JP2007176294A

JP2007176294A - 駆動装置およびこれを搭載する自動車

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Publication number: JP2007176294A
Application number: JP2005376214A
Authority: JP
Inventors: Tomohito Nishikawa; 智史西川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: JP4281739B2

Abstract

【課題】装置を小型化しつつ駆動軸への動力要求に対応できる構成とする。
【解決手段】クランクシャフト２６と同軸上に同心円上の内周側にモータＭＧ１を外周側にモータＭＧ２を配置して多層モータ４０を構成し、クランクシャフト２６と同軸上に、多層モータ４０に対してエンジン２２とは反対側にサンギヤ６１，キャリア６４，リングギヤ６２を各々モータＭＧ１，エンジン２２側に配置された動力分配統合機構３０のサンギヤ３１，ケースに取り付けた減速ギヤ６０を設けると共に多層モータ４０に対してエンジン２２と同側にサンギヤ６６，キャリア６９，リングギヤ６７を各々モータＭＧ２，動力分配統合機構３０のリングギヤ３２，ケースに取り付けた減速ギヤ６５を設ける。減速ギヤ６０，６５のギヤ比を調整することにより、装置を小型化しつつ駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａへの動力要求に対応することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の出力軸に接続されると共に駆動軸に接続された駆動装置およびこれを搭載し車軸が前記駆動軸に接続されて走行する自動車に関する。

従来、この種の駆動装置としては、エンジンと、このエンジンのクランクシャフトにキャリアが接続されると共に駆動軸にリングギヤが接続された遊星歯車機構と、同軸上に配置された内側モータと外側モータとにより構成され遊星歯車機構のサンギヤに内側モータが接続されリングギヤに外側モータが接続された多層同軸回転電機と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、多層同軸回転電機を用いることにより、装置の小型化を図っている。
特開２００４−１４７４１０号公報

上述の駆動装置では、多層同軸回転電機を用いることにより軸方向をコンパクトにすることができるものの、多層同軸回転電機の構造上の制約から、駆動軸への動力要求に対応できない場合が生じる。例えば、上述した駆動装置を車両の限られたスペースに搭載することを考えると、多層同軸回転電機の各モータの径を限定せざるを得ないから、各モータに対する高トルクの駆動要求に対応することができなくなってしまう。

本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車は、装置の小型化を図ると共に駆動軸の動力性能を向上させることができる構成とすることを目的とする。

本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の第１の駆動装置は、
内燃機関の出力軸に接続されると共に駆動軸に接続された駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続され同心円上に配置された複数の回転子と該複数の回転子に対応する複数の固定子とを備え、複数の回転電機として機能する多層回転電機と、
前記内燃機関と前記多層回転電機との間に配置され、該内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続された第１の回転要素と第２の回転要素と第３の回転要素とを有し該第１の回転要素が前記多層回転電機のうち内周側の回転子と該回転子に対応する固定子とからなる内周側回転電機の回転軸に接続され該第２の回転要素が前記内燃機関の出力軸に接続され該第３の回転要素が前記駆動軸に接続された遊星歯車機構からなり、前記内燃機関から前記第２の回転要素に入力される動力を前記第１の回転要素と前記第３の回転要素とに分配可能な動力分配機構と、
前記多層回転電機と前記動力分配機構との間に配置され、該内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続された第１の回転要素と第２の回転要素と第３の回転要素とを有し該第１の回転要素が前記多層回転電機のうち外周側の回転子と該回転子に対応する固定子とからなる外周側回転電機の回転軸に接続され該第２の回転要素が前記駆動軸に接続され該第３の回転要素がケースに固定された遊星歯車機構からなり、前記外周側回転電機から第１の回転要素に入力される動力を減速して前記第２の回転要素に出力する外周側回転電機用減速機構と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第１の駆動装置では、内燃機関と多層回転電機との間に配置され内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続された第１の回転要素と第２の回転要素と第３の回転要素とを有し第１の回転要素が多層回転電機のうち内周側の回転子とこの回転子に対応する固定子とからなる内周側回転電機の回転軸に接続され第２の回転要素が内燃機関の出力軸に接続され第３の回転要素が駆動軸に接続された遊星歯車機構からなり内燃機関から第２の回転要素に入力される動力を第１の回転要素と第３の回転要素とに分配可能な動力分配機構と、多層回転電機と動力分配機構との間に配置され内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続された第１の回転要素と第２の回転要素と第３の回転要素とを有し第１の回転要素が多層回転電機のうち外周側の回転子とこの回転子に対応する固定子とからなる外周側回転電機の回転軸に接続され第２の回転要素が駆動軸に接続され第３の回転要素がケースに固定された遊星歯車機構からなり外周側回転電機から第１の回転要素に入力される動力を減速して第２の回転要素に出力する外周側回転電機用減速機構とを設けることにより、駆動軸への高トルクの駆動の要求に対してより適切な構成とすることができる。この結果、駆動軸の動力性能をより向上させることができる。もとより、装置の小型化を図ることができる。この本発明の第１の駆動装置は、駆動軸に出力される動力により走行する自動車や列車などの車両、駆動軸に出力される動力により推進する船舶や航空機などの車両以外の移動体などに搭載することができる。この本発明の第１の駆動装置を自動車に搭載する場合には、内燃機関をその出力軸が車両の左右方向となるよう車軸に略平行に横置きに配置するものとすることもできる。

