JP6063128B2

JP6063128B2 - ハイブリッド車両の駆動装置

Info

Publication number: JP6063128B2
Application number: JP2012015014A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　豊; 豊佐藤; 難波　篤史; 篤史難波
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2032-01-27
Also published as: JP2013154682A

Description

本発明は、動力分割機構を備えるハイブリッド車両の駆動装置に関する。

遊星歯車列等からなる動力分割機構を備えたハイブリッド車両が開発されている(例えば、特許文献１参照)。動力分割機構の各回転要素には、エンジン、モータジェネレータ、駆動輪が接続されており、動力分割機構を介してエンジン動力がモータジェネレータと駆動輪とに分割されている。この動力分割機構を備えたハイブリッド車両においては、モータジェネレータの回転数を制御することにより、車速に関係なく効率の良い領域でエンジンを作動させることができ、ハイブリッド車両の燃費性能を向上させることが可能となる。

特開２００５−３１３７５７号公報

ところで、動力分割機構の各回転要素にはクラッチやブレーキが接続されており、これらのクラッチ等を制御することで動力分割機構の作動状態が制御されている。例えば、クラッチを締結して２つの回転要素を拘束することにより、エンジン動力を等速で出力することが可能となる。また、ブレーキを締結して１つの回転要素を固定することにより、エンジン動力を固定変速比で増速させて出力することが可能となる。さらに、クラッチおよびブレーキを解放して各回転要素の拘束を解くことにより、エンジン動力を無段変速させて出力することが可能となる。このように、動力分割機構のクラッチやブレーキを制御することにより、ハイブリッド車両の走行モードを切り換えることが可能となっている。しかしながら、複数のクラッチやブレーキを制御して走行モードを切り換えることは、クラッチやブレーキの二重噛合を招くおそれがあることから、ハイブリッド車両の信頼性を低下させる要因となっていた。

本発明の目的は、ハイブリッド車両の信頼性を向上させることにある。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンに連結される第１回転要素と、モータジェネレータに連結される第２回転要素と、駆動輪に連結される第３回転要素と、を備える動力分割機構と、前記第１回転要素、前記第２回転要素および前記第３回転要素のうち何れか２つの回転要素を締結する締結状態と、締結を解除する解放状態とに切り換えられる第１噛合機構と、前記第１回転要素、前記第２回転要素および前記第３回転要素のうち１つの回転要素と固定部材とを締結する締結状態と、締結を解除する解放状態とに切り換えられる第２噛合機構と、を有し、前記第１および第２噛合機構は、前記第１回転要素、前記第２回転要素、前記第３回転要素および前記固定部材のうち何れか１つまたは２つに選択的に噛み合う１つの噛合部材を備え、前記噛合部材は、前記第１噛合機構を締結して前記第２噛合機構を解放する第１位置と、前記第２回転要素だけに噛み合って前記第１および第２噛合機構を解放する第２位置と、前記第２噛合機構を締結して前記第１噛合機構を解放する第３位置と、に移動自在であり、前記第２回転要素は、前記モータジェネレータに連結される第１サンギヤと、前記第１サンギヤに噛み合う第１ギヤ部とこれの同軸上に設けられる第２ギヤ部とを備えるピニオンギヤと、前記第２ギヤ部に噛み合う第２サンギヤと、によって構成され、前記噛合部材は、前記エンジンと前記モータジェネレータとの双方が作動した状態のもとで、前記第１位置、前記第２位置および前記第３位置に移動する、ことを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、前記第１および第２噛合機構は、シンクロメッシュまたはドグクラッチであることを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、前記第１回転要素は前記ピニオンギヤを回転自在に支持するキャリアであり、前記第３回転要素は前記ピニオンギヤの第１ギヤ部に噛み合うリングギヤであることを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、前記第１噛合機構は前記第２サンギヤと前記キャリアとを締結し、前記第２噛合機構は前記第２サンギヤと前記固定部材とを締結することを特徴とする。

本発明によれば、第１および第２噛合機構は、回転要素や固定部材に選択的に噛み合う１つの噛合部材を有している。また、噛合部材は、第１噛合機構を締結して第２噛合機構を解放する第１位置と、第１および第２噛合機構を解放する第２位置と、第２噛合機構を締結して第１噛合機構を解放する第３位置とに移動自在となる。これにより、第１および第２噛合機構の二重噛合を構造的に回避することができるため、ハイブリッド車両の信頼性を向上させることが可能となる。

