JP2009113519A - 車両の動力伝達装置 - Google Patents

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淳 田端
Toru Matsubara
亨 松原
Tatsuya Imamura
達也 今村
Yuji Iwase
雄二 岩▲瀬▼
Kenta Kumazaki
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Abstract

【課題】動力伝達装置がコンパクト化されると共にクロスレシオな変速比を達成した車両の動力伝達装置を提供する。
【解決手段】動力分配機構１６は有段変速時において２つ以上の有段変速が実行可能であり、自動変速機２０は第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１が選択的に係合されることにより２つの変速比を得ることが可能とされるため、これら動力分配機構１６および自動変速部２０の変速段を組み合わせることで、単一の変速部遊星歯車装置２６から構成される自動変速機２０であっても少なくとも３つの変速段を構成することができ、しかも、動力分配機構１６のギヤ比および有段式変速機構のギヤ比を好適に設定することによりクロスレシオな変速比を得ることができる。また、自動変速機２０が１つの変速部遊星歯車装置２６から構成されることで、動力伝達装置１０を非常にコンパクトに構成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の動力伝達装置に係り、特に動力伝達装置の小型化および変速比のクロスレシオ化を可能にする技術に関するものである。
内燃機関の出力を第１電動機および伝達部材へ分配する動力分配機構を、電気的な無段変速機として作動可能な状態と、少なくとも２段の変速機として作動可能な状態とに、選択的に切り換えられるようにした車両の動力伝達装置が知られている。例えば、特許文献１に記載された車両の動力伝達装置がその一例である。このような車両の動力伝達装置では、伝達部材と出力部材との間に第２電動機に加えて有段式変速機構が設けられており、この有段式変速機構によって伝達部材の回転すなわち内燃機関の出力を入力する入力部材の回転を多段に変速して出力するようになっている。
特開２００５−２０６１３６号公報
ところで、特許文献１をはじめとする動力分配機構および有段変速機構を備えた車両の動力伝達装置において、その動力伝達装置の全長の増化を回避するため、一般に動力伝達装置の後段側に配設される有段式変速機構は、２組乃至は３組の遊星歯車で構成される。これにより、有段式変速機構で達成される変速段は４段もしくは５段程度であり、十分にクロスレシオな変速比を達成させたとは言えなかった。これに対し、特許文献１において、例えば図１７乃至図１９もしくは図２２乃至図２４に示すように有段式変速機構において７段或いは８段変速を可能とするものもあるが、これらの動力伝達装置は、有段式変速機構に入力される動力伝達経路が２系統と１つ増えることにより、動力伝達装置が大型化してしまう問題があった。また、動力伝達装置の更なる小型化を考え、後段側の有段式変速機構を１組の遊星歯車で構成させると、この有段式変速機構で達成可能な変速段は２段であり、これも十分な変速段を得ることが困難であった。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、動力伝達装置がコンパクト化されると共にクロスレシオな変速比を達成した車両の動力伝達装置を提供することにある。
上記目的を達成するための、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）内燃機関の出力を第１電動機および伝達部材へ分配する動力分配機構が設けられるとともに、前記伝達部材と駆動輪との間に第２電動機および有段式変速機構が設けられている車両の動力伝達装置において、（ｂ）前記動力分配機構は、２つ以上の定変速比が機械的に定まる２つ以上の有段変速を実行可能であり、（ｃ）前記有段式変速機構は１つの遊星歯車装置から成り、（ｄ）その遊星歯車装置は３つの回転要素を含み、その３つの回転要素の回転速度を直線上で表すことのできる共線図上においてその３つの回転要素を一端から他端に向かって順番に第１、第２、第３回転要素としたとき、（ｅ）前記第１回転要素はブレーキ要素を介して非回転部材に選択的に連結され、前記第２回転要素は前記有段式変速機構の出力部材に連結され、前記第３回転要素は前記伝達部材に連結され、前記第１、第２、第３回転要素の少なくとも２回転要素はクラッチ要素を介して選択的に連結され、前記クラッチ要素およびブレーキ要素が選択的に係合されることにより２つの変速比を得ることが可能とされることを特徴とする。
また、上記目的を達成するための請求項２にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）内燃機関の出力を第１電動機および伝達部材へ分配する動力分配機構が設けられるとともに、前記伝達部材と駆動輪との間に第２電動機および有段式変速機構が設けられている車両の動力伝達装置において、（ｂ）前記動力分配機構は、２つ以上の定変速比が機械的に定まる２つ以上の有段変速を実行可能であり、（ｃ）前記有段式変速機構は１つの遊星歯車装置から成り、（ｄ）その遊星歯車装置は３つの回転要素を含み、その３つの回転要素の回転速度を直線上で表すことのできる共線図上においてその３つの回転要素を一端から他端に向かって順番に第１、第２、第３回転要素としたとき、（ｅ）前記第１回転要素はブレーキ要素を介して非回転部材に選択的に連結され、且つクラッチ要素を介して前記第３回転要素に選択的に連結され、前記第２回転要素は前記有段式変速機構の出力部材に連結され、前記第３回転要素は前記伝達部材に連結されており、前記クラッチ要素およびブレーキ要素が選択的に係合されることにより２つの変速比を得ることが可能とされることを特徴とする。
また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項１または２の車両の動力伝達装置において、前記動力分配機構は、有段変速させられることにより前記有段式変速機構で達成される変速段の中間変速段を１つ以上達成することを特徴とし、前記動力分配機構を少なくとも２段の変速機として作動させた場合において、前記中間変速段が得られるように前記定変速比を切り換えることにより、その中間変速段を含む複数の変速段を達成するようにしたことを特徴とする。
また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１つの車両の動力伝達装置において、前記動力分配機構を前記有段変速状態と、前記第１電動機の運転状態が制御されることにより前記動力分配機構の入力軸回転数と出力軸回転数の差動状態が電気的に制御される電気式差動状態とを、切換える切換装置を有し、その切換装置を用いて有段変速状態における有段変速を為すことを特徴とする。
また、請求項５にかかる発明の要旨とするところは、請求項４の車両の動力伝達装置において、前記動力分配機構は、前記電気式差動状態において前記第１電動機の運転状態が制御されることにより、無段変速機構として作動することを特徴とする。
また、請求項６にかかる発明の要旨とするところは、請求項４または５の車両の動力伝達装置において、前記動力分配機構は、前記車両に要求される駆動パワーもしくは駆動トルクに基づいて電気式差動状態と有段変速状態とに選択的に切り換えられることを特徴とする。
また、請求項７にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至５のいずれか１つの車両の動力伝達装置において、前記動力分配機構の定変速比を高速側に切り換えることにより変速比が最も小さな最高変速段を形成するようにしたことを特徴とする。
また、請求項８にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至５のいずれか１つの車両の動力伝達装置において、前記有段式変速機構は１つの遊星歯車装置から成り、その遊星歯車装置は３つの回転要素を含み、前記動力分配機構を定変速比で作動させた場合において、少なくとも１つの中間変速段が得られるようにその定変速比を切換え、さらに前記動力分配機構の定変速比を高速側にして増速段を得ることで、少なくとも４つの変速段を為すことが可能なことを特徴とする。
また、請求項９にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至５のいずれか１つの車両の動力伝達装置において、前記有段式変速機構は１つの遊星歯車装置から成り、該遊星歯車装置は３つの回転要素を含み、前記動力分配機構を定変速比で作動させた場合において、少なくとも１つの中間変速段が得られるようにその定変速比を切換え、さらに前記動力分配機構の定変速比を高速側にして増速段を得ることで、少なくとも３つの変速段を為すことが可能なことを特徴とする。
また、請求項１０にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至５のいずれか１つまたは請求項７乃至９いずれか１つの車両の動力伝達装置において、前記動力分配機構の定変速比を高速側とすると共に、前記ブレーキ要素を係合することにより、中間変速段を形成するようにしたことを特徴とする。
また、請求項１１にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至５のいずれか１つの車両の動力伝達装置において、前記ブレーキ要素を係合すると共に前記動力分配機構の定変速比を低速側にすることで第１変速段を形成し、前記ブレーキ要素を係合すると共に前記動力分配機構の定変速比を高速側にすることで第２変速段を形成し、前記クラッチ要素を係合すると共に前記動力分配機構の定変速比を低速側にすることで第３変速段を形成し、前記クラッチ要素を係合すると共に前記動力分配機構の定変速比を高速側にすることで第４変速段をそれぞれ形成することを特徴とする。
また、請求項１２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至５のいずれか１つの車両の動力伝達装置において、前記ブレーキ要素を係合すると共に前記動力分配機構の定変速比を低速側にすることで第１変速段を形成し、前記ブレーキ要素を係合すると共に前記動力分配機構の定変速比を高速側にすることで第２変速段を形成し、前記クラッチ要素を係合すると共に前記動力分配機構の定変速比を低速側にすることで第３変速段をそれぞれ形成することを特徴とする。
また、請求項１３にかかる発明の要旨とするところは、請求項１１または１２の車両の動力伝達装置において、前記動力分配機構によって前記伝達部材を逆転させた状態で、前記ブレーキ要素を係合することにより後進変速段を形成することを特徴とする。
また、請求項１４にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至１３のいずれか１つの車両の動力伝達装置において、前記動力分配機構は遊星歯車装置から成り、その遊星歯車装置において、キャリヤが内燃機関の出力を入力させる部材に連結され、サンギヤが第１電動機に連結され、リングギヤが前記動力分配機構の伝達部材に連結され、且つ、前記サンギヤは切換ブレーキ要素を介して選択的に非回転部材に連結されると共に切換クラッチ要素を介して前記キャリヤに選択的に連結されることを特徴とする。
