JP5904214B2 - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。

従来、複数の走行モードを有するハイブリッド車両用駆動装置が提案されている。例えば、特許文献１には、共線図上における原動機と第１のモータ・ジェネレータと第２のモータ・ジェネレータと出力要素と反力要素との位置関係を変更するモード切換機構が設けられているハイブリッド駆動装置の技術が開示されている。

特開２００７−３１４０８８号公報

複数の走行モードを有するハイブリッド車両用駆動装置の構成を簡素にできることが望まれている。例えば、簡素な構成のハイブリッド車両用駆動装置によって、複数のＥＶ走行モードと、複数のＨＶ走行モードとを実現できることが望ましい。

本発明の目的は、簡素な構成で複数の走行モードを実現できるハイブリッド車両用駆動装置を提供することである。

本発明のハイブリッド車両用駆動装置は、第一遊星歯車機構と、第二遊星歯車機構と、クラッチと、ブレーキとを備え、前記第一遊星歯車機構のサンギアである第一サンギアは第一回転電機に、前記第一遊星歯車機構のリングギアである第一リングギアはエンジンに、前記第一遊星歯車機構のキャリアである第一キャリアは前記第二遊星歯車機構の第二回転要素および駆動輪にそれぞれ接続され、前記第二遊星歯車機構の第一回転要素は前記クラッチを介して前記エンジンおよび前記第一リングギアに、第三回転要素は第二回転電機にそれぞれ接続されており、前記第一回転要素は、前記第二遊星歯車機構のサンギアであり、前記ブレーキは、前記第一回転要素の回転を規制することを特徴とする。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記クラッチが係合しているときの前記第一遊星歯車機構および前記第二遊星歯車機構の各回転要素の共線図における並び順は、前記第一サンギア、前記第三回転要素、前記第一キャリアおよび前記第二回転要素、前記第一リングギアおよび前記第一回転要素の順、あるいは、前記第三回転要素、前記第一サンギア、前記第一キャリアおよび前記第二回転要素、前記第一リングギアおよび前記第一回転要素の順であることが好ましい。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記クラッチおよび前記ブレーキは、噛合い式の係合装置であることが好ましい。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、更に、前記第一回転要素の回転を規制するワンウェイクラッチを備えることが好ましい。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記第二遊星歯車機構は、シングルピニオン式であり、前記第二回転要素は前記第二遊星歯車機構のキャリア、前記第三回転要素は前記第二遊星歯車機構のリングギアであることが好ましい。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記第二遊星歯車機構は、ダブルピニオン式であり、前記第二回転要素は前記第二遊星歯車機構のリングギア、前記第三回転要素は前記第二遊星歯車機構のキャリアであることが好ましい。

本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、第一遊星歯車機構と、第二遊星歯車機構と、クラッチと、ブレーキとを備える。第一遊星歯車機構のサンギアである第一サンギアは第一回転電機に、第一遊星歯車機構のリングギアである第一リングギアはエンジンに、第一遊星歯車機構のキャリアである第一キャリアは第二遊星歯車機構の第二回転要素および駆動輪にそれぞれ接続されている。第二遊星歯車機構の第一回転要素はクラッチを介してエンジンおよび第一リングギアに、第三回転要素は第二回転電機にそれぞれ接続されている。第一回転要素は、サンギアである。ブレーキは、第一回転要素の回転を規制する。本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置によれば、簡素な構成で複数の走行モードを実現できるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両の要部スケルトン図である。 図２は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の係合表を示す図である。 図３は、ＥＶ−１モードに係る共線図である。 図４は、ＥＶ−２モードに係る共線図である。 図５は、ＨＶ−１モードに係る共線図である。 図６は、ＨＶ−２モードに係る共線図である。 図７は、４要素モード時の共線図である。 図８は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の理論伝達効率の説明図である。 図９は、実施形態の第１変形例に係る車両の要部スケルトン図である。 図１０は、実施形態の第２変形例に係る車両の要部スケルトン図である。 図１１は、実施形態の第３変形例に係る車両の要部スケルトン図である。 図１２は、実施形態の第４変形例に係る車両の要部スケルトン図である。

以下に、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図８を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。図１は、本発明の実施形態に係る車両１００の要部スケルトン図、図２は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１の係合表を示す図である。

本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、２つのプラネタリギアと、２つのモータと、複数の係合装置とを有するハイブリッドシステムであって、電気トルコンモードと、４要素プラネタリが共線図上でＭＧ１−ＭＧ２−出力−エンジンの順に結合された複合スプリットモードとを有する。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、係合装置として１つのブレーキと１つのクラッチを有し、これらの係合／非係合によりハイブリッド時の２以上のモードと、ＥＶ時の駆動ＭＧ数が異なる２つのモードを実現可能である。また、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ローギア側に２つのメカニカルポイントを有することで、高い伝達効率を望むことができる。

図１に示す車両１００は、エンジン１、第一遊星歯車機構１０、第二遊星歯車機構２０、第一回転電機ＭＧ１、第二回転電機ＭＧ２、クラッチＣＬ、ブレーキＢＫおよびＥＣＵ５０を含んで構成されている。また、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、第一遊星歯車機構１０、第二遊星歯車機構２０、クラッチＣＬおよびブレーキＢＫを含んで構成されている。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、更に、ＥＣＵ５０を含んで構成されてもよい。

機関の一例であるエンジン１は、燃料の燃焼エネルギーを回転軸の回転運動に変換して出力する。エンジン１の回転軸は、入力軸２と接続されている。入力軸２は、第一遊星歯車機構１０の入力軸であり、エンジン１の回転軸と同軸上に配置されている。エンジン１のトルクは、入力軸２を介して第一遊星歯車機構１０に入力される。

