JP2019119354A - 自動車用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遊星歯車群と２個のモーター・ジェネレーターを備えたハイブリッド自動車用駆動装置において、低速域から高負荷駆動を可能にし、高速走行における動力伝達効率を高くすること【解決手段】遊星歯車群１４が少なくとも４個の回転メンバーを有し、共通速度線図上に各回転メンバーの速度軸を歯数比に応じて横軸に沿って並べ、端から順番に第１メンバー、第２メンバー、第３メンバー、第４メンバーとしたとき、第１メンバー２２を第１モーター・ジェネレーター６０と連結するとともに入力軸１０と連結可能とし、第２メンバー２８、３４を出力軸１２と連結し、第３メンバー２４、３８を静止部４６に固定可能とするとともに入力軸１０と連結可能とし、第４メンバー３２を静止部４６に固定可能とし、第２モーター・ジェネレーター６２を少なくとも第４メンバー３２と連結可能とした。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用駆動装置に関し、動力源として内燃機関（エンジン）とモーター・ジェネレーター（以下、「Ｍ／Ｇ」という）を備えた、いわゆるハイブリッド自動車用駆動装置に関するものである。

従来、この種の自動車用駆動装置としては、入力トルクを分割する遊星歯車と２つのＭ／Ｇを用いた例（たとえば、特許文献１）が知られている。

特開２０１４−２０１２８０号公報

上記従来の自動車用駆動装置にあっては、無段階の変速が可能な電気式ＣＶＴ（Ｅ−ＣＶＴ）として、構成が簡単で機械的な変速操作が不要という良さがある半面、変速比（入力軸の回転速度／出力軸の回転速度）が大きい場合の高負荷駆動に大容量のＭ／Ｇが必要であり、また逆に変速比が小さい高速走行において遊星歯車のサンギヤを逆回転させる必要があり、その場合に電気的な動力循環が生じて動力伝達効率が低くなるという問題がある。したがって、前者を満足させるために大容量のＭ／Ｇを設定すると後者がいっそう悪化するという関係にある。
そのため、低速走行での加速性能と高速走行における燃費の両立に課題がある。

解決しようとする問題点は、変速比が大きい場合の高負荷駆動が困難で、変速比が小さい場合の動力伝達効率が低くなるという点である。
本発明の目的は、大容量のＭ／Ｇを用いずに低速域から高負荷駆動を可能にし、一方、高速走行におけるサンギヤの逆回転があっても動力伝達効率を高く維持することにある。

本発明の自動車用駆動装置は、エンジンと、該エンジンからの動力を受け入れ可能な入力軸と、出力軸と、第１モーター・ジェネレーターと、第２モーター・ジェネレーターと、入力軸と出力軸との間に設けられ、入力軸の回転速度を出力軸の回転速度へ変換する遊星歯車群と、を備え、遊星歯車群が少なくとも４個の回転メンバーを有し、各回転メンバーの回転速度を幾何学的に表す共通速度線図上に、各回転メンバーを表す速度軸を、遊星歯車群の歯数比に応じた間隔で一方の端から他方の端へ向かって横軸に沿って並べ、該一方の端から順番に第１メンバー、第２メンバー、第３メンバー、第４メンバーとしたとき、第１メンバーを第１モーター・ジェネレーターと連結するとともに入力軸と連結可能とし、第２メンバーを出力軸と連結し、第３メンバーを静止部に固定可能とするとともに入力軸と連結可能とし、第４メンバーを静止部に固定可能とし、第２モーター・ジェネレーターを少なくとも第４メンバーと連結可能としたことを特徴とする。

本発明の自動車用駆動装置は、大容量のＭ／Ｇを用いずに低速域における加速性能を確保するとともに、高速域において高い動力伝達効率を得て、全体として燃費に優れた走行をすることができる。

本発明の実施例１に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。 実施例１の作動表を表す図である。 実施例１の自動車用駆動装置における共通速度線図である。 実施例２に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。 実施例２の自動車用駆動装置における共通速度線図である。 実施例３に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。 実施例３の作動表を表す図である。 実施例３の自動車用駆動装置における共通速度線図である。