また、請求項１５にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至１４のいずれか１つの車両の動力伝達装置において、前記有段式変速機構は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置から成り、前記第１第１回転要素はサンギヤであり、前記第２回転要素はリングギヤであり、前記第３回転要素はキャリヤであることを特徴とする。
また、上記目的を達成するための請求項１６にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）内燃機関の出力を第１電動機および伝達部材へ分配する動力分配機構が設けられるとともに、前記伝達部材と駆動輪との間に第２電動機および有段式変速機構が設けられている車両の動力伝達装置において、（ｂ）前記動力分配機構は、有段変速させられることにより少なくとも２段の変速機として作動可能であり、（ｃ）前記有段式変速機構は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置から成り、その遊星歯車装置は３つの回転要素を含み、前記第１回転要素はサンギヤであり、前記第２回転要素はリングギヤであり、前記第３回転要素はキャリヤであり、（ｄ）前記サンギヤはブレーキ要素を介して非回転部材に選択的に連結されると共にクラッチ要素を介してキャリヤに選択的に連結され、前記リングギヤは前記有段式変速機構の出力部材に連結され、前記キャリヤは前記伝達部材に連結されていることを特徴とする。
また、請求項１７にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至１６のいずれか１つの車両の動力伝達装置において、前記内燃機関の回転中心である第１軸心上に前記第１電動機、動力分配機構、および第２電動機が配置され、その第１軸心上に平行な第２軸心上に前記有段式変速機構が配置され、前記伝達部材の出力は、歯車機構或いはベルト等を介して作動的に前記有段式変速機構に伝達されることを特徴とする。
請求項１にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、前記動力分配機構は有段変速時において２つ以上の有段変速が実行可能であり、且つ、前記有段式変速機構は前記クラッチ要素およびブレーキ要素が選択的に係合されることにより２つの変速比を得ることが可能とされるため、これら動力分配機構および有段式変速機構の変速段を組み合わせることで、１つの遊星歯車装置から構成される有段式変速機構であっても少なくとも３つの変速段を構成することができ、しかも動力分配機構のギヤ比および有段式変速機構のギヤ比を好適に設定することにより、クロスレシオな変速比比を得ることができる。また、有段式変速機構が１つの遊星歯車装置から構成されることで、動力伝達装置を非常にコンパクトに構成することができる。
また、請求項２にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、前記動力分配機構は有段変速時において２つ以上の有段変速が実行可能であり、前記有段式変速機構は前記クラッチ要素およびブレーキ要素が選択的に係合されることにより２つの変速比を得ることが可能とされるため、これら動力分配機構および有段式変速機構の変速段を組み合わせることで、１つの遊星歯車装置から構成される有段式変速機構であっても少なくとも３つの変速段を構成することができ、しかも、クロスレシオな変速比を得ることができる。また、有段式変速機構が１つの遊星歯車装置から構成されることで、動力伝達装置を非常にコンパクトに構成することができる。
また、請求項３にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、有段変速させられることにより前記有段式変速機構で達成される変速段の中間変速段を１つ以上達成することを特徴とし、前記動力分配機構を少なくとも２段の変速機として作動させた場合において、前記中間変速段が得られるように前記定変速比を切り換えることにより、その中間変速段を含む複数の変速段を達成するようにしたため、有段式変速機構が１つの遊星歯車装置から構成されるものであっても、前記中間変速段を１つ以上達成することで、少なくとも３段以上の変速が可能となる。そして、有段式変速機構の変速段の間に中間変速段が形成されるため、クロスレシオな変速比を達成することができる。また、有段式変速機構が１つの遊星歯車装置から構成されることで、動力伝達装置が非常にコンパクト化される。
また、請求項４にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、前記動力分配機構を前記有段変速状態と電気式差動状態とに切換える切換装置を有し、その切換装置を用いて有段変速状態における有段変速を為すため、動力分配機構を２段以上の変速機として機能させる装置を追加することなく、従来の構成を維持しつつ２段以上の変速機とすることができる。これにより、動力分配機構の大型化が抑制される。
また、請求項５にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、前記動力分配機構は、前記電気式差動状態において前記第１電動機の運転状態が制御されることにより、無段変速機構として作動するため、好適な変速比で走行が可能となり、走行性および燃費性を向上させることができる。
また、請求項６にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、前記動力分配機構は、前記車両に要求される駆動パワーもしくは駆動トルクに基づいて電気式差動状態と有段変速状態とに選択的に切り換えられるため、車両の状態に応じて好適に変速状態が切り換えられ、車両の走行性および燃費性を向上させることができる。
また、請求項７にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、前記動力分配機構の定変速比を高速側に切り換えることにより変速比が最も小さな最高変速段を形成するようにしたため、動力分配機構によって容易に最高変速段を形成することができる。
また、請求項８にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、前記動力分配機構を定変速比で作動させた場合において、少なくとも１つの中間変速段が得られるようにその定変速比を切換え、さらに前記動力分配機構の定変速比を高速側にして増速段を得ることで、少なくとも４つの変速段を為すことが可能なため、有段式変速機構が１つの遊星歯車装置から構成されるものであっても、容易に少なくとも４つの変速段を達成することができる。
また、請求項９にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、前記動力分配機構を定変速比で作動させた場合において、少なくとも１つの中間変速段が得られるようにその定変速比を切換え、さらに前記動力分配機構の定変速比を高速側にして増速段を得ることで、少なくとも３つの変速段を為すことが可能なため、有段式変速機構が１つの遊星歯車装置から構成されるものであっても、容易に少なくとも３つの変速段を達成することができる。
また、請求項１０にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、前記動力分配機構の定変速比を高速側とすると共に、前記ブレーキ要素を係合することにより、中間変速段を形成するようにしたため、動力分配機構が有段変速時においてのみ、中間変速段を得ることができる。
また、請求項１１にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、これらの係合を為すことにより、４段変速が可能となる。
また、請求項１２にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、これらの係合を為すことにより、３段変速が可能となる。
また、請求項１３にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、前記動力分配機構によって前記伝達部材を逆転させた状態で、前記ブレーキ要素を係合することにより後進変速段を形成するため、有段式変速機構が１つの遊星歯車装置から構成されるものであっても、後進変速段の達成が可能となる。
また、請求項１４にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、動力分配機構は１つの遊星歯車装置から構成されるため、動力分配機構の軸心方向寸法が短縮化される。また、切換ブレーキ要素または切換クラッチ要素が作動することにより、動力分配機構の差動状態が制限され、動力分配機構を２段以上の変速機として機能させることができる。
また、請求項１５にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、有段式変速機構は１つのダブルピニオン型の遊星歯車装置から構成されるため、装置がコンパクト化される。
また、請求項１６にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、動力分配機構および有段式変速機構によって少なくとも３段以上の変速段を可能とする動力伝達装置を構成することができる。
また、請求項１７にかかる発明の車両の動力伝達装置によれば、動力分配機構と有段式変速機構とが同一の軸心上に配置されていないので、動力伝達装置の軸心方向の寸法が短縮される。これにより、一般的に動力伝達装置の軸心方向の寸法が車幅で制約されるＦＦ型車両やＲＲ型車両用として好適に用いることができる。
ここで、好適には、車両の動力伝達装置は、車両状態に基づいて、動力分配機構を、電気的な無段変速機として作動可能な差動状態と、単段または複数段の定変速比を有する変速機として作動可能な定変速状態とに選択的に切り換える。このため、電気的に変速比が変更させられる変速機の燃費改善効果と機械的に動力を伝達する歯車式伝動装置の高い伝達効率との両長所を兼ね備えた動力伝達装置が得られる。例えば、車両の低中速走行および低中出力走行となるような内燃機関の常用出力域では、上記動力分配機構が差動状態とされて車両の燃費性能が確保されるが、高速走行では動力分配機構が定変速状態とされ専ら機械的な動力伝達経路で内燃機関の出力が駆動輪へ伝達されて電気的に変速比が変更させられる変速機として作動させる場合に発生する動力と電気エネルギとの間の変換損失が抑制されるので、燃費が向上させられる。また、高出力走行では上記動力分配機構が定変速状態とされるので、電気的に変速比が変更させられる変速機として作動させる領域が車両の低中速走行および低中出力走行となって、電動機が発生すべき電気的エネルギ換言すれば電動機が伝える電気的エネルギの最大値を小さくできてその電動機或いはそれを含む車両の動力伝達装置が一層小型化される。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド車両の動力伝達装置１０を説明する骨子図である。図１において、動力伝達装置１０は車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース１２（以下、ケース１２と表す）内において、内燃機関として機能するエンジン８に対して直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパー（振動減衰装置）などを介して間接に連結されてそのエンジン８の出力を入力させる入力部材として機能する入力軸１４と、この入力軸１４に連結された差動機構としての動力分配機構１６と、その動力分配機構１６と出力軸２２との間で伝達部材１８を介して直列に連結されている有段式変速機構である自動変速機２０と、この自動変速機２０に連結されている出力部材としての出力軸２２とを共通の軸心上に直列に備えている。本実施例の動力伝達装置１０は、車両において縦置きされるＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）型車両に好適に用いられるものであり、走行用の駆動力源としてのエンジン８と一対の駆動輪３８との間に設けられて、図７に示すように動力を差動歯車装置（終減速機）３６および一対の車軸等を順次介して一対の駆動輪３８へ伝達する。なお、動力伝達装置１０はその軸心に対して対称的に構成されているため、図１の動力伝達装置１０を表す部分においてはその下側が省略されている。以下の各実施例についても同様である。また、本実施例の自動変速機２０が、本発明の有段式変速機構に対応しており、出力軸２２が本発明の有段式変速機構の出力部材に対応している。
