JP2005075095A - ハイブリッド車の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両への搭載性を損なわずに適用可能なハイブリッド駆動装置を提供する。
【解決手段】 エンジン１の出力トルクを動力分配用遊星歯車機構１８を介して第１モータ・ジェネレータ２と出力軸７とに分配するハイブリッド車の駆動装置において、前記動力分配用遊星歯車機構１８と出力軸７または入力軸４３との間に、変速用遊星歯車機構１９が介装され、かつ動力分配用遊星歯車機構１８と変速用遊星歯車機構１９とによって、前記動力分配用遊星歯車機構１８のリングギヤ２２と出力軸７または入力軸４３との間の変速状態を少なくとも三つの状態に切り換える変速機８が構成されていることを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、複数種類の動力源を備えたハイブリッド車の駆動装置に関し、特に、動力源と出力部材との間に複数の変速状態が設定可能な変速機を設けたハイブリッド車の駆動装置に関するものである。

従来より、ハイブリッド車として、例えば、内燃機関に加えて電動機やモータ・ジェネレータを駆動力源として備えた車両であって、内燃機関をできるだけ効率の良い状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を電動機もしくはモータ・ジェネレータで補い、さらには減速時にエネルギーの回生をおこなうことにより、内燃機関による排ガスを低減し、同時に燃費の向上を図るように構成された車両が知られている。

ハイブリッド車の一例として二つのモータ・ジェネレータを使用した例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された装置は、エンジンと第１モータ・ジェネレータと出力軸とを動力分配機構に連結し、出力軸に第２モータ・ジェネレータを連結するとともに、出力軸に変速機を備えている。

また、特許文献２には、複数個の遊星歯車装置を直列に接続して動力分配装置を構成し、これらの歯車の連結状態を切り替えることで３段の変速段を設定する例が記載されている。
特開２００３−１２７６７９号公報 特開２０００−１６１０１号公報

特許文献１の例では、いわゆる機械分配式ハイブリッド駆動装置であるが、動力分配機構からの出力を、その動力分配機構の後段側に配置した変速機によって変速するように構成されている。すなわち動力分配機構の出力側に変速機を追加した構造であり、そのために駆動装置全体としての構造が、大型化する可能性がある。

この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、駆動装置全体の小型化を図ることが可能なハイブリッド車の駆動装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、変速用遊星歯車機構を動力分配用遊星歯車機構と出力部材との間に設けて変速状態を多様化するように構成したことを特徴とするものである。すなわち、請求項１の発明は、内燃機関の出力トルクを動力分配用遊星歯車機構を介してアシスト動力源と出力部材とに分配するハイブリッド車の駆動装置において、前記動力分配用遊星歯車機構と出力部材との間に、変速用遊星歯車機構が介装され、かつ前記動力分配用遊星歯車機構と変速用遊星歯車機構とによって、前記動力分配用遊星歯車機構の出力要素と出力部材との間の変速状態を三つの状態に切り換える変速機構が構成されていることを特徴とする駆動装置である。

また、請求項２の発明は、請求項１において、前記各遊星歯車機構のそれぞれが、差動作用をなす三つの回転要素を備え、前記動力分配用遊星歯車機構におけるいずれかの回転要素と変速用遊星歯車機構におけるいずれかの回転要素とを選択的に連結する第１クラッチ機構と、変速用遊星歯車機構における少なくとも二つの回転要素を選択的に連結する第２クラッチ機構と、変速用遊星歯車機構におけるいずれかの回転要素を選択的に固定するブレーキ機構とを更に備えていることを特徴とする駆動装置である。

さらに、請求項３の発明は、請求項２のおいて、前記第１クラッチ機構が、前記動力分配用遊星歯車機構における前記内燃機関に連結された入力要素と変速用遊星歯車機構におけるいずれか第１の回転要素との間に設けられ、前記ブレーキ機構が変速用遊星歯車機構における前記第１の回転要素を選択的に固定するように設けられていることを特徴とする駆動装置である。

