JP2011105295A - ハイブリッド車両の変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行状況に応じた運転が可能な、燃費性能を向上させたハイブリッド車両の変速機を提供する。
【解決手段】エンジンに連結される回転要素を含んで少なくとも４個の回転要素を備え、これらのうちの２個の回転要素が互いに選択的に連結できるように備えられた第１差動ギア装置と、出力要素に連結される回転要素を含んで少なくとも３個の回転要素を備え、該回転要素のうちの１個の回転要素が第１差動ギア装置の１個の回転要素に常時連結され、他の１個の回転要素が前記第１差動ギア装置の他の１個の回転要素に選択的に連結される第２差動ギア装置と、第１差動ギア装置の１個の回転要素に常時連結される第１モータジェネレータと、第２差動ギア装置の１個の回転要素に常時連結される第２モータジェネレータと、第２差動ギア装置の２個の回転要素の回転をそれぞれ拘束できるように備えられた第１及び第２固定メカニズムとを含んで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両の変速機に係り、より詳しくは、１個以上のＥＶモードと２個の動力分岐モードおよび多段の固定ギア比変速段を備えるハイブリッド車両の変速機に関する。

エンジンとモータジェネレータおよび遊星ギア装置を組み合わせて構成したハイブリッド変速機を搭載したハイブリッド車両は、主に出発および低速区間ではモータだけによって駆動する電気車モード走行をし、その後、車両速度が増加すれば、変速機をＥＶＴ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）として作用するようにして、エンジンの動力とモータの動力をより効率的に使うようにする動力分岐モードで走行するようにすることができ、また、車両の動力性能をより優れるようにするために既存変速機のように固定段ギア比を使うようにすることもできる。このような概念に基づくシステムは、アイドリングストップ機能と回生制動の極大化実現および車両の燃費、動力性能を改善するようにしている。（特許文献１参照）

また、ハイブリッド車両は、モータジェネレータだけで駆動される間には、エンジンによる排気ガスが発生することがなく、エンジンを最適な燃費点で駆動できるため、燃費改善と排気ガス低減の長所を有した環境に配慮した自動車技術として認められている。

前記のようなハイブリッド車両の変速機は、より簡単な構成で様々な運転モードを実現できるようにし、車両の走行状況に応じてその運転モードを変更することにより、より効率的な運行を行なって、車両の燃費改善、加速性能向上等、車両の走行性能の向上をもたらすことが求められている。

特開２００２−２５６９１９号公報

本発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、車両の走行状況に応じた高効率な運転が可能な、より安価な費用で車両のパワートレインを構成しつつも車両の燃費及び加速性能を向上させられるようにしたハイブリッド車両の変速機を提供することにある。

上記目的を達成するための、本発明のハイブリッド車両の変速機は、エンジンに連結される回転要素を含んで少なくとも４個以上の回転要素を備え、これらのうちの２個の回転要素が互いに選択的に連結できるように備えられた第１差動ギア装置と、出力要素に連結される回転要素を含んで少なくとも３個以上の回転要素を備え、該回転要素のうちの１個の回転要素が前記第１差動ギア装置の１個の回転要素に常時連結され、他の１個の回転要素が前記第１差動ギア装置の他の１個の回転要素に選択的に連結される第２差動ギア装置と、前記第１差動ギア装置の回転要素のうちの前記エンジンに連結される回転要素と前記互いに選択的に連結できるようになった回転要素以外の回転要素に常時連結される第１モータジェネレータと、前記第２差動ギア装置の回転要素のうちの前記第１差動ギア装置の回転要素と常時連結される回転要素に常時連結される第２モータジェネレータと、前記第２差動ギア装置の回転要素のうちの前記出力要素および前記第２モータジェネレータに連結されない１個の回転要素の回転を拘束できるように備えられた第１固定メカニズムと、前記第２モータジェネレータが連結された前記第２差動ギア装置の１個の回転要素の回転を拘束できるように備えられた第２固定メカニズムとを含んで構成されることを特徴とする。

また、本発明に係るハイブリッド車両の変速機は、少なくとも４個以上の回転要素を備え、エンジンが連結される第１遊星ギア装置と、前記第１遊星ギア装置の回転要素に、各々、１個の回転要素は常時連結され、他の１個の回転要素は選択的に連結され、出力要素が連結される第２遊星ギア装置と、前記第２遊星ギア装置の前記出力要素が連結される回転要素以外の２個の回転要素の回転を各々制限できるように備えられた第１固定メカニズムおよび第２固定メカニズムと、前記第１遊星ギア装置の１個の回転要素と前記第２遊星ギア装置の１個の回転要素との間を選択的に連結および遮断できるように設けられた第３トルク伝達機構と、前記第１遊星ギア装置の２個の回転要素の間を互いに選択的に連結および遮断できるように備えられた第４トルク伝達機構と、前記第１遊星ギア装置の１個の回転要素に連結される第１モータジェネレータと、前記第２遊星ギア装置の１個の回転要素に連結される第２モータジェネレータとを含んで構成されることを特徴とする。

