JP5198357B2

JP5198357B2 - ハイブリッド車両用動力伝達装置

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Publication number: JP5198357B2
Application number: JP2009122201A
Authority: JP
Inventors: 徹鴨志田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2029-05-20
Also published as: JP2010269661A

Description

本発明は、内燃機関と電動機とを備えるハイブリッド車両用動力伝達装置に関する。

ハイブリッド車両用動力伝達装置として、内燃機関と電動機とからそれぞれ出力された動力を合成して駆動輪に伝達可能であると共に、電動機で回生運転を行うことが可能なものがある。このようなものとして、内燃機関の出力から入力された動力を、内燃機関の出力軸と同軸心に配置された複数の軸に選択的に伝達し、内燃機関の出力軸に平行な出力軸から出力する方式が、従来から知られている。例えば、特許文献１に記載のハイブリッド駆動装置は、エンジンの出力軸がキャリアを介してピニオンギヤに接続され、電動機がリングギヤに接続され、第１の入力軸がサンギヤに接続されたプラネタリギヤから構成された動力分配装置を備えている。そして、第１の入力軸と同軸心に第２の入力軸が、第１の入力軸と平行にカウンタ軸が、それぞれ配置されている。第１の入力軸に２速用及び４速用の駆動ギヤが、２速用及び４速用の駆動ギヤが、第２の入力軸に１速用及び３速用の駆動ギヤが、それぞれ固定されている。カウンタ軸には、２速用及び４速用の従動ギヤを当該カウンタ軸に選択的に連結する第１のクラッチ機構と、１速用及び３速用の従動ギヤを当該カウンタ軸に選択的に連結する第２のクラッチ機構とが設けられている。

特開２００７−２９０６７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のハイブリッド駆動装置においては、車両停止状態からエンジンを始動させるとき、エンジンが直接プラネタリギヤに接続されているので、電動機による駆動力を加えないと加速力を確保しながらの発進が困難であるという不都合がある。また、車両停止時に電動機に回生運転を行わせる場合、エンジンからの駆動力が出力軸に伝達されるという不都合がある。また、高速段での車両走行時に、電動機の回転数が非常に高くなるという不都合がある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、内燃機関と電動機とを備えるハイブリッド車両用動力伝達装置において、内燃機関と動力合成機構とが直接接続されず、動力合成機構から出力軸への駆動力の伝達が遮断可能なハイブリッド車両用動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関と電動機とを備えるハイブリッド車両用動力伝達装置であって、前記内燃機関から動力が入力される内燃機関出力軸と、前記内燃機関出力軸と平行に配置され、第１主クラッチによって選択的に、該内燃機関出力軸と連結される第１主入力軸と、前記第１主入力軸と同軸心に配置され、第２主クラッチによって選択的に前記内燃機関出力軸と連結される第２主入力軸と、前記第２主入力軸と平行に配置され、該第２主入力軸と常時接続される第３主入力軸と、前記第１主入力軸と平行に配置され、カウンタ軸を介して被駆動部に動力を出力する出力軸と、前記第１主入力軸に、同軸状かつ回転自在に設けられ、第１クラッチによって選択的に当該第１主入力軸と連結される第１駆動ギヤ及び第２駆動ギヤと、前記第３主入力軸に、同軸状かつ回転自在に設けられ、第２クラッチによって選択的に、当該第１主入力軸と連結される第３駆動ギヤ及び第４駆動ギヤと、前記出力軸に、同軸状かつ回転自在に設けられ、出力同期クラッチによって選択的に当該出力軸と連結され、前記第１駆動ギヤ及び前記第３駆動ギヤと噛合する第１従動ギヤと、前記出力軸に固定され、前記第２駆動ギヤ及び前記第４駆動ギヤと噛合する第２従動ギヤと、第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を互いに差動回転可能に構成した動力合成機構とを備え、前記第１回転要素は前記第１主入力軸に接続され、前記第２回転要素は前記第１駆動ギヤに連結され、前記第３回転要素は前記電動機に接続され、前記第２回転要素は、前記第１回転要素から伝達される動力と前記第３回転要素から伝達される動力とを合成し、前記第１駆動ギヤ及び前記第１従動ギヤを介して前記出力軸に伝達するように構成され、前記第２主クラッチにより前記内燃機関出力軸に前記第２主入力軸を連結させ、前記第２クラッチにより前記第３主入力軸に前記第４駆動ギヤを連結させ、前記出力同期クラッチにより前記第１従動ギヤと前記出力軸との連結を遮断することにより変速段を確立することを特徴とする。

本発明によれば、内燃機関と動力合成機構とが直接接続されていないので、特許文献１に記載のハイブリッド駆動装置と比較して、車両停止状態から内燃機関を始動させるとき、電動機による駆動力を加えることなく、加速力を確保した車両の良好な発進を行うが可能となる。

さらに、第１主クラッチにより内燃機関出力軸に第１主入力軸を連結させると共に、第１クラッチによって該第１主入力軸に第１副入力軸を連結させた状態で、内燃機関から動力を内燃機関出力軸に入力すると共に、第３回転要素が回転するように電動機を力行運転させる。このとき、動力合成機構の第２回転要素は、内燃機関から第１主入力軸及び第１駆動ギヤを介して第１回転要素に伝達される動力と、電動機から第３回転要素に伝達される動力とを合成して出力軸に伝達し、この合成動力が被駆動部に出力される。

さらに、前記状態で、内燃機関から第１回転要素に伝達された動力を、第２回転要素と第３回転要素に分配することも可能である。このとき、第２回転要素を介して被駆動部に動力が出力されると共に、第３回転要素を介して電動機で回生運転が行われる。このように、電動機で回生運転を行いながら、走行することができる。

さらに、出力同期クラッチにより第２回転要素と出力軸との接続を遮断することが可能であるので、出力軸に動力を伝達することなく、内燃機関を始動させて、回生運転を行うことが可能である。また、電動機の回転数が高い場合に、出力同期クラッチにより前記接続を遮断することによって、電動機の回転数を抑制することが可能である。

さらに、前記変速段を確立したとき、電動機の回転数が非常に高くなることを抑制することが可能となる。

また、前記第２主クラッチにより前記内燃機関出力軸に前記第２主入力軸を連結させ、前記第２クラッチにより前記第３主入力軸に前記第４駆動ギヤを連結させると共に、前記第１クラッチにより前記第１主入力軸に前記第１駆動ギヤを連結させ、前記出力同期クラッチにより前記第１従動ギヤと前記出力軸との連結を遮断することにより変速段を確立し、該変速段を確立する場合において、前記電動機の回転数が所定回転数を超えたとき、前記出力同期クラッチにより前記第１従動ギヤと前記出力軸との連結を解除することが好ましい。

この場合、当該変速段を確立したとき、電動機の回転数が非常に高くなることを抑制することが可能となる。

また、前記変速段を確立する場合において、前記電動機の電気エネルギーを蓄積する蓄電器の充電量が所定充電量より低いとき、前記第１主クラッチにより前記内燃機関出力軸に前記第１主入力軸を連結させると共に、前記第１クラッチにより前記第１主入力軸に前記第１駆動ギヤを連結させることが好ましい。

この場合、当該変速段を確立した場合において、蓄電器の充電量が低いとき、電動機の回生運転により蓄電器を充電することが可能となる。

また、前記第１主クラッチにより前記内燃機関出力軸に前記第１主入力軸を連結させ、前記第１クラッチにより前記第１主入力軸に前記第２駆動ギヤを連結させ、前記出力同期クラッチにより前記第１従動ギヤと前記出力軸との連結を遮断することにより、変速段を確立することが好ましい。

また、前記変速段を確立する場合において、前記電動機の電気エネルギーを蓄積する蓄電器の充電量が所定充電量より低いとき、前記第１主クラッチにより前記内燃機関出力軸に前記第１主入力軸を連結させると共に、前記第２クラッチにより前記第３主入力軸に前記第３駆動ギヤを連結させることが好ましい。