本発明の一実施の形態であるハイブリッド車両の駆動装置つまりパワーユニットを示す概略図である。パワーユニットの制御系を示すブロック図である。各走行モードにおけるクラッチ、モータジェネレータ、エンジンの作動状態を示す説明図である。各走行モードの切換順序を示す説明図である。 (ａ)および(ｂ)はシリーズモードにおけるパワーユニットの作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)はＥＶモードにおけるパワーユニットの作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)はＰＳ１モードにおけるパワーユニットの作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)はＰＳ２モードにおけるパワーユニットの作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)はＯＤ１モードにおけるパワーユニットの作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)はＯＤ２モードにおけるパワーユニットの作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)は直結モードにおけるパワーユニットの作動状態を示す概略図および共線図である。高車速領域で参照されるモードマップの一例を示す説明図である。ＯＤ２モードから直結モードへの切換手順を示すフローチャートである。 (ａ)〜(ｃ)はＯＤ２モードから直結モードに切り換える際のパワーユニットの作動状態を示す概略図である。 (ａ)〜(ｃ)はＯＤ２モードから直結モードに切り換える際の動力分割機構の作動状態を示す共線図である。本発明の他の実施の形態であるハイブリッド車両の駆動装置つまりパワーユニットを示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるハイブリッド車両の駆動装置つまりパワーユニット１０を示す概略図である。図１に示すように、ハイブリッド車両に搭載されるパワーユニット１０は、動力源として内燃機関であるエンジン１１を備えるとともに、動力源として２つのモータジェネレータＭ１，Ｍ２を備えている。

エンジン１１とモータジェネレータＭ２との間には、遊星歯車列によって構成される動力分割機構１２が設けられている。動力分割機構１２は、エンジン１１のクランク軸１３にダンパ機構１４を介して連結されるキャリア(第１回転要素)１５と、キャリア１５に回転自在に支持されるピニオンギヤ(第２回転要素)１６とを有している。ピニオンギヤ１６には第１ギヤ部１６ａおよび第２ギヤ部１６ｂが形成されており、第１ギヤ部１６ａと第２ギヤ部１６ｂとは同軸上に配置されている。第１ギヤ部１６ａには第１サンギヤ(第２回転要素)１７が噛み合っており、第２ギヤ部１６ｂには第２サンギヤ(第２回転要素)１８が噛み合っている。第１サンギヤ１７にはモータ出力軸１９を介してモータジェネレータＭ２のロータ２０ａが連結されており、第２サンギヤ１８には中空軸２１を介してシンクロハブ２２が固定されている。また、ピニオンギヤ１６の第１ギヤ部１６ａにはリングギヤ(第３回転要素)２３が噛み合っており、リングギヤ２３には中空軸２４を介してスプライン歯２５が固定されている。さらに、パワーユニット１０のケース(固定部材)２６にはスプライン歯２７が固定されている。図１に示すように、シンクロハブ２２の一端側にはスプライン歯２５が配置されており、シンクロハブ２２の他端側にはスプライン歯２７が配置されている。すなわち、シンクロハブ２２の両端には、シンクロハブ２２を挟むようにスプライン歯２５，２７が配置されている。

なお、前述したように、動力分割機構１２の第２回転要素は、モータジェネレータＭ２に連結される第１サンギヤ１７と、第１サンギヤ１７に噛み合う第１ギヤ部１６ａとこれの同軸上に設けられる第２ギヤ部１６ｂとを備えるピニオンギヤ１６と、ピニオンギヤ１６の第２ギヤ部１６ｂに噛み合う第２サンギヤ１８によって構成されている。すなわち、本明細書において、回転要素とは複数の歯車からなる回転機構をも含む意味である。

図１に示すように、シンクロハブ２２の外周部には、軸方向に移動自在にシンクロスリーブ(噛合部材)３０が噛み合っている。シンクロスリーブ３０にはフォーク部材３１が装着されており、フォーク部材３１はアクチュエータ３２の伸縮ロッド３２ａに連結されている。シンクロスリーブ３０を矢印ａ方向に移動させることにより、シンクロスリーブ３０をスプライン歯２５に噛み合わせることが可能となる。これにより、シンクロスリーブ３０を介して第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とを締結することが可能となる。一方、シンクロスリーブ３０を矢印ｂ方向に移動させることにより、シンクロスリーブ３０をスプライン歯２７に噛み合わせることが可能となる。これにより、シンクロスリーブ３０を介して第２サンギヤ１８とケース２６とを締結することが可能となる。また、シンクロスリーブ３０を図１に示す中立位置に移動させることにより、シンクロスリーブ３０はシンクロハブ２２だけに噛み合った状態となる。

