JP2004243839A - Hybrid vehicle - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make operation speed of an electric motor as low as possible, in regard to a hybrid vehicle. <P>SOLUTION: The hybrid vehicle comprises a planetary gear type power transmission mechanism provided with a sun gear 21 provided coaxially with rotating shafts of an internal combustion engine 3 and the electric motor 4 and connected to the rotating shaft of the internal combustion engine 3, a ring gear 25 connected to the rotating shaft of the electric motor 4, and a carrier 24 pivotally supporting an inner pinion 23 meshed with the sun gear 21 and an outer pinion 23 meshed with the ring gear 25 and connected to an output shaft 26; a transmission 6 changing the speed of rotations inputted in an input shaft 61 and transmitting that to driving wheels 9L, 9R; and a rotation direction switching mechanism 12 switching a state outputting the rotations of the carrier 24 to the transmission 6 while keeping its normal rotations and a state outputting that by reversing the rotations. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【００１６】
つまり、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７（ａ）に示すように、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。
【００１７】
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、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７（ｂ）に示すように、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。
【００１８】
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、モータ４の回転が図７（ｃ）に太実線で示すように、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７（ｃ）に破線で示すように、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。
【００１９】
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７（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。
【００２０】
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７（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及びモータ４を作動させると、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車両は前進する。
【００２１】
さらに、走行中にモータ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７（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。
【００２２】
また、バッテリ容量が少なくてモータ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７（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７（ｇ）に破線で示すように、モータ４を発電状態とすると、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、エンジン３の出力トルクによって車両を発進させることができる。
【００２３】
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７（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７（ｄ）参照）、又はエンジン３とモータ４との両方を用いた走行状態［図７（ｅ）参照］、又はモータ４により発電を行ないながらのエンジン走行状態［図７（ｆ）参照］に移行することができる。
【００２４】
また、車両が低速で（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、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７（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（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】
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、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７（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（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。
【００２６】
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７（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。
【００２７】
【特許文献１】
特開２０００−２１９０５５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１７１６０１号公報
【００２８】
【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、いずれの技術も、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は基本的に常時エンジン回転と同程度以上の速度で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影響がある。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。
【００２９】
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、かかる高電圧バッテリについてもバッテリを複数直列接続することになり、車両の重量増やコスト増を招くことにもなる。
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ば、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速で作動させるようにしたい。
【００３０】
特に、特許文献２の技術では、エンジン始動時［図７（ａ）参照］や、モータ走行時［図７（ｃ）参照］や、エンジン走行時［図７（ｄ）参照］や、エンジンモータ走行時［図７（ｅ）参照］等において、電動モータ４を高回転で使用する場合が多くなり好ましくない。
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、電動モータの作動速度を可能な限り低速に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。
【００３１】
【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は、内燃機関と、該内燃機関の回転軸と同軸上に設けられた電動機と、該内燃機関及び該電動機の回転軸と同軸上に設けられ、該内燃機関の回転軸に接続されたサンギヤと、該電動機の回転軸に接続されたリングギヤと、該サンギヤに噛合するインナピニオンと該リングギヤに噛合するアウタピニオンとを枢支するとともに出力軸に接続されたキャリアとをそなえた遊星歯車式動力伝達機構と、入力軸に入力された回転を変速して出力軸に出力し駆動輪に伝達する変速機と、該遊星歯車式動力伝達機構の該出力軸と該変速機の該入力軸との間に介装されて、該キャリアの回転を正転のまま該入力軸に出力する正転状態と該キャリアの回転を逆転させて該変速機の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とをそなえていることを特徴としている（請求項１）。
【００３２】
該電動機のロータの回転を適宜規制する回転規制手段をそなえていることが好ましい（請求項２）。
該変速機は無段変速機であることが好ましい（請求項３）。
該回転方向切替機構は、該差動許容型動力伝達機構の該キャリア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キャリア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キャリア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。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明すると、図１，図２は本発明の第１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はその駆動系におけるプラネタリギヤの各要素の共線図である。なお、図１において、図５と同符号は同様のもの又は相当するものを示す。
【００３４】
本ハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、従来技術のもの（図５参照）にモータブレーキ５４を追加するとともに、回転方向切替機構１２を追加した構成になっている。
つまり、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。
【００３５】
動力伝達機構１の入口部分には遊星歯車式動力伝達機構（単に、プラネタリギヤ機構という）２Ａがそなえられ、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、エンジン３，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１２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１２を介してＣＶＴ６に入力されるようになっている。
【００３６】
動力伝達機構１の入口部分にそなえられるプラネタリギヤ機構２Ａ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を支持するプラネタリキャリア（単に、キャリアともいう）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。
【００３７】
サンギヤ２１はエンジン回転軸３ａに接続される回転要素（第１入力回転要素）であり、リングギヤ２５は電動機（以下、電動モータ又は単にモータという）４のロータ（回転子）４１が接続される回転要素（第２入力回転要素）であり、キャリア２４は中間軸（遊星歯車式動力伝達機構２Ａの出力軸）２６，回転方向切替機構１２を介してＣＶＴ６の入力軸６１に接続可能な回転要素（出力回転要素）である。
【００３８】
また、モータ４のロータ４１とトランスミッションケーシング１１との間にはモータブレーキ（回転規制手段）５４が介装されている。
回転方向切替機構１２は、従来例（図５）と同様に、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１２Ａ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、プラネタリギヤ機構２Ａのキャリア２４と一体結合された中間軸２６が直結されている。また、ピニオンギヤ１２ｂａ，１２ｂｂを支持するキャリア１２ｃがフォワードクラッチ５６を介してプラネタリギヤ機構２Ａ側の中間軸２６と接続されている。また、回転方向切替機構１２のキャリア１２ｃは、一方で（無段変速機６側で）、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。
【００３９】
したがって、エンジン３の回転やモータ４の回転は、プラネタリギヤ機構２Ａのキャリア２４から中間軸２６を通じて回転方向切替機構１２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１２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。
【００４０】
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１２は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。
【００４１】
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、プラネタリギヤ機構２Ａにおいてはキャリア２４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、このときには、プラネタリギヤ機構２Ａにおいて、サンギヤ２１とリングギヤ２５とが連動する。すなわち、サンギヤ２１に連結されたエンジン３とリングギヤ２５に連結されたモータ４とが連動する。
【００４２】
このときのサンギヤ２１の回転速度ω_Ｓとリングギヤ２５の回転速度ω_Ｒとの比（ω_Ｓ：ω_Ｒ）は、サンギヤ２１の歯数をＺ_Ｓ，リングギヤ２５の歯数をＺ_Ｒとすると、（１／Ｚ_Ｓ）：（１／Ｚ_Ｒ）となり、Ｚ_Ｓ＜Ｚ_Ｒなので、リングギヤ２５の回転速度ω_Ｒはサンギヤ２１の回転速度ω_Ｓよりも低速になる。つまり、リングギヤ２５に連結されたモータ４はサンギヤ２１に連結されたエンジン３よりも低速になる。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
上記のフォワードクラッチ５６，リバースブレーキ５７，モータブレーキ５４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、図２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。
【００４６】
【表２】

【００４７】
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ブレーキ５４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、サンギヤ２１に連結されたエンジン３とリングギヤ２５に連結されたモータ４とが連動するようになる。そして、図２（ａ）に示すように、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。
【００４８】
なお、このときのモータ４の回転は、エンジン３と同方向であって、モータ４の回転速度に対してＺ_Ｒ／Ｚ_Ｓ倍（Ｚ_Ｓ＜Ｚ_Ｒなので、Ｚ_Ｒ／Ｚ_Ｓ＞１）に増速されてエンジン３が回転する。
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ブレーキ５４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、サンギヤ２１に連結されたエンジン３とリングギヤ２５に連結されたモータ４とが連動するようになる。そして、図２（ｂ）に示すように、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と同方向となる。
【００４９】
