JP2008114812A - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の運転モードを設定可能であって、小型化の容易なハイブリッド駆動装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１と第１の電動発電機２とが連結された遊星歯車機構４と第２の電動発電機３が連結された遊星歯車機構５とのいずれか一方が、四要素の複合遊星歯車機構によって構成され、他方が三要素の単純遊星歯車機構によって構成され、前記一方の遊星歯車機構は、共線図上で、内燃機関が連結された入力要素と出力要素と第１の電動発電機が連結された反力要素との順に並ぶ構成を備え、他方の遊星歯車機構は、共線図上で、第１ブレーキ機構によって選択的に固定される反力要素と出力要素と第２の電動発電機が連結された入力要素との順に並ぶ構成を備え、複合遊星歯車機構と単純遊星歯車機構とにおける出力軸６に連結された要素以外の要素同士を連結するクラッチ機構Ｃを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の走行のための動力源として複数種類の動力装置を備えているハイブリッド駆動装置に関し、特に内燃機関とモータ・ジェネレータなどの発電機もしくは電動機ならびに出力部材との間でのトルクの分配や合成あるいは伝達を、複数組の遊星歯車機構を介して行うように構成されたハイブリッド駆動装置に関するものである。

ハイブリッド駆動装置の形式として様々な形式が開発されており、その形式の一つとして、内燃機関であるエンジンと発電機とを差動機構からなる動力分配装置に連結し、内燃機関が出力した動力を発電機と出力部材とに分配することにより発電と動力の出力とを行い、得られた電力で電動機を動作させ、その動力を出力部材に伝達する形式が知られている。この種の構成では、発電機によってエンジンの回転数を制御でき、また得られた電力を駆動力として利用でき、さらにはエネルギ回生を行うことができるので、ハイブリッド車の燃費を向上させ、また排ガスを削減できる。

また、従来、上記の構成のハイブリッド駆動装置における電動機と出力部材との間に、遊星歯車機構からなる変速機構を設け、走行状態に合わせた駆動力を得るとともに、燃費を更に改善するように構成した装置が開発されている。その一例が特許文献１に記載されている。その構成を簡単に説明すると、エンジンの出力側に動力分配機構として機能する遊星歯車機構と、その遊星歯車機構に連結されてエンジンの動力で駆動される発電機と、変速機構として機能する他の遊星歯車機構と、該他の遊星歯車機構に連結された電動機とが、ここに挙げた順に配列され、さらに前記各遊星歯車機構における所定の要素同士を選択的に連結するクラッチと、前記他の遊星歯車機構における所定の要素を選択的に固定するブレーキとが、発電機と前記他の遊星歯車機構との間に配置されている。

したがって、各遊星歯車機構は、それぞれの所定の要素が互いに連結されることにより、いわゆる四要素の複合遊星歯車機構を構成し、またブレーキによって前記所定の要素を固定した場合には、前記他の遊星歯車機構が減速機として機能するようになっている。そして、クラッチとブレーキとを適宜に係合もしくは解放させることにより、低車速高負荷での走行に適した入力スプリットモード（低速モード）と、高車速低負荷での走行に適した複合スプリットモード（高速モード）とを設定できるようになっている。また、これらの運転モードを切り替える場合には、連結され、もしくは連結が解かれる回転部材同士の回転数を一致させるいわゆる同期切替が行われるようになっている。

さらに、特許文献２には、一つのピニオンギヤを共有する一対のダブルピニオン型遊星歯車機構によって、エンジンおよび二つのモータ・ジェネレータの動力を合成・分配するように構成したハイブリッド変速機であって、その遊星歯車機構についての共線図上で、エンジンに連結された入力要素を挟んで、反力要素と出力要素とが配置され、その反力要素を固定することにより、オーバードライブ状態を設定できるように構成した変速機が記載されている。

米国特許第６４７８７０５号明細書 特開２００４−１８３８０１号公報

上記の特許文献１や特許文献２に記載されているように、複数組の遊星歯車機構や、実質的には複数組の遊星歯車機構を組み合わせた一組の複合遊星歯車機構を使用して動力の分配もしくは合成のための機構あるいは変速機を構成しているのは、エンジンやモータ・ジェネレータを可及的に効率の良い状態で運転し、また大型化を抑制するためである。しかしながら、特許文献１に記載された構成において、エンジンの回転数を制御する機能を有する一方の発電機もしくは電動機の必要トルクを小さくするように遊星歯車機構を主体とする歯車機構を構成すると、他方の電動機もしくは発電機の出力トルクを増幅して出力部材に伝達する減速比を大きくできなくなる。また反対に、他方の電動機もしくは発電機の出力トルクを増幅する減速比が大きくなるように歯車機構を構成した場合には、前記一方の発電機もしくは電動機の必要トルクが大きくなる。

このように従来では、実質的に複数組の遊星歯車機構およびクラッチなどの係合機構を使用して、複数の運転モードを設定可能に構成する場合、いずれかの電動機／発電機の必要トルクが大きくなってしまい、装置の全体としての構成を小型化するためには未だ改善の余地があった。

