JP3852414B2 - ハイブリッド車 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両を駆動するために内燃機関と電動機とを共に装備したハイブリッド車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両を駆動するために内燃機関（以下、エンジンという）と電動機（以下、電動モータ又は単にモータという）とを共に装備したハイブリッド車の開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１は、トランスミッションの全長，重量，コスト等を増大させることなく、モータ単独やエンジン単独やエンジンと電気モータとの併用といった種々の駆動状況でも前進，後退を達成でき、また、減速時のエネルギ回生をできるようにしたハイブリッド車であり、図５に示すように構成されている。
【０００３】
つまり、図５に示すように、このハイブリッド車は、エンジン３とモータ４とトランスミッション（変速機）を含む動力伝達機構１とを組み合わせて構成されており、動力伝達機構１のケーシング１１はエンジン３のシリンダブロックに一体に固設されている。また、モータ４は、エンジン３の出力軸３ａと同軸に設けられ、ロータ４１と同軸一体に設けられたモータ４の出力軸４３内を、エンジン３の出力軸３ａが貫通している。また、モータ４のステータ４２は、ケーシング１１に固定されている。
【０００４】
そして、エンジン３，モータ４と動力伝達機構１の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）６との間には、回転方向切替機構１２が配設され、また、エンジン３と回転方向切替機構１２との間には、トルクコンバータ１３が介装されている。したがって、エンジン３，モータ４からそれぞれ入力される回転は、回転方向切替機構１２を介して無段変速機構６に入力され、このうち、エンジン３から入力される回転はトルクコンバータ１３，回転方向切替機構１２を介して無段変速機構６に入力されるようになっている。
【０００５】
回転方向切替機構１２としては、プラネタリギヤユニットが採用されており、そのサンギヤ１２ａには、エンジン３の出力軸３ａが連結され、ピニオンギヤ１２ｂを支持するキャリア１２ｃには、モータ４のロータ４１に同軸一体に固設された出力軸４３が連結されている。したがって、エンジン３の回転はサンギヤ１２ａから入力され、モータ４の回転はキャリア１２ｃから入力されるようになっている。なお、ピニオンギヤ１２ｂは、互いに噛合するインナピニオン１２ｂａとアウタピニオン１２ｂｂとからなるダブルピニオンギヤであり、インナピニオン１２ｂａはサンギヤ１２ａと噛合し、アウタピニオン１２ｂｂはリングギヤ１２ｄと噛合している。
【０００６】
回転方向切替機構１２から無段変速機６への回転の出力は、キャリア１２ｃから行なわれるようになっている。つまり、キャリア１２ｃの無段変速機６側には、無段変速機６のプライマリプーリ６２と同軸一体の入力軸６１が連結されており、サンギヤ１２ａ，キャリア１２ｃにそれぞれ入力されたエンジン３，モータ４の回転をキャリア１２ｃから入力軸６１に出力するようになっている。
【０００７】
また、リングギヤ１２ｄにはリバースブレーキ１４が設けられている。このリバースブレーキ１４はケーシング１１に固定されているので、リバースブレーキ１４を接続（オン）することによってリングギヤ１２ｄの回転を拘束できるようになっている。一方、リバースブレーキ１４が解除（オフ）されたときには、リングギヤ１２ｄは回転自在となり、ピニオンギヤ１２ｂの自転，公転に応じて回転するようになっている。
【０００８】
また、無段変速機６の入力軸６１の内側には、クラッチ１５が配設されている。このクラッチ１５は、サンギヤ１２ａから無段変速機６側に延設されたシャフト１６と、入力軸６１とを連結切り離しするように設けられており、クラッチ１５を接続（オン）することによって、シャフト１６と一体のサンギヤ１２ａと、入力軸６１と一体のキャリア１２ｃとは互いに拘束されて一体に回転するようになっている。
【０００９】
無段変速機６は、プライマリプーリ６２とセカンダリプーリ６４とベルト６３とから構成されており、回転方向切替機構１２から入力軸６１に入力された回転は、入力軸６１と同軸一体のプライマリプーリ６２からベルト６３を介してセカンダリプーリ６４へ入力されるようになっている。
プライマリプーリ６２，セカンダリプーリ６４はそれぞれ固定シーブ６２ａ，６４ａと可動シーブ６２ｂ，６４ｂとをそなえ、セカンダリプーリ６４に結合された出力軸６５の回転が、出力軸６５に固設されたギヤ６６及びカウンタシャフト７に固設されたカウンタギヤ７１からカウンタギヤ７２を介してリングギヤ８１からデファレンシャルギヤ８に伝達され、これにより、デファレンシャルギヤ８を介して左右の車輪軸（車輪駆動軸）９Ｌ，９Ｒが回転駆動されるようになっている。
【００１０】
また、エンジン及びモータと変速機との間にエンジンやモータの回転を吸収しうるプラネタリギヤ機構を介装してトルクコンバータを省略することでトランスミッション部分の全長を短縮できるようにしたものが開発されている（例えば、特許文献２参照）。
図６は特許文献２に開示された従来技術のハイブリッド車の駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図である。図６に示すように、トランスミッション１の入口部分にはプラネタリギヤ機構２がそなえられている。このプラネタリギヤ機構２は、ダブルピニオンタイプに構成され、サンギヤ２１と、サンギヤ２１と噛合するインナピニオン２２及びインナピニオン２２と噛合するアウタピニオン２３と、ピニオン２２，２３を支持するキャリア２４と、アウタピニオン２３と噛合するリングギヤ２５とをそなえている。
【００１１】
サンギヤ２１はエンジンの回転軸３に接続され、キャリア２４に電動モータ４のロータ（回転子）４１が接続されている。また、この一方で、キャリア２４はキャリアクラッチ５１を介して、リングギヤ２５はリングギヤクラッチ５２を介して、ＣＶＴ６の入力軸６１に接続可能になっている。また、トランスミッションケーシング１１とリングギヤ２５との間にはリングギヤブレーキ５３が介装されている。さらに、トランスミッションケーシング１１には、ロータ４１と対向するように電動モータ４のステ−タ４２が設けられている。
【００１２】
ＣＶＴ６は、入力軸６１に連結されたプライマリプーリ６２と、プライマリプーリ６２にベルト６３を介して接続されたセカンダリプーリ６４とをそなえ、セカンダリプーリ６４にＣＶＴ６の出力軸６５が連結されている。なお、プライマリプーリ６２及びセカンダリプーリ６４は、可動シーブ６２ａ，６４ａ及び固定シーブ６２ｂ，６４ｂからなる。
【００１３】
さらに、出力軸６５の回転は、出力軸６５に固設されたギヤ６６及びカウンタシャフト７に固設されたカウンタギヤ７１からカウンタギヤ７２を介してリングギヤ８１からデファレンシャルギヤ８に伝達され、これにより、デファレンシャルギヤ８を介して左右の車輪軸（車輪駆動軸）９Ｌ，９Ｒが回転駆動されるようになっている。
【００１４】
上記のキャリアクラッチ５１，リングギヤクラッチ５２，リングギヤブレーキ５３は、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる湿式多板式の油圧式摩擦係合装置であって、油圧制御回路（図示略）から供給される作動油によって摩擦係合するようになっている。表１に示すように、これらのクラッチ５１，５２及びブレーキ５３を適宜係脱することで、図７の共線図に示すような様々な動力伝達状態が達成される。
【００１５】
【表１】
つまり、電動モータ４でエンジンを始動する場合、リングギヤブレーキ５３のみ接続状態として、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２は開放状態（切り離し状態）にする（表１(ａ)参照）。そして、図７（ａ）に示すように、電動モータ４を十分な速度まで回転させればエンジンを始動させることができる。なお、このときのモータ４の回転は、エンジンとは逆回転となる。また、もちろん、このときには、キャリアクラッチ５１もリングギヤクラッチ５２も開放されているので、駆動輪には動力は伝わらない。
【００１６】
また、車両停止中に電動モータ４を発電機として駆動して充電を行なう場合にも、リングギヤブレーキ５３のみ接続状態として、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２は開放状態とする（表１(ｂ)参照）。そして、図７（ｂ）に示すように、エンジンで電動モータ４を回転させれば電動モータ４が発電機として機能して発電が行なわれ充電を行なうことができる。このときのモータ４の回転も、エンジンとは逆回転となる。また、もちろん、このときにも駆動輪には動力は伝わらない。
【００１７】
電動モータ４のみで車両を走行させる場合には、キャリアクラッチ５１のみ接続状態として、リングギヤクラッチ５２及びリングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１(ｃ)参照）。そして、エンジンからの入力はないもの（即ち、サンギヤ停止）とすれば、電動モータ４の回転が図７（ｃ）に太実線で示すように、電動モータ４をエンジンとは逆方向に回転させることでＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力され車両は前進し、図７（ｃ）に破線で示すように、電動モータ４をエンジンと同方向に回転させることでＣＶＴ６に後退方向の回転力が入力され車両は後退する。
【００１８】
一方、エンジンのみで車両を走行させる場合には、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２を接続状態として、リングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１(ｄ)参照）。これにより、図７（ｄ）に示すように、サンギヤ２１とプラネタリキャリア２４とリングギヤ２５とＣＶＴ６への入力軸６１とが一体回転する直結状態となり、エンジンのみを作動させると、エンジンからＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力され車両は前進する。
【００１９】
また、エンジンと電動モータ４との両方を用いて車両を走行させる場合には、上記と同様に、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２を接続状態として、リングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１(ｅ)参照）。これにより、図７（ｅ）に示すように、サンギヤ２１とプラネタリキャリア２４とリングギヤ２５とＣＶＴ６への入力軸６１とが一体回転する直結状態となり、エンジン及び電動モータ４を作動させると、エンジン及び電動モータ４からＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力され車両は前進する。
【００２０】
さらに、走行中に電動モータ４により発電を行なう場合には、上記と同様に、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２を接続状態として、リングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１(ｆ)参照）。これにより、図７（ｆ）に示すように、サンギヤ２１とプラネタリキャリア２４とリングギヤ２５とＣＶＴ６への入力軸６１とが一体回転する直結状態となり、エンジンを作動させるとともに電動モータ４を発電機作動の状態とすれば、エンジンの駆動力の一部が発電機としての電動モータ４を回転駆動すると共に、エンジンの残りの駆動力がＣＶＴ６に前進方向の回転力として入力され車両は前進する。
【００２１】
また、バッテリ容量が少なくて電動モータ４による発進を回避したい場合や、極低車速高負荷発進（急登坂路発進）の場合などエンジントルクを増幅させたいときには、エンジン始動（表１(ａ),図７（ａ）参照）の後に、リングギヤブレーキ５３は開放状態としてリングギヤクラッチ５２を接続状態とし、キャリアクラッチ５１は開放状態のままとする（表１(ｇ)参照）。ここで、図７（ｇ）に破線で示すように、電動モータ４を発電状態とすると、電動モータ４がエンジントルク反力となってエンジントルクが増幅し、リングギヤ２５が正方向に回転するように電動モータ４とエンジンとを制御することによって車両を発進させることができる。
【００２２】
この状態から、キャリアクラッチ５１を徐々に係合させていけば、この係合完了時には、図７（ｇ）に実線で示すように、通常走行状態、つまり、エンジン走行状態（図７（ｄ）参照）、又はエンジンと電動モータ４との両方を用いた走行状態（図７（ｅ）参照）、又は電動モータ４により発電を行ないながらのエンジン走行状態（図７（ｆ）参照）に移行することができる。
【００２３】
また、車両が低速で（電動モータ４のみで）走行している際に回生制動条件（例えばアクセルオフ又はブレーキオン）が成立した場合には、キャリアクラッチ５１を接続状態として、リングギヤクラッチ５２及びリングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１(ｈ)参照）。そして、電動モータ４を発電状態とし、ＣＶＴ６をローギヤ側に制御すると、これにより、図７（ｈ）に示すように、ＣＶＴ６の入力軸６１の回転がプラネタリギヤ機構２を介して電動モータ４のロータ４１に伝達され、走行エネルギが発電エネルギ（電動モータ４を発電機として駆動するエネルギ）に変換される回生制動が行なわれる。
【００２４】
また、車両が中速以上で（エンジンのみで、又はエンジン及び電動モータ４で）走行している際に回生制動条件（例えばアクセルオフ又はブレーキオン）が成立した場合には、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２を接続状態として、リングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１(ｉ)参照）。そして、電動モータ４を発電状態とし、ＣＶＴ６をローギヤ側に制御しエンジン出力を下げると、これにより、図７（ｉ）に示すように、エンジン回転とＣＶＴ６の入力軸６１の回転とがプラネタリギヤ機構２を介して電動モータ４のロータ４１に伝達され、エンジン回転エネルギや走行エネルギが発電エネルギ（電動モータ４を発電機として駆動するエネルギ）に変換される回生制動が行なわれる。
【００２５】