また、前記第１主クラッチにより前記内燃機関出力軸と前記第１主入力軸とが連結し、前記内燃機関が運転を停止し、前記電動機が運転を行う状態において、前記内燃機関の運転を開始するとき、前記出力同期クラッチにより前記第１従動ギヤと前記出力軸との連結を遮断することが好ましい。

この場合、前記状態において、内燃機関の運転を開始するとき、内燃機関の駆動力が出力軸に伝達されないので、ショックなく内燃機関を始動することが可能となる。

また、当該ハイブリッド車両用動力伝達装置を搭載した車両が停止し、前記内燃機関が運転を行う状態において、前記電動機が回生運転を行う場合、前記出力同期クラッチにより前記第１従動ギヤと前記出力軸との連結を遮断することが好ましい。

この場合、前記状態において、電動機が回生運転を行う場合、電動機による駆動力が出力軸に伝達されないので、ショックなく回生運転を開始することが可能となる。

また、前記出力軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、該要求動力設定手段が設定した要求動力に応じて、前記内燃機関及び前記電動機の運転を行う制御手段とを備えることが好ましい。

この場合、制御手段により内燃機関及び前記電動機の運転が好適に行われ、要求される要求動力を出力軸から出力することができる。

また、前記制御手段は、前記内燃機関の適正運転領域内で前記内燃機関の運転を行い、前記第１回転要素から前記第２回転要素に伝達される前記内燃機関の動力と前記要求動力を比較し、前記内燃機関の動力が前記要求動力に満たないときは、前記電動機が力行運転を行い、前記内燃機関の動力が前記要求動力を超えるときは、前記電動機が回生運転を行うように制御することが好ましい。

この場合、内燃機関が適正運転領域内で運転を行うので、内燃機関を好適に使用することができ、内燃機関の燃料消費や寿命等が良好なものとなる。さらに、内燃機関の動力と要求動力との差分の正負に応じて、電動機が力行運転又は回生運転を行うので、常に要求動力を出力軸から出力することができる。

また、前記制御手段は、前記電動機が定格出力又は最高回転数を超えて運転するとき、該電動機を定格出力又は最高回転数で運転を行うように制御することが好ましい。

この場合、電動機が定格出力以下及び最高回転数以下で運転を行うので、電動機を好適に使用することができ、電動機の寿命等が良好なものとなる。

また、前記第２主入力軸に補機を連結し、該補機を前記内燃機関出力軸の駆動力によって駆動可能に構成したことが好ましい。

この場合、補機用の駆動装置を設けることなく、補機が駆動可能となる。

また、前記動力合成機構は、シングルピニオン型の３つの回転要素として、サンギヤと、リングギヤと、前記サンギヤ及び前記リングギヤの間で当該両ギヤに噛合された複数のプラネタリギヤを回転自在に支持するキャリアとを同軸心に備えた遊星歯車装置であり、前記第１回転要素は前記キャリアであり、前記第２回転要素は前記サンギヤであり、前記第３回転要素は前記リングギヤであるであることが好ましい。

この場合、動力合成機構を簡易な構成とすることができ、コンパクト化、低コスト化が可能となる。さらに、動力を分配することも可能となる。また、伝達効率を高効率化することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両用動力伝達装置を備えた車両の全体構成を概略的に示す図。動力伝達装置のＥＶ走行モードの高速段における動作状態を示す図。動力伝達装置のエンジン走行モードの高速段における動作状態を示す図。動力伝達装置の合成走行モードの高速段における動作状態を示す図。動力合成機構の動作を説明する共線図。動力伝達装置のエンジン走行モードの低速段における動作状態を示す図。本発明の第２実施形態に係るハイブリッド車両用動力伝達装置を備えた車両の構成を概略的に示す図。

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両用動力伝達装置１を図１乃至図５を参照して説明する。

まず、図１を参照して動力伝達装置１の構成を説明する。動力伝達装置１は、動力発生源として、内燃機関であるエンジン２と電動機（モータ・ジェネレータ）３とを備えるハイブリッド車両に搭載される。動力伝達装置１は、エンジン２又は／及び電動機３の動力（駆動力）を被駆動部である一対の駆動輪４，４に伝達して、該駆動輪４，４を駆動し得るように構成されている。さらに、動力伝達装置１は、エンジン２又は／及び電動機３の動力を、駆動輪４，４だけでなく、車両に搭載された補機５に伝達して、該補機５を駆動し得るように構成されている。補機５は、例えばエアコンのコンプレッサ、ウォータポンプ、オイルポンプなどである。

エンジン２は、ガソリン、軽油、アルコールなどの燃料を燃焼させることにより動力（トルク）を発生する内燃機関であり、発生した動力を外部に出力するための出力軸２ａを有する。このエンジン２は、通常の自動車のエンジンと同様に、図示しない吸気路に備えたスロットル弁の開度を制御する（エンジン２の吸入空気量を制御する）ことによって、該エンジン２が出力軸２ａを介して出力する動力が調整される。また、エンジン２に代えて、燃料電池を使用してもよい。

電動機３は、本実施形態では３相のＤＣブラシレスモータであり、そのハウジング（図示省略）内に回転自在に支承された中空のロータ（回転体）３ａと、該ロータ３ａの周囲でハウジングに固定されたステータ（固定子）３ｂとを有する。ロータ３ａには、複数の永久磁石が装着され、ステータ３ｂには、３相分のコイル（電機子巻線）３ｂａが装着されている。なお、電動機３のステータ３ｂは、動力伝達装置１の外装ケース等、車体に対して静止した不動部に設けられたハウジングに固設されている。

この電動機３のコイル３ｂａは、インバータ回路を含む駆動回路であるパワー・ドライブ・ユニット（以下、「ＰＤＵ」という）６を介して直流電源としてのバッテリ（蓄電器、二次電池）７に電気的に接続されている。また、ＰＤＵ６は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）８に電気的に接続されている。

ＥＣＵ８は、ＰＤＵ６の他に、図示しないがエンジン２等に電気的に接続されており、エンジン２及び電動機３を含む動力伝達装置１の動作制御を行う。ＥＣＵ８は、車速やエンジン２の回転数等から駆動輪４，４に伝達することが要求される動力を設定する要求動力設定手段として機能すると共に、該要求動力設定手段が設定した要求動力に応じて、エンジン２や電動機３を駆動させる制御手段として機能する。ＥＣＵ８により、ＰＤＵ６を介してコイル３ｂａに流れる電流を制御することによって、電動機３がロータ３ａから出力する動力（トルク）が調整される。この場合、ＰＤＵ６を制御することによって、電動機３は、バッテリ７から供給される電力によってロータ３ａに力行トルクを発生する力行運転を行い、モータとして機能する。即ち、ステータ３ｂに供給された電力が、動力に変換され、ロータ３ａに出力される。また、ＰＤＵ６を制御することによって、電動機３は、外部からロータ３ａに与えられる回転エネルギーによって発電し、その発電エネルギーをバッテリ７に充電しつつ、ロータ３ａに回生トルクを発生する回生運転を行い、ジェネレータとして機能する。即ち、ロータ３ａに入力された動力が、ステータ３ｂで電力に変換される。

なお、ＥＣＵ８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェイス回路等を含む電子回路ユニットであり、あらかじめ実装されたプログラムにより規定される制御処理を実行することで、動力伝達装置１の動作制御を行う。この場合、ＥＣＵ８の制御処理により実現される機能として、電動機３の運転をＰＤＵ６を介して制御する機能の他、エンジン２の運転を図示しないスロットル弁用のアクチェエータなどエンジン制御用のアクチュエータを介して制御する機能と、後述する各種クラッチや各種同期クラッチのスリーブの動作を図示しないアクチュエータもしくは駆動回路を介して制御する機能とが含まれる。

