JP2009107426A - 動力伝達システム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの動力を互いに並列に設けられた変速機及び伝達機構を介して負荷へ伝達する動力伝達システムにおいて小型化を図りつつ変速機の容量低減効果を向上させる。
【解決手段】変速機１４に対し並列に設けられた遊星歯車機構２０は、エンジン１０からのトルクとモータジェネレータ２２からのトルクを、それらのトルク比が所定比となる状態で合成して駆動輪４０へ伝達する。遊星歯車機構２０がエンジン１０とプライマリプーリ３０との間に配置され、モータジェネレータ２２がエンジン１０と遊星歯車機構２０との間に配置されている。エンジン１０からの動力を利用して電気エネルギーを生成するスタータジェネレータ１６は、セカンダリプーリ３２とその回転中心軸に平行な方向に対向し、モータジェネレータ２２と該回転中心軸に直交する方向に隣接して配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンと負荷の間で動力伝達を行う動力伝達システムに関する。

この種の動力伝達システムの関連技術が下記特許文献１〜３及び非特許文献１に開示されている。特許文献１，２及び非特許文献１においては、エンジンの動力を変速して負荷へ伝達する無段変速機に対し並列に遊星歯車機構が設けられており、無段変速機の入出力軸及びフライホイールが遊星歯車機構の異なる回転要素に結合されている。そして、無段変速機の変速動作が行われるときには、エンジンとフライホイールの間で動力の送受が行われる。例えばダウンシフト時には、フライホイールの回転エネルギーが放出されてエンジンの回転上昇に用いられる。一方、アップシフト時には、エンジンの動力がフライホイールに吸収される。このように、特許文献１，２及び非特許文献１においては、フライホイールの回転エネルギーを利用して無段変速機の変速動作のアシストを行っている。

また、特許文献３においては、無段変速機に対し並列に設けられた遊星歯車機構は、エンジンからのトルクとモータジェネレータからのトルクを、それらのトルク比が所定比となる状態で合成して負荷へ伝達する。そして、無段変速機及び遊星歯車機構の両方を介してエンジンと負荷の間で動力伝達を行うときに、モータジェネレータのトルクを制御することで、無段変速機に伝達される動力と遊星歯車機構に伝達される動力の配分を能動的に制御している。これによって、無段変速機の容量を低減するとともに動力伝達効率の向上を図っている。

その他にも、下記特許文献４〜７の動力伝達システムが開示されている。

特表２００２−５１３１１８号公報 特表２００２−５４３３４０号公報 特開２００６−３２７５７０号公報 特表平１１−５０４４１５号公報 特開２００２−４８２１３号公報 特開２００３−２４７６２３号公報 特開２００５−５９７８８号公報 Shuiwen Shen,Alex Serrarens,Maarten Steinbuch,Frans Veldpaus,"Coordinated control of a mechanical hybrid driveline with a continuously variable transmission",JSAE Review 22,2001,pp.453-461

特許文献１，２及び非特許文献１においては、フライホイールの回転エネルギーの放出または吸収は、変速機の変速比が変化したときに受動的に行われ、遊星歯車機構への動力伝達も受動的に行われる。そのため、遊星歯車機構に伝達される動力を、変速機の変速制御と独立して能動的に制御することはできない。したがって、変速機に伝達される動力と遊星歯車機構に伝達される動力の配分を適切に制御することが困難であり、変速機の容量低減及び動力伝達効率の向上を実現することが困難であるという問題点がある。

また、特許文献３において、変速機の容量低減効果を向上させるためには、モータジェネレータの最大トルクを増大させて、エンジンから変速機へ伝達される最大トルクを減少させることが望ましい。モータジェネレータの最大トルクを増大させるためには、モータジェネレータの外径や回転軸方向長さを増大させる必要がある。ただし、モータジェネレータの回転軸方向長さを増大させると、動力伝達システム全体の軸方向長さも増大し、動力伝達システムの大型化を招きやすくなる。また、モータジェネレータの外径を増大させると、モータジェネレータが他の回転部材（例えば変速機の出力軸等）と干渉しやすくなる。

本発明は、エンジンの動力を互いに並列に設けられた変速機及び伝達機構の両方を介して負荷へ伝達することが可能な動力伝達システムにおいて、小型化を図りつつ、変速機の容量低減効果を向上させることを目的とする。

本発明に係る動力伝達システムは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る動力伝達システムは、エンジンからの動力を変速機により変速して負荷へ伝達することが可能な第１動力伝達部と、エンジンからの動力を変速機に対し並列に設けられた伝達機構を介して負荷へ伝達することが可能な第２動力伝達部と、エンジンからの動力を利用してエネルギーを生成する被動機と、被動機が生成するエネルギーを利用して動力を発生する原動機と、原動機のトルク及び被動機のトルクを制御する制御装置と、を有し、伝達機構は、エンジンからのトルクと原動機からのトルクをそれらのトルク比が所定比となる状態で合成して負荷へ伝達するトルク合成動作を行うことが可能な機構であり、制御装置は、変速機及び伝達機構の両方を介してエンジンと負荷の間で動力伝達が行われるときに、原動機のトルク及び被動機のトルクを制御することで、変速機に伝達される動力と伝達機構に伝達される動力の配分を制御する動力配分制御を実行し、変速機は、エンジンからの動力が伝達される入力回転部材と、負荷へ動力を伝達する出力回転部材とを含み、入力回転部材と出力回転部材は、それらの回転中心軸が互いに平行になる状態で該回転中心軸に直交する方向に間隔をおいて配置され、入力回転部材は、その回転中心軸に平行な方向にエンジンと対向配置され、伝達機構がエンジンと入力回転部材との間の位置に配置され、原動機がエンジンと伝達機構との間の位置に配置され、被動機が、出力回転部材とその回転中心軸に平行な方向に対向し、原動機と該回転中心軸に直交する方向に隣接して配置されていることを要旨とする。

本発明の一態様では、エンジンからの動力を増速して被動機へ伝達する増速機構を有することが好適である。

本発明の一態様では、原動機の回転子の内部に、該回転子の動力を減速する減速機構が設けられていることが好適である。

また、本発明に係る動力伝達システムは、エンジンからの動力を変速機により変速して負荷へ伝達することが可能な第１動力伝達部と、エンジンからの動力を変速機に対し並列に設けられた伝達機構を介して負荷へ伝達することが可能な第２動力伝達部と、エンジンからの動力を利用してエネルギーを生成する被動機と、被動機が生成するエネルギーを利用して動力を発生する原動機と、原動機のトルク及び被動機のトルクを制御する制御装置と、を有し、伝達機構は、エンジンからのトルクと原動機からのトルクをそれらのトルク比が所定比となる状態で合成して負荷へ伝達するトルク合成動作を行うことが可能な機構であり、制御装置は、変速機及び伝達機構の両方を介してエンジンと負荷の間で動力伝達が行われるときに、原動機のトルク及び被動機のトルクを制御することで、変速機に伝達される動力と伝達機構に伝達される動力の配分を制御する動力配分制御を実行し、変速機は、エンジンからの動力が伝達される入力回転部材と、負荷へ動力を伝達する出力回転部材とを含み、入力回転部材と出力回転部材は、それらの回転中心軸が互いに平行になる状態で該回転中心軸に直交する方向に間隔をおいて配置され、入力回転部材は、その回転中心軸に平行な方向にエンジンと対向配置され、伝達機構がエンジンと入力回転部材との間の位置に配置され、原動機がエンジンと伝達機構との間の位置に配置され、被動機がエンジンと原動機との間の位置に配置されていることを要旨とする。

本発明の一態様では、エンジンと原動機との間の位置に、エンジンの振動を抑制するためのダンパが配置され、被動機がダンパの外側に配置されていることが好適である。

本発明の一態様では、被動機及び原動機はいずれも、回転子と、回転子の径方向外側に配置された固定子と、を含み、被動機の固定子の外径が原動機の固定子の外径よりも大きく、被動機の固定子と原動機の固定子が径方向において互いに重なり合う部分を有することが好適である。

