ｊ）参照）。リングギヤブレーキ５３をフリクション係合していき、プラネタリキャリア２４が逆方向に回転するようにＣＶＴ６を制御することで、図５（ｊ）に鎖線で示す状態から実線で示す状態へと移行して、エンジン回転によってプラネタリキャリア２４が逆回転駆動されて車両を後退走行させることができる。
【００２６】
【特許文献１】
特開２００２−１１８９０３号公報
【特許文献２】
特開２００２−１７１６０１号公報
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来技術では、電動モータ４を作動させない場合も含めて、モータ４のロータ４１は基本的に常時回転するようになっている。このため、エネルギ損失が生じるだけでなく、モータ４に熱が発生しやすくこの熱が周囲に悪影響を及ぼすことがある。また、回転しているモータを制御するときには逆起電力が作用する等によってモータ回転速度が速いほどモータの回転を制御するために高いバッテリ電圧が必要になる。
【００２８】
近年、ハイブリッド車のために高電圧バッテリが開発されているが、十分に高いバッテリ電圧を得るには、バッテリを複数接続することになり、車両のコスト増を招くと共に高電圧に対応した配慮が必要になる。
もちろん、車両の走行を電動モータに頼る場合を多くすれは、相応のバッテリ容量が必要になり、車両の重量増やコスト増は避けられないが、エンジン３による走行を主体にして電動モータによる走行を補助的に用いるならば、より容量の小さなバッテリでもよくなる。したがって、このようなハイブリッド車を考えた場合にも、不要な場合は電動モータ４を停止させ、また、電動モータは可能な限り低回転で作動させるようにしたい。
【００２９】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、不要な場合は電動機を停止させることができるとともに、電動モータは可能な限り低回転で作動させることができるようにした、ハイブリッド車を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明のハイブリッド車（請求項１）は、内燃機関と電動機との両方又は一方の回転を変速機によって変速して駆動輪に伝達し走行するハイブリッド車であって、該電動機は、ステータと、該ステータに対して相対回転するロータと、該ロータと該ステータとの相対回転を適宜規制する回転規制手段とをそなえ、該ロータに接続された電動機出力軸と該変速機の該入力軸との間に介装されて、該電動機出力軸の回転を正転のまま該入力軸に出力する正転状態と該電動機出力軸の回転を逆転させて該入力軸に出力する逆転状態とを切り替える回転方向切替機構をそなえるとともに、該ステータが該内燃機関の回転軸に接続され回転自在に装備されていることを特徴としている。
【００３１】
これにより、本発明のハイブリッド車では、内燃機関の出力のみにより駆動輪を駆動させる際には、回転規制手段により該電動機のロータとステータとの相対回転を規制して、不要なモータを回転せずに駆動輪を駆動することができ、モータ回転にかかるエネルギ損失を抑制して、モータの発熱を抑制することができる。また、電動機のロータとステータとの相対回転を低く抑えることができるため、モータの回転を制御するためのバッテリの電圧を抑えることができる。
【００３２】
該電動機を収容するケーシング側に固定されて該ステータ側と摺接して該ステータの電極へ電気を供給するブラシが設けられていることが好ましい（請求項２）。
また、該変速機は無段変速機であることが好ましい（請求項３）。
さらに、該回転方向切替機構は、該電動機出力軸に接続されたサンギヤと、該変速機の該入力軸に接続されたキャリアと、リングギヤとを有する遊星歯車機構をそなえるとともに、該サンギヤと該キャリアとの間に該電動機出力軸の回転を正転のまま該入力軸に出力するためのフォワードクラッチが介装され、該リングギヤと該回転方向切替機構のケーシングとの間に該電動機出力軸の回転を逆転させて該入力軸に出力するリバースブレーキが介装されていることが好ましい（請求項４）。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１，図２は本発明の一実施形態としてのハイブリッド車を示すもので、図１はその駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図、図２はその電動機の要部を示す拡大断面図である。
【００３４】
本ハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、エンジン（内燃機関）３と電動機（以下、電動モータ又は単にモータという）４とトランスミッション（変速機）６を含む動力伝達機構１とを組み合わせて構成されており、動力伝達機構１のケーシング１１はエンジン３のシリンダブロックに一体に固設されている。モータ４は、動力伝達機構１の入口部分にそなえられ、動力伝達機構１の中間部には変速機として無段変速機（ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）６がそなえられている。そして、モータ４と動力伝達機構１のＣＶＴ６との間には、回転方向切替機構１２Ａが配設されている。したがって、エンジン３，モータ４からそれぞれ入力される回転は、回転方向切替機構１２Ａを介してＣＶＴ６に入力されるようになっている。
