JP4000529B2 - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジン（燃焼機関）と回転電機を併載するハイブリッド車の駆動装置に関し、特に、２つの回転電機と２つの差動歯車装置により駆動モードを変更する駆動装置に関する。
ハイブリッド車両にエンジンと連結して搭載される駆動装置において、２つの回転電機（本明細書において、便宜上モータ又はモータジェネレータと言う）と２つの差動歯車装置を用い、差動歯車装置を２つの係合要素の係合・解放により制御して、車両の走行状態に応じて３−４要素切替を行う２モータ式スプリット形ハイブリッド駆動装置がある（特許文献１参照）。この駆動装置は、車両の低速走行時は３要素のリダクションモードを実現し、高速走行時は４要素の直結モードを実現するものである。
米国特許出願公開第２００２／０１４２８７６号明細書
ところで、前記特許文献１に記載の駆動装置は、図１２にその作動特性を示すように、３要素のリダクションモード（３Ｌｏ）時は、力行する一方のモータの出力Ｐｍｇ１と、その反力を受ける他方のモータの出力Ｐｍｇ２が相殺する関係が車速に応じて直線的に増減するのに対して、４要素の直結モード（４Ｈｉ）時は、これらの関係が車速に対して曲線的に変化し、力行するモータの出力の増加率は、車速の増加につれて大きくなる。こうした関係から、前記特許文献１に記載の駆動装置においては、４要素直結モード時において、次のような問題点がある。
１．回生時には１つのモータが回生、他のモータが力行状態となるので、減速エネルギ以上の電力を電気変換することになり、エネルギ回収効率が悪化する。
２．高車速・低駆動力領域（ネガティブハイブリッド領域）において、電気変換率が増大し、伝達効率が悪化する。
そこで、本発明は、摩擦係合要素を１つ追加することにより、３要素のリダクションモードと４要素の直結モードに、更に１つのモードとしての３要素の直結モードを追加することにより前記問題点を解決することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明のハイブリッド駆動装置は、エンジンの駆動力を受ける入力部材（１２）と、車輪へ駆動力を出力する出力部材（１９）と、第１回転電機（ＭＧ１）及び第２回転電機（ＭＧ２）と、少なくとも３つの歯車要素を備える第１差動歯車装置（Ｐ１）及び第２差動歯車装置（Ｐ２）と、少なくとも３つの第１〜第３摩擦係合要素（Ｃ‐１，Ｃ‐２，Ｂ‐１）とを備え、前記第１差動歯車装置の３つの歯車要素が、それぞれ前記入力部材、第１回転電機、及び第２回転電機に連結され、前記第２差動歯車装置の１つの歯車要素が、前記出力部材に連結されてなり、前記第１〜第３摩擦係合要素の選択的係合により、前記第２差動歯車装置が前記第２回転電機の回転速度を減速して出力する３要素ローモードと、前記第１及び第２差動歯車装置が４つの自由度を備える歯車装置となる４要素モードと、前記第２差動歯車装置が直結状態となって前記第２回転電機の回転速度を同速で出力する３要素ハイモードと、が達成されることを基本的構成とする。より具体的には、前記第１差動歯車装置の３つの歯車要素が、それぞれ前記入力部材、第１回転電機、及び第２回転電機に連結され、前記第２差動歯車装置の３つの歯車要素が、それぞれ前記出力部材、第３摩擦係合要素（Ｂ‐１）、及び第２回転電機に連結され、前記第２差動歯車装置における前記第３摩擦係合要素が連結された歯車要素が、前記第１摩擦係合要素（Ｃ‐１）を介して、前記第２差動歯車装置と直接連結された歯車要素を除く前記第１差動歯車装置のいずれか１つの歯車要素に連結され、更に、前記第２差動歯車装置におけるいずれか２つの歯車要素が、第２摩擦係合要素（Ｃ‐２）を介して相互に連結された構成とされる。
この構成における前記第３摩擦係合要素は、その係合により前記第２回転電機（ＭＧ２）の回転速度を減速するものである。また、前記第２摩擦係合要素は、その係合により前記出力部材及び第２回転電機を同一回転速度で回転させるものである。
そして、このハイブリッド駆動装置は、前記出力部材が回転している場合であって、前記第１回転電機（ＭＧ１）の回転が略０のときに、前記第３摩擦係合要素の係合を解放し、前記第１摩擦係合要素を係合することにより３要素と４要素のモード切替を行う。また、前記出力部材が回転している場合であって、前記入力部材、出力部材、第１回転電機、及び第２回転電機のうち少なくとも２つの回転速度が略同一のときに、前記第１摩擦係合要素の係合を解除し、前記第２摩擦係合要素を係合することにより４要素と３要素のモード切替を行う。また、前記第１及び第２差動歯車装置は、前記第１摩擦係合要素の係合により、４つの自由度を備える歯車装置となり、該４つの自由度を備える歯車装置の各歯車要素に、前記入力部材、出力部材、第１回転電機、及び第２回転電機が連結されることで４要素のモードを達成する。
また、前記の構成における前記第１回転電機に連結された第１差動歯車装置の歯車要素は、前記第１摩擦係合要素を介して前記第２差動歯車装置における第３摩擦係合要素が連結された歯車要素に連結された構成とすることができる。あるいは、前記第１差動歯車装置における入力部材に連結された歯車要素は、前記第１摩擦係合要素を介して前記第２差動歯車装置における第３摩擦係合要素に連結された歯車要素に連結された構成とすることもできる。