動力伝達装置１は、エンジン２の駆動力と電動機３との駆動力を合成するための動力合成機構９を備える。

エンジン２の出力軸２ａには、該出力軸２ａに平行に配置され、エンジン２からの動力が第１主クラッチＣＭ１を介して入力される第１主入力軸１１が連結されている。第１主入力軸１１は、エンジン２側から電動機３側に亘って延在している。第１主入力軸１１は、第１主クラッチＣＭ１により、エンジン２の出力軸２ａと接続、遮断される。

第１主クラッチＣＭ１は、ＥＣＵ８の制御の下で、エンジン２の出力軸２ａが第１主入力軸１１と接続又は遮断するように動作するクラッチ機構（接続状態と遮断状態とに選択的に動作可能なクラッチ機構）である。第１主クラッチＣＭ１を接続状態に動作させると、第１主入力軸１１が出力軸２ａと結合され、出力軸２ａから第１主入力軸１１への動力伝達が可能となる。また、第１主クラッチＣＭ１を遮断状態に動作させると、第１主入力軸１１と出力軸２ａとの接続が遮断され、出力軸２ａから第１主入力軸１１への動力伝達が遮断される。

第１主入力軸１１に対して、第２主入力軸１２が同軸心に配置されている。第２主入力軸１２は、第２主クラッチＣＭ２により、エンジン２の出力軸２ａと接続、遮断される。

第２主クラッチＣＭ２は、ＥＣＵ８の制御の下で、エンジン２の出力軸２ａが第２主入力軸１２と接続又は遮断するように動作するクラッチ機構である。第２主クラッチＣＭ２を接続状態に動作させると、第２主入力軸１２が出力軸２ａと結合され、出力軸２ａから第２主入力軸１２への動力伝達が可能となる。また、第２主クラッチＣＭ２を遮断状態に動作させると、第２主入力軸１２と出力軸２ａとの接続が遮断され、出力軸２ａから第２主入力軸１２への動力伝達が遮断される。第１主クラッチＣＭ１及び第２主クラッチＣＭ２は、乾式クラッチが好ましいが、湿式クラッチでもよい。第１主クラッチＣＭ１と第２主クラッチＣＭとは、第１主入力軸１１にその軸心方向に隣接して配置されている。

第２主入力軸１２に対して平行に入力伝達軸１３が配置されている。そして、第２主入力軸１２と入力伝達軸１３とは、ギヤ対１４を介して常時結合されている。このギヤ対１４は、第２主入力軸１２上に固定されたギヤ１２ａと入力伝達軸１３上に固定されたギヤ１３ａとが噛合して構成されている。

入力伝達軸１３に対して、ひいては第１主入力軸１１に対して平行に第３主入力軸１５が配置されている。そして、第３主入力軸１５と入力伝達軸１３とは、ギヤ対１６を介して常時結合されている。このギヤ対１６は、第３主入力軸１５上に固定されたギヤ１５ａと入力伝達軸１３上に固定された前記ギヤ１３ａとが噛合して構成されている。

第１主入力軸１１に対して、第１副入力軸１７が同軸心に配置されている。第１副入力軸１７は、第２主入力軸１２より電動機３側に配置されている。第１主入力軸１１と第１副入力軸１７とは、第１同期クラッチ（第１クラッチ）Ｓ１を介して接続されている。第１同期クラッチＳ１は、第１副入力軸１７に設けられ、３速ギヤ（第１駆動ギヤ）１７ａ又は５速ギヤ（第２駆動ギヤ）１７ｂと第１主入力軸１１との接続、切断が切替可能に構成されている。即ち、３速ギヤ１７ａ及び５速ギヤ１７ｂは、第１主入力軸１１に、同軸状かつ回転自在に設けられ、第１同期クラッチＳ１によって選択的に第１主入力軸１１と連結される。

第１同期クラッチＳ１は、シンクロクラッチなどの周知のものであり、図示しないアクチュエータ及びシフトフォークにより、スリーブを第１副入力軸１７の軸方向に移動させることによって、３速ギヤ１７ａ又は５速ギヤ１７ｂを第１主入力軸１１と選択的に連結させる。スリーブが図中左側へ移動した場合、３速ギヤ１７ａと第１主入力軸１１とが連結される。一方、スリーブが図中右側へ移動した場合、５速ギヤ１７ｂと第１主入力軸１１とが連結される。

第３主入力軸１５に対して、第３副入力軸１８が同軸心に配置されている。そして、第３主入力軸１５と第３副入力軸１８とは、第２同期クラッチ（第２クラッチ）Ｓ２を介して接続されている。第２同期クラッチＳ２は、第３副入力軸１８に設けられ、２速ギヤ（第３駆動ギヤ）１８ａ又は４速ギヤ（第４駆動ギヤ）１８ｂと第３主入力軸１５との接続、切断が切替可能に構成されている。即ち、２速ギヤ１８ａ及び４速ギヤ１８ｂは、第３主入力軸１５に、同軸状かつ回転自在に設けられ、第２同期クラッチＳ２によって選択的に第３主入力軸１５と連結される。

第２同期クラッチＳ２は、シンクロクラッチなどの周知のものであり、図示しないアクチュエータ及びシフトフォークにより、スリーブを第３副入力軸１８の軸方向に移動させることによって、２速ギヤ１８ａ又は４速ギヤ１８ｂを第３主入力軸１５と選択的に連結させる。スリーブが図中左側へ移動した場合、２速ギヤ１８ａと第３主入力軸１５とが連結される。一方、スリーブが図中右側へ移動した場合、４速ギヤ１８ｂと第３主入力軸１５とが連結される。

第１主入力軸１１及び第３主入力軸１５に対して平行に出力軸１９が配置されている。出力軸１９に対して、副出力軸２０が同軸心に配置されている。そして、出力軸１９と副出力軸２０とは、出力同期クラッチＳＯを介して接続されている。出力同期クラッチＳＯは、副出力軸２０に設けられ、低速ギヤ（第１従動ギヤ）２０ａと出力軸１９との接続、切断が切替可能に構成されている。

出力同期クラッチＳＯは、シンクロクラッチなどの周知のものであり、図示しないアクチュエータ及びシフトフォークにより、スリーブを副出力軸２０の軸方向に移動させることによって、低速ギヤ２０ａを出力軸１９と選択的に連結させる。スリーブが図中の位置に存する場合、低速ギヤ２０ａと出力軸１９とが切断される。一方、スリーブが図中右側へ移動した場合、低速ギヤ２０ａと出力軸１９とが連結される。

そして、副出力軸２０と第１副入力軸１７とは、３速ギヤ対２１を介して結合されている。この３速ギヤ対２１は、副出力軸２０上に固定された低速ギヤ２０ａと第１副入力軸１７上に固定された３速ギヤ１７ａとが噛合して構成されている。さらに、副出力軸２０と第３副入力軸１８とは、２速ギヤ対２２を介して結合されている。この２速ギヤ対２２は、副出力軸２０上に固定された低速ギヤ２０ａと第３副入力軸１８上に固定された２速ギヤ１８ａとが噛合して構成されている。

出力軸１９と第１副入力軸１７とは、５速ギヤ対２３を介して結合されている。この５速ギヤ対２３は、出力軸１９上に固定された高速ギヤ（第２従動ギヤ）１９ａと第１副入力軸１７上に固定された５速ギヤ１７ｂとが噛合して構成されている。さらに、出力軸１９と第３副入力軸１８とは、４速ギヤ対２４を介して結合されている。この４速ギヤ対２４は、出力軸１９上に固定された高速ギヤ１９ａと第３副入力軸１８上に固定された４速ギヤ１８ｂとが噛合して構成されている。

