JP2017154684A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外径を小さくして車載性に優れたハイブリッド車両用の駆動装置を提供する。
【解決手段】遊星歯車機構からなる動力分割機構３を挟んだ両側に、シリーズモードを設定するためのクラッチＣＳと、シリーズパラレルモードを設定するクラッチＣ０とが、動力分割機構３と同一軸線上で、かつ動力分割機構３に隣接して配置されている。したがって、半径方向に並べて、もしくは重ねて配置する部品が少なくなるので、駆動装置の外径を小さくして車載性を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関と二つのモータと動力分割機構とを備え、クラッチ機構によって駆動力の伝達経路を変更することにより、複数の走行モードを設定することのできるハイブリッド車両の駆動装置に関するものである。

特許文献１には、いわゆる複軸式のハイブリッド車両用の駆動装置が記載されている。その駆動装置は、エンジンと同一の回転中心軸線上に差動機構からなる動力分割機構と第１のモータとが配置され、これら動力分割機構および第１のモータの回転中心軸線と平行にカウンタシャフトが配置され、動力分割機構から出力された駆動力をカウンタシャフトを介してデファレンシャルに出力するように構成されている。またカウンタシャフトと平行に第２のモータが配置され、その第２のモータが出力するトルクをカウンタシャフトを介してデファレンシャルに伝達するように構成されている。さらに、動力分割機構は二組の遊星歯車機構によって構成された複合遊星歯車機構であり、その複合遊星歯車機構における適宜の回転要素と他の回転要素との連結関係を二つのクラッチ機構によって変更することにより、複数の走行モードが設定される。

また、特許文献２には、エンジンと第１のモータとを増速機構を介して連結し、またエンジンと第２のモータとを減速機構を介して連結した構成のハイブリッド車両用の駆動装置が記載されている。この駆動装置では、更に、増速機構の出力要素と出力ギヤとの間に第１のクラッチが設けられ、またエンジンと出力ギヤとの間に第２のクラッチが設けられている。特許文献２に記載された駆動装置によれば、これらのクラッチを適宜に係合あるいは解放させることにより、第１のモータで発電を行い、その電力で第２のモータを駆動するいわゆるシリーズモードを設定でき、またエンジンを出力ギヤに直結してエンジンで走行するモードなどを設定することができる。

国際公開第２０１３／１１４５９５号 国際公開第２０１１／１３８８９２号

特許文献１に記載された駆動装置では、エンジンが出力した動力の一部を一旦電力に変換した後、その電力で第２のモータを駆動して走行するハイブリッドモード（シリーズパラレルモード）や、第２のモータを蓄電装置の電力で駆動し、あるいは第１および第２のモータを蓄電装置の電力で駆動して走行するＥＶモードを設定することができる。しかしながら、エンジンで第１のモータを駆動して発電し、その電力で第２のモータを駆動して走行するいわゆるシリーズモードを設定することができない。これに対して、特許文献２に記載された駆動装置では、エンジンは増速機構に連結され、かつその増速機構は出力ギヤから切り離すことができ、さらに第２のモータは減速機構を介して出力ギヤに連結されているので、第１のモータをエンジンで駆動して発電し、その電力で第２のモータを駆動して走行するいわゆるシリーズモードを設定することができる。しかしながら、増速機構および減速機構は、いずれか一つの回転要素が固定された遊星歯車機構によって構成されていて、エンジンが出力した動力を出力ギヤ側といずれかのモータ側とに分割する機能がなく、前述したシリーズパラレルモードを設定することができない。