第一遊星歯車機構１０は、第一差動機構の一例である。第一遊星歯車機構１０は、シングルピニオン式であり、第一サンギア１１、第一ピニオンギア１２、第一リングギア１３および第一キャリア１４を有する。

第一リングギア１３は、第一サンギア１１と同軸上であってかつ第一サンギア１１の径方向外側に配置されている。第一ピニオンギア１２は、第一サンギア１１と第一リングギア１３との間に配置されており、第一サンギア１１および第一リングギア１３とそれぞれ噛み合っている。第一ピニオンギア１２は、第一キャリア１４によって回転自在に支持されている。

第一回転電機ＭＧ１の回転軸３１は、入力軸２と同軸上であって、かつ入力軸２の径方向外側に配置されている。第一サンギア１１は、回転軸３１と接続されている。つまり、第一サンギア１１は、入力軸２と同軸上に回転自在に支持されており、かつ第一回転電機ＭＧ１と接続されている。第一リングギア１３は、入力軸２と接続されており、入力軸２と一体回転する。つまり、第一リングギア１３は、エンジン１に接続されており、エンジン１と一体回転することができる。第一キャリア１４は、円筒部材２７を介して第二キャリア２４と接続されている。円筒部材２７は、円筒形状をなしており、第一遊星歯車機構１０の径方向外側に配置されている。

第二遊星歯車機構２０は、第二差動機構の一例である。第二遊星歯車機構２０は、シングルピニオン式であり、第二サンギア２１、第二ピニオンギア２２、第二リングギア２３および第二キャリア２４を有する。本実施形態では、第二サンギア２１が第一回転要素に対応し、第二キャリア２４が第二回転要素に対応し、第二リングギア２３が第三回転要素に対応している。

第二リングギア２３は、第二サンギア２１と同軸上であってかつ第二サンギア２１の径方向外側に配置されている。第二ピニオンギア２２は、第二サンギア２１と第二リングギア２３との間に配置されており、第二サンギア２１および第二リングギア２３とそれぞれ噛み合っている。第二ピニオンギア２２は、第二キャリア２４によって回転自在に支持されている。

第二サンギア２１の回転軸２５は、入力軸２と同軸上であってかつ入力軸２の延長線上に配置されている。回転軸２５は、回転自在に支持されている。第二リングギア２３は、第二回転電機ＭＧ２の回転軸３２と接続されている。第二回転電機ＭＧ２の回転軸３２は、第二サンギア２１の回転軸２５と同軸上であってかつ回転軸２５の径方向外側に配置されている。第一キャリア１４、第二キャリア２４および円筒部材２７は、入力軸２と同軸上に回転自在に支持されている。第一ピニオンギア１２は、第一キャリア１４と共に入力軸２の中心軸線周りに回転（公転）可能であり、かつ第一キャリア１４によって支持されて第一ピニオンギア１２の中心軸線周りに回転（自転）可能である。第二ピニオンギア２２は、第二キャリア２４と共に回転軸２５の中心軸線周りに回転（公転）可能であり、かつ第二キャリア２４によって支持されて第二ピニオンギア２２の中心軸線周りに回転（自転）可能である。

円筒部材２７の外周面には、カウンタドライブギア２８が配置されている。カウンタドライブギア２８は、差動装置や減速機構を含むギア機構および駆動軸を介して駆動輪と接続されている。カウンタドライブギア２８は、遊星歯車機構１０，２０の出力軸に配置された出力ギアであり、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０から出力されるトルクを駆動輪に対して出力する。第一キャリア１４および第二キャリア２４は、カウンタドライブギア２８、ギア機構および駆動軸を介して駆動輪と接続されている。

クラッチＣＬは、入力軸２と回転軸２５とを連結可能なクラッチ装置である。第二サンギア２１は、クラッチＣＬを介してエンジン１および第一リングギア１３に接続されている。クラッチＣＬは、例えば、摩擦係合式のクラッチとすることができるが、これに限らず、噛合い式のクラッチ等の公知のクラッチ装置がクラッチＣＬとして用いられてもよい。噛合い式のドグクラッチ等をクラッチＣＬとした場合、開放状態における引き摺り損失が抑制される。クラッチＣＬは、例えば、油圧や電磁力等により作動するアクチュエータによって駆動されて係合あるいは開放する。電磁式のアクチュエータを用いる場合、油圧回路が不要となり、トランスアクスルの簡略化、軽量化が可能となる。

完全係合状態のクラッチＣＬは、入力軸２と回転軸２５とを連結し、入力軸２と回転軸２５とを一体回転させることができる。つまり、完全係合状態のクラッチＣＬは、エンジン１および第一リングギア１３と、第二サンギア２１との相対回転を規制する。一方、開放状態のクラッチＣＬは、入力軸２と回転軸２５とを切り離し、入力軸２と回転軸２５との相対回転を許容する。つまり、開放状態のクラッチＣＬは、エンジン１および第一リングギア１３と、第二サンギア２１との相対回転を許容する。なお、クラッチＣＬは、半係合状態に制御可能である。

ブレーキＢＫは、第二サンギア２１の回転を係合することにより規制することができるブレーキ装置である。ブレーキＢＫは、円板部材２６に配置された係合要素と、車体側、例えば回転電機ＭＧ１，ＭＧ２および遊星歯車機構１０，２０等を収容するケースと接続された係合要素とを有する。円板部材２６は、第二サンギア２１の回転軸２５から径方向の外側に突出した円板形状の部材である。ブレーキＢＫは、クラッチＣＬと同様の摩擦係合式のクラッチ装置とすることができるが、これに限らず、噛合い式のクラッチ、例えばドグクラッチ等の公知のクラッチ装置がブレーキＢＫとして用いられてもよい。ブレーキＢＫは、例えば、油圧や電磁力等により作動するアクチュエータによって駆動されて係合あるいは開放する。

