JP2024051896A - 車両用駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】パラレルハイブリッド、電気自動車、電気式トルクコンバータの各モードを実行可能であり、電気自動車モードにおいて大きなトルクを確保する。【解決手段】第1遊星歯車機構1は、第1回転要素E1、第2回転要素E2、第3回転要素E3を備え、第2遊星歯車機構2は、第4回転要素E4、第5回転要素E5、第6回転要素E6を備える。第1回転要素E1は内燃機関EGに、第3回転要素E3は回転電機MGに、第5回転要素E5は出力部材OUTに駆動連結される。第2回転要素E2と第4回転要素E4とは連動して回転する。第1クラッチ1Cは第1遊星歯車機構1の回転要素の2つ、第2クラッチ2Cは第2遊星歯車機構2の回転要素の2つを選択的に係合し、第1ブレーキ1Bは第1回転要素E1を、第2ブレーキ2Bは第6回転要素E6を、非回転部材90に選択的に係合する。【選択図】図1

Description

本発明は、内燃機関に駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、回転電機と、第1遊星歯車機構と、第2遊星歯車機構とを備えた車両用駆動装置に関する。
特表2020-525358号公報には、内燃機関(3)に駆動連結される入力部材(8)と、車輪に駆動連結される出力部材(7)と、回転電機(4)と、第1遊星歯車機構(10)と、第2遊星歯車機構(19)とを備えたハイブリッド車(車両用駆動装置(2))が開示されている(背景技術及び発明の概要において括弧内の符号は参照する文献のもの。)。第1遊星歯車機構(10)は、内燃機関(3)からのトルクと回転電機(4)からのトルクとが合流する機構であり、第2遊星歯車機構(19)は、2段の変速段を有した変速機を構成しており、内燃機関(3)及び回転電機(4)の少なくとも一方からの回転を変速して出力部材(7)に出力する機構である。この車両用駆動装置(2)は、内燃機関(3)のトルク及び回転電機(4)のトルクの双方が出力部材(7)に伝達されるパラレルハイブリッドモード(PM)、回転電機(4)のトルクのみが出力部材(7)に伝達されるEVモード(電気自動車モード、EM)、内燃機関(3)と回転電機(4)との回転速度の比を可変としつつ内燃機関(3)のトルク及び回転電機(4)のトルクを第1遊星歯車機構(10)により合流させて出力部材(7)に伝達する電気式トルクコンバータモード(CVTM)等が実行可能である。尚、EVモードには、内燃機関(3)の動力により第2の回転電機(34)が発電した電力で回転電機(4)を駆動するシリーズハイブリッドモードを含む。
第1遊星歯車機構(10)は、第1クラッチ(16)の係合状態によって、第1遊星歯車機構(10)が固定されて回転要素が一体回転する状態と、第1遊星歯車機構の回転要素が相対回転可能な状態とに切り替え可能に構成されている。また、内燃機関(3)のクランクシャフト(18)と入力部材(8)との間には、両者の間での動力伝達を断接可能な第2クラッチ(17)が備えられており、EVモードにおいては、内燃機関(3)から出力部材への動力伝達を切り離すことが可能である。
特表2020-525358号公報
一般的に、このようなハイブリッド車両における車両用駆動装置では、車両の走行速度が低い動作領域においてEVモードが選択され、走行速度が高くなるとパラレルハイブリッドモードへと遷移することが多い。車両の走行速度が低い動作領域では、車両を円滑に走行させるために大きなトルクが確保できることが好ましい。しかし、上記の構造の車両用駆動装置では、EVモードとパラレルハイブリッドモードとの双方で、第1クラッチ(16)が係合されて第1遊星歯車機構(10)が直結状態となることから、内燃機関(3)からのトルクがない分、EVモードで第2遊星歯車機構に伝達されるトルクは、パラレルハイブリッドモードで第2遊星歯車機構に伝達されるトルクに比べて小さくなる。この関係は、EVモードと電気式トルクコンバータモードとの間でも同様である。このように、上記の構造の車両用駆動装置では、EVモードにおけるトルクが、パラレルハイブリッドモード及び電気式トルクコンバータモードに比べて小さくなるため、EVモードにおける発進性能や加速性能が不十分となる場合があった。
そこで、パラレルハイブリッドモード、電気自動車モード、電気式トルクコンバータモードを実行可能であると共に、電気自動車モードにおいて大きなトルクを確保し易い車両用駆動装置の実現が望まれる。
上記課題に鑑みた車両用駆動装置は、
内燃機関に駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、回転電機と、回転速度の順に第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を備えた第1遊星歯車機構と、回転速度の順に第4回転要素、第5回転要素、及び第6回転要素を備えた第2遊星歯車機構と、第1クラッチと、第2クラッチと、第1ブレーキと、第2ブレーキと、を備えた車両用駆動装置であって、前記第1回転要素は、前記入力部材に駆動連結され、前記第3回転要素は、前記回転電機に駆動連結され、前記第5回転要素は、前記出力部材に駆動連結され、前記第2回転要素と前記第4回転要素とが互いに連動して回転するように構成され、前記第1クラッチは、前記第1回転要素、前記第2回転要素、及び前記第3回転要素の内から選択される2つの回転要素を選択的に係合するように構成され、前記第2クラッチは、前記第4回転要素、前記第5回転要素、及び前記第6回転要素の内から選択される2つの回転要素を選択的に係合するように構成され、前記第1ブレーキは、前記第1回転要素を非回転部材に選択的に係合するように構成され、前記第2ブレーキは、前記第6回転要素を前記非回転部材に選択的に係合するように構成されている。
本構成によれば、第1クラッチ及び第1ブレーキを解放状態とすることで、内燃機関と回転電機との回転速度の比を可変としつつ内燃機関のトルクと回転電機のトルクの双方を第1遊星歯車機構により合流させて第2遊星歯車機構に伝達する動作モード、いわゆる電気式トルクコンバータモード(eTCモード)を実現することができる。また、第1クラッチを係合状態、且つ、第1ブレーキを解放状態とすることで、第1遊星歯車機構の3つの回転要素を一体的に回転する状態として内燃機関のトルクと回転電機のトルクの双方を第2遊星歯車機構に伝達する動作モード、いわゆるパラレルハイブリッドモード(HVモード)を実現することができる。また、第1クラッチを解放状態、且つ、第1ブレーキを係合状態とすることで、内燃機関のトルクを第2遊星歯車機構に伝達せず、回転電機のトルクを第2遊星歯車機構に伝達するモード、いわゆる電気自動車モード(EVモード)を実現することができる。
また本構成によれば、EVモードにおいて、回転電機に駆動連結された第3回転要素の回転を第1遊星歯車機構により減速して第2遊星歯車機構に伝達することができる。従って、第1遊星歯車機構を直結状態とするパラレルハイブリッドモード(HVモード)とは異なり、EVモードにおいて回転電機のトルクを増幅して車輪に伝達できるため、EVモードにおけるトルクを大きく確保し易い。さらに本構成によれば、第2遊星歯車機構において第2クラッチ及び第2ブレーキの係合の状態を制御することにより、高速段と低速段と動力伝達を行わない中立段(ニュートラル)とを実現することができる。従ってeTCモード、HVモード、及びEVモードのそれぞれで2つの変速段を切り替えることができると共に、中立段とすることもできる。このように、本構成によれば、パラレルハイブリッドモード、電気自動車モード、電気式トルクコンバータモードを実行可能であると共に、電気自動車モードにおいて大きなトルクを確保し易い車両用駆動装置を実現することができる。
車両用駆動装置のさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する例示的且つ非限定的な実施形態についての以下の記載から明確となる。
車両用駆動装置の第1の構成例を示すスケルトン図 第2回転電機を備えた車両用駆動装置の第1の構成例を示すスケルトン図 第2回転電機を備えた車両用駆動装置の第2の構成例を示すスケルトン図 第1係合装置及び第2係合装置の構成例を示す断面図 第3係合装置の構成例を示す断面図 第1の構成例の車両用駆動装置の速度線図 車両用駆動装置の第2の構成例を示すスケルトン図 第2の構成例の車両用駆動装置の速度線図 変速段のステップ比の説明図
以下、車両用駆動装置の実施形態を図面も参照して説明する。以下、中核となる構成については、2つの形態を例示して説明する。図1に例示する第1の構成例は「第1車両用駆動装置100A」であり、図7に例示する第2の構成例は「第2車両用駆動装置100B」である。特に区別の必要がない場合には、単に「車両用駆動装置100」と称して説明する。
本明細書において「駆動連結」とは、2つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、当該2つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該2つの回転要素が1つ又は2つ以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む。このような伝動部材としては、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材、例えば、軸、歯車機構、ベルト、チェーン等が含まれる。尚、伝動部材として、回転及び駆動力を選択的に伝達する係合装置、例えば、摩擦係合装置、噛み合い式係合装置等が含まれていても良い。ただし、遊星歯車機構の各回転要素について「駆動連結」という場合には、遊星歯車機構における複数の回転要素が、互いに他の回転要素を介することなく連結されている状態を指すものとする。また、本明細書において「連動して回転する」とは、クラッチ等の係合要素を介することなく連結された状態を指し、当該2つの回転要素が一定の変速比で変速されて同期回転する状態の他、同速回転する状態、一体回転する状態を含む。
また、本明細書では、2つの部材の配置に関して、「特定方向視で重複する」とは、その視線方向に平行な仮想直線を当該仮想直線に直交する各方向に移動させた場合に、当該仮想直線が2つの部材の双方に交わる領域が少なくとも一部に存在することを意味する。また、本明細書では、2つの部材の配置に関して、「特定方向における配置領域が重複する」とは、一方の部材の特定方向における配置領域内に、他方の部材の特定方向における配置領域の少なくとも一部が含まれることを意味する。