さらに、エンジンの出力によって車両を後退させる場合には、キャリアクラッチ５１を接続状態として、リングギヤクラッチ５２を開放状態とし、さらにリングギヤブレーキ５３を開放状態からフリクション係合状態とする（表１(ｊ)参照）。リングギヤブレーキ５３をフリクション係合していき、プラネタリキャリア２４が逆方向に回転するようにＣＶＴ６を制御することで、図７（ｊ）に破線で示す状態から実線で示す状態へと移行して、エンジン回転によってプラネタリキャリア２４が逆回転駆動されて車両を後退走行させることができる。
【００２６】
【特許文献１】
特開２００２−１１８９０３号公報
【特許文献２】
特開２００２−１７１６０１号公報
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来技術では、電動モータ４を作動させない場合も含めて、モータ４のロータ４１は基本的に常時回転するようになっている。このため、エネルギ損失が生じるだけでなく、モータ４に熱が発生しやすくこの熱が周囲に悪影響を及ぼすことがある。また、回転しているモータを制御するときには逆起電力が作用する等によってモータ回転速度が速いほどモータの回転を制御するために高いバッテリ電圧が必要になる。
【００２８】
近年、ハイブリッド車のために高電圧バッテリが開発されているが、十分に高いバッテリ電圧を得るには、バッテリを複数接続することになり、車両のコスト増を招くと共に高電圧に対応した配慮が必要になる。
もちろん、車両の走行を電動モータに頼る場合を多くすれは、相応のバッテリ容量が必要になり、車両の重量増やコスト増は避けられないが、エンジンによる走行を主体にして電動モータによる走行を補助的に用いるならば、より容量の小さなバッテリでもよくなる。したがって、このようなハイブリッド車を考えた場合にも、不要な場合は電動モータ４を停止させ、また、電動モータは可能な限り低回転で作動させるようにしたい。
【００２９】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、電動モータは可能な限り低回転で作動させることができるとともに、効率よく回生制動を実施することができるようにした、ハイブリッド車を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明のハイブリッド車（請求項１）は、内燃機関と電動機との両方又は一方で発生した回転を変速機によって変速して駆動輪に伝達し走行するハイブリッド車であって、該電動機は回転駆動されることで発電機として作動しうるように構成され、該電動機の出力軸と該合トルク出力機構との間の動力伝達は維持しながら該内燃機関の出力トルクと電動機の出力トルクとを集合させて該変速機側に出力する合トルク出力機構と、該内燃機関の出力軸と該合トルク出力機構との間の動力の伝達を断接しうる断接手段と、該内燃機関の出力軸の回転を規制しうる第１回転規制手段と、をそなえ、該合トルク出力機構は、該内燃機関及び該電動機の回転軸と同軸上に設けられ、該内燃機関の回転軸に該断接手段を介して接続された第１入力回転要素と、該電動機の回転軸に接続された第２入力回転要素と、出力回転要素とをそなえ、該第１入力回転要素と該出力回転要素との間の差動を許容して該第１入力回転要素及び該第２入力回転要素と該出力回転要素との間で動力を伝達する差動許容型動力伝達機構であり、該第１回転規制手段は、該合トルク出力機構を収容するケーシングと、該第１入力回転要素との間に介装され、該ケーシングと、該電動機の回転軸との間に該電動機の回転軸の回転を規制しうる第２回転規制手段が介装され、該差動許容型動力伝達機構は、該第１入力回転要素をサンギヤとし、第２入力回転要素をリングギヤとし、該出力回転要素をプラネタリキャリアとする、遊星歯車機構であることを特徴としている。
【００３１】
これにより、本発明のハイブリッド車（請求項１）では、該内燃機関の出力のみにより該駆動輪を駆動させる際には、該電動機のロータを回転停止させることができ、不要なモータの回転を防止して、エネルギ損失を抑制して、モータの発熱を抑制することができる。また、モータの作動時の回転速度を抑えやすく、モータの回転を制御するためのバッテリの電圧を抑えることができる。
【００３３】
該電動機は、電動機を収容するケーシングに対して回転自在に装備されたステータと、該ステータに対して相対回転するロータと、該ロータと該ステータとの相対回転を適宜規制する第２回転規制手段と、該ケーシング側に固定されて該ステータ側の電極に摺接して該電極へ電気を供給するブラシとをそなえ、該合トルク出力機構は、該内燃機関の回転軸に該断接手段を介して接続された該ステータと、該ロータとをそなえ、該ステータと、該ロータとの間の差動を許容して該ステータと、該ロータとの間で動力を伝達する差動許容型動力伝達機構であることが好ましい（請求項２）。
【００３４】
該合トルク出力機構の出力軸と該変速機の該入力軸との間に、該合トルク出力機構の出力軸の回転を正転のまま該入力軸に出力する正転状態と該合トルク出力機構の出力軸の回転を逆転させて該入力軸に出力する逆転状態とを切り替える回転方向切替機構が介装されていることが好ましい（請求項３）。
【００３５】
該回転方向切替機構は、該電動機出力軸に接続されたサンギヤと、該変速機の該入力軸に接続されたキャリアと、リングギヤとを有する遊星歯車機構をそなえるとともに、該サンギヤと該キャリアとの間に該電動機出力軸の回転を正転のまま該入力軸に出力するためのフォワードクラッチが介装され、該リングギヤと該回転方向切替機構のケーシングとの間に該電動機出力軸の回転を逆転させて該入力軸に出力するリバースブレーキが介装されていることが好ましい（請求項４）。
該変速機は無段変速機であることが好ましい（請求項５）。
【００３６】
本ハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、従来技術のもの（図６参照）と同様に、プラネタリギヤ機構２Ａをそなえ、このプラネタリギヤ機構２Ａが、エンジン（内燃機関）３の出力トルクと電動機（以下、電動モータ又は単にモータという）４の出力トルクとを集合させて変速機６側に出力する合トルク出力機構として機能するようになっている。
【００３７】
つまり、本ハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、エンジン３と電動機４と変速機６を含む動力伝達機構１とを組み合わせて構成されており、動力伝達機構１のケーシング１１はエンジン３のシリンダブロックに一体に固設されている。
動力伝達機構１の入口部分には遊星歯車式動力伝達機構（単に、プラネタリギヤ機構という）２Ａがそなえられ、動力伝達機構１の中間部には変速機として無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）６がそなえられている。そして、エンジン３，モータ４と動力伝達機構１のＣＶＴ６との間には、回転方向切替機構１２が配設されている。したがって、エンジン３，モータ４からそれぞれ入力される回転は、回転方向切替機構１２を介してＣＶＴ６に入力されるようになっている。
【００３８】
また、動力伝達機構１の入口部分のプラネタリギヤ機構２Ａとエンジン３の回転軸３ａとの間には、モータ４の出力軸とプラネタリギヤ機構（合トルク出力機構）２Ａとの間の動力伝達は維持しながら、エンジン出力軸３ａとプラネタリギヤ機構２Ａとの間の動力の伝達を断接しうる断接手段としてエンジンクラッチ５６が介装されている。
【００３９】
プラネタリギヤ機構２Ａは、ダブルピニオンタイプに構成され、サンギヤ２１と、サンギヤ２１と噛合するインナピニオン２２及びインナピニオン２２と噛合するアウタピニオン２３と、ピニオン２２，２３を支持するプラネタリキャリア（単に、キャリアともいう）２４と、アウタピニオン２３と噛合するリングギヤ２５とをそなえている。
【００４０】
サンギヤ２１はエンジンクラッチ５６を介してエンジン回転軸３ａに接続される回転要素（第１入力回転要素）であり、リングギヤ２５は電動機（以下、電動モータ又は単にモータという）４のロータ（回転子）４１が接続される回転要素（第２入力回転要素）であり、キャリア２４は中間軸（遊星歯車式動力伝達機構２Ａの出力軸）２６，回転方向切替機構１２を介してＣＶＴ６の入力軸６１に接続可能な回転要素（出力回転要素）である。
【００４１】
したがって、プラネタリギヤ機構２Ａは、サンギヤ（第１入力回転要素）２１とキャリア（出力回転要素）２４との間の差動を許容してサンギヤ（第１入力回転要素）２１及びリングギヤ（第２入力回転要素）２５とキャリア（出力回転要素）２４との間で動力を伝達する差動許容型動力伝達機構として機能するようになっている。
【００４２】
また、サンギヤ（第１入力回転要素）２１とトランスミッションケーシング１１との間にはサンギヤブレーキ（第１回転規制手段）５７が介装され、モータ４のロータ４１とトランスミッションケーシング１１との間にはモータブレーキ（第２回転規制手段）５４が介装されている。
回転方向切替機構１２は、従来例（図５）と同様に、サンギヤ１２ａ，プラネタリピニオン１２ｂａ，１２ｂｂ，キャリア１２ｃ，リングギヤ１２ｄを有するプラネタリギヤ機構１２Ａが採用されている。つまり、プラネタリギヤ機構１２Ａのサンギヤ１２ａには、プラネタリギヤ機構２Ａのキャリア２４と一体結合された中間軸２６が直結されている。また、ピニオンギヤ１２ｂａ，１２ｂｂを支持するキャリア１２ｃがフォワードクラッチ１５を介してプラネタリギヤ機構２Ａ側の中間軸２６と接続されている。また、回転方向切替機構１２のキャリア１２ｃは、一方で（無段変速機６側で）、無段変速機６のプライマリプーリ６２と同軸一体の入力軸６１に連結されている。さらに、リングギヤ１２ｄとケーシング１１との間には、リバースブレーキ１４が介装されている。
【００４３】
したがって、エンジン３の回転やモータ４の回転は、プラネタリギヤ機構２Ａのキャリア２４から中間軸２６を通じて回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達されるようになっている。フォワードクラッチ１５が結合されてリバースブレーキ１４が開放されていれば、回転方向切替機構１２では、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとが直結されて、入力軸６１が中間軸２６と一体回転する。
【００４４】
一方、フォワードクラッチ１５が開放されてリバースブレーキ１４が結合されていれば、回転方向切替機構１２はダブルピニオンタイプのプラネタリギヤ機構であって、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとが相対回転可能になって且つリングギヤ１２ｄが回転をロックされるので、キャリア１２ｃはサンギヤ１２ａと逆方向に回転する。
【００４５】
また、フォワードクラッチ１５とリバースブレーキ１４とがともに結合されていれば、入力軸６１及び中間軸２６はロック状態になって、プラネタリギヤ機構２Ａにおいてはキャリア２４が、ＣＶＴ６においては入力軸６１に連結されたプライマリプーリ６２が、それぞれ回転をロックされる。したがって、このときには、プラネタリギヤ機構２Ａにおいて、サンギヤ２１とリングギヤ２５とが連動する。すなわち、サンギヤ２１に連結されたエンジン３とリングギヤ２５に連結されたモータ４とが連動する。
【００４６】
このときのサンギヤ２１の回転速度ωSとリングギヤ２５の回転速度ωRとの比（ωS：ωR）は、サンギヤ２１の歯数をＺS，リングギヤ２５の歯数をＺRとすると、（１／ＺS）：（１／ＺR）となり、ＺS＜ＺRなので、リングギヤ２５の回転速度ωRはサンギヤ２１の回転速度ωSよりも低速になる。つまり、リングギヤ２５に連結されたモータ４はサンギヤ２１に連結されたエンジン３よりも低速になる。
【００４７】
なお、ＣＶＴ６は、入力軸６１に連結されたプライマリプーリ６２と、プライマリプーリ６２にベルト６３を介して接続されたセカンダリプーリ６４とをそなえ、セカンダリプーリ６４にＣＶＴ６の出力軸６５が連結されている。なお、プライマリプーリ６２及びセカンダリプーリ６４は、可動シーブ６２ａ，６４ａ及び固定シーブ６２ｂ，６４ｂからなる。
【００４８】
さらに、出力軸６５の回転は、出力軸６５に固設されたギヤ６６及びカウンタシャフト７に固設されたカウンタギヤ７１からカウンタギヤ７２を介してリングギヤ８１からデファレンシャルギヤ８に伝達され、これにより、デファレンシャルギヤ８を介して左右の車輪軸（車輪駆動軸）９Ｌ，９Ｒが回転駆動されるようになっている。
【００４９】
なお、ＣＶＴ６と車輪軸（車輪駆動軸）９Ｌ，９Ｒとの間にはカウンタシャフト７が介在するので、車輪軸（車輪駆動軸）９Ｌ，９ＲはＣＶＴ６のプライマリプーリ６２，ベルト６３，セカンダリプーリ６４と同方向に回転する。
上記のフォワードクラッチ１５，リバースブレーキ１４，モータブレーキ５４，エンジンクラッチ５６及びサンギヤブレーキ５７は、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合される湿式多板式の油圧式摩擦係合装置であって、油圧制御回路（図示略）から供給される作動油によって摩擦係合するようになっている。表２に示すように、これらのクラッチ１５，５６及びブレーキ１４,５４，５７を適宜係脱することで、図２の共線図に示すような様々な動力伝達状態が達成される。
【００５０】
【表２】
つまり、モータ４でエンジン３を始動する場合には、フォワードクラッチ１５，リバースブレーキ１４及びエンジンクラッチ５６をともに結合してモータブレーキ５４及びサンギヤブレーキ５７は開放する［表２(ａ)参照］。これにより、モータ４やエンジン３が回転しても、ＣＶＴ６の入力軸６１にはこのモータ４やエンジン３の回転は伝達されない状態で、サンギヤ２１に連結されたエンジン３とリングギヤ２５に連結されたモータ４とが連動するようになる。そして、図２（ａ）に示すように、モータ４を回転させればエンジン３を始動させることができる。
【００５１】
なお、このときのモータ４の回転は、エンジン３と同方向であって、モータ４の回転速度に対してＺR／ＺS倍（ＺS＜ＺRなので、ＺR／ＺS＞１）に増速されてエンジン３が回転する。
また、車両停止中にモータ４を発電機として駆動して充電を行なう場合にも、フォワードクラッチ１５，リバースブレーキ１４及びエンジンクラッチ５６をともに結合してモータブレーキ５４及びサンギヤブレーキ５７は開放する［表２(ｂ)参照］。これにより、ＣＶＴ６の入力軸６１にモータ４やエンジン３の回転は伝達されず、且つ、サンギヤ２１に連結されたエンジン３とリングギヤ２５に連結されたモータ４とが連動するようになる。そして、図２（ｂ）に示すように、エンジン３でモータ４を回転させればモータ４が発電機として機能して発電が行なわれ充電を行なうことができる。このときのモータ４の回転も、エンジンと同方向となる。
【００５２】