そして、出力軸１９上にはファイナルギヤ１９ｂが固定されている。なお、出力軸１９の両端部は、それぞれ図示しない軸受に回転自在に支持されている。

動力合成機構９は、電動機３の内側に設けられている。なお、電動機３を構成するロータ３ａ、ステータ３ｂ及びコイル３ｂａの一部又は全部を、第１主入力軸１１の軸線方向と直交する方向（周方向）に動力合成機構９と重なるように配置することにより、動力伝達装置１の小型化を図ることが可能となり、好ましい。

動力合成機構９は、第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を互いに差動回転可能な差動装置により構成されている。動力合成機構９を構成する差動装置は、本実施形態では、シングルピニオン型の遊星歯車装置であり、３つの回転要素として、サンギヤ（第１要素）９ｓと、リングギヤ（第３要素）９ｒと、これらのサンギヤ９ｓ及びリングギヤ９ｒの間で当該両ギヤ９ｒ，９ｓに噛合された複数のプラネタリギヤ９ｐを回転自在に支持するキャリア（第２要素）９ｃとを同軸心に備えている。これらの３つの回転要素９ｓ，９ｒ，９ｃは、周知のように、互いの間で動力を伝達可能であると共に、それぞれの回転数（回転速度）の間の関係を一定の共線関係に保ちつつ回転する。

サンギヤ９ｓは、第１主入力軸１１と連動して回転するように、該第１主入力軸１１の電動機３側の一端部に固定され、該第１主入力軸１１に連結されている。リングギヤ９ｒは、電動機３のロータ３ａと連動して回転するように該ロータ３ａの内側に連結されている。キャリア９ｃは、第１副入力軸１７と連動して回転するように、該第１副入力軸１７の電動機３側の一端部に固定され、該第１副入力軸１７に連結されている。

さらに、第２主入力軸１２に対して、補機５の入力軸５ａが平行に配置されている。そして、第２主入力軸１２と補機５の入力軸５ａとは、ベルト機構２５を介して結合されている。このベルト機構２５は、第２主入力軸１２上に固定されたギヤ１２ｂと入力軸５ａ上に固定されたギヤ５ｂとがベルト２５ａを介して連結されて構成されている。補機５の入力軸５ａには、補機用クラッチ２６が介設されており、ギヤ５ｂと補機５の入力軸５ａとが補機用クラッチ２６を介して同軸心に連結されている。

補機用クラッチ２６は、ＥＣＵ８の制御の下で、ギヤ５ｂと補機５の入力軸５ａとの間を接続又は遮断するように動作するクラッチである。この場合、補機用クラッチ２６を接続状態に動作させると、ギヤ５ｂと補機５の入力軸５ａとが互いに一体に回転するように補機用クラッチ２６を介して結合される。また、エアコンディショナーなどを駆動させない状態がある場合に、補機用クラッチ２６を遮断状態に動作させると、該補機用クラッチ２６によるギヤ５ｂと補機５の入力軸５ａとの間の結合が解除される。この状態では、第２主入力軸１２と補機５の入力軸５ａへの動力伝達が遮断される。また、図示しないが、蓄圧装置に蓄圧しておけば、駆動不可能である場合にも、オイルポンプとして役割を果たすことが可能となる。

なお、ファイナルギヤ１９ｂ以降の構成として、例えば、出力軸１９に対して、カウンタ軸２７が平行に配置されている。そして、出力軸１９とカウンタ軸２７とは、カウンタギヤ対２８を介して結合されている。このカウンタギヤ対２８は、出力軸１９上に固定されたファイナルギヤ１９ｂとカウンタ軸２７上に固定されたギヤ２７ａとが噛合して構成されている。

カウンタ軸２７は、駆動輪４，４の間の差動歯車ユニット２９を介して該駆動輪４，４に連結されている。差動歯車ユニット２９は、駆動輪４，４にそれぞれ車軸３０，３０を介して連結された図示しないサイドギヤを内蔵するギヤケース２９ａと、このギヤケース２９ａの外周に固定されたギヤ２９ｂとを備える。そして、該差動歯車ユニット２９のギヤ２９ｂに、カウンタ軸２７上に固定されたギヤ２７ｂが噛合されている。これにより、カウンタ軸２７は、駆動輪４，４と連動して回転するように、差動歯車ユニット２９を介して駆動輪４，４に連結されている。また、カウンタ軸２７上には、図示しないパーキング機構のギヤと噛合するパーキングギヤ２７ｃも固定されている。なお、カウンタ軸２７の両端部は、それぞれ図示しない軸受に回転自在に支持されている。

さらに、入力伝達軸１３には、該入力伝達軸１３上に回転自在に後退ギヤ１３ｂが設けられている。入力伝達軸１３とカウンタ軸２７とは、図示を省略したが、後退ギヤ対を介して結合されている。この後退ギヤ対は、入力伝達軸１３上に固定された後退ギヤ１３ｂとカウンタ軸２７上に固定されたギヤ２７ｄとが噛合して構成されている。

入力伝達軸１３には、後退ギヤ１３ｂと入力伝達軸１３との連結、切断を切替可能な後退同期クラッチＳＲが設けられている。後退同期クラッチＳＲは、周知のものであり、図示しないアクチュエータ及びシフトフォークにより、スリーブを入力伝達軸１３の軸方向に移動させることによって、後退ギヤ１３ｂと入力伝達軸１３との連結、切断を行う。スリーブが図中に示す位置に存する場合、後退ギヤ１３ｂと入力伝達軸１３とは切断されている。スリーブが図中左側へ移動した場合、後退ギヤ１３ｂと入力伝達軸１３とが連結される。

後退同期クラッチＳＲにより後退ギヤ１３ｂと入力伝達軸１３とを連結すると、エンジン２の駆動時に出力軸２ａが回転する方向（以下、「正転方向」という）に回転する（以下、「正転する」という）第２主入力軸１２の回転が反転されてカウンタ軸２７に伝達され、該カウンタ軸２７は正転方向と反対方向（以下、「逆転方向」という）に回転する（以下、「逆転する」という）。よって、後退同期クラッチＳＲにより後退ギヤ１３ｂと入力伝達軸１３とを連結すると、エンジン２の出力軸２ａが正転している場合、車軸３０，３０は逆転し、駆動輪４，４は車両を後退方向させる方向に回転する。他方、後退ギヤ１３ｂと入力伝達軸１３との連結が遮断されると、エンジン２の出力軸２ａが正転している場合、車軸３０，３０は正転し、駆動輪４，４は車両を前進させる方向に回転する。

以上のように構成された動力伝達装置１において、エンジン２の出力軸２ａから出力された動力は、第１主クラッチＣＭ１が接続状態（以下、「ＯＮ状態」という）にあるとき、第１同期クラッチＳ１の状態に応じた動力伝達経路を経由して、出力軸１９に伝達される。具体的には、第１同期クラッチＳ１が３速段確立状態にあるときには、第１主入力軸１１から３速ギヤ対２１を介して出力軸１９に伝達され得る。第１同期クラッチＳ１が５速段確立状態にあるときには、第１主入力軸１１から５速ギヤ対２３を介して出力軸１９に伝達される。一方、第２主クラッチＣＭ２がＯＮ状態にあるとき、第２同期クラッチＳ２の状態に応じた動力伝達経路を経由して、出力軸１９に伝達される。具体的には、第２同期クラッチＳ２が２速段確立状態にあるときには、第２主入力軸１２からギヤ対１４、入力伝達軸１３、ギヤ対１６、第３主入力軸１５及び２速ギヤ対２２を介して出力軸１９に伝達される。第２同期クラッチＳ２が４速段確立状態にあるときには、第２主入力軸１２からギヤ対１４、入力伝達軸１３、ギヤ対１６、第２主入力軸１２及び４速ギヤ対２４を介して出力軸１９に伝達される。このように、第１主クラッチＣＭ１又は第２主クラッチＣＭ２の何れかがＯＮ状態のとき、第１同期クラッチＳ１や第２同期クラッチＳ２の設定状態に応じて、２速段から５速段の計前進４速でエンジン２のみを駆動源とした走行が可能である。

