JP2009051264A - Power output device - Google Patents

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Yukihiko Ideshio
幸彦 出塩
Hideaki Komada
英明 駒田
Yoshihiro Iijima
祥浩 飯島
Takeshi Kitahata
剛 北畑
Tomohito Ono
智仁 大野
Hidehiro Oba
秀洋 大庭
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact power output device with superior vehicle-mountability capable of improving a power performance by setting various driving modes. <P>SOLUTION: This device comprises a power distribution mechanism 4 capable of differentially rotating three elements connected to a first motor MG1, a second motor MG2 and an internal combustion engine 2 relative to each other; a first planetary gear mechanism 32 for gear change capable of differentially rotating a first input element connected to a first element of the power distribution mechanism, a first output element connected to a driving shaft and a first fixing element relative to each other; a second planetary gear mechanism 33 for gear change capable of differentially rotating a second input element connected to a second element of the power distribution mechanism, a second output element connected to the driving shaft and a second fixing element relative to each other; first fixing means for fixing the first fixing element of a first differential rotating mechanism for gear change; second fixing means for fixing the second fixing element of a second differential rotating mechanism for gear change; and a mechanism K3 for integrating the entire second planetary gear mechanism 33 for gear change. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、内燃機関と電動機とを動力源とする動力出力装置に関し、特に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。   The present invention relates to a power output apparatus using an internal combustion engine and an electric motor as power sources, and more particularly, to a hybrid vehicle capable of distributing the power output from the internal combustion engine to an electric motor having a power generation function and outputting it to a drive shaft. It is related with the power output device which can be used.

内燃機関に加えて、発電機能のある電動機を動力源とした動力出力装置は、ハイブリッド車に使用されており、このような構成であれば、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、内燃機関が出力した動力の一部を電力に変化し、その電力を更に電動機によって機械的な動力に変換することがあり、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。   In addition to the internal combustion engine, a power output device using a motor with a power generation function as a power source is used in a hybrid vehicle. With such a configuration, the number of revolutions of the internal combustion engine is controlled by the motor, and the internal combustion engine The engine can be operated at or near the optimal fuel consumption point, and energy can be regenerated by an electric motor. When used in a vehicle, energy efficiency and fuel consumption can be improved. Can be reduced. On the other hand, part of the motive power output from the internal combustion engine may be converted into electric power, and the electric power may be further converted into mechanical power by an electric motor. There is room for improvement in this respect because loss during conversion to power is inevitable.

このような動力損失を低減できる装置の一例が特許文献1に記載されている。その構成を簡単に説明すると、動力分配機構が遊星歯車機構によって構成されており、そのキャリヤに内燃機関が連結され、かつそのサンギヤとリングギヤとにモータ・ジェネレータがそれぞれ連結されている。それらのサンギヤとリングギヤとが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されるように構成されている。   An example of an apparatus capable of reducing such power loss is described in Patent Document 1. The power distribution mechanism is constituted by a planetary gear mechanism. The internal combustion engine is connected to the carrier, and the motor / generator is connected to the sun gear and the ring gear. The sun gear and the ring gear are configured to be selectively coupled to an output member such as an output shaft via a clutch mechanism.

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。   In the apparatus described in Patent Document 1, one motor / generator is operated as a mechanism for a reaction torque with respect to an input torque from the engine, and the other motor / generator is generated by the one motor / generator. It can function as a motor that operates with electric power. That is, each motor / generator can be selectively switched between a reaction force means and a so-called torque assist means to function. For this reason, conversion to electric power is required by selecting a motor / generator as a reaction force means and a motor / generator as a torque assist means in accordance with the required amount of driving force represented by the accelerator opening or the vehicle speed. Energy efficiency can be improved by relatively reducing the power transmission rate.

しかしながら、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。   However, in the device described in Patent Document 1, if the rotating elements to which the motors and generators are connected are both connected to a drive gear for output, the entire power distribution mechanism rotates as a unit. Therefore, power can be output to the output shaft without conversion to electric power. However, since the power transmission mode without power conversion is limited to one type, even if the power transmission efficiency is good, the fuel consumption of the internal combustion engine is not always good, and a necessary and sufficient driving force can be obtained. There will be more cases.

また、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。   Further, the apparatus described in Patent Document 1 is configured to output power to an output shaft arranged in parallel to an axis line in which the internal combustion engine and each motor / generator are arranged. It is difficult to mount on a front and rear wheel drive vehicle (FR vehicle), and when the arrangement is changed so as to be suitable for an engine front and rear wheel drive vehicle, the overall structure may increase.

特開2005−125876号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-125876

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大型化することなく動力伝達効率を向上させることのできる動力出力装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and an object of the present invention is to provide a power output device capable of improving power transmission efficiency without increasing the overall configuration. is there.

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2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1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、前記第2変速用差動回転機構の全体を一体化させる一体化機構とを備えている動力出力装置である。   The present invention is a power output device that outputs power to a drive shaft, and is an internal combustion engine, a first motor capable of inputting / outputting power, a second motor capable of inputting / outputting power, and rotation of the first motor. A first element connected to the shaft, a second element to which power is transmitted from the second motor, and a third element to which power is transmitted from the internal combustion engine, and these three elements can be differentially rotated with each other. A power distribution mechanism configured as described above; a first input element connected to the second element in the power distribution mechanism; a first output element connected to the drive shaft; and a first fixed selectively fixed. A first rotation differential rotation mechanism configured to differentially rotate the three elements with each other, a second input element connected to the first element in the power distribution mechanism, Connected to the drive shaft A second shift differential rotation mechanism having an output element and a second fixed element that is selectively fixed and configured so that these three elements can be differentially rotated with each other; and the first shift differential. First fixing means for selectively fixing the first fixing element in the rotation mechanism; second fixing means for selectively fixing the second fixing element in the second differential rotation mechanism for shifting; and the second It is a power output device provided with the integrated mechanism which unifies the whole of the differential rotation mechanism for transmission.

この発明は、好ましくは、前記動力分配機構の外周側に軸線方向において少なくとも一部がオーバーラップして配置され、前記動力分配機構における前記第2要素を選択的に固定する第3固定手段を更に備えている。   Preferably, the present invention further includes a third fixing means that is arranged at least partially overlapping in the axial direction on the outer peripheral side of the power distribution mechanism, and selectively fixes the second element in the power distribution mechanism. I have.

また、この発明は、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ている。   In the present invention, it is preferable that the rotary member integrated with the first element in the power distribution mechanism and the other rotary member integrated with the rotary shaft of the first electric motor be selectively connected. A clutch means is further provided.

この発明によれば、動力分配機構の第2要素から第1変速用差動回転機構の第1入力要素に動力を伝達でき、また第1要素から第2変速用差動回転機構の第2入力要素に動力を伝達することができる。そして、これら第1変速用差動回転機構の第1固定要素を第1固定手段で固定することかでき、また第2変速用差動回転機構の第2固定要素を第2固定手段で固定することができ、これに加えて第2変速用差動回転機構の全体を一体化機構によって一体化させることができるので、これら第1および第2の変速用差動回転機構によって、変速比が互いに異なる四つの変速状態を設定することができる。これら四つの変速状態では、前記各電動機による動力変換を伴う動力の伝達割合を少なくでき、また電力変換を伴わずに内燃機関から駆動軸に動力を伝達できるので、それらの変速状態を選択的に設定することにより、動力損失を低減もしくは抑制することができる。したがって、この発明の動力出力装置を車両に使用することにより、その車両の燃費を向上させることができる。   According to the present invention, power can be transmitted from the second element of the power distribution mechanism to the first input element of the first transmission differential rotation mechanism, and from the first element to the second input of the second transmission differential rotation mechanism. Power can be transmitted to the element. Then, the first fixing element of the first transmission differential rotation mechanism can be fixed by the first fixing means, and the second fixing element of the second transmission differential rotation mechanism is fixed by the second fixing means. In addition to this, since the whole of the second transmission differential rotation mechanism can be integrated by the integration mechanism, the first and second transmission differential rotation mechanisms allow the transmission gear ratio to be mutually different. Four different shift states can be set. In these four shift states, the transmission ratio of power accompanied by power conversion by each of the electric motors can be reduced, and power can be transmitted from the internal combustion engine to the drive shaft without power conversion. By setting, power loss can be reduced or suppressed. Therefore, by using the power output device of the present invention for a vehicle, the fuel efficiency of the vehicle can be improved.

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の電動機とを備えている。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。   The power output apparatus according to the present invention is configured to output power to the drive shaft. In the vehicle, the drive shaft is a shaft that outputs power to the drive wheels via a propeller shaft, a final reduction gear, or the like. The power output apparatus according to the present invention includes an internal combustion engine and first and second electric motors. Examples of such internal combustion engines include gasoline engines, diesel engines, gasoline-alcohol mixtures and alcohol-fueled engines, and gas-fueled gas engines. It is a heat engine that converts it into a motive power and outputs it. Each electric motor is preferably constituted by a motor / generator having a function as a motor that outputs torque and a function as a generator that is forcedly rotated by an external force to generate an electromotive force. A synchronous motor having a permanent magnet in the rotor can be used.

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。   These internal combustion engines and the first and second electric motors are connected to a power distribution mechanism. The power distribution mechanism includes first to third rotating elements that rotate differentially with each other, and can be constituted by a double pinion type or single pinion type planetary gear mechanism or planetary roller mechanism as an example. These examples are so-called three-element differential mechanisms. However, in the present invention, the power distribution mechanism can also be configured by a differential mechanism having three or more rotating elements. A simple differential mechanism may be combined to form a composite differential mechanism.

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。   A rotation shaft of the first electric motor is connected to the first element in the power distribution mechanism. Preferably, the first element and the rotating shaft of the first electric motor are configured to be selectively connected. By configuring in this way, the drive modes that can be set increase. In addition, the power output from the second electric motor is transmitted to the second element. That is, the second element and the rotating shaft of the second electric motor may be directly connected, or a speed reduction mechanism, a speed increasing mechanism, or an appropriate transmission mechanism may be interposed therebetween. Further, the power output from the internal combustion engine is transmitted to the third element of the power distribution mechanism. That is, the third element and the output shaft of the internal combustion engine may be directly connected, but a damper mechanism, a torque converter, or the like may be interposed therebetween.

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2変速用差動回転機構に連結され、また第2要素が第1変速用差動回転機構に連結されている。   Therefore, the power distribution mechanism is configured such that the first element and the second element become elements for causing reaction force to act on the element for output and the torque input from the internal combustion engine. Therefore, the first element is connected to the second transmission differential rotation mechanism, and the second element is connected to the first transmission differential rotation mechanism.

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電動機から動力が伝達されるように構成されているから、第1入力要素は第2電動機にも接続されている。なお、第1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。   The first transmission differential rotation mechanism is a differential mechanism including three rotation elements of a first input element, a first output element, and a first fixed element. For example, a double pinion type or a single pinion type This planetary gear mechanism or planetary roller mechanism can be used. The first input element is connected to the second element in the power distribution mechanism described above. Since the second element in the power distribution mechanism is configured to transmit power from the second electric motor as described above, the first input element is also connected to the second electric motor. In addition, the 1st input element and the 2nd element in a power distribution mechanism may be comprised so that it may be selectively connected with an appropriate clutch mechanism other than being always connected.