上記本発明によれば、高車速時に３要素の直結モードで走行することにより、回生時の減速エネルギ回収効率の向上がなされるとともに、ネガティブハイブリッド領域での効率が向上する。また、３要素のリダクションモードと直結モードの２つのモードだけの場合に比べて、第１回転電機の出力の低減による小型化が可能となる。
本発明の適用に係る駆動装置は、第２回転電機に連結された第１差動歯車装置の歯車要素が、第１摩擦係合要素を介して第２差動歯車装置における第３摩擦係合要素が連結された歯車要素に連結された構成を採ることが望ましい。この構成によると、３要素モードから４要素モードへの切替時に、第１回転電機の回転が０の状態でのモード切替が可能となり、４要素モードから３要素モードへの切替時も含めて、いずれのモード切替時にも係合させる摩擦係合要素の摩擦材の差回転がない状態での変速が可能となり、それにより変速ショックが少なくなり、また、摩擦材の熱的負荷を少なくすることができる。
以下、図面に沿い、本発明の実施例を説明する。図１は本発明の適用に係る駆動装置のギヤトレインをスケルトンで示す。図に示すように、この駆動装置は、フロントエンジン・リヤドライブ車用の縦置式とされ、エンジン出力軸にフライホイールダンパ付のドライブプレート１１を介して連結するものとされている。駆動装置は１軸上にエンジン連結側から、モータジェネレータＭＧ１、第１差動歯車装置Ｐ１、モータＭＧ２、第２差動歯車装置Ｐ２の順に共通の駆動装置ケース１０に収容配置されている。３つの摩擦係合要素としてのブレーキＢ‐１、クラッチＣ‐１及びクラッチＣ‐２は、第２差動歯車装置Ｐ２に隣接させて配置されている。
このギヤトレインにおいて、エンジンの駆動力を受ける入力部材は入力軸１２、車輪へ駆動力を出力する出力部材は出力軸１９、第１回転電機はモータジェネレータＭＧ１、第２回転電機はモータＭＧ２、少なくとも３つの歯車要素を備える第１差動歯車装置はダブルピニオンプラネタリギヤ（以下、本実施例において３要素用プラネタリギヤという）Ｐ１、同じく第２差動歯車装置がダブルピニオンプラネタリギヤ（以下、本実施例において減速用プラネタリギヤという）Ｐ２で構成されている。そして、３要素用プラネタリギヤＰ１の３つの歯車要素が、それぞれ入力軸１２、モータジェネレータＭＧ１、及びモータＭＧ２に連結され、減速用プラネタリギヤＰ２の３つの歯車要素が、それぞれ出力軸１９、ブレーキＢ‐１、及び３要素用プラネタリギヤＰ１におけるモータＭＧ２に連結された歯車要素に連結され、減速用プラネタリギヤＰ２におけるブレーキＢ‐１が連結された歯車要素が、クラッチＣ‐１を介して３要素用プラネタリギヤＰ１の歯車要素に直接連結された歯車要素を除くいずれか１つの歯車要素に連結され、更に、減速用プラネタリギヤＰ２におけるいずれか２つの歯車要素が、クラッチＣ‐２を介して相互に連結されている。
３要素用プラネタリギヤＰ１は、サンギヤＳ１と、相互に噛合い一方がサンギヤＳ１と噛合うピニオンと、それらピニオンを回転自在に支持するキャリアＣ１と、ピニオンの他方に噛合うリングギヤＲ１とを歯車要素として構成され、リングギヤＲ１が入力要素として入力軸１２に連結され、キャリアＣ１がモータジェネレータＭＧ１のロータ軸１４と中間軸１３に連結する一方の差動回転要素とされ、サンギヤＳ１がモータＭＧ２のロータ軸１５に連結する他方の差動回転要素とされている。
減速用プラネタリギヤＰ２は、サンギヤＳ２と、相互に噛合い一方がサンギヤＳ２と噛合うピニオンと、それらピニオンを回転自在に支持するキャリアＣ２と、ピニオンの他方に噛合うリングギヤＲ２とを歯車要素として構成され、リングギヤＲ２が出力要素として出力軸１９に連結されている。この減速用プラネタリギヤＰ２のサンギヤＳ２は、ロータ軸１５を介して３要素用プラネタリギヤＰ１のサンギヤＳ１に連結されるとともに、クラッチＣ‐２を介してキャリアＣ２に連結されている。このキャリアＣ２は、クラッチＣ‐１を介して中間軸１３に連結されるとともに、ブレーキＢ‐１を介して駆動装置ケース１０に固定可能とされている。
前記各軸のうち、ロータ軸１４は、その内部を入力軸１２が通る中空軸とされ、外周を前後一対のベアリングを介して駆動装置ケース１０のサポートに軸受支持されている。同様にロータ軸１５もその内部を中間軸１３が通る中空軸とされ、外周を前後一対のベアリングを介して駆動装置ケース１０のサポートに軸受支持されている。入力軸１２はその外周を前後一対のベアリングを介してロータ軸１４の内周に軸受支持され、それによりロータ軸１４を介してサポートに支持されている。中間軸１３も同様にその外周を前後一対のベアリングを介してロータ軸１５の内周に軸受支持され、それによりロータ軸１５を介してサポートに支持されている。出力軸１９はその外周を駆動装置ケース１０の後壁にベアリングを介して軸受支持されている。図１において、●印が前記各ベアリングを表す。
前記構成からなる駆動装置によれば、前記３つの摩擦係合要素について、図２に係合図表を示すように、ブレーキＢ‐１の係合により３要素ロー（Ｌｏ）モード、クラッチＣ‐１の係合により４要素モード、クラッチＣ‐２の係合により３要素ハイ（Ｈｉ）モードの３つのモードが実現される。なお、この図表における○印は係合、×印は解放を表す。次に、各モード時の作動について説明する。
（１）３要素ローモード