図1に示すように、車両用駆動装置100は、内燃機関EGに駆動連結される入力部材10と、車輪Wに駆動連結される出力部材OUTと、回転電機MGと、第1遊星歯車機構1と、第2遊星歯車機構2と、第1クラッチ1Cと、第2クラッチ2Cと、第1ブレーキ1Bと、第2ブレーキ2Bとを備えている。本実施形態では、車両用駆動装置100は、出力部材OUTに伝達された動力を一対の車輪Wに分配する出力用差動歯車機構7も備えている。出力用差動歯車機構7は、例えば傘歯車式の差動歯車機構により構成されている。本実施形態では、出力用差動歯車機構7へ動力を伝達する差動入力ギヤG5が出力部材OUTに相当する。尚、出力用差動歯車機構7は遊星歯車機構により構成されてもよい。
本実施形態では、第1クラッチ1Cと第1ブレーキ1Bとを備えて第1係合装置4が構成され、第2クラッチ2Cと第2ブレーキ2Bとを備えて第2係合装置5が構成されている。詳細は図4も参照して後述するが、本実施形態では、第1クラッチ1C及び第2クラッチ2Cは、それぞれ第1摩擦部材41及び第2摩擦部材42を備えた同一構成のクラッチ機構Cであり、第1ブレーキ1B及び第2ブレーキ2Bは、それぞれ第3摩擦部材45及び第4摩擦部材46を備えた同一構成のブレーキ機構Bである。そして、第1係合装置4及び第2係合装置5は、それぞれ同一構成のクラッチ機構C及びブレーキ機構Bを備え、クラッチ機構C及びブレーキ機構Bが排他的に係合状態となる状態、及び、クラッチ機構C及びブレーキ機構Bが共に解放状態となる状態(中立状態・ニュートラル状態)を実現することができる同一構成の摩擦係合装置として構成されている。
内燃機関EG、入力部材10、第1遊星歯車機構1、及び第1係合装置4は、第1軸A1上に配置されている。また、回転電機MGは、第1軸A1と平行且つ別軸の第2軸A2上に配置されている。第1軸A1及び第2軸A2に平行な別軸である第3軸A3には、回転電機MGと第1遊星歯車機構1との間で動力を伝達する第1アイドラギヤG3が配置されている。第2遊星歯車機構2及び第2係合装置5は、第1軸A1、第2軸A2、及び第3軸A3に平行且つ別軸の第4軸A4に配置されている。出力用差動歯車機構7及び一対の車輪Wは、第1軸A1、第2軸A2、第3軸A3、及び第4軸A4に平行且つ別軸の第5軸A5に配置されている。
以下、第1軸A1に平行な方向を、車両用駆動装置100の「軸方向L」とする。尚、第1軸A1から第5軸A5は、全て平行であるから、軸方向Lはどの軸を基準として定義されてもよい。第1軸A1から第5軸A5に平行な他の軸が定義された場合、当該軸に平行な方向も軸方向Lである。また、軸方向Lの一方側を「軸方向第1側L1」とし、軸方向Lの他方側を「軸方向第2側L2」とする。本実施形態では、第1遊星歯車機構1に対して、入力部材10が内燃機関EGに連結される側を軸方向第1側L1とする。また、各軸に対して、軸方向Lに直交する方向を、各軸を基準とした「径方向」とする。どの軸を基準とするかを区別する必要がない場合やどの軸を基準とするかが明らかである場合には、単に「径方向」と記す場合がある。
回転電機MGは、車両用駆動装置100のケース90などの非回転部材に固定されたステータSTと、ステータSTに対して回転自在にケース90に支持されたロータRTとを備えている。また、ロータRTには、ロータRTと一体回転するように第2入力部材20が連結されている。回転電機MGは、不図示の蓄電装置から供給される電力により回転するモータとしての機能(力行機能)と、ロータRTの回転により発電し蓄電装置を充電するジェネレータとしての機能(回生機能)とを有している。
第1遊星歯車機構1は、いわゆる分配用差動歯車機構(分配用遊星歯車機構)である。第1遊星歯車機構1は、回転速度の順に第1回転要素E1、第2回転要素E2、及び第3回転要素E3を備えている。ここで、「回転速度の順」とは、各回転要素の回転状態における回転速度の順番のことである。図1に示す形態(第1車両用駆動装置100A)では、第1回転要素E1が、第1サンギヤS1、第2回転要素E2が第1キャリヤC1、第3回転要素E3が第1リングギヤR1である。後述するように、図7に示す別の形態(第2車両用駆動装置100B)では、第1回転要素E1が、第1リングギヤR1、第2回転要素E2が第1キャリヤC1、第3回転要素E3が第1サンギヤS1である。
第1遊星歯車機構1は、複数の第1ピニオンギヤP1を支持する第1キャリヤC1と、複数の第1ピニオンギヤP1に噛み合う第1サンギヤS1と、第1サンギヤS1に対して径方向の外側に配置されて複数の第1ピニオンギヤP1に噛み合う第1リングギヤR1とを備えたシングルピニオン型の遊星歯車機構である。尚、第1キャリヤC1はピニオンシャフトを支持しており、第1ピニオンギヤP1は、ピニオンシャフトに回転自在に支持されることによって第1キャリヤC1に支持されている。
第2遊星歯車機構2は、いわゆる変速用遊星歯車機構である。第2遊星歯車機構2は、回転速度の順に第4回転要素E4、第5回転要素E5、及び第6回転要素E6を備えている。第1車両用駆動装置100A及び第2車両用駆動装置100B共に、第4回転要素E4が第2リングギヤR2、第5回転要素E5が第2キャリヤC2、第6回転要素E6が第2サンギヤS2である。
第2遊星歯車機構2は、複数の第2ピニオンギヤP2を支持する第2キャリヤC2と、複数の第2ピニオンギヤP2に噛み合う第2サンギヤS2と、第2サンギヤS2に対して径方向の外側に配置されて複数の第2ピニオンギヤP2に噛み合う第2リングギヤR2とを備えたシングルピニオン型の遊星歯車機構である。尚、第2キャリヤC2はピニオンシャフトを支持しており、第2ピニオンギヤP2は、ピニオンシャフトに回転自在に支持されることによって第2キャリヤC2に支持されている。
本実施形態の車両用駆動装置100は、図2及び図3に示すように、上述した回転電機MGとは別の第2回転電機MG2を備えて構成されていてもよい。回転電機MGを第2回転電機MG2と区別する場合、当該回転電機MGを第1回転電機MG1と称する。第2回転電機MG2は、図1及び図7に示す車輪W(第1車輪W1)とは独立して回転する別の車輪である第2車輪W2に駆動連結される、又は、第2遊星歯車機構2の第5回転要素E5(第2キャリヤC2)と第1車輪W1との間の動力伝達経路を構成する何れかの回転要素に駆動連結される。
第2回転電機MG2も、車両用駆動装置100のケース90などの非回転部材に固定されたステータSTと、ステータSTに対して回転自在にケース90に支持されたロータRTとを備えている。尚、第2回転電機MG2も、不図示の蓄電装置から供給される電力により回転するモータとしての機能(力行機能)と、ロータRTの回転により発電し蓄電装置を充電するジェネレータとしての機能(回生機能)とを有している。蓄電装置は、第1回転電機MG1と第2回転電機MG2とで共通であってもよいし、異なっていてもよい。
図2は、第2回転電機MG2が、第1車輪W1とは独立して回転する第2車輪W2に駆動連結される形態の一例を示している。例えば、第1車輪W1を車両の前輪とし、第2車輪W2を車両の後輪とすることによって4輪駆動の車両を実現することができる。第2回転電機MG2は、第1軸A1から第5軸A5とは独立した第6軸A6に配置されている。第6軸A6には、第3遊星歯車機構3及び第3係合装置6も配置されている。第3係合装置6は、第3クラッチ3C及び第3ブレーキ3Bを備えて構成されている。また、第6軸A6に平行且つ別軸の第7軸A7には、第3遊星歯車機構3を介して第2回転電機MG2に駆動連結される第2アイドラギヤG7が配置されている。また、第6軸A6及び第7軸A7に平行且つ別軸の第8軸A8には、一対の第2車輪W2に動力を分配する第2出力用差動歯車機構8、及び第2出力用差動歯車機構8への入力ギヤである第2差動入力ギヤG8が配置されている。第2出力用差動歯車機構8は例えば傘歯車機構であるが、遊星歯車機構によって構成されていてもよい。第2アイドラギヤG7は、第2差動入力ギヤG8と噛み合っており、第3遊星歯車機構3と第2出力用差動歯車機構8との間で動力を伝達する。
第3遊星歯車機構3は、変速用遊星歯車機構である。第3遊星歯車機構3は、複数の第3ピニオンギヤP3を支持する第3キャリヤC3と、複数の第3ピニオンギヤP3に噛み合う第3サンギヤS3と、第3サンギヤS3に対して径方向の外側に配置されて複数の第3ピニオンギヤP3に噛み合う第3リングギヤR3とを備えたシングルピニオン型の遊星歯車機構である。第3キャリヤC3はピニオンシャフトを支持しており、第3ピニオンギヤP3は、ピニオンシャフトに回転自在に支持されることによって第3キャリヤC3に支持されている。
図3は、第2回転電機MG2が、第2遊星歯車機構2の第5回転要素E5(第2キャリヤC2)と第1車輪W1との間の動力伝達経路を構成する何れかの回転要素に駆動連結される形態の一例を示している。ここでは、第2回転電機MG2が、差動入力ギヤG5に駆動連結される形態を例示している。
第2回転電機MG2は、第1軸A1から第5軸A5に平行且つ別軸の第6軸A6に配置されている。図2に示す形態では、第6軸A6は、第1軸A1から第5軸A5とは独立していたが、図3に示す形態では、第6軸A6は、第1軸A1から第5軸A5に平行である。図2に示す形態と同様に、第6軸A6には、第3遊星歯車機構3及び第3係合装置6も配置されている。第3係合装置6は、第3クラッチ3C及び第3ブレーキ3Bを備えて構成されている。また、第1軸A1から第6軸A6に平行且つ別軸の第7軸A7には、第3遊星歯車機構3を介して第2回転電機MG2に駆動連結される第2アイドラギヤG7が配置されている。第2アイドラギヤG7は、差動入力ギヤG5と噛み合っており、第3遊星歯車機構3と出力用差動歯車機構7との間で動力を伝達する。第3遊星歯車機構3の構成は、図2に示す形態と図3に示す形態とで同一である。
即ち、図2に示す形態と図3に示す形態とでは、第2回転電機MG2から第2アイドラギヤG7までの動力伝達経路の構成は共通であり、第2アイドラギヤG7が噛み合うギヤ(動力伝達の対象となる回転要素)が異なっている。図2に示す形態では、第2アイドラギヤG7は第2差動入力ギヤG8と噛み合っており、図3に示す形態では、第2アイドラギヤG7は差動入力ギヤG5と噛み合っている。差動入力ギヤG5は、第2遊星歯車機構2の第5回転要素E5(第2キャリヤC2)と第1車輪W1との間の動力伝達経路を構成する回転要素である。
