JP4930267B2

JP4930267B2 - ハイブリッド車の駆動装置

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Publication number: JP4930267B2
Application number: JP2007207495A
Authority: JP
Inventors: 幸彦出塩; 茂奥脇; 寛之柴田; 智仁大野; 眞舟橋; 美嘉河口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-08-09
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2027-08-09
Also published as: JP2009041669A

Description

本発明は、複数の変速比に設定可能な変速機構が設けられたハイブリッド車の駆動装置に関する。

周知のように、ハイブリッド車は内燃機関を走行用の駆動力源として備えるとともに、電動機やモータ・ジェネレータを他の走行用の駆動力源として備えた車両である。そして、ハイブリッド車は、内燃機関をできるだけ効率の良い状態で運転する一方で、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を他の駆動力源にて補い、かつ車両減速時等にエネルギの回生を行うことにより、内燃機関のエミッション悪化の防止と燃費性能の向上とを実現できるように構成されている。

このようなハイブリッド車に適用される駆動装置としては、内燃機関及び第１モータ・ジェネレータが連結された動力分配機構から出力された動力を伝達軸に伝達し、その伝達軸に動力を伝達可能な第２モータ・ジェネレータを設け、変速機構にて伝達軸の回転を変速して出力軸に伝達し、その出力軸に伝達された動力をハイブリッド車の駆動輪に出力するものが周知である。このような駆動装置が持つ変速機構としては、４つの回転要素を含んだ差動機構と、これらの回転要素のうちの所定の二つの回転要素を互いに結合させるクラッチと、これらの回転要素の回転を選択的に停止させる二つのブレーキとを備え、これらのクラッチ及びブレーキの係合状態を切り替えることによって互いに変速比が相違する３つの変速段を形成するものが知られている（特許文献１）。

特開２００５−６１４９８号公報

一般に、クラッチは二つの回転要素を結合するものであるので、クラッチを変速機構に組み込んだ場合には構成が複雑になり易く車両への搭載成立性の悪化を招く。例えば、油圧機構を利用してクラッチを動作させるものにあっては、ケースから回転物へ作動油を供給するためのセンターサポート等が必要になったり、油圧を受ける受圧部の回転に伴う遠心油圧をキャンセルする機構等が必要になる。このため、クラッチの利用によって変速機構の複雑化や大型化を招く。

そこで、本発明は、車両への搭載成立性を向上できるハイブリッド車の駆動装置を提供することを目的とする。

本発明のハイブリッド車の駆動装置は、内燃機関と、第１電動機と、前記内燃機関及び前記第１電動機が連結された動力分配機構と、前記動力分配機構から出力された動力が伝達される伝達軸と、前記伝達軸に動力を伝達可能な第２電動機と、駆動輪に動力を出力する出力軸と、前記伝達軸の回転を変速して前記出力軸に伝達する変速機構とを備えたハイブリッド車の駆動装置であって、前記変速機構は、少なくとも３つのブレーキと、前記伝達軸に連結された入力回転要素、前記出力軸に連結された出力回転要素、及び前記ブレーキにて回転を停止され得る第１〜第３回転要素を含む少なくとも５つの回転要素を有する差動機構とを有し、前記差動機構は、前記５つの回転要素を共線図上に配列したときに前記入力回転要素と前記出力回転要素とが隣接し、前記入力回転要素が前記第１回転要素に隣接し、かつ前記出力回転要素が前記第２回転要素に隣接するように、前記５つの回転要素が組み合わされている（請求項１）。

この駆動装置によれば、第１〜第３回転要素のいずれか回転をブレーキで選択的に停止させることにより、少なくとも３種類の変速段をブレーキの操作だけで実現することができる。すなわち、構成の複雑化を招くクラッチを利用せずに少なくとも３種類の変速段を形成できるため、変速機構の小型化を容易に実現でき車両への搭載成立性が向上する。

また、差動機構の５つの回転要素を共線図上に配列したときに入力回転要素が第１回転要素に隣接し、かつ出力回転要素が第２回転要素に隣接するので、入力回転要素の回転を増速して出力回転要素に出力できるオーバードライブ変速段及び入力回転要素の回転を減速して出力回転要素に出力できるアンダードライブ変速段の両方を含んだ少なくとも３種類の変速段を持つ変速機構を実現できる。これにより、オーバードライブ変速段への切り替えによって燃費性能が向上し、かつアンダードライブ変速段への切り替えによって加速等の動力性能が向上する。

