JP2012096653A - ハイブリッド車両の変速装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】歯車変速機構の各変速段における何れの切り換えにおいても駆動力の遮断を緩和し、車両の走行性を向上させることが可能なハイブリッド車両の駆動装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ハイブリッド車両１の変速装置２０は、プラネタリギヤ３０と、歯車変速機構４０を備える。プラネタリギヤ３０は、内燃機関１１に連結された第一要素３１と、ブレーキＢｒｋにより回転を拘束される第二要素３２と、第一要素３１とクラッチＣｒｔにより連結される第三要素３３を有する。歯車変速機構４０は、第三要素３３に連結される入力軸４１と、駆動輪に連結される出力軸４２と、複数組の歯車対からなる。歯車変速機構４０の複数組の歯車対のうちの最小減速比歯車対は、各歯車が入力軸４１および出力軸４２にそれぞれ係脱可能に支持され、最小減速比歯車対の一方の歯車が電動モータ１２に連結されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関および電動モータを駆動源とするハイブリッド車両の変速装置に関する。
ハイブリッド車両は、例えば、ガソリンエンジンおよび電動モータを駆動源とし、これらの駆動源により出力される駆動力を駆動輪へ変速装置を介して伝達している。ハイブリッド車両の変速装置は、異なる駆動源により出力される駆動力を合成し、入力軸の回転を変速して出力軸に伝達するものである。このような変速装置として、複数の歯車対からなり、車両の制御装置によりクラッチ操作を自動化された歯車変速機構を有するものが知られている。ここで、歯車変速機構における変速操作は、クラッチを開放させた状態で行われることにより駆動源が出力する駆動力の遮断が生じ、走行性の低下などの原因となるおそれがあった。そこで、特許文献１には、電動モータにより変速中の駆動力を補助し、駆動力の遮断を緩和する変速装置が開示されている。また、特許文献２には、歯車変速機構にワンウェイクラッチを設け、変速状態を滑らかに変位させ駆動力の遮断の緩和する変速装置が開示されている。
特開平１１−１４１６６５号公報 特開２００２−１１４０６３号公報
ここで、特許文献１の変速装置は、その構成上、電動モータが所定の変速比における歯車対に連結される。また、電動モータは、高回転になるほど発生トルクが低下するという出力特性を有する。これらにより、特許文献１の変速装置は、低回転から高回転までの全回転域において効率的に駆動力を補助することが難しかったものと考えられる。また、ハイブリッド車両は、変速装置を適宜制御し、ガソリンエンジンおよび電動モータの少なくとも一方を駆動源とした走行や制動時における駆動輪の回転を利用した回生発電などを可能とするように動作している。このようなことからも、ハイブリッド車両の変速装置は、車両の走行性を向上させるとともに、各回転域における動作の効率化を図るために変速比の設計自由度の向上などの要請がある。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、歯車変速機構の各変速段における何れの切り換えにおいても駆動力の遮断を緩和し、車両の走行性を向上させることが可能なハイブリッド車両の駆動装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関および電動モータを駆動源とするハイブリッド車両の変速装置であって、前記内燃機関のアウトプットシャフトに連結された第一要素と、ブレーキの係脱によって回転を拘束または拘束解除される第二要素と、前記第一要素とクラッチの係脱によって接離可能に連結される第三要素と、を有するシングルプラネタリギヤと、前記第三要素に連結される入力軸と、前記ハイブリッド車両の駆動輪に連結される出力軸と、前記入力軸の回転を前記出力軸に変速して伝達可能な複数組の歯車対からなる歯車変速機構と、を備え、前記歯車変速機構の前記複数組の歯車対のうちの最小の減速比に設定された最小減速比歯車対は、各歯車が前記入力軸および前記出力軸にそれぞれ係脱可能に支持され、前記最小減速比歯車対の一方の歯車が前記電動モータに連結されている。
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記シングルプラネタリギヤおよび前記歯車変速機構によって成立される前進複数変速段のうちの第一速と第二速との間の切り換えは、前記ブレーキおよび前記クラッチの係脱に基づく前記シングルプラネタリギヤによる変速で行うように構成し、前記第一速で前記電動モータの駆動力が前記入力軸および第一速用の歯車対を経由して前記出力軸に伝達されるように前記最小減速比歯車対の各歯車と前記入力軸および前記出力軸とを選択的に係脱し、前記第二速の成立が確認されると前記電動モータの駆動力が前記出力軸に伝達されるように前記最小減速比歯車対の各歯車と前記入力軸および前記出力軸とを選択的に係脱する。
請求項３に係る発明は、請求項１または２において、前記第一要素は、前記シングルプラネタリギヤのサンギヤ、リングギヤおよびキャリアのうちの何れか一つであり、前記第二要素は、前記サンギヤおよび前記リングギヤのうちの前記第一要素をなすもの以外のものであり、前記第三要素は、前記サンギヤ、前記リングギヤおよび前記キャリアのうちの前記第一要素および前記第二要素をなすもの以外のものである。
請求項４に係る発明は、請求項３において、前記第一要素は、前記サンギヤおよび前記リングギヤの一方であり、前記第二要素は、前記サンギヤおよび前記リングギヤの他方であり、前記第三要素は、前記キャリアである。
請求項５に係る発明は、請求項３または４において、前記第一要素は、前記サンギヤであり、前記第二要素は、前記リングギヤであり、前記第三要素は、前記キャリアである。
請求項６に係る発明は、請求項５において、前記クラッチは乾式クラッチである。
請求項７に係る発明は、請求項１〜６の何れか一項において、前記歯車変速機構は、前記入力軸の回転を前記出力軸に前進２変速段または前進３変速段に変速して伝達可能な２組または３組の歯車対を含み、前記２組または前記３組の歯車対のうちの前記最小減速比歯車対は、前記入力軸方向に前記内燃機関から最も離間して配置されている。
請求項８に係る発明は、請求項７において、前記歯車変速機構における後進用の変速段は、後進用歯車対の各歯車を前記入力軸および前記出力軸に支持させ、前記後進用歯車対の各歯車にカウンタギヤを介して噛合可能として後進用ギヤトレンを構成し、当該後進用ギヤトレンと前記入力軸および前記出力軸の少なくとも一方とを係脱可能とした。
請求項９に係る発明は、請求項７において、前記歯車変速機構における後進用の変速段は、前記電動モータを逆回転させた前記最小減速比歯車対を含む。
請求項１０に係る発明は、請求項７〜９の何れか一項において、前記電動モータは、回転軸線が前記歯車変速機構の出力軸と平行で、且つ前記出力軸の軸線方向において前記内燃機関と前記最小減速比歯車対との間に位置するように配置されている。
請求項１に係る発明によれば、ハイブリッド車両の変速装置は、各要素の作動により内燃機関の回転を２段階に変速可能なシングルプラネタリギヤと、複数組の歯車対を有する歯車変速機構とを備える。そして、最小減速比歯車対は、一方の歯車が電動モータに連結され、各歯車が入力軸および出力軸にそれぞれ係脱可能に支持されている。これにより、変速装置は、シングルプラネタリギヤをクラッチおよびブレーキの円滑な係脱により２段階の一方の変速状態から他方の変速状態に駆動力を遮断することなく切り換えることによって、内燃機関の駆動力を一方の変速段で駆動輪に伝達している状態と他方の変速段で駆動輪に伝達している状態との間で駆動力の伝達を遮断することなく切り換えることができる。