車両を前進発進させる場合や低速走行させる場合には、リバースブレーキ５７を接続状態として、フォワードクラッチ５６及びモータブレーキ５４は開放状態とする［表２（ｃ）参照］。ここで、図２（ｃ）に示すように、エンジン３を回転させるとともにモータ４を負荷状態（発電状態）とする。これにより、キャリア２４がサンギヤ２１と逆方向に回転し、キャリア２４の回転は中間軸２６を介して回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。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が結合されているので、サンギヤ１２ａが回転するとキャリア１２ｃはサンギヤ１２ａと逆方向（したがって、エンジン３と同方向）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と同方向に回転駆動され、エンジン３及びモータ（発電状態）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（発電状態）４の回転速度を低下させていく。
【００５０】
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、発電状態のモータ４の速度を低下させこの速度が略０になった時点で、モータブレーキ５４を接続する［表２（ｄ）参照］。これにより、図２（ｄ）に示すように、リングギヤ２５が回転をロックされ、エンジン回転とともにサンギヤ２１が回転すると、サンギヤ２１の回転に応じてキャリア２４がサンギヤ２１と逆方向に回転してこの回転が中間軸２６を介して回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。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が結合されているので、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとが相対回転可能で且つリングギヤ１２ｄが回転をロックされることになり、サンギヤ１２ａが回転するとキャリア１２ｃはサンギヤ１２ａと逆方向（したがって、エンジン３と同方向）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する。この時には、モータ４のロータ４１はモータブレーキ５４により停止される。
【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る場合には、リバースブレーキ５７を接続状態として、フォワードクラッチ５６及びモータブレーキ５４は開放状態とする［表２（ｅ）参照］。ここで、図２（ｅ）に示すように、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とは逆方向に回転させる。これにより、リングギヤ２５がサンギヤ２１と逆方向に回転し、リングギヤ２５固定時［エンジン３のみでの走行、図２（ｄ）参照］よりもモータ４の回転分だけ増速されてキャリア２４が回転する。キャリア２４の回転は中間軸２６を介して回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。エンジン３のみでの走行時と同様に、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が結合されているので、サンギヤ１２ａが回転するとキャリア１２ｃはサンギヤ１２ａと逆方向（したがって、エンジン３と同方向）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する。
【００５２】
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、リバースブレーキ５７及びモータブレーキ５４を接続して、フォワードクラッチ５６は開放した状態から、モータブレーキ５４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、図２（ｆ）に示すように、エンジン３の出力は、キャリア２４側とリングギヤ２５側とに配分される。キャリア２４側に配分されたエンジン出力は中間軸２６から回転方向切替機構１２に伝達され、エンジン３と同方向に回転方向を切り替えられてＣＶＴ６への入力軸６１に入力される。リングギヤ２５側に配分されたエンジン出力は、リングギヤ２５と一体のロータ４１を回転駆動し、モータ４において発電が行なわれる。
【００５３】
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、リバースブレーキ５７及びモータブレーキ５４を接続して、フォワードクラッチ５６は開放した状態から、モータブレーキ５４を開放する［表２（ｇ）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れば、エンジン出力を増加させることができる。これにより、図２（ｇ）に示すように、エンジン３には、車両の駆動負荷（キャリア２４側）に発電負荷（リングギヤ２５側）が加わって、速やかにエンジン３の出力トルクが上昇する。
【００５４】
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、リバースブレーキ５７を接続して、フォワードクラッチ５６及びモータブレーキ５４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、リバースブレーキ５７の接続及びフォワードクラッチ５６及びモータブレーキ５４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エンジン出力を下げる。これにより、図２（ｈ）に示すように、ＣＶＴ６の入力軸６１の回転が回転方向切替機構１２及び中間軸２６を介してキャリア２４に伝達され、エンジン３側のサンギヤ２１が回転抑制されることから、リングギヤ２５に接続されたモータ４のロータ４１が回転駆動される。こうして、走行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）に変換されるエンジンブレーキ相当の回生制動が行なわれる。
【００５５】
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、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及びモータブレーキ５４は開放状態とする［表２（ｉ）参照］。ここで、図２（ｉ）に示すように、エンジン３を回転させるとともにモータ４を負荷状態（発電状態）とする。これにより、キャリア２４がサンギヤ２１と逆方向に回転し、キャリア２４の回転は中間軸２６を介して回転方向切替機構１２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、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとは同方向（したがって、エンジン３と逆方向）に一体回転する。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及びモータ（発電状態）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。
【００５６】
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、リバースブレーキ５７を接続状態として、フォワードクラッチ５６及びモータブレーキ５４は開放状態とする［表２（ｊ）参照］。ここで、図２（ｊ）に示すように、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、キャリア２４が、エンジン３と一体回転するサンギヤ２１とモータ４と一体回転するリングギヤ２５と同方向に回転し、キャリア２４の回転は中間軸２６を介して回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。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が接続されているので、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとは逆方向（したがって、エンジン３と逆方向）に一体回転する。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及びモータ（発電状態）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。
【００５７】
本発明の第１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），図２（ｄ）参照］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。
【００５８】
また、モータ４の回転速度Ｎｍとエンジン３の回転速度Ｎｅとの比は、以下のように、プラネタリギヤ機構２Ａのリングギヤ２５とサンギヤ２１との各端数の逆数比となる。
Ｎｍ：Ｎｅ＝（１／Ｚ_Ｒ）：（１／Ｚ_Ｓ）＝Ｚ_Ｓ：Ｚ_Ｒ
Ｚ_Ｓ＜Ｚ_Ｒなので、モータ４の回転速度Ｎｍはエンジン３の回転速度Ｎｅよりも低くなり、モータ作動時にもモータ４の回転速度Ｎｍが抑えられることになる。
【００５９】
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。
【００６０】
特に、回転方向切替機構１２に遊星歯車機構１２Ａを利用しているので、回転方向の切り替えを、プラネタリギヤ機構（遊星歯車式動力伝達機構）２Ａとは独立して構成することができ、モータ４の回転速度Ｎｍをより低速に抑え易くなる。
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の両立できる。
【００６１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明すると、図３，図４は本発明の第２実施形態としてのハイブリッド車を示すもので、図３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４はそ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る。
【００６２】
本実施形態では、プラネタリギヤ機構２Ａは第１実施形態と同様に構成されている。
つまり、本実施形態の回転方向切替機構１１２はプラネタリギヤ機構は用いられず、中間軸２６とＣＶＴ６の入力軸６１との間に介装されたフォワードクラッチ５６Ａと、プラネタリギヤ機構２Ａのキャリア２４とリングギヤ２５との間に介装されたリバースブレーキ５７Ａとから構成されている。また、入力軸６１とケーシング１１との間には駐車ブレーキ５８が介装されている。
【００６３】
さらに、ＣＶＴ６は第１実施形態と同様に構成されているが、ＣＶＴ６と車輪軸（車輪駆動軸）９Ｌ，９Ｒとの間の動力伝達系が第１実施形態のものと異なっている。
つまり、ＣＶＴ６の出力軸６５の回転は、出力軸６５に固設されたギヤ６６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。
【００６４】
このように、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がないので、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と逆方向に回転する。
また、フォワードクラッチ５６Ａ，リバースブレーキ５７Ａ，モータブレーキ５４，駐車ブレーキ５８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３に示すように、これらのクラッチ５６及びブレーキ５７Ａ，５４を適宜係脱することで、図４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。
【００６５】
【表３】

【００６６】
つまり、モータ４でエンジン３を始動する場合には、リバースブレーキ５７Ａ及び駐車ブレーキ５８をいずれも結合して、フォワードクラッチ５６Ａ及びモータブレーキ５４は開放する［表３（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の回転は伝達されず、且つ入力軸６１は回転をロックされた状態となって、サンギヤ２１に連結されたエンジン３とリングギヤ２５に連結されたモータ４とが連動するようになる。そして、図４（ａ）に示すように、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。このときのモータ４の回転は、エンジン３と同方向であって、モータ４の回転速度に対してＺ_Ｒ／Ｚ_Ｓ倍（Ｚ_Ｓ＜Ｚ_Ｒなので、Ｚ_Ｒ／Ｚ_Ｓ＞１）に増速されてエンジン３が回転する。
【００６７】
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５６Ａ，リバースブレーキ５７Ａ及び駐車ブレーキ５８をいずれも結合してモータブレーキ５４は開放する［表３（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、サンギヤ２１に連結されたエンジン３とリングギヤ２５に連結されたモータ４とが連動するようになる。そして、図４（ｂ）に示すように、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と同方向となる。
【００６８】
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５６Ａを接続状態として、リバースブレーキ５７Ａ，モータブレーキ５４及び駐車ブレーキ５８は開放状態とする［表３（ｃ）参照］。ここで、図４（ｃ）に示すように、エンジン３を回転させるとともにモータ４を負荷状態（発電状態）とする。これにより、キャリア２４がサンギヤ２１と逆方向に回転し、キャリア２４の回転は中間軸２６を介してフォワードクラッチ５６ＡからＣＶＴ６の入力軸６１に伝達される。ＣＶＴ６はエンジン３と逆方向に回転駆動されるが、ＣＶＴ６から車輪軸９Ｌ，９Ｒに伝達される際に回転方向が反転されるので、車輪軸９Ｌ，９Ｒはエンジン３と同方向に回転して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（発電状態）４の回転速度を低下させていく。
【００６９】
また、エンジン３のみで車両を走行させる場合には、フォワードクラッチ５６Ａを接続状態として、駐車ブレーキ５８及びリバースブレーキ５７Ａは開放状態として、発電状態のモータ４の速度を低下させこの速度が略０になった時点で、モータブレーキ５４を接続する［表３（ｄ）参照］。これにより、図４（ｄ）に示すように、リングギヤ２５が回転をロックされ、エンジン回転とともにサンギヤ２１が回転すると、サンギヤ２１の回転に応じてキャリア２４がサンギヤ２１と逆方向に回転する。フォワードクラッチ５６Ａが結合されているので、キャリア２４の回転は中間軸２６を介して回転方向切替機構１１２のフォワードクラッチ５６ＡからＣＶＴ６の入力軸６１に伝達される。ＣＶＴ６はエンジン３と逆方向に回転駆動されるが、ＣＶＴ６から車輪軸９Ｌ，９Ｒに伝達される際に回転方向が反転されるので、車輪軸９Ｌ，９Ｒはエンジン３と同方向に回転して車両は前進する。この時には、モータ４のロータ４１はモータブレーキ５４により停止される。
【００７０】
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る場合には、フォワードクラッチ５６Ａを接続状態として、リバースブレーキ５７Ａ，モータブレーキ５４及び駐車ブレーキ５８は開放状態とする［表３（ｅ）参照］。ここで、図４（ｅ）に示すように、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とは逆方向に回転させる。これにより、リングギヤ２５がサンギヤ２１と逆方向に回転し、リングギヤ２５固定時［エンジン３のみでの走行、図４（ｄ）参照］よりもモータ４の回転分だけ増速されてキャリア２４が回転する。フォワードクラッチ５６Ａが結合されているので、キャリア２４の回転は中間軸２６を介して回転方向切替機構１１２のフォワードクラッチ５６ＡからＣＶＴ６の入力軸６１に伝達される。ＣＶＴ６はエンジン３と逆方向に回転駆動されるが、ＣＶＴ６から車輪軸９Ｌ，９Ｒに伝達される際に回転方向が反転されるので、車輪軸９Ｌ，９Ｒはエンジン３と同方向に回転して車両はエンジン３及びモータ４の出力トルクによって前進する。
【００７１】
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５６Ａ及びモータブレーキ５４を接続して、駐車ブレーキ５８及びリバースブレーキ５７Ａは開放した状態から、モータブレーキ５４を開放する［表３（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、図４（ｆ）に示すように、エンジン３の出力は、キャリア２４側とリングギヤ２５側とに配分される。キャリア２４側に配分されたエンジン出力は中間軸２６からＣＶＴ６への入力軸６１に入力される。リングギヤ２５側に配分されたエンジン出力は、リングギヤ２５と一体のロータ４１を回転駆動し、モータ４において発電が行なわれる。