このモードは、エンジン始動、電動機走行及び発進加速時のモードであり、ブレーキＢ‐１を係合させて減速用プラネタリギヤＰ２のキャリアＣ２を駆動装置ケース１０に固定することで達成される。このモードでは、モータＭＧ２が減速用プラネタリギヤＰ２のサンギヤＳ２を駆動する力行、キャリアＣ１がブレーキＢ‐１の係合による固定とされ、リングギヤＲ２の回転が出力軸１９に出力される。このときの状態が図３に示す速度線図の左側に第１モード：３要素（Ｌｏ）と表記して示されている。この場合、リングギヤ連結のエンジンの回転速度を一定として、サンギヤ連結のモータ（ＭＧ２：駆動力を出力する側の回転電機）の回転を上昇（図に上向き矢印で示す）させると、前記３要素用プラネタリギヤ側の差動関係から、キャリア連結のモータジェネレータ（ＭＧ１：エンジンの反力トルクを受ける側の回転電機）の回転は下降（図に下向き破線矢印で示す）することになる。このとき、減速用プラネタリギヤ側では、サンギヤ連結のモータ回転の上昇に連れて、ブレーキ係止によるキャリア固定の反力支持により、リングギヤから減速回転が出力される。したがって、このモードでは、モータ（ＭＧ２）の回転の上昇につれて出力（ＯＵＴ）回転速度が連続的に上昇する。図に○囲いの数字１〜３で上昇経過を便宜上段階的に示す。これらのうち○囲い数字３で示す出力回転速度は、モータジェネレータ（ＭＧ１）の回転速度が０まで下降したときに得られる。
（２）４要素モード
このモードは、通常走行時のモードであり、クラッチＣ‐１を係合させて３要素用プラネタリギヤＰ１のキャリアＣ１と減速用プラネタリギヤＰ２のキャリアＣ２を連結し、減速用プラネタリギヤＰ２のキャリアＣ２に３要素用プラネタリギヤＰ１の差動回転を入力し、サンギヤＳ２にモータＭＧ２の回転を入力することで達成される。このモードでは、エンジン回転を基準としてモータＭＧ２の回転を低下させていくことでモータジェネレータ（ＭＧ１）の回転の上昇に伴いリングギヤＲ２の回転が上昇し、このリングギヤＲ２の回転が出力軸１９に出力される。このときの状態が図２に示す速度線図の中央に第２モード：４要素と表記して示されている。この場合、エンジンの回転速度を一定として、モータ（ＭＧ２）の回転速度を先のモードの３速時に対して低下させていく（図に下向き矢印で示す）ことで、モータジェネレータ（ＭＧ１）の回転の上昇（図に上向き破線矢印で示す）に伴い出力（ＯＵＴ）回転速度が連続的に上昇する。この場合も図に○囲いの数字３〜５で段階的に上昇過程を示す。これらのうち○囲い数字５で示す出力回転速度は、エンジン（Ｅｎｇ．）、モータジェネレータ（ＭＧ１）及びモータ（ＭＧ２）の回転速度が全て同速となったときに得られる。
（３）３要素ハイモード
このモードが本発明の特徴とするモードであり、定常走行及び回生のモードである。このモードでは、クラッチＣ‐２が係合されることで、減速用プラネタリギヤＰ２のサンギヤＳ２とキャリアＣ２が同速回転する状態となり、これにより減速用プラネタリギヤＰ２は３要素が一体回転する直結状態となる。したがって、このときモータＭＧ２を力行とすることで、リングギヤＲ２から出力軸１９に出力される回転は、モータＭＧ２の回転となる。このときの状態が先の図２の速度線図の右側に第３モード：３要素（Ｈｉ）と表記して示されている。この場合の出力（ＯＵＴ）回転速度も連続的に上昇するが、その上昇経過を図に○囲いの数字５〜８で段階的に示す。このモードでは、３要素用プラネタリギヤの差動関係から、モータジェネレータ（ＭＧ１）の回転速度はモータＭＧ２の回転の上昇（図に上向き矢印で示す）につれて下降（図に下向き破線矢印で示す）し、○囲いの数字７で示す出力回転速度で０回転となり、更に○囲いの数字８で示す出力回転速度では逆回転となる。
前記３つのモードにおける車速に対する入力回転速度、モータトルク及びモータ出力の関係を図４にグラフで示す。２つの縦の点線で区切られる３つの領域のうちの左側に示す第１モード（３要素ローモード）では、エンジン回転Ｎｅを一定とすると、先に述べた関係から、ＭＧ２の回転Ｎｍｇ２が０から車速の上昇につれて一定勾配でエンジン回転を上回るまで上昇するのに対して、ＭＧ１の回転Ｎｍｇ１は逆にエンジン回転より高い状態からエンジン回転より低い回転まで一定勾配で下降する。この関係から、出力回転Ｎｏは０回転から一定勾配でエンジン回転付近まで上昇する。また、モータトルクについては、ＭＧ２のトルクＴｍｇ２が車速の増加につれて低下率を減じながら減少するのに対して、ＭＧ１のトルクＴｍｇ１は一定の値を保つ。そして、モータ出力については、ＭＧ２の出力Ｐｍｇ２が車速の上昇につれて一定勾配で低下して０になるのに対して、ＭＧ１の出力Ｐｍｇ１は、これとは反対に車速の上昇につれて一定勾配で上昇して０になる。
また、２つの縦の点線に挟まれる中央の領域に示す第２モード（４要素モード）では、同じくエンジン回転Ｎｅを一定として、ＭＧ２の回転Ｎｍｇ２がある値から車速の上昇につれて一定勾配で低下してエンジン回転と等しくなるのに対して、ＭＧ１の回転Ｎｍｇ１は逆にエンジン回転より低い状態からエンジン回転と等しくなるまで一定勾配で上昇する。また、モータトルクについては、ＭＧ２のトルクＴｍｇ２が車速の増加につれて低下率を減じながら減少するのに対して、ＭＧ１のトルクＴｍｇ１はＭＧ２のトルクＴｍｇ２の低下と同様の傾向で、トルクＴｍｇ２の値より高い値で減少する。そして、モータ出力については、ＭＧ１の出力Ｐｍｇ１が車速の上昇につれて上昇率を減じるのに対して、ＭＧ２の出力Ｐｍｇ２は、これとは反対に車速の上昇につれて降下率を減じる。