本発明は、簡単な構成でハイブリッド車両の基本的な運転モードである電気車モードを１個以上実現することができ、ＥＶＴとして作用してハイブリッドモードである動力分岐モードを２個以上実現することにより、より効率的な作動モードを選択して車両が駆動するようにすることができ、モータジェネレータが選択的に動力補助または発電を遂行し、エンジンの動力で一般変速機の変速段のように固定されたギア比で運転される複数の固定ギア比モードの実現が可能であり、車両の走行状況に応じた高効率運転が可能であることから、より安価な費用で車両のパワートレインを構成しつつも車両の燃費を向上させ、また、加速性能も向上させることができる。

本発明の実施形態を示す構成図である。 本発明の他の実施形態を示す構成図である。 本発明のまた他の実施形態を示す構成図である。 図１の実施形態が実現する作動モードを示す図表である。 図１のパワートレインがＥＶ１モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図１のパワートレインがＥＶ１状態からエンジンを始動させる状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図１のパワートレインが入力分岐モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図１のパワートレインが複合分岐モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図１のパワートレインがＵＤ１モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図１のパワートレインがＵＤ２モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図１のパワートレインが１：１変速比モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図１のパワートレインがＯＤモードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図２の実施形態が実現する作動モードを示す図表である。 図２のパワートレインがＥＶ１モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図２のパワートレインがＥＶ１モードからエンジンを始動させる状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図２のパワートレインが入力分岐モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図２のパワートレインが複合分岐モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図２のパワートレインがＵＤ１モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図２のパワートレインがＵＤ２モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図２のパワートレインが１：１変速比モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図２のパワートレインがＯＤモードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図３の実施形態が実現する作動モードを示す図表である。 図３のパワートレインがＥＶ１モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図３のパワートレインが入力分岐モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図３のパワートレインが複合分岐モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図３のパワートレインがＵＤ１モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図３のパワートレインがＵＤ２モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図３のパワートレインが１：１変速比モードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図３のパワートレインがＯＤモードで駆動される状態を説明する構成図およびそれによるレバーダイアグラムである。 図３の実施形態の変形例を示す構成図である。 図３の実施形態の他の変形例を示す構成図である。

図１〜図３に示すとおり、本発明の実施形態は、共通にエンジン（ＥＮＧＩＮＥ）に連結される回転要素を含んで少なくとも４個以上の回転要素を備え、これらのうちの２個の回転要素が互いに選択的に連結できるように備えられた第１差動ギア装置１と、出力要素（ＯＵＴＰＵＴ）に連結される回転要素を含んで少なくとも３個以上の回転要素を備え、該回転要素のうちの１個の回転要素が第１差動ギア装置の１個の回転要素に常時連結され、他の１個の回転要素が第１差動ギア装置の他の１個の回転要素に選択的に連結される第２差動ギア装置３と、第１差動ギア装置１の回転要素のうちのエンジンに連結される回転要素と上記の互いに選択的に連結できるようになった回転要素以外の回転要素に常時連結される第１モータジェネレータ（ＭＧ１）と、第２差動ギア装置２の回転要素のうちの第１差動ギア装置１の回転要素と常時連結される回転要素に常時連結される第２モータジェネレータ（ＭＧ２）と、第２差動ギア装置３の回転要素のうちの出力要素および第２モータジェネレータ（ＭＧ２）に連結されない１個の回転要素の回転を拘束できるように備えられた第１固定メカニズム（ＢＫ１）と、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）が連結された第２差動ギア装置の１個の回転要素の回転を拘束できるように備えられた第２固定メカニズム（ＢＫ２）とを含んで構成される。

第２差動ギア装置の１個の回転要素は第３トルク伝達機構（ＣＬ１）を介して第１差動ギア装置の１個の回転要素に選択的に連結され、第１差動ギア装置の２個の回転要素は第４トルク伝達機構（ＣＬ２）を介して選択的に連結されるように構成される。

本実施形態において、第１差動ギア装置１および第２差動ギア装置３は各々遊星ギア装置で構成したが、遊星ギア装置だけでなく、ベベルギアなどのようなギアを使い、少なくともいずれか１つのギアの回転速度が常に他の２つのギアの加重平均速度をなすようにする他のギア装置によっても実現することができる。
第１差動ギア装置１はレベニュータイプの遊星ギア装置からなっており、以下では第１遊星ギア装置１と称し、第２差動ギア装置３は単純遊星ギア装置からなっており、以下では第２遊星ギア装置３と称することにする。