【００７２】
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、エンジン３のみでの走行状態、即ち、フォワードクラッチ５６Ａ及びモータブレーキ５４を接続して、駐車ブレーキ５８及びリバースブレーキ５７Ａは開放した状態から、モータブレーキ５４を開放する［表３（ｇ）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れば、エンジン出力を増加させることができる。これにより、図４（ｇ）に示すように、エンジン３には、車両の駆動負荷（キャリア２４側）に発電負荷（リングギヤ２５側）が加わって、速やかにエンジン３の出力トルクが上昇する。
【００７３】
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５６Ａを接続して、リバースブレーキ５７Ａ，駐車ブレーキ５８及びモータブレーキ５４は開放した状態で［表３（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５６Ａの接続及びリバースブレーキ５７Ａ，駐車ブレーキ５８及びモータブレーキ５４の開放は維持しながら［表３（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エンジン出力を下げる。これにより、図４（ｈ）に示すように、ＣＶＴ６の入力軸６１の回転が中間軸２６を介してキャリア２４に伝達され、エンジン３側のサンギヤ２１が回転抑制されることから、リングギヤ２５に接続されたモータ４のロータ４１が回転駆動される。こうして、走行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）に変換されるエンジンブレーキ相当の回生制動が行なわれる。
【００７４】
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、フォワードクラッチ５６Ａ及びリバースブレーキ５７Ａを接続状態として、駐車ブレーキ５８及びモータブレーキ５４は開放状態とする［表３（ｉ）参照］。ここで、図４（ｉ）に示すように、エンジン３を回転させるとともにモータ４を負荷状態（発電状態）とする。リバースブレーキ５７Ａが接続されているので、キャリア２４がサンギヤ２１と同方向に回転し、ＣＶＴ６の入力軸６１もサンギヤ２１と同方向に回転する。したがって、ＣＶＴ６はエンジン３と同方向に回転駆動されるが、ＣＶＴ６から車輪軸９Ｌ，９Ｒに伝達される際に回転方向が反転されるので、車輪軸９Ｌ，９Ｒはエンジン３と逆方向に回転して車両は後退する。
【００７５】
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も、フォワードクラッチ５６Ａ及びリバースブレーキ５７Ａを接続状態として、駐車ブレーキ５８及びモータブレーキ５４は開放状態とする［表３（ｊ）参照］。ここで、図４（ｊ）に示すように、エンジン３を回転させるとともにモータ４を駆動源として作動させる。リバースブレーキ５７Ａが接続されているので、キャリア２４がサンギヤ２１と同方向に回転し、ＣＶＴ６の入力軸６１もサンギヤ２１と同方向に回転する。したがって、ＣＶＴ６はエンジン３と同方向に回転駆動されるが、ＣＶＴ６から車輪軸９Ｌ，９Ｒに伝達される際に回転方向が反転されるので、エンジン３及びモータ４の回転出力を得て車輪軸９Ｌ，９Ｒはエンジン３と逆方向に回転して車両は後退する。
【００７６】
本発明の第２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、第１実施形態と同様に、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３（ｄ），図４（ｄ）参照］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。
【００７７】
また、モータ４のロータ４１をエンジン３と直結させない場合（リバースブレーキ５７Ａを開放）は、第１実施形態と同様に、モータ４はエンジン３よりも低速で回転することになり、モータ作動時にもモータ４の回転速度が抑えられることになる。なお、モータ４のロータ４１をエンジン３と直結させるのは、エンジン始動時等の低速回転時である。
【００７８】
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。
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の両立できる。
【００７９】
［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。
【００８０】
つまり、本発明は、いずれも車両の走行のために用いることのできる電動モータとエンジンとをそなえるとともに、エンジン回転軸に接続されたサンギヤと、モータ回転軸に接続されたリングギヤと、該サンギヤに噛合するインナピニオンと該リングギヤに噛合するアウタピニオンとを枢支し出力軸に接続されたキャリアとをそなえたプラネタリギヤ機構をそなえていればよく、他の構成は、上述の実施形態のものに限定されない。
【００８１】
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。
【００８２】
【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、電動機の回転速度を抑えることができ、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。
【００８３】
また、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、電動機の回転子を停止させるので、不要な電動機の回転を防止して、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、電動機周囲への熱影響を抑制することができる（請求項２）。
また、変速機として無段変速機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の両立できる（請求項３）。
【００８４】
また、該回転方向切替機構が、該差動許容型動力伝達機構の該キャリア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ようにして、該サンギヤと該キャリアとの間に該キャリア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を介装し、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キャリア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を介装することにより、回転方向の切り替えを、遊星歯車式動力伝達機構とは独立して構成することができ、電動機の回転速度をより低速に抑え易くなる（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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】本発明の第１実施形態として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。
【図３】本発明の第２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４】本発明の第２実施形態として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。
【図５】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６】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７】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 トランスミッション
２ プラネタリギヤ機構
３ エンジン
３ａ エンジンの回転軸
４ 電動モータ
６ 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
１２，１１２ 回転方向切替機構
１２ａ サンギヤ
１２ｂａ，１２ｂｂ プラネタリピニオン
１２ｃ キャリア
１２ｄ リングギヤ
２１ サンギヤ
２２ インナピニオン
２３ アウタピニオン
２４ プラネタリキャリア
２５ リングギヤ
２６ 中間軸（遊星歯車式動力伝達機構２Ａの出力軸）
４１ ロータ（回転子）
４２ ステ−タ
５４ モータブレーキ（回転規制手段）
５６，５６Ａ フォワードクラッチ
５７，５７Ａ リバースブレーキ
５８ 駐車ブレーキ
６１ 入力軸
６２ プライマリプーリ
６３ ベルト
６４ セカンダリプーリ
６５ 出力軸
６６ ギヤ
７１，７２ カウンタギヤ
８１ リングギヤ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid vehicle equipped with both an internal combustion engine and an electric motor for driving the vehicle.
[0002]
[Prior art]
In recent years, hybrid vehicles equipped with both an internal combustion engine (hereinafter, referred to as an engine) and an electric motor (hereinafter, referred to as an electric motor or simply a motor) for driving the vehicle have been developed (for example, see Patent Document 1). .
Patent Document 1 can achieve forward and backward movements in various driving situations, such as a motor alone, an engine alone, or a combination of an engine and an electric motor, without increasing the overall length, weight, cost, and the like of the transmission. This is a hybrid vehicle capable of regenerating energy, and is configured as shown in FIG.
[0003]
That is, as shown in FIG. 5, this hybrid vehicle is configured by combining the engine 3, the motor 4, and the power transmission mechanism 1 including a transmission (transmission), and the casing 11 of the power transmission mechanism 1 Are integrally fixed to the cylinder block. The motor 4 is provided coaxially with the output shaft 3 a of the engine 3, and the output shaft 3 a of the engine 3 passes through the output shaft 43 of the motor 4 provided coaxially with the rotor 41. Further, the stator 42 of the motor 4 is fixed to the casing 11.
[0004]
A rotation direction switching mechanism 12 is provided between the engine 3, the motor 4, and a continuously variable transmission (CVT) 6 of the power transmission mechanism 1, and the engine 3 and the rotation direction switching mechanism are provided. 12, a torque converter 13 is interposed. Therefore, the rotations input from the engine 3 and the motor 4 are input to the continuously variable transmission mechanism 6 via the rotation direction switching mechanism 12, and the rotation input from the engine 3 is the torque converter 13 and the rotation direction switching. The data is input to the continuously variable transmission mechanism 6 via the mechanism 12.
[0005]
As the rotation direction switching mechanism 12, a planetary gear unit is employed. The sun gear 12a is connected to the output shaft 3a of the engine 3, and the carrier 12c supporting the pinion gear 12b is coaxially integrated with the rotor 41 of the motor 4. The output shaft 43 is fixedly connected. Therefore, the rotation of the engine 3 is input from the sun gear 12a, and the rotation of the motor 4 is input from the carrier 12c. The pinion gear 12b is a double pinion gear composed of an inner pinion 12ba and an outer pinion 12bb that mesh with each other. The inner pinion 12ba meshes with the sun gear 12a, and the outer pinion 12bb meshes with the ring gear 12d.
[0006]
The rotation output from the rotation direction switching mechanism 12 to the continuously variable transmission 6 is performed from the carrier 12c. That is, the input shaft 61 coaxially integrated with the primary pulley 62 of the continuously variable transmission 6 is connected to the continuously variable transmission 6 side of the carrier 12c, and the engine 3 and the motor 3 respectively input to the sun gear 12a and the carrier 12c. 4 is output from the carrier 12c to the input shaft 61.
[0007]
A reverse brake 14 is provided on the ring gear 12d. Since the reverse brake 14 is fixed to the casing 11, the rotation of the ring gear 12d can be restricted by connecting (turning on) the reverse brake 14. On the other hand, when the reverse brake 14 is released (off), the ring gear 12d becomes rotatable, and rotates according to the rotation and revolution of the pinion gear 12b.