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。   Further, the first output element in the first transmission differential rotation mechanism is connected to the drive shaft. The first output element and the drive shaft may be connected via a mechanism capable of transmitting torque in addition to being directly connected. Furthermore, the first fixing element in the first speed-change differential rotation mechanism is selectively connected and fixed to a fixing part such as a casing. For the fixing, a first fixing means is provided, which may be a meshing clutch mechanism. With such a mechanism, no power is consumed for fixing. A brake mechanism such as a multi-plate brake or a band brake can also be used.

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2入力要素は第1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。   On the other hand, the second transmission differential rotation mechanism may have substantially the same configuration as the first transmission differential rotation mechanism described above, and includes a second input element, a second output element, and a second fixed element. This is a differential mechanism including three rotating elements, and can be constituted by a planetary gear mechanism or a planetary roller mechanism of a double pinion type or a single pinion type as an example. The second input element is connected to the first element in the power distribution mechanism described above. Since the first element in the power distribution mechanism is connected to the rotating shaft of the first motor as described above, power is transmitted from the first motor to the second input element. In addition, the 2nd input element and the 1st element in a power distribution mechanism may be comprised so that it may be selectively connected with an appropriate clutch mechanism other than being always connected. The clutch mechanism may be a mechanism interposed between the first element of the power distribution mechanism and the rotating shaft of the first electric motor.

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。   Further, the second output element in the second transmission differential rotation mechanism is connected to the drive shaft. Therefore, the second output element is also connected to the first output element in the first speed-change differential rotation mechanism. The second output element and the drive shaft may be connected via a mechanism capable of transmitting torque in addition to being directly connected. Further, the second fixed element in the second speed-change differential rotation mechanism is connected and fixed to a fixed part such as a casing. That is, a second fixing means is provided between the second fixing element and the fixing portion, and the second fixing element is selectively fixed by the second fixing means. The second fixing means may be a meshing clutch mechanism or a brake mechanism such as a multi-plate brake or a band brake.

さらに、この発明に係る動力出力装置は、第2変速用差動回転機構の全体を一体となって回転させるための一体化機構を備えている。その一体化機構は、第2変速用差動回転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。この一体化機構によって第2変速用差動回転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、第1および第2の差動回転機構によって構成されるいわゆる変速部に対する入力回転数と出力回転数とが同じになり、この変速部での変速が生じない駆動状態(すなわち運転モード)を設定することができる。その結果、動力出力装置の全体としての運転モードが多くなり、しかも差動回転機構の数を増やす必要がないので、全体としての構成を大型化することなく、動力伝達効率を向上させることができる。   Furthermore, the power output apparatus according to the present invention includes an integrated mechanism for integrally rotating the second transmission differential rotation mechanism. The integration mechanism is a mechanism for connecting at least two elements in the second speed-change differential rotation mechanism, and integrates the entire power distribution mechanism by preventing differential rotation of the at least two elements. Mechanism. Specifically, it is constituted by a meshing clutch mechanism or a friction clutch mechanism. When the second transmission differential rotation mechanism is locked by this integrated mechanism and is rotated as a whole, the input rotational speed and output to the so-called transmission unit constituted by the first and second differential rotation mechanisms. It is possible to set a driving state (that is, an operation mode) in which the number of revolutions is the same and no shift occurs in the transmission unit. As a result, the operation mode of the power output device as a whole increases, and it is not necessary to increase the number of differential rotation mechanisms, so that the power transmission efficiency can be improved without increasing the size of the overall configuration. .

また、この発明に係る動力出力装置は、好ましくは、動力分配機構における第2要素を選択的に固定する第3固定手段を備えている。そのため、動力分配機構は、内燃機関の出力した動力を変速して第1変速用差動回転機構もしくは第2変速用差動回転機構に伝達する変速機として機能させることができる。その場合、内燃機関が出力した動力を電力に変換し、またその電力を機械的な動力に再変換することがないので、動力損失を低減もしくは抑制することができる。しかも、その第3固定手段は動力分配機構の外周側に軸線方向でオーバーラップした状態に配置されているので、軸線方向に並べて配置する部品の数が少なくなって全体としての軸長を短縮することができる。   The power output apparatus according to the present invention preferably includes third fixing means for selectively fixing the second element in the power distribution mechanism. Therefore, the power distribution mechanism can function as a transmission that shifts the power output from the internal combustion engine and transmits it to the first transmission differential rotation mechanism or the second transmission differential rotation mechanism. In this case, the power output from the internal combustion engine is converted into electric power, and the electric power is not converted back into mechanical power, so that power loss can be reduced or suppressed. Moreover, since the third fixing means is arranged in an axially overlapping state on the outer peripheral side of the power distribution mechanism, the number of parts arranged side by side in the axial direction is reduced and the axial length as a whole is shortened. be able to.

さらに、この発明に係る動力出力装置は、動力分配機構の第1要素と第1電動機とを選択的に連結するクラッチ手段を備えているので、第1電動機の動力を第2変速用差動回転機構に伝達して駆動軸に出力する場合に内燃機関の連れ回りを回避できるなど、多様な駆動モードを設定することが可能になる。   Furthermore, since the power output apparatus according to the present invention includes clutch means for selectively connecting the first element of the power distribution mechanism and the first electric motor, the power of the first electric motor is differentially rotated for the second speed change. Various drive modes can be set, such as avoiding the accompanying rotation of the internal combustion engine when it is transmitted to the mechanism and output to the drive shaft.

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に伝達する変速機構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。   An example of a more specific configuration is shown in FIG. FIG. 1 schematically shows an example in which a power output device 1 according to the present invention is mounted on a vehicle. The power output device 1 shown here includes an engine 2 disposed at the front of the vehicle, and an output shaft of the engine 2. A power distribution mechanism (differential rotation mechanism) 4 connected to the crankshaft 3, a motor (motor / generator) MG 1 connected to the power distribution mechanism 4, and a motor MG 1 arranged on the same axis. A motor (motor / generator) MG2 capable of generating electricity connected to the power distribution mechanism 4 via the speed reduction mechanism 5, a transmission mechanism 7 for transmitting the power from the power distribution mechanism 4 to the drive shaft 6, and a power output A hybrid electronic control unit (hereinafter referred to as “hybrid ECU”) 8 for controlling the entire apparatus 1 is provided.

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。   An electronic control unit (hereinafter referred to as “engine ECU”) 9 for controlling the engine 2 is provided. The engine ECU 9 is configured mainly by a microcomputer as an example, and performs calculations based on input data and data stored in advance to control the fuel injection amount, ignition timing, intake air amount, and the like of the engine 2. A command signal is output. The engine ECU 9 communicates with the hybrid ECU 8 and controls the operation of the engine 2 based on the control signal from the hybrid ECU 8, the signal from the sensor, and the like, and hybridizes data related to the operation state of the engine 2 as necessary. It outputs to ECU8.

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。   Both the motor MG1 and the motor MG2 are configured as well-known synchronous generator motors that operate as generators and can operate as motors, and are connected to a battery 12 that is a secondary battery via inverters 10 and 11. . The power line 13 connecting the inverters 10 and 11 and the battery 12 is configured as a positive electrode bus and a negative electrode bus shared by the inverters 10 and 11, and the electric power generated by one of the motors MG1 and MG2 is supplied to the other. This is supplied to a motor and operated as an electric motor. Therefore, the battery 12 is charged with the electric power generated from either of the motors MG1 and MG2, and is discharged when the electric power is insufficient. Further, when the balance of power in each motor MG1, MG2 is balanced, the battery 12 is not charged / discharged.

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。   A motor electronic control unit (hereinafter referred to as “motor ECU”) 14 for controlling the motors MG1 and MG2 is provided. The motor ECU 14 receives signals necessary for controlling the motors MG1 and MG2, such as signals from rotational position detection sensors (resolvers) 15 and 16 for detecting the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2, and currents not shown in the figure. A phase current applied to the motors MG1 and MG2 detected by the sensor is input, and a switching control signal to the inverters 10 and 11 is output from the motor ECU. The motor ECU 14 executes a rotation speed calculation routine (not shown) based on signals input from the rotation position detection sensors 15 and 16 to calculate the rotation speeds Nm1 and Nm2 of the rotors of the motors MG1 and MG2. Further, the motor ECU 14 communicates with the hybrid ECU 8, controls the motors MG1 and MG2 based on a control signal from the hybrid ECU 8, etc., and transmits data related to the operating state of the motors MG1 and MG2 to the hybrid ECU 8 as necessary. It is designed to output.

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。   The battery 12 is managed by a battery electronic control unit (hereinafter referred to as “battery ECU”) 17. The battery ECU 17 receives signals necessary for managing the battery 12, for example, a voltage between terminals from a voltage sensor (not shown) installed between the terminals of the battery 12, and a power line 13 connected to the output terminal of the battery 12. A charging / discharging current from an attached current sensor (not shown), a battery temperature Tb from a temperature sensor 18 attached to the battery 12, and the like are input. The battery ECU 17 is configured to output data related to the state of the battery 12 to the hybrid ECU 8 and the engine ECU 9 by communication as necessary. Further, the battery ECU 17 calculates the remaining capacity SOC based on the integrated value of the charge / discharge current detected by the current sensor in order to manage the battery 12.

動力分配機構4は、モータMG1,MG2、減速機構5、変速機構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。   The power distribution mechanism 4 is housed in a transmission case (not shown) together with the motors MG1, MG2, the speed reduction mechanism 5, and the speed change mechanism 7, and is disposed on the same axis as the crankshaft 3 with a predetermined distance from the engine 2. In the example shown in FIG. 1, the power distribution mechanism 4 is configured by a double pinion type planetary gear mechanism. That is, the sun gear S1 that is an external gear and the ring gear R1 that is an internal gear disposed concentrically with the sun gear S1 are meshed with each other, and one meshes with the sun gear S1 and the other meshes with the ring gear R1. And a carrier C1 that holds at least one pair of the pinion gears P11 and P12 so as to rotate and revolve. The three elements of the sun gear S1, the ring gear R1, and the carrier C1 are configured so as to be capable of differential rotation.

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。   The sun gear S1 in the power distribution mechanism 4 is integrated with a hollow sun gear shaft 19 extending on the opposite side (rear of the vehicle) from the engine 2, and the sun gear shaft 19 is integrated with the rotor of the motor MG1. By selectively connecting to one motor shaft 20, it is connected to the motor MG1. The power output from the engine 2 is transmitted to the ring gear R1. That is, the ring gear shaft 21 integral with the ring gear R1 is disposed on the same axis as the crankshaft 3 of the engine 2, and the ring gear shaft 21 and the crankshaft 3 are connected via the damper 22.