完全係合状態のブレーキＢＫは、第二サンギア２１と車体側とを連結し、第二サンギア２１の回転を規制することができる。一方、開放状態のブレーキＢＫは、第二サンギア２１と車体側とを切り離し、第二サンギア２１の回転を許容する。なお、ブレーキＢＫは、半係合状態に制御可能である。

エンジン１の回転軸と同軸上には、エンジン１に近い側から順に、第一回転電機ＭＧ１、第一遊星歯車機構１０、カウンタドライブギア２８、クラッチＣＬ、第二遊星歯車機構２０、第二回転電機ＭＧ２、ブレーキＢＫが配置されている。

第一回転電機ＭＧ１および第二回転電機ＭＧ２は、それぞれモータ（電動機）としての機能と、発電機としての機能とを備えている。第一回転電機ＭＧ１および第二回転電機ＭＧ２は、インバータを介してバッテリと接続されている。第一回転電機ＭＧ１および第二回転電機ＭＧ２は、バッテリから供給される電力を機械的な動力に変換して出力することができると共に、入力される動力によって駆動されて機械的な動力を電力に変換することができる。回転電機ＭＧ１，ＭＧ２によって発電された電力は、バッテリに蓄電可能である。第一回転電機ＭＧ１および第二回転電機ＭＧ２としては、例えば、交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。

本実施形態では、ＥＣＵ５０は、第一回転電機ＭＧ１を主としてエンジン１の反力を取る回転電機として機能させ、第二回転電機ＭＧ２を主として走行駆動用の回転電機として機能させる。なお、これに限らず、第一回転電機ＭＧ１を主として走行駆動用の回転電機とし、第二回転電機ＭＧ２を主として反力受け用の回転電機として機能させるようにしてもよい。

車両１００は、ＥＣＵ５０を備える。ＥＣＵ５０は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ５０は、車両１００の各部を制御する制御装置としての機能を有する。ＥＣＵ５０は、エンジン１、第一回転電機ＭＧ１、第二回転電機ＭＧ２、クラッチＣＬおよびブレーキＢＫと接続されており、エンジン１、第一回転電機ＭＧ１、第二回転電機ＭＧ２、クラッチＣＬおよびブレーキＢＫを制御することができる。

例えば、ＥＣＵ５０は、エンジン１の燃料噴射制御や点火制御、電子スロットル制御等によってエンジン１のトルクや回転数を制御することができる。また、ＥＣＵ５０は、第一回転電機ＭＧ１および第二回転電機ＭＧ２の回転数やトルクを制御することができる。また、ＥＣＵ５０は、図示しない油圧制御装置からクラッチＣＬおよびブレーキＢＫに対する供給油圧を制御することによってクラッチＣＬおよびブレーキＢＫの係合／開放状態を制御することができる。

ＥＣＵ５０には、車速、アクセル開度、第一回転電機ＭＧ１の回転数（以下、単に「ＭＧ１回転数」とも記載する。）、第二回転電機ＭＧ２の回転数（以下、単に「ＭＧ２回転数」とも記載する。）、出力軸回転数、バッテリの状態等を検出するセンサが接続されている。ＥＣＵ５０は、各センサから取得する情報に基づいて、車両１００に対する要求出力を算出し、エンジン１、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２、クラッチＣＬ、ブレーキＢＫ等を制御することができる。

図２は、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１の作動係合表を示す図である。図２の係合表において、ブレーキＢＫの欄およびクラッチＣＬの欄の○印は、係合を示し、空欄は開放を示す。車両１００では、ハイブリッド（ＨＶ）走行あるいはＥＶ走行を選択的に実行可能である。ＨＶ走行とは、エンジン１を動力源として車両１００を走行させる走行モードである。ＨＶ走行では、エンジン１に加えて、第一回転電機ＭＧ１あるいは第二回転電機ＭＧ２の少なくともいずれか一方を動力源とすることが可能である。

ＥＶ走行は、第一回転電機ＭＧ１あるいは第二回転電機ＭＧ２の少なくともいずれか一方を動力源として走行する走行モードである。ＥＶ走行では、エンジン１を停止して走行することが可能である。本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ＥＶ走行モードとして、ＥＶ−１モードとＥＶ−２モードとを有する。ＥＶ−１モードは、第二回転電機ＭＧ２を単独の動力源として車両１００を走行させる単独モータＥＶモードである。ＥＶ−２モードは、第一回転電機ＭＧ１および第二回転電機ＭＧ２を動力源として車両１００を走行させることができる両モータＥＶモードである。

（ＥＶ−１モード）
図３は、ＥＶ−１モードに係る共線図である。各共線図において、符号Ｓ１，Ｃ１，Ｒ１は、それぞれ第一サンギア１１、第一キャリア１４、第一リングギア１３を示す。また、符号Ｓ２，Ｃ２，Ｒ２は、それぞれ第二サンギア２１、第二キャリア２４、第二リングギア２３を示す。ＥＣＵ５０は、ＥＶ−１モードでは、ブレーキＢＫを係合し、かつクラッチＣＬを開放する。