以下、本発明の実施の形態に係る自動車用駆動装置を、実施例に基づき図とともに説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る自動車用駆動装置における主要部のスケルトン図であり、後述する入力軸１０の軸中心より上半分を描いている。
実施例１の自動車用駆動装置は、動力源のエンジン１と連結しており、エンジン１のクランク軸に連結した入力軸１０と、該入力軸１０と同軸心上に設けられた出力軸１２を備えている。
出力軸１２と一体の出力歯車１２ａは、図示しない差動装置などを介して自動車の車輪を駆動する。
入力軸１０と出力軸１２との間には、第１遊星歯車組２０、第２遊星歯車組３０の２つの遊星歯車組からなる遊星歯車群１４が配置してある。
第１遊星歯車組２０と、第２遊星歯車組３０は、いずれも一般的にシングルピニオン型と呼ばれるもので、それぞれが同様の構成になっている。

すなわち、第１遊星歯車組２０は、第１サンギヤ２２と、第１リングギヤ２４と、第１サンギヤ２２および第１リングギヤ２４に噛み合った複数の第１ピニオン２６を回転自在に軸支する第１キャリア２８と、の３つの回転要素で構成され、第２遊星歯車組３０は、第２サンギヤ３２と、第２リングギヤ３４と、第２サンギヤ３２および第２リングギヤ３４に噛み合った複数の第２ピニオン３６を回転自在に軸支する第２キャリア３８と、の３つの回転要素で構成されている。

次に、上記各回転要素と他の回転メンバーとの連結関係を説明する。
第１サンギヤ２２は、本発明の第１回転メンバーを構成し、第１Ｍ／Ｇ６０の回転子６０ａと連結するとともに、第１クラッチ４２を介して入力軸１０と連結可能である。
なお、第１Ｍ／Ｇ６０の固定子６０ｂはケース（静止部）４６に固定されている。
互いに連結した第１キャリア２８と第２リングギヤ３４は、本発明の第２回転メンバーを構成し、出力軸１２と連結している。

互いに連結した第１リングギヤ２４と第２キャリア３８は、本発明の第３回転メンバーを構成し、第１ブレーキ４４によりケース４６に固定可能である一方、第２クラッチ４８を介して入力軸１０と連結可能である。なお、第１ブレーキ４４と並列にワンウエイクラッチを設けて、一方の回転向は常に第１リングギヤ２４と第２キャリア３８を固定してもよい。
第２サンギヤ３２は、本発明の第４回転メンバーを構成し、第２ブレーキ５０によりケース４６に固定可能である。

第２Ｍ／Ｇ６２の回転子６２ａは、スリーブ６４を介して入力軸１０または第２サンギヤ３２と選択的に連結可能である。
すなわちスリーブ６４は、回転方向は回転子６２ａと一体であるが、軸方向は移動可能になっており、図示しないシフトフォークによって軸方向に移動する。
スリーブ６４の内側にスプライン６４ａが形成されており、図１において中立位置にあるスリーブ６４が、左側へ移動するとスプライン６４ａは入力軸１０に形成されたドッグ歯１０ａと係合し、右側へ移動すると第２サンギヤ３２と一体のドッグ歯３２ａと係合する。スリーブ６４とドッグ歯１０ａ、３２ａとの間にそれぞれ同期装置を設けてもよい。

むろん、第２Ｍ／Ｇ６２の回転子６２ａは、スリーブ６４に代えて２個のクラッチを介して、入力軸１０および第２サンギヤ３２とそれぞれ連結する構成であってもよい。
なお、第２Ｍ／Ｇ６２の固定子６２ｂはケース４６に固定されている。
また、第１Ｍ／Ｇ６０および第２Ｍ／Ｇ６２は、モーターとしての駆動と、ジェネレーターとしての発電の、両方の機能を有する。

次に、図１に示した自動車用駆動装置の作動を、図２に示した作動表と、図３に示した共通速度線図を参照しながら説明する。
図２の作動表において、縦方向にはこれから説明する各走行モードに沿った各駆動モードをそれぞれ割り当て、横方向には変速比と、クラッチ、ブレーキ、スリーブなどの締結要素と２個のＭ／Ｇをそれぞれ割り当ててある。
すなわち、第１クラッチ４２を「Ｃ−１」、第２クラッチ４８を「Ｃ−２」、第１ブレーキ４４を「Ｂ−１」、第２ブレーキ５０を「Ｂ−２」、スリーブ６４を「Ｓ」、第１Ｍ／Ｇ６０を「Ｍ／Ｇ１」、第２Ｍ／Ｇ６２を「Ｍ／Ｇ２」としている。また、×印は締結を表し、矢印はスリーブ６４の移動方向を表している。そして、Ｍ／Ｇにあっては発電を「Ｇ」、駆動を「Ｄ」と表している。
なお、スリーブ６４の欄で空白の部分は、スリーブ６４が動力伝達に関与していないことを示しており、次に切り替える駆動モードに備えて左右のいずれかに移動しておくことができる。