各種の走行モードもしくは駆動モードは、クラッチを適宜に係合あるいは解放させて駆動力の伝達経路を変更することにより設定される。したがって、クラッチなどの係合装置を追加すれば、特許文献１に記載された駆動装置でシリーズモードを設定することが可能になり、また特許文献２に記載された駆動装置でシリーズパラレルモードを設定することが可能になる。しかしながら、係合装置を単に追加するとすれば、駆動装置の全体としての構成が大型化して車載性が劣る問題があり、従来では、設定可能な走行モードあるいは駆動モードの多様化と車載性の向上とを両立させることが困難であった。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、複数の走行モードもしくは駆動モードを設定でき、しかも車載性を向上させることのできる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ものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、出力軸を有する内燃機関と、ロータを有する発電機能のある第１モータと、前記第１モータによって発電した電力で他のロータを回転させて駆動トルクを出力する第２モータと、前記第２モータから駆動トルクが伝達される出力部材と、前記内燃機関からトルクが伝達される入力要素および前記第１モータからトルクが伝達される反力要素ならびに前記出力部材にトルクを出力する出力要素の少なくとも三つの回転要素によって差動作用を行う動力分割機構とを備えているハイブリッド車両の駆動装置において、前記内燃機関の前記出力軸を前記第１モータの前記ロータに連結することにより前記第１モータを発電機として機能させかつ前記第１モータによって発電した電力で前記第２モータを動作させるシリーズモードを設定する第１クラッチ機構と、前記出力要素と前記出力部材との間に設けられて前記出力要素のトルクを前記出力部材に伝達することにより前記内燃機関が出力したトルクを前記動力分割機構を介して前記第１モータ側と前記出力部材側とに分割して伝達させてシリーズパラレルモードを設定する第２クラッチ機構とを備え、前記第１クラッチ機構は、前記動力分割機構と同一の軸線上でかつ前記動力分割機構に隣接して配置され、かつ前記第２クラッチ機構は、摩擦力によってトルクを伝達する摩擦係合部と前記摩擦係合部を油圧によって押圧して前記摩擦係合部を係合させる駆動部とを有するとともに、前記摩擦係合部と前記駆動部とのうち少なくとも前記駆動部が前記動力分割機構と同一の軸線上でかつ前記動力分割機構を挟んで前記第１クラッチ機構とは反対側で前記動力分割機構に隣接して配置されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、第１クラッチ機構が係合してエンジンによって第１モータを発電機として機能させることにより、第１モータによって発電した電力で第２モータをモータとして動作させ、第２モータの駆動トルクによって走行することができる。すなわち、シリーズモードを設定することができる。また、第２クラッチ機構が係合して出力要素と出力部材とをトルク伝達可能に連結することにより、エンジンが出力したトルクが動力分割機構によって第１モータ側と出力部材側とに分割されて伝達され、エンジンのトルクの一部が出力部材に伝達されるとともに、エンジンのトルクの他の部分が第１モータで一旦電力に変換された後、第２モータから出力部材に伝達される。すなわち、シリーズパラレルモードが設定される。さらにこの発明では、第１クラッチ機構と第２クラッチ機構とを備えていることによりシリーズモードとシリーズパラレルモードとを設定することができ、しかもこれらのクラッチ機構が、動力分割機構を挟んだ両側に動力分割機構に隣接して配置されているので、駆動装置の全体としての構成がコンパクト化され、また外径の増大が抑制され、その結果、車載性を向上させることができる。

この発明に係る一実施形態を示すスケルトン図である。 図１に示す駆動装置の主要部分を具体的に示す断面図である。 制御系統を模式的に示すブロック図である。 各走行モードを設定するための各クラッチおよびブレーキの係合および解放の状態をまとめて示す図表である。 図１および図２に示す駆動装置に関し、各走行モードでの動作状態を説明するための図であって、動力分割機構を構成している遊星歯車機構についての共線図である。 シリーズモードとシリーズパラレルモードとの駆動領域を車速と出力軸トルクとで示す線図である。

図１は、実施形態を示すスケルトン図である。なお、図１は各構成部材の連結関係を示し、特に説明していない限り、各構成部材の相対位置を示すものではない。ここに示す例は、複軸式でかつ二つのモータを備えたハイブリッド駆動装置である。複軸式とは、駆動力の伝達に関与する複数の回転軸が互いに平行な複数の軸線上に配置されている形式である。二つのモータは、内燃機関（以下、エンジンと記す）と共に駆動力源となっており、永久磁石式同期電動機などの発電機能のあるモータである。