ブレーキＢＫが係合状態であることにより、第二サンギア２１の回転が規制される。また、クラッチＣＬが開放状態であることにより、エンジン１および第一リングギア１３と、第二サンギア２１とは相対回転可能である。第一遊星歯車機構１０の出力要素である第一キャリア１４と第二遊星歯車機構２０の出力要素である第二キャリア２４とは互いに連結されており、同じ回転数で回転する。ＥＶ−１モードでは、ＥＣＵ５０は、第二回転電機ＭＧ２を動力源として車両１００を走行させる。回転が規制された第二サンギア２１は、第二回転電機ＭＧ２のトルク（以下、単に「ＭＧ２トルク」とも記載する。）に対する反力受けとして機能し、ＭＧ２トルクを第二キャリア２４から出力させることができる。ブレーキＢＫが係合状態である場合、第二遊星歯車機構２０は、第二回転電機ＭＧ２の回転を減速して第二キャリア２４から出力する。つまり、第二遊星歯車機構２０は、ＭＧ２トルクを増幅して出力することができる。

本実施形態では、ブレーキＢＫが第二サンギア２１の回転を規制するため、第二遊星歯車機構２０が第二回転電機ＭＧ２の回転を減速する減速比が比較的小さなものとなる。第二サンギア２１、第二キャリア２４、第二リングギア２３のうち、いずれかの回転を規制して他の回転要素間で回転を減速させる場合、第二サンギア２１を固定する場合の減速度合いが最も小さく、第二リングギア２３を固定する場合の減速度合いが最も大きくなる。従って、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１では、第二回転電機ＭＧ２の回転数を低回転に抑えることが可能であり、ギアやベアリングの損失を低減することが可能である。

第二回転電機ＭＧ２は、正トルクを出力して正回転することにより、第二キャリア２４から正トルクを出力させ、車両１００に前進方向の駆動力を発生させることができる。また、第二回転電機ＭＧ２は、負トルクを出力して負回転することにより、第二キャリア２４から負トルクを出力させ、車両１００に後進方向の駆動力を発生させることができる。なお、正回転とは、車両１００の前進時における第一キャリア１４および第二キャリア２４の回転方向であり、正トルクとは正回転方向のトルクを示す。ＥＶ−１モードでは、例えば、エンジン１と接続された第一リングギア１３は回転を停止し、第一サンギア１１は空転する。ＥＶ−１モードでは、第二回転電機ＭＧ２によって回生発電を行って制動力を発生させることも可能である。

（ＥＶ−２モード）
図４は、ＥＶ−２モードに係る共線図である。ＥＣＵ５０は、ＥＶ−２モードでは、ブレーキＢＫおよびクラッチＣＬをそれぞれ係合する。クラッチＣＬが係合状態であることにより、エンジン１および第一リングギア１３と第二サンギア２１との相対回転が規制される。また、ブレーキＢＫが係合状態であることにより、第二サンギア２１の回転が規制される。従って、ＥＶ−２モードでは、エンジン１、第一リングギア１３および第二サンギア２１の回転が規制される。

回転が規制された第一リングギア１３は、第一回転電機ＭＧ１のトルク（以下、単に「ＭＧ１トルク」とも記載する。）に対する反力受けとして機能し、ＭＧ１トルクを第一キャリア１４から出力させることができる。第一回転電機ＭＧ１は、正トルクを出力して正回転することにより、第一キャリア１４から正トルクを出力させ、車両１００に前進方向の駆動力を発生させることができる。また、第一回転電機ＭＧ１は、負トルクを出力して負回転することにより、第一キャリア１４から負トルクを出力させ、車両１００に後進方向の駆動力を発生させることができる。

回転が規制された第二サンギア２１は、ＭＧ２トルクに対する反力受けとして機能し、ＭＧ２トルクを第二キャリア２４から出力させることができる。第二回転電機ＭＧ２は、正トルクを出力して正回転することにより、第二キャリア２４から正トルクを出力させ、車両１００に前進方向の駆動力を発生させることができる。また、第二回転電機ＭＧ２は、負トルクを出力して負回転することにより、第二キャリア２４から負トルクを出力させ、車両１００に後進方向の駆動力を発生させることができる。

つまり、ＥＶ−２モードでは、第一回転電機ＭＧ１あるいは第二回転電機ＭＧ２の少なくともいずれか一方によって走行駆動力を発生させて車両１００を走行させることができる。例えば、ＥＶ−２モードでは、第一回転電機ＭＧ１および第二回転電機ＭＧ２を動力源とし、ＭＧ１トルクおよびＭＧ２トルクをそれぞれカウンタドライブギア２８から駆動輪に出力して車両１００を走行駆動することが可能である。また、ＥＶ−２モードでは、第一回転電機ＭＧ１あるいは第二回転電機ＭＧ２の少なくともいずれか一方を空転させることや回生発電させることが可能である。

（ＨＶ−１モード）
図５は、ＨＶ−１モードに係る共線図である。ＥＣＵ５０は、ＨＶ−１モードでは、ブレーキＢＫを係合し、かつクラッチＣＬを開放する。ブレーキＢＫが係合状態であることから、第二サンギア２１は、ＭＧ２トルクに対する反力受けとして機能し、ＭＧ２トルクを第二キャリア２４から出力させることができる。ＥＣＵ５０は、第一回転電機ＭＧ１にトルクを出力させることにより、第一回転電機ＭＧ１をエンジン１のトルク（以下、単に「エンジントルク」とも記載する。）に対する反力受けとして機能させることができる。第一回転電機ＭＧ１は、正トルクを出力することにより、エンジン１が出力する正トルクを第一キャリア１４から出力させることができる。第一回転電機ＭＧ１は、負回転の状態で正トルクを出力して反力を受ける場合、発電を行ってエンジン１の動力の一部を電力として回収することができる。