また、ハイブリッド車両は、歯車変速機構によって入力軸の回転を出力軸に変速することによって、内燃機関から駆動輪に伝達される回転を変速して走行する。このような走行時に、変速装置は、最小減速比歯車対の各歯車を入力軸および出力軸に選択的に係脱して電動モータの駆動力を直接出力軸に伝達する。これにより、変速装置は、前進複数変速段における全ての切り換えにおいて、歯車変速機構を切り換えるときに発生する駆動力の遮断を緩和することができる。また、このような変速装置の変速段の数は、シングルプラネタリギヤおよび歯車変速機構のそれぞれの変速段数の積となる。これにより、変速装置は、変速比の設計自由度を向上することができる。さらに、内燃機関と電動モータと駆動輪との間を必要に応じて選択的に連結、遮断することができるので、電動モータによる内燃機関の始動、駆動力の補助、電動モータによる駆動、回生発電を効率的に行うことができる。このように、本発明の変速装置により、変速中における駆動力の遮断を緩和し、ハイブリッド車両の走行性を向上させることができる。
請求項２に係る発明によれば、第一速と第二速との間の切り換えは、シングルプラネタリギヤをクラッチおよびブレーキの円滑な係脱により変速状態を切り換えることによって行う。この時に、最小減速比歯車対の各歯車と入力軸および出力軸とを選択的に係脱することにより、第一速で電動モータの駆動力が入力軸および第一速用の歯車対を経由して出力軸に伝達される。これにより、ハイブリッド車両は、電動モータの駆動力を減速し駆動輪に伝達して第一速で良好に発進し、駆動力の伝達を遮断することなくフィーリングよく第二速に切り換えることができる。そして、第二速の成立が確認されると、電動モータの駆動力を直接出力軸に伝達するので、第二速より高速の変速段において歯車変速機構を切り換えるときに発生する駆動力の遮断を確実に緩和することができる。
請求項３に係る発明によれば、シングルプラネタリギヤのサンギヤ、リングギヤおよびキャリアのうちの何れか一つである第一要素を内燃機関に連結し、リングギヤおよびサンギヤのうちの第一要素をなすもの以外のものである第二要素をブレーキで拘束または拘束解除し、サンギヤ、リングギヤおよびキャリアのうちの第一要素および第二要素をなすもの以外のものである第三要素を第一要素とクラッチの係脱によって接離可能に連結するものした。これにより、多くの変速段を有し、かつ駆動力の伝達遮断がない簡素な構成のハイブリッド車両の変速装置を得ることができる。
請求項４に係る発明によれば、シングルプラネタリギヤのサンギヤおよびリングギヤの一方を内燃機関に連結し、他方をブレーキで拘束または拘束解除し、キャリアをサンギヤおよびリングギヤの一方とクラッチの係脱によって接離可能に連結するものとした。これにより、変速装置は、電動モータの回転数を内燃機関の回転数より低く抑えることができ、電動モータが過回転することを防止できる。
請求項５に係る発明によれば、サンギヤを内燃機関に連結し、リングギヤをブレーキで拘束または拘束解除し、キャリアをサンギヤとクラッチの係脱によって接離可能に連結するものとした。これにより、プラネタリギヤの減速比を比較的大きくし、適切な変速比を有する複数の変速段を設定しやすくできる。よって、変速比の設計自由度の向上を図ることができる。
請求項６に係る発明によれば、サンギヤを内燃機関に連結し、リングギヤをブレーキで拘束または拘束解除し、キャリアをサンギヤとクラッチの係脱によって接離可能に連結するものとした。これにより、クラッチの外周を開放することができるので、クラッチを空気により効果的に冷却可能となり、湿式クラッチと比較して廉価な乾式クラッチとすることができる。
請求項７に係る発明によれば、歯車変速機構の２組または３組の歯車対のうちの最小減速比歯車対は入力軸方向に内燃機関から最も離間して配置され、且つ電動モータに連結されている。これにより、ハイブリッド車両において比較的大きなユニットとなる内燃機関と電動モータを離間させることができ、ハイブリッド車両における各駆動源および変速装置の搭載性を向上させることができる。また、２組または３組の歯車対が歯車変速機構の軸方向に並設されるため、例えば６組の歯車対からなる歯車変速機構を備える従来のハイブリッド車両の変速装置と比較して軸方向長さを短縮することができる。よって、ハイブリッド車両の変速装置全体として小型化し、係る変速装置を搭載するハイブリッド車両の軽量化を図ることができる。
請求項８に係る発明によれば、入力軸および出力軸に支持された後進用歯車対の各歯車にカウンタギヤを介して噛合可能として後進用ギヤトレンを構成した。これにより、係る変速装置は、内燃機関が出力する駆動力によりハイブリッド車両を後進させるように制御することができる。よって、電動モータを作動させるバッテリーの残量などに関わらず確実に車両を後進させることができる。
請求項９に係る発明によれば、歯車変速機構における後進用の変速段は、電動モータを逆回転させた最小減速比歯車対を含む構成とした。これにより、電動モータに連結された最小減速比歯車対を前進用および後進用の変速段として兼用することができる。よって、歯車変速機構に後進用の変速段を設けることなくハイブリッド車両を後進させることができる。従って、ハイブリッド車両の変速装置全体として部品点数を低減させることができる。
請求項１０に係る発明によれば、ハイブリッド車両の変速装置は、電動モータの回転軸に対して出力軸が平行となるように、且つ電動モータが入力軸方向において内燃機関と最小減速比歯車対との間に位置するように配置される。これにより、変速装置は、電動モータを含めて軸方向長さを確実に短くできる。よって、ハイブリッド車両における各駆動源および変速装置の搭載性を向上させることができる。
第一実施形態：変速装置の全体構造を示すスケルトン図である。 シングルプラネタリギヤの要部を示す模式図である。 シングルプラネタリギヤの各部材と回転数との関係を示すグラフである。 変速装置における代表的な変速状態のパターンを示す表である。 車両発進時の変速装置における駆動力の伝達状態を示す図である。 エンジン始動後の変速装置における駆動力の伝達状態を示す図である。 第二速成立後の変速装置における駆動力の伝達状態を示す図である。 第三速の変速装置における駆動力の伝達状態を示す図である。 第一実施形態の変形態様：シングルプラネタリギヤの各部材と回転数との関係を示すグラフである。 第二実施形態：変速装置の全体構造を示すスケルトン図である。 シングルプラネタリギヤの要部を示す模式図である。 シングルプラネタリギヤの各部材と回転数との関係を示すグラフである。 第二実施形態の変形態様：シングルプラネタリギヤの各部材と回転数との関係を示すグラフである。 その他：シングルプラネタリギヤの要部を示す模式図である。 シングルプラネタリギヤの各部材と回転数との関係を示すグラフである。 シングルプラネタリギヤの要部を示す模式図である。 シングルプラネタリギヤの各部材と回転数との関係を示すグラフである。
以下、本発明のハイブリッド車両の変速装置を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。また、本発明の駆動装置を搭載する車両は、内燃機関および電動モータを動力源とするハイブリッド車両として説明する。
＜第一実施形態＞
（変速装置２０の構成）
本実施形態において、本発明のハイブリッド車両１の変速装置２０について、図１〜図３を参照して説明する。ハイブリッド車両１は、主として、エンジン１１と、電動モータ１２と、制御装置１３と、変速装置２０とから構成される。エンジン１１は、燃料を燃焼させることにより駆動力を発生するガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関である。このエンジン１１による駆動力は、エンジン１１のアウトプットシャフトに相当するクランク軸１１ａを介して変速装置２０に入力される。また、エンジン１１は、制御装置１３によりスロットルバルブの開度や燃料噴射量、点火時期などを制御される。
