JP2009051263A - 動力出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで車載性に優れ、しかも多様な駆動モードを設定して動力性能を向上させることのできる動力出力装置を提供する。
【解決手段】第１電動機ＭＧ１と第２電動機ＭＧ２と内燃機関２とが連結される三つの要素が互いに差動回転できる動力分配機構４と、動力分配機構の第１要素に接続される第１入力要素と、駆動軸に接続される第１出力要素と、第１固定要素とが互いに差動回転できる第１変速用差動回転機構３２と、動力分配機構の第２要素に接続される第２入力要素と、駆動軸に接続される第２出力要素と、第２固定要素とが互いに差動回転できる第２変速用差動回転機構３３と、第１変速用差動回転機構の第１固定要素を固定する第１固定手段と、第２変速用差動回転機構の第２固定要素を固定する第２固定手段と、動力分配機構における少なくとも二つの要素を選択的に連結するロック手段Ｋ０とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関が出力した動力を発電機能のある電動機に分配するとともに駆動軸に出力することの可能な動力出力装置に関し、特に内燃機関と電動機とを動力源とするハイブリッド車に使用することのできる動力出力装置に関するものである。

この種の動力出力装置は、内燃機関の回転数を電動機によって制御して、内燃機関を最適燃費点もしくはそれに近い運転点で運転でき、また電動機によってエネルギ回生できるなど、車両に使用した場合にはエネルギ効率や燃費を向上させることができ、また排ガスを少なくして地球環境に対する負荷を低減することができる。その一方で、駆動軸に対する動力の伝達に電力変換が伴うことがあり、その場合には、電力への変換および電力から機械的動力への変換の際の損失を避けられないので、その点での改善の余地がある。

そこで例えば特許文献１には、動力分配機構を遊星歯車機構によって構成するとともに、そのキャリヤに内燃機関を連結し、かつそのサンギヤとリングギヤとにモータ・ジェネレータをそれぞれ連結し、それらのサンギヤとリングギヤとを出力軸などの出力部材に、クラッチ機構を介して選択的に連結するように構成したハイブリッド駆動装置が記載されている。この特許文献１に記載された装置では、一方のモータ・ジェネレータをエンジンからの入力トルクに対する反力トルクのための機構として動作させ、かつ他方のモータ・ジェネレータを前記一方のモータ・ジェネレータで発電した電力によって動作するモータとして機能させることができる。すなわち、各モータ・ジェネレータを反力手段といわゆるトルクアシスト手段とに選択的に切り替えて機能させることができる。そのため、アクセル開度などによって表される駆動力要求量や車速などに応じて、反力手段となるモータ・ジェネレータおよびトルクアシスト手段となるモータ・ジェネレータを選択することにより、電力への変換を伴う動力の伝達割合を相対的に少なくしてエネルギ効率を改善することができる。

しかしながら、特許文献１に記載された装置は、内燃機関や各モータ・ジェネレータが配置されている軸線に対して平行に配置された出力軸に動力を出力するように構成されているので、いわゆるエンジン前置き後輪駆動車（ＦＲ車）に搭載することは困難であり、またエンジン前置き後輪駆動車に適するように配列を変更した場合には、全体としての構造が大型化する可能性がある。

また、特許文献１に記載されている装置では、各モータ・ジェネレータが連結されている回転要素を、共に、出力のための駆動ギヤに連結すれば、動力分配機構の全体が一体となって回転するので、電力への変換を伴うことなく、出力軸に動力を出力できる。しかしながら、このような電力変換のない動力伝達を行うモードが一種類に限られるので、動力の伝達効率が良くても、内燃機関の燃費が必ずしも良好ではなく、また必要十分な駆動力を得られない場合が多くなる。

特開２００５−１２５８７６号公報

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、全体としての構成を小型化でき、また動力伝達効率の良好な動力出力装置を提供することを目的とするものである。

この発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、動力を入出力可能な第１電動機と、動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機の回転軸に接続される第１要素と前記第２電動機から動力が伝達される第２要素と前記内燃機関から動力が伝達される第３要素とを有するとともにこれら三つの要素が互いに差動回転できるように構成された動力分配機構と、前記動力分配機構における前記第１要素に接続される第１入力要素と、前記駆動軸に接続される第２出力要素と、選択的に固定される第１固定要素とを有するとともにこれら三つの要素が互いに差動回転できるように構成された第１変速用差動回転機構と、前記動力分配機構における前記第２要素に接続される第２入力要素と、前記駆動軸に接続される第２出力要素と、選択的に固定される第２固定要素とを有するとともにこれら三つの要素が互いに差動回転できるように構成された第２変速用差動回転機構と、前記第１変速用差動回転機構における前記第１固定要素を選択的に固定する第１固定手段と、前記第２変速用差動回転機構における前記第２固定要素を選択的に固定する第２固定手段と、前記動力分配機構における少なくとも二つの要素を選択的に連結して動力分配機構の全体が一体的に回転可能な状態にするロック手段とを備えている動力出力装置である。

また、この発明の動力出力装置は、好ましくは、前記動力分配機構における第１要素に一体化されている回転部材と前記第１電動機の回転軸に一体化されている他の回転部材とを選択的に連結するクラッチ手段を更に備え、前記ロック手段は、前記動力分配機構における第１要素に一体化されている前記回転部材と、前記動力分配機構における前記第２要素とを選択的に連結する他のクラッチ手段を含んで構成されている。

この発明の動力出力装置は、好ましくは、前記クラッチ手段は、前記動力分配機構の外周側を軸線方向に前後動して前記各回転部材に選択的に係合して前記各回転部材を連結するスリーブを備えている。

また一方、この発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、動力を入出力可能な第１電動機と、動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１電動機の回転軸に接続される第１要素と前記第２電動機から動力が伝達される第２要素と前記内燃機関から動力が伝達される第３要素とを有するとともにこれら三つの要素が互いに差動回転できるように構成された動力分配機構と、前記動力分配機構における前記第１要素に接続される第１入力要素と、前記駆動軸に接続される第２出力要素と、選択的に固定される第１固定要素とを有するとともにこれら三つの要素が互いに差動回転できるように構成された第１変速用差動回転機構と、前記動力分配機構における前記第２要素に接続される第２入力要素と、前記駆動軸に接続される第２出力要素と、選択的に固定される第２固定要素とを有するとともにこれら三つの要素が互いに差動回転できるように構成された第２変速用差動回転機構と、前記第１変速用差動回転機構における前記第１固定要素を選択的に固定する第１固定手段と、前記第２変速用差動回転機構における前記第２固定要素を選択的に固定する第２固定手段と、前記動力分配機構における第１要素に一体化されている回転部材と前記第１電動機の回転軸に一体化されている他の回転部材とを、軸線方向に前後動してこれらの回転部材に回転方向で係合するスリーブによって選択的に連結するクラッチ手段と、前記スリーブよりも外周側に固定された固定部を備えるとともに、前記スリーブが前記第１電動機の回転軸に一体化されている前記他の回転部材と前記固定部とに回転方向で係合することにより、前記第１電動機の回転軸を選択的に固定する第３固定手段とを備えている動力出力装置である。

さらに、この発明は、好ましくは、前記内燃機関、前記第２電動機、前記動力分配機構、前記第１電動機、前記第１変速用差動回転機構、前記第２変速用差動回転機構、前記駆動軸が同一軸線上に配列されている。

この発明によれば、上記のロック手段を備えているので、装置の全体としての構成を大型化することなく、動力分配機構をいわゆるロックした駆動モードを設定でき、しかもその駆動モードでは、内燃機関の回転数と駆動軸の回転数との比である変速比を複数に切り替えることができる。そのため、上記のロック手段を設けていることにより、電力変換を伴わない多様な駆動モードを設定でき、エネルギ効率や車両に使用した場合の動力性能などを向上させることができる。

また、この発明は、上記のクラッチ手段および第３固定手段を備えていることにより、第１電動機を固定したモードを選択的に設定することができ、しかもそのための上記の第３固定手段は、構成部材の一部をクラッチ手段と共用したものであるから、部品点数の削減などによって装置の全体としての構成を小型化することができる。

この発明に係る動力出力装置は、駆動軸に対して動力を出力するように構成されている。その駆動軸は、車両においては、プロペラシャフトや終減速機などを介して駆動輪に動力を出力する軸である。また、この発明に係る動力出力装置は、内燃機関と第１および第２の電動機を備えている。その内燃機関は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、ガソリンとアルコールとの混合物やアルコールを燃料とするエンジン、ガスを燃料するガスエンジンなどがその例であり、要は、燃料の燃焼による熱エネルギを機械的な動力に変換して出力する熱機関である。また、各電動機は、トルクを出力するモータとしての機能と、外力によって強制的に回転させられて起電力を生じる発電機としての機能とを備えたモータ・ジェネレータによって構成することが好ましく、具体的には、ロータに永久磁石を備えた同期電動機を用いることができる。

これらの内燃機関と、第１および第２の各電動機は、動力分配機構に連結されている。その動力分配機構は、互いに差動回転する第１ないし第３の回転要素を備えており、一例としてダブルピニオン型やシングルピニオン型の遊星歯車機構もしくは遊星ローラ機構によって構成することができる。これらの例は、いわゆる三要素の差動機構であるが、この発明では、三つ以上の回転要素を備えた差動機構によって動力分配機構を構成することもでき、したがって動力分配機構は、複数のシンプル差動機構を組み合わせた複合差動機構によって構成してもよい。

動力分配機構における第１要素には、第１電動機の回転軸が接続される。好ましくは、第１要素と第１電動機の回転軸とが選択的に連結されるように構成される。このように構成することにより、設定可能な駆動モードが多くなる。また、第２要素には、第２電動機が出力した動力が伝達される。すなわち、第２要素と第２電動機の回転軸とは直接連結されていてもよく、あるいは両者の間に減速機構や増速機構あるいは適宜の伝動機構が介在していてもよい。さらに、動力分配機構の第３要素には、内燃機関が出力した動力が伝達される。すなわち、第３要素と内燃機関の出力軸とが直接連結されていてもよいが、両者の間に、ダンパー機構やトルクコンバータなどが介在していてもよい。