図１に示すエンジン（ＥＮＧ）１は、ガソリンエンジンあるいはディーゼルエンジンであって、出力軸（クランクシャフト）２と同一の回転中心軸線上に、動力分割機構３および発電機能のある第１モータ（ＭＧ１）４が、ここに挙げた順に配置されている。動力分割機構３は、入力要素と、反力要素と、出力要素との三つの回転要素によって差動作用を行う機構であって、図１に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、動力分割機構３は、反力要素に相当するサンギヤ５と、サンギヤ５に対して同心円上に配置されかつ出力要素に相当するリングギヤ６と、これらサンギヤ５およびリングギヤ６に噛み合っているプラネタリピニオン７を自転可能かつ公転可能に保持し入力要素に相当するキャリヤ８を有している。

エンジン１の出力軸２に連結された入力軸９が、この動力分割機構３の回転中心軸線に沿って配置され、この入力軸９が動力分割機構３におけるキャリヤ８に連結されている。また、入力軸９およびエンジン１の出力軸２の回転を選択的に止めるためのブレーキＢ０が設けられている。

動力分割機構３を挟んでエンジン１とは反対側に第１モータ４が配置されており、第１モータ４のロータ１０と一体のロータ軸１１がサンギヤ５に連結されている。このロータ１０にエンジン１のトルクを選択的に伝達するシリーズクラッチＣＳが設けられている。このシリーズクラッチＣＳはこの発明の実施形態における第１クラッチ機構に相当するクラッチであって、動力分割機構３におけるキャリヤ８とサンギヤ５との間、あるいはキャリヤ８とロータ軸１１との間に設けられている。

動力分割機構３におけるリングギヤ６から伝達されたトルクを出力する出力ギヤ１２が設けられている。この出力ギヤ１２がこの発明の実施形態における出力部材に相当し、出力ギヤ１２とリングギヤ６とを選択的に連結する出力クラッチＣ０が設けられている。したがって、出力クラッチＣ０が係合し、かつ第１モータ４が反力トルクを発生している状態では、エンジン１の出力トルクが動力分割機構３を介して出力ギヤ１２に伝達される。このようなエンジン１から動力分割機構３を介して出力ギヤ１２に到るトルクの伝達を、上記の出力クラッチＣ０によって行い、またそのトルク伝達を出力クラッチＣ０によって遮断するようになっている。

エンジン１の出力軸２やこれと一体となって回転する入力軸９などに対して平行にカウンタ軸１３が配置されている。カウンタ軸１３にはドリブンギヤ１４とドライブギヤ１５とが設けられており、ドリブンギヤ１４が上記の出力ギヤ１２に噛み合っている。

さらに、カウンタ軸１３と平行に、発電機能のある第２モータ（ＭＧ２）１６が配置されている。第２モータ１６におけるロータ１７と一体となっているロータ軸１８にはドライブギヤ１９が設けられており、ドライブギヤ１９は上記のドリブンギヤ１４に噛み合っている。第２モータ１６は、前述した第１モータ４と同様に、例えば永久磁石式の同期電動機であって、電力が供給されることによりトルクを出力し、前記出力ギヤ１２から出力されたトルクに第２モータ１６の出力トルクを加えるように構成されている。

前記カウンタ軸１３や第２モータ１６と平行に終減速機であるデファレンシャルギヤ２０が設けられている。このデファレンシャルギヤ２０のリングギヤ２１が、カウンタ軸１３上のドライブギヤ１５に噛み合っている。

上記の第１モータ４および第２モータ１６は、バッテリやキャパシタなどからなる蓄電装置２２やインバータ２３を含む電源部２４にそれぞれ電気的に接続されている。そして、第１モータ４および第２モータ１６は、電源部２４によって制御されて、それぞれモータとして動作し、あるいは発電機として動作し、さらには第１モータ４で発電した電力で第２モータ１６をモータとして動作させるように構成されている。

図２は上述した駆動装置を更に具体化した例を示す断面図である。なお、図２では、主として、動力分割機構３とその周辺の機構を示してある。図２に示す駆動装置は、エンジン１側のフロントハウジング３０と、フロントハウジング３０に続けて設けられているミッドハウジング３１とを備えている。フロントハウジング３０は、エンジン１側に開口し、かつその開口端から窪んだ位置に隔壁部３２を有する形状であって、開口端をエンジン１に密着させた状態でエンジン１に連結される。隔壁部３２のうち、エンジン１の出力軸２と同一の回転中心軸線上の位置に貫通孔が形成され、その貫通孔に前記入力軸９が挿入され、入力軸９は軸受３３によって回転可能に支持されている。