こうした本発明の第１の駆動装置において、前記動力分配機構の遊星歯車機構は、前記第１の回転要素がサンギヤであり、前記第２の回転要素がキャリアであり、前記第３の回転要素がリングギヤであり、前記外周側回転電機用減速機構の遊星歯車機構は、前記第１の回転要素がサンギヤであり、前記第２の回転要素がキャリアであり、前記第３の回転要素がリングギヤであるものとすることもできる。こうすれば、動力分配機構と多層回転電機と外周側回転電機用減速機構との接続をよりスムーズなものとすることができる。

また、本発明の第１の駆動装置において、前記多層回転電機に対して前記内燃機関とは反対側に配置され、該内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続された第１の回転要素と第２の回転要素と第３の回転要素とを有し該第１の回転要素が前記内周側回転電機の回転軸に接続され該第２の回転要素が前記動力分配機構の遊星歯車機構の第１の回転要素に接続され該第３の回転要素がケースに固定された遊星歯車機構からなり、前記内周側回転電機から前記第１の回転要素に入力される動力を減速して前記第２の回転要素に出力する内周側回転電機用減速機構を備えるものとすることもできる。こうすれば、動力分配機構の遊星歯車機構の第１の回転要素への高トルクの駆動の要求に対してより適切な構成とすることができる。この結果、駆動軸の動力性能をより向上させることができる。この場合、前記動力分配機構の遊星歯車機構は、前記第１の回転要素がサンギヤであり、前記第２の回転要素がキャリアであり、前記第３の回転要素がリングギヤであり、前記内周側回転電機用減速機構の遊星歯車機構は、前記第１の回転要素がサンギヤであり、前記第２の回転要素がキャリアであり、前記第３の回転要素がリングギヤであるものとすることもできる。こうすれば、動力分配機構と多層回転電機と内周側回転電機用減速機構との接続をよりスムーズなものとすることができる。