本発明の駆動装置の一態様において、前記差動機構は、前記５つの回転要素を共線図上に配列したときに前記第２回転要素が前記第３回転要素に隣接するように、前記５つの回転要素が組み合わされていてもよい（請求項２）。この態様によれば、オーバードライブ変速段を１段持ち、かつアンダードライブ変速段を２段持つ変速機構を実現できる。これにより、最もローギヤードなアンダードライブ変速段から最もハイギヤードなオーバードライブ変速段への切り替えが２番目のアンダードライブ変速段を介して行われるため、その切り替えが滑らかになって、変速ショックを緩和することが可能になる。また、変速機構の各変速段に関する伝達効率の傾向から、アンダードライブ変速段を１段とし、かつオーバードライブ変速段を２段とする態様に比べて伝達効率の低下を広い範囲で防止することができる。

本発明に係る差動機構は種々の態様で実現することができる。例えば、本発明の駆動装置の一態様において、前記差動機構は、サンギア、リングギア及びキャリアの３つの回転要素を含む２組の遊星歯車機構のそれぞれのキャリアが一体回転するように相互に連結されることにより、前記５つの回転要素を構成してもよい（請求項３）。この場合には、２組の遊星歯車機構の各キャリアを相互に連結することにより、一方の遊星歯車機構のサンギア及びリングギア、他方の遊星歯車機構のサンギア及びリングギア、並びに相互に連結されたキャリアが５つの回転要素として構成される。これらの遊星歯車機構はサンギアとリングギアとの間に一つのピニオンが介在するシングルピニオン型の遊星歯車機構でもよいし、サンギアとリングギアとの間に互いに噛み合う二つのピニオンが介在するダブルピニオン型の遊星歯車機構でもよい。これらの５つの回転要素のうち、いずれの回転要素を入力回転要素又は出力回転要素として機能させるかは任意であるが、例えば、前記差動機構は前記出力回転要素として前記キャリアが設けられていてもよい（請求項４）。この場合には、ブレーキ操作と関わりなくキャリアが常に回転、即ちピニオンが常に公転してピニオンに遠心力が作用する。そのため、その遠心力を利用することによりピニオンに対する潤滑が容易になる。仮に、キャリアを出力回転要素にしない場合はキャリアがブレーキ操作にて停止（固定）されるので、その間は遠心力を利用したピニオンへの潤滑が期待できない。そのため、キャリアを出力回転要素にする場合と同等の潤滑性能を確保するには強制潤滑等の複雑な構成が必要になる。

以上説明したように、本発明によれば、差動機構が持つ入力回転要素及び出力回転要素以外の第１〜第３回転要素のいずれか回転をブレーキで選択的に停止させることにより、少なくとも３種類の変速段をブレーキの操作だけで実現することができる。これにより、変速機構の小型化を容易に実現でき車両への搭載成立性が向上する。また、入力回転要素の回転を増速して出力回転要素に出力できるオーバードライブ変速段及び入力回転要素の回転を減速して出力回転要素に出力できるアンダードライブ変速段の両方を含んだ少なくとも３種類の変速段を持つ変速機構を実現できる。これにより、オーバードライブ変速段への切り替えによって燃費性能が向上し、かつアンダードライブ変速段への切り替えによって加速等の動力性能が向上する。

（第１の形態）
図１は本発明の一形態に係る駆動装置が適用された車両の概略を示している。この図に示すように、車両１はいわゆるハイブリッド車両として構成されている。車両１にはその走行のために駆動装置２が設けられており、その駆動装置２は、内燃機関３と、第１電動機としての第１モータ・ジェネレータ４と、これらの内燃機関３及び第１モータ・ジェネレータ４が連結された動力分配機構５と、動力分配機構５から出力された動力が伝達される伝達軸６と、その伝達軸６に動力を伝達可能な第２電動機としての第２モータ・ジェネレータ７と、車両１の駆動輪１０に差動装置１１を介して動力を出力する出力軸８と、伝達軸６に伝達された動力を変速して出力軸８に伝達する変速機構９とを備えている。

内燃機関３は火花点火型の多気筒内燃機関として構成されている。第１モータ・ジェネレータ４は電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成されている。第１モータ・ジェネレータ４には不図示のインバータを介して不図示のバッテリーが電気的に接続されていて、そのインバータを制御することにより第１モータ・ジェネレータ４の出力トルク又は回生トルクを適宜設定するようになっている。第１モータ・ジェネレータ４のステータ４ａはケーシング１２に固定されており回転しないようになっている。第２モータ・ジェネレータ７も第１モータ・ジェネレータ４と同様の構成を有しており、そのステータ７ａはケーシング１２に固定されており回転しないようになっている。