これらのシンクロハブ２２、スプライン歯２５およびシンクロスリーブ３０によって、第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とを締結する締結状態と、締結を解除する解放状態とに切り換えられるクラッチ(第１噛合機構)ＣＬ３が構成されている。また、シンクロハブ２２、スプライン歯２７およびシンクロスリーブ３０によって、第２サンギヤ１８とケース２６とを締結する締結状態と、締結を解除する解放状態とに切り換えられるクラッチ(第２噛合機構)ＣＬ４が構成されている。このように、クラッチＣＬ３，ＣＬ４は共用される１つのシンクロスリーブ３０を有しており、アクチュエータ３２によってシンクロスリーブ３０をスライドさせることにより、双方のクラッチＣＬ３，ＣＬ４の作動状態を切り換えることができる。すなわち、シンクロスリーブ３０を矢印ａ方向の第１締結位置(第１位置)に移動させることにより、クラッチＣＬ３を締結状態に切り換えることができ、クラッチＣＬ４を解放状態に切り換えることができる。また、シンクロスリーブ３０を図１に示す中立位置(第２位置)に移動させることにより、クラッチＣＬ３，ＣＬ４を共に解放状態に切り換えることができる。さらに、シンクロスリーブ３０を矢印ｂ方向の第２締結位置(第３位置)に移動させることにより、クラッチＣＬ４を締結状態に切り換えることができ、クラッチＣＬ３を解放状態に切り換えることができる。

図１に示すように、リングギヤ２３とスプライン歯２５とを連結する中空軸２４には駆動ギヤ３３が固定されており、この駆動ギヤ３３に噛み合う従動ギヤ３４が中空軸２４に平行となる前輪出力軸３５に回転自在に支持されている。従動ギヤ３４にはスプライン歯３６が固定されており、このスプライン歯３６に隣接するシンクロハブ３７が前輪出力軸３５に固定されている。また、シンクロハブ３７の外周部には、軸方向に移動自在にシンクロスリーブ３８が噛み合っている。シンクロスリーブ３８にはフォーク部材３９が装着されており、フォーク部材３９はアクチュエータ４０の伸縮ロッド４０ａに連結されている。アクチュエータ４０によってシンクロスリーブ３８を矢印ａ方向に移動させることにより、シンクロスリーブ３８をスプライン歯３６に噛み合わせることが可能となる。これにより、シンクロスリーブ３８を介してリングギヤ２３と前輪出力軸３５とを連結することが可能となる。一方、シンクロスリーブ３８を図１に示す中立位置に移動させることにより、シンクロスリーブ３８をシンクロハブ３７だけに噛み合わせることができ、前輪出力軸３５からリングギヤ２３を切り離すことが可能となる。このように、前輪出力軸３５と従動ギヤ３４との間には、シンクロハブ３７、スプライン歯３６およびシンクロスリーブ３８からなるクラッチＣＬ１が設けられている。なお、前輪出力軸３５の一端部にはデファレンシャル機構４１が接続されており、前輪出力軸３５はデファレンシャル機構４１を介して前輪(駆動輪)４２ｆに連結されている。すなわち、第３回転要素であるリングギヤ２３には、クラッチＣＬ１、前輪出力軸３５、デファレンシャル機構４１等を介して駆動輪４２ｆが連結されている。

また、前輪出力軸３５の他端部には従動ギヤ４３が固定されており、この従動ギヤ４３に噛み合う駆動ギヤ４４が前輪出力軸３５に平行となる中空軸４５に固定されている。中空軸４５にはシンクロハブ４６が固定されており、このシンクロハブ４６に隣接するスプライン歯４７がモータジェネレータＭ１のモータ出力軸４８に固定されている。また、シンクロハブ４６の外周部には、軸方向に移動自在にシンクロスリーブ４９が噛み合っている。シンクロスリーブ４９にはフォーク部材５０が装着されており、フォーク部材５０はアクチュエータ５１の伸縮ロッド５１ａに連結されている。アクチュエータ５１によってシンクロスリーブ４９を矢印ａ方向に移動させることにより、シンクロスリーブ４９をスプライン歯４７に噛み合わせることが可能となる。これにより、シンクロスリーブ４９を介してモータジェネレータＭ１のロータ５２ａを前輪出力軸３５に連結することが可能となる。一方、シンクロスリーブ４９を図１に示す中立位置に移動させることにより、シンクロスリーブ４９をシンクロハブ４６だけに噛み合わせることができ、前輪出力軸３５からモータジェネレータＭ１を切り離すことが可能となる。このように、モータジェネレータＭ１と駆動ギヤ４４との間には、シンクロハブ４６、スプライン歯４７およびシンクロスリーブ４９からなるクラッチＣＬ２が設けられている。なお、前輪出力軸３５の一端部には駆動ギヤ６０が固定されており、この駆動ギヤ６０に噛み合う従動ギヤ６１が前輪出力軸３５に平行となる後輪出力軸６２に固定されている。モータジェネレータＭ１の中心を貫通して後方に延びる後輪出力軸６２には、トランスファクラッチ６３等を介して後輪(駆動輪)４２ｒに連結されている。