本発明の第２の駆動装置は、
内燃機関の出力軸に接続されると共に駆動軸に接続された駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続され同心円上に配置された複数の回転子と該複数の回転子に対応する複数の固定子とを備え、複数の回転電機として機能する多層回転電機と、
前記内燃機関と前記多層回転電機との間に配置され、該内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続された第１の回転要素と第２の回転要素と第３の回転要素とを有し該第２の回転要素が前記内燃機関の出力軸に接続され該第３の回転要素が前記駆動軸と前記多層回転電機のうち外周側の回転子と該回転子に対応する固定子とからなる外周側回転電機の回転軸とに接続された遊星歯車機構からなり、前記内燃機関から前記第２の回転要素に入力される動力を前記第１の回転要素と前記第３の回転要素とに分配可能な動力分配機構と、
前記多層回転電機に対して前記内燃機関とは反対側に配置され、該内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続された第１の回転要素と第２の回転要素と第３の回転要素とを有し該第１の回転要素が前記内周側回転電機の回転軸に接続され該第２の回転要素が前記動力分配機構の遊星歯車機構の第１の回転要素に接続され該第３の回転要素がケースに固定された遊星歯車機構からなり、前記内周側回転電機から前記第１の回転要素に入力される動力を減速して前記第２の回転要素に出力する内周側回転電機用減速機構と
を備えることを要旨とする。

この本発明の第２の駆動装置では、内燃機関と多層回転電機との間に配置され内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続された第１の回転要素と第２の回転要素と第３の回転要素とを有し第２の回転要素が内燃機関の出力軸に接続され第３の回転要素が駆動軸と多層回転電機のうち外周側の回転子とこの回転子に対応する固定子とからなる外周側回転電機の回転軸とに接続された遊星歯車機構からなり内燃機関から第２の回転要素に入力される動力を第１の回転要素と第３の回転要素とに分配可能な動力分配機構と、多層回転電機に対して内燃機関とは反対側に配置され内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続された第１の回転要素と第２の回転要素と第３の回転要素とを有し第１の回転要素が内周側回転電機の回転軸に接続され第２の回転要素が動力分配機構の遊星歯車機構の第１の回転要素に接続され第３の回転要素がケースに固定された遊星歯車機構からなり内周側回転電機から第１の回転要素に入力される動力を減速して第２の回転要素に出力する内周側回転電機用減速機構とを設けることにより、動力分配機構の遊星歯車機構の第１の回転要素への高トルクの駆動の要求に対してより適切な構成とすることができる。この結果、駆動軸の動力性能をより向上させることができる。もとより、装置を小型化することができる。この本発明の第２の駆動装置は、駆動軸に出力される動力により走行する自動車や列車などの車両、駆動軸に出力される動力により推進する船舶や航空機などの車両以外の移動体などに搭載することができる。この本発明の第２の駆動装置を自動車に搭載する場合には、内燃機関をその出力軸が車両の左右方向となるよう車軸に略平行に横置きに配置するものとすることもできる。

本発明の第１または第２の駆動装置において、前記外周側回転電機は、前記内周側回転電機よりも高トルク型の回転電機として構成されてなるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸への高トルクの駆動の要求に対してより好適なものとすることができる。

また、本発明の第１または第２の駆動装置において、前記内周側回転電機は、前記外周側回転電機よりも高回転型の回転電機として構成されてなるものとすることもできる。こうすれば、動力分配機構の遊星歯車機構の第１の回転要素の高回転数での駆動の要求に対してより好適なものとすることができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての駆動装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に減速ギヤ６０，６５を介して接続された多層モータ４０と、駆動装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２のクランクシャフト２６が車両の左右方向に車軸３８に対して略平行となるよう横置きに配置されている。エンジン２２は、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