動力分配機構５は遊星歯車機構として構成されている。即ち、動力分配機構５は外歯歯車であるサンギアＳと、そのサンギアＳに対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲと、これらのギアＳ、Ｒに噛み合うピニオン１５を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣとを有し、これらの３つの回転要素の間に差動作用を生じさせる周知の歯車機構である。この形態では、内燃機関３の出力軸がキャリアＣに、第１モータ・ジェネレータ４のロータ４ｂがサンギアＳに、伝達軸６がリングギアＲにそれぞれ接続されている。伝達軸６には第２モータ・ジェネレータ７のロータ７ｂが接続されており、第２モータ・ジェネレータ７の出力トルクは伝達軸６が伝達する伝達トルクに加減される。

変速機構９は二組のシングルピニオン型の遊星歯車機構２１、２２が組み合わされた差動機構２３を備えている。第１遊星歯車機構２１は外歯歯車であるサンギアＳ１１と、そのサンギアＳ１１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲ１１と、これらのギアＳ１１、Ｒ１１に噛み合うピニオン２４を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣ１とを有している。一方、第２遊星歯車機構２２は外歯歯車であるサンギアＳ１２と、そのサンギアＳ１２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲ１２と、これらのギアＳ１２、Ｒ１２に噛み合いかつ遊星歯車機構２１のピニオン２４と同軸に一体化されたピニオン２５を自転かつ公転自在に支持するキャリアＣ１とを有している。即ち、差動機構２３は一体化された二つのピニオン２４、２５を保持するキャリアＣ１が第１遊星歯車機構２１及び第２遊星歯車機構２２との間で共用されている。換言すれば、差動機構２３は第１遊星歯車機構２１及び第２遊星歯車機構２２のそれぞれのキャリアＣ１が一体回転するように相互に連結されている。キャリアＣ１に保持される一方のピニオン２４は他方のピニオン２５よりも歯数が少ない。つまりピニオン２４はピニオン２５よりも基準円直径が小径である。第１遊星歯車機構２１のリングギアＲ１１は伝達軸６に連結されており、キャリアＣ１は出力軸８に連結されている。これにより、差動機構２３はサンギアＳ１１、リングギアＲ１１、キャリアＣ１、サンギアＳ１２及びリングギアＲ１２を５つの回転要素として備えることになる。これら５つの回転要素のうち、リングギアＲ１１が入力回転要素に相当し、キャリアＣ１が出力回転要素に相当する。

変速機構９は、互いに変速比が相違する３種類の変速段を形成するため、入力回転要素及び出力回転要素以外の残りの３つの回転要素であるサンギアＳ１１、サンギアＳ１２及びリングギアＲ１２の回転を停止できる３つのブレーキＢ１〜Ｂ３を更に備えている。各ブレーキＢ１〜Ｂ３は所定の回転要素をケーシング１２に対して選択的に固定できる。具体的には、第１ブレーキＢ１はリングギアＲ１２の回転を、第２ブレーキＢ２はサンギアＳ１１の回転を、第３ブレーキＢ３はサンギアＳ１２の回転をそれぞれ停止させることができる。

次に、変速機構９の変速特性について図２〜図５を参照して説明する。図２は変速機構９の変速段と各ブレーキＢ１〜Ｂ３の作動状態との関係を示した図であり、図３は変速段が第１速の場合の共線図、図４は変速段が第２速の場合の共線図、図５は変速段が第３速の場合の共線図である。なお、図２の「ＯＮ」は回転要素の回転を停止させるブレーキの作動状態（係合状態）を示し、「ＯＦＦ」は回転要素の回転を許容するブレーキの作動状態（解放状態）を示している。また、図３〜図５に示された共線図は、遊星歯車機構等の差動機構の各回転要素をギア比（速比）に基づく間隔で配列したときに各回転要素の回転速度（回転数）を直線で表すことができる周知のものである。図３〜図５において「ＥＮＧ」は内燃機関３を、「ＭＧ１」は第１モータ・ジェネレータ４を、「ＭＧ２」は第２モータ・ジェネレータ７をそれぞれ示す。