第１遊星ギア装置１は、第１−１サンギア（Ｓ１−１）と、第１−２サンギア（Ｓ１−２）と、第１キャリア（Ｃ１）、および第１リングギア（Ｒ１）を含んで構成され、第２遊星ギア装置３は、第２サンギア（Ｓ２）と、第２キャリア（Ｃ２）、および第２リングギア（Ｒ２）を含んで構成される。

第１固定メカニズムと第２固定メカニズムは、各々連結された回転要素の回転を制限できるように構成された第１ブレーキ（ＢＫ１）および第２ブレーキ（ＢＫ２）で構成され、第３トルク伝達機構と第４トルク伝達機構は、各々互いに相対回転可能な２個の回転要素の間を選択的に連結および遮断できるようになっている第１クラッチ（ＣＬ１）および第２クラッチ（ＣＬ２）で構成される。

第２クラッチ（ＣＬ２）は第１遊星ギア装置１の第１キャリア（Ｃ１）と第１リングギア（Ｒ１）との間を選択的に連結および遮断できるように設けられる。第１ブレーキ（ＢＫ１）は第２リングギア（Ｒ２）の回転を拘束できるように設けられ、第２ブレーキ（ＢＫ２）は第２サンギア（Ｓ２）の回転を拘束できるように設けられる。第２モータジェネレータ（ＭＧ２）は第２サンギア（Ｓ２）に常時連結され、出力要素は第２キャリア（Ｃ２）に連結される。

以上の構成は図１〜図３の全ての実施形態に共通した構成である。図１の実施形態は、上記の共通した構成の以外に、エンジンは第１キャリア（Ｃ１）に連結され、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）は第１−２サンギア（Ｓ１−２）に連結され、第１−１サンギア（Ｓ１−１）は第２サンギア（Ｓ２）に常時連結され、第１クラッチ（ＣＬ１）は第１リングギア（Ｒ１）と第２キャリア（Ｃ２）を選択的に連結させるように設けられた構成である。

また、図２の実施形態は、上記の共通した構成の以外に、エンジンは第１リングギア（Ｒ１）に連結され、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）は第１−１サンギア（Ｓ１−１）に連結され、第１−２サンギア（Ｓ１−２）は第２サンギア（Ｓ２）に常時連結され、第１クラッチ（ＣＬ１）は第１キャリア（Ｃ１）と第２キャリア（Ｃ２）を選択的に連結させるように設けられた構成である。

また、図３の実施形態は、上記の共通した構成の以外に、エンジンは第１キャリア（Ｃ１）に連結され、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）は第１−１サンギア（Ｓ１−１）に連結され、第１−２サンギア（Ｓ１−２）は第２サンギア（Ｓ２）に常時連結され、第１クラッチ（ＣＬ１）は第１−１サンギア（Ｓ１−１）と第２リングギア（Ｒ２）を選択的に連結させるように設けられた構成である。

図１の実施形態の作用を図４〜図１２を参照して説明する。
図４は図１の実施形態が実現できる各作動モードを図表化したものである。電気車モードであるＥＶ１モードと、２個の動力分岐モードである入力分岐モードと複合分岐モード、および４個の固定ギア段モードとしてＵＤ１、ＵＤ２、１：１、ＯＤのモードを実現することができる。なお、図中黒丸は締結状態を示す。

図５はＥＶ１モードを表現したものであり、第１ブレーキ（ＢＫ１）を締結して実現し、勿論、エンジンは停止状態である。
第２リングギア（Ｒ２）が第１ブレーキ（ＢＫ１）によって固定されているため、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）が第２サンギア（Ｓ２）を駆動すれば、第２キャリア（Ｃ２）を介して減速され、出力要素に引き出されることにより、出力要素に連結される駆動輪を駆動する状態となる。
この時、第１−１サンギア（Ｓ１−１）は第２モータジェネレータ（ＭＧ２）によって共に駆動され、エンジンは固定された状態であるため、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）は第１−２サンギア（Ｓ１−２）によって逆方向に自由回転する状態を有する。

図６はＥＶ１状態からエンジンを始動させる状況を説明するものである。ＥＶ１モードの第１ブレーキ（ＢＫ１）だけが締結された状態で、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）を駆動してエンジンの回転数を上昇させた後、エンジンを始動させるようにすることによってハイブリッドモードに進入するようになる。

図７は本発明の変速機がＥＶＴとして作動する場合であり、動力分岐モードの１つである入力分岐モードを実現する状態である。
第１ブレーキ（ＢＫ１）だけが締結された状態で、エンジンの動力と第２モータジェネレータ（ＭＧ２）の動力によって駆動され、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）においては、状況に応じて発電を遂行するか、動力循環がなされるようになる。

図８は動力分岐モードの１つである複合分岐モードを実現する状態であり、第１クラッチ（ＣＬ１）を締結して実現する。この時、第１遊星ギア装置１と第２遊星ギア装置３が第１クラッチ（ＣＬ１）によって互いに２個の回転要素が一体化する状態になることにより、図示したように１つのレバーを形成する。第１モータジェネレータ（ＭＧ１）とエンジンによって駆動され、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）は状況に応じて発電または動力循環の状態を有するようになる。

