JP2018154326A - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

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    • B60K6/50Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54Transmission for changing ratio
    • B60K6/547Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/727Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
    • F16H3/728Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path with means to change ratio in the mechanical gearing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92Hybrid vehicles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

【課題】EV走行時に電力消費量の低減を図ることが可能なハイブリッド車両用駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置10は、エンジン11、第1モータ12、第2モータ13、第1差動機構14、第2差動機構15、第1係合機構CL1および第2係合機構CL2を備える。第1差動機構は、エンジン11が接続された第1回転要素25と、第2モータ13が接続された出力部材16に接続された第2回転要素26と、第3回転要素27とを備える。第2差動機構15は、第1モータ12が接続された第4回転要素28と、第3回転要素27に接続された第5回転要素29と、第6回転要素30とを備える。第1係合機構CL1は、第1回転要素25と第6回転要素30とを互いに連結する係合状態またはその連結を解く解放状態に切り替える。第2係合機構CL2は、第4回転要素28と第6回転要素30とを連結する係合状態またはその連結を解く解放状態に切り替える。【選択図】図1

Description

本発明は、内燃機関と、第1モータと、第2モータとを駆動力源として備え、駆動力源から出力された駆動トルクを駆動輪に連結された出力部材に伝達するハイブリッド車両用駆動装置に関するものである。
従来、内燃機関と第1モータ・ジェネレータとを、差動作用のある分配機構を介して駆動輪が連結された出力部材に連結し、内燃機関から分配機構に入力された駆動トルクに対して第1モータ・ジェネレータによって反力トルクを与えて、出力部材に駆動トルクを出力するハイブリッド車の駆動装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の分配機構は、二組の遊星歯車機構を組み合わせて四つの回転要素を有する歯車機構として構成されている。四つの回転要素のいずれかの要素は、内燃機関からトルクが入力される入力要素とされる。他のいずれかの要素は、入力要素から伝達される駆動トルクに対する反力トルクが第1モータ・ジェネレータから入力される反力要素とされる。そして、入力要素と反力要素とともに差動作用をなす他の二つの要素は、連結機構により出力部材に選択的に連結される。出力部材には、第2モータ・ジェネレータが連結されている。内燃機関が出力した駆動トルクを分配機構によって第1モータ・ジェネレータと出力部材側とに分配するとともに、第2モータ・ジェネレータによって駆動トルクのアシストを行う。また、前述したハイブリッド車の駆動装置は、分配機構と出力部材との間に、少なくとも二段に変速比を変化させる変速機が設けられている。このように、前述したハイブリッド車の駆動装置は、内燃機関が出力した駆動トルクを分配機構で出力要素と第1モータ・ジェネレータとに分配し、出力要素から出力される駆動トルクを変速機で増減して出力部材に伝達するHV(Hybrid Vehicle)モードで走行することができるとともに、内燃機関の運転を停止し、かつ第2モータ・ジェネレータが出力する駆動トルクを走行用として使用するEV(Electric Vehicle)モードで走行することが可能である。
特開2005−155891号公報
しかしながら、上述した従来のハイブリッド車の駆動装置は、第2モータ・ジェネレータが出力する駆動トルクで走行するEV走行時に、第1モータ・ジェネレータを引き摺って回転させてしまい、それに伴う引き摺りロスが増加するおそれがある。第1モータ・ジェネレータの引き摺り損失を低減するためには、第1モータ・ジェネレータのコギングトルクまたは、いわゆるd軸ロックを利用することが考えられる。しかし、この場合には、電力消費量の増加を引き起こすことがある。そのため、従来のハイブリッド車用駆動装置では、EV走行時に、電力消費量の低減を図る点で改善の余地があった。
本発明は、EV走行時に電力消費量の低減を図ることが可能なハイブリッド車両用駆動装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は、内燃機関と、第1モータと、第2モータとを駆動力源として備え、前記駆動力源から出力された駆動力を駆動輪に連結された出力部材に伝達するハイブリッド車両用駆動装置において、前記内燃機関が接続された第1回転要素と、前記第2モータおよび前記出力部材に接続された第2回転要素と、第3回転要素とを備えた第1差動機構と、前記第1モータが接続された第4回転要素と、前記第3回転要素に接続された第5回転要素と、第6回転要素とを備えた第2差動機構と、前記第1回転要素または前記第2回転要素と前記第6回転要素とを互いに連結する係合状態またはその連結を解く解放状態に切り替える第1係合機構と、前記第4回転要素、前記第5回転要素および前記第6回転要素のうちのいずれか2つの回転要素を互いに連結する係合状態またはその連結を解く解放状態に切り替える第2係合機構とを備えたことを特徴とするものである。
本発明における第1係合機構は、前記第1回転要素または前記第2回転要素と前記第6回転要素とを選択的に連結するように構成されていてよい。
本発明における第2係合機構は、前記第4回転要素ないし第6回転要素のうちの2つの回転要素を選択的に連結するように構成されていればよく、したがって第2係合機構は、第4回転要素と第5回転要素とを連結し、または第4回転要素と第6回転要素とを連結し、あるいは第5回転要素と第6回転要素とを連結するように構成されていてよい。
本発明における第1差動機構や第2差動機構は、遊星歯車機構によって構成することができ、したがって各回転要素は、サンギヤあるいはリングギヤもしくはキャリヤのいずれかとすることができる。
本発明によれば、例えばEV走行時に、第1係合機構と第2係合機構とを解放状態にそれぞれ切り替えることで、第1差動機構から第2差動機構にトルクが伝達されないように第2差動機構から第1差動機構を切り離すことができる。したがって、EV走行時に、第1モータにトルクが作用することを抑制できるため、第1モータに電力を供給することなく、第1モータを停止した状態を維持することができる。その結果、第1モータを停止させた状態を維持するための電力消費量を低減することができる。または、第1モータを連れ回すことによる動力損失を補てんするために第2モータの出力を増大させることによる電力消費量の増大を抑制できる。
本発明の実施形態で対象とするハイブリッド車両に用いられる駆動装置の一例を概念的に示すブロック図である。 第1実施形態の駆動装置を示すスケルトン図である。 図2に示す駆動装置により設定される走行モードの一例を示す説明図である。 図3に示す第1モードの動作状態を示す共線図である。 図3に示す第2モードの動作状態を示す共線図である。 図3に示す第3モードの動作状態を示す共線図である。 図3に示す第4モードの動作状態を示す共線図である。 図3に示す第5モードの動作状態を示す共線図である。 図3に示す第6モードの動作状態を示す共線図である。 第1モードおよび第3モードの走行領域の一例を示す説明図である。 第4モードおよび第6モードの走行領域の一例を示す説明図である。 第2実施形態の駆動装置における第2モードの動作状態を示す共線図である。 第3実施形態の駆動装置における第2モードの動作状態を示す共線図である。 第4実施形態の駆動装置における第2モードの動作状態を示す共線図である。 第5実施形態の駆動装置を示すスケルトン図である。 図15に示す駆動装置により設定される走行モードの一例を示す説明図である。 図16に示す第1モードの動作状態を示す共線図である。 図16に示す第2モードの動作状態を示す共線図である。 図16に示す第3モードの動作状態を示す共線図である。 図16に示す第4モードの動作状態を示す共線図である。 図16に示す第5モードの動作状態を示す共線図である。 図16に示す第6モードの動作状態を示す共線図である。 第6実施形態の駆動装置における第2モードの動作状態を示す共線図である。 第7実施形態の駆動装置における第2モードの動作状態を示す共線図である。 第8実施形態の駆動装置における第2モードの動作状態を示す共線図である。 図1に示した駆動装置の他の実施形態を概念的に示すブロック図である。 第9実施形態の駆動装置を示すスケルトン図である。 図27に示す駆動装置により設定される走行モードの一例を示す説明図である。 図28に示す第1モードの動作状態を示す共線図である。 図28に示す第2モードの動作状態を示す共線図である。 図28に示す第3モードの動作状態を示す共線図である。 図28に示す第4モードの動作状態を示す共線図である。 図28に示す第5モードの動作状態を示す共線図である。 図28に示す第6モードの動作状態を示す共線図である。 第10実施形態の駆動装置における第2モードの動作状態を示す共線図である。 第11実施形態の駆動装置における第2モードの動作状態を示す共線図である。 第12実施形態の駆動装置における第2モードの動作状態を示す共線図である。 第13実施形態の駆動装置を示すスケルトン図である。 図38に示す駆動装置により設定される走行モードの一例を示す説明図である。 図39に示す第1モードの動作状態を示す共線図である。 図39に示す第2モードの動作状態を示す共線図である。 図39に示す第3モードの動作状態を示す共線図である。 図39に示す第4モードの動作状態を示す共線図である。 図39に示す第5モードの動作状態を示す共線図である。 図39に示す第6モードの動作状態を示す共線図である。 第14実施形態の駆動装置における第2モードの動作状態を示す共線図である。 第15実施形態の駆動装置における第2モードの動作状態を示す共線図である。 第16実施形態の駆動装置における第2モードの動作状態を示す共線図である。 第17実施形態の駆動装置を示すスケルトン図である。 図49に示す駆動装置の走行モードの一例を示す説明図である。 図50に示す第1モードの動作状態を示す共線図である。 図50に示す第3モードの動作状態を示す共線図である。 第18実施形態の駆動装置を示すスケルトン図である。 図53に示す駆動装置により設定される走行モードの一例を示す説明図である。 図54に示すデュアルモードの動作状態を示す共線図である。 図54に示すシングルモードの動作状態を示す共線図である。 図54に示すFix-Loモードの動作状態を示す共線図である。 図54に示すHV-Hiモードの動作状態を示す共線図である。 図54に示すFix-Hiモードの動作状態を示す共線図である。 図54に示すHV-Loモードの動作状態を示す共線図である。
図1は、本発明の実施形態で対象とするハイブリッド車両(以下、「車両」と称す)に使用される駆動装置10の一例を概念的に示す。図1に示すように、駆動装置10は、内燃機関であるエンジン11、第1モータ12、第2モータ13、第1差動機構の一例である第1遊星歯車機構14、第2差動機構の一例である第2遊星歯車機構15、出力部材16、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、ブレーキ機構BK、PCU20、油圧コントローラ21、ハイブリッド車両を制御するHV-ECU22、エンジン11を制御するENG-ECU23、モータ12および13を制御するMG-ECU24、およびバッテリ33を備えている。なお、バッテリ33は、二次電池やキャパシタなどの蓄電装置を含み、ハイブリッド車両は外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド車両でもよい。
例えば、第1モータ12および第2モータ13は、モータ・ジェネレータを使用することができる。この駆動装置10は、第1モータ12が発電した電力を使用して第2モータ13を駆動することにより、第2モータ13により車両を駆動する走行モードを設定することができる。
第1遊星歯車機構14は、エンジン11が出力したトルクが入力される第1回転要素25、出力部材16が連結されている第2回転要素26、および第3回転要素27により差動作用を行う。第2遊星歯車機構15は、第1モータ12が連結されている第4回転要素28、第3回転要素27に連結されている第5回転要素29、および第6回転要素30により差動作用を行う。
第1クラッチ機構CL1は、第1遊星歯車機構14のうちの一つの回転要素と、第2遊星歯車機構15のうちの一つの回転要素とを選択的に連結する。図1に示す例では、第1回転要素25と第6回転要素30とを選択的に連結するように第1クラッチ機構CL1が設けられている。この第1クラッチ機構CL1を連結状態にすることにより、複合遊星歯車機構が形成される。なお、第1クラッチ機構CL1により、第2回転要素26と第6回転要素30とを選択的に連結してもよい。
第2クラッチ機構CL2は、第2遊星歯車機構15の回転要素の全てを一体的に回転させるように、第2遊星歯車機構15における少なくともいずれか二つの回転要素を選択的に連結する。具体的には、第2クラッチ機構CL2は、第4回転要素28と第6回転要素30とを選択的に連結し、または第4回転要素28と第5回転要素29とを選択的に連結し、あるいは第5回転要素29と第6回転要素30とを選択的に連結する。図1に示す駆動装置10では、第2クラッチ機構CL2は、第4回転要素28と第6回転要素30とを選択的に連結するように構成されている。