図２に示すように、変速機構９は、第１ブレーキＢ１を係合状態に、残りのブレーキＢ２、Ｂ３を解放状態に操作することで変速段が第１速に、第２ブレーキＢ２を係合状態に、残りのブレーキＢ１、Ｂ３を解放状態に操作することで変速段が第２速に、第３ブレーキＢ３を係合状態に、残りのブレーキＢ１、Ｂ２を解放状態に操作することで変速段が第３速にそれぞれ設定される。差動機構２３の各回転要素は図３〜図５に示された並び順で共線図上に配列される。即ち、入力回転要素であるリングギアＲ１１と、出力回転要素であるキャリアＣ１とが互いに隣接する。そして、リングギアＲ１１が第１回転要素としてのサンギアＳ１２に隣接し、かつキャリアＣ１が第２回転要素としてのリングギアＲ１２に隣接する。更に、リングギアＲ１２が第３回転要素であるサンギアＳ１１に隣接する。つまり、差動機構２３は、サンギアＳ１１、リングギアＲ１２、キャリアＣ１、リングギアＲ１１及びサンギアＳ１２の順番で共線図上に並ぶようにして、これら５つの回転要素が組み合わされている。

図３に示すように、第１速においては第１ブレーキＢ１にてリングギアＲ１２の回転が停止され、残りの回転要素の回転が許容されるため、リングギアＲ１２の回転速度が０となって残りの回転要素の回転速度が直線Ｌ１にて規定されたものとなる。出力回転要素であるキャリアＣ１の回転速度、即ち出力軸８の回転速度は伝達軸６（リングギアＲ１１）の回転速度よりも減速される。即ち、変速機構９の第１速はアンダードライブ変速段として設定されている。また、図４に示すように、第２速においては第２ブレーキＢ２にてサンギアＳ１１の回転が停止され、残りの回転要素の回転が許容されるため、サンギアＳ１１の回転速度が０となって残りの回転要素の回転速度が直線Ｌ２にて規定されたものとなる。図３と図４を比較すれば明らかなように、第２速の場合は同一回転速度のリングギアＲ１１に対してキャリアＣ１の回転速度が第１速の場合よりも高い。つまり、変速機構９の第２速は第１速よりもハイギヤード側のアンダードライブ変速段として設定されている。また、図５に示すように、第３速においては第３ブレーキＢ３にてサンギアＳ１２の回転が停止され、残りの回転要素の回転が許容されるため、サンギアＳ１２の回転速度が０となって残りの回転要素の回転速度が直線Ｌ３にて規定されたものとなる。図５から明らかなように、第３速の場合は出力軸８の回転速度がリングギアＲ１１の回転速度よりも増速される。即ち、変速機構９の第３速はオーバードライブ変速段として設定されている。このように、変速機構９はアンダードライブ変速段として第１速と第２速とを持ち、かつオーバードライブ変速段として第３速を持っている。

変速機構９の第１速〜第３速の各変速比（ギア比）は以下の考え方に基づいて設定されている。図６は変速機構９の伝達効率ηと、出力軸８の回転速度に対する内燃機関３の回転速度の比ｉとの関係を示した説明図である。図６においては比較のために伝達軸６と出力軸８とを直結した比較例の伝達効率も図示した。なお、図中の比ｉは内燃機関３の回転速度が一定であれば出力軸８の回転速度が大きいほど小さくなる。つまり、比ｉは車両１の車速が高くなるほど小さくなる変数である。

図６に示すように、変速機構９の各変速段の伝達効率は上に凸の曲線で示され、そのピークはハイギヤード側の変速段ほど比ｉが小さい高速側にシフトする。周知のように、ギア比をローギヤード側に設定するほど加速性能等の動力性能が向上する反面、燃費性能が悪化する。反対にギア比をハイギヤード側に設定するほど燃費性能が向上する反面、動力性能が悪化する。従って、動力性能と燃費性能とを高いレベルで両立できるように、第１速をできるだけローギヤード側のアンダードライブ変速段として設定し、第３速をできるだけハイギヤード側のオーバードライブ変速段として設定することが望ましい。変速機構９は、第１速と第３速との間に第１速よりもハイギヤードな第２速を持っているので、第３速と第１速との間のギアレンジを広げることが可能になり、より高いレベルで動力性能と燃費性能とを両立させることができる。各変速段のギア比をこのように設定すれば、変速段の切り替え点Ｐ１、Ｐ２を伝達効率の交点とすることにより、伝達効率の落ち込みを広範囲で防止でき、なおかつ第２速の介在により、変速ショックが緩和された滑らかな変速段の切り替えを実現できる。