多層モータ４０は、その回転中心軸がエンジン２２のクランクシャフト２６と同軸上となるよう配置されており、ケースに固定されたステータ４１とこのステータ４１の内周側に配置されて回転するロータ４２とからなるモータＭＧ１と、このモータＭＧ１のステータ４２の外周側に配置されケースに固定されたステータ４３とこのステータ４３の外周側に配置されて回転するロータ４４とからなるモータＭＧ２とを備え、両モータＭＧ１，ＭＧ２が独立に駆動可能に構成されている。モータＭＧ１は、発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる高回転低トルク型の周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４６を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。モータＭＧ１は、発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる低回転高トルク型の周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４８を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４６，４８とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４６，４８が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の一方で発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２から生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１とモータＭＧ２とにより電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、共にモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４９により駆動制御されている。モータＥＣＵ４９には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４９からは、インバータ４６，４８へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４９は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なうシングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されており、各回転要素の回転中心軸がエンジン２２のクランクシャフト２６と同軸上で且つエンジン２２と多層モータ４０との間に配置されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１には減速ギヤ６０を介して多層モータ４０のモータＭＧ１が、リングギヤ３２には減速ギヤ６５を介して多層モータ４０のモータＭＧ２がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２に出力する。リングギヤ３２は、ギヤ機構３６，デファレンシャルギヤ３７を介して車両前輪の駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された車軸３８に機械的に接続されている。したがって、リングギヤ３２に出力された動力は、ギヤ機構３６，デファレンシャルギヤ３７を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されることになる。なお、駆動装置として見たときの動力分配統合機構３０に接続される３軸は、キャリア３４に接続されたエンジン２２の出力軸であるクランクシャフト２６，サンギヤ３１に接続されモータＭＧ１の回転軸となるサンギヤ軸３１ａおよびリングギヤ３２に接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとなる。

減速ギヤ６０は、外歯歯車のサンギヤ６１と、このサンギヤ６１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６２と、サンギヤ６１に噛合すると共にリングギヤ６２に噛合する複数のピニオンギヤ６３と、複数のピニオンギヤ６３を自転かつ公転自在に保持するキャリア６４とを備え、サンギヤ６１とリングギヤ６２とキャリア６４とを回転要素として差動作用を行なうシングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されており、各回転要素の回転中心軸がエンジン２２のクランクシャフト２６に同軸上で且つ多層モータ４０に対してエンジン２２側とは反対側に多層モータ４０に隣接して配置されている。減速ギヤ６０は、サンギヤ６１には多層モータ４０のモータＭＧ１が、キャリア６４にはサンギヤ軸３１ａ（動力分配統合機構３０のサンギヤ３１）がそれぞれ接続されている。また、リングギヤ６２はケースに固定されている。減速ギヤ６０は、高回転低トルク型のモータＭＧ１からサンギヤ３１に数千ｒｐｍの回転数で数十Ｎ・ｍのトルクが出力できるようそのギヤ比（減速比）が調整されている。

減速ギヤ６５は、外歯歯車のサンギヤ６６と、このサンギヤ６６と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６７と、サンギヤ６６に噛合すると共にリングギヤ６７に噛合する複数のピニオンギヤ６８と、複数のピニオンギヤ６８を自転かつ公転自在に保持するキャリア６９とを備え、サンギヤ６６とリングギヤ６７とキャリア６９とを回転要素として差動作用を行なうシングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されており、各回転要素の回転中心軸がエンジン２２のクランクシャフト２６に同軸上で且つ多層モータ４０に対してエンジン２２側と同側に多層モータ４０に隣接して配置されている。減速ギヤ６５は、サンギヤ６６には多層モータ４０のモータＭＧ２が、キャリア６９には駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａ（動力分配統合機構３０のリングギヤ３２）が接続されている。また、リングギヤ６７はケースに固定されている。減速ギヤ６５は、低回転高トルク型のモータＭＧ２からリングギヤ３２に数百ｒｐｍの回転数で数百Ｎ・ｍのトルクが出力できるようそのギヤ比（減速比）が調整されている。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４９，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４９，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求動力を計算し、この要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２と多層モータ４０におけるモータＭＧ１およびモータＭＧ２を運転制御する。エンジン２２と多層モータ４０におけるモータＭＧ１およびモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ運転モードからトルク変換運転モードや充放電運転モードに移行するために、モータ運転モードの最中にモータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングしてエンジン２２を始動する。このとき、モータＭＧ２は、走行に必要な動力に見合うトルクとモータＭＧ１でエンジン２２をクランキングする際に生じる反力としてのトルクとの和のトルクが出力されるよう駆動制御される。