ブレーキ機構BKは、第1回転要素25と固定部材32との間に設けられ、第1回転要素25と固定部材32とを選択的に連結する。なお、ブレーキ機構BKを省略してもよい。
第1クラッチ機構CL1および第2クラッチ機構CL2は、例えば、油圧によって制御される湿式多板クラッチなどの摩擦式のクラッチ、あるいはドグクラッチなどを採用することができる。同様に、ブレーキ機構BKは油圧によって制御される摩擦式ブレーキあるいはドグブレーキなどを採用することができる。油圧コントローラ21は、HV_ECU22から出力された指令値に応じて第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2およびブレーキ機構BKに対する油圧の供給を個別に制御する。
HV_ECU22には、車速センサ34、アクセルセンサ35、MG1回転数センサ36、MG2回転数センサ37、出力軸回転数センサ38およびバッテリセンサ31がそれぞれ接続されている。つまりHV_ECU22には、アクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度、車速、第1モータ12の出力回転数、第2モータ13の出力回転数、出力部材16の回転数、およびバッテリ33の充電残量(SOC)などの情報が入力される。HV_ECU22は、これらの情報に基づいてエンジン11、第1モータ12および第2モータ13などを制御するために、油圧コントローラ21、ENG_ECU23およびMG_ECU24に制御信号を出力する。ENG_ECU23は、HV_ECU22から伝達された制御信号に基づいてエンジン11などを制御し、MG_ECU24は、HV_ECU22から伝達された制御信号に基づいてPCU20を制御する。
PCU20は、バッテリ33と第1モータ12および第2モータ13との間で電力変換を行なうコンバータ39およびインバータ40を備えている。具体的に、PCU20は、第1モータ12および第2モータ13を駆動するための電力をこれらのモータに供給するとともに、第1モータ12および第2モータ13により発電された電力をバッテリ33に蓄電するように構成されている。
[第1実施形態]
図2は、図1に示す駆動装置10をより具体化した一例としての駆動装置10を示す。図2に示す駆動装置10は第1遊星歯車機構14の入力軸42と第2モータ13のロータ49とが異なる軸上に配置された複軸式の駆動装置であり、エンジン11、第1モータ12、第2モータ13、第1遊星歯車機構14、第2遊星歯車機構15、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、ブレーキ機構BK、デファレンシャルギヤ47および駆動輪53を備えている。図2に示す駆動装置10は、フロントエンジン・フロントドライブ車(FF車)あるいはリヤエンジン・リヤドライブ車(RR車)など、エンジン横置きタイプの車両に適するように構成した例である。なお、車幅方向において、エンジン11と各クラッチ機構CL1,CL2が、第1モータ12を挟んで配置されている。
第1遊星歯車機構14は、第1サンギヤS1、第1キャリヤC1、および第1サンギヤS1と同心円上に配置された内歯歯車の第1リングギヤR1の三つの回転要素により差動作用を行うように構成されたシングルピニオン型遊星歯車機構である。第1キャリヤC1は、第1サンギヤS1および第1リングギヤR1に噛み合う複数の第1ピニオンギヤP1を回転可能に支持する。
エンジン11の出力軸41には、第1遊星歯車機構14の入力軸42が連結されている。入力軸42には、第1キャリヤC1が連結されている。したがって、エンジン11から出力された駆動トルクが、第1キャリヤC1に伝達される。なお、第1キャリヤC1と入力軸42とは、歯車機構などの伝動機構を介して連結されてもよい。また、出力軸41と入力軸42とは、ダンパ機構やトルクコンバータなどの機構を介して連結されてもよい。第1遊星歯車機構14は、エンジン11の出力軸41と同一の軸線Cnt上に配置されている。第1リングギヤR1には、出力部材16が連結されている。なお、第1遊星歯車機構14における第1キャリヤC1は、図1における第1回転要素25として機能し、第1リングギヤR1は、図1における第2回転要素26として機能し、第1サンギヤS1は、図1における第3回転要素27として機能する。
第2遊星歯車機構15は、三つの回転要素により差動作用を行うように構成されたシングルピニオン型遊星歯車機構である。具体的に、第2遊星歯車機構15は、第1モータ12のロータ43に連結された第2サンギヤS2と、第2サンギヤS2に対して同心円上に配置された内歯歯車であり、かつ第1サンギヤS1に連結された第2リングギヤR2と、第2サンギヤS2および第2リングギヤR2との間に介在する複数の第2ピニオンギヤP2と、第2ピニオンギヤP2を回転可能に支持する第2キャリヤC2とを備えている。第2遊星歯車機構15における第2サンギヤS2は、図1における第4回転要素28として機能し、第2リングギヤR2は、図1における第5回転要素29として機能し、第2キャリヤC2は、図1における第6回転要素30として機能する。
第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とは、この発明の実施形態における「第1係合機構」に相当する第1クラッチ機構CL1を制御することにより、選択的に連結される。例えば、この第1クラッチ機構CL1を係合させることにより、第1遊星歯車機構14と第2遊星歯車機構15とが連結されて複合遊星歯車機構を形成し、複合遊星歯車機構のトルク分割比に応じてトルクを伝達することができる。第2キャリヤC2と第2サンギヤS2とは、この発明の実施形態における「第2係合機構」に相当する第2クラッチ機構CL2を制御することにより、選択的に連結される。例えば、第2クラッチ機構CL2を係合させることにより第2キャリヤC2と第2サンギヤS2とが連結され、第2遊星歯車機構15の差動作用が規制される。入力軸42と固定部材32とは、この発明の実施形態における「第3係合機構」に相当するブレーキ機構BKを制御することにより、選択的に連結される。なお、ブレーキ機構BKは、エンジン11の出力軸41の逆回転を阻止する一方向クラッチにより構成してもよい。
駆動装置10において、軸線Cntと平行にカウンタシャフト44が配置されている。カウンタシャフト44の一方の端部には、出力部材16に噛み合うようにドリブンギヤ45が取り付けられており、また、カウンタシャフト44の他方の端部には、終減速機であるデファレンシャルギヤユニット47におけるリングギヤ48に噛み合うようにドライブギヤ46が取り付けられている。さらに、ドリブンギヤ45には、第2モータ13におけるロータ49に取り付けられたドライブギヤ50が噛み合っている。したがって、第2モータ13が出力した駆動トルクが出力部材16から出力された駆動トルクにドリブンギヤ45の部分で加えられる。このようにして合成された駆動トルクは、デファレンシャルギヤユニット47からドライブシャフト51,52を介して駆動輪53に伝達される。
図3は、図2に示す駆動装置10により選択可能な走行モードを示す図表である。駆動装置10の走行モードは、HV_ECU22によって第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、ブレーキ機構BK、エンジン11、第1モータ12、および第2モータ13を制御することにより第1モードから第6モードの間で設定可能である。図3において、「×」は係合要素の解放を、「○」は係合要素の係合または固定を表す。また、「−」はブレーキ機構BKが係合してもよく、または解放してもよいことを表す。
第1モード(EV Lo)は、電気自動車モード(EVモード)のうち、高車速かつ要求駆動力が大きい場合に選択される両駆動モードであり、第1モータ12および第2モータ13から駆動トルクを出力することにより、車両を走行させる。具体的に、第1モードは、第1クラッチ機構CL1、およびブレーキ機構BKを係合し、かつ第2クラッチ機構CL2を解放することにより設定される。第1モードは、第1モータ12から出力部材16に伝達されるトルクの増幅率が後述する第3モードよりも大きいEVモードのローモードである。
第2モード(EV Free)は、EVモードのうち、低車速かつ要求駆動力が小さい場合に選択される単独駆動モードであり、第2モータ13から駆動トルクを出力することにより、車両を走行させる。具体的には、第2モードは、原則的に、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、およびブレーキ機構BKをそれぞれ解放することにより設定される。第2モードでは、第1遊星歯車機構14と第2遊星歯車機構15とのトルクの伝達が遮断されるため、第1モータ12にはトルクが作用しない。なお、前述した第1モードや後述する第3モードへの切り替えの可能性が高い場合には、第1クラッチ機構CL1と第2クラッチ機構CL2とのいずれか一方を係合するとともに、ブレーキ機構BKを係合してもよい。
第3モード(EV Hi)は、第1モータ12から出力部材16に伝達されるトルクの増幅率が、第1モードよりも小さい両駆動モードのハイモードである。具体的には、第3モードは、第1クラッチ機構CL1を解放し、かつ第2クラッチ機構CL2およびブレーキ機構BKを係合させることにより設定される。
第4モード(HV Lo)は、ハイブリッドモードにおけるローモードであり、第1クラッチ機構CL1のみを係合させることにより設定される。具体的には、第4モードにおいて、第2モータ13はモータとして使用され、車両が前進する方向に回転するとともに、その回転数を増大させる方向にトルクを出力する。一方、第1モータ12は、エンジン11から出力された駆動トルクを複合遊星歯車機構を介して駆動輪53に伝達するための反力トルクを出力する。この反力トルクの向きが、第1モータ12の回転数を増大させる方向の場合には、第1モータ12がモータとして機能し、第1モータ12の回転数を減少させる方向の場合には、第1モータ12がジェネレータとして機能する。第4モードは、第1モータ12の回転数をゼロにまで減少させた場合に、エンジン回転数が出力部材16の回転数よりも高回転数となるため、ここでは、ローモードと称している。
第5モード(HV Fix)は、ハイブリッドモードにおける直結モードであり、第1クラッチ機構CL1および第2クラッチ機構CL2を係合し、かつブレーキ機構BKを解放することにより設定される。したがって、複合遊星歯車機構の各回転要素の回転数が同一になり、複合遊星歯車機構の変速比は「1」になる。すなわち、エンジン11から出力されたトルクが変化されずに、複合遊星歯車機構から出力される。
第6モード(HV Hi)は、ハイブリッドモードにおけるハイモードであり、第2クラッチ機構CL2のみを係合させることにより設定される。第6モードにおいて、第2モータ13はモータとして使用され、車両が前進する方向に回転するとともに、その回転数を増大させる方向にトルクを出力する。一方、第1モータ12は、第4モードと同様に、エンジン11から出力された駆動トルクを複合遊星歯車機構を介して駆動輪53に伝達するための反力トルクを出力し、その反力トルクの向きに応じてモータとして機能する場合やジェネレータとして機能する場合がある。第6モードは、第1モータ12をゼロ回転に制御した場合に、エンジン回転数が出力部材16の回転数よりも低回転数となるため、ここでは、ハイモードと称している。
図4には、第1モードにおける複合遊星歯車機構の動作状態を示している。なお、図4を含めて以下で説明する共線図において、縦軸は複合遊星歯車機構における各回転要素の連結関係を示し、縦軸間の各距離はギヤ比を表す。また、これらの縦軸における基線からの距離は各回転要素の回転数を表す。
上述した通り、第1クラッチ機構CL1およびブレーキ機構BKを係合し、かつ第2クラッチ機構CL2を解放することにより第1モードが設定される。すなわち、第1遊星歯車機構14と第2遊星歯車機構15との間では第1サンギヤS1と第2リングギヤR2が連結され、第1クラッチ機構CL1が係合することにより第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とが連結される。その結果、第1サンギヤS1と第2リングギヤR2とが同一の回転数で回転し、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とが同一の回転数で回転する。
第1モードでは、第1クラッチ機構CL1およびブレーキ機構BKを係合するため、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2が回転できない。その結果、エンジン11の出力軸41の回転が停止させられる。一方、第1モータ12および第2モータ13は、バッテリ33から電力が供給されることにより、駆動トルクを出力する。すなわち、第1モータ12および第2モータ13はモータとして機能する。車両に対する走行抵抗は、第1リングギヤR1の回転数を低下させる方向(図における矢印61の方向)に作用する。これに対して、第2モータ(MG2)13が出力する駆動トルク(図における矢印62)と、第1モータ(MG1)12が出力する駆動トルク(図における矢印63)とが合成されたトルクは、第1リングギヤR1の回転数を増大させる方向(すなわち、矢印61に対抗する方向)に作用する。なお、第1モードでは、第1モータ12は、第1リングギヤR1および第2モータ13のロータ49と同一方向に回転する。この第1モードでは、出力部材16の回転数が第1モータ12のロータ43の回転数よりも低回転数となる。すなわち、第1モータ12の出力トルクは、増大されて出力部材16に伝達される。そして、第1モードは、第2モータ13の出力トルクに、第1モータ12の出力トルクを合成するものであるから、第2モータ13のみの出力トルクにより走行する第2モードよりも大きな駆動力を出力できる。更に、第1モードでは、エンジン11を停止させるため燃費を向上させることができる。
