JP4893566B2 - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド駆動装置に関するものである。

従来、エンジン及び駆動モータを備えた車両、すなわち、ハイブリッド型車両においては、エンジン及び駆動モータを駆動することによって発生させられた回転を駆動輪に伝達することによって走行させることができるようになっている。

そして、前記ハイブリッド型車両の駆動装置であるハイブリッド駆動装置のうちの、エンジンからの回転が入力される入力軸側に駆動モータが配設され、駆動輪に向けて回転が出力される出力軸側に変速機が配設されたパラレルハイブリッド型のハイブリッド駆動装置においては、駆動モータを駆動してハイブリッド型車両を走行させるモータ走行時に、駆動モータによって発生させられたトルクを増幅して出力軸に出力することができるが、回生時に、駆動輪から伝達された回転は、変速機を介して駆動モータに伝達されるので、回生効率が低くなってしまう。

そこで、回生時に、駆動モータと出力軸とを変速機を介することなく連結し、モータ走行時に、駆動モータと出力軸とを変速機を介して連結するようにしたハイブリッド駆動装置が提供されている。該ハイブリッド駆動装置においては、変速機と出力軸とを、駆動モータを介して連結するとともに、カウンタ軸を介して連結するようにしている。

したがって、回生時に、変速機による損失を抑制することができるので、十分な回生エネルギーを取得することができる。なお、制動時に後輪に加わる荷重が小さく、後輪による制御力を大きくすることができないＦＲ型のハイブリッド車両にハイブリッド駆動装置を搭載した場合に、特に大きな効果を得ることができる。

また、モータ走行時に、変速機によってトルクを増幅することができるので、その分駆動モータを小型化することができ、ハイブリッド駆動装置を小型化することができる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−１６８４４２号公報

しかしながら、前記従来のハイブリッド駆動装置においては、モータ走行時に、駆動モータと出力軸とを変速機を介して連結する必要があるので、変速機において変速が行われた回転を出力軸に伝達するためにカウンタ軸を配設する必要がある。したがって、ハイブリッド駆動装置の径方向寸法が大きくなり、ハイブリッド駆動装置が大型化し、ハイブリッド型車両への搭載性が低下してしまうだけでなく、クラッチ等の数が多くなるとともに、カウンタ軸を支持する軸受が必要になったり、カウンタ軸と入力軸、出力軸等とを連結する歯車対が必要になったりするので、ハイブリッド駆動装置の機構が複雑になってしまう。

本発明は、前記従来のハイブリッド駆動装置の問題点を解決して、回生効率を高くすることができ、小型化することができ、機構を簡素化することができるハイブリッド駆動装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明のハイブリッド駆動装置においては、入力ディスク、出力ディスク、及び前記入力ディスクと出力ディスクとの間に配設されたパワーローラを備え、駆動源から伝達された回転を受けて、無段に変速して出力するトロイダル部と、前記入力ディスクと出力軸との間に配設され、駆動源から伝達された回転を出力軸に伝達する第１の伝動軸と、該第１の伝動軸を包囲して、前記出力ディスクと出力軸との間に配設され、前記トロイダル部から出力された回転を出力軸に伝達する第２の伝動軸と、該第２の伝動軸に配設された電動機械とを有する。

本発明によれば、ハイブリッド駆動装置においては、入力ディスク、出力ディスク、及び前記入力ディスクと出力ディスクとの間に配設されたパワーローラを備え、駆動源から伝達された回転を受けて、無段に変速して出力するトロイダル部と、前記入力ディスクと出力軸との間に配設され、駆動源から伝達された回転を出力軸に伝達する第１の伝動軸と、該第１の伝動軸を包囲して、前記出力ディスクと出力軸との間に配設され、前記トロイダル部から出力された回転を出力軸に伝達する第２の伝動軸と、該第２の伝動軸に配設された電動機械とを有する。

この場合、駆動源から伝達された回転を出力軸に伝達する第１の伝動軸と、該第１の伝動軸を包囲して、前記出力ディスクと出力軸との間に配設され、前記トロイダル部から出力された回転を出力軸に伝達する第２の伝動軸と、該第２の伝動軸に配設された電動機械とを有するので、回生時に、電動機械と出力軸とをトロイダル部を介することなく連結することができる。したがって、回生効率を高くすることができる。

また、回生時に、トロイダル部によって損失が発生することがなくなるので、十分な回生エネルギーを取得することができる。なお、制動時に後輪に加わる荷重が小さく、後輪による制動力を大きくすることができないＦＲ型のハイブリッド車両に搭載した場合に、特に大きな効果を得ることができる。