実施例のハイブリッド自動車２０では、通常の走行領域ではサンギヤ軸３１ａは比較的高回転域で回転するよう動力分配統合機構３０のギヤ比が調節されている。サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４の回転数の範囲を例示する共線図を図２に示す。共線Ａはモータ運転モードを示し、共線Ｂは比較的高速での加速時を示し、共線Ｃは比較的高速での巡航時を示し、共線Ｄはリバース走行時を示す。図示するように、サンギヤ３１の回転数は比較的大きな値となるのに対し、リングギヤ３２の回転数は小さな値となる。即ち、サンギヤ３１（サンギヤ軸３１ａ）には数千ｒｐｍの回転数で数十Ｎ・ｍのトルクの出力が要求され、リングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）には数百ｒｐｍの回転数で数百Ｎ・ｍのトルクの出力が要求される。実施例のハイブリッド自動車２０では、多層モータ４０におけるモータＭＧ１を高回転低トルク型の電動発電機として内周側に配置すると共に多層モータ４０におけるモータＭＧ２を低回転高トルク型の電動発電機として外周側に配置し、モータＭＧ１を減速ギヤ６０を介してサンギヤ軸３１ａに取り付けると共にモータＭＧ２を減速ギヤ６５を介してリングギヤ軸３２ａに取り付け、減速ギヤ６０，６５の各ギヤ比（減速比）を調整することにより、多層モータ４０を小型化しつつサンギヤ３１に要求される動力とリングギヤ３２に要求される動力とに対応できるものとしている。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、多層モータ４０におけるモータＭＧ１を減速ギヤ６０を介してサンギヤ軸３１ａ（動力分配統合機構３０のサンギヤ３１）に取り付けると共に多層モータ４０におけるモータＭＧ２を減速ギヤ６５を介してリングギヤ軸３２ａ（リングギヤ３２）に取り付け、減速ギヤ６０，６５の各ギヤ比（減速比）を調整することにより、多層モータ４０を小型化しつつ駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの動力要求とサンギヤ軸３１ａの動力要求とに対応したものとすることができる。この結果、装置を小型化すると共に動力性能をより向上させることができる。しかも、動力分配統合機構３０をエンジン２２に隣接して配置し、減速ギヤ６０を多層モータ４０に対してエンジン２２側に多層モータ４０と隣接して配置し、減速ギヤ６５を多層モータ４０に対してエンジン２２とは反対側に多層モータ４０に隣接して配置するから、多層モータ４０と減速ギヤ６０，６５と動力分配統合機構３０との接続を各軸が互いに干渉することなくスムーズに行なうことができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、多層モータ４０のモータＭＧ１を高回転低トルク型の発電電動機として構成すると共にモータＭＧ２を低回転高トルク型の発電電動機として構成するものとしたが、多層モータ４０のモータＭＧ１を通常の発電電動機として構成すると共にモータＭＧ２を低回転高トルク型の発電電動機として構成するものとしたり、多層モータ４０のモータＭＧ１を高回転低トルク型の発電電動機として構成すると共にモータＭＧ２を通常の発電電動機として構成するものとしてもよいし、多層モータ４０のモータＭＧ１とモータＭＧ２とを共に通常の発電電動機として構成するものとしてもよい。これらの場合でも、減速ギヤ６０，６５のギヤ比（減速比）を調整することにより、リングギヤ軸３２ａの動力要求とサンギヤ軸３１ａの動力要求とに対応したものとすることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、多層モータ４０を中心側から外周側に向けてロータ４２，ステータ４１，ステータ４３，ロータ４４の順に配置したが、その他、中心側から外周側に向けてロータ，ステータ，ロータ，ステータの順に配置したり、ステータ，ロータ，ステータ，ロータの順に配置したり、ステータ，ロータ，ロータ，ステータの順に配置したりするものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、減速ギヤ６０のサンギヤ６１，キャリア６４，リングギヤ６２にモータＭＧ１，動力分配統合機構３０（サンギヤ軸３１ａ），ケースをそれぞれ接続するものとしたが、接続関係はこれに限られず、例えば、減速ギヤ６０のサンギヤ６１，キャリア６４，リングギヤ６２にモータＭＧ１，ケース，動力分配統合機構３０をそれぞれ接続するものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、減速ギヤ６５のサンギヤ６６，キャリア６９，リングギヤ６７にモータＭＧ２，動力分配統合機構３０（リングギヤ軸３２ａ），ケースをそれぞれ接続するものとしたが、接続関係はこれに限られず、例えば、減速ギヤ６５のサンギヤ６６，キャリア６９，リングギヤ６７にモータＭＧ２，ケース，動力分配統合機構３０をそれぞれ接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、多層モータ４０のモータＭＧ１を減速ギヤ６０を介してサンギヤ軸３１ａ（動力分配統合機構３０のサンギヤ３１）に取り付けると共にモータＭＧ２を減速ギヤ６５を介してリングギヤ軸３２ａ（リングギヤ３２）に取り付けるものとしたが、多層モータ４０のモータＭＧ１を減速ギヤ６０を介してサンギヤ軸３１ａに取り付けると共にモータＭＧ２を減速ギヤを介さずにリングギヤ軸３２ａに直接取り付けるものとしてもよいし、多層モータ４０のモータＭＧ１を減速ギヤを介さずにサンギヤ軸３１ａに直接取り付けると共にモータＭＧ２を減速ギヤ６５を介してリングギヤ軸３２ａに取り付けるものとしてもよい。前者における変形例のハイブリッド自動車１２０の一例を図３に示し、後者における変形例のハイブリッド自動車２２０の一例を図４に示す。