したがって、動力分配機構は、その第１要素と第２要素とが、出力のための要素および内燃機関から入力されるトルクに対して反力を作用させるため要素になるように構成されている。したがって、その第１要素が第１変速用差動回転機構に連結され、また第２要素が第２変速用差動回転機構に連結されている。

第１変速用差動回転機構は、第１入力要素と、第１出力要素と、第１固定要素との三つの回転要素を備えた差動機構であり、一例としてダブルピニオン型やシングルピニオン型の遊星歯車機構もしくは遊星ローラ機構によって構成することができる。その第１入力要素は前述した動力分配機構における第１要素に接続されるようになっている。その動力分配機構における第１要素は、前述したように第１電動機の回転軸に接続されているから、第１入力要素は第１電動機の回転軸にも接続される。なお、第１入力要素と動力分配機構における第１要素とは、常時連結されている以外に、適宜のクラッチ機構によって選択的に連結されるように構成されていてもよい。そのクラッチ機構は、動力分配機構の第１要素と第１電動機の回転軸との間に介在させた機構であってよい。

また、第１変速用差動回転機構における第１出力要素は、前記駆動軸に接続されている。これら第１出力要素と駆動軸とは直接連結されている以外に、トルク伝達可能な機構を介在させて連結されていてもよい。さらに、第１変速用差動回転機構における第１固定要素は、ケーシングなどの固定部に対して選択的に連結されて固定されるようになっている。その固定のために第１固定手段が設けられており、これは、噛み合い式のクラッチ機構であってよく、そのような機構であれば、固定のために特に動力を消費することがない。なお、多板ブレーキやバンドブレーキなどのブレーキ機構を使用することもできる。

他方、第２変速用差動回転機構は、上記の第１変速用差動回転機構とほぼ同様の構成であってよく、第２入力要素と、第２出力要素と、第２固定要素との三つの回転要素を備えた差動機構であり、一例としてダブルピニオン型やシングルピニオン型の遊星歯車機構もしくは遊星ローラ機構によって構成することができる。その第２入力要素は前述した動力分配機構における第２要素に接続されるようになっている。その動力分配機構における第２要素は、前述したように第２電動機の回転軸に接続されているから、第２入力要素は第２電動機から動力が伝達される。なお、第２入力要素と動力分配機構における第２要素とは、常時連結されている以外に、適宜のクラッチ機構によって選択的に連結されるように構成されていてもよい。

また、第２変速用差動回転機構における第２出力要素は、前記駆動軸に接続されている。したがってこの第２出力要素は、前述した第１変速用差動回転機構における第１出力要素にも連結されている。これら第２出力要素と駆動軸とは直接連結されている以外に、トルク伝達可能な機構を介在させて連結されていてもよい。さらに、第２変速用差動回転機構における第２固定要素は、ケーシングなどの固定部に連結されて固定されるようになっている。すなわち、第２固定要素と固定部との間に第２固定手段が設けられ、その第２固定手段によって第２固定要素を選択的に固定するようになっている。その第２固定手段は、噛み合い式のクラッチ機構であってよく、あるいは多板ブレーキやバンドブレーキなどのブレーキ機構であってもよい。

さらに、この発明に係る動力出力装置は、動力分配機構の全体を一体となって回転させるためのロック手段を備えている。そのロック手段は、動力分配機構における少なくとも二つの要素を連結する機構であり、それら少なくとも二つの要素の差動回転を阻止することにより、動力分配機構の全体を一体化させる機構である。具体的には、噛み合い式のクラッチ機構や摩擦式のクラッチ機構によって構成されている。このロック手段によって動力分配機構がいわゆるロックされてその全体が一体的に回転すると、動力分配機構に連結されている内燃機関の出力が、そのまま第１要素もしくは第２要素から出力される。その第１要素は第１変速用差動回転機構を介して駆動軸に連結され、また第２要素は第２変速用差動回転機構を介して駆動軸に連結されているから、それらの変速用差動回転機構のいずれかもしくは両方をトルク伝達可能な状態とすることにより、内燃機関が出力した動力を変速して、もしくは変速することなく駆動軸に伝達することができる。すなわち、いずれの電動機を駆動させることなく、内燃機関の出力を駆動軸に伝達できる複数のモードを設定することが可能になる。

また、ロック手段は、前記第１要素を第１電動機の回転軸に選択的に連結するクラッチ手段の一部の部材、すなわち第１要素に一体化されている回転部材をケーシングなどの固定部に選択的に連結する構成とすることが好ましい。このような構成であれば、いわゆる部品の共通化によって、必要部品数を削減でき、また装置の全体としての構成を小型化することができ、特に全長の短縮化を図ることができる。

その場合、クラッチ手段は、スリーブを軸線方向に移動させることにより、第１要素と第１電動機の回転軸との連結およびその遮断を行うように構成することが好ましい。このような構成であれば、軸線方向に並べて配置する部材の数が少なくなって全長の短縮化を図ることができる。また、スリーブが回転部材にスプライン嵌合するように構成することができ、そのように構成すれば、係合状態すなわち連結状態を維持するために特に動力を消費しないので、動力損失を少なくすることができる。あるいはエネルギ効率を向上させることができる。

なお、この発明では、上記のロック手段に替えて、もしくはロック手段と併せて第３固定手段を設けることができる。この第３固定手段は、第１電動機の回転軸を選択的に固定するための手段であって、前記クラッチ手段の一部を構成している第１電動機の回転軸に一体の回転部材を、ケーシングなどの固定部に選択的に連結する構成とすることができる。このような構成であれば、いわゆる部品の共通化によって、必要部品数を削減でき、また装置の全体としての構成を小型化することができ、特に全長の短縮化を図ることができる。

また一方、前記内燃機関、前記第２電動機、前記動力分配機構、前記第１電動機、前記第１変速用差動回転機構、前記第２変速用差動回転機構、前記駆動軸は、ここに挙げた順に、同一軸線上に配列することが好ましい。このような構成であれば、内燃機関の中心軸線上に駆動軸を配置できるので、いわゆるエンジン前置き後輪駆動車に適した動力出力装置とすることができる。また、半径方向にオーバーラップさせて配置する部材の数が少なくなるので、全体としての外径を小さくすることができる。

より具体化した構成の一例を図１に示してある。図１はこの発明に係る動力出力装置１を車両に搭載した例を模式的に示しており、ここに示す動力出力装置１は、車両前部に配置されるエンジン２と、エンジン２の出力軸であるクランクシャフト３に接続された動力分配機構（差動回転機構）４と、動力分配機構４に接続された発電可能なモータ（モータ・ジェネレータ）ＭＧ１と、このモータＭＧ１と同一軸線上に配置されるとともに減速機構５を介して動力分配機構４に接続された発電可能なモータ（モータ・ジェネレータ）ＭＧ２と、動力分配機構４からの動力を駆動軸６に伝達する変速機７と、動力出力装置１の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（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）８などとを備えている。

上記のエンジン２を制御するための電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」と記す）９が設けられている。このエンジンＥＣＵ９は、一例としてマイクロコンピュータを主体として構成され、入力されたデータおよび予め記憶しているデータに基づいて演算を行い、エンジン２の燃料噴射量や点火時期、吸入空気量などを制御する指令信号を出力するように構成されている。そして、エンジンＥＣＵ９は、ハイブリッドＥＣＵ８と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ８からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン２を運転制御するとともに必要に応じてエンジン２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ８に出力するようになっている。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として動作するとともに電動機として動作可能な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１０，１１を介して二次電池であるバッテリ１２に接続されている。インバータ１０，１１とバッテリ１２とを接続する電力ライン１３は、各インバータ１０，１１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のいずれか一方により発電された電力を他方のモータに供給してこれを電動機として動作させるようになっている。したがって、バッテリ１２は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力で充電され、またいずれかで電力が不足する場合には放電する。さらに、各モータＭＧ１，ＭＧ２での電力収支のバランスが取れている場合には、バッテリ１２は充放電されないことになる。

各モータＭＧ１，ＭＧ２を制御するためのモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）１４が設けられている。モータＥＣＵ１４には、モータＭＧ１，ＭＧ２を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回転位置検出センサ（レゾルバー）１５，１６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等が入力されており、モータＥＣＵ１４からは、インバータ１０，１１へのスイッチング制御信号等が出力される。モータＥＣＵ１４は、回転位置検出センサ１５，１６から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。また、モータＥＣＵ１４は、ハイブリッドＥＣＵ８と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ８からの制御信号等に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するとともに、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ＥＣＵ８に出力するようになっている。

バッテリ１２は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）１７によって管理されている。バッテリＥＣＵ１７には、バッテリ１２を管理するために必要な信号、例えば、バッテリ１２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１２の出力端子に接続された電力ライン１３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１２に取り付けられた温度センサ１８からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力されている。バッテリＥＣＵ１７は、必要に応じてバッテリ１２の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ８やエンジンＥＣＵ９に出力するように構成されている。さらに、バッテリＥＣＵ１７は、バッテリ１２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を算出するようになっている。

動力分配機構４は、モータＭＧ１，ＭＧ２、減速機構５、変速機７と共に図示しないトランスミッションケースに収容され、エンジン２から所定距離を隔ててクランクシャフト３と同一軸線上に配置されている。図１に示す例では、動力分配機構４はダブルピニオン型の遊星歯車機構（ギヤ比＝ρ）によって構成されている。すなわち、外歯歯車であるサンギヤＳ１と、このサンギヤＳ１と同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤＲ１と、互いに噛合するとともに一方がサンギヤＳ１と噛合しかつ他方がリングギヤＲ１と噛合する二つのピニオンギヤＰ１１，Ｐ１２を自転かつ公転自在に少なくとも１組保持するキャリヤＣ１とを有している。そして、そのサンギヤＳ１と、リングギヤＲ１と、キャリヤＣ１との三つの要素が互いに差動回転できるように構成されている。

動力分配機構４におけるサンギヤＳ１は、エンジン２とは反対側（車両後方）に延びる中空のサンギヤ軸１９に一体化されており、このサンギヤ軸１９を、モータＭＧ１のロータに一体化されている第１モータ軸２０に選択的に連結することにより、モータＭＧ１に連結されるようになっている。また、リングギヤＲ１には、エンジン２が出力した動力が伝達されるようになっている。すなわち、リングギヤＲ１と一体のリングギヤ軸２１がエンジン２のクランクシャフト３と同一の軸線上に配置され、これらリングギヤ軸２１とクランクシャフト３とがダンパ２２を介して連結されている。