動力分配機構１６は、入力軸１４に入力されたエンジン８の出力を機械的に合成し或いは分配する差動機構であって、エンジン８の出力を第１電動機Ｍ１および伝達部材１８に分配し、或いはエンジン８の出力とその第１電動機Ｍ１の出力とを合成して伝達部材１８へ出力させる。第２電動機Ｍ２は伝達部材１８と一体的に回転するように設けられている。本実施例の第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２は発電機能をも有する所謂モータジェネレータであるが、第１電動機Ｍ１は反力を発生させるためのジェネレータ（発電）機能を少なくとも備え、第２電動機Ｍ２は駆動力を出力するためのモータ（電動機）機能を少なくとも備える。
動力分配機構１６は、例えば「０．５００」の所定のギヤ比ρ０を有するシングルピニオン型の差動部遊星歯車装置２４と、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０とを主体的に備えている。この差動部遊星歯車装置２４は、サンギヤＳ０、遊星歯車Ｐ０、その遊星歯車Ｐ０を自転および公転可能に支持するキャリヤＣＡ０、遊星歯車Ｐ０を介してサンギヤＳ０と噛み合うリングギヤＲ０を回転要素（要素）として備えている。サンギヤＳ０の歯数をＺＳ０、リングギヤＲ０の歯数をＺＲ０とすると、上記ギヤ比ρ０はＺＳ０／ＺＲ０である。なお、本実施例の差動部遊星歯車装置２４が本発明の動力分配機構１６の遊星歯車装置に対応しており、切換クラッチＣ０が本発明の切換クラッチ要素および切換装置に対応しており、切換ブレーキＢ０が本発明の切換ブレーキ要素および切換装置に対応している。
この動力分配機構１６においては、キャリヤＣＡ０は入力軸１４すなわちエンジン８に連結され、サンギヤＳ０は第１電動機Ｍ１に連結され、リングギヤＲ０は伝達部材１８に連結されている。また、切換ブレーキＢ０はサンギヤＳ０とトランスミッションケース１２との間に設けられ、切換クラッチＣ０はサンギヤＳ０とキャリヤＣＡ０との間に設けられている。それら切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０が解放されると、サンギヤＳ０、キャリヤＣＡ０、リングギヤＲ０がそれぞれ相互に相対回転可能な差動作用が働く差動状態とされることから、エンジン８の出力が第１電動機Ｍ１と伝達部材１８とに分配されるとともに、分配されたエンジン８の出力の一部で第１電動機Ｍ１から発生させられた電気エネルギで蓄電されたり第２電動機Ｍ２が回転駆動されるので、例えば無段変速状態とされて、エンジン８の所定回転に拘わらず伝達部材１８の回転が連続的に変化させられる。すなわち、動力分配機構１６が電気的にその変速比γ０（入力軸１４の回転速度／伝達部材１８の回転速度）が最小値γ０min から最大値γ０max まで変化させられる差動状態例えば変速比γ０が最小値γ０min から最大値γ０max まで連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能する差動状態例えば無段変速状態とされる。
この状態で、エンジン８の出力で車両走行中に上記切換クラッチＣ０が係合させられてサンギヤＳ０とキャリヤＣＡ０とが一体的に係合させられると、差動部遊星歯車装置２４の３要素Ｓ０、ＣＡ０、Ｒ０が一体回転させられるロック状態である非差動状態とされることから、エンジン８の回転と伝達部材１８の回転速度とが一致する状態となるので、動力分配機構１６は変速比γ０が「１」に固定された変速機として機能する定変速状態とされる。次いで、上記切換クラッチＣ０に替えて切換ブレーキＢ０が係合させられてサンギヤＳ０が非回転状態とされるロック状態である非差動状態とされると、リングギヤＲ０はキャリヤＣＡ０よりも増速回転されるので、動力分配機構１６は変速比γ０が「１」より小さい値例えば「０．６６７」程度に固定された増速変速機として機能する定変速状態とされる。このように、本実施例では、上記切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０は、動力分配機構１６を、差動状態例えば変速比が連続的変化可能な電気的な無段変速機として作動可能な電気式差動状態（無段変速状態）と、非差動状態例えば電気的な無段変速機として作動させず無段変速作動を非作動として変速比変化をロックする無段変速状態（電気式差動状態）、すなわち少なくとも高低２段以上の定変速比が機械的に定まる有段変速機として作動可能な有段変速状態とに選択的に切換える切換装置として機能している。なお、本実施例の切換クラッチＣ０の係合が本発明の定変速比の低速側に対応しており、切換クラッチＢ０の係合が本発明の定変速比の高速側に対応している。
自動変速機２０は、単一のダブルピニオン型の変速部遊星歯車装置２６を備えている。変速部遊星歯車装置２６は、第１サンギヤＳ１、互いに噛み合う複数対の第１遊星歯車Ｐ１、その第１遊星歯車Ｐ１を自転および公転可能に支持する第１キャリヤＣＡ１、第１遊星歯車Ｐ１を介して第１サンギヤＳ１と噛み合う第１リングギヤＲ１を備えており、例えば「０．５５６」程度の所定のギヤ比ρ１を有している。なお、第１サンギヤＳ１の歯数をＺＳ１、第１リングギヤＲ１の歯数をＺＲ１とすると、上記ギヤ比ρ１はＺＳ１／ＺＲ１である。なお、本実施例の変速部遊星歯車装置２６が本発明の有段式変速機構の遊星歯車装置に対応している。
自動変速機２０では、第１サンギヤＳ１は、第１ブレーキＢ１を介してケース１２に選択的に連結されると共に第１クラッチＣ１を介して第１キャリヤＣＡ１に選択的に連結される。また、第１キャリヤＣＡ１は、伝達部材１８に常時連結されている。さらに、第１リングギヤＲ１は、出力軸２２（出力部材）に常時連結されている。
前記切換クラッチＣ０、第１クラッチＣ１、切換ブレーキＢ０、および第１ブレーキＢ１は、従来の車両用自動変速機においてよく用いられている油圧式摩擦係合装置であって、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型係合装置である。
以上のように構成された動力伝達装置１０では、例えば、図２の係合作動表に示されるように、前記切換クラッチＣ０、第１クラッチＣ１、切換ブレーキＢ０、および第１ブレーキＢ１が選択的に係合作動させられることにより、第１変速段乃至第４変速段のいずれか、後進変速段、或いはニュートラルが選択的に成立させられ、略等比的に変化する変速比γ（＝入力軸回転速度ＮＩＮ／出力軸回転速度ＮＯＵＴ）が各前進変速段毎に得られるようになっている。本実施例では動力分配機構１６に切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０が備えられており、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の何れかが係合作動させられることによって、動力分配機構１６は前述した無段変速機として作動可能な無段変速状態に加え、１または２以上の変速比の単段または複数段の変速機として作動可能な定変速状態を構成することが可能とされている。したがって、動力伝達装置１０では、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の何れかを係合作動させることで定変速状態とされた動力分配機構１６と自動変速機２０とで有段変速機が構成されるとともに、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の何れも係合作動させないことで無段変速状態とされた動力分配機構１６と自動変速機２０とで無段変速機が構成される。
例えば、動力伝達装置１０が有段変速機として機能する場合には、図２に示すように、動力分配機構１６の定変速比を低速側に切り換える切換クラッチＣ０および第１ブレーキＢ１の係合により、変速比γ１が最大値例えば「２．２５０」である第１変速段が成立させられ、動力分配機構１６の定変速比を高速側に切り換える切換ブレーキＢ０および第１ブレーキＢ１の係合により、変速比γ２が第１変速段よりも小さい値例えば「１．５００」である第２変速段が成立させられ、切換クラッチＣ０および第１クラッチＣ１の係合により、変速比γ３が第２変速段よりも小さい値例えば「１．０００」である第３変速段が成立させられ、切換ブレーキＢ０および第１クラッチＣ１の係合により、変速比γ４が最も小さな値例えば「０．６６７」である第４変速段（本発明の最高変速段に対応）が成立させられる。
また、後進変速段を成立させる場合には、例えば第２電動機Ｍ２を逆転させるなど、動力分配機構１６の制御により伝達部材１８を逆転させた状態で、第１ブレーキＢ１を係合させることより後進変速段が成立させられる。なお、ニュートラル「Ｎ」状態とする場合には、たとえば第１ブレーキＢ１のみが係合される。
また、図２の係合作動表を言い換えると、第１変速段は、第１ブレーキＢ１を係合すると共に動力分配機構１６の定変速比を低速側に切り換えることで得られ、中間変速段に対応する第２変速段は、第１ブレーキＢ１を係合すると共に動力分配機構１６の定変速比を高速側に切り換えることで得られ、第３変速段は、第１クラッチＣ１を係合すると共に動力分配機構１６の定変速比を低速側に切り換えることで得られ、最高変速段である第４変速段は第１クラッチＣ１を係合すると共に動力分配機構１６の定変速比を高速側に切り換えることで得られる。
ここで、第２変速段が、動力分配機構１６が有段変速させられることにより自動変速部２０で達成される変速段の中間変速段として機能している。すなわち、第１変速段において動力分配機構１６の定変速比が低速側（切換クラッチＣ０の係合）から高速側（切換ブレーキＢ０の係合）へ切り換えられることにより中間変速段として機能する第２変速段が達成される。なお、第２変速段の変速比が第１変速段と第３変速段との間の好適な変速比となるように、動力分配機構１６の定変速比が予め好適な値に設定されている。また、中間変速段として機能する第２変速段は、切換ブレーキＢ０が係合されるときに成立されるため、動力分配機構１６が有段変速状態時にのみ達成される。
また、最高変速段に対応する第４変速段は、動力分配機構１６を高速側へ切り換えることにより達成される。すなわち、第３変速段において動力分配機構１６の定変速比が低速側（切換クラッチＣ０の係合）から高速側（切換ブレーキＢ０の係合）へ切り換えることにより達成される。なお、第４変速段の変速比が第３変速段に対してクロスレシオなステップとなるように、動力分配機構１６の定変速比および自動変速部２０の定変速比が予め好適な値に設定される。また、最高変速段として機能する第４変速段は、切換ブレーキＢ０が係合されるときに成立されるため、動力分配機構１６が有段変速状態時にのみ達成される。このように、動力分配機構１６の定変速比を切り換えることで、動力伝達装置１０は４つの変速段を為すことが可能となる。