図９は固定ギア比モードとしてアンダードライブ状態であるＵＤ１モードであり、第１ブレーキ（ＢＫ１）と第２クラッチ（ＣＬ２）を締結して実現する。
第２クラッチ（ＣＬ２）の締結によって第１遊星ギア装置１は一体化し、第１ブレーキ（ＢＫ１）の締結によって第２リングギア（Ｒ２）は固定されるため、エンジンの動力は第１キャリア（Ｃ１）に供給されて第１遊星ギア装置１全体を一体に回転させる。この動力は第２遊星ギア装置３の第２サンギア（Ｓ２）を駆動させるため、この動力は再び第２キャリア（Ｃ２）を介して減速されて引き出される状況になる。この時、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）と第２モータジェネレータ（ＭＧ２）はエンジンと共に自由回転する。エンジンの動力は第２遊星ギア装置３の一定した減速比によって減速されて出力される状態である。

図１０はまた他のアンダードライブ状態であるＵＤ２モードであり、第１ブレーキ（ＢＫ１）と第１クラッチ（ＣＬ１）が締結されて実現される。
第１クラッチ（ＣＬ１）が締結されることにより、第１遊星ギア装置１と第２遊星ギア装置３は２個の要素が互いに直結して、図示したように固定ギア比を有する１つのレバーを形成する。第１キャリア（Ｃ１）に供給されるエンジンの動力は第１リングギア（Ｒ１）を介して減速され、第１クラッチ（ＣＬ１）と第２キャリア（Ｃ２）を介して出力要素に伝達される。

図１１は第１クラッチ（ＣＬ１）と第２クラッチ（ＣＬ２）が全て締結されて１：１の変速比を実現する状態であり、第２クラッチ（ＣＬ２）によって第１遊星ギア装置１が一体化し、第１クラッチ（ＣＬ１）によって第２遊星ギア装置３が第１遊星ギア装置１に一体化するため、第１キャリア（Ｃ１）に入力されたエンジンの動力はそのまま第２キャリア（Ｃ２）を介して出力要素に引き出される状態である。
勿論、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）と第２モータジェネレータ（ＭＧ２）はエンジンと共に自由回転する状態を有する。

図１２は固定ギア比モードのうちのオーバードライブ状態であるＯＤモードを示すものであり、第２ブレーキ（ＢＫ２）と第１クラッチ（ＣＬ１）を締結して実現する。
すなわち、第１クラッチ（ＣＬ１）の締結により、第１遊星ギア装置１と第２遊星ギア装置３は１つのレバーを構成する状態になり、第２サンギア（Ｓ２）が第１−１サンギア（Ｓ１−１）と共に固定された状態である。第１キャリア（Ｃ１）に供給されたエンジンの動力は第１リングギア（Ｒ１）を介して増速されて出力される状態になる。

次に、図２の実施形態の作用を図１３〜図２１を参照して説明する。
図１３は図２の実施形態が実現できる各作動モードを図表化したものであり、電気車モードであるＥＶ１モードと、２個の動力分岐モードである入力分岐モードと複合分岐モード、および４個の固定ギア段モードとしてＵＤ１、ＵＤ２、１：１、ＯＤのモードを実現する状態を整理している。なお、図中黒丸は締結状態を示す。

図１４はＥＶ１モードを表現したものであり、第１ブレーキ（ＢＫ１）を締結して実現し、勿論、エンジンは停止状態である。
第２リングギア（Ｒ２）が第１ブレーキ（ＢＫ１）によって固定されているため、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）が第２サンギア（Ｓ２）を駆動すれば、第２キャリア（Ｃ２）を介して減速され、出力要素に引き出されることにより、出力要素に連結される駆動輪を駆動する状態となる。
この時、第１−２サンギア（Ｓ１−２）は第２モータジェネレータ（ＭＧ２）によって共に駆動される。エンジンは固定された状態であるため、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）は第１−１サンギア（Ｓ１−１）によって逆方向に自由回転する状態を有する。

図１５はＥＶ１状態からエンジンを始動させる状況を説明するものであり、ＥＶ１モードの第１ブレーキ（ＢＫ１）だけが締結された状態で、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）を駆動してエンジンの回転数を上昇させた後、エンジンを始動させるようにすることにより、エンジンとモータジェネレータが共に駆動力を提供するハイブリッドモードに進入するようにする。

図１６は本発明の変速機がＥＶＴとして作動する場合であり、動力分岐モードの１つである入力分岐モードを実現する状態である。
第１ブレーキ（ＢＫ１）だけが締結された状態で、エンジンの動力と第２モータジェネレータ（ＭＧ２）の動力によって駆動され、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）においては、状況に応じて発電を遂行するか、動力循環がなされるようになる。