さらに、キャリヤＣ１はモータＭＧ２との間で動力を伝達できるようになっている。すなわち、動力分配機構４に隣接して減速機構５が同一軸線上に配置され、その減速機構５とエンジン２との間にモータＭＧ２が同一軸線上に配置されている。その減速機構５は、要は、モータＭＧ２が出力した動力を減速してキャリヤＣ１に伝達する機構であり、一例として遊星歯車機構や遊星ローラ機構などによって構成することができる。図１に示す例ではシングルピニオン型の遊星歯車機構（ギヤ比＝ρ０）によって減速機構５が構成されており、そのキャリヤＣ０がケーシングなどの固定部２３に固定されており、またサンギヤＳ０がモータＭＧ２のロータに連結されている。そして、リングギヤＲ０がコネクティングドラム２４によって、動力分配機構４のキャリヤＣ１に連結されている。

したがって、モータＭＧ１がこの発明の第１電動機に相当し、またモータＭＧ２がこの発明の第２電動機に相当している。一方、動力分配機構４におけるサンギヤＳ１がこの発明における第１要素に相当し、キャリヤＣ１がこの発明の第２要素に相当し、さらにリングギヤＲ１がこの発明の第３要素に相当している。

また、図１に示すように、サンギヤ軸１９と第１モータ軸２０との間には、両者を接続し、またその接続を解除する切替機構（クラッチ手段）Ｋ１が設けられている。この切替機構Ｋ１は、要は、サンギヤ軸１９（サンギヤＳ１）と第１モータ軸２０（モータＭＧ１）とをトルク伝達可能な状態に連結し、またその連結を解除するように動作する機構であり、ドグクラッチや多板クラッチなどによって構成することができる。

図１にはドグクラッチによって構成した例を示してあり、サンギヤ軸１９に一体化されたハブ２５と第１モータ軸２０に一体化されたハブ２６とが、軸線方向で互いに隣接した状態に配置されている。これらのハブ２５，２６の外周面には、スプライン歯が形成されており、そのスプライン歯に噛み合うスプライン歯が内周面に形成されたスリーブ２７が軸線方向に前後動できるようにハブ２５，２６に嵌合している。そのスリーブ２７のストローク範囲は、両方のハブ２５，２６にスプライン嵌合する位置と、第１モータ軸２０側のハブ２６のみにスプライン嵌合する位置との間であり、その往復動は、電気式もしくは電磁式あるいは油圧式のアクチュエータ２８によって行うように構成されている。

したがって、切替機構Ｋ１は、スリーブ２７が両方のハブ２５，２６にスプライン嵌合することによりサンギヤ軸１９（サンギヤＳ１）と第１モータ軸２０（モータＭＧ１）とをトルク伝達可能な状態に連結し、スリーブ２７が第１モータ軸２０側のハブ２６のみにスプライン嵌合することにより、その連結を解除するように構成されている。なお、切替機構Ｋ１がサンギヤ軸１９と第１モータ軸２０との連結を解除した状態では、サンギヤＳ１が他の部材に連結されずに自由に回転できる状態になるので、動力分配機構４の全体がいわゆるフリー状態となり、その結果、動力分配機構４を介してトルクの伝達が生じないので、エンジン２が変速機７から実質的に切り離された状態となる。

上記の切替機構Ｋ１の一部を利用して動力分配機構４の全体を一体化させるロック機構（ロック手段）Ｋ０が設けられている。このロック機構Ｋ０は、動力分配機構４における少なくとも二つの回転要素を連結することにより、動力分配機構４の全体を一体となって回転させるための機構であり、図１に示す例では、サンギヤＳ１とキャリヤＣ１とを選択的に連結するように構成されている。具体的に説明すると、キャリヤＣ１と一体の前記コネクティングドラム２４の外周面には、サンギヤ軸１９に連結されている前記ハブ２５と同一の外径で、かつ前記スリーブ２７のスプラインが噛み合うスプライン歯２９が形成されている。このスプライン歯２９と前記ハブ２５との外周側には、前記アクチュエータ２８によって軸線方向に前後動させられるスリーブ３０が配置されており、そのスリーブ３０の内周面に、前記スプライン歯２９とハブ２５のスプライン歯とに噛み合うスプラインが形成されている。そして、このスリーブ３０は、キャリヤＣ１と一体のスプライン歯２９にのみ噛み合う位置と、そのスプライン歯２９およびハブ２５のスプライン歯の両方に噛み合う位置とに移動させられるように構成されている。すなわち、ここに示す例は、ドグクラッチによってロック機構Ｋ０を構成した例であり、スリーブ３０がキャリヤＣ１と一体のスプライン歯２９にのみ噛み合う位置にある状態では、キャリヤＣ１とサンギヤＳ１との連結を解き、またスリーブ３０が前述したスプライン歯２９およびハブ２５のスプライン歯の両方に噛み合う位置にある状態では、キャリヤＣ１とサンギヤＳ１とを連結して動力分配機構４の全体を一体回転させるように構成されている。

上記の第１モータ軸２０は、モータＭＧ１からエンジン２とは反対側（車両後方）に延びており、変速機７に接続されるように構成されている。また、その第１モータ軸２０の内部には、その中心軸線に沿ってキャリヤ軸３１が配置されており、そのエンジン２側の端部は、中空軸であるサンギヤ軸１９の内部を貫通して前記キャリヤＣ１に連結されている。

したがって、図１に示す構成では、動力分配機構４は、同一軸線上に配置されたモータＭＧ１およびモータＭＧ２の間にこれらのモータＭＧ１，ＭＧ２と同一軸線上に配置され、またエンジン２はモータＭＧ２に同一軸線上に配置されるとともに動力分配機構４を挟んで変速機７と対向することになる。すなわち、図１に示す構成では、エンジン２、各モータＭＧ１，ＭＧ２、動力分配機構４および変速機７などの構成部材もしくは機器が、車両前方から、エンジン２、モータＭＧ２、（減速機構５）、動力分配機構４、モータＭＧ１、変速機７の順に配置されることになる。その結果、動力出力装置をコンパクトで車載性に優れ、特にいわゆるエンジン前置き後輪駆動車への車載性に優れた動力出力装置１とすることができる。

上述した動力出力装置１では、動力分配機構４のサンギヤＳ１がサンギヤ軸１９および切替機構Ｋ１ならびに第１モータ軸２０を介して変速機７に接続され、また動力分配機構４のキャリヤＣ１がキャリア軸３１を介して変速機７に接続される。そのため、上述した動力出力装置１では、動力分配機構４のサンギヤＳ１およびキャリヤＣ１のいずれか一方をエンジン２から出力されるトルクの反力を受け持つ反力要素とするとともに、他方を変速機７に動力を出力する出力要素とすることができる。

例えば、モータＭＧ１を発電機として機能させることによりサンギヤＳ１を反力要素とした場合、動力分配機構４は、リングギヤＲ１を介して入力されるエンジン２からの動力をサンギヤＳ１側とキャリヤＣ１側とにそのギヤ比（サンギヤＳ１の歯数とリングギヤＲ１の歯数との比）に応じて分配する。また、モータＭＧ１の起電力を他のモータＭＧ２に供給してこれを電動機として機能させることにより、エンジン２からの動力と電動機として機能するモータＭＧ２からの動力とを統合してキャリヤＣ１から出力する。これに対して、モータＭＧ２を発電機として機能させることによりキャリヤＣ１を反力要素とした場合には、動力分配機構４は、リングギヤＲ１を介して入力されるエンジン２からの動力をサンギヤＳ１側とキャリヤＣ１側とにそのギヤ比に応じて分配する。また、モータＭＧ２の起電力を一方のモータＭＧ１に供給してこれを電動機として機能させることにより、エンジン２からの動力と電動機として機能するモータＭＧ１からの動力とを統合してサンギヤＳ１から出力する。

つぎに、変速機７について説明すると、図１に示す変速機７は、変速比を複数段階に設定できるように構成されており、特に単一の軸線上に構成部材を配列した構成とされている。この種の変速機は、少なくとも三つの回転要素が相互に差動回転する遊星歯車機構もしくは遊星ローラ機構によって構成することができ、図１に示す例では、二組の遊星歯車機構を組み合わせた複合遊星歯車機構として構成されている。

具体的に説明すると、二組のシングルピニオン型遊星歯車機構３２，３３が互いに隣接して同一軸線上に配置されており、モータＭＧ１寄りに配置されている第１の変速用の遊星歯車機構３２はこの発明の第１変速用差動回転機構に相当し、前述した第１モータ軸２０に接続されたサンギヤＳ２と、このサンギヤＳ２と同心円上に配置されている内歯歯車であるリングギヤＲ２と、サンギヤＳ２およびリングギヤＲ２に噛合するピニオンギヤＰ２を自転自在かつ公転自在に保持しているキャリアＣ２とを有している。また、第２の変速用の遊星歯車機構３３はこの発明の第２変速用差動回転機構に相当し、前述したキャリヤ軸３１に連結されているサンギヤＳ３と、このサンギヤＳ３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Ｒ３と、これらサンギヤＳ３およびリングギヤＲ３の間に配置されてそれぞれに噛み合っているピニオンギヤＰ３を自転自在かつ公転自在に保持しているキャリヤＣ３とを有している。そして、各遊星歯車機構３２，３３におけるキャリヤＣ２，Ｃ３と互いに連結され、あるいは共用されており、さらにこれらのキャリヤＣ２，Ｃ３は両者一体となって駆動軸６に連結されている。

そして、第１の遊星歯車機構３２および第２の遊星歯車機構３３のそれぞれに対応して切替機構Ｋ２，Ｋ３が設けられている。これらの切替機構Ｋ２，Ｋ３は、各遊星歯車機構３２，３３におけるリングギヤＲ２，Ｒ３の連結箇所もしくは連結する相手部材を切り替えるための機構であり、この発明における第１固定手段および第２固定手段に相当している。また、これらの切替機構Ｋ２，Ｋ３は、噛み合い式あるいは摩擦式などの適宜の形式の係合機構によって構成することができ、図１に示す例では、ドグクラッチによって構成されている。