また、電動機械を駆動してハイブリッド型車両を走行させるときに、トロイダル部によってトルクを増幅することができるので、その分電動機械を小型化することができ、ハイブリッド駆動装置を小型化することができる。

しかも、モータ走行時に、トロイダル部の出力を出力軸に伝達するためにカウンタ軸を配設する必要がない。したがって、ハイブリッド駆動装置の径方向寸法を小さくすることができ、ハイブリッド駆動装置を小型化することができるので、ハイブリッド型車両への搭載性を向上させることができるだけでなく、ハイブリッド駆動装置の機構を簡素化することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、車両としてのハイブリッド型車両について説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。

図において、１１はハイブリッド駆動装置であり、該ハイブリッド駆動装置１１は、係脱装置としてのクラッチＣＬを介して駆動源としてのエンジン（Ｅ／Ｇ）１３と連結され、エンジン１３側から図示されない駆動輪側にかけて、変速機としてのトロイダル部（バリエータ）１５、電動機械としての駆動モータ５１、前後進切換装置１６及び駆動モード切換装置１７が順次連結される。なお、前記トロイダル部１５には、ハーフトロイダル式及びフルトロイダル式のトロイダル部があるが、本実施の形態においては、フルトロイダル式のトロイダル部が使用される。

前記クラッチＣＬは、湿式多板クラッチによって形成され、係脱させられてエンジン１３の出力軸２１とハイブリッド駆動装置１１の入力軸２２とを選択的に連結し、係合時にエンジン１３から伝達された回転をハイブリッド駆動装置１１に入力する。

また、前記トロイダル部１５は、入力された回転を無段で変速して出力する。そのために、トロイダル部１５は、回転自在に、かつ、互いに対向させて配設されるとともに、入力軸２２及び第１の伝動軸３１と連結され、前方（図において左方）及び後方（図において右方）に配設された第１のディスクとしての二つの入力ディスク２３、該各入力ディスク２３間において、各入力ディスク２３と対向させて回転自在に配設され、第２の伝動軸３２と連結された第２のディスクとしての出力ディスク２４、並びに前記各入力ディスク２３及び出力ディスク２４によって挟持された中間転動体としての２列のパワーローラ２５を備える。なお、前記第２の伝動軸３２は、中空のスリーブ状の形状を有し、第１の伝動軸３１を包囲して、同心状に配設される。

前記各入力ディスク２３及び出力ディスク２４は、それぞれ対向する円の一部を構成する円弧状の凹溝ａ、ｂを備え、各パワーローラ２５を挟むことによって、二つのキャビティを備えたダブルキャビティを形成する。したがって、入力ディスク２３同士のスラスト力を打ち消すことができる。なお、本実施の形態においては、フルトロイダル式のトロイダル部１５が使用されるので、各パワーローラ２５の傾転中心が各キャビティの中心に置かれる。

前記パワーローラ２５は、トロイダル部１５の中心軸に対して直角の方向にシフトさせることによって傾斜させられ、入力ディスク２３及び出力ディスク２４との各接触半径を変更する。これにより、トロイダル部１５は、入力軸２２を介して入力ディスク２３に入力された回転を、無段に連続して変速し、出力ディスク２４から第２の伝動軸３２に出力する。本実施の形態においては、入力軸２２の回転速度を入力速度ｎｉとし、第２の伝動軸３２の回転速度を出力速度ｎｏとしたとき、入力速度ｎｉに対する出力速度ｎｏの比は変速比γとされる。なお、入力ディスク２３に正方向の回転が入力されると、出力ディスク２４が反転させられ、出力ディスク２４から逆方向の回転が出力されるので、前記変速比γは負の値を採る。

前記駆動モータ５１は、図示されないモータケースに取り付けられたステータ５３、該ステータ５３内において、回転自在に配設されたロータ５２を備え、前記ステータ５３のステータコイルに駆動用の電流（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の相電流）を供給することによって駆動モータ５１を駆動することができる。前記モータケースはハイブリッド駆動装置１１のケース１０に固定され、ロータ５２は第２の伝動軸３２に固定される。