[0008]
The clutch 15 is arranged inside the input shaft 61 of the continuously variable transmission 6. The clutch 15 is provided so as to connect and disconnect the shaft 16 extending from the sun gear 12a to the continuously variable transmission 6 and the input shaft 61. When the clutch 15 is connected (on), the shaft 15 is connected. The sun gear 12a integral with the input shaft 16 and the carrier 12c integral with the input shaft 61 are mutually restricted and rotate integrally.
[0009]
The continuously variable transmission 6 includes a primary pulley 62, a secondary pulley 64, and a belt 63, and the rotation input to the input shaft 61 from the rotation direction switching mechanism 12 rotates the primary pulley 62 coaxially integrated with the input shaft 61. Is input to the secondary pulley 64 via the belt 63.
The primary pulley 62 and the secondary pulley 64 have fixed sheaves 62a and 64a and movable sheaves 62b and 64b, respectively. The rotation of an output shaft 65 coupled to the secondary pulley 64 is controlled by a gear 66 fixed to the output shaft 65 and a counter. The counter gear 71 fixed to the shaft 7 is transmitted to the differential gear 8 from the ring gear 81 via the counter gear 72, whereby the left and right wheel shafts (wheel drive shafts) 9L and 9R rotate through the differential gear 8. It is designed to be driven.
[0010]
In addition, there has been developed a device that can reduce the overall length of the transmission portion by omitting a torque converter by interposing a planetary gear mechanism that can absorb rotation of the engine and the motor between the engine and the motor and the transmission. (For example, see Patent Document 2).
FIG. 6 is a skeleton diagram showing a drive system (mainly a transmission) of a conventional hybrid vehicle disclosed in Patent Document 2. As shown in FIG. 6, a planetary gear mechanism 2 is provided at the entrance of the transmission 1. The planetary gear mechanism 2 is configured as a double pinion type, and includes a sun gear 21, an inner pinion 22 meshing with the sun gear 21, an outer pinion 23 meshing with the inner pinion 22, a carrier 24 supporting the pinions 22, 23, and an outer pinion. And a ring gear 25 that meshes with the ring gear 23.
[0011]
The sun gear 21 is connected to the rotating shaft 3 a of the engine 3, and the rotor (rotor) 41 of the electric motor 4 is connected to the carrier 24. On the other hand, the carrier 24 can be connected to the input shaft 61 of the CVT 6 via the carrier clutch 51 and the ring gear 25 can be connected via the ring gear clutch 52. A ring gear brake 53 is interposed between the transmission casing 11 and the ring gear 25. Further, the transmission casing 11 is provided with a stator 42 of the motor 4 so as to face the rotor 41.
[0012]
The CVT 6 includes a primary pulley 62 connected to an input shaft 61, and a secondary pulley 64 connected to the primary pulley 62 via a belt 63. The output shaft 65 of the CVT 6 is connected to the secondary pulley 64. The primary pulley 62 and the secondary pulley 64 include movable sheaves 62a and 64a and fixed sheaves 62b and 64b.
[0013]
Further, the rotation of the output shaft 65 is transmitted from the gear 66 fixed to the output shaft 65 and the counter gear 71 fixed to the counter shaft 7 to the differential gear 8 from the ring gear 81 through the counter gear 72, thereby The left and right wheel shafts (wheel drive shafts) 9L and 9R are driven to rotate via differential gears 8.
[0014]
The carrier clutch 51, the ring gear clutch 52, and the ring gear brake 53 are all wet multi-plate hydraulic friction engagement devices that are frictionally engaged by a hydraulic actuator, and are supplied from a hydraulic control circuit (not shown). The hydraulic oil frictionally engages. As shown in Table 1, by appropriately disengaging the clutches 51 and 52 and the brake 53, various power transmission states as shown in the alignment chart of FIG. 7 are achieved.
[0015]
[Table 1]

[0016]
That is, when the engine 3 is started by the motor 4, only the ring gear brake 53 is connected, and the carrier clutch 51 and the ring gear clutch 52 are released (disconnected state) [see Table 1 (a)]. Then, as shown in FIG. 7A, the engine 3 can be started by rotating the motor 4 to a sufficient speed. The rotation of the motor 4 at this time is reverse to that of the engine 3. At this time, of course, the power is not transmitted to the drive wheels because both the carrier clutch 51 and the ring gear clutch 52 are released.
[0017]
Also, when charging is performed by driving the motor 4 as a generator while the vehicle is stopped, only the ring gear brake 53 is connected, and the carrier clutch 51 and the ring gear clutch 52 are released (see Table 1 (b)). . Then, as shown in FIG. 7 (b), when the motor 4 is rotated by the engine 3, the motor 4 functions as a generator to generate power and perform charging. The rotation of the motor 4 at this time is also reverse to that of the engine 3. Also, of course, no power is transmitted to the drive wheels at this time.
[0018]
When the vehicle is run only by the motor 4, only the carrier clutch 51 is connected, and the ring gear clutch 52 and the ring gear brake 53 are released (see Table 1 (c)). Assuming that there is no input from the engine 3 (that is, the sun gear is stopped), the rotation of the motor 4 is made to rotate in the direction opposite to that of the engine 3 as shown by the thick solid line in FIG. As a result, the rotational force in the forward direction is input to the CVT 6 and the vehicle advances, and as shown by the broken line in FIG. 7C, the rotational force in the reverse direction is applied to the CVT 6 by rotating the motor 4 in the same direction as the engine 3. The vehicle is entered and moves backward.
[0019]
On the other hand, when the vehicle is driven only by the engine 3, the carrier clutch 51 and the ring gear clutch 52 are connected and the ring gear brake 53 is released (see Table 1 (d)). As a result, as shown in FIG. 7D, the sun gear 21, the planetary carrier 24, the ring gear 25, and the input shaft 61 to the CVT 6 are in a directly connected state in which they rotate integrally. When only the engine 3 is operated, the CVT 6 The rotational force in the forward direction is input to the vehicle and the vehicle moves forward.
[0020]
When the vehicle is run using both the engine 3 and the motor 4, the carrier clutch 51 and the ring gear clutch 52 are connected and the ring gear brake 53 is released as described above [Table 1 ( e)]. As a result, as shown in FIG. 7E, the sun gear 21, the planetary carrier 24, the ring gear 25, and the input shaft 61 to the CVT 6 are in a directly connected state in which they rotate integrally, and when the engine 3 and the motor 4 are operated, the engine 3 Then, the rotational force in the forward direction is input from the motor 4 to the CVT 6, and the vehicle moves forward.
[0021]
Further, when the electric power is generated by the motor 4 during traveling, the carrier clutch 51 and the ring gear clutch 52 are connected and the ring gear brake 53 is released (see Table 1 (f)). As a result, as shown in FIG. 7F, the sun gear 21, the planetary carrier 24, the ring gear 25, and the input shaft 61 to the CVT 6 are directly connected to rotate integrally, so that the engine 3 is operated and the motor 4 is operated by the generator. In this state, a part of the driving force of the engine 3 drives the motor 4 as a generator to rotate, and the remaining driving force of the engine 3 is input to the CVT 6 as a rotating force in the forward direction, so that the vehicle moves forward.
[0022]
Further, when the engine torque is to be amplified such as when the battery capacity is small and it is desired to avoid starting by the motor 4, or when starting the vehicle at extremely low vehicle speed and high load (starting on a steep hill), the engine is started [Table 1 (a), FIG. 7 (a)], the ring gear brake 53 is released, the ring gear clutch 52 is connected, and the carrier clutch 51 is kept released (see Table 1 (g)). Here, as shown by a broken line in FIG. 7 (g), when the motor 4 is in a power generation state, the motor 4 becomes an engine torque reaction force, the engine torque is amplified, and the vehicle is started by the output torque of the engine 3. Can be.
[0023]
If the carrier clutch 51 is gradually engaged from this state, when the engagement is completed, as shown by a solid line in FIG. 7 (g), a normal traveling state, that is, an engine traveling state (FIG. 7 (d)) (See FIG. 7 (e)), or a running state using both the engine 3 and the motor 4 [see FIG. 7 (e)], or an engine running state while generating power using the motor 4 [see FIG. 7 (f)]. Can be.
[0024]
When a regenerative braking condition (for example, accelerator off or brake on) is satisfied while the vehicle is running at low speed (only with the motor 4), the carrier clutch 51 is connected to the ring gear clutch 52 and the ring gear brake. Reference numeral 53 indicates an open state [see Table 1 (h)]. Then, when the motor 4 is set to the power generation state and the CVT 6 is controlled to the low gear side to reduce the engine output, the rotation of the input shaft 61 of the CVT 6 is transmitted to the motor via the planetary gear mechanism 2 as shown in FIG. In this case, regenerative braking is performed in which the traveling energy is transmitted to the rotor 41 and the traveling energy is converted into power generation energy (energy for driving the motor 4 as a generator).
[0025]
If the regenerative braking condition (for example, accelerator off or brake on) is satisfied while the vehicle is traveling at a middle speed or higher (only with the engine 3 or with the engine 3 and the motor 4), the carrier clutch 51 and the The ring gear clutch 52 is set to the connected state, and the ring gear brake 53 is set to the released state (see Table 1 (i)). Then, when the motor 4 is set in the power generation state and the CVT 6 is controlled to the low gear side to reduce the engine output, the engine rotation and the rotation of the input shaft 61 of the CVT 6 are thereby reduced as shown in FIG. The regenerative braking is transmitted to the rotor 41 of the motor 4 via the motor, and the engine rotational energy and the traveling energy are converted into power generation energy (energy for driving the motor 4 as a generator).