ここで図３に示す共通速度線図は周知であるが、概要を説明する。
共通速度線図は、縦方向が入力軸１０の回転速度を１とした場合の、各回転メンバーの回転速度を表し、横方向は、第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０の、各歯数比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）ρに応じた間隔に各回転メンバーをそれぞれ割り振って並べて、回転メンバーごとに縦線で速度軸を描いてある。

共通速度線図の各速度軸上方に書いた記号は、第１回転メンバーをＭ１、第２回転メンバーをＭ２のように、そして、サンギヤはＳ、リングギヤはＲ、キャリアはＣで、その後の数字１、２は、それぞれの属する遊星歯車の記号を、第１遊星歯車組２０は１、第２遊星歯車組３０の場合は２で表し、例えばＳ１、Ｒ１、Ｃ１は、それぞれ第１サンギヤ２２、第１リングギヤ２４、第１キャリア２８を表すようになっている。
ここで、共通速度線図を描くのに用いた各遊星歯車組の歯数比ρは、第１遊星歯車組２０をρ１、第２遊星歯車組３０をρ２とした場合であり、以下、変速比の計算もそれを基に説明する。

共通速度線図は、各回転メンバーを表す縦線と速度線（太線）との交点の縦方向位置が、それぞれの回転メンバーの回転速度を表す。
したがって、出力軸１２の回転速度は、Ｍ２で示した縦線と、太線で「１ｓｔ」などと添えて描いた速度線との交点の縦方向位置であり、これと入力軸１０の回転速度１との比を速度比として、共通速度線図から幾何学的に計算して求めることができる。

なお、図示は省略するが、図１に示した自動車用駆動装置は、これを作動させるため、必要に応じてバッテリー、油圧ポンプ、各種センサ、コントローラー、インバーター、シフトレバー、アクチュエーターなどを備えており、以下の作動はコントローラーの指示に基づいて行われる。
なお、以下の説明ではエンジン１の回転方向と同じ方向の回転を「正回転」、それと逆の回転を「逆回転」と定義して説明する。

図１に示した自動車用駆動装置は、第１Ｍ／Ｇ６０および第２Ｍ／Ｇ６２を除くと、ステップＡＴとも称される周知の一般的な前進４段の自動変速機と同様の構成である。
そして、第１Ｍ／Ｇ６０および第２Ｍ／Ｇ６２を含めて、変速段を有する「ステップ駆動モード」、エンジン１を停止しての「ＥＶモード」、エンジン１と第１Ｍ／Ｇ６０および第２Ｍ／Ｇ６２による「ハイブリッドモード（ＨＶモード）」の駆動があり、ＨＶモードはさらに「シリーズモード」と「パラレルモード」の２種類がある。
はじめにステップ駆動モードは、図２に示した作動表のように、各クラッチとブレーキの締結およびＭ／Ｇの作用により、図３の共通速度線図に示した速度線で表した各変速比を得る。

ここで、図３の速度線図上において、各回転メンバー間の横軸方向の間隔は、たとえば、ρ１を０．３７５、ρ２を０．６００とした場合に、第１メンバーと第２メンバーの間を１としたとき、第２メンバーと第３メンバーとの間が０．３７５、第３メンバーと第４メンバーとの間が０．６２５である。
そして、上記のρ１、ρ２を元にして変速比を計算式とともに表すと、以下のようになる。
１速（１ｓｔ）：（１＋ρ１）／ρ１＝３．６６７
２速（２ｎｄ）：｛ρ１（１＋ρ２）＋ρ２｝／ρ１（１＋ρ２）＝２．０００
３速（３ｒｄ）：１．４００（後述のＰ−１モード）
４速（４ｔｈ）：１
５速（５ｔｈ）：０．７９０（後述のＰ−２モード）
６速（６ｔｈ）：１／（１＋ρ２）＝０．６２５