そして、請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかにおいて、前記動力分配用遊星歯車機構が入力要素と反力要素と出力要素との三要素を有するシングルピニオン型遊星歯車機構により構成され、かつ前記変速用遊星歯車機構がサンギヤとキャリアとリングギヤとを有するシングルピニオン型遊星歯車機構により構成され、前記動力分配用遊星歯車機構の入力要素と前記変速用遊星歯車機構のリングギヤとが第１クラッチ機構を介して連結されるとともに前記変速用遊星歯車機構のキャリアが出力部材に連結され、前記動力分配機構の出力要素と前記変速用遊星歯車機構のサンギヤとが連結され、前記変速用遊星歯車機構のキャリアと前記変速用遊星歯車機構のリングギヤとが第２クラッチ機構を介して選択的に連結され、前記変速用遊星歯車機構のリングギヤを選択的に固定するブレーキ機構が更に設けられていることを特徴とする駆動装置である。

また、請求項５の発明は、請求項１から３のいずれかにおいて、前記動力分配用遊星歯車機構が入力要素と反力要素と出力要素との三要素を有するシングルピニオン型遊星歯車機構により構成され、かつ前記変速用遊星歯車機構がサンギヤとキャリアとリングギヤとを有するダブルピニオン型遊星歯車機構により構成され、前記動力分配用遊星歯車機構における出力要素が変速用遊星歯車機構のサンギヤに連結され、前記変速用遊星歯車機構のリングギヤが前記出力部材に連結され、前記変速用遊星歯車機構のキャリヤが前記第１クラッチ機構を介して前記動力分配用遊星歯車機構の入力要素に連結され、かつ前記変速用遊星歯車機構のキャリアを選択的に固定する第２ブレーキ機構が更に設けられていることを特徴とする駆動装置である。

さらに、請求項６の発明は、請求項１から３のいずれかにおいて、前記動力分配用遊星歯車機構が入力要素と反力要素と出力要素との三要素を有するダブルピニオン型遊星歯車機構により構成され、かつ前記変速用遊星歯車機構がサンギヤとキャリアとリングギヤを有するダブルピニオン型遊星歯車機構により構成され、前記動力分配用遊星歯車機構の入力要素と前記変速用遊星歯車機構のキャリヤとが前記第１クラッチ機構を介して連結され、前記動力分配用遊星歯車機構の出力要素が前記変速用遊星歯車機構のサンギヤに連結され、前記変速用遊星歯車機構のリングギヤが前記出力部材に連結され、前記変速用遊星歯車機構のキャリアを選択的に固定する第２ブレーキ機構が更に設けられていることを特徴とする駆動装置である。

この発明によれば、クラッチを係合させることにより、動力分配用遊星歯車機構および変速用遊星歯車機構の回転要素の連結関係が変化し、内燃機関から出力部材に到る間の機構による変速状態が変化する。すなわち、動力分配用遊星歯車機構が変速機の一部として機能する。そのため、部品点数の増加を抑制しつつ、複数の変速状態を設定可能な変速機を備えた駆動装置を得ることができる。その結果、駆動装置の大型化を抑制できる。

また、請求項２から請求項６のいずれかの発明によれば、動力分配用遊星歯車機構と変速用遊星歯車機構の歯車の連結状態を変化させ、また、変速用遊星歯車機構の一要素をブレーキ機構により制動することにより、変速状態を切り替えることができる。つまり、変速機を追加してトルクの増減をおこなうことにより、内燃機関からの出力分トルクの比率を変更することができる。したがって、アシスト動力源からの出力トルクを相対的に変化させることができ、アシスト動力源の仕様の選択の幅を広げることができる。

つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図１はこの発明の対象とするハイブリッド車の駆動装置を概念的に示すスケルトン図である。ここに示す駆動装置は、エンジン１と、第１モータ・ジェネレータ２と、このエンジン１の動力を第１モータ・ジェネレータ２および出力軸７に分配する変速機８と、第２モータ・ジェネレータ３とで構成されている。まず、エンジン１の後方に第１モータ・ジェネレータ２が配置され、第１モータ・ジェネレータ２の後方に変速機８が配置されている。さらに、その後方には第２モータジェネレータ３が配置されている。そして、第２モータ・ジェネレータ３の後方には減速機９が配置されている。ここで、「後方」とは、車両の前後方向における後方という意味である。

エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。そのエンジン１の制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（ＥＣＵ）１００によっておこなうように構成されている。