図5には、第2モードにおける複合遊星歯車機構の動作状態を示している。上述した通り、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2およびブレーキ機構BKをそれぞれ解放することにより第2モードが設定される。第2モードでは、エンジン11および第1モータ12から駆動トルクを出力しない。したがって、エンジン11の慣性トルクやフリクショントルクが第1キャリヤC1や第2キャリヤC2に作用し、第1モータ12の慣性トルクやフリクショントルクが第2サンギヤS2に作用する。一方、第2リングギヤR2の慣性トルクは、エンジン11や第1モータ12の慣性トルクよりも小さい。したがって、エンジン11や第1モータ12に作用する負荷を低減できる。そのため、第1キャリヤC1や第2キャリヤC2が停止し、かつ第2サンギヤS2が停止した状態を維持して、第2リングギヤR2が空転する。つまり、第2モードでは、第1モータ12を連れ回すことなく、走行することができ、電力消費量を低減することができる。なお、第2モードでは、ブレーキ機構BKを係合させてもよい。
図6には、第3モードにおける複合遊星歯車機構の動作状態を示している。上述した通り、第1クラッチ機構CL1を解放し、かつ第2クラッチ機構CL2およびブレーキ機構BKを係合することにより第3モードが設定される。したがって、第2遊星歯車機構15の各回転要素は、一体に回転する。車両に対する走行抵抗は、第1モードと同様に、第1リングギヤR1の回転数を低下させる方向(図における矢印61の方向)に作用する。これに対して、第2モータ(MG2)13が出力する駆動トルク(図における矢印62)と、第1モータ(MG1)12が出力する駆動トルク(図における矢印63)とが合成されたトルクは、第1リングギヤR1の回転数を増大させる方向(すなわち、矢印61に対抗する方向)に作用する。なお、第3モードでは、第1モータ12が、第1リングギヤR1と反対方向に回転するため、第1モータ12の出力トルクの向きも、第1モードと反対方向になる。
第3モードは、第1モードと同様に高車速かつ要求駆動力が大きい場合に選択されるモードである。第3モードは、第1モードと同様に出力部材16の回転数が第1モータ12のロータ43の回転数よりも低回転数となる。一方、第3モードは、第1モードと比較して出力部材16の回転数に対する第1モータ12のロータ43の回転数である回転数比が小さい。すなわち、第3モードは、第1モードと比較して、第1モータ12から出力部材16に伝達するトルクの増幅率が小さい。この第3モードは、第2モータ13の出力トルクに、第1モータ12の出力トルクを合成するものであるから、第2モータ13のみの出力トルクにより走行する第2モードよりも大きな駆動力を出力できる。なお、第3モードでは、第1モードと同様に、エンジン11を停止させるため、燃費を向上させることができる。
図7には、第4モードにおける複合遊星歯車機構の動作状態を示している。上述したように、第1クラッチ機構CL1を係合させ、かつ第2クラッチ機構CL2およびブレーキ機構BKを解放させることにより第4モードが設定される。
すなわち、第1サンギヤS1と第2リングギヤR2とが連結され、第1クラッチ機構CLが係合することにより第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とが連結される。その結果、第1サンギヤS1と第2リングギヤR2とが同一の回転数で回転し、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とが同一の回転数で回転する。上記のように第1クラッチ機構CL1を係合することにより、第1キャリヤC1または第2キャリヤC2を入力要素とし、第2サンギヤS2を反力要素とし、第1リングギヤR1を出力要素とした複合遊星歯車機構が形成される。
したがって、第4モードでは、エンジン11から出力された駆動トルクが、複合遊星歯車機構により第1モータ12と出力部材16とに分割される。その場合、エンジン11の回転数が目標回転数となるように第1モータ12から反力トルクを出力する。第1モータ12が反力トルクを出力した場合に、第1モータ12が発電機として機能する時には、その発電された電力を第2モータ13に供給し、第2モータ13から駆動トルクを出力する。第2モータ13から出力された駆動トルクは、エンジン11から複合遊星歯車機構を介して出力部材16に伝達されたトルクに合成される。なお、図7では、第1モータ12の回転数がゼロ回転に制御されており、その場合には、第1モータ12は発電機として機能しない。
図8には、第5モードにおける複合遊星歯車機構の動作状態を示している。上述したように第5モードは、複合遊星歯車機構の変速比が「1」となり、エンジン11から出力されたトルクが変化されずに、複合遊星歯車機構から出力される。すなわち、第1モータ12で反力トルクを出力する必要がない。そのため、第5モードでは、例えば、エンジン11のみから駆動トルクを出力して走行することができ、またはエンジン11に加えて、第1モータ12と第2モータ13との少なくともいずれか一方から駆動トルクを出力して走行することができる。なお、所定の条件に応じて、第1モータ12と第2モータ13とのいずれか一方を発電機として機能させ、エンジン11から出力された動力の一部を電力に変換して、バッテリ33に供給してもよい。
図9には、第6モードにおける複合遊星歯車機構の動作状態を示している。上述したように第2クラッチ機構CL2を係合させ、かつ第1クラッチ機構CL1およびブレーキ機構BKを解放させることにより第6モードが設定される。したがって、第2遊星歯車機構15の各回転要素は、同一の回転数で回転する。つまり、第1モータ12の出力トルクは、変化することなく第1サンギヤS1に伝達される。すなわち、第6モードでは、実質的に、第1遊星歯車機構15のみが差動作用を行う。そのため、第1キャリヤC1を入力要素とし、第1サンギヤS1を反力要素とし、第1リングギヤR1を出力要素とした複合遊星歯車機構が形成される。したがって、第6モードも第4モードと同様に、エンジン11から複合遊星歯車機構を介して出力部材16に伝達されたトルクに第2モータ13から出力された駆動トルクを合成し、その合成されたトルクにより走行できる。なお、図9では、第1モータ12の回転数がゼロにまで低下されており、その場合には、第1モータ12は発電機として機能しない。
図10には、第1モードおよび第3モードで走行できる走行領域を示している。図10に示す横軸は車速、縦軸は駆動力を示している。駆動力は、例えばアクセル開度や走行状態、走行環境などに基づく要求トルクや目標トルクに基づいて算出される。第1モードでは、車両は実線で示す領域(以下、ローモード走行領域と記す)55内における運転点で走行可能であり、第3モードでは、車両は点線で示す領域(以下、ハイモード走行領域と記す)56内における運転点で走行可能である。ハイモード領域56は、図中に示すラインL1よりも高車速を含む。すなわち、第3モードは、第1モードよりも高車速まで駆動力を出力できる。これは、上述したように第3モードは、第1モードよりも第1モータ12から出力部材16に伝達されるトルクの増幅率が小さいためである。
一方、ローモード走行領域55は、図中に示すラインL2よりも高駆動力を含む。すなわち、第1モードは、低車速では、第3モードよりも高駆動力を出力できる。これは、第1モータ12は、第1モータ12の特性に応じて上限回転数が定められており、車速に対する第1モータ12の回転数が、第3モードよりも第1モードの方が高回転数になり、その結果、第1モータ12の駆動トルクを増幅できるためである。このように、駆動装置10は第1モードおよび第3モードを設定することができるため、第1モータ12から出力された駆動トルクの増幅率を変更できる。このため、この両駆動モードでは、第2モードを含む単駆動モード(第2モード)よりも、駆動力域を広くすることが可能となる。第2モードで走行可能な領域57を図10では、一点鎖線で示している。なお、図10に二点鎖線で示す領域54は、第2モードのうち各クラッチ機構CL1,CL2やブレーキ機構BKを解放して走行する領域を示しており、第2モードで走行可能な領域57のうち、二点鎖線で囲われた領域54を除く部分は、いずれか一方のクラッチ機構やブレーキBKが係合させられて、第2モータ13の駆動トルクのみで走行する。
図11には、第4モード、第5モード、および第6モードで走行できる走行領域を示している。図11に示す横軸は車速、縦軸は駆動力(アウトプットトルク)を示している。駆動力は、図10で説明した例と同様に算出できる。第4モードでは、車両は実線で示す領域(以下、ローモード走行領域と記す)58内における運転点で走行可能であり、第5モードでは、車両は実線で示す領域(以下、直結モード走行領域と記す)L3内における運転点で走行可能であり、第6モードでは、車両は点線で示す領域(以下、ハイモード領域と記す)59内における運転点で走行可能である。これらの走行モードは、駆動装置10の動力の伝達効率や、バッテリ33の効率などを考慮して選択される。このため、HVモードでは、車両の燃費の向上を図ることが可能となる。
[第2実施形態]
第2実施形態の駆動装置10は、第1サンギヤS1に第2サンギヤS2が連結され、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、第2キャリヤC2と第2リングギヤR2とが選択的に連結され、エンジン11が第1キャリヤC1に連結され、第1モータ12が第2リングギヤR2に連結され、第2モータ13が第1リングギヤR1に連結されている。
すなわち、第1キャリヤC1が図1に示す第1回転要素25に相当し、第1リングギヤR1が図1に示す第2回転要素26に相当し、第1サンギヤS1が図1に示す第3回転要素27に相当し、第2リングギヤR2が図1に示す第4回転要素28に相当し、第2サンギヤS2が第5回転要素29に相当し、そして、第2キャリヤC2が図1に示す第6回転要素30に相当する。
第2実施形態では、第1クラッチ機構CL1は、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とを選択的に連結するように構成され、第2クラッチ機構CL2は、第2キャリヤC2と第2リングギヤR2とを選択的に連結するように構成され、ブレーキ機構BKは第1キャリヤC1(あるいは入力軸42)と固定部材32とを選択的に連結するように構成されている。
そのため、第2実施形態における駆動装置10では、第1クラッチCL1、第2クラッチCL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより、第2モードを設定できる。図12には、第2実施形態における駆動装置10が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。なお、図5および図12に示すとおり、第1実施形態における駆動装置10が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態と、第2実施形態における駆動装置10が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態とは同様である。また、第2実施形態における駆動装置10は、第1実施形態における駆動装置10と同様に、第1モード、第3モードから第6モードの各モードも設定できる。
[第3実施形態]
第3実施形態の駆動装置10は、第1リングギヤR1に第2リングギヤR2が連結され、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、第2サンギヤS2と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、エンジン11が第1キャリヤC1に連結され、第1モータ12が第2サンギヤS2に連結され、第2モータ13が第1サンギヤS1に連結されている。
すなわち、第1キャリヤC1が図1に示す第1回転要素25に相当し、第1サンギヤS1が図1に示す第2回転要素26に相当し、第1リングギヤR1が図1に示す第3回転要素27に相当し、第2サンギヤS2が図1に示す第4回転要素28に相当し、第2リングギヤR2が第5回転要素29に相当し、そして、第2キャリヤC2が図1に示す第6回転要素30に相当する。
第3実施形態では、第1クラッチ機構CL1は、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とを選択的に連結するように構成され、第2クラッチ機構CL2は、第2サンギヤS2と第2キャリヤC2とを選択的に連結するように構成され、ブレーキ機構BKは第1キャリヤC1と固定部材32とを選択的に連結するように構成されている。
そのため、第3実施形態における駆動装置10では、第1クラッチCL1、第2クラッチCL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより、第2モードを設定できる。図13には、第3実施形態における駆動装置10が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。なお、図5および図13に示すとおり、第1実施形態における駆動装置10が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態と、第3実施形態における駆動装置10が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態とは同様である。
[第4実施形態]
第4実施形態の駆動装置10では、第1リングギヤR1に第2サンギヤS2が連結され、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、第2キャリヤC2と第2リングギヤR2とが選択的に連結され、エンジン11が第1キャリヤC1に連結され、第1モータ12が第2サンギヤS2に連結され、第2モータ13が第1サンギヤS1に連結されている。
すなわち、第1キャリヤC1が図1に示す第1回転要素25に相当し、第1サンギヤS1が図1に示す第2回転要素26に相当し、第1リングギヤR1が図1に示す第3回転要素27に相当し、第2リングギヤR2が図1に示す第4回転要素28に相当し、第2サンギヤS2が第5回転要素29に相当し、そして、第2キャリヤC2が図1に示す第6回転要素30に相当する。
第4実施形態では、第1クラッチ機構CL1は、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とを選択的に連結するように構成され、第2クラッチ機構CL2は、第2キャリヤC2と第2リングギヤR2とを選択的に連結するように構成され、ブレーキ機構BKは第1キャリヤC1と固定部材32とを選択的に連結するように構成されている。