これらの変速比は、第１クラッチ４２、第２クラッチ４８のいずれかを締結して、エンジン１から駆動する場合の値である。
そして、３速と５速は、後述するＨＶモードにおける駆動であり、変速比は任意に設定できるが、１速から６速までの６段とした場合に好適な変速比として、図３に速度線を描いてある。

つぎに、第１クラッチ４２、第２クラッチ４８を解放して、エンジン１の動力によらずＭ／Ｇを動力源とするＥＶモードの駆動はつぎのようになる。
すなわち、第１ブレーキ４４を締結すると上記の１速の変速比で駆動するＥ−１、第２ブレーキ５０を締結すると上記の２速の変速比で駆動するＥ−２の、いずれも第１Ｍ／Ｇ６０による駆動ができる。この場合の変速比は、（第１Ｍ／Ｇ６０の回転速度）／（出力軸１２の回転速度）である。
また、スリーブ６４を右側へ移動して、第２Ｍ／Ｇ６２と第２サンギヤ３２を連結した場合は、各クラッチおよびブレーキの締結をしないで、第１Ｍ／Ｇ６０および第２Ｍ／Ｇ６２で駆動するＥ−３も可能であり、この場合は第１Ｍ／Ｇ６０および第２Ｍ／Ｇ６２の回転速度をそれぞれ任意の値に制御して駆動することができる。

つぎに、エンジン１を動力源としたＥ−ＣＶＴとしての、ＨＶモードの駆動を説明する。
はじめに、いわゆるシリーズモードの駆動はＳ−１、Ｓ−２であり、スリーブ６４を左側へ移動して第２Ｍ／Ｇ６２と入力軸１０を連結して行う。すなわち、エンジン１が第２Ｍ／Ｇ６２を駆動して発電し、ここで得られた電力を第１Ｍ／Ｇ６０に供給して出力軸１２を駆動する。
シリーズモードにあっては、１速（Ｓ−１）と２速（Ｓ−２）の２種類の変速比であり、上述したＥＶモードと同様の駆動および変速比である。

つづいて、パラレルモードの駆動は、Ｐ−１、Ｐ−２、Ｐ−３の３種類の駆動が可能である。
Ｐ−１は、スリーブ６４を右側へ移動して第３回転メンバーと連結し、第１クラッチ４２を締結した駆動であり、エンジン１の動力の一部で第１Ｍ／Ｇ６０が発電して、その電力を第２Ｍ／Ｇ６２に供給して駆動する。したがって、出力軸１２は、エンジン１の動力のうちの第１Ｍ／Ｇ６０の駆動に供しない部分のトルクと第２Ｍ／Ｇ６２のトルクで駆動される。
Ｐ−１は、ステップ駆動モードの２速から４速の間を無段階の変速比で駆動可能であり、上記した３速の変速比１．４００において、エンジン１のフルパワーでの駆動のために、第１Ｍ／Ｇ６０と第２Ｍ／Ｇ６２は、エンジンの１のパワーの約３０％程度の容量があればよい。

つぎに、Ｐ−２は、スリーブ６４の連結はＰ−１と同じで、第２クラッチ４８を締結した駆動であり、エンジン１の動力の一部で第２Ｍ／Ｇ６２が発電して、その電力を第１Ｍ／Ｇ６０に供給して駆動する。したがって、出力軸１２は、エンジン１の動力のうちの第２Ｍ／Ｇ６２の駆動に供しない部分のトルクと第１Ｍ／Ｇ６０のトルクで駆動される。
Ｐ−２は、ステップ駆動モードの２速から６速の間を無段階に駆動可能であるが、上記した５速の変速比０．７９０はＰ−２にて駆動する。この場合に必要な第１Ｍ／Ｇ６０と第２Ｍ／Ｇ６２の容量は、Ｐ−１の説明で示した容量で十分である。

