JP2015231797A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズの発生を低減させつつ、燃費の悪化を抑制する。【解決手段】動力伝達装置１００は、第１ＭＧ２０に連結される回転軸と、エンジン１０に連結される回転軸１５と、第１カウンタドライブギヤ４３に連結される回転軸とを連結する遊星歯車機構である動力分配機構４１と、駆動輪に連結され、第１カウンタドライブギヤ４３に噛み合う第１アイドラギヤ５２が一体的に回転するように設けられるとともに、第２アイドラギヤ５４が相対的な回転が可能になるように設けられる駆動軸５１と、第２ＭＧ３０に連結され、第１アイドラギヤ５２に噛み合う第１カウンタドリブンギヤ６４ｂと、第２アイドラギヤ５４に噛み合う第２カウンタドリブンギヤ６２とが一体的に回転するように設けられる連結軸６４とを備える。エンジン１０に連結される回転軸１５には、第２アイドラギヤ５４に噛み合う第２カウンタドライブギヤ４５がクラッチ４５ａを介在して設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンと２つの回転電機とを連結する遊星歯車機構を有するハイブリッド車両の動力伝達装置に関するものである。

ハイブリッド車両として、たとえば、特開２００４−２５４４３４号公報（特許文献１）に開示されているように、エンジンに連結される回転軸と第１回転電機に連結される回転軸と、第２回転電機に連結される回転軸とを連結する遊星歯車機構を有する動力伝達装置を備えた車両が公知である。また、このような動力伝達装置として、特開２００１−２６０６６９号公報（特許文献２）には、駆動輪に連結される駆動軸に対して、エンジンと第１回転電機とを連結する遊星歯車機構と、第２回転電機とのうちの少なくともいずれかから動力が伝達される構成を有するものが開示されている。

特開２００４−２５４４３４号公報 特開２００１−２６０６６９号公報

このような動力伝達装置を備えるハイブリッド車両においては、高車速時に第１回転電機と第２回転電機との間で動力循環が発生して燃費が悪化する場合がある。このような問題に対して、たとえば、エンジンの回転速度と駆動軸の回転速度との速度比を機械的に制限して、第１回転電機および第２回転電機のトルクをゼロ近傍にして第１回転電機および第２回転機を空転状態にして動力循環の発生を抑制することが考えられる。

しかしながら、特に、第２回転電機のトルクがゼロ近傍である場合には、第２回転電機の回転軸と一体的に回転するギヤがフローティング状態となる場合がある。そのため、エンジンから遊星歯車機構を経由して駆動軸に伝達されるトルクが変動する場合に、第２回転電機と駆動軸との間で噛み合うギヤにおいて歯打ち音等のノイズや振動が発生する場合がある。このような場合には、ノイズや振動が発生する動作領域を回避した動作領域でエンジンを動作させることになるため、エンジンを比較的燃費の良い動作領域で動作させることができず、燃費が悪化する場合がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ノイズの発生を低減させつつ、燃費の悪化を抑制する動力伝達装置を提供することである。

この発明のある局面に係る動力伝達装置は、第１回転電機に連結される回転軸と、エンジンに連結される回転軸と、第１エンジンカウンタドライブギヤが設けられる回転軸とを連結する遊星歯車機構と、駆動輪に連結され、第１エンジンカウンタドライブギヤに噛み合う第１アイドラギヤが一体的に回転するように設けられるとともに、第２アイドラギヤが相対的な回転が可能になるように設けられる駆動軸と、第２回転電機に連結され、第１アイドラギヤに噛み合う第１カウンタドリブンギヤと、第２アイドラギヤに噛み合う第２カウンタドリブンギヤとが一体的に回転するように設けられる出力軸とを備える。エンジンに連結される回転軸には、第２アイドラギヤに噛み合う第２カウンタドライブギヤがクラッチを介在して設けられる。

この発明によると、エンジンに連結される回転軸には、第２アイドラギヤに噛み合う第２カウンタドライブギヤがクラッチを介在して設けられ、第２アイドラギヤは、駆動軸に対して相対的な回転が可能になるように設けられ、第２回転電機に連結される出力軸には、第２アイドラギヤに噛み合う第２カウンタドリブンギヤが設けられているので、第１回転電機および第２回転電機のトルクをゼロ近傍にして、クラッチを係合状態にする場合には、エンジンの動力を、第２カウンタドライブギヤから第２アイドラギヤ、第２カウンタドリブンギヤ、出力軸、第１カウンタドリブンギヤおよび第１アイドラギヤを経由して駆動軸に伝達させることができる。すなわち、エンジンの動力を、第２回転電機に連結される出力軸を経由して駆動軸に伝達させることができる。そのため、駆動軸と第２回転電機との間のギヤ間において、トルクが伝達された状態が維持されるため、フローティング状態になることを抑制することができる。これにより、これらのギヤにおいて歯打ち音等のノイズや振動の発生を抑制することができる。その結果、エンジンの動作領域を比較的燃費の良い動作領域まで拡大することができるため、燃費の悪化を抑制することができる。したがって、ノイズの発生を低減させつつ、燃費の悪化を抑制する動力伝達装置を提供することができる。