[0026]
Further, when the vehicle is moved backward by the output of the engine 3, the carrier clutch 51 is connected, the ring gear clutch 52 is released, and the ring gear brake 53 is changed from the released state to the frictionally engaged state [Table 1 (j). )reference]. The ring gear brake 53 is frictionally engaged, and the CVT 6 is controlled so that the planetary carrier 24 rotates in the opposite direction, thereby shifting from the state shown by the chain line to the state shown by the solid line in FIG. The planetary carrier 24 is driven to rotate in the reverse direction by the rotation of the engine, so that the vehicle can travel backward.
[0027]
[Patent Document 1]
JP 2000-219055 A
[Patent Document 2]
JP-A-2002-171601
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned conventional techniques, the rotor 41 of the motor 4 basically always rotates at a speed substantially equal to or higher than the engine rotation, even when the electric motor 4 is not operated. . For this reason, not only energy loss occurs, but also heat is likely to be generated in the motor 4 and this heat has an adverse effect on the surroundings. Also, when controlling a rotating motor, a higher battery voltage is required to control the rotation of the motor as the motor rotation speed becomes higher due to the back electromotive force or the like.
[0029]
In recent years, high-voltage batteries have been developed for hybrid vehicles. However, in order to obtain a sufficiently high battery voltage, a plurality of such high-voltage batteries must be connected in series, increasing the weight and cost of the vehicle. Will be invited.
Of course, if the vehicle is to be driven by an electric motor in many cases, a corresponding battery capacity is required, and an increase in the weight and cost of the vehicle is unavoidable. If an auxiliary battery is used, a battery having a smaller capacity may be used. Therefore, even when considering such a hybrid vehicle, it is desirable to stop the electric motor 4 when it is unnecessary and to operate the electric motor at the lowest possible speed.
[0030]
In particular, in the technique of Patent Document 2, when the engine is started [see FIG. 7 (a)], when the motor is running [see FIG. 7 (c)], when the engine is running [see FIG. During traveling [see FIG. 7 (e)] and the like, the electric motor 4 is often used at a high speed, which is not preferable.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide a hybrid vehicle in which the operation speed of an electric motor can be made as low as possible.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the hybrid vehicle of the present invention includes an internal combustion engine, an electric motor provided coaxially with the rotation axis of the internal combustion engine, and a coaxial motor provided with the internal combustion engine and the rotation axis of the electric motor. A sun gear connected to the rotating shaft, a ring gear connected to the rotating shaft of the electric motor, an inner pinion meshing with the sun gear, and an outer pinion meshing with the ring gear; and a carrier connected to the output shaft. A planetary gear type power transmission mechanism, a transmission for changing the speed of the rotation input to the input shaft, outputting the rotation to the output shaft, and transmitting the rotation to the drive wheels, and the output shaft and the transmission of the planetary gear type power transmission mechanism. A normal rotation state in which the carrier is output to the input shaft while the rotation of the carrier is in the normal rotation, and the rotation of the carrier is reversed to output to the input shaft of the transmission. Switch to the reverse state It is characterized in that it includes a rolling direction switching mechanism (claim 1).
[0032]
It is preferable that the electric motor further comprises a rotation restricting means for appropriately restricting the rotation of the rotor of the electric motor.
The transmission is preferably a continuously variable transmission (claim 3).
The rotation direction switching mechanism includes a planetary gear mechanism having a sun gear connected to the carrier of the differential allowable power transmission mechanism, a carrier connected to the input shaft of the transmission, and a ring gear, A forward clutch is interposed between the sun gear and the carrier to output the rotation of the carrier to the input shaft while the rotation of the carrier is normal, and the carrier of the carrier is interposed between the ring gear and a casing of the rotation direction switching mechanism. It is preferable that a reverse brake for reversing the rotation and outputting the rotation to the input shaft is provided (claim 4).
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIGS. 1 and 2 show a hybrid vehicle as a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a skeleton diagram showing a drive system (mainly a transmission). FIG. 2 is an alignment chart of each element of the planetary gear in the drive system. In FIG. 1, the same symbols as those in FIG. 5 indicate the same or corresponding components.
[0034]
As shown in FIG. 1, the drive system of the present hybrid vehicle has a configuration in which a motor brake 54 is added to the conventional system (see FIG. 5) and a rotation direction switching mechanism 12 is added.
That is, as shown in FIG. 1, the drive system of the hybrid vehicle includes a power transmission mechanism 1 including an engine (internal combustion engine) 3, an electric motor (hereinafter, referred to as an electric motor or simply a motor) 4, and a transmission (transmission) 6. The casing 11 of the power transmission mechanism 1 is integrally fixed to the cylinder block of the engine 3.
[0035]
A planetary gear type power transmission mechanism (hereinafter simply referred to as a planetary gear mechanism) 2A is provided at an inlet portion of the power transmission mechanism 1, and a continuously variable transmission (CVT: Continuously Variable Transmission) as a transmission is provided at an intermediate portion of the power transmission mechanism 1. 6 are provided. A rotation direction switching mechanism 12 is provided between the engine 3, the motor 4 and the CVT 6 of the power transmission mechanism 1. Therefore, the rotations input from the engine 3 and the motor 4 are input to the CVT 6 via the rotation direction switching mechanism 12.
[0036]
The planetary gear mechanism 2A provided at the entrance of the power transmission mechanism 1 is configured as a double pinion type, and includes a sun gear 21, an inner pinion 22 meshing with the sun gear 21, an outer pinion 23 meshing with the inner pinion 22, and pinions 22, 23. , And a ring gear 25 meshing with the outer pinion 23.
[0037]
The sun gear 21 is a rotation element (first input rotation element) connected to the engine rotation shaft 3a, and the ring gear 25 is a rotation to which a rotor (rotor) 41 of an electric motor (hereinafter referred to as an electric motor or simply a motor) 4 is connected. The carrier 24 is an element (second input rotary element), and the carrier 24 is a rotary element (an output shaft of the planetary gear type power transmission mechanism 2 </ b> A) 26, which can be connected to the input shaft 61 of the CVT 6 via the rotation direction switching mechanism 12 ( Output rotation element).
[0038]
A motor brake (rotation restricting means) 54 is interposed between the rotor 41 of the motor 4 and the transmission casing 11.
As the rotation direction switching mechanism 12, a planetary gear mechanism 12A having a sun gear 12a, planetary pinions 12ba, 12bb, a carrier 12c, and a ring gear 12d is employed, as in the conventional example (FIG. 5). That is, the intermediate shaft 26 integrally connected to the carrier 24 of the planetary gear mechanism 2A is directly connected to the sun gear 12a of the planetary gear mechanism 12A. Further, a carrier 12c supporting the pinion gears 12ba, 12bb is connected to the intermediate shaft 26 on the planetary gear mechanism 2A side via a forward clutch 56. On the other hand, the carrier 12 c of the rotation direction switching mechanism 12 (on the side of the continuously variable transmission 6) is connected to an input shaft 61 coaxially integrated with a primary pulley 62 of the continuously variable transmission 6. Further, a reverse brake 57 is interposed between the ring gear 12d and the casing 11.
[0039]
Therefore, the rotation of the engine 3 and the rotation of the motor 4 are transmitted from the carrier 24 of the planetary gear mechanism 2A to the sun gear 12a of the rotation direction switching mechanism 12 through the intermediate shaft 26. If the forward clutch 56 is engaged and the reverse brake 57 is released, in the rotation direction switching mechanism 12, the sun gear 12a and the carrier 12c are directly connected, and the input shaft 61 rotates integrally with the intermediate shaft 26.
[0040]
On the other hand, when the forward clutch 56 is released and the reverse brake 57 is engaged, the rotation direction switching mechanism 12 is a double pinion type planetary gear mechanism, and the sun gear 12a and the carrier 12c are relatively rotatable and the ring gear is rotated. Since the rotation of the carrier 12c is locked, the carrier 12c rotates in the opposite direction to the sun gear 12a.
[0041]
If the forward clutch 56 and the reverse brake 57 are both connected, the input shaft 61 and the intermediate shaft 26 are locked, and the carrier 24 is connected to the input shaft 61 in the planetary gear mechanism 2A and the input shaft 61 in the CVT 6. The primary pulleys 62 are locked for rotation. Therefore, at this time, the sun gear 21 and the ring gear 25 are interlocked in the planetary gear mechanism 2A. That is, the engine 3 connected to the sun gear 21 and the motor 4 connected to the ring gear 25 work together.
[0042]
The rotation speed ω of the sun gear 21 at this time_SAnd the rotational speed ω of the ring gear 25_RAnd the ratio (ω_S: Ω_R) Indicates the number of teeth of the sun gear 21 is Z._S, The number of teeth of the ring gear 25 is Z_RThen, (1 / Z_S): (1 / Z_R) And Z_S<Z_RTherefore, the rotation speed ω of the ring gear 25_RIs the rotational speed ω of the sun gear 21_SSlower than. That is, the speed of the motor 4 connected to the ring gear 25 is lower than that of the engine 3 connected to the sun gear 21.
[0043]
The CVT 6 includes a primary pulley 62 connected to an input shaft 61 and a secondary pulley 64 connected to the primary pulley 62 via a belt 63. The output shaft 65 of the CVT 6 is connected to the secondary pulley 64. . The primary pulley 62 and the secondary pulley 64 include movable sheaves 62a and 64a and fixed sheaves 62b and 64b.
[0044]
Further, the rotation of the output shaft 65 is transmitted from the gear 66 fixed to the output shaft 65 and the counter gear 71 fixed to the counter shaft 7 to the differential gear 8 from the ring gear 81 through the counter gear 72, thereby The left and right wheel shafts (wheel drive shafts) 9L and 9R are driven to rotate via differential gears 8.