車両を前進発進させる場合や低速走行させる場合には、リバースブレーキ１４及びエンジンクラッチ５６を接続状態として、フォワードクラッチ１５，モータブレーキ５４及びサンギヤブレーキ５７は開放状態とする［表２(ｃ)参照］。ここで、図２（ｃ）に示すように、エンジン３を回転させるとともにモータ４を発電状態とする。これにより、キャリア２４がサンギヤ２１と逆方向に回転し、キャリア２４の回転は中間軸２６を介して回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。フォワードクラッチ１５が開放されてリバースブレーキ１４が結合されているので、サンギヤ１２ａが回転するとキャリア１２ｃはサンギヤ１２ａと逆方向（したがって、エンジンと同方向）に回転する。このキャリア１２ｃの回転により、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と同方向に回転駆動され、エンジン３及びモータ（発電状態）４からＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力されることになり車両は前進発進する。低速時にはこの状態を維持し、速度の上昇に応じてモータ（発電状態）４の回転速度を低下させていく。
【００５３】
また、エンジン３のみで車両を走行させる場合には、リバースブレーキ１４及びエンジンクラッチ５６を接続状態として、フォワードクラッチ１５，モータブレーキ５４及びサンギヤブレーキ５７は開放状態として、発電状態のモータ４の速度を低下させこの速度が略０になった時点で、モータブレーキ５４を接続する［表２(ｄ)参照］。これにより、図２（ｄ）に示すように、リングギヤ２５が回転をロックされ、エンジン回転とともにサンギヤ２１が回転すると、サンギヤ２１の回転に応じてキャリア２４がサンギヤ２１と逆方向に回転してこの回転が中間軸２６を介して回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。フォワードクラッチ１５が開放されてリバースブレーキ１４が結合されているので、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとが相対回転可能で且つリングギヤ１２ｄが回転をロックされることになり、サンギヤ１２ａが回転するとキャリア１２ｃはサンギヤ１２ａと逆方向（したがって、エンジンと同方向）に回転する。このキャリア１２ｃの回転により、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と同方向に回転駆動され、エンジンからＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力されることになり車両は前進する。この時には、モータ４のロータ４１はモータブレーキ５４により停止される。
【００５４】
また、エンジン３とモータ４との両方の駆動力を用いて車両を走行させる場合には、リバースブレーキ１４及びエンジンクラッチ５６を接続状態として、フォワードクラッチ１５，モータブレーキ５４及びサンギヤブレーキ５７は開放状態とする［表２(ｅ)参照］。ここで、図２（ｅ）に示すように、エンジン３を回転させるとともにモータ４をエンジン３とは逆方向に回転させる。これにより、リングギヤ２５がサンギヤ２１と逆方向に回転し、リングギヤ２５固定時［エンジンのみでの走行、図２（ｄ）参照］よりもモータ４の回転分だけ増速されてキャリア２４が回転する。キャリア２４の回転は中間軸２６を介して回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。エンジンのみでの走行時と同様に、フォワードクラッチ１５が開放されてリバースブレーキ１４が結合されているので、サンギヤ１２ａが回転するとキャリア１２ｃはサンギヤ１２ａと逆方向（したがって、エンジンと同方向）に回転する。このキャリア１２ｃの回転により、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と同方向に回転駆動され、エンジン３及びモータ４からＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力されることになり車両は前進する。
【００５５】
さらに、走行中にモータ４により発電を行なう場合には、エンジン３のみでの走行状態、即ち、リバースブレーキ１４，モータブレーキ５４及びエンジンクラッチ５６を接続して、フォワードクラッチ１５及びサンギヤブレーキ５７は開放した状態から、モータブレーキ５４を開放する［表２(ｆ)参照］。そして、これとともに、モータ４を発電機として機能させ、エンジン出力を上げる。これにより、図２（ｆ）に示すように、エンジン３の出力は、キャリア２４側とリングギヤ２５側とに配分される。キャリア２４側に配分されたエンジン出力は中間軸２６から回転方向切替機構１２に伝達され、エンジン３と同方向に回転方向を切り替えられてＣＶＴ６への入力軸６１に入力される。リングギヤ２５側に配分されたエンジン出力は、リングギヤ２５と一体のロータ４１を回転駆動し、モータ４において発電が行なわれる。
【００５６】
また、エンジン３のみでの走行状態においてエンジントルクを増幅させたい場合にも、エンジン３のみでの走行状態、即ち、リバースブレーキ１４，モータブレーキ５４及びエンジンクラッチ５６を接続して、フォワードクラッチ１５及びサンギヤブレーキ５７は開放した状態から、モータブレーキ５４を開放する［表２(ｇ)参照］。そして、これとともに、モータ４を発電機として機能させれば、駆動力としてトルクを増幅させることができる。
【００５７】
また、エンジン３とモータ４との両方の駆動力を用いて車両を走行させる場合、リバースブレーキ１４及びエンジンクラッチ５６を接続して、フォワードクラッチ１５，モータブレーキ５４及びサンギヤブレーキ５７は開放した状態で［表２(ｅ)参照］、エンジントルクとモータトルクとを出力する。
エンジンのみでの走行状態、即ち、リバースブレーキ１４，モータブレーキ５４及びエンジンクラッチ５６を接続して、フォワードクラッチ１５及びサンギヤブレーキ５７を開放した状態［表２（ｄ）参照］で、緩減速回生制動条件（例えばアクセルオフ）が成立した場合には、図２（ｈ）に示すように、モータブレーキ５４を開放しながらモータ４を発電状態にするとともに、ＣＶＴ６をローギヤ側に制御してエンジン出力を下げると、エンジンブレーキ相当の減速度で車両を減速させることができる。
【００５８】
更に減速が必要な場合には、エンジンクラッチ５６を接続状態から開放状態に切り替えて、エンジン出力を必要最小限に下げるとともにサンギヤブレーキ５７を拘束すると、モータ４のみの回生制動により、エンジンブレーキ相当以上の減速度で車両を減速させることができる。
なお、上記の必要最低限のエンジン出力とは、エンジン３によって駆動される補機類、特に、ＣＶＴ６に作動油を供給する油圧ポンプの駆動を考慮したもので、一般に、ＣＶＴ６の作動に必要な油圧はエンジン駆動の油圧ポンプによって発生させるようになっており、ＣＶＴ６の作動に必要な油圧を確保するには相応のエンジン出力が必要になる。しかし、この油圧ポンプ等がエンジン以外の駆動源で作動するように構成されている場合や、エンジンで駆動される補記類が停止しても支障がない場合には、回生制動時にエンジン３を停止させることも考えられる。
【００５９】
さらに、エンジン３とモータ４の駆動力によって車両を後退させる場合には、フォワードクラッチ１５及びエンジンクラッチ５６を接続状態として、リバースブレーキ１４，モータブレーキ５４及びサンギヤブレーキ５７は開放状態とする［表２(ｉ)参照］。ここで、図２（ｉ）に示すように、エンジン３を回転させるとともにモータ４を発電状態とする。これにより、キャリア２４がサンギヤ２１と逆方向に回転し、キャリア２４の回転は中間軸２６を介して回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。フォワードクラッチ１５が接続されてリバースブレーキ１４が開放されているので、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとは同方向（したがって、エンジンと逆方向）に一体回転する。このキャリア１２ｃの回転により、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と逆方向に回転駆動され、エンジン３及びモータ（発電状態）４からＣＶＴ６に後退方向の回転力が入力されることになり車両は後退する。
【００６０】
また、モータ４の駆動力によって車両を後退させる場合には、リバースブレーキ１４及びサンギヤブレーキ５６を接続状態として、フォワードクラッチ１５，モータブレーキ５４及びエンジンクラッチ５６は開放状態とする［表２(ｊ)参照］。ここで、図２（ｊ）に示すように、エンジン３を回転させるとともにモータ４をエンジン３と同方向に回転させる。これにより、キャリア２４が、リングギヤ２５と同方向に回転し、キャリア２４の回転は中間軸２６を介して回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。フォワードクラッチ１５が開放されてリバースブレーキ１４が接続されているので、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとは逆方向に回転する。このキャリア１２ｃの回転により、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と逆方向に回転駆動され、モータ（駆動状態）４からＣＶＴ６に後退方向の回転力が入力されることになり車両は後退する。
【００６１】
本発明の第１実施形態としてのハイブリッド車は、上述のように構成されているので、車両の走行用駆動源としてモータ４を用いずにエンジンのみを用いる場合［表２（ｄ），図２（ｄ）参照］には、モータ４のロータ４１を停止させるので、不要なモータの回転を防止して、エネルギ損失を抑制することができ、モータの発熱を抑制することができる。これにより、モータ周囲への熱影響を抑制することができる。
【００６２】
また、モータ４のロータ４１とステータ４２との相対回転数を制御することで駆動力の伝達状態を制御する方式なので、常時、電動機の回転速度を抑え易くなる。
この結果、モータの回転を制御するためのバッテリの必要電圧を抑えることができる。したがって、モータの回転を制御するためのバッテリ電圧は低いものでよく、バッテリにかかるコストを削減することや、バッテリの重量を削減することが可能になり、ひいては車両の重量やコストを抑えることができ、ハイブリッド車の実用性を高めることができる。
【００６３】
特に、回生制動時には、エンジンクラッチ５６を開放状態に、サンギヤブレーキ５７を接続状態にすることによって、エンジン３とモータ４とを切り離して効率よくエネルギを回生できるので、これによりエネルギ効率が向上する利点もある。
もちろん、トルクコンバータを省略することができるので、構造の簡素化やコスト低減上も有利になる。
【００６４】
また、回転方向切替機構１２に遊星歯車機構１２Ａを利用しているので、回転方向の切り替えを、プラネタリギヤ機構（遊星歯車式動力伝達機構）２Ａとは独立して構成することができ、モータ４の回転速度Ｎｍをより低速に抑え易くなる。
また、変速機としてＣＶＴを用いることにより、エンジンとモータとを効率良く運転して、燃費の向上と走行性能の向上とを両立できる。
【００６５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明すると、図３,図４は本発明の第２実施形態としてのハイブリッド車を示すもので、図３はその駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図、図４はその電動機の要部を示す拡大断面図である。なお、図３において、図１と同符号は同様のものを示す。
【００６６】
本ハイブリッド車の駆動系は、図３に示すように、モータ４Ａ，合トルク出力機構，第２回転規制手段の各構成が第１実施形態のものと異なっており、他は第１実施形態と同様に構成されている。
つまり、図３に示すように、本実施形態では、動力伝達機構１の入口部分にそなえられるモータ４Ａは、エンジン３の回転軸３ａに直結されこのエンジン回転軸３ａと一体に回転するステータ４２と、エンジン回転軸３ａと同一軸心線上に配設された中間軸２６に直結されこの中間軸２６と一体に回転するロータ４１と、ケーシング１１に固設され回転するステータ４２に摺接して電力を供給するブラシ４３とをそなえている。そしてロータ４１とステータ４２との間には、モータクラッチ（第２回転規制手段）５９が介装されており、このモータクラッチ５９が接続されるとロータ４１とステータ４２とは一体に回転する。ステータ４２は回転するため、ロータ４１をインナロータ、ステータ４２をアウタロータとも称する。
【００６７】
なお、ステータ４２とブラシ４３との摺接部分については、図４に示すように、スリップリングを適用することが好ましい。つまり、ステータ４２と一体回転する円筒部４４（ここでは、エンジン回転軸３ａに直結されている）に集電環４５を設け、この集電環４５の外周にブラシ４３を摺接させることで、スリップリングを構成し、集電環４５とブラシ４３とを確実に摺接できるようするとともに、この摺接部の耐久性を確保できるようにすることができる。なお、４６はリード線である。
【００６８】
これ以外の部分は、第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。
本実施形態においても、フォワードクラッチ１５，リバースブレーキ１４，モータクラッチ５９，エンジンクラッチ５６，ステータブレーキ５８は、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合される湿式多板式の油圧式摩擦係合装置であって、油圧制御回路（図示略）から供給される作動油によって摩擦係合するようになっている。
【００６９】
表３に示すように、これらのクラッチ１５，５９，５６及びブレーキ１４,５８を適宜係脱することで、様々な動力伝達状態が達成される。
【００７０】
【表３】
つまり、モータ４でエンジン３を始動する場合には、フォワードクラッチ１５，リバースブレーキ１４及びエンジンクラッチ５６をともに結合してモータクラッチ５９及びステータブレーキ５８は開放する［表３(ａ)参照］。これにより、モータ４やエンジン３が回転しても、ＣＶＴ６の入力軸６１にはこのモータ４やエンジン３の回転は伝達されない状態で、モータ４が作動し（ロータ４１は回転停止でステータ４２が回転するように作動する）、モータ４のステータ４２とエンジン３の回転軸３ａとが一体回転できるようになる。そして、モータ４を回転させればエンジン３を始動させることができる。
【００７１】
なお、このときのモータ４の回転（ステータ４２の回転）は、エンジン３と同方向であって、エンジン３と等速度となる。