更に、２つの縦の点線で区切られる右側の領域に示す第３モード（３要素ハイモード）では、同じくエンジン回転Ｎｅを一定として、ＭＧ２の回転Ｎｍｇ２がエンジン回転から車速の上昇につれて一定勾配で上昇して行くのに対して、ＭＧ１の回転Ｎｍｇ１は逆にエンジン回転から一定勾配で下降する。また、モータトルクについては、ＭＧ２のトルクＴｍｇ２が車速の増加につれて低下率を減じながら減少するのに対して、ＭＧ１のトルクＴｍｇ１は一定となる。そして、モータ出力については、ＭＧ２の出力Ｐｍｇ２がある値から車速の上昇につれて一定勾配で減少し、やがて０を経て回生状態となるのに対して、ＭＧ１の出力Ｐｍｇ１は、これとは反対に回生状態のある値から車速の上昇につれて一定勾配で上昇し、やがて０を経て力行状態となる。
（４）モード切替
前記各モードの切替は、図５の切替マップに示すようになされる。この切替マップは、横軸を車速、縦軸を駆動力として切替点を示すもので、図示するように、発進加速時は、前記３要素ローモードとして、低回転高トルク状態とされ、所要駆動力が低い状態では、図に太い実線で切替点を示すように、低速で早めに４要素モード及び３要素ハイモードに切替える運転とされ、所要駆動トルクが大きいほど切替点を高速側にずらす運転とされる。図に典型的な変速経過を細線で示し、この経過中の出力回転速度を先に図３を参照して示した速度に対応させて示すように、出力速度１〜３が含まれる領域が３要素ローモード、出力速度３〜５が含まれる領域が４要素モード、出力速度５〜８が含まれる領域が３要素ハイモードとなり、出力速度３と出力速度５においてモード切替がなされる。この切替における３要素ローモードから４要素モードへの切替時は、ブレーキＢ‐１を解放し、クラッチＣ‐１を係合するいわゆる両摩擦係合要素の掴み替えがなされるわけであるが、この際、先の図３に示す速度変化及び図４の特性グラフから分かるように、モータジェネレータＭＧ１の回転が０となっており、３要素ローモードでレーキＢ‐１による係止により回転停止状態のキャリアＣ２と中間軸１３の回転がともに０となっているため、これらをつなぐクラッチＣ−１の回転停止状態での係合が行われることになる。したがって、この特性を利用してクラッチ摩擦材の回転差がない状態での掴み替えが可能となることで、変速ショックが少なくなり、また、摩擦材の熱的負荷を少なくすることができる。次に、４要素モード（４）から３要素ハイモード（３Ｈｉ）への切替時は、先の図４の特性グラフを参照して分かるように、出力回転Ｎｏ、エンジン回転Ｎｅ、ＭＧ１回転Ｎｍｇ１及びＭＧ２回転Ｎｍｇ２が全て等しくなる。この切替はクラッチＣ‐１を解放し、クラッチＣ‐２を係合するいわゆるクラッチ相互の掴み替えによりなされるわけであるが、この特性を利用することによりクラッチ摩擦材の回転差がない状態での掴み替えが可能となることで、この場合も変速ショックが少なくなり、また、摩擦材の熱的負荷を少なくすることができる。
以上詳述したように、この実施例では、減速用プラネタリギヤＰ２の２つの歯車要素をクラッチＣ‐２の係合により連結して、減速用プラネタリギヤＰ２を直結状態とすることを可能としているので、この直結状態により、高車速時に３要素の直結モードで走行することで、回生時の減速エネルギ回収効率の向上がなされるとともに、ネガティブハイブリッド領域での効率が向上する。また、従来の３要素のリダクションモードと直結モードの２つのモードだけの場合に比べて、力行に要するモータ出力が軽減され、モータの小型化が可能となる。更に、３要素ローモードから４要素モードへの切替時及び４要素モードから３要素ハイモードへの切替時には、クラッチの差回転がない状態での変速が可能となるので、変速ショックが少なくなり、また、摩擦材の熱的負荷も低減される。
次に図６〜１１を参照して、本発明が適用可能な各種のギヤトレイン構成を例示する。これらの例示における図６〜図８に示す例は、冒頭に挙げた従来技術のギヤトレインを基本とする変更例であり、図９〜図１１に示す例は、これとは異なる新たな形式のギヤトレインの各種変更例である。
先ず、図６の（Ａ）に示す例は、２つの差動歯車装置をともにシングルピニオンタイプとし、それらの間に第１回転電機ＭＧ１を配し、出力側の軸端に第２回転電機ＭＧ２を配したもので、第２摩擦係合要素（クラッチ）Ｃ‐２が第２差動歯車装置（減速用プラネタリギヤ）Ｐ２のサンギヤとキャリアを連結するものとし、キャリアを出力とした例である。このギヤトレインにおける３要素用・減速用両プラネタリギヤＰ１、Ｐ２とモータＭＧ１、エンジンＥ／Ｇ、出力ＯＵＴ及びモータジェネレータＭＧ２の連結関係を図の左側に図表化し、速度線図とともに示す。図表における横列は２つのプラネタリギヤＰ１、Ｐ２の歯車要素を表し、縦列はそれらの連結関係を表す。なお、図６〜図８において、最左列に示す要素の連結は直結、最右列に示す要素の連結は第１摩擦係合要素（クラッチ）Ｃ‐１を介する連結とし、図９〜図１１では、最右列に示す要素の連結は直結、最左列に示す要素の連結はモータＭＧ１との連結とされ、左から２列目に示す要素の連結がクラッチＣ‐１を介するエンジンＥ／Ｇとの連結とする。ちなみに、この例において、ＭＧ２（モータジェネレータ）連結のＰ２（減速用プラネタリギヤ）のＳ（サンギヤ）とＰ１（３要素用プラネタリギヤ）のＲ（リングギヤ）は直結、Ｅ／Ｇ（エンジン）連結がＰ１のＣ（キャリア）、ＯＵＴ（出力）がＰ２のＣ（キャリア）、ＭＧ１（モータ）連結のＰ２のＲ（リングギヤ）とＰ１のＳ（サンギヤ）がＣ‐１（クラッチ）を介する連結となっている。この表記方法は、後掲の全ての実施例について同様である。なお、この例の場合、先の実施例とは異なり、減速用プラネタリギヤＰ２のリングギヤをブレーキＢ‐１に連結して反力要素とし、軸端にモータジェネレータＭＧ２が配置された構成となるため、入出力同軸とはならず、ＦＦ車に適した平行軸のカウンタギヤ出力（ＯＵＴ）となる。