電動モータ１２は、接続されるバッテリーからインバータ１２ｂを介して電力を供給され、駆動力を発生する回転電機である。この電動モータ１２による駆動力は、電動モータ１２の回転軸１２ａを介して変速装置２０に入力される。また、電動モータ１２の状態は、制御装置１３から制御信号を入力されるインバータ１２ｂにより適宜切り換えられる。つまり、電動モータ１２は、駆動力を発生する駆動状態またはハイブリッド車両１の駆動輪から伝達される回転力により発電しバッテリーを充電する回生状態などを制御装置１３により制御される。
制御装置１３は、マイクロコンピュータを主体として構成される電子制御装置であり、各種センサにより車両速度やシフトポジションなどの車両情報を入力される。制御装置１３は、入力した車両情報などに基づいて、エンジン１１と電動モータ１２による駆動力の出力を切り換えることによりハイブリッド制御を行う。これにより、ハイブリッド車両１の走行状態は、エンジン１１および電動モータ１２が駆動源となるＨＶ走行、エンジン１１のみが駆動源となるＥＧ走行、電動モータ１２のみが駆動源となるＥＶ走行を切り換えられる。そして、制御装置１３は、検出されるエンジン回転数およびモータ回転数や運転者のアクセル操作などに基づいて、エンジン１１および電動モータ１２の回転数を制御する。
さらに、制御装置１３は、車速、アクセル操作によるスロットルバルブの開度、シフトポジションなどに応じて、変速装置２０の変速段を切り換え制御を行う。その他に、制御装置１３は、図示しないパーキング装置の制御やＡＢＳ制御などを行う。パーキング装置は、車両が駐車状態となった場合に、ファイナルギヤ７２に固定されたパーキングギヤ７３の回転を拘束し、デファレンシャル（差動機構）ファイナルギヤ７２の回転軸の回転を防止する装置である。ＡＢＳ制御は、ハイブリッド車両１の制動時において、駆動輪のロックを防止するアンチロックブレーキ（ＡＢＳ）の制御である。
変速装置２０は、制御装置１３による制御信号などに基づいて、動力源であるエンジン１１および電動モータ１２により出力される駆動力を駆動輪へ伝達する装置である。この変速装置２０は、図１に示すように、シングルプラネタリギヤ３０と、歯車変速機構４０とから構成される。本実施形態において、変速装置２０は、シングルプラネタリギヤ３０により２段階の変速を行い、歯車変速機構４０により３段階の変速を行うことにより、全体として前進６変速段の変速が可能な変速機構である。
シングルプラネタリギヤ３０は、図２に示すように、主として、サンギヤ３１と、リングギヤ３２と、キャリア３３とから構成される遊星歯車機構である。このシングルプラネタリギヤ３０は、制御装置１３によりブレーキＢｒｋおよびクラッチＣｒｔの係脱状態を制御されることによりエンジン１１から入力軸４１への駆動力の係断および２段階の変速を切り換え可能としている。また、本実施形態において、クラッチＣｒｔは、その外周側を開放するようにシングルプラネタリギヤ３０に配置される乾式クラッチとしている。
サンギヤ３１は、シングルプラネタリギヤ３０の中心部に位置し、クランク軸１１ａの回転軸と同軸に回転可能に支持される外歯歯車である。リングギヤ３２は、シングルプラネタリギヤ３０のハウジングに回転可能に支持され、サンギヤ３１と同軸に配置された内歯歯車である。キャリア３３は、サンギヤ３１と同軸に回転可能に支持され、複数のピニオンギヤ３３ａを回転可能に支持している。ピニオンギヤ３３ａは、サンギヤ３１およびリングギヤ３２と噛合し、自転しながらサンギヤ３１の周りを公転することが可能な外歯歯車である。
本実施形態において、サンギヤ３１は、エンジン１１のクランク軸１１ａに連結され、本発明の「第一要素」に相当する。リングギヤ３２は、ブレーキＢｒｋの係脱によって回転を拘束または拘束解除され、本発明の「第二要素」に相当する。キャリア３３は、第一要素であるサンギヤ３１とクラッチＣｒｔの係脱によって切離可能に連結され、本発明の「第三要素」に相当する。このキャリア３３は、歯車変速機構４０の入力軸４１に連結される。
また、シングルプラネタリギヤ３０は、各ギヤ３１，３２，３３ａの歯数差に基づいて所定の変速比で変速を行う。例えば、ブレーキＢｒｋによりリングギヤ３２の回転を拘束し、且つクラッチＣｒｔを開放する。そうすると、エンジン１１の駆動力は、サンギヤ３１からピニオンギヤ３３ａを介してキャリア３３に伝達される。つまり、シングルプラネタリギヤ３０は、図３の実線で示すように、エンジン１１の回転数を減速して歯車変速機構４０（Ｔ／Ｍ）に伝達することになる。一方で、ブレーキＢｒｋを解除してリングギヤ３２の回転を拘束解除し、且つクラッチＣｒｔによりサンギヤ３１とキャリア３３を連結する。そうすると、エンジン１１の駆動力は、クランク軸１１ａから直接的にキャリア３３に伝達される。つまり、図３の一点鎖線で示すように、エンジン１１の回転数と同じ回転数で歯車変速機構４０に伝達される。
歯車変速機構４０は、シングルプラネタリギヤ３０の第三要素であるキャリア３３に連結される入力軸４１と、ハイブリッド車両１の駆動輪に連結される出力軸４２と、入力軸４１の回転を出力軸４２に変速して伝達可能な複数組の歯車対からなる機構である。本実施形態において、歯車変速機構４０は、入力軸４１の回転を出力軸４２に前進３変速段に変速して伝達可能な３組の歯車対と、１組の後進用歯車対とを有する。
入力軸４１は、軸状に形成され、図示しないミッションケースに回転可能に支持されている。この入力軸４１は、図１に示すように、各変速段の入力ギヤ５１〜５３と、後進用入力ギヤ５４を有する。入力軸４１の外周面には、一速段入力ギヤ５１、二速段入力ギヤ５２、および後進用入力ギヤ５４が一体的に固定されている。さらに、入力軸４１は、三速段入力ギヤ５３をニードルベアリングなどの軸受け手段により遊転可能に支持するとともに、後述する第一シンクロ機構８１により係脱可能としている。また、入力軸４１は、シングルプラネタリギヤ３０を介してエンジン１１のクランク軸１１ａと連結され、エンジン１１の駆動力を入力する。
出力軸４２は、軸状に形成され、ミッションケースに回転可能に支持されている。この出力軸４２は、図１に示すように、各変速段の出力ギヤ６１〜６３と、後進用出力ギヤ６４と、最終出力ギヤ６５を有する。出力軸４２は、一速段出力ギヤ６１、二速段出力ギヤ６２、および三速段出力ギヤ６３をニードルベアリングなどの軸受け手段により遊転可能に支持するとともに、後述する第三シンクロ機構８３により係脱可能としている。後進用出力ギヤ６４は、後述する第二シンクロ機構８２のシフトギヤ８２ｂの外周面に形成されている。最終出力ギヤ６５は、デファレンシャルのファイナルギヤ７２に噛合し、歯車変速機構４０の外部に減速した回転を出力する最終減速ギヤである。
歯車変速機構４０は、上述した各変速段の入力ギヤ５１〜５３および出力ギヤ６１〜６３と、後進用入力ギヤ５４および後進用出力ギヤ６４との４組の歯車対を有する。入力ギヤ５１〜５３は、対応する出力ギヤ６１〜６３と常時噛み合っている。ここで、４組の歯車対のうち三速段入力ギヤ５３および三速段出力ギヤ６３により構成される歯車対は、図１に示すように、入力軸４１の軸線方向（図１の左右方向であり、本発明の「入力軸方向」に相当する）にエンジン１１から最も離間するように配置されている。また、この歯車対は、歯車変速機構４０における最小の減速比に設定され、最高速段（３ｒｄ）の変速段となっている。さらに、この歯車対の三速段出力ギヤ６３に中間ギヤ７１を介して電動モータ１２と連結される。この三速段入力ギヤ５３および三速段出力ギヤ６３により構成される歯車対は、本発明の「最小減速比歯車対」に相当する。