そのため、第4実施形態における駆動装置10において、第1クラッチCL1、第2クラッチCL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより、第2モードを設定できる。図14には、第4実施形態における駆動装置10が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。なお、図5および図14に示すとおり、第1実施形態における駆動装置10が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態と、第4実施形態における駆動装置10が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態とは同様である。
[第5実施形態]
図15には、第5実施形態における駆動装置10のスケルトン図を示している。第5実施形態における駆動装置10では、第1リングギヤR1と第2サンギヤS2とが連結され、第1サンギヤS1と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、第2キャリヤC2と第2リングギヤR2とが連結されている。また、エンジン11が第1サンギヤS1に連結され、第1モータ12が第2リングギヤR2に連結され、第2モータ13が第1キャリヤC1に連結されている。すなわち、第1サンギヤS1が図1に示す第1回転要素25に相当し、第1キャリヤC1が図1に示す第2回転要素26に相当し、第1リングギヤR1が図1に示す第3回転要素27に相当し、第2リングギヤR2が図1に示す第4回転要素28に相当し、第2サンギヤS2が図1に示す第5回転要素29に相当し、そして第2キャリヤC2が図1に示す第6回転要素30に相当する。
第5実施形態では、第1クラッチ機構CL1は、第1サンギヤS1と第2キャリヤC2とを選択的に連結するように構成され、第2クラッチ機構CL2は、第2キャリヤC2と第2リングギヤR2とを選択的に連結するように構成され、ブレーキ機構BKは第1サンギヤS1と固定部材32とを選択的に連結するように構成されている。
なお、図15において、出力部材16から駆動輪53までの第2モータ13を含む駆動伝達系は、図2に示す駆動装置10と同様の構成であるため、その説明を省略している。さらに第5実施形態における駆動装置10は、エンジン11の出力軸41と同一の軸線Cntに対して対称に構成されているため、図15では軸線Cntの下半分を省略している。
図16は、図15に示す駆動装置10において選択可能な走行モードを示す図表である。図15に示す駆動装置10において設定される第1モード(EV Lo)は、第1クラッチ機構CL1を解放させ、かつ第2クラッチ機構CL2およびブレーキ機構BKを係合させることにより設定される。第2モード(EV Free)は、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2およびブレーキ機構BKを解放させることにより設定される。第3モード(EV Hi)は、第1クラッチ機構CL1およびブレーキ機構BKを係合させ、かつ第2クラッチ機構CL2を解放させることにより設定される。第4モード(HV Lo)は、第1クラッチ機構CL1およびブレーキ機構BKを解放させ、かつ第2クラッチ機構CL2を係合させることにより設定される。第5モード(HV Fix)は、第1クラッチ機構CL1および第2クラッチ機構CL2を係合させ、かつブレーキ機構BKを解放させることにより設定される。第6モード(HV Hi)は、第1クラッチ機構CL1のみを係合させることにより設定される。
図17は、図15に示す駆動装置10において設定される第1モードでの複合遊星歯車機構の動作状態を示す。上述した通り第2クラッチ機構CL2を係合することにより、第2遊星歯車機構15の各回転要素が一体的に回転する。車両に対する走行抵抗は、第1キャリヤC1の回転数を低下させる方向(図における矢印61の方向)に作用する。これに対して、第2モータ(MG2)13が出力する駆動トルク(図における矢印62)と、第1モータ(MG1)12が出力する駆動トルク(図における矢印63)とが合成されたトルクは、第1キャリヤC1の回転数を増大させる方向(すなわち、矢印61に対抗する方向)に作用する。なお、図17に示すように複合遊星歯車機構が動作した場合には、第1モータ12は、第1キャリヤC1および第2モータ13のロータ49と同一方向に回転する。図17に示すように第1モードは、第1遊星歯車機構14の変速比に応じて第1モータ12のトルクが増幅されて第1キャリヤC1に伝達される。
図18は、図15に示す駆動装置10において設定される第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態を示す。図16に示す通り第2モードは、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより設定され、エンジン11および第1モータ12が停止させられ、かつ第2モータ13はモータとして機能する。したがって、図5および図18に示すとおり、第1実施形態における駆動装置10が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態と、第5実施形態における駆動装置10が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態とは同様である。
図19は、図15に示す駆動装置10において設定される第3モードでの複合遊星歯車機構の動作状態を示す。図16に示す通り第3モードは、第1クラッチ機構CL1およびブレーキ機構BKを係合し、第2クラッチ機構CL2を解放することにより設定される。したがって、第1リングギヤR1と第2サンギヤS2とが連結されていることにより、第1リングギヤR1と第2サンギヤS2とが同一の回転数で回転するとともに、第1クラッチ機構CL1が係合することにより第1サンギヤS1と第2キャリヤC2とが連結され、第1サンギヤS1と第2キャリヤC2とが同一の回転数で回転する。
図19に示すように第3モードでは、車両に対する走行抵抗は、第1キャリヤC1の回転数を低下させる方向(図における矢印61の方向)に作用する。これに対して、第2モータ(MG2)13が出力する駆動トルク(図における矢印62)と、第1モータ(MG1)12が出力する駆動トルク(図における矢印63)とが合成されたトルクは、第1キャリヤC1の回転数を増大させる方向(すなわち、矢印61に対抗する方向)に作用する。なお、図19に示すように複合遊星歯車機構が動作した場合には、第1モータ12は、第1キャリヤC1および第2モータ13のロータ49とは反対方向に回転する。図19に示すように第3モードは、複合遊星歯車機構全体として、各回転要素を差動させる。
図20は、図15に示す駆動装置10において設定される第4モードでの複合遊星歯車機構の動作状態を示す。図16に示す通り第4モードは、第2クラッチ機構CL2を係合し、かつブレーキ機構BKおよび第1クラッチ機構CL1を解放することにより設定される。第4モードでは、エンジン11を運転し、かつ第1モータ12から反力トルクを出力し、第2モータ13をモータとして機能させる。したがって、エンジン11が出力した駆動トルクと第2モータ13が出力した駆動トルクとが合成され、その合成されたトルクにより走行する。図9および図20に示すとおり、第1実施形態における駆動装置10が第4モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態と、第5実施形態における駆動装置10が第4モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態とは同様である。
図21は、図15に示す駆動装置10において設定される第5モードでの複合遊星歯車機構の動作状態を示す。図16に示す通り第5モードは、第1クラッチ機構CL1および第2クラッチ機構CL2を係合し、かつブレーキ機構BKを解放することにより設定される。第5モードでは、複合遊星歯車機構の各回転要素が一体的に回転する。したがって、エンジン11から出力されたトルクが変化されずに、複合遊星歯車機構から出力される。したがって、図8および図21に示すとおり、第1実施形態における駆動装置10が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態と、第5実施形態における駆動装置10が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態とは同様である。
図22は、図15に示す駆動装置10において設定される第6モードでの複合遊星歯車機構の動作状態を示す。図16に示す通り第6モードは、第1クラッチ機構CL1を係合し、かつ第2クラッチ機構CL2およびブレーキ機構BKを解放することにより設定される。第6モードでは、エンジン11を運転し、かつ第1モータ12から反力トルクを出力し、第2モータ13をモータとして機能させる。したがって、エンジン11が出力した駆動トルクと第2モータ13が出力した駆動トルクとが合成され、その合成されたトルクにより走行する。図22に示すように第6モードは、複合遊星歯車機構全体として、各回転要素を差動させる。したがって、図7および図22に示すとおり、第1実施形態における駆動装置10が第4モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態と、第5実施形態における駆動装置10が第6モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態とは同様である。
[第6実施形態]
第6実施形態の駆動装置10では、第1リングギヤR1に第2リングギヤR2が連結され、第1サンギヤS1と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、第2サンギヤS2と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、エンジン11が第1サンギヤS1に連結され、第1モータ12が第2サンギヤS2に連結され、第2モータ13が第2キャリヤC2に連結される。すなわち、第6実施形態では、第1サンギヤS1が図1に示す駆動装置10における第1回転要素25に相当し、第1キャリヤC1が図1に示す駆動装置10における第2回転要素26に相当し、第1リングギヤR1が図1に示す駆動装置10における第3回転要素27に相当し、第2サンギヤS2が図1に示す駆動装置10における第4回転要素28に相当し、第2リングギヤR2が図1に示す駆動装置10における第5回転要素29に相当し、そして第2キャリヤC2が図1に示す駆動装置10における第6回転要素30に相当する。
また、第6実施形態では、第1クラッチ機構CL1は、第1サンギヤS1と第2キャリヤC2を選択的に連結するように構成され、第2クラッチ機構CL2は、第2キャリヤC2と第2サンギヤS2とを選択的に連結するように構成され、ブレーキ機構BKは、第1サンギヤS1と固定部材32とを選択的に連結するように構成されている。
そのため、第6実施形態における駆動装置10は、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより第2モードを設定できる。図23には、第6実施形態における駆動装置10が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図5および図23に示すように第6実施形態の駆動装置10において設定される第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図5で説明した第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。なお、第6実施形態の駆動装置10において設定される第1モードおよび第3モードから第6モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図4および図6から図9で説明した各モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
[第7実施形態]
第7実施形態の駆動装置10では、第1サンギヤS1に第2サンギヤS2が連結され、第1リングギヤR1と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、第2サンギヤS2と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、エンジン11が第1リングギヤR1に連結され、第1モータ12が第2リングギヤR2に連結され、第2モータ13が第1キャリヤC1に連結される。
すなわち、第7実施形態では、第1リングギヤR1が図1に示す駆動装置10における第1回転要素25に相当し、第1キャリヤC1が図1に示す駆動装置10における第2回転要素26に相当し、第1サンギヤS1が図1に示す駆動装置10における第3回転要素27に相当し、第2リングギヤR2が図1に示す駆動装置10における第4回転要素28に相当し、第2サンギヤS2が図1に示す駆動装置10における第5回転要素29に相当し、そして第2キャリヤC2が図1に示す駆動装置10における第6回転要素30に相当する。
また、第7実施形態では、第1クラッチ機構CL1は、第1リングギヤR1と第2キャリヤC2を選択的に連結するように構成され、第2クラッチ機構CL2は第2キャリヤC2と第2サンギヤS2とを選択的に連結するように構成され、ブレーキ機構BKは、第1リングギヤR1と固定部材32とを選択的に連結するように構成されている。
そのため、第7実施形態における駆動装置10は、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより第2モードを設定できる。図24には、第7実施形態における駆動装置10が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図5および図24に示すように第7実施形態の駆動装置10において設定される第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図5で説明した第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。なお、第7実施形態の駆動装置10において設定される第1モードおよび第3モードから第6モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図4および図6から図9で説明した各モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