上記において、互いに隣接する各変速段の変速比は、有段変速に理想的とされている等比的に変化させられており、各変速段の変速間の変化割合（変速比ステップ）が略一定とされている。すなわち、上記第１変速段と第２変速段との間の変速比の変化割合（γ１／γ２）は１．４２８であり、第２変速段と第３変速段との間の変速比の変化割合（γ２／γ３）は１．４２９であり、第３変速段と第４変速段との間の変速比の変化割合（γ３／γ４）は１．４２８である。そして、全体のギヤ比幅（γ1／γ４）は３．３７５と大きな値に設定されている。
しかし、動力伝達装置１０が無段変速機として機能する場合には、図２に示される係合表の切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０が共に解放される。これにより、動力分配機構１６が無段変速機として機能し、それに直列の自動変速機２０が２速の有段変速機として機能することにより、図２の係合表では１ｓｔおよび３ｒｄに対応する自動変速機２０の２速の各変速段に対しその自動変速機２０に入力される回転速度すなわち伝達部材１８の回転速度が無段的に変化させられて各変速段は無段的な変速比幅が得られる。したがって、その各変速段の間が無段的に連続変化可能な変速比となって動力伝達装置１０全体としてのトータル変速比γＴが無段階に得られるようになる。
図３は、無段変速部として機能する動力分配機構１６と有段変速部として機能する自動変速機２０とから構成される動力伝達装置１０において、変速段毎に連結状態が異なる各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図を示している。この図３の共線図は、横軸方向において各遊星歯車装置２４、２６のギヤ比ρの相対関係を示し、縦軸方向において相対的回転速度を示す二次元座標であり、４本の横軸のうちの下側の横線Ｘ１が回転速度零を示し、上側の横線Ｘ２が回転速度「１．０」すなわち入力軸１４に連結されたエンジン８の回転速度ＮＥを示し、Ｘ３が動力分配機構１６によって増速された回転速度を示し、Ｘ４が動力分配機構１６によって逆転された回転速度を示している。また、動力分配機構１６の３本の縦線Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３は、左側から順に第２回転要素ＲＥ２に対応するサンギヤＳ０、第１回転要素ＲＥ１に対応するキャリヤＣＡ０、第３回転要素ＲＥ３に対応するリングギヤＲ０の相対回転速度を示すものであり、それらの間隔は差動部遊星歯車装置２４のギヤ比ρ０に応じて定められている。すなわち、縦線Ｙ１とＹ２との間隔を１に対応するとすると、縦線Ｙ２とＹ３との間隔はギヤ比ρ０に対応するものとされる。さらに、自動変速機２０の３本の縦線Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６は、左から順に、第４回転要素ＲＥ４（本発明においては第１回転要素に対応）に対応する第１サンギヤＳ１、第５回転要素ＲＥ５（本発明においは第２回転要素に対応）に対応する第１リングギヤＲ１、第６回転要素ＲＥ６（本発明においては第３回転要素に対応）に対応する第１キャリヤＣＡ１の相対回転速度をそれぞれ示すものであり、それらの間隔は変速部遊星歯車装置２６のギヤ比ρ１に応じて定められている。すなわち、図３に示すように、変速部遊星歯車装置２６の第１サンギヤＳ１と第１キャリヤＣＡ１との間が１に対応するものされ、第１キャリヤＣＡ１と第１リングギヤＲ１との間がρ１に対応するものとされる。
上記図３の共線図を用いて表現すれば、本実施例の動力伝達装置１０は、動力分配機構（無段変速部）１６において、差動部遊星歯車装置２４の３回転要素（要素）の１つである第１回転要素ＲＥ１（キャリヤＣＡ０）が入力軸１４に連結されるとともに切換クラッチＣ０を介して他の回転要素の１つであるサンギヤＳ０と選択的に連結され、その他の回転要素の１つである第２回転要素ＲＥ２（サンギヤＳ０）が第１電動機Ｍ１に連結されるとともに切換ブレーキＢ０を介してケース１２に選択的に連結され、残りの回転要素である第３回転要素ＲＥ３（リングギヤＲ０）が伝達部材１８および第２電動機Ｍ２に連結されている。このとき、Ｙ２とＸ２の交点を通る斜めの直線Ｌ０によりサンギヤＳ０の回転速度とリングギヤＲ０の回転速度との相対関係が示される。また、後進変速の際には、たとえばエンジン８を回転停止させるとともに第２電動機Ｍ２を逆転させる、或いはエンジン８を正転させると共に第１電動機Ｍ１により発電させることで、例えば直線ＬＲに示すような状態となり、リングギヤＲ０すなわち伝達部材１８を回転速度Ｘ４で逆転させて自動変速機２０へ出力する。
上記図３の共線図のうち、左側に示される３本の縦線Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３で示される動力分配機構１６の共線図は、切換ブレーキＢ０の係合によって増速変速機として機能する定変速状態を示している。この場合、切換ブレーキＢ０の係合によって第１サンギヤＳ１の回転が停止させられると、直線Ｌ０は図３に示す状態となり、その直線Ｌ０と縦線Ｙ３との交点で示されるリングギヤＲ０すなわち伝達部材１８の回転速度は、エンジン回転速度ＮＥよりも増速された回転速度（Ｘ３）で自動変速機２０へ出力される。なお、この切換ブレーキＢ０が係合された状態が、本発明の動力分配機構１６の定変速比が高速側に切り換えられた状態に対応している。
図４は、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の解放により無段変速状態に切換えられたときの動力分配機構１６の状態を表している。例えば、第１電動機Ｍ１の発電による反力を制御することによって直線Ｌ０と縦線Ｙ１との交点で示されるサンギヤＳ０の回転が連続的に上昇或いは下降させられると、直線Ｌ０と縦線Ｙ３との交点で示されるリングギヤＲ０の回転速度が連続的に下降或いは上昇させられ、このような無段階に変化させられる回転で自動変速機２０へ入力される。なお、このような切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０が解放されて例えば第１電動機Ｍ１によって動力分配機構１６の各回転要素の回転速度が電気的に制御される無段変速状態が、本発明の差動状態が電気的に制御される電気式差動状態の一例に対応している。
図５は、上記動力分配機構１６部分に相当する共線図であって、切換クラッチＣ０の係合によって変速比が１の定変速状態に切換えられたとき状態を表している。切換クラッチＣ０の係合によってサンギヤＳ０とキャリヤＣＡ０とが連結されると、３つの回転要素が一体回転するので、直線Ｌ０は横線Ｘ２と一致させられて、エンジン回転速度ＮＥと同じ回転で伝達部材１８が回転させられ、エンジン回転速度ＮＥと同じ回転で自動変速機２０へ入力される。なお、この切換クラッチＣ０が係合された状態が、本発明の動力分配機構１６の定変速比が低速側に切り換えられた状態に対応している。
上記自動変速機２０において、第４回転要素ＲＥ４（Ｓ１）は第１ブレーキＢ１を介してケース１２に選択的に連結されると共に第１クラッチＣ１を介して第６回転要素ＲＥ６（ＣＡ１）に選択的に連結され、第５回転要素ＲＥ５（Ｒ１）は出力軸２２に連結され、第６回転要素ＲＥ６（ＣＡ１）は伝達部材１８に連結されている。
自動変速機２０では、切換クラッチＣ０の係合状態において第１ブレーキＢ１が係合させられることにより、図３に示すように第４回転要素ＲＥ４の回転速度を示す縦線Ｙ４と横線Ｘ１との交点と第６回転要素ＲＥ６の回転速度を示す縦線Ｙ６と横線Ｘ２との交点とを通る斜めの直線Ｌ１と、出力軸２２と連結された第５回転要素ＲＥ５の回転速度を示す縦線Ｙ５との交点で第１速（１ｓｔ）の出力軸２２の回転速度が示される。同様に、切換ブレーキＢ０の係合状態で第１ブレーキＢ１が係合させられることにより決まる斜めの直線Ｌ２と出力軸２２と連結された第５回転要素ＲＥ５の回転速度を示す縦線Ｙ５との交点で第２速（２ｎｄ）の出力軸２２の回転速度が示され、切換クラッチＣ０の係合状態で第１クラッチＣ１が係合させられることにより決まる水平な直線Ｌ３と出力軸２２と連結された第５回転要素ＲＥ５の回転速度を示す縦線Ｙ５との交点で第３速（３ｒｄ）の出力軸２２の回転速度が示され、切換ブレーキＢ０の係合状態で第１クラッチＣ１が係合させられることにより決まる水平な直線Ｌ４と出力軸２２と連結された第５回転要素ＲＥ５の回転速度を示す縦線Ｙ５との交点で第４速（４ｔｈ）の出力軸２２の回転速度が示される。
また、後進変速段を成立させる場合には、たとえば伝達部材１８を第２電動機Ｍ２によって逆転させた状態で、第１ブレーキＢ１が係合させられることにより決まる斜めの直線ＬＲと出力軸２２と連結された第５回転要素ＲＥ５の回転速度を示す縦線Ｙ５との交点で後進変速段（Ｒｅｖ）の出力軸２２の回転速度が示される。
図６は、本実施例の動力伝達装置１０を制御するための電子制御装置４０に入力される信号及びその電子制御装置４０から出力される信号を例示している。この電子制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースなどから成る所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことによりエンジン８、電動機Ｍ１、Ｍ２に関するハイブリッド駆動制御、前記自動変速機２０の変速制御等の駆動制御を実行するものである。
上記電子制御装置４０には、図６に示す各センサやスイッチから、エンジン水温を示す信号、シフトポジションを表す信号、エンジン８の回転速度であるエンジン回転速度ＮＥを表す信号、ギヤ比列設定値を示す信号、Ｍ（モータ走行）モードを指令する信号、エアコンの作動を示すエアコン信号、出力軸２２の回転速度に対応する車速信号、自動変速機２０の作動油温を示す油温信号、サイドブレーキ操作を示す信号、フットブレーキ操作を示す信号、触媒温度を示す触媒温度信号、アクセルペダルの操作量を示すアクセル開度信号、カム角信号、スノーモード設定を示すスノーモード設定信号、車両の前後加速度を示す加速度信号、オートクルーズ走行を示すオートクルーズ信号、車両の重量を示す車重信号、各駆動輪の車輪速を示す車輪速信号、動力伝達装置１０を有段変速機として機能させるために動力分配機構１６を定変速状態に切り換えるための有段スイッチ操作の有無を示す信号、動力伝達装置１０を無段変速機として機能させるために動力分配機構１６を無段変速状態に切り換えるための無段スイッチ操作の有無を示す信号、第１電動機Ｍ１の回転速度ＮＭ１を表す信号、第２電動機Ｍ２の回転速度ＮＭ２を表す信号、シフト操作装置からのシフト位置を表す信号などが、それぞれ供給される。また、上記電子制御装置４０からは、スロットル弁の開度を操作するスロットルアクチュエータへの駆動信号、過給圧を調整するための過給圧調整信号、電動エアコンを作動させるための電動エアコン駆動信号、エンジン８の点火時期を指令する点火信号、電動機Ｍ１およびＭ２の作動を指令する指令信号、シフトインジケータを作動させるためのシフトポジション（操作位置）表示信号、ギヤ比を表示させるためのギヤ比表示信号、スノーモードであることを表示させるためのスノーモード表示信号、制動時の車輪のスリップを防止するＡＢＳアクチュエータを作動させるためのＡＢＳ作動信号、Ｍモードが選択されていることを表示させるＭモード表示信号、動力分配機構１６や自動変速機２０の油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを制御するために油圧制御回路に含まれる電磁弁を作動させるバルブ指令信号、上記油圧制御回路の油圧源である電動油圧ポンプを作動させるための駆動指令信号、電動ヒータを駆動するための信号、クルーズコントロール制御用コンピュータへの信号等が、それぞれ出力される。