さらに、歯車変速機構４０は、入力軸４１に配置される第一シンクロ機構８１と、出力軸４２に配置される第二シンクロ機構８２および第三シンクロ機構８３を有する。各シンクロ機構８１〜８３は、配置された軸と、当該軸に遊転可能に支持されたギヤの回転数を同調させて連結可能な機構である。第一シンクロ機構８１は、入力軸４１に一体的に取り付けられた連結歯車８１ａと、連結歯車８１ａにシフト可能に噛合するシフトギヤ８１ｂを有する。このような第一シンクロ機構８１は、シフトギヤ８１ｂを入力軸４１の軸線方向（図１の左右方向）にシフトすることにより、三速段入力ギヤ５３のシンクロギヤ部に噛合状態と非噛合状態とを切り換え可能としている。この第一シンクロ機構８１の切り換えにより、三速段入力ギヤ５３は、入力軸４１に対して連結状態と非連結状態を切り換えられる。
同様に、第二シンクロ機構８２は連結歯車８２ａとシフトギヤ８２ｂを有し、第三シンクロ機構８３は連結歯車８３ａとシフトギヤ８３ｂを有する。そして、第二シンクロ機構８２は、シフトギヤ８２ｂを出力軸４２の軸線方向にシフトすることにより、出力軸４２に対して一速段出力ギヤ６１または二速段出力ギヤ６２を選択的に連結可能としている。また、第三シンクロ機構８３は、シフトギヤ８３ｂを出力軸４２の軸線方向にシフトすることにより、出力軸４２に対して三速段出力ギヤ６３を選択的に連結可能としている。
ここで、歯車変速機構４０は、後進用入力ギヤ５４および後進用出力ギヤ６４により構成される後進用歯車対にカウンタギヤ７４を介して噛合可能とし、後進用ギヤトレンを構成している。また、上述したように、出力軸４２との連結状態を切り換える第二シンクロ機構８２は、そのシフトギヤ８２ｂの外周面に後進用出力ギヤ６４が形成されている。これにより、後進用ギヤトレンは出力軸４２に対して実質的に係脱可能となっている。このような後進用ギヤトレンは、シフトポジションがリバースに設定されると、カウンタギヤ７４が入力軸４１方向に移動し後進用歯車対と噛合する。これにより、入力軸４１の回転は、後進用の変速段により変速されるとともに、カウンタギヤ７４により逆回転となり出力軸４２に伝達される。
また、このような構成からなる変速装置２０は、本実施形態において、電動モータ１２の回転軸１２ａに対して出力軸４２が平行となるように配置される。さらに、変速装置２０は、電動モータ１２が入力軸４１の軸線方向にエンジン１１と最小減速比歯車対（三速の変速段を構成する歯車対）との間に位置するように配置される。即ち、電動モータ１２は、中間ギヤ７１を介して連結される三速段出力ギヤ６３に対して、図１の左右方向にエンジン１１に近接する側に配置される構成としている。
（変速装置２０の動作）
ハイブリッド車両１の走行状態における変速装置２０の動作について図４〜図８を参照して説明する。ここで、本実施形態の変速装置２０は、シングルプラネタリギヤ３０により２段階（Ｌｏｗ／Ｈｉｇｈ）の変速を行い、歯車変速機構４０により３段階（１ｓｔ，２ｎｄ，３ｒｄ）の変速を行うことにより、全体として前進６変速段（第一速〜第六速）の変速を可能としている。さらに、歯車変速機構４０が後進用の変速段とした場合に、シングルプラネタリギヤ３０の変速により、全体として後進２変速段の変速を可能としている。これらの前進６変速段および後進２変速段は、図４に示すように、シングルプラネタリギヤ３０のブレーキＢｒｋとクラッチＣｒｔ、および歯車変速機構４０の各シンクロ機構８１〜８３の係脱に基づき切り換えられるものである。
但し、シングルプラネタリギヤ３０および歯車変速機構４０によって成立される前進６変速段のうち第一速と第二速との間の切り換えは、ブレーキＢｒｋおよびクラッチＣｒｔの係脱に基づくシングルプラネタリギヤ３０による変速で行う構成としている。より具体的には、変速装置２０が第一速にある場合に、図４のパターン７に示すように、ブレーキＢｒｋによりリングギヤ３２の回転を拘束するとともに、且つクラッチＣｒｔを開放する。また、変速装置２０が第二速にある場合に、図４のパターン８に示すように、ブレーキＢｒｋを解除しリングギヤ３２の回転を拘束解除し、且つクラッチＣｒｔによりサンギヤ３１とキャリア３３を連結する。
ここで、第一速と第二速との間の切り換えに関して、第一シンクロ機構８１（Ｍｉｎ）と第三シンクロ機構８３（Ｍｏｔ）の係脱状態を入れ換えている。これは、歯車変速機構４０により第三速以上への切り換えが行われる際に生じる駆動力の遮断を緩和することを目的とするものである。また、各シンクロ機構８１，８３の構成から明らかなように、エンジン１１の駆動力は各シンクロ機構８１，８３の両方が各軸に連結されている場合に伝達されるので、変速装置２０における第一速と第二速との間の変速に上記の入れ換えは関係するものではない。
そして、ハイブリッド車両１は、図４の各パターンに示すように、エンジン１１および電動モータ１２を駆動源とするＨＶ走行に加えて、エンジン１１のみが駆動源となるＥＧ走行を可能としている。また、ハイブリッド車両１は、エンジン１１を休止状態にし、電動モータ１２のみを駆動源とするＥＶ走行（図４のパターン４〜６）を可能としている。なお、このＥＶ走行においては、シングルプラネタリギヤ３０のブレーキＢｒｋおよびクラッチＣｒｔを解除することにより休止しているエンジン１１が入力軸４１と連結されない状態としている。
このように、ハイブリッド車両１は、変速装置２０により種々の走行状態を切り換えることを可能としている。さらに、電動モータ１２の駆動力を入力軸４１または出力軸４２の何れかの軸においてエンジン１１の駆動力と選択的に合成することを可能としている。また、電動モータ１２は、制御装置１３により制御され、駆動力を発生する駆動状態、ハイブリッド車両１の駆動輪から伝達される回転力により発電しバッテリーを充電する回生状態などに切り換えられるものである。
ハイブリッド車両１は、エンジン１１が停止している状態で発進する場合に、図４のパターン４に示すように各部材の係脱を制御する。これにより、第一速で電動モータ１２の駆動力が入力軸４１および第一速用の歯車対（一速段入力ギヤ５１、一速段出力ギヤ６１）を経由して出力軸４２に伝達されることになる。このような第一速でのＥＶ走行の車両がエンジン１１を始動させるためには、図４のパターン７に示すように、シングルプラネタリギヤ３０のブレーキＢｒｋによりリングギヤ３２の回転を拘束する。そうすると、シングルプラネタリギヤ３０がＬｏｗとなり、図５に示すように、電動モータ１２の駆動力がエンジン１１に入力され、この駆動力がスタータを代替してクランク軸１１ａを回転させることによりエンジン１１が始動する。これにより、エンジン１１および電動モータ１２の駆動力が駆動輪に伝達されＨＶ走行となる。
続いて、ハイブリッド車両１が第一速から第二速に切り換えを行う場合には、シングルプラネタリギヤ３０のブレーキＢｒｋとクラッチＣｒｔの係脱状態を入れ換える。そうすると、シングルプラネタリギヤ３０がＨｉｇｈとなり、図６に示すように、第二速でのＨＶ走行となる。このシングルプラネタリギヤ３０による変速においては、ブレーキＢｒｋおよびクラッチＣｒｔの円滑な係脱により、エンジン１１の駆動力の遮断が生じることなく切り換えが可能である。さらに、電動モータ１２の駆動力を変速の間も駆動輪に伝達することにより、変速に伴う駆動力の遮断を防止している。
また、ハイブリッド車両１の制御装置１３は、シングルプラネタリギヤ３０がＨｉｇｈに切り換わった際に出力する信号を受信し、第二速の成立を確認する。そして、制御装置１３は、第二速の成立が確認されると電動モータ１２の駆動力が出力軸４２に伝達されるように各シンクロ機構８１，８３の係脱状態を制御する。具体的には、図４のパターン８に示すように、第一シンクロ機構８１により入力軸４１と三速段入力ギヤ５３を非連結状態にし、第三シンクロ機構８３により出力軸４２と三速段出力ギヤ６３を連結状態にする。そうすると、図７に示すように、第二速のＨＶ走行において、電動モータ１２は、出力軸４２に駆動力を伝達しエンジン１１を駆動アシストする。