以下、車両用駆動装置100の動力伝達経路について説明する。まず、図1に示す第1車両用駆動装置100Aについて説明する。第1遊星歯車機構1の第1回転要素E1である第1サンギヤS1は、入力部材10に駆動連結されている。また、第3回転要素E3である第1リングギヤR1は、回転電機MGに駆動連結されている。図1に示すように、第1リングギヤR1は、第1アイドラギヤG3を介して回転電機MGに駆動連結されている。また、第1遊星歯車機構1の第2回転要素E2である第1キャリヤC1と、第2遊星歯車機構2の第4回転要素E4である第2リングギヤR2とが互いに連動して回転するように構成されている。そして、第5回転要素E5である第2キャリヤC2が出力部材OUTに駆動連結されている。
第1クラッチ1Cは、第1回転要素E1、第2回転要素E2、及び第3回転要素E3の内から選択される2つの回転要素を選択的に係合するように構成されている。具体的には、第1クラッチ1Cは、第1回転要素E1である第1サンギヤS1と第2回転要素E2である第1キャリヤC1とを選択的に係合するように構成されている。また、第2クラッチ2Cは、第4回転要素E4、第5回転要素E5、及び第6回転要素E6の内から選択される2つの回転要素を選択的に係合するように構成されている。具体的には、第2クラッチ2Cは、第4回転要素E4である第2リングギヤR2と第6回転要素E6である第2サンギヤS2とを選択的に係合するように構成されている。
また、第1ブレーキ1Bは、第1回転要素E1を非回転部材であるケース90に選択的に係合するように構成されており、第2ブレーキ2Bは、第6回転要素E6を非回転部材であるケース90に選択的に係合するように構成されている。具体的には、第1ブレーキ1Bは、第1サンギヤS1をケース90に選択的に係合するように構成されており、第2ブレーキ2Bは、第2サンギヤS2をケース90に選択的に係合するように構成されている。
上述したように、第1遊星歯車機構1は第1軸A1に配置され、回転電機MGは第2軸A2に配置されている。回転電機MGのロータRTには第2入力部材20が連結され、第2入力部材20には回転電機側入力ギヤG2が連結されている。回転電機MGのロータRTと回転電機側入力ギヤG2とは一体的に回転する。回転電機MGは、第1遊星歯車機構1の第3回転要素E3である第1リングギヤR1に駆動連結されている。図1に示す形態では、第3軸A3に配置された第1アイドラギヤG3を介して、回転電機MGと第1リングギヤR1とが駆動連結されている。第1リングギヤR1の径方向外側には、第1リングギヤR1と一体的に回転する第1伝達ギヤG11が形成されている。第1伝達ギヤG11は第1アイドラギヤG3に噛み合い、第1アイドラギヤG3は回転電機側入力ギヤG2に噛み合っている。
上述したように、第1リングギヤR1(第3回転要素E3)は、回転電機MGに駆動連結されている。また、第1サンギヤS1(第1回転要素E1)は、入力部材10に連結され、入力部材10と一体的に回転する。そして、第1キャリヤC1(第2回転要素E2)は、第2遊星歯車機構2に駆動連結される第2伝達ギヤG12に連結されて第2伝達ギヤG12と一体的に回転する。また、第1キャリヤC1は、第1クラッチ1Cの第1摩擦部材41にも連結され、当該第1摩擦部材41とも一体的に回転する。尚、第1サンギヤS1は、第1クラッチ1Cの第2摩擦部材42及び第3摩擦部材45にも連結され、これら第2摩擦部材42及び第3摩擦部材45とも一体的に回転する。
上述したように、第1係合装置4は、第1クラッチ1C及び第1ブレーキ1Bを備えて構成されている。第1係合装置4は第1軸A1に配置されており、第1クラッチ1C及び第1ブレーキ1Bも第1軸A1に配置されている。また、第1クラッチ1Cは、第1摩擦部材41と第2摩擦部材42とを備えて構成され、第1ブレーキ1Bは、第3摩擦部材45と第4摩擦部材46とを備えて構成されている。上述したように、第1摩擦部材41は、第1キャリヤC1と一体的に回転し、第2摩擦部材42は第1サンギヤS1と一体的に回転する。従って、第1クラッチ1Cは、第1サンギヤS1(第1回転要素E1)と第1キャリヤC1(第2回転要素E2)とを選択的に係合する。また、上述したように、第3摩擦部材45は第1サンギヤS1と一体的に回転する。そして、第4摩擦部材46は非回転部材であるケース90に連結されて固定されている。従って、第1ブレーキ1Bは、第1サンギヤS1(第1回転要素E1)をケース90に選択的に係合する。
第2遊星歯車機構2の第2リングギヤR2(第4回転要素E4)の径方向外側には、第2リングギヤR2と一体的に回転する第3伝達ギヤG21が形成されている。第1遊星歯車機構1からの動力は、第1キャリヤC1に連結された第2伝達ギヤG12と噛み合う第3伝達ギヤG21を介して第2遊星歯車機構2に伝達される。
第2リングギヤR2(第4回転要素E4)は、第2クラッチ2Cの第1摩擦部材41に連結されて第1摩擦部材41と一体的に回転する。また、第2サンギヤS2(第6回転要素E6)は、第2クラッチ2Cの第2摩擦部材42及び第2ブレーキ2Bの第3摩擦部材45に連結され、これら第2摩擦部材42及び第3摩擦部材45と一体的に回転する。第2キャリヤC2(第5回転要素E5)は、出力ギヤG4に連結されて出力ギヤG4と一体的に回転する。出力ギヤG4は、出力部材OUTである差動入力ギヤG5と噛み合っている。
上述したように、第2係合装置5は、第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bを備えて構成されている。第2係合装置5は第4軸A4に配置されており、第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bも第4軸A4に配置されている。また、第2クラッチ2Cは、第1摩擦部材41と第2摩擦部材42とを備えて構成され、第2ブレーキ2Bは、第3摩擦部材45と第4摩擦部材46とを備えて構成されている。上述したように、第1摩擦部材41は、第2リングギヤR2と一体的に回転し、第2摩擦部材42は第2サンギヤS2と一体的に回転する。従って、第2クラッチ2Cは、第2リングギヤR2(第4回転要素E4)と第2サンギヤS2(第6回転要素E6)とを選択的に係合する。また、上述したように、第3摩擦部材45は第2サンギヤS2と一体的に回転する。そして、第4摩擦部材46は非回転部材であるケース90に連結されて固定されている。従って、第2ブレーキ2Bは、第2サンギヤS2(第6回転要素E6)をケース90に選択的に係合する。
上述したように、本実施形態では、第1係合装置4と第2係合装置5とは、同一の構成である。ここで、図4の断面図も参照して第1係合装置4及び第2係合装置5の構造について説明する。第1クラッチ1C及び第2クラッチ2Cは、同一構成のクラッチ機構Cを備え、第1ブレーキ1B及び第2ブレーキ2Bは、同一構成のブレーキ機構Bを備えている。
クラッチ機構Cは、複数の第1摩擦部材41と複数の第2摩擦部材42とを備えている。複数の第1摩擦部材41は、第1支持部材43に支持されており、複数の第2摩擦部材42は、第2支持部材44に支持されている。複数の第1摩擦部材41と複数の第2摩擦部材42とは、軸方向Lに沿って互い違いに配置されている。また、第1支持部材43と第2支持部材44とは、互いに相対回転可能である。また、第1支持部材43は、係合出力部材59と一体的に回転し、第2支持部材44は、係合入力部材40と一体的に回転する。クラッチ機構Cは、互いに相対回転自在な係合入力部材40と係合出力部材59とを選択的に係合するように構成されている。
ブレーキ機構Bは、複数の第3摩擦部材45と複数の第4摩擦部材46とを備えている。複数の第3摩擦部材45は、第3支持部材47に支持されており、複数の第4摩擦部材46は、第4支持部材48に支持されている。複数の第3摩擦部材45と複数の第4摩擦部材46とは、軸方向Lに沿って互い違いに配置されている。第4支持部材48は、ケース90に固定された非回転部材であり、第3支持部材47は第4支持部材48に対して回転可能である。また、第3支持部材47は、第2支持部材44に連結されており、係合入力部材40と一体的に回転する。ブレーキ機構Bは、係合入力部材40と非回転部材であるケース90とを選択的に係合するように構成されている。
図4に示すように、クラッチ機構Cとブレーキ機構Bとは、軸方向Lに並んで配置されている。即ち、第1係合装置4及び第2係合装置5のそれぞれにおいて、第1クラッチ1Cと第1ブレーキ1Bとが軸方向Lに沿って並んで配置されていると共に、第2クラッチ2Cと第2ブレーキ2Bとが軸方向Lに沿って並んで配置されている。本実施形態では、ブレーキ機構Bに対してクラッチ機構Cが軸方向第1側L1に配置されている。
クラッチ機構Cとブレーキ機構Bとの軸方向Lの間には、押圧部材49が配置されている。押圧部材49は、軸方向Lに沿って移動可能に構成されている。押圧部材49は、第1摩擦部材41と第2摩擦部材42とを軸方向L(ここでは軸方向第1側L1)に押圧する、或いは、第3摩擦部材45と第4摩擦部材46とを軸方向L(ここでは軸方向第2側L2)に押圧する。押圧部材49が軸方向第1側L1に移動することによりクラッチ機構Cは係合状態となる。この時、ブレーキ機構Bは解放状態である。一方、押圧部材49が軸方向第2側L2に移動することによりブレーキ機構Bは係合状態となる。この時、クラッチ機構Cは解放状態である。即ち、クラッチ機構Cとブレーキ機構Bとは排他的に係合状態となる。尚、押圧部材49が軸方向Lにおけるクラッチ機構Cとブレーキ機構Bとの間に位置している時は、クラッチ機構C及びブレーキ機構Bが共に解放状態となり、いわゆるニュートラル状態となる。
押圧部材49は、係合駆動装置66の駆動力により軸方向Lに沿って移動する。係合駆動装置66は例えばモータである。押圧部材49と係合駆動装置66との間の動力伝達経路には、係合駆動装置66の回転を減速する減速機構60と、係合駆動装置66の回転を直線運動に変換する直動変換機構50とが備えられている。減速機構60は、第1減速ギヤ61と、第1減速ギヤ61に噛み合う第2減速ギヤ62と、第2減速ギヤ62に噛み合う第3減速ギヤ63とを備えている。第1減速ギヤ61は、係合駆動装置66と共に係合装置第1軸X1に配置されて、係合駆動装置66に連結された駆動入力軸65と一体的に回転する。第2減速ギヤ62は係合装置第1軸X1と平行且つ別軸の係合装置第2軸X2に配置されている。第3減速ギヤ63は、係合装置第1軸X1及び係合装置第2軸X2と平行且つ別軸の係合装置第3軸X3に駆動出力軸64と共に配置されて、駆動出力軸64と一体的に回転する。