つぎに、Ｐ−３は、スリーブ６４を左側へ移動して入力軸１０と連結し、第２クラッチ４８を締結した駆動であり、エンジン１の動力の一部で第１Ｍ／Ｇ６０が発電して、その電力を第２Ｍ／Ｇ６２に供給して駆動する。したがって、出力軸１２は、エンジン１の動力のうちの第１Ｍ／Ｇ６０の駆動に供しない部分のトルクと第２Ｍ／Ｇ６２のトルクで駆動される。
Ｐ−３は、ステップ駆動モードの２速の変速比以上（変速比の値が小さい側）で駆動できるが、主として６速より小さい変速比での駆動に適している。すなわち、６速の変速比より小さい変速比で駆動した場合、第４回転メンバーの第２サンギヤ３２が逆回転する領域になるが、第２サンギヤ３２は電気的な動力伝達には関係しないので、従来例のような電気的動力循環は起きない。

シリーズモード、パラレルモードともに、エンジン１の動力の一部または全部で発電して、その電力で駆動するという点では同様であり、シリーズモードを含めて上記したＰ−１、Ｐ−２、Ｐ−３は、それぞれ変速比の領域がオーバーラップしているので、動力伝達効率と駆動モード切替えの制御性を勘案して、最適な駆動モードを選択して駆動する。

以上は、動力源のエンジン１、第１Ｍ／Ｇ６０、第２Ｍ／Ｇ６２から出力軸１２を駆動する場合の説明であるが、逆に出力軸１２側からこれら動力源を駆動させることもできる。
上記は、各駆動モードの説明であるが、具体的な走行においては以下のように制御する。
まず、エンジン１の始動は、スリーブ６４により第２Ｍ／Ｇ６２と入力軸１０とを連結して、第２Ｍ／Ｇ６２がエンジン１を回転させることで行う。むろん、第1クラッチ４２のみを締結して第1Ｍ／Ｇ６０で始動することも、走行中に第１クラッチ４２または第２クラッチ４８を締結して、出力軸１２側からエンジン１を駆動して始動することも可能である。

つぎに、自動車の停止状態からの発進は、上記したＥＶモードの１速（Ｅ−１）で行うが、バッテリーの充電量が少ない場合はシリーズモードの１速（Ｓ−１）で行う。
発進後は、車速やドライバーのアクセルペダルの踏み込み量などに応じて、最適な各駆動モードおよび変速段を切り替えて走行する。
特に、エンジン１のフルパワーで駆動する場合は、上記したステップ駆動モードで駆動することができる。

ここで、スリーブ６４の操作と変速について一例を説明する。
上記したように、Ｅ−１またはＳ−１で発進して1速に切り替えて、１速での駆動中にスリーブ６４を右側へ移動して、つづいて第1ブレーキ４４を解放するとともに逆回転している第２Ｍ／Ｇ６２に発電させて停止させ、停止した第２サンギヤ３２を第２ブレーキ５０で固定することで２速に切り替わる。ここで第２Ｍ／Ｇ６２の発電をやめると、エンジン１による機械的駆動の２速になる。

つづく、２速から３速への切替えも同様に、第２ブレーキ５０を解放するとともにＰ−１にて停止している第２Ｍ／Ｇ６２を駆動して上記した３速の速度線まで回転速度を上げるとＰ−１モードの３速に切り替わる。
つづく、３速から４速への切替えも同様に、Ｐ−１モードのまま４速の速度線まで第２Ｍ／Ｇの回転速度を上げて第２クラッチ４８を締結すると４速に切り替わる。ここで第１Ｍ／Ｇ６０の発電と第２Ｍ／Ｇ６２の駆動をやめると、エンジン１の機械的駆動による４速の直結になる。

つづく、４速から５速への切替えは同様にＰ−２モードにて５速まで速度線を移動することで、Ｐ−２モードの５速になり、つづいてＰ−２モードのまま６速まで速度線を移動して第１ブレーキ５０を締結すると６速に切り替わる。ここで第２Ｍ／Ｇ６２の発電と第１Ｍ／Ｇ６０の駆動をやめると、エンジン１の機械的駆動による６速になる。
このように、発進から６速まで、実質的にＥ−ＣＶＴのように変速することができる。ただ、３速から４速までは、Ｍ／Ｇの容量によって伝えうるエンジン１のトルクが若干制約されるが、そこを除いてエンジン１のフルパワーでの変速と駆動ができる。