本発明の一態様では、第１動力伝達部は、エンジン及び被動機と負荷との変速機を介した結合及びその解除を行うことが可能な第１断続機構を含み、第２動力伝達部は、エンジン及び被動機と負荷との伝達機構を介した結合及びその解除を行うことが可能な第２断続機構を含み、制御装置は、第１断続機構によりエンジン及び被動機と負荷とを変速機を介して結合し且つ第２断続機構によりエンジン及び被動機と負荷とを伝達機構を介して結合した状態で、前記動力配分制御を実行することが好適である。

本発明の一態様では、被動機は、エンジンからの動力を電気エネルギーを生成する発電機であり、原動機は、発電機が生成する電気エネルギーを利用して動力を発生する電動モータであることが好適である。

本発明によれば、原動機及び被動機が他の回転部材と干渉するのを抑止することができ、原動機及び被動機の外径を増大させることができるので、原動機及び被動機の回転軸方向長さを短縮しつつ、原動機及び被動機の最大トルクを増大させることができる。その結果、動力伝達システム全体の軸方向長さを短縮して小型化を図りつつ、変速機の容量低減効果を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

「実施形態１」
図１は、本発明の実施形態１に係る動力伝達システムを備えた動力出力システムの概略構成を示す図である。本実施形態に係る動力出力システムは、ハイブリッド型の動力出力システムであり、以下に説明するエンジン１０、変速機１４、スタータジェネレータ１６、遊星歯車機構２０、モータジェネレータ２２、電子制御装置４２、クラッチＣ１，Ｃ２、及びブレーキＢ１を備えている。そして、本実施形態に係る動力出力システムは、以下に説明するように、エンジン１０からの動力を変速機１４により変速して負荷へ伝達することが可能であるとともに、エンジン１０からの動力を遊星歯車機構２０を介して負荷へ伝達することも可能である。なお、本実施形態に係る動力出力システムは、例えば車両の駆動に用いられるものである。

エンジン１０の発生する動力は、クラッチＣ１を介して変速機１４の入力軸２６へ伝達可能である。変速機１４は、入力軸２６に伝達された動力を変速して出力軸３６へ伝達する。変速機１４の出力軸３６に伝達された動力は、カウンタギア３８（中間軸３９）を介して車両の駆動輪４０へ伝達されることで、例えば車両の駆動等の負荷の駆動に用いられる。なお、エンジン１０の出力軸１０−１には、エンジン１０の振動を抑制するためのダンパ１１が連結されている。

図１では、変速機１４の一例として、ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）を示している。ベルト式無段変速機１４は、入力軸２６に連結されエンジン１０からの動力が伝達されるプライマリプーリ（入力回転部材）３０と、出力軸３６に連結され駆動輪４０へ動力を伝達するセカンダリプーリ（出力回転部材）３２とを備え、プライマリプーリ３０とセカンダリプーリ３２は、それらの回転中心軸（入力軸２６及び出力軸３６）が互いに平行になる状態で入力軸２６及び出力軸３６に直交する方向に間隔をおいて配置されている。プライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２には無端ベルト３４が巻き掛けられており、ベルト式無段変速機１４は、プライマリプーリ３０に伝達されたエンジン１０からの動力を変速してセカンダリプーリ３２からカウンタギア３８を介して駆動輪４０へ伝達する。そして、ベルト式無段変速機１４は、プライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２への無端ベルト３４の掛かり径を例えば油圧力により変化させることで変速比γ（＝入力軸２６の回転速度／出力軸３６の回転速度）を変更する。ただし、ここでの変速機１４の種類は特に限定されるものではなく、例えばトロイダル式無段変速機であってもよい。

スタータジェネレータ１６は、ケーシング１５に固定され且つステータ巻線１６ｃを有するステータ（固定子）１６ｓと、ステータ１６ｓと所定の空隙を空けて対向配置されステータ１６ｓに対し回転可能なロータ（回転子）１６ｒと、を備える。ステータ１６ｓとロータ１６ｒは、ロータ回転軸に直交する径方向において対向配置されており、ステータ１６ｓがロータ１６ｒの径方向外側に配置されている。ロータ１６ｒは歯車伝動機構等の伝動機構１７を介してエンジン１０の出力軸１０−１に連結されている。スタータジェネレータ１６には、ロータ１６ｒの回転角を検出するレゾルバ１６ａが付設されている。スタータジェネレータ１６は、エンジン１０からの動力を利用して回転駆動されることで電気エネルギーを生成する回生運転（発電運転）を行うことが可能である。つまり、スタータジェネレータ１６は、発電機（被動機）の機能を有する。スタータジェネレータ１６の回生運転により生成された電気エネルギーは、バッテリ等の蓄電装置に蓄積される。スタータジェネレータ１６の発電運転時には、エンジン１０からの動力が伝動機構１７で増速されてからロータ１６ｒに伝達される。つまり、エンジン１０の出力軸１０−１からロータ１６ｒへの動力伝達においては、伝動機構１７は増速機構として機能する。さらに、スタータジェネレータ１６は、蓄電装置に蓄積された電気エネルギーを基に動力を発生して停止状態のエンジン１０を始動することも可能である。つまり、スタータジェネレータ１６は、電動モータ（原動機）として機能することもできる。スタータジェネレータ１６によるエンジン１０の始動時には、ロータ１６ｒからの動力が伝動機構１７で減速されてからエンジン１０の出力軸１０−１に伝達される。つまり、ロータ１６ｒからエンジン１０の出力軸１０−１への動力伝達においては、伝動機構１７は減速機構として機能する。なお、スタータジェネレータ１６のトルクについては、電子制御装置４２により制御することができる。

遊星歯車機構２０は、変速機１４に対し並列して設けられており、サンギアＳ、キャリアＣＲ、及びリングギアＲを回転要素として有するシングルピニオン遊星歯車により構成されている。サンギアＳは、モータジェネレータ２２と結合されており、モータジェネレータ２２からのトルクが伝達可能である。リングギアＲは、クラッチＣ２を介してエンジン１０の出力軸１０−１及びスタータジェネレータ１６と結合可能であり、エンジン１０からのトルクが伝達可能である。キャリアＣＲは、中間軸３９（カウンタギア３８）を介して駆動輪４０及び変速機１４の出力軸３６と結合されている。

モータジェネレータ２２は、ケーシング１５に固定され且つステータ巻線２２ｃを有するステータ２２ｓと、ステータ２２ｓと所定の空隙を空けて対向配置されステータ２２ｓに対し回転可能なロータ２２ｒと、を備える。ステータ２２ｓとロータ２２ｒは、ロータ回転軸に直交する径方向において対向配置されており、ステータ２２ｓがロータ２２ｒの径方向外側に配置されている。モータジェネレータ２２には、ロータ２２ｒの回転角を検出するレゾルバ２２ａが付設されている。モータジェネレータ２２は、スタータジェネレータ１６が発生する電気エネルギーや蓄電装置に蓄積された電気エネルギーを利用して回転駆動されることで動力を発生してサンギアＳへ出力する力行運転を行うことが可能である。さらに、モータジェネレータ２２は、サンギアＳに伝達された動力を基に電気エネルギーを生成する回生運転（発電運転）を行うことも可能である。このように、モータジェネレータ２２は、電動モータ（原動機）及び発電機（被動機）の両方の機能を有する。モータジェネレータ２２の回生運転により生成された電気エネルギーは、蓄電装置に蓄積される。なお、モータジェネレータ２２のトルクについては、電子制御装置４２により制御することができる。また、モータジェネレータ２２の最大出力は、スタータジェネレータ１６の最大出力と等しく（あるいはほぼ等しく）設定されている。