[第8実施形態]
第8実施形態の駆動装置10では、第1サンギヤS1に第2リングギヤR2が連結され、第1リングギヤR1と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、第2サンギヤS2と第2リングギヤR2とが選択的に連結され、エンジン11が第1リングギヤR1に連結され、第1モータ12が第2サンギヤS2に連結され、第2モータ13が第1キャリヤC1に連結されている。
すなわち、第8実施形態では、第1リングギヤR1が図1に示す駆動装置10における第1回転要素25に相当し、第1キャリヤC1が図1に示す駆動装置10における第2回転要素26に相当し、第1サンギヤS1が図1に示す駆動装置10における第3回転要素27に相当し、第2サンギヤS2が図1に示す駆動装置10における第4回転要素28に相当し、第2リングギヤR2が図1に示す駆動装置10における第5回転要素29に相当し、そして第2キャリヤC2が図1に示す駆動装置10における第6回転要素30に相当する。
また、第8実施形態では、第1クラッチ機構CL1は、第1リングギヤR1と第2キャリヤC2を選択的に連結するように構成され、第2クラッチ機構CL2は、第2サンギヤS2と第2リングギヤR2とを選択的に連結するように構成され、ブレーキ機構BKは、第1リングギヤR1と固定部材32とを選択的に連結するように構成されている。
そのため、第8実施形態における駆動装置10は、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより第2モードを設定できる。図25には、第8実施形態における駆動装置10が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図5および図25に示すように第8実施形態の駆動装置10において設定される第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図5で説明した第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。なお、第8実施形態の駆動装置10において設定される第1モードおよび第3モードから第6モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図4および図6から図9で説明した各モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
図26には、後述する第9実施形態から第16実施形態の駆動装置65を概念的に示している。図26に示す駆動装置65は、図1に示す駆動装置10と異なり、第1クラッチ機構CL1により第2回転要素26と第6回転要素30とが選択的に連結される。
[第9実施形態]
図27には、第9実施形態における駆動装置65のスケルトン図を示している。第9実施形態において、第1キャリヤC1が図26に示す駆動装置65における第1回転要素25に相当し、第1リングギヤR1が図26に示す駆動装置65における第2回転要素26に相当し、第1サンギヤS1が図26に示す駆動装置65における第3回転要素27に相当し、第2サンギヤS2が図26に示す駆動装置65における第4回転要素28に相当し、第2リングギヤR2が図26に示す駆動装置65における第5回転要素29に相当し、そして第2キャリヤC2が図26に示す駆動装置65における第6回転要素30に相当する。
第9実施形態における駆動装置65では、第1クラッチ機構CL1は、第1リングギヤR1と第2キャリヤC2とを選択的に連結するように構成され、第2クラッチ機構CL2は、第2キャリヤC2と第2リングギヤR2とを選択的に連結するように構成され、ブレーキ機構BKは、第1キャリヤC1と固定部材32とを選択的に連結するように構成されている。なお、図27において、出力部材16から駆動輪53までの第2モータ13を含む駆動伝達系は、図2に示す駆動装置10と同様の構成であるため、その説明を省略している。さらに第9実施形態における駆動装置65は、エンジン11の出力軸41と同一の軸線Cntに対して対称に構成されているため、図27では軸線Cntの下半分を省略している。
図28は、図27に示す駆動装置65において選択可能な走行モードを示す図表である。図27に示す駆動装置65において設定される第1モードから第6モードは、例えば図3に示す第1モードから第6モードと同様に各クラッチ機構CL1,CL2を制御することで設定できる。
図29には、第9実施形態における駆動装置65が第1モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。
図28に示すように第1モードは、第1クラッチ機構CL1およびブレーキ機構BKを係合し、かつ第2クラッチ機構CL2を解放することにより設定される。第1モードでは、エンジン11が停止され、かつ第1モータ12および第2モータ13がモータとして機能する。第9実施形態における駆動装置65の第1モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図4に示す第1モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
図30には、第9実施形態における駆動装置65が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図28に示すように第2モードは、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより設定される。したがって、エンジン11や第1モータ12に作用するトルクを低減できる。第9実施形態における駆動装置65の第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図5に示す第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。すなわち、エンジン11および第1モータ12から駆動トルクを出力せずに、第2モータ13のみから駆動トルクを出力する。
図31には、第9実施形態における駆動装置65が第3モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図28に示すように第3モードは、第2クラッチ機構CL2、およびブレーキ機構BKを係合し、第1クラッチ機構CL1を解放することにより設定される。第3モードでは、エンジン11が停止され、かつ第1モータ12および第2モータ13がモータとして機能する。第9実施形態における駆動装置65の第3モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図6に示す第3モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
図32には、第9実施形態における駆動装置65が第4モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図28に示すように第4モードは、第1クラッチ機構CL1を係合し、かつ第2クラッチ機構CL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより設定される。第4モードでは、エンジン11を運転し、かつ第1モータ12から反力トルクを出力し、第2モータ13をモータとして機能させる。したがって、エンジン11が出力した駆動トルクと第2モータ13が出力した駆動トルクとが合成され、その合成されたトルクにより走行する。第9実施形態における駆動装置65の第4モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図7に示す第4モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
図33には、第9実施形態における駆動装置65が第5モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図28に示すように第5モードは、第1クラッチ機構CL1および第2クラッチ機構CL2を係合し、ブレーキ機構BKを解放することにより設定される。第5モードでは、エンジン11のみから駆動トルクを出力して走行できる。第9実施形態における駆動装置65の第5モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図8に示す第5モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。なお、第5モードでは、第1モータ12および第2モータ13のいずれか一方から駆動トルクを出力してもよく、第1モータ12および第2モータ13のいずれか一方をジェネレータとして機能させることもできる。
図34には、第9実施形態における駆動装置65が第6モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図28に示すように第6モードは、第2クラッチ機構CL2を係合し、かつ第1クラッチ機構CL1、およびブレーキ機構BKを解放することにより設定される。第6モードでは、エンジン11を運転し、かつ第1モータ12から反力トルクを出力し、第2モータ13をモータとして機能させる。したがって、エンジン11が出力した駆動トルクと第2モータ13が出力した駆動トルクとが合成され、その合成されたトルクにより走行する。第9実施形態における駆動装置65の第6モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図9に示す第6モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
[第10実施形態]
第10実施形態の駆動装置65では、第1リングギヤR1と第2リングギヤR2とが連結され、第1サンギヤS1と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、第2キャリヤC2と第2リングギヤR2とが選択的に連結され、エンジン11が第1キャリヤC1に連結され、第1モータ12が第2サンギヤS2に連結され、第2モータ13が第1サンギヤS1に連結されている。すなわち、第10実施形態では、第1キャリヤC1が図26に示す駆動装置65における第1回転要素25に相当し、第1サンギヤS1が図26に示す駆動装置65における第2回転要素26に相当し、第1リングギヤR1が図26に示す駆動装置65における第3回転要素27に相当し、第2サンギヤS2が図26に示す駆動装置65における第4回転要素28に相当し、第2リングギヤR2が図26に示す駆動装置65における第5回転要素29に相当し、そして第2キャリヤC2が図26に示す駆動装置65における第6回転要素30に相当する。
また、第10実施形態では、第1クラッチ機構CL1は、第1サンギヤS1と第2キャリヤC2を選択的に連結するように構成され、第2クラッチ機構CL2は、第2キャリヤC2と第2リングギヤR2とを選択的に連結するように構成され、ブレーキ機構BKは、第1キャリヤC1と固定部材32とを選択的に連結するように構成されている。
そのため、第10実施形態における駆動装置65は、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより第2モードを設定できる。図35には、第10実施形態における駆動装置65が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図5および図35に示すように第10実施形態の駆動装置65において設定される第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図5で説明した第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。なお、第10実施形態の駆動装置65において設定される第1モードおよび第3モードから第6モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図4および図6から図9で説明した各モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
[第11実施形態]
第11実施形態の駆動装置65では、第1リングギヤR1と第2サンギヤS2とが連結され、第1サンギヤS1と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、第2キャリヤC2と第2リングギヤR2とが選択的に連結され、エンジン11が第1キャリヤC1に連結され、第1モータ12が第2リングギヤR2に連結され、第2モータ13が第1サンギヤS1に連結されている。すなわち、第11実施形態では、第1キャリヤC1が図26に示す駆動装置65における第1回転要素25に相当し、第1サンギヤS1が図26に示す駆動装置65における第2回転要素26に相当し、第1リングギヤR1が図26に示す駆動装置65における第3回転要素27に相当し、第2リングギヤR2が図26に示す駆動装置65における第4回転要素28に相当し、第2サンギヤS2が図26に示す駆動装置65における第5回転要素29に相当し、そして第2キャリヤC2が図26に示す駆動装置65における第6回転要素30に相当する。
また、第11実施形態では、第1クラッチ機構CL1は、第1サンギヤS1と第2キャリヤC2を選択的に連結するように構成され、第2クラッチ機構CL2は、第2キャリヤC2と第2リングギヤR2とを選択的に連結するように構成され、ブレーキ機構BKは、第1キャリヤC1と固定部材32とを選択的に連結するように構成されている。