また、前記前後進切換装置１６は、ハイブリッド型車両を前進させたり、後進させたりするために、互いに逆方向の回転を選択的に出力する。そのために、前後進切換装置１６は、回転を反転させる反転機構としての、かつ、反転用の差動回転装置としてのプラネタリギヤユニット５４、及びクラッチＣｄ、Ｃｒを備え、該クラッチＣｄ、Ｃｒによって反転用の係合要素（摩擦係合要素）が構成される。前記プラネタリギヤユニット５４は、サンギヤＳ、ピニオンＰａ、Ｐｂ、リングギヤＲ、及び前記ピニオンＰａ、Ｐｂを回転自在に支持するキャリヤＣＲの各要素を備え、ピニオンＰａ、Ｐｂによって一体のピニオンが構成される。そして、サンギヤＳとピニオンＰａとが噛（し）合させられ、ピニオンＰｂとリングギヤＲとが噛合させられる。なお、前記サンギヤＳによって第１の回転要素が、リングギヤＲによって第２の回転要素が、キャリヤＣＲによって第３の回転要素が構成される。

そして、サンギヤＳが第２の伝動軸３２に連結され、リングギヤＲがクラッチＣｄを介して出力軸３３と連結され、キャリヤＣＲがケース１０に固定される。また、前記第２の伝動軸３２はクラッチＣｒを介して出力軸３３と連結される。

前記前後進切換装置１６において、クラッチＣｄを係合させ、クラッチＣｒを解放すると、キャリヤＣＲが固定された状態で、サンギヤＳに入力された逆方向の回転が反転させられ、前進用の正方向の回転になって出力軸３３に出力される。また、クラッチＣｄを解放し、クラッチＣｒを係合させると、第２の伝動軸３２に出力された回転がそのまま後進用の逆方向の回転として出力軸３３に出力される。

また、駆動モード切換装置１７は、直結用の係合要素（摩擦係合要素）としてのクラッチＭを備え、第１の伝動軸３１が、クラッチＭを介して出力軸３３と連結され、それに伴って、入力軸２２と出力軸３３とが直結される。

なお、出力軸３３に出力された回転は、差動装置としての図示されないディファレンシャル装置に伝達され、更に図示されない駆動輪に伝達される。

次に、前記構成のハイブリッド駆動装置１１の動作について説明する。

図２は本発明の第１の実施の形態におけるエンジン走行モードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図、図３は本発明の第１の実施の形態におけるエンジン走行モードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるエンジン走行モードの後進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図、図５は本発明の第１の実施の形態におけるエンジン走行モードの後進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図、図６は本発明の第１の実施の形態におけるモータ走行モードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図、図７は本発明の第１の実施の形態におけるモータ走行モードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図、図８は本発明の第１の実施の形態におけるモータ走行モードの後進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図、図９は本発明の第１の実施の形態におけるモータ走行モードの後進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図である。なお、各速度線図は、入力ディスク２３、出力ディスク２４、サンギヤＳ、キャリヤＣＲ及びリングギヤＲの各回転速度を表す。また、図２、４、６及び８において、太線はトルクが伝達される経路を、細線はトルクが伝達されない経路を表す。

本実施の形態においては、各クラッチＣＬ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｍを係脱するために、図示されない制御部が配設され、各クラッチＣＬ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｍは、それぞれアクチュエータとしての図示されない油圧サーボを備える。したがって、前記制御部において、ソレノイド信号を発生させ、該ソレノイド信号によってソレノイドバルブを作動させ、各油圧サーボに油圧を供給することによって、各クラッチＣＬ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｍを係合させ、油圧サーボから油圧をドレーンすることによって、各クラッチＣＬ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｍを解放することができる。

この場合、操作者としての運転者は、操作部としての図示されないシフトレバーを操作し、ハイブリッド駆動装置１１をニュートラル状態に置いたり、エンジン１３を駆動し、駆動モータ５１を停止させてエンジン走行モードで走行したり、エンジン１３を停止させ、駆動モータ５１を駆動するモータ走行モードで走行したり、前後進切換装置１６を切り換えて前進走行モードで走行したり、後進走行モードで走行したりすることができる。また、運転者のスロットルペダルの踏込みに応じて、アンダドライブ側からオーバドライブ側までの変速比γを変更して変速を行うことができる。

まず、ハイブリッド駆動装置１１がニュートラル状態に置かれると、クラッチＣＬ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｍが解放される。したがって、エンジン１３からの回転は出力軸３３に伝達されない。

また、エンジン走行モードの前進走行時においては、図２に示されるように、エンジン１３が駆動され、駆動モータ５１が駆動されない状態で、クラッチＣＬ、Ｃｄが係合させられ、クラッチＣｒ、Ｍが解放される。この場合、エンジン１３の回転は、クラッチＣＬを介してトロイダル部１５に入力速度ｎｉで入力される。そして、トロイダル部１５において、入力ディスク２３に入力された回転は、パワーローラ２５を介して矢印方向に出力ディスク２４に伝達され、パワーローラ２５の傾斜角度によって決まる変速比γで変速（減速又は増速）され、変速された回転は、図３に示されるように、出力速度ｎｏとして第２の伝動軸３２に出力され、前後進切換装置１６に入力される。