遊星歯車機構２０において、サンギアＳ、キャリアＣＲ、及びリングギアＲの３つの回転要素の回転速度は、図２の共線図に示す共線関係にある。ただし、図２の共線図において、ρはサンギアＳとリングギアＲの歯数比（０＜ρ＜１を満たす定数）である。図２の共線図では、駆動輪４０（変速機１４の出力軸３６）に結合されたキャリアＣＲが、モータジェネレータ２２に結合されたサンギアＳと、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６に結合可能なリングギアＲとの間に配置されている。そして、遊星歯車機構２０は２自由度の回転自由度を有する機構であり、サンギアＳ、キャリアＣＲ、及びリングギアＲの３つの回転要素のうち２つの回転要素の回転速度が決まると、残りの１つの回転要素の回転速度も決まる。そのため、モータジェネレータ２２の動力（サンギアＳに伝達される動力）を決定することで、クラッチＣ２を介してリングギアＲに伝達されたエンジン１０からの動力を、キャリアＣＲから出力して駆動輪４０へ伝達することができる。

クラッチＣ１は、その係合／解放により、エンジン１０の出力軸１０−１及びスタータジェネレータ１６と変速機１４の入力軸２６（プライマリプーリ３０）との結合及びその解除を行うことが可能である。このクラッチＣ１により、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０との変速機１４を介した結合及びその解除を行うことが可能である。クラッチＣ２は、その係合／解放により、エンジン１０の出力軸１０−１及びスタータジェネレータ１６とリングギアＲとの結合及びその解除を行うことが可能である。このクラッチＣ２により、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０との遊星歯車機構２０を介した結合及びその解除を行うことが可能である。また、ブレーキＢ１は、その係合／解放により、リングギアＲの回転の拘束及びその解除を行うことが可能である。ここで、動力断続機構として機能するクラッチＣ１，Ｃ２及び回転拘束機構として機能するブレーキＢ１の各々は、例えば油圧力や電磁力を利用してその係合／解放を切り替えることが可能である。なお、図１は、クラッチＣ１が湿式多板クラッチ等の摩擦クラッチであり、クラッチＣ２がドッグクラッチやシンクロクラッチ等の歯の噛み合いによって係合を行う噛み合いクラッチであり、ブレーキＢ１がバンドブレーキである例を示している。

図１に示すように、変速機１４のプライマリプーリ３０は、その回転中心軸に平行な方向においてエンジン１０と対向配置されており、プライマリプーリ３０の回転中心軸は、エンジン１０の回転中心軸と一致している。遊星歯車機構２０は、エンジン１０とプライマリプーリ３０との間の位置に配置されており、遊星歯車機構２０の中心軸は、プライマリプーリ３０の回転中心軸及びエンジン１０の回転中心軸と一致している。モータジェネレータ２２は、エンジン１０と遊星歯車機構２０との間の位置に配置されており、モータジェネレータ２２の回転中心軸は、プライマリプーリ３０の回転中心軸及びエンジン１０の回転中心軸と一致している。つまり、モータジェネレータ２２は、遊星歯車機構２０よりもエンジン１０側の位置に配置されており、エンジン１０に近い位置に配置されている。クラッチＣ１，Ｃ２は、プライマリプーリ３０と遊星歯車機構２０との間の位置に配置されており、ダンパ１１は、エンジン１０とモータジェネレータ２２との間の位置に配置されている。スタータジェネレータ１６は、変速機１４のセカンダリプーリ３２とその回転中心軸に平行な方向において対向配置されており、スタータジェネレータ１６の回転中心軸は、セカンダリプーリ３２の回転中心軸と一致している。さらに、スタータジェネレータ１６とセカンダリプーリ３２との距離がモータジェネレータ２２とプライマリプーリ３０との距離にほぼ等しく設定されており、スタータジェネレータ１６は、セカンダリプーリ３２の回転中心軸（出力軸３６）に直交する方向においてモータジェネレータ２２と隣接して配置されている。

電子制御装置４２は、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、入出力ポートと、を備える。この電子制御装置４２には、図示しない各センサにより検出されたスロットル開度を示す信号、エンジン１０（あるいはスタータジェネレータ１６）の回転速度を示す信号、変速機１４の出力軸回転速度を示す信号、及びモータジェネレータ２２の回転速度を示す信号等が入力ポートを介して入力されている。一方、電子制御装置４２からは、変速機１４の変速比γを制御するための変速制御信号、エンジン１０の運転状態を制御するためのエンジン制御信号、スタータジェネレータ１６の運転状態を制御するためのジェネレータ制御信号、モータジェネレータ２２の運転状態を制御するためのモータ制御信号、及びクラッチＣ１，Ｃ２とブレーキＢ１の各々の係合状態を制御するためのクラッチ制御信号等が出力ポートを介して出力されている。

以上のように構成された本実施形態に係る動力出力システムにおいては、エンジン１０からの動力をクラッチＣ１及び変速機１４を介して駆動輪４０へ伝達することが可能な第１動力伝達経路と、エンジン１０からの動力をクラッチＣ２及び遊星歯車機構２０を介して駆動輪４０へ伝達することが可能な第２動力伝達経路と、が設けられている。そして、クラッチＣ１，Ｃ２の両方が係合された状態では、変速機１４及び遊星歯車機構２０の両方（第１動力伝達経路及び第２動力伝達経路の両方）を介してエンジン１０と駆動輪４０の間で動力伝達を行うことが可能である。

次に、本実施形態に係る動力出力システムの動作、特に、負荷（車両）を駆動する動作について説明する。なお、以下の説明において、遊星歯車機構２０のサンギアＳ、キャリアＣＲ、及びリングギアＲの回転方向については、車両が前進するときのキャリアＣＲの回転方向（図２の共線図の上向き）を正転方向とし、車両が後退するときのキャリアＣＲの回転方向（図２の共線図の下向き）を逆転方向とする。また、以下の説明においては、説明の便宜上、動力の損失が無いものとして説明する。

まず変速機１４及び遊星歯車機構２０の両方を介してエンジン１０と駆動輪４０の間で動力伝達を行う場合の動作について説明する。その場合、電子制御装置４２は、ブレーキＢ１を解放状態に制御するとともにクラッチＣ１，Ｃ２を係合状態に制御する。すなわち、図３に示すように、クラッチＣ１によりエンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０とが変速機１４を介して結合され、且つクラッチＣ２によりエンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０とが遊星歯車機構２０を介して結合された状態に制御する。その状態で、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク及びスタータジェネレータ１６のトルクを制御する。

ここで、モータジェネレータ２２のトルク（サンギアＳのトルク）をＴ_mg、リングギアＲのトルクをＴ_in、キャリアＣＲのトルクをＴ_out、モータジェネレータ２２の回転速度（サンギアＳの回転速度）をω_mg、エンジン１０の回転速度（リングギアＲの回転速度）をω_eng、キャリアＣＲの回転速度をω_out、モータジェネレータ２２の動力（サンギアＳの動力）をＰ_mg、リングギアＲの動力をＰ_in、キャリアＣＲの動力をＰ_outとすると、図２の共線図から以下の（１）〜（４）式が成立する。

（１）、（２）式から、リングギアＲのトルクＴ_inは、モータジェネレータ２２のトルクＴ_mgにより決まり、リングギアＲの動力Ｐ_inは、モータジェネレータ２２のトルクＴ_mgに応じて変化する。したがって、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを変化させることで、リングギアＲの動力Ｐ_inを変化させることができる。

また、（３）式から、キャリアＣＲのトルクＴ_outは、リングギアＲのトルクＴ_inとモータジェネレータ２２のトルク（サンギアＳのトルク）Ｔ_mgを、それらのトルク比Ｔ_in／Ｔ_mgが所定比１／ρとなる状態で合成したトルクとなる。そして、（４）式から、キャリアＣＲの動力Ｐ_outは、リングギアＲの動力Ｐ_inとモータジェネレータ２２の動力（サンギアＳの動力）Ｐ_mgを合成した動力となる。