そして、ドライバーがアクセルペダルを解放した場合は、ただちに各クラッチ４２、４８を解放するとともにエンジン１を停止して、１速（Ｅ−１）または２速（Ｅ−２）の連結状態で第１Ｍ／Ｇ６０に発電させてバッテリーを充電する、いわゆるエネルギー回生を行う。
なお、後進は、ＥＶモードまたはシリーズモードにおいて、第１Ｍ／Ｇ６０を逆回転させて駆動する。

以上が実施例１の作用であるが、実施例１では以下のような効果を得ることができる。
上記したように、エンジン１で駆動するステップ駆動モードにおける１速から６速は、一般的な自動変速機と同様の機能を有しており、前述したように前進４段の自動変速機と同じ歯車列で実質６段の好適な変速比を得ることができる。しかも発進から６速まで実質的にＥ−ＣＶＴとして作用するので、いわゆる変速ショックの心配がなく、モード切替えの制御が容易である。

また、第１Ｍ／Ｇ６０、第２Ｍ／Ｇ６２の容量（出力）がエンジン１の最大出力の３０％程度であっても、ステップ駆動モードの各変速段においてエンジン１のフルパワーで自動車を駆動することができる。つまり、大容量のＭ／Ｇを用いることなく１速、２速、３速という大変速比領域における高負荷運転が可能である。
そして、特に１速、２速にあってはエンジン１の動力に加えて、バッテリーの電力を使って第１Ｍ／Ｇ６０の加勢で加速や登坂ができる。

したがって、全体的な燃費を優先して第１Ｍ／Ｇ６０、第２Ｍ／Ｇ６２の容量を設定したうえで、低負荷や中負荷の場合はＥＶモードやＨＶモードでＥ−ＣＶＴとして駆動し、加速力を要する場合はステップ駆動モードの１速や２速、３速などを使った強力な駆動を行うことができる。

また、第２サンギヤ３２を停止させた６速の変速比は従来例に較べて十分小さい値であるが、それよりも低い変速比の場合であっても電気的な動力循環を生じないで走行することができるので、動力伝達に伴う損失が低減して燃費が良くなる。
そして、スリーブ６４は、上記したエンジン１で駆動する１速、２速などと、ＥＶモードのＥ−１、Ｅ−２の駆動には関係しないことから、これらの変速段での走行中にスリーブ６４を切り替えることができるので、制御が容易であることも特徴である。
さらに、ＥＶモードのＥ−３においては第１Ｍ／Ｇ６０と第２Ｍ／Ｇ６２の両者で駆動できるので、プラグインハイブリッド車に適用した場合に、上記した程度のＭ／Ｇ容量であってもエンジン１に依存しない高速走行が可能である。

なお、上記実施例にあっては、上記のステップ駆動モードにおいて、前進６段の変速比を有する変速機のように説明したが、この変速段数はパラレルモードの変速比領域を応用して任意に設定することが可能である。

次に、本発明の実施例２の自動車用駆動装置につき説明する。
図４は、本発明の実施例２に係る自動車用駆動装置における主要部のスケルトン図である。
ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については、同じ符号を付しそれらの説明を省略する。

実施例２における実施例１との違いは、遊星歯車群１４の構成である。
すなわち、第１遊星歯車２０と第２遊星歯車３０は軸方向にオーバーラップして配置され、第１遊星歯車２０のリングギヤ２４と第２遊星歯車３０のサンギヤ３２が一体になっている。
また、各回転メンバーの構成は以下のようになっている。
第１サンギヤ２２は、本発明の第１回転メンバーを構成する。
第２リングギヤ３４は、本発明の第２回転メンバーを構成する。
第１キャリア２８と第２キャリア３８は、互いに連結されるとともに本発明の第３回転メンバーを構成する。
一体になった第１リングギヤ２４と第２サンギヤ３２は、本発明の第４回転メンバーを構成する。

上記の第１乃至第４の各回転メンバーと、エンジン１および第１Ｍ／Ｇ６０、第２Ｍ／Ｇ６２とは、配置は異なるが実施例１と同様の連結関係であるので説明を省略する。
また、図５に共通速度線図を示したが、各遊星歯車２０、３０の歯数比を、第１遊星歯車２０のρ１は０．４５５、第２遊星歯車３０のρ２は０．６００にして、各回転メンバーを上記とすることで、各回転メンバー間の横方向の間隔は図３に示した実施例１と同様になる。