第１の実施の形態に係る動力伝達装置の構成を示す概略図である。 動力分配機構の共線図を示す。 エンジン回転数とトルク変動伝達率との関係を示す図である。 エンジンの動作線を説明するための図である。 第２の実施の形態に係る動力伝達装置の構成を示す概略図である。 Ｃ１クラッチおよびＣ２クラッチの動作モードを説明するための図である。 ギヤ比とシステム伝達効率との関係を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。

＜第１の実施の形態＞
以下に、第１の実施の形態に係る動力伝達装置について説明する。

＜動力伝達装置１００を搭載する車両の主な構成＞
図１に、本実施の形態に係る動力伝達装置１００の構成を示す。動力伝達装置１００は、車両１に搭載される。車両１は、動力伝達装置１００のほかに、エンジン１０と、ダンパ１２と、第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧと記載する）２０と、第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧと記載する）３０とを含む。車両１は、たとえば、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式のハイブリッド車両である。

エンジン１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の公知の内燃機関である。エンジン１０は、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって吸入空気量、燃料噴射量、および、点火時期等が電気的に制御されることにより、エンジン回転速度およびエンジントルクが変化するように構成される。ダンパ１２は、エンジン１０の出力軸（クランク軸）１４に連結され、エンジン１０のトルク変動を吸収する。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、たとえば、三相交流回転電機である。第１ＭＧ２０は、ロータ２０ａと、ステータ２０ｂとを含む。ロータ２０ａは、中空の円筒形状を有しており、その内周側は、回転中心が一致するように第１出力軸２２に固定される。

第１ＭＧ２０は、エンジン１０の動力を用いて発電するジェネレータとしての機能を有する。また、第１ＭＧ２０は、エンジン１０のエンジン出力軸１４を回転させて、エンジン１０を始動するスタータとしての機能を有する。

第２ＭＧ３０は、ロータ３０ａと、ステータ３０ｂとを含む。ロータ３０ａは、中空の円筒形状を有しており、その内周側には、回転中心が一致するように中空の第２出力軸３２に固定される。

第２ＭＧ３０は、図示しないバッテリの電力あるいは第１ＭＧ２０により発電された電力のうちの少なくともいずれか一方を用いて動力伝達装置１００に連結される駆動輪（図示せず）に駆動力を与える駆動用モータとしての機能を有する。また、第２ＭＧ３０は、回生制動によって発電された電力を用いてバッテリを充電するジェネレータとしての機能を有する。

第１ＭＧ２０または第２ＭＧ３０は、インバータ等のＰＣＵ（Power Control Unit）によって動作する。ＰＣＵの動作は、ＥＣＵによって制御される。

＜動力伝達装置１００の詳細な構成＞
動力伝達装置１００は、第１ギヤセット４０と、第２ギヤセット５０と、第３ギヤセット６０とを含む。なお、図１に示される動力伝達装置１００の内部に設けられる各種回転軸等の回転体は、所定の位置に設けられるベアリング等の軸受け部や他の軸や回転体と連結されることによって回転自在に支持されるものとする。

第１ギヤセット４０は、エンジン１０からの動力を第１ＭＧ２０と第２ギヤセット５０とに分配する動力分配機構４１と、第１カウンタドライブギヤ４３と、第２カウンタドライブギヤ４５とを含む。動力分配機構４１は、サンギヤ４２とピニオンギヤ４４とリングギヤ４６とキャリア４８とを含む遊星歯車機構である。

ピニオンギヤ４４は、サンギヤ４２とリングギヤ４６の各々と噛み合う。ピニオンギヤ４４は、たとえば、複数個設けられ、その各々がサンギヤ４２とリングギヤ４６に噛み合う。

キャリア４８は、ピニオンギヤ４４を自転可能に支持するとともに、エンジン出力軸１４にダンパ１２およびダンパ１２と動力分配機構４１のキャリア４８とを接続する回転軸１５を介在して連結される。

サンギヤ４２は、第１ＭＧ２０の第１出力軸２２に連結される。リングギヤ４６の内周側には、ピニオンギヤ４４と噛み合うギヤが設けられる。リングギヤ４６には、第２ギヤセット５０の第１アイドラギヤ５２と噛み合う第１カウンタドライブギヤ４３と回転中心を一致させて連結される。第１ＭＧ２０の第１出力軸２２と、エンジン出力軸１４とは、回転中心が一致するように設けられる。

この動力分配機構４１と第１ＭＧ２０とによって電気式変速部が形成される。電気式変速部は、第１ＭＧ２０の運転状態を制御することによりエンジン出力軸１４の回転速度を変速して第１カウンタドライブギヤ４３から第２ギヤセット５０の第１アイドラギヤ５２に動力を伝達する。