先ず、一方の切替機構Ｋ２について説明すると、第１の遊星歯車機構３２におけるリングギヤＲ２の外周部にスプライン歯３４が設けられており、その外周側にはケーシングなどの固定部２３に一体化された固定スプライン３５が設けられている。これらスプライン歯３４と固定スプライン３５とは、相互に軸線方向にずれて位置している。そして、これらのスプライン歯３４と固定スプライン３５との間にスリーブ３６が、前記アクチュエータ２８によって軸線方向に往復動させられるように配置されている。そのスリーブ３６の内周面と外周面とのそれぞれには、リングギヤＲ２に一体のスプライン歯３４と固定スプライン３５とに噛み合うスプライン歯が形成されている。したがって、スリーブ３６が、スプライン歯３４と固定スプライン３５とのいずれか一方にのみ噛み合う位置に移動させられている状態では、リングギヤＲ２が回転可能であり、またスリーブ３６がスプライン歯３４と固定スプライン３５との両方に係合している状態では、リングギヤＲ２が固定部２３に連結されて回転が阻止されるように、すなわち固定されるように構成されている。したがって、この切替機構Ｋ２がこの発明の第１固定手段に相当している。

つぎに他方の切替機構Ｋ３について説明すると、第２の遊星歯車機構３３におけるリングギヤＲ３の外周部にスプライン歯３７が設けられており、その外周側にはケーシングなどの固定部２３に一体化された固定スプライン３８が設けられている。これらのスプライン歯３７と固定スプライン３８との間にスリーブ３９が、前記アクチュエータ２８によって軸線方向に往復動させられるように配置されている。そのスリーブ３９の内周面と外周面とのそれぞれには、リングギヤＲ３に一体のスプライン歯３７と固定スプライン３８とに噛み合うスプライン歯が形成されている。したがって、スリーブ３９が、スプライン歯３７と固定スプライン３８との何れか一方にのみ噛み合う位置に移動させられている状態では、リングギヤＲ３が回転可能であり、またスリーブ３９がスプライン歯３７と固定スプライン３８との両方に係合している状態では、リングギヤＲ３が固定部２３に連結されて回転が阻止されるように、すなわち固定されるように構成されている。したがって、この切替機構Ｋ３がこの発明の第２固定手段に相当している。

また、この発明の第２固定手段に相当する切替機構Ｋ３は、リンクギヤＲ３をキャリヤＣ３に連結して第２の遊星歯車機構３３の全体を一体化させるクラッチ機構を兼ねている。すなわち、キャリヤＣ３もしくは駆動軸６には、リングギヤＲ３に一体のスプライン歯３７と同一外径のスプライン歯４０が設けられており、これらのスプライン歯３７，４０は互いに隣接して配置されている。そして、スリーブ３９がこれら両方のスプライン歯３７，４０に係合する位置に移動した状態では、スリーブ３９が固定スプライン３８から外れてリングギヤＲ３およびキャリヤＣ３が回転できるように構成されている。

さらに、第１の遊星歯車機構３２におけるリングギヤＲ２を選択的に固定する切替機構Ｋ２は、モータＭＧ１の第１モータ軸２０を選択的に固定するブレーキ機構を兼ねている。すなわち、第１モータ軸２０には、リングギヤＲ２に一体のスプライン歯３４と同一外径のスプライン歯４１が設けられており、これらのスプライン歯３４，４１は互いに隣接して配置されている。そして、スリーブ３６が第１サンギヤ軸２０と一体のスプライン歯４１側に移動した場合にスリーブ３６がそのスプライン歯４１と固定スプライン３５とに係合して第１サンギヤ軸２０の回転を阻止するように、すなわち第１サンギヤ軸２０を固定するように構成されている。

上記のように構成された変速機７から動力が伝達される駆動軸６は終減速機であるデファレンシャルＤＦに連結されており、このデファレンシャルＤＦから左右の後輪ＲＷａ，ＲＷｂに動力が出力されるようになっている。

このように構成される変速機７は、例えば平行軸式の変速機に比べて軸方向および径方向の寸法を大幅に小さくすることが可能である。また、第１の変速用の遊星歯車機構３２および第２の変速用の遊星歯車機構３３は、エンジン２、モータＭＧ１，ＭＧ２および動力分配機構４の下流側にこれらと同一軸線上に配置可能であるから、上記の変速機７を用いれば、軸受を簡素化できるとともに軸受の数を減らすことができる。

そして、この変速機７では、次のようにして変速比を複数段階に設定することができる。すなわち、切替機構Ｋ３により第２の遊星歯車機構３３のリングギヤＲ３を回転不能に固定すれば、キャリア軸３１からの動力を第２の変速用の遊星歯車機構３３のギヤ比ρ２に基づく変速比（（１＋ρ２）／ρ２）で変速して駆動軸６に伝達することができる。また、切替機構Ｋ２により第１の変速用の遊星歯車機構３２のリングギヤＲ２を回転不能に固定すれば、第１モータ軸２０からの動力を第１の変速用の遊星歯車機構３２のギヤ比ρ１に基づく変速比（（１＋ρ１）／ρ１）で変速して駆動軸６に伝達することができる。さらに、切替機構Ｋ３により第２の変速用の遊星歯車機構３３のキャリヤＣ３とリングギヤＲ３とを連結すれば、第２の変速用の遊星歯車機構３３を構成するサンギヤＳ３、リングギヤＲ３およびキャリヤＣ３が実質的に一体化されることになるので、キャリア軸３１からの動力を変速比が「１」で駆動軸６に伝達することができる。

以下、切替機構Ｋ３により第２の変速用の遊星歯車機構３３のリングギヤＲ３を回転不能に固定する状態を変速機７の「第１変速状態（１速）」という。また、切替機構Ｋ２により第１の変速用の遊星歯車機構３２のリングギヤＲ２を回転不能に固定する状態を変速機７の「第２変速状態（２速）」という。さらに、切替機構Ｋ３により第２の変速用の遊星歯車機構３３を構成するキャリヤＣ３とリングギヤＲ３とを接続する状態を変速機７の「第３変速状態（３速）」という。

そして、ハイブリッドＥＣＵ８は、ＣＰＵ４２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、ＣＰＵ４２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ４３と、データを一時的に記憶するＲＡＭ４４と、図示しない入出カボートおよび通信ポートとを備えている。ハイブリッドＥＣＵ８には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）４５からのイグニッション信号、シフトレバー４６の操作位置であるシフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ４７からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル４８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４９からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル５０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５１からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ５２からの車速Ｖが入力ポートを介して入力される。そして、ハイブリッドＥＣＵ８は、上述したように、エンジンＥＣＵ９やモータＥＣＵ１４、バッテリＥＣＵ１７と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ９やモータＥＣＵ１４、バッテリＥＣＵ１７と各種制御信号やデータを相互に通信している。また、切替機構Ｋ１や変速機７の切替機構Ｋ２，Ｋ３を駆動するアクチュエータ２８もハイブリッドＥＣＵ８により制御されている。

つぎに、上述のように構成された動力出力装置１の動作について説明する。図２から図７は、エンジン２の運転を伴って動力出力装置１を動作させる場合に車速に応じて変速機７の変速比をシフトアップ方向に変化させていくときの動力分配機構４および変速機７における主たる要素の回転数やトルクの関係を例示する説明図であり、各機構を構成している遊星歯車機構についての共線図で示してある。動力出力装置１が図２から図７に示す状態で動作する際には、アクセルペダル４８の踏み込み量や車速Ｖに基づくハイブリッドＥＣＵ８の統括的な制御に基づいて、エンジンＥＣＵ９によりエンジン２が、またモータＥＣＵ１４によりモータＭＧ１，ＭＧ２がそれぞれ制御され、さらにアクチュエータ２８（切替機構Ｋ１、変速機７の切替機構Ｋ２，Ｋ３）はハイブリッドＥＣＵ８により直接制御される。

なお、図２から図７において、「Ｓ１」の符号を付してある縦軸は動力分配機構４のサンギヤＳ１の回転数（モータＭＧ１すなわち第１モータ軸２０の回転数Ｎｍ１）を示し、「Ｒ１」の符号を付してある縦軸は動力分配機構４のリングギヤＲ１の回転数（エンジン２の回転数Ｎｅ）を示し、「Ｃ１，Ｒ０」の符号を付してある縦軸は動力分配機構４のキャリヤＣ１（キャリア軸３１および減速機構５のリングギヤＲ０）の回転数を示し、「Ｃ０」の符号を付してある縦軸は減速機構５のキャリヤＣ０の回転数を示し、「Ｓ０」の符号を付してある縦軸は減速機構５のサンギヤＳ０の回転数（モータＭＧ２すなわち第２モータ軸５３の回転数Ｎｍ２）を示している。また、「Ｓ２，Ｓ３」の符号を付してある縦軸は変速機７における第２の変速用の遊星歯車機構３３のサンギヤＳ３および第１の変速用の遊星歯車機構３２のサンギヤＳ２の回転数を示し、「Ｃ２，Ｃ３」の符号を付してある縦軸は変速機７におけるキャリヤＣ３（駆動軸６）の回転数を示し、「Ｒ３」の符号を付してある縦軸は第２の変速用の遊星歯車機構３３におけるリングギヤＲ３の回転数を示し、「Ｒ２」の符号を付してある縦軸は第１の変速用の遊星歯車機構３２におけるリングギヤＲ２の回転数を示している。

動力出力装置１を搭載した車両が発進する際には、図２に示すように、切替機構Ｋ１によって、動力分配機構４のサンギヤＳ１と第１のモータＭＧ１とが連結される。また、切替機構Ｋ３により第２の変速用の遊星歯車機構３３におけるリングギヤＲ３が固定部２３に連結されて回転不能に固定され、その結果、変速機７が第１変速状態に設定される。さらに、第１のモータＭＧ１が発電機として機能するように制御され、そのモータＭＧ１を駆動するトルクＴｍ１がサンギヤＳ１にいわゆる負のトルクとして作用し、サンギヤＳ１が反力要素となる。また、第１のモータＭＧ２は電動機として機能するように制御され、そのトルクＴｍ２が減速機構５によって増幅された後、キャリヤＣ１に伝達され、いわゆるトルクアシストを行う。このように、モータＭＧ１が発電機として機能するとともにモータＭＧ２が電動機として機能するモードを、以下、「第１トルク変換モード」という。