フロントハウジング３０に連結されているミッドハウジング３１には、前記隔壁部３２に対向している隔壁部３４が一体に形成されている。これらの隔壁部３２，３４によって区画された収容室の内部に、前述した動力分割機構３および出力ギヤ１２、出力クラッチＣ０が配置されている。ミッドハウジング３１における隔壁部３４には、入力軸９の回転中心軸線に軸線を一致させた貫通孔が形成され、その貫通孔の内部にロータ軸１１の一端部が挿入されている。隔壁部３４には第１モータ４側に突出したボス部（円筒部）３５が形成され、そのボス部３５の内周面とロータ軸１１の一端部の外周面との間に配置されている軸受３６によって、ロータ軸１１が回転可能に支持されている。

ロータ軸１１の一端部は、入力軸９の先端部（図２での左側端部）の外周側に延びており、これらロータ軸１１の一端部の内周面と入力軸９の先端部の外周面との間に軸受３７が配置されている。したがって、入力軸９の先端部は、その軸受３７およびロータ軸１１を介してミッドハウジング３１における隔壁部３４によって支持されている。

ロータ軸１１の前記一端部の外周側にサンギヤ軸３８が設けられている。サンギヤ軸３８は、動力分割機構３における反力要素となっているサンギヤ５が外周面に形成された円筒状の軸であって、ロータ軸１１にスプライン嵌合させられている。サンギヤ軸３８の外周側にサンギヤ軸３８と同心円上に円筒状のクラッチハブ３９が配置され、そのクラッチハブ３９の内周面に歯が形成され、このクラッチハブ３９によってリングギヤ６が構成されている。サンギヤ５とリングギヤ６とに噛み合っているプラネタリピニオン７は、ピニオンピン４０によって回転可能に保持されている。ピニオンピン４０の両端部はプラネタリピニオン７から突出している。一方、プラネタリピニオン７の前記隔壁部３２側（図２の右側）の側面に対向するフランジ部４１が前記入力軸９に一体に形成されている。プラネタリピニオン７の一端部がそのフランジ部４１に固定されており、したがってフランジ部４１がキャリヤ８の一部となっている。

なお、クラッチハブ３９の前記隔壁部３２側の端部には、内周側（図２の下側）に延びたフランジ部４２が一体に形成されている。そのフランジ部４２の内周側の端部は、キャリヤ８となっている前記フランジ部４１の内周端部と隔壁部３２の先端部との間に延びている。そして、フランジ部４２の内周側の端部とキャリヤ８となっている前記フランジ部４１の内周端部との間、およびフランジ部４２の内周側の端部と隔壁部３２の先端部との間にスラスト軸受が配置され、これらのスラスト軸受によってクラッチハブ３９が回転可能に保持されるとともに、軸線方向（図２の左右方向）での位置が決められている。

リングギヤ６の一部となっているクラッチハブ３９は前述した出力クラッチＣ０を構成している一部材である。すなわち、出力クラッチＣ０は、伝達トルク容量を連続的に変化させることのできる摩擦クラッチであり、摩擦力に応じた伝達トルク容量となる摩擦係合部４３と、摩擦係合部４３に対して推力を与える駆動部４４とを有している。摩擦係合部４３は、従来の摩擦式クラッチと同様に、互いに摩擦接触するディスクとプレートとを有し、プレートはクラッチハブ３９にスプライン嵌合している。そのクラッチハブ３９の外周側にクラッチドラム４５がクラッチハブ３９と同心円上に配置されており、前記プレートと交互に配置されたディスクがクラッチドラム４５の内周面にスプライン嵌合している。

クラッチドラム４５における一方の端部（図２での右側端部）は、フロントハウジング３０の隔壁部３２側に延びていて、その隔壁部３２に沿う環状の中空部であるシリンダ部４６を形成している。シリンダ部４６は、摩擦係合部４３に向けて開口しており、シリンダ部４６の内部に摩擦係合部４３を押圧するピストン４７が収容されている。すなわち、駆動部４４は、これらシリンダ部４６およびピストン４７によって構成されている。