また、回転軸１５には、第２カウンタドライブギヤ４５がＣ１クラッチ４５ａを介在して設けられる。Ｃ１クラッチ４５ａが係合状態になると、第２カウンタドライブギヤ４５は、回転軸１５と一体的に回転する。そのため、エンジン１０の動力が第２カウンタドライブギヤ４５に伝達される。Ｃ１クラッチ４５ａが解放状態になると、第２カウンタドライブギヤ４５は、回転軸１５と相対的な回転が可能な状態になる。そのため、エンジン１０の動力は、第２カウンタドライブギヤ４５に伝達されない。Ｃ１クラッチ４５ａは、油圧あるいは電動のアクチュエータを用いて作動される。アクチュエータの動作（すなわち、Ｃ１クラッチ４５ａの状態）は、図示しないＥＣＵによって制御される。Ｃ１クラッチ４５ａは、ドグクラッチであってもよいし、多板クラッチであってもよい。

第２ギヤセット５０は、第１ギヤセット４０から伝達される動力および第３ギヤセット６０から伝達される動力のうちの少なくともいずれかの動力を駆動輪に伝達する。

第２ギヤセット５０は、駆動軸５１と、第１アイドラギヤ５２と、第２アイドラギヤ５４と、ファイナルドライブギヤ５６とを含む。

駆動軸５１は、第１ＭＧ２０の第１出力軸２２およびエンジン出力軸１４と平行に配置される。駆動軸５１には、ファイナルドライブギヤ５６と、第１アイドラギヤ５２とが一体的に回転するように設けられる。

第１アイドラギヤ５２は、第１ギヤセット４０の第１カウンタドライブギヤ４３および第３ギヤセット６０の第１カウンタドリブンギヤ６４ａの各々と噛み合う。

また、駆動軸５１には、第２アイドラギヤ５４が相対的な回転が可能になるように設けられる。具体的には、第２アイドラギヤ５４は、駆動軸５１の外周面に取り付けられた中空円筒形状のベアリング等の軸受け部５４ｂを介在させて、回転中心が一致するように駆動軸５１に支持されている。

第２アイドラギヤ５４は、上述した第２カウンタドライブギヤ４５、および、後述する第３ギヤセット６０の第２カウンタドリブンギヤ６２の各々と噛み合う。

ファイナルドライブギヤ５６は、車両１の左右の駆動輪に連結される回転軸に設けられるギヤ（図示せず）と噛み合う。

第３ギヤセット６０は、第２ＭＧ３０の動力やエンジン１０から第２カウンタドリブンギヤ６２を経由して伝達される動力を駆動軸５１に伝達する。第３ギヤセット６０は、一方端が第２ＭＧ３０のロータ３０ａに固定された中空の第２出力軸３２と、内周軸６１とが回転中心が一致するように連結された連結軸６４を含む。第２出力軸３２は、駆動軸５１と平行に配置される。

内周軸６１の一方端６６は、第２出力軸３２と回転中心が一致するようにスプライン嵌合により連結される。内周軸６１の他方端側には、第２アイドラギヤ５４と噛み合う第２カウンタドリブンギヤ６２が一体的に回転するように設けられる。

第２出力軸３２の他方端には、第１アイドラギヤ５２と噛み合う第１カウンタドリブンギヤ６４ａが一体的に回転するように設けられる。

＜動力伝達装置１００における動力伝達経路＞
以上のような構成を有する車両１において、Ｃ１クラッチ４５ａが解放状態である場合には、上述したとおり回転軸１５と第２カウンタドライブギヤ４５とが相対的な回転が可能な状態になる。これにより、第１動力伝達経路が形成される。

第１動力伝達経路は、第１ギヤセット４０から第３ギヤセット６０の連結軸（第２出力軸３２および内周軸６１）を経由しないでファイナルドライブギヤ５６に動力が伝達される経路を含む。

より詳細には、第１動力伝達経路は、エンジン１０からの動力を動力分配機構４１、第１カウンタドライブギヤ４３、第１アイドラギヤ５２を経由して駆動軸５１に伝達する経路を含む。さらに、第１動力伝達経路は、第２ＭＧ３０の動力が第１カウンタドリブンギヤ６４ａおよび第１アイドラギヤ５２を経由して、駆動軸５１に伝達される経路を含む。さらに、第１動力伝達経路は、エンジン１０からまたは第２ＭＧ３０から駆動軸５１に伝達された動力をファイナルドライブギヤ５６に伝達する経路を含む。

一方、Ｃ１クラッチ４５ａが係合状態である場合には、上述したとおり回転軸１５と第２カウンタドライブギヤ４５とが一体的な回転する。これにより、第２動力伝達経路が形成される。

第２動力伝達経路は、第１ギヤセット４０から第３ギヤセット６０を経由して第２ギヤセット５０のファイナルドライブギヤ５６にエンジン１０の動力が伝達される経路を含む。

より詳細には、第２動力伝達経路は、エンジン１０の動力が第２カウンタドライブギヤ４５および第２アイドラギヤ５４を経由して第２カウンタドリブンギヤ６２に伝達される経路を含む。さらに、第２動力伝達経路は、第２カウンタドリブンギヤ６２に伝達された動力が内周軸６１、第２出力軸３２を経由して第１カウンタドリブンギヤ６４ａに伝達される経路を含む。さらに、第２動力伝達経路は、第１カウンタドリブンギヤ６４ａに伝達された動力が、第１アイドラギヤ５２、駆動軸５１を経由してファイナルドライブギヤ５６に伝達される経路を含む。