図６の（Ｂ）に示す例は、第１差動歯車装置をダブルピニオンプラネタリギヤで構成し、第２差動歯車装置をシングルピニオンプラネタリギヤで構成した例である。この場合の第２摩擦係合要素（クラッチ）Ｃ‐２も減速用プラネタリギヤＰ２のサンギヤとキャリアを連結するものとし、キャリアを出力としている。この例の場合、減速用プラネタリギヤＰ２のリングギヤをブレーキＢ‐１に連結して反力要素としているが、３要素用・減速用両プラネタリギヤＰ１、Ｐ２の間に第２回転電機（モータジェネレータ）ＭＧ２と第１回転電機（モータ）ＭＧ１を配した配置となるため、減速用プラネタリギヤＰ２からの同軸出力が可能であり、入出力同軸のＦＲ車に適し、ＦＦ車にも利用可能な出力（ＯＵＴ）となる。
以下同様に、第１差動歯車装置及び第２差動歯車装置の形式、それらに対する両回転電機の配置及び連結関係、第２摩擦係合要素により連結する歯車要素の選択に応じて、種々のギヤトレイン構成が可能である。以下冗長を避ける意味で、各実施例における表記方法を同様として、図表上に表れない配置関係、差動歯車装置の形式及び連結関係のみ説明する。
図６の（Ｃ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１と第２差動歯車装置Ｐ２をともにシングルピニオンプラネタリギヤで構成し、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤとキャリアを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のリングギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図６の（Ｄ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１をシングルピニオンプラネタリギヤ、第２差動歯車装置Ｐ２をダブルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図６の（Ｅ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１をシングルピニオンプラネタリギヤ、第２差動歯車装置Ｐ２をダブルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図６の（Ｆ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１をダブルピニオンプラネタリギヤ、第２差動歯車装置Ｐ２をシングルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤとキャリアを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のリングギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
次の図７の（Ａ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１をダブルピニオンプラネタリギヤ、第２差動歯車装置Ｐ２をシングルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図７の（Ｂ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１と第２差動歯車装置Ｐ２をともにダブルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図７の（Ｃ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１をシングルピニオンプラネタリギヤ、第２差動歯車装置Ｐ２をダブルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図７の（Ｄ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１と第２差動歯車装置Ｐ２をともにダブルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤとキャリアを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図７の（Ｅ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１と第２差動歯車装置Ｐ２をともにシングルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