そのため、第11実施形態における駆動装置65は、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより第2モードを設定できる。図36には、第11実施形態における駆動装置65が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図5および図36に示すように第11実施形態の駆動装置65において設定される第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図5で説明した第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。なお、第11実施形態の駆動装置65において設定される第1モードおよび第3モードから第6モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図4および図6から図9で説明した各モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
[第12実施形態]
第12実施形態の駆動装置65では、第1サンギヤS1と第2サンギヤS2とが連結され、第1リングギヤR1と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、第2サンギヤS2と第2リングギヤR2とが選択的に連結され、エンジン11が第1キャリヤC1に連結され、第1モータ12が第2リングギヤR2に連結され、第2モータ13が第1リングギヤR1に連結されている。すなわち、第12実施形態では、第1キャリヤC1が図26に示す駆動装置65における第1回転要素25に相当し、第1リングギヤR1が図26に示す駆動装置65における第2回転要素26に相当し、第1サンギヤS1が図26に示す駆動装置65における第3回転要素27に相当し、第2リングギヤR2が図26に示す駆動装置65における第4回転要素28に相当し、第2サンギヤS2が図26に示す駆動装置65における第5回転要素29に相当し、そして第2キャリヤC2が図26に示す駆動装置65における第6回転要素30に相当する。
また、第12実施形態では、第1クラッチ機構CL1は、第1リングギヤR1と第2キャリヤC2を選択的に連結するように構成され、第2クラッチ機構CL2は、第2サンギヤS2と第2リングギヤR2とを選択的に連結するように構成され、ブレーキ機構BKは、第1キャリヤC1と固定部材32とを選択的に連結するように構成されている。
そのため、第12実施形態における駆動装置65は、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより第2モードを設定できる。図37には、第12実施形態における駆動装置65が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図5および図37に示すように第12実施形態の駆動装置65において設定される第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図5で説明した第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。なお、第12実施形態の駆動装置65において設定される第1モードおよび第3モードから第6モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図4および図6から図9で説明した各モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
[第13実施形態]
図38には、第13実施形態における駆動装置65のスケルトン図を示している。第13実施形態の駆動装置65では、第1サンギヤS1と第2リングギヤR2とが連結され、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、第2キャリヤC2と第2リングギヤR2とが選択的に連結され、エンジン11が第1リングギヤR1に連結され、第1モータ12が第2サンギヤS2に連結され、第2モータ13が第1キャリヤC1に連結されている。すなわち、第13実施形態では、第1リングギヤR1が図26に示す駆動装置65における第1回転要素25に相当し、第1キャリヤC1が図26に示す駆動装置65における第2回転要素26に相当し、第1サンギヤS1が図26に示す駆動装置65における第3回転要素27に相当し、第2サンギヤS2が図26に示す駆動装置65における第4回転要素28に相当し、第2リングギヤR2が図26に示す駆動装置65における第5回転要素29に相当し、そして第2キャリヤC2が図26に示す駆動装置65における第6回転要素30に相当する。
また、第13実施形態では、第1クラッチ機構CL1は、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2を選択的に連結するように構成され、第2クラッチ機構CL2は、第2キャリヤC2と第2リングギヤR2とを選択的に連結するように構成され、ブレーキ機構BKは、第1リングギヤR1と固定部材32とを選択的に連結するように構成されている。
なお、図38において、出力部材16から駆動輪53までの第2モータ13を含む駆動伝達系は、図2に示す駆動装置10と同様の構成であるため、その説明を省略している。さらに第13実施形態における駆動装置65は、エンジン11の出力軸41と同一の軸線Cntに対して対称に構成されているため、図38では軸線Cntの下半分を省略している。
図39は、図38に示す駆動装置65において選択可能な走行モードを示す図表である。図38に示す駆動装置65において設定される第1モードから第6モードは、例えば図16に示す第1モードから第6モードと同様に各クラッチ機構CL1,CL2を制御することで設定できる。
図40には、第13実施形態における駆動装置65が第1モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。
図39に示すように第1モードは、第2クラッチ機構CL2およびブレーキ機構BKを係合し、かつ第1クラッチ機構CL1を解放することにより設定される。第1モードでは、エンジン11が停止され、かつ第1モータ12および第2モータ13がモータとして機能する。第13実施形態における駆動装置65の第1モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図17に示す第1モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
図41には、第13実施形態における駆動装置65が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図39に示すように第2モードは、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより設定される。第13実施形態における駆動装置65の第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図18に示す第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
図42には、第13実施形態における駆動装置65が第3モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図39に示すように第3モードは、第1クラッチ機構CL1、およびブレーキ機構BKを係合するとともに、第2クラッチ機構CL2を解放することにより設定される。第13実施形態における駆動装置65の第3モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図19に示す第3モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
図43には、第13実施形態における駆動装置65が第4モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図39に示すように第4モードは、第2クラッチ機構CL2を係合するとともに、第1クラッチ機構CL1、およびブレーキ機構BKを解放することにより設定される。第13実施形態における駆動装置65の第4モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図20に示す第4モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
図44には、第13実施形態における駆動装置65が第5モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図39に示すように第5モードは、第1クラッチ機構CL1、および第2クラッチ機構CL2を係合するとともに、ブレーキ機構BKを解放することにより設定される。第13実施形態における駆動装置65の第5モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図21に示す第5モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
図45には、第13実施形態における駆動装置65が第6モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図39に示すように第6モードは、第1クラッチ機構CL1を係合するとともに、第2クラッチ機構CL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより設定される。第13実施形態における駆動装置65の第6モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図22に示す第6モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
[第14実施形態]
第14実施形態の駆動装置65では、第1サンギヤS1と第2サンギヤS2とが連結され、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、第2サンギヤS2と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、エンジン11が第1リングギヤR1に連結され、第1モータ12が第2リングギヤR2に連結され、第2モータ13が第1キャリヤC1に連結されている。
すなわち、第14実施形態では、第1リングギヤR1が図26に示す駆動装置65における第1回転要素25に相当し、第1キャリヤC1が図26に示す駆動装置65における第2回転要素26に相当し、第1サンギヤS1が図26に示す駆動装置65における第3回転要素27に相当し、第2リングギヤR2が図26に示す駆動装置65における第4回転要素28に相当し、第2サンギヤS2が図26に示す駆動装置65における第5回転要素29に相当し、そして第2キャリヤC2が図26に示す駆動装置65における第6回転要素30に相当する。
また、第14実施形態では、第1クラッチ機構CL1は、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2を選択的に連結するように構成され、第2クラッチ機構CL2は、第2キャリヤC2と第2サンギヤS2とを選択的に連結するように構成され、ブレーキ機構BKは、第1リングギヤR1と固定部材32とを選択的に連結するように構成されている。
そのため、第14実施形態における駆動装置65は、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより第2モードを設定できる。図46には、第14実施形態における駆動装置65が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図5および図46に示すように第14実施形態の駆動装置65において設定される第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図5で説明した第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。なお、第14実施形態の駆動装置65において設定される第1モードおよび第3モードから第6モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図4および図6から図9で説明した各モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
[第15実施形態]
第15実施形態の駆動装置65では、第1リングギヤR1と第2サンギヤS2とが連結され、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、第2サンギヤS2と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、エンジン11が第1サンギヤS1に連結され、第1モータ12が第2リングギヤR2に連結され、第2モータ13が第1キャリヤC1に連結されている。
すなわち、第15実施形態では、第1サンギヤS1が図26に示す駆動装置65における第1回転要素25に相当し、第1キャリヤC1が図26に示す駆動装置65における第2回転要素26に相当し、第1リングギヤR1が図26に示す駆動装置65における第3回転要素27に相当し、第2リングギヤR2が図26に示す駆動装置65における第4回転要素28に相当し、第2サンギヤS2が図26に示す駆動装置65における第5回転要素29に相当し、そして第2キャリヤC2が図26に示す駆動装置65における第6回転要素30に相当する。
また、第15実施形態では、第1クラッチ機構CL1は、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2を選択的に連結するように構成され、第2クラッチ機構CL2は、第2キャリヤC2と第2サンギヤS2とを選択的に連結するように構成され、ブレーキ機構BKは、第1サンギヤS1と固定部材32とを選択的に連結するように構成されている。