第二回転電機ＭＧ２は、ＨＶ−１モードにおいて、正トルクを出力してエンジン１をアシストするアシストトルクを出力することや、減速時に回生発電を行うことが可能である。ＨＶ−１モードでは、第一回転電機ＭＧ１に対する制御により、エンジン１の回転を減速して第一キャリア１４から出力させること、およびその減速度合いをコントロールすることができる。つまり、ＨＶ−１モードは、電気的な制御によりエンジントルクを増幅して第一キャリア１４から出力させること、およびその増幅度をコントロールすることが可能な電気トルコンモードである。

（ＨＶ−２モード）
図６は、ＨＶ−２モードに係る共線図である。ＨＶ−２モードでは、ＥＣＵ５０は、ブレーキＢＫを開放し、かつクラッチＣＬを係合する。ブレーキＢＫが開放状態であることにより、第二サンギア２１の回転が許容される。また、クラッチＣＬが係合状態であることにより、第一リングギア１３と第二サンギア２１との相対回転が規制され、両者は一体回転することができる。

ＨＶ−２モードでは、第一リングギア１３と第二サンギア２１とが連結されていることにより、第一回転電機ＭＧ１あるいは第二回転電機ＭＧ２の少なくともいずれか一方をエンジントルクに対する反力受けとして機能させることができる。例えば、第一回転電機ＭＧ１は、正トルクを出力することにより、エンジントルクの反力を受け、エンジントルクを第一キャリア１４から出力させることができる。第二回転電機ＭＧ２は、正トルクを出力することにより、エンジントルクの反力を受け、エンジントルクを第二キャリア２４から出力させることができる。

このように、ＨＶ−２モードでは、エンジン１の出力する動力に対して、第一回転電機ＭＧ１、第二回転電機ＭＧ２のいずれによっても反力を受けることができる。エンジン１の反力を第一回転電機ＭＧ１あるいは第二回転電機ＭＧ２の一方または両方でトルクを分担して受けることが可能となり、効率の良い動作点で動作させたり、熱によるトルク制限等の制約を緩和したりすることが可能となる。よって、ハイブリッド車両１００の高効率化が可能となる。ＨＶ−２モードは、第一遊星歯車機構１０を動力分割プラネタリとして出力軸と第一回転電機ＭＧ１とにエンジン１の動力を分割することも、第二遊星歯車機構２０を動力分割プラネタリとして出力軸と第二回転電機ＭＧ２とにエンジン１の動力を分割することも可能な複合スプリットモードである。

例えば、第一回転電機ＭＧ１および第二回転電機ＭＧ２のうち、効率良く動作できる方の回転電機によって優先的に反力を受けるようにすれば、効率の向上を図ることができる。また、いずれか一方の回転電機において熱によるトルク制限がなされた場合に、他方の回転電機の回生（あるいは出力）によってアシストすることで、必要な反力を満足させることが可能となる。

図７は、４要素モード時の共線図であり、ＥＶ−２モードに係る共線図である。クラッチＣＬが係合状態である場合、第一リングギア１３と第二サンギア２１とが結合し、一つの回転要素となる。従って、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０は、第一サンギア１１、第一キャリア１４および第二キャリア２４、第一リングギア１３および第二サンギア２１、第二リングギア２３、の四つの回転要素が互いに関連しながら回転する４要素の差動機構として機能する。

クラッチＣＬが係合しているときの４要素の回転を一つの共線図に示す場合の各要素の並び順は、第一サンギア１１（第一回転電機ＭＧ１）、第二リングギア２３（第二回転電機ＭＧ２）、第一キャリア１４および第二キャリア２４（出力）、第一リングギア１３（エンジン１）および第二サンギア２１の順である。

なお、本実施形態の共線図における４要素の並び順に代えて、４要素が、第二リングギア２３、第一サンギア１１、第一キャリア１４および第二キャリア２４、第一リングギア１３および第二サンギア２１の並び順となるように、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０が構成されてもよい。具体的には、図７の共線図における第一サンギア１１の回転数を示す軸（Ｓ１軸）と第一キャリア１４の回転数を示す軸（Ｃ１軸）との間隔よりも、第二リングギア２３の回転数を示す軸（Ｒ２軸）と第二キャリア２４の回転数を示す軸（Ｃ２軸）との間隔が大きくなるように、各遊星歯車機構１０，２０のギア比をそれぞれ定めればよい。

本実施形態では、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０がそれぞれシングルピニオン式である。従って、４要素モード時の共線図において、第一サンギア１１の回転数を示す軸（Ｓ１軸）の位置と、第二リングギア２３の回転数を示す軸（Ｒ２軸）とが重なることはない。これは、シングルピニオン式の遊星歯車機構の共線図において、キャリアの回転数を示す軸の位置は、サンギアの回転数を示す軸とリングギアの回転数を示す軸との中間点よりもリングギアの回転数を示す軸の側に位置するためである。なお、第一遊星歯車機構１０あるいは第二遊星歯車機構２０の少なくともいずれか一方をダブルピニオン式とすることなどにより、第一サンギア１１の回転数を示す軸と、第二リングギア２３（第三回転要素）の回転数を示す軸とが重なるようにすることもできる。

本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、以下に図８を参照して説明するように、ＨＶ−２モードにおいて２つのメカニカルポイントを有することで、高効率なハイブリッドシステムを実現することができる。ここで、メカニカルポイントとは、機械伝達ポイントであり、電気パスがゼロの高効率動作点である。

図８は、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１の理論伝達効率の説明図である。図８において、横軸は変速比、縦軸は理論伝達効率を示す。ここで、変速比は、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０の出力側回転数に対する入力側回転数の比（減速比）であり、例えば、第一キャリア１４および第二キャリア２４の回転数に対する第一リングギア１３の回転数の比を示す。横軸において、左側が変速比の小さいハイギア側であり、右側が変速比の大きいローギア側となる。理論伝達効率は、遊星歯車機構１０，２０に入力される動力が電気パスを介さずに機械的な伝達によって全てカウンタドライブギア２８に伝達される場合に最大効率１となる。

