JP6107705B2 - 変速機構 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される変速機構に関する。

走行用駆動源として内燃機関及び電動機が搭載されたハイブリッド車両が知られている。このような車両として、減速比の異なる２段の減速段に切り替え可能な変速装置を電動機と出力軸との間に設け、電動機の動力の大きさを変更して出力軸に伝達可能とした車両が知られている（特許文献１参照）。

国際公開第２００５／０００６２０号パンフレット

駆動源として電動機が搭載された車両では、電動機の回転方向を逆転させることによって車両を後進させることができる。このような車両では後進性能を向上させるために、電動機と駆動輪の間に減速比が大きいリバースギヤを設け、後進時はこのギヤを使用することが考えられる。しかしながら、後進時のみにしか使用しないギヤを設けるとコストが高くなる。

そこで、本発明は、コストの増加を抑えつつ車両の後進性能を向上させることが可能な変速機構を提供することを目的とする。

本発明の変速機構は、車両に搭載され、複数の変速段に切り替え可能な変速機構であって、シングルピニオン型の第１遊星歯車機構と、ダブルピニオン型の第２遊星歯車機構と、を備え、前記第１遊星歯車機構のキャリア及び前記第２遊星歯車機構のリングギヤが、回転不能に固定され、前記車両の駆動源と前記第１遊星歯車機構のサンギヤとが、第１クラッチを介して接続され、前記駆動源と前記第１遊星歯車機構のリングギヤとが、第２クラッチを介して接続され、前記第１遊星歯車機構のリングギヤと前記第２遊星歯車機構のキャリアとが、第３クラッチを介して接続され、前記第１遊星歯車機構のリングギヤと回転可能に設けられた中間部材とが、第４クラッチを介して接続され、前記第２遊星歯車機構のサンギヤと前記中間部材とが、第５クラッチを介して接続され、前記車両の駆動輪と動力伝達可能に設けられた出力部材と前記第２遊星歯車機構のキャリアとが、第６クラッチを介して接続され、前記中間部材と前記出力部材とが、第７クラッチを介して接続されている（請求項１）。

本発明の変速機構では、第１クラッチ〜第７クラッチの状態を切り替えることにより、駆動源、第１遊星歯車機構の各回転要素、第２遊星歯車機構の各回転要素、中間部材、及び出力部材の連結状態を適宜に切り替えることができる。例えば、各クラッチの状態を適宜に切り替えることにより、駆動源と出力部材を第１遊星歯車機構のみ又は第２遊星歯車機構のみを介して動力伝達可能に接続したり、第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構の両方を介して動力伝達可能に接続したりすることができる。そのため、例えば後進時に、第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構の両方を介して駆動源と出力部材を接続することにより、１つの遊星歯車機構のみを介して接続する場合と比較して駆動源と出力部材との間の減速比を大きくすることができる。そのため、車両の後進性能を向上させることができる。また、前進時には、駆動源と出力部材の間の動力伝達経路中に設けられる遊星歯車機構を、第１遊星歯車機構のみ又は第２遊星歯車機構のみに切り替えることにより、変速比が異なる２つの変速段を設けることができる。このように本発明の変速機構では、前進２段、後進１段の変速段を実現できる。そして、前進時にも、このように２つの遊星歯車機構を使用することにより、コストの増加を抑えることができる。

本発明の変速機構の一形態においては、前記複数の変速段として、後進段と、前進第一段と、前進第二段と、が設けられ、前記後進段では、前記第１クラッチ、前記第４クラッチ、前記第５クラッチ、及び前記第６クラッチをそれぞれ係合状態に切り替え、かつ前記第２クラッチ、前記第３クラッチ、及び前記第７クラッチをそれぞれ解放状態に切り替え、前記前進第一段では、前記第１クラッチ、前記第４クラッチ、及び前記第７クラッチを係合状態に切り替え、かつ前記前記第２クラッチ、前記第３クラッチ、前記第５クラッチ、及び前記第６クラッチを解放状態に切り替え、前記前進第二段では、前記第２クラッチ、前記第３クラッチ、前記第５クラッチ、及び前記第７クラッチを係合状態に切り替え、かつ前記第１クラッチ、前記第４クラッチ、及び前記第６クラッチを解放状態に切り替えてもよい（請求項２）。このように各クラッチの状態を切り替えることにより、変速比が異なる２つの前進用の変速段と、減速比が大きい後進用の変速段とを実現することができる。