また、車両停止中にモータ４を発電機として駆動して充電を行なう場合にも、フォワードクラッチ１５，リバースブレーキ１４及びエンジンクラッチ５６をともに結合してモータクラッチ５９及びステータブレーキ５８は開放する［表３(ｂ)参照］。これにより、ＣＶＴ６の入力軸６１にモータ４やエンジン３の回転は伝達されず、且つ、エンジン３とモータ４（ステータ４２）とが連動するようになる。そして、エンジン３でモータ４を回転させればモータ４が発電機として機能して発電が行なわれ充電を行なうことができる。このときのモータ４の回転も、エンジンと同方向で等速度となる。
【００７２】
車両を前進発進させる場合や低速走行させる場合には、フォワードクラッチ１５及びエンジンクラッチ５６を接続状態として、リバースブレーキ１４，モータクラッチ５９及びステータブレーキ５８は開放状態とする［表３(ｃ)参照］。ここで、エンジン３を回転させるとともに、タービン４１の回転がエンジン回転と同方向になるようにモータ４を作動させる。この場合、エンジン出力の一部によってモータは発電機として運転される。
【００７３】
これにより、中間軸２６はエンジンと同方向に回転し、フォワードクラッチ１５が結合されてリバースブレーキ１４が開放されているので、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとが一体回転し、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と同方向に回転駆動され、エンジン３及びモータ４からＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力されることになり車両は前進発進する。低速時にはこの状態を維持し、速度の上昇に応じてモータ（電動状態又は発電状態）４の回転速度、即ち、タービン４１とステータ４２との相対回転速度を低下させていく。
【００７４】
また、エンジン３のみで車両を走行させる場合には、フォワードクラッチ１５及びエンジンクラッチ５６を接続状態、リバースブレーキ１４，モータクラッチ５９及びステータブレーキ５８は開放状態として、モータ４の速度（タービン４１とステータ４２との相対回転速度）を低下させこの速度が略０になった時点で、モータクラッチ５９を接続する［表３(ｄ)参照］。これにより、タービン４１とステータ４２とが一体回転するようになり、中間軸２６がエンジン３と一体回転する。フォワードクラッチ１５が結合されてリバースブレーキ１４が開放されているので、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとが一体回転し、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と同方向に回転駆動され、エンジン３からＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力されることになり車両は前進走行する。
【００７５】
さらに、走行中にモータ４により発電を行なう場合には、エンジン３のみでの走行状態、即ち、フォワードクラッチ１５，エンジンクラッチ５６及びモータクラッチ５９を接続し、リバースブレーキ１４及びステータブレーキ５８は開放した状態から、モータクラッチ５９を開放する［表３(ｆ)参照］。そして、これとともに、モータ４を発電機として機能させ、エンジン出力を上げる。これにより、エンジン３の出力は、一部をモータ４による発電に用いられ残りを車両の走行に用いられる。
【００７６】
また、エンジン３のみでの走行状態においてエンジントルクを増幅させたい場合にも、フォワードクラッチ１５，エンジンクラッチ５６及びモータクラッチ５９を接続し、リバースブレーキ１４及びステータブレーキ５８は開放した状態から、モータクラッチ５９を開放する［表３(ｇ)参照］。そして、これとともに、モータ４を発電機として機能させた時のモータトルクをエンジントルクよりも大きくすれば駆動力としてのトルクを増幅させることができる。
【００７７】
また、エンジン３とモータ４との両方を用いて車両を走行させている状態、即ち、フォワードクラッチ１５及びエンジンクラッチ５６を接続し、リバースブレーキ１４，モータクラッチ５９及びステータブレーキ５８は開放した状態で［表３(ｅ)参照］、エンジントルクとモータトルクとを出力する。
エンジンのみでの走行状態、即ち、リバースブレーキ１４，モータクラッチ５９及びエンジンクラッチ５６を接続して、フォワードクラッチ１５及びステータブレーキ５８を開放した状態［表３（ｄ）参照］で、緩減速回生制動条件（例えばアクセルオフ）が成立した場合には、図２（ｈ）に示すように、モータクラッチ５９を開放しながらモータ４を発電状態にするとともに、ＣＶＴ６をローギヤ側に制御してエンジン出力を下げると、エンジンブレーキ相当の減速度で車両を減速させることができる。
【００７８】
更に減速が必要な場合には、エンジンクラッチ５６を接続状態から開放状態に切り替えて、エンジン出力を必要最小限に下げるとともにステータブレーキ５８を拘束すると、モータ４のみの回生制動により、エンジンブレーキ相当以上の減速度で車両を減速させることができる。
なお、必要最低限のエンジン出力とは、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７９】
さらに、車両を後退させる場合には、リバースブレーキ１４及びエンジンクラッチ５６を接続状態として、フォワードクラッチ１４，モータクラッチ５９及びステータブレーキ５８は開放状態とする［表３(ｉ)参照］。ここで、エンジン３を回転させると同時にモータ４を発電状態にすると、中間軸２６がエンジン３と同方向に回転して、回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。リバースブレーキ１４が接続されてフォワードクラッチ１５が開放されているので、キャリア１２ｃはサンギヤ１２ａと逆方向（したがって、エンジンと逆方向）に回転する。このキャリア１２ｃの回転により、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と逆方向に回転駆動され、エンジン３からＣＶＴ６に後退方向の回転力が入力されることになり車両は後退する。
【００８０】
また、モータ４の出力によって車両を後退させる場合には、フォワードクラッチ１５及びステータブレーキ５８を接続状態として、リバースブレーキ１４，モータクラッチ５９及びエンジンクラッチ５６は開放状態とする［表３(ｊ)参照］。ここで、エンジン３を必要最低限回転させるとともにモータ４をエンジン３と逆方向に回転させる。これにより、中間軸２６がモータ４と同方向に回転して、回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。フォワードクラッチ１５が接続されてバースブレーキ１４が開放されているので、キャリア１２ｃはモータ４のロータ４１と同方向（したがって、エンジンと逆方向）に回転する。このキャリア１２ｃの回転により、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と逆方向に回転駆動され、モータ４からＣＶＴ６に後退方向の回転力が入力されることになり車両は後退する。
【００８１】
本発明の第２実施形態としてのハイブリッド車は、上述のように構成されているので、車両の走行用駆動源としてモータ４を用いずにエンジンのみを用いる場合［表３（ｄ）］には、モータ４のロータ４１を停止させるので、不要なモータの回転を防止して、エネルギ損失を抑制することができ、モータの発熱を抑制することができる。これにより、モータ周囲への熱影響を抑制することができる。
【００８２】
また、モータ４のロータ４１とステータ４２との相対回転数を制御することで駆動力の伝達状態を制御する方式なので、常時、電動機の回転速度を抑え易くなる。
例えば、エンジン３出力にモータ４の出力も加えて走行する場合にも、モータ４は、エンジン出力に出力を加える分だけステータ４２とロータ４１との間に差回転を与えればよく、モータ４の実質的な回転速度（ステータ４２とロータ４１との相対回転速度）を低く抑えることができる。
【００８３】
この結果、モータの回転を制御するためのバッテリの必要電圧を抑えることができる。したがって、モータの回転を制御するためのバッテリ電圧は低いものでよく、バッテリにかかるコストを削減することや、バッテリの重量を削減することが可能になり、ひいては車両の重量やコストを抑えることができ、ハイブリッド車の実用性を高めることができる。
【００８４】
特に、回生制動時には、エンジンクラッチ５６を開放状態に、ステータブレーキ５８を接続状態にすることによって、エンジン３とモータ４とを切り離して効率よくエネルギを回生できるので、これによりエネルギ効率が向上する利点もある。
もちろん、トルクコンバータを省略することができるので、構造の簡素化やコスト低減上も有利になる。
また、変速機としてＣＶＴを用いることにより、エンジンとモータとを効率良く運転して、燃費の向上と走行性能の向上との両立できる。
【００８５】
［その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００８６】
つまり、本発明は、内燃機関と電動機との両方又は一方の回転を変速機によって変速して駆動輪に伝達し走行するハイブリッド車であって、電動機を、ステータと、ロータと、ロータとステータとの相対回転を適宜規制する回転規制手段とをそなえるようにして、ロータに接続された電動機出力軸と変速機の入力軸との間に回転方向切替機構をそなえ、ステータが内燃機関の回転軸に接続され回転自在に装備されていればよく、他の構成は、上述の実施形態のものに限定されない。
【００８７】
例えば、変速機として、ベルト式無段変速機のほかにトロイダル式無段変速機を用いたり、或いは、有段変速機を用いたりすることも考えられる。
また、回転規制手段も、ブレーキ機構を用いたものに限定されるものではない。
【００８８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明のハイブリッド車によれば、モータのロータとステータとの相対回転数を制御することで駆動力の伝達状態を制御する方式なので、電動機の回転速度を抑え易くなり、電動機の回転を制御するためのバッテリの必要電圧を抑えるうえで有利になる。また、構造の簡素化やコスト低減上も有利になるうえに、回生制動時には、断接手段によって、電動機の出力軸と合トルク出力機構との間の動力伝達は維持しながら内燃機関の出力軸と合トルク出力機構との間の動力伝達を遮断することにより、内燃機関と電動機とを切り離して効率よくエネルギを回生できるので、これによりエネルギ効率が向上する利点もある。
【００８９】
請求項２，３記載の本発明のハイブリッド車によれば、電動機の回転速度を抑えることができ、電動機の回転を制御するためのバッテリの必要電圧を抑えることができる。したがって、電動機の回転を制御するためのバッテリにかかるコストを削減することや、バッテリの重量を削減することが可能になり、ひいては車両の重量やコストを抑えることができ、ハイブリッド車の実用性を高めることができる。
【００９０】
請求項４記載の本発明のハイブリッド車によれば、電動機を用いずに内燃機関のみを用いて車両を駆動する場合には、電動機の作動を停止させるので、不要な電動機の作動を防止して、エネルギ損失を抑制することができ、モータの発熱を抑制することができる。これにより、電動機周囲への熱影響を抑制することができる。また、電動機を比較的低速で用い易くなるため、電動機の作動時の回転速度を抑えて、電動機の回転を制御するためのバッテリの必要電圧をより抑えることができる。
【００９１】
請求項５，６記載の本発明のハイブリッド車によれば、回転方向切替機構により、回転方向の切り替えを、遊星歯車式動力伝達機構とは独立して構成することができ、電動機の回転速度をより低速に抑え易くなる。
また、変速機として無段変速機を用いることにより、エンジンとモータとを効率良く運転して、燃費の向上と走行性能の向上との両立できる（請求項７）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としてのハイブリッド車の駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図である。
【図２】本発明の第１実施形態としてのハイブリッド車の駆動系におけるプラネタリギヤの各要素の共線図であり、作動態様毎にそれぞれ（ａ）〜（ｊ）に示す。
【図３】本発明の第２実施形態としてのハイブリッド車の駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図である。
【図４】本発明の第２実施形態としてのハイブリッド車の駆動系におけるプラネタリギヤの各要素の共線図であり、作動態様毎にそれぞれ（ａ）〜（ｊ）に示す。
【図５】従来技術（特許文献１）のハイブリッド車の駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図である。
【図６】従来技術（特許文献２）のハイブリッド車の駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図である。
【図７】従来技術（特許文献２）のハイブリッド車の駆動系におけるプラネタリギヤの各要素の共線図であり、作動態様毎にそれぞれ（ａ）〜（ｊ）に示す。
【符号の説明】
１ トランスミッション
２ プラネタリギヤ機構
３ エンジンの回転軸
４ 電動モータ
６ ＣＶＴ
７ カウンタシャフト
８ デファレンシャルギヤ
９Ｌ，９Ｒ 車輪軸（車輪駆動軸）
１１ トランスミッションケーシング
１２ 回転方向切替機構
１２Ａ プラネタリギヤ機構
１２ａ サンギヤ
１２ｂａ インナピニオン
１２ｂｂ アウタピニオン
１２ｃ キャリア
１２ｄ リングギヤ
１４ リバースブレーキ
１５ フォワードクラッチ
２１ サンギヤ
２２ インナピニオン
２３ アウタピニオン
２４,２７ プラネタリキャリア
２５ リングギヤ
２６ プラネタリピニオン
４１ ロータ（回転子）
４２ ステ−タ
５４ モータブレーキ（第２回転規制手段）
５６ エンジンクラッチ（断接手段）
５７ サンギヤブレーキ（第１回転規制手段）
５８ ステータブレーキ（第１回転規制手段）
５９ モータクラッチ（第２回転規制手段）
６１ 入力軸
６２ プライマリプーリ
６２ａ，６４ａ 可動シーブ
６２ｂ，６４ｂ 固定シーブ
６３ ベルト
６４ セカンダリプーリ
６５ 出力軸
６６ ギヤ
７１ カウンタギヤ
７２ カウンタギヤ
８１ リングギヤ
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両を駆動するために内燃機関と電動機とを共に装備したハイブリッド車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両を駆動するために内燃機関（以下、エンジンという）と電動機（以下、電動モータ又は単にモータという）とを共に装備したハイブリッド車の開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１は、トランスミッションの全長，重量，コスト等を増大させることなく、モータ単独やエンジン単独やエンジンと電気モータとの併用といった種々の駆動状況でも前進，後退を達成でき、また、減速時のエネルギ回生をできるようにしたハイブリッド車であり、図５に示すように構成されている。