図７は、動力伝達装置１０の制御方法すなわち電子制御装置４０による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。切換制御手段５０は、例えば図８に示す予め変速線図記憶手段５６に記憶された関係（切換マップ）から実際の車速Ｖとハイブリッド車両の駆動力に関連する駆動力関連値例えばアクセル開度Ａccとに基づいて、それらの車速Ｖとアクセル開度Ａccとで表される車両状態が動力伝達装置１０を無段変速状態とする無段制御領域内であるか、動力伝達装置１０を有段変速状態とする有段制御領域内であるか、或いはモータ走行領域内であるかを判定する。そして、切換制御手段５０は、有段変速制御領域であると判定した場合は、無段変速制御手段として機能するハイブリッド制御手段５２に対してハイブリッド制御或いは無段変速制御を不許可（禁止）とする信号を出力するとともに、有段変速制御手段５４に対しては、予め設定された有段変速時の変速制御を許可する。このときの有段変速制御手段５４は、変速線図記憶手段５６に予め記憶された図示しない変速線図に従って自動変速制御を実行する。
上記駆動力関連値とは、車両の駆動力に１対１に対応するパラメータであって、アクセル開度Ａccだけでなく、それに対して１対１に関連する自動変速機２０の駆動トルクＴＯＵＴ（または自動変速部２０の駆動パワー）、エンジン駆動トルクＴＥ（またはエンジン駆動パワー）、車両加速度や、例えばスロットル開度（或いは吸入空気量、空燃比、燃料噴射量）とエンジン回転速度ＮＥとによって算出されるエンジン駆動トルクＴＥなどの実際値や、運転者のアクセルペダル操作量或いはスロットル開度に基づいて算出されるエンジン駆動トルクＴＥや要求駆動力等の推定値であってもよい。
しかし、上記切換制御手段５０において、車速Ｖとアクセル開度Ａccとで表される車両状態が無段制御領域内であると判定した場合は、前記動力分配機構１６を電気的な無段変速可能とするように切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０を解放させる指令を油圧制御回路４２へ出力する。同時に、ハイブリッド制御手段５２に対してハイブリッド制御を許可する信号を出力するとともに、有段変速制御手段５４には、予め設定された図８の変速線図に従って自動変速することを許可する信号を出力する。後者の場合、有段変速制御手段５４により、図２の係合表内において切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の係合を除いた作動により自動変速が行われる。このように、動力分配機構１６が無段変速機として機能し、それに直列の自動変速機２０が有段変速機として機能することにより、適切な大きさの駆動力が得られると同時に、前述のように、自動変速機２０の第１速および第３速の各変速段に対しその自動変速機２０に入力される回転速度すなわち伝達部材１８の回転速度が無段的に変化させられて各変速段は無段的な変速比幅が得られる。したがって、その各変速段の間が無段的に連続変化可能な変速比となって動力伝達装置１０全体としてのトータル変速比γＴが無段階に得られるようになる。
上記ハイブリッド制御手段５２は、通常発進時のような比較的低速且つ軽負荷走行では、第２電動機Ｍ２を駆動源として用いるモータ走行を実施させる。また、ハイブリッド制御手段５２は、通常車速且つ通常負荷走行では、エンジン８を効率のよい作動域で作動させる一方で、エンジン８と第１電動機Ｍ１および／または第２電動機Ｍ２との駆動力の配分を最適になるように変化させる。例えば、そのときの走行車速において、アクセルペダル操作量や車速から運転者の要求出力を算出し、運転者の要求出力と充電要求値から必要な駆動力を算出し、エンジンの回転速度とトータル出力とを算出し、そのトータル出力とエンジン回転速度ＮＥとに基づいて、エンジン出力を得るようにエンジン８を制御するとともに第１電動機Ｍ１の発電量を制御する。ハイブリッド制御手段５２は、その制御を自動変速機２０の変速段を考慮して実行したり、或いは燃費向上などのために自動変速機２０に変速指令を行う。このようなハイブリッド制御では、エンジン８を効率のよい作動域で作動させるために定まるエンジン回転速度ＮＥと車速および自動変速機２０の変速段で定まる伝達部材１８の回転速度とを整合させるために、動力分配機構１６が電気的な無段変速機として機能させられる。すなわち、ハイブリッド制御手段５２は無段変速走行の時に運転性と燃費性とを両立した予め記憶された最適燃費率曲線に沿ってエンジン８が作動させられるように動力伝達装置１０のトータル変速比γＴの目標値を定め、その目標値が得られるように動力分配機構１６の変速比γ０を制御し、トータル変速比γＴをその変速可能な変化範囲内例えば１３〜０．５の範囲内で制御することになる。
このとき、ハイブリッド制御手段５２は、第１電動機Ｍ１により発電された電気エネルギをインバータ５８を通して蓄電装置６０や第２電動機Ｍ２へ供給するので、エンジン８の動力の主要部は機械的に伝達部材１８へ伝達されるが、エンジン８の動力の一部は第１電動機Ｍ１の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、インバータ５８を通して電気エネルギが第２電動機Ｍ２或いは第１電動機Ｍ１へ供給され、その第２電動機Ｍ２或いは第１電動機Ｍ１から伝達部材１８へ伝達される。この電気エネルギの発生から第２電動機Ｍ２で消費されるまでに関連する機器により、エンジン８の動力の一部を電気エネルギに変換し、その電気エネルギを機械的エネルギに変換するまでの電気パスが構成される。また、ハイブリッド制御手段５２は、エンジン８の停止又はアイドル状態に拘わらず、動力分配機構１６の電気的ＣＶＴ機能によってモータ走行させることができる。
前記図８は、自動変速機２０の変速判断の基となる変速線図記憶手段５６に予め記憶された変速線図（関係）であり、車速Ｖと駆動力関連値であるアクセル開度Ａccとをパラメータとする二次元座標で構成された変速線図（変速マップ）の一例である。図８の低車速且つ低負荷を示す太い線はモータ走行領域を示している。図８の実線はアップシフト線であり一点鎖線はダウンシフト線である。また、図８の破線は切換制御手段５０による有段制御領域（高負荷高車速領域）と無段制御領域（通常負荷通常車速領域）との判定のための所定条件を定める判定アクセル開度Ａcc１を示しており、高出力走行判定値である判定アクセル開度Ａcc１の連なりである高出力走行判定線を示している。また、図８において、無段制御領域では、上記アップシフト線およびダウンシフト線が間引きされており、第１変速段、第３変速段の前進２速変速とされているのに対し、有段制御領域では、第１変速段乃至第４変速段の前進４速変速とされている。さらに、図８の破線に対して二点鎖線に示すように有段制御領域と無段制御領域との判定にヒステリシスが設けられている。すなわち、判定アクセル開度Ａcc２は、アクセル開度Ａccがそれ以下となると通常トルク領域（通常出力走行領域）と判定するための値であり、判定のばたつきを防止するためのヒステリシスを形成するために判定アクセル開度Ａcc１よりも所定値低く設定されている。
図８の関係に示されるように、アクセル開度Ａccが予め設定された判定アクセル開度Ａcc１以上の高駆動トルク領域（高出力走行領域、高駆動パワー領域）が、有段制御領域として設定されているので、図８に示す変速線に従う前記有段変速制御がエンジン８の比較的高駆動トルク、比較的高回転速度、或いは比較的高出力時において実行され、前記無段変速制御がエンジン８の比較的低駆動トルク、比較的低回転速度、或いは比較的低出力時すなわちエンジン８の常用出力域において実行されるようになっている。
図９は手動変速操作装置であるシフト操作装置４６の一例を示す図である。シフト操作装置４６は、例えば運転席の横に配設され、複数種類のシフトポジションを選択するために操作されるシフトレバー４８を備えている。そのシフトレバー４８は、例えば動力伝達装置１０内の動力伝達経路が遮断されたニュートラル状態すなわち中立状態とし且つ自動変速機２０の出力軸２２をロックするための駐車ポジション「Ｐ（パーキング）」、後進走行のための後進走行ポジション「Ｒ（リバース）」、動力伝達装置１０内の動力伝達経路が遮断された中立状態とする中立ポジション「Ｎ（ニュートラル）」、前進自動変速走行ポジション「Ｄ（ドライブ）」、または前進手動変速走行ポジション「Ｍ（マニュアル）」へ手動操作されるように設けられている。上記「Ｐ」乃至「Ｍ」ポジションに示す各シフトポジションにおいて、「Ｐ」ポジションおよび「Ｎ」ポジションは車両を走行させないときに選択される非走行ポジションであり、「Ｒ」ポジション、「Ｄ」ポジションおよび「Ｍ」ポジションは車両を走行させるときに選択される走行ポジションである。また、「Ｄ」ポジションは最高速走行ポジションでもあり、「Ｍ」ポジションにおける例えば「３」レンジ乃至「Ｌ」レンジはエンジンブレーキ効果が得られるエンジンブレーキレンジでもある。
上記「Ｍ」ポジションは、例えば車両の前後方向において上記「Ｄ」ポジションと同じ位置において車両の幅方向に隣接して設けられており、シフトレバー４８が「Ｍ」ポジションへ操作されることにより、「Ｄ」レンジ乃至「Ｌ」レンジの何れかがシフトレバー４８の操作に応じて変更される。具体的には、この「Ｍ」ポジションには、車両の前後方向にアップシフト位置「＋」、およびダウンシフト位置「−」が設けられており、シフトレバー４８がそれ等のアップシフト位置「＋」またはダウンシフト位置「−」へ操作されると、「Ｄ」レンジ乃至「Ｌ」レンジの何れかへ切り換えられる。例えば、「Ｍ」ポジションにおける「Ｄ」レンジ乃至「Ｌ」レンジの４つの変速レンジは、動力伝達装置１０の自動変速制御が可能なトータル変速比γＴの変化範囲における高速側（変速比が最小側）のトータル変速比γＴが異なる複数種類の変速レンジであり、また自動変速機２０の変速が可能な最高速側変速段が異なるように変速段の変速範囲を制限するものである。また、シフトレバー４８はスプリング等の付勢手段により上記アップシフト位置「＋」およびダウンシフト位置「−」から、「Ｍ」ポジションへ自動的に戻されるようになっている。また、シフト操作装置４６にはシフトレバー４８の各シフトポジションを検出するための図示しないシフトポジションセンサが備えられており、そのシフトレバー４８のシフトポジションや「Ｍ」ポジションにおける操作回数等を電子制御装置４０へ出力する。
例えば、「Ｄ」ポジションがシフトレバー４８の操作により選択された場合には、図８に示す予め記憶された切換マップに基づいて切換制御手段５０により動力伝達装置１０の変速状態の自動切換制御が実行され、ハイブリッド制御手段５２により動力分配機構１６の無段変速制御が実行され、有段変速制御手段５４により自動変速機２０の自動変速制御が実行される。例えば、動力伝達装置１０が有段変速状態に切り換えられる有段変速走行時には動力伝達装置１０が例えば図２に示すような第１変速段乃至第４変速段の範囲で自動変速制御され、或いは動力伝達装置１０が無段変速状態に切り換えられる無段変速走行時には動力伝達装置１０が動力分配機構１６の無段的な変速比幅と自動変速機２０の第１変速段および第３変速段の範囲で自動変速制御される各変速段とで得られる動力伝達装置１０の変速可能なトータル変速比γＴの変化範囲内で自動変速制御される。この「Ｄ」ポジションは動力伝達装置１０の自動変速制御が実行される制御様式である自動変速走行モード（自動モード）を選択するシフトポジションでもある。