図１７は動力分岐モードの１つである複合分岐モードを実現する状態であり、第１クラッチ（ＣＬ１）を締結して実現し、この時、第１遊星ギア装置１と第２遊星ギア装置３は第１クラッチ（ＣＬ１）が締結されることによって２個の回転要素が一体化する状態になり、図示したように１つのレバーを形成する。第１モータジェネレータ（ＭＧ１）とエンジンによって駆動され、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）は状況に応じて発電または動力循環の状態を有するようになる。

図１８は固定ギア比モードとしてアンダードライブ状態であるＵＤ１モードであり、第１ブレーキ（ＢＫ１）と第２クラッチ（ＣＬ２）を締結して実現する。
第２クラッチ（ＣＬ２）の締結によって第１遊星ギア装置１は一体化し、第１ブレーキ（ＢＫ１）の締結によって第２リングギア（Ｒ２）は固定されるため、エンジンの動力は第１リングギア（Ｒ１）に供給されて第１遊星ギア装置１全体を一体に回転させる。この動力は第２遊星ギア装置３の第２サンギア（Ｓ２）を駆動させるため、この動力は再び第２キャリア（Ｃ２）を介して減速されて引き出される状況になる。この時、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）と第２モータジェネレータ（ＭＧ２）はエンジンと共に自由回転する状態であり、エンジンの動力は第２遊星ギア装置３の一定した減速比によって減速されて出力される状態である。

図１９はまた他のアンダードライブ状態であるＵＤ２モードであり、第１ブレーキ（ＢＫ１）と第１クラッチ（ＣＬ１）を締結して実現する。
第１クラッチ（ＣＬ１）が締結されることにより、第１遊星ギア装置１と第２遊星ギア装置３は２個の回転要素が互いに直結して、図示したように固定ギア比を有する１つのレバーを形成する。第１リングギア（Ｒ１）に供給されるエンジンの動力は第１キャリア（Ｃ１）を介して減速され、第１クラッチ（ＣＬ１）と第２キャリア（Ｃ２）を介して出力要素に伝達される。

図２０は第１クラッチ（ＣＬ１）と第２クラッチ（ＣＬ２）が全て締結されて１：１の変速比を実現する状態である。第２クラッチ（ＣＬ２）によって第１遊星ギア装置１が一体化し、第１クラッチ（ＣＬ１）によって第２遊星ギア装置３が第１遊星ギア装置１に一体化するため、第１リングギア（Ｒ１）に入力されたエンジンの動力はそのまま第２キャリア（Ｃ２）を介して出力要素に引き出される状態である。
勿論、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）と第２モータジェネレータ（ＭＧ２）はエンジンと共に自由回転する状態を有する。

図２１は固定ギア比モードのうちのオーバードライブ状態であるＯＤモードを示すものであり、第２ブレーキ（ＢＫ２）と第１クラッチ（ＣＬ１）を締結して実現する。
すなわち、第１クラッチ（ＣＬ１）の締結によって第１遊星ギア装置１と第２遊星ギア装置３は１つのレバーを構成する状態になり、第２サンギア（Ｓ２）が第１−２サンギア（Ｓ１−２）と共に固定された状態であるため、第１リングギア（Ｒ１）に供給されたエンジンの動力は第１キャリア（Ｃ１）を介して増速されて出力される状態になる。

次に、図３の実施形態の作用を図２２〜図２９を参照して説明する。
図２２は図３の実施形態が実現できる各作動モードを図表化したものであり、電気車モードであるＥＶ１モードと、２個の動力分岐モードである入力分岐モードと複合分岐モード、および４個の固定ギア段モードとしてＵＤ１、ＵＤ２、１：１、ＯＤのモードを実現する状態を整理している。なお、図中黒丸は締結状態を示す。

図２３はＥＶ１モードを表現したものであり、第１ブレーキ（ＢＫ１）を締結して実現し、勿論、エンジンは停止状態である。
第２リングギア（Ｒ２）が第１ブレーキ（ＢＫ１）によって固定されているため、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）が第２サンギア（Ｓ２）を駆動すれば、第２キャリア（Ｃ２）を介して減速されて出力要素に引き出されることにより、出力要素に連結される駆動輪を駆動する状態となる。
この時、第１−２サンギア（Ｓ１−２）は第２モータジェネレータ（ＭＧ２）によって共に駆動され、エンジンは固定された状態であるため、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）は第１−１サンギア（Ｓ１−１）によって逆方向に自由回転する状態を有する。

図２４は本発明の変速機がＥＶＴとして作動する場合であり、動力分岐モードの１つである入力分岐モードを実現する状態である。
第１ブレーキ（ＢＫ１）だけが締結された状態で、エンジンの動力と第２モータジェネレータ（ＭＧ２）の動力によって駆動され、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）においては状況によって発電を遂行する。