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。   Further, the carrier C1 can transmit power to and from the motor MG2. That is, the speed reduction mechanism 5 is disposed on the same axis adjacent to the power distribution mechanism 4, and the motor MG <b> 2 is disposed on the same axis between the speed reduction mechanism 5 and the engine 2. The speed reduction mechanism 5 is basically a mechanism that decelerates the power output from the motor MG2 and transmits the power to the carrier C1, and can be constituted by a planetary gear mechanism, a planetary roller mechanism, or the like as an example. In the example shown in FIG. 1, the speed reduction mechanism 5 is constituted by a single pinion type planetary gear mechanism, the carrier C0 is fixed to a fixing portion 23 such as a casing, and the sun gear S0 is connected to the rotor of the motor MG2. ing. The ring gear R0 is connected to the carrier C1 of the power distribution mechanism 4 by the connecting drum 24.

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。   Therefore, motor MG1 corresponds to the first electric motor of the present invention, and motor MG2 corresponds to the second electric motor of the present invention. On the other hand, the sun gear S1 in the power distribution mechanism 4 corresponds to the first element in the present invention, the carrier C1 corresponds to the second element of the present invention, and the ring gear R1 corresponds to the third element of the present invention.

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。   As shown in FIG. 1, a switching mechanism (clutch means) K1 for connecting and releasing the connection between the sun gear shaft 19 and the first motor shaft 20 is provided. In short, the switching mechanism K1 is a mechanism that connects the sun gear shaft 19 (sun gear S1) and the first motor shaft 20 (motor MG1) to a state where torque can be transmitted and operates so as to release the connection. It can be constituted by a dog clutch or a multi-plate clutch.

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。   FIG. 1 shows an example constituted by a dog clutch, in which a hub 25 integrated with the sun gear shaft 19 and a hub 26 integrated with the first motor shaft 20 are arranged adjacent to each other in the axial direction. ing. Spline teeth are formed on the outer peripheral surfaces of these hubs 25, 26, and the hubs 25, 26 are arranged so that a sleeve 27 having spline teeth meshing with the spline teeth can be moved back and forth in the axial direction. Is fitted. The stroke range of the sleeve 27 is between a position where it is spline fitted to both the hubs 25 and 26 and a position where it is spline fitted only to the hub 26 on the first motor shaft 20 side. It is configured to be performed by a type, electromagnetic type or hydraulic type actuator 28.

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が変速機構7から実質的に切り離された状態となる。   Therefore, the switching mechanism K1 connects the sun gear shaft 19 (sun gear S1) and the first motor shaft 20 (motor MG1) in a state where torque can be transmitted by the sleeve 27 being spline fitted to both the hubs 25 and 26. The sleeve 27 is configured to be spline-fitted only to the hub 26 on the first motor shaft 20 side to release the connection. In the state where the switching mechanism K1 releases the connection between the sun gear shaft 19 and the first motor shaft 20, the sun gear S1 can be freely rotated without being connected to other members. Becomes a so-called free state, and as a result, no torque is transmitted via the power distribution mechanism 4, so that the engine 2 is substantially disconnected from the transmission mechanism 7.

上記の動力分配機構4におけるキャリヤC1を回転しないように固定するブレーキ機構B0が設けられている。このブレーキ機構B0はこの発明における第3固定手段に相当し、噛み合い式の係合機構や摩擦式もしくはバンドを使用した摩擦式ブレーキ機構などによって、キャリヤC1を選択的に固定するように構成されている。図1に示す例では、噛み合い式の係合機構が使用されており、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、スプライン歯29Aが形成され、その外周側には固定部23に一体化されている固定スプライン29Bが設けられている。そして、これらのスプライン歯29Aと固定スプライン29Bとの間に、軸線方向に移動することにより、これらスプライン歯29Aと固定スプライン29Bと噛み合い、またその噛み合いが外れるスリーブ30が配置されている。なお、そのスリーブ30は前記アクチュエータ28によって移動させられるように構成されている。したがって、このブレーキ機構B0は、動力分配機構4の外周側に、軸線方向で一部がオーバーラップするように配置されている。   A brake mechanism B0 for fixing the carrier C1 in the power distribution mechanism 4 so as not to rotate is provided. The brake mechanism B0 corresponds to the third fixing means in the present invention, and is configured to selectively fix the carrier C1 by a meshing engagement mechanism, a friction type, or a friction type brake mechanism using a band. Yes. In the example shown in FIG. 1, a meshing engagement mechanism is used, and spline teeth 29A are formed on the outer peripheral surface of the connecting drum 24 integrated with the carrier C1, and the fixing portion 23 is integrated on the outer peripheral side thereof. A fixed spline 29B is provided. A sleeve 30 is disposed between the spline teeth 29A and the fixed spline 29B so as to mesh with the spline teeth 29A and the fixed spline 29B and to disengage the mesh. The sleeve 30 is configured to be moved by the actuator 28. Therefore, the brake mechanism B0 is arranged on the outer peripheral side of the power distribution mechanism 4 so as to partially overlap in the axial direction.

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、変速機構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。   The first motor shaft 20 extends from the motor MG1 to the opposite side (rear side of the vehicle) from the engine 2 and is configured to be connected to the speed change mechanism 7. A carrier shaft 31 is disposed inside the first motor shaft 20 along the central axis, and an end portion on the engine 2 side penetrates the inside of the sun gear shaft 19 that is a hollow shaft. It is connected to the carrier C1.

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を挟んで変速機構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および変速機構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、変速機構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。   Therefore, in the configuration shown in FIG. 1, the power distribution mechanism 4 is disposed on the same axis as these motors MG1 and MG2 between the motor MG1 and the motor MG2 disposed on the same axis, and the engine 2 is motor MG2. Are disposed on the same axis and face the speed change mechanism 7 with the power distribution mechanism 4 interposed therebetween. That is, in the configuration shown in FIG. 1, components or devices such as the engine 2, the motors MG <b> 1, MG <b> 2, the power distribution mechanism 4, and the transmission mechanism 7 are arranged from the front of the vehicle, the engine 2, the motor MG <b> 2, The power distribution mechanism 4, the motor MG1, and the speed change mechanism 7 are arranged in this order. As a result, the power output apparatus can be made compact and excellent in in-vehicle performance, and in particular, the power output apparatus 1 can be excellent in in-vehicle performance on a so-called engine front and rear wheel drive vehicle.

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を介して変速機構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を介して変速機構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、他方を変速機構7に動力を出力する出力要素とすることができる。   In the power output device 1 described above, the sun gear S1 of the power distribution mechanism 4 is connected to the transmission mechanism 7 via the sun gear shaft 19, the switching mechanism K1, and the first motor shaft 20, and the carrier C1 of the power distribution mechanism 4 is the carrier shaft. It is connected to the speed change mechanism 7 via 31. Therefore, in the power output device 1 described above, one of the sun gear S1 and the carrier C1 of the power distribution mechanism 4 is used as a reaction force element that handles the reaction force of the torque output from the engine 2, and the other is used as the transmission mechanism 7. It can be set as the output element which outputs motive power.

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。すなわち、電力変換を伴う動力の伝達が生じる。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。すなわち、電力変換を伴う動力の伝達が生じる。   For example, when the sun gear S1 is used as a reaction force element by causing the motor MG1 to function as a generator, the power distribution mechanism 4 transmits power from the engine 2 input via the ring gear R1 to the sun gear S1 side and the carrier C1 side. According to the gear ratio (ratio between the number of teeth of the sun gear S1 and the number of teeth of the ring gear R1). Further, by supplying the electromotive force of the motor MG1 to another motor MG2 and causing it to function as an electric motor, the power from the engine 2 and the power from the motor MG2 functioning as the electric motor are integrated and output from the carrier C1. . That is, power transmission accompanied by power conversion occurs. On the other hand, when the carrier C1 is used as a reaction force element by causing the motor MG2 to function as a generator, the power distribution mechanism 4 transmits the power from the engine 2 input via the ring gear R1 to the sun gear S1 side. And the carrier C1 side according to the gear ratio. Further, by supplying the electromotive force of the motor MG2 to one motor MG1 and causing it to function as an electric motor, the power from the engine 2 and the power from the motor MG1 functioning as an electric motor are integrated and output from the sun gear S1. . That is, power transmission accompanied by power conversion occurs.

つぎに、変速機構7について説明すると、図1に示す変速機構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。この種の変速機構7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。   Next, the speed change mechanism 7 will be described. The speed change mechanism 7 shown in FIG. 1 is configured so that the gear ratio can be set in a plurality of stages. In particular, the speed change mechanism 7 has a configuration in which constituent members are arranged on a single axis. Yes. This type of speed change mechanism 7 can be constituted by a planetary gear mechanism or a planetary roller mechanism in which at least three rotating elements rotate differentially with each other. In the example shown in FIG. 1, two sets of planetary gear mechanisms are combined. It is configured as a compound planetary gear mechanism.

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2の変速用遊星歯車機構33はこの発明の第2変速用差動回転機構に相当し、前述した第1モータ軸20に接続されたサンギヤS3と、このサンギヤS3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R3と、サンギヤS3およびリングギヤR3に噛合するピニオンギヤP3を自転自在かつ公転自在に保持しているキャリアC3とを有している。また、第1の変速用遊星歯車機構32はこの発明の第1変速用差動回転機構に相当し、前述したキャリヤ軸31に連結されているサンギヤS2と、このサンギヤS2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R2と、これらサンギヤS2およびリングギヤR2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P2を自転自在かつ公転自在に保持しているキャリヤC2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C3,C2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C3,C2は両者一体となって駆動軸6に連結されている。   More specifically, two sets of single-pinion type planetary gear mechanisms 32 and 33 are arranged adjacent to each other on the same axis, and the second shifting planetary gear mechanism 33 arranged closer to the motor MG1 is The sun gear S3 connected to the first motor shaft 20 and the ring gear R3, which is an internal gear arranged concentrically with the sun gear S3, corresponds to the second speed change differential rotation mechanism of the present invention; And a carrier C3 holding a pinion gear P3 meshing with the sun gear S3 and the ring gear R3 so as to be rotatable and revolved. The first shifting planetary gear mechanism 32 corresponds to the first shifting differential rotation mechanism of the present invention. The first gear planetary gear mechanism 32 is concentric with the sun gear S2 connected to the carrier shaft 31 and the sun gear S2. It has a ring gear R2 which is an internal gear arranged and a carrier C2 which holds the pinion gear P2 which is arranged between the sun gear S2 and the ring gear R2 and meshes with each other so as to rotate and revolve. . The planetary gear mechanisms 32 and 33 are connected to or shared with the carriers C3 and C2, and the carriers C3 and C2 are connected to the drive shaft 6 together.

そして、第二の遊星歯車機構33および第1の遊星歯車機構32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R3,R2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。   Switching mechanisms K2 and K3 are provided corresponding to the second planetary gear mechanism 33 and the first planetary gear mechanism 32, respectively. These switching mechanisms K2 and K3 are mechanisms for switching the connecting portions of the ring gears R3 and R2 or the mating members to be connected in the planetary gear mechanisms 32 and 33, and are used as the first fixing means and the second fixing means in the present invention. It corresponds. Further, these switching mechanisms K2 and K3 can be constituted by an engagement mechanism of an appropriate type such as a meshing type or a friction type, and in the example shown in FIG. 1, it is constituted by a dog clutch.