また、各変速段の伝達効率のピークを中心として、比ｉが小さい高速側へ向かう伝達効率の低下具合は比ｉが大きい低速側へ向かうその低下具合よりも急峻になっている。つまり、各変速段の伝達効率は高速側へ急に低下するのに対して低速側へは緩やかに低下する。そのため、図６の想像線に示したように、仮に、第２速をオーバードライブ変速段として設定した場合には、第２速及び第３速間の切り替え点Ｐ２が高効率側へ変化して効率の増加Δηｉを得られるが、第１速及び第２速間の切り替え点Ｐ１は切り替え点Ｐ２の高効率側への改善を打ち消すほど大きく落ち込んでしまう。つまり、切り替え点Ｐ１の落ち込みに伴う効率の減少Δηｄは切り替え点Ｐ２の変化に伴う効率の増加Δηｉを上回る。このため、変速機構９の第２速をアンダードライブ変速段に設定することはこれをオーバードライブ変速段に設定することよりも伝達効率のバランスを取る観点から有利である。

以上説明したように、第１の形態の駆動装置２によれば、変速機構９が持つ第１〜第３回転要素のいずれかの回転をブレーキＢ１〜Ｂ３で停止させることにより、第１速〜第３速の３つの変速段をブレーキの操作だけで実現できる。つまり、構成の複雑化を招くクラッチを利用せずにブレーキだけで第１速〜第３速の変速段を形成できるため、変速機構９の小型化を容易に実現でき車両１への搭載成立性が向上する。

（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図７〜図１１を参照して説明する。第２の形態は変速機構を除いて第１の形態と同一であるから、第１の形態と共通する構成にはこれらの図に同一の符号を付して説明を省略する。

図７は第２の形態に係る駆動装置が適用された車両１の概略を示している。第２の形態に係る駆動装置２には変速機構２９が設けられている。変速機構２９は二組のダブルピニオン型の遊星歯車機構３１、３２が組み合わされた差動機構３３を備えている。第１遊星歯車機構３１は外歯歯車であるサンギアＳ２１と、そのサンギアＳ２１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲ２１と、サンギアＳ２１に噛み合うピニオン３４及びリングギアＲ２１に噛み合うピニオン３５のそれぞれを相互に噛み合わせた状態で自転かつ公転自在に保持するキャリアＣ２とを有している。一方、第２遊星歯車機構３２は外歯歯車であるサンギアＳ２２と、そのサンギアＳ２２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲ２２と、第１遊星歯車機構３１のピニオン３５に同軸的に配置されかつサンギアＳ２２に噛み合うピニオン３６及びリングギアＲ２２に噛み合うピニオン３７のそれぞれを相互に噛み合わせた状態で自転かつ公転自在に保持するキャリアＣ２とを有している。即ち、差動機構３３は４つのピニオン３４〜３７を保持するキャリアＣ２が第１遊星歯車機構３１及び第２遊星歯車機構３２との間で共用されている。換言すれば、差動機構３３は第１遊星歯車機構３１及び第２遊星歯車機構３２のそれぞれのキャリアＣ２が一体回転するように相互に連結されている。第１遊星歯車機構３１のリングギアＲ２１は伝達軸６に連結されており、キャリアＣ２は出力軸８に連結されている。これにより、差動機構３３は、サンギアＳ２１、リングギアＲ２１、キャリアＣ２、サンギアＳ２２及びリングギアＲ２２を５つの回転要素として備えることになる。これら５つの回転要素のうち、リングギアＲ２１が入力回転要素に相当し、キャリアＣ２が出力回転要素に相当する。

変速機構２９は、第１の形態と同様に、互いに変速比が相違する３種類の変速段を形成するため、入力回転要素及び出力回転要素以外の残りの３つの回転要素であるサンギアＳ２１、サンギアＳ２２及びリングギアＲ２２の回転を停止できる３つのブレーキＢ１〜Ｂ３を更に備えている。各ブレーキＢ１〜Ｂ３は所定の回転要素をケーシング１２に対して選択的に固定できる。具体的には、第１ブレーキＢ１はリングギアＲ２２の回転を、第２ブレーキＢ２はサンギアＳ２２の回転を、第３ブレーキＢ３はサンギアＳ２１の回転をそれぞれ停止させることができる。