【０００３】
つまり、図５に示すように、このハイブリッド車は、エンジン３とモータ４とトランスミッション（変速機）を含む動力伝達機構１とを組み合わせて構成されており、動力伝達機構１のケーシング１１はエンジン３のシリンダブロックに一体に固設されている。また、モータ４は、エンジン３の出力軸３ａと同軸に設けられ、ロータ４１と同軸一体に設けられたモータ４の出力軸４３内を、エンジン３の出力軸３ａが貫通している。また、モータ４のステータ４２は、ケーシング１１に固定されている。
【０００４】
そして、エンジン３，モータ４と動力伝達機構１の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）６との間には、回転方向切替機構１２が配設され、また、エンジン３と回転方向切替機構１２との間には、トルクコンバータ１３が介装されている。したがって、エンジン３，モータ４からそれぞれ入力される回転は、回転方向切替機構１２を介して無段変速機構６に入力され、このうち、エンジン３から入力される回転はトルクコンバータ１３，回転方向切替機構１２を介して無段変速機構６に入力されるようになっている。
【０００５】
回転方向切替機構１２としては、プラネタリギヤユニットが採用されており、そのサンギヤ１２ａには、エンジン３の出力軸３ａが連結され、ピニオンギヤ１２ｂを支持するキャリア１２ｃには、モータ４のロータ４１に同軸一体に固設された出力軸４３が連結されている。したがって、エンジン３の回転はサンギヤ１２ａから入力され、モータ４の回転はキャリア１２ｃから入力されるようになっている。なお、ピニオンギヤ１２ｂは、互いに噛合するインナピニオン１２ｂａとアウタピニオン１２ｂｂとからなるダブルピニオンギヤであり、インナピニオン１２ｂａはサンギヤ１２ａと噛合し、アウタピニオン１２ｂｂはリングギヤ１２ｄと噛合している。
【０００６】
回転方向切替機構１２から無段変速機６への回転の出力は、キャリア１２ｃから行なわれるようになっている。つまり、キャリア１２ｃの無段変速機６側には、無段変速機６のプライマリプーリ６２と同軸一体の入力軸６１が連結されており、サンギヤ１２ａ，キャリア１２ｃにそれぞれ入力されたエンジン３，モータ４の回転をキャリア１２ｃから入力軸６１に出力するようになっている。
【０００７】
また、リングギヤ１２ｄにはリバースブレーキ１４が設けられている。このリバースブレーキ１４はケーシング１１に固定されているので、リバースブレーキ１４を接続（オン）することによってリングギヤ１２ｄの回転を拘束できるようになっている。一方、リバースブレーキ１４が解除（オフ）されたときには、リングギヤ１２ｄは回転自在となり、ピニオンギヤ１２ｂの自転，公転に応じて回転するようになっている。
【０００８】
また、無段変速機６の入力軸６１の内側には、クラッチ１５が配設されている。このクラッチ１５は、サンギヤ１２ａから無段変速機６側に延設されたシャフト１６と、入力軸６１とを連結切り離しするように設けられており、クラッチ１５を接続（オン）することによって、シャフト１６と一体のサンギヤ１２ａと、入力軸６１と一体のキャリア１２ｃとは互いに拘束されて一体に回転するようになっている。
【０００９】
無段変速機６は、プライマリプーリ６２とセカンダリプーリ６４とベルト６３とから構成されており、回転方向切替機構１２から入力軸６１に入力された回転は、入力軸６１と同軸一体のプライマリプーリ６２からベルト６３を介してセカンダリプーリ６４へ入力されるようになっている。
プライマリプーリ６２，セカンダリプーリ６４はそれぞれ固定シーブ６２ａ，６４ａと可動シーブ６２ｂ，６４ｂとをそなえ、セカンダリプーリ６４に結合された出力軸６５の回転が、出力軸６５に固設されたギヤ６６及びカウンタシャフト７に固設されたカウンタギヤ７１からカウンタギヤ７２を介してリングギヤ８１からデファレンシャルギヤ８に伝達され、これにより、デファレンシャルギヤ８を介して左右の車輪軸（車輪駆動軸）９Ｌ，９Ｒが回転駆動されるようになっている。
【００１０】
また、エンジン及びモータと変速機との間にエンジンやモータの回転を吸収しうるプラネタリギヤ機構を介装してトルクコンバータを省略することでトランスミッション部分の全長を短縮できるようにしたものが開発されている（例えば、特許文献２参照）。
図６は特許文献２に開示された従来技術のハイブリッド車の駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図である。図６に示すように、トランスミッション１の入口部分にはプラネタリギヤ機構２がそなえられている。このプラネタリギヤ機構２は、ダブルピニオンタイプに構成され、サンギヤ２１と、サンギヤ２１と噛合するインナピニオン２２及びインナピニオン２２と噛合するアウタピニオン２３と、ピニオン２２，２３を支持するキャリア２４と、アウタピニオン２３と噛合するリングギヤ２５とをそなえている。
【００１１】
サンギヤ２１はエンジンの回転軸３に接続され、キャリア２４に電動モータ４のロータ（回転子）４１が接続されている。また、この一方で、キャリア２４はキャリアクラッチ５１を介して、リングギヤ２５はリングギヤクラッチ５２を介して、ＣＶＴ６の入力軸６１に接続可能になっている。また、トランスミッションケーシング１１とリングギヤ２５との間にはリングギヤブレーキ５３が介装されている。さらに、トランスミッションケーシング１１には、ロータ４１と対向するように電動モータ４のステ−タ４２が設けられている。
【００１２】
ＣＶＴ６は、入力軸６１に連結されたプライマリプーリ６２と、プライマリプーリ６２にベルト６３を介して接続されたセカンダリプーリ６４とをそなえ、セカンダリプーリ６４にＣＶＴ６の出力軸６５が連結されている。なお、プライマリプーリ６２及びセカンダリプーリ６４は、可動シーブ６２ａ，６４ａ及び固定シーブ６２ｂ，６４ｂからなる。
【００１３】
さらに、出力軸６５の回転は、出力軸６５に固設されたギヤ６６及びカウンタシャフト７に固設されたカウンタギヤ７１からカウンタギヤ７２を介してリングギヤ８１からデファレンシャルギヤ８に伝達され、これにより、デファレンシャルギヤ８を介して左右の車輪軸（車輪駆動軸）９Ｌ，９Ｒが回転駆動されるようになっている。
【００１４】
上記のキャリアクラッチ５１，リングギヤクラッチ５２，リングギヤブレーキ５３は、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる湿式多板式の油圧式摩擦係合装置であって、油圧制御回路（図示略）から供給される作動油によって摩擦係合するようになっている。表１に示すように、これらのクラッチ５１，５２及びブレーキ５３を適宜係脱することで、図７の共線図に示すような様々な動力伝達状態が達成される。
【００１５】
【表１】
【００１６】
また、車両停止中に電動モータ４を発電機として駆動して充電を行なう場合にも、リングギヤブレーキ５３のみ接続状態として、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２は開放状態とする（表１(ｂ)参照）。そして、図７（ｂ）に示すように、エンジンで電動モータ４を回転させれば電動モータ４が発電機として機能して発電が行なわれ充電を行なうことができる。このときのモータ４の回転も、エンジンとは逆回転となる。また、もちろん、このときにも駆動輪には動力は伝わらない。
【００１７】
電動モータ４のみで車両を走行させる場合には、キャリアクラッチ５１のみ接続状態として、リングギヤクラッチ５２及びリングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１(ｃ)参照）。そして、エンジンからの入力はないもの（即ち、サンギヤ停止）とすれば、電動モータ４の回転が図７（ｃ）に太実線で示すように、電動モータ４をエンジンとは逆方向に回転させることでＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力され車両は前進し、図７（ｃ）に破線で示すように、電動モータ４をエンジンと同方向に回転させることでＣＶＴ６に後退方向の回転力が入力され車両は後退する。
【００１８】
一方、エンジンのみで車両を走行させる場合には、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２を接続状態として、リングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１(ｄ)参照）。これにより、図７（ｄ）に示すように、サンギヤ２１とプラネタリキャリア２４とリングギヤ２５とＣＶＴ６への入力軸６１とが一体回転する直結状態となり、エンジンのみを作動させると、エンジンからＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力され車両は前進する。
【００１９】
また、エンジンと電動モータ４との両方を用いて車両を走行させる場合には、上記と同様に、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２を接続状態として、リングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１(ｅ)参照）。これにより、図７（ｅ）に示すように、サンギヤ２１とプラネタリキャリア２４とリングギヤ２５とＣＶＴ６への入力軸６１とが一体回転する直結状態となり、エンジン及び電動モータ４を作動させると、エンジン及び電動モータ４からＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力され車両は前進する。
【００２０】
さらに、走行中に電動モータ４により発電を行なう場合には、上記と同様に、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２を接続状態として、リングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１(ｆ)参照）。これにより、図７（ｆ）に示すように、サンギヤ２１とプラネタリキャリア２４とリングギヤ２５とＣＶＴ６への入力軸６１とが一体回転する直結状態となり、エンジンを作動させるとともに電動モータ４を発電機作動の状態とすれば、エンジンの駆動力の一部が発電機としての電動モータ４を回転駆動すると共に、エンジンの残りの駆動力がＣＶＴ６に前進方向の回転力として入力され車両は前進する。
【００２１】
また、バッテリ容量が少なくて電動モータ４による発進を回避したい場合や、極低車速高負荷発進（急登坂路発進）の場合などエンジントルクを増幅させたいときには、エンジン始動（表１(ａ),図７（ａ）参照）の後に、リングギヤブレーキ５３は開放状態としてリングギヤクラッチ５２を接続状態とし、キャリアクラッチ５１は開放状態のままとする（表１(ｇ)参照）。ここで、図７（ｇ）に破線で示すように、電動モータ４を発電状態とすると、電動モータ４がエンジントルク反力となってエンジントルクが増幅し、リングギヤ２５が正方向に回転するように電動モータ４とエンジンとを制御することによって車両を発進させることができる。
【００２２】
この状態から、キャリアクラッチ５１を徐々に係合させていけば、この係合完了時には、図７（ｇ）に実線で示すように、通常走行状態、つまり、エンジン走行状態（図７（ｄ）参照）、又はエンジンと電動モータ４との両方を用いた走行状態（図７（ｅ）参照）、又は電動モータ４により発電を行ないながらのエンジン走行状態（図７（ｆ）参照）に移行することができる。
【００２３】
また、車両が低速で（電動モータ４のみで）走行している際に回生制動条件（例えばアクセルオフ又はブレーキオン）が成立した場合には、キャリアクラッチ５１を接続状態として、リングギヤクラッチ５２及びリングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１(ｈ)参照）。そして、電動モータ４を発電状態とし、ＣＶＴ６をローギヤ側に制御すると、これにより、図７（ｈ）に示すように、ＣＶＴ６の入力軸６１の回転がプラネタリギヤ機構２を介して電動モータ４のロータ４１に伝達され、走行エネルギが発電エネルギ（電動モータ４を発電機として駆動するエネルギ）に変換される回生制動が行なわれる。
【００２４】
また、車両が中速以上で（エンジンのみで、又はエンジン及び電動モータ４で）走行している際に回生制動条件（例えばアクセルオフ又はブレーキオン）が成立した場合には、キャリアクラッチ５１及びリングギヤクラッチ５２を接続状態として、リングギヤブレーキ５３は開放状態とする（表１(ｉ)参照）。そして、電動モータ４を発電状態とし、ＣＶＴ６をローギヤ側に制御しエンジン出力を下げると、これにより、図７（ｉ）に示すように、エンジン回転とＣＶＴ６の入力軸６１の回転とがプラネタリギヤ機構２を介して電動モータ４のロータ４１に伝達され、エンジン回転エネルギや走行エネルギが発電エネルギ（電動モータ４を発電機として駆動するエネルギ）に変換される回生制動が行なわれる。
【００２５】
さらに、エンジンの出力によって車両を後退させる場合には、キャリアクラッチ５１を接続状態として、リングギヤクラッチ５２を開放状態とし、さらにリングギヤブレーキ５３を開放状態からフリクション係合状態とする（表１(ｊ)参照）。リングギヤブレーキ５３をフリクション係合していき、プラネタリキャリア２４が逆方向に回転するようにＣＶＴ６を制御することで、図７（ｊ）に破線で示す状態から実線で示す状態へと移行して、エンジン回転によってプラネタリキャリア２４が逆回転駆動されて車両を後退走行させることができる。
【００２６】
【特許文献１】
特開２００２−１１８９０３号公報
【特許文献２】
特開２００２−１７１６０１号公報
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来技術では、電動モータ４を作動させない場合も含めて、モータ４のロータ４１は基本的に常時回転するようになっている。このため、エネルギ損失が生じるだけでなく、モータ４に熱が発生しやすくこの熱が周囲に悪影響を及ぼすことがある。また、回転しているモータを制御するときには逆起電力が作用する等によってモータ回転速度が速いほどモータの回転を制御するために高いバッテリ電圧が必要になる。
【００２８】
近年、ハイブリッド車のために高電圧バッテリが開発されているが、十分に高いバッテリ電圧を得るには、バッテリを複数接続することになり、車両のコスト増を招くと共に高電圧に対応した配慮が必要になる。