先ず、第2固定手段に相当する一方の切替機構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。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R3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R3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。   First, one switching mechanism K3 corresponding to the second fixing means will be described. Spline teeth 34 are provided on the outer peripheral portion of the ring gear R3 in the second planetary gear mechanism 33, and a casing or the like is fixed on the outer peripheral side thereof. A fixed spline 35 integrated with the portion 23 is provided. A sleeve 36 is arranged between the spline teeth 34 and the fixed spline 35 so as to be reciprocated in the axial direction by the actuator 28. Spline teeth that mesh with the spline teeth 34 that are integral with the ring gear R3 and the fixed splines 35 are formed on the inner and outer peripheral surfaces of the sleeve 36, respectively. Therefore, in a state where the sleeve 36 is moved to a position where only the one of the spline teeth 34 and the fixed spline 35 is engaged, the ring gear R3 can rotate, and the sleeve 36 can rotate with the spline teeth 34 and the fixed spline 35. In the state where both are engaged, the ring gear R3 is connected to the fixing portion 23 so as to be prevented from rotating, that is, fixed.

つぎにこの発明の第1固定手段に相当する他方の切替機構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R2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R2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。   Next, the other switching mechanism K2 corresponding to the first fixing means of the present invention will be described. Spline teeth 37 are provided on the outer peripheral portion of the ring gear R2 in the first planetary gear mechanism 32, and a casing is provided on the outer peripheral side thereof. A fixed spline 38 integrated with the fixed portion 23 is provided. A sleeve 39 is disposed between the spline teeth 37 and the fixed spline 38 so as to be reciprocated in the axial direction by the actuator 28. Spline teeth that mesh with the spline teeth 37 that are integral with the ring gear R2 and the fixed splines 38 are formed on the inner and outer peripheral surfaces of the sleeve 39, respectively. Therefore, in a state where the sleeve 39 is moved to a position where only the one of the spline teeth 37 and the fixed spline 38 is engaged, the ring gear R2 can be rotated, and the sleeve 39 can be rotated with the spline teeth 37 and the fixed spline 38. In the state where both are engaged, the ring gear R2 is connected to the fixing portion 23 so as to be prevented from rotating, that is, fixed.

また、この発明の第1固定手段に相当する切替機構K2は、リンクギヤR2をキャリヤC2に連結して第1の変速用遊星歯車機構32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C2もしくは駆動軸6には、リングギヤR2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R2およびキャリヤC2が回転できるように構成されている。   The switching mechanism K2 corresponding to the first fixing means of the present invention also serves as a clutch mechanism for connecting the link gear R2 to the carrier C2 and integrating the entire first shifting planetary gear mechanism 32. That is, the carrier C2 or the drive shaft 6 is provided with spline teeth 40 having the same outer diameter as the spline teeth 37 integral with the ring gear R2, and these spline teeth 37, 40 are arranged adjacent to each other. When the sleeve 39 is moved to a position where it engages with both of these spline teeth 37, 40, the sleeve 39 is disengaged from the fixed spline 38 so that the ring gear R2 and the carrier C2 can rotate.

さらに、第2の変速用遊星歯車機構33におけるリングギヤR3を選択的に固定する切替機構K3は、第2の変速用遊星歯車機構33の全体を一体化させる一体化機構を兼ねている。すなわち、第2の変速用遊星歯車機構33におけるキャリヤC3には、リングギヤR3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がキャリヤC3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とリングギヤR3に一体のスプライン歯34とに係合して、これらキャリヤC3とリングギヤR3とに係合してこれらを連結するように構成されている。すなわち、第2の遊星歯車機構33における二つの回転要素を互いに連結して第2の遊星歯車機構33の全体を一体化するようになっている。したがって、切替機構K3は、リングギヤR3とサンギヤS3とを連結するように構成されていてもよい。   Further, the switching mechanism K3 that selectively fixes the ring gear R3 in the second shifting planetary gear mechanism 33 also serves as an integrated mechanism that integrates the entire second shifting planetary gear mechanism 33. That is, the carrier C3 in the second shifting planetary gear mechanism 33 is provided with spline teeth 41 having the same outer diameter as the spline teeth 34 integral with the ring gear R3, and these spline teeth 34, 41 are adjacent to each other. Are arranged. When the sleeve 36 moves to the side of the spline teeth 41 integrated with the carrier C3, the sleeve 36 engages with the spline teeth 34 integrated with the spline teeth 41 and the ring gear R3, and the carrier C3 and the ring gear R3 It is configured to engage and connect them. In other words, the two planetary gear mechanisms 33 are integrated by connecting the two rotating elements in the second planetary gear mechanism 33 to each other. Therefore, the switching mechanism K3 may be configured to connect the ring gear R3 and the sun gear S3.

上記のように構成された変速機構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。   The drive shaft 6 to which power is transmitted from the speed change mechanism 7 configured as described above is connected to a differential DF that is a final reduction gear, and power is output from the differential DF to the left and right rear wheels RWa and RWb. It is like that.

このように構成される変速機構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の変速用遊星歯車機構32および第2の変速用遊星歯車機構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、上記の変速機構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。   The speed change mechanism 7 configured as described above can greatly reduce the axial and radial dimensions as compared with, for example, a parallel shaft type transmission. Further, the first shifting planetary gear mechanism 32 and the second shifting planetary gear mechanism 33 can be arranged on the same axis as the engine 2, the motors MG1, MG2 and the power distribution mechanism 4 on the downstream side. If the transmission mechanism 7 is used, the bearings can be simplified and the number of bearings can be reduced.

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や変速機構7の切替機構K3,K2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。   The hybrid ECU 8 is configured as a microprocessor centered on the CPU 42. In addition to the CPU 42, the hybrid ECU 8 includes a ROM 43 that stores a processing program, a RAM 44 that temporarily stores data, an input / output boat and a communication port (not shown). I have. The hybrid ECU 8 detects the ignition signal from the ignition switch (start switch) 45, the shift position SP from the shift position sensor 47 that detects the shift position SP that is the operation position of the shift lever 46, and the depression amount of the accelerator pedal 48. The accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 49, the brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 51 for detecting the depression amount of the brake pedal 50, and the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 52 are input via the input port. As described above, the hybrid ECU 8 is connected to the engine ECU 9, the motor ECU 14, and the battery ECU 17 via the communication port, and communicates various control signals and data with the engine ECU 9, the motor ECU 14, and the battery ECU 17. Yes. The actuator 28 that drives the switching mechanism K1 and the switching mechanisms K3 and K2 of the transmission mechanism 7 is also controlled by the hybrid ECU 8.

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は、上記の動力出力装置1による運転モードを設定するための切替機構K1,〜K3およびブレーキ機構B0の動作状態をまとめて示す図表である。図2の左欄に記載されている「1st」ないし「4th」は前述した変速機構7で設定される変速段(変速比)を示し、また「1st−2nd」、「2nd−3rd」、「3rd−4th」のそれぞれは、それらの変速段の間の同期状態を示す。さらに、「4th−MG2lock」は変速機構7が第4速状態で第2のモータ・ジェネレータMG2が回転しないように固定されていることを示す。   Next, the operation of the power output apparatus 1 configured as described above will be described. FIG. 2 is a chart collectively showing the operating states of the switching mechanisms K1 to K3 and the brake mechanism B0 for setting the operation mode by the power output apparatus 1 described above. “1st” to “4th” described in the left column of FIG. 2 indicate the shift speeds (speed ratios) set by the transmission mechanism 7 described above, and “1st-2nd”, “2nd-3rd”, “ Each of “3rd−4th” indicates a synchronization state between these shift speeds. Further, “4th-MG2lock” indicates that the speed change mechanism 7 is fixed so that the second motor / generator MG2 does not rotate in the fourth speed state.

さらにまた、「リング固定」の欄の「○」印は、リングギヤR2,R3が固定されるように切替機構K2,K3が動作していることを示し、「フリー」の欄の「○」印は、リングギヤR2,R3がいずれの部材とも連結されずに自由に回転できるように切替機構K2,K3が動作していることを示し、「リング×キャリヤ」の欄の「○」印は、リングギヤR2,R3がキャリヤC2,C3と連結されるように切替機構K2,K3が動作していることを示す。そして、ブレーキ機構B0および切替機構K1の欄における「○」印は、ブレーキ機構B0がキャリヤC1を固定している係合状態および切替機構K1がサンギヤS1と第1のモータ・ジェネレータMG1とを連結する係合状態であることを示す。   Furthermore, “◯” in the “ring fixing” column indicates that the switching mechanisms K2 and K3 are operating so that the ring gears R2 and R3 are fixed, and “○” in the “free” column. Indicates that the switching mechanisms K2 and K3 are operating so that the ring gears R2 and R3 can freely rotate without being connected to any member, and the “O” mark in the “Ring × Carrier” column indicates the ring gear It shows that the switching mechanisms K2 and K3 are operating so that R2 and R3 are connected to the carriers C2 and C3. In the column of the brake mechanism B0 and the switching mechanism K1, “◯” marks indicate an engaged state where the brake mechanism B0 fixes the carrier C1, and the switching mechanism K1 connects the sun gear S1 and the first motor / generator MG1. It shows that it is an engaged state.

図2に示す各運転モードは、エンジン2が動力を出力する状態での運転モードであり、前記動力出力装置1が搭載された車両の発進時や低車速時に設定される第1速モード(1st)では、第1変速用遊星歯車機構32におけるリングギヤR2が切替機構K2によって固定され、また第2変速用遊星歯車機構33におけるリングギヤR3がフリー状態とされ、さらに動力分配機構4のサンギヤS1と第1のモータMG1とが切替機構K1によって連結される。また、この第1速モードでは、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、また第2のモータMG2が電動機として機能するように制御される。   Each operation mode shown in FIG. 2 is an operation mode in a state where the engine 2 outputs power, and the first speed mode (1st) set when the vehicle on which the power output device 1 is mounted is started or at low vehicle speed. ), The ring gear R2 in the first shifting planetary gear mechanism 32 is fixed by the switching mechanism K2, the ring gear R3 in the second shifting planetary gear mechanism 33 is set in the free state, and the sun gear S1 of the power distribution mechanism 4 1 motor MG1 is connected by a switching mechanism K1. In the first speed mode, the first motor MG1 is controlled so as to function as a generator, and the second motor MG2 is controlled so as to function as an electric motor.

したがって、動力分配機構4では、リングギヤR1にエンジン2が出力したトルクが作用してリングギヤR1が入力要素となり、またサンギヤS1に第1のモータMG1を発電機として駆動することに伴う反力トルクが作用してサンギヤS1が反力要素となり、そしてキャリヤC1が出力要素となってここからキャリヤ軸31を介して第1変速用遊星歯車機構32におけるサンギヤS2にトルクが入力される。この状態を図3に共線図で示してある。   Therefore, in the power distribution mechanism 4, the torque output from the engine 2 acts on the ring gear R1 and the ring gear R1 serves as an input element, and the reaction torque caused by driving the first motor MG1 as a generator on the sun gear S1 is generated. The sun gear S1 acts as a reaction force element, and the carrier C1 serves as an output element, from which torque is input to the sun gear S2 in the first speed planetary gear mechanism 32 via the carrier shaft 31. This state is shown in a collinear diagram in FIG.