エンジン１０の動力Ｐ_engにより車両を前進方向に駆動する（駆動輪４０を正転方向に駆動する）ときは、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに正転方向（図２の共線図の上向き）のトルクＴ_mgを作用させる。これによって、エンジン１０の動力Ｐ_engは、図４に示すように、その一部がスタータジェネレータ１６の回生運転による発電電力Ｐ_geに変換されるとともに、その残りが変速機１４及び遊星歯車機構２０の両方に分配されて伝達される。エンジン１０から遊星歯車機構２０に伝達された動力Ｐ_inは、モータジェネレータ２２の動力Ｐ_mgと合成され、この合成された動力Ｐ_outが駆動輪４０に伝達される。このとき、リングギアＲに伝達されたエンジン１０からのトルクＴ_inとサンギアＳに伝達されたモータジェネレータ２２からのトルクＴ_mgを、それらのトルク比Ｔ_in／Ｔ_mgが所定比１／ρとなる状態で合成してキャリアＣＲから駆動輪４０へ伝達するトルク合成動作が遊星歯車機構２０により行われる。また、エンジン１０から変速機１４に伝達された動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inは、変速機１４により変速されて駆動輪４０に伝達される。

前述したように、モータジェネレータ２２のトルクを変化させることで、遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inを変化させることができる。そして、スタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）を変化させることで、スタータジェネレータ１６の発電電力Ｐ_geを変化させることができ、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inを変化させることができる。そこで、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルクＴ_mg及びスタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔ_geを制御することで、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inと遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inの配分を制御する動力配分制御を実行することができる。その際には、変速機１４の変速比γに関係なく、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inと遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inの配分を能動的に制御することができる。さらに、モータジェネレータ２２の動力Ｐ_mg及びスタータジェネレータ１６の発電電力Ｐ_geにより、駆動輪４０に伝達される動力を制御することもできる。動力損失を無視して考えると、モータジェネレータ２２の動力Ｐ_mgがスタータジェネレータ１６の発電電力Ｐ_geに等しいときは、駆動輪４０に伝達される動力がエンジン１０の動力Ｐ_engに等しくなる。また、モータジェネレータ２２の動力Ｐ_mgがスタータジェネレータ１６の発電電力Ｐ_geよりも大きいときは、駆動輪４０に伝達される動力がエンジン１０の動力Ｐ_engよりも大きくなり、モータジェネレータ２２の動力Ｐ_mgがスタータジェネレータ１６の発電電力Ｐ_geよりも小さいときは、駆動輪４０に伝達される動力がエンジン１０の動力Ｐ_engよりも小さくなる。モータジェネレータ２２の動力Ｐ_mgとスタータジェネレータ１６の発電電力Ｐ_geとの間に差が生じているときは、蓄電装置の充電または放電によってその差分が吸収される。

なお、図５の共線図における上側の共線に示すように、サンギアＳの回転がリングギアＲの回転と同方向であるときは（主に高車速時）、モータジェネレータ２２は力行運転となる（電動モータとして機能する）。一方、図５の共線図における下側の共線に示すように、サンギアＳの回転がリングギアＲの回転と逆転するときは（主に低車速時）、モータジェネレータ２２は回生運転となる（発電機として機能する）。そのため、動力配分制御については、主に高車速時に行うことが好ましい。

また、車両の運動エネルギーを回生するとき（車両の減速運転時）は、電子制御装置４２は、図６の共線図の矢印に示すように、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに逆転方向（図６の共線図の下向き）のトルクＴ_mgを作用させる。これによって、駆動輪４０の動力は、図７に示すように、変速機１４及び遊星歯車機構２０の両方に分配されて伝達される。駆動輪４０から遊星歯車機構２０に伝達された動力は、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２に分配されて伝達される。このとき、キャリアＣＲに伝達された駆動輪４０からのトルクＴ_outを、リングギアＲ及びサンギアＳにそれらのトルク比Ｔ_in／Ｔ_mgが所定比１／ρとなる状態で分配してスタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２へそれぞれ伝達するトルク分配動作が遊星歯車機構２０により行われる。また、駆動輪４０から変速機１４に伝達された動力は、スタータジェネレータ１６に伝達される。なお、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２に伝達された動力は、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２の回生運転による発電電力にそれぞれ変換される。

車両の運動エネルギーを回生するときでも、モータジェネレータ２２のトルク制御により遊星歯車機構２０に伝達される動力を能動的に制御することができ、スタータジェネレータ１６のトルク制御により変速機１４に伝達される動力を能動的に制御することができる。したがって、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルクＴ_mg及びスタータジェネレータ１６のトルクＴ_geを制御することで、変速機１４に伝達される動力と遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を制御する動力配分制御を実行することができる。さらに、モータジェネレータ２２及びスタータジェネレータ１６の回生運転により駆動輪４０の動力をモータジェネレータ２２及びスタータジェネレータ１６の発電電力に変換することができる。なお、電子制御装置４２は、例えば図示しないセンサにより検出された車両のアクセルペダルの操作量やブレーキペダルの操作量に基づいて、車両の運動エネルギーが回生されるときか否か（車両の減速運転時であるか否か）を判定することができる。

次に、電子制御装置４２により動力配分制御を実行するときの好適な具体例について説明する。

ここで、変速機（ＣＶＴ）１４を介して動力伝達を行うよりも遊星歯車機構２０を介して動力伝達を行う方が動力伝達効率を向上させることができる。また、変速機１４に伝達されるトルクが小さいときは、変速機１４における動力伝達効率が低下する。そこで、電子制御装置４２は、動力配分制御を実行するときには、エンジン１０のトルクＴｅに基づいてスタータジェネレータ１６のトルクＴ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを制御する、すなわち変速機１４に伝達される動力と遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を制御することが好ましい。より具体的には、電子制御装置４２は、エンジン１０のトルクＴｅの減少に対してスタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを増大させることで、変速機１４に伝達される動力の配分を減少させるとともに遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を増大させることが好ましい。なお、エンジン１０のトルクＴｅについては、例えば図示しないセンサにより検出されたスロットル開度Ａ及びエンジン１０の回転速度ω_engから推定することができる。

また、無端ベルト３４のプライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２への接触径比ｒ１／ｒ２を変化させることで変速比γを変更する無段変速機１４においては、接触径比ｒ１／ｒ２が１から離れるにつれて動力伝達効率が低下する。そこで、電子制御装置４２は、動力配分制御を実行するときには、接触径比ｒ１／ｒ２に基づいてスタータジェネレータ１６のトルクＴ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを制御することで、変速機１４に伝達される動力と遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を制御することが好ましい。より具体的には、電子制御装置４２は、接触径比ｒ１／ｒ２が１から離れるのに対してスタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを増大させることで、変速機１４に伝達される動力の配分を減少させるとともに遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を増大させることが好ましい。ここでの接触径比ｒ１／ｒ２については、例えば変速比γ（＝エンジン１０の回転速度ω_eng／出力軸３６の回転速度ω_out）から求めることができる。そこで、電子制御装置４２は、変速比γに基づいてスタータジェネレータ１６のトルクＴ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mg（変速機１４に伝達される動力と遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分）を制御することができる。なお、変速機１４がローラの入出力ディスクへの接触径比ｒ１／ｒ２を変化させることで変速比γを変更するトロイダル式無段変速機である場合でも、電子制御装置４２は、動力配分制御を実行するときには、接触径比ｒ１／ｒ２に基づいてスタータジェネレータ１６のトルクＴ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを制御することが好ましい。ここでの接触径比ｒ１／ｒ２については、例えば変速比γやローラ傾転角から求めることができる。

また、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減してエンジン１０の最大トルクより小さく設定した場合において、エンジン１０から変速機１４に伝達されるトルクが変速機１４の最大トルク伝達容量を超えるときは、変速機１４に滑りが発生することになる。そこで、電子制御装置４２は、動力配分制御を実行するときには、エンジン１０から変速機１４に伝達されるトルクが変速機１４の最大トルク伝達容量（所定量）を超えないように、スタータジェネレータ１６のトルクＴ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを制御することで、変速機１４に伝達される動力と遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を制御することが好ましい。より具体的には、電子制御装置４２は、エンジン１０のトルクＴｅが変速機１４の最大トルク伝達容量より大きいと判定したときは、エンジン１０から変速機１４に伝達されるトルクＴｅ−Ｔ_ge−Ｔ_inが変速機１４の最大トルク伝達容量を下回るようにスタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mg（＝ρ×Ｔ_in）を制御することが好ましい。この制御によって、エンジン１０のトルクが大きい高負荷走行状態において変速機１４に伝達されるトルクを低減することができ、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減することができる。