「Ｍ」ポジションがシフトレバー４８の操作により選択された場合には、変速レンジの最高速側変速段或いは変速比を越えないように、切換制御手段５０、ハイブリッド制御手段５２、および有段変速制御手段５４により動力伝達装置１０の各変速レンジで変速可能なトータル変速比γＴの範囲で自動変速制御される。例えば、動力伝達装置１０が有段変速状態に切り換えられる有段変速走行時には各変速レンジで動力伝達装置１０が変速可能なトータル変速比γＴの範囲で自動変速制御され、或いは動力伝達装置１０が無段変速状態に切り換えられる無段変速走行時には動力伝達装置１０が動力分配機構１６の無段的な変速比幅と各変速レンジに応じた自動変速機２０の変速可能な変速段の範囲で自動変速制御される各変速段とで得られる動力伝達装置１０の各変速レンジで変速可能なトータル変速比γＴの範囲で自動変速制御される。この「Ｍ」ポジションは動力伝達装置１０の手動変速制御が実行される制御様式である手動変速走行モード（手動モード）を選択するシフトポジションでもある。
上述のように、本実施例によれば、動力分配機構１６は有段変速時において２つ以上の有段変速が実行可能であり、自動変速機２０は第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１が選択的に係合されることにより２つの変速比を得ることが可能とされるため、これら動力分配機構１６および自動変速部２０の変速段を組み合わせることで、単一の変速部遊星歯車装置２６から構成される自動変速機２０であっても少なくとも３つの変速段を構成することができ、しかも、動力分配機構１６のギヤ比および有段式変速機構のギヤ比を好適に設定することによりクロスレシオな変速比を得ることができる。また、自動変速機２０が１つの変速部遊星歯車装置２６から構成されることで、動力伝達装置１０を非常にコンパクトに構成することができる。
また、本実施例によれば、有段変速させられることにより自動変速機２０で達成される変速段の中間変速段を１つ以上達成することを特徴とし、動力分配機構１６を少なくとも２段の変速機として作動させた場合において、中間変速段が得られるように定変速比を切り換えることにより、その中間変速段を含む複数の変速段を達成するようにしたため、自動変速機２０が１つの変速部遊星歯車装置２６から構成されるものであっても、前記中間変速段（本実施例において２ｎｄ）を１つ以上達成することで、少なくとも３段以上の変速が可能となる。そして、自動変速部２０の変速段の間に中間変速段が形成されるため、クロスレシオな変速比を達成することができる。また、自動変速機２０が１つの変速部遊星歯車装置２６から構成されることで、動力伝達装置１０が非常にコンパクト化される。
また、本実施例によれば、動力分配機構１６を有段変速状態と電気式差動状態とに切換える切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０を有し、これらの切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０を用いて有段変速状態における有段変速を為すため、動力分配機構１６を２段以上の変速機として機能させる装置を追加することなく、従来の構成を維持しつつ２段以上の変速機とすることができる。これにより、動力分配機構１６の大型化が抑制される。
また、本実施例によれば、動力分配機構１６は、電気式差動状態において第１電動機Ｍ１の運転状態が制御されることにより、無段変速機構として作動するため、好適な変速比で走行が可能となり、走行性および燃費性を向上させることができる。
また、本実施例によれば、動力分配機構１６は、前記車両に要求される駆動パワーもしくは駆動トルクに基づいて電気式差動状態と有段変速状態とに選択的に切り換えられるため、車両の状態に応じて好適に変速状態が切り換えられ、車両の走行性および燃費性を向上させることができる。
また、本実施例によれば、動力分配機構１６の定変速比を高速側に切り換えることにより変速比が最も小さな最高変速段（４ｔｈ）を形成するようにしたため、動力分配機構１６によって容易に最高変速段を形成することができる。
また、本実施例によれば、動力分配機構１６を定変速比で作動させた場合において、少なくとも１つの中間変速段（本実施例において２ｎｄ）が得られるようにその定変速比を切換え、さらに動力分配機構１６の定変速比を高速側にして増速段（本実施例において４ｔｈ）を得ることで、４つの変速段を為すことが可能なため、自動変速機２０が１つの変速部遊星歯車装置２６から構成されるものであっても、容易に４つの変速段を達成することができる。
また、本実施例によれば、動力分配機構１６を定変速比で作動させた場合において、少なくとも１つの中間変速段（本実施例において２ｎｄ）が得られるようにその定変速比を切換えることで、少なくとも３つの変速段を為すことが可能なため、自動変速機２０が１つの変速部遊星歯車装置２６から構成されるものであっても、容易に少なくとも３つの変速段を達成することができる。
また、本実施例によれば、動力分配機構１６の定変速比を高速側とすると共に、第１ブレーキＢ１を係合することにより、中間変速段（２ｎｄ）を形成するようにしたため、動力分配機構１６が有段変速時においてのみ、中間変速段（２ｎｄ）を得ることができる。
また、本実施例によれば、第１ブレーキＢ１を係合すると共に動力分配機構１６の定変速比を低速側にすることで第１変速段を形成し、第１ブレーキＢ１を係合すると共に動力分配機構１６の定変速比を高速側にすることで第２変速段を形成し、第１クラッチＣ１を係合すると共に動力分配機構１６の定変速比を低速側にすることで第３変速段を形成し、第１クラッチＣ１を係合すると共に動力分配機構１６の定変速比を高速側にすることで第４変速段を得ることができる。
また、本実施例によれば、第１ブレーキＢ１を係合すると共に動力分配機構１６の定変速比を低速側にすることで第１変速段を形成し、第１ブレーキＢ１を係合すると共に動力分配機構１６の定変速比を高速側にすることで第２変速段を形成し、第１クラッチＣ１を係合すると共に動力分配機構１６の定変速比を低速側にすることで第３変速段を形成を形成することができる。
また、本実施例によれば、動力分配機構１６によって伝達部材１８を逆転させた状態で、第１ブレーキＢ１を係合することにより後進変速段を形成するため、自動変速機２０が１つの変速部遊星歯車装置２６から構成されるものであっても、後進変速段の達成が可能となる。
また、本実施例によれば、動力分配機構１６は１つの差動部遊星歯車装置２４から構成されるため、動力分配機構１６の軸心方向寸法が短縮化される。また、切換ブレーキＢ０または切換クラッチＣ０が作動することにより、動力分配機構１６の差動状態が制限され、動力分配機構１６を２段以上の変速機として機能させることができる。
また、本実施例によれば、自動変速機２０は１つのダブルピニオン型の変速部遊星歯車装置２６から構成されるため、装置がコンパクト化される。
また、本実施例によれば、動力分配機構１６および自動変速機２０によって少なくとも３段以上の変速段を可能とする動力伝達装置１０を構成することができる。
つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
図１０は、本発明の他の実施例における動力伝達装置１００の構成を説明する骨子図である。本実施例の動力伝達装置１００は、前記図１の動力伝達装置１０を軸心方法の寸法が短縮されたＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）駆動方式に適した配置となるように、前述の動力伝達装置１０を構成する動力分配機構１６、自動変速機２０、および差動歯車装置３６を、互いに平行な第１軸心ＲＣ１、第２軸心ＲＣ２、および第３軸心ＲＣ３上にそれぞれ配置替えしたものであり、図１の伝達部材１８がカウンタギヤ対ＣＧに替えられただけである。これにより、動力伝達装置１００の変速段と油圧式摩擦係合装置の係合の組合せとの関係を示す係合表、およびその動力伝達装置１００の回転状態を説明する共線図は、図２および図３に示す図と同様となっている。また、差動部遊星歯車装置２４および変速部遊星歯車装置２６のギヤ比、および各変速段の変速比の値も図２および図３に示す動力伝達装置１０と同様となっている。
図１０においては、動力伝達装置１０の動力分配機構１６、自動変速機２０、差動歯車装置３６が互いに平行な第１軸心ＲＣ１、第２軸心ＲＣ２、第３軸心ＲＣ３上にそれぞれ配置さている。カウンタギヤ対ＣＧは、第１軸心ＲＣ１上に動力分配機構１６と同心に回転可能に配設されてリングギヤＲ０に連結されるカウンタドライブギヤＣＧ１と、第２軸心ＲＣ２上に自動変速機２０と同心に回転可能に配設されて第１キャリヤＣＡ１に連結されているカウンタドリブンギヤＣＧ２とを、備え、これらカウンタドライブギヤＣＧ１およびカウンタドリブンギヤＣＧ２とが互いに噛み合わされることで、動力分配機構１６から出力される動力が自動変速部２０へ伝達される。
本実施例の動力伝達装置１０において、カウンタギヤ対ＣＧは、動力分配機構１６に対してエンジン８の反対側の位置に動力分配機構１６に隣接して配設されている。言い換えれば、動力分配機構１６は、エンジン８とカウンタギヤ対ＣＧとの間に位置するように配設されている。第２電動機Ｍ２は、動力分配機構１６とカウンタギヤ対ＣＧとの間に位置するようにカウンタギヤ対ＣＧに隣接して第１軸心ＲＣ１上に配設され、カウンタドライブギヤＣＧ１に連結されている。デフドライブギヤ３２は、自動変速機２０に対してカウンタギヤ対ＣＧの反対側すなわちエンジン８側の位置に配設されている。言い換えれば、自動変速機２０は、カウンタギヤ対ＣＧとデフドライブギヤ３２との間に位置するようにカウンタギヤ対ＣＧに隣接して配設されている。
上記自動変速機２０において、図３および図１０に示されるように、第４回転要素ＲＥ４（Ｓ１）は、第１ブレーキＢ１を介してケース１２に選択的に連結されると共に第１クラッチＣ１を介して第６回転要素ＲＥ６（ＣＡ１）に選択的に連結され、第５回転要素ＲＥ５（Ｒ１）は、デフドライブギヤ３２に連結され、第６回転要素（ＣＡ１）は、カウンタドリブンギヤＣＧ２に連結されている。また、図２の係合作動表に基づいて、デフドライブギヤ３２から出力される各変速段の回転速度に関する説明は図３の共線図の説明と同様であるため、その説明を省略する。
従って、本実施例の動力伝達装置１００においても、前述の実施例と同様に、エンジン８の出力を第１電動機Ｍ１およびカウンタギヤ対ＣＧへ分配する動力分配機構１６が設けられると共に、その動力分配機構１６と駆動輪３８との間に第２電動機Ｍ２および自動変速機２０が設けられ、動力分配機構１６を電気的な無段変速機として作動可能な差動状態と２段の変速機として作動可能な定変速状態とに選択的に切り換えるようにした車両の動力伝達装置１００を、有段式の自動変速機として作動させた場合には、４段の変速段が得られるので、クロスレシオなギヤ比を達成することができる。また、中間変速段を成立させる際に、有段および無段変速状態を切り換える動力分配機構１６を兼用して使用するため、部品点数を増加することなく小型化された多段変速機を構成することができる。
また、本実施例によれば、図１の動力伝達装置１０と比較して同一の軸心上に動力分配機構１６と自動変速機２０とが配設されていないので、動力伝達装置１００の軸心方向の寸法がより短縮される。よって、一般的に動力伝達装置の軸心方向の寸法が車幅で制約されるＦＦ車両用やＲＲ車両用に横置き可能すなわち第１軸心ＲＣ１および第２軸心ＲＣ２が車幅方向と平行に搭載可能な動力伝達装置として好適に用いられ得る。また、動力分配機構１６および自動変速機２０がエンジン（デフドライブギヤ３２）とカウンタギヤ対ＣＧとの間に配設されているので、動力伝達装置１００の軸心方向の寸法が一層短縮される。さらに、第２電動機Ｍ２が第１軸心ＲＣ１上に配設されると共に、自動変速機２０が単一の変速部遊星歯車装置２６で構成されるため、第２軸心ＲＣ２の軸心方向の寸法が短縮される。