次の図８の（Ａ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１をダブルピニオンプラネタリギヤ、第２差動歯車装置Ｐ２をシングルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図８の（Ｂ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１をシングルピニオンプラネタリギヤ、第２差動歯車装置Ｐ２をダブルピニオンプラネタリギヤとし、それらの位置関係を入・出力に対してこれまでの例とは逆配置としたものである。この場合は第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアとリングギヤが第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結されている。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図８の（Ｃ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１と第２差動歯車装置Ｐ２をともにダブルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
以上の各実施例のうち、図６〜図８に示すものでは、３要素ローモード（３Ｌｏ）から４要素モード（４）への切替時は、先述のようにＭＧ１回転が０となる。したがって、この状態でモード切替のためのクラッチＣ‐１を係合することで、４要素モードから３要素ハイモードへのブレーキＢ‐１とクラッチＣ‐１の掴み替えによる切替時と同様に、クラッチの差回転がない状態での変速が可能となるので、変速ショックが少なく、また、摩擦材の熱的負荷を少なくすることができる。
次の図９の（Ａ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１と第２差動歯車装置Ｐ２をともにシングルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図９の（Ｂ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１をシングルピニオンプラネタリギヤ、第２差動歯車装置Ｐ２をダブルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図９の（Ｃ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１と第２差動歯車装置Ｐ２をともにシングルピニオンプラネタリギヤとし、それらの位置関係を入・出力に対して逆配置としたものである。この場合は第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤとキャリアが第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結されている。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のリングギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図９の（Ｄ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１をシングルピニオンプラネタリギヤ、第２差動歯車装置Ｐ２をダブルピニオンプラネタリギヤとし、それらの位置関係を入・出力に対して逆配置としたものである。この場合は第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤとキャリアが第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結されている。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図９の（Ｅ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１をダブルピニオンプラネタリギヤ、第２差動歯車装置Ｐ２をシングルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結している。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図９の（Ｆ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１と第２差動歯車装置Ｐ２をともにシングルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
次の図１０の（Ａ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１をダブルピニオンプラネタリギヤ、第２差動歯車装置Ｐ２をシングルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結している。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図１０の（Ｂ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１と第２差動歯車装置Ｐ２をともにダブルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図１０の（Ｃ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１と第２差動歯車装置Ｐ２をともにダブルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤとキャリアを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のリングギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図１０の（Ｄ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１と第２差動歯車装置Ｐ２をともにダブルピニオンプラネタリギヤとし、それらの位置関係を入・出力に対して逆配置としたものである。