そのため、第15実施形態における駆動装置65は、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより第2モードを設定できる。図47には、第15実施形態における駆動装置65が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図5および図47に示すように第15実施形態の駆動装置65において設定される第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図5で説明した第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。なお、第15実施形態の駆動装置65において設定される第1モードおよび第3モードから第6モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図4および図6から図9で説明した各モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
[第16実施形態]
第16実施形態の駆動装置65では、第1リングギヤR1と第2リングギヤR2とが連結され、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、第2リングギヤR2と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、エンジン11が第1サンギヤS1に連結され、第1モータ12が第2サンギヤS2に連結され、第2モータ13が第1キャリアC1に連結されている。
すなわち、第16実施形態では、第1サンギヤS1が図26に示す駆動装置65における第1回転要素25に相当し、第1キャリヤC1が図26に示す駆動装置65における第2回転要素26に相当し、第1リングギヤR1が図26に示す駆動装置65における第3回転要素27に相当し、第2サンギヤS2が図26に示す駆動装置65における第4回転要素28に相当し、第2リングギヤR2が図26に示す駆動装置65における第5回転要素29に相当し、そして第2キャリヤC2が図26に示す駆動装置65における第6回転要素30に相当する。
また、第16実施形態では、第1クラッチ機構CL1は、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とを選択的に連結し、第2クラッチ機構CL2は、第2キャリヤC2と第2リングギヤR2とを選択的に連結し、ブレーキ機構BKは、第1サンギヤS1と固定部材32とを選択的に連結する。
そのため、第16実施形態における駆動装置65は、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、およびブレーキ機構BKを解放することにより第2モードを設定できる。図48には、第16実施形態における駆動装置65が第2モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図5および図48に示すように第16実施形態の駆動装置65において設定される第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図5で説明した第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。なお、第16実施形態の駆動装置65において設定される第1モードおよび第3モードから第6モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図4および図6から図9で説明した各モードでの複合遊星歯車機構の動作状態と実質的に同じである。
[第17実施形態]
図49には、第17実施形態における駆動装置70のスケルトン図を示している。第17実施形態の駆動装置70では、第1サンギヤS1と第2サンギヤS2とが連結され、第1クラッチ機構CL1を係合することにより第1キャリヤC1と第2リングギヤR2とが選択的に連結され、第2クラッチ機構CL2を係合することにより第2サンギヤS2と第2リングギヤR2とが選択的に連結され、第2ブレーキ機構BK2を係合することにより第2キャリヤC2と固定部材32とが選択的に連結され、エンジン11が第1キャリヤC1に連結され、第1モータ12が第2サンギヤS2に連結され、第2モータ13が第1リングギヤR1に連結されている。第17実施形態では、第2ブレーキ機構BK2が第4係合機構に相当する。第2ブレーキ機構BK2として、第2キャリヤC2がエンジン11とは反対方向に回転することを禁止するワンウェイクラッチを採用してもよい。なお、第17実施形態では、エンジン11の出力軸41を固定するブレーキ機構BKが設けられていない。
なお、図49において、出力部材16から駆動輪53までの第2モータ13を含む駆動伝達系は、図2に示す駆動装置10と同様の構成であるため、その説明を省略している。さらに第17実施形態における駆動装置70は、エンジン11の出力軸41と同一の軸線Cntに対して対称に構成されているため、図49では軸線Cntの下半分を省略している。
図50は、図49に示す駆動装置70において選択可能な走行モードを示す図表である。駆動装置70の走行モードは、HV_ECU22によって第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、第2ブレーキ機構BK2を制御することにより第1モードから第6モードの間で設定可能である。図50において、「×」は係合要素の解放を、「○」は係合要素の係合または固定を表す。また、「−」は第2ブレーキ機構BK2が係合してもよく、または解放してもよいことを表す。
第1モード(Dual)は、電気自動車モード(EVモード)のうち、高車速かつ要求駆動力が大きい場合に選択される両駆動モードであり、第1クラッチ機構CL1、および第2ブレーキ機構BK2を係合し、かつ第2クラッチ機構CL2を解放することにより設定される。
第2モード(EV Free)は、EVモードのうち、低車速かつ要求駆動力が小さい場合に選択される単独駆動モードであり、第2モータ13から駆動トルクを出力することにより、車両を走行させる。具体的には、第2モードは、原則的に、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、および第2ブレーキ機構BK2を解放することにより設定される。したがって、第2モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図5で説明した第2モードの動作状態と実質的に同じになる。したがって、図5で説明した第2モードと同様に第2モードで走行しているときの電力消費量を低減することができる。
第3モード(HV Fix)は、ハイブリッドモードにおける減速段であり、第1クラッチ機構CL1を解放し、第2クラッチ機構CL2、および第2ブレーキ機構BK2を係合することにより設定される。第3モードは、第2クラッチ機構CL2および第2ブレーキ機構BK2を係合することにより、第2遊星歯車機構15の回転要素が停止させられる。それに伴い、第1サンギヤS1も停止させられる。その結果、第1キャリヤC1が入力要素として機能し、第1サンギヤS1が反力要素として機能し、第1リングギヤR1が出力要素として機能する。その場合、第1リングギヤR1と第1キャリヤC1との回転数比が一定の減速比となる。その結果、エンジン11の出力トルクがその減速比に応じて増幅されて、第1リングギヤR1から出力される。なお、第3モードでは、第1リングギヤR1から出力されるトルクに、第2モータ13の駆動トルクを合成して走行することができる。
第4モード(HV Lo)は、第1クラッチ機構CL1を係合し、第2クラッチ機構CL2および第2ブレーキ機構BK2を解放することにより設定される。第4モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図7で説明した第4モードの動作状態と実質的に同じになる。
第5モード(HV Fix Lo)は、第1クラッチ機構CL1および第2クラッチ機構CL2を係合し、第2ブレーキ機構BK2を解放することにより設定される。第5モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図8で説明した第5モードの動作状態と実質的に同じになる。
第6モード(HV Hi)は、第2クラッチ機構CL2のみを係合することにより設定される。第6モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図9で説明した第6モードの動作状態と実質的に同じになる。
図51には、第17実施形態における駆動装置70が第1モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。上述した通り第1モードでは、第1サンギヤS1と第2リングギヤR2とが連結されており、第1クラッチ機構CL1を係合することにより第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とが連結されている。したがって、第1サンギヤS1と第2リングギヤR2とが一体的に回転し、第1キャリヤC1と第2キャリヤC2とが一体的に回転する。さらに、第2ブレーキ機構BK2を係合することにより、第1キャリヤC1、第2キャリヤC2が停止させられる。それに伴って、エンジン11の出力軸41が停止させられる。そのため、第1モータ12から駆動トルクを出力した場合には、第1キャリヤC1および第2キャリヤC2が反力トルクを受け持つことになるため、第1モードでは、第1モータ12および第2モータ13の駆動トルクにより走行することができる。その結果、低車速で走行している場合における最大駆動力を、第2モータ13の駆動トルクのみで走行する第2モードと比較して増大させることができる。第1モードでの複合遊星歯車機構の動作状態は、図4で説明した第1モードの動作状態と実質的に同じである。
図52には、第17実施形態における駆動装置70が第3モードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。上述した通り第3モードでは、第2クラッチ機構CL2および第2ブレーキ機構BK2を連結することにより設定される。したがって、第2サンギヤS2と第2キャリヤC2とが連結されるため、第2遊星歯車機構15の回転要素が停止させられる。そのため、エンジン11から駆動トルクを出力した場合には、第1サンギヤS1および第2リングギヤR2が反力要素として機能する。その結果、第1モータ12を停止させたまま、エンジン11と第2モータ13とを駆動力源として走行することができる。したがって、高車速で走行している状況下でのエネルギー損失量を低減することができる。
なお、第2ブレーキ機構BK2は、図12に示す駆動装置10、図13に示す駆動装置10、図14に示す駆動装置10、および図15に示す駆動装置10にも適用可能である。さらに、図49に示す駆動装置70においても図2に示したブレーキ機構BKを使用してもよい。
[第18実施形態]
図53には、第18実施形態における駆動装置71のスケルトン図を示している。第18実施形態の駆動装置71では、第1リングギヤR1と第2サンギヤS2とが連結され、第1クラッチ機構CL1を係合することにより第1サンギヤS1と第2キャリヤC2とが選択的に連結され、第2クラッチ機構CL2を係合することにより第2キャリヤC2と第2リングギヤR2とが選択的に連結され、第2ブレーキ機構BK2を係合することにより第2キャリヤC2と固定部材32とが選択的に連結され、エンジン11が第1サンギヤS1に連結され、第1モータ12が第2リングギヤR2に連結され、第2モータ13が第1キャリヤC1に連結されている。第18実施形態では、第2ブレーキ機構BK2が第4係合機構に相当する。第2ブレーキ機構BK2として、第2キャリヤC2がエンジン11とは反対方向に回転することを禁止するワンウェイクラッチを採用してもよい。なお、第18実施形態では、エンジン11の出力軸41を固定するブレーキ機構BKが設けられていない。
すなわち、第18実施形態では、第1サンギヤS1が図26に示す駆動装置65における第1回転要素25に相当し、第1キャリヤC1が図26に示す駆動装置65における第2回転要素26に相当し、第1リングギヤR1が図26に示す駆動装置65における第3回転要素27に相当し、第2リングギヤR2が図26に示す駆動装置65における第4回転要素28に相当し、第2サンギヤS2が図26に示す駆動装置65における第5回転要素29に相当し、そして第2キャリヤC2が図26に示す駆動装置65における第6回転要素30に相当する。
なお、図53において、出力部材16から駆動輪53までの第2モータ13を含む駆動伝達系は、図2に示す駆動装置10と同様の構成であるため、その説明を省略している。さらに第18実施形態における駆動装置71は、エンジン11の出力軸41と同一の軸線Cntに対して対称に構成されているため、図53では軸線Cntの下半分を省略している。
図54は、図53に示す駆動装置71において選択可能な走行モードを示す図表である。駆動装置71の走行モードは、HV_ECU22によって第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、第2ブレーキ機構BK2を制御することにより第1モードから第6モードの間で設定可能である。図54において、「×」は係合要素の解放を、「○」は係合要素の係合または固定を表す。また、「−」は第2ブレーキ機構BK2が係合してもよく、または解放してもよいことを表す。
第18実施形態における駆動装置71は、図54に示す通り、第1クラッチ機構CL1、および第2ブレーキ機構BK2を係合し、かつ第2クラッチ機構CL2を解放することにより第1モータ12および第2モータ13の駆動トルクにより走行するデュアルモードが設定される。
第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、第2ブレーキ機構BK2を解放することにより第2モータ13の駆動トルクのみで走行するシングルモードが設定される。
第1クラッチ機構CL1を解放し、かつ第2クラッチ機構CL2および第2ブレーキ機構BK2を係合することにより、第1モータ12が反力トルクを出力することなく、エンジン11から駆動輪53にトルクを伝達して走行するFix-Loモードが設定される。
第1クラッチ機構CL1のみを係合することによりHV-Hiモードが設定される。このHV-Hiモードは、第1モータ12から反力トルクを出力することにより、エンジン11から駆動輪53にトルクを伝達して走行できるモードであり、第1モータ12の回転数をゼロ回転に制御した場合には、エンジン11の回転数が出力部材16の回転数よりも低回転数になるモードである。