この第１トルク変換モードを設定している状態でエンジン２を駆動すると、その動力が動力分配機構４によってそのサンギヤＳ１側とキャリヤＣ１側とに分配される。そのキャリヤＣ１には、変速機７を介して車両の負荷が掛かっており、またサンギヤＳ１には第１のモータＭＧ１が連結されているので、そのモータＭＧ１の回転数に応じてエンジン２の回転数が変化する。すなわち、エンジン回転数をモータＭＧ１によって制御でき、エンジン２を燃費の良い運転点で駆動することができる。言い換えれば、駆動軸６もしくは後輪ＲＷａの回転数とエンジン回転数との比である変速比を無段階に、あるいは連続的に変化させることができる。

一方、サンギヤＳ１に連結されている第１のモータＭＧ１は、エンジン２から伝達されるトルクＴｅで回転させられて発電機として機能しており、その起電力は、第２のモータＭＧ２に供給され、このモータＭＧ２が電動機として機能し、そのトルクが減速機構５によって増幅された後、キャリヤＣ１に伝達される。すなわち、エンジン２が出力した動力の一部は、電力に変換させた後、モータＭＧ２によって機械的な動力に再変換され、キャリヤＣ１に加えられる。

キャリヤＣ１から第２の変速用の遊星歯車機構３３におけるサンギヤＳ３にトルクが伝達される。その遊星歯車機構３３におけるリングギヤＲ３が切替機構Ｋ３によって固定されているので、出力要素であるキャリヤＣ３は、入力要素であるサンギヤＳ３より低速で回転する。すなわち、第２の変速用遊星歯車機構３３は減速機として機能し、サンギヤＳ３に入力されたトルクが、その遊星歯車機構３３のギヤ比ρ２に応じて増幅されてキャリヤＣ１から駆動軸６に出力される。なお、この場合の変速機７による変速比は、（（１＋ρ２）／ρ２）である。

図２に示す状態すなわち変速機７が第１変速状態にあり、かつトルク変換モードが第１トルク変換モードである状態で車速Ｖが増大すると、やがて、モータＭＧ１（およびサンギヤＳ１ならびに第１モータ軸２０）の回転数Ｎｍ１の低下に伴い、それまで負の値を示していた第１の変速用の遊星歯車機構３２のリングギヤＲ２の回転数がほぼゼロになる。この状態は、リングギヤＲ２が固定スプライン３５あるいは第２の変速用遊星歯車機構３３におけるリングギヤＲ３に回転同期した状態であり、したがって切替機構Ｋ２におけるスリーブ３６を固定スプライン３５に噛み合わせることが可能になる。図３には、各切替機構Ｋ２，Ｋ３をいわゆる係合状態にして各リングギヤＲ２，Ｒ３を固定している状態を示してある。

このようにして各切替機構Ｋ２，Ｋ３により第１の変速用の遊星歯車機構３２のリングギヤＲ２と第２の変速用の遊星歯車機構３３のリングギヤＲ３との両方を回転不能に固定した状態で、各モータＭＧ１，ＭＧ２に対するトルク指令を値０に設定すれば、各モータＭＧ１，ＭＧ２は、力行および回生のいずれをも行わずに空転する。その結果、エンジン２が出力した動力（トルク）は、電気エネルギヘの変換を伴うことなく、固定された（一定の）変速比（第１変速状態の変速比と第２変速状態の変速比との間の値）で機械的（直接）に駆動軸６に伝達される。したがって、この場合には、電力への変換および電力から機械的動力への変換に伴うエネルギ損失を回避できるので、動力の伝達効率あるいはエネルギ効率が良好になる。このように、切替機構Ｋ２，Ｋ３により第１の変速用の遊星歯車機構３２のリングギヤＲ２と変速機７の第２の変速用の遊星歯車機構３３のリングギヤＲ３との両方を回転不能に固定するモードを、以下、「同時係合モード」といい、特に、図３に示す状態を「１−２速同時係合状態」という。

図３に示す１−２速同時係合状態の状態から切替機構Ｋ３を解放状態とすることにより第２の変速用の遊星歯車機構３３におけるリングギヤＲ３の固定を解除し、そのリングギヤＲ３を回転できるようにすれば、変速機７の変速段（変速比）は第２変速状態となる。すなわち、変速機７では、第１の変速用の遊星歯車機構３２におけるリングギヤＲ２が固定され、その状態でサンギヤＳ２からトルクが入力されるので、第２の変速用の遊星歯車機構３２が変速作用を行う。その場合、第２の変速用遊星歯車機構３２のギヤ比ρ１が、第１変速状態で変速作用を行う第２の変速用遊星歯車機構３３のギヤ比ρ２より小さいので、第２変速状態での変速機７の変速比は、前述した第１変速状態での変速比より小さくなる。この状態を図４に示してある。

この第２変速状態では、第２のモータＭＧ２が発電機として機能するように制御される。したがって、動力分配機構４では、そのリングギヤＲ１にエンジン２から動力が入力されてこれが入力要素となり、またキャリヤＣ１に第２のモータＭＧ２を発電機として機能させることに伴う反力が作用してこれが反力要素となる。そして、サンギヤＳ１が出力要素となり、サンギヤ軸１９および切替機構Ｋ１ならびに第１モータ軸２０を介して、前記第１の変速用の遊星歯車機構３２におけるサンギヤＳ２にトルクが伝達される。その場合、第２のモータＭＧ２による起電力が第１のモータＭＧ１に供給されてこれが電動機として機能し、その出力されたトルクが第１モータ軸２０を介してサンギヤＳ２に伝達される。すなわち、エンジン２が出力した動力の一部が電力への変換を伴って変速機７に伝達される。このようにモータＭＧ２が発電機として機能するとともにモータＭＧ１が電動機として機能するモードを、以下、「第２トルク変換モード」という。

この第２トルク変換モードは、前述した第１トルク変換モードにおいて反力を発生させるモータとトルクアシストを行うモータとを入れ替え、かつ変速機７を第１変速状態から第２変速状態に切り替えたモードであるから、第１トルク変換モードと同様に、モータＭＧ２の回転数を制御することにより、エンジン２の回転数と出力要素となっているサンギヤＳ１の回転数との比を無段階に、あるいは連続的に変化させることができる。そして、サンギヤＳ１あるいは第１モータ軸２０に出力された動力は、第１の変速用の遊星歯車機構３２のギヤ比ρ１に基づく変速比（（１＋ρ１）／ρ１）で変速（減速）された後、駆動軸６に出力される。

図４に示す状態すなわち変速機７が第２変速状態にあり、かつトルク変換モードが第２トルク変換モードである状態で車速Ｖが増大すると、第２の変速用の遊星歯車機構３３においてはそのキャリヤＣ３の回転数が相対的に増大するので、サンギヤＳ３およびリングギヤＲ３ならびにキャリヤＣ３の回転数が互いにほぼ一致し、これらの要素が一体となって回転するようになる。その状態を図５に示してあり、キャリヤＣ３とリングギヤＲ３とがいわゆる回転同期し、その結果、ドグクラッチによって構成されている切替機構Ｋ３を切替動作させて第２の変速用の遊星歯車機構３３のキャリヤＣ３とリングギヤＲ３とを接続することが可能になる。

このようにして、切替機構Ｋ２により第１の変速用の遊星歯車機構３２のリングギヤＲ２を回転不能に固定したまま切替機構Ｋ３により第２の変速用の遊星歯車機構３３のキャリヤＣ３とリングギヤＲ３とを連結した状態で、モータＭＧ１およびモータＭＧ２に対するトルク指令値をゼロに設定すれば、各モータＭＧ１，ＭＧ２は、力行および回生のいずれをも実行せずに空転する。その結果、エンジン２からの動力（トルク）は、電気エネルギヘの変換を伴うことなく、固定された（一定の）変速比（第２変速状態の変速比と第３変速状態での変速比との間の値）で機械的（直接）に駆動軸６に伝達される。したがって、この場合には、電力への変換および電力から機械的動力への変換に伴うエネルギ損失を回避できるので、動力の伝達効率あるいはエネルギ効率が良好になる。このように、切替機構Ｋ２により第１の変速用の遊星歯車機構３２のリングギヤＲ２を回転不能に固定したまま第２の変速用の遊星歯車機構３３のキャリヤＣ３とリングギヤＲ３とを切替機構Ｋ３により接続するモードを、以下、「同時係合モード」といい、特に、図５に示す状態を「２−３速同時係合状態」という。

図５に示す２−３速同時係合状態から切替機構Ｋ２を解放状態とすることにより第１の変速用の遊星歯車機構３２のリングギヤＲ２の固定を解除し、そのリングギヤＲ２を回転できるようにすれば、図６に示すように、変速機７の変速段（変速比）は第３変速状態になる。

この第３変速状態では、切替機構Ｋ３によって第２の変速用の遊星歯車機構３３におけるサンギヤＳ３およびリングギヤＲ３ならびにキャリヤＣ３がいわゆるロックされてその全体が一体となって回転するので、変速機７の変速比は「１」になる。したがって、図６に示すように、動力分配機構４のキャリヤＣ１からキャリヤ軸３１を介して変速機７に伝達された動力は、第１の変速用の遊星歯車機構３２を介してそのまま駆動軸６に出力される。そして、この場合、動力分配機構４のキャリヤＣ１が出力要素となるとともにサンギヤＳ１が反力要素となるので、トルク変換モードは上述した第１トルク変換モードとなる。したがって、モータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン２の回転数と出力要素となっているキャリアＣ２に直結された駆動軸６の回転数との比を無段階に、あるいは連続的に変化させることができる。