続いて、図２はパワーユニット１０の制御系を示すブロック図である。図２に示すように、モータジェネレータＭ１のステータ５２ｂにはインバータ６４が接続されており、モータジェネレータＭ２のステータ２０ｂにはインバータ６５が接続されている。また、双方のインバータ６４，６５には、通電ライン６６，６７を介してリチウムイオンバッテリ等のバッテリ６８が接続されている。ハイブリッド車両には、電動機および発電機として機能するモータジェネレータＭ１，Ｍ２のトルクや回転数(回転速度)を制御するモータ制御ユニット７０が設けられている。モータ制御ユニット７０は、後述する車両制御ユニット７３からのモータ動力要求値に基づいて制御信号を設定し、このモータ動力要求値が得られるようにインバータ６４，６５に制御信号を出力する。また、ハイブリッド車両には、バッテリ６８の充電状態(ＳＯＣ)、電流、電圧、温度等を監視するバッテリ制御ユニット７１が設けられている。さらに、ハイブリッド車両には、エンジン１１のトルクや回転数(回転速度)を制御するエンジン制御ユニット７２が設けられている。エンジン制御ユニット７２は、車両制御ユニット７３からのエンジン動力要求値に基づいて制御信号を設定し、このエンジン動力要求値が得られるように図示しないスロットルバルブやインジェクタ等に制御信号を出力する。

そして、各制御ユニット７０〜７２を統括的に制御するとともに、アクチュエータ３２，４０，５１やトランスファクラッチ６３等を制御するため、ハイブリッド車両には車両制御ユニット７３が設けられている。車両制御ユニット７３には、セレクトレバーの操作状況を検出するインヒビタスイッチ７４、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルペダルセンサ７５、ブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキペダルセンサ７６、車速を検出する車速センサ７７等が接続されている。車両制御ユニット７３は、各種センサ７４〜７７からの情報に基づいて車両状態(運転手の要求駆動力や車速等)を判定し、所定のモードマップを参照して車両状態に応じた走行モードを設定する。そして、車両制御ユニット７３は、車両状態および走行モードに応じたエンジン動力やモータ動力を設定し、各制御ユニット７０〜７２やアクチュエータ３２，４０，５１等に対して制御信号を出力する。なお、各制御ユニット７０〜７３は、通信ネットワーク７８を介して相互に接続されている。また、各制御ユニット７０〜７３は、制御信号等を演算するＣＰＵ、制御プログラム、演算式およびマップデータ等を格納するＲＯＭ、一時的にデータを格納するＲＡＭ等によって構成されている。

続いて、車両状態に応じて設定される各走行モードについて説明する。図３は各走行モードにおけるクラッチＣＬ１〜ＣＬ４、モータジェネレータＭ１，Ｍ２、エンジン１１の作動状態を示す説明図である。図４は各走行モードの切換順序を示す説明図である。図５(ａ)および(ｂ)はシリーズモードにおけるパワーユニット１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図６(ａ)および(ｂ)はＥＶモードにおけるパワーユニット１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図７(ａ)および(ｂ)はＰＳ１モードにおけるパワーユニット１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図８(ａ)および(ｂ)はＰＳ２モードにおけるパワーユニット１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図９(ａ)および(ｂ)はＯＤ１モードにおけるパワーユニット１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図１０(ａ)および(ｂ)はＯＤ２モードにおけるパワーユニット１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図１１(ａ)および(ｂ)は直結モードにおけるパワーユニット１０の作動状態を示す概略図および共線図である。なお、図５(ａ)〜図１１(ａ)の概略図においては、ダンパ機構１４、後輪出力軸６２、トランスファクラッチ６３を省いて図示している。また、図５(ｂ)〜図１１(ｂ)の共線図において、符号Ｓ_αは第１サンギヤ１７を示し、符号Ｓ_βは第２サンギヤ１８を示し、符号Ｃはキャリア１５を示し、符号Ｒはリングギヤ２３を示している。