第１主クラッチＣＭ１がＯＮ状態にあるとき、エンジン２の出力軸２ａから出力された動力は、第１主入力軸１１を介してサンギヤ９ｓから動力合成機構９に入力される。そして、第１、第２同期クラッチＳ１，Ｓ２が共に遮断状態（以下、「ＯＦＦ状態」という）にあり、出力同期クラッチＳＯがＯＮ状態にあるとき、動力合成機構９に入力された動力は、キャリア９ｃ、第１副入力軸１７及び３速ギヤ対２１を介して出力軸１９に伝達される。このとき、２速段時の減速比よりも減速比が大きく、擬似１速段を得ることができる。これにより、擬似１速段を含めた計５速の前進走行がエンジン２のみを駆動源として可能である。

さらに、第１主クラッチＣＭ１がＯＮ状態にあり、且つ第１同期クラッチＳ１が３速段確立状態にあるとき、エンジン２の出力軸２ａから出力された動力は、第１主入力軸１１、第１副入力軸１７を介してキャリア９ｃから動力合成機構９に入力される。また、電動機３から出力された動力も、リングギヤ９ｒを介して動力合成機構９に入力される。

第２主クラッチＣＭ２がＯＮ状態であり、後退同期クラッチＳＲがＯＮ状態にあるとき、エンジン２の出力軸２ａから出力された動力は、第２主入力軸１２、ギヤ対１４、入力伝達軸１３及び前記後退ギヤ対を介して出力軸１９に入力され、出力軸１９が逆転する。これにより、後進走行がエンジン２のみを駆動源として可能となる。

そして、動力合成機構９のキャリア９ｃから出力される動力は、第１同期クラッチＳ１が３速段確立状態にあり、且つ出力同期クラッチＳＯが接続状態にあるとき、第２副入力軸１７、３速ギヤ対２１及び副出力軸２０を介して出力軸１９に伝達される。この動力合成機構９から出力される動力は、エンジン２から動力合成機構９を介することなく出力軸１９に伝達される動力の補助（アシスト）も行う。また、エンジン２を停止して、電動機３の駆動力のみによっても、動力合成機構９から動力は出力され得る。なお、リングギヤ９ｒが逆転するときは、電動機３で回生運転が行われることになる。

次に、本実施形態の動力伝達装置１の動作を説明する。動力伝達装置１の動作モードは、種々様々の動作モードを有する。

本実施形態では、車両の主要なモードとして、エンジン２のみを車両の動力発生源とするエンジン（Ｅ）モードと、電動機３のみを車両の動力発生源とするＥＶモードと、エンジン２と電動機３との双方を運転して動力を合成する合成（Ｅ／Ｍ）モードとがある。合成モードには、エンジン２と電動機３とから出力され合成された動力を動力源とするアシストモードと、エンジン２の出力を電動機３に分配して電動機３が回生運転を行う回生モードとがある。回生モードでは、電動機３の回生運転によりバッテリ７が充電を行われる。ＥＶモードでは、バッテリ７に蓄積された電気エネルギーを消費して電動機３が動力を出力する。

そして、本実施形態では、ＥＣＵ８が車両のアクセル操作量や車速等から所定のマップ等を用いて車両の要求動力（要求駆動力）を設定し、この要求動力に応じて、各モードや変速段を選択する。さらに、ＥＣＵ８は、選択したモードや変速段等に応じて、動力伝達装置１を制御する。

例えば、ＥＣＵ８は、エンジン２を適正運転領域、例えば燃費が良好となる領域で運転させたときに該エンジン２から出力され動力合成機構９に入力される動力（以下、「適正運転動力」という）が要求動力に満たないとき、アシストモードを選択する。このとき、ＥＣＵ８は、要求動力に対する不足分をバッテリ７から電力が供給されるように制御する。ただし、不足分を補うために、定格出力又は最高回転数を超えて電動機３を運転させる必要が生じる場合、電動機３を定格出力又は最高回転数で運転させ、エンジン２の出力を増加させる。また、ＥＣＵ８は、適正運転動力が要求動力を超えるとき、回生モードを選択し、ギヤ等による伝達ロスを除いた差分の動力（エネルギー）をバッテリ７に充電させる。ＥＣＵ８は、バッテリ７の充電レベル（ＳＯＣ）が所定充電レベルより低いときも、バッテリ７の充電を促進するために、回生モードを選択し、エンジン２の出力を増加させる。

以下、動力伝達装置１の動作モード遷移の一例を説明する。なお、以降の説明において、エンジン２及び電動機３の運転制御や、各種クラッチや各種同期クラッチの状態設定制御は、ＥＣＵ８が行っている。

〔ＥＶ待機モードから擬似１速段発進モードへ〕
図２は、ＥＶ待機モードから擬似ロー発進モードへの動力伝達装置１の遷移状態を示している。なお、図２乃至図５の表中欄内の矢印は、左欄と同一であり、変化していないことを示している。

ＥＶ待機モードの３速段では、第１主クラッチＣＭ１、第２主クラッチＣＭ２、第２同期クラッチＳ２及び後退同期クラッチＳＲはＯＦＦ状態に、第１同期クラッチＳ１は３速段確立状態に、出力同期クラッチＳＯはＯＮ状態に、エンジン２は運転停止状態に、電動機３は運転準備状態に設定されている。

そして、この状態から車両を発進させるとき、出力同期クラッチＳＯをＯＦＦ状態に設定し、第１副入力軸１７と出力軸１９との連結を遮断する。そして、第１主クラッチＣＭ１をＯＮ状態に設定して、エンジン２の出力軸２ａと第１主入力軸１１とを連結した後、エンジン２を始動し、出力同期クラッチＳＯをＯＮ状態に設定する。エンジン２の回転により電動機３のロータ３ａは一旦正転するが、その後、エンジン２の回転が定常化すると、ロータ３ａは静止し、ニュートラル状態となる。そして、第１同期クラッチＳ１をＯＦＦ状態に、出力同期クラッチＳＯを接続状態に設定した後、第１主クラッチＣＭ１をＯＮ状態に設定すると、車両は擬似１速段で発進する。

このように、キャリア９ｃが接続された第１副入力軸１７と出力軸１９との接続を遮断可能な出力同期クラッチＳＯを設けているので、キャリア９ｃをロックさせる必要なく、且つショックを伴うことなく、擬似１速段発進を行うことができる。

〔ニュートラル状態での発電〕
図３は、エンジン走行モードからニュートラルでの発電状態への動力伝達装置１の遷移状態を示している。エンジン走行モードの１速段プレ２速段では、第１主クラッチＣＭ１及び出力同期クラッチＳＯはＯＮ状態に、第２主クラッチＣＭ２、第１同期クラッチＳ１及び後退同期クラッチＳＲはＯＦＦ状態に、第２同期クラッチＳ２は２速段確立状態に、エンジン２は正転状態に、電動機３は逆転状態に設定されている。

そして、この状態から、出力同期クラッチＳＯをＯＦＦ状態に設定して、第１副入力軸１７と出力軸１９との連結を遮断すると、出力軸１９への駆動力の伝達が全て遮断され、ニュートラル状態となる。このとき、第１主入力軸１１の正転と共にサンギヤ９ｓが正転しており、これに伴いキャリア９ｃ及びリングギヤ９ｒが正転し、リングギヤ９ｒに固定された電動機３のロータ３ａが正転する。

そして、第１同期クラッチＳ１を３速段確立状態に設定すると、キャリア９ｃからの動力を出力軸１９に伝達可能として、エンジン２に正転方向のトルクを発生させると、電動機３に逆転方向のトルクが作用し、電動機３で発電が行われる。

このように、キャリア９ｃが接続された第１副入力軸１７と出力軸１９との接続を遮断可能な出力同期クラッチＳＯを設けているので、第１同期クラッチＳ１を３速段確立状態に設定した状態で、ショックを伴うことなく、発電を行うことができる。