次に、ハイブリッド車両１が第二速から第三速に切り換えを行う場合には、シングルプラネタリギヤ３０のブレーキＢｒｋとクラッチＣｒｔの係脱状態の入れ換え、および第二シンクロ機構８２による連結状態の切り換えによって行う。具体的には、図４のパターン９に示すように、シングルプラネタリギヤ３０を上記の係脱状態の入れ換えによりＬｏｗとなり、第二シンクロ機構８２により出力軸４２と一速段出力ギヤ６１が非連結状態となるとともに出力軸４２と二速段出力ギヤ６２が連結状態となる。そうすると、図８に示すように、第三速のＨＶ走行において、電動モータ１２は、出力軸４２に駆動力を伝達しエンジン１１を駆動アシストする。
このように、歯車変速機構４０の動作を伴う変速においては、シンクロ機構によりギヤの連結状態を切り換えるためエンジン１１の駆動力が遮断されることになる。また、電動モータ１２の駆動力が入力軸４１においてエンジン１１の駆動力と合成される場合にも同様に、駆動輪に伝達される駆動力が遮断される。これに対して、本実施形態の変速装置２０は、歯車変速機構４０の動作を伴う変速が行われる前に、電動モータ１２の駆動力が出力軸４２に伝達する構成としている。これにより、エンジン１１の駆動力が遮断されても変速装置２０全体としては、駆動輪に駆動力を伝達することが可能となり駆動力の遮断を緩和することができる。ここでは、第一速から第三速までの変速について例示して説明したが、その他の第三速から第六速までの切り換えについても同様に、駆動力の遮断を緩和することができる。
（変速装置２０による効果）
以上のように構成されるハイブリッド車両１の変速装置２０は、各要素の作動によりエンジン１１の回転を２段階に変速可能なシングルプラネタリギヤ３０と、複数組の歯車対を有する歯車変速機構４０とを備える。このシングルプラネタリギヤ３０は、クラッチＣｒｔおよびブレーキＢｒｋの係脱により変速する。そのため、シングルプラネタリギヤ３０は、両部材による円滑な係脱により２段階の一方の変速状態から他方の変速状態に駆動力を遮断することなく切り換えることができる。よって、変速装置２０がシングルプラネタリギヤ３０により変速する場合に、内燃機関の駆動力を駆動力の伝達を遮断することなく切り換えることができる。
また、ハイブリッド車両１は、歯車変速機構４０によって入力軸４１の回転を出力軸４２に変速することによって、エンジン１１から駆動輪に伝達される回転を変速して走行する。このような走行時に、変速装置２０は、最小減速比歯車対の各歯車（三速段入力ギヤ５３、三速段出力ギヤ６３）を入力軸４１および出力軸４２に選択的に係脱して電動モータ１２の駆動力を直接出力軸４２に伝達する。これにより、変速装置２０は、前進６変速段における全ての切り換えにおいて、歯車変速機構４０を切り換えるときに発生する駆動力の遮断を緩和することができる。
このような変速装置２０の変速段の数は、シングルプラネタリギヤ３０および歯車変速機構４０のそれぞれの変速段数の積となる。これにより、変速装置２０は、変速比の設計自由度を向上することができる。さらに、エンジン１１と電動モータ１２と駆動輪との間を必要に応じて選択的に連結、遮断することができるので、電動モータ１２によるエンジン１１の始動、駆動力の補助、電動モータ１２による駆動、回生発電を効率的に行うことができる。このように、本発明の変速装置２０により、変速中における駆動力の遮断を緩和し、ハイブリッド車両１の走行性を向上させることができる。
さらに、第一速と第二速との間の切り換えは、シングルプラネタリギヤ３０をクラッチＣｒｔおよびブレーキＢｒｋの円滑な係脱により変速状態を切り換えることによって行う。この時に、最小減速比歯車対の各歯車は、各シンクロ機構８１，８３により、三速段入力ギヤ５３が入力軸４１と連結状態とされ、三速段出力ギヤ６３が出力軸と非連結状態とされる。よって、第一速で電動モータ１２の駆動力が入力軸４１および第一速用の歯車対（一速段入力ギヤ５１、一速段出力ギヤ６１）を経由して出力軸４２に伝達される。これにより、ハイブリッド車両１の変速装置２０は、電動モータ１２の駆動力を減速し駆動輪に伝達して第一速で良好に発進し、駆動力の伝達を遮断することなくフィーリングよく第二速に切り換えることができる。そして、第二速の成立が確認されると、電動モータ１２の駆動力を直接出力軸４２に伝達するので、第二速より高速の変速段において歯車変速機構４０を切り換えるときに発生する駆動力の遮断を確実に緩和することができる。
ここで、シングルプラネタリギヤ３０は、サンギヤ３１をエンジン１１のクランク軸１１ａに連結して第一要素とし、リングギヤ３２をブレーキＢｒｋの係脱によって回転を拘束または拘束解除される第二要素とし、キャリア３３をサンギヤ３１とクラッチＣｒｔの係脱によって接離可能に連結される第三要素としている。このように、ブレーキＢｒｋおよびクラッチＣｒｔによる変速を可能とし、他の歯車変速機構４０と組み合わせることにより、多くの変速段を得られるとともに、変速時に駆動力の遮断が生じない変速装置２０を得ることができる。
また、各要素における上記の設定により、例えば、ＨＶ走行している場合に、ブレーキＢｒｋによりリングギヤ３２の回転を拘束すると、図２に示すように、電動モータ１２の回転数をエンジン１１の回転数より低く抑えることができる。よって、変速装置２０は、電動モータ１２が過回転することを防止できる。また、上記の設定により、シングルプラネタリギヤ３０の減速比を比較的大きくし、適切な変速比を有する複数の変速段を設定しやすくできる。よって、変速比の設計自由度の向上を図ることができる。さらに、上記の設定により、クラッチＣｒｔの外周を開放することができるので、クラッチＣｒｔを空気により効果的に冷却可能となり、クラッチＣｒｔを湿式クラッチと比較して廉価な乾式クラッチとすることができる。
歯車変速機構４０の３組の歯車対のうちの最小減速比歯車対（三速段入力ギヤ５３、三速段出力ギヤ６３）は入力軸４１方向にエンジン１１から最も離間して配置され、且つ電動モータ１２に連結されている。これにより、ハイブリッド車両１において比較的大きなユニットとなるエンジン１１と電動モータ１２を離間させることができ、ハイブリッド車両１における各駆動源および変速装置２０の搭載性を向上させることができる。また、３組の歯車対が歯車変速機構４０の軸方向に並設されるため、例えば６組の歯車対からなる歯車変速機構を備える従来のハイブリッド車両の変速装置と比較して軸方向長さを短縮することができる。よって、ハイブリッド車両１の変速装置２０全体として小型化し、係る変速装置２０を搭載するハイブリッド車両１の軽量化を図ることができる。
入力軸４１および出力軸４２に支持された後進用歯車対の各歯車（後進用入力ギヤ５４、後進用出力ギヤ６４）にカウンタギヤ７４を介して噛合可能として後進用ギヤトレンを構成した。これにより、係る変速装置２０は、エンジン１１が出力する駆動力によりハイブリッド車両１を後進させるように制御することができる。よって、電動モータ１２を作動させるバッテリーの残量などに関わらず確実に車両を後進させることができる。
ハイブリッド車両１の変速装置２０は、電動モータ１２の回転軸に対して出力軸４２が平行となるように、且つ電動モータ１２が入力軸４１方向においてエンジン１１と最小減速比歯車対（三速段入力ギヤ５３、三速段出力ギヤ６３）との間に位置するように配置される。これにより、変速装置２０は、電動モータ１２を含めて軸方向長さを確実に短くできる。よって、ハイブリッド車両１における各駆動源および変速装置２０の搭載性を向上させることができる。