なお、第２動力伝達経路が形成される場合には、予め定められたギヤ比になるように第２カウンタドライブギヤ４５と、第２カウンタドリブンギヤ６２との間のギヤ比が設定される。予め定められたギヤ比は、たとえば、エンジン１０の回転速度と駆動軸５１との速度比が、所定の速度比よりも小さくなるように（ハイギヤ側のギヤ比になるように）設定される。所定の速度比とは、たとえば、第１ＭＧ２０の回転速度をゼロに制限した状態でエンジン１０の回転速度を、所定の要求パワーと所定の動作線とに基づいて決定されるエンジン１０の回転速度とした場合における速度比である。所定の要求パワーとは、たとえば、高車速領域の運転時を想定して設定される車両の要求パワーである。

所定の動作線は、たとえば、エンジン１０の回転速度の変化に対してエンジン１０のトルク（エンジントルク）の変化を規定するものであって、エンジン１０の回転速度とエンジントルクとにより特定される動作点が、比較的燃費効率が良く、かつ、振動やノイズの発生を回避した動作領域を通過するように予め設定される。

＜Ｃ１クラッチの制御＞
Ｃ１クラッチ４５ａを作動させるアクチュエータは、上述したとおり図示しないＥＣＵによって制御される。ＥＣＵは、たとえば、第２カウンタドライブギヤ４５の回転速度がエンジン１０の回転速度を超える場合に、Ｃ１クラッチ４５ａが係合状態になるようにＣ１クラッチ４５ａのアクチュエータを制御する。

なお、ＥＣＵは、たとえば、第２カウンタドライブギヤ４５の回転速度とエンジン１０の回転速度との差の大きさが所定値以下になる場合（すなわち、第２カウンタドライブギヤ４５の回転速度とエンジン１０の回転速度とが同期する場合）に、Ｃ１クラッチ４５ａが係合状態になるようにアクチュエータを制御してもよい。なお、第２カウンタドライブギヤ４５の回転速度は、たとえば、第２ＭＧ３０の回転速度と、第２カウンタドリブンギヤ６２と第２カウンタドライブギヤ４５との間のギヤ比とに基づいて算出される。エンジン１０の回転速度や第２ＭＧ３０の回転速度は、図示しないセンサを用いて検出され、センサからＥＣＵに検出結果が送信されるようにすればよい。

あるいは、ＥＣＵは、たとえば、第２カウンタドライブギヤ４５の回転速度とエンジン１０の回転速度との差の大きさが所定値以下になる場合に、第１ＭＧ２０またはエンジン１０を制御して回転軸１５の回転速度を第２カウンタドライブギヤ４５の回転速度に同期させるとともに、Ｃ１クラッチ４５ａが係合状態になるようにアクチュエータを制御するようにしてもよい。

ＥＣＵは、Ｃ１クラッチ４５ａを係合状態にする場合には、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０に対するトルク指令値をゼロにすることによって第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を空転状態にする。

一方、ＥＣＵは、たとえば、第２カウンタドライブギヤ４５の回転速度がエンジン１０の回転速度よりも低い場合には、Ｃ１クラッチ４５ａが解放状態になるようにＣ１クラッチ４５ａのアクチュエータを制御する。

ＥＣＵは、Ｃ１クラッチ４５ａを解放状態にする場合には、車両に要求されるパワーやバッテリのＳＯＣ等に基づいてエンジン１０の出力指令値や第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０に対するトルク指令値を決定し、決定された出力指令値に基づいてエンジン１０を制御したり、決定されたトルク指令値に基づいて第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を制御したりする。

＜高車速時に第１動力伝達経路を維持する場合の動作＞
以上のように説明した構成を有する動力伝達装置１００において、たとえば、第２カウンタドライブギヤ４５の回転速度がエンジン１０の回転速度よりも高くなるような高車速時に、Ｃ１クラッチ４５ａが解放状態のまま、第１動力伝達経路が維持される場合を想定する。

第１動力伝達経路が形成される場合、エンジン１０の動力は、第１ギヤセット４０、第１アイドラギヤ５２および駆動軸５１を経由してファイナルドライブギヤ５６に伝達される。一方、第２ＭＧ３０の動力は、第２出力軸３２から第１カウンタドリブンギヤ６４ａ、第１アイドラギヤ５２および駆動軸５１を経由してファイナルドライブギヤ５６に伝達される。

このとき、第１ＭＧ２０の回転速度と、第２ＭＧ３０の回転速度と、エンジン１０の回転速度との関係は、図２に示すような動力分配機構４１の共線図において直線で結ばれる関係（いずれか２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）になる。

ここで、図２の破線に示すように、第１ＭＧ２０の回転速度がゼロであって、エンジン１０を所定の動作線に基づいて決定される回転速度ＮＥ（０）で動作している状態で、さらに高車速が要求される場合を想定する。

この場合、図２の矢印に示すように、第１ＭＧ２０の回転速度は負方向に力行動作させることによって、第１ＭＧ２０の回転速度と、第２ＭＧ３０の回転速度と、エンジン１０の回転速度との関係は、図２の破線に示す関係になる。この場合において、第１ＭＧ２０において力行動作をさせているため、電力収支のバランスを保つために、第２ＭＧ３０において回生動作が行なわれることとなる。そのため、第２ＭＧ３０の回生動作により生じた電力が第１ＭＧ２０に供給されることにより、いわゆる動力循環が発生する。