[0045]
Since the counter shaft 7 is interposed between the CVT 6 and the wheel shafts (wheel drive shafts) 9L and 9R, the wheel shafts (wheel drive shafts) 9L and 9R are connected to the primary pulley 62, the belt 63, and the secondary pulley 64 of the CVT 6. And rotate in the same direction.
The forward clutch 56, the reverse brake 57, and the motor brake 54 are all wet multi-plate hydraulic friction engagement devices frictionally engaged by a hydraulic actuator, and are supplied from a hydraulic control circuit (not shown). The hydraulic oil frictionally engages. As shown in Table 2, by appropriately disengaging the clutch 56 and the brakes 57 and 54, various power transmission states as shown in the alignment chart of FIG. 2 are achieved.
[0046]
[Table 2]

[0047]
That is, when the engine 3 is started by the motor 4, the forward clutch 56 and the reverse brake 57 are both connected to open the motor brake 54 (see Table 2 (a)). Thus, even when the motor 4 or the engine 3 rotates, the rotation of the motor 4 or the engine 3 is not transmitted to the input shaft 61 of the CVT 6, and the input shaft 61 is connected to the engine 3 and the ring gear 25 connected to the sun gear 21. The motor 4 is linked. Then, as shown in FIG. 2A, the engine 3 can be started by rotating the motor 4.
[0048]
Note that the rotation of the motor 4 at this time is in the same direction as the engine 3 and the rotation speed of the motor 4 is Z_R/ Z_STimes (Z_S<Z_RSo Z_R/ Z_S> 1), and the engine 3 rotates.
Also, when charging is performed by driving the motor 4 as a generator while the vehicle is stopped, the forward brake 56 and the reverse brake 57 are both connected to open the motor brake 54 [see Table 2 (b)]. As a result, the rotation of the motor 4 or the engine 3 is not transmitted to the input shaft 61 of the CVT 6, and the engine 3 connected to the sun gear 21 and the motor 4 connected to the ring gear 25 interlock. Then, as shown in FIG. 2 (b), when the motor 4 is rotated by the engine 3, the motor 4 functions as a generator to generate power and perform charging. The rotation of the motor 4 at this time is also in the same direction as the engine 3.
[0049]
When the vehicle starts moving forward or runs at a low speed, the reverse brake 57 is connected, and the forward clutch 56 and the motor brake 54 are released (see Table 2 (c)). Here, as shown in FIG. 2C, the engine 3 is rotated and the motor 4 is set in a load state (power generation state). As a result, the carrier 24 rotates in the direction opposite to the sun gear 21, and the rotation of the carrier 24 is transmitted to the sun gear 12 a of the rotation direction switching mechanism 12 via the intermediate shaft 26. Since the forward clutch 56 is released and the reverse brake 57 is engaged, when the sun gear 12a rotates, the carrier 12c rotates in the opposite direction to the sun gear 12a (therefore, in the same direction as the engine 3). Due to the rotation of the carrier 12c, the input shaft 61 of the CVT 6 is driven to rotate in the same direction as the engine 3, and a rotational force in the forward direction is input from the engine 3 and the motor (power generation state) 4 to the CVT 6, so that the vehicle moves forward. Start off. At a low speed, this state is maintained, and the rotation speed of the motor (power generation state) 4 is reduced as the speed increases.
[0050]
When the vehicle is driven only by the engine 3, the reverse brake 57 is connected, the forward clutch 56 is released, and the speed of the motor 4 in the power generation state is reduced. The motor brake 54 is connected [see Table 2 (d)]. As a result, as shown in FIG. 2D, the rotation of the ring gear 25 is locked, and when the sun gear 21 rotates with the rotation of the engine, the carrier 24 rotates in the opposite direction to the sun gear 21 in accordance with the rotation of the sun gear 21. The rotation is transmitted to the sun gear 12a of the rotation direction switching mechanism 12 via the intermediate shaft 26. Since the forward clutch 56 is released and the reverse brake 57 is engaged, the sun gear 12a and the carrier 12c can rotate relative to each other, and the ring gear 12d is locked from rotating. When the sun gear 12a rotates, the carrier 12c becomes the sun gear. It rotates in the opposite direction to 12a (therefore, in the same direction as the engine 3). Due to the rotation of the carrier 12c, the input shaft 61 of the CVT 6 is driven to rotate in the same direction as the engine 3, and a rotational force in the forward direction is input from the engine 3 to the CVT 6, so that the vehicle moves forward. At this time, the rotor 41 of the motor 4 is stopped by the motor brake 54.
[0051]
When the vehicle is run using both the engine 3 and the motor 4, the reverse brake 57 is connected and the forward clutch 56 and the motor brake 54 are released [see Table 2 (e)]. Here, as shown in FIG. 2E, the engine 3 is rotated and the motor 4 is rotated in the opposite direction to the engine 3. As a result, the ring gear 25 rotates in the opposite direction to the sun gear 21, and the speed of the motor 24 is increased by the rotation of the motor 4 as compared with when the ring gear 25 is fixed [running with the engine 3 alone, see FIG. I do. The rotation of the carrier 24 is transmitted to the sun gear 12a of the rotation direction switching mechanism 12 via the intermediate shaft 26. As in the case of running only with the engine 3, the forward clutch 56 is released and the reverse brake 57 is engaged, so that when the sun gear 12a rotates, the carrier 12c moves in the opposite direction to the sun gear 12a (therefore, in the same direction as the engine 3). To rotate. Due to the rotation of the carrier 12c, the input shaft 61 of the CVT 6 is driven to rotate in the same direction as the engine 3, and a rotational force in the forward direction is input from the engine 3 and the motor 4 to the CVT 6, so that the vehicle moves forward.
[0052]
Further, when power is generated by the motor 4 during running, the running state of the engine 3 alone, that is, the reverse brake 57 and the motor brake 54 are connected and the forward clutch 56 is released, Release [see Table 2 (f)]. At the same time, the motor 4 is made to function as a generator to increase the engine output. Thereby, as shown in FIG. 2F, the output of the engine 3 is distributed to the carrier 24 side and the ring gear 25 side. The engine output distributed to the carrier 24 is transmitted from the intermediate shaft 26 to the rotation direction switching mechanism 12, the rotation direction is switched in the same direction as the engine 3, and is input to the input shaft 61 to the CVT 6. The engine output distributed to the ring gear 25 drives the rotor 41 integrated with the ring gear 25 to rotate, and the motor 4 generates power.
[0053]
Also, when it is desired to amplify the engine torque in the running state with only the engine 3, the reverse brake 57 and the motor brake 54 are connected, and the motor brake 54 is released from the state in which the forward clutch 56 is released [Table 2]. (G)]. If the motor 4 functions as a power generator, the engine output can be increased. As a result, as shown in FIG. 2 (g), a power generation load (ring gear 25 side) is applied to the driving load (carrier 24 side) of the vehicle on the engine 3, and the output torque of the engine 3 increases quickly.
[0054]
In a state where the vehicle is running using both the engine 3 and the motor 4, that is, in a state where the reverse brake 57 is connected and the forward clutch 56 and the motor brake 54 are released [see Table 2 (e)]. When the regenerative braking condition (for example, accelerator off) is satisfied, the motor 4 is operated by the electric motor while the connection of the reverse brake 57 and the release of the forward clutch 56 and the motor brake 54 are maintained (see Table 2 (h)). To the generator operation, and control the CVT 6 to the low gear side to lower the engine output. Thus, as shown in FIG. 2H, the rotation of the input shaft 61 of the CVT 6 is transmitted to the carrier 24 via the rotation direction switching mechanism 12 and the intermediate shaft 26, and the rotation of the sun gear 21 on the engine 3 side is suppressed. Therefore, the rotor 41 of the motor 4 connected to the ring gear 25 is driven to rotate. In this way, regenerative braking equivalent to engine braking, in which running energy is converted into power generation energy (energy that drives motor 4 as a generator), is performed.
[0055]
Further, when the vehicle is moved backward by the output of the engine 3, the forward clutch 56 is set to the connected state, and the reverse brake 57 and the motor brake 54 are set to the released state (see Table 2 (i)). Here, as shown in FIG. 2 (i), the engine 3 is rotated and the motor 4 is in a load state (power generation state). As a result, the carrier 24 rotates in the direction opposite to the sun gear 21, and the rotation of the carrier 24 is transmitted to the sun gear 12 a of the rotation direction switching mechanism 12 via the intermediate shaft 26. Since the forward clutch 56 is connected and the reverse brake 57 is released, the sun gear 12a and the carrier 12c rotate integrally in the same direction (therefore, in the opposite direction to the engine 3). Due to the rotation of the carrier 12c, the input shaft 61 of the CVT 6 is driven to rotate in a direction opposite to that of the engine 3, and a reverse rotational force is input from the engine 3 and the motor (power generation state) 4 to the CVT 6, so that the vehicle moves backward. I do.
[0056]
When the vehicle is moved backward by the output of the engine 3 and the output of the motor 4, the reverse brake 57 is connected, and the forward clutch 56 and the motor brake 54 are released (see Table 2 (j)). Here, as shown in FIG. 2J, the engine 3 is rotated and the motor 4 is rotated in the same direction as the engine 3. As a result, the carrier 24 rotates in the same direction as the sun gear 21 that rotates integrally with the engine 3 and the ring gear 25 that rotates integrally with the motor 4, and the rotation of the carrier 24 is controlled via the intermediate shaft 26 by the sun gear 12 a of the rotation direction switching mechanism 12. Is transmitted to. Since the forward clutch 56 is released and the reverse brake 57 is connected, the sun gear 12a and the carrier 12c rotate integrally in the opposite directions (therefore, in the opposite direction to the engine 3). Due to the rotation of the carrier 12c, the input shaft 61 of the CVT 6 is driven to rotate in a direction opposite to that of the engine 3, and a reverse rotational force is input from the engine 3 and the motor (power generation state) 4 to the CVT 6, so that the vehicle moves backward. I do.