また、第１モータ・ジェネレータ２は、例えば同期電動機を用いることが可能であり、この第１モータ・ジェネレータ２は、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成されている。さらに第１モータ・ジェネレータ２にはインバータ（図示せず）を介してバッテリー（図示せず）が電気的に接続されている。そして、前記インバータ（図示せず）を電子制御装置１００により制御することにより、第１モータ・ジェネレータ２の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。なお、第１モータジェネレータ２のステータ１１はケーシング１０に固定されており、回転しないようになっている。

変速機８は、動力分配用遊星歯車機構１８と変速用遊星歯車機構１９とにより構成されている。この動力分配用遊星歯車機構１８は外歯歯車であるサンギヤ２０と、そのサンギヤ２０に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ２２と、これらサンギヤ２０とリングギヤ２２とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ２１とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知のシングルピニオン型の歯車機構である。前記エンジン１の出力軸が第１の回転要素であるキャリヤ２１に連結されている。言い換えれば、キャリヤ２１が相対的に入力要素となっている。

これに対して第２の回転要素であるサンギヤ２０に、第１モータ・ジェネレータ２のロータ１２が連結されている。したがってサンギヤ２０が、相対的に、エンジン１に対する反力要素となっており、また第３の回転要素であり、動力分配用遊星歯車機構１８の出力要素であるリングギヤ２２が変速用遊星歯車機構１９のサンギヤ２３に連結されている。

変速用遊星歯車機構１９は外歯歯車であるサンギヤ２３と、そのサンギヤ２３に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ２５と、これらサンギヤ２３とリングギヤ２５とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ２４とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知のシングルピニオン型の歯車機構である。前記動力分配用遊星歯車機構１８のリングギヤ２２がサンギヤ２３に連結されている。言い換えれば、サンギヤ２３が相対的に入力要素となっている。

これに対して第２の回転要素であるリングギヤ２５にブレーキＢ１が接続されており、リングギヤ２５を選択的に固定できるようになっている。また第３の回転要素であり、変速用遊星歯車機構１９の出力要素であるキャリア２４が出力軸７に連結されている。

また変速用遊星歯車機構１９のリングギヤ２５がクラッチＣ１を介して動力分配用遊星歯車機構１８のキャリア２１に連結されている。さらに、動力分配用遊星歯車機構１８のリングギヤ２２は変速用遊星歯車機構１９のサンギヤ２３に連結されている。また、変速用遊星歯車機構１９のサンギヤ２３とキャリア２４との間にクラッチＣ２が介装されている。

減速機９は外歯歯車であるサンギヤ１５と、そのサンギヤ１５に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１７と、これらサンギヤ１５とリングギヤ１７とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ１６とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知のシングルピニオン型の歯車機構である。そして、前記出力軸７が第１の回転要素であるキャリヤ１６に連結されている。すなわちキャリア１６が出力要素になっている。

これに対して第２の回転要素であるサンギヤ１５に、第２モータ・ジェネレータ３のロータ１４が連結されている。したがってサンギヤ１５が相対的な入力要素となっており、また第３の回転要素であるリングギヤ１７は固定され、回転しないようになっている。つまり、第２モータ・ジェネレータ３の出力トルクを減速機９で増大させ、出力軸７へ加減するようになっている。

また、出力軸７はディファレンシャル４を経由してドライブシャフト５に連結され、ドライブシャフト５は車輪６に連結されている。

さらに前記第２モータ・ジェネレータ３は、インバータ（図示せず）を経由してバッテリー（図示せず）に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置１００によってインバータ（図示せず）を制御することにより、第２モータ・ジェネレータ３の力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクおよび回転数を制御するように構成されている。なお、第２モータ・ジェネレータ３のステータ１３はケーシング１０に固定されている。

変速機８は、これらのクラッチＣ１，Ｃ２、および、ブレーキＢ１の係合の組み合わせを変化させることで、複数の変速状態を設定できるように構成されている。この各変速状態の間での変速は、車速や要求駆動力（もしくはアクセル開度）などの走行状態に基づいて制御される。そして、その制御をおこなうためのマイクロコンピュータを主体とした電子制御装置１００が設けられている。