＜第一実施形態の変形態様＞
第一実施形態において、シングルプラネタリギヤ３０は、図２に示すように、クラッチＣｒｔが軸方向に歯車変速機構４０よりもエンジン１１に近接する側に位置していた。これに対して、クラッチＣｒｔは、図９に示すように、軸方向にエンジン１１よりも歯車変速機構４０に近接する側に位置するようにしてもよい。このような構成においても、本発明の各要素（第一要素〜第三要素）と各部材（サンギヤ３１〜キャリア３３）の設定は等しいことから、各部材と回転数との関係は図３で示したものとなり同様の効果を奏するものである。
また、変速装置２０の動作説明において、ハイブリッド車両１がエンジン１１を停止した状態で発進し、その後にＥＶ走行しながらエンジン１１を始動するものとした。これに対して、エンジン１１の始動は、ハイブリッド車両１が停車している状態で車両の発進前に行ってもよい。具体的には、図４のパターン２に示すように各部材の係脱を制御し、電動モータ１２の駆動力をクランク軸１１ａに伝達する。この時、シングルプラネタリギヤ３０のブレーキＢｒｋとクラッチＣｒｔの係脱状態を入れ換えても駆動力は伝達される。しかし、図３の実線で示すように、ブレーキＢｒｋによりリングギヤ３２の回転を拘束すると、入力軸４１の回転数よりもクランク軸１１ａの回転数が高くなる。つまり、クランキングするために電動モータ１２の負荷が大きくなるため、ここでは入力軸４１の回転数とクランク軸１１ａの回転数を等しくするようにクラッチＣｒｔを接続する構成としている。
このように、車両が発進する前にエンジン１１を始動する場合には、発進時に電動モータ１２の駆動力を出力軸に直接的に伝達するように各シンクロ機構８１，８３の係脱状態を制御してもよい。これにより、電動モータ１２から駆動輪まで歯車変速機構４０におけるギヤの噛み合い数を低減し伝達効率を向上させることができる。但し、電動モータ１２の回転を減速させ高い駆動力をもって車両の加速を要する場合には、電動モータ１２の駆動力を入力軸４１に伝達し、入力軸４１においてエンジン１１の駆動力と合成する構成が好適である。
＜第二実施形態＞
（変速装置１２０の構成）
本実施形態において、本発明のハイブリッド車両１０１の変速装置１２０について、図１０〜図１２を参照して説明する。ここで、本実施形態の構成は、主に、変速装置１２０のシングルプラネタリギヤ１３０における各要素の設定、および歯車変速機構１４０が有する歯車対の組数が第一実施形態と相違する。なお、その他の構成については、第一実施形態と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
ハイブリッド車両１０１は、主として、エンジン１１と、電動モータ１２と、制御装置１３と、変速装置１２０とから構成される。変速装置１２０は、制御装置１３による制御信号などに基づいて、動力源であるエンジン１１および電動モータ１２により出力される駆動力を駆動輪へ伝達する装置である。この変速装置１２０は、図１０に示すように、シングルプラネタリギヤ１３０と、歯車変速機構１４０とから構成される。本実施形態において、変速装置１２０は、シングルプラネタリギヤ１３０により２段階の変速を行い、歯車変速機構１４０により２段階の変速を行うことにより、全体として前進２変速段の変速が可能な変速機構である。
シングルプラネタリギヤ１３０は、図１１に示すように、主として、サンギヤ３１と、リングギヤ３２と、キャリア３３とから構成される遊星歯車機構である。また、本実施形態において、サンギヤ３１は、ブレーキＢｒｋの係脱によって回転を拘束または拘束解除され、本発明の「第二要素」に相当する。リングギヤ３２は、エンジン１１のクランク軸１１ａに連結され、本発明の「第一要素」に相当する。キャリア３３は、第一要素であるサンギヤ３１とクラッチＣｒｔの係脱によって切離可能に連結され、第一実施形態と同様に、本発明の「第三要素」に相当する。このキャリア３３は、歯車変速機構４０の入力軸４１に連結される。
このような構成のシングルプラネタリギヤ１３０は、図１２の実線で示すように、エンジン１１の回転数を減速して歯車変速機構４０（Ｔ／Ｍ）に伝達することになる。一方で、ブレーキＢｒｋを解除してサンギヤ３１の回転を拘束解除し、且つクラッチＣｒｔによりリングギヤ３２とキャリア３３を連結する。そうすると、エンジン１１の駆動力は、クランク軸１１ａから直接的にキャリア３３に伝達される。つまり、図３の一点鎖線で示すように、エンジン１１の回転数と同じ回転数で歯車変速機構１４０に伝達される。
歯車変速機構１４０は、シングルプラネタリギヤ１３０の第三要素であるキャリア３３に連結される入力軸４１と、ハイブリッド車両１０１の駆動輪に連結される出力軸４２と、入力軸４１の回転を出力軸４２に変速して伝達可能な複数組の歯車対からなる機構である。本実施形態において、歯車変速機構１４０は、入力軸４１の回転を出力軸４２に前進２変速段に変速して伝達可能な２組の歯車対を有する。
入力軸４１は、図１０に示すように、各変速段の入力ギヤ５１，５２を有する。入力軸４１の外周面には、一速段入力ギヤ５１が一体的に固定されている。さらに、入力軸４１は、二速段入力ギヤ５２をニードルベアリングなどの軸受け手段により遊転可能に支持するとともに、第一シンクロ機構８１により係脱可能としている。出力軸４２は、図１０に示すように、各変速段の出力ギヤ６１，６２と、最終出力ギヤ６５を有する。出力軸４２は、一速段出力ギヤ６１、および二速段出力ギヤ６２をニードルベアリングなどの軸受け手段により遊転可能に支持するとともに、第二シンクロ機構８２により係脱可能としている。
歯車変速機構１４０は、上述した各変速段の入力ギヤ５１，５２および出力ギヤ６１，６２との２組の歯車対を有する。入力ギヤ５１，５２は、対応する出力ギヤ６１，６２と常時噛み合っている。ここで、２組の歯車対のうち二速段入力ギヤ５２および二速段出力ギヤ６２により構成される歯車対は、図１０に示すように、入力軸４１の軸線方向にエンジン１１から最も離間するように配置されている。また、この歯車対は、歯車変速機構１４０における最小の減速比に設定され、最高速段（２ｎｄ）の変速段となっている。さらに、この歯車対の二速段出力ギヤ６２に中間ギヤ７１を介して電動モータ１２と連結される。この二速段入力ギヤ５２および二速段出力ギヤ６２により構成される歯車対は、本発明の「最小減速比歯車対」に相当する。
さらに、歯車変速機構１４０は、入力軸４１に配置される第一シンクロ機構８１と、出力軸４２に配置される第二シンクロ機構８２を有する。各シンクロ機構８１，８２は、配置された軸と、当該軸に遊転可能に支持されたギヤの回転数を同調させて連結可能な機構である。第一シンクロ機構８１は、シフトギヤ８１ｂを入力軸４１の軸線方向（図１０の左右方向）にシフトすることにより、二速段入力ギヤ５２のシンクロギヤ部に噛合状態と非噛合状態とを切り換え可能としている。この第一シンクロ機構８１の切り換えにより、二速段入力ギヤ５２は、入力軸４１に対して連結状態と非連結状態を切り換えられる。同様に、第二シンクロ機構８２は、シフトギヤ８２ｂを出力軸４２の軸線方向にシフトすることにより、出力軸４２に対して一速段出力ギヤ６１または二速段出力ギヤ６２を選択的に連結可能としている。
（変速装置１２０の動作）
ハイブリッド車両１０１の走行状態における変速装置１２０の動作について説明する。ここで、本実施形態の変速装置１２０は、シングルプラネタリギヤ１３０により２段階（Ｌｏｗ／Ｈｉｇｈ）の変速を行い、歯車変速機構１４０により２段階（１ｓｔ，２ｎｄ）の変速を行うことにより、全体として前進４変速段（第一速〜第四速）の変速を可能としている。