図3に示すように、リングギヤR1にエンジン2から伝達されるトルクが作用するのに対して、サンギヤS1には第1のモータMG1からのトルクが反対方向に作用する。したがって、第1のモータMG1の回転数を制御することにより、エンジン2の回転数を制御することができる。また、第1のモータMG1が発電した電力は、第2のモータMG2に供給されて第2のモータMG2がトルクを出力し、そのトルクが減速機構5を介して増幅されてキャリヤ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、第1のモータMG1に分配され、各モータMG1,MG2による電力変換を伴ってキャリヤC1に伝達される。その結果、動力分配機構4のキャリヤC1にはこれらのトルクを合成したトルクが現れ、これがキャリヤ軸31を介して第1変速用遊星歯車機構32におけるサンギヤS2に伝達される。   As shown in FIG. 3, the torque transmitted from the engine 2 acts on the ring gear R1, whereas the torque from the first motor MG1 acts on the sun gear S1 in the opposite direction. Therefore, the rotational speed of the engine 2 can be controlled by controlling the rotational speed of the first motor MG1. The electric power generated by the first motor MG1 is supplied to the second motor MG2 and the second motor MG2 outputs torque, which is amplified via the speed reduction mechanism 5 and transmitted to the carrier C1. The That is, a part of the power output from the engine 2 is distributed to the first motor MG1 and transmitted to the carrier C1 with power conversion by the motors MG1 and MG2. As a result, a torque obtained by synthesizing these torques appears on the carrier C1 of the power distribution mechanism 4 and is transmitted to the sun gear S2 in the planetary gear mechanism 32 for the first speed change via the carrier shaft 31.

変速機構7では、第1変速用遊星歯車機構32におけるリングギヤR2が切替機構K2によって固定され、これに対して第2変速用遊星歯車機構33におけるリングギヤR3はフリー状態となっているので、第1変速用遊星歯車機構32が減速作用を行う。すなわち、出力要素であるキャリヤC2が入力要素であるサンギヤS2より低速で回転する。その変速比は、第1変速用遊星歯車機構32を構成している遊星歯車機構のギヤ比(サンギヤS2の歯数とリングギヤR2の歯数との比)ρ2に応じた値((1+ρ2)/ρ2)となる。そして、この変速比に応じて増幅されたトルクがキャリヤC2から駆動軸6に出力される。   In the speed change mechanism 7, the ring gear R2 in the first speed change planetary gear mechanism 32 is fixed by the switching mechanism K2, while the ring speed R3 in the second speed change planetary gear mechanism 33 is in a free state. The transmission planetary gear mechanism 32 performs a speed reducing action. That is, the carrier C2 as the output element rotates at a lower speed than the sun gear S2 as the input element. The gear ratio is a value ((1 + ρ2) /) corresponding to the gear ratio (ratio between the number of teeth of the sun gear S2 and the number of teeth of the ring gear R2) ρ2 of the planetary gear mechanism constituting the first gear planetary gear mechanism 32. ρ2). Then, the torque amplified according to the gear ratio is output from the carrier C2 to the drive shaft 6.

第1のモータMG1によってエンジン回転数を燃費の良い回転数に制御している状態で車速が次第に増大すると、第2のモータMG2の回転数が増大するとともに、第1のモータMG1の回転数が次第に低下する。第1のモータMG1は第2変速用遊星歯車機構33におけるサンギヤS3に連結されているので、第1のモータMG1の回転数が低下すると、駆動軸6と共に回転しているキャリヤC3とは反対方向に回転していたリングギヤR3の回転数(絶対回転数)が次第に低下(キャリヤC3の回転方向である正回転方向に増大)する。そして、ついには、リングギヤC3の回転が止まる。この状態が第1速モードと第2速モード(2nd)との同期状態であり、これを図4に共線図で示してある。   When the vehicle speed is gradually increased in a state where the engine speed is controlled by the first motor MG1 to a fuel efficient speed, the speed of the second motor MG2 increases and the speed of the first motor MG1 increases. It gradually decreases. Since the first motor MG1 is connected to the sun gear S3 in the second speed changing planetary gear mechanism 33, when the rotational speed of the first motor MG1 decreases, the direction opposite to the carrier C3 rotating with the drive shaft 6 is provided. The rotational speed (absolute rotational speed) of the ring gear R3 that has been rotated gradually decreases (increases in the positive rotational direction, which is the rotational direction of the carrier C3). Finally, the rotation of the ring gear C3 stops. This state is a synchronization state between the first speed mode and the second speed mode (2nd), and this is shown in a collinear diagram in FIG.

この状態で第1のモータMG1による反力トルクおよび第2のモータMG2による駆動トルクの出力を停止する。こうすることにより、各切替機構K2,K3での回転数差がなくなり、またトルク作用しないので、切替機構K3におけるスリーブ36を移動させて第2変速用遊星歯車機構33におけるリングギヤR3をフリー状態から固定状態に切り替える。その後、切替機構K2におけるスリーブ39を移動させて、第1変速用遊星歯車機構32におけるリングギヤR2を固定状態からフリー状態に切り替えて第2速モードを設定する。したがって、第1速モードから第2速モードへの切り替えは、各切替機構K2,K3に回転数差が生じておらず、またトルクが作用していない状態でこれらの切替機構K2,K3を切り替え動作させることにより行われるので、ショックを生じることなくスムースにモードの切り替えが行われる。   In this state, the output of the reaction torque by the first motor MG1 and the driving torque by the second motor MG2 are stopped. By doing so, there is no difference in rotational speed between the switching mechanisms K2 and K3, and there is no torque action. Therefore, the sleeve 36 in the switching mechanism K3 is moved to move the ring gear R3 in the second speed change planetary gear mechanism 33 from the free state. Switch to the fixed state. Thereafter, the sleeve 39 in the switching mechanism K2 is moved to switch the ring gear R2 in the first shifting planetary gear mechanism 32 from the fixed state to the free state, thereby setting the second speed mode. Therefore, the switching from the first speed mode to the second speed mode is performed by switching the switching mechanisms K2 and K3 in a state where there is no difference in rotational speed between the switching mechanisms K2 and K3 and no torque is applied. Since it is performed by operating, the mode is smoothly switched without causing a shock.

第2速モードでは、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、また第1のモータMG1が電動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、リングギヤR1にエンジン2が出力したトルクが作用してリングギヤR1が入力要素となり、またキャリヤC1に第2のモータMG2を発電機として駆動することに伴う反力トルクが作用してキャリヤC1が反力要素となり、そしてサンギヤS1が出力要素となって、ここからサンギヤ軸19および切替機構K1ならびに第1モータ軸20を介して第2変速用遊星歯車機構33におけるサンギヤS3にトルクが入力される。この状態を図5に共線図で示してある。   In the second speed mode, the second motor MG2 is controlled to function as a generator, and the first motor MG1 is controlled to function as an electric motor. Therefore, in the power distribution mechanism 4, the torque output by the engine 2 acts on the ring gear R1 and the ring gear R1 serves as an input element, and the reaction torque caused by driving the second motor MG2 as a generator on the carrier C1 is increased. The carrier C1 acts as a reaction force element, and the sun gear S1 serves as an output element. From here, the sun gear S3 in the planetary gear mechanism 33 for second speed change is transmitted via the sun gear shaft 19, the switching mechanism K1 and the first motor shaft 20. Torque is input to. This state is shown in an alignment chart in FIG.

図5に示すように、リングギヤR1にエンジン2から伝達されるトルクが作用するのに対して、キャリヤC1には第2のモータMG2からのトルクが反対方向に作用する。したがって、第2のモータMG2の回転数を制御することにより、エンジン2の回転数を制御することができる。また、第2のモータMG2が発電した電力は、第1のモータMG1に供給されて第1のモータMG1がトルクを出力し、そのトルクが第1モータ軸20を介して第2変速用遊星歯車機構33におけるサンギヤS3に付加される。すなわち、エンジン2が出力した動力の一部は、第2のモータMG2に分配され、その反力トルクとエンジン2からのトルクとを合成したトルクがサンギヤS1に現れ、さらにそのトルクに第1のモータMG1が出力するトルクが付加されるので、エンジン2が出力した動力の一部は、各モータMG2,MG1による電力変換を伴って変速機構7に伝達される。   As shown in FIG. 5, the torque transmitted from the engine 2 acts on the ring gear R1, whereas the torque from the second motor MG2 acts on the carrier C1 in the opposite direction. Therefore, the rotational speed of the engine 2 can be controlled by controlling the rotational speed of the second motor MG2. Further, the electric power generated by the second motor MG2 is supplied to the first motor MG1 and the first motor MG1 outputs torque, and the torque is transmitted through the first motor shaft 20 to the second speed change planetary gear. It is added to the sun gear S3 in the mechanism 33. That is, part of the motive power output from the engine 2 is distributed to the second motor MG2, and a torque obtained by combining the reaction torque and the torque from the engine 2 appears in the sun gear S1, and further, the first torque is added to the torque. Since the torque output from the motor MG1 is added, a part of the power output from the engine 2 is transmitted to the transmission mechanism 7 with power conversion by the motors MG2 and MG1.

変速機構7では、第2変速用遊星歯車機構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、これに対して第1変速用遊星歯車機構32におけるリングギヤR2はフリー状態となっているので、第2変速用遊星歯車機構33が減速作用を行う。すなわち、出力要素であるキャリヤC3が入力要素であるサンギヤS3より低速で回転する。その変速比は、第2変速用遊星歯車機構33を構成している遊星歯車機構のギヤ比(サンギヤS3の歯数とリングギヤR3の歯数との比)ρ3に応じた値((1+ρ3)/ρ3)となる。そして、この変速比に応じて増幅されたトルクがキャリヤC3から駆動軸6に出力される。なお、第2変速用遊星歯車機構33のギヤ比ρ3は、第1変速用遊星歯車機構32のギヤ比ρ2より大きく設定されており、したがって第2速モードでの変速機構7の変速比は、第1速モードでの変速比より小さくなる。   In the speed change mechanism 7, the ring gear R3 in the second speed change planetary gear mechanism 33 is fixed by the switching mechanism K3. On the other hand, the ring gear R2 in the first speed change planetary gear mechanism 32 is in a free state. The transmission planetary gear mechanism 33 performs a speed reducing action. That is, the carrier C3 as the output element rotates at a lower speed than the sun gear S3 as the input element. The gear ratio is a value ((1 + ρ3) /) corresponding to the gear ratio (ratio between the number of teeth of the sun gear S3 and the number of teeth of the ring gear R3) ρ3 of the planetary gear mechanism constituting the second gearbox planetary gear mechanism 33. ρ3). Then, the torque amplified according to the gear ratio is output from the carrier C3 to the drive shaft 6. The gear ratio ρ3 of the second speed change planetary gear mechanism 33 is set to be larger than the gear ratio ρ2 of the first speed change planetary gear mechanism 32. Therefore, the speed change ratio of the speed change mechanism 7 in the second speed mode is It becomes smaller than the gear ratio in the first speed mode.