図２５は動力分岐モードの１つである複合分岐モードを実現する状態であり、第１クラッチ（ＣＬ１）を締結して実現する。この時、第１遊星ギア装置１と第２遊星ギア装置３は第１クラッチ（ＣＬ１）が締結されることによって２個の回転要素が一体化する状態になることにより、図示したように１つのレバーを形成し、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）とエンジンによって駆動される。第２モータジェネレータ（ＭＧ２）は発電を遂行するようになる。

図２６は固定ギア比モードとしてアンダードライブ状態であるＵＤ１モードであり、第１ブレーキ（ＢＫ１）と第２クラッチ（ＣＬ２）を締結して実現する。
第２クラッチ（ＣＬ２）の締結によって第１遊星ギア装置１は一体化し、第１ブレーキ（ＢＫ１）の締結によって第２リングギア（Ｒ２）は固定されるため、エンジンの動力は第１キャリア（Ｃ１）に供給されて第１遊星ギア装置１全体を一体に回転させ、この動力は第２遊星ギア装置３の第２サンギア（Ｓ２）を駆動させる。この動力は再び第２キャリア（Ｃ２）を介して減速されて引き出される状況になり、この時、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）と第２モータジェネレータ（ＭＧ２）はエンジンと共に自由回転する状態である。エンジンの動力は第２遊星ギア装置３の一定した減速比によって減速されて出力される状態である。

図２７はまた他のアンダードライブ状態であるＵＤ２モードであり、第１ブレーキ（ＢＫ１）と第１クラッチ（ＣＬ１）を締結して実現する。
第１クラッチ（ＣＬ１）が締結されることによって第１遊星ギア装置１と第２遊星ギア装置３は２個の回転要素が互いに直結し、図示したように固定ギア比を有する１つのレバーを形成する。第２リングギア（Ｒ２）は第１−１サンギア（Ｓ１−１）と共に固定されるため、第１キャリア（Ｃ１）に供給されるエンジンの動力は第１−２サンギア（Ｓ１−２）を介して第２サンギア（Ｓ２）に伝達され、第２サンギア（Ｓ２）の動力は第２キャリア（Ｃ２）を介して減速されて出力要素に伝達される。

図２８は第１クラッチ（ＣＬ１）と第２クラッチ（ＣＬ２）が全て締結されて１：１の変速比を実現する状態である。第２クラッチ（ＣＬ２）によって第１遊星ギア装置１が一体化し、第１クラッチ（ＣＬ１）によって第２遊星ギア装置３が第１遊星ギア装置１に一体化するため、第１キャリア（Ｃ１）に入力されたエンジンの動力はそのまま第２キャリア（Ｃ２）を介して出力要素に引き出される状態である。
勿論、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）と第２モータジェネレータ（ＭＧ２）はエンジンと共に自由回転する状態を有する。

図２９は固定ギア比モードのうちのオーバードライブ状態であるＯＤモードを示すものであり、第２ブレーキ（ＢＫ２）と第１クラッチ（ＣＬ１）を締結して実現する。
すなわち、第１クラッチ（ＣＬ１）の締結によって第１遊星ギア装置１と第２遊星ギア装置３は１つのレバーを構成する状態になり、第２サンギア（Ｓ２）が第１−２サンギア（Ｓ１−２）と共に固定された状態である。第１キャリア（Ｃ１）に供給されたエンジンの動力は第１−１サンギア（Ｓ１−１）を介して第２リングギア（Ｒ２）に伝達され、第２リングギア（Ｒ２）の動力は第２キャリア（Ｃ２）を介して増速されて出力される状態になる。

一方、図３０と図３１は図３の実施形態の変形例を各々示すものであり、エンジンと第１キャリア（Ｃ１）との間にエンジンの回転を選択的に制限する選択的拘束手段がさらに備えられた構成である。

図３０の実施形態においては、選択的拘束手段は、エンジンと第１キャリア（Ｃ１）との間に設けられたワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）からなって、エンジンの逆回転を防止するように構成されている。図３１の実施形態においては、第１キャリア（Ｃ１）の回転を選択的に拘束できるように設けられた第３ブレーキ（ＢＫ３）からなっている。

上記のようなワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）や第３ブレーキ（ＢＫ３）を採用すれば、ＥＶ１モード以外のまた他の電気車モードを実現することができる。第１クラッチ（ＣＬ１）を締結して第１遊星ギア装置１と第２遊星ギア装置３が１つの単一直線からなるレバーを形成すれば、エンジンはワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）または第３ブレーキ（ＢＫ３）によって固定された状態を有するため、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）と第２モータジェネレータ（ＭＧ２）を互いに反対方向に適切に駆動してＥＶモード走行状態を実現することができる。この時、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）と第２モータジェネレータ（ＭＧ２）は、ＥＶ１モードに比べ、各々、より効率の良い条件で駆動することができりため、相対的に車両の燃費を向上させることができる。