本発明の変速機構の一形態において、前記車両には、内燃機関の出力を第１電動機及び前記駆動輪に分配可能な動力分配機構と、前記駆動輪を駆動可能な第２電動機と、が搭載され、前記車両の後進時には、前記第２電動機で前記駆動輪を駆動し、前記駆動源は、前記第２電動機であり、前記変速機構は、前記第２電動機と前記駆動輪との間の動力伝達経路中に設けられてもよい（請求項３）。この形態では、後進時に、第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構の両方を介して第２電動機と駆動輪とを動力伝達可能に接続することにより、車両の後進性能を向上させることができる。

以上に説明したように、本発明の変速機構によれば、各クラッチの状態を切り替えることにより、全ての遊星歯車機構を前進時及び後進時の両方で使用できる。そして、後進時には、２つの遊星歯車機構の両方を介して駆動源の動力を駆動輪に伝達することにより、十分な駆動力を確保できる。そのため、コストの増加を抑えつつ車両の後進性能を向上させることができる。

本発明の一形態に係る変速機構が組み込まれた第１の車両を概略的に示す図。 前進ＣＶＴモードのときの第１の車両の動力伝達状態の一例を示す図。 前進ＣＶＴモードのときの第１の車両の共線図の一例を示す図。 後進ＣＶＴモードのときの第１の車両の動力伝達状態の一例を示す図。 後進ＣＶＴモードのときの第１の車両の共線図の一例を示す図。 前進ＯＤモードのときの第１の車両の動力伝達状態の一例を示す図。 前進ＯＤモードのときの第１の車両の共線図の一例を示す図。 本発明の変速機構が組み込まれた第２の車両を概略的に示す図。 図８の第２の車両の動力分配機構の共線図の一例を示す図。 本発明の変速機構が組み込まれた第３の車両を概略的に示す図。 図１０の第３の車両の動力分配機構の共線図の一例を示す図。 本発明の変速機構が組み込まれた第４の車両を概略的に示す図。

図１は、本発明の一形態に係る変速機構が組み込まれた車両を概略的に示している。車両１Ａは、複数の動力源を組み合わせたハイブリッド車両として構成されている。車両１Ａは、内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１０と、第１モータ・ジェネレータ（以下、第１ＭＧと略称することがある。）１１と、第２モータ・ジェネレータ（以下、第２ＭＧと略称することがある。）１２とを備えている。

エンジン１０は、複数の気筒を有する周知の火花点火式内燃機関である。第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２は、ハイブリッド車両に搭載されて電動機及び発電機として機能する周知のモータ・ジェネレータである。

エンジン１０の出力軸１０ａ及び第１ＭＧ１１の出力軸１１ａは、動力分配機構１３と接続されている。動力分配機構１３には、車両１の駆動輪２に動力を伝達するための出力部１４も接続されている。出力部１４は、第１ドライブギヤ１５と、第１ドライブギヤ１５と噛み合うとともに出力軸１６に固定されたカウンタギヤ１７と、出力軸１６に固定された出力ギヤ１８とを備えている。出力ギヤ１８は、デファレンシャル機構１９のケースに設けられたリングギヤ１９ａと噛み合っている。デファレンシャル機構１９は、リングギヤ１９ａに伝達された動力を左右の駆動輪２に分配する周知の機構である。なお、この図では左右の駆動輪２のうちの一方のみを示す。