〔エンジン走行モードとＥ／Ｖ走行モード〕
図４（ａ）は、４速段におけるエンジン走行モードとＥ／Ｖ走行モードでの動力伝達装置１の遷移状態を示している。Ｅ／Ｖ走行モードの４速段プレ３速段では、第２主クラッチＣＭ２及び出力同期クラッチＳＯがＯＮ状態に、第１主クラッチＣＭ１及び後退同期クラッチＳＲがＯＦＦ状態に、第１同期クラッチＳ１が３速段確立状態に、第２同期クラッチＳ２が４速段確立状態に、電動機３が正転状態に、エンジン２を正転状態に設定されている。このとき、図４（ｂ）に共線図を示すように、エンジン２と電動機３のトルク合成（動力合成）が行われる。なお、図４では、正転方向を「＋」で、逆転方向を「−」でそれぞれ表している。

具体的にはエンジン２からのトルクＴｅは、第２主入力軸１２、ギヤ対１４、入力伝達軸１３、ギヤ対１６、第３主入力軸１５、第３副入力軸１７及び４速ギヤ対２４を介して出力軸１９に伝達される。一方、エンジン２からは、第１主入力軸１１を介してサンギヤ９ｓにトルクＴｓが入力されている。そのため、出力軸１９の回転に寄与するエンジン２がトルクは、Ｔｅ−Ｔｓとなる。このとき、リングギヤ９ｒは正転しており、電動機３には逆回転方向のトルクＴｍが作用して発電が行われる。そして、動力合成機構９では、仮想支点を支点とするトルクの釣り合いによって、キャリア９ｃからトルクＴｃが出力される。そして、トルクＴｅ−ＴｓとトルクＴｃの和であるトルクＴｒが出力軸１９を回転させる。ただし、このとき、リングギヤ９ｒ、即ち、電動機３の回転数が高くなっている。

そこで、車速が３速段の範囲以上であり、５速段を選択する必要がない程度に加速要求が高い場合には、この状態から、電動機３のトルクを抜きながら、出力同期クラッチＳＯをＯＦＦ状態に設定し、第１副入力軸１７と出力軸１９との連結を遮断して、出力軸１９から電動機３への駆動力の伝達を遮断し、エンジン２の駆動力のみで走行する。そして、電動機３の回転数を第１主入力軸１１の回転数に合わせて、第１主クラッチＣＭ１をＯＮ状態に設定する。

すると、電動機３の回転数が、第１主入力軸１１の回転数と同一となって低くなり、電動機３に逆回転方向のトルクが作用するため発電も行われる。このように、出力同期クラッチＳＯをＯＦＦ状態にして、出力軸１９と電動機３との接続を遮断することによって、電動機９の回転数が高くなることを抑制できる。

なお、バッテリ７の充電レベルが所定レベルより低いときは、出力同期クラッチＳＯをＯＮ状態に設定したままとして、バッテリ７の充電を促進する。

〔エンジン走行モードとＥ／Ｖ走行モード〕
図５は、５速段におけるエンジン走行モードとＥ／Ｖ走行モードでの動力伝達装置１の遷移状態を示している。Ｅ／Ｖ走行モードの５速段プレ４速段では、第１主クラッチＣＭ１がＯＮ状態に、第１主クラッチＣＭ１、出力同期クラッチＳＯ及び後退同期クラッチＳＲがＯＦＦ状態に、第１同期クラッチＳ１が５速段確立状態に、第２同期クラッチＳ２が４速段確立状態に、エンジン２が正転状態に設定されている。これにより、エンジン２からの動力は、第１主入力軸１１及び５速ギヤ対２３を介して出力軸１９に伝達される。そして、第１同期クラッチＳ１が５速段確立状態に設定されているので、電動機３と出力軸１９との接続は遮断されている。一方、エンジン２からの動力は、第１主入力軸１１を介してサンギヤ９ｓを正転させ、これにより、電動機３は正転し回転数が高くなるが、トルクは発生しない。

そして、加速要求が低く、５速走行を続行する場合、あるいは、バッテリ７の充電レベルが所定レベルより低い場合は、この状態から、第２同期クラッチＳ２をＯＦＦ状態を経て２速段確定状態に設定する。その後、第２主クラッチＣＭ２をＯＮ状態に設定する。

すると、エンジン２からの動力は、第２主入力軸１２、ギヤ対１６、第３主入力軸１５、第３副入力軸１８、２速ギヤ対２２、副出力軸２０、３速ギヤ対２１及び第１副入力軸１７を介してキャリア９ｃに伝達される。そのため、電動機３の回転数が低くなり、電動機３に逆回転方向のトルクが作用するため発電も行われる。このように、アイドル状態の副出力軸２０を介してエンジン２と電動機３とを接続することによって、電動機９の回転数が高くなることを抑制できると共に発電可能となる。

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係るハイブリッド車両用動力伝達装置５１を図６を参照して説明する。なお、カウンタ軸２７以降の構成は、図１と同じであるため、図６では省略している。

動力伝達装置５１は、動力伝達装置１と類似するので、異なる構成についてのみ説明する。動力伝達装置５１は、動力伝達装置１と同様に、前進５段後進１段の変速を確保している。

動力伝達装置５１は、動力伝達装置１が備えていた第１及び第２同期クラッチＳ１，Ｓ２の代わりに、クラッチとしての第１乃至第４湿式クラッチＣ１〜Ｃ４を備えている。

エンジン２の出力軸２ａには、エンジン２からの駆動力が第１主クラッチＣＭ１を介して入力される第１主入力軸５２が連結されている。

入力伝達軸１３に対して平行に第３主入力軸５３が配置されている。そして、第３主入力軸５３と入力伝達軸１３とは、ギヤ対５４を介して結合されている。このギヤ対５４は、第３主入力軸５３上に固定されたギヤ５３ａと入力伝達軸１３上に固定されたギヤ１３ａとが噛合して構成されている。

第１主入力軸５２に対して、２本の副入力軸、すなわち第１副入力軸５５及び第２副入力軸５６がそれぞれ同軸心に隣接して配置されている。そして、第１主入力軸５２と第１副入力軸５５とは、第１湿式クラッチ（第１クラッチ）Ｃ１を介して連結、又はプラネタリギヤを介して伝達可能に配置されている。また、第１主入力軸５２と第２副入力軸５６とは、第２湿式クラッチ（第１クラッチ）Ｃ２を介して連結されている。第１湿式クラッチＣ１と第２湿式クラッチＣ２とは第１主入力軸５２に軸心方向に隣接して配置されている。

第１湿式クラッチＣ１は、ＥＣＵ８の制御の下で、第１主入力軸５２が第１副入力軸５５と接続又は遮断するように動作するクラッチ機構である。第２湿式クラッチＣ２は、ＥＣＵ８の制御の下で、第１主入力軸５２が第２副入力軸５６と接続又は遮断するように動作するクラッチ機構である。この場合、第１湿式クラッチＣ１を接続状態に動作させると、第１副入力軸５５が第１主入力軸５２と接続される。この状態では、第１主入力軸５２から第１副入力軸５５への動力伝達のみが可能となり、第１主入力軸５２から第２副入力軸５６へ動力伝達は遮断される。また、第２湿式クラッチＣ２を接続状態に動作させると、第２副入力軸５６が第１主入力軸５２と接続される。この状態では、第１主入力軸５２から第２副入力軸５６へ動力伝達が可能となり、第１主入力軸５２から第１副入力軸５５へは動力伝達は抑制される。なお、第１湿式クラッチＣ１と第２湿式クラッチＣ２が共に接続状態に動作することはなく、第１湿式クラッチＣ１と第２湿式クラッチＣ２の何れか一方のみが選択的に接続状態に動作する。