図３および図４に示すように、図示するハイブリッド車両には、走行モードとして、シリーズモード、ＥＶモード、ＰＳ１モード、ＰＳ２モード、ＯＤ１モード、ＯＤ２モードおよび直結モードの７つの走行モードが設定されている。図３および図５に示すように、シリーズモードにおいては、クラッチＣＬ２，ＣＬ３が締結される一方、クラッチＣＬ１，ＣＬ４が解放される。これにより、前輪出力軸３５にモータジェネレータＭ１が接続される一方、前輪出力軸３５から動力分割機構１２のリングギヤ２３が切り離される。また、第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とが締結されることから、動力分割機構１２を介してエンジン１１とモータジェネレータＭ２とは直結された状態となる。このシリーズモードは、例えば要求駆動力の大きな低車速領域での走行モードとなっている。シリーズモードを設定することにより、エンジン動力によってモータジェネレータＭ２を発電させながら、モータジェネレータＭ１のモータ動力を用いた走行が可能となる。これにより、モータジェネレータＭ１に多くの電力を供給することができ、大きなモータトルクを得ることが可能となる。なお、シリーズモードにおいては、前輪出力軸３５からリングギヤ２３が切り離されることから、停車時においてもモータジェネレータＭ２による発電が可能となっている。また、シリーズモードでの走行中に要求駆動力が低下した場合には、モータジェネレータＭ２の発電を停止させるＥＶモードに切り換えられる。図３および図６に示すように、シリーズモードからＥＶモードに切り換える際には、クラッチＣＬ３が解放されるとともにエンジン１１およびモータジェネレータＭ２が停止される。このＥＶモードを設定することにより、要求駆動力が低下した場合にエンジン１１を停止させることができ、ハイブリッド車両の燃費性能を向上させることが可能となる。

図３および図７に示すように、パワースプリットモードとも言われるＰＳ１モードにおいては、クラッチＣＬ１，ＣＬ２が締結される一方、クラッチＣＬ３，ＣＬ４が解放される。これにより、前輪出力軸３５にモータジェネレータＭ１が接続されるとともに、前輪出力軸３５に動力分割機構１２のリングギヤ２３が接続される。また、第２サンギヤ１８およびリングギヤ２３の拘束が解かれることから、動力分割機構１２を介してエンジン動力をリングギヤ２３とモータジェネレータＭ２とに分配することでき、モータジェネレータＭ２の回転数を制御することでリングギヤ２３の無段変速が可能となる。このＰＳ１モードは、例えば要求駆動力の大きな低中車速領域での走行モードとなっている。ＰＳ１モードを設定することにより、エンジン動力を無段変速させながら前輪出力軸３５に伝達するとともに、モータジェネレータＭ１のモータ動力を前輪出力軸３５に伝達しながら、ハイブリッド車両を走行させることが可能となる。続いて、ＰＳ１モードでの走行中に高車速領域に達した場合には、前輪出力軸３５からモータジェネレータＭ１を切り離して走行するＰＳ２モードに切り換えられる。図３および図８に示すように、ＰＳ１モードからＰＳ２モードに切り換える際には、ＰＳ１モードの状態からクラッチＣＬ２が解放されるとともにモータジェネレータＭ１が停止される。このＰＳ２モードを設定することにより、高車速領域においてモータジェネレータＭ１を駆動輪４２ｆ，４２ｒから切り離すことが可能となる。これにより、モータジェネレータＭ１の引きずり損失を解消することができ、ハイブリッド車両の燃費性能を向上させることが可能となる。