もちろん、車両の走行を電動モータに頼る場合を多くすれは、相応のバッテリ容量が必要になり、車両の重量増やコスト増は避けられないが、エンジンによる走行を主体にして電動モータによる走行を補助的に用いるならば、より容量の小さなバッテリでもよくなる。したがって、このようなハイブリッド車を考えた場合にも、不要な場合は電動モータ４を停止させ、また、電動モータは可能な限り低回転で作動させるようにしたい。
【００２９】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、電動モータは可能な限り低回転で作動させることができるとともに、効率よく回生制動を実施することができるようにした、ハイブリッド車を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明のハイブリッド車（請求項１）は、内燃機関と電動機との両方又は一方で発生した回転を変速機によって変速して駆動輪に伝達し走行するハイブリッド車であって、該電動機は回転駆動されることで発電機として作動しうるように構成され、該電動機の出力軸と該合トルク出力機構との間の動力伝達は維持しながら該内燃機関の出力トルクと電動機の出力トルクとを集合させて該変速機側に出力する合トルク出力機構と、該内燃機関の出力軸と該合トルク出力機構との間の動力の伝達を断接しうる断接手段と、該内燃機関の出力軸の回転を規制しうる第１回転規制手段と、をそなえ、該合トルク出力機構は、該内燃機関及び該電動機の回転軸と同軸上に設けられ、該内燃機関の回転軸に該断接手段を介して接続された第１入力回転要素と、該電動機の回転軸に接続された第２入力回転要素と、出力回転要素とをそなえ、該第１入力回転要素と該出力回転要素との間の差動を許容して該第１入力回転要素及び該第２入力回転要素と該出力回転要素との間で動力を伝達する差動許容型動力伝達機構であり、該第１回転規制手段は、該合トルク出力機構を収容するケーシングと、該第１入力回転要素との間に介装され、該ケーシングと、該電動機の回転軸との間に該電動機の回転軸の回転を規制しうる第２回転規制手段が介装され、該差動許容型動力伝達機構は、該第１入力回転要素をサンギヤとし、第２入力回転要素をリングギヤとし、該出力回転要素をプラネタリキャリアとする、遊星歯車機構であることを特徴としている。
【００３１】
これにより、本発明のハイブリッド車（請求項１）では、該内燃機関の出力のみにより該駆動輪を駆動させる際には、該電動機のロータを回転停止させることができ、不要なモータの回転を防止して、エネルギ損失を抑制して、モータの発熱を抑制することができる。また、モータの作動時の回転速度を抑えやすく、モータの回転を制御するためのバッテリの電圧を抑えることができる。
【００３３】
該電動機は、電動機を収容するケーシングに対して回転自在に装備されたステータと、該ステータに対して相対回転するロータと、該ロータと該ステータとの相対回転を適宜規制する第２回転規制手段と、該ケーシング側に固定されて該ステータ側の電極に摺接して該電極へ電気を供給するブラシとをそなえ、該合トルク出力機構は、該内燃機関の回転軸に該断接手段を介して接続された該ステータと、該ロータとをそなえ、該ステータと、該ロータとの間の差動を許容して該ステータと、該ロータとの間で動力を伝達する差動許容型動力伝達機構であることが好ましい（請求項２）。
【００３４】
該合トルク出力機構の出力軸と該変速機の該入力軸との間に、該合トルク出力機構の出力軸の回転を正転のまま該入力軸に出力する正転状態と該合トルク出力機構の出力軸の回転を逆転させて該入力軸に出力する逆転状態とを切り替える回転方向切替機構が介装されていることが好ましい（請求項３）。
【００３５】
該回転方向切替機構は、該電動機出力軸に接続されたサンギヤと、該変速機の該入力軸に接続されたキャリアと、リングギヤとを有する遊星歯車機構をそなえるとともに、該サンギヤと該キャリアとの間に該電動機出力軸の回転を正転のまま該入力軸に出力するためのフォワードクラッチが介装され、該リングギヤと該回転方向切替機構のケーシングとの間に該電動機出力軸の回転を逆転させて該入力軸に出力するリバースブレーキが介装されていることが好ましい（請求項４）。
該変速機は無段変速機であることが好ましい（請求項５）。
【００３６】
本ハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、従来技術のもの（図６参照）と同様に、プラネタリギヤ機構２Ａをそなえ、このプラネタリギヤ機構２Ａが、エンジン（内燃機関）３の出力トルクと電動機（以下、電動モータ又は単にモータという）４の出力トルクとを集合させて変速機６側に出力する合トルク出力機構として機能するようになっている。
【００３７】
つまり、本ハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、エンジン３と電動機４と変速機６を含む動力伝達機構１とを組み合わせて構成されており、動力伝達機構１のケーシング１１はエンジン３のシリンダブロックに一体に固設されている。
動力伝達機構１の入口部分には遊星歯車式動力伝達機構（単に、プラネタリギヤ機構という）２Ａがそなえられ、動力伝達機構１の中間部には変速機として無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）６がそなえられている。そして、エンジン３，モータ４と動力伝達機構１のＣＶＴ６との間には、回転方向切替機構１２が配設されている。したがって、エンジン３，モータ４からそれぞれ入力される回転は、回転方向切替機構１２を介してＣＶＴ６に入力されるようになっている。
【００３８】
また、動力伝達機構１の入口部分のプラネタリギヤ機構２Ａとエンジン３の回転軸３ａとの間には、モータ４の出力軸とプラネタリギヤ機構（合トルク出力機構）２Ａとの間の動力伝達は維持しながら、エンジン出力軸３ａとプラネタリギヤ機構２Ａとの間の動力の伝達を断接しうる断接手段としてエンジンクラッチ５６が介装されている。
【００３９】
プラネタリギヤ機構２Ａは、ダブルピニオンタイプに構成され、サンギヤ２１と、サンギヤ２１と噛合するインナピニオン２２及びインナピニオン２２と噛合するアウタピニオン２３と、ピニオン２２，２３を支持するプラネタリキャリア（単に、キャリアともいう）２４と、アウタピニオン２３と噛合するリングギヤ２５とをそなえている。
【００４０】
サンギヤ２１はエンジンクラッチ５６を介してエンジン回転軸３ａに接続される回転要素（第１入力回転要素）であり、リングギヤ２５は電動機（以下、電動モータ又は単にモータという）４のロータ（回転子）４１が接続される回転要素（第２入力回転要素）であり、キャリア２４は中間軸（遊星歯車式動力伝達機構２Ａの出力軸）２６，回転方向切替機構１２を介してＣＶＴ６の入力軸６１に接続可能な回転要素（出力回転要素）である。
【００４１】
したがって、プラネタリギヤ機構２Ａは、サンギヤ（第１入力回転要素）２１とキャリア（出力回転要素）２４との間の差動を許容してサンギヤ（第１入力回転要素）２１及びリングギヤ（第２入力回転要素）２５とキャリア（出力回転要素）２４との間で動力を伝達する差動許容型動力伝達機構として機能するようになっている。
【００４２】
また、サンギヤ（第１入力回転要素）２１とトランスミッションケーシング１１との間にはサンギヤブレーキ（第１回転規制手段）５７が介装され、モータ４のロータ４１とトランスミッションケーシング１１との間にはモータブレーキ（第２回転規制手段）５４が介装されている。
回転方向切替機構１２は、従来例（図５）と同様に、サンギヤ１２ａ，プラネタリピニオン１２ｂａ，１２ｂｂ，キャリア１２ｃ，リングギヤ１２ｄを有するプラネタリギヤ機構１２Ａが採用されている。つまり、プラネタリギヤ機構１２Ａのサンギヤ１２ａには、プラネタリギヤ機構２Ａのキャリア２４と一体結合された中間軸２６が直結されている。また、ピニオンギヤ１２ｂａ，１２ｂｂを支持するキャリア１２ｃがフォワードクラッチ１５を介してプラネタリギヤ機構２Ａ側の中間軸２６と接続されている。また、回転方向切替機構１２のキャリア１２ｃは、一方で（無段変速機６側で）、無段変速機６のプライマリプーリ６２と同軸一体の入力軸６１に連結されている。さらに、リングギヤ１２ｄとケーシング１１との間には、リバースブレーキ１４が介装されている。
【００４３】
したがって、エンジン３の回転やモータ４の回転は、プラネタリギヤ機構２Ａのキャリア２４から中間軸２６を通じて回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達されるようになっている。フォワードクラッチ１５が結合されてリバースブレーキ１４が開放されていれば、回転方向切替機構１２では、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとが直結されて、入力軸６１が中間軸２６と一体回転する。
【００４４】
一方、フォワードクラッチ１５が開放されてリバースブレーキ１４が結合されていれば、回転方向切替機構１２はダブルピニオンタイプのプラネタリギヤ機構であって、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとが相対回転可能になって且つリングギヤ１２ｄが回転をロックされるので、キャリア１２ｃはサンギヤ１２ａと逆方向に回転する。
【００４５】
また、フォワードクラッチ１５とリバースブレーキ１４とがともに結合されていれば、入力軸６１及び中間軸２６はロック状態になって、プラネタリギヤ機構２Ａにおいてはキャリア２４が、ＣＶＴ６においては入力軸６１に連結されたプライマリプーリ６２が、それぞれ回転をロックされる。したがって、このときには、プラネタリギヤ機構２Ａにおいて、サンギヤ２１とリングギヤ２５とが連動する。すなわち、サンギヤ２１に連結されたエンジン３とリングギヤ２５に連結されたモータ４とが連動する。
【００４６】
このときのサンギヤ２１の回転速度ωSとリングギヤ２５の回転速度ωRとの比（ωS：ωR）は、サンギヤ２１の歯数をＺS，リングギヤ２５の歯数をＺRとすると、（１／ＺS）：（１／ＺR）となり、ＺS＜ＺRなので、リングギヤ２５の回転速度ωRはサンギヤ２１の回転速度ωSよりも低速になる。つまり、リングギヤ２５に連結されたモータ４はサンギヤ２１に連結されたエンジン３よりも低速になる。
【００４７】
なお、ＣＶＴ６は、入力軸６１に連結されたプライマリプーリ６２と、プライマリプーリ６２にベルト６３を介して接続されたセカンダリプーリ６４とをそなえ、セカンダリプーリ６４にＣＶＴ６の出力軸６５が連結されている。なお、プライマリプーリ６２及びセカンダリプーリ６４は、可動シーブ６２ａ，６４ａ及び固定シーブ６２ｂ，６４ｂからなる。
【００４８】
さらに、出力軸６５の回転は、出力軸６５に固設されたギヤ６６及びカウンタシャフト７に固設されたカウンタギヤ７１からカウンタギヤ７２を介してリングギヤ８１からデファレンシャルギヤ８に伝達され、これにより、デファレンシャルギヤ８を介して左右の車輪軸（車輪駆動軸）９Ｌ，９Ｒが回転駆動されるようになっている。
【００４９】
なお、ＣＶＴ６と車輪軸（車輪駆動軸）９Ｌ，９Ｒとの間にはカウンタシャフト７が介在するので、車輪軸（車輪駆動軸）９Ｌ，９ＲはＣＶＴ６のプライマリプーリ６２，ベルト６３，セカンダリプーリ６４と同方向に回転する。
上記のフォワードクラッチ１５，リバースブレーキ１４，モータブレーキ５４，エンジンクラッチ５６及びサンギヤブレーキ５７は、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合される湿式多板式の油圧式摩擦係合装置であって、油圧制御回路（図示略）から供給される作動油によって摩擦係合するようになっている。表２に示すように、これらのクラッチ１５，５６及びブレーキ１４,５４，５７を適宜係脱することで、図２の共線図に示すような様々な動力伝達状態が達成される。
【００５０】
【表２】
【００５１】
なお、このときのモータ４の回転は、エンジン３と同方向であって、モータ４の回転速度に対してＺR／ＺS倍（ＺS＜ＺRなので、ＺR／ＺS＞１）に増速されてエンジン３が回転する。
また、車両停止中にモータ４を発電機として駆動して充電を行なう場合にも、フォワードクラッチ１５，リバースブレーキ１４及びエンジンクラッチ５６をともに結合してモータブレーキ５４及びサンギヤブレーキ５７は開放する［表２(ｂ)参照］。これにより、ＣＶＴ６の入力軸６１にモータ４やエンジン３の回転は伝達されず、且つ、サンギヤ２１に連結されたエンジン３とリングギヤ２５に連結されたモータ４とが連動するようになる。そして、図２（ｂ）に示すように、エンジン３でモータ４を回転させればモータ４が発電機として機能して発電が行なわれ充電を行なうことができる。このときのモータ４の回転も、エンジンと同方向となる。
【００５２】
車両を前進発進させる場合や低速走行させる場合には、リバースブレーキ１４及びエンジンクラッチ５６を接続状態として、フォワードクラッチ１５，モータブレーキ５４及びサンギヤブレーキ５７は開放状態とする［表２(ｃ)参照］。ここで、図２（ｃ）に示すように、エンジン３を回転させるとともにモータ４を発電状態とする。これにより、キャリア２４がサンギヤ２１と逆方向に回転し、キャリア２４の回転は中間軸２６を介して回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。フォワードクラッチ１５が開放されてリバースブレーキ１４が結合されているので、サンギヤ１２ａが回転するとキャリア１２ｃはサンギヤ１２ａと逆方向（したがって、エンジンと同方向）に回転する。このキャリア１２ｃの回転により、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と同方向に回転駆動され、エンジン３及びモータ（発電状態）４からＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力されることになり車両は前進発進する。低速時にはこの状態を維持し、速度の上昇に応じてモータ（発電状態）４の回転速度を低下させていく。
【００５３】
また、エンジン３のみで車両を走行させる場合には、リバースブレーキ１４及びエンジンクラッチ５６を接続状態として、フォワードクラッチ１５，モータブレーキ５４及びサンギヤブレーキ５７は開放状態として、発電状態のモータ４の速度を低下させこの速度が略０になった時点で、モータブレーキ５４を接続する［表２(ｄ)参照］。これにより、図２（ｄ）に示すように、リングギヤ２５が回転をロックされ、エンジン回転とともにサンギヤ２１が回転すると、サンギヤ２１の回転に応じてキャリア２４がサンギヤ２１と逆方向に回転してこの回転が中間軸２６を介して回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。フォワードクラッチ１５が開放されてリバースブレーキ１４が結合されているので、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとが相対回転可能で且つリングギヤ１２ｄが回転をロックされることになり、サンギヤ１２ａが回転するとキャリア１２ｃはサンギヤ１２ａと逆方向（したがって、エンジンと同方向）に回転する。このキャリア１２ｃの回転により、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と同方向に回転駆動され、エンジンからＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力されることになり車両は前進する。この時には、モータ４のロータ４１はモータブレーキ５４により停止される。