駆動出力軸64は、直動変換機構50の直動軸部材51に連結されて、直動軸部材51と一体的に回転する。直動軸部材51は、押圧部材49を軸方向Lに沿って移動可能に支持している。押圧部材49には係合装置第3軸X3上に雌ねじ部53が形成されており、直動軸部材51の径方向外側には雌ねじ部53と螺合する雄ねじ部52が形成されている。即ち、直動変換機構50は、これら雌ねじ部53と雄ねじ部52とにより構成された、いわゆるボールねじ機構を備えている。雌ねじ部53と雄ねじ部52とが螺合し、直動軸部材51が回転することによって、押圧部材49が軸方向Lに沿って移動する。即ち、係合駆動装置66の回転駆動力が、ボールねじ機構により、軸方向Lの駆動力に変換されて押圧部材49に伝達される。そして、押圧部材49が軸方向Lに移動し、クラッチ機構Cの摩擦係合要素(第1摩擦部材41及び第2摩擦部材42)、及びブレーキ機構Bの摩擦係合要素(第3摩擦部材45及び第4摩擦部材46)のいずれか一方を押圧する。
このように第1係合装置4及び第2係合装置5は、1つの駆動機構(係合駆動装置66、減速機構60、及び直動変換機構50)により、3つの状態(クラッチ機構Cの係合状態、ブレーキ機構Bの係合状態、ニュートラル状態)の切り替えが可能である。従って、係合装置の構成の簡素化を図り易く、係合装置を小規模化し易い。
第1車両用駆動装置100Aにおいて、第1係合装置4は、係合装置第3軸X3が第1軸A1と一致するように配置されている。そして、係合入力部材40に入力部材10及び第1サンギヤS1が連結され、係合出力部材59に第1キャリヤC1及び第2伝達ギヤG12が連結されている。
第1車両用駆動装置100Aにおいて、第2係合装置5は、係合装置第3軸X3が第4軸A4と一致するように配置されている。そして、係合入力部材40に第2サンギヤS2が連結され、係合出力部材59に第2リングギヤR2及び第3伝達ギヤG21が連結されている。
続いて、第2回転電機MG2から第2アイドラギヤG7までの動力伝達経路について説明する。上述したように、第2アイドラギヤG7が噛み合うギヤは、図2に示す形態では第2差動入力ギヤG8であり、図3に示す形態では差動入力ギヤG5である。しかし、第2アイドラギヤG7までの動力伝達経路は同一である。
図2及び図3に示すように、第2回転電機MG2から第2アイドラギヤG7までの動力伝達経路には、第3遊星歯車機構3と第3係合装置6とが備えられている。第3係合装置6は、第3クラッチ3Cと第3ブレーキ3Bとを備えている。
第3遊星歯車機構3の第3サンギヤS3は第2回転電機MG2のロータRT及び第3クラッチ3Cの第2摩擦部材42に連結されている。第3リングギヤR3は、第3クラッチ3Cの第1摩擦部材41及び第3ブレーキ3Bの第3摩擦部材45に連結されている。第3キャリヤC3は、第2回転電機伝達ギヤG6に連結されている。第2回転電機伝達ギヤG6は、第2アイドラギヤG7に噛み合っている。
第3クラッチ3Cは、第3サンギヤS3と第3リングギヤR3とを選択的に係合する。また、第3ブレーキ3Bは、第3リングギヤR3と非回転部材であるケース90とを選択的に係合する。第3クラッチ3Cが係合状態では、第3遊星歯車機構3が一体的に回転し、第2回転電機MG2の回転が減速されずに、第3キャリヤC3から出力される。第3ブレーキ3Bが係合状態では、第3リングギヤR3が固定され、第3サンギヤS3と第3キャリヤC3とが相対回転し、第3サンギヤS3の回転が減速されて第3キャリヤC3から出力される。つまり、第3遊星歯車機構3によって2段の変速機が構成される。
ここで、図5の断面図も参照して第3係合装置6の構造について説明する。第1係合装置4及び第2係合装置5と同様の構成については自明であるから適宜説明を省略する。第1クラッチ1C及び第2クラッチ2Cと同様に、第3クラッチ3Cは、複数の第1摩擦部材41と複数の第2摩擦部材42とを有するクラッチ機構Cを備えている。複数の第1摩擦部材41は、第1支持部材43に支持されており、複数の第2摩擦部材42は、第2支持部材44に支持されている。複数の第1摩擦部材41と複数の第2摩擦部材42とは、軸方向Lに沿って互い違いに配置されている。また、第1支持部材43と第2支持部材44とは、互いに相対回転可能である。また、第1支持部材43は、係合出力部材59と一体的に回転し、第2支持部材44は、係合入力部材40と一体的に回転する。第3クラッチ3Cも、互いに相対回転自在な係合入力部材40と係合出力部材59とを選択的に係合するように構成されている。
第1ブレーキ1B及び第2ブレーキ2Bと同様に、第3ブレーキ3Bは、複数の第3摩擦部材45と複数の第4摩擦部材46とを有するブレーキ機構Bを備えている。複数の第3摩擦部材45は、第3支持部材47に支持されており、複数の第4摩擦部材46は、第4支持部材48に支持されている。尚、第3係合装置6では、第1支持部材43と第3支持部材47とは一体的に回転するように連結されている、又は同一部材によって構成されている。従って、第3支持部材47も、係合出力部材59と一体的に回転する。複数の第3摩擦部材45と複数の第4摩擦部材46とは、軸方向Lに沿って互い違いに配置されている。第4支持部材48は、ケース90に固定された非回転部材であり、第3支持部材47は第4支持部材48に対して回転可能である。第3ブレーキ3Bは、係合出力部材59と非回転部材であるケース90とを選択的に係合するように構成されている。
第3クラッチ3Cと第3ブレーキ3Bとは、軸方向Lに並んで配置されている。即ち、第3クラッチ3Cと第3ブレーキ3Bとは軸方向Lに沿って並んで配置されている。図2及び図3に示すスケルトン図では、図示を簡潔にするために、ブレーキ機構Bに対してクラッチ機構Cが軸方向第2側L2に描かれているが、図5に示すように、第3ブレーキ3Bに対して第3クラッチ3Cが軸方向第1側L1に配置されている。また、第3係合装置6は、係合装置第3軸X3が第6軸A6と一致するように配置されている。そして、係合入力部材40に第2回転電機MG2及び第3サンギヤS3が連結され、係合出力部材59に第3リングギヤR3が連結されている。
第3クラッチ3Cと第3ブレーキ3Bとの軸方向Lの間には、第1係合装置4及び第2係合装置5と同様に、押圧部材49が配置されている。押圧部材49は、係合駆動装置66の駆動力により軸方向Lに沿って移動する。押圧部材49と係合駆動装置66との間の動力伝達経路には、係合駆動装置66の回転を減速する減速機構60と、係合駆動装置66の回転を直線運動に変換する直動変換機構50とが備えられている。減速機構60及び直動変換機構50の構造は、第1係合装置4及び第2係合装置5と同様であるから詳細な説明は省略する。
第1係合装置4及び第2係合装置5と同様に、第3係合装置6も、1つの駆動機構(係合駆動装置66、減速機構60、及び直動変換機構50)により、3つの状態(クラッチ機構Cの係合状態、ブレーキ機構Bの係合状態、ニュートラル状態)の切り替えが可能である。従って、係合装置の構成の簡素化を図り易く、係合装置を小規模化し易い。
このような構成を備えた車両用駆動装置100は、第1係合装置4、第2係合装置5、第3係合装置6により動力伝達の状態を切り替えることによって、複数の動作モードを実現することができる。第3係合装置6は、上述したように、第2回転電機MG2からの動力伝達に関する変速を実現するためのものであり、第3係合装置6により2段の変速段を有する変速機が実現されることについては上記において説明した。以下では、図6の速度線図、及び下記に示す表1の係合表も参照して、第1車両用駆動装置100Aにおいて、第1係合装置4、第2係合装置5により動力伝達の状態を切り替えることによって実現される複数の動作モードについて説明する。表1は、車両用駆動装置100の各動作モードにおける係合装置の状態を示している。表1に示す係合表は、第1車両用駆動装置100A及び第2車両用駆動装置100Bに共通する。表1において、「close」は対象の係合装置が係合状態であることを示し、「---」又は「open」は対象の係合装置が解放状態であることを示している。尚、クラッチ及びブレーキが共に解放状態の場合は、ニュートラル状態である。
Figure 2024051896000002
表1に示すように、本実施形態では、車両用駆動装置100は、動作モードとして、少なくとも、2つの電気自動車モード(EVモード:EV1,EV2)、2つのハイブリッドモード(HVモード:HV1,HV2)、2つの電気式トルクコンバータモード(eTCモード:eTC1,eTC2)が可能である。車両用駆動装置100は、変速機能を備えており、EVモード、HVモード、eTCモードのそれぞれにおいて2の変速段を形成可能である。このため、EVモードには、低速段であるEV第1モード(EV1)と、高速段であるEV第2モード(EV2)とが含まれる。また、eTCモードには、低速段であるeTC第1モード(eTC1)と、高速段であるeTC第2モード(eTC2)とが含まれる。また、HVモードには、低速段であるHV第1モード(HV1)と、高速段であるHV第2モード(HV2)とが含まれる。尚、HVモードは、内燃機関EG及び回転電機MGの駆動力により車輪Wを駆動するパラレルハイブリッドである。このため、本実施形態において実現されるHV第1モードはパラレル第1モード、HV第2モードはパラレル第2モードと称することもできる。また、HVモードは、eTCモードからの高速段と考えることもでき、この場合には、eTC第1モード(eTC1)と、eTC第2モード(eTC2)を、それぞれ1速段、2速段と考えて、HV第1モード(HV1)をHV第3モード(HV3)、HV第2モード(HV2)をHV第4モード(HV4)と称してもよい。
また、車両用駆動装置100は、停車中に内燃機関EGを始動する内燃機関始動モード(EG-start)、内燃機関EGの動力により回転電機MG(第1回転電機MG1)に発電させる発電モード(GEN)も可能である。尚、発電モード(GEN)は、主に停車中の発電を想定しているが、例えば第2回転電機MG2を第2車輪W2の動力源として、第2車輪W2のみを駆動輪とする場合には、シリーズハイブリッドモード(SHV)を実現することもできる。また、表の下2段に示すように、EVモードで走行中に内燃機関EGを始動することもできる。
EVモードでは、第1係合装置4の第1クラッチ1Cが解放状態とされ、第1ブレーキ1Bが係合状態とされる。内燃機関EGは停止しており、入力部材10を介して内燃機関EGに駆動連結されている第1サンギヤS1は、第1ブレーキ1Bによって固定される。図6に示すように、第1サンギヤS1が固定されることにより、第1リングギヤR1から入力された回転電機MGの回転は第1遊星歯車機構1において減速されると共にトルクが増幅されて第1キャリヤC1から出力される。回転電機MGからの動力は、第1キャリヤC1と一体的に回転する第2伝達ギヤG12を介して第2遊星歯車機構2の第2リングギヤR2に伝達される。即ち、第1車両用駆動装置100Aでは、EVモードにおいて、回転電機MGに駆動連結された第3回転要素(第1リングギヤR1)の回転を第1遊星歯車機構1により減速して第2遊星歯車機構2に伝達することができる。つまり、EVモードにおいて回転電機MGのトルクを増幅して車輪Wに伝達できるため、EVモードにおけるトルクを大きく確保し易い。