図３および図９に示すように、オーバードライブモードとも言われるＯＤ１モードにおいては、クラッチＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ４が締結される一方、クラッチＣＬ３が解放される。これにより、前輪出力軸３５にモータジェネレータＭ１が接続されるとともに、前輪出力軸３５に動力分割機構１２のリングギヤ２３が接続される。また、第２サンギヤ１８がケース２６に固定されることから、エンジン動力を固定変速比で増速してリングギヤ２３に伝達することが可能となる。このＯＤ１モードは、例えば要求駆動力の小さな中車速領域での走行モードとなっている。ＯＤ１モードを設定することにより、エンジン動力を増速させながら前輪出力軸３５に伝達するとともに、モータジェネレータＭ１のモータ動力を前輪出力軸３５に伝達しながら、ハイブリッド車両を走行させることが可能となる。続いて、ＯＤ１モードでの走行中に高車速領域に達した場合には、前輪出力軸３５からモータジェネレータＭ１を切り離して走行するＯＤ２モードに切り換えられる。図３および図１０に示すように、ＯＤ１モードからＯＤ２モードに切り換える際には、ＯＤ１モードの状態からクラッチＣＬ２が解放されるとともにモータジェネレータＭ１が停止される。このＯＤ２モードを設定することにより、高車速領域においてモータジェネレータＭ１を駆動輪４２ｆ，４２ｒから切り離すことが可能となる。これにより、モータジェネレータＭ１の引きずり損失を解消することができ、ハイブリッド車両の燃費性能を向上させることが可能となる。

図３および図１１に示すように、直結モードにおいては、クラッチＣＬ１，ＣＬ３が締結される一方、クラッチＣＬ２，ＣＬ４が解放される。これにより、前輪出力軸３５に動力分割機構１２のリングギヤ２３が接続される。また、第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とが締結されることから、動力分割機構１２を介してエンジン１１とモータジェネレータＭ２とは直結された状態となる。この直結モードは、例えば要求駆動力の大きな高車速領域での走行モードとなっている。直結モードを設定することにより、前述したＯＤ１モードやＯＤ２モードよりも変速比を増大つまりダウンシフトさせることが可能となる。すなわち、直結モードにおいては、エンジン動力を等速で前輪出力軸３５に伝達することができるため、大きな駆動力でハイブリッド車両を走行させることが可能となる。なお、高車速領域において実行される直結モードにおいては、前述したＰＳ２モードやＯＤ２モードと同様に、駆動輪４２ｆ，４２ｒからモータジェネレータＭ１が切り離されるようになっている。

続いて、高車速領域で要求駆動力が増大した場合に実行される走行モードの切換制御について説明する。図１２は高車速領域で参照されるモードマップの一例を示す説明図である。図１２に示すように、高車速領域(Ｖ１〜Ｖ２)において要求駆動力が小さい場合には、クラッチＣＬ３を解放してクラッチＣＬ４を締結することにより、変速比の小さなＯＤ２モードが設定される。一方、高車速領域において要求駆動力が大きい場合には、クラッチＣＬ４を解放してクラッチＣＬ３を締結することにより、ＯＤ２モードよりも変速比の大きな直結モードが設定される。すなわち、要求駆動力の増加に伴ってダウンシフトを行うように、走行モードがＯＤ２モードから直結モードに切り換えられる。なお、ＯＤ２モードと直結モードとでは変速比が離れることから、図４に示すように、無段変速可能なＰＳ２モードを介してＯＤ２モードから直結モードに走行モードが切り換えられている。ここで、図１３はＯＤ２モードから直結モードへの切換手順を示すフローチャートである。また、図１４(ａ)〜(ｃ)はＯＤ２モードから直結モードに切り換える際のパワーユニット１０の作動状態を示す概略図である。さらに、図１５(ａ)〜(ｃ)はＯＤ２モードから直結モードに切り換える際の動力分割機構１２の作動状態を示す共線図である。なお、図１４(ａ)および図１５(ａ)にはＯＤ２モードの状態が示され、図１４(ｂ)および図１５(ｂ)にはＰＳ２モードの状態が示され、図１４(ｃ)および図１５(ｃ)には直結モードの状態が示されている。

図１３に示すように、ステップＳ１では、車速および要求駆動力が読み込まれる。ステップＳ２では、車速および要求駆動力に基づき図１２のモードマップを参照し、直結モードの設定条件が成立するか否かが判定される。ステップＳ２において、直結モードの設定条件が成立すると判定された場合には、締結状態のクラッチＣＬ４に作用するトルクを軽減し、クラッチＣＬ４を解放状態に切り換えるため、続くステップＳ３においてモータジェネレータＭ２のトルク同期制御が実行される。図１４(ａ)に示すように、ＯＤ２モードにおいては、第２サンギヤ１８を固定するためにクラッチＣＬ４が締結されており、図１５(ａ)に示すように、クラッチＣＬ４にはエンジントルクの一部Ｔ１が伝達された状態となっている。すなわち、エンジントルクＴ１によって、シンクロスリーブ３０はシンクロハブ２２やスプライン歯２７に強く噛み合った状態となることから、エンジントルクＴ１を打ち消すモータトルクがモータジェネレータＭ２からクラッチＣＬ４に向けて出力される。そして、図１３に示すように、ステップＳ４において、モータジェネレータＭ２のモータトルクＴｍ２が目標値γに達したと判定された場合には、ステップＳ５に進み、アクチュエータ３２に対してクラッチＣＬ４を解放させる解放信号が出力される。このように、クラッチＣＬ４を解放することにより、走行モードはＯＤ２モードからＰＳ２モードに切り換えられる。