【００３５】
動力伝達機構１の入口部分にそなえられるモータ４は、エンジン３の回転軸３ａに直結されこのエンジン回転軸３ａと一体に回転するステータ４２と、エンジン回転軸３ａと同一軸心線上に配設された中間軸２６に直結されこの中間軸２６と一体に回転するロータ４１と、ケーシング１１に固設され回転するステータ４２に摺接して電力を供給するブラシ４３とをそなえている。そしてロータ４１とステータ４２との間には、モータクラッチ（回転規制手段）５９が介装されており、このモータクラッチ５９が接続されるとロータ４１とステータ４２とは一体に回転する。ステータ４２は回転するため、ロータ４１をインナロータ、ステータ４２をアウタロータとも称する。
【００３６】
なお、ステータ４２とブラシ４３との摺接部分については、図２に示すように、スリップリングを適用することが好ましい。つまり、ステータ４２と一体回転する円筒部４４（ここでは、エンジン回転軸３ａに直結されている）に集電環４５を設け、この集電環４５の外周にブラシ４３を摺接させることで、スリップリングを構成し、集電環４５とブラシ４３とを確実に摺接できるようするとともに、この摺接部の耐久性を確保できるようにすることができる。なお、４６はリード線である。
【００３７】
回転方向切替機構１２Ａには、サンギヤ１２ａ，プラネタリピニオン１２ｂａ，１２ｂｂ，キャリア１２ｃ，リングギヤ１２ｄを有するプラネタリギヤ機構が採用されている。つまり、プラネタリギヤ機構１２Ａのサンギヤ１２ａには、ロータ４１と一体結合された中間軸２６が直結され、ピニオンギヤ１２ｂａ，１２ｂｂを支持するキャリア１２ｃは、フォワードクラッチ５６を介してロータ４１側の中間軸２６と接続されている。また、回転方向切替機構１２Ａのキャリア１２ｃは、無段変速機６側では、無段変速機６のプライマリプーリ６２と同軸一体の入力軸６１に連結されている。さらに、リングギヤ１２ｄとケーシング１１との間には、リバースブレーキ５７が介装されている。
【００３８】
したがって、エンジン３及びモータ４の回転は中間軸２６を通じて回転方向切替機構１２Ａのサンギヤ１２ａに伝達されるようになっている。フォワードクラッチ５６が結合されてリバースブレーキ５７が開放されていれば、回転方向切替機構１２Ａでは、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとが直結されて、入力軸６１が中間軸２６と一体回転する。
【００３９】
一方、フォワードクラッチ５６が開放されてリバースブレーキ５７が結合されていれば、回転方向切替機構１２Ａがダブルピニオンタイプのプラネタリギヤ機構であって、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとが相対回転可能になって且つリングギヤ１２ｄが回転をロックされるので、キャリア１２ｃはサンギヤ１２ａと逆方向に回転する。
【００４０】
また、フォワードクラッチ５６とリバースブレーキ５７とがともに結合されていれば、入力軸６１及び中間軸２６はロック状態になって、モータ４においてはロータ４１が、ＣＶＴ６においては入力軸６１に連結されたプライマリプーリ６２が、それぞれ回転をロックされる。したがって、このとき、モータ４においては、モータクラッチ５９が開放されていれば、ステータ４２に電力を供給するとロータ４１は回転しないがステータ４２自体が回転してエンジン回転軸３ａを回転駆動し、逆に、モータ４を発電状態にすると、エンジン回転軸３ａとともにステータ４２自体が回転して、回転をロックされているロータ４１に対してステータ４２が相対回転することになり発電が行なわれる。
【００４１】
なお、ＣＶＴ６は、入力軸６１に連結されたプライマリプーリ６２と、プライマリプーリ６２にベルト６３を介して接続されたセカンダリプーリ６４とをそなえ、セカンダリプーリ６４にＣＶＴ６の出力軸６５が連結されている。なお、プライマリプーリ６２及びセカンダリプーリ６４は、可動シーブ６２ａ，６４ａ及び固定シーブ６２ｂ，６４ｂからなる。
【００４２】
さらに、出力軸６５の回転は、出力軸６５に固設されたギヤ６６及びカウンタシャフト７に固設されたカウンタギヤ７１からカウンタギヤ７２を介してリングギヤ８１からデファレンシャルギヤ８に伝達され、これにより、デファレンシャルギヤ８を介して左右の車輪軸（車輪駆動軸）９Ｌ，９Ｒが回転駆動されるようになっている。
【００４３】
なお、ＣＶＴ６と車輪軸（車輪駆動軸）９Ｌ，９Ｒとの間にはカウンタシャフト７が介在するので、車輪軸（車輪駆動軸）９Ｌ，９ＲはＣＶＴ６のプライマリプーリ６２，ベルト６３，セカンダリプーリ６４と同方向に回転する。