第１動力伝達経路が形成された状態で、上述した動力循環が発生する場合には、エンジンの動力と第１ＭＧ２０の動力とが動力分配機構４１において合流し、駆動軸５１において、ファイナルドライブギヤ５６への動力と第２ＭＧ３０への動力とに分配されることとなる。すなわち、動力分配機構４１から駆動軸５１との間においては、駆動輪に出力されるエネルギーよりも大きなエネルギーが流れる。その結果、エネルギーの損失量が増加して、燃費が悪化する場合がある。

このような燃費の悪化に対して、たとえば、第１動力伝達経路を維持した状態で、エンジン１０の回転速度と駆動軸５１の回転速度との速度比を所定の速度比になるように機械的に制限するとともに、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０のトルクをゼロ近傍とすることにより動力循環の発生を抑制することも考えられる。しかしながら、第１動力伝達経路が維持された状態で第２ＭＧ３０のトルクがゼロ近傍である場合には、第２ＭＧ３０の第２出力軸３２と一体的に回転する第１カウンタドリブンギヤ６４ａがフローティング状態となり、エンジン１０から動力分配機構４１を経由して駆動軸５１に伝達されるトルクが変動する場合に、第２ＭＧ３０と駆動軸５１との間で噛み合うギヤにおいて歯打ち音等のノイズや振動が発生する場合がある。このような場合には、ノイズや振動が発生する動作領域を回避したエンジン１０の動作線を設定する必要があるため、エンジンを比較的燃費の良い動作領域で動作させることができず、やはり燃費が悪化する場合がある。

＜本発明の作用および効果＞
本実施の形態においては、ＥＣＵは、第２カウンタドライブギヤ４５の回転速度がエンジン１０の回転速度を超える場合に、Ｃ１クラッチ４５ａを係合状態にするとともに、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０へのトルク指令値をゼロとする。第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０へのトルク指令値がゼロとなることにより、上述した動力循環の発生が抑制される。

さらに、Ｃ１クラッチ４５ａが係合状態になることにより、第２カウンタドライブギヤ４５が回転軸１５と一体的に回転して第２動力伝達経路が形成される。第２動力伝達経路が形成されることにより、エンジン１０の動力は、第２カウンタドライブギヤ４５、第２アイドラギヤ５４、第２カウンタドリブンギヤ６２、内周軸６１、第２出力軸３２、第１カウンタドリブンギヤ、第１アイドラギヤ５２および駆動軸５１を経由してファイナルドライブギヤ５６に伝達される。

このように、第２カウンタドライブギヤ４５の回転速度がエンジン１０の回転速度を超えるような高車速時に、第２動力伝達経路が形成されることによって、第３ギヤセット６０を経由してエンジン１０の動力を第２ギヤセット５０のファイナルドライブギヤ５６に伝達させることができる。

図３に第１動力伝達経路でエンジン１０の回転速度と駆動軸５１の回転速度との速度比を制限して動力循環を回避する場合（以下、この場合を単に「第１動力伝達経路で速度比が制限される場合」と記載する）と、第２動力伝達経路が形成される場合とにおけるエンジン１０の回転速度と、駆動軸５１におけるトルク変動伝達率との関係を示す。図３の横軸は、エンジン１０の回転速度を示し、図３の縦軸は、トルク変動伝達率を示す。トルク変動伝達率は、振動振幅の出力と入力との比を示す。図３は、エンジン１０の回転速度とトルク変動伝達率との関係を対数表記させたものであり、トルク変動伝達率が負値となるのは、振動の減衰効果があることを示す。

図３の実線に示すように、第１動力伝達経路で速度比が制限される場合（図３の破線）と比較して、たとえば、エンジン１０の回転速度がＮＥ（０）である場合におけるトルク変動伝達率を低く抑制することができる。そのため、第２ＭＧ３０のトルクがゼロ付近であることに起因して発生する場合がある歯打ち音等のノイズや振動の発生を抑制することができる。

図４に、エンジン１０の動作線を示す。図４の横軸は、エンジン１０の回転速度を示し、図４の縦軸は、エンジントルクを示す。図４の実線は、エンジン１０の比較的燃費の良い領域で動作させるための最適燃費動作線を示す。図４の一点鎖線は、第１動力伝達経路で速度比が制限される場合に、第２ＭＧ３０のトルクがゼロ付近であることに起因して発生するノイズや振動を考慮して設定される第１動作線を示す。図４の二点鎖線は、第２動力伝達経路が形成される場合に設定される第２動作線を示す。図４の破線は、アクセルペダルの踏み込み量および車速等に基づいて算出される要求パワーの等出力線を示す。