[0057]
Since the hybrid vehicle according to the first embodiment of the present invention is configured as described above, a case where only the engine 3 is used without using the motor 4 as a driving source for the vehicle [Table 2 (d), FIG. 2 (d)], since the roller 41 of the motor 4 is stopped, unnecessary rotation of the motor can be prevented, energy loss can be suppressed, and heat generation of the motor can be suppressed. Thereby, the influence of heat on the periphery of the motor can be suppressed.
[0058]
Further, the ratio between the rotation speed Nm of the motor 4 and the rotation speed Ne of the engine 3 is the reciprocal ratio of each fraction of the ring gear 25 and the sun gear 21 of the planetary gear mechanism 2A as described below.
Nm: Ne = (1 / Z_R): (1 / Z_S) = Z_S: Z_R
Z_S<Z_RTherefore, the rotation speed Nm of the motor 4 is lower than the rotation speed Ne of the engine 3, and the rotation speed Nm of the motor 4 is suppressed even when the motor is operating.
[0059]
As a result, the required voltage of the battery for controlling the rotation of the motor can be reduced. Therefore, the battery voltage for controlling the rotation of the motor may be low, and it is possible to reduce the cost of the battery and the weight of the battery, thereby reducing the weight and cost of the vehicle. The hybrid vehicle can be more practical.
[0060]
In particular, since the planetary gear mechanism 12A is used for the rotation direction switching mechanism 12, the rotation direction can be switched independently of the planetary gear mechanism (planetary gear type power transmission mechanism) 2A. It becomes easier to suppress the rotation speed Nm to a lower speed.
Further, by using the CVT as the transmission, the engine and the motor can be operated efficiently, and both improvement in fuel efficiency and improvement in traveling performance can be achieved.
[0061]
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIGS. 3 and 4 show a hybrid vehicle as a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a skeleton diagram showing a drive system (mainly a transmission). FIG. 4 is an alignment chart of each element of the planetary gear in the drive system.
[0062]
In the present embodiment, the planetary gear mechanism 2A is configured similarly to the first embodiment.
That is, the rotation direction switching mechanism 112 of this embodiment does not use a planetary gear mechanism, but instead a forward clutch 56A interposed between the intermediate shaft 26 and the input shaft 61 of the CVT 6, a carrier 24 and a ring gear 25 of the planetary gear mechanism 2A. And a reverse brake 57A interposed therebetween. A parking brake 58 is interposed between the input shaft 61 and the casing 11.
[0063]
Further, the CVT 6 is configured in the same manner as the first embodiment, but the power transmission system between the CVT 6 and the wheel shafts (wheel drive shafts) 9L and 9R is different from that of the first embodiment.
That is, the rotation of the output shaft 65 of the CVT 6 is transmitted from the ring gear 81 to the differential gear 8 via the gear 66 fixed to the output shaft 65, whereby the left and right wheel axles (wheel drive) are driven via the differential gear 8. The shafts 9L and 9R are driven to rotate.
[0064]
As described above, since there is no counter shaft 7 between the CVT 6 and the wheel shafts (wheel drive shafts) 9L and 9R, the wheel shafts (wheel drive shafts) 9L and 9R correspond to the primary pulley 62, the belt 63, and the secondary pulley of the CVT 6. Rotate in the opposite direction to 64.
Each of the forward clutch 56A, the reverse brake 57A, the motor brake 54, and the parking brake 58 is a wet multi-plate hydraulic friction engagement device frictionally engaged by a hydraulic actuator, and includes a hydraulic control circuit (not shown). The frictional engagement is provided by the hydraulic oil supplied from the control unit. As shown in Table 3, by appropriately disengaging the clutch 56 and the brakes 57A and 54, various power transmission states as shown in the alignment chart of FIG. 4 are achieved.
[0065]
[Table 3]

[0066]
That is, when the engine 3 is started by the motor 4, both the reverse brake 57A and the parking brake 58 are engaged, and the forward clutch 56A and the motor brake 54 are released (see Table 3 (a)). Thus, even if the motor 4 or the engine 3 rotates, the rotation of the motor 4 or the engine 3 is not transmitted to the input shaft 61 of the CVT 6 and the rotation of the input shaft 61 is locked. The engine 3 connected to the motor 21 and the motor 4 connected to the ring gear 25 work together. Then, as shown in FIG. 4A, if the motor 4 is rotated, the engine 3 can be started. At this time, the rotation of the motor 4 is in the same direction as the engine 3 and Z_R/ Z_STimes (Z_S<Z_RSo Z_R/ Z_S> 1), and the engine 3 rotates.
[0067]
Also, when charging is performed by driving the motor 4 as a generator while the vehicle is stopped, the forward brake 56A, the reverse brake 57A, and the parking brake 58 are all connected to open the motor brake 54 [Table 3 (b). )reference]. As a result, the rotation of the motor 4 or the engine 3 is not transmitted to the input shaft 61 of the CVT 6, and the engine 3 connected to the sun gear 21 and the motor 4 connected to the ring gear 25 interlock. Then, as shown in FIG. 4 (b), when the motor 4 is rotated by the engine 3, the motor 4 functions as a generator to generate power and perform charging. The rotation of the motor 4 at this time is also in the same direction as the engine 3.
[0068]
When the vehicle starts moving forward or runs at a low speed, the forward clutch 56A is set in the connected state, and the reverse brake 57A, the motor brake 54, and the parking brake 58 are set in the open state (see Table 3 (c)). Here, as shown in FIG. 4C, the engine 3 is rotated and the motor 4 is set in a load state (power generation state). As a result, the carrier 24 rotates in the direction opposite to the sun gear 21, and the rotation of the carrier 24 is transmitted from the forward clutch 56 </ b> A to the input shaft 61 of the CVT 6 via the intermediate shaft 26. The CVT 6 is driven to rotate in a direction opposite to that of the engine 3. However, when the CVT 6 is transmitted from the CVT 6 to the wheel shafts 9 </ b> L and 9 </ b> R, the rotation direction is reversed. The vehicle starts moving forward. At a low speed, this state is maintained, and the rotation speed of the motor (power generation state) 4 is reduced as the speed increases.
[0069]
When the vehicle is driven only by the engine 3, the forward clutch 56A is connected, the parking brake 58 and the reverse brake 57A are released, and the speed of the motor 4 in the power generation state is reduced to about 0. At this point, the motor brake 54 is connected [see Table 3 (d)]. Thereby, as shown in FIG. 4D, the rotation of the ring gear 25 is locked, and when the sun gear 21 rotates with the rotation of the engine, the carrier 24 rotates in the opposite direction to the sun gear 21 in accordance with the rotation of the sun gear 21. Since the forward clutch 56A is connected, the rotation of the carrier 24 is transmitted from the forward clutch 56A of the rotation direction switching mechanism 112 to the input shaft 61 of the CVT 6 via the intermediate shaft 26. The CVT 6 is driven to rotate in a direction opposite to that of the engine 3. However, when the CVT 6 is transmitted from the CVT 6 to the wheel shafts 9 </ b> L and 9 </ b> R, the rotation direction is reversed. The vehicle moves forward. At this time, the rotor 41 of the motor 4 is stopped by the motor brake 54.
[0070]
When the vehicle travels using both the engine 3 and the motor 4, the forward clutch 56A is connected, and the reverse brake 57A, the motor brake 54, and the parking brake 58 are released [Table 3 (e). )reference]. Here, as shown in FIG. 4E, the engine 3 is rotated and the motor 4 is rotated in a direction opposite to the engine 3. As a result, the ring gear 25 rotates in the direction opposite to the sun gear 21, and the speed of the motor 24 is increased by the rotation of the motor 4 as compared with when the ring gear 25 is fixed [running with the engine 3 alone, see FIG. I do. Since the forward clutch 56A is connected, the rotation of the carrier 24 is transmitted from the forward clutch 56A of the rotation direction switching mechanism 112 to the input shaft 61 of the CVT 6 via the intermediate shaft 26. The CVT 6 is driven to rotate in a direction opposite to that of the engine 3. However, when the CVT 6 is transmitted from the CVT 6 to the wheel shafts 9 </ b> L and 9 </ b> R, the rotation direction is reversed. The vehicle moves forward by the output torque of the engine 3 and the motor 4.
[0071]
Further, when the electric power is generated by the motor 4 during traveling, the traveling state only by the engine 3, that is, the forward clutch 56 A and the motor brake 54 are connected, and the parking brake 58 and the reverse brake 57 A are released. The motor brake 54 is released [see Table 3 (f)]. At the same time, the motor 4 is made to function as a generator to increase the engine output. Thus, as shown in FIG. 4F, the output of the engine 3 is distributed to the carrier 24 side and the ring gear 25 side. The engine output distributed to the carrier 24 is input from the intermediate shaft 26 to the input shaft 61 to the CVT 6. The engine output distributed to the ring gear 25 drives the rotor 41 integrated with the ring gear 25 to rotate, and the motor 4 generates power.
[0072]
Also, when it is desired to amplify the engine torque in the running state using only the engine 3, the running state using only the engine 3, that is, the forward clutch 56A and the motor brake 54 are connected, and the parking brake 58 and the reverse brake 57A The motor brake 54 is released from the released state (see Table 3 (g)). If the motor 4 functions as a power generator, the engine output can be increased. As a result, as shown in FIG. 4 (g), a power generation load (ring gear 25 side) is applied to the driving load (carrier 24 side) of the vehicle on the engine 3, and the output torque of the engine 3 increases quickly.