なお、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減することができると、変速機１４の伝達効率も向上する。よって、エンジン１０のトルクが小さい低負荷走行状態では、遊星歯車機構２０に動力を伝達させずに、変速機１４による動力伝達を行った方が動力伝達効率が最適となる場合がある。元々変速機１４への伝達トルクが小さくなる低負荷走行状態においては、動力配分制御により変速機１４に伝達されるトルクをさらに低下させると、変速機１４の伝達効率が低下した結果、動力伝達システム全体での伝達効率がかえって低下する場合も生じるためである。そこで、電子制御装置４２は、エンジン１０のトルクＴｅが設定値（変速機１４の最大トルク伝達容量より十分小さい値）より小さいと判定したときは、動力配分制御を行わずに（遊星歯車機構２０による動力伝達を行わずに）、変速機１４による動力伝達を行うことが好ましい。つまり、電子制御装置４２は、エンジン１０のトルクＴｅが設定値以上であると判定したときに、動力配分制御を行うことが好ましい。

また、本実施形態に係る動力出力システムにおいては、エンジン１０の動力を駆動輪４０へ伝達させずにモータジェネレータ２２の動力により車両を駆動するＥＶ（Electric Vehicle）走行を行うこともできる。このＥＶ走行を行う場合、電子制御装置４２は、クラッチＣ１，Ｃ２を解放状態に制御するとともにブレーキＢ１を係合状態に制御する。すなわち、図８に示すように、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０との変速機１４及び遊星歯車機構２０を介した結合が解除され且つリングギアＲの回転がロックされた状態に制御する。その状態で、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを制御することで、モータジェネレータ２２と駆動輪４０の間で伝達される動力を制御するＥＶ走行制御を実行する。このＥＶ走行制御については、主に低車速時に行うことが好ましい。

モータジェネレータ２２の動力により車両を前進方向に駆動するときは、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに正転方向のトルクＴ_mgを作用させる。これによって、モータジェネレータ２２の力行運転が行われ、モータジェネレータ２２の動力が遊星歯車機構２０により変速（減速）されて駆動輪４０に伝達される。一方、車両の運動エネルギーを回生するとき（車両の減速運転時）は、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに逆転方向のトルクＴ_mgを作用させる。これによって、モータジェネレータ２２の回生運転が行われ、駆動輪４０の動力が遊星歯車機構２０を介してモータジェネレータ２２に伝達されてモータジェネレータ２２の発電電力に変換される。

なお、電子制御装置４２は、ＥＶ走行制御を実行するときには、図９に示すように、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６の運転を停止した状態で、モータジェネレータ２２と駆動輪４０の間で伝達される動力を制御することができる。あるいは、電子制御装置４２は、ＥＶ走行制御を実行するときには、スタータジェネレータ１６によりエンジン１０を始動した後に、スタータジェネレータ１６の回生運転によりエンジン１０からスタータジェネレータ１６へ伝達される動力を制御するとともに、モータジェネレータ２２と駆動輪４０の間で伝達される動力を制御することもできる。この動力制御によって、図１０に示すように、エンジン１０の動力をスタータジェネレータ１６の発電電力に変換することができ、この発電電力を用いてモータジェネレータ２２の力行運転を行うことで、モータジェネレータ２２の動力を駆動輪４０へ伝達することができる。

ここでは、例えばバッテリのＳＯＣ等の蓄電装置の充電状態に基づいて、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６の運転を行うか否かを選択することができる。より具体的には、電子制御装置４２は、ＥＶ走行制御を実行する場合にバッテリのＳＯＣ（蓄電装置の充電状態）が設定量以上であるときは、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６の運転を停止する方を選択する。一方、電子制御装置４２は、ＥＶ走行制御を実行する場合にバッテリのＳＯＣが設定量よりも低いときは、エンジン１０の運転を行うとともにスタータジェネレータ１６の回生運転を行う方を選択する。これによって、蓄電装置の充電状態（バッテリのＳＯＣ）を適正範囲内に保つようにＥＶ走行を行うことができる。また、バッテリのＳＯＣが低い場合でもＥＶ走行を行うことができる。なお、バッテリのＳＯＣについては、例えば図示しないセンサにより検出されたバッテリの電流及びバッテリの電圧に基づいて推定することができる。

また、本実施形態に係る動力出力システムにおいては、エンジン１０の動力により車両を駆動するときに、モータジェネレータ２２の動力により車両の駆動をアシストすることもできる。その場合、電子制御装置４２は、クラッチＣ２を解放状態に制御するとともにクラッチＣ１を係合状態に制御する。すなわち、図１１に示すように、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０とが変速機１４を介して結合され且つエンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０との遊星歯車機構２０を介した結合が解除された状態に制御することで、変速機１４を介してエンジン１０と駆動輪４０の間で動力伝達を行う。さらに、電子制御装置４２は、図１１に示すように、ブレーキＢ１を係合状態に制御することで、リングギアＲの回転がロックされた状態に制御する。その状態で、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを制御することで、モータジェネレータ２２と駆動輪４０の間で伝達される動力を制御する動力補助制御を実行する。この動力補助制御の実行時には、電子制御装置４２は、エンジン１０の動力が高効率運転可能な所定値になるようにエンジン１０の運転状態を制御するとともに、車両（負荷）の要求動力とエンジン１０の動力との偏差をモータジェネレータ２２の動力により補償することができる。なお、動力補助制御については、主に高車速時に行うことが好ましい。

エンジン１０の動力により車両を前進方向に駆動するときに車両の要求動力がエンジン１０の動力より大きい場合は、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに正転方向のトルクＴ_mgを作用させる。これによって、モータジェネレータ２２の力行運転が行われ、図１２に示すように、モータジェネレータ２２の動力が遊星歯車機構２０により変速（減速）されて駆動輪４０に伝達される。それとともに、図１２に示すように、エンジン１０の動力が変速機１４により変速されて駆動輪４０に伝達される。一方、車両の要求動力がエンジン１０の動力より小さい場合は、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに逆転方向のトルクＴ_mgを作用させる。これによって、モータジェネレータ２２の回生運転が行われ、駆動輪４０の動力が遊星歯車機構２０を介してモータジェネレータ２２に伝達されてモータジェネレータ２２の発電電力に変換される。

また、車両の運動エネルギーを回生するとき（車両の減速運転時）にも、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに逆転方向のトルクＴ_mgを作用させる。これによって、モータジェネレータ２２の回生運転が行われ、図１３に示すように、駆動輪４０の動力が遊星歯車機構２０を介してモータジェネレータ２２に伝達されてモータジェネレータ２２の発電電力に変換される。それとともに、スタータジェネレータ１６の回生運転を行うことで、図１３に示すように、駆動輪４０の動力が変速機１４を介してスタータジェネレータ１６に伝達されてスタータジェネレータ１６の発電電力に変換される。なお、車両の運動エネルギーを回生するときには、クラッチＣ１を解放することもできる。その場合は、モータジェネレータ２２の回生運転を行うことで、図１４に示すように、駆動輪４０の動力が遊星歯車機構２０を介してモータジェネレータ２２に伝達されてモータジェネレータ２２の発電電力に変換される。

また、電子制御装置４２は、動力補助制御の実行時には、スタータジェネレータ１６の回生運転によりエンジン１０からスタータジェネレータ１６へ伝達される動力（スタータジェネレータ１６の発電電力）を制御することで、エンジン１０から変速機１４へ伝達される動力を制御するとともに、モータジェネレータ２２と駆動輪４０の間で伝達される動力を制御することもできる。この動力制御によって、図１５に示すように、エンジン１０の動力をスタータジェネレータ１６の発電電力と変速機１４へ伝達される動力とに分配することができるとともに、スタータジェネレータ１６の発電電力を用いてモータジェネレータ２２の力行運転を行うことで、モータジェネレータ２２の動力を駆動輪４０へ伝達することができる。つまり、エンジン１０と駆動輪４０の間で動力伝達を行うときに、変速機１４を介して伝達される動力とスタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２を介して伝達される動力の配分を制御することができる。