変速機構２９の変速特性は各回転要素の共線図上の並び順が異なることを除き第１の形態と同様である。図８は変速機構２９の変速段と各ブレーキＢ１〜Ｂ３の作動状態との関係を示した図であり、図９は変速段が第１速の場合の共線図、図１０は変速段が第２速の場合の共線図、図１１は変速段が第３速の場合の共線図である。

図８に示すように、変速機構２９は、第１ブレーキＢ１を係合状態に切り替え、残りのブレーキＢ２、Ｂ３を解放状態に切り替えることで変速段が第１速に、第２ブレーキＢ２を係合状態に切り替え、残りのブレーキＢ１、Ｂ３を解放状態に切り替えることで変速段が第２速に、第３ブレーキＢ３を係合状態に切り替え、残りのブレーキＢ１、Ｂ２を解放状態に切り替えることで変速段が第３速にそれぞれ設定される。差動機構３３の各回転要素は図９〜図１１に示された並び順で共線図上に配列される。即ち、入力回転要素であるリングギアＲ２１と、出力回転要素であるキャリアＣ２とが互いに隣接する。そして、リングギアＲ２１が第１回転要素としてのサンギアＳ２１に隣接し、かつキャリアＣ２が第２回転要素としてのリングギアＲ２２に隣接する。更に、リングギアＲ２２が第３回転要素であるサンギアＳ２２に隣接する。つまり、差動機構３３は、サンギアＳ２２、リングギアＲ２２、キャリアＣ２、リングギアＲ２１及びサンギアＳ２１の順番で共線図上に並ぶようにこれら５つの回転要素が組み合わされている。

図９に示すように、第１速においては第１ブレーキＢ１にてリングギアＲ２２の回転が停止され、残りの回転要素の回転が許容されるため、リングギアＲ２２の回転速度が０となって残りの回転要素の回転速度が直線Ｌ１にて規定されたものとなる。変速機構２９の第１速はアンダードライブ変速段として設定されている。また、図１０に示すように、第２速においては第２ブレーキＢ２にてサンギアＳ２２の回転が停止され、残りの回転要素の回転が許容されるため、サンギアＳ２２の回転速度が０となって残りの回転要素の回転速度が直線Ｌ２にて規定されたものとなる。図９及び図１０から明らかなように、変速機構２９の第２速は第１速よりもハイギヤード側のアンダードライブ変速段として設定されている。また、図１１に示すように、第３速においては第３ブレーキＢ３にてサンギアＳ２１の回転が停止され、残りの回転要素の回転が許容されるため、サンギアＳ２１の回転速度が０となって残りの回転要素の回転速度が直線Ｌ３にて規定されたものとなる。図１１から明らかなように、第３速の場合は出力軸８の回転速度は伝達軸６の回転速度よりも増速される。即ち、変速機構９の第３速はオーバードライブ変速段に相当する。このように、変速機構２９はアンダードライブ変速段として第１速と第２速とを持ち、かつオーバードライブ変速段として第３速を持っている。変速機構２９の第１速〜第３速の各変速比は第１の形態と同じ考え方に基づいて設定される。第２の形態の駆動装置２によれば、第１の形態と略同一の効果を発揮できる。

（第３の形態）
次に、本発明の第３の形態を図１２〜図１６を参照して説明する。第３の形態は変速機構を除いて第１の形態と同一であるから、第１の形態と共通する構成にはこれらの図に同一の符号を付して説明を省略する。

図１２は第３の形態に係る駆動装置が適用された車両１の概略を示している。第３の形態に係る駆動装置２には変速機構３９が設けられている。変速機構３９は三組の遊星歯車機構４１〜４３が組み合わされた差動機構４４を備えている。第１遊星歯車機構４１はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車であるサンギアＳ３１と、そのサンギアＳ３１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲ３１と、これらのギアＳ３１、Ｒ３１に噛み合うピニオン４５を自転かつ公転自在に支持するキャリアＣ３とを有している。第２遊星歯車機構４２はダブルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車であるサンギアＳ３２と、そのサンギアＳ３２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲ３２と、サンギアＳ３２に噛み合うピニオン４６及びリングギアＲ３２に噛み合うピニオン４７のそれぞれを相互に噛み合わせた状態で自転かつ公転自在に保持するキャリアＣ３とを有している。第３遊星歯車機構４３はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車であるサンギアＳ３３と、そのサンギアＳ３３に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲ３３と、これらのギアＳ３３、Ｒ３３に噛み合うピニオン４８を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣ３とを有している。各遊星歯車機構４１〜４３はキャリアＣ３を共用している。また、第１遊星歯車機構４１のサンギアＳ３１と第２遊星歯車機構４２のサンギアＳ３２とは一体回転できるように相互に連結されており、かつ第２遊星歯車機構４２のリングギアＲ３２と第３遊星歯車機構４３のリングギアＲ３３とは一体回転できるように相互に連結されている。第１遊星歯車機構３１のリングギアＲ３１は伝達軸６に連結されており、キャリアＣ３は出力軸８に連結されている。これにより、差動機構４４は、サンギアＳ３１とサンギアＳ３２との組み合わせ、リングギアＲ３１、キャリアＣ３、リングギアＲ３２とリングギアＲ３３との組み合わせ及びサンギアＳ３３を５つの回転要素として備えることになる。これら５つの回転要素のうち、リングギアＲ３１が入力回転要素に相当し、キャリアＣ３が出力回転要素に相当する。