第３主入力軸５３に対して、２本の副入力軸、すなわち第３副入力軸５７及び第４副入力軸５８がそれぞれ同軸心に隣接して配置されている。そして、第３主入力軸５３と第３副入力軸５７とは、第３湿式クラッチ（第２クラッチ）Ｃ３を介して連結、又はプラネタリギヤを介して伝達可能に配置されている。また、第３主入力軸５３と第４副入力軸５８とは、第４湿式クラッチ（第２クラッチ）Ｃ４を介して連結されている。第３湿式クラッチＣ３と第４湿式クラッチＣ４とは第３主入力軸５３に軸心方向に隣接して配置されている。

第３湿式クラッチＣ３は、ＥＣＵ８の制御の下で、第３主入力軸５３が第３副入力軸５７と接続又は遮断するように動作するクラッチ機構である。第４湿式クラッチＣ４は、ＥＣＵ８の制御の下で、第３主入力軸５３が第４副入力軸５８と接続又は遮断するように動作するクラッチ機構である。この場合、第３湿式クラッチＣ３を接続状態に動作させると、第３副入力軸５７が第３主入力軸５３と接続される。この状態では、第３主入力軸５３から第３副入力軸５７への動力伝達のみが可能となり、第３主入力軸５３から第４副入力軸５８へ動力伝達は遮断される。また、第４湿式クラッチＣ４を接続状態に動作させると、第４副入力軸５８が第３主入力軸５３と接続される。この状態では、第３主入力軸５３から第４副入力軸５８へ動力伝達が可能となり、第３主入力軸５３から第３副入力軸５７へは動力伝達は抑制される。なお、第３湿式クラッチＣ３と第４湿式クラッチＣ４が共に接続状態に動作することはなく、第３湿式クラッチＣ３と第４湿式クラッチＣ４の何れか一方のみが選択的に接続状態に動作する。

そして、副出力軸２０と第１副入力軸５５とは、３速ギヤ対５９を介して結合されている。この３速ギヤ対５９は、副出力軸２０上に固定された低速ギヤ２０ａと第１副入力軸５５上に固定された３速ギヤ（第１駆動ギヤ）５５ａとが噛合して構成されている。さらに、副出力軸２０と第３副入力軸５７とは、２速ギヤ対６０を介して結合されている。この２速ギヤ対６０は、副出力軸２０上に固定された低速ギヤ２０ａと第３副入力軸５７上に固定された２速ギヤ（第３駆動ギヤ）５７ａとが噛合して構成されている。

出力軸１９と第２副入力軸５６とは、５速ギヤ対６１を介して結合されている。この５速ギヤ対６１は、出力軸１９上に固定された高速ギヤ１９ａと第２副入力軸５６上に固定された５速ギヤ（第２駆動ギヤ）５６ａとが噛合して構成されている。さらに、出力軸１９と第４副入力軸５８とは、４速ギヤ対６２を介して結合されている。この４速ギヤ対６２は、出力軸１９上に固定された高速ギヤ１９ａと第４副入力軸５８上に固定された４速ギヤ（第４駆動ギヤ）５８ａとが噛合して構成されている。即ち、３速ギヤ５５ａ及び５速ギヤ５７ａは、第１主入力軸５２に、同軸状かつ回転自在に設けられ、第１、第２湿式クラッチＣ１，Ｃ２によって選択的に第１主入力軸５２と連結される。２速ギヤ５７ａ及び４速ギヤ５８ａは、第３主入力軸５３に、同軸状かつ回転自在に設けられ、第３，４湿式クラッチＣ３，Ｃ４によって選択的に第３主入力軸５３と連結される。

以上のように構成された動力伝達装置５１において、エンジン２の出力軸２ａから出力された動力は、第１主クラッチＣＭ１がＯＮ状態にあるとき、第１、第２湿式クラッチＣ１，Ｃ２の状態に応じた動力伝達経路を経由して、出力軸１９に伝達される。具体的には、第１湿式クラッチＣ１がＯＮ状態にあるときには、第１主入力軸５２から３速ギヤ対５９を介して出力軸１９に伝達され得る。第２湿式クラッチＣ２がＯＮ状態にあるときには、第１主入力軸５２から５速ギヤ対６１を介して出力軸１９に伝達される。一方、第２主クラッチＣＭ２がＯＮ状態にあるとき、第３、第４湿式クラッチＣ３，Ｃ４の状態に応じた動力伝達経路を経由して、出力軸１９に伝達される。具体的には、第３湿式クラッチＣ３がＯＮ状態にあるときには、第２主入力軸１２からギヤ対１４、入力伝達軸１３、ギヤ対５４、第３主入力軸５３及び２速ギヤ対６０を介して出力軸１９に伝達される。第４湿式クラッチＣ４がＯＮ状態にあるときには、第２主入力軸１２からギヤ対１４、入力伝達軸１３、ギヤ対５４、第２主入力軸５３及び４速ギヤ対６２を介して出力軸１９に伝達される。このように、第１主クラッチＣＭ１又は第２主クラッチＣＭ２の何れかがＯＮ状態のとき、第１乃至第４湿式クラッチＣ１〜Ｃ４の設定状態に応じて、２速段から５速段の計４速段でエンジン２のみを駆動源とした走行が可能である。

第１主クラッチＣＭ１がＯＮ状態にあるとき、エンジン２の出力軸２ａから出力された動力は、第１主入力軸１１を介してサンギヤ９ｓから動力合成機構９に入力される。第２主クラッチＣＭ２がＯＮ状態であり、第１湿式クラッチＣ１がＯＮ状態にあるとき、エンジン２の出力軸２ａから出力された動力は、第１主入力軸５２、第１副入力軸５５を介してキャリア９ｃから動力合成機構９に入力される。また、電動機３から出力された動力も、リングギヤ９ｒを介して動力合成機構９に入力される。

そして、動力合成機構９のキャリア９ｃから出力される動力は、第１湿式クラッチＣ１がＯＮ状態にあり、且つ出力同期クラッチＳＯが接続状態にあるとき、第１副入力軸５５、３速ギヤ対５９及び副出力軸２０を介して出力軸１９に伝達される。この動力合成機構９から出力される動力は、エンジン２から動力合成機構９を介することなく出力軸１９に伝達される動力の補助（アシスト）も行う。また、エンジン２が駆動することなく、電動機３の駆動力のみによっても、動力合成機構９から動力は出力され得る。なお、リングギヤ９ｒが逆転するときは、電動機３で回生運転が行われることになる。

動力伝達装置５１の動作モードは、動力伝達装置１と同じ動作モードを有するので、その説明は省略する。

なお、本発明に係る動力伝達装置は、上述したものに限定されない。例えば、前記各実施形態では、第１主入力軸１１，５２がサンギヤ９ｓに接続されている場合について説明した。しかし、第２主入力軸１２をサンギヤ９ｓに接続してもよい。

また、第１副入力軸５５に低速ギヤ（３速ギヤ）５５ａが、第２副入力軸５６に高速ギヤ（５速ギヤ）５６ａが、それぞれ配置されている場合について説明した。しかし、第１副入力軸５５に高速ギヤを、第２副入力軸５６に低速ギヤをそれぞれ配置してもよい。また、第１副入力軸１７，５５、第２副入力軸５６に奇数段用のギヤ１７ａ，１７ｂ，５５ａ，５６ａが、第３副入力軸１８，５７、第４副入力軸５８に偶数段用のギヤ１８ａ，１８ｂ，５７ａ，５８ａが、それぞれ配置されている場合について説明した。しかし、第１副入力軸１７，５５、第２副入力軸５６に偶数段用のギヤを、第３副入力軸１８，５７、第４副入力軸５８に奇数段用のギヤをそれぞれ配置してもよい。