また、動力伝達装置１０は、動力分配機構１６のギヤ比および自動変速部２０のギヤ比を変更することでも同様の効果を得ることができる。本実施例では、動力分配機構１６のギヤ比ρ０が「０．５７０」に設定されている。一方、自動変速部２０のギヤ比ρ１が「０．６００」に設定されている。このように構成される動力伝達装置１０が有段変速機として機能する場合には、図１１に示すように、切換クラッチＣ０および第１ブレーキＢ１の係合により、変速比γ１が最大値例えば「２．５００」である第１変速段が成立させられ、切換ブレーキＢ０および第１ブレーキＢ１の係合により、変速比γ２が第１変速段よりも小さい値例えば「１．５９２」である第２変速段が成立させられ、切換クラッチＣ０および第１クラッチＣ１の係合により、変速比γ３が第２変速段よりも小さい値例えば「１．０００」である第３変速段が成立させられ、切換ブレーキＢ０および第１クラッチＣ１の係合により、変速比γ４が最も小さい小さい値例えば「０．６３７」である第４変速段（本発明の最高変速段に対応）が成立させられる。
図１２は、本実施例の動力分配機構１６および自動変速部２０の回転状態を示す共線図であり、前述した図３に示す共線図に対応するものである。本実施例の共線図では、図３の共線図に比較して、自動変速部２０側の共線図において回転要素の位置が第５回転要素ＲＥ５を中心に左右対称に記載されている。そして、切換クラッチＣ０の係合状態において第１ブレーキＢ１が係合させられることにより、図１２に示すように第４回転要素ＲＥ４の回転速度を示す縦線Ｙ４と横線Ｘ１との交点と第６回転要素ＲＥ６の回転速度を示す縦線Ｙ６と横線Ｘ２との交点とを通る斜めの直線Ｌ１と、出力軸２２と連結された第５回転要素ＲＥ５の回転速度を示す縦線Ｙ５との交点で第１速（１ｓｔ）の出力軸２２の回転速度が示される。同様に、切換ブレーキＢ０の係合状態で第１ブレーキＢ１が係合されることにより決まる斜め直線Ｌ２と出力軸２２と連結された第５回転要素ＲＥ５の回転速度を示す縦線Ｙ５との交点で第２速（２ｎｄ）の出力軸２２の回転速度が示される。また、切換クラッチＣ０の係合状態で第１クラッチＣ１が係合されることにより決まる平行な直線Ｌ３と出力軸２２と連結された第５回転要素ＲＥ５の回転速度を示す縦線Ｙ５との交点で第３速（３ｒｄ）の出力軸２２の回転速度が示される。また、切換ブレーキＢ０の係合状態で第１クラッチＣ１が係合されることにより決まる平行な直線Ｌ４と出力軸２２と連結された第５回転要素ＲＥ５の回転速度を示す縦線Ｙ５との交点で第４速（４ｔｈ）の出力軸２２の回転速度が示される。
また、後進変速段を成立させる場合には、伝達部材１８を動力分配機構１６によって逆転させた状態で、第１ブレーキＢ１を係合させることにより決まる斜めの直線ＬＲと出力軸２２と連結された第５回転要素ＲＥ５の回転速度を示す縦線Ｙ５との交点で後進変速段（Ｒｅｖ）の出力軸２２の回転速度が示される。このように、図１２の共線図に示すように、動力伝達装置の連結関係は図１の動力伝達装置１０と同様であっても、共線図を図３と比較して異なるように記載することもできる。
上述のように、本実施例によれば、前述の実施例と同様に、動力分配機構１６は有段変速時において２つ以上の有段変速が実行可能であり、自動変速機２０は第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１が選択的に係合されることにより２つの変速比を得ることが可能とされるため、これら動力分配機構１６および自動変速部２０の変速段を組み合わせることで、単一の変速部遊星歯車装置２６から構成される自動変速機２０であっても少なくとも３つの変速段を構成することができ、しかも、クロスレシオなギヤ比を得ることができる。また、自動変速機２０が１つの変速部遊星歯車装置２６から構成されることで、動力伝達装置１０を非常にコンパクトに構成することができる。
また、前述した実施例３の動力伝達装置１０においても、図１０に示す動力伝達装置１００と同様に、前記図１の動力伝達装置１０を軸心方向の寸法が短縮されたＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）駆動方式に適した配置とすることができる。なお、本実施例の動力伝達装置（区別のため、以下は動力伝達装置１５０と記載する）の詳細な連結関係は、図１０に示す動力伝達装置１００と同様であるため、その説明を省略する。また、本実施例の動力伝達装置１５０の変速段と油圧式摩擦係合装置の係合の組合せとの関係を示す係合表、およびその動力伝達装置１５０の回転状態を説明する共線図は、図１１および図１２に示す図と同様となっている。また、差動部遊星歯車装置２４および変速部遊星歯車装置２６のギヤ比、および各変速段の変速比の値も図１１および図１２に示す動力伝達装置１００と同様となっている。これより、図１１の係合作動表に基づいて、デフドライブギヤ３２から出力される各変速段の回転速度に関する説明は前述した図１２の共線図の説明と同様であるため、その説明を省略する。
従って、本実施例の動力伝達装置１５０においても、前述の実施例と同様に、エンジン８の出力を第１電動機Ｍ１およびカウンタギヤ対ＣＧへ分配する動力分配機構１６が設けられると共に、その動力分配機構１６と駆動輪３８との間に第２電動機Ｍ２および自動変速機２０が設けられ、動力分配機構１６を電気的な無段変速機として作動可能な差動状態と２段の変速機として作動可能な定変速状態とに選択的に切り換えるようにした車両の動力伝達装置１５０を、有段式の自動変速機として作動させた場合には、４段の変速段が得られるので、クロスレシオなギヤ比を達成することができる。また、中間変速段を成立させる際に、有段および無段変速状態を切り換える動力分配機構１６を兼用して使用するため、部品点数を増加することなく小型化された多段変速機を構成することができる。
また、図１の動力伝達装置１０と比較して同一の軸心上に動力分配機構１６と自動変速機２０とが配設されていないので、動力伝達装置１５０の軸心方向の寸法がより短縮される。よって、一般的に動力伝達装置の軸心方向の寸法が車幅で制約されるＦＦ車両用やＲＲ車両用に横置き可能すなわち第１軸心ＲＣ１および第２軸心ＲＣ２が車幅方向と平行に搭載可能な動力伝達装置として好適に用いられ得る。また、動力分配機構１６および自動変速機２０がエンジン（デフドライブギヤ３２）とカウンタギヤ対ＣＧとの間に配設されているので、動力伝達装置１５０の軸心方向の寸法が一層短縮される。さらに、第２電動機Ｍ２が第１軸心ＲＣ１上に配設されると共に、自動変速機２０が単一の変速部遊星歯車装置２６で構成されるため、第２軸心ＲＣ２の軸心方向の寸法が短縮される。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例の動力伝達装置１０等は、動力分配機構１６が差動状態と非差動状態とに切り換えられることで電気的な無段変速機としての機能する無段変速状態と有段変速機として機能する有段変速状態とに切り換え可能に構成されていたが、無段変速状態と有段変速状態との切換えは動力分配機構１６の差動状態と非差動状態との切換えにおける一態様であり、例えば動力分配機構１６が差動状態であっても動力分配機構１６の変速比を連続的ではなく変速範囲の一部或いは全領域において段階的に変化させて有段変速機として機能させられてもよい。言い換えれば、動力伝達装置１０（動力分配機構１６）等の差動状態／非差動状態と、無段変速状態／有段変速状態とは必ずしも一対一の関係にある訳ではないので、動力伝達装置１０等は必ずしも無段変速状態と有段変速状態とに切り換え可能に構成される必要はなく、動力伝達装置１０（動力分配機構１６）等が差動状態と非差動状態とに切換え可能に構成されれば本発明は適用され得る。
また、前述の実施例では、自動変速部２０はダブルピニオン型の変速部遊星歯車装置２６で構成されているが、必ずしもダブルピニオン型の遊星歯車装置で構成される必要はなく、シングルピニオン型の遊星歯車装置で構成されても構わない。
また、前述の実施例の動力分配機構１６では、キャリヤＣＡ０がエンジン８に連結され、サンギヤＳ０が第１電動機Ｍ１に連結され、リングギヤＲ０が伝達部材１８或いはカウンタギヤ対ＣＧに連結されていたが、それらの連結関係は、必ずしもそれに限定されるものではなく、エンジン８、第１電動機Ｍ１、伝達部材１８或いはカウンタギヤ対ＣＧは、第１遊星歯車装置２４の３要素ＣＡ０、Ｓ０、Ｒ０のうちのいずれと連結されていても差し支えない。
また、前述の実施例では、エンジン８は入力軸１４と直結されていたが、例えばギヤ、ベルト等を介して作動的に連結されておればよく、共通の軸心上に配置される必要もない。
また、前述の実施例では、第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２は、入力軸１４の回転中心或いは第１軸心ＲＣ１を回転中心として配置されて、第１電動機Ｍ１はサンギヤＳ０に連結され、第２電動機Ｍ２は伝達部材１８或いはカウンタギヤ対ＣＧに連結されていたが、必ずしもそのように配置される必要はなく、例えばギヤ、ベルト等を介して作動的に第１電動機Ｍ１はサンギヤＳ０に連結され、第２電動機Ｍ２は第２軸心ＲＣ２上においてカウンタドリブンギヤＣＧ２に連結されてもよい。
また、前述の実施例では、上記切換クラッチＣ０は、サンギヤＳ０とキャリヤＣＡ０とを選択的に連結するものであったが、サンギヤＳ０とリングギヤＲ０との間や、キャリヤＣＡ０とリングギヤＲ０との間を選択的に連結するものであってもよい。要するに、第１遊星歯車装置２４の３要素のうちのいずれか２つを相互に連結するものであればよい。
また、前述の実施例では、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０などの油圧式摩擦係合装置は、パウダー（磁粉）クラッチ、電磁クラッチ、噛み合い型のドグクラッチなどの磁粉式、電磁式、機械式係合装置から構成されていてもよい。
また、前述の実施例では、第２電動機Ｍ２が伝達部材１８或いはカウンタギヤ対ＣＧに連結されていたが、出力軸２２或いはデフドライブギヤ３２に連結されていてもよいし、自動変速機２０内の回転部材に連結されていてもよい。
また、前述の実施例の動力分配機構１６は、例えばエンジンによって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車が第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２に作動的に連結された差動歯車装置であってもよい。
また、前述の実施例の動力分配機構１６は、１組のシングルピニオン式遊星歯車装置から構成されていたが、２以上の遊星歯車装置から構成されて、定変速状態では３段以上の変速機として機能するものであってもよい。
また、前述の実施例での伝達部材としてのカウンタギヤ対ＣＧに替えて、例えば第１軸心ＲＣ１上に配設されたスプロケットと第２軸心ＲＣ２に配設されたスプロケットとがそれらスプロケットに巻き掛けられたチェーンにより作動的に連結されることで１組の伝達部材が構成されてもよい。また、スプロケットおよびそれらスプロケットに巻き掛けられたチェーンに替えて、例えばプーリおよびベルトなどで構成されてもよい。これらの場合には、エンジン８の回転方向と駆動輪３８の回転方向との関係がカウンタギヤ対ＣＧを用いる場合と反対となるので、例えばカウンタ軸が１軸追加される。
また、前述の実施例の動力伝達装置１０などでは、一貫して動力分配機構１６の定変速比がブレーキＢ０の係合によって高速側に切り換えられることにより中間変速段が形成されて合計４速の変速段とされているが、たとえば第４変速段を省略して合計３速段とするなど、変速段を自由に選択して実施することもできる。