つぎに、実施例２の作用であるが、基本的に実施例１と同様である。
ただ、遊星歯車群１４の構成が異なるので、ステップ駆動モードの1速と２速の変速比の計算式は以下のようになる。
１速（１ｓｔ）：１／ρ１・ρ２
２速（２ｎｄ）：（１＋ρ１）／ρ１（１＋ρ２）
その他の作用は実施例１と同様であるので、説明を省略する。
実施例２は、実施例１で説明した効果に加えて、以下のメリットがある。
すなわち実施例１に較べて、遊星歯車群１４の軸方向長さが実質的に短くできるので、駆動装置全体の小型・軽量化ができるという効果がある。

次に、本発明の実施例３の自動車用駆動装置につき説明する。
図６は、本発明の実施例３に係る自動車用駆動装置における主要部のスケルトン図である。
ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については、同じ符号を付しそれらの説明を省略する。

実施例３における実施例１との違いは、第２Ｍ／Ｇ６２の連結関係である。
すなわち、第２Ｍ／Ｇ６２は、本発明の第４メンバーを構成する第２サンギヤ３２と常時連結している。そして、入力軸１０と回転方向は一体で軸方向に移動可能なスリーブ６４を右側へ移動した場合に、入力軸１０は第２Ｍ／Ｇ６２と連結されるようになっている。
その他の構成は実施例１と同じであるので説明を省略する。

つぎに、実施例３の作用であるが、図７に作動表を、図８に共通速度線図示す。この作動表に見るように、実施例１におけるシリーズモードとパラレルモードのＰ−３がないことと、ステップ駆動モードの後進があることを除いて基本的に実施例１と同様である。そして、スリーブ６４は後進（Ｒ）のみ第２Ｍ／Ｇ６２と係合する。

ここで、実施例１におけるシリーズモードの代わりに、バッテリーの残存電力が少ない場合の発進について説明する。まず、エンジン１の始動は、第１クラッチ４２を接続して第１Ｍ／Ｇ６０でエンジン１を回転させて行う。つづいて、第１クラッチ４２を接続したままエンジン１で第２Ｍ／Ｇ６２を逆回転にて発電させることで、出力軸１２にその反力トルクが前進方向に作用する。この反力トルクはエンジン１の出力トルクにもよるが、一般的な発進ができる程度の値になるので、エンジン１で第２Ｍ／Ｇ６２に発電させながら発進することができる。つづいて、それに加えて第１ブレーキ４４を締結することで１速の駆動に移行することができる。
むろん、第２Ｍ／Ｇ６２に発電させた電力は、必要に応じてバッテリーの充電に充てることもできるし、第１Ｍ／Ｇ６０に供給することもできる。

また、エンジン１で駆動する場合の後進は、スリーブ６４を右側へ移動して、エンジン１と第２Ｍ／Ｇ６２を連結して行う。すなわち、この状態で第２Ｍ／Ｇ６２に正回転にて発電させ、発電した電力を第１Ｍ／Ｇ６０に供給して逆回転方向に駆動させて発進して、つづいて第１ブレーキ４４を締結することで後進の駆動が可能である。その場合の変速比は−１／ρ２であり、実施例１と同じρ２とすると−１．６６７である。
この場合、必要に応じてエンジン１の動力の一部で第２Ｍ／Ｇ６２に発電させ、その電力で第１Ｍ／Ｇ６０に逆回転駆動させれば、第１Ｍ／Ｇ６０からの変速比は実施例１の前進１速と同じであり、結果として実施例１におけるシリーズモードの後進に代わりうる。

なお、実施例１でも述べたように、６速の変速比は十分に小さいので、従来例で電気的動力循環が起きる領域まで６速で駆動可能である。
実施例３は、実施例１と較べて上記したシリーズモードとパラレルモードのＰ−３がないものの、前進走行中にスリーブ６４を切替える必要がないので、制御が容易というメリットがある。

以上、説明したように本発明の自動車用駆動装置にあっては、燃費と加速性能の両立が可能という特徴を有している。
また、上記の構成は、図１、図４に示した歯車列以外に、一般的な自動変速機に用いられる他の歯車列であっても、少なくとも４つの回転メンバーを供えていれば、同様に成立させることができる。