これらの前進４変速段は、シングルプラネタリギヤ１３０のブレーキＢｒｋとクラッチＣｒｔ、および歯車変速機構１４０の各シンクロ機構８１，８２の係脱に基づき切り換えられるものである。本実施形態では、第一実施形態の構成と比較して三速用の歯車対および後進用の歯車対を有さないため、図４のパターン１〜４、パターン６〜８、パターン１１，１２に示される変速状態を切り換えることになる。そして、ハイブリッド車両１０１が第一速から第三速まで変速する場合に、制御装置１３の制御によるシングルプラネタリギヤ１３０および各シンクロ機構の動作は、第一実施形態と実質的に同一であるため詳細な説明を省略する。
本実施形態において、ハイブリッド車両１０１が後進する場合には、電動モータ１２を前進時とは逆方向に回転させることにより駆動輪に後進方向の回転を伝達している。つまり、制御装置１３の制御により第一シンクロ機構８１が二速段入力ギヤ５２を入力軸４１に連結し、第二シンクロ機構８２が一速段出力ギヤ６１を出力軸４２に連結する。この時、二速段出力ギヤ６２は、出力軸４２に連結されずに遊転可能な状態となっている。この時、シングルプラネタリギヤ１３０のブレーキＢｒｋおよびクラッチＣｒｔは解除され、エンジン１１が入力軸４１と連結されない状態としている。そして、電動モータ１２を逆回転させると、電動モータ１２の駆動力が二速用の歯車対を経由して入力軸４１に伝達され、一速用の歯車対により減速されて出力軸４２に伝達される。これにより、駆動輪が逆回転して車両が後進する。
または、制御装置１３の制御により第二シンクロ機構８２が二速段出力ギヤ６２を出力軸４２に連結する。この時、二速段入力ギヤ５２および一速段出力ギヤ６１は各軸に連結されずに遊転可能な状態とする。そして、電動モータ１２を逆回転させると、電動モータ１２の駆動力が直接的に出力軸４２に伝達される。これにより、駆動輪が逆回転して車両が後進する。
このように、ハイブリッド車両１０１は、第一実施形態と同様に、変速装置１２０により種々の走行状態を切り換えることを可能としている。さらに、電動モータ１２の駆動力を入力軸４１または出力軸４２の何れかの軸においてエンジン１１の駆動力と選択的に合成することを可能としている。また、電動モータ１２は、制御装置１３により制御され、駆動力を発生する駆動状態、ハイブリッド車両１の駆動輪から伝達される回転力により発電しバッテリーを充電する回生状態などに切り換えられるものである。
（変速装置１２０による効果）
以上のように構成されるハイブリッド車両１０１の変速装置１２０は、２組の歯車対からなる歯車変速機構１４０を備える。また、歯車変速機構１４０において電動モータ１２がエンジン１１から最も離間する二速の変速段を構成する歯車対に連結される。従って、ハイブリッド車両１０１において比較的大きなユニットとなるエンジン１１と電動モータ１２が離間することになり、ハイブリッド車両１０１における各駆動源および変速装置１２０の搭載性を向上させることができる。また、２組の歯車対が変速装置１２０の軸方向に並設されるため、例えば６組の歯車対からなる変速機構を備える従来の変速装置と比較して軸方向長さを短縮することができる。よって、変速装置１２０全体として小型化し、変速装置１２０を搭載するハイブリッド車両１０１の軽量化を図ることができる。
また、第一実施形態の変速装置２０と同様に、本実施形態の変速装置１２０は、電動モータ１２が最小の減速比に設定された最小減速歯車対（二速段入力ギヤ５２、二速段出力ギヤ６２）に連結される構成としている。これにより、電動モータ１２は、歯車変速機構１４０における最高速段を構成する歯車対に連結されるため、出力する回転を複数組の歯車対の何れかにより変速し、エンジン１１の駆動アシストを好適に行うことができる。よって、変速装置１２０の小型化に加えて、燃費の向上、および走行時におけるシフトチェンジの回数を低減することができる。
さらに、歯車変速機構１４０における後進用の変速段は、電動モータ１２を逆回転させた最小減速比歯車対（二速段入力ギヤ５２、二速段出力ギヤ６２）を含む構成とした。これにより、電動モータ１２に連結された最小減速比歯車対（二速段入力ギヤ５２、二速段出力ギヤ６２）を前進用および後進用の変速段として兼用することができる。よって、歯車変速機構１４０に後進用の変速段を設けることなくハイブリッド車両１０１を後進させることができる。従って、ハイブリッド車両１０１の変速装置１２０全体として部品点数を低減させることができる。
＜第二実施形態の変形態様＞
第二実施形態において、シングルプラネタリギヤ１３０は、図１１に示すように、クラッチＣｒｔが軸方向に歯車変速機構４０よりもエンジン１１に近接する側に位置していた。これに対して、クラッチＣｒｔは、図１３に示すように、軸方向にエンジン１１よりも歯車変速機構１４０に近接する側に位置するようにしてもよい。このような構成においても、本発明の各要素（第一要素、第二要素、第三要素）と各部材（リングギヤ３２、サンギヤ３１、キャリア３３）の設定は等しいことから、各部材と回転数との関係は図１２で示したものとなり同様の効果を奏するものである。
＜その他＞
以上、本発明について、ハイブリッド車両１，１０１の変速装置２０，１２０として説明した。この変速装置２０，１２０は、車両のＥＶ走行による発進を想定し第一速から第二速への変速における駆動力の遮断を緩和するために、第一速と第二速の切り換えをシングルプラネタリギヤ３０，１３０により切り換えるものとした。これに対して、例えば、第一実施形態の変形態様で述べたように、発進前にエンジン１１を始動している場合には、その後に歯車変速機構４０，１４０により変速を行っても駆動力の遮断を緩和することができる。よって、このような構成の場合は、第一速と第二速の切り換えを歯車変速機構４０，１４０により切り換えるようにしてもよい。
また、車両のＥＶ走行による発進を想定し、駆動力の遮断を緩和するために電動モータ１２の駆動力を直接的に出力軸４２に伝達するように切り換えるタイミングを第二速の成立を確認した後とした。これに対して、上記のタイミングは、例えば、エンジン１１の始動が確認されエンジン１１の回転数が所定値に達した時や車両の速度が所定値に達した時など適宜設定してもよい。但し、第二速が成立した後に第三速に変速する要求までの期間が不定のため、車両の発進時における駆動力の確保および駆動力の遮断の確実な防止などの観点からは、上記のタイミングを第二速の成立を確認した時が好適である。
第一実施形態のシングルプラネタリギヤ３０は、サンギヤ３１、リングギヤ３２、およびキャリア３３を、それぞれ本発明の第一要素、第二要素、および第三要素とした。また、第二実施形態のシングルプラネタリギヤ１３０は、サンギヤ３１、リングギヤ３２、およびキャリア３３を、それぞれ第二要素、第一要素、および第三要素を、とした。これに対して、例えば、図１４に示すように、サンギヤ３１を第三要素とし、リングギヤ３２を第二要素とし、キャリア３３を第一要素としてもよい。このような構成からなるシングルプラネタリギヤは、ブレーキＢｒｋによりリングギヤ３２の回転を拘束すると、図１５の破線で示すように、エンジン１１の回転数を増速してサンギヤ３１に連結された歯車変速機構（Ｔ／Ｍ）に伝達することになる。
その他には、例えば、図１６に示すように、サンギヤ３１を第二要素とし、リングギヤ３２を第三要素とし、キャリア３３を第一要素としてもよい。このような構成からなるシングルプラネタリギヤは、ブレーキＢｒｋによりサンギヤ３１の回転を拘束すると、図１７の破線で示すように、エンジン１１の回転数を増速してリングギヤ３２に連結された歯車変速機構（Ｔ／Ｍ）に伝達することになる。このように、シングルプラネタリギヤの各部材を何れの要素に割り当てるように設定しても成立する。そして、ブレーキＢｒｋを解除しクラッチＣｒｔを連結すると、図１５，１７の一点鎖線で示すように、エンジン１１の駆動力がエンジン１１の回転数と同じ回転数で歯車変速機構に伝達される。なお、前述したように、このような構成では、エンジン１１の回転が歯車変速機構に同じ回転数または増速されて伝達されるため、減速機としての歯車変速機構との関係からは第一実施形態および第二実施形態で例示した態様が好適である。