なお、前記トロイダル部１５の出力速度ｎｏは、変速比γに応じて変化し、負の方向における最大値ｎｏＨと負の方向における最小値ｎｏＬとの間の負の値を採り、
ｎｏＨ≦ｎｏ≦ｎｏＬ
になる。

そして、前記前後進切換装置１６においては、第２の伝動軸３２に出力された出力速度ｎｏの回転がサンギヤＳに入力されるが、キャリヤＣＲがケース１０に固定され、クラッチＣｄが係合させられているので、前記出力速度ｎｏの回転は、前後進切換装置１６において反転させられて、リングギヤＲに出力され、出力速度ＮＯとして出力軸３３に出力される。このとき、出力速度ＮＯは、前記出力速度ｎｏに比例して変化し、
ＮＯ＝ｋ１・ｎｏ
で表すことができる。すなわち、出力速度ＮＯは、正の方向における最大値ＮＯＨと正の方向における最小値ＮＯＬとの間の正の値を採り、
ＮＯＬ≦ＮＯ≦ＮＯＨ
ｋ１・｜ｎｏＬ｜≦ＮＯ≦ｋ１・｜ｎｏＨ｜
になる。なお、ｋ１は比例定数であり、サンギヤＳの歯数をｚｓとし、ピニオンＰａの歯数をｚｐａとし、ピニオンＰｂの歯数をｚｐｂとし、リングギヤＲの歯数をｚｒとしたとき、前記比例定数ｋ１は、
ｋ１＝（ｚｓ・ｚｐｂ）／（ｚｐａ・ｚｒ）
になる。

この場合、制御部の図示されない電動機械駆動処理手段は、電動機械駆動処理を行い、車速、アクセル開度等の走行条件及びバッテリ残量を読み込み、走行条件及びバッテリ残量に応じて駆動モータ５１を駆動（アシスト）する。また、制御部の図示されない回生処理手段は、回生処理を行い、ハイブリッド駆動装置１１を制動する場合、駆動モータ５１において電力を回生する。

次に、エンジン走行モードの後進走行時においては、図４に示されるように、エンジン１３が駆動され、駆動モータ５１が駆動されない状態で、クラッチＣＬ、Ｃｒが係合させられ、クラッチＣｄ、Ｍが解放される。この場合、エンジン１３の回転は、前進走行時と同様に、クラッチＣＬを介してトロイダル部１５に入力速度ｎｉで入力される。そして、トロイダル部１５において、入力ディスク２３に入力された回転は、パワーローラ２５を介して矢印方向に出力ディスク２４に伝達され、パワーローラ２５の変速比γで変速（減速又は増速）され、変速された回転は、図５に示されるように、出力速度ｎｏとして第２の伝動軸３２に出力され、前後進切換装置１６に入力される。

なお、前記トロイダル部１５の出力速度ｎｏは、変速比γに応じて変化し、負の方向における最大値ｎｏＨと負の方向における最小値ｎｏＬとの間の負の値を採り、
ｎｏＨ≦ｎｏ≦ｎｏＬ
になる。

そして、前記前後進切換装置１６においては、第２の伝動軸３２に出力された出力速度ｎｏの回転がサンギヤＳに入力されるが、クラッチＣｄが解放され、クラッチＣｒが係合させられているので、前記出力速度ｎｏの回転は、そのまま、出力軸３３に出力される。

この場合も、前記制御部は、車速、アクセル開度等の走行条件及びバッテリ残量を読み込み、走行条件及びバッテリ残量に応じて駆動モータ５１を駆動する。また、前記制御部は、ハイブリッド駆動装置１１を制動する場合、駆動モータ５１において電力を回生する。

次に、モータ走行モードの前進走行時においては、図６に示されるように、クラッチＭが係合させられ、クラッチＣＬ、Ｃｄ、Ｃｒが解放される。この場合、駆動モータ５１の回転は、第２の伝動軸３２を介してトロイダル部１５に入力速度ｎｉで入力される。そして、トロイダル部１５において、出力ディスク２４に入力された回転は、パワーローラ２５を介して矢印方向に入力ディスク２３に伝達され、パワーローラ２５の傾斜角度によって決まる変速比γで変速（減速又は増速）され、変速された回転は、図７に示されるように、出力速度ｎｏとして第１の伝動軸３１に出力され、そのまま、出力軸３３に出力される。