エンジン１の最適燃費運転は、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を高低に変化させることにより、エンジン１の回転数を連続的に（無段階に）変化させることでおこなわれる。すなわち、エンジン１の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する無段変速制御は、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を制御することによっておこなうことができる。この無段変速制御は変速機８の変速状態がどのような状態であってもおこなうことができる。なお、このように動力分配用遊星歯車機構１８を用いて動力を分配する方式のハイブリッド駆動装置は機械分配式ハイブリッド駆動装置と呼ばれる。

次に、各変速状態の切替とブレーキ等の組み合わせとについて図２および図７を使用して説明する。なお、図７の「ＯＮ」は係合を表し、「ＯＦＦ」は解放を表す。なお、図２に示す「ＭＧ１」は第１モータ・ジェネレータ２を表す。

車速が低い間は変速機８は第１速に設定される。第１速はブレーキＢ１を係合し、クラッチＣ１およびクラッチＣ２を解放することで設定される。これにより、動力分配用遊星歯車機構１８からの出力トルクは変速用遊星歯車機構１９のサンギヤ２３に入力される。リングギヤ２５は固定されているので、動作状態は図２の共線図における直線Ａに示す状態となり、変速機８の出力回転数が変速機８への入力回転数よりも低回転数となる。

車速が上昇すると、変速機８は第２速に設定される。第２速はクラッチＣ１を係合し、クラッチＣ２およびブレーキＢ１を解放することで設定される。これにより、動力分配用遊星歯車機構１８からの出力トルクはクラッチＣ１を経由して変速用遊星歯車機構１９のリングギヤ２５に入力される。ブレーキＢ１が解放されているので、リングギヤ２５は回転可能となる。したがって、動作状態は図２の直線Ｂに示す状態となり、出力回転数は第１速時よりも高回転数となる。

車速がさらに上昇すると、変速機８は第３速に設定される。第３速はクラッチＣ２のみを係合し、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を解放することで設定される。これにより、動力分配用遊星歯車機構１８のリングギヤ２２と出力軸７とが連結され、図２の直線Ｃに示す状態となり、動力分配用遊星歯車機構１８からの出力トルクは、変速用遊星歯車機構１９を経由しないでディファレンシャル４を経由して車輪６を駆動する。したがって、変速機８による動力損失を軽減することができる。

変速機８の変速状態を適切に設定することにより、エンジンからの出力分トルクの比率を上げることができる。そのためモータ・ジェネレータからの出力トルクを相対的に低下させることができ、モータ・ジェネレータの大型化を抑制できる。そのため、駆動装置の大型化を抑制することができる。

また、モータ・ジェネレータからの出力トルクを相対的に低下させることができるので、モータージェネレータ間の電力の受け渡し時における損失を抑制でき、駆動装置全体の効率を上げることができる。そのため、燃費の増加を抑制できる。

さらに、変速がされると、回転数やトルクの急激な変化が発生するが、変速が開始されると同時にエンジン回転数が一定となるように第１モータ・ジェネレータ２が制御され、併せて、出力トルクが一定となるように第２モータ・ジェネレータ３も制御される。そのため、変速ショックを防止することができる。

また、第２モータ・ジェネレータ３を減速機９より車両前方に配置することで、パワートレーン全体の共振周波数を上げることが可能となり、パワートレーンの共振を抑制することができる。さらに、共振が抑えられることで、第２モータ・ジェネレータ３を貫通する駆動軸の径を小さくすることができる。

さらに、エンジン１の出力トルクは動力分配用遊星歯車機構１８により第１モータ・ジェネレータ２と変速用遊星歯車機構１９とに分配されるが、この動力分配機能は変速機８の変速状態に関わりなく行うことができる。また、クラッチＣ１を設置することにより新しい変速状態を設定することができる。つまり、変速機８は動力分配の機能と変速の機能を併せて有していることになる。したがって、動力分配の機能と変速の機能を一つの変速機８で共用することで、部品点数の増加を抑制しつつ、複数の変速状態を設定可能な変速機８を実現できる。そのため、パワートレーンの大きさを小さくすることができ車載性が向上する。