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、複数の運転モードを設定可能であり、しかも小型化することの可能なハイブリッド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、請求項１の発明は、内燃機関と、少なくとも二つの電動発電機と、複数組の遊星歯車機構とを備え、前記内燃機関の出力した動力をいずれかの電動発電機に分配するとともに出力部材から出力し、もしくはこれら内燃機関およびいずれかの電動発電機の出力した動力を合成して出力部材から出力するハイブリッド駆動装置において、前記内燃機関と第１の電動発電機とが連結された遊星歯車機構と第２の電動発電機が連結された遊星歯車機構とのいずれか一方が、四要素の複合遊星歯車機構によって構成されるとともに、他方が三要素の単純遊星歯車機構によって構成され、前記内燃機関が連結された一方の遊星歯車機構は、共線図上で、前記内燃機関が連結された入力要素と前記出力部材に連結された出力要素と前記第１の電動発電機が連結された反力要素との順に並ぶ構成を備え、かつ他方の遊星歯車機構は、共線図上で、第１ブレーキ機構によって選択的に固定される反力要素と前記出力部材に連結された出力要素と前記第２の電動発電機が連結された入力要素との順に並ぶ構成を備え、前記複合遊星歯車機構と前記単純遊星歯車機構とにおける前記出力部材に連結された要素以外の他の要素同士を選択的に連結されるクラッチ機構を備えていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記内燃機関が連結された遊星歯車機構において前記クラッチ機構によって他方の遊星歯車機構の要素に連結される要素は、前記第１の電動発電機が連結された要素および前記出力要素以外の要素であることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記第１ブレーキ機構を係合させるとともに前記クラッチ機構を解放させて、前記第１の電動発電機によって前記内燃機関の回転数を制御し、かつ前記第２の電動発電機の出力トルクを前記他方の遊星歯車機構で増幅して出力する入力スプリットモードを設定する入力スプリットモード設定手段を備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記クラッチ機構を係合させて前記複合遊星歯車機構と前記単純遊星歯車機構とにおける前記他の要素同士を連結しかつ前記第１ブレーキ機構を解放させることにより、前記複合遊星歯車機構と前記単純遊星歯車機構とを複合させた共線図上で、第１の電動発電機が連結された要素と、前記第１ブレーキ機構に連結された要素と、前記出力部材に連結された要素と、前記内燃機関に連結された要素と、前記第２の電動発電機に連結された要素との順に並ぶ構成の複合スプリットモードを設定する複合スプリットモード設定手段を備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記第２の電動発電機および該第２の電動発電機が連結された要素を選択的に固定する第２ブレーキ機構と、前記クラッチ機構を係合させて前記複合遊星歯車機構と前記単純遊星歯車機構とにおける前記他の要素同士を連結するとともに前記第２ブレーキ機構を係合させて前記第２の電動発電機および該第２の電動発電機が連結された要素を固定しかつ前記第１ブレーキ機構を解放させることにより、前記内燃機関が連結された要素よりも前記出力部材に連結された要素を高回転数で回転させるパラレルモードを設定するパラレルモード設定手段とを更に備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明において、前記入力スプリットモードと前記複合スプリットモードとの間でモードの切り替えの際、および前記複合スプリットモードと前記パラレルモードとの間のモードの切り替えの際に、前記クラッチ機構もしくは各ブレーキ機構によって連結され、もしくは連結が解除される要素の回転数が相手部材の回転数と一致した同期状態で前記クラッチ機構もしくはいずれかのブレーキ機構の係合・解放状態を切り替えるモード切替手段を更に備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかの発明において、前記内燃機関が連結された一方の遊星歯車機構は、前記単純遊星歯車機構によって構成され、かつ他方の遊星歯車機構は前記四要素の複合遊星歯車機構によって構成され、前記クラッチ機構は、前記単純遊星歯車機構における前記内燃機関が連結された要素と、前記複合遊星歯車機構における前記第２の電動発電機が連結された要素および前記第１ブレーキ機構に連結された要素ならびに出力部材に連結された要素以外の要素とを選択的に連結するように構成されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記単純遊星歯車機構は、ダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成されるとともに、そのキャリヤに前記内燃機関が連結され、そのサンギヤに前記第１の電動発電機が連結され、そのリングギヤに前記出力部材が連結されており、前記複合遊星歯車機構は、ラビニョ型遊星歯車機構によって構成されるとともに、そのリングギヤが前記出力部材に連結され、該リングギヤとの間でダブルピニオン型の遊星歯車機構を形成する第１のサンギヤが前記第１ブレーキ機構に連結され、前記リングギヤとの間でシングルピニオン型の遊星歯車機構を形成する第２のサンギヤが前記第２の電動発電機に連結されており、前記クラッチ機構は、前記ダブルピニオン型遊星歯車機構におけるキャリヤと前記ラビニョ型遊星歯車機構におけるキャリヤとを選択的に連結するように構成されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項９の発明は、請求項１ないし６のいずれかの発明において、前記内燃機関が連結された一方の遊星歯車機構は、前記四要素の複合遊星歯車機構によって構成され、かつ他方の遊星歯車機構は前記単純遊星歯車機構によって構成され、前記クラッチ機構は、前記複合遊星歯車機構における前記第１の電動発電機が連結された要素および前記内燃機関が連結された要素ならびに出力部材に連結された要素以外の要素と、前記単純遊星歯車機構における前記第１ブレーキ機構に連結された要素とを選択的に連結するように構成されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項１０の発明は、請求項９の発明において、前記複合遊星歯車機構は、サンギヤが共に前記第１の電動発電機に連結されかつ一方のリングギヤと他方のキャリヤとが共に前記出力部材に連結された一対のシングルピニオン型遊星歯車機構によって構成されるとともに、キャリヤが前記出力部材に連結されている一方のシングルピニオン型遊星歯車機構におけるリングギヤが前記内燃機関に連結されており、前記単純遊星歯車機構は、ダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成されるとともに、そのサンギヤが前記第２の電動発電機に連結され、そのキャリヤが前記第１ブレーキ機構に連結され、そのリングギヤが前記出力部材に連結されており、前記クラッチ機構は、前記複合遊星歯車機構を構成している前記一対のシングルピニオン型遊星歯車機構のうちリングギヤが前記出力部材に連結されているシングルピニオン型遊星歯車機構におけるキャリヤと前記ダブルピニオン型遊星歯車機構におけるキャリヤとを選択的に連結するように構成されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項１１の発明は、請求項１ないし６のいずれかの発明において、前記内燃機関が連結された一方の遊星歯車機構は、前記四要素の複合遊星歯車機構によって構成され、かつ他方の遊星歯車機構は前記単純遊星歯車機構によって構成され、前記クラッチ機構は、前記複合遊星歯車機構における前記第１の電動発電機が連結された要素および前記内燃機関が連結された要素ならびに出力部材に連結された要素以外の要素と、前記単純遊星歯車機構における前記第２の電動発電機に連結された要素とを選択的に連結するように構成されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項１２の発明は、請求項１１の発明において、前記複合遊星歯車機構は、ラビニョ型遊星歯車機構によって構成されるとともに、そのリングギヤが前記出力部材に連結され、該リングギヤとの間でダブルピニオン型の遊星歯車機構を形成する第１のサンギヤが前記第１の電動発電機に連結され、そのキャリヤが前記内燃機関に連結されており、前記単純遊星歯車機構は、シングルピニオン型遊星歯車機構によって構成されるとともに、そのサンギヤが前記第２の電動発電機に連結され、そのリングギヤが前記第１ブレーキ機構に連結され、そのキャリヤが出力部材に連結されており、前記クラッチ機構は、前記ラビニョ型遊星歯車機構においてそのリングギヤとの間でシングルピニオン型の遊星歯車機構を形成する第２のサンギヤと前記単純遊星歯車機構におけるサンギヤとを選択的に連結するように構成されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項１３の発明は、請求項１ないし１２のいずれかの発明において、前記クラッチ機構および各ブレーキ機構は、歯の噛み合いによってトルクを伝達する係合状態となるドグクラッチによって構成されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項１４の発明は、請求項５ないし１３のいずれかの発明において、前記各ブレーキ機構は、歯の噛み合いによってトルクを伝達する係合状態となるドグクラッチによって構成され、かつ各ブレーキ機構が隣接して配置されるとともに、第１ブレーキ機構を係合状態とする位置および第２ブレーキ機構を係合状態とする位置ならびに各ブレーキ機構を解放状態とする位置に選択的に移動する係合部材が設けられていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項１５の発明は、請求項１ないし１４のいずれかの発明において、前記内燃機関の出力軸にトルク伝達可能に連結されたスタータジェネレータと、そのスタータジェネレータによって前記内燃機関をモータリングして始動するとともに、後進走行時に前記内燃機関によってスタータジェネレータを駆動して発電するスタータジェネレータ制御手段とを更に備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項１および２の各発明によれば、クラッチ機構を解放させた状態では、複合遊星歯車機構と単純遊星歯車機構との一対の要素同士の間でトルクが伝達され、これに対してクラッチ機構を係合させることにより、少なくとも二対の要素同士の間でトルクが伝達され、したがって複数の運転モードを設定できる。また、所定の駆動トルクを得るために必要とする第１の電動発電機のトルクが相対的に小さくなるように各歯車機構を構成した場合であっても、第２の電動発電機の出力トルクを増幅する減速比を大きくすることができる。すなわち、電動発電機の体格は、要求トルクが大きい程大きくなるのが一般的であるが、請求項１および２の各発明によれば、歯車機構の構成によって、各電動発電機に要求されるトルクを小さくできるので、電動発電機の体格を相対的に小さくでき、もしくは大型化を抑制し、それに伴いハイブリッド駆動装置の全体としての構成を小型化することが可能になる。

請求項３の発明によれば、エンジン１の出力トルクを第１電動発電機の反力トルクで増幅したトルクであるいわゆる直達動力を相対的に大きくすることができ、それに伴って電力変換を伴う動力の伝達量が少なくなるので、電気系統の負荷の増大を抑制できる。また、低車速時や第２の電動発電機を使用したいわゆる電気自動車としての走行時、さらにはエネルギ回生を行う走行状態での駆動トルクあるいは制動トルクが、第２の電動発電機の出力トルクを増幅する減速比を大きくできることにより、大きくなるので、電動発電機の大型化を抑制でき、あるいはその小型化を図ることができる。