EVモードの内、第1EVモードEV1では、第2係合装置5の第2クラッチ2Cが解放状態とされ、第2ブレーキ2Bが係合状態とされる。第2ブレーキ2Bによって、第2サンギヤS2が固定され、図6に示すように、第2リングギヤR2から入力された回転電機MGからの回転は減速されると共にトルクが増幅されて第2キャリヤC2から出力される。回転電機MGからの動力は、第2キャリヤC2と一体的に回転する出力ギヤG4を介して差動入力ギヤG5(出力部材OUT)に伝達される。
EVモードの内、第2EVモードEV2では、第2係合装置5の第2クラッチ2Cが係合状態とされ、第2ブレーキ2Bが解放状態とされる。第2クラッチ2Cによって、第2サンギヤS2と第2リングギヤR2とが連結され、図6に示すように、第2遊星歯車機構2の3つの回転要素が互いに一体的に回転する状態となる。第2リングギヤR2から入力された回転電機MGからの回転はそのまま第2キャリヤC2から出力され、第2キャリヤC2と一体的に回転する出力ギヤG4を介して差動入力ギヤG5(出力部材OUT)に伝達される。
このように、第2遊星歯車機構2は、第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bの係合の状態が制御されることにより、2段の変速器として機能し、低速段と高速段とを実現することができる。第1EVモードEV1が低速段、第2EVモードEV2が高速段である。
HVモードでは、第1係合装置4の第1クラッチ1Cが係合状態とされ、第1ブレーキ1Bが解放状態とされる。第1クラッチ1Cが係合されることにより、第1サンギヤS1と第1キャリヤC1とが連結され、図6に示すように、第1遊星歯車機構1の3つの回転要素は一体的に回転する。第1サンギヤS1は、入力部材10を介して内燃機関EGに駆動連結されており、第1リングギヤR1は、第1伝達ギヤG11等を介して回転電機MGに駆動連結されている。従って、第1クラッチ1Cが係合状態とされることにより、内燃機関EGの動力と回転電機MGの動力が第1遊星歯車機構1において合流し、両者のトルクが第1キャリヤC1から出力され、第2伝達ギヤG12を介して第2遊星歯車機構2の第2リングギヤR2に伝達される。
EVモードと同様に、HVモードにおいても、第2遊星歯車機構2は、第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bの係合の状態が制御されることにより、低速段(第1HVモードHV1)と高速段(第2HVモードHV2)とを実現することができる。
HVモードの内、第1HVモードHV1では、第2係合装置5の第2クラッチ2Cが解放状態とされ、第2ブレーキ2Bが係合状態とされる。第2ブレーキ2Bによって、第2サンギヤS2が固定され、図6に示すように、第2リングギヤR2から入力された回転は減速されると共にトルクが増幅されて第2キャリヤC2から出力される。HVモードの内、第2HVモードHV2では、第2係合装置5の第2クラッチ2Cが係合状態とされ、第2ブレーキ2Bが解放状態とされる。図6に示すように、第2遊星歯車機構2の3つの回転要素が互いに一体的に回転する状態となり、第2リングギヤR2から入力された回転はそのまま第2キャリヤC2から出力される。内燃機関EG及び回転電機MGからの動力は、第2キャリヤC2と一体的に回転する出力ギヤG4を介して差動入力ギヤG5(出力部材OUT)に伝達される。
尚、HVモードでは、回転電機MGを従動回転させつつ、内燃機関EGのみの動力により、車輪Wを駆動することもできる。つまり、HVモードは、内燃機関EGの動力を駆動力とする内燃機関モード(EGモード)とすることもできる。この際、従動回転する回転電機MGは、ジェネレータとして機能すると好適である。例えば、蓄電装置の充電量が少ない場合などにおいて、回転電機MGによる発電で蓄電装置を充電しつつ、内燃機関EGの駆動力によって車両を走行させることができる。
eTCモードでは、第1係合装置4の第1クラッチ1C及び第1ブレーキ1Bが共に解放状態であり、第1係合装置4はクラッチ及びブレーキの何れとしても機能していない状態、いわゆるニュートラル状態である。第1サンギヤS1には内燃機関EGからの動力が伝達されており、第1リングギヤR1には回転電機MGが駆動連結されている。第1係合装置4がニュートラルの状態であるから、図6に示すように、第1遊星歯車機構1の3つの回転要素は必ずしも一体的には回転しない。尚、図6に示す第1回転要素E1の回転速度と第3回転要素E3の回転速度との関係は一例であり、当然ながら、第3回転要素E3の回転速度の方が高い場合もある。分配用差動歯車機構として機能する第1遊星歯車機構1は、回転電機MGのトルクを反力として内燃機関EGのトルクを増幅して第2遊星歯車機構2に伝達する。
本実施形態では、EVモード、HVモードと同様に、eTCモードにおいても、第2遊星歯車機構2は、第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bの係合の状態が制御されることにより、低速段(第1eTCモードeTC1)と高速段(第2eTCモードeTC2)とを実現することができる。EVモード、HVモードと同様であるから詳細な説明は省略する。
第1係合装置4及び第2係合装置5は、上述したように、クラッチ及びブレーキの何れとしても機能していないニュートラル状態とすることができる。停車中に内燃機関EGを始動する内燃機関始動モード(EG-start)、内燃機関EGの動力により回転電機MG(第1回転電機MG1)に発電させる発電モード(GEN)では、第2係合装置5がニュートラルの状態に制御され、第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bが共に解放状態となる。これにより、内燃機関EG及び回転電機MGからの動力は、出力部材OUTに伝達されなくなる。
一方、第1係合装置4は、第1クラッチ1Cが係合状態とされ、第1ブレーキ1Bが解放状態とされる。第1クラッチ1Cが係合されることにより、第1サンギヤS1と第1リングギヤR1とが連結され、第1遊星歯車機構1の3つの回転要素は一体的に回転する。第1サンギヤS1は内燃機関EGに駆動連結されており、第1サンギヤS1は回転電機MGに駆動連結されている。従って、内燃機関EGの動力により、回転電機MGのロータRTを回転させて回転電機MGに発電させることができる(発電モードGEN)。また、回転電機MGの動力により、内燃機関EGを始動させることもできる(内燃機関始動モードEG-start)。
尚、上述したように、車両用駆動装置100が、第2回転電機MG2を備えている場合には、第2遊星歯車機構2がニュートラル状態であっても、第2回転電機MG2の動力により第2車輪W2を駆動することができる。従って、発電モードGENでは、回転電機MG(第1回転電機MG1)により発電した電力で、第2回転電機MG2を駆動するモードであるシリーズハイブリッドモード(SHVモード)を実現することもできる。また、上述したように、第3遊星歯車機構3は、第3係合装置6(第3クラッチ3C及び第3ブレーキ3B)の係合の状態が制御されることにより、低速段と高速段とを実現することができる。従って、シリーズハイブリッドモードSHVにおいても、低速段の第1SHVモードSHV1と高速段の第2SHVモードSHV2とを実現することができる。また、シリーズハイブリッドモードSHVにおいて、車両を後進させてもよい。また、第2遊星歯車機構2がニュートラル状態で、第2回転電機MG2の動力により第2車輪W2を駆動して車両を走行させつつ、第1回転電機MG1の動力により、内燃機関EGを始動させてもよい。
また、パラレルハイブリッドモードにおいて、第1回転電機MG1に発電を行わせ、その電力を第2回転電機MG2に供給して車両を走行させることで、蓄電装置の電力消費を少なく抑えつつ、4輪駆動させてもよい。
また、EVモードにおいて走行中に、第1ブレーキ1Bを係合状態から解放状態に遷移させることで、回転電機MGの回転によって内燃機関EGを始動させることができる。この際、第2回転要素E2から出力される回転が低下し、第5回転要素E5から出力部材OUTに伝達される回転速度が低下するおそれがある。第2回転電機MG2により回転を補償することによって、大きな回転変化を生じさせることなく、動作モードを移行させることができる。つまり、車両の乗員に対して振動等を感じさせにくく、ドライバビリティを向上させることができる。
次に、車両用駆動装置100の第2の構成例である第2車両用駆動装置100Bについて、図7及び図8も参照して説明する。図7に示すように、第2車両用駆動装置100Bも、内燃機関EGに駆動連結される入力部材10と、車輪Wに駆動連結される出力部材OUTと、回転電機MGと、第1遊星歯車機構1と、第2遊星歯車機構2と、第1クラッチ1Cと、第2クラッチ2Cと、第1ブレーキ1Bと、第2ブレーキ2Bとを備えている。また、第2車両用駆動装置100Bも、出力部材OUTに伝達された動力を一対の車輪Wに分配する出力用差動歯車機構7を備えており、出力用差動歯車機構7へ動力を伝達する差動入力ギヤG5は出力部材OUTに相当する。また、図1に示した第1車両用駆動装置100Aと同様に、第2車両用駆動装置100Bでも、第1クラッチ1Cと第1ブレーキ1Bとを備えて第1係合装置4が構成され、第2クラッチ2Cと第2ブレーキ2Bとを備えて第2係合装置5が構成されている。また、図2及び図3を参照して上述したように、第2車両用駆動装置100Bにおいても、第2車輪W2を駆動する第2回転電機MG2を備えることができる。
第2車両用駆動装置100Bでは、第1軸A1に内燃機関EG、入力部材10、第1係合装置4が配置され、第2軸A2に回転電機MGが配置され、第3軸A3に第1遊星歯車機構1が配置され、第4軸A4に第2遊星歯車機構2及び第2係合装置5が配置され、第5軸A5に出力部材OUT及び出力用差動歯車機構7が配置されている。
第1遊星歯車機構1は、回転速度の順に第1回転要素E1、第2回転要素E2、及び第3回転要素E3を備えている。第2車両用駆動装置100Bでは、第1回転要素E1が、第1リングギヤR1、第2回転要素E2が第1キャリヤC1、第3回転要素E3が第1サンギヤS1である。また、第2遊星歯車機構2は、回転速度の順に第4回転要素E4、第5回転要素E5、及び第6回転要素E6を備えている。第1車両用駆動装置100Aと同様に、第2車両用駆動装置100Bでも、第4回転要素E4が第2リングギヤR2、第5回転要素E5が第2キャリヤC2、第6回転要素E6が第2サンギヤS2である。第1車両用駆動装置100Aと第2車両用駆動装置100Bとは、第2遊星歯車機構2から車輪Wまでの動力伝達経路の構成は同じであり、以下では適宜説明を省略する。