さらに、シリンダ部４６は、フロントハウジング３０における隔壁部３２の内周部に形成されたボス部４８に取り付けられている。すなわち、シリンダ部４６の内周部にボス部４８が相対回転可能に嵌合している。そして、ボス部４８には、油路４９が形成されており、その油路４９は、シリンダ部４６を支持しているボス部４８の外周面に開口している。これに対してシリンダ部４６には、油路４９に連通している貫通部が形成されている。したがって、駆動部４４には油路４９を介して油圧が供給される。すなわち、出力クラッチＣ０を支持している箇所に油路４９が形成されており、そのため油路構成が簡素なものになっている。なお、符号５０はリターンスプリングを示し、出力クラッチＣ０を解放させる方向にピストン４７を押圧している。

ここで、出力クラッチＣ０の動力分割機構３に対する相対位置について説明すると、出力クラッチＣ０は、動力分割機構３の回転中心軸線（入力軸９およびロータ軸１１の中心軸線）を中心とした環状をなしていて、動力分割機構３と同一の軸線上に隣接して配置されている。特に図２に示す例では、出力クラッチＣ０のうち摩擦係合部４３は動力分割機構３の外周側に配置されているのに対して、駆動部４４は動力分割機構３に対して同一軸線上で隣接して配置されている。

この出力クラッチＣ０に対して動力分割機構３を挟んだ反対側にシリーズクラッチＣＳが配置されている。シリーズクラッチＣＳは、動力分割機構３に対して回転中心軸線方向に並んでいて、ミッドハウジング３１の隔壁部３４側に配置されている。シリーズクラッチＣＳは、全体として環状をなすシリンダ部５１とそのシリンダ部５１の外周側に繋がっているクラッチドラム５２とを有している。シリンダ部５１は、隔壁部３４に一体に形成されているボス部５３の外周部に回転可能に嵌合してボス部５３によって支持され、さらにサンギヤ軸３８に連結されている。他方、クラッチドラム５２の内周側でクラッチドラム５２と同心円上となる位置に円筒状のクラッチハブ５４が配置されている。このクラッチハブ５４は、前述したピニオンピン４０の他方の端部に取り付けられている。すなわち、クラッチハブ５４はキャリヤ８に一体化されている。そして、クラッチハブ５４にクラッチディスクがスプライン嵌合し、またクラッチドラム５２の内周部にクラッチプレートがスプライン嵌合している。これらクラッチディスクおよびクラッチプレートを摩擦接触させるためのピストン５５がシリンダ部５１の内部に回転中心軸線方向に前後動するように配置されている。このシリーズクラッチＣＳに対する油圧の供給および排出は、隔壁部３４の内部に形成されている油路５６を介して行われる。上記のサンギヤ軸３８はロータ軸１１に連結されているので、結局、シリーズクラッチＣＳは、キャリヤ８と第１モータ４とを選択的に連結するように構成されている。したがって、シリーズクラッチＣＳは、動力分割機構３と同一軸線上で動力分割機構３に隣接して配置されている。

図２に示す構成では、出力ギヤ１２は動力分割機構３および出力クラッチＣ０の外周側を覆っている円筒部材５７の外周部に形成されている。すなわち、円筒部材５７の外周部に形成された歯が出力ギヤ１２となっている。円筒部材５７の外周部のうち出力ギヤ１２の歯に隣接する位置にパーキングギヤ５８が形成されている。パーキングギヤ５８は、シフトポジションとしてパーキングポジションが選択された場合に、図示しないパーキングロックポールを噛み合わせることにより、出力ギヤ１２の回転を止め、ひいては車両を停止状態に維持するためのものである。

出力ギヤ１２におけるフロントハウジング３０側の端部の内周部に軸受５９が嵌合させられている。この軸受５９はフロントハウジング３０に形成された大径ボス部６０の外周面に嵌合させられている。すなわち、出力ギヤ１２の一方の端部は、軸受５９を介してフロントハウジング３０の隔壁部３２によって回転可能に支持されている。また出力ギヤ１２におけるミッドハウジング３１側の端部の外周部に他の軸受６１が嵌合させられている。この軸受６１はミッドハウジング３１に形成された大径円筒部６２の内周面に嵌合させられている。すなわち、出力ギヤ１２の他方の端部は、軸受６１を介してミッドハウジング３１の隔壁部３４によって回転可能に支持されている。結局、出力ギヤ１２は、その回転中心軸線方向の両端部で軸受５９，６１を介して各隔壁部３２，３４によって支持されている。そして、前記クラッチドラム４５の外周部と出力ギヤ１２の一部となっている円筒部材５７の内周部とにスプライン歯が形成されており、それらのスプライン歯によってクラッチドラム４５と出力ギヤ１２とが連結されている。すなわち、リングギヤ６と出力ギヤ１２とを出力クラッチＣ０によって選択的に連結するように構成されている。