請求項４の発明によれば、高車速低負荷時に複合スプリットモードを設定し、第２の電動発電機の回転数を低下させ、もしくはその回転を止めることにより、内燃機関の回転数を特には増大させずに必要な出力トルクを得ることができ、かつ電力への変換を伴ういわゆる電気動力伝達量を低減でき、その結果、動力の伝達効率を向上させて燃費を改善することができる。

請求項５の発明によれば、高車速低負荷時にパラレルモードを設定することにより、内燃機関の回転数を相対的に低回転数とすることができ、しかも電力変換を伴わずに機械的に動力を伝達できるので、動力の伝達効率を向上させ、ひいては燃費を向上させることができる。

請求項６の発明によれば、運転モードを切り替えるためにクラッチ機構もしくは各ブレーキ機構が係合もしくは解放させられる場合、互いに連結され、もしくは連結が解かれる部材同士の回転数が一致しているので、運転モードの切り替えに伴う回転数の変化が特には生じることがなく、その結果、ショックを防止もしくは抑制することができる。

請求項７および８の各発明によれば、第１の電動発電機と第２の電動発電機との間に配置される遊星歯車機構を一つにするように構成することが容易であり、したがって内燃機関と第２の電動発電機とを接近させる構成として、前置きエンジン後輪駆動車に対する車載性が向上し、また動力を伝達する駆動系統の共振を抑制するのに有利になる。

請求項９および１０の各発明によれば、第１の電動発電機と第２の電動発電機との間に複合遊星歯車機構を配置し、特に各電動発電機の内周側に配置して全長の短縮化を図ることが可能になる。

請求項１１および１２の発明によれば、複合遊星歯車機構をラビニョ型遊星歯車機構によって構成することにより、ハイブリッド駆動装置の全長を短くすることが可能になる。

請求項１３の発明によれば、各遊星歯車機構における所定の要素同士を連結し、あるいは固定しておくために油圧などの動力を必要としないので、動力損失を低減することができる。

請求項１４の発明によれば、係合部材が第１ブレーキ機構および第２ブレーキ機構の構成部材となっているので、部品点数を少なくして装置の全体としての構成を簡素化することができる。

請求項１５の発明によれば、出力部材に対して直接的には連結されていないスタータジェネレータによって内燃機関をモータリングするので、内燃機関の始動の際の反力が出力部材に現れず、ショックを抑制することができる。また、後進走行時にスタータジェネレータによって発電しても、その内燃機関のいわゆる正トルクが出力部材に現れないので、後進走行時の駆動トルクの低下を防止もしくは抑制することができる。

つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図１はこの発明の第１の具体例を示す図であって、ここに示す具体例では、内燃機関（エンジン：ＥＮＧ）１と、この発明における電動発電機に相当する二つのモータ・ジェネレータ（ＭＧ１、ＭＧ２）２，３とが動力装置として設けられ、また、二組の遊星歯車機構４，５が用いられている。その内燃機関１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、あるいは天然ガスエンジンなどの燃料を燃焼して動力を出力する動力装置である。好ましくはスロットル開度などの負荷を電気的に制御でき、また所定の負荷に対して回転数を制御することにより燃費が最も良好な最適運転点に設定できる内燃機関である。以下の説明では、内燃機関１をエンジン１と記す。

このエンジン１が第１の遊星歯車機構４に連結されている。第１遊星歯車機構４は、動力の合成もしくは分配の機能を有する三要素の差動歯車機構であり、動力分配用の遊星歯車機構である。図１に示す例では、第１遊星歯車機構４は、一組のダブルピニオン型遊星歯車機構を用いて構成されている。すなわち、第１遊星歯車機構４は単純遊星歯車機構である。

ダブルピニオン型遊星歯車機構は、サンギヤＳfと、そのサンギヤＳfに対して同心円上に配置されたリングギヤＲfと、サンギヤＳfに噛み合っているピニオンギヤおよびそのピニオンギヤとリングギヤＲfとに噛み合っている他のピニオンギヤを自転および公転自在に保持しているキャリヤＣfとを回転要素として差動作用を行う歯車機構である。

この第１の遊星歯車機構４は、前記エンジン１と同一軸線上（より具体的にはエンジン１の回転中心軸線上）に配置されており、そのキャリヤＣfにエンジン１のクランクシャフトなどの出力部が連結されている。したがってキャリヤＣfが入力要素となっている。この第１の遊星歯車機構４とエンジン１との間に、この発明の発電機に相当する第１のモータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２が同軸上に配置され、そのロータがサンギヤＳfに連結されている。したがってサンギヤＳfが反力要素となっている。

一方、第２の遊星歯車機構５は、上記の第１の遊星歯車機構４に隣接してエンジン１とは反対側に同軸上に配置されている。この第２の遊星歯車機構５は、実質上、二組の遊星歯車機構を組み合わせた構成の複合遊星歯車機構によって構成されており、図１に示す例では、ラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。ラビニョ型遊星歯車機構は、リングギヤＲrとキャリヤＣrとを互い共用化したシングルピニオン型の遊星歯車機構とダブルピニオン型の遊星歯車機構とから構成された複合差動歯車機構であり、二つのサンギヤＳr1，Ｓr2が互いに隣接して同一軸線上に配置され、これらのサンギヤＳr1，Ｓr2に対して同心円上にリングギヤＲrが配置されている。図１における右側のサンギヤ（以下、仮に第２サンギヤと記すことがある。）Ｓr2とリングギヤＲrとの間には、これら第２サンギヤＳr2とリングギヤＲrとに噛み合っているピニオンギヤが配置されており、このピニオンギヤはキャリヤＣrによって自転かつ公転自在に保持されている。したがって、第２サンギヤＳr2とリングギヤＲrとの間にシングルピニオン型の遊星歯車機構が形成されている。

また、ピニオンギヤは他方のサンギヤ（以下、仮に第１サンギヤと記すことがある。）Ｓr1の外周側に延び、いわゆるロングピニオンギヤとして構成されている。このロングピニオンギヤに?み合っている他のピニオンギヤが第１サンギヤＳr1に噛み合い、かつ前記キャリヤＣrによって自転かつ公転自在に保持されている。したがって、第１サンギヤＳr1とリングギヤＲrとの間にダブルピニオン型遊星歯車機構が形成されている。

第２の遊星歯車機構５は、上記のように、各サンギヤＳr1，Ｓr2と、キャリヤＣrと、リングギヤＲrとが外部の部材と連結される回転要素となっており、したがって第２の遊星歯車機構５はいわゆる四要素の複合遊星歯車機構である。そして、第２の遊星歯車機構５は、上述したように実質上、二組の遊星歯車機構を組み合わせたものであっても、ラビニョ型遊星歯車機構によって構成されているので、回転要素を共用した構成となっていることと相まって、軸長が短く、ハイブリッド駆動装置の全長が短縮化されている。

これらの各遊星歯車機構４，５の間に、第２のモータ・ジェネレータ３が同軸上に配置されている。この第２モータ・ジェネレータ３におけるロータが第２の遊星歯車機構５における第２サンギヤＳr2に連結されており、したがってこのサンギヤＳr2が第２の遊星歯車機構５における入力要素となっている。また、この第２の遊星歯車機構５におけるリングギヤＲrと前述した第１の遊星歯車機構４におけるリングギヤＲfとが連結され、これらがこの発明における出力部材に相当する出力軸６に連結されている。したがって、第１の遊星歯車機構４におけるリングギヤＲfと第２の遊星歯車機構５におけるリングギヤＲrとが出力要素となっている。