また、動力分配用遊星歯車機構１８は動力分配用遊星歯車機構１８のリングギヤ２２の回転数が低下したとしてもエンジン１の回転数が一定となるように第１モータ・ジェネレータ２の回転数を制御することができる。すなわち、この変速機８はクラッチＣ１、Ｃ２およびブレーキＢ１の係合状態を車両の走行状態にあわせて切り替えることにより変速機８の変速状態を変化させる機能と、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を変化させることによりエンジン１の回転数を一定に保つ無段変速機能を併存している。そのため、動力性能を向上させつつ燃費の向上を図ることができる。

また、クラッチの係合圧を制御して、それ以上のトルクの入力を制限する、いわゆるトルクリミッタとして機能させることもできる。したがって、エンジンの出力軸に設けられているトーショナルダンバ内にトルクリミッタを設ける必要がなく、部品の点数を削減することができる。また、上限のトルク、すなわち、トルクリミッタとして機能するトルク値は任意に設定可能なので、リミッタが作動するトルク値を低くすることができる。そのため、入力軸の径を小さくすることができ、コストを削減することができる。

また、急激なトルクの変化が発生した場合にも、トルクリミッタとして機能するトルク値を適切に設定することにより、振動の発生を抑制できる。そのため、入力軸の径を小さくすることができ、コストを削減できる。

なお、これらの変速段は、変速機８内の遊星歯車機構１８，１９の数やクラッチの数を増やすとともに、クラッチなどの係合機構の係合・解放の組み合わせを増加させることによって、３段以上の多数の変速段とすることができる。

また、図２に示すように、車速が変化して、出力軸の回転数が変化し、動力分配用遊星歯車機構１８のリングギヤの回転数が変化し、そして、エンジン回転数が最適燃費線から外れたとしても、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を増減することで、エンジン回転数を一定に保つことができる。すなわち、変速段に関係なく自動変速機能を生かすことができる。

つぎに、この発明の対象となる駆動装置の他の実施例を以下に説明する。図３は、この発明の対象とする他の例の車両の駆動装置を概念的に示すスケルトン図であり、変速機を二組の遊星歯車機構を組み合わせて構成した例である。なお、図３の実施例において図１の構成と同じ構成については図１と同じ符号を付してある。また、図３に示す実施例は、図１に示す実施例の変形例であり、図１の構成と同じ部分について得られる作用・効果は同一である。

変速機２６は、動力分配用遊星歯車機構３４と変速用遊星歯車機構３５から構成されている。この動力分配用遊星歯車機構３４は外歯歯車であるサンギヤ２７と、そのサンギヤ２７に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ２９と、これらサンギヤ２７とリングギヤ２９とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ２８とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。

そして、第１の回転要素であるサンギヤ２７に、第１モータ・ジェネレータ２のロータ１２が連結されている。したがってサンギヤ２７がエンジン１に対する反力要素となっている。また、第２の回転要素であるキャリヤ２８は入力軸４３を経由してエンジン１に連結されている。言い換えれば、キャリヤ２８が相対的な入力要素となっている。また第３の回転要素であり、動力分配用遊星歯車機構３４の出力要素であるリングギヤ２９が変速用遊星歯車機構３５のサンギヤ３０に連結されている。そして、キャリア３２とサンギヤ３０との間に クラッチＣ４が介装されている。

変速用遊星歯車機構３５はダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成されている。すなわちサンギヤ３０とリングギヤ３１とが同心円上に配置され、サンギヤ３０とリングギヤ３１との間には、互い噛み合った状態でキャリヤ３２によって保持されたピニオンギヤ３３，５０が配置されている。その一方のピニオンギヤ３３がサンギヤ３０に噛み合い、かつ他方のピニオンギヤ５０がリングギヤ３１に噛み合っている。また、キャリア３２はブレーキＢ２によって選択的に固定されるようになっている。

そして、リングギヤ３１は出力軸７を経由してディファレンシャル４と連結され、ディファレンシャル４はドライブシャフト５を経由して車輪６と連結されている。また、キャリア３２はクラッチＣ４を経由して動力分配用遊星歯車機構３４のリングギヤ２９に連結されるとともに、クラッチＣ３を経由して入力軸４３と連結されている。そして、入力軸４３はエンジン１と連結されている。