次に、モータ走行モードの後進走行時においては、図８に示されるように、クラッチＣｒが係合させられ、クラッチＣＬ、Ｃｄ、Ｍが解放される。この場合、クラッチＣｒが係合させられるので、駆動モータ５１の回転は、図９に示されるように、第２の伝動軸３２を介して、そのまま、出力軸３３に出力される。

なお、クラッチＣｄを係合させ、クラッチＣＬ、Ｃｒ、Ｍを解放することによって、モータ走行モードの前進走行を行うことができる。その場合、駆動モータ５１の回転は、第２の伝動軸３２を介して前後進切換装置１６に入力速度ｎｉで入力される。前記前後進切換装置１６においては、入力速度ｎｉの回転がサンギヤＳに入力されるが、キャリヤＣＲがケース１０に固定され、クラッチＣｄが係合させられているので、前記入力速度ｎｉの回転は、前後進切換装置１６において反転させられて、リングギヤＲに出力され、出力速度ＮＯとして出力軸３３に出力される。

このように、本実施の形態においては、エンジン１３から駆動輪にかけて、トロイダル部１５、駆動モータ５１、前後進切換装置１６及び駆動モード切換装置１７が順に連結され、入力ディスク２３と出力軸３３とがクラッチＭを介して連結されるので、回生時に、駆動モータ５１と出力軸３３とをトロイダル部１５を介することなく連結することができる。したがって、回生時に、駆動輪の回転がトロイダル部１５を介することなく、駆動モータ５１に伝達されるので、回生効率を高くすることができる。

そして、回生時に、トロイダル部１５によって損失が発生することがなくなるので、十分な回生エネルギーを取得することができる。なお、制動時に後輪に加わる荷重が小さく、後輪による制動力を大きくすることができないＦＲ型のハイブリッド車両に搭載した場合に、特に大きな効果を得ることができる。

また、モータ走行時に、トロイダル部１５によってトルクを増幅することができるので、その分駆動モータ５１を小型化することができ、ハイブリッド駆動装置１１を小型化することができる。

しかも、モータ走行時に、クラッチＭを係合させることによって、トロイダル部１５と出力軸３３とを連結することができるので、トロイダル部１５の出力を出力軸３３に伝達するためにカウンタ軸を配設する必要がない。したがって、ハイブリッド駆動装置１１の径方向寸法を小さくすることができ、ハイブリッド駆動装置１１を小型化することができるので、ハイブリッド型車両への搭載性を向上させることができるだけでなく、ハイブリッド駆動装置１１の機構を簡素化することができる。

また、トロイダル部１５において、入力ディスク２３及び出力ディスク２４の回転方向が常に一定であり、逆方向に回転させる必要がないので、パワーローラ２５の位置を安定させることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明をし、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図１０は本発明の第２の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。

図において、１１はハイブリッド駆動装置であり、該ハイブリッド駆動装置１１は、係脱装置としてのクラッチＣＬを介してエンジン（Ｅ／Ｇ）１３と連結され、エンジン１３側から図示されない駆動輪側にかけて、変速機としてのトロイダル部（バリエータ）１５、電動機械としての駆動モータ５１及び駆動モード切換装置５５が順次連結される。

前記駆動モータ５１は、図示されないモータケースに取り付けられたステータ５３、該ステータ５３内において、回転自在に配設されたロータ５２を備え、前記ステータ５３のステータコイルに駆動用の電流（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の相電流）を供給することによって駆動モータ５１を駆動することができる。前記モータケースはハイブリッド駆動装置１１のケース１０に固定され、ロータ５２は、第２の伝動軸３２に固定され、トロイダル部１５と連結されるとともに、第３の伝動軸３４を介して駆動モード切換装置５５と連結される。

そして、該駆動モード切換装置５５は、第１のモードとしてのローモード用の差動回転装置としてのプラネタリギヤユニット５６、第２のモードとしてのハイモード用の差動回転装置としてのプラネタリギヤユニット５７及び駆動モード部５８を備える。該駆動モード部５８は、第１のクラッチとしてのローモード用のクラッチＬ及び第２のクラッチとしてのハイモード用のクラッチＨを備え、前記クラッチＬ、Ｈによって駆動モード切換え用の係合要素（摩擦係合装置）が構成される。

前記プラネタリギヤユニット５６は、サンギヤＳ１、ピニオンＰ１、リングギヤＲ１、及び前記ピニオンＰ１を回転自在に支持するキャリヤＣＲ１の各要素を備える。そして、サンギヤＳ１とピニオンＰ１とが噛合させられ、ピニオンＰ１とリングギヤＲ１とが噛合させられる。なお、前記サンギヤＳ１によって第１の回転要素が、リングギヤＲ１によって第２の回転要素が、キャリヤＣＲ１によって第３の回転要素が構成される。