なお、速度線図上において、第１メンバー、第２メンバー、第３メンバー、第４メンバーの、横軸方向の間隔が、第１メンバーと第２メンバーの間を１としたとき、第２メンバーと第３メンバーとの間が０．３０乃至０．４５、第３メンバーと第４メンバーとの間が０．５５乃至０．７０とするのが望ましい。

本発明の自動車用駆動装置は、当業者の一般的な知識に基づいて、最適な駆動モードの選択などの制御面での工夫と合わせた態様で実施することができる。

本発明の自動車用駆動装置は、特に走行コストを重視し、環境負荷の低減を要求される乗用車などに適用することができるが、それらに限らず内燃機関およびモーター・ジェネレーターを利用したさまざまな車両に適用することができる。

１ エンジン
１０ 入力軸
１２ 出力軸
１４ 遊星歯車群
２０ 第１遊星歯車組
３０ 第２遊星歯車組
４２ 第１クラッチ
４４ 第１ブレーキ
４６ ケース（静止部）
４８ 第２クラッチ
５０ 第２ブレーキ
６０ 第１モーター・ジェネレーター
６２ 第２モーター・ジェネレーター
６４ スリーブ

Claims (6)

1. エンジンと、
   該エンジンからの動力を受け入れ可能な入力軸と、
   出力軸と、
   第１モーター・ジェネレーターと、
   第２モーター・ジェネレーターと、
   前記入力軸と前記出力軸との間に設けられ、前記入力軸の回転速度を前記出力軸の回転速度へ変換する遊星歯車群と、を備え、
   前記遊星歯車群が少なくとも４個の回転メンバーを有し、前記各回転メンバーの回転速度を幾何学的に表す共通速度線図上に、前記各回転メンバーを表す速度軸を、前記遊星歯車群の歯数比に応じた間隔で一方の端から他方の端へ向かって横軸に沿って並べ、該一方の端から順番に第１メンバー、第２メンバー、第３メンバー、第４メンバーとしたとき、
   前記第１メンバーを前記第１モーター・ジェネレーターと連結するとともに前記入力軸と連結可能とし、
   前記第２メンバーを前記出力軸と連結し、
   前記第３メンバーを静止部に固定可能とするとともに前記入力軸と連結可能とし、
   前記第４メンバーを静止部に固定可能とし、
   前記第２モーター・ジェネレーターを少なくとも前記第４メンバーと連結可能としたことを特徴とする自動車用駆動装置。
2. 前記第２モーター・ジェネレーターを、前記入力軸と前記第４メンバーの両者間で選択的に連結可能としたことを特徴とした請求項１に記載の自動車用駆動装置。
3. 前記第２モーター・ジェネレーターを、前記第４メンバーと連結するとともに、前記入力軸と連結可能としたことを特徴とした請求項１および２のいずれかに記載の自動車用駆動装置。
4. 前記第２モーター・ジェネレーターを前記第４メンバーと連結して、前記エンジンと前記第１モーター・ジェネレーターと前記第２モーター・ジェネレーターとで駆動するハイブリッド駆動モードにおいて、ステップ駆動（有段変速）を可能にしたことを特徴とした請求項１乃至３のいずれか1項に記載の自動車用駆動装置。
5. 前記遊星歯車群が、第１サンギヤ、第１リングギヤ、第１キャリアの、３つの回転要素で構成する第１遊星歯車組と、第２サンギヤ、第２リングギヤ、第２キャリアの、３つの回転要素で構成する第２遊星歯車組と、で構成され、前記第１リングギヤと前記第２サンギヤが一体であり、前記第１サンギヤが前記第１メンバーを、前記第２リングギヤが前記第２メンバーを、前記第１キャリアと前記第２キャリアとが連結して前記第３メンバーを、前記第１リングギヤと前記第２サンギヤが前記第４メンバーを、それぞれ構成したことを特徴とした請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
6. 前記速度線図上において、前記第１メンバー、前記第２メンバー、前記第３メンバー、前記第４メンバーの、前記横軸方向の間隔が、前記第１メンバーと前記第２メンバーの間を１としたとき、前記第２メンバーと前記第３メンバーとの間が０．３０乃至０．４５、前記第３メンバーと前記第４メンバーとの間が０．５５乃至０．７０であることを特徴とした請求項１乃至５のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
   

Images