また、上記のフォワードクラッチ５６，リバースブレーキ５７，モータクラッチ５９は、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合される湿式多板式の油圧式摩擦係合装置であって、油圧制御回路（図示略）から供給される作動油によって摩擦係合するようになっている。表２に示すように、これらのクラッチ５６及びブレーキ５７，５４を適宜係脱することで、様々な動力伝達状態が達成される。
【００４４】
【表２】

つまり、モータ４でエンジン３を始動する場合には、フォワードクラッチ５６及びリバースブレーキ５７をともに結合してモータクラッチ５９は開放する［表２（ａ）参照］。これにより、モータ４やエンジン３が回転しても、ＣＶＴ６の入力軸６１にはこのモータ４やエンジン３の回転は伝達されない状態で、モータ４が作動し（ロータ４１は回転停止でステータ４２が回転するように作動する）、モータ４のステータ４２とエンジン３の回転軸３ａとが一体回転できるようになる。そして、モータ４を回転させればエンジン３を始動させることができる。
【００４５】
なお、このときのモータ４の回転（ステータ４２の回転）は、エンジン３と同方向であって、エンジン３と等速度となる。
また、車両停止中にモータ４を発電機として駆動して充電を行なう場合にも、フォワードクラッチ５６及びリバースブレーキ５７をともに結合してモータクラッチ５９は開放する［表２（ｂ）参照］。これにより、ＣＶＴ６の入力軸６１にモータ４やエンジン３の回転は伝達されず、且つ、エンジン３とモータ４（ステータ４２）とが連動するようになる。そして、エンジン３でモータ４を回転させればモータ４が発電機として機能して発電が行なわれ充電を行なうことができる。このときのモータ４の回転も、エンジン３と同方向で等速度となる。
【００４６】
車両を前進発進させる場合や低速走行させる場合には、フォワードクラッチを接続状態として、５６リバースブレーキ５７及びモータクラッチ５９は開放状態とする［表２（ｃ）参照］。ここで、エンジン３を回転させるとともに、タービン４１の回転がエンジン回転と同方向になるようにモータ４を作動させる。この場合、エンジン出力によってモータは電動機運転されるか発電機状態とされる。
【００４７】
これにより、中間軸２６はエンジン３と同方向に回転し、フォワードクラッチ５６が結合されてリバースブレーキ５７が開放されているので、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとが一体回転し、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と同方向に回転駆動され、エンジン３及びモータ４からＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力されることになり車両は前進発進する。低速時にはこの状態を維持し、速度の上昇に応じてモータ（電動状態又は発電状態）４の回転速度、即ち、タービン４１とステータ４２との相対回転速度を低下させていく。
【００４８】
また、エンジン３のみで車両を走行させる場合には、リバースブレーキ５７を接続状態、フォワードクラッチ５６は開放状態として、モータ４の速度（タービン４１とステータ４２との相対回転速度）を低下させこの速度が略０になった時点で、モータクラッチ５９を接続する［表２（ｄ）参照］。これにより、タービン４１とステータ４２とが一体回転するようになり、中間軸２６がエンジン３と一体回転する。フォワードクラッチ５６が結合されてリバースブレーキ５７が開放されているので、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとが一体回転し、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と同方向に回転駆動され、エンジン３からＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力されることになり車両は前進走行する。
【００４９】
さらに、走行中にモータ４により発電を行なう場合には、エンジン３のみでの走行状態、即ち、フォワードクラッチ５６及びモータクラッチ５９を接続して、リバースブレーキ５７は開放した状態から、モータクラッチ５９を開放する［表２（ｆ）参照］。そして、これとともに、モータ４を発電機として機能させ、エンジン出力を上げる。これにより、エンジン３の出力は、一部をモータ４による発電に用いられ残りを車両の走行に用いられる。
【００５０】
また、エンジン３のみでの走行状態においてエンジントルクを増幅させたい場合にも、フォワードクラッチ５６及びモータクラッチ５９を接続して、リバースブレーキ５７は開放した状態から、モータクラッチ５９を開放する［表２（ｇ）参照］。そして、エンジン回転を上げるとともに、モータ４を発電機として機能させれば、エンジン３の出力トルクをを増幅させることができる。