図２に示す構成では、動力分割機構３に対してトルクを伝達し、また動力分割機構３から出力されるトルクを伝達する二つの摩擦係合機構すなわち出力クラッチＣ０とシリーズクラッチＣＳとが設けられている。これらのクラッチＣ０，ＣＳは、動力分割機構３と同一軸線上でかつ動力分割機構３の両側に隣接して配置されている。したがって、図２に示す構成では、入力軸９あるいはロータ軸１１を中心とした半径方向に並べて（あるいは重ねて）配置する部材の数が少なくなるので、駆動装置の全体としての外径を小さくし、車載性の良好な駆動装置とすることができる。また、これらのクラッチＣ０，ＣＳには、各クラッチＣ０，ＣＳが嵌合させられているボス部４８，５３から油圧を供給するように構成されているので、油路の構成を簡素化し、製造性の良好な駆動装置とすることができる。

この発明の実施形態である上記の駆動装置は、外径を小さくして車載性の向上を図ることができるだけでなく、複数の走行モードを設定することができる。その走行モードは、大きく分けてＥＶ（Electric Vehicle）モードとハイブリッド（ＨＶ）モードとであり、ＨＶモードにはシリーズモードとシリーズパラレルモードとがある。これらの走行モードの選択や各走行モードでの駆動力の制御などを行うためのハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）１００が設けられている。図３はそのＨＶ−ＥＣＵ１００を中心とした制御信号系統を示すブロック図である。ＨＶ−ＥＣＵ１００は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されるデータおよび予め記憶しているデータならびにプログラムを使用して演算を行い、演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。その入力されるデータの例を挙げると、車速、アクセル開度（もしくは駆動要求量）、第１モータ４の回転数、第２モータ１６の回転数、出力軸回転数（前記出力ギヤ１２もしくはカウンタ軸１３の回転数）、蓄電装置２２の電圧や電流（バッテリ電圧・電流）などである。制御指令信号の例を挙げると、第１モータ４のトルク指令信号、第２モータ１６のトルク指令信号、エンジン１のトルク指令信号、シリーズクラッチＣＳの油圧指令信号ＰｂＣＳ、出力クラッチＣ０の油圧指令信号ＰｂＣ０、ブレーキＢ０の油圧指令信号ＰｂＢ０などである。なお、各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０の油圧は、それぞれの油圧指令信号ＰｂＣＳ，ＰｂＣ０，ＰｂＢ０によって図示しないソレノイドバルブの電流を制御することにより行われる。これは、従来知られている車両用自動変速機における油圧の制御と同様である。

さらに、モータ用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）１０１およびエンジン用電子制御装置（ＥＮＧ−ＥＣＵ）１０２が設けられている。これらの電子制御装置１０１，１０２は、上記のＨＶ−ＥＣＵ１００と同様に、マイクロコンピュータを主体に構成され、入力されるデータおよび予め記憶しているデータならびにプログラムを使用して演算を行い、演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。ＭＧ−ＥＣＵ１０１は、ＨＶ−ＥＣＵ１００から伝送される第１モータ４および第２モータ１６のトルク指令信号に基づいて演算を行い、第１モータ４の電流および第２モータ１６の電流を制御する信号を出力する。また、ＥＮＧ−ＥＣＵ１０２は、ＨＶ−ＥＣＵ１００から伝送されるエンジントルク指令信号に基づいて演算を行い、エンジン１に付設されている電子スロットルバルブ（図示せず）の開度信号やエンジン１に対する燃料の供給を制御する噴射信号を出力するように構成されている。