次に、各変速状態の切替とブレーキ等の組み合わせとについて図４および図７を使用して説明する。なお、図７の「ＯＮ」は係合を表し、「ＯＦＦ」は解放を表す。なお、図４に示す「ＭＧ１」は第１モータ・ジェネレータ２を表す。

車速が低い間は変速機２６は第１速に設定される。第１速はブレーキＢ２を係合し、クラッチＣ３およびクラッチＣ４を解放することで設定される。これにより、動力分配用遊星歯車機構３４からの出力トルクは変速用遊星歯車機構３５のサンギヤ３０に入力される。キャリア３２は固定されているので、動作状態は図４の共線図における直線Ａに示す状態となり、変速機２６の出力回転数が変速機２６への入力回転数よりも低回転数となる。

車速が上昇すると、変速機２６は第２速に設定される。第２速はクラッチＣ３を係合し、クラッチＣ４およびブレーキＢ２を解放することで設定される。これにより、動力分配用遊星歯車機構３４からの出力トルクは変速用遊星歯車機構３５のサンギヤ３０に入力される。クラッチＣ３が係合されているので、キャリア３２の回転数はエンジン回転数と同じ回転数となる。したがって、動作状態は図４の直線Ｂに示す状態となり、出力回転数は第１速時よりも高回転数となる。

車速が更に上昇すると、変速機２６は第３速に設定される。第３速はクラッチＣ４のみを係合し、クラッチＣ３およびブレーキＢ２を解放することで設定される。これにより、動力分配用遊星歯車機構３４のリングギヤ２９と変速用遊星歯車機構３５のキャリア３２とが連結される。したがって、サンギヤ３０とキャリア３２の回転数が同じ回転数となり、変速用遊星歯車機構１９の差動作用は生じない。したがって、動作状態は図４の直線Ｃに示す状態となり、サンギヤの３０の回転数がそのまま出力軸７に現れることになる。

クラッチＣ４が係合された場合、変速用遊星歯車機構３５は一体回転して、動力が伝達されるので、歯車の摩擦損失などが軽減され、変速機２６の伝達効率を向上させることができる。

つぎに、この発明の対象となる駆動装置の第３の実施例を以下に説明する。図５は、この発明の対象とする第３の車両の駆動装置を概念的に示すスケルトン図であり、変速機を二組の遊星歯車機構を組み合わせて構成した例である。なお、図５の実施例において図３の構成と同じ構成については図３と同じ符号を付してある。また、図５に示す実施例は、図３に示す実施例の変形例であり、図３の構成と同じ部分について得られる作用・効果は同一である。

変速機３６は、動力分配用遊星歯車機構３７と変速用遊星歯車機構３５とから構成されている。動力分配用遊星歯車機構３７はダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成されている。すなわちサンギヤ３８とリングギヤ４２とが同心円上に配置され、サンギヤ３８とリングギヤ４２との間には、互い噛み合った状態でキャリヤ４０によって保持されたピニオンギヤ３９，４１が配置されている。その一方のピニオンギヤ３９がサンギヤ３８に噛み合い、かつ他方のピニオンギヤ４１がリングギヤ４２に噛み合っている。

そして、動力分配用遊星歯車機構３７のキャリア４０は変速用遊星歯車機構３５のサンギヤ３０に連結されるとともに、クラッチＣ４を経由して変速用遊星歯車機構３５のキャリア３２に接続されている。また、動力分配用遊星歯車機構３７のサンギヤ３８は第１モータ・ジェネレータ２のロータ１２に連結されている。さらに、動力分配用遊星歯車機構３７のリングギヤ４２は入力軸４３を経由してエンジン１に連結されている。

次に、各変速状態の切替とブレーキ等の組み合わせとについて図６および図７を使用して説明する。なお、図７の「ＯＮ」は係合を表し、「ＯＦＦ」は解放を表す。なお、図６に示す「ＭＧ１」は第１モータ・ジェネレータ２を表す。

車速が低い間は変速機３６は第１速に設定される。第１速はブレーキＢ２を係合し、クラッチＣ３およびクラッチＣ４を解放することで設定される。これにより、動力分配用遊星歯車機構３７からの出力トルクは変速用遊星歯車機構３５のサンギヤ３０に入力される。キャリア３２は固定されているので、動作状態は図６の共線図における直線Ａに示す状態となり、変速機３６の出力回転数が変速機３６への入力回転数よりも低回転数となる。