前述のように、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減してエンジン１０の最大トルクより小さく設定した場合において、エンジン１０から変速機１４に伝達されるトルクが変速機１４の最大トルク伝達容量を超えるときは、変速機１４に滑りが発生することになる。そこで、電子制御装置４２は、動力補助制御を実行するときには、エンジン１０から変速機１４に伝達されるトルクが変速機１４の最大トルク伝達容量（所定量）を超えないように、スタータジェネレータ１６のトルクＴ_geを制御することが好ましい。より具体的には、電子制御装置４２は、エンジン１０のトルクＴｅが変速機１４の最大トルク伝達容量より大きいと判定したときは、エンジン１０から変速機１４に伝達されるトルクＴｅ−Ｔ_geが変速機１４の最大トルク伝達容量を下回るようにスタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔ_geを制御することが好ましい。そして、スタータジェネレータ１６の回生トルクＴ_geによる駆動輪４０への伝達トルクの低下分をモータジェネレータ２２の力行トルクＴ_mgにより補償する。

また、本実施形態に係る動力出力システムにおいて、停止状態の車両を前進方向に駆動する（停止状態の駆動輪４０を正転方向に駆動する）発進動作を行うときは、電子制御装置４２は、クラッチＣ１，Ｃ２を解放状態に制御するとともにブレーキＢ１を係合状態に制御する。その状態で、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに正転方向のトルクＴ_mgを作用させることで、車両を前進方向に発進させる。

なお、電子制御装置４２は、発進動作を実行するときには、エンジン１０の運転を停止した状態でモータジェネレータ２２のトルク制御を行うことができる。あるいは、電子制御装置４２は、発進動作を実行するときには、エンジン１０の運転が行われている状態でモータジェネレータ２２のトルク制御を行うこともできる。ここでは、例えば駆動輪４０の要求トルクに基づいて、エンジン１０の運転を行うか否かを選択することができる。より具体的には、電子制御装置４２は、発進動作を実行する場合に駆動輪４０の要求トルクが設定値以下のときは、エンジン１０の運転を停止する方を選択する。一方、電子制御装置４２は、発進動作を実行する場合に駆動輪４０の要求トルクが設定値よりも大きいときは、エンジン１０の運転を行う方を選択する。これによって、モータジェネレータ２２の電流が増大する場合に、エンジン１０の動力を利用してスタータジェネレータ１６による発電を行うことができ、蓄電装置の充電状態（バッテリのＳＯＣ）の低下を抑えることができる。また、車両の急発進時に、ＥＶ走行からエンジン１０の動力を用いた走行に速やかに切り替えることができる。なお、駆動輪４０の要求トルクについては、例えば図示しないセンサにより検出されたアクセル開度から設定することができる。

また、本実施形態に係る動力出力システムにおいて、車両を後退させるリバース走行動作を行うときは、電子制御装置４２は、クラッチＣ１，Ｃ２を解放状態に制御するとともにブレーキＢ１を係合状態に制御する。その状態で、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに逆転方向のトルクＴ_mgを作用させることで、車両を後退させる。

また、本実施形態に係る動力出力システムにおいて、停止状態のエンジン１０を始動するエンジン始動動作を実行するときは、電子制御装置４２は、クラッチＣ１，Ｃ２を解放状態に制御する（必須ではないがブレーキＢ１については係合状態に制御する）。その状態で、電子制御装置４２は、スタータジェネレータ１６の力行運転によりスタータジェネレータ１６の動力をエンジン１０へ伝達することで、エンジン１０のクランキングを行う。エンジン１０のクランキング時には、クラッチＣ１，Ｃ２の解放により起震源のエンジン１０と振動要素を有する遊星歯車機構２０とが切り離されているため、エンジン１０のクランキング時の振動・騒音を低減することができる。なお、このエンジン始動動作については、車両停止時に行うこともできるし、車両走行時（ＥＶ走行時）に行うこともできる。

以上説明した本実施形態の各動作において、クラッチＣ１，Ｃ２及びブレーキＢ１の係合／解放をまとめると下表に示すようになる。ただし、下表において、○は係合、空欄は解放を表す。

以上説明した本実施形態においては、変速機１４及び遊星歯車機構２０の両方を介してエンジン１０と駆動輪４０の間で動力伝達を行うときに、スタータジェネレータ１６のトルクＴ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを制御することで、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inと遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inの配分を能動的に制御することができる。例えば入力軸２６のトルクが小さい状態や無端ベルト３４のプライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２への接触径比ｒ１／ｒ２が１から大きく離れた状態等の変速機１４の動力伝達効率が低下する状態では、スタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを増大させて、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inの配分を減少させるとともに遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inの配分を増大させることで、動力伝達効率を向上させることができる。また、エンジン１０のトルクＴｅが変速機１４の最大トルク伝達容量より大きくなる状態では、スタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを増大させて、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inの配分を減少させるとともに遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inの配分を増大させることで、変速機１４の最大トルク伝達容量を小さく設定しても変速機１４の滑りを抑制することができる。このように、本実施形態によれば、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inと遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inの配分を適切に制御することができるので、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減することができるとともに動力伝達効率を向上させることができる。さらに、スタータジェネレータ１６の発電電力Ｐ_geを利用してモータジェネレータ２２に動力Ｐ_mgを発生させることができるため、蓄電装置の充電状態（バッテリのＳＯＣ）が低いときでも、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inと遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inの配分を能動的に制御することができる。さらに、スタータジェネレータ１６の最大出力をモータジェネレータ２２の最大出力と等しく（あるいはほぼ等しく）設定することで、スタータジェネレータ１６の発電電力をモータジェネレータ２２の動力に効率よく用いることができる。そのため、バッテリのＳＯＣが低いときでも、スタータジェネレータ１６の発電電力Ｐ_ge及びモータジェネレータ２２の動力Ｐ_mgを増大させて、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inの配分を減少させるとともに遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inの配分を増大させることができ、動力伝達効率を向上させることができる。

なお、特許文献４〜６においては、無段変速機の入出力軸間を他の伝動装置（例えばギアやチェーン等）により連結可能とし、エンジンの動力を無段変速機及び伝動装置の両方を介して負荷へ伝達可能にしている。しかし、特許文献４〜６においては、無段変速機の変速比が特定の値にあるときしか伝動装置を介した動力伝達を行うことができない。これに対して本実施形態においては、変速機１４の変速比γの値に関係なく遊星歯車機構２０を介した動力伝達を行うことができる。したがって、広範囲の変速比γにおいて動力伝達効率を向上させることができる。

また、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減する効果を向上させるためには、スタータジェネレータ１６の最大トルク（最大回生トルク）及びモータジェネレータ２２の最大トルクを増大させて、エンジン１０から変速機１４へ伝達される最大トルクを減少させることが望ましい。スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２の最大トルクは、凡そ体格によって定まり、回転軸方向の長さが長いほど最大トルクを増大させることができ、外径が大きいほど最大トルクを増大させることができる。ただし、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２の最大トルクを増大させるために、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２の回転軸方向長さを増大させると、動力伝達システム全体の軸方向長さ（図１の左右方向長さ）も増大し、動力伝達システムの大型化を招きやすくなる。また、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２の最大トルクを増大させるために、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２の外径を増大させると、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２が出力軸３６等の他の回転部材と干渉しやすくなる。