図４は、各走行モードを設定するためのクラッチＣ０，ＣＳおよびブレーキＢ０の係合および解放の状態をまとめて示す係合作動表である。なお、図４で「〇」印は係合していることを示し、空欄は解放していることを示す。ＥＶモードは、蓄電装置２２の電力で走行するモードであり、第２モータ１６のみを駆動する単駆動モードと、二つのモータ４，１６を駆動する両駆動モードとがある。さらに、単駆動モードでは、第１モータ４を回転させないモード（ＭＧ１切り離しモード）と、第１モータ４を連れ回すモード（ＭＧ１引き摺りモード）とが可能である。前者のＭＧ１切り離しモードは、各クラッチＣ０，ＣＳおよびブレーキＢ０の全てを解放状態にする。また、第２モータ１６が蓄電装置２２の電力で駆動される。したがって、第２モータ１６による駆動トルクがカウンタ軸１３を経由してデファレンシャルギヤ２０に伝達される。その場合、ドリブンギヤ１４が回転することにより出力ギヤ１２が回転するが、キャリヤ８が自由に回転することができるために、エンジン１や第１モータ４は停止状態を維持することができる。これに対して、後者のＭＧ１引き摺りモードは、出力クラッチＣ０のみを係合させ、その状態で第２モータ１６を蓄電装置２２の電力で駆動する。この場合、動力分割機構３のキャリヤ８が入力軸９に連結され、その回転が止められるから、サンギヤ５およびこれに連結されているロータ軸１１ならびにロータ１０が第２モータ１６とは反対方向（負方向）に回転する。この動作状態を動力分割機構３を構成している遊星歯車機構についての共線図として図５の（ａ）に示してある。さらに、その状態でブレーキＢ０を係合させて入力軸９およびキャリヤ８を固定すれば、第１モータ４がトルクを出力することに対する反力トルクをキャリヤ８で受け持つことができるので、第１モータ４を負方向に回転させ、かつ第２モータ１６を正方向に回転させて、これら二つのモータ４，１６のトルクで走行する両駆動モードとなる。

シリーズモードは、シリーズクラッチＣＳを係合させてエンジン１によって第１モータ４を駆動し、その第１モータ４で発電した電力によって第２モータ１６を駆動して走行するモードである。したがって、図１もしくは図２に示す構成では、シリーズクラッチＣＳによってサンギヤ５とキャリヤ８とが連結されることにより動力分割機構３の全体が一体となって回転する。その結果、第１モータ４がエンジン１によって駆動されて発電する。しかしながら、出力クラッチＣ０が解放していてリングギヤ６と出力ギヤ１２とが連結されていないので、エンジン１の出力トルクは出力ギヤ１２に伝達されることはない。図５の（ｂ）はその状態を共線図で示しており、サンギヤ５およびリングギヤ６ならびにキャリヤ８は同一回転数になっている。

ＨＶモードでの前進時における無段状態は、エンジン１の回転数を第１モータ４によって制御し、その結果、第１モータ４で発生した電力を第２モータ１６に供給して第２モータ１６が駆動トルクを出力する。その動作状態を図５の（ｃ）に共線図で示してある。エンジン１の出力トルクは動力分割機構３のキャリヤ８に伝達され、キャリヤ８が正方向に回転する。その状態で、第１モータ４を発電機として動作させることによりサンギヤ５に負方向のトルクを加える。こうすることによりリングギヤ６およびこれと一体の出力ギヤ１２に正方向のトルクが伝達される。一方、第１モータ４によって発電された電力は、第２モータ１６に供給されて第２モータ１６がモータとして機能し、その出力トルクが前記出力ギヤ１２から伝達されるトルクにカウンタ軸１３を介して加えられる。したがって、エンジン１が出力する動力の一部が、動力分割機構３を介して出力ギヤ１２からデファレンシャルギヤ２０に向けて出力され、かつエンジン１が出力する動力の他の部分が一旦電力に変換された後、第２モータ１６から駆動トルクとしてデファレンシャルギヤ２０に向けて出力される。そして、第１モータ４の回転数を変化させることによりエンジン１の回転数が変化する。したがって、エンジン１の回転数を例えば燃費が最適になる回転数に制御することができる。