変速機構３９は、第１の形態と同様に、互いに変速比が相違する３種類の変速段を形成するため、入力回転要素及び出力回転要素以外の残りの３つの回転要素であるサンギアＳ３１とサンギアＳ３２との組み合わせ、リングギアＲ３２とリングギアＲ３３との組み合わせ及びサンギアＳ３３の回転を停止できる３つのブレーキＢ１〜Ｂ３を更に備えている。各ブレーキＢ１〜Ｂ３は各回転要素をケーシング１２に対して選択的に固定できる。具体的には、第１ブレーキＢ１はリングギアＲ３２とリングギアＲ３３との組み合わせの回転を、第２ブレーキＢ２はサンギアＳ３１とサンギアＳ３２との組み合わせの回転を、第３ブレーキＢ３はサンギアＳ３３の回転をそれぞれ停止させることができる。

変速機構３９の変速特性は各回転要素の共線図上の並び順が異なることを除き第１の形態と同様である。図１３は変速機構３９の変速段と各ブレーキＢ１〜Ｂ３の作動状態との関係を示した図であり、図１４は変速段が第１速の場合の共線図、図１５は変速段が第２速の場合の共線図、図１６は変速段が第３速の場合の共線図である。

図１３に示すように、変速機構３９は、第１ブレーキＢ１を係合状態に切り替え、残りのブレーキＢ２、Ｂ３を解放状態に切り替えることで変速段が第１速に、第２ブレーキＢ２を係合状態に切り替え、残りのブレーキＢ１、Ｂ３を解放状態に切り替えることで変速段が第２速に、第３ブレーキＢ３を係合状態に切り替え、残りのブレーキＢ１、Ｂ２を解放状態に切り替えることで変速段が第３速にそれぞれ設定される。差動機構４４の各回転要素は図１４〜図１６に示された並び順で共線図上に配列される。即ち、入力回転要素であるリングギアＲ３１と、出力回転要素であるキャリアＣ３とが互いに隣接する。そして、リングギアＲ３１が第１回転要素としてのサンギアＳ３３に隣接し、かつキャリアＣ３が第２回転要素としてのリングギアＲ３２とリングギアＲ３３との組み合わせに隣接する。更に、リングギアＲ３２とリングギアＲ３３との組み合わせが第３回転要素としてのサンギアＳ３１とサンギアＳ３２との組み合わせに隣接する。つまり、差動機構４４は、サンギアＳ３１とサンギアＳ３２との組み合わせ、リングギアＲ３２とリングギアＲ３３との組み合わせ、キャリアＣ３、リングギアＲ３１及びサンギアＳ３３の順番で共線図上に並ぶようにこれらの５つの回転要素が組み合わされている。

図１４に示すように、第１速においては第１ブレーキＢ１にてリングギアＲ３２とリングギアＲ３３との組み合わせの回転が停止され、残りの回転要素の回転が許容されるため、その組み合わせの回転速度が０となって残りの回転要素の回転速度が直線Ｌ１にて規定されたものとなる。変速機構３９の第１速はアンダードライブ変速段として設定されている。また、図１５に示すように、第２速においては第２ブレーキＢ２にてサンギアＳ３１とサンギアＳ３２との組み合わせの回転が停止され、残りの回転要素の回転が許容されるため、その組み合わせの回転速度が０となって残りの回転要素の回転速度が直線Ｌ２にて規定されたものとなる。図１４及び図１５から明らかなように、変速機構３９の第２速は第１速よりもハイギヤード側のアンダードライブ変速段として設定されている。また、図１６に示すように、第３速においては第３ブレーキＢ３にてサンギアＳ３３の回転が停止され、残りの回転要素の回転が許容されるため、サンギアＳ３３の回転速度が０となって残りの回転要素の回転速度が直線Ｌ３にて規定されたものとなる。図１６から明らかなように、変速機構３９の第３速はオーバードライブ変速段として設定されている。このように、変速機構３９はアンダードライブ変速段として第１速と第２速とを持ち、かつオーバードライブ変速段として第３速を持っている。変速機構３９の第１速〜第３速の各変速比は第１の形態と同じ考え方に基づいて設定される。第３の形態の駆動装置２によれば、第１の形態と略同一の効果を発揮できる。