図８において、破線６１は、ＨＶ−１モード時の伝達効率線であり、実線６２は、ＨＶ−２モード時の伝達効率線である。ＨＶ−１モード時の伝達効率線６１は、変速比γ１において最大効率となる。変速比γ１は、第一回転電機ＭＧ１（第一サンギア１１）の回転数が０となる変速比である。従って、変速比γ１では、第一回転電機ＭＧ１が反力を受けることによる電気パスが発生せず、機械的な動力の伝達のみによってエンジン１からカウンタドライブギア２８に動力を伝達することができる。本明細書では、この変速比γ１を「第一機械伝達変速比γ１」とも記載する。第一機械伝達変速比γ１は、アンダードライブ側の変速比、すなわち等速よりも大きな変速比である。

ＨＶ−２モード時の伝達効率線６２は、第一回転電機ＭＧ１あるいは第二回転電機ＭＧ２の少なくともいずれか一方によって適宜エンジントルクの反力を受ける場合の伝達効率を示す。例えば、変速比に対して最も効率良く動力を伝達できるように、第一回転電機ＭＧ１と第二回転電機ＭＧ２とでトルクを分担させるようにすればよい。

ＨＶ−２モード時の伝達効率線６２は、第一機械伝達変速比γ１に加えて変速比γ２にメカニカルポイントを有する。変速比γ２は、第二回転電機ＭＧ２（第二リングギア２３）の回転数が０となる変速比である。従って、変速比γ２では、第二回転電機ＭＧ２が反力を受けることによる電気パスが発生せず、機械的な動力のみによってエンジン１からカウンタドライブギア２８に動力を伝達することができる。本明細書では、この変速比γ２を「第二機械伝達変速比γ２」とも記載する。

第二機械伝達変速比γ２は、第一機械伝達変速比γ１よりもローギア側の変速比である。これは、図７に示す共線図において、第一サンギア１１の回転数を示すＳ１軸に対して、第二リングギア２３の回転数を示すＲ２軸がキャリア１４，２４の回転数を示すＣ１，Ｃ２軸の側にあることによる。第一遊星歯車機構１０のギア比ρ１と、第二遊星歯車機構２０のギア比ρ２とに応じて、第一機械伝達変速比γ１と第二機械伝達変速比γ２との相対関係が決まる。ここで、ギア比ρ１，ρ２は、例えば、下記式（１）、式（２）で示すものとすることができる。
ρ１＝第一サンギア１１の歯数／第一リングギア１３の歯数…（１）
ρ２＝第二サンギア２１の歯数／第二リングギア２３の歯数…（２）

第一遊星歯車機構１０のギア比ρ１と、第二遊星歯車機構２０のギア比ρ２との関係に応じて、図７に示す共線図上において第一サンギア１１の回転数を示すＳ１軸と第二リングギア２３の回転数を示すＲ２軸とが近づくに従い、第一機械伝達変速比γ１と第二機械伝達変速比γ２とが近い値となる。一方、図７に示す共線図上において第一サンギア１１の回転数を示すＳ１軸と第二リングギア２３の回転数を示すＲ２軸とが離れるに従い、第一機械伝達変速比γ１と第二機械伝達変速比γ２との差が大きくなる。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ローギア域に２つのメカニカルポイントを有するＨＶ−２モードを含む２つのＨＶモードと、２つの回転電機ＭＧ１，ＭＧ２によって走行駆動するＥＶ−２モードを含む２つのＥＶモードとを実現できる。また、上記２つのＨＶモードおよび２つのＥＶモードを２つの遊星歯車機構１０，２０と、１つのクラッチＣＬと１つのブレーキＢＫという簡素な構成で実現することができる。

本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ＨＶ−２モードにおいて等速（変速比１）よりもローギア側に２つのメカニカルポイントを持つため、ローギア動作時の伝達効率が高いハイブリッドシステムを実現することができる。また、第一機械伝達変速比γ１と第二機械伝達変速比γ２との間隔を大きく取ることができる。例えば、第二遊星歯車機構２０において、第二リングギア２３を第一回転要素とし、第二キャリア２４を第二回転要素とし、第二サンギア２１を第三回転要素とした場合よりも、第一機械伝達変速比γ１と第二機械伝達変速比γ２との間隔が大きくなる。よって、広い変速比の範囲で伝達効率が高効率となり、燃費の向上に有利である。

また、ＨＶ−２モードにおいて、エンジン１の反力を回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の一方または両方でトルクを分担して受けることが可能である。よって、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２を効率の良い動作点で動作させたり、熱によるトルク制限等の制約を緩和したりすることが可能となる。

また、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ＥＶ走行モードとして、２つの回転電機ＭＧ１，ＭＧ２で駆動可能なＥＶ−２モードを有する。よって、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の一方または両方でトルクを分担して発生（または回生）することが可能となる。これにより、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２を効率の良い動作点で動作させたり、熱によるトルク制限等の制約を緩和したりすることが可能となる。

また、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０がシングルピニオン式の遊星歯車機構であるため、歯車の噛み合い回数が少なく、損失低減上有利である。また、最外径に出力軸を配置できるため、多軸構成のＦＦ構造に適応しやすいという利点がある。

また、ハイブリッド車両用駆動装置１−１では、最大トルクの入力が第二リングギア２３であるため、歯車の強度上有利である。

［実施形態の第１変形例］
実施形態の第１変形例について説明する。図９は、実施形態の第１変形例に係る車両の要部スケルトン図である。本変形例に係るハイブリッド車両用駆動装置１−２において、上記実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１と異なる点は、電気系部品および機械系部品がそれぞれまとめて配置されている点である。