上述した実施例のハイブリッド自動車２０やその変形例のハイブリッド自動車１２０，２２０では、シングルピニオン式の遊星歯車機構を用いて動力分配統合機構３０や減速ギヤ６０，６５を構成したが、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものとしてもよい。

実施例では、多層モータ４０を備える駆動装置を搭載したハイブリッド自動車２０として説明したが、多層モータ４０を備える駆動装置を自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載するものとしたり、建設機械などの据え置き型の機械設備の動力源として用いるものとしてもよい。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車産業や駆動装置の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例である駆動装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４の回転数の範囲を例示する共線図の一例を示す説明図である。変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６クランクシャフト、３０動力分配統合機構、３１サンギヤ、３１ａサンギヤ軸、３２リングギヤ、３２ａリングギヤ軸、３３ピニオンギヤ、３４キャリア、３６ギヤ機構、３７デファレンシャルギヤ、３８車軸、３９ａ，３９ｂ駆動輪、４０多層モータ、４１ステータ、４２ロータ、４３，ステータ、４４ロータ、４６，４８インバータ、４９モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、５０バッテリ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４電力ライン、６０，６５減速ギヤ、６１，６６サンギヤ、６２，６７リングギヤ、６３，６８ピニオンギヤ、６４，６９キャリア、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