図１に示すハイブリッド駆動装置は、複数の運転モードを設定するための係合機構を備えている。すなわち、上記の第２遊星歯車機構５を第２モータ・ジェネレータ３から出力軸６に伝達する動力に対する減速機構として作用させるために、その第１サンギヤＳr1を選択的に固定するブレーキ（以下、仮に第１ブレーキと記すことがある。）Ｂ１が設けられている。したがって、第１サンギヤＳr1が反力要素となっている。また、各遊星歯車機構４，５における出力軸６に連結されている回転要素以外の所定の回転要素同士、具体的にはキャリヤＣf，Ｃr同士を連結して、これらの遊星歯車機構４，５を複合化するためのクラッチＣが設けられている。すなわち、第１の遊星歯車機構４において、エンジン１に連結された回転要素および第１モータ・ジェネレータ２に連結された回転要素以外の回転要素を第２の遊星歯車機構５の所定の回転要素に選択的に連結するクラッチＣが設けられている。

これらのブレーキＢ１およびクラッチＣは、要は、回転部材同士あるいは回転部材と固定部とを選択的に連結できるものであればよい。したがって、摩擦式の係合機構やドグクラッチなどの噛み合い式の係合機構、あるいはバンドブレーキなどを使用することができる。

図１には、クラッチＣとして摩擦式のクラッチを示してあり、このクラッチＣは第１の遊星歯車機構４と共に各モータ・ジェネレータ２，３の間に配置されている。より具体的には、各モータ・ジェネレータ２，３のステータコイルが軸線方向に張り出しており、そのステータコイルの軸線方向への張り出し部分の内周側に第１の遊星歯車機構４やクラッチＣが一部、オーバーラップするように配置されている。こうすることにより、各モータ・ジェネレータ２，３や遊星歯車機構４，５およびクラッチＣを軸線方向に詰めて配置し、ハイブリッド駆動装置の全体としての軸長が短縮されている。

なお、上記のブレーキＢ１およびクラッチＣの切換動作は、手動操作によって行うように構成してもよく、あるいは油圧や電気などで動作する適宜のアクチュエータ（図示せず）を使用して自動的に行うように構成してもよい。

つぎに上記のハイブリッド駆動装置の作用について説明する。上記のクラッチＣおよびブレーキＢ１の係合・解放の状態に応じて、動力の伝達経路が変化するので、その係合・解放の状態に応じた複数の運転モードを設定することができる。それらの各運転モードを設定するためのクラッチＣおよびブレーキＢ１の係合・解放の状態を、図２にまとめて示してある。なお、図２には後述する他の例における運転モードおよびそのための係合装置の係合・解放の状態を併せて示してある。また、図２において、〇印は係合していることを示し、×印は解放していることを示す。

先ず、エンジン１の回転数を高くして駆動力を相対的に大きくする入力スプリットモード（Ｌｏモード）は、ブレーキＢ１を係合状態にすることにより設定される。この入力スプリットモードでの各遊星歯車機構４，５についての共線図を図３に示してある。すなわち、第１の遊星歯車機構４については、エンジン１が連結されている入力要素であるキャリヤＣf、出力要素であるリングギヤＲf、第１モータ・ジェネレータ２が連結されている反力要素であるサンギヤＳfの順に、共線図上に並んでいる。また、第２の遊星歯車機構５については、ブレーキＢ１に連結されている反力要素である第１サンギヤＳr1、出力要素であるリングギヤＲr、エンジン１に選択的に連結されて第２の入力要素となるキャリヤＣr、第２モータ・ジェネレータ３に連結されている入力要素である第２サンギヤＳr2の順に共線図上に並んでいる。

図３に示すように、各遊星歯車機構４，５は、それぞれのリングギヤＲf，Ｒr同士が連結されているのみであって、他の回転要素同士は連結されていないので、各遊星歯車機構４，５はそれぞれ単独で差動作用を行う。すなわち、エンジン１の動力が第１の遊星歯車機構４におけるキャリヤＣfに入力され、その動力が第１モータ・ジェネレータ２と出力要素であるリングギヤＲfとに分配される。その場合、第１モータ・ジェネレータ２を逆転回生制御すると、すなわちエンジン１とは反対方向に回転させて発電機として機能させると、リングギヤＲfがエンジン１よりも低速でエンジン１と同方向に回転する。また、第１モータ・ジェネレータ２の回転数に応じてエンジン回転数が変化するので、第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン１の回転数を制御してエンジン１を最適燃費で運転することができる。

一方、前記第１モータ・ジェネレータ２と第２モータ・ジェネレータ３とは、インバータやバッテリ（それぞれ図示せず）などを介して相互に電力を授受できるように接続されている。したがって、第１モータ・ジェネレータ２で発電した電力を第２モータ・ジェネレータ３に供給することにより、第２モータ・ジェネレータ３が電動機として機能し、動力を出力する。すなわち、第２の遊星歯車機構５における第２サンギヤＳr2に第２モータ・ジェネレータ３が出力したトルクが入力され、これに対してその第１サンギヤＳr1がブレーキＢ１によって固定されるので、リングギヤＲrおよびこれに連結されている出力軸６が、入力要素である第２サンギヤＳr2よりも低速で回転する。このように第２の遊星歯車機構５は、第２モータ・ジェネレータ３が出力した動力を出力軸６に伝達する減速機構として機能するので、第２モータ・ジェネレータ３が出力したトルクが増幅されて出力軸６に伝達される。また、その減速比は、必要に応じて大きくすることができる。したがって、出力軸６のトルクは、エンジン１の出力トルクを第１モータ・ジェネレータ２の反力トルクで増幅したトルクと、第２モータ・ジェネレータ３が出力したトルクを第２の遊星歯車機構５で増幅したトルクとを合算したトルクとなる。すなわち、入力スプリットモードでは、大きい駆動力を得ることができる。

上記のブレーキＢ１に替えてクラッチＣを係合させることにより、すなわちブレーキＢ１を解放しかつクラッチＣを係合させることにより、複合スプリットモード（Ｍｉｄモード）が設定される。したがって、複合スプリットモードでは、第１の遊星歯車機構４におけるリングギヤＲfと第２の遊星歯車機構５におけるリングギヤＲrとが連結されていることに加えて、第１の遊星歯車機構４におけるキャリヤＣfと第２の遊星歯車機構５のキャリヤＣrとが連結されるので、各遊星歯車機構４，５は複合化される。したがって、第１および第２の遊星歯車機構４，５の動作状態は、これらを複合化した共線図に一本の直線で表すことができる。

その動作状態のうち、先ず、入力スプリットモードからの切り替え時点の動作状態を図４に示してある。これは、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を次第に低下させ、それに伴ってエンジン１の回転数（第１の遊星歯車機構４におけるキャリヤＣfの回転数）が第２の遊星歯車機構５におけるキャリヤＣrの回転数に一致する状態である。したがって、クラッチＣによって連結されるキャリヤＣfとその相手部材であるキャリヤＣrとの回転数の差がなく、またブレーキＢ１の解放の前後における第１サンギヤＳr1とその相手部材であるケーシングなどの固定部との間の回転数の差がない状態である。

この図４に示すいわゆる同期切替状態は、入力スプリットモードで設定できる状態であると同時に、複合スプリットモードで設定される状態であり、したがって、入力スプリットモードから複合スプリットモードに切り替える場合には、図４に示す回転状態に第１モータ・ジェネレータ２によって制御した状態で、ブレーキＢ１を解放し、かつクラッチＣを係合させる。その場合、ブレーキＢ１やクラッチＣの係合・解放状態の切り替えに伴って回転数が変化することがないので、慣性トルクやそれに起因するショックが発生することが防止もしくは抑制される。したがって、第１モータ・ジェネレータ２をこのように制御した状態でクラッチＣやブレーキＢ１の係合・解放状態を切り替える電子制御装置などの手段（図示せず）がこの発明の各モード設定手段およびモード切替手段に相当する。