車速が上昇すると、変速機３６は第２速に設定される。第２速はクラッチＣ３を係合し、クラッチＣ４およびブレーキＢ２を解放することで設定される。これにより、動力分配用遊星歯車機構３７からの出力トルクは変速用遊星歯車機構３５のリングギヤ３１に入力される。クラッチＣ３が係合されているので、キャリア３２の回転数はエンジン回転数と同じ回転数となる。したがって、動作状態は図６の直線Ｂに示す状態となり、出力回転数は第１速時よりも高回転数となる。

車速が更に上昇すると、変速機３６は第３速に設定される。第３速はクラッチＣ４のみを係合し、クラッチＣ３およびブレーキＢ２を解放することで設定される。これにより、動力分配用遊星歯車機構３７のリングギヤ４２と変速用遊星歯車機構３５のキャリア３２とが連結される。したがって、サンギヤ３０とキャリア３２の回転数が同じ回転数となり、変速用遊星歯車機構３５の差動作用は働かない。したがって、動作状態は図６の直線Ｃに示す状態となり、サンギヤの３０の回転数がそのまま出力軸７に現れることになる。

クラッチＣ２が係合された場合、変速用遊星歯車機構３５は一体回転して、動力が伝達されるので、歯車の摩擦損失などが軽減され、変速機３６の伝達効率を向上させることができる。

ここで、上述した各具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、エンジン１が「内燃機関」に相当し、変速機８，２６，３６が「変速機」に相当する。また、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３が「アシスト動力源」に相当する。さらに、入力軸４３または出力軸７が「出力部材」に相当する。さらに、動力分配用遊星歯車機構１８，３４，３７が「動力分配用遊星歯車機構」に相当する。さらに、クラッチＣ１，Ｃ３が「第１クラッチ機構」に相当し、クラッチＣ２，Ｃ４が「第２クラッチ機構」に相当する。そして、ブレーキＢ１，Ｂ２が「ブレーキ機構」に相当する。また、変速用遊星歯車機構１９，３５が「変速用遊星歯車機構」に相当し、リングギヤ２２が「出力要素」に相当する。

なお、共線図から判るように、パワーオンダウンシフト時（例えば２速から１速へ変速する場合）に、第１モータ・ジェネレータ２のトルクを増大させると、その回転数が低下し、その回転数の低下分の慣性トルクすなわちイナーシャトルクが動力分配用遊星歯車機構１８のサンギヤ２０に作用する。この結果、リングギヤ２２から出力されるいわゆる直達トルクが増大する。このような制御を変速制御の過渡状態で実効することにより駆動トルク（出力軸トルク）の落ち込みを抑制することができる。

また、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、ブレーキＢ１，Ｂ２は油圧制御式、電磁制御式のいずれでもよい。また、本発明における「内燃機関」と「アシスト動力源」とは、駆動力の発生の原理が異なる。本実施例では「内燃機関」を使用して熱エネルギーを運動エネルギーに変換したが、内燃機関の他に外燃機関等を用いてもよい。要は、熱エネルギーを運動エネルギーに変換する装置であればよい。そして、この発明におけるクラッチ機構やブレーキ機構は、上述した具体例で示したもの以外に、多板式のものと一方向クラッチとを併用した機構、あるいはバンド式のものなど、適宜の構成のものを使用することができる。

この発明の一例であるハイブリッド車の駆動装置を概念的に示すスケルトン図である。 図１に示す車両についての共線図である。 この発明の他の一例であるハイブリッド車の駆動装置を概念的に示すスケルトン図である。 図３に示す車両についての共線図である。 この発明の第３の例であるハイブリッド車の駆動装置を概念的に示すスケルトン図である。 図５に示す車両についての共線図である。 図１、図３、図５に示す車両で設定できる各変速状態を設定するためのクラッチおよびブレーキの係合・解放の状態をまとめて示す図表である。