【００５１】
また、エンジン３とモータ４との両方を用いて車両を走行させている状態、即ち、フォワードクラッチ５６を接続して、リバースブレーキ５７及びモータクラッチ５９は開放した状態で［表２（ｅ）参照］、回生制動条件（例えばアクセルオフ）が成立した場合には、フォワードクラッチ５６の接続及びリバースブレーキ５７及びモータクラッチ５９の開放は維持しながら［表２（ｈ）参照］、モータ４を電動機作動から発電機作動に切り替えて、ＣＶＴ６をローギヤ側に制御し（即ち、プライマリ回転数を上げ）ながら、エンジン出力を抑える。
【００５２】
これにより、ＣＶＴ６の入力軸６１高速の回転が回転方向切替機構１２Ａ及び中間軸２６を介してロータ４１に伝達され、ロータ４１の回転がステータ４２に対して相対的に高速になって、このロータ４１とエンジン３側のステータ４２との回転差によりモータ４において発電が行なわれるため、高い効率で走行エネルギ（回転エネルギ）が発電エネルギ（モータ４を発電機として駆動するエネルギ）に変換され、エンジンブレーキ相当の回生制動が行なわれる。
【００５３】
さらに、エンジン３の出力によって車両を後退させる場合には、リバースブレーキ５７及びモータクラッチ５９を接続状態として、フォワードクラッチ５６は開放状態とする［表２（ｉ）参照］。ここで、エンジン３を回転させると、中間軸２６がエンジン３と一体に回転して、回転方向切替機構１２Ａのサンギヤ１２ａに伝達される。リバースブレーキ５７が接続されてフォワードクラッチ５６が開放されているので、キャリア１２ｃはサンギヤ１２ａと逆同方向（したがって、エンジン３と逆方向）に回転する。このキャリア１２ｃの回転により、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と逆方向に回転駆動され、エンジン３からＣＶＴ６に後退方向の回転力が入力されることになり車両は後退する。
【００５４】
また、エンジン３の出力とモータ４の出力とによって車両を後退させる場合には、フォワードクラッチ５６を接続状態として、リバースブレーキ５７及びモータクラッチ５９は開放状態とする［表２（ｊ）参照］。ここで、エンジン３を回転させるとともにモータ４をエンジン３と同方向に回転させる。これにより、中間軸２６がエンジン３，モータ４と同方向に回転して、回転方向切替機構１２Ａのサンギヤ１２ａに伝達される。フォワードクラッチ５６が接続されてリバースブレーキ５７が開放されているので、キャリア１２ｃはサンギヤ１２ａと逆方向（したがって、エンジン３と逆方向）に回転する。このキャリア１２ｃの回転により、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と逆方向に回転駆動され、エンジン３，モータ４からＣＶＴ６に後退方向の回転力が入力されることになり車両は後退する。
【００５５】
本発明の一実施形態としてのハイブリッド車は、上述のように構成されているので、車両の走行用駆動源としてモータ４を用いずにエンジン３のみを用いる場合［表２（ｄ）］には、モータ４のローラ４１を停止させるので、不要なモータの回転を防止して、エネルギ損失を抑制することができ、モータの発熱を抑制することができる。これにより、モータ周囲への熱影響を抑制することができる。
【００５６】
また、エンジン出力にモータ４の出力も加えて走行する場合にも、モータ４は、エンジン出力に出力を加える分だけステータ４２とロータ４１との間に差回転を与えればよく、モータ４の実質的な回転速度（ステータ４２とロータ４１との相対回転速度）を低く抑えることができる。
この結果、モータの回転を制御するためのバッテリの必要電圧を抑えることができる。したがって、モータの回転を制御するためのバッテリ電圧は低いものでよく、バッテリにかかるコストを削減することや、バッテリの重量を削減することが可能になり、ひいては車両の重量やコストを抑えることができ、ハイブリッド車の実用性を高めることができる。
【００５７】
もちろん、トルクコンバータを省略することができるので、構造の簡素化やコスト低減上も有利になる。
また、回転方向切替機構１２Ａに遊星歯車機構を利用しているので、回転方向の切り替えを容易で円滑に行なえるうえ、回転方向切替時にモータ４の回転速度を増加する必要もなく、モータ４の回転速度を低く抑えるうえでも有利である。また、変速機としてＣＶＴを用いることにより、エンジンとモータとを効率良く運転して、燃費の向上と走行性能の向上とを両立できる。
【００５８】
［その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００５９】