第１動力伝達経路で速度比が制限される場合には、第１動作線と等出力線との交点Ｃに対応するエンジン１０の回転速度およびエンジントルクを目標値として制御されるのに対して、第２動力伝達経路が形成される場合には、第２動作線と等出力線との交点Ｂに対応するエンジン１０の回転速度およびエンジントルクを目標値として制御される。交点Ｂは、交点Ｃよりも最適燃費動作線と等出力線との交点Ａに近いため、交点Ｂに基づいてエンジン１０が制御されることにより、交点Ｃに基づいてエンジン１０が制御される場合よりも燃費の悪化が抑制される。

以上のようにして、本実施の形態に係る動力伝達装置１００によると、エンジン１０に連結される回転軸１５には、第２アイドラギヤ５４に噛み合う第２カウンタドライブギヤ４５がＣ１クラッチ４５ａを介在して設けられ、第２アイドラギヤ５４は、駆動軸５１に対して相対的な回転が可能になるように設けられ、第２ＭＧ３０に連結される内周軸６１には、第２アイドラギヤ５４に噛み合う第２カウンタドリブンギヤ６２が設けられているので、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０のトルクをゼロ近傍にして、Ｃ１クラッチ４５ａを係合状態にする場合には、エンジン１０の動力を、第２カウンタドライブギヤ４５から第２アイドラギヤ５４、第２カウンタドリブンギヤ６２、内周軸６１、第２出力軸３２、第１カウンタドリブンギヤ６４ａおよび第１アイドラギヤ５２を経由して駆動軸５１に伝達させることができる。すなわち、エンジン１０の動力を、第２ＭＧ３０に連結される第２出力軸３２を経由して駆動軸５１に伝達させることができる。そのため、駆動軸５１と第２ＭＧ３０との間のギヤ間において、トルクが伝達された状態が維持されるため、フローティング状態になることを抑制することができる。これにより、これらのギヤにおいて歯打ち音等のノイズや振動の発生を抑制することができる。その結果、エンジン１０の動作領域を比較的燃費の良い動作領域まで拡大することができるため、燃費の悪化を抑制することができる。したがって、ノイズの発生を低減させつつ、燃費の悪化を抑制する動力伝達装置を提供することができる。

さらに、第２カウンタドライブギヤ４５と、第２アイドラギヤ５４と、第２カウンタドリブンギヤ６２とを、第１カウンタドライブギヤ４３と、第１アイドラギヤ５２と、第１カウンタドリブンギヤ６４ｂとに対して平行に配置することができるため、たとえば、第１ＭＧ２０の回転速度をゼロに制限するための遊星歯車機構等の構成を追加する場合と比較して、動力伝達装置１００の軸方向の長さが増加することを抑制することができる。

さらに、第２カウンタドライブギヤ４５の回転速度がエンジン１０の回転速度とが同期するタイミングでＣ１クラッチ４５ａを係合状態にするため、Ｃ１クラッチ４５ａとしてはドグクラッチのような簡易な構造のクラッチを用いることができるため、コストの増加を抑制することができる。

＜第２の実施の形態＞
以下に、第２の実施の形態に係る動力伝達装置について説明する。本実施の形態に係る動力伝達装置１００は、上述の第１の実施の形態に係る動力伝達装置１００の構成と比較して、第２出力軸３２と第１カウンタドリブンギヤ６４ａとの間にＣ２クラッチ６４ｂが設けられる点と、ＥＣＵがＣ１クラッチ４５ａに加えてＣ２クラッチ６４ｂの動作も制御する点とで異なる。それ以外の構成については、上述の第１の実施の形態に係る動力伝達装置１００の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

図５に示すように、本実施の形態において、第２出力軸３２と第１カウンタドリブンギヤ６４ａとの間には、Ｃ２クラッチ６４ｂが設けられる。Ｃ２クラッチ６４ｂは、ドグクラッチであってもよいし、多板クラッチであってもよい。Ｃ２クラッチ６４ｂが係合状態である場合には、第２出力軸３２と、第１カウンタドリブンギヤ６４ａとが一体的に回転する。一方、Ｃ２クラッチ６４ｂが解放状態である場合には、第２出力軸３２と、第１カウンタドリブンギヤ６４ａとが相対的な回転が可能な状態になる。

＜Ｃ１クラッチおよびＣ２クラッチの動作モード＞
本実施の形態において、ＥＣＵは、複数の動作モードのうちのいずれか一つの動作モードに基づいてＣ１クラッチ４５ａとＣ２クラッチ６４ｂを制御する。複数の動作モードは、図６に示すように、第１モードと、第２モードと、第３モードとを含む。

第１モードは、Ｃ１クラッチ４５ａを解放状態（オフ状態）とし、Ｃ２クラッチ６４ｂを係合状態（オン状態）とする動作モードである。第２モードは、Ｃ１クラッチ４５ａを係合状態（オン状態）とし、Ｃ２クラッチ６４ｂを解放状態（オフ状態）とする動作モードである。第３モードは、Ｃ１クラッチ４５ａおよびＣ２クラッチ６４ｂをいずれも係合状態にする動作モードである。