ＨＶモードでの前進時の固定状態は各クラッチＣ０，ＣＳを係合させることにより設定され、したがって動力分割機構３の全体が一体となって回転する。したがって、エンジン１に加えて各モータ４，１６をモータとして駆動させてトルクを出力させることにより、エンジン１および各モータ４，１６のトルクで走行するいわゆる両駆動状態となる。その動作状態を図５の（ｄ）に共線図で示してある。これら二つのクラッチＣ０，ＣＳを係合させることにより動力分割機構３におけるキャリヤ８とサンギヤ５とが連結されるので、動力分割機構３はその全体が一体となって回転する。したがって、エンジン１が出力したトルクは、動力分割機構３によって増減されることなく出力ギヤ１２に伝達される。その場合、第１モータ４は動力分割機構３を介してエンジン１に連結された状態になるので、蓄電装置２２の電力で第１モータ４をモータとして動作させることにより、第１モータ４の出力トルクを駆動トルクとして、エンジン１の出力トルクに加えることができる。また同様に、蓄電装置２２の電力で第２モータ１６をモータとして動作させることにより、第２モータ１６の出力トルクを駆動トルクとして、エンジン１の出力トルクに加えることができる。

上述したＥＶモードおよびシリーズモードは、各モータ４，１６の出力トルクで走行し、もしくは第２モータ１６の出力トルクで走行するモードであるから、最大駆動トルクはモータ４，１６の特性に応じて制限される。例えばシリーズモードで出力できる最大駆動トルクは、図６に示すように、第２モータ１６の特性に応じたものとなり、車速がある程度増大した後は、車速の増大に従って低下する。したがって、シリーズモードとシリーズパラレルモードとの切り替え制御を行うためには、図６に示すように、車速と出力軸トルク（もしくは要求トルク）とによって各モードの領域を定めたマップを用意しておき、実際の走行状態が属しているモードを設定することとすればよい。

なお、この発明では、第２クラッチ機構における少なくとも駆動部が動力分割機構と同一軸線上で動力分割機構に隣接して配置されていればよいのであり、したがって駆動部に加えて摩擦係合部も動力分割機構と同一軸線上で動力分割機構に隣接して配置されていてもよい。

１…エンジン、 ２…出力軸（クランクシャフト）、 ３…動力分割機構、 ４…第１モータ（ＭＧ１）、 Ｃ０…出力クラッチ、 ＣＳ…シリーズクラッチ、 １２…出力ギヤ、 １６…第２モータ（ＭＧ２）、 ４３…摩擦係合部、 ４４…駆動部。

Claims (1)

1. 出力軸を有する内燃機関と、
   ロータを有する発電機能のある第１モータと、
   前記第１モータによって発電した電力で他のロータを回転させて駆動トルクを出力する第２モータと、
   前記第２モータから駆動トルクが伝達される出力部材と、
   前記内燃機関からトルクが伝達される入力要素および前記第１モータからトルクが伝達される反力要素ならびに前記出力部材にトルクを出力する出力要素の少なくとも三つの回転要素によって差動作用を行う動力分割機構と
   を備えているハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記内燃機関の前記出力軸を前記第１モータの前記ロータに連結することにより前記第１モータを発電機として機能させかつ前記第１モータによって発電した電力で前記第２モータを動作させるシリーズモードを設定する第１クラッチ機構と、
   前記出力要素と前記出力部材との間に設けられて前記出力要素のトルクを前記出力部材に伝達することにより前記内燃機関が出力したトルクを前記動力分割機構を介して前記第１モータ側と前記出力部材側とに分割して伝達させてシリーズパラレルモードを設定する第２クラッチ機構とを備え、
   前記第１クラッチ機構は、前記動力分割機構と同一の軸線上でかつ前記動力分割機構に隣接して配置され、かつ
   前記第２クラッチ機構は、摩擦力によってトルクを伝達する摩擦係合部と前記摩擦係合部を油圧によって押圧して前記摩擦係合部を係合させる駆動部とを有するとともに、前記摩擦係合部と前記駆動部とのうち少なくとも前記駆動部が前記動力分割機構と同一の軸線上でかつ前記動力分割機構を挟んで前記第１クラッチ機構とは反対側で前記動力分割機構に隣接して配置されている
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。