[0073]
In addition, a state in which the vehicle is running using both the engine 3 and the motor 4, that is, a state in which the forward clutch 56A is connected and the reverse brake 57A, the parking brake 58 and the motor brake 54 are released [Table 3] (E), when the regenerative braking condition (for example, accelerator off) is satisfied, the connection of the forward clutch 56A and the release of the reverse brake 57A, the parking brake 58, and the motor brake 54 are maintained [Table 3 (h)]. Reference], the motor 4 is switched from the motor operation to the generator operation, and the CVT 6 is controlled to the low gear side to lower the engine output. 4 (h), the rotation of the input shaft 61 of the CVT 6 is transmitted to the carrier 24 via the intermediate shaft 26, and the rotation of the sun gear 21 on the engine 3 side is suppressed. The rotor 41 of the connected motor 4 is driven to rotate. In this way, regenerative braking equivalent to engine braking, in which running energy is converted into power generation energy (energy that drives motor 4 as a generator), is performed.
[0074]
Further, when the vehicle is moved backward by the output of the engine 3, the forward clutch 56A and the reverse brake 57A are connected, and the parking brake 58 and the motor brake 54 are released (see Table 3 (i)). Here, as shown in FIG. 4 (i), the engine 3 is rotated and the motor 4 isLoad state (power generation state)And Since the reverse brake 57A is connected, the carrier 24 rotates in the same direction as the sun gear 21, and the input shaft 61 of the CVT 6 also rotates in the same direction as the sun gear 21. Therefore, the CVT 6 is driven to rotate in the same direction as the engine 3, but the direction of rotation is reversed when transmitted from the CVT 6 to the wheel shafts 9 L, 9 R, so that the wheel shafts 9 L, 9 R rotate in the opposite direction to the engine 3. Then the vehicle moves backward.
[0075]
Also, when the vehicle is moved backward by the output of the engine 3 and the output of the motor 4, the forward clutch 56A and the reverse brake 57A are connected and the parking brake 58 and the motor brake 54 are released [Table 3 (j). )reference]. Here, as shown in FIG. 4 (j), the engine 3 is rotated and the motor 4 is operated as a drive source. Since the reverse brake 57A is connected, the carrier 24 rotates in the same direction as the sun gear 21, and the input shaft 61 of the CVT 6 also rotates in the same direction as the sun gear 21. Therefore, although the CVT 6 is driven to rotate in the same direction as the engine 3, the rotation direction is reversed when the CVT 6 is transmitted to the wheel shafts 9L and 9R, so that the rotation output of the engine 3 and the motor 4 is obtained to obtain the wheel shaft. 9L and 9R rotate in the opposite direction to engine 3, and the vehicle moves backward.
[0076]
Since the hybrid vehicle as the second embodiment of the present invention is configured as described above, similar to the first embodiment, a case where only the engine 3 is used without using the motor 4 as a driving source for running the vehicle. [Table 3 (d) and FIG. 4 (d)] show that since the roller 41 of the motor 4 is stopped, unnecessary rotation of the motor can be prevented, energy loss can be suppressed, and heat generation of the motor can be reduced. Can be suppressed. Thereby, the influence of heat on the periphery of the motor can be suppressed.
[0077]
When the rotor 41 of the motor 4 is not directly connected to the engine 3 (reverse brake 57A is released), the motor 4 rotates at a lower speed than the engine 3 as in the first embodiment. The rotation speed of the motor 4 is suppressed. Note that the rotor 41 of the motor 4 is directly connected to the engine 3 during low-speed rotation such as when starting the engine.
[0078]
As a result, the required voltage of the battery for controlling the rotation of the motor can be reduced. Therefore, the battery voltage for controlling the rotation of the motor may be low, and it is possible to reduce the cost of the battery and the weight of the battery, thereby reducing the weight and cost of the vehicle. The hybrid vehicle can be more practical.
Further, by using the CVT as the transmission, the engine and the motor can be operated efficiently, and both improvement in fuel efficiency and improvement in traveling performance can be achieved.
[0079]
[Others]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the embodiment, and can be variously modified and implemented without departing from the gist of the present invention.
[0080]
That is, the present invention includes an electric motor and an engine, both of which can be used for traveling of a vehicle, a sun gear connected to an engine rotation shaft, a ring gear connected to the motor rotation shaft, and a sun gear. It is sufficient that the planetary gear mechanism includes a planetary gear mechanism having an inner pinion meshing with the outer pinion meshing with the ring gear and a carrier connected to the output shaft. Other configurations are limited to those of the above-described embodiment. Not done.
[0081]
For example, as the transmission, a toroidal type continuously variable transmission or a stepped transmission may be used in addition to the belt type continuously variable transmission.
[0082]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the hybrid vehicle of the present invention, the rotation speed of the electric motor can be suppressed, and the required voltage of the battery for controlling the rotation of the electric motor can be suppressed. Therefore, it is possible to reduce the cost of the battery for controlling the rotation of the electric motor, and to reduce the weight of the battery, thereby reducing the weight and cost of the vehicle. Can be enhanced.
[0083]
Further, when the vehicle is driven by using only the internal combustion engine without using the motor, the rotor of the motor is stopped, so that unnecessary rotation of the motor can be prevented, and energy loss can be suppressed. Heat generation can be suppressed. As a result, the influence of heat on the periphery of the electric motor can be suppressed (claim 2).
In addition, by using a continuously variable transmission as the transmission, the engine and the motor can be operated efficiently, and both improvement in fuel efficiency and improvement in traveling performance can be achieved.
[0084]
Further, the rotation direction switching mechanism includes a planetary gear mechanism having a sun gear connected to the carrier of the differential-permissible power transmission mechanism, a carrier connected to the input shaft of the transmission, and a ring gear. In this manner, a forward clutch for outputting the rotation of the carrier to the input shaft while rotating forward is interposed between the sun gear and the carrier, and the forward clutch is provided between the ring gear and the casing of the rotation direction switching mechanism. By interposing a reverse brake that reverses the rotation of the carrier and outputs the rotation to the input shaft, the rotation direction can be switched independently of the planetary gear type power transmission mechanism, and the rotation of the electric motor can be changed. The speed can be easily suppressed to a lower speed (claim 4).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a skeleton diagram showing a drive system (mainly a transmission) of a hybrid vehicle as a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a collinear diagram of each element of a planetary gear in a drive system of a hybrid vehicle as a first embodiment of the present invention, and shows (a) to (j) for each operation mode.
FIG. 3 is a skeleton diagram showing a drive system (mainly a transmission) of a hybrid vehicle as a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an alignment chart of each element of a planetary gear in a drive system of a hybrid vehicle according to a second embodiment of the present invention, and is shown in (a) to (j) for each operation mode.
FIG. 5 is a skeleton diagram showing a drive system (mainly a transmission) of a hybrid vehicle according to the related art (Patent Document 1).
FIG. 6 is a skeleton diagram showing a drive system (mainly a transmission) of a hybrid vehicle according to a conventional technique (Patent Document 2).
FIG. 7 is an alignment chart of each element of a planetary gear in a drive system of a hybrid vehicle according to a conventional technique (Patent Document 2), and is shown in (a) to (j) for each operation mode.
[Explanation of symbols]
1 Transmission
2 Planetary gear mechanism
3 Engine
3a Rotating shaft of engine
4 Electric motor
6 CVT
7 Counter shaft
8 Differential gear
9L, 9R Wheel shaft (wheel drive shaft)
11 Transmission casing
12,112 rotation direction switching mechanism
12a sun gear
12ba, 12bb planetary pinion
12c carrier
12d ring gear
21 Sun Gear
22 Inner Pinion
23 Outer Pinion
24 planetary carrier
25 Ring gear
26 Intermediate shaft (output shaft of planetary gear type power transmission mechanism 2A)
41 rotor
42 Stator
54 Motor brake (rotation control means)
56,56A Forward clutch
57,57A reverse brake
58 Parking brake
61 Input shaft
62 Primary pulley
63 belt
64 Secondary pulley
65 output shaft
66 gears
71, 72 Counter gear
81 ring gear

Claims (4)

An internal combustion engine,
An electric motor provided coaxially with a rotation axis of the internal combustion engine,
A sun gear provided coaxially with the rotation shafts of the internal combustion engine and the electric motor and connected to the rotation shaft of the internal combustion engine, a ring gear connected to the rotation shaft of the electric motor, an inner pinion meshing with the sun gear, A planetary gear type power transmission mechanism that pivotally supports an outer pinion meshing with the ring gear and has a carrier connected to the output shaft;
A transmission that changes the speed of the rotation input to the input shaft, outputs the rotation to the output shaft, and transmits the rotation to the drive wheels;
A forward rotation state interposed between the output shaft of the planetary gear type power transmission mechanism and the input shaft of the transmission to output the rotation of the carrier to the input shaft while the rotation is forward; A hybrid vehicle comprising: a rotation direction switching mechanism that switches between a reverse rotation state in which rotation is reversed and an output is output to the input shaft of the transmission. 2. The hybrid vehicle according to claim 1, further comprising a rotation restricting means for appropriately restricting rotation of a rotor of the electric motor. 3. The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the transmission is a continuously variable transmission. The rotation direction switching mechanism includes a planetary gear mechanism having a sun gear connected to the carrier of the differential allowable power transmission mechanism, a carrier connected to the input shaft of the transmission, and a ring gear,
A forward clutch is interposed between the sun gear and the carrier to output the rotation of the carrier to the input shaft while the rotation of the carrier is normal, and the carrier of the carrier is interposed between the ring gear and a casing of the rotation direction switching mechanism. The hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein a reverse brake that reverses rotation and outputs the rotation to the input shaft is provided.

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