１ 第１遊星ギア装置、第１差動ギア装置
３ 第２遊星ギア装置、第２差動ギア装置
ＢＫ１ 第１ブレーキ、第１固定メカニズム
ＢＫ２ 第２ブレーキ、第２固定メカニズム
ＢＫ３ 第３ブレーキ
Ｃ１ 第１キャリア
Ｃ２ 第２キャリア
ＣＬ１ 第１クラッチ、第３トルク伝達機構
ＣＬ２ 第２クラッチ、第４トルク伝達機構
ＥＶ 電気車
ＭＧ１ 第１モータジェネレータ
ＭＧ２ 第２モータジェネレータ
ＯＤ オーバードライブ
ＯＷＣ ワンウェイクラッチ
Ｒ１ 第１リングギア
Ｒ２ 第２リングギア
Ｓ１−１ 第１−１サンギア
Ｓ１−２ 第１−２サンギア
Ｓ２ 第２サンギア
ＵＤ アンダードライブ

Claims (21)

1. エンジンに連結される回転要素を含んで少なくとも４個以上の回転要素を備え、これらのうちの２個の回転要素が互いに選択的に連結できるように備えられた第１差動ギア装置と、
   出力要素に連結される回転要素を含んで少なくとも３個以上の回転要素を備え、該回転要素のうちの１個の回転要素が前記第１差動ギア装置の１個の回転要素に常時連結され、他の１個の回転要素が前記第１差動ギア装置の他の１個の回転要素に選択的に連結される第２差動ギア装置と、
   前記第１差動ギア装置の回転要素のうちの前記エンジンに連結される回転要素と前記互いに選択的に連結できるようになった回転要素以外の回転要素に常時連結される第１モータジェネレータと、
   前記第２差動ギア装置の回転要素のうちの前記第１差動ギア装置の回転要素と常時連結される回転要素に常時連結される第２モータジェネレータと、
   前記第２差動ギア装置の回転要素のうちの前記出力要素および前記第２モータジェネレータに連結されない１個の回転要素の回転を拘束できるように備えられた第１固定メカニズムと、
   前記第２モータジェネレータが連結された前記第２差動ギア装置の１個の回転要素の回転を拘束できるように備えられた第２固定メカニズムとを含んで構成されることを特徴とするハイブリッド車両の変速機。
2. 前記第２差動ギア装置の１個の回転要素は第３トルク伝達機構を介して前記第１差動ギア装置の１個の回転要素に選択的に連結され、
   前記第１差動ギア装置の２個の回転要素は第４トルク伝達機構を介して互いに選択的に連結できるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の変速機。
3. 前記第１差動ギア装置はレベニュータイプの遊星ギア装置からなり、
   前記第２差動ギア装置は単純遊星ギア装置からなり、
   前記第１差動ギア装置は、第１−１サンギアと、第１−２サンギアと、第１キャリア、および第１リングギアを含んで構成され、
   前記第２差動ギア装置は、第２サンギアと、第２キャリア、および第２リングギアを含んで構成されることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の変速機。
4. 前記第１固定メカニズムと第２固定メカニズムは各々連結された回転要素の回転を制限できるように構成された第１ブレーキおよび第２ブレーキで構成され、
   前記第３トルク伝達機構と第４トルク伝達機構は各々互いに相対回転可能な２個の回転要素の間を選択的に連結および遮断できるように構成された第１クラッチおよび第２クラッチで構成される
   ことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の変速機。
5. 前記第２クラッチは前記第１差動ギア装置の第１キャリアと第１リングギアとの間を選択的に連結および遮断できるように設けられ、
   前記第１ブレーキは前記第２リングギアの回転を拘束できるように設けられ、
   前記第２ブレーキは前記第２サンギアの回転を拘束できるように設けられ、
   前記第２モータジェネレータは前記第２サンギアに常時連結され、
   前記出力要素は前記第２キャリアに連結されることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の変速機。
6. 前記エンジンは前記第１キャリアに連結され、
   前記第１モータジェネレータは前記第１−２サンギアに連結され、
   前記第１−１サンギアは前記第２サンギアに常時連結され、
   前記第１クラッチは前記第１リングギアと第２キャリアを選択的に連結させるように設けられることを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の変速機。
7. 前記エンジンは前記第１リングギアに連結され、
   前記第１モータジェネレータは前記第１−１サンギアに連結され、
   前記第１−２サンギアは前記第２サンギアに常時連結され、
   前記第１クラッチは前記第１キャリアと第２キャリアを選択的に連結させるように設けられることを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の変速機。
8. 前記エンジンは前記第１キャリアに連結され、
   前記第１モータジェネレータは前記第１−１サンギアに連結され、
   前記第１−２サンギアは前記第２サンギアに常時連結され、