この場合は第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤとキャリアが第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結されている。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図１０の（Ｅ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１をシングルピニオンプラネタリギヤ、第２差動歯車装置Ｐ２をダブルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結している。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図１０の（Ｆ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１と第２差動歯車装置Ｐ２をともにダブルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結したものである。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
次の図１１の（Ａ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１と第２差動歯車装置Ｐ２をともにシングルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤとキャリアを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結している。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のリングギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図１１の（Ｂ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１をダブルピニオンプラネタリギヤ、第２差動歯車装置Ｐ２をシングルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤとキャリアを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結している。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のリングギヤが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
図１１の（Ｃ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１をシングルピニオンプラネタリギヤ、第２差動歯車装置Ｐ２をダブルピニオンプラネタリギヤとし、第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤとリングギヤを第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結している。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
最後の図１１の（Ｄ）に示す例は、第１差動歯車装置Ｐ１と第２差動歯車装置Ｐ２をともにダブルピニオンプラネタリギヤとし、それらの位置関係を入・出力に対して逆配置としたものである。この場合は第２差動歯車装置Ｐ２のサンギヤとキャリアが第２摩擦係合要素Ｃ‐２を介して連結されている。この場合、第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアが第３摩擦係合要素Ｂ‐１に連結した係止要素とされる。
なお、以上に挙げた各実施例では、第２回転電機ＭＧ２をいずれも第２差動歯車装置Ｐ２に直接連結した構成としているが、第２回転電機ＭＧ２は、減速機構を介して第２差動歯車装置Ｐ２に連結した構成とすることもできる。この場合、減速機構を遊星歯車装置とするときは、その１つの歯車要素を反力支持のための固定とし、他の１つの歯車要素を第２回転電機ＭＧ２に連結し、他の１つの歯車要素を第２差動歯車装置Ｐ２における第１回転電機に連結された歯車要素と第１差動歯車装置の歯車要素に直結された歯車要素以外の歯車要素に連結した構成となる。この場合の例として、例えば、遊星歯車装置のサンギヤを第２回転電機ＭＧ２との連結、キャリアを固定、リングギヤを第２差動歯車装置Ｐ２のキャリアとの連結とする構成を採ることができる。