複合スプリットモードにおいてもエンジン１が出力した動力は第１の遊星歯車機構４におけるキャリヤＣfに入力される。その状態で第１モータ・ジェネレータ２の回転を止めて第１の遊星歯車機構４におけるサンギヤＳfを固定すると、図５に共線図で示すように、エンジン１の出力が減速されて出力軸６に伝達される。また、第１モータ・ジェネレータ２が停止していることにより、電力の変換を伴う動力伝達（いわゆる電力動力伝達）が生じず、エンジン１が出力した動力は、全て機械的な手段によって出力軸６に伝達されるので、動力の伝達効率が良好になる。このような動力の伝達が生じる運転状態をメカニカルポイントと称することがある。

他のメカニカルポイントを図６に共線図で示してある。これは、クラッチＣを係合させた状態で第２モータ・ジェネレータ３の回転を止めて前記第２の遊星歯車機構５における第２サンギヤＳr2を固定した状態である。したがって、エンジン１の出力は、第２の遊星歯車機構５におけるキャリヤＣrに伝達され、かつその第２サンギヤＳr2が固定されていることにより、リングギヤＲrおよびこれに連結されている出力軸６が、エンジン１よりも高速で回転する。すなわち、オーバードライブ状態となる。そして、エンジン１が出力した動力は、全て機械的な手段によって出力軸６に伝達されるので、動力の伝達効率が良好になる。すなわち、高車速低負荷の場合にエンジン回転数を下げて燃費の良い運転を行うことができる。

上述のように、入力スプリットモードでは、第１の遊星歯車機構４から出力した動力を出力軸６に伝達し、第２モータ・ジェネレータ３の出力トルクを第２の遊星歯車機構５で減速して出力軸６に伝達するので、各遊星歯車機構４，５はそれぞれ独立して変速作用を行うことになる。そのため、第２の遊星歯車機構５の減速比を必要に応じて大きくし、第２モータ・ジェネレータ３の必要トルクの増大を抑制することができる。その場合、第１モータ・ジェネレータ２は反力を発生するように回生動作するが、そのための必要トルクは、第１の遊星歯車機構４のギヤ比によって適宜に設定でき、そのため第１モータ・ジェネレータ２の必要トルクが特に大きくなることを回避でき、もしくは抑制することができる。

また、前述した入力スプリットモードは、大きい駆動力が要求される低車速高負荷の場合に設定する。その場合、第１の遊星歯車機構４から出力軸６に伝達する動力の割合を相対的に大きくすることができる。すなわちいわゆる直達動力を大きくすることができる。そのため、電力への変換を伴う動力の伝達量が相対的に少なくなり、電気系統の負荷を抑制でき、それに伴い動力の伝達効率を向上させることができる。さらに、第２モータ・ジェネレータ３の動力で走行する場合、その減速比が大きいことにより、大きい駆動トルクを得ることができる。また、減速時に第２モータ・ジェネレータ３で回生制動する場合、減速比が大きいことにより回生制動力を大きくすることができる。

つぎに、この発明に係るハイブリッド駆動装置の他の例を説明する。図７に示す例は、図１に示す構成のうちクラッチＣおよびブレーキＢ１を噛み合い式の係合機構によって構成し、かつ第２モータ・ジェネレータ３およびこれが連結されている第２サンギヤＳr2を選択的に固定する第２のブレーキＢ２を設け、他の構成は図１に示す構成と同様にしたものである。したがって、説明の重複を避けるため、以下の説明では図１に示す構成と同様の部分には、図７に図１と同様の符号を付してその説明を省略する。

図７に示すように、クラッチＣは軸線方向に往復動するクラッチ用スリーブ２０を備えている。このクラッチ用スリーブ２０は、内周面に軸線方向に沿うスプライン歯が形成された係合部材であり、第１の遊星歯車機構４におけるキャリヤＣfと一体化されかつそのキャリヤＣfの外周側に配置されたハブ２１に、軸線方向に移動可能でかつ一体となって回転するようにスプライン嵌合している。このハブ２１に隣接して他のハブ２２が配置されている。これらのハブ２１，２２は共に同様の構成であり、したがってクラッチ用スリーブ２０が図７の右方向に移動することにより、両方のハブ２１，２２にスリーブ２０がスプライン嵌合するようになっている。そして、前記他のハブ２２は、第２の遊星歯車機構５におけるキャリヤＣrに、中空軸などの適宜の部材を介して一体化するように連結されている。

つぎに第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２とについて説明すると、第１ブレーキＢ１は、第２の遊星歯車機構５における第２サンギヤＳr2に一体化されかつ第２の遊星歯車機構５の外周側に配置されたハブ２３を備えている。また、第２ブレーキＢ２は、第１ブレーキＢ１に隣接して配置されており、第１ブレーキＢ１のハブ２３に対して軸線方向に並んで配置された他のハブ２４を備えており、そのハブ２４は、第２の遊星歯車機構５における第１サンギヤＳr1および第２モータ・ジェネレータ３に一体化するように連結されている。これら二つのハブ２３，２４の外周側には、ケーシングなどの固定部に回転止めした状態で係合し、かつ軸線方向に移動可能なブレーキ用スリーブ２５が配置されている。このブレーキ用スリーブ２５は、この発明における係合部材に相当し、一方のハブ２３にスプライン嵌合して第１ブレーキＢ１を係合状態とする位置と、他方のハブ２４にスプライン嵌合して第２ブレーキＢ２を係合状態とする位置と、いずれのハブ２３，２４にも嵌合せずに各ブレーキＢ１，Ｂ２を解放状態とする位置との三位置に移動するように構成されている。

上記のクラッチ用スリーブ２０およびブレーキ用スリーブ２５は、手動操作によって軸線方向に移動するように構成することができるが、電気的に制御可能なアクチュエータ（図示せず）によって軸線方向に移動させるように構成することが好ましい。そのアクチュエータは、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（図示せず）からの指令信号によって動作させるように構成することができ、このように構成した場合、その電子制御装置がこの発明における入力スプリットモード設定手段および複合スプリットモード設定手段ならびにパラレルモード設定手段に相当する。

上記のように噛み合い式の係合機構によってクラッチＣおよび各ブレーキＢ１，Ｂ２を構成した場合、前記スリーブ２０，２５を移動させて係合状態とした後は、スリーブ２０，２５に係合力を特に付与することなく係合状態を維持できる。そのため、係合状態を維持するための動力を消費しないので、その分、動力損失を低減することができる。また、上述した第１および第２のブレーキＢ１，Ｂ２の構成によれば、これらのブレーキＢ１，Ｂ２をまとめて配置できるうえに、ブレーキ用スリーブ２５を各ブレーキＢ１，Ｂ２で共用化できるので、部品点数の削減と相まって装置の全体としての構成をコンパクト化することができる。

図７に示す構成のハイブリッド駆動装置では、上述した入力スプリットモードと複合スプリットモードとに加えて、パラレルモード（Ｈｉモード）を設定することができる。これは、前述したクラッチＣおよび第２ブレーキＢ２を係合させて設定される運転モードであり、その共線図を示せば、図８のとおりである。このパラレルモードでは、クラッチＣによって各キャリヤＣf，Ｃrが連結されて、各遊星歯車機構４，５が複合化されているので、その動作状態は共線図上に一本の直線で表され、図８の右端に位置する第２サンギヤＳr2が、第２ブレーキＢ２によって固定され、ここを基点とした左上がりの直線となる。