内燃機関の出力軸に接続されると共に駆動軸に接続された駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続され同心円上に配置された複数の回転子と該複数の回転子に対応する複数の固定子とを備え、複数の回転電機として機能する多層回転電機と、
前記内燃機関と前記多層回転電機との間に配置され、該内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続された第１の回転要素と第２の回転要素と第３の回転要素とを有し該第１の回転要素が前記多層回転電機のうち内周側の回転子と該回転子に対応する固定子とからなる内周側回転電機の回転軸に接続され該第２の回転要素が前記内燃機関の出力軸に接続され該第３の回転要素が前記駆動軸に接続された遊星歯車機構からなり、前記内燃機関から前記第２の回転要素に入力される動力を前記第１の回転要素と前記第３の回転要素とに分配可能な動力分配機構と、
前記多層回転電機と前記動力分配機構との間に配置され、該内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続された第１の回転要素と第２の回転要素と第３の回転要素とを有し該第１の回転要素が前記多層回転電機のうち外周側の回転子と該回転子に対応する固定子とからなる外周側回転電機の回転軸に接続され該第２の回転要素が前記駆動軸に接続され該第３の回転要素がケースに固定された遊星歯車機構からなり、前記外周側回転電機から第１の回転要素に入力される動力を減速して前記第２の回転要素に出力する外周側回転電機用減速機構と、
を備える駆動装置。
請求項１記載の駆動装置であって、
前記動力分配機構の遊星歯車機構は、前記第１の回転要素がサンギヤであり、前記第２の回転要素がキャリアであり、前記第３の回転要素がリングギヤであり、
前記外周側回転電機用減速機構の遊星歯車機構は、前記第１の回転要素がサンギヤであり、前記第２の回転要素がキャリアであり、前記第３の回転要素がリングギヤである
駆動装置。
前記多層回転電機に対して前記内燃機関とは反対側に配置され、該内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続された第１の回転要素と第２の回転要素と第３の回転要素とを有し該第１の回転要素が前記内周側回転電機の回転軸に接続され該第２の回転要素が前記動力分配機構の遊星歯車機構の第１の回転要素に接続され該第３の回転要素がケースに固定された遊星歯車機構からなり、前記内周側回転電機から前記第１の回転要素に入力される動力を減速して前記第２の回転要素に出力する内周側回転電機用減速機構を備える請求項１または２記載の駆動装置。
請求項３記載の駆動装置であって、
前記動力分配機構の遊星歯車機構は、前記第１の回転要素がサンギヤであり、前記第２の回転要素がキャリアであり、前記第３の回転要素がリングギヤであり、
前記内周側回転電機用減速機構の遊星歯車機構は、前記第１の回転要素がサンギヤであり、前記第２の回転要素がキャリアであり、前記第３の回転要素がリングギヤである
駆動装置。
内燃機関の出力軸に接続されると共に駆動軸に接続された駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続され同心円上に配置された複数の回転子と該複数の回転子に対応する複数の固定子とを備え、複数の回転電機として機能する多層回転電機と、
前記内燃機関と前記多層回転電機との間に配置され、該内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続された第１の回転要素と第２の回転要素と第３の回転要素とを有し該第２の回転要素が前記内燃機関の出力軸に接続され該第３の回転要素が前記駆動軸と前記多層回転電機のうち外周側の回転子と該回転子に対応する固定子とからなる外周側回転電機の回転軸とに接続された遊星歯車機構からなり、前記内燃機関から前記第２の回転要素に入力される動力を前記第１の回転要素と前記第３の回転要素とに分配可能な動力分配機構と、
前記多層回転電機に対して前記内燃機関とは反対側に配置され、該内燃機関の出力軸と同軸上の異なる軸に接続された第１の回転要素と第２の回転要素と第３の回転要素とを有し該第１の回転要素が前記内周側回転電機の回転軸に接続され該第２の回転要素が前記動力分配機構の遊星歯車機構の第１の回転要素に接続され該第３の回転要素がケースに固定された遊星歯車機構からなり、前記内周側回転電機から前記第１の回転要素に入力される動力を減速して前記第２の回転要素に出力する内周側回転電機用減速機構と
を備える駆動装置。
前記外周側回転電機は、前記内周側回転電機よりも高トルク型の回転電機として構成されてなる請求項１ないし５いずれか記載の駆動装置。
前記内周側回転電機は、前記外周側回転電機よりも高回転型の回転電機として構成されてなる請求項１ないし６いずれか記載の駆動装置。
請求項１ないし７いずれか記載の駆動装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されて走行する自動車。
前記内燃機関は、前記出力軸が車両の左右方向となるよう前記車軸に略平行に横置きに配置されてなる請求項８記載の自動車。