図６に示す状態すなわち変速機７が第３変速状態にあり、かつトルク変換モードが第１トルク変換モードである状態で車速Ｖが増大すると、エンジン回転数を燃費の良い回転数に維持するために、発電機として機能して反力を発生している第１のモータＭＧ１の回転数が次第に低下させられ、ついにはその回転数がゼロになる。その状態を図７に示してあり、モータＭＧ１の回転が止まることにより、第１モータ軸２０、サンギヤＳ１および第１の変速用の遊星歯車機構３２のサンギヤＳ２の回転数がゼロになる。その結果、第１モータ軸２０に一体に設けてあるスプライン歯４１の回転が止まるので、言い換えれば切替機構Ｋ２のスリーブ３６と回転同期するので、そのスリーブ３６を軸線方向に移動させてスプライン歯４１に係合させ、第１モータ軸２０すなわちモータＭＧ１ならびに動力分配機構４のサンギヤＳ１を固定することができる。

このようにして動力分配機構４のサンギヤＳ１を切替機構Ｋ２によって機械的に固定した場合、動力分配機構４はリングギヤＲ１にエンジン２から動力が入力されてこれが入力要素となり、またサンギヤＳ１が固定要素となるので、動力分配機構４は増速機として機能し、したがってリングギヤＲ１に動力は増速されてキャリヤＣ１から変速機７に出力される。一方、変速機７ではその第２の変速用の遊星歯車機構３３が、そのキャリヤＣ３とリングギヤＲ３とが連結されて一体となって回転しているので、変速機７に入力された動力はそのまま駆動軸６に出力される。すなわち、各モータＭＧ１，ＭＧ２に対するトルク指令値をゼロに制御することにより、各モータＭＧ１，ＭＧ２は、力行および回生のいずれをも行わずに空転する。その結果、エンジン２からの動力は、電気エネルギヘの変換を伴うことなく、固定された（一定の）変速比（第３変速状態の変速比よりも増速側の値）で変速された後に駆動軸６に直接伝達される。

したがって、この場合には、電力への変換および電力から機械的動力への変換に伴うエネルギ損失を回避できるので、動力の伝達効率あるいはエネルギ効率が良好になる。このように、切替機構Ｋ３によりキャリヤＣ３とリングギヤＲ３とを連結して変速機７における第２の変速用の遊星歯車機構３３を実質的にロックしたまま、切替機構Ｋ２により第１モータ軸２０（モータＭＧ１）を回転不能に固定するモードを、以下、「同時係合モード」といい、特に、図７に示す状態を「３速固定状態」という。なお、変速機７の変速比を低速側に変化させる場合には、基本的には、上述した制御とは逆の順序で変速制御を行えばよい。

この発明に係る上記の動力出力装置１では、更に、エンジン２が出力した動力を、電力変換を伴わずに駆動軸６に出力できる三つの駆動状態（もしくはモード）を設定することができる。すなわち、上述した構成では、前述したロック機構Ｋ０によって動力分配機構４におけるサンギヤＳ１とキャリヤＣ１とを連結すると、動力分配機構４の全体が一体となって回転するので、エンジン２から入力された動力がそのままサンギヤ軸１９とキャリヤ軸３１とに出力される。こうして出力された動力は、変速機７に入力される。その変速機７は前述したように、第１速状態および第２速状態ならびに第３速状態の三つの変速段（変速比）を設定できるから、結局、動力分配機構４をいわゆるロックした状態に対して三つの変速状態を設定できるので、電力変換を伴わない駆動モードとして、更に三つのモードを設定できる。

図８は動力分配機構４をその全体が一体となるようにロックし、かつ変速機７を第１速状態にした場合の共線図であり、この状態では、前記ロック機構Ｋ０が係合状態に制御されて動力分配機構４におけるサンギヤＳ１とキャリヤＣ１とが連結される。したがって、サンギヤＳ１およびキャリヤＣ１ならびにリングギヤＲ１の各要素の回転数は同じになる。一方、変速機７では、一方の切替機構Ｋ２がいわゆる解放状態に制御されて第１の変速用の遊星歯車機構３２におけるリングギヤＲ２および第１モータ軸２０の固定が解除されてこれらが自由に回転できる状態に設定され、かつ他方の切替機構Ｋ３がいわゆる係合状態に制御されて第２の変速用の遊星歯車機構３３におけるリングギヤＲ３が固定され、その結果、変速機７は第１変速状態になる。

このような駆動状態は、「差動ロック・第１変速状態」と称することができ、その差動ロック・第１変速状態では、エンジン２から動力分配機構４のリングギヤＲ１に入力された動力が、そのまま第２の変速用遊星歯車機構３３におけるサンギヤＳ３に入力される。その第２の変速用遊星歯車機構３３はリングギヤＲ３が固定されていることにより減速機として機能するから、サンギヤＳ３に入力されたトルクが増幅されてキャリヤＣ３から駆動軸６に出力される。したがって、エンジン回転数と駆動軸６の回転数との比である変速比は、第２の変速用の遊星歯車機構３３におけるギヤ比ρ２に応じた値となり、具体的に、（（１＋ρ２）／ρ２）となる。したがって、この差動ロック・第１変速状態では、いずれのモータＭＧ１，ＭＧ２も電動機および発電機として機能する必要がないので、電力変換を伴わずに、エンジン２から駆動軸６に動力を伝達でき、その結果、動力伝達効率を向上させ、また燃費を向上させることができる。なお、この場合、サンギヤ軸１９と第１モータ軸２０とは、切替機構Ｋ０をいわゆる解放状態とすることにより切り離しておくことが好ましい。モータＭＧ１の連れ回りによる損失を防止するためである。

図９はいわゆる差動ロック・第２変速状態を示している。これは、ロック手段Ｋ０をいわゆる係合状態に設定して動力分配機構４の全体を一体回転するようにし、かつ変速機７を第２変速状態にして設定される。すなわち、変速機７における一方の切替機構Ｋ３を解放状態に制御して第２の変速用の遊星歯車機構３３におけるリングギヤＲ３の固定を解除し、かつ他の切替機構Ｋ２によって第１の変速用遊星歯車機構３２におけるリングギヤＲ２を固定する。さらに、動力分配機構４のサンギヤＳ１から第１の変速用遊星歯車機構３２におけるサンギヤＳ２に動力を伝達するために、切替機構Ｋ０を係合状態に制御してサンギヤ軸１９と第１モータ軸２０とを連結する。

このいわゆる差動ロック・第２変速状態では、エンジン２から動力分配機構４のリングギヤＲ１に入力された動力が、そのまま第１の変速用遊星歯車機構３２におけるサンギヤＳ２に入力される。その第１の変速用遊星歯車機構３２はリングギヤＲ２が固定されていることにより減速機として機能するから、サンギヤＳ２に入力されたトルクが増幅されてキャリヤＣ２から駆動軸６に出力される。したがって、エンジン回転数と駆動軸６の回転数との比である変速比は、第１の変速用の遊星歯車機構３２におけるギヤ比ρ１に応じた値となり、具体的に、（（１＋ρ１）／ρ１）となる。したがって、この差動ロック・第２変速状態では、いずれのモータＭＧ１，ＭＧ２も電動機および発電機として機能する必要がないので、電力変換を伴わずに、エンジン２から駆動軸６に動力を伝達でき、その結果、動力伝達効率を向上させ、また燃費を向上させることができる。

図１０はいわゆる差動ロック・第３変速状態を示している。これは、ロック手段Ｋ０をいわゆる係合状態に設定して動力分配機構４の全体を一体回転するようにし、かつ変速機７を第３変速状態にして設定される。すなわち、変速機７における一方の切替機構Ｋ３によって第２の変速用の遊星歯車機構３３におけるキャリヤＣ３とリングギヤＲ３とを連結して第２の変速用の遊星歯車機構３３を一体回転するように設定し、かつ他の切替機構Ｋ２を解放状態に制御して第１の変速用の遊星歯車機構３２におけるリングギヤＲ２の固定を解除し、その自由な回転を許容する。なお、この場合、サンギヤ軸１９と第１モータ軸２０とは、切替機構Ｋ０をいわゆる解放状態とすることにより切り離しておくことが好ましい。モータＭＧ１の連れ回りによる損失を防止するためである。

このいわゆる差動ロック・第３変速状態では、エンジン２から動力分配機構４のリングギヤＲ１に入力された動力が、そのまま第２の変速用遊星歯車機構３３におけるサンギヤＳ３に入力される。その第２の変速用遊星歯車機構３３はリングギヤＲ３とキャリヤＣ３とが連結されてその全体が一体となって回転するので、サンギヤＳ３に入力されたトルクがそのまま駆動軸６に出力される。したがって、エンジン２が出力した動力は、そのまま駆動軸６に出力され、エンジン回転数と駆動軸６の回転数との比である変速比は「１」になる。この差動ロック・第３変速状態においても、いずれのモータＭＧ１，ＭＧ２も電動機および発電機として機能する必要がないので、電力変換を伴わずに、エンジン２から駆動軸６に動力を伝達でき、その結果、動力伝達効率を向上させ、また燃費を向上させることができる。

このように差動ロック・第１変速状態ないし差動ロック・第３変速状態のいずれもエンジン２を駆動軸６に機械的な手段で直結した駆動モードになるので、燃費効率の良好なエンジン回転数となる車速で設定することにより、車両の全体としての燃費を向上させることができる。また、これら三つの駆動モードを設定するための新たな機構は上記のロック機構Ｋ０であるが、これは、図１に示すように、動力分配機構４を構成している遊星歯車機構もしくは遊星ローラ機構の外周側にオーバーラップして設けることができるので、動力出力装置１の全長を長くする要因にはならず、したがって図１に示すように構成することにより、いわゆるエンジン直結モードが多く、しかも全体としてコンパクトで、特にエンジン前置き後輪駆動車に対する車載性の良好な動力出力装置１を得ることができる。

上述したように、この発明に係る動力出力装置１では、変速機７の変速比の変更すなわち第１変速状態ないし第３変速状態への切り替えに伴って、第１トルク変換モードと第２トルク変換モードとに交互に切り替えられるので、電動機として機能するモータＭＧ２，ＭＧ１の回転数Ｎｍ２，Ｎｍ１が増大した場合に、発電機として機能するモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２が負の値にならないように制御することができる。したがって、この発明に係る動力出力装置１によれば、いずれかのトルク変換モードにおいて、車速が増大した場合に、燃費効率を考慮したエンジン回転数に維持するために、反力を発生するべきモータＭＧ１，ＭＧ２が負方向に回転して電動機として機能し、かつその電力をいわゆるトルクアシストを行うべきモータＭＧ２，ＭＧ１に供給してこれが発電機として機能する動力循環を防止もしくは抑制することができる。