これに対して本実施形態では、モータジェネレータ２２を遊星歯車機構２０よりもエンジン１０側の位置に配置してエンジン１０に近い位置に配置することで、モータジェネレータ２２が出力軸３６等の他の回転部材と干渉するのを抑止することができ、モータジェネレータ２２の外径を増大させることができる。その結果、モータジェネレータ２２の回転軸方向長さを短縮しつつ、モータジェネレータ２２の最大トルクを増大させることができる。そして、スタータジェネレータ１６を出力軸３６に直交する方向においてモータジェネレータ２２と隣接させて配置することで、スタータジェネレータ１６が出力軸３６等の他の回転部材と干渉するのを抑止することができ、スタータジェネレータ１６の外径を増大させることができる。その結果、スタータジェネレータ１６の回転軸方向長さを短縮しつつ、スタータジェネレータ１６の最大トルクを増大させることができる。さらに、スタータジェネレータ１６をモータジェネレータ２２と隣接させて配置することで、スタータジェネレータ１６のステータ１６ｓ及びモータジェネレータ２２のステータ２２ｓを固定するためのケーシング１５を共通化することができる。これによっても、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２の回転軸方向長さを短縮することができ、さらに、部品点数を削減することができる。このように、本実施形態によれば、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２の最大トルクを増大させることができるので、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減する効果を向上させることができる。それとともに、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２の回転軸方向長さを短縮することができるので、動力伝達システム全体の軸方向長さを短縮することができ、動力伝達システムの小型化を図ることができる。その結果、車両への搭載性を向上させることができる。さらに、スタータジェネレータ１６の最大トルクを増大させることができるので、スタータジェネレータ１６によりエンジン１０を始動するときのトルクを増大させることができ、エンジン１０の始動性を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、スタータジェネレータ１６の発電運転時には、エンジン１０からの動力が伝動機構１７で増速されてからスタータジェネレータ１６（ロータ１６ｒ）に伝達されるため、スタータジェネレータ１６の回転数を増大させて発電効率を向上させることができる。また、スタータジェネレータ１６によるエンジン１０の始動時には、スタータジェネレータ１６（ロータ１６ｒ）からの動力が伝動機構１７で減速されてからエンジン１０に伝達されるため、エンジン１０を始動するときのトルクをさらに増大させることができる。

また、本実施形態においては、クラッチＣ１，Ｃ２を解放し且つブレーキＢ１を係合した状態で、エンジン１０の動力を駆動輪４０へ伝達させずにモータジェネレータ２２の動力により車両を駆動するＥＶ走行を行うことができる。さらに、ＥＶ走行の際には、エンジン１０の動力を利用してスタータジェネレータ１６の発電運転を行うことで、バッテリのＳＯＣが低い場合でもＥＶ走行を行うことができる。さらに、本実施形態では、モータジェネレータ２２の最大トルクを増大させることができるとともにモータジェネレータ２２の動力を遊星歯車機構２０で減速して駆動輪４０へ伝達することができるので、ＥＶ走行時に車両（駆動輪４０）の駆動力を十分に確保することができる。さらに、発進動作時にもモータジェネレータ２２により車両の駆動力を十分に確保することができるので、トルクコンバータ等の発進装置をエンジン１０と変速機１４との間に設ける必要がなくなる。さらに、リバース走行動作時にもモータジェネレータ２２により車両の駆動力を十分に確保することができるので、エンジン１０のトルクの方向を逆転させるか否かを切り替える前後進切替機構をエンジン１０と変速機１４との間に設ける必要がなくなる。その結果、システムの小型化を図ることができる。

本実施形態では、図１６に示すように、モータジェネレータ２２のロータ２２ｒの内部（径方向内側）に、減速機構５０を設けることもできる。図１６に示す例では、減速機構５０は、サンギア５０ｓとキャリア５０ｃとリングギア５０ｒとを回転要素として有する遊星歯車機構（シングルピニオン遊星歯車）を含んで構成されている。減速機構５０においては、リングギア５０ｒがロータ２２ｒに連結されており、キャリア５０ｃが遊星歯車機構２０のサンギアＳに連結されており、サンギア５０ｓがケーシング１５に固定されていることでサンギア５０ｓの回転が拘束されている。モータジェネレータ２２（ロータ２２ｒ）の動力は、減速機構５０で減速されてから遊星歯車機構２０のサンギアＳに伝達される。図１６に示す構成例によれば、モータジェネレータ２２からサンギアＳに伝達されるトルクを減速機構５０で増大させることができるので、モータジェネレータ２２の回転軸方向長さをさらに短縮することができ、動力伝達システム全体の軸方向長さをさらに短縮することができる。

「実施形態２」
図１７は、本発明の実施形態２に係る動力伝達システムを備えた動力出力システムの概略構成を示す図である。以下の実施形態２の説明では、実施形態１と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態では、実施形態１と比較して、伝動機構１７が省略されており、スタータジェネレータ１６、モータジェネレータ２２、及び遊星歯車機構２０が、プライマリプーリ３０の回転中心軸方向に沿って並んで配置された状態で、エンジン１０とプライマリプーリ３０との間の空間内に収容されている。スタータジェネレータ１６の回転中心軸、モータジェネレータ２２の回転中心軸、及び遊星歯車機構２０の中心軸は、プライマリプーリ３０の回転中心軸及びエンジン１０の回転中心軸と一致している。モータジェネレータ２２はエンジン１０と遊星歯車機構２０との間の位置に配置され、スタータジェネレータ１６はエンジン１０とモータジェネレータ２２との間の位置に配置され、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２がエンジン１０に近い位置に配置されている。つまり、エンジン１０側からプライマリプーリ３０側へ、スタータジェネレータ１６、モータジェネレータ２２、遊星歯車機構２０の順に配置されている。図１７に示す例では、スタータジェネレータ１６のステータ１６ｓの外径はモータジェネレータ２２のステータ２２ｓの外径よりも大きく、スタータジェネレータ１６の回転軸方向長さはモータジェネレータ２２の回転軸方向長さよりも短い。さらに、スタータジェネレータ１６のステータ１６ｓとモータジェネレータ２２のステータ２２ｓが径方向において互いに重なり合う部分を有する。図１７に示す例では、ステータ１６ｓのステータ巻線１６ｃとステータ２２ｓのステータ巻線２２ｃが径方向において互いに重なり合い、ステータ巻線１６ｃがステータ２２ｓの径方向外側に配置されるように、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２が配置されている。その他の構成及び動作については実施形態１と同様であるため説明を省略する。

本実施形態によれば、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２をエンジン１０に近い位置に配置することで、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２が出力軸３６等の他の回転部材と干渉するのを抑止することができ、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２の外径を増大させることができる。したがって、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２の回転軸方向長さを短縮しつつ、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２の最大トルクを増大させることができる。その結果、動力伝達システム全体の軸方向長さを短縮することができるとともに、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減する効果を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、スタータジェネレータ１６のステータ１６ｓ（ステータ巻線１６ｃ）とモータジェネレータ２２のステータ２２ｓ（ステータ巻線２２ｃ）を径方向において重ねるように、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２を配置することで、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２全体での回転軸方向長さをさらに短縮することができる。したがって、動力伝達システム全体の軸方向長さをさらに短縮することができる。

本実施形態では、図１８に示すように、スタータジェネレータ１６（ステータ１６ｓ及びロータ１６ｒ）をダンパ１１の外側（径方向外側）に配置することもできる。ここでのダンパ１１については、公知の構成で実現可能であるため、図１８では詳細な構成の図示を省略しているが、例えば、ロータ１６ｒに連結された回転ディスク１１ａと、クラッチＣ１を介して変速機１４の入力軸２６（プライマリプーリ３０）に結合可能な回転ディスク１１ｂと、回転ディスク１１ａと回転ディスク１１ｂとを連結し回転ディスク１１ａ，１１ｂの回転方向（周方向）に弾性を有する弾性部材１１ｃと、を含んで構成することができる。図１８に示す構成例によれば、スタータジェネレータ１６のロータ１６ｒの内部（径方向内側）にダンパ１１を配置することで、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２をエンジン１０にさらに近づけて配置することができる。さらに、ロータ１６ｒの部分でフライホイール慣性も兼ねることができる。したがって、動力伝達システム全体の軸方向長さをさらに短縮することができる。