続いて、ステップＳ６では、ＯＤ２モード相当の変速比から直結モード相当の変速比にダウンシフトさせるため、モータジェネレータＭ２の回転数同期制御が実行される。すなわち、図１５(ｂ)に示すように、リングギヤ２３の回転数にモータジェネレータＭ２の回転数を一致させるように、モータジェネレータＭ２の回転数を目標値δに向けて上昇させる。そして、図１３に示すように、ステップＳ７において、モータジェネレータＭ２の回転数Ｎｍ２が目標値δに達したと判定された場合には、ステップＳ８に進み、アクチュエータ３２に対してクラッチＣＬ３を締結させる締結信号が出力される。このように、クラッチＣＬ３を締結することにより、走行モードはＰＳ２モードから直結モードに切り換えられる。

このように、走行モードをＯＤ２モードから直結モードに切り換える際には、締結状態となるクラッチがＣＬ４からＣＬ３に切り換えられる。ここで、ＯＤ２モードと直結モードとは変速比が離れており、クラッチＣＬ３，ＣＬ４が共に締結されると動力分割機構１２がロックされることから、クラッチＣＬ３，ＣＬ４の同時締結(二重噛合)を制御的に回避する必要がある。しかしながら、本発明のハイブリッド車両の駆動装置を構成するクラッチＣＬ３，ＣＬ４は、共用される１つのシンクロスリーブ３０を有しており、シンクロスリーブ３０をスライドさせることでクラッチＣＬ３，ＣＬ４の作動状態を順次切り換える構造となっている。すなわち、図１４(ａ)に示すように、シンクロスリーブ３０を第２締結位置(第３位置)に移動させると、クラッチＣＬ４が締結されてクラッチＣＬ３が解放される。また、図１４(ｂ)に示すように、シンクロスリーブ３０を中立位置(第２位置)に移動させると、クラッチＣＬ３，ＣＬ４が共に解放される。さらに、図１４(ｃ)に示すように、シンクロスリーブ３０を第１締結位置(第１位置)に移動させると、クラッチＣＬ４が締結されてクラッチＣＬ３が解放される。このように、構造的に双方のクラッチＣＬ３，ＣＬ４を締結することができないため、制御的に二重噛合の防止対策を施すことなく、クラッチＣＬ３，ＣＬ４の二重噛合を簡単に防止することができ、ハイブリッド車両の信頼性を向上させることが可能となる。なお、走行モードをＯＤ２モードから直結モードに切り換える場合であっても、シンクロスリーブ３０は、第１締結位置、中立位置、第２締結位置の順に移動することから、クラッチＣＬ３，ＣＬ４に二重噛合が発生することはない。