そして、サンギヤＳ１が第２、第３の伝動軸３２、３４と連結され、リングギヤＲ１が第１の伝動軸３１と連結され、キャリヤＣＲ１が第４の伝動軸３５を介して駆動モード部５８と連結される。なお、前記第４の伝動軸３５は、第１の伝動軸３１と同軸上に配設される。

また、前記プラネタリギヤユニット５７は、サンギヤＳ２、ピニオンＰａ２、Ｐｂ２、リングギヤＲ２、及び前記ピニオンＰａ２、Ｐｂ２を回転自在に支持するキャリヤＣＲ２の各要素を備え、ピニオンＰａ２、Ｐｂ２によって一体のピニオンが構成される。そして、サンギヤＳ２とピニオンＰｂ２とが噛合させられ、ピニオンＰａ２とリングギヤＲ２とが噛合させられる。なお、前記サンギヤＳ２によって第１の回転要素が、リングギヤＲ２によって第２の回転要素が、キャリヤＣＲ２によって第３の回転要素が構成される。

そして、サンギヤＳ２がクラッチＨを介して出力軸３３と連結され、リングギヤＲ２が第３の伝動軸３４と連結され、キャリヤＣＲ２がケース１０に固定される。また、前記第４の伝動軸３５は、クラッチＬを介して出力軸３３と連結される。

次に、前記構成のハイブリッド駆動装置１１の動作について説明する。

図１１は本発明の第２の実施の形態におけるエンジン走行・ローモードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図、図１２は本発明の第２の実施の形態におけるエンジン走行・ローモードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図、図１３は本発明の第２の実施の形態におけるエンジン走行・ローモードの後進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図、図１４は本発明の第２の実施の形態におけるエンジン走行・ローモードの後進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図、図１５は本発明の第２の実施の形態におけるエンジン走行・ハイーモードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図、図１６は本発明の第２の実施の形態におけるエンジン走行・ハイモードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図、図１７は本発明の第２の実施の形態におけるモータ走行・ローモードの前進・後進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図、図１８は本発明の第２の実施の形態におけるモータ走行・ローモードの前進・後進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図、図１９は本発明の第２の実施の形態におけるモータ走行・ハイーモードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図、図２０は本発明の第２の実施の形態におけるモータ走行・ハイモードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図である。なお、各速度線図は、リングギヤＲ１、キャリヤＣＲ１、サンギヤＳ２、キャリヤＣＲ２、サンギヤＳ１及びリングギヤＲ２の各回転速度を表す。また、図１１、１３、１５、１７及び１９において、太線はトルクが伝達される経路を、細線はトルクが伝達されない経路を表す。

本実施の形態においては、係脱装置としてのクラッチＣＬ、第１のクラッチとしてのローモード用のクラッチＬ、及び第２のクラッチとしてのハイモード用のクラッチＨを係脱するために、図示されない制御部が配設され、各クラッチＣＬ、Ｌ、Ｈは、それぞれアクチュエータとしての図示されない油圧サーボを備える。したがって、前記制御部において、ソレノイド信号を発生させ、該ソレノイド信号によってソレノイドバルブを作動させ、各油圧サーボに油圧を供給することによって、各クラッチＣＬ、Ｌ、Ｈを係合させ、油圧サーボから油圧をドレーンすることによって、各クラッチＣＬ、Ｌ、Ｈを解放することができる。

また、エンジン走行モードで、かつ、ローモードであることを表すエンジン走行・ローモードの前進走行時においては、図１１に示されるように、エンジン走行・ローモードの後進走行時においては、図１３に示されるように、駆動源としてのエンジン１３が駆動され、電動機械としての駆動モータ５１が駆動されない状態で、クラッチＣＬ、Ｌが係合させられ、クラッチＨが解放される。

図１１に示されるように、エンジン１３の回転は、第１の伝動軸３１を介してリングギヤＲ１に入力される。そして、キャリヤＣＲ１の回転が出力速度ＮＯとして第４の伝動軸３５に出力され、クラッチＬを介して出力軸３３に出力される。

このとき、出力速度ＮＯは、正の方向における最大値ＮＯＨと正の方向における最小値ＮＯＬとの間の正及び負の値を採り、
ＮＯＬ≦ＮＯ≦ＮＯＨ
になる。

そして、出力速度ＮＯは、前進走行時に、図１２に示されるように、
０＜ＮＯ≦ＮＯＨ
の正の値を採り、後進走行時に、図１４に示されるように、
ＮＯＬ≦ＮＯ＜０
の負の値を採る。