以上説明した実施形態１，２においては、電動モータ（原動機）及び発電機（被動機）として機能するモータジェネレータ２２の代わりに、油圧モータ（原動機）及び油圧ポンプ（被動機）として機能する油圧ポンプモータを設け、電動モータ（原動機）及び発電機（被動機）として機能するスタータジェネレータ１６の代わりに、油圧モータ（原動機）及び油圧ポンプ（被動機）として機能する油圧スタータポンプを設けることもできる。ここでの油圧スタータポンプは、エンジン１０からの動力を利用して回転駆動されることで作動油のエネルギーを生成することが可能であり、油圧スタータポンプにより生成された作動油のエネルギーは、アキュムレータに蓄積される。さらに、油圧スタータポンプは、アキュムレータに蓄積された作動油のエネルギーを基に動力を発生して停止状態のエンジン１０を始動することも可能である。また、油圧ポンプモータは、油圧スタータポンプが発生する作動油のエネルギーやアキュムレータに蓄積された作動油のエネルギーを利用して回転駆動されることで動力を発生して遊星歯車機構２０へ出力することが可能である。さらに、油圧ポンプモータは、遊星歯車機構２０から伝達された動力を基に作動油のエネルギーを生成してアキュムレータに蓄積することも可能である。そして、油圧ポンプモータの最大出力は、油圧スタータポンプの最大出力と等しく（あるいはほぼ等しく）設定されている。ここでの油圧ポンプモータ及び油圧スタータポンプとしては、可変容量式のものを用いることができる。そして、電子制御装置４２は、油圧ポンプモータの容量及び油圧スタータポンプの容量をそれぞれ制御することで、油圧ポンプモータのトルク及び油圧スタータポンプのトルクをそれぞれ制御することができる。

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

実施形態１に係る動力出力システムの概略構成を示す図である。 実施形態１の遊星歯車機構の各回転要素の回転速度を示す共線図である。 実施形態１における動力配分制御を説明する図である。 実施形態１に係る動力出力システムの動力の流れを説明する図である。 実施形態１における動力配分制御を説明する共線図である。 実施形態１における動力配分制御を説明する共線図である。 実施形態１における動力配分制御を説明する図である。 実施形態１におけるＥＶ走行制御を説明する図である。 実施形態１におけるＥＶ走行制御を説明する図である。 実施形態１におけるＥＶ走行制御を説明する図である。 実施形態１における動力補助制御を説明する図である。 実施形態１における動力補助制御を説明する図である。 実施形態１における動力補助制御を説明する図である。 実施形態１における動力補助制御を説明する図である。 実施形態１における動力補助制御を説明する図である。 実施形態１に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 実施形態２に係る動力出力システムの概略構成を示す図である。 実施形態２に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。

符号の説明

１０ エンジン、１１ ダンパ、１４ 変速機、１５ ケーシング、１６ スタータジェネレータ、１７ 伝動機構、２０ 遊星歯車機構、２２ モータジェネレータ、２６ 入力軸、３０ プライマリプーリ、３２ セカンダリプーリ、３４ 無端ベルト、３６ 出力軸、４０ 駆動輪、４２ 電子制御装置、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２ クラッチ、ＣＲ キャリア、Ｒ リングギア、Ｓ サンギア。

Claims (8)

1. エンジンからの動力を変速機により変速して負荷へ伝達することが可能な第１動力伝達部と、
   エンジンからの動力を変速機に対し並列に設けられた伝達機構を介して負荷へ伝達することが可能な第２動力伝達部と、
   エンジンからの動力を利用してエネルギーを生成する被動機と、
   被動機が生成するエネルギーを利用して動力を発生する原動機と、
   原動機のトルク及び被動機のトルクを制御する制御装置と、
   を有し、
   伝達機構は、エンジンからのトルクと原動機からのトルクをそれらのトルク比が所定比となる状態で合成して負荷へ伝達するトルク合成動作を行うことが可能な機構であり、
   制御装置は、変速機及び伝達機構の両方を介してエンジンと負荷の間で動力伝達が行われるときに、原動機のトルク及び被動機のトルクを制御することで、変速機に伝達される動力と伝達機構に伝達される動力の配分を制御する動力配分制御を実行し、
   変速機は、エンジンからの動力が伝達される入力回転部材と、負荷へ動力を伝達する出力回転部材とを含み、入力回転部材と出力回転部材は、それらの回転中心軸が互いに平行になる状態で該回転中心軸に直交する方向に間隔をおいて配置され、
   入力回転部材は、その回転中心軸に平行な方向にエンジンと対向配置され、
   伝達機構がエンジンと入力回転部材との間の位置に配置され、原動機がエンジンと伝達機構との間の位置に配置され、
   被動機が、出力回転部材とその回転中心軸に平行な方向に対向し、原動機と該回転中心軸に直交する方向に隣接して配置されている、動力伝達システム。
2. 請求項１に記載の動力伝達システムであって、
   エンジンからの動力を増速して被動機へ伝達する増速機構を有する、動力伝達システム。
3. 請求項１または２に記載の動力伝達システムであって、
   原動機の回転子の内部に、該回転子の動力を減速する減速機構が設けられている、動力伝達システム。
4. エンジンからの動力を変速機により変速して負荷へ伝達することが可能な第１動力伝達部と、
   エンジンからの動力を変速機に対し並列に設けられた伝達機構を介して負荷へ伝達することが可能な第２動力伝達部と、
   エンジンからの動力を利用してエネルギーを生成する被動機と、
   被動機が生成するエネルギーを利用して動力を発生する原動機と、
   原動機のトルク及び被動機のトルクを制御する制御装置と、
   を有し、
   伝達機構は、エンジンからのトルクと原動機からのトルクをそれらのトルク比が所定比となる状態で合成して負荷へ伝達するトルク合成動作を行うことが可能な機構であり、
   制御装置は、変速機及び伝達機構の両方を介してエンジンと負荷の間で動力伝達が行われるときに、原動機のトルク及び被動機のトルクを制御することで、変速機に伝達される動力と伝達機構に伝達される動力の配分を制御する動力配分制御を実行し、
   変速機は、エンジンからの動力が伝達される入力回転部材と、負荷へ動力を伝達する出力回転部材とを含み、入力回転部材と出力回転部材は、それらの回転中心軸が互いに平行になる状態で該回転中心軸に直交する方向に間隔をおいて配置され、
   入力回転部材は、その回転中心軸に平行な方向にエンジンと対向配置され、
   伝達機構がエンジンと入力回転部材との間の位置に配置され、原動機がエンジンと伝達機構との間の位置に配置され、被動機がエンジンと原動機との間の位置に配置されている、動力伝達システム。
5. 請求項４に記載の動力伝達システムであって、
   エンジンと原動機との間の位置に、エンジンの振動を抑制するためのダンパが配置され、
   被動機がダンパの外側に配置されている、動力伝達システム。
6. 請求項４または５に記載の動力伝達システムであって、
   被動機及び原動機はいずれも、回転子と、回転子の径方向外側に配置された固定子と、を含み、
   被動機の固定子の外径が原動機の固定子の外径よりも大きく、
   被動機の固定子と原動機の固定子が径方向において互いに重なり合う部分を有する、動力伝達システム。
7. 請求項１〜６のいずれか１に記載の動力伝達システムであって、
   第１動力伝達部は、エンジン及び被動機と負荷との変速機を介した結合及びその解除を行うことが可能な第１断続機構を含み、
   第２動力伝達部は、エンジン及び被動機と負荷との伝達機構を介した結合及びその解除を行うことが可能な第２断続機構を含み、
   制御装置は、第１断続機構によりエンジン及び被動機と負荷とを変速機を介して結合し且つ第２断続機構によりエンジン及び被動機と負荷とを伝達機構を介して結合した状態で、前記動力配分制御を実行する、動力伝達システム。
8. 請求項１〜７のいずれか１に記載の動力伝達システムであって、
   被動機は、エンジンからの動力を電気エネルギーを生成する発電機であり、
   原動機は、発電機が生成する電気エネルギーを利用して動力を発生する電動モータである、動力伝達システム。

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