第1軸A1には、入力部材10と一体的に回転する内燃機関側入力ギヤG10が配置されている。第3軸A3に配置された第1リングギヤR1の径方向外側には、第1リングギヤR1と一体的に回転する第1伝達ギヤG11が形成されている。内燃機関側入力ギヤG10と第1伝達ギヤG11とは噛み合っており、第1回転要素E1である第1リングギヤR1は、第1伝達ギヤG11及び内燃機関側入力ギヤG10を介して入力部材10に駆動連結されている。
第4軸A4に配置された第2遊星歯車機構2の第2リングギヤR2の径方向外側には、第2リングギヤR2と一体的に回転する第3伝達ギヤG21が形成されている。また、第3軸A3には、第1キャリヤC1と一体的に回転する第4伝達ギヤG32が配置されている。第4伝達ギヤG32と第3伝達ギヤG21とは噛み合っており、第2回転要素E2である第1キャリヤC1と、第4回転要素E4である第2リングギヤR2とが互いに連動して回転するように構成されている。
第3軸A3には、第1サンギヤS1と一体的に回転する第5伝達ギヤG33が配置されている。第2軸A2には、回転電機MGのロータRTと一体的に回転する回転電機側入力ギヤG2が配置されている。第5伝達ギヤG33は、回転電機側入力ギヤG2に噛み合っており、第3回転要素E3である第1サンギヤS1は、第5伝達ギヤG33及び回転電機側入力ギヤG2を介して回転電機MGに駆動連結されている。
第2車両用駆動装置100Bにおいても、第1クラッチ1Cは、第1回転要素E1、第2回転要素E2、及び第3回転要素E3の内から選択される2つの回転要素を選択的に係合するように構成されている。第2車両用駆動装置100Bでは、第1クラッチ1Cは、第1回転要素E1である第1リングギヤR1と第2回転要素E2である第1キャリヤC1とを選択的に係合するように構成されている。また、第1ブレーキ1Bは、第1回転要素E1を非回転部材であるケース90に選択的に係合するように構成されており、第2車両用駆動装置100Bでは、第1ブレーキ1Bは、第1リングギヤR1をケース90に選択的に係合するように構成されている。
また、第2クラッチ2Cは、第4回転要素E4、第5回転要素E5、及び第6回転要素E6の内から選択される2つの回転要素を選択的に係合するように構成されている。第1車両用駆動装置100Aと同様に、第2車両用駆動装置100Bでも、第2クラッチ2Cは、第4回転要素E4である第2リングギヤR2と第6回転要素E6である第2サンギヤS2とを選択的に係合するように構成されている。また、第2ブレーキ2Bは、第6回転要素E6を非回転部材であるケース90に選択的に係合するように構成されており、第2車両用駆動装置100Bでも、第2ブレーキ2Bは、第2サンギヤS2をケース90に選択的に係合するように構成されている。
第2車両用駆動装置100Bにおいても、第1遊星歯車機構1は、いわゆる分配用差動歯車機構(分配用遊星歯車機構)である。第1遊星歯車機構1は、複数の第1ピニオンギヤP1を支持する第1キャリヤC1と、複数の第1ピニオンギヤP1に噛み合う第1サンギヤS1と、第1サンギヤS1に対して径方向の外側に配置されて複数の第1ピニオンギヤP1に噛み合う第1リングギヤR1とを備えたシングルピニオン型の遊星歯車機構である。
上述したように、第1リングギヤR1(第1回転要素E1)は、入力部材10に駆動連結され、入力部材10と連動して回転する。また、第1サンギヤS1(第3回転要素E3)は、回転電機MGに駆動連結され、回転電機MGと連動して回転する。そして、第1キャリヤC1(第2回転要素E2)は、第2遊星歯車機構2の第2リングギヤR2(第4回転要素E4)と連動して回転する。また、第1キャリヤC1は、第1クラッチ1Cの第1摩擦部材41にも駆動連結され、当該第1摩擦部材41とも連動して回転する。また、第1リングギヤR1は、第1クラッチ1Cの第2摩擦部材42及び第3摩擦部材45にも駆動連結され、これら第2摩擦部材42及び第3摩擦部材45とも連動して回転する。
上述したように、第1摩擦部材41は、第1キャリヤC1と連動して回転し、第2摩擦部材42は第1リングギヤR1と連動して回転する。従って、第1クラッチ1Cは、第1リングギヤR1(第1回転要素E1)と第1キャリヤC1(第2回転要素E2)とを選択的に係合する。また、上述したように、第3摩擦部材45も第1リングギヤR1と連動して回転する。そして、第4摩擦部材46は非回転部材であるケース90に連結されて固定されている。従って、第1ブレーキ1Bは、第1リングギヤR1(第1回転要素E1)をケース90に選択的に係合する。
第2遊星歯車機構2及び第2係合装置5は、第4軸A4に配置されている。第2車両用駆動装置100Bにおいても、第2遊星歯車機構2は、いわゆる変速用遊星歯車機構である。第2遊星歯車機構2の構成、並びに第2係合装置5による第2遊星歯車機構2の制御形態については、図1を参照して上述した第1車両用駆動装置100Aと同様であるから、詳細な説明は省略する。
また、第2車両用駆動装置100Bでも、第1係合装置4と第2係合装置5とは、図4を参照して説明したように同一の構造であるから、詳細な説明は省略する。第1係合装置4は、係合装置第3軸X3が第1軸A1と一致するように配置されている。そして、係合入力部材40に入力部材10が連結されて、入力部材10を介して係合入力部材40に第1リングギヤR1が駆動連結されている。また、係合出力部材59には、第2伝達ギヤG12が連結されて、第2伝達ギヤG12を介して係合出力部材59に第1キャリヤC1が駆動連結されている。第2係合装置5は、係合装置第3軸X3が第4軸A4と一致するように配置されている。そして、係合入力部材40に第2サンギヤS2が連結され、係合出力部材59に第2リングギヤR2及び第3伝達ギヤG21が連結されている。
また、本形態においても、車両用駆動装置100は、図2及び図3を参照して上述したように、回転電機MGとは別の第2回転電機MG2を備えて構成されていてもよい。
表は再掲しないが、以下、表1の係合表及び図8の速度線図を参照して、第2車両用駆動装置100Bにおいて、第1係合装置4、第2係合装置5により動力伝達の状態を切り替えることによって実現される複数の動作モードについて説明する。第2車両用駆動装置100Bにおいても、表1に示すように車両用駆動装置100は、動作モードとして、少なくとも、2つの電気自動車モード(EVモード:EV1,EV2)、2つのハイブリッドモード(HVモード:HV1,HV2)、2つの電気式トルクコンバータモード(eTCモード:eTC1,eTC2)が可能である。EVモードには、低速段であるEV第1モード(EV1)と、高速段であるEV第2モード(EV2)とが含まれる。また、eTCモードには、低速段であるeTC第1モード(eTC1)と、高速段であるeTC第2モード(eTC2)とが含まれる。また、HVモードには、低速段であるHV第1モード(HV1)と、高速段であるHV第2モード(HV2)とが含まれる。
また、車両用駆動装置100は、停車中に内燃機関EGを始動する内燃機関始動モード(EG-start)、内燃機関EGの動力により回転電機MG(第1回転電機MG1)に発電させる発電モード(GEN)も可能である。尚、発電モード(GEN)は、主に停車中の発電を想定しているが、例えば第2回転電機MG2を第2車輪W2の動力源として、第2車輪W2のみを駆動輪とする場合には、シリーズハイブリッドモード(SHV)を実現することもできる。また、表の下2段に示すように、EVモードで走行中に内燃機関EGを始動することもできる。
EVモードでは、第1係合装置4の第1クラッチ1Cが解放状態とされ、第1ブレーキ1Bが係合状態とされる。内燃機関EGは停止しており、入力部材10を介して内燃機関EGに駆動連結されている第1リングギヤR1は、第1ブレーキ1Bによって固定される。第1リングギヤR1が固定されることにより、第1サンギヤS1から入力された回転電機MGの回転は第1遊星歯車機構1において減速されると共にトルクが増幅されて第1キャリヤC1から出力される。回転電機MGからの動力は、第1キャリヤC1と一体的に回転する第4伝達ギヤG32を介して第2遊星歯車機構2の第2リングギヤR2に伝達される。即ち、第2車両用駆動装置100Bでは、EVモードにおいて、回転電機MGに駆動連結された第3回転要素(第1サンギヤS1)の回転を第1遊星歯車機構1により減速して第2遊星歯車機構2に伝達することができる。つまり、EVモードにおいて回転電機MGのトルクを増幅して車輪Wに伝達できるため、EVモードにおけるトルクを大きく確保し易い。
EVモードの内、第1EVモードEV1では、第2係合装置5の第2クラッチ2Cが解放状態とされ、第2ブレーキ2Bが係合状態とされる。第2ブレーキ2Bによって、第2サンギヤS2が固定され、第2リングギヤR2から入力された回転電機MGからの回転は減速されると共にトルクが増幅されて第2キャリヤC2から出力される。EVモードの内、第2EVモードEV2では、第2係合装置5の第2クラッチ2Cが係合状態とされ、第2ブレーキ2Bが解放状態とされる。第2クラッチ2Cによって、第2サンギヤS2と第2リングギヤR2とが連結され、第2遊星歯車機構2の3つの回転要素が互いに一体的に回転する状態となる。第2リングギヤR2から入力された回転電機MGからの回転はそのまま第2キャリヤC2から出力される。回転電機MGからの動力は、第2キャリヤC2と一体的に回転する出力ギヤG4を介して差動入力ギヤG5(出力部材OUT)に伝達される。
HVモードでは、第1係合装置4の第1クラッチ1Cが係合状態とされ、第1ブレーキ1Bが解放状態とされる。第1クラッチ1Cが係合されることにより、第1キャリヤC1と第1リングギヤR1とが連結され、第1遊星歯車機構1の3つの回転要素は一体的に回転する。第1リングギヤR1は、内燃機関EGに駆動連結されており、第1サンギヤS1は、回転電機MGに駆動連結されている。従って、第1クラッチ1Cが係合状態とされることにより、内燃機関EGの動力と回転電機MGの動力が第1遊星歯車機構1において合流し、両者のトルクが第1キャリヤC1から出力され、第2遊星歯車機構2の第2リングギヤR2に伝達される。