本発明は以上の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。例えば、本発明に係る変速機構を、６以上の回転要素を持つ差動機構と４以上のブレーキとを有する形態で実施することにより、４以上の変速段を持つ変速機構を実現することも可能である。上述した各形態の差動機構は一例にすぎず、これらを機構学上等価な別形態に変更することも可能である。また差動機構を複数組の遊星歯車機構の組み合わせにより実現することは一例にすぎない。例えば、上述した各形態の遊星歯車機構の全部又は一部を、歯車ではない摩擦車（ローラ）を回転要素として持つ遊星ローラ機構に置き換えて実施することも可能である。

本発明の一形態に係る駆動装置が適用された車両の概略を示した図。図１の変速機構の変速段と各ブレーキＢ１〜Ｂ３の作動状態との関係を示した図。図１の変速機構の変速段が第１速の場合の共線図。図１の変速機構の変速段が第２速の場合の共線図。図１の変速機構の変速段が第３速の場合の共線図。図１の変速機構の伝達効率ηと、出力軸の回転速度に対する内燃機関の回転速度の比ｉとの関係を示した説明図。第２の形態に係る駆動装置が適用された車両の概略を示した図。図７の変速機構の変速段と各ブレーキＢ１〜Ｂ３の作動状態との関係を示した図。図７の変速機構の変速段が第１速の場合の共線図。図７の変速機構の変速段が第２速の場合の共線図。図７の変速機構の変速段が第３速の場合の共線図。第３の形態に係る駆動装置が適用された車両の概略を示した図。図１２の変速機構の変速段と各ブレーキＢ１〜Ｂ３の作動状態との関係を示した図。図１２の変速機構の変速段が第１速の場合の共線図。図１２の変速機構の変速段が第２速の場合の共線図。図１２の変速機構の変速段が第３速の場合の共線図。

符号の説明

２駆動装置
３内燃機関
４第１モータ・ジェネレータ（第１電動機）
５動力分配機構
６伝達軸
７第２モータ・ジェネレータ（第２電動機）
８出力軸
９、２９、３９変速機構
２３、３３、４４差動機構
Ｓ、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３サンギア
Ｒ、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３リングギア
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３キャリア

Claims

内燃機関と、第１電動機と、前記内燃機関及び前記第１電動機が連結された動力分配機構と、前記動力分配機構から出力された動力が伝達される伝達軸と、前記伝達軸に動力を伝達可能な第２電動機と、駆動輪に動力を出力する出力軸と、前記伝達軸の回転を変速して前記出力軸に伝達する変速機構とを備えたハイブリッド車の駆動装置であって、
前記変速機構は、少なくとも３つのブレーキと、前記伝達軸に連結された入力回転要素、前記出力軸に連結された出力回転要素、及び前記ブレーキにて回転を停止され得る第１〜第３回転要素を含む少なくとも５つの回転要素を有する差動機構とを有し、
前記差動機構は、前記５つの回転要素を共線図上に配列したときに前記入力回転要素と前記出力回転要素とが隣接し、前記入力回転要素が前記第１回転要素に隣接し、かつ前記出力回転要素が前記第２回転要素に隣接するように、前記５つの回転要素が組み合わされていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
前記差動機構は、前記５つの回転要素を共線図上に配列したときに前記第２回転要素が前記第３回転要素に隣接するように、前記５つの回転要素が組み合わされている請求項１に記載のハイブリッド車の駆動装置。
前記差動機構は、サンギア、リングギア及びキャリアの３つの回転要素を含む２組の遊星歯車機構のそれぞれのキャリアが一体回転するように相互に連結されることにより、前記５つの回転要素を構成している請求項１又は２に記載のハイブリッド車の駆動装置。
前記差動機構は、前記出力回転要素として前記キャリアが設けられている請求項３に記載のハイブリッド車の駆動装置。