なお、前進走行時に、図１２に示されるように、キャリヤＣＲ１から矢印方向にトルクが出力されるのに伴って、図１１に示されるように、サンギヤＳ１、第２の伝動軸３２、第２のディスクとしての出力ディスク２４、中間転動体としてのパワーローラ２５、第１のディスクとしての入力ディスク２３及び第１の伝動軸３１を介してリングギヤＲ１に動力が伝達され、動力循環が行われる。また、後進走行時に、図１４に示されるように、キャリヤＣＲ１に矢印方向にトルクが入力されるのに伴って、図１３に示されるように、リングギヤＲ１、第１の伝動軸３１、入力ディスク２３、パワーローラ２５、出力ディスク２４及び第２の伝動軸３２を介してサンギヤＳ１にトルクが伝達され、トルク循環が行われる。

そして、前記制御部は、車速、アクセル開度等の走行条件及びバッテリ残量を読み込み、走行条件及びバッテリ残量に応じて駆動モータ５１を駆動する。また、前記制御部は、ハイブリッド駆動装置１１を制動する場合、駆動モータ５１において電力を回生する。

次に、エンジン走行モードで、かつ、ハイモードであることを表すエンジン走行・ハイモードの前進走行時においては、図１５に示されるように、エンジン１３が駆動され、駆動モータ５１が駆動されない状態で、クラッチＣＬ、Ｈが係合させられ、クラッチＬが解放される。

この場合、エンジン１３の回転は、クラッチＣＬを介してトロイダル部１５に入力速度ｎｉで入力される。そして、トロイダル部１５において、入力ディスク２３に入力された回転は、パワーローラ２５を介して矢印方向に出力ディスク２４に伝達され、パワーローラ２５の傾斜角度によって決まる変速比γで変速（減速又は増速）され、変速された回転は、出力速度ｎｏとして第２の伝動軸３２に出力され、第３の伝動軸３４を介してプラネタリギヤユニット５７のリングギヤＲ２に入力される。

前記トロイダル部１５の出力速度ｎｏは、変速比γに応じて変化し、図１６に示されるように、負の方向における最大値ｎｏＨと負の方向における最小値ｎｏＬとの間の負の値を採り、
ｎｏＨ≦ｎｏ≦ｎｏＬ
になる。

そして、前記プラネタリギヤユニット５７においては、出力速度ｎｏの回転がリングギヤＲ２に入力されるが、キャリヤＣＲ２がケース１０に固定され、クラッチＨが係合させられているので、前記出力速度ｎｏの回転は、プラネタリギヤユニット５７において反転させられて、サンギヤＳ２に出力され、出力速度ＮＯとして出力軸３３に出力される。このとき、出力速度ＮＯは、前記出力速度ｎｏに比例して変化し、正の方向における最大値ＮＯＨと正の方向における最小値ＮＯＬとの間の正の値を採り、
ＮＯＬ≦ＮＯ≦ＮＯＨ
になる。

この場合、前記制御部は、車速、アクセル開度等の走行条件及びバッテリ残量を読み込み、走行条件及びバッテリ残量に応じて駆動モータ５１を駆動する。また、前記制御部は、ハイブリッド駆動装置１１を制動する場合、駆動モータ５１において電力を回生する。

次に、モータ走行モードで、かつ、ローモードであることを表すモータ走行・ローモードの前進走行時及び後進走行時においては、図１７に示されるように、エンジン１３が停止させられ、駆動モータ５１が駆動された状態で、クラッチＬが係合させられ、クラッチＣＬ、Ｈが解放される。

この場合、駆動モータ５１の回転は、第２の伝動軸３２を介してトロイダル部１５に入力速度ｎｉで入力されるとともに、第２の伝動軸３２を介してサンギヤＳ１に入力速度ｎｉで入力される。前記トロイダル部１５において、出力ディスク２４に入力された回転は、パワーローラ２５を介して矢印方向に入力ディスク２３に伝達され、パワーローラ２５の傾斜角度によって決まる変速比γで変速（減速又は増速）され、変速された回転は、出力速度ｎｏとして第１の伝動軸３１に出力され、該第１の伝動軸３１を介してプラネタリギヤユニット５６のリングギヤＲ１に入力されるが、クラッチＨが解放され、クラッチＬが係合させられているので、エンジン走行モードと同様の動力循環である。

なお、前記トロイダル部１５の出力速度ｎｏは、変速比γに応じて変化し、図１８に示されるように、正の方向における最大値ｎｏＨと正の方向における最小値ｎｏＬとの間の負の値を採り、
ｎｏＬ≦ｎｏ≦ｎｏＨ
になる。