図９に示すように、エンジン１と同軸上には、エンジン１に近い側から順に、第一遊星歯車機構１０、クラッチＣＬ、ブレーキＢＫ、第二遊星歯車機構２０、第二回転電機ＭＧ２、カウンタドライブギア１６、第一回転電機ＭＧ１が配置されている。

第二サンギア２１の回転軸には、円板部材２９が接続されている。ブレーキＢＫは、円板部材２９に配置された係合要素と車体側に配置された係合要素とが係合することにより、第二サンギア２１の回転を規制する。入力軸２には、円筒部材３が接続されている。円筒部材３は、円筒形状をなしており、その内部に第一遊星歯車機構１０が配置されている。

クラッチＣＬは、第一リングギア１３の径方向外側でかつブレーキＢＫの近傍に配置されている。具体的には、クラッチＣＬは、円筒部材３と円板部材２９とを連結可能なクラッチ装置である。クラッチＣＬは、円筒部材３と円板部材２９の径方向外側の端部とを接続する。

第一回転電機ＭＧ１の回転軸３１は、入力軸２と同軸上であって、かつ入力軸２の延長線上に配置されている。第一キャリア１４および第二キャリア２４は、連結軸１５を介してカウンタドライブギア１６と接続されている。連結軸１５は中空であり、その中空部を第一回転電機ＭＧ１の回転軸３１が貫通している。連結軸１５の径方向外側には、第二回転電機ＭＧ２の回転軸３２が配置されている。

本変形例に係るハイブリッド車両用駆動装置１−２では、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２等の電気系部品と、遊星歯車機構１０，２０やクラッチＣＬ、ブレーキＢＫ等の機械系部品をそれぞれまとめて配置することができる。これにより、製造上の利点が生じる。例えば、電気系部品と機械系部品とを別のケースにそれぞれ別の工場でアッセンブリ化することが可能となる。よって、輸送する部品のスペース、重量を低減することができる。また、それぞれの組付け後の検査や初期設定を部品の段階で別々に行うことができる。また、電気系部品搭載の際のクリーンルーム内に機械系部品を持ち込むことが不要となる。これにより、洗浄度をそれぞれの部品で任意に設定することができ、不必要な洗浄を行う必要がなくなるという利点がある。

［実施形態の第２変形例］
実施形態の第２変形例について説明する。図１０は、実施形態の第２変形例に係る車両の要部スケルトン図である。本変形例に係るハイブリッド車両用駆動装置１−３において、上記実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１と異なる点は、ワンウェイクラッチＯＷＣを備える点である。ワンウェイクラッチＯＷＣによって、ＥＶモードの発進時におけるブレーキＢＫの係合を不要とすることができる。

ワンウェイクラッチＯＷＣは、ブレーキＢＫと並列に配置されている。ワンウェイクラッチＯＷＣは、第二サンギア２１の回転を規制するものである。具体的には、ワンウェイクラッチＯＷＣは、第二サンギア２１の正方向の回転を許容し、負方向の回転を規制する。ワンウェイクラッチＯＷＣは、例えば、スプラグ式とすることができる。ワンウェイクラッチＯＷＣの内輪は円板部材２６に接続されており、外輪は車体側に接続されている。内輪が外輪に対して負方向に相対回転しようとすると、スプラグが噛み合って内輪と外輪との相対回転を規制する。

ワンウェイクラッチＯＷＣは、ＥＶ−１モードにおいて、ＭＧ２トルクに対する反力受けとして機能することができる。発進時に第二回転電機ＭＧ２が正トルクを出力すると、第二サンギア２１に負トルクが作用してワンウェイクラッチＯＷＣが係合する。これにより、ワンウェイクラッチＯＷＣは、ＭＧ２トルクに対する反力受けとして機能し、ＭＧ２トルクを第二キャリア２４から出力させることができる。

本変形例に係るハイブリッド車両用駆動装置１−３によれば、ＥＶ−１モードの発進時にブレーキＢＫの係合が不要となる。よって、停車状態等でのオイルポンプ動作が不要となり、制御が簡便になると同時に電動オイルポンプの駆動に必要なエネルギーが低減される。

［実施形態の第３変形例］
実施形態の第３変形例について説明する。図１１は、実施形態の第３変形例に係る車両の要部スケルトン図である。本変形例に係るハイブリッド車両用駆動装置１−４において、上記第１変形例のハイブリッド車両用駆動装置１−２と異なる点は、ワンウェイクラッチＯＷＣを備える点である。

ワンウェイクラッチＯＷＣは、ブレーキＢＫと並列に配置されている。ワンウェイクラッチＯＷＣは、第二サンギア２１の回転を規制するものである。具体的には、ワンウェイクラッチＯＷＣは、第二サンギア２１の正方向の回転を許容し、負方向の回転を規制する。ワンウェイクラッチＯＷＣは、例えば、スプラグ式とすることができる。ワンウェイクラッチＯＷＣの内輪は円板部材２９に接続されており、外輪は車体側に接続されている。内輪が外輪に対して負方向に相対回転しようとすると、スプラグが噛み合って内輪と外輪との相対回転を規制する。

本変形例に係るワンウェイクラッチＯＷＣは、上記第２変形例に係るワンウェイクラッチＯＷＣと同様の効果を奏することができる。

［実施形態の第４変形例］
実施形態の第４変形例について説明する。図１２は、実施形態の第４変形例に係る車両の要部スケルトン図である。本変形例に係るハイブリッド車両用駆動装置１−５において、上記実施形態の第２変形例に係るハイブリッド車両用駆動装置１−３と異なる点は、第二遊星歯車機構４０がダブルピニオン式とされている点である。なお、第二遊星歯車機構４０に代えて、あるいは第二遊星歯車機構４０に加えて、第一遊星歯車機構１０がダブルピニオン式とされてもよい。