つまり、本発明は、内燃機関と電動機との両方又は一方の回転を変速機によって変速して駆動輪に伝達し走行するハイブリッド車であって、電動機を、ステータと、ロータと、ロータとステータとの相対回転を適宜規制する回転規制手段とをそなえるようにして、ロータに接続された電動機出力軸と変速機の入力軸との間に回転方向切替機構をそなえ、ステータが内燃機関の回転軸に接続され回転自在に装備されていればよく、他の構成は、上述の実施形態のものに限定されない。
【００６０】
例えば、変速機として、ベルト式無段変速機のほかにトロイダル式無段変速機を用いたり、或いは、有段変速機を用いたりすることも考えられる。
また、回転規制手段も、プラネタリギヤ機構を用いたものに限定されるものではない。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のハイブリッド車によれば、電動機を用いずに内燃機関のみを用いて車両を駆動する場合には、電動機の作動を停止させるので、不要な電動機の作動を防止して、エネルギ損失を抑制することができ、モータの発熱を抑制することができる。これにより、電動機周囲への熱影響を抑制することができる。
【００６２】
また、電動機を比較的低速で用い易くなるため、電動機の作動時の回転速度を抑えて、電動機の回転を制御するためのバッテリの必要電圧を抑えることができる。したがって、電動機の回転を制御するためのバッテリ電圧は低いものでよくなり、バッテリにかかるコストを削減することや、バッテリの重量を削減することが可能になり、ひいては車両の重量やコストを抑えることができ、ハイブリッド車の実用性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのハイブリッド車の駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図である。
【図２】本発明の一実施形態としてのハイブリッド車の駆動系における電動モータの要部を示す部分拡大図である。
【図３】従来技術（特許文献１）のハイブリッド車の駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図である。
【図４】従来技術（特許文献２）のハイブリッド車の駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図である。
【図５】従来技術（特許文献２）のハイブリッド車の駆動系におけるプラネタリギヤの各要素の共線図であり、作動態様毎にそれぞれ（ａ）〜（ｊ）に示す。
【符号の説明】
１ 動力伝達機構
３ エンジン
３ａ エンジンの回転軸
４ 電動モータ
６ 無段変速機（ＣＶＴ）
７ カウンタシャフト
８ デファレンシャルギヤ
９Ｌ，９Ｒ 車輪軸（車輪駆動軸）
１１ トランスミッションケーシング
１２Ａ プラネタリギヤ機構（回転方向切替機構）
４１ ロータ
４２ ステ−タ
４３ ブラシ
４５ 集電環
５６ フォワードクラッチ
５７ リバースブレーキ
５９ モータクラッチ（回転規制手段）
６１ 入力軸
６２ プライマリプーリ
６２ａ，６４ａ 可動シーブ
６２ｂ，６４ｂ 固定シーブ
６３ ベルト
６４ セカンダリプーリ
６５ 出力軸
６６ ギヤ
７１ カウンタギヤ
７２ カウンタギヤ
８１ リングギヤ

Claims (4)

1. 内燃機関と電動機との両方又は一方の回転を変速機によって変速して駆動輪に伝達し走行するハイブリッド車であって、
   該電動機は、ステータと、該ステータに対して相対回転するロータと、該ロータと該ステータとの相対回転を適宜規制する回転規制手段とをそなえ、
   該ロータに接続された電動機出力軸と該変速機の該入力軸との間に介装されて、該電動機出力軸の回転を正転のまま該入力軸に出力する正転状態と該電動機出力軸の回転を逆転させて該入力軸に出力する逆転状態とを切り替える回転方向切替機構をそなえるとともに、
   該ステータが該内燃機関の回転軸に接続され回転自在に装備されている
   ことを特徴とする、ハイブリッド車。
2. 該電動機を収容するケーシング側に固定されて該ステータ側と摺接して該ステータの電極へ電気を供給するブラシが設けられている
   ことを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド車。
3. 該変速機は無段変速機であることを特徴とする、請求項１又は２記載のハイブリッド車。
4. 該回転方向切替機構は、該電動機出力軸に接続されたサンギヤと、該変速機の該入力軸に接続されたキャリアと、リングギヤとを有する遊星歯車機構をそなえるとともに、
   該サンギヤと該キャリアとの間に該電動機出力軸の回転を正転のまま該入力軸に出力するためのフォワードクラッチが介装され、該リングギヤと該回転方向切替機構のケーシングとの間に該電動機出力軸の回転を逆転させて該入力軸に出力するリバースブレーキが介装されている
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車。

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