その結果、キャリヤＣＲ１の回転が出力速度ＮＯとして第４の伝動軸３５に出力され、クラッチＬを介して出力軸３３に出力される。

このとき、出力速度ＮＯは、前記出力速度ｎｏに比例して変化し、正の方向における最大値ＮＯＨと正の方向における最小値ＮＯＬとの間の正及び負の値を採り、
ＮＯＬ≦ＮＯ≦ＮＯＨ
になる。

そして、出力速度ＮＯは、前進走行時に、
０＜ＮＯ≦ＮＯＨ
の正の値を採り、後進走行時に、
ＮＯＬ≦ＮＯ＜０
の負の値を採る。

また、モータ走行モードで、かつ、ハイモードであることを表すモータ走行・ハイモードの前進走行時においては、図１９に示されるように、エンジン１３が停止させられ、駆動モータ５１が駆動された状態で、クラッチＨが係合させられ、クラッチＣＬ、Ｌが解放される。

この場合、駆動モータ５１の回転は、第３の伝動軸３４を介してプラネタリギヤユニット５７のリングギヤＲ２に入力速度ｎｉで入力されるが、キャリヤＣＲ２がケース１０に固定され、クラッチＨが係合させられているので、前記入力速度ｎｉの回転は、プラネタリギヤユニット５７において反転させられて、サンギヤＳ２に出力され、出力速度ＮＯとして出力軸３３に出力される。このとき、出力速度ＮＯは、前記入力速度ｎｉに比例する正の値を採る。

このように、本実施の形態においては、モータの回転がプラネタリギヤユニット５７において回転方向を逆転して出力軸に伝達される。

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。 本発明の第１の実施の形態におけるエンジン走行モードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図である。 本発明の第１の実施の形態におけるエンジン走行モードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図である。 本発明の第１の実施の形態におけるエンジン走行モードの後進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図である。 本発明の第１の実施の形態におけるエンジン走行モードの後進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図である。 本発明の第１の実施の形態におけるモータ走行モードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図である。 本発明の第１の実施の形態におけるモータ走行モードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図である。 本発明の第１の実施の形態におけるモータ走行モードの後進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図である。 本発明の第１の実施の形態におけるモータ走行モードの後進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図である。 本発明の第２の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。 本発明の第２の実施の形態におけるエンジン走行・ローモードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図である。 本発明の第２の実施の形態におけるエンジン走行・ローモードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図である。 本発明の第２の実施の形態におけるエンジン走行・ローモードの後進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図である。 本発明の第２の実施の形態におけるエンジン走行・ローモードの後進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図である。 本発明の第２の実施の形態におけるエンジン走行・ハイーモードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図である。 本発明の第２の実施の形態におけるエンジン走行・ハイモードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図である。 本発明の第２の実施の形態におけるモータ走行・ローモードの前進・後進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図である。 本発明の第２の実施の形態におけるモータ走行・ローモードの前進・後進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図である。 本発明の第２の実施の形態におけるモータ走行・ハイーモードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す概念図である。 本発明の第２の実施の形態におけるモータ走行・ハイモードの前進走行時のハイブリッド駆動装置の動作を示す速度線図である。

符号の説明

１１ ハイブリッド駆動装置
１３ エンジン
１５ トロイダル部
２１、３３ 出力軸
２３ 入力ディスク
２４ 出力ディスク
２５ パワーローラ
３１、３２ 第１、第２の伝動軸
５１ 駆動モータ
５４、５６、５７ プラネタリギヤユニット

Claims (5)

1. 入力ディスク、出力ディスク、及び前記入力ディスクと出力ディスクとの間に配設されたパワーローラを備え、駆動源から伝達された回転を受けて、無段に変速して出力するトロイダル部と、前記入力ディスクと出力軸との間に配設され、駆動源から伝達された回転を出力軸に伝達する第１の伝動軸と、該第１の伝動軸を包囲して、前記出力ディスクと出力軸との間に配設され、前記トロイダル部から出力された回転を出力軸に伝達する第２の伝動軸と、該第２の伝動軸に配設された電動機械とを有することを特徴とするハイブリッド駆動装置。
2. 前記電動機械を駆動することによって発生させられた回転は、前記トロイダル部を介して出力軸に伝達される請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
3. 回生時に、出力軸からの回転は、前記トロイダル部を介することなく、電動機械に伝達される請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
4. 前記第１の伝動軸と出力軸との間に配設された差動回転装置を有する請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
5. 前記電動機械と出力軸との間に配設され、伝達された回転を選択的に反転させる反転機構を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動装置。

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