第二遊星歯車機構４０は、第二サンギア４１、内側第二ピニオンギア４２ａ、外側第二ピニオンギア４２ｂ、第二リングギア４３および第二キャリア４４を有する。第二サンギア４１は、クラッチＣＬを介してエンジン１および第一リングギア１３と接続されている。ブレーキＢＫは、第二サンギア４１の回転を規制することができる。ワンウェイクラッチＯＷＣは、第二サンギア４１の正回転を許容し、負回転を規制する。

内側第二ピニオンギア４２ａは、第二サンギア４１および外側第二ピニオンギア４２ｂとそれぞれ噛み合っている。外側第二ピニオンギア４２ｂは、内側第二ピニオンギア４２ａおよび第二リングギア４３とそれぞれ噛み合っている。内側第二ピニオンギア４２ａおよび外側第二ピニオンギア４２ｂは、第二キャリア４４によって回転自在に支持されている。第二キャリア４４は、第二回転電機ＭＧ２の回転軸３２と接続されている。内側第二ピニオンギア４２ａおよび外側第二ピニオンギア４２ｂは、第二キャリア４４と共に回転軸２５の中心軸線周りに回転（公転）可能であり、かつ第二キャリア４４によって支持されてそれぞれの中心軸線周りに回転（自転）可能である。

第二リングギア４３は、円筒部材２７を介して第一キャリア１４と接続されている。すなわち、本変形例に係る第二遊星歯車機構４０では、第二サンギア４１が第一回転要素に対応し、第二リングギア４３が第二回転要素に対応し、第二キャリア４４が第三回転要素に対応している。

本変形例に係るハイブリッド車両用駆動装置１−５の４要素モード時の共線図では、上記実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１の４要素モード時の共線図（図７参照）と一部が異なる。具体的には、第二キャリア４４の回転数を示す軸は、左から２番目の軸となり、第二リングギア４３の回転数を示す軸は、左から３番目の軸となる。つまり、クラッチＣＬが係合しているときの第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構４０の各回転要素の共線図における並び順は、第一サンギア１１、第二キャリア４４、第一キャリア１４および第二リングギア４３、第一リングギア１３および第二サンギア４１の順となる。

なお、第一遊星歯車機構１０のギア比ρ１と、第二遊星歯車機構４０のギア比ρ２との関係によっては、第一サンギア１１の回転数を示す軸の位置と、第二キャリア４４の回転数を示す軸の位置とが入れ替わる場合がある。すなわち、クラッチＣＬが係合しているときの第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構４０の各回転要素の共線図における並び順は、第二キャリア４４、第一サンギア１１、第一キャリア１４および第二リングギア４３、第一リングギア１３および第二サンギア４１の順であってもよい。

上記の実施形態および各変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行されることができる。

１−１，１−２，１−３，１−４，１−５ ハイブリッド車両用駆動装置
１ エンジン
１０ 第一遊星歯車機構
１１ 第一サンギア
１３ 第一リングギア
１４ 第一キャリア
２０，４０ 第二遊星歯車機構
２１，４１ 第二サンギア
２３，４３ 第二リングギア
２４，４４ 第二キャリア
５０ ＥＣＵ
１００ 車両
ＢＫ ブレーキ
ＣＬ クラッチ
ＯＷＣ ワンウェイクラッチ
ＭＧ１ 第一回転電機
ＭＧ２ 第二回転電機

Claims (6)

1. 第一遊星歯車機構と、
   第二遊星歯車機構と、
   クラッチと、
   ブレーキと
   を備え、
   前記第一遊星歯車機構のサンギアである第一サンギアは第一回転電機に、前記第一遊星歯車機構のリングギアである第一リングギアはエンジンに、前記第一遊星歯車機構のキャリアである第一キャリアは前記第二遊星歯車機構の第二回転要素および駆動輪にそれぞれ接続され、
   前記第二遊星歯車機構の第一回転要素は前記クラッチを介して前記エンジンおよび前記第一リングギアに、第三回転要素は第二回転電機にそれぞれ接続されると共に、前記第二回転電機は前記第三回転要素のみに接続されており、
   前記第一回転要素は、前記第二遊星歯車機構のサンギアであり、
   前記ブレーキは、前記第一回転要素の回転を規制する
   ことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
2. 前記クラッチが係合しているときの前記第一遊星歯車機構および前記第二遊星歯車機構の各回転要素の共線図における並び順は、前記第一サンギア、前記第三回転要素、前記第一キャリアおよび前記第二回転要素、前記第一リングギアおよび前記第一回転要素の順、あるいは、前記第三回転要素、前記第一サンギア、前記第一キャリアおよび前記第二回転要素、前記第一リングギアおよび前記第一回転要素の順である
   請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
3. 前記クラッチおよび前記ブレーキは、噛合い式の係合装置である
   請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
4. 更に、前記第一回転要素の回転を規制するワンウェイクラッチを備える
   請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
5. 前記第二遊星歯車機構は、シングルピニオン式であり、
   前記第二回転要素は前記第二遊星歯車機構のキャリア、前記第三回転要素は前記第二遊星歯車機構のリングギアである
   請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
6. 前記第二遊星歯車機構は、ダブルピニオン式であり、
   前記第二回転要素は前記第二遊星歯車機構のリングギア、前記第三回転要素は前記第二遊星歯車機構のキャリアである
   請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。

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