本発明の実施例１に係る駆動装置のギヤトレインを示すスケルトン図である。 ギヤトレインの各モードを達成する摩擦係合要素の係合・解放を示す係合図表である。 ギヤトレインの各モードにおける作動を示す速度線図である。 駆動装置の車速に対する入力速度、モータトルク及びモータ出力の関係を示すグラフである。 モード切替を示すマップである。 本発明の他の実施例に係る一連のギヤトレインとその各構成要素の連結関係及び作動を示す速度線図を組合せて示す説明図である。 他の一連のギヤトレインとその各構成要素の連結関係及び作動を示す速度線図を組合せて示す説明図である。 更に他の一連のギヤトレインとその各構成要素の連結関係及び作動を示す速度線図を組合せて示す説明図である。 別のタイプの一連のギヤトレインとその各構成要素の連結関係及び作動を示す速度線図を組合せて示す説明図である。 別のタイプの他の一連のギヤトレインとその各構成要素の連結関係及び作動を示す速度線図を組合せて示す説明図である。 別のタイプの更に他の一連のギヤトレインとその各構成要素の連結関係及び作動を示す速度線図を組合せて示す説明図である。 従来の駆動装置の車速に対するモータ出力の関係を示すグラフである。
符号の説明
１２ 入力軸（入力部材）
１９ 出力軸（出力部材）
ＭＧ１ モータジェネレータ（第１回転電機）
ＭＧ２ モータ（第２回転電機）
Ｐ１ ３要素用プラネタリギヤ（第１差動歯車装置）
Ｐ２ 減速用プラネタリギヤ（第２差動歯車装置）
Ｓ１，Ｓ２ サンギヤ（歯車要素）
Ｃ１，Ｃ２ キャリア（歯車要素）
Ｒ１，Ｒ２ リングギヤ（歯車要素）
Ｃ‐１ クラッチ（第１摩擦係合要素）
Ｃ‐２ クラッチ（第２摩擦係合要素）
Ｂ‐１ ブレーキ（第３摩擦係合要素）

Claims (9)

  1. エンジンの駆動力を受ける入力部材（１２）と、
    車輪へ駆動力を出力する出力部材（１９）と、
    第１回転電機（ＭＧ１）及び第２回転電機（ＭＧ２）と、
    少なくとも３つの歯車要素を備える第１差動歯車装置（Ｐ１）及び第２差動歯車装置（Ｐ２）と、
    少なくとも３つの第１〜第３摩擦係合要素（Ｃ‐１，Ｃ‐２，Ｂ‐１）とを備え、
    前記第１差動歯車装置の３つの歯車要素が、それぞれ前記入力部材、第１回転電機、及び第２回転電機に連結され、
    前記第２差動歯車装置の１つの歯車要素が、前記出力部材に連結されてなり、
    前記第１〜第３摩擦係合要素の選択的係合により、前記第２差動歯車装置が前記第２回転電機の回転速度を減速して出力する３要素ローモードと、前記第１及び第２差動歯車装置が４つの自由度を備える歯車装置となる４要素モードと、前記第２差動歯車装置が直結状態となって前記第２回転電機の回転速度を同速で出力する３要素ハイモードと、が達成されるハイブリッド駆動装置。
  2. エンジンの駆動力を受ける入力部材と、
    車輪へ駆動力を出力する出力部材と、
    第１回転電機及び第２回転電機と、
    少なくとも３つの歯車要素を備える第１差動歯車装置及び第２差動歯車装置と、
    ３つの第１〜第３摩擦係合要素とを備え、
    前記第１差動歯車装置の３つの歯車要素が、それぞれ前記入力部材、第１回転電機、及び第２回転電機に連結され、
    前記第２差動歯車装置の３つの歯車要素が、それぞれ前記出力部材、第３摩擦係合要素（Ｂ‐１）、及び第２回転電機に連結され、
    前記第２差動歯車装置における前記第３摩擦係合要素が連結された歯車要素が、前記第１摩擦係合要素（Ｃ‐１）を介して、前記第２差動歯車装置と直接連結された歯車要素を除く前記第１差動歯車装置のいずれか１つの歯車要素に連結され、
    更に、前記第２差動歯車装置におけるいずれか２つの歯車要素が、第２摩擦係合要素（Ｃ‐２）を介して相互に連結され、
    前記第３摩擦係合要素は、その係合により前記第２回転電機（ＭＧ２）の回転速度を減速するものであるハイブリッド駆動装置。
  3. 前記第３摩擦係合要素は、その係合により前記第２回転電機（ＭＧ２）の回転速度を減速するものである、請求項１記載のハイブリッド用駆動装置。
  4. 前記第２摩擦係合要素は、その係合により前記出力部材及び第２回転電機を同一回転速度で回転させるものである、請求項１、２又は３記載のハイブリッド駆動装置。
  5. 前記出力部材が回転している場合であって、前記第１回転電機（ＭＧ１）の回転が略０のときに、前記第３摩擦係合要素の係合を解放し、前記第１摩擦係合要素を係合する、請求項１〜４のいずれか１項記載のハイブリッド駆動装置。
  6. 前記出力部材が回転している場合であって、前記入力部材、出力部材、第１回転電機、及び第２回転電機のうち少なくとも２つの回転速度が略同一のときに、前記第１摩擦係合要素の係合を解除し、前記第２摩擦係合要素を係合する、請求項１〜５のいずれか１項記載のハイブリッド駆動装置。
  7. 前記第１及び第２差動歯車装置は、前記第１摩擦係合要素の係合により、４つの自由度を備える歯車装置となり、該４つの自由度を備える歯車装置の各歯車要素に、前記入力部材、出力部材、第１回転電機、及び第２回転電機が連結される、請求項１〜６のいずれか１項記載のハイブリッド駆動装置。
  8. 前記第１回転電機に連結された第１差動歯車装置の歯車要素は、前記第１摩擦係合要素を介して前記第２差動歯車装置における第３摩擦係合要素が連結された歯車要素に連結された、請求項１〜７のいずれか１項記載のハイブリッド駆動装置。
  9. 前記第１差動歯車装置における入力部材に連結された歯車要素は、前記第１摩擦係合要素を介して前記第２差動歯車装置における第３摩擦係合要素に連結された歯車要素に連結された、請求項１〜７のいずれか１項記載のハイブリッド駆動装置。
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