【００５４】
また、エンジン３とモータ４との両方の駆動力を用いて車両を走行させる場合には、リバースブレーキ１４及びエンジンクラッチ５６を接続状態として、フォワードクラッチ１５，モータブレーキ５４及びサンギヤブレーキ５７は開放状態とする［表２(ｅ)参照］。ここで、図２（ｅ）に示すように、エンジン３を回転させるとともにモータ４をエンジン３とは逆方向に回転させる。これにより、リングギヤ２５がサンギヤ２１と逆方向に回転し、リングギヤ２５固定時［エンジンのみでの走行、図２（ｄ）参照］よりもモータ４の回転分だけ増速されてキャリア２４が回転する。キャリア２４の回転は中間軸２６を介して回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。エンジンのみでの走行時と同様に、フォワードクラッチ１５が開放されてリバースブレーキ１４が結合されているので、サンギヤ１２ａが回転するとキャリア１２ｃはサンギヤ１２ａと逆方向（したがって、エンジンと同方向）に回転する。このキャリア１２ｃの回転により、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と同方向に回転駆動され、エンジン３及びモータ４からＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力されることになり車両は前進する。
【００５５】
さらに、走行中にモータ４により発電を行なう場合には、エンジン３のみでの走行状態、即ち、リバースブレーキ１４，モータブレーキ５４及びエンジンクラッチ５６を接続して、フォワードクラッチ１５及びサンギヤブレーキ５７は開放した状態から、モータブレーキ５４を開放する［表２(ｆ)参照］。そして、これとともに、モータ４を発電機として機能させ、エンジン出力を上げる。これにより、図２（ｆ）に示すように、エンジン３の出力は、キャリア２４側とリングギヤ２５側とに配分される。キャリア２４側に配分されたエンジン出力は中間軸２６から回転方向切替機構１２に伝達され、エンジン３と同方向に回転方向を切り替えられてＣＶＴ６への入力軸６１に入力される。リングギヤ２５側に配分されたエンジン出力は、リングギヤ２５と一体のロータ４１を回転駆動し、モータ４において発電が行なわれる。
【００５６】
また、エンジン３のみでの走行状態においてエンジントルクを増幅させたい場合にも、エンジン３のみでの走行状態、即ち、リバースブレーキ１４，モータブレーキ５４及びエンジンクラッチ５６を接続して、フォワードクラッチ１５及びサンギヤブレーキ５７は開放した状態から、モータブレーキ５４を開放する［表２(ｇ)参照］。そして、これとともに、モータ４を発電機として機能させれば、駆動力としてトルクを増幅させることができる。
【００５７】
また、エンジン３とモータ４との両方の駆動力を用いて車両を走行させる場合、リバースブレーキ１４及びエンジンクラッチ５６を接続して、フォワードクラッチ１５，モータブレーキ５４及びサンギヤブレーキ５７は開放した状態で［表２(ｅ)参照］、エンジントルクとモータトルクとを出力する。
エンジンのみでの走行状態、即ち、リバースブレーキ１４，モータブレーキ５４及びエンジンクラッチ５６を接続して、フォワードクラッチ１５及びサンギヤブレーキ５７を開放した状態［表２（ｄ）参照］で、緩減速回生制動条件（例えばアクセルオフ）が成立した場合には、図２（ｈ）に示すように、モータブレーキ５４を開放しながらモータ４を発電状態にするとともに、ＣＶＴ６をローギヤ側に制御してエンジン出力を下げると、エンジンブレーキ相当の減速度で車両を減速させることができる。
【００５８】
更に減速が必要な場合には、エンジンクラッチ５６を接続状態から開放状態に切り替えて、エンジン出力を必要最小限に下げるとともにサンギヤブレーキ５７を拘束すると、モータ４のみの回生制動により、エンジンブレーキ相当以上の減速度で車両を減速させることができる。
なお、上記の必要最低限のエンジン出力とは、エンジン３によって駆動される補機類、特に、ＣＶＴ６に作動油を供給する油圧ポンプの駆動を考慮したもので、一般に、ＣＶＴ６の作動に必要な油圧はエンジン駆動の油圧ポンプによって発生させるようになっており、ＣＶＴ６の作動に必要な油圧を確保するには相応のエンジン出力が必要になる。しかし、この油圧ポンプ等がエンジン以外の駆動源で作動するように構成されている場合や、エンジンで駆動される補記類が停止しても支障がない場合には、回生制動時にエンジン３を停止させることも考えられる。
【００５９】
さらに、エンジン３とモータ４の駆動力によって車両を後退させる場合には、フォワードクラッチ１５及びエンジンクラッチ５６を接続状態として、リバースブレーキ１４，モータブレーキ５４及びサンギヤブレーキ５７は開放状態とする［表２(ｉ)参照］。ここで、図２（ｉ）に示すように、エンジン３を回転させるとともにモータ４を発電状態とする。これにより、キャリア２４がサンギヤ２１と逆方向に回転し、キャリア２４の回転は中間軸２６を介して回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。フォワードクラッチ１５が接続されてリバースブレーキ１４が開放されているので、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとは同方向（したがって、エンジンと逆方向）に一体回転する。このキャリア１２ｃの回転により、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と逆方向に回転駆動され、エンジン３及びモータ（発電状態）４からＣＶＴ６に後退方向の回転力が入力されることになり車両は後退する。
【００６０】
また、モータ４の駆動力によって車両を後退させる場合には、リバースブレーキ１４及びサンギヤブレーキ５６を接続状態として、フォワードクラッチ１５，モータブレーキ５４及びエンジンクラッチ５６は開放状態とする［表２(ｊ)参照］。ここで、図２（ｊ）に示すように、エンジン３を回転させるとともにモータ４をエンジン３と同方向に回転させる。これにより、キャリア２４が、リングギヤ２５と同方向に回転し、キャリア２４の回転は中間軸２６を介して回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。フォワードクラッチ１５が開放されてリバースブレーキ１４が接続されているので、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとは逆方向に回転する。このキャリア１２ｃの回転により、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と逆方向に回転駆動され、モータ（駆動状態）４からＣＶＴ６に後退方向の回転力が入力されることになり車両は後退する。
【００６１】
本発明の第１実施形態としてのハイブリッド車は、上述のように構成されているので、車両の走行用駆動源としてモータ４を用いずにエンジンのみを用いる場合［表２（ｄ），図２（ｄ）参照］には、モータ４のロータ４１を停止させるので、不要なモータの回転を防止して、エネルギ損失を抑制することができ、モータの発熱を抑制することができる。これにより、モータ周囲への熱影響を抑制することができる。
【００６２】
また、モータ４のロータ４１とステータ４２との相対回転数を制御することで駆動力の伝達状態を制御する方式なので、常時、電動機の回転速度を抑え易くなる。
この結果、モータの回転を制御するためのバッテリの必要電圧を抑えることができる。したがって、モータの回転を制御するためのバッテリ電圧は低いものでよく、バッテリにかかるコストを削減することや、バッテリの重量を削減することが可能になり、ひいては車両の重量やコストを抑えることができ、ハイブリッド車の実用性を高めることができる。
【００６３】
特に、回生制動時には、エンジンクラッチ５６を開放状態に、サンギヤブレーキ５７を接続状態にすることによって、エンジン３とモータ４とを切り離して効率よくエネルギを回生できるので、これによりエネルギ効率が向上する利点もある。
もちろん、トルクコンバータを省略することができるので、構造の簡素化やコスト低減上も有利になる。
【００６４】
また、回転方向切替機構１２に遊星歯車機構１２Ａを利用しているので、回転方向の切り替えを、プラネタリギヤ機構（遊星歯車式動力伝達機構）２Ａとは独立して構成することができ、モータ４の回転速度Ｎｍをより低速に抑え易くなる。
また、変速機としてＣＶＴを用いることにより、エンジンとモータとを効率良く運転して、燃費の向上と走行性能の向上とを両立できる。
【００６５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明すると、図３,図４は本発明の第２実施形態としてのハイブリッド車を示すもので、図３はその駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図、図４はその電動機の要部を示す拡大断面図である。なお、図３において、図１と同符号は同様のものを示す。
【００６６】
本ハイブリッド車の駆動系は、図３に示すように、モータ４Ａ，合トルク出力機構，第２回転規制手段の各構成が第１実施形態のものと異なっており、他は第１実施形態と同様に構成されている。
つまり、図３に示すように、本実施形態では、動力伝達機構１の入口部分にそなえられるモータ４Ａは、エンジン３の回転軸３ａに直結されこのエンジン回転軸３ａと一体に回転するステータ４２と、エンジン回転軸３ａと同一軸心線上に配設された中間軸２６に直結されこの中間軸２６と一体に回転するロータ４１と、ケーシング１１に固設され回転するステータ４２に摺接して電力を供給するブラシ４３とをそなえている。そしてロータ４１とステータ４２との間には、モータクラッチ（第２回転規制手段）５９が介装されており、このモータクラッチ５９が接続されるとロータ４１とステータ４２とは一体に回転する。ステータ４２は回転するため、ロータ４１をインナロータ、ステータ４２をアウタロータとも称する。
【００６７】
なお、ステータ４２とブラシ４３との摺接部分については、図４に示すように、スリップリングを適用することが好ましい。つまり、ステータ４２と一体回転する円筒部４４（ここでは、エンジン回転軸３ａに直結されている）に集電環４５を設け、この集電環４５の外周にブラシ４３を摺接させることで、スリップリングを構成し、集電環４５とブラシ４３とを確実に摺接できるようするとともに、この摺接部の耐久性を確保できるようにすることができる。なお、４６はリード線である。
【００６８】
これ以外の部分は、第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。
本実施形態においても、フォワードクラッチ１５，リバースブレーキ１４，モータクラッチ５９，エンジンクラッチ５６，ステータブレーキ５８は、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合される湿式多板式の油圧式摩擦係合装置であって、油圧制御回路（図示略）から供給される作動油によって摩擦係合するようになっている。
【００６９】
表３に示すように、これらのクラッチ１５，５９，５６及びブレーキ１４,５８を適宜係脱することで、様々な動力伝達状態が達成される。
【００７０】
【表３】
【００７１】
なお、このときのモータ４の回転（ステータ４２の回転）は、エンジン３と同方向であって、エンジン３と等速度となる。
また、車両停止中にモータ４を発電機として駆動して充電を行なう場合にも、フォワードクラッチ１５，リバースブレーキ１４及びエンジンクラッチ５６をともに結合してモータクラッチ５９及びステータブレーキ５８は開放する［表３(ｂ)参照］。これにより、ＣＶＴ６の入力軸６１にモータ４やエンジン３の回転は伝達されず、且つ、エンジン３とモータ４（ステータ４２）とが連動するようになる。そして、エンジン３でモータ４を回転させればモータ４が発電機として機能して発電が行なわれ充電を行なうことができる。このときのモータ４の回転も、エンジンと同方向で等速度となる。
【００７２】
車両を前進発進させる場合や低速走行させる場合には、フォワードクラッチ１５及びエンジンクラッチ５６を接続状態として、リバースブレーキ１４，モータクラッチ５９及びステータブレーキ５８は開放状態とする［表３(ｃ)参照］。ここで、エンジン３を回転させるとともに、タービン４１の回転がエンジン回転と同方向になるようにモータ４を作動させる。この場合、エンジン出力の一部によってモータは発電機として運転される。
【００７３】
これにより、中間軸２６はエンジンと同方向に回転し、フォワードクラッチ１５が結合されてリバースブレーキ１４が開放されているので、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとが一体回転し、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と同方向に回転駆動され、エンジン３及びモータ４からＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力されることになり車両は前進発進する。低速時にはこの状態を維持し、速度の上昇に応じてモータ（電動状態又は発電状態）４の回転速度、即ち、タービン４１とステータ４２との相対回転速度を低下させていく。
【００７４】
また、エンジン３のみで車両を走行させる場合には、フォワードクラッチ１５及びエンジンクラッチ５６を接続状態、リバースブレーキ１４，モータクラッチ５９及びステータブレーキ５８は開放状態として、モータ４の速度（タービン４１とステータ４２との相対回転速度）を低下させこの速度が略０になった時点で、モータクラッチ５９を接続する［表３(ｄ)参照］。これにより、タービン４１とステータ４２とが一体回転するようになり、中間軸２６がエンジン３と一体回転する。フォワードクラッチ１５が結合されてリバースブレーキ１４が開放されているので、サンギヤ１２ａとキャリア１２ｃとが一体回転し、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と同方向に回転駆動され、エンジン３からＣＶＴ６に前進方向の回転力が入力されることになり車両は前進走行する。