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
本発明の一実施例であるハイブリッド車両の動力伝達装置の構成を説明する骨子図である。 図１の実施例のハイブリッド車両の動力伝達装置が無段或いは有段変速作動させられる場合における変速作動とそれに用いられる油圧式摩擦係合装置の作動の組み合わせとの関係を説明する作動図表である。 図１の実施例のハイブリッド車両の動力伝達装置が有段変速作動させられる場合における各変速段の相対的回転速度を説明する共線図である。 無段変速状態に切換えられたときの動力分配機構の状態の一例を表している図であって、図３の共線図の動力分配機構部分に相当する図である。 切換クラッチの係合により有段変速状態に切換えられたときの動力分配機構の状態を表している図であって、図３の共線図の動力分配機構部分に相当する図である。 図１の実施例の動力伝達装置に設けられた電子制御装置の入出力信号を説明する図である。 図６の電子制御装置の制御作動の要部を説明する機能ブロック線図である。 図７の切換制御手段において、無段制御領域と有段制御領域との切換制御に用いられる予め記憶された関係を示す図の一例である。 シフトレバーを備えた複数種類のシフトポジションを選択するために操作されるシフト操作装置の一例である。 本発明の他の実施例の動力伝達装置の一例、すなわち図１の動力伝達装置をＦＦ式に配置した構成を示す骨子図である。 本実施例のハイブリッド車両の動力伝達装置が無段或いは有段変速作動させられる場合における変速作動とそれに用いられる油圧式摩擦係合装置の作動の組み合わせとの関係を説明する他の作動図表である。 図１１の係合作動表に基づいて有段変速作動させられる場合における各変速段の相対的回転速度を説明する共線図である。
符号の説明
８：エンジン（内燃機関） １０、１００、１５０：動力伝達装置 １２：トランスミッションケース（非回転部材） １６：動力分配機構 １８：伝達部材 ２０：自動変速機（有段式変速機構） ２２：出力軸（出力部材） ２４：差動部遊星歯車装置（動力分配機構の遊星歯車装置） ２６：変速部遊星歯車装置（有段式変速機構の遊星歯車装置） ３８：駆動輪 Ｍ１：第１電動機 Ｍ２：第２電動機 Ｂ０：切換ブレーキ（切換ブレーキ要素、切換装置） Ｃ０：切換クラッチ（切換クラッチ要素、切換装置） Ｂ１：第１ブレーキ（ブレーキ要素） Ｃ１：第１クラッチ（クラッチ要素） ＲＥ４：第４回転要素（第１回転要素） ＲＥ５：第５回転要素（第２回転要素） ＲＥ６：第６回転要素（第３回転要素） ＲＣ１：第１軸心 ＲＣ２：第２軸心

Claims (17)

  1. 内燃機関の出力を第１電動機および伝達部材へ分配する動力分配機構が設けられるとともに、前記伝達部材と駆動輪との間に第２電動機および有段式変速機構が設けられている車両の動力伝達装置において、
    前記動力分配機構は、２つ以上の定変速比が機械的に定まる２つ以上の有段変速を実行可能であり、
    前記有段式変速機構は１つの遊星歯車装置から成り、
    該遊星歯車装置は３つの回転要素を含み、該３つの回転要素の回転速度を直線上で表すことのできる共線図上において該３つの回転要素を一端から他端に向かって順番に第１、第２、第３回転要素としたとき、
    前記第１回転要素はブレーキ要素を介して非回転部材に選択的に連結され、前記第２回転要素は前記有段式変速機構の出力部材に連結され、前記第３回転要素は前記伝達部材に連結され、前記第１、第２、第３回転要素の少なくとも２回転要素はクラッチ要素を介して選択的に連結され、前記クラッチ要素およびブレーキ要素が選択的に係合されることにより２つの変速比を得ることが可能とされることを特徴とする車両の動力伝達装置。
  2. 内燃機関の出力を第１電動機および伝達部材へ分配する動力分配機構が設けられるとともに、前記伝達部材と駆動輪との間に第２電動機および有段式変速機構が設けられている車両の動力伝達装置において、
    前記動力分配機構は、２つ以上の定変速比が機械的に定まる２つ以上の有段変速を実行可能であり、
    前記有段式変速機構は１つの遊星歯車装置から成り、
    該遊星歯車装置は３つの回転要素を含み、該３つの回転要素の回転速度を直線上で表すことのできる共線図上において該３つの回転要素を一端から他端に向かって順番に第１、第２、第３回転要素としたとき、
    前記第１回転要素はブレーキ要素を介して非回転部材に選択的に連結され、且つクラッチ要素を介して前記第３回転要素に選択的に連結され、前記第２回転要素は前記有段式変速機構の出力部材に連結され、前記第３回転要素は前記伝達部材に連結されており、前記クラッチ要素およびブレーキ要素が選択的に係合されることにより２つの変速比を得ることが可能とされることを特徴とする車両の動力伝達装置。
  3. 前記動力分配機構は、有段変速させられることにより前記有段式変速機構で達成される変速段の中間変速段を１つ以上達成することを特徴とし、前記動力分配機構を少なくとも２段の変速機として作動させた場合において、前記中間変速段が得られるように前記定変速比を切り換えることにより、該中間変速段を含む複数の変速段を達成するようにしたことを特徴とする請求項１または２の車両の動力伝達装置。
  4. 前記動力分配機構を前記有段変速状態と、前記第１電動機の運転状態が制御されることにより前記動力分配機構の入力軸回転数と出力軸回転数の差動状態が電気的に制御される電気式差動状態とを、切換える切換装置を有し、該切換装置を用いて有段変速状態における有段変速を為すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの車両の動力伝達装置。
  5. 前記動力分配機構は、前記電気式差動状態において前記第１電動機の運転状態が制御されることにより、無段変速機構として作動することを特徴とする請求項４の車両の動力伝達装置。
  6. 前記動力分配機構は、前記車両に要求される駆動パワーもしくは駆動トルクに基づいて電気式差動状態と有段変速状態とに選択的に切り換えられることを特徴とする請求項４または５の車両の動力伝達装置。
  7. 前記動力分配機構の定変速比を高速側に切り換えることにより変速比が最も小さな最高変速段を形成するようにしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つの車両の動力伝達装置。
  8. 前記有段式変速機構は１つの遊星歯車装置から成り、該遊星歯車装置は３つの回転要素を含み、前記動力分配機構を定変速比で作動させた場合において、少なくとも１つの中間変速段が得られるようにその定変速比を切換え、さらに前記動力分配機構の定変速比を高速側にして増速段を得ることで、少なくとも４つの変速段を為すことが可能なことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの１つの車両の動力伝達装置。
  9. 前記有段式変速機構は１つの遊星歯車装置から成り、該遊星歯車装置は３つの回転要素を含み、前記動力分配機構を定変速比で作動させた場合において、少なくとも１つの中間変速段が得られるようにその定変速比を切換え、さらに前記動力分配機構の定変速比を高速側にして増速段を得ることで、少なくとも３つの変速段を為すことが可能なことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの１つの車両の動力伝達装置。
  10. 前記動力分配機構の定変速比を高速側とすると共に、前記ブレーキ要素を係合することにより、中間変速段を形成するようにしたことを特徴とする請求項１乃至５または請求項７乃至９のいずれか１つの車両の動力伝達装置。
  11. 前記ブレーキ要素を係合すると共に前記動力分配機構の定変速比を低速側にすることで第１変速段を形成し、前記ブレーキ要素を係合すると共に前記動力分配機構の定変速比を高速側にすることで第２変速段を形成し、前記クラッチ要素を係合すると共に前記動力分配機構の定変速比を低速側にすることで第３変速段を形成し、前記クラッチ要素を係合すると共に前記動力分配機構の定変速比を高速側にすることで第４変速段をそれぞれ形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つの車両の動力伝達装置。
  12. 前記ブレーキ要素を係合すると共に前記動力分配機構の定変速比を低速側にすることで第１変速段を形成し、前記ブレーキ要素を係合すると共に前記動力分配機構の定変速比を高速側にすることで第２変速段を形成し、前記クラッチ要素を係合すると共に前記動力分配機構の定変速比を低速側にすることで第３変速段をそれぞれ形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つの車両の動力伝達装置。
  13. 前記動力分配機構によって前記伝達部材を逆転させた状態で、前記ブレーキ要素を係合することにより後進変速段を形成することを特徴とする請求項１１または１２の車両の動力伝達装置。
  14. 前記動力分配機構は遊星歯車装置から成り、該遊星歯車装置において、キャリヤが内燃機関の出力を入力させる部材に連結され、サンギヤが第１電動機に連結され、リングギヤが前記動力分配機構の伝達部材に連結され、且つ、前記サンギヤは切換ブレーキ要素を介して選択的に非回転部材に連結されると共に切換クラッチ要素を介して前記キャリヤに選択的に連結されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１つの車両の動力伝達装置。
  15. 前記有段式変速機構は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置から成り、前記第１第１回転要素はサンギヤであり、前記第２回転要素はリングギヤであり、前記第３回転要素はキャリヤであることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１つの車両の動力伝達装置。
  16. 内燃機関の出力を第１電動機および伝達部材へ分配する動力分配機構が設けられるとともに、前記伝達部材と駆動輪との間に第２電動機および有段式変速機構が設けられている車両の動力伝達装置において、
    前記動力分配機構は、有段変速させられることにより少なくとも２段の変速機として作動可能であり、
    前記有段式変速機構は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置から成り、該遊星歯車装置は３つの回転要素を含み、前記第１回転要素はサンギヤであり、前記第２回転要素はリングギヤであり、前記第３回転要素はキャリヤであり、
    前記サンギヤはブレーキ要素を介して非回転部材に選択的に連結されると共にクラッチ要素を介してキャリヤに選択的に連結され、前記リングギヤは前記有段式変速機構の出力部材に連結され、前記キャリヤは前記伝達部材に連結されていることを特徴とする車両の動力伝達装置。
  17. 前記内燃機関の回転中心である第１軸心上に前記第１電動機、動力分配機構、および第２電動機が配置され、該第１軸心上に平行な第２軸心上に前記有段式変速機構が配置され、
    前記伝達部材の出力は、歯車機構或いはベルト等を介して作動的に前記有段式変速機構に伝達されることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１つの車両の動力伝達装置。
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