すなわち、エンジン１が連結されている第１の遊星歯車機構４におけるキャリヤＣfに対して、出力軸６に連結されている各リングギヤＲf，Ｒrが、第２ブレーキＢ２で固定されている第２サンギヤＳr2とは反対側に位置するので、出力軸６の回転数がエンジン回転数より高回転数となり、オーバードライブ状態が設定される。そして、エンジン１から出力軸６への動力の伝達は、全て歯車を介した機械的な伝達になるので、動力の伝達効率が良好になる。そのため、高車速低負荷で走行する際の燃費を向上させることができる。

上述した図６と図８とを比較することにより明らかなように、複合スプリットモードにおける前述した第２のメカニカルポイントでは、第２サンギヤＳr2およびこれに連結されている第２モータ・ジェネレータ３の回転数がゼロになるから、この状態が複合スプリットモードとパラレルモードとの同期状態となる。したがって複合スプリットモードとパラレルモードとの間での運転状態の切り替えは、この同期状態で第２ブレーキＢ２を係合させ、あるいは解放させることにより行われる。こうすることにより、運転モードの切り替えに起因する回転数の変化や慣性トルクが発生しないので、運転モードの切り替えを、ショックを生じることなく、もしくはショックを抑制してスムースに行うことができる。

なお、図７に示す各ブレーキＢ１，Ｂ２を係合状態にする機構は、上記のブレーキ用スリーブ２５に替えて、固定部に取り付けられた揺動部材であってもよい。すなわち、各ハブ２３，２４に対応させて揺動部材を設け、適宜のアクチュエータによってその揺動部材をハブ２３，２４側に選択的に移動させてハブ２３，２４に係合させることにより、その回転を止めるように構成してもよい。このような揺動部材もこの発明の係合部材に含まれる。

この発明の更に他の例を説明する。図９は、各モータ・ジェネレータ２，３の間に配置されている第１の遊星歯車機構４を、四要素の複合遊星歯車機構によって構成し、かつ出力軸６側の第２の遊星歯車機構５を単純遊星歯車機構である一組のダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成した例である。

具体的に説明すると、第１の遊星歯車機構４は、同一軸線上に隣接して配置した二組のシングルピニオン型遊星歯車機構４１，４２を備えており、それぞれのサンギヤＳ41，Ｓ42が互いに連結されるとともに、これらのサンギヤＳ41，Ｓ42に第１モータ・ジェネレータ２が連結されている。また、各シングルピニオン型遊星歯車機構４１，４２はそれぞれのサンギヤＳ41，Ｓ42と同心円上に配置されたリングギヤＲ41，Ｒ42と、サンギヤＳ41，Ｓ42およびリングギヤＲ41，Ｒ42に噛み合っ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Ｃ41，Ｃ42とを備えている。

そして、エンジン１側（以下、フロント側と記すことがある。）のシングルピニオン型遊星歯車機構４１におけるリングギヤＲ41と、これとは反対側（以下、リヤ側と記すことがある。）のシングルピニオン型遊星歯車機構４２におけるキャリヤＣ42とが一体となって回転するように連結されており、これらのリングギヤＲ41とキャリヤそＣ42とが出力軸６に連結されている。さらに、リヤ側のシングルピニオン型遊星歯車機構４２におけるリングギヤＲ42にエンジン１が連結されている。

したがって、第１の遊星歯車機構４は、互いに連結されたサンギヤＳ41，Ｓ42を一つの回転要素、互いに連結されたフロント側のリングギヤＲ41およびリヤ側のキャリヤＣf2を他の回転要素、フロント側のキャリヤＣf1およびリヤ側のリングギヤＲ42をそれぞれ更に他の回転要素とした四要素の複合遊星歯車機構として構成されている。

他方、第２の遊星歯車機構５は、サンギヤＳrと、このサンギヤＳrに対して同心円上に配置されたリングギヤＲrと、サンギヤＳrに噛み合っているピニオンギヤおよび該ピニオンギヤとリングギヤＲrとに噛み合っている他のピニオンギヤとを自転および公転自在に保持しているキャリヤＣrとを回転要素として備えている。そのサンギヤＳrに第２モータ・ジェネレータ３が連結されており、またリングギヤＲrが出力軸６に連結されている。

そして、第１の遊星歯車機構４におけるフロント側のキャリヤＣ41と第２の遊星歯車機構５におけるキャリヤＣrとの間にクラッチＣが設けられている。また、第２の遊星歯車機構５におけるキャリヤＣrを選択的に固定するブレーキＢ１が設けられている。

図９に示す構成のハイブリッド駆動装置においても、ブレーキＢ１を係合させるとともに、クラッチＣを解放させることにより、入力スプリットモードを設定することができる。すなわち、エンジン１の動力が第１の遊星歯車機構４におけるリヤ側のリングギヤＲ42に入力され、その状態でリヤ側のサンギヤＳ42に第１モータ・ジェネレータ２の反力トルクが作用するので、これらのトルクを合成したトルクがリヤ側のキャリヤＣ42から出力軸６に出力される。したがって第１の遊星歯車機構４ではリヤ側のシングルピニオン型遊星歯車機構４２が動力の分配作用を行う。この状態を図１０に共線図で示してある。一方、第２の遊星歯車機構５では、キャリヤＣrがブレーキＢ１によって固定された状態で第２モータ・ジェネレータ３からサンギヤＳrにトルクが入力されるので、そのトルクを増幅したトルクが出力軸６に現れる。この状態を図１０の共線図に併せて記載してある。

また、入力スプリットモードを設定している状態で、第１モータ・ジェネレータ２によりエンジン回転数を制御することにより、フロント側のキャリヤＣ41の回転数がほぼゼロになるように制御し、その状態でクラッチＣを係合させ、かつブレーキＢ１を解放させる。その結果、図２に示すように、入力スプリットモードから複合スプリットモードに切り替えられる。これは、いわゆる同期状態での運転モードの切り替えであるから、ショックを防止もしくは抑制することができる。そして、複合スプリットモードでは、前述した構成のハイブリッド駆動装置と同様に、図４ないし図６に共線図で示すように動作させることができる。

したがって、図９に示すように構成した場合であっても、前述した図１に示す構成のハイブリッド駆動装置とほぼ同様に作用させることができ、第２モータ・ジェネレータ３についての減速比を大きくして第２モータ・ジェネレータ３の必要トルクを相対的に小さくでき、また第１モータ・ジェネレータ２の必要トルクを小さくできるとともに、装置の全体としての軸長を短くできるなど、図１に示すように構成した場合と同様の効果を得ることができる。なお、図９に示す構成において、第２の遊星歯車機構５におけるサンギヤＳrおよびこれに連結されている第２モータ・ジェネレータ３を選択的に固定する第２のブレーキを設けることができ、こうすることにより前述したパラレルモードを設定することができる。

また、この発明では、第１の遊星歯車機構４をラビニョ型遊星歯車機構によって構成し、かつ第２の遊星歯車機構を一組のシングルピニオン型遊星歯車機構によって構成することができる。その例を図１１に示してある。そのラビニョ型遊星歯車機構は前述した図１に示すラビニョ型遊星歯車機構と同様の構成であって、リングギヤＲfとの間でダブルピニオン型遊星歯車機構を形成する第１サンギヤＳf1に第１モータ・ジェネレータ２が連結され、そのリングギヤＲfが出力軸６に連結されている。さらに、キャリヤＣfにエンジン１が連結されている。

一方、第２の遊星歯車機構５を構成しているシングルピニオン型遊星歯車機構のサンギヤＳrに第２モータ・ジェネレータ３が連結され、かつキャリヤＣrが出力軸６に連結されている。そして、第１の遊星歯車機構４においてリングギヤＲfとの間にシングルピニオン型の遊星歯車機構を形成している第２サンギヤＳf2と第２の遊星歯車機構５におけるサンギヤＳrとを選択的に連結するクラッチＣが設けられている。さらに、第２の遊星歯車機構５におけるリングギヤＲrを選択的に固定するブレーキＢ１が設けられている。