符号の説明

１…エンジン、 ２…第１モータ・ジェネレータ、 ３…第２モータ・ジェネレータ、 ５…ドライブシャフト、 ４３…入力軸、 ７…出力軸 １８，３４，３７…動力分配用遊星歯車機構、 ８，２６，３６…変速機、 １９，３５…変速用遊星歯車機構、 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…クラッチ、 Ｂ１，Ｂ２…ブレーキ、 １００…電子制御装置（ＥＣＵ）、 ２２…リングギヤ。

Claims (6)

1. 内燃機関の出力トルクを動力分配用遊星歯車機構を介してアシスト動力源と出力部材とに分配するハイブリッド車の駆動装置において、
   前記動力分配用遊星歯車機構と出力部材との間に、変速用遊星歯車機構が介装され、かつ前記動力分配用遊星歯車機構と変速用遊星歯車機構とによって、前記動力分配用遊星歯車機構の出力要素と出力部材との間の変速状態を少なくとも三つの状態に切り換える変速機が構成されていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
2. 前記各遊星歯車機構のそれぞれが、差動作用をなす三つの回転要素を備え、
   前記動力分配用遊星歯車機構におけるいずれかの回転要素と変速用遊星歯車機構におけるいずれかの回転要素とを選択的に連結する第１クラッチ機構と、変速用遊星歯車機構における少なくとも二つの回転要素を選択的に連結する第２クラッチ機構と、変速用遊星歯車機構におけるいずれかの回転要素を選択的に固定するブレーキ機構とを更に備えていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の駆動装置。
3. 前記第１クラッチ機構が、前記動力分配用遊星歯車機構における前記内燃機関に連結された入力要素と変速用遊星歯車機構におけるいずれか第１の回転要素との間に設けられ、前記ブレーキ機構が変速用遊星歯車機構における前記第１の回転要素を選択的に固定するように設けられていることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車の駆動装置。
4. 前記動力分配用遊星歯車機構が入力要素と反力要素と出力要素との三要素を有するシングルピニオン型遊星歯車機構により構成され、かつ前記変速用遊星歯車機構がサンギヤとキャリアとリングギヤとを有するシングルピニオン型遊星歯車機構により構成され、
   前記動力分配用遊星歯車機構の入力要素と前記変速用遊星歯車機構のリングギヤとが第１クラッチ機構を介して連結されるとともに前記変速用遊星歯車機構のキャリアが出力部材に連結され、前記動力分配機構の出力要素と前記変速用遊星歯車機構のサンギヤとが連結され、前記変速用遊星歯車機構のキャリアと前記変速用遊星歯車機構のリングギヤとが第２クラッチ機構を介して選択的に連結され、
   前記変速用遊星歯車機構のリングギヤを選択的に固定するブレーキ機構が更に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のハイブリッド車の駆動装置。
5. 前記動力分配用遊星歯車機構が入力要素と反力要素と出力要素との三要素を有するシングルピニオン型遊星歯車機構により構成され、かつ前記変速用遊星歯車機構がサンギヤとキャリアとリングギヤとを有するダブルピニオン型遊星歯車機構により構成され、
   前記動力分配用遊星歯車機構における出力要素が変速用遊星歯車機構のサンギヤに連結され、前記変速用遊星歯車機構のリングギヤが前記出力部材に連結され、前記変速用遊星歯車機構のキャリヤが前記第１クラッチ機構を介して前記動力分配用遊星歯車機構の入力要素に連結され、
   かつ前記変速用遊星歯車機構のキャリアを選択的に固定する第２ブレーキ機構が更に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のハイブリッド車の駆動装置。
6. 前記動力分配用遊星歯車機構が入力要素と反力要素と出力要素との三要素を有するダブルピニオン型遊星歯車機構により構成され、かつ前記変速用遊星歯車機構がサンギヤとキャリアとリングギヤを有するダブルピニオン型遊星歯車機構により構成され、
   前記動力分配用遊星歯車機構の入力要素と前記変速用遊星歯車機構のキャリヤとが前記第１クラッチ機構を介して連結され、前記動力分配用遊星歯車機構の出力要素が前記変速用遊星歯車機構のサンギヤに連結され、前記変速用遊星歯車機構のリングギヤが前記出力部材に連結され、
   前記変速用遊星歯車機構のキャリアを選択的に固定する第２ブレーキ機構が更に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のハイブリッド車の駆動装置。

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