また、前述の説明では、第１噛合機構としてのクラッチＣＬ３によって、第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とを締結しているが、これらの回転要素に限られることはなく、動力分割機構１２を構成する３つ以上の回転要素を締結しても良く、動力分割機構１２を構成する他の回転要素同士を締結しても良い。ここで、図１６は本発明の他の実施の形態であるハイブリッド車両の駆動装置つまりパワーユニット８０を示す概略図である。なお、図１６において、図１に示す部材と同様の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。図１６に示すように、エンジン１１に連結されるキャリア１５には、中空軸８１を介してスプライン歯８２が固定されている。このスプライン歯８２はシンクロハブ２２の一端側に配置されており、シンクロスリーブ３０を矢印ａ方向に移動させることにより、シンクロスリーブ３０をスプライン歯８２に噛み合わせることが可能となる。このように、シンクロハブ２２、スプライン歯８２およびシンクロスリーブ３０によって、第２サンギヤ１８とキャリア１５とを締結するクラッチ(第１噛合機構)ＣＬ３を構成しても良い。また、前述の説明では、第２噛合機構としてのクラッチＣＬ４によって、第２サンギヤ１８をケース２６に固定しているが、これに限られることはなく、動力分割機構１２を構成する他の回転要素をケース２６に固定しても良い。さらに、図示する場合には、回転同期機能を備えたシンクロメッシュによってクラッチＣＬ３，ＣＬ４を構成しているが、これに限られることはなく、噛合クラッチであるドグクラッチによってクラッチＣＬ３，ＣＬ４を構成しても良い。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、複合遊星歯車式の動力分割機構１２を備えているが、動力分割機構１２を構成する遊星歯車列としては、複合遊星歯車列に限られることはなく単一遊星歯車列であっても良い。例えば、図示する場合には、動力分割機構１２に２つのサンギヤ１７，１８を組み込んでいるが、これに限られることはなく、１つのサンギヤを用いて動力分割機構１２を構成しても良い。また、前述の説明では、リングギヤ２３に駆動輪４２ｆ，４２ｒを連結し、第１サンギヤ１７にモータジェネレータＭ２を連結しているが、これに限られることはなく、リングギヤ２３にモータジェネレータＭ２を連結し、第１サンギヤ１７に駆動輪４２ｆ，４２ｒを連結しても良い。また、図示する場合には、モータジェネレータＭ２以外に、主として走行用のモータジェネレータＭ１を備えているが、これに限られることはなく、モータジェネレータＭ１を省いてパワーユニット１０，８０を構成しても良い。さらに、図示するパワーユニット１０，８０は、四輪駆動用のパワーユニットであるが、これに限られることはなく、前輪駆動用や後輪駆動用のパワーユニットに対して本発明を適用しても良い。

１０パワーユニット(駆動装置)
１１エンジン
１２動力分割機構
１５キャリア(第１回転要素)
１６ピニオンギヤ(第２回転要素)
１６ａ第１ギヤ部
１６ｂ第２ギヤ部
１７第１サンギヤ(第２回転要素)
１８第２サンギヤ(第２回転要素)
２３リングギヤ(第３回転要素)
２６ケース(固定部材)
３０シンクロスリーブ(噛合部材)
４２ｆ前輪(駆動輪)
４２ｒ後輪(駆動輪)
８０パワーユニット(駆動装置)
Ｍ２モータジェネレータ
ＣＬ３クラッチ(第１噛合機構)
ＣＬ４クラッチ(第２噛合機構)

Claims

エンジンに連結される第１回転要素と、モータジェネレータに連結される第２回転要素と、駆動輪に連結される第３回転要素と、を備える動力分割機構と、
前記第１回転要素、前記第２回転要素および前記第３回転要素のうち何れか２つの回転要素を締結する締結状態と、締結を解除する解放状態とに切り換えられる第１噛合機構と、
前記第１回転要素、前記第２回転要素および前記第３回転要素のうち１つの回転要素と固定部材とを締結する締結状態と、締結を解除する解放状態とに切り換えられる第２噛合機構と、
を有し、
前記第１および第２噛合機構は、前記第１回転要素、前記第２回転要素、前記第３回転要素および前記固定部材のうち何れか１つまたは２つに選択的に噛み合う１つの噛合部材を備え、
前記噛合部材は、前記第１噛合機構を締結して前記第２噛合機構を解放する第１位置と、前記第２回転要素だけに噛み合って前記第１および第２噛合機構を解放する第２位置と、前記第２噛合機構を締結して前記第１噛合機構を解放する第３位置と、に移動自在であり、
前記第２回転要素は、前記モータジェネレータに連結される第１サンギヤと、前記第１サンギヤに噛み合う第１ギヤ部とこれの同軸上に設けられる第２ギヤ部とを備えるピニオンギヤと、前記第２ギヤ部に噛み合う第２サンギヤと、によって構成され、
前記噛合部材は、前記エンジンと前記モータジェネレータとの双方が作動した状態のもとで、前記第１位置、前記第２位置および前記第３位置に移動する、ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
請求項１記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記第１および第２噛合機構は、シンクロメッシュまたはドグクラッチであることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
請求項１または２記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記第１回転要素は前記ピニオンギヤを回転自在に支持するキャリアであり、前記第３回転要素は前記ピニオンギヤの第１ギヤ部に噛み合うリングギヤであることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
請求項３記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記第１噛合機構は前記第２サンギヤと前記キャリアとを締結し、前記第２噛合機構は前記第２サンギヤと前記固定部材とを締結することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。