図１１に示す構成のハイブリッド駆動装置においても、クラッチＣを解放しかつブレーキＢ１を係合させることにより、入力スプリットモードを設定でき、またクラッチＣを係合させかつブレーキＢ１を解放することにより、複合スプリットモードを設定することができる。その入力スプリットモードでは、第１の遊星歯車機構４におけるキャリヤＣfにエンジン１から動力が入力され、その状態で第１サンギヤＳf1に第１モータ・ジェネレータ２から反力トルクが入力されるので、これらのトルクを合成したトルクがリングギヤＲfから出力軸６に出力される。したがって、第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン回転数を制御することができる。

これに対して第２の遊星歯車機構５では、リングギヤＲrをブレーキＢ１によって固定した状態でサンギヤＳrに第２モータ・ジェネレータ３からトルクが入力され、そのトルクがギヤ比（サンギヤＳrの歯数とリングギヤＲrの歯数との比）に応じて増幅されて出力軸６に伝達される。この入力スプリットモードにおける各遊星歯車機構４，５の動作状態を図１２に共線図で示してある。

また、入力スプリットモードを設定している状態で、第１モータ・ジェネレータ２によりエンジン回転数を制御することにより、第１の遊星歯車機構４における第２サンギヤＳf2の回転数を第２モータ・ジェネレータ３の回転数すなわち第２の遊星歯車機構５におけるサンギヤＳrの回転数に一致させ、その状態でクラッチＣを係合させるとともにブレーキＢ１を解放させる。こうすることにより、図２に示すように、入力スプリットモードから複合スプリットモードに切り替えられる。これは、いわゆる同期状態での運転モードの切り替えであるから、ショックを防止もしくは抑制することができる。そして、複合スプリットモードでは、前述した構成の各ハイブリッド駆動装置と同様に、図４ないし図６に共線図で示すように動作させることができる。

したがって、図１１に示すように構成した場合であっても、前述した図１に示す構成のハイブリッド駆動装置とほぼ同様に作用させることができ、第２モータ・ジェネレータ３についての減速比を大きくして第２モータ・ジェネレータ３の必要トルクを相対的に小さくでき、また第１モータ・ジェネレータ２の必要トルクを小さくできるとともに、装置の全体としての軸長を短くできるなど、図１に示すように構成した場合と同様の効果を得ることができる。なお、図１１に示す構成において、第２の遊星歯車機構５におけるサンギヤＳrおよびこれに連結されている第２モータ・ジェネレータ３を選択的に固定する第２のブレーキを設けることができ、こうすることにより前述したパラレルモードを設定することができる。

なお、上述したいずれの具体例においても、後進走行する際には、ブレーキＢ１のみを係合させ、その状態で第２モータ・ジェネレータ３を前進走行時とは反対方向に駆動し、いわゆるモータ走行する。

この発明の更に他の例を図１３に示してある。ここに示す例は、前述したエンジン１にスタータジェネレータＳＧを連結した例である。このスタータジェネレータＳＧは、前述した各モータ・ジェネレータ２，３と同様に、電力が供給されることによりモータとして機能し、これとは反対に外力によって強制的に回転させられることにより発電機として機能するように構成されており、図示しないインバータなどのコントローラを介して蓄電装置に接続されている。また、このスタータジェネレータＳＧのロータは、エンジン１の出力軸であるクランクシャフト１１にギヤ対やベルトあるいはチェーンなどの伝動機構１２を介して連結され、相互にトルクを授受できるようになっている。なお、図１３における符号Ｔ／Ｍは、前述した図１，７，９，１１のいずれかに示す駆動装置を示している。

この図１３に示す構成のハイブリッド駆動装置では、エンジン１を始動する場合、スタータジェネレータＳＧをモータとして機能させてエンジン１をモータリング（クランキング）する。その場合、クラッチＣおよびブレーキＢ１の両方を解放状態としておくことにより出力軸６にトルクが現れないので、車両の駆動トルクの変化やそれに起因する挙動の変化を防止することができる。また、その場合に挙動を変化させないようにするために電力を消費することもないので、エネルギ効率や燃費の向上に有利である。

また、図１３に示すように構成した場合、後進走行時には、エンジン１によってスタータジェネレータＳＧを駆動し、発電する。そして、その電力で第２モータ・ジェネレータ３を逆回転させることにより、後進走行方向の駆動トルクを発生させる。その場合、エンジン１はスタータジェネレータＳＧのみを駆動するようにするために、クラッチＣおよびブレーキＢ１は解放させられる。したがって、エンジン１によるいわゆる正トルクが出力軸６には伝達されないので、後進走行時の駆動トルクを大きくでき、また動力損失を防止もしくは抑制することができる。

なお、この発明におけるクラッチ機構やブレーキ機構として、噛み合い式のものを使用する場合、スリーブおよびスプラインを使用した構成以外に、円板の対向面に形成した歯を互いに噛み合わせる形式など、適宜の構成の噛み合い係合機構を使用してもよい。

この発明に係るハイブリッド駆動装置の一例を模式的に示すスケルトン図である。 各運転モードを設定するためのクラッチおよびブレーキの係合・解放状態をまとめて示す図表である。 入力スプリットモードにおける各遊星歯車機構の動作状態を示す共線図である。 入力スプリットモードと複合スプリットモードとの切り替え時における同期状態を示す共線図である。 複合スプリットモードにおける第１のメカニカルポイントでの各遊星歯車機構の動作状態を示す共線図である。 複合スプリットモードにおける第２のメカニカルポイントでの各遊星歯車機構の動作状態を示す共線図である。 この発明に係るハイブリッド駆動装置の他の例を模式的に示すスケルトン図である。 パラレルモードでの各遊星歯車機構の動作状態を示す共線図である。 この発明に係るハイブリッド駆動装置の更に他の例を模式的に示すスケルトン図である。 その入力スプリットモードにおける各遊星歯車機構の動作状態を示す共線図である。 この発明に係るハイブリッド駆動装置のまた更に他の例を模式的に示すスケルトン図である。 その入力スプリットモードにおける各遊星歯車機構の動作状態を示す共線図である。 スタータジェネレータを設けた例を示す模式図である。

符号の説明

１…内燃機関（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、 ４，５…遊星歯車機構、 ６…出力軸、 １１…クランクシャフト、 ２０…クラッチ用スリーブ、 ２１，２２，２３，２４…ハブ、 ２５…ブレーキ用スリーブ。

Claims (15)