例えば、第１トルク変換モードを設定している状態で、第１のモータＭＧ１の回転数が負になることに伴い、キャリア軸３１に出力される動力の一部を用いてモータＭＧ２が発電し、かつそのモータＭＧ２で発電された電力をモータＭＧ１が消費して動力を出力するという動力循環や、第２トルク変換モードが設定されている状態で、第２のモータＭＧ２の回転数が負になることに伴い、第１モータ軸２０に出力される動力の一部を用いてモータＭＧ１が発電し、かつそのモータＭＧ１で発電された電力をモータＭＧ２が消費して動力を出力するという動力循環の発生を抑制することが可能となる。その結果、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上させることができる。また、動力循環を抑制できることに伴いモータＭＧ１，ＭＧ２の最高回転数を抑えることができるので、モータＭＧ１，ＭＧ２を小型化することが可能となる。

さらに、上述した同時係合モードを設定した状態では、１−２速同時係合状態、２−３速同時係合状態および３速固定状態、ならびにロック機構Ｋ０によって差動ロックした第１変速状態ないし第３変速状態のそれぞれに固有の変速比でエンジン２からの動力を機械的（直接）に駆動軸６に伝達することができるので、電気エネルギヘの変換を伴うことなくエンジン２から駆動軸６に動力を機械的に出力する機会を増やして、より広範な運転領域において動力の伝達効率をより一層向上させることができる。

一般に、エンジンと二つの電動機と動力分配機構とを用いた動力出力装置では、エンジンと駆動軸との間の減速比が比較的大きいときにエンジンの動力が電気エネルギにより多く変換されるので、動力の伝達効率が悪化するとともにモータＭＧ１，ＭＧ２の発熱を招く傾向にある。しかしながら、上述の同時係合モードや差動ロックした第１変速状態ないし第３変速状態は、特にエンジン２と駆動軸６との間の減速比が比較的大きい場合に特に有利なものとなる。また、実施例の動力出力装置１では、変速機７の変速比を変更する際に、第１トルク変換モードと第２トルク変換モードとの間で一旦、同時係合モードを設定できるので、変速比の変更時におけるいわゆるトルク抜けを生じることはなく、変速比の変更すなわち第１トルク変換モードと第２トルク変換モードとの切り替えを行うことができ、しかもその切り替えを極めてスムースかつショック無く実行することが可能となる。

この発明に係る動力出力装置１は、少なくともいずれか一方のモータＭＧ１，ＭＧ２を動力源とすることができる。これは、エンジン２を停止させた状態でバッテリ１２からの電力を用いてモータＭＧ１やモータＭＧ２に動力を出力させ、その動力で車両を走行させるモータ走行モードである。図１に示す動力出力装置１でモータ走行する場合は、モータＭＧ２のみに動力を出力させる第１モータ走行モードと、モータＭＧ１のみに動力を出力させる第２モータ走行モードと、モータＭＧ１およびＭＧ２の両方に動力を出力させる第３モータモードとが可能である。これら第１ないし第３のモータ走行モードを実行する際には、切替機構Ｋ１が解放状態とされ、サンギヤ軸１９と第１モータ軸２０との接続が解除される。動力を出力しないモータＭＧ１，ＭＧ２やエンジン２の連れ回りによる損失を回避するためである。

第１モータ走行モードを実行する際には、例えば切替機構Ｋ１を解放状態とすると共に切替機構Ｋ３により第２の変速用の遊星歯車機構３３のリングギヤＲ３を回転不能に固定することにより、変速機７を第１変速状態に設定する。あるいは切替機構Ｋ３により第２の変速用の遊星歯車機構３３を構成するキャリヤＣ３とリングギヤＲ３とを連結することにより、変速機７を第３変速状態に設定し、モータＭＧ２のみを駆動制御する。これにより、図１１において一点鎖線で示すように、モータＭＧ２からキャリヤＣ１に対して動力が伝達され、この動力はキャリア軸３１から第１変速状態あるいは第３変速状態にある変速機７を介して駆動軸６に伝達される。その場合、切替機構Ｋ１が解放状態とされてサンギヤＳ１と第１モータ軸２０との接続が解除されているので、動力分配機構４がいわゆるフリー状態になってエンジン２との間のトルクの伝達を行わず、その結果、エンジン２の連れ回りが回避される。また、同様に、第１の変速用の遊星歯車機構３２がいわゆるフリー状態になってトルクの伝達を行わないから、モータＭＧ１の連れ回しが回避され（図１１参照）、その結果、動力の伝達効率の低下を抑制することができる。

また、第２モータ走行モードは、例えば切替機構Ｋ１を解放するとともに、切替機構Ｋ２により第１の変速用の遊星歯車機構３２のリングギヤＲ２を回転不能に固定して変速機７を第２変速状態にして設定される。この第２モータ走行モードでは、モータＭＧ１のみを駆動制御する。したがって、この第２モータ走行モードでは、図１１に二点鎖線で示すように、モータＭＧ１からサンギヤＳ１に対して動力が出力され、この動力はサンギヤ軸１９や第１モータ軸２０、第２変速状態にある変速機７を介して駆動軸６に伝達されることになる。その場合、切替機構Ｋ１が解放状態とされてサンギヤＳ１と第１モータ軸２０との接続が解除されているから、動力分配機構４がいわゆるフリー状態になってエンジン２との間のトルクの伝達を行わず、その結果、エンジン２の連れ回りが回避される。また、同様に、第２の変速用の遊星歯車機構３３がいわゆるフリー状態になってトルクの伝達を行わないから、モータＭＧ１の連れ回しが回避され（図１１参照）、その結果、動力の伝達効率の低下を抑制することができる。

さらに、第３モータ走行モードは、切替機構Ｋ２，Ｋ３のいずれかを用いて変速機７を前述した１−２速同時係合状態または２−３速同時係合状態に設定し、モータＭＧ１，ＭＧ２の両方を駆動制御する。両方のモータＭＧ１，ＭＧ２が動力を出力すれば、モータ走行モードにおいて大きな動力を駆動軸６に伝達することが可能となるので、モータ走行時における登坂性能や加速性能あるいはトーイング性能などを向上させることができる。なお、第１モータ走行モードおよび第２モータ走行モードにおいて、切替機構Ｋ１を繋いたまま、停止している一方のモータＭＧ１，ＭＧ２を連れ回した状態で他方のモータＭＧ１，ＭＧ２に動力を出力させてもよい。

ところで、この発明に係る上記の動力出力装置１では、第１ないし第３のモータ走行モード相互の間でのモード変更を行うことにより、モータ走行に際して変速機７の変速比を変更しながら動力を効率よく駆動軸６に伝達することができる。すなわち、切替機構Ｋ３により第２の変速用の遊星歯車機構３３のリングギヤＲ３を固定して変速機７を第１変速状態に設定するとともに、モータＭＧ２のみを駆動させる第１モータ走行モードにおいて変速機７の変速比をシフトアップ側に変更する場合、まずモータＭＧ１を駆動制御して第１の変速用の遊星歯車機構３２のリングギヤＲ２の回転数をゼロに近づける。次いで、切替機構Ｋ２により第１の変速用の遊星歯車機構３２のリングギヤＲ２を固定すれば、上述の第３モータ走行モードすなわち上述の１−２速同時係合状態に移行することができる。その後、切替機構Ｋ３を解放状態として第２の変速用の遊星歯車機構３３のリングギヤＲ３を回転自在とすれば、モータＭＧ１のみを駆動制御する第２モータ走行モードに移行するとともに変速機７を第２変速状態に設定してその変速比をシフトアップ側（２速）に変更することができる。

また、切替機構Ｋ２により第１の変速用の遊星歯車機構３２のリングギヤＲ２を固定して変速機７を第２変速状態に設定するとともにモータＭＧ１のみを駆動制御する第２モータ走行モードにおいて変速機７の変速比をシフトアップ側に変更する場合、まずモータＭＧ２を駆動制御して第２の変速用の遊星歯車機構３３のリングギヤＲ３の回転数をキャリヤＣ３（駆動軸６）の回転数と同期させる。次いで、切替機構Ｋ３により第２の変速用の遊星歯車機構３３のキャリヤＣ３とリングギヤＲ３とを接続すれば、第３モータ走行モードすなわち上述の２−３速同時係合状態に移行することができる。その後、切替機構Ｋ２を解放状態として第１の変速用の遊星歯車機構３２のリングギヤＲ２を回転自在とすれば、モータＭＧ２のみを駆動制御する第１モータ走行モードに移行するとともに変速機７を第３変速状態に設定してその変速比をシフトアップ側（３速）に変更することができる。

その結果、図１に示す動力出力装置１では、モータ走行モードで、変速機７を用いてキャリア軸３１または第１モータ軸２０の回転数を減速してトルクを増幅することができるので、モータＭＧ１，ＭＧ２に要求される最大トルクを低下させることが可能となり、モータＭＧ１，ＭＧ２の小型化を図ることができる。また、このようなモータ走行中における変速機７の変速比の変更に際しても、一旦、第３モータ走行モードすなわち同時係合モードを設定できるから、変速比の変更時におけるいわゆるトルク抜けを生じることはなく、変速比の変更を極めてスムースかつショック無く実行することが可能となる。

なお、モータ走行モードにおいて変速機７の変速比をシフトダウン方向に変化させる場合には、基本的に上述したアップシフトの制御とは逆の手順を実行すればよい。また、モータＭＧ２のみに動力を出力させる第１モータ走行モードまたはモータＭＧ１のみに動力を出力させる第２モータ走行モードにおいて、要求駆動力が増大したり、バッテリ１２の残容量ＳＯＣが低下したりしたような場合には、それまで動力を出力していなかったモータＭＧ１またはＭＧ２を駆動制御してその回転数Ｎｍ１またはＮｍ２を動力分配機構４のサンギヤＳ１またはキャリヤＣ１の回転数と同期させた上で切替機構Ｋ１を繋ぎ、当該モータＭＧ１またはＭＧ２によるエンジン２のモータリングを実行してエンジン２を始動させればよい。これにより、駆動軸６に動力を滑らかに伝達しながら、エンジン２を始動させることが可能となる。