【００７５】
さらに、走行中にモータ４により発電を行なう場合には、エンジン３のみでの走行状態、即ち、フォワードクラッチ１５，エンジンクラッチ５６及びモータクラッチ５９を接続し、リバースブレーキ１４及びステータブレーキ５８は開放した状態から、モータクラッチ５９を開放する［表３(ｆ)参照］。そして、これとともに、モータ４を発電機として機能させ、エンジン出力を上げる。これにより、エンジン３の出力は、一部をモータ４による発電に用いられ残りを車両の走行に用いられる。
【００７６】
また、エンジン３のみでの走行状態においてエンジントルクを増幅させたい場合にも、フォワードクラッチ１５，エンジンクラッチ５６及びモータクラッチ５９を接続し、リバースブレーキ１４及びステータブレーキ５８は開放した状態から、モータクラッチ５９を開放する［表３(ｇ)参照］。そして、これとともに、モータ４を発電機として機能させた時のモータトルクをエンジントルクよりも大きくすれば駆動力としてのトルクを増幅させることができる。
【００７７】
また、エンジン３とモータ４との両方を用いて車両を走行させている状態、即ち、フォワードクラッチ１５及びエンジンクラッチ５６を接続し、リバースブレーキ１４，モータクラッチ５９及びステータブレーキ５８は開放した状態で［表３(ｅ)参照］、エンジントルクとモータトルクとを出力する。
エンジンのみでの走行状態、即ち、リバースブレーキ１４，モータクラッチ５９及びエンジンクラッチ５６を接続して、フォワードクラッチ１５及びステータブレーキ５８を開放した状態［表３（ｄ）参照］で、緩減速回生制動条件（例えばアクセルオフ）が成立した場合には、図２（ｈ）に示すように、モータクラッチ５９を開放しながらモータ４を発電状態にするとともに、ＣＶＴ６をローギヤ側に制御してエンジン出力を下げると、エンジンブレーキ相当の減速度で車両を減速させることができる。
【００７８】
更に減速が必要な場合には、エンジンクラッチ５６を接続状態から開放状態に切り替えて、エンジン出力を必要最小限に下げるとともにステータブレーキ５８を拘束すると、モータ４のみの回生制動により、エンジンブレーキ相当以上の減速度で車両を減速させることができる。
なお、必要最低限のエンジン出力とは、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７９】
さらに、車両を後退させる場合には、リバースブレーキ１４及びエンジンクラッチ５６を接続状態として、フォワードクラッチ１４，モータクラッチ５９及びステータブレーキ５８は開放状態とする［表３(ｉ)参照］。ここで、エンジン３を回転させると同時にモータ４を発電状態にすると、中間軸２６がエンジン３と同方向に回転して、回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。リバースブレーキ１４が接続されてフォワードクラッチ１５が開放されているので、キャリア１２ｃはサンギヤ１２ａと逆方向（したがって、エンジンと逆方向）に回転する。このキャリア１２ｃの回転により、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と逆方向に回転駆動され、エンジン３からＣＶＴ６に後退方向の回転力が入力されることになり車両は後退する。
【００８０】
また、モータ４の出力によって車両を後退させる場合には、フォワードクラッチ１５及びステータブレーキ５８を接続状態として、リバースブレーキ１４，モータクラッチ５９及びエンジンクラッチ５６は開放状態とする［表３(ｊ)参照］。ここで、エンジン３を必要最低限回転させるとともにモータ４をエンジン３と逆方向に回転させる。これにより、中間軸２６がモータ４と同方向に回転して、回転方向切替機構１２のサンギヤ１２ａに伝達される。フォワードクラッチ１５が接続されてバースブレーキ１４が開放されているので、キャリア１２ｃはモータ４のロータ４１と同方向（したがって、エンジンと逆方向）に回転する。このキャリア１２ｃの回転により、ＣＶＴ６の入力軸６１がエンジン３と逆方向に回転駆動され、モータ４からＣＶＴ６に後退方向の回転力が入力されることになり車両は後退する。
【００８１】
本発明の第２実施形態としてのハイブリッド車は、上述のように構成されているので、車両の走行用駆動源としてモータ４を用いずにエンジンのみを用いる場合［表３（ｄ）］には、モータ４のロータ４１を停止させるので、不要なモータの回転を防止して、エネルギ損失を抑制することができ、モータの発熱を抑制することができる。これにより、モータ周囲への熱影響を抑制することができる。
【００８２】
また、モータ４のロータ４１とステータ４２との相対回転数を制御することで駆動力の伝達状態を制御する方式なので、常時、電動機の回転速度を抑え易くなる。
例えば、エンジン３出力にモータ４の出力も加えて走行する場合にも、モータ４は、エンジン出力に出力を加える分だけステータ４２とロータ４１との間に差回転を与えればよく、モータ４の実質的な回転速度（ステータ４２とロータ４１との相対回転速度）を低く抑えることができる。
【００８３】
この結果、モータの回転を制御するためのバッテリの必要電圧を抑えることができる。したがって、モータの回転を制御するためのバッテリ電圧は低いものでよく、バッテリにかかるコストを削減することや、バッテリの重量を削減することが可能になり、ひいては車両の重量やコストを抑えることができ、ハイブリッド車の実用性を高めることができる。
【００８４】
特に、回生制動時には、エンジンクラッチ５６を開放状態に、ステータブレーキ５８を接続状態にすることによって、エンジン３とモータ４とを切り離して効率よくエネルギを回生できるので、これによりエネルギ効率が向上する利点もある。
もちろん、トルクコンバータを省略することができるので、構造の簡素化やコスト低減上も有利になる。
また、変速機としてＣＶＴを用いることにより、エンジンとモータとを効率良く運転して、燃費の向上と走行性能の向上との両立できる。
【００８５】
［その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００８６】
つまり、本発明は、内燃機関と電動機との両方又は一方の回転を変速機によって変速して駆動輪に伝達し走行するハイブリッド車であって、電動機を、ステータと、ロータと、ロータとステータとの相対回転を適宜規制する回転規制手段とをそなえるようにして、ロータに接続された電動機出力軸と変速機の入力軸との間に回転方向切替機構をそなえ、ステータが内燃機関の回転軸に接続され回転自在に装備されていればよく、他の構成は、上述の実施形態のものに限定されない。
【００８７】
例えば、変速機として、ベルト式無段変速機のほかにトロイダル式無段変速機を用いたり、或いは、有段変速機を用いたりすることも考えられる。
また、回転規制手段も、ブレーキ機構を用いたものに限定されるものではない。
【００８８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明のハイブリッド車によれば、モータのロータとステータとの相対回転数を制御することで駆動力の伝達状態を制御する方式なので、電動機の回転速度を抑え易くなり、電動機の回転を制御するためのバッテリの必要電圧を抑えるうえで有利になる。また、構造の簡素化やコスト低減上も有利になるうえに、回生制動時には、断接手段によって、電動機の出力軸と合トルク出力機構との間の動力伝達は維持しながら内燃機関の出力軸と合トルク出力機構との間の動力伝達を遮断することにより、内燃機関と電動機とを切り離して効率よくエネルギを回生できるので、これによりエネルギ効率が向上する利点もある。
【００８９】
請求項２，３記載の本発明のハイブリッド車によれば、電動機の回転速度を抑えることができ、電動機の回転を制御するためのバッテリの必要電圧を抑えることができる。したがって、電動機の回転を制御するためのバッテリにかかるコストを削減することや、バッテリの重量を削減することが可能になり、ひいては車両の重量やコストを抑えることができ、ハイブリッド車の実用性を高めることができる。
【００９０】
請求項４記載の本発明のハイブリッド車によれば、電動機を用いずに内燃機関のみを用いて車両を駆動する場合には、電動機の作動を停止させるので、不要な電動機の作動を防止して、エネルギ損失を抑制することができ、モータの発熱を抑制することができる。これにより、電動機周囲への熱影響を抑制することができる。また、電動機を比較的低速で用い易くなるため、電動機の作動時の回転速度を抑えて、電動機の回転を制御するためのバッテリの必要電圧をより抑えることができる。
【００９１】
請求項５，６記載の本発明のハイブリッド車によれば、回転方向切替機構により、回転方向の切り替えを、遊星歯車式動力伝達機構とは独立して構成することができ、電動機の回転速度をより低速に抑え易くなる。
また、変速機として無段変速機を用いることにより、エンジンとモータとを効率良く運転して、燃費の向上と走行性能の向上との両立できる（請求項７）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としてのハイブリッド車の駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図である。
【図２】本発明の第１実施形態としてのハイブリッド車の駆動系におけるプラネタリギヤの各要素の共線図であり、作動態様毎にそれぞれ（ａ）〜（ｊ）に示す。
【図３】本発明の第２実施形態としてのハイブリッド車の駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図である。
【図４】本発明の第２実施形態としてのハイブリッド車の駆動系におけるプラネタリギヤの各要素の共線図であり、作動態様毎にそれぞれ（ａ）〜（ｊ）に示す。
【図５】従来技術（特許文献１）のハイブリッド車の駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図である。
【図６】従来技術（特許文献２）のハイブリッド車の駆動系（主としてトランスミッション）を示すスケルトン図である。
【図７】従来技術（特許文献２）のハイブリッド車の駆動系におけるプラネタリギヤの各要素の共線図であり、作動態様毎にそれぞれ（ａ）〜（ｊ）に示す。
【符号の説明】
１ トランスミッション
２ プラネタリギヤ機構
３ エンジンの回転軸
４ 電動モータ
６ ＣＶＴ
７ カウンタシャフト
８ デファレンシャルギヤ
９Ｌ，９Ｒ 車輪軸（車輪駆動軸）
１１ トランスミッションケーシング
１２ 回転方向切替機構
１２Ａ プラネタリギヤ機構
１２ａ サンギヤ
１２ｂａ インナピニオン
１２ｂｂ アウタピニオン
１２ｃ キャリア
１２ｄ リングギヤ
１４ リバースブレーキ
１５ フォワードクラッチ
２１ サンギヤ
２２ インナピニオン
２３ アウタピニオン
２４,２７ プラネタリキャリア
２５ リングギヤ
２６ プラネタリピニオン
４１ ロータ（回転子）
４２ ステ−タ
５４ モータブレーキ（第２回転規制手段）
５６ エンジンクラッチ（断接手段）
５７ サンギヤブレーキ（第１回転規制手段）
５８ ステータブレーキ（第１回転規制手段）
５９ モータクラッチ（第２回転規制手段）
６１ 入力軸
６２ プライマリプーリ
６２ａ，６４ａ 可動シーブ
６２ｂ，６４ｂ 固定シーブ
６３ ベルト
６４ セカンダリプーリ
６５ 出力軸
６６ ギヤ
７１ カウンタギヤ
７２ カウンタギヤ
８１ リングギヤ
Claims (5)
- 内燃機関と電動機との両方又は一方で発生した回転を変速機によって変速して駆動輪に伝達し走行するハイブリッド車であって、
該電動機は回転駆動されることで発電機として作動しうるように構成され、
該内燃機関の出力トルクと電動機の出力トルクとを集合させて該変速機側に出力する合トルク出力機構と、
該電動機の出力軸と該合トルク出力機構との間の動力伝達は維持しながら該内燃機関の出力軸と該合トルク出力機構との間の動力伝達を断接しうる断接手段と、
該内燃機関の出力軸の回転を規制しうる第１回転規制手段と、をそなえ、
該合トルク出力機構は、該内燃機関及び該電動機の回転軸と同軸上に設けられ、該内燃機関の回転軸に該断接手段を介して接続された第１入力回転要素と、該電動機の回転軸に接続された第２入力回転要素と、出力回転要素とをそなえ、該第１入力回転要素と該出力回転要素との間の差動を許容して該第１入力回転要素及び該第２入力回転要素と該出力回転要素との間で動力を伝達する差動許容型動力伝達機構であり、
該第１回転規制手段は、該合トルク出力機構を収容するケーシングと、該第１入力回転要素との間に介装され、
該ケーシングと、該電動機の回転軸との間に該電動機の回転軸の回転を規制しうる第２回転規制手段が介装され、
該差動許容型動力伝達機構は、該第１入力回転要素をサンギヤとし、第２入力回転要素をリングギヤとし、該出力回転要素をプラネタリキャリアとする、遊星歯車機構である
ていることを特徴とする、ハイブリッド車。 - 該電動機は、電動機を収容するケーシングに対して回転自在に装備されたステータと、該ステータに対して相対回転するロータと、該ロータと該ステータとの相対回転を適宜規制する第２回転規制手段と、該ケーシング側に固定されて該ステータ側の電極に摺接して該電極へ電気を供給するブラシとをそなえ、
該合トルク出力機構は、該内燃機関の回転軸に該断接手段を介して接続された該ステータと、該ロータとをそなえ、該ステータと、該ロータとの間の差動を許容して該ステータと、該ロータとの間で動力を伝達する差動許容型動力伝達機構である
ことを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド車。 - 該合トルク出力機構の出力軸と該変速機の該入力軸との間に、該合トルク出力機構の出力軸の回転を正転のまま該入力軸に出力する正転状態と該合トルク出力機構の出力軸の回転を逆転させて該入力軸に出力する逆転状態とを切り替える回転方向切替機構が介装されている
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のハイブリッド車。 - 該回転方向切替機構は、該電動機出力軸に接続されたサンギヤと、該変速機の該入力軸に接続されたキャリアと、リングギヤとを有する遊星歯車機構をそなえるとともに、
該サンギヤと該キャリアとの間に該電動機出力軸の回転を正転のまま該入力軸に出力するためのフォワードクラッチが介装され、該リングギヤと該回転方向切替機構のケーシングとの間に該電動機出力軸の回転を逆転させて該入力軸に出力するリバースブレーキが介装されている
ことを特徴とする、請求項３記載のハイブリッド車。 - 該変速機は無段変速機であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車。
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