ＥＣＵは、車両１の走行状態に応じて第１モードと、第２モードと、第３モードとのうちのいずれかの動作モードを選択する。ＥＣＵは、たとえば、車両が第２ＭＧ３０の動力のみで走行する場合、あるいは、第１ＭＧ２０が正方向に回転している場合に、第１モードを選択する。また、ＥＣＵは、たとえば、第１ＭＧ２０が負方向に回転し、かつ、ギヤ比（エンジン１０の回転速度と駆動軸５１の回転速度との速度比）がしきい値Ａ（０）よりも小さく、かつ、下限値Ａ（１）よりも大きい場合には、第２モードを選択する。ＥＣＵは、ギヤ比と下限値Ａ（１）との差の大きさが所定値以下になる場合に、第３モードを選択する。なお、ＥＣＵは、ギヤ比が下限値Ａ（１）となる場合に、第３モードを選択してもよい。

しきい値Ａ（０）は、たとえば、第１ＭＧ２０の回転速度をゼロに制限した状態でエンジン１０の回転速度を所定の要求パワーと所定の動作線とに基づいて決定されるエンジン１０の回転速度とした場合における速度比である。下限値Ａ（１）は、たとえば、第２動力伝達経路が形成される場合のギヤ比となる。

＜動力伝達装置１００における動力伝達経路＞
動作モードとして第１モードが選択される場合には、上述の第１の実施の形態における第１動力伝達経路が選択されることとなる。第１動力伝達経路については、上述の第１の実施の形態において説明したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

動作モードとして第３モードが選択される場合には、上述の第１の実施の形態における第２動力伝達経路が選択されることとなる。第２動力伝達経路については、上述の第１の実施の形態において説明したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

動作モードとして、第２モードが選択される場合には、Ｃ２クラッチ６４ｂが解放状態となり、Ｃ１クラッチ４５ａが係合状態となることにより、第３動力伝達経路が形成される。第３動力伝達経路は、エンジン１０の動力が第１ギヤセット４０から第３ギヤセット６０を経由せずに第２ギヤセット５０のファイナルドライブギヤ５６に伝達される経路を含む。さらに、第３動力伝達経路は、エンジン１０の動力が第２ＭＧ３０に伝達される経路を含む。

より詳細には、第３動力伝達経路は、エンジン１０から動力分配機構４１および第１カウンタドライブギヤ４３を経由して伝達される動力が、第１アイドラギヤ５２を経由して駆動軸５１に伝達される経路を含む。さらに、第３動力伝達経路は、エンジン１０の動力が第２カウンタドライブギヤ４５、第２アイドラギヤ５４、第２カウンタドリブンギヤ６２、内周軸６１、第２出力軸３２を経由して第２ＭＧ３０に伝達される経路を含む。第３動力伝達経路が形成される場合においても、第１ＭＧ２０と動力分配機構４１とを含む電気式変速部を用いた変速が可能となる。

＜作用および効果＞
たとえば、車両が第２ＭＧ３０の動力のみで走行する場合、あるいは、第１ＭＧ２０が正方向に回転している場合（すなわち、ギヤ比がしきい値Ａ（０）よりも高い場合）には、第１モードが選択されるため、Ｃ１クラッチ４５ａが解放状態となり、Ｃ２クラッチ６４ｂが係合状態になる。そのため、第２カウンタドライブギヤ４５が回転軸１５と相対的な回転が可能な状態になることにより、第１動力伝達経路が形成される。第１動力伝達経路が形成されることにより、エンジン１０の動力は、第１ギヤセット４０、第１アイドラギヤ５２および駆動軸５１を経由してファイナルドライブギヤ５６に伝達される。また、第２ＭＧ３０の動力は、第２出力軸３２から第１カウンタドリブンギヤ６４ａ、第１アイドラギヤ５２および駆動軸５１を経由してファイナルドライブギヤ５６に伝達される。

図７に、ギヤ比とシステム伝達効率との関係を示す。システム伝達効率とは、駆動輪において出力されるエネルギーと、エンジン１０から出力されるエネルギーとの比を示す。図７の横軸は、ギヤ比を示し、図７の縦軸はシステム伝達効率を示す。図７に示すように、第１モードが選択されている場合において、ギヤ比がしきい値Ａ（０）に近づくにつれてシステム伝達効率が増加していく。ギヤ比がしきい値Ａ（０）の場合に第１ＭＧ２０の回転速度がゼロとなり、動力循環が発生しないため、システム伝達効率がピークとなる。

一方、たとえば、第１ＭＧ２０の回転方向が負方向となり、ギヤ比がしきい値Ａ（０）よりも低くかつ下限値Ａ（１）よりも大きい場合においては、図２を用いて説明したように、第１ＭＧ２０を負方向に力行動作させるため、第１動力伝達経路が維持されると、図７の破線に示すように、ギヤ比が低くなるほど上述したように動力循環の発生によりシステム伝達効率が低下し、燃費が悪化する場合がある。