第1クラッチ機構CL1および第2クラッチ機構CL2を係合し、第2ブレーキ機構BK2を解放することにより、複合遊星歯車機構の各回転要素が同一の回転数で回転するFix-Hiモードが設定される。つまり、Fix-Hiモードは、複合遊星歯車機構の変速比を「1」にするモードであって、エンジン11の駆動トルクが変化することなく出力部材16に伝達される。
第2クラッチ機構CL2のみを係合することにより、HV-Loモードが設定される。このHV-Loモードは、第1モータ12から反力トルクを出力することにより、エンジン11から駆動輪53にトルクを伝達して走行できるモードであり、第1モータ12の回転数をゼロ回転に制御した場合には、エンジン11の回転数が出力部材16の回転数よりも高回転数になるモードである。
図55には、デュアルモードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。上述したようにデュアルモードは、第1クラッチ機構CL1および第2ブレーキ機構BK2を係合するため、第1サンギヤS1と第2キャリヤC2とが連結されるとともに、第1サンギヤS1と第2キャリヤC2とが停止される。その結果、デュアルモードでは、第1サンギヤS1および第2キャリヤC2が反力要素として機能する。そのため、第1モータ12から駆動トルクを出力することにより、第2リングギヤR2と第1キャリヤC1との回転数比に応じて第1モータ12の駆動トルクが増幅されて、第2リングギヤR2に伝達される。そして、その第2リングギヤR2に伝達されたトルクに、第2モータ13から出力されたトルクを合成することにより走行する。したがって、第2モータ13のみから駆動トルクを出力して走行するシングルモードと比較して、大きな駆動力を出力できる。
図56には、シングルモードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。シングルモードは、前述した第2モードと同様であり、第2モータ13のみから駆動トルクを出力して走行する。また、上述したように第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、第2ブレーキ機構BK2を解放して走行できるため、エンジン11および第1モータ12が停止させられる。その結果、エンジン11や第1モータ12を連れ回すことによる動力損失を低減でき、電力消費量を低減することができる。
図57には、Fix-Loモードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。Fix-Loモードは、第2遊星歯車機構15の各回転要素および第1リングギヤR1の回転を、第2クラッチ機構CL2および第2ブレーキ機構BK2を係合することにより停止させる。すなわち、第1遊星歯車機構14の各回転要素のみが差動する。その場合、第1リングギヤR1が停止させられていることによりエンジン11の回転数が出力要素である第1キャリヤC1の回転数よりも高回転数になる。その結果、エンジン11と第1キャリヤC1との回転数比に応じてエンジン11のトルクが増幅されて第1キャリヤC1から出力される。Fix-Loモードでは、必要に応じて第2モータ13から駆動トルクを出力できる。すなわち、エンジン11と第2モータ13とを駆動力源として走行できる。
このFix-Loモードでは、高車速時であっても第1モータ12から反力トルクを出力する必要がない。したがって、第1モータ12が反力トルクを出力するためにモータとして機能することを抑制できる。その結果、第1モータ12がモータとして機能し、第2モータ13がジェネレータとして機能することによる動力の循環が生じることを抑制でき、燃費が悪化することや電力消費量が増大することを抑制できる。
図58には、HV-Hiモードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。上述したようにHV-Hiモードは、第1クラッチ機構CL1のみを係合するため、第1サンギヤS1と第2キャリヤC2とが連結されることにより第1サンギヤS1と第2キャリヤC2とが一体的に回転する。したがって、HV-Hiモードでは、第1サンギヤS1が入力要素として機能し、第2リングギヤR2が反力要素として機能し、第1キャリヤC1が出力要素として機能する。そのため、エンジン11から駆動トルクを出力し、第1モータ12から反力トルクを出力することにより、エンジン11から出力された駆動トルクが第1キャリヤC1に伝達される。そして、必要に応じて第2モータ13から駆動トルクを出力して、第1キャリヤC1に伝達されたトルクに、第2モータ13から出力された駆動トルクを合成して走行する。
図59には、Fix-Hiモードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。図8および図59に示すように、Fix-Hiモードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態は、図8に示す複合遊星歯車機構の動作状態と同様である。すなわち、複合遊星歯車機構は、変速比が「1」となる固定段として機能する。したがって、Fix-Hiモードを設定することにより、動力を電力に変換することによる損失、または電力を動力に変換することによる損失を低減することができる。
図60には、HV-Loモードを設定した場合の複合遊星歯車機構の動作状態を示している。HV-Loモードは、第2クラッチ機構CL2を係合することにより、第2遊星歯車機構15の各回転要素を、一体的に回転させる。すなわち、第1リングギヤR1の回転数の変化に追従して、第2遊星歯車機構15の各回転要素の回転数が変化する。言い換えると、第1遊星歯車機構14の各回転要素のみが差動する。したがって、第1モータ12から反力トルクを出力することにより、エンジン11の駆動トルクを第1キャリヤC1に伝達して走行することができる。そして、必要に応じて第2モータ13から駆動トルクを出力して、第1キャリヤC1に伝達されたトルクに、第2モータ13から出力された駆動トルクを合成して走行する。
なお、前述した第2ブレーキ機構BK2は、図53に示す駆動装置71に適用することに限らず、例えば図23に示した駆動装置10、図24に示した駆動装置10および図25に示した駆動装置10にも適用可能である。さらに、図53に示す駆動装置71は、図2に示したブレーキ機構BKを併用してもよい。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明における要旨を逸脱しない範囲において変更してもよい。
例えば、各遊星歯車機構のうちの少なくともいずれか一つの遊星歯車機構に替えて、ダブルピニオン型遊星歯車機構を使用してもよい。その場合、キャリヤとリングギヤとを入れ替えればよい。また、第2モータ13から出力された駆動トルクは、第1モータ12の駆動トルクが伝達される車輪とは異なる車輪に伝達するように構成されていてもよい。
10,65,70,71…駆動装置、 11…エンジン、 12…第1モータ、 13…第2モータ、 14…第1遊星歯車機構、 15…第2遊星歯車機構、 16…出力部材、 20…PCU、 22…HV_ECU、 23…ENG_ECU、 24…MG_ECU、 33…バッテリ、 41…出力軸、 CL1…第1クラッチ機構、 CL2…第2クラッチ機構、 BK…ブレーキ機構、 BK2…第2ブレーキ機構、 S1…第1サンギヤ、 R1…第1リングギヤ、 P1…第1ピニオンギヤ、 C1…第1キャリヤ、 S2…第2サンギヤ、 R2…第2リングギヤ、 P2…第2ピニオンギヤ、 C2…第2キャリヤ。

Claims (14)

  1. 内燃機関と、第1モータと、第2モータとを駆動力源として備え、前記駆動力源から出力された駆動トルクを駆動輪に連結された出力部材に伝達するハイブリッド車両用駆動装置において、
    前記内燃機関が接続された第1回転要素と、前記第2モータおよび前記出力部材に接続された第2回転要素と、第3回転要素とを備えた第1差動機構と、
    前記第1モータが接続された第4回転要素と、前記第3回転要素に接続された第5回転要素と、第6回転要素とを備えた第2差動機構と、
    前記第1回転要素または前記第2回転要素と前記第6回転要素とを互いに連結する係合状態またはその連結を解く解放状態に切り替える第1係合機構と、
    前記第4回転要素、前記第5回転要素および前記第6回転要素のうちのいずれか2つの回転要素を互いに連結する係合状態またはその連結を解く解放状態に切り替える第2係合機構とを備えたことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
  2. 請求項1に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
    前記第1係合機構は、前記第1回転要素と前記第6回転要素とを選択的に連結することを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
  3. 請求項1に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
    前記第1係合機構は、前記第2回転要素と前記第6回転要素とを選択的に連結することを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
  4. 請求項2または請求項3に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
    前記第2係合機構は、前記第4回転要素と前記第6回転要素とを選択的に連結する
    ことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
  5. 請求項2または請求項3に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
    前記第2係合機構は、前記第5回転要素と前記第6回転要素とを選択的に連結することを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
  6. 請求項2または請求項3に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
    前記第2係合機構は、前記第4回転要素と前記第5回転要素とを選択的に連結することを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
  7. 請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
    前記第1回転要素と所定の固定部とを互いに連結しまたはその連結を解く第3係合機構を備えたことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
  8. 請求項2を引用する請求項4ないし請求項7のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
    前記第6回転要素と所定の固定部とを互いに連結しまたはその連結を解く第4係合機構を備えたことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
  9. 請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
    前記第1差動機構は、遊星歯車機構により構成され、
    前記第1回転要素は第1キャリヤにより構成され、前記第2回転要素は第1リングギヤにより構成され、前記第3回転要素は第1サンギヤにより構成されていることを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
  10. 請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
    前記第1差動機構は、遊星歯車機構により構成され、
    前記第1回転要素は第1キャリヤにより構成され、前記第2回転要素は第1サンギヤにより構成され、前記第3回転要素は第1リングギヤにより構成されていることを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
  11. 請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
    前記第1差動機構は、遊星歯車機構により構成され、
    前記第1回転要素は第1サンギヤにより構成され、前記第2回転要素は第1キャリヤにより構成され、前記第3回転要素は第1リングギヤにより構成されていることを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
  12. 請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
    前記第1差動機構は、遊星歯車機構により構成され、
    前記第1回転要素は第1リングギヤにより構成され、前記第2回転要素は第1キャリヤにより構成され、前記第3回転要素は第1サンギヤにより構成されていることを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
  13. 請求項9ないし請求項12のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
    前記第2差動機構は、遊星歯車機構により構成され、
    前記第4回転要素は第2サンギヤにより構成され、前記第5回転要素は第2リングギヤにより構成され、前記第6回転要素は第2キャリヤにより構成されていることを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
  14. 請求項9ないし請求項12のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
    前記第2差動機構は、遊星歯車機構により構成され、
    前記第4回転要素は第2リングギヤにより構成され、前記第5回転要素は第2サンギヤにより構成され、前記第6回転要素は第2キャリヤにより構成されていることを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
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