HVモードの内、第1HVモードHV1では、第2係合装置5の第2クラッチ2Cが解放状態とされ、第2ブレーキ2Bが係合状態とされる。第2ブレーキ2Bによって、第2サンギヤS2が固定され、第2リングギヤR2から入力された回転は減速されると共にトルクが増幅されて第2キャリヤC2から出力される。HVモードの内、第2HVモードHV2では、第2係合装置5の第2クラッチ2Cが係合状態とされ、第2ブレーキ2Bが解放状態とされる。第2遊星歯車機構2の3つの回転要素が互いに一体的に回転する状態となり、第2リングギヤR2から入力された回転はそのまま第2キャリヤC2から出力される。内燃機関EG及び回転電機MGからの動力は、第2キャリヤC2と一体的に回転する出力ギヤG4を介して差動入力ギヤG5(出力部材OUT)に伝達される。
尚、HVモードでは、回転電機MGを従動回転させつつ、内燃機関EGのみの動力により、車輪Wを駆動することもできる。つまり、HVモードは、内燃機関EGの動力を駆動力とする内燃機関モード(EGモード)とすることもできる。この際、従動回転する回転電機MGは、ジェネレータとして機能すると好適である。例えば、蓄電装置の充電量が少ない場合などにおいて、回転電機MGによる発電で蓄電装置を充電しつつ、内燃機関EGの駆動力によって車両を走行させることができる。
eTCモードでは、第1係合装置4の第1クラッチ1C及び第1ブレーキ1Bが共に解放状態であり、第1係合装置4はクラッチ及びブレーキの何れとしても機能していない状態、いわゆるニュートラルの状態である。第1リングギヤR1には内燃機関EGからの動力が伝達されており、第1サンギヤS1には回転電機MGが駆動連結されている。第1係合装置4がニュートラルの状態であるから、第1遊星歯車機構1の3つの回転要素は必ずしも一体的には回転しない。分配用差動歯車機構として機能する第1遊星歯車機構1は、回転電機MGのトルクを反力として内燃機関EGのトルクを増幅して第2遊星歯車機構2に伝達する。
本実施形態では、EVモード、HVモードと同様に、eTCモードにおいても、第2遊星歯車機構2は、第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bの係合の状態が制御されることにより、低速段(第1eTCモードeTC1)と高速段(第2eTCモードeTC2)とを実現することができる。EVモード、HVモードと同様であるから詳細な説明は省略する。
第1係合装置4及び第2係合装置5は、上述したように、クラッチ及びブレーキの何れとしても機能していないニュートラルの状態とすることができる。第1車両用駆動装置100Aと同様であるから詳細な説明は省略するが、上述したように、停車中に内燃機関EGを始動する内燃機関始動モード(EG-start)、内燃機関EGの動力により回転電機MG(第1回転電機MG1)に発電させる発電モード(GEN)、発電した電力を用いた第2回転電機MG2の動力により第2車輪W2を駆動するシリーズハイブリッドモード(SHVモード)を実現することもできる。また、シリーズハイブリッドモードSHVにおいて、低速段の第1SHVモードSHV1と高速段の第2SHVモードSHV2とを実現することもできる。また、シリーズハイブリッドモードSHVにおいて、車両を後進させてもよい。また、第2遊星歯車機構2がニュートラル状態で、第2回転電機MG2の動力により第2車輪W2を駆動して車両を走行させつつ、第1回転電機MG1の動力により、内燃機関EGを始動させてもよい。また、パラレルハイブリッドモードにおいて、第1回転電機MG1に発電を行わせ、その電力を第2回転電機MG2に供給して車両を走行させることで、蓄電装置の電力消費を少なく抑えつつ、4輪駆動させてもよい。また、EVモードにおいて走行中に、第1ブレーキ1Bを係合状態から解放状態に遷移させることで、回転電機MGの回転によって内燃機関EGを始動させることができる。
以上、説明したように、第1車両用駆動装置100A及び第2車両用駆動装置100Bに共通して、本実施形態の車両用駆動装置100は、第1クラッチ1C及び第1ブレーキ1Bを解放状態とすることで、内燃機関EGと回転電機MGとの回転速度の比を可変としつつ内燃機関EGのトルクと回転電機MGのトルクの双方を第1遊星歯車機構1により合流させて第2遊星歯車機構2に伝達する動作モード、いわゆる電気式トルクコンバータモード(eTCモード)を実現することができる。また、第1クラッチ1Cを係合状態、且つ、第1ブレーキ1Bを解放状態とすることで、第1遊星歯車機構1の3つの回転要素を一体的に回転する状態として内燃機関EGのトルクと回転電機MGのトルクの双方を第2遊星歯車機構2に伝達する動作モード、いわゆるパラレルハイブリッドモード(HVモード)を実現することができる。また、第1クラッチ1Cを解放状態、且つ、第1ブレーキ1Bを係合状態とすることで、内燃機関EGのトルクを第2遊星歯車機構2に伝達せず、回転電機MGのトルクを第2遊星歯車機構2に伝達するモード、いわゆる電気自動車モード(EVモード)を実現することができる。
また、本実施形態の車両用駆動装置100は、EVモードにおいて、回転電機MGに駆動連結された第3回転要素E3の回転を第1遊星歯車機構1により減速して第2遊星歯車機構2に伝達することができる。EVモードにおいても回転電機MGのトルクを増幅して車輪に伝達できるため、EVモードにおけるトルクを大きく確保し易い。さらに、第2遊星歯車機構2において第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bの係合の状態を制御することにより、高速段と低速段と動力伝達を行わない中立段(ニュートラル)とを実現することができる。従ってeTCモード、HVモード、及びEVモードのそれぞれで2つの変速段を切り替えることができると共に、中立段とすることもできる。
EVモード、eTCモード、HVモードのそれぞれにおいて2速段の変速段を実現可能であるから、例えば、EVモードからeTCモードを経てHVモードに移行する場合には、4速段の変速段を実現することができる。図9は、変速段のステップ比の説明図である。ここで、「Ne」は内燃機関EGの最高回転速度である内燃機関最高速度を示し、「Nm1」は回転電機MGの最高出力点回転速度を示し、「Nm2」は回転電機MGの最高回転速度である回転電機最高回転速度を示している。「Nout1」は、内燃機関EGの回転速度が内燃機関最高回転速度Ne、回転電機MGの回転速度が最高出力点回転速度Nm1の場合の第1キャリヤC1(第2回転要素E2)の回転速度を示し、「Nout2」は、内燃機関EGの回転速度が内燃機関最高回転速度Ne、回転電機MGの回転速度が回転電機最高回転速度Nm2の場合の第1キャリヤC1の回転速度を示している。
本実施形態のようなハイブリッド車両の車両用駆動装置100における内燃機関EG及び回転電機MGの特性は、一般的に下記のような関係となる。
第1遊星歯車機構1の変速比(減速比):λ=1
Nm2/Nm1 = 2~4
Nm2/Ne = 2~4
上記の関係に基づくと、第1キャリヤC1の回転速度は下記のような関係となる。つまり、eTCモードと、HVモードとの最大出力到達回転速度の比は下記のような関係となる。
Nout2/Nout1 = 2~2.5
このように2段の変速段の中間の変速段を形成し、回転速度の比を4速段でほぼ均等に分割して出力部材OUTに出力するためには、平方根を取って、1段ごとの変速比を「sqr(2)~sqr(2.5)」とすることが望ましい。ここで、「sqr」は、平方根を示し、各段のステップ比を下記のようにすることが望ましい。
sqr(2)~sqr(2.5)=1.41~1.58
第2遊星歯車機構2の入力回転要素である第4回転要素E4をリングギヤ(第2リングギヤR2)とし、選択的に固定される回転要素である第6回転要素E6をサンギヤ(第2サンギヤS2)とすると、第2遊星歯車機構2の減速比を設定し易い。従って、上記のような4速段のステップ比を実現し易い。
図1及び図7を参照して上述したように、本実施形態の車両用駆動装置100では、第2遊星歯車機構2の第4回転要素E4がリングギヤ(第2リングギヤR2)であり、第5回転要素E5がキャリヤ(第2キャリヤC2)であり、第6回転要素E6がサンギヤ(第2サンギヤS2)である。
第2回転要素E2は、第1遊星歯車機構1の出力回転要素である。そして、第2遊星歯車機構2の第4回転要素E4は、第2回転要素E2と連動して回転する回転要素である。この構成によれば、第4回転要素E4がリングギヤであるため、例えば、第2回転要素E2と一体的に回転するギヤと、第4回転要素E4としてのリングギヤの外周面に設けられたギヤ(第3伝達ギヤG21)とを噛み合わせる構造を構築し易い。即ち、第1遊星歯車機構1と第2遊星歯車機構2とを連結するためのギヤ構造の簡素化を図り易く、車両用駆動装置100の小型化を図り易い。
また、第2リングギヤR2が第2遊星歯車機構2の入力回転要素であることで、分配用遊星歯車機構である第1遊星歯車機構1の出力回転要素である第2回転要素E2(第1キャリヤC1)と、変速用遊星歯車機構である第2遊星歯車機構2の入力回転要素である第4回転要素E4とが接続されるギヤ列を2列で成立させることができる。具体的には、図1に示すように第1車両用駆動装置100Aでは、第1軸A1に配置された第2伝達ギヤG12と第4軸A4に配置された第3伝達ギヤG21とによって第2回転要素E2と第4回転要素E4とが接続される。また、図7に示すように第2車両用駆動装置100Bでは、第3軸A3に配置された第4伝達ギヤG32と第4軸A4に配置された第3伝達ギヤG21とによって第2回転要素E2と第4回転要素E4とが接続される。従って、車両用駆動装置100の小型化を図り易い。
また、図1及び図7を参照して上述したように、本実施形態の車両用駆動装置100では、第1遊星歯車機構1と第2遊星歯車機構2とが、互いに平行な別軸上に配置されている。
一般的に、第1遊星歯車機構1の回転要素同士を選択的に係合する第1クラッチ1C及び第1遊星歯車機構1の回転要素と非回転部材(ケース90)とを選択的に係合する第1ブレーキ1Bは、第1遊星歯車機構1と同軸上に配置され、第2遊星歯車機構2の回転要素同士を選択的に係合する第2クラッチ2C及び第2遊星歯車機構2の回転要素と非回転部材とを選択的に係合する第2ブレーキ2Bは第2遊星歯車機構2と同軸上に配置される。本形態によれば、第1遊星歯車機構1と第2遊星歯車機構2とが互いに平行な別軸上に配置されているため、第1遊星歯車機構1及びこれと同軸上に配置される第1クラッチ1C及び第1ブレーキ1Bと、第2遊星歯車機構2及びこれと同軸上に配置される第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bとを互いに別軸上に配置することができる。従って、これらが同軸上に配置される構成に比べて、車両用駆動装置100の軸方向Lの寸法の小型化を図り易い。