   前記第１クラッチは前記第１−１サンギアと第２リングギアを選択的に連結させるように設けられることを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の変速機。
9. 前記エンジンと前記第１キャリアとの間には、前記エンジンの回転を選択的に制限する選択的拘束手段がさらに備えられることを特徴とする請求項８に記載のハイブリッド車両の変速機。
10. 前記選択的拘束手段は、前記エンジンと前記第１キャリアとの間に設けられたワンウェイクラッチからなり、前記エンジンの逆回転を防止することを特徴とする請求項９に記載のハイブリッド車両の変速機。
11. 前記選択的拘束手段は、前記第１キャリアの回転を選択的に拘束できるように設けられた第３ブレーキからなることを特徴とする請求項９に記載のハイブリッド車両の変速機。
12. 少なくとも４個以上の回転要素を備え、エンジンが連結される第１遊星ギア装置と、
    前記第１遊星ギア装置の回転要素に、各々、１個の回転要素は常時連結され、他の１個の回転要素は選択的に連結され、出力要素が連結される第２遊星ギア装置と、
    前記第２遊星ギア装置の前記出力要素が連結される回転要素以外の２個の回転要素の回転を各々制限できるように備えられた第１固定メカニズムおよび第２固定メカニズムと、
    前記第１遊星ギア装置の１個の回転要素と前記第２遊星ギア装置の１個の回転要素との間を選択的に連結および遮断できるように設けられた第３トルク伝達機構と、
    前記第１遊星ギア装置の２個の回転要素の間を互いに選択的に連結および遮断できるように備えられた第４トルク伝達機構と、
    前記第１遊星ギア装置の１個の回転要素に連結される第１モータジェネレータと、
    前記第２遊星ギア装置の１個の回転要素に連結される第２モータジェネレータとを含んで構成されることを特徴とするハイブリッド車両の変速機。
13. 前記第１遊星ギア装置はレベニュータイプの遊星ギア装置からなり、
    前記第２遊星ギア装置は単純遊星ギア装置からなり、
    前記第１遊星ギア装置は、第１−１サンギアと、第１−２サンギアと、第１キャリア、および第１リングギアを含んで構成され、
    前記第２遊星ギア装置は、第２サンギアと、第２キャリア、および第２リングギアを含んで構成されることを特徴とする請求項１２に記載のハイブリッド車両の変速機。
14. 前記第１固定メカニズムと第２固定メカニズムは各々連結された回転要素の回転を制限できるように構成された第１ブレーキおよび第２ブレーキで構成され、
    前記第３トルク伝達機構と第４トルク伝達機構は各々互いに相対回転可能な２個の回転要素の間を選択的に連結および遮断できるように構成された第１クラッチおよび第２クラッチで構成されることを特徴とする請求項１３に記載のハイブリッド車両の変速機。
15. 前記第２クラッチは前記第１遊星ギア装置の第１キャリアと第１リングギアとの間を選択的に連結および遮断できるように設けられ、
    前記第１ブレーキは前記第２リングギアの回転を拘束できるように設けられ、
    前記第２ブレーキは前記第２サンギアの回転を拘束できるように設けられ、
    前記第２モータジェネレータは前記第２サンギアに常時連結され、
    前記出力要素は前記第２キャリアに連結されることを特徴とする請求項１４に記載のハイブリッド車両の変速機。
16. 前記エンジンは前記第１キャリアに連結され、
    前記第１モータジェネレータは前記第１−２サンギアに連結され、
    前記第１−１サンギアは前記第２サンギアに常時連結され、
    前記第１クラッチは前記第１リングギアと第２キャリアを選択的に連結させるように設けられることを特徴とする請求項１５に記載のハイブリッド車両の変速機。
17. 前記エンジンは前記第１リングギアに連結され、
    前記第１モータジェネレータは前記第１−１サンギアに連結され、
    前記第１−２サンギアは前記第２サンギアに常時連結され、
    前記第１クラッチは前記第１キャリアと第２キャリアを選択的に連結させるように設けられることを特徴とする請求項１５に記載のハイブリッド車両の変速機。
18. 前記エンジンは前記第１キャリアに連結され、
    前記第１モータジェネレータは前記第１−１サンギアに連結され、
    前記第１−２サンギアは前記第２サンギアに常時連結され、
    前記第１クラッチは前記第１−１サンギアと第２リングギアを選択的に連結させるように設けられることを特徴とする請求項１５に記載のハイブリッド車両の変速機。
19. 前記エンジンと前記第１キャリアとの間には、前記エンジンの回転を選択的に制限する選択的拘束手段がさらに備えられることを特徴とする請求項１８に記載のハイブリッド車両の変速機。
20. 前記選択的拘束手段は、前記エンジンと前記第１キャリアとの間に設けられたワンウェイクラッチからなり、前記エンジンの逆回転を防止することを特徴とする請求項１９に記載のハイブリッド車両の変速機。
21. 前記選択的拘束手段は、前記第１キャリアの回転を選択的に拘束できるように設けられた第３ブレーキからなることを特徴とする請求項１９に記載のハイブリッド車両の変速機。

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