第2のモータMG2によってエンジン回転数を燃費の良い回転数に制御している状態で車速が次第に増大すると、第1のモータMG1の回転数が増大するとともに、第2のモータMG2の回転数が次第に低下する。第1のモータMG1は第2変速用遊星歯車機構33におけるサンギヤS3に連結され、また第2のモータMG2は第1変速用遊星歯車機構32におけるサンギヤS2に連結されているので、各モータMG1,MG2の上記ような変化によって、第2変速用遊星歯車機構33におけるサンギヤS3の回転数が増大し、かつ第1変速用遊星歯車機構32におけるサンギヤS2の回転数が低下する。このような回転数の変化の過程で、第1変速用遊星歯車機構32におけるサンギヤS2の回転数が、駆動軸6に連結されているキャリヤC2の回転数と一致し、同時にそのリングギヤR2の回転数がサンギヤS2およびキャリヤC2の回転数と一致する。すなわち第1変速用遊星歯車機構32の全体が一体となって回転する。この状態が第2速モードと第3速モード(3rd)との同期状態であり、これを図6に共線図で示してある。   When the vehicle speed is gradually increased in a state where the engine speed is controlled by the second motor MG2 to a speed with good fuel consumption, the speed of the first motor MG1 increases and the speed of the second motor MG2 increases. It gradually decreases. Since the first motor MG1 is connected to the sun gear S3 in the second shifting planetary gear mechanism 33, and the second motor MG2 is connected to the sun gear S2 in the first shifting planetary gear mechanism 32, each motor MG1, Due to the above-described change in MG2, the rotation speed of the sun gear S3 in the second speed change planetary gear mechanism 33 increases, and the rotation speed of the sun gear S2 in the first speed change planetary gear mechanism 32 decreases. In the process of changing the rotational speed, the rotational speed of the sun gear S2 in the first speed change planetary gear mechanism 32 coincides with the rotational speed of the carrier C2 connected to the drive shaft 6, and at the same time, the rotation of the ring gear R2. The number matches the number of rotations of the sun gear S2 and the carrier C2. In other words, the entire first speed change planetary gear mechanism 32 rotates as a unit. This state is a synchronized state between the second speed mode and the third speed mode (3rd), and this is shown in a collinear diagram in FIG.

この状態で第1のモータMG1による反力トルクおよび第2のモータMG2による駆動トルクの出力を停止する。こうすることにより、各切替機構K2,K3での回転数差がなくなり、またトルク作用しないので、切替機構K2におけるスリーブ39を移動させて、第1変速用遊星歯車機構32におけるリングギヤR2とキャリヤC2とを連結する。その後、切替機構K3におけるスリーブ36を移動させて第2変速用遊星歯車機構33におけるリングギヤR3を固定状態からフリー状態に切り替えて第3速モード(3rd)を設定する。したがって、第2速モードから第3速モードへの切り替えは、各切替機構K2に回転数差が生じておらず、またトルクが作用していない状態でその切替機構K2を切り替え動作させ、また切替機構K3にトルクが作用していない状態でこれを解放状態に切り替えてリングギヤR3の固定を解除することにより行われるので、ショックを生じることなくスムースにモードの切り替えが行われる。   In this state, the output of the reaction torque by the first motor MG1 and the driving torque by the second motor MG2 are stopped. By doing so, there is no difference in rotational speed between the switching mechanisms K2 and K3, and there is no torque action. Therefore, the sleeve 39 in the switching mechanism K2 is moved, and the ring gear R2 and the carrier C2 in the first transmission planetary gear mechanism 32 are moved. And Thereafter, the sleeve 36 in the switching mechanism K3 is moved to switch the ring gear R3 in the second shifting planetary gear mechanism 33 from the fixed state to the free state, thereby setting the third speed mode (3rd). Therefore, the switching from the second speed mode to the third speed mode is performed by switching the switching mechanism K2 in a state where there is no rotational speed difference in each switching mechanism K2 and no torque is applied. Since this is performed by switching the mechanism K3 to the released state and releasing the fixation of the ring gear R3 while no torque is applied, the mode is smoothly switched without causing a shock.

第3速モードでは、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、また第2のモータMG2が電動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、エンジン2が出力したトルクがリングギヤR1に作用してリングギヤR1が入力要素となり、またサンギヤS1に第1のモータMG1を発電機として駆動することに伴う反力トルクが作用してサンギヤS1が反力要素となり、そしてキャリヤC1が出力要素となって、ここからキャリヤ軸31を介して第1変速用遊星歯車機構32におけるサンギヤS2にトルクが入力される。この状態を図7に共線図で示してある。   In the third speed mode, the first motor MG1 is controlled to function as a generator, and the second motor MG2 is controlled to function as an electric motor. Therefore, in the power distribution mechanism 4, the torque output from the engine 2 acts on the ring gear R1 and the ring gear R1 serves as an input element, and the reaction torque associated with driving the first motor MG1 as a generator to the sun gear S1 is generated. The sun gear S1 acts as a reaction force element and the carrier C1 serves as an output element, from which torque is input to the sun gear S2 in the planetary gear mechanism 32 for the first speed change via the carrier shaft 31. This state is shown in an alignment chart in FIG.

図7に示すように、動力分配機構4ではリングギヤR1にエンジン2から伝達されるトルクが作用するのに対して、サンギヤS1には第1のモータMG1からのトルクが反対方向に作用する。したがって、第1のモータMG1の回転数を制御することにより、エンジン2の回転数を制御することができる。また、第1のモータMG1が発電した電力は、第2のモータMG2に供給されて第2のモータMG2がトルクを出力し、そのトルクが減速機構5で増幅されてキャリヤ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、第1のモータMG1に分配され、各モータMG1,MG2による電力変換を伴ってキャリヤC1に伝達される。その結果、動力分配機構4のキャリヤC1にはこれらのトルクを合成したトルクが現れ、これがキャリヤ軸31を介して第1変速用遊星歯車機構32におけるサンギヤS2に伝達される。   As shown in FIG. 7, in the power distribution mechanism 4, the torque transmitted from the engine 2 acts on the ring gear R1, whereas the torque from the first motor MG1 acts on the sun gear S1 in the opposite direction. Therefore, the rotational speed of the engine 2 can be controlled by controlling the rotational speed of the first motor MG1. The electric power generated by the first motor MG1 is supplied to the second motor MG2, and the second motor MG2 outputs torque, which is amplified by the speed reduction mechanism 5 and transmitted to the carrier C1. That is, a part of the power output from the engine 2 is distributed to the first motor MG1 and transmitted to the carrier C1 with power conversion by the motors MG1 and MG2. As a result, a torque obtained by synthesizing these torques appears on the carrier C1 of the power distribution mechanism 4 and is transmitted to the sun gear S2 in the planetary gear mechanism 32 for the first speed change via the carrier shaft 31.

変速機構7では、第1変速用遊星歯車機構32におけるリングギヤR2とキャリヤC2とが切替機構K3によって連結されて第1変速用遊星歯車機構32の全体が一体となって回転し、これに対して第2変速用遊星歯車機構33におけるリングギヤR2はフリー状態となっているので、第1変速用遊星歯車機構32におけるサンギヤS2に伝達されたトルクがそのまま駆動軸6に出力される。したがってその変速比は、「1」となる。   In the speed change mechanism 7, the ring gear R2 and the carrier C2 in the first speed change planetary gear mechanism 32 are connected by the switching mechanism K3, and the entire first speed change planetary gear mechanism 32 rotates integrally. Since the ring gear R2 in the second transmission planetary gear mechanism 33 is in a free state, the torque transmitted to the sun gear S2 in the first transmission planetary gear mechanism 32 is output to the drive shaft 6 as it is. Therefore, the gear ratio is “1”.

第1のモータMG1によってエンジン回転数を燃費の良い回転数に制御している状態で車速が次第に増大すると、第2のモータMG2の回転数が増大するとともに、第1のモータMG1の回転数が次第に低下する。その過程で、各モータMG1,MG2の回転数が一致する。第1のモータMG1は第2変速用遊星歯車機構33におけるサンギヤS3に連結され、また第2のモータMG2は第1変速用遊星歯車機構32におけるサンギヤS2に連結されているので、各モータMG1,MG2の回転数が一致すると、各サンギヤS2,S3の回転数が一致する。第3速モードでは、第1変速用遊星歯車機構32におけるサンギヤS2とキャリヤC2との回転数が一致しているから、各サンギヤS2,S3の回転数が一致すれば、第2変速用遊星歯車機構33における各回転要素の回転数が同じになってその全体が一体となって回転する。すなわち、変速機構7を構成している各変速用遊星歯車機構32,33の全体が一体となって回転する。この状態が第3速モードと第4速モード(4th)との同期状態であり、これを図8に共線図で示してある。   When the vehicle speed is gradually increased in a state where the engine speed is controlled by the first motor MG1 to a fuel efficient speed, the speed of the second motor MG2 increases and the speed of the first motor MG1 increases. It gradually decreases. In the process, the rotation speeds of the motors MG1 and MG2 coincide. Since the first motor MG1 is connected to the sun gear S3 in the second shifting planetary gear mechanism 33, and the second motor MG2 is connected to the sun gear S2 in the first shifting planetary gear mechanism 32, each motor MG1, When the rotation speed of MG2 matches, the rotation speeds of the sun gears S2 and S3 match. In the third speed mode, since the rotation speeds of the sun gear S2 and the carrier C2 in the first shift planetary gear mechanism 32 match, if the rotation speeds of the sun gears S2 and S3 match, the second shift planetary gears. The rotation speed of each rotation element in the mechanism 33 becomes the same, and the whole rotates integrally. That is, the entire planetary gear mechanisms 32 and 33 for shifting that constitute the shifting mechanism 7 rotate integrally. This state is a synchronized state between the third speed mode and the fourth speed mode (4th), and this is shown in an alignment chart in FIG.

この状態で第1のモータMG1による反力トルクおよび第2のモータMG2による駆動トルクの出力を停止する。こうすることにより、各切替機構K2,K3での回転数差がなくなり、またトルク作用しないので、切替機構K3におけるスリーブ36を移動させて、第2変速用遊星歯車機構33におけるリングギヤR3とキャリヤC3とを連結する。その後、切替機構K2におけるスリーブ39を移動させて第1変速用遊星歯車機構32におけるリングギヤR2とキャリヤC2との連結を解いてリングギヤR3をフリー状態に切り替えて第4速モードを設定する。したがって、第3速モードから第4速モードへの切り替えは、各切替機構K3に回転数差が生じておらず、またトルクが作用していない状態でその切替機構K3を切り替え動作させ、また切替機構K2にトルクが作用していない状態でこれを解放状態に切り替えてリングギヤR2とキャリヤC2との連結を解除することにより行われるので、ショックを生じることなくスムースにモードの切り替えが行われる。   In this state, the output of the reaction torque by the first motor MG1 and the driving torque by the second motor MG2 are stopped. By doing so, there is no difference in rotational speed between the switching mechanisms K2 and K3, and no torque is applied. Therefore, the sleeve 36 in the switching mechanism K3 is moved, and the ring gear R3 and the carrier C3 in the second speed change planetary gear mechanism 33 are moved. And After that, the sleeve 39 in the switching mechanism K2 is moved to disconnect the ring gear R2 and the carrier C2 in the first transmission planetary gear mechanism 32, and the ring gear R3 is switched to the free state to set the fourth speed mode. Therefore, the switching from the third speed mode to the fourth speed mode is performed by switching the switching mechanism K3 in a state where there is no rotational speed difference in each switching mechanism K3 and no torque is applied. This is performed by switching the mechanism K2 to a released state and releasing the connection between the ring gear R2 and the carrier C2 in a state where no torque is applied, so that the mode is smoothly switched without causing a shock.