また、図1及び図7に示すように、入力部材10は、第1遊星歯車機構1に対して軸方向第1側L1において内燃機関EGに連結されるように構成されている。また、第1クラッチ1C及び第1ブレーキ1Bは、第1遊星歯車機構1に対して軸方向第2側L2に配置され、第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bは、第2遊星歯車機構2に対して軸方向第2側L2に配置されている。そして、回転電機MGの軸方向Lの配置領域は、第1クラッチ1C及び第1ブレーキ1Bの軸方向Lの配置領域、及び、第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bの軸方向Lの配置領域と重複している。
ここで、「軸方向Lにおける配置領域が重複する」とは、一方の部材の軸方向Lにおける配置領域内に、他方の部材の軸方向Lにおける配置領域の少なくとも一部が含まれることを意味する。つまり、何れか一方の部材の配置領域の全体が他方の部材の配置領域に重複している場合に限らず、一部が重複している状態も含む。
一般的に、内燃機関EGは、本構成のような車両用駆動装置100に比べて体格が大きい。このため、車両用駆動装置100に対して内燃機関EGの側である軸方向第1側L1には余剰スペースが少ないことが多い。本構成によれば、第1遊星歯車機構1及び第2遊星歯車機構2に対して内燃機関EGの側とは反対側である軸方向第2側L2に、第1クラッチ1C及び第1ブレーキ1Bと、第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bとを配置すると共に、これらと軸方向Lの配置が重複するように回転電機MGが配置される。従って、車両用駆動装置100の軸方向Lの寸法の小型化を図り易い。
また、車両用駆動装置100は、図1及び図7に示す回転電機MGを第1回転電機MG1として、図2及び図3を参照して上述したように、第1回転電機MG1とは別の第2回転電機MG2をさらに備えていてもよい。第2回転電機MG2は、図1及び図7に示す車輪Wを第1車輪W1として、図2を参照して上述したように第1車輪W1とは独立して回転する別の車輪である第2車輪W2に駆動連結されていてもよい。または、第2回転電機MG2は、図3を参照して上述したように、第5回転要素E5と第1車輪W1との間の動力伝達経路を構成する何れかの回転要素に駆動連結されていてもよい。
この構成によれば、第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bを解放状態として第2遊星歯車機構2を中立段(ニュートラル)とした状態で、第2回転電機MG2のトルクを第2車輪W2又は第1車輪W1に伝達して車両を走行させることができる。従って、第1クラッチ1Cを係合状態、且つ、第1ブレーキ1Bを解放状態として内燃機関EGのトルクにより第1回転電機MG1に発電を行わせ、当該発電電力を第2回転電機MG2に供給して車両を走行させる動作モード、いわゆるシリーズハイブリッドモードを実現することができる。また、内燃機関EGが停止状態であった場合には、第2遊星歯車機構2に中立段を形成させた状態で、第2回転電機MG2のトルクを第2車輪W2又は第1車輪W1に伝達して車両を走行させつつ、第1回転電機MG1のトルクにより内燃機関EGを始動させることもできる。
〔その他の実施形態〕
以下、その他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
(1)上記においては、第2回転電機MG2を備えている構成を例示して説明した。しかし、4輪駆動が必要ない場合などでは、第2回転電機MG2を備えることなく、車両用駆動装置100が構成されていてもよい。また、第2回転電機MG2を備えていない場合には、EVモードから内燃機関EGを始動させる場合に、出力部材OUTの回転速度が低下する可能性があるが、変動量が小さければ乗員が感知しにくい場合もある。従って、第2回転電機MG2を備えていない場合であっても、EVモードから内燃機関EGを始動させてもよい。
(2)上記においては、第1係合装置4、第2係合装置5、第3係合装置6が、排他的にクラッチ機能及びブレーキ機能を実現するようにそれぞれクラッチ機構Cとブレーキ機構Bとを備えて1つの係合装置が構成されている形態を例示した。しかし、クラッチ機構Cのみを備えた係合装置、ブレーキ機構Bを備えた係合装置が個別に設けられている形態を妨げるものではない。
(3)また、上記においては、第1クラッチ1C、第2クラッチ2C、第3クラッチ3C、第1ブレーキ1B、第2ブレーキ2B、第3ブレーキ3Bがそれぞれ摩擦係合装置である形態を例示した。しかし、これらの全て、或いは何れかが摩擦係合装置以外の係合装置であってもよい。例えば、これらの少なくとも1つが噛み合い式係合装置であってもよい。
(4)上記においては、第1遊星歯車機構1と第2遊星歯車機構2とが、互いに平行な別軸上に配置されている形態を例示した。しかし、軸方向Lの寸法の小型化は損なわれる可能性があるが、第1遊星歯車機構1と第2遊星歯車機構2とが同軸に配置されている構成を妨げるものではない。
(5)上記においては、第2遊星歯車機構2の第4回転要素E4がリングギヤ(第2リングギヤR2)であり、第5回転要素E5がキャリヤ(第2キャリヤC2)であり、第6回転要素E6がサンギヤ(第2サンギヤS2)である形態を例示した。これは、上述したように、ステップ比を均等にする上で、第1遊星歯車機構1と第2遊星歯車機構2とを接続するために好適な接続形態である。しかし、他のギヤを経由した伝達経路等によって適切なステップ比が実現できるような場合には、この接続形態に限定されるものではない。
(6)上記においては、第1クラッチ1C及び第1ブレーキ1Bが、第1遊星歯車機構1に対して、内燃機関EGとは逆側の軸方向第2側L2に配置され、第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bは、第2遊星歯車機構2に対して軸方向第2側L2に配置され、回転電機MGの軸方向Lの配置領域が、第1クラッチ1C及び第1ブレーキ1Bの軸方向Lの配置領域、及び、第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bの軸方向Lの配置領域と重複している形態を例示した。しかし、内燃機関EGの大きさや配置によっては、第1クラッチ1C及び第1ブレーキ1B、第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bが、内燃機関EGと同じ側に配置されていてもよい。また、車両用駆動装置100の小型化は損なわれる可能性があるが、回転電機MGの軸方向Lの配置領域が、第1クラッチ1C及び第1ブレーキ1Bの軸方向Lの配置領域、及び、第2クラッチ2C及び第2ブレーキ2Bの軸方向Lの配置領域と重複していない形態を妨げるものではない。
1:第1遊星歯車機構、1B:第1ブレーキ、1C:第1クラッチ、2:第2遊星歯車機構、2B:第2ブレーキ、2C:第2クラッチ、10:入力部材、90:ケース(非回転部材)、100:車両用駆動装置、C2:第2キャリヤ(第5回転要素のキャリヤ)、E1:第1回転要素、E2:第2回転要素、E3:第3回転要素、E4:第4回転要素、E5:第5回転要素、E6:第6回転要素、EG:内燃機関、G5:差動入力ギヤ(出力部材)、L:軸方向、L1:軸方向第1側、L2:軸方向第2側、MG:回転電機、MG1:第1回転電機、MG2:第2回転電機、OUT:出力部材、R2:第2リングギヤ(第4回転要素のリングギヤ)、S2:第2サンギヤ(第6回転要素のサンギヤ)、W:車輪、W1:第1車輪、W2:第2車輪

Claims (5)

  1. 内燃機関に駆動連結される入力部材と、
    車輪に駆動連結される出力部材と、
    回転電機と、
    回転速度の順に第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を備えた第1遊星歯車機構と、
    回転速度の順に第4回転要素、第5回転要素、及び第6回転要素を備えた第2遊星歯車機構と、
    第1クラッチと、
    第2クラッチと、
    第1ブレーキと、
    第2ブレーキと、を備えた車両用駆動装置であって、
    前記第1回転要素は、前記入力部材に駆動連結され、
    前記第3回転要素は、前記回転電機に駆動連結され、
    前記第5回転要素は、前記出力部材に駆動連結され、
    前記第2回転要素と前記第4回転要素とが互いに連動して回転するように構成され、
    前記第1クラッチは、前記第1回転要素、前記第2回転要素、及び前記第3回転要素の内から選択される2つの回転要素を選択的に係合するように構成され、
    前記第2クラッチは、前記第4回転要素、前記第5回転要素、及び前記第6回転要素の内から選択される2つの回転要素を選択的に係合するように構成され、
    前記第1ブレーキは、前記第1回転要素を非回転部材に選択的に係合するように構成され、
    前記第2ブレーキは、前記第6回転要素を前記非回転部材に選択的に係合するように構成されている、車両用駆動装置。
  2. 前記第1遊星歯車機構と前記第2遊星歯車機構とが、互いに平行な別軸上に配置されている、請求項1に記載の車両用駆動装置。
  3. 前記第4回転要素がリングギヤであり、前記第5回転要素がキャリヤであり、前記第6回転要素がサンギヤである、請求項2に記載の車両用駆動装置。
  4. 前記第1回転要素の回転軸心に沿う方向を軸方向とし、前記軸方向の一方側を軸方向第1側とし、前記軸方向の他方側を軸方向第2側として、
    前記入力部材は、前記第1遊星歯車機構に対して前記軸方向第1側において前記内燃機関に連結されるように構成され、
    前記第1クラッチ及び前記第1ブレーキは、前記第1遊星歯車機構に対して前記軸方向第2側に配置され、
    前記第2クラッチ及び前記第2ブレーキは、前記第2遊星歯車機構に対して前記軸方向第2側に配置され、
    前記回転電機の前記軸方向の配置領域が、前記第1クラッチ及び前記第1ブレーキの前記軸方向の配置領域、及び、前記第2クラッチ及び前記第2ブレーキの前記軸方向の配置領域と重複している、請求項1から3の何れか一項に記載の車両用駆動装置。
  5. 前記車輪を第1車輪とし、前記第1車輪とは独立して回転する別の車輪を第2車輪とし、前記回転電機を第1回転電機として、
    前記第1回転電機とは別の第2回転電機をさらに備え、
    前記第2回転電機は、前記第2車輪に駆動連結され、又は、前記第5回転要素と前記第1車輪との間の動力伝達経路を構成する何れかの回転要素に駆動連結されている、請求項1から3の何れか一項に記載の車両用駆動装置。
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