さらに、モータＭＧ１およびＭＧ２の両方に動力を出力させる第３モータモードにおいてエンジン２を始動させる場合には、まず変速機７の目標変速比等に応じて継続して動力を出力させる一方のモータＭＧ１，ＭＧ２を選択したうえで、継続して動力を出力させない他方のモータＭＧ１，ＭＧ２による動力を上記一方のモータＭＧ１，ＭＧ２に出力させる動力移換処理を実行する。そして、動力移換処理の完了後に切替機構Ｋ２を解放状態とすることにより継続して動力を出力させない他方のモータＭＧ２，ＭＧ１を変速機７から切り離し、当該他方のモータＭＧ２，ＭＧ１を駆動制御してその回転数Ｎｍ２，Ｎｍ１を動力分配機構４のキャリヤＣ１またはサンギヤＳ１の回転数と同期させた上で切替機構Ｋ１を繋ぎ、当該モータＭＧ２，ＭＧ１によるエンジン２のモータリングを実行してエンジン２を始動させればよい。これにより、駆動軸６に動力を滑らかに伝達しながら、エンジン２を始動させることが可能となる。また、第１モータ走行モードおよび第２モータ走行モードにおいて、切替機構Ｋ１を繋いだまま、停止している一方のモータＭＧ１，ＭＧ２を連れ回した状態で他方のモータＭＧ１，ＭＧ２に動力を出力させているときには、停止していた一方のモータＭＧ１，ＭＧ２によるエンジン２のモータリングを実行すれば、エンジン２を始動させることができる。

つぎに、部品の共通化により、全体としての構成を小型化し、また全長を短縮できるように構成した動力出力装置の例を説明する。図１２はその例を示すスケルトン図であって、ここに示す動力出力装置１では、サンギヤ軸１９と第１モータ軸２０とを連結する切替機構Ｋ１に、第１のモータＭＧ１の回転を止めておく機能が付与され、それに伴って第１モータ軸２０に一体化されていたスプライン歯４１が省かれ、さらに図１に示す構成では設けられていたロック機構Ｋ０が省かれている。

すなわち、切替機構Ｋ１におけるハブ２５，２６の外周側には軸線方向に前号動作せられるスリーブ２７Ａが設けられており、このスリーブ２７Ａの内周面と外周面との両方にスプラインが形成されている。さらに、このスリーブ２７Ａの外周側には、ケーシングなどの固定部２３に一体化された固定スプライン５４が設けられている。そして、この固定スプライン５４は、スリーブ２７Ａが第１モータ軸２０と一体のハブ２６に係合している状態でそのスリーブ２７Ａの外周面のスプラインが係合する位置に配置されている。そして、スリーブ２７Ａは、サンギヤ軸１９に一体のハブ２５のみに係合するフリー位置（図１３の（ａ））と、サンギヤ軸１９に一体のハブ２５と第１モータ軸２０に一体のハブ２６との両方に係合する第１モータ連結位置（図１３の（ｂ））と、これらのハブ２５，２６と固定スプライン５４との三者に係合する第１モータロック位置（図１３の（ｃ））とに移動させられるように構成されている。

したがって、スリーブ２７Ａを図１３の（ａ）に示すフリー位置および図１３の（ｂ）に示す第１モータ連結位置に選択的に移動させることにより、図１に示す構成における切替機構Ｋ１と同様に機能する。これに加えて、スリーブ２７Ａを図１３の（ｃ）に示す第１モータロック位置に移動させれば、動力分配機構４におけるサンギヤＳ１と第１のモータＭＧ１とを連結した状態で、これらを固定部２３に連結して固定することができる。この機能は、図１に示すスプライン歯４１を介して第１モータ軸２０を固定部２３に連結して固定する機能と同様であり、したがってスプライン歯４１に替えて図１２および図１３に示す切替機構Ｋ１により図７に共線図で示す「３速固定状態」を設定することができる。

このように図１２に示す構成では、図１に示す構成では必要としていたスプライン歯４１を必要としないので、軸線方向に配列する構成部材を少なくすることができ、前述したようなモードを設定できることに加えて、全長を短縮することができ、さらには全体としての構成を小型化することが可能になる。

なお、前述したロック機構Ｋ０は、図１２および図１３に示す切替機構Ｋ１と特に干渉したり、矛盾するものではないから、図１２に示す構成に、前記ロック機構Ｋ０を追加して設けてもよい。

この発明に係る動力出力装置の一例を模式的に示す概略構成図である。 第１トルク変換モードでの第１変速状態における動作状態を説明するための共線図である。 １−２速同時係合状態での動作状態を説明するための共線図である。 第２トルク変換モードでの第２変速状態における動作状態を説明するための共線図である。 ２−３速同時係合状態での動作状態を説明するための共線図である。 第１トルク変換モードでの第３変速状態における動作状態を説明するための共線図である。 ３速固定状態での動作状態を説明するための共線図である。 差動ロック・第１変速状態での動作状態を説明するための共線図である。 差動ロック・第２変速状態での動作状態を説明するための共線図である。 差動ロック・第３変速状態での動作状態を説明するための共線図である。 モータ走行モードでの動作状態を説明するための共線図である。 この発明に係る動力出力装置の他の例を模式的に示す概略構成図である。 図１２に示すサンギヤ軸と第１モータ軸とを選択的に連結する切替機構におけるスリーブの動作位置を示す模式図である。

符号の説明

１…動力出力装置、 ２…エンジン、 ３…クランクシャフト、 ４…動力分配機構（差動回転機構）、 ５…減速機構、 ６…駆動軸、 ７…変速機、 １４…モータ用電子制御ユニット、 １９…サンギヤ軸、 ２０…第１モータ軸、 ２１…リングギヤ軸、 ２３…固定部、 ２５，２６…ハブ、 ２７，２７Ａ，３０…スリーブ、 ２８…アクチュエータ、 ２９…スプライン歯、 ３１…キャリヤ軸、 ３２，３３…変速用遊星歯車機構、 ３４…スプライン歯、 ３５…固定スプライン、 ３６…スリーブ、 ３７…スプライン歯、 ３８…固定スプライン、 ３９…スリーブ、 ４０…スプライン歯、 ４１…スプライン歯、 ５３…第２モータ軸、 ５４…固定スプライン、 ＭＧ１，ＭＧ２…モータ（モータ・ジェネレータ）、 Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…サンギヤ、 Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…リングギヤ、 Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…キャリヤ、 Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３…切替機構、 Ｋ０…ロック機構（ロック手段）。

Claims (5)

1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   動力を入出力可能な第１電動機と、
   動力を入出力可能な第２電動機と、
   前記第１電動機の回転軸に接続される第１要素と前記第２電動機から動力が伝達される第２要素と前記内燃機関から動力が伝達される第３要素とを有するとともにこれら三つの要素が互いに差動回転できるように構成された動力分配機構と、
   前記動力分配機構における前記第１要素に接続される第１入力要素と、前記駆動軸に接続される第１出力要素と、選択的に固定される第１固定要素とを有するとともにこれら三つの要素が互いに差動回転できるように構成された第１変速用差動回転機構と、
   前記動力分配機構における前記第２要素に接続される第２入力要素と、前記駆動軸に接続される第２出力要素と、選択的に固定される第２固定要素とを有するとともにこれら三つの要素が互いに差動回転できるように構成された第２変速用差動回転機構と、
   前記第１変速用差動回転機構における前記第１固定要素を選択的に固定する第１固定手段と、
   前記第２変速用差動回転機構における前記第２固定要素を選択的に固定する第２固定手段と、
   前記動力分配機構における少なくとも二つの要素を選択的に連結して動力分配機構の全体が一体的に回転可能な状態にするロック手段と
   を備えている動力出力装置。
2. 前記動力分配機構における第１要素に一体化されている回転部材と前記第１電動機の回転軸に一体化されている他の回転部材とを選択的に連結するクラッチ手段を更に備え、
   前記ロック手段は、前記動力分配機構における第１要素に一体化されている前記回転部材と、前記動力分配機構における前記第２要素とを選択的に連結する他のクラッチ手段を含む
   請求項１に記載の動力出力装置。
3. 前記クラッチ手段は、前記動力分配機構の外周側を軸線方向に前後動して前記各回転部材に選択的に係合して前記各回転部材を連結するスリーブを備えている請求項２に記載の動力出力装置。
4. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   動力を入出力可能な第１電動機と、
   動力を入出力可能な第２電動機と、
   前記第１電動機の回転軸に接続される第１要素と前記第２電動機から動力が伝達される第２要素と前記内燃機関から動力が伝達される第３要素とを有するとともにこれら三つの要素が互いに差動回転できるように構成された動力分配機構と、
   前記動力分配機構における前記第１要素に接続される第１入力要素と、前記駆動軸に接続される第１出力要素と、選択的に固定される第１固定要素とを有するとともにこれら三つの要素が互いに差動回転できるように構成された第１変速用差動回転機構と、
   前記動力分配機構における前記第２要素に接続される第２入力要素と、前記駆動軸に接続される第２出力要素と、選択的に固定される第２固定要素とを有するとともにこれら三つの要素が互いに差動回転できるように構成された第２変速用差動回転機構と、
   前記第１変速用差動回転機構における前記第１固定要素を選択的に固定する第１固定手段と、
   前記第２変速用差動回転機構における前記第２固定要素を選択的に固定する第２固定手段と、
   前記動力分配機構における第１要素に一体化されている回転部材と前記第１電動機の回転軸に一体化されている他の回転部材とを、軸線方向に前後動してこれらの回転部材に回転方向で係合するスリーブによって選択的に連結するクラッチ手段と、
   前記スリーブよりも外周側に固定された固定部を備えるとともに、前記スリーブが前記第１電動機の回転軸に一体化されている前記他の回転部材と前記固定部とに回転方向で係合することにより、前記第１電動機の回転軸を選択的に固定する第３固定手段と
   を備えている動力出力装置。
5. 前記内燃機関、前記第２電動機、前記動力分配機構、前記第１電動機、前記第１変速用差動回転機構、前記第２変速用差動回転機構、前記駆動軸が同一軸線上に配列されている請求項１ないし５のいずれかに記載の動力出力装置。

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