第4速モードでは、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、また第1のモータMG1が電動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、リングギヤR1にエンジン2が出力したトルクが作用してリングギヤR1が入力要素となり、またキャリヤC1に第2のモータMG2を発電機として駆動することに伴う反力トルクが作用してキャリヤC1が反力要素となり、そしてサンギヤS1が出力要素となって、ここからサンギヤ軸19および切替機構K1ならびに第1モータ軸20を介して第2変速用遊星歯車機構33におけるサンギヤS3にトルクが入力される。この状態を図9に共線図で示してある。   In the fourth speed mode, the second motor MG2 is controlled to function as a generator, and the first motor MG1 is controlled to function as an electric motor. Therefore, in the power distribution mechanism 4, the torque output by the engine 2 acts on the ring gear R1 and the ring gear R1 serves as an input element, and the reaction torque caused by driving the second motor MG2 as a generator on the carrier C1 is increased. The carrier C1 acts as a reaction force element, and the sun gear S1 serves as an output element. From here, the sun gear S3 in the planetary gear mechanism 33 for second speed change is transmitted via the sun gear shaft 19, the switching mechanism K1 and the first motor shaft 20. Torque is input to. This state is shown in the alignment chart in FIG.

図9に示すように、動力分配機構4ではリングギヤR1にエンジン2から伝達されるトルクが作用するのに対して、キャリヤC1には第2のモータMG2からのトルクが反対方向に作用する。したがって、第2のモータMG2の回転数を制御することにより、エンジン2の回転数を制御することができる。また、第2のモータMG2が発電した電力は、第1のモータMG1に供給されて第1のモータMG1がトルクを出力し、そのトルクが第1モータ軸20を介して第2変速用遊星歯車機構33におけるサンギヤS3に付加される。すなわち、エンジン2が出力した動力の一部は、第2のモータMG2に分配され、その反力トルクとエンジン2からのトルクとを合成したトルクがサンギヤS1に現れ、さらにそのトルクに第1のモータMG1が出力するトルクが付加されるので、エンジン2が出力した動力の一部は、各モータMG2,MG1による電力変換を伴って変速機構7に伝達される。   As shown in FIG. 9, in the power distribution mechanism 4, the torque transmitted from the engine 2 acts on the ring gear R1, while the torque from the second motor MG2 acts on the carrier C1 in the opposite direction. Therefore, the rotational speed of the engine 2 can be controlled by controlling the rotational speed of the second motor MG2. Further, the electric power generated by the second motor MG2 is supplied to the first motor MG1 and the first motor MG1 outputs torque, and the torque is transmitted through the first motor shaft 20 to the second speed change planetary gear. It is added to the sun gear S3 in the mechanism 33. That is, part of the motive power output from the engine 2 is distributed to the second motor MG2, and a torque obtained by combining the reaction torque and the torque from the engine 2 appears in the sun gear S1, and further, the first torque is added to the torque. Since the torque output from the motor MG1 is added, a part of the power output from the engine 2 is transmitted to the transmission mechanism 7 with power conversion by the motors MG2 and MG1.

変速機構7は、上述したようにその全体が一体となって回転するので、その変速比は、「1」のままである。この状態で、第2のモータMG2によってエンジン回転数を燃費の良い回転数に制御して走行し、車速が次第に増大すると、第1のモータMG1の回転数が増大するとともに、第2のモータMG2の回転数が次第に低下する。そして、ついには、第2のモータMG2の回転数がゼロになる。この状態で、前述したブレーキ機構B0を係合状態に切り替えることにより、第2のモータMG2およびこれが連結されている動力分配機構4のキャリヤC1が回転しないように固定される。その状態を図10に共線図で示してあり、これは、第4速モードで第2のモータMG2をロックした運転モードである。   Since the entire transmission mechanism 7 rotates as a whole as described above, the transmission ratio remains “1”. In this state, the second motor MG2 travels while controlling the engine speed to a fuel efficient speed, and when the vehicle speed gradually increases, the speed of the first motor MG1 increases and the second motor MG2 increases. The number of revolutions gradually decreases. Finally, the rotation speed of the second motor MG2 becomes zero. In this state, by switching the aforementioned brake mechanism B0 to the engaged state, the second motor MG2 and the carrier C1 of the power distribution mechanism 4 to which the second motor MG2 is connected are fixed so as not to rotate. The state is shown in a collinear diagram in FIG. 10, which is an operation mode in which the second motor MG2 is locked in the fourth speed mode.

この運転モードでは、第2のモータMG2が固定されていることにより電力変換を伴う動力の伝達は生じず、動力分配機構4は増速機構として機能する。すなわち、出力要素となるサンギヤS1がエンジン2に連結されている入力要素であるリングギヤR1より高速で回転し、そのサンギヤS1からサンギヤ軸19および切替機構K1ならびに第1モータ軸20を介して変速機構7に動力が伝達される。そして、変速機構7はその全体が一体となって回転するので、サンギヤS3に入力された動力はそのまま駆動軸6に出力される。   In this operation mode, the second motor MG2 is fixed, so that power transmission accompanied by power conversion does not occur, and the power distribution mechanism 4 functions as a speed increasing mechanism. That is, the sun gear S1 as an output element rotates at a higher speed than the ring gear R1 as an input element connected to the engine 2, and the speed change mechanism from the sun gear S1 through the sun gear shaft 19, the switching mechanism K1 and the first motor shaft 20 is rotated. Power is transmitted to 7. Since the entire transmission mechanism 7 rotates as a whole, the power input to the sun gear S3 is output to the drive shaft 6 as it is.

なお、動力分配機構4におけるサンギヤS1と第1のモータMG1との間に配置されてこれらを選択的に連結する切替機構K1は、上記のようにエンジン2を駆動して走行するいわゆるエンジン走行の場合には、常時係合させることになる。したがって、この切替機構K1を設けずに、サンギヤS1に第1のモータMG1を常時連結した構成、あるいはいわゆる直結した構成とすることができる。これに対して、切替機構K1を設けてサンギヤS1と第1のモータMG1との連結を解除できるように構成してあれば、第1のモータMG1の動力で走行する場合にエンジン2や第2のモータMG2を連れ回すことを回避でき、また第2のモータMG2の動力で走行する場合に第1のモータMG1を連れ回すことを回避できる。このようにモータMG1,MG2の動力で走行するいわゆるEV走行の際の動力損失を防止もしくは抑制することができる。   The switching mechanism K1, which is disposed between the sun gear S1 and the first motor MG1 in the power distribution mechanism 4 and selectively connects them, drives the engine 2 as described above for so-called engine traveling. In some cases, it is always engaged. Therefore, without providing this switching mechanism K1, a configuration in which the first motor MG1 is always connected to the sun gear S1 or a so-called direct connection configuration can be achieved. On the other hand, if the switching mechanism K1 is provided so that the connection between the sun gear S1 and the first motor MG1 can be released, the engine 2 and the second motor 2 can be used when traveling with the power of the first motor MG1. The motor MG2 can be avoided from being rotated, and the first motor MG1 can be prevented from being rotated when the vehicle is driven by the power of the second motor MG2. Thus, power loss during so-called EV traveling that travels with the power of the motors MG1 and MG2 can be prevented or suppressed.

以上説明したように、この発明に係る上記の動力出力装置1によれば、二組の変速用遊星歯車機構32,33を主体として構成されている変速機構7によって、変速比がそれぞれ異なる第1速モードないし第4速モードを設定することができ、またそれらの運転モードにおいて各モータMG1,MG2が反力手段とトルクアシスト手段とに交互に切り替わる。しかも、第4速モードでは、電力変換を伴わずにエンジン2から駆動軸6に動力を伝達できる。そのため、車速に応じて運転モードを切り替えることにより、エンジン回転数を燃費の良い回転数に維持した状態での電力変換を伴う動力の伝達割合が少なくなる。言い換えれば、エンジン2からいわゆる機械的手段のみによって駆動軸6に伝達される直達トルクの割合が多くなるので、電力変化に伴う動力の損失を少なくして、全体としての動力伝達効率を向上させることができる。特に、第4速モードで第2のモータMG2を固定した運転モードでは、エンジン2が出力した動力を電力に変換しないので、高車速での動力伝達効率が良好になり、上記の動力出力装置1を搭載した車両の高速燃費を向上させることができる。   As described above, according to the above-described power output apparatus 1 according to the present invention, the first transmission gear ratio is different depending on the transmission mechanism 7 mainly composed of two sets of the planetary gear mechanisms 32 and 33 for transmission. A speed mode or a fourth speed mode can be set, and in these operation modes, the motors MG1 and MG2 are alternately switched between the reaction force means and the torque assist means. Moreover, in the fourth speed mode, power can be transmitted from the engine 2 to the drive shaft 6 without power conversion. Therefore, by switching the operation mode according to the vehicle speed, the transmission ratio of power accompanied by power conversion in a state where the engine speed is maintained at a high fuel efficiency is reduced. In other words, since the ratio of the direct torque transmitted from the engine 2 to the drive shaft 6 only by so-called mechanical means is increased, the loss of power accompanying the power change is reduced and the overall power transmission efficiency is improved. Can do. In particular, in the operation mode in which the second motor MG2 is fixed in the fourth speed mode, the power output from the engine 2 is not converted into electric power, so that the power transmission efficiency at a high vehicle speed is improved, and the power output device 1 described above is used. The high-speed fuel consumption of vehicles equipped with can be improved.

しかも、この発明に係る上記の動力出力装置1は、変速機構7を構成する差動回転機構が二組でよいので、動力出力装置1の全体としての構成の大型化を回避もしくは抑制し、車載性を向上させることができる。さらに、ブレーキ機構B0は、動力分配機構4の外周側に軸線方向で少なくとも一部がオーバーラップするように配置されているので、第2のモータMG2をロックする運転モードを設定できるうえに、全体としての軸長の増大を回避もしくは抑制して車載性を向上させることができる。   Moreover, since the power output device 1 according to the present invention requires only two sets of differential rotation mechanisms that constitute the speed change mechanism 7, it is possible to avoid or suppress an increase in the size of the power output device 1 as a whole. Can be improved. Furthermore, since the brake mechanism B0 is disposed so as to at least partially overlap the outer peripheral side of the power distribution mechanism 4 in the axial direction, an operation mode for locking the second motor MG2 can be set, and the entire As a result, the increase in the axial length can be avoided or suppressed to improve the on-vehicle performance.