1. 内燃機関と、少なくとも二つの電動発電機と、複数組の遊星歯車機構とを備え、前記内燃機関の出力した動力をいずれかの電動発電機に分配するとともに出力部材から出力し、もしくはこれら内燃機関およびいずれかの電動発電機の出力した動力を合成して出力部材から出力するハイブリッド駆動装置において、
   前記内燃機関と第１の電動発電機とが連結された遊星歯車機構と第２の電動発電機が連結された遊星歯車機構とのいずれか一方が、四要素の複合遊星歯車機構によって構成されるとともに、他方が三要素の単純遊星歯車機構によって構成され、
   前記内燃機関が連結された一方の遊星歯車機構は、共線図上で、前記内燃機関が連結された入力要素と前記出力部材に連結された出力要素と前記第１の電動発電機が連結された反力要素との順に並ぶ構成を備え、かつ
   他方の遊星歯車機構は、共線図上で、第１ブレーキ機構によって選択的に固定される反力要素と前記出力部材に連結された出力要素と前記第２の電動発電機が連結された入力要素との順に並ぶ構成を備え、
   前記複合遊星歯車機構と前記単純遊星歯車機構とにおける前記出力要素以外の他の要素同士を選択的に連結するクラッチ機構を備えている
   ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
2. 前記内燃機関が連結された遊星歯車機構において前記クラッチ機構によって他方の遊星歯車機構の要素に連結される要素は、前記第１の電動発電機が連結された要素および前記出力部材に連結された要素以外の要素であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
3. 前記第１ブレーキ機構を係合させるとともに前記クラッチ機構を解放させて、前記第１の電動発電機によって前記内燃機関の回転数を制御し、かつ前記第２の電動発電機の出力トルクを前記他方の遊星歯車機構で増幅して出力する入力スプリットモードを設定する入力スプリットモード設定手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド駆動装置。
4. 前記クラッチ機構を係合させて前記複合遊星歯車機構と前記単純遊星歯車機構とにおける前記他の要素同士を連結しかつ前記第１ブレーキ機構を解放させることにより、前記複合遊星歯車機構と前記単純遊星歯車機構とを複合させた共線図上で、第１の電動発電機が連結された要素と、前記第１ブレーキ機構に連結された要素と、前記出力部材に連結された要素と、前記内燃機関に連結された要素と、前記第２の電動発電機に連結された要素との順に並ぶ構成の複合スプリットモードを設定する複合スプリットモード設定手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
5. 前記第２の電動発電機および該第２の電動発電機が連結された要素を選択的に固定する第２ブレーキ機構と、
   前記クラッチ機構を係合させて前記複合遊星歯車機構と前記単純遊星歯車機構とにおける前記他の要素同士を連結するとともに前記第２ブレーキ機構を係合させて前記第２の電動発電機および該第２の電動発電機が連結された要素を固定しかつ前記第１ブレーキ機構を解放させることにより、前記内燃機関が連結された要素よりも前記出力部材に連結された要素を高回転数で回転させるパラレルモードを設定するパラレルモード設定手段と
   を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
6. 前記入力スプリットモードと前記複合スプリットモードとの間でモードの切り替えの際、および前記複合スプリットモードと前記パラレルモードとの間のモードの切り替えの際に、前記クラッチ機構もしくは各ブレーキ機構によって連結され、もしくは連結が解除される要素の回転数が相手部材の回転数と一致した同期状態で前記クラッチ機構もしくはいずれかのブレーキ機構の係合・解放状態を切り替えるモード切替手段を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
7. 前記内燃機関が連結された一方の遊星歯車機構は、前記単純遊星歯車機構によって構成され、かつ他方の遊星歯車機構は前記四要素の複合遊星歯車機構によって構成され、
   前記クラッチ機構は、前記単純遊星歯車機構における前記内燃機関が連結された要素と、前記複合遊星歯車機構における前記第２の電動発電機が連結された要素および前記第１ブレーキ機構に連結された要素ならびに出力部材に連結された要素以外の要素とを選択的に連結するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
8. 前記単純遊星歯車機構は、ダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成されるとともに、そのキャリヤに前記内燃機関が連結され、そのサンギヤに前記第１の電動発電機が連結され、そのリングギヤに前記出力部材が連結されており、
   前記複合遊星歯車機構は、ラビニョ型遊星歯車機構によって構成されるとともに、そのリングギヤが前記出力部材に連結され、該リングギヤとの間でダブルピニオン型の遊星歯車機構を形成する第１のサンギヤが前記第１ブレーキ機構に連結され、前記リングギヤとの間でシングルピニオン型の遊星歯車機構を形成する第２のサンギヤが前記第２の電動発電機に連結されており、
   前記クラッチ機構は、前記ダブルピニオン型遊星歯車機構におけるキャリヤと前記ラビニョ型遊星歯車機構におけるキャリヤとを選択的に連結するように構成されている
   ことを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド駆動装置。
9. 前記内燃機関が連結された一方の遊星歯車機構は、前記四要素の複合遊星歯車機構によって構成され、かつ他方の遊星歯車機構は前記単純遊星歯車機構によって構成され、
   前記クラッチ機構は、前記複合遊星歯車機構における前記第１の電動発電機が連結された要素および前記内燃機関が連結された要素ならびに出力部材に連結された要素以外の要素と、前記単純遊星歯車機構における前記第１ブレーキ機構に連結された要素とを選択的に連結するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
10. 前記複合遊星歯車機構は、サンギヤが共に前記第１の電動発電機に連結されかつ一方のリングギヤと他方のキャリヤとが共に前記出力部材に連結された一対のシングルピニオン型遊星歯車機構によって構成されるとともに、キャリヤが前記出力部材に連結されている一方のシングルピニオン型遊星歯車機構におけるリングギヤが前記内燃機関に連結されており、
    前記単純遊星歯車機構は、ダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成されるとともに、そのサンギヤが前記第２の電動発電機に連結され、そのキャリヤが前記第１ブレーキ機構に連結され、そのリングギヤが前記出力部材に連結されており、
    前記クラッチ機構は、前記複合遊星歯車機構を構成している前記一対のシングルピニオン型遊星歯車機構のうちリングギヤが前記出力部材に連結されているシングルピニオン型遊星歯車機構におけるキャリヤと前記ダブルピニオン型遊星歯車機構におけるキャリヤとを選択的に連結するように構成されている
    ことを特徴とする請求項９に記載のハイブリッド駆動装置。
11. 前記内燃機関が連結された一方の遊星歯車機構は、前記四要素の複合遊星歯車機構によって構成され、かつ他方の遊星歯車機構は前記単純遊星歯車機構によって構成され、
    前記クラッチ機構は、前記複合遊星歯車機構における前記第１の電動発電機が連結された要素および前記内燃機関が連結された要素ならびに出力部材に連結された要素以外の要素と、前記単純遊星歯車機構における前記第２の電動発電機に連結された要素とを選択的に連結するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
12. 前記複合遊星歯車機構は、ラビニョ型遊星歯車機構によって構成されるとともに、そのリングギヤが前記出力部材に連結され、該リングギヤとの間でダブルピニオン型の遊星歯車機構を形成する第１のサンギヤが前記第１の電動発電機に連結され、そのキャリヤが前記内燃機関に連結されており、
    前記単純遊星歯車機構は、シングルピニオン型遊星歯車機構によって構成されるとともに、そのサンギヤが前記第２の電動発電機に連結され、そのリングギヤが前記第１ブレーキ機構に連結され、そのキャリヤが出力部材に連結されており、
    前記クラッチ機構は、前記ラビニョ型遊星歯車機構においてそのリングギヤとの間でシングルピニオン型の遊星歯車機構を形成する第２のサンギヤと前記単純遊星歯車機構におけるサンギヤとを選択的に連結するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１１に記載のハイブリッド駆動装置。
13. 前記クラッチ機構および各ブレーキ機構は、歯の噛み合いによってトルクを伝達する係合状態となるドグクラッチによって構成されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
14. 前記各ブレーキ機構は、歯の噛み合いによってトルクを伝達する係合状態となるドグクラッチによって構成され、かつ各ブレーキ機構が隣接して配置されるとともに、第１ブレーキ機構を係合状態とする位置および第２ブレーキ機構を係合状態とする位置ならびに各ブレーキ機構を解放状態とする位置に選択的に移動する係合部材が設けられていることを特徴とする請求項５ないし１３のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
15. 前記内燃機関の出力軸にトルク伝達可能に連結されたスタータジェネレータと、
    そのスタータジェネレータによって前記内燃機関をモータリングして始動するとともに、後進走行時に前記内燃機関によってスタータジェネレータを駆動して発電するスタータジェネレータ制御手段と
    を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。

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