また、動力合成機構９は、シングルピニオン型の遊星歯車装置により構成する場合について説明したが、遊星歯車装置以外の差動装置を使用してもよい。また、サンギヤ９ｓに第１主入力軸１１，５２を、キャリア９ｃに第１副入力軸１７，５５を、リングギヤ９ｒに電動機３のロータ３ａをそれぞれ接続する場合について説明した。しかし、これらの接続は、これらに限定するものではなく、その接続を変更してもよい。また、動力合成機構９にダブルピニオン型の遊星歯車装置や電磁クラッチ式の差動装置を使用してもよい。

１，５１…動力伝達装置、２…エンジン（内燃機関）、２ａ…エンジンの出力軸（内燃機関出力軸）、３…電動機、３ａ…ロータ（回転体）、３ｂ…ステータ（固定子）、３ｂａ…コイル（電機子巻線）、４…駆動輪（被駆動部）、５…補機、７…バッテリ（蓄電器）、８…ＥＣＵ（要求動力設定手段、制御手段）、９…動力合成機構、９ｃ…キャリア（第２回転要素）、９ｐ…プラネタリギヤ、９ｒ…リングギヤ（第３回転要素）、９ｓ…サンギヤ（第１回転要素）、１１，５２…第１主入力軸、１２…第２主入力軸、１３…入力伝達軸、１３ｂ…後退ギヤ、１４…ギヤ対、１５，５３…第３主入力軸、１６，５４…ギヤ対、１７，５５…第１副入力軸、１７ａ，５５ａ…３速ギヤ（第１駆動ギヤ）、５６…第２副入力軸、１７ｂ，５６ａ…５速ギヤ（第２駆動ギヤ）、１８，５７…第３副入力軸、１８ａ，５７ａ…２速ギヤ（第３駆動ギヤ）、５８…第４副入力軸、１８ｂ，５８ａ…４速ギヤ（第４駆動ギヤ）、１９…出力軸、１９ａ…高速ギヤ（第２従動ギヤ）、２０…副出力軸、２０ａ…低速ギヤ（第１従動ギヤ）、２１，５９…３速ギヤ対、２２，６０…２速ギヤ対、２３，６１…５速ギヤ対、２４，６２…４速ギヤ対、２７…カウンタ軸、２９…差動歯車ユニット、３０…車軸、Ｃ１…第１湿式クラッチ（第１クラッチ）、Ｃ２…第２湿式クラッチ（第１クラッチ）、Ｃ３…第３湿式クラッチ（第２クラッチ）、Ｃ４…第４湿式クラッチ（第２クラッチ）、ＣＭ１…第１主クラッチ（第１主クラッチ）、ＣＭ２…第２主クラッチ（第２主クラッチ）、Ｓ１…第１同期クラッチ（第１クラッチ）、Ｓ２…第２同期クラッチ（第２クラッチ）、ＳＯ…出力同期クラッチ、ＳＲ…後退同期クラッチ。

Claims

内燃機関と電動機とを備えるハイブリッド車両用動力伝達装置であって、
前記内燃機関から動力が入力される内燃機関出力軸と、
前記内燃機関出力軸と平行に配置され、第１主クラッチによって選択的に、該内燃機関出力軸と連結される第１主入力軸と、
前記第１主入力軸と同軸心に配置され、第２主クラッチによって選択的に前記内燃機関出力軸と連結される第２主入力軸と、
前記第２主入力軸と平行に配置され、該第２主入力軸と常時接続される第３主入力軸と、
前記第１主入力軸と平行に配置され、カウンタ軸を介して被駆動部に動力を出力する出力軸と、
前記第１主入力軸に、同軸状かつ回転自在に設けられ、第１クラッチによって選択的に当該第１主入力軸と連結される第１駆動ギヤ及び第２駆動ギヤと、
前記第３主入力軸に、同軸状かつ回転自在に設けられ、第２クラッチによって選択的に、当該第１主入力軸と連結される第３駆動ギヤ及び第４駆動ギヤと、
前記出力軸に、同軸状かつ回転自在に設けられ、出力同期クラッチによって選択的に当該出力軸と連結され、前記第１駆動ギヤ及び前記第３駆動ギヤと噛合する第１従動ギヤと、
前記出力軸に固定され、前記第２駆動ギヤ及び前記第４駆動ギヤと噛合する第２従動ギヤと、
第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を互いに差動回転可能に構成した動力合成機構とを備え、
前記第１回転要素は前記第１主入力軸に接続され、
前記第２回転要素は前記第１駆動ギヤに連結され、
前記第３回転要素は前記電動機に接続され、
前記第２回転要素は、前記第１回転要素から伝達される動力と前記第３回転要素から伝達される動力とを合成し、前記第１駆動ギヤ及び前記第１従動ギヤを介して前記出力軸に伝達するように構成され、
前記第２主クラッチにより前記内燃機関出力軸に前記第２主入力軸を連結させ、前記第２クラッチにより前記第３主入力軸に前記第４駆動ギヤを連結させ、前記出力同期クラッチにより前記第１従動ギヤと前記出力軸との連結を遮断することにより変速段を確立することを特徴とするハイブリッド車両用動力伝達装置。
前記第２主クラッチにより前記内燃機関出力軸に前記第２主入力軸を連結させ、前記第２クラッチにより前記第３主入力軸に前記第４駆動ギヤを連結させると共に、前記第１クラッチにより前記第１主入力軸に前記第１駆動ギヤを連結させ、前記出力同期クラッチにより前記第１従動ギヤと前記出力軸との連結を遮断することにより変速段を確立し、
該変速段を確立する場合において、前記電動機の回転数が所定回転数を超えたとき、前記出力同期クラッチにより前記第１従動ギヤと前記出力軸との連結を解除することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。
前記第１主クラッチにより前記内燃機関出力軸に前記第１主入力軸を連結させ、前記第１クラッチにより前記第１主入力軸に前記第２駆動ギヤを連結させ、前記出力同期クラッチにより前記第１従動ギヤと前記出力軸との連結を遮断することにより、変速段を確立することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。
前記変速段を確立する場合において、前記電動機の電気エネルギーを蓄積する蓄電器の充電量が所定充電量より低いとき、前記第１主クラッチにより前記内燃機関出力軸に前記第１主入力軸を連結させると共に、前記第２クラッチにより前記第３主入力軸に前記第３駆動ギヤを連結させることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。
前記第１主クラッチにより前記内燃機関出力軸と前記第１主入力軸とが連結し、前記内燃機関が運転を停止し、前記電動機が運転を行う状態において、前記内燃機関の運転を開始するとき、前記出力同期クラッチにより前記第１従動ギヤと前記出力軸との連結を遮断することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。
当該ハイブリッド車両用動力伝達装置を搭載した車両が停止し、前記内燃機関が運転を行う状態において、前記電動機が回生運転を行う場合、前記出力同期クラッチにより前記第１従動ギヤと前記出力軸との連結を遮断することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。
前記出力軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該要求動力設定手段が設定した要求動力に応じて、前記内燃機関及び前記電動機の運転を行う制御手段とを備えることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。
前記制御手段は、前記内燃機関の適正運転領域内で前記内燃機関の運転を行い、
前記第１回転要素から前記第２回転要素に伝達される前記内燃機関の動力と前記要求動力を比較し、前記内燃機関の動力が前記要求動力に満たないときは、前記電動機が力行運転を行い、前記内燃機関の動力が前記要求動力を超えるときは、前記電動機が回生運転を行うように制御することを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。
前記制御手段は、前記電動機が定格出力又は最高回転数を超えて運転するとき、該電動機を定格出力又は最高回転数で運転を行うように制御することを特徴とする請求項７又は８に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。
前記動力合成機構は、シングルピニオン型の３つの回転要素として、サンギヤと、リングギヤと、前記サンギヤ及び前記リングギヤの間で当該両ギヤに噛合された複数のプラネタリギヤを回転自在に支持するキャリアとを同軸心に備えた遊星歯車装置であり、
前記第１回転要素は前記キャリアであり、前記第２回転要素は前記サンギヤであり、前記第３回転要素は前記リングギヤであるであることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。