さらに、上記の動力出力装置1によれば、デファレンシャルDFの大型化を防止もしくは抑制することができる。具体的に説明すると、第2のモータMG2およびこれに連結されているキャリヤC1を固定して、動力分配機構4を増速機構として機能させることができるので、動力分配機構4を、ギヤ比が0.45〜0.6程度の遊星歯車機構によって構成することにより、第2のモータMG2をロックした運転モードでの動力分配機構4の変速比はギヤ比が0.45〜0.6になる。一方、通常のエンジン2の特性を考慮すると、いわゆるオーバードライブ段でのデファレンシャルDFの減速比(デフ比)をも含む車両の全体としてトータル変速比は1.8程度が好ましい。これらの条件の下でデフ比を求めると、デフ比は、(トータル変速比/最高速変速比)であるから、(1.8/0.6=3.0)となる。デフ比がこの程度の値のデファレンシャルは、通常のFR車(前置きエンジン後輪駆動車)で通常使用されているデファレンシャルであるから、デファレンシャルDFのデフ比がハイギヤ比化やそれに伴うデファレンシャルDFの高強度化や大型化を回避もしくは抑制することができる。   Furthermore, according to said motive power output device 1, the enlargement of differential DF can be prevented or suppressed. More specifically, the second motor MG2 and the carrier C1 connected to the second motor MG2 can be fixed and the power distribution mechanism 4 can function as a speed increasing mechanism. By configuring with a planetary gear mechanism of about 0.45 to 0.6, the gear ratio of the power distribution mechanism 4 in the operation mode in which the second motor MG2 is locked is 0.45 to 0.6. . On the other hand, considering the characteristics of the normal engine 2, the total gear ratio of the vehicle as a whole including the reduction ratio (difference ratio) of the differential DF in the so-called overdrive stage is preferably about 1.8. When the differential ratio is obtained under these conditions, the differential ratio is (1.8 / 0.6 = 3.0) because it is (total transmission ratio / highest speed transmission ratio). The differential having a differential ratio of this level is a differential that is normally used in a normal FR vehicle (front engine rear-wheel drive vehicle). Therefore, the differential DF has a high differential gear ratio and a high differential DF. Strengthening and enlargement can be avoided or suppressed.

なお、この発明は、上述した具体例に限定されない。例えば前述した各ギヤのいずれかをローラによって構成することができ、またダブルピニオン型の機構をシングルピニオン型の機構に置き換え、またシングルピニオン型の機構をダブルピニオン型の機構に置き換えて構成することもできる。その一例を図11に示してあり、ここに示す例は、第2変速用遊星歯車機構33をシングルピニオン型の遊星歯車機構に替えてダブルピニオン型の遊星歯車機構によって構成した例である。   The present invention is not limited to the specific examples described above. For example, any of the gears described above can be configured by a roller, a double pinion type mechanism can be replaced with a single pinion type mechanism, and a single pinion type mechanism can be replaced with a double pinion type mechanism. You can also. An example thereof is shown in FIG. 11, and the example shown here is an example in which the planetary gear mechanism for second speed change 33 is replaced with a single pinion type planetary gear mechanism and is constituted by a double pinion type planetary gear mechanism.

ダブルピニオン型の遊星歯車機構は、共線図上でのキャリヤとリングギヤとの位置を、シングルピニオン型の遊星歯車機構とでは入れ替えた構成のものとして説明することができ、したがって図11に示す例では、第2変速用遊星歯車機構33におけるリングギヤR3が第1変速用遊星歯車機構32におけるキャリヤC2に連結されている。また、切替機構K3は、第2変速用遊星歯車機構33におけるキャリヤC3を選択的に固定し、またリングギヤR3に選択的に連結するように構成されている。他の構成は、図1に示す構成と同様であり、したがって図11に図1と同様の符号を付してその説明を省略する。なお、図11には第2のモータMG2から駆動軸6までの機構をスケルトンで示し、他の構成は省略してある。   The double pinion type planetary gear mechanism can be described as having a configuration in which the positions of the carrier and the ring gear on the collinear diagram are interchanged with the single pinion type planetary gear mechanism. Therefore, the example shown in FIG. Then, the ring gear R3 in the second transmission planetary gear mechanism 33 is connected to the carrier C2 in the first transmission planetary gear mechanism 32. The switching mechanism K3 is configured to selectively fix the carrier C3 in the second speed change planetary gear mechanism 33 and to selectively connect the carrier C3 to the ring gear R3. The other configuration is the same as the configuration shown in FIG. 1, and accordingly, the same reference numerals as those in FIG. In FIG. 11, the mechanism from the second motor MG2 to the drive shaft 6 is shown by a skeleton, and other configurations are omitted.

したがって、図11に示すように構成した動力出力機構1であっても第1速モードないし第4速モードと、第4速モードで第2のモータMG2を回転しないように固定した運転モードを、図1に示す動力出力装置1と同様に設定することができる。それらの運転モードを設定するための切替機構K1,〜K3およびブレーキ機構B0の動作状態は、前述した図2に示す図表における「第2変速用遊星歯車機構33」の欄の「リング固定」を「キャリヤ固定」に置き換え、それ以外は図2と同様に表示したものとなる。したがって、各運転モードの説明は、上述した図1に示す動力出力装置1についての説明のうち、第2変速用遊星歯車機構33におけるキャリヤC3とリングギヤR3とを入れ替えたものとほぼ同じになり、前述した説明から容易に理解できるので、重複を避けるため、それら各運転モードの説明は省略する。   Therefore, even in the power output mechanism 1 configured as shown in FIG. 11, the first speed mode to the fourth speed mode, and the operation mode fixed so as not to rotate the second motor MG2 in the fourth speed mode, It can be set similarly to the power output apparatus 1 shown in FIG. The operating states of the switching mechanisms K1 to K3 and the brake mechanism B0 for setting these operation modes are set to “ring fixing” in the column of “second gear planetary gear mechanism 33” in the chart shown in FIG. Replaced by “carrier fixed”, otherwise the display is the same as in FIG. Therefore, the description of each operation mode is substantially the same as the description of the power output apparatus 1 shown in FIG. 1 described above, in which the carrier C3 and the ring gear R3 in the second gear shift planetary gear mechanism 33 are replaced. Since it can be easily understood from the above description, the description of each of these operation modes is omitted to avoid duplication.

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。It is a schematic structure figure showing typically an example of a power output device concerning this invention. 各運転モードを設定するための切替機構あるいは変速用差動回転機構の動作状態をまとめて示す図表である。It is a table | surface which shows collectively the operation state of the switching mechanism for setting each operation mode or the differential rotation mechanism for transmission. 第1速モードでの動作状態を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the operation state in 1st speed mode. 第1速モードと第2速モードとの同期状態での動作状態を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the operation state in the synchronous state of 1st speed mode and 2nd speed mode. 第2速モードでの動作状態を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the operation state in 2nd speed mode. 第2速モードと第3速モードとの同期状態での動作状態を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the operation state in the synchronous state of 2nd speed mode and 3rd speed mode. 第3速モードでの動作状態を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the operation state in 3rd speed mode. 第3速モードと第4速モードとの同期状態での動作状態を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the operation state in the synchronous state of 3rd speed mode and 4th speed mode. 第4速モードでの動作状態を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the operation state in 4th speed mode. 第4速モードで第2のモータを固定した運転モードでの動作状態を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the operation state in the operation mode which fixed the 2nd motor in 4th speed mode. この発明に係る動力出力装置の他の例を模式的に示すスケルトン図である。It is a skeleton figure which shows typically the other example of the power output device which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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…変速機構、 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、 27,30…スリーブ、 28…アクチュエータ、 29A…スプライン歯、 20B…固定スプライン、 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、 MG1,MG2…モータ(モータ・ジェネレータ)、 S0,S1,S3,S2…サンギヤ、 R0,R1,R3,R2…リングギヤ、 C0,C1,C3,C2…キャリヤ、 K1,K3,K2…切替機構、 B0…ブレーキ機構。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power output device, 2 ... Engine, 3 ... Crankshaft, 4 ... Power distribution mechanism (differential rotation mechanism), 5 ... Deceleration mechanism, 6 ... Drive shaft, 7 ... Transmission mechanism, 14 ... Electronic control unit for motors, DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 ... Sun gear shaft, 20 ... 1st motor shaft, 21 ... Ring gear shaft, 23 ... Fixed part, 25, 26 ... Hub, 27, 30 ... Sleeve, 28 ... Actuator, 29A ... Spline tooth, 20B ... Fixed spline, 31 ... Carrier shaft 32, 33 ... planetary gear mechanism for speed change, 34 ... spline teeth, 35 ... fixed spline, 36 ... sleeve, 37 ... spline teeth, 38 ... fixed spline, 39 ... sleeve, 40 ... spline teeth, 41 ... spline teeth MG1, MG2 ... motor (motor / generator), S0, S1, S3, S2 ... sun gear, R0, R1, R3, R2 ... ring gear, C0, C1, C3, C2 ... carrier, K1, K3, K2 ... switching mechanism, B0 ... brake mechanism.

Claims (3)

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2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1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、
前記第2変速用差動回転機構の全体を一体化させる一体化機構と
を備えていることを特徴とする動力出力装置。
A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
A first electric motor capable of inputting and outputting power;
A second electric motor capable of inputting and outputting power;
The first element connected to the rotating shaft of the first motor, the second element to which power is transmitted from the second motor, and the third element to which power is transmitted from the internal combustion engine, and these three elements A power distribution mechanism configured to be capable of differential rotation with each other;
The power distribution mechanism has a first input element connected to the second element, a first output element connected to the drive shaft, and a first fixed element that is selectively fixed, and these three elements A first transmission differential rotation mechanism configured to be capable of differential rotation with each other;
The power distribution mechanism has a second input element connected to the first element, a second output element connected to the drive shaft, and a second fixed element that is selectively fixed, and these three elements A second differential rotation mechanism configured to be capable of differential rotation with each other;
First fixing means for selectively fixing the first fixing element in the first transmission differential rotation mechanism;
Second fixing means for selectively fixing the second fixing element in the second speed change differential rotation mechanism;
A power output apparatus comprising: an integrated mechanism for integrating the entire second differential rotation mechanism for shifting.
前記動力分配機構の外周側に軸線方向において少なくとも一部がオーバーラップして配置され、前記動力分配機構における前記第2要素を選択的に固定する第3固定手段を更に備えている請求項1に記載の動力出力装置。   2. The apparatus according to claim 1, further comprising third fixing means that is arranged at least partially overlapping in an axial direction on an outer peripheral side of the power distribution mechanism and selectively fixes the second element in the power distribution mechanism. The power output apparatus described. 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ている請求項1に記載の動力出力装置。   The clutch means which selectively connects the rotating member integrated with the 1st element in the power distribution mechanism and the other rotating member integrated with the rotating shaft of the 1st electric motor is further provided. The power output apparatus according to 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015029481A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Multi-stage transmission

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015029481A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Multi-stage transmission
JP2015064099A (en) * 2013-08-30 2015-04-09 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Multistage transmission
CN105378338A (en) * 2013-08-30 2016-03-02 爱信艾达株式会社 Multi-stage transmission
CN105378338B (en) * 2013-08-30 2017-11-24 爱信艾达株式会社 Multi-shifting speed variator
US9945453B2 (en) 2013-08-30 2018-04-17 Aisin Aw Co., Ltd. Multiple speed transmission

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