本実施の形態においては、第１ＭＧ２０の回転方向が負方向となり、ギヤ比がしきい値Ａ（０）よりも低い場合には、第２モードが選択されるため、Ｃ１クラッチ４５ａが係合状態となり、Ｃ２クラッチ６４ｂが解放状態になる。そのため、第２カウンタドライブギヤ４５が回転軸と一体的に回転することにより、第３動力伝達経路が形成される。第３動力伝達経路が形成されることにより、エンジン１０の動力の一部は、第１ギヤセット４０、第１アイドラギヤ５２および駆動軸５１を経由してファイナルドライブギヤ５６に伝達されるとともに、エンジン１０の動力の残りの一部は、第２カウンタドライブギヤ４５、第２アイドラギヤ５４、第２カウンタドリブンギヤ、内周軸６１および第２出力軸３２を経由して第２ＭＧ３０に伝達される。第１ＭＧ２０においては、上述したとおり負方向の力行動作が行なわれるため、電力収支のバランスを保つために、第２ＭＧ３０においては、回生動作が行なわれる。このように、第３動力伝達経路が形成される場合には、第１動力伝達経路が形成される場合と比較して、エンジン１０から第２ＭＧ３０に伝達される動力が、動力分配機構４１とは別の経路で伝達されることとなるため、動力分配機構４１から駆動軸５１への動力伝達経路において、駆動輪に伝達される出力エネルギーを超えたエネルギーが伝達されることが抑制される。そのため、図７の実線に示すように、図７の破線と比較して、伝達効率の悪化を抑制することができる。

ギヤ比が下限値Ａ（１）になる場合には、第３モードが選択されるため、Ｃ１クラッチ４５ａおよびＣ２クラッチ６４ｂが係合状態となる。そのため、第２カウンタドライブギヤ４５が回転軸１５と一体的に回転し、第２出力軸３２と第１カウンタドリブンギヤ６４ａとが一体的に回転して第２動力伝達経路が形成される。第２動力伝達経路が形成されることにより、エンジン１０の動力は、第２カウンタドライブギヤ４５、第２アイドラギヤ５４、第２カウンタドリブンギヤ６２、内周軸６１、第２出力軸３２、第１カウンタドリブンギヤ６４ａ、第１アイドラギヤ５２および駆動軸５１を経由してファイナルドライブギヤ５６に伝達される。

このとき、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０のトルクがゼロ近傍になるように制御される。そのため、第１ＭＧ２０と第２ＭＧ３０との間における動力循環の発生が抑制されるため、システム伝達効率が、ギヤ比がＡ（０）である場合のシステム伝達効率と同程度となる。そのため、燃費の悪化を抑制することができる。

さらに、第２動力伝達経路が形成されることによって、第３ギヤセット６０を経由してエンジン１０の動力を第２ギヤセット５０のファイナルドライブギヤ５６に伝達することができる。そのため、第２ＭＧ３０のトルクがゼロ付近であることに起因して発生する場合がある歯打ち音等のノイズや振動の発生を抑制することができる。このようにノイズや振動の発生を抑制することができるため、エンジン１０の動作線を最適燃費ラインに近づけることができるため、燃費の悪化が抑制される。

以上のようにして、本実施の形態に係る動力伝達装置１００によると、上述の第１の実施の形態に係る動力伝達装置１００の動作による効果に加えて、ギヤ比がしきい値Ａ（０）から下限値Ａ（１）になるまでの間において第３動力伝達経路が選択されるため、動力循環の発生に起因した燃費の悪化を抑制することができる。したがって、ノイズの発生を低減させつつ、燃費の悪化を抑制する動力伝達装置を提供することができる。

さらに、第２ＭＧ２０のトルクがゼロ近傍のときにＣ２クラッチ４５ａを係合状態にしたり解放状態にしたりするため、Ｃ２クラッチ４５ａとしてもドグクラッチのような簡易な構造のクラッチを用いることができるため、コストの増加を抑制することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、１０ エンジン、１２ ダンパ、１４ エンジン出力軸、１５ 回転軸、２０，３０ ＭＧ、２０ａ，３０ａ ロータ、２０ｂ，３０ｂ ステータ、２２，３２ 出力軸、４０，５０，６０ ギヤセット、４１ 動力分配機構、４２ サンギヤ、４３，４５ カウンタドライブギヤ、４４ ピニオンギヤ、４５ａ，６４ｂ クラッチ、４６ リングギヤ、４８ キャリア、５１ 駆動軸、５２，５４ アイドラギヤ、５４ｂ 軸受け部、５６ ファイナルドライブギヤ、６１ 内周軸、６２，６４ｂ カウンタドリブンギヤ、６４ 連結軸、６６ 一方端、１００ 動力伝達装置。

Claims (1)

1. 第１回転電機に連結される回転軸と、エンジンに連結される回転軸と、第１カウンタドライブギヤに連結される回転軸とを連結する遊星歯車機構と、
   駆動輪に連結され、前記第１カウンタドライブギヤに噛み合う第１アイドラギヤが一体的に回転するように設けられるとともに、第２アイドラギヤが相対的な回転が可能になるように設けられる駆動軸と、
   第２回転電機に連結され、前記第１アイドラギヤに噛み合う第１カウンタドリブンギヤと、前記第２アイドラギヤに噛み合う第２カウンタドリブンギヤとが一体的に回転するように設けられる出力軸とを備え、
   前記エンジンに連結される回転軸には、前記第２アイドラギヤに噛み合う第２カウンタドライブギヤがクラッチを介在して設けられる、動力伝達装置。

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