また、第一、第二実施形態において、歯車変速機構４０，１４０は、複数組の歯車対のうち最小減速比歯車対を入力軸４１の軸線方向にエンジン１１から最も離間するように配置するものとした。これは、ハイブリッド車両１，１０１において比較的大きなユニットとなるエンジン１１と電動モータ１２を離間させ、各駆動源および変速装置２０，１２０の搭載性の向上を図るものである。これに対して、複数組の歯車対のうち最小減速比歯車対を除いた何れかの歯車対が入力軸４１の軸線方向にエンジン１１から最も離間するように配置してもよい。このような構成においても変速時における駆動力の遮断を緩和するという効果を得られるものである。なお、車両における各ユニットは、搭載位置などが制約されることがあり小型化や搭載性の向上の要請があることから、第一実施形態および第二実施形態で例示した態様が好適である。
さらに、変速装置２０，１２０において、電動モータ１２は、歯車変速機構４０の三速段出力ギヤ６３または歯車変速機構１４０の二速段出力ギヤ６２に、中間ギヤ７１を介して連結される構成とした。つまり、電動モータ１２は、最高速段を構成する歯車対のうち出力軸４２に支持される出力ギヤと連結される構成とした。これに対して、電動モータ１２は、最高速段を構成する歯車対のうち入力軸４１に支持される入力ギヤと連結される構成としてもよい。これにより、ハイブリッド車両１，１０１が最高速段で走行する場合においても、歯車変速機構４０，１４０により電動モータ１２が出力する回転を変速させることができる。但し、電動モータ１２から最終出力ギヤ６５までの歯車の噛合数を少なくし、最高速段での走行時におけるギヤ効率を向上させるという観点からは、電動モータ１２を上記の歯車対のうち出力ギヤに連結する方が好適である。
その他に、ハイブリッド車両１，１０１の変速装置２０，１２０は、電動モータ１２が入力軸４１の軸線方向にエンジン１１と最小減速歯車対（最高速段を構成する歯車対）との間に位置するように配置される構成とした。これに対して、変速装置２０，１２０は、電動モータ１２が入力軸４１の軸線方向にエンジン１１から離間する側に配置する構成としてもよい。このように配置しても、変速装置２０，１２０の動作により同様の効果を得られる。なお、電動モータ１２を含めて軸方向長さを短くするという観点からは、第一実施形態および第二実施形態で例示した構成が好適である。
１，１０１：ハイブリッド車両
１１：エンジン（内燃機関）、 １１ａ：クランク軸（アウトプットシャフト）
１２：電動モータ、 １２ａ：回転軸、 １２ｂ：インバータ、 １３：制御装置
２０，１２０：変速装置
３０，１３０：シングルプラネタリギヤ、 ３１：サンギヤ、 ３２：リングギヤ
３３：キャリア、 ３３ａ：ピニオンギヤ、 ３４：ブレーキ、 ３５：クラッチ
４０，１４０：歯車変速機構、 ４１：入力軸、 ４２：出力軸
５１：一速段入力ギヤ、 ５２：二速段入力ギヤ、 ５３：三速段入力ギヤ
５４：後進用入力ギヤ
６１：一速段出力ギヤ、 ６２：二速段出力ギヤ、 ６３：三速段出力ギヤ
６４：後進用出力ギヤ、 ６５：最終出力ギヤ
７１：中間ギヤ、 ７２：リングギヤ、 ７３：パーキングギヤ
７４：カウンタギヤ
８１：第一シンクロ機構、 ８１ａ：連結歯車、 ８１ｂ：シフトギヤ
８２：第二シンクロ機構、 ８２ａ：連結歯車、 ８２ｂ：シフトギヤ
８３：第三シンクロ機構、 ８３ａ：連結歯車、 ８３ｂ：シフトギヤ
Ｂｒｋ：ブレーキ、 Ｃｌｔ：クラッチ

Claims (10)

  1. 内燃機関および電動モータを駆動源とするハイブリッド車両の変速装置であって、
    前記内燃機関のアウトプットシャフトに連結された第一要素と、ブレーキの係脱によって回転を拘束または拘束解除される第二要素と、前記第一要素とクラッチの係脱によって接離可能に連結される第三要素と、を有するシングルプラネタリギヤと、
    前記第三要素に連結される入力軸と、前記ハイブリッド車両の駆動輪に連結される出力軸と、前記入力軸の回転を前記出力軸に変速して伝達可能な複数組の歯車対からなる歯車変速機構と、
    を備え、
    前記歯車変速機構の前記複数組の歯車対のうちの最小の減速比に設定された最小減速比歯車対は、各歯車が前記入力軸および前記出力軸にそれぞれ係脱可能に支持され、前記最小減速比歯車対の一方の歯車が前記電動モータに連結されているハイブリッド車両の変速装置。
  2. 請求項１において、
    前記シングルプラネタリギヤおよび前記歯車変速機構によって成立される前進複数変速段のうちの第一速と第二速との間の切り換えは、前記ブレーキおよび前記クラッチの係脱に基づく前記シングルプラネタリギヤによる変速で行うように構成し、
    前記第一速で前記電動モータの駆動力が前記入力軸および第一速用の歯車対を経由して前記出力軸に伝達されるように前記最小減速比歯車対の各歯車と前記入力軸および前記出力軸とを選択的に係脱し、前記第二速の成立が確認されると前記電動モータの駆動力が前記出力軸に伝達されるように前記最小減速比歯車対の各歯車と前記入力軸および前記出力軸とを選択的に係脱するハイブリッド車両の変速装置。
  3. 請求項１または２において、
    前記第一要素は、前記シングルプラネタリギヤのサンギヤ、リングギヤおよびキャリアのうちの何れか一つであり、前記第二要素は、前記サンギヤおよび前記リングギヤのうちの前記第一要素をなすもの以外のものであり、前記第三要素は、前記サンギヤ、前記リングギヤおよび前記キャリアのうちの前記第一要素および前記第二要素をなすもの以外のものであるハイブリッド車両の変速装置。
  4. 請求項３において、
    前記第一要素は、前記サンギヤおよび前記リングギヤの一方であり、前記第二要素は、前記サンギヤおよび前記リングギヤの他方であり、前記第三要素は、前記キャリアであるハイブリッド車両の変速装置。
  5. 請求項３または４において、
    前記第一要素は、前記サンギヤであり、前記第二要素は、前記リングギヤであり、前記第三要素は、前記キャリアであるハイブリッド車両の変速装置。
  6. 請求項５において、
    前記クラッチは乾式クラッチであるハイブリッド車両の変速装置。
  7. 請求項１〜６の何れか一項において、
    前記歯車変速機構は、前記入力軸の回転を前記出力軸に前進２変速段または前進３変速段に変速して伝達可能な２組または３組の歯車対を含み、
    前記２組または前記３組の歯車対のうちの前記最小減速比歯車対は、前記入力軸方向に前記内燃機関から最も離間して配置されているハイブリッド車両の変速装置。
  8. 請求項７において、
    前記歯車変速機構における後進用の変速段は、後進用歯車対の各歯車を前記入力軸および前記出力軸に支持させ、前記後進用歯車対の各歯車にカウンタギヤを介して噛合可能として後進用ギヤトレンを構成し、当該後進用ギヤトレンと前記入力軸および前記出力軸の少なくとも一方とを係脱可能としたハイブリッド車両の変速装置。
  9. 請求項７において、
    前記歯車変速機構における後進用の変速段は、前記電動モータを逆回転させた前記最小減速比歯車対を含むハイブリッド車両の変速装置。
  10. 請求項７〜９の何れか一項において、
    前記電動モータは、回転軸線が前記歯車変速機構の出力軸と平行で、且つ前記出力軸の軸線方向において前記内燃機関と前記最小減速比歯車対との間に位置するように配置されているハイブリッド車両の変速装置。
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