動力分配機構１３は、第１遊星歯車機構２１と、第２遊星歯車機構２２とを備えている。これらの遊星歯車機構２１、２２は、いずれもシングルピニオン型の遊星歯車機構である。第１遊星歯車機構２１は、サンギヤＳ１と、リングギヤＲ１と、ピニオンギヤＰ１と、キャリアＣ１とを備えている。サンギヤＳ１は、外歯歯車である。リングギヤＲ１は、サンギヤＳ１の径方向外側にサンギヤＳ１に対して同軸的に配置された内歯歯車である。ピニオンギヤＰ１は、サンギヤＳ１及びリングギヤＲ１のそれぞれと噛み合っている。キャリアＣ１は、ピニオンギヤＰ１を自転可能かつサンギヤＳ１の周囲を公転可能に支持している。第２遊星歯車機構２２も同様に、サンギヤＳ２と、リングギヤＲ２と、ピニオンギヤＰ２と、キャリアＣ２とを備えている。サンギヤＳ２も、外歯歯車である。リングギヤＲ２は、サンギヤＳ２の径方向外側にサンギヤＳ２に対して同軸的に配置された内歯歯車である。ピニオンギヤＰ２、サンギヤＳ２及びリングギヤＲ２のそれぞれと噛み合っている。キャリアＣ２は、ピニオンギヤＰ２を自転可能かつサンギヤＳ２の周囲を公転可能に支持している。

なお、以降では、第１遊星歯車機構２１のサンギヤＳ１、リングギヤＲ１、キャリアＣ１を第１サンギヤＳ１、第１リングギヤＲ１、第１キャリアＣ１と呼び、第２遊星歯車機構２２のサンギヤＳ２、リングギヤＲ２、キャリアＣ２を第２サンギヤＳ２、第２リングギヤＲ２、第２キャリアＣ２と呼ぶことがある。

この図に示すようにエンジン１０の出力軸１０ａは、第１キャリアＣ１及び第２リングギヤＲ２と連結されている。第１ＭＧ１１の出力軸１１ａは、第１サンギヤＳ１及び第２サンギヤＳ２と連結されている。第１リングギヤＲ１は、第１ドライブギヤ１５と連結されている。第２キャリアＣ２には、ロック機構２３が設けられている。ロック機構２３は第２キャリアＣ２を回転不能にロックする係合状態と、そのロックを解除して第２キャリアＣ２の回転を許容する解放状態とに切り替え可能に構成されている。ロック機構２３は、噛み合い式ブレーキとして構成されている。もっとも、ロック機構２３を摩擦式ブレーキに変更することも可能である。

第２ＭＧ１２は、変速機構２４を介して出力部１４と接続されている。変速機構２４は、変速用第１遊星歯車機構２５と、変速用第２遊星歯車機構２６とを備えている。この図に示すように、変速用第１遊星歯車機構２５は、シングルピニオン型の遊星歯車機構である。一方、変速用第２遊星歯車機構２６は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構である。変速用第１遊星歯車機構２５は、サンギヤＳ３と、リングギヤＲ３と、ピニオンギヤＰ３と、キャリアＣ３とを備えている。サンギヤＳ３は、外歯歯車である。リングギヤＲ３は、サンギヤＳ３の径方向外側にサンギヤＳ３に対して同軸的に配置された内歯歯車である。ピニオンギヤＰ３は、サンギヤＳ３及びリングギヤＲ３のそれぞれと噛み合っている。キャリアＣ３は、ピニオンギヤＰ３を自転可能かつサンギヤＳ３の周囲を公転可能に支持している。

変速用第２遊星歯車機構２６は、サンギヤＳ４と、リングギヤＲ４と、互いに噛み合う２つのピニオンギヤＰ４１、Ｐ４２と、キャリアＣ４とを備えている。サンギヤＳ４は、外歯歯車である。リングギヤＲ４は、サンギヤＳ４の径方向外側にサンギヤＳ４に対して同軸的に配置された内歯歯車である。２つのピニオンギヤのうちの一方のピニオンギヤＰ４１はサンギヤＳ４と噛み合い、他方のピニオンギヤＰ４２はリングギヤＲ４と噛み合っている。キャリアＣ４は、一方のピニオンギヤＰ４１及び他方のピニオンギヤＰ４２を互いに噛み合わせた状態で各ピニオンギヤＰ４１、Ｐ４２を自転かつ公転自在に支持している。

なお、以降では、変速用第１遊星歯車機構２５のサンギヤＳ３、リングギヤＲ３、キャリアＣ３を第３サンギヤＳ３、第３リングギヤＲ３、第３キャリアＣ３と呼び、変速用第２遊星歯車機構２６のサンギヤＳ４、リングギヤＲ４、キャリアＣ４を第４サンギヤＳ４、第４リングギヤＲ４、第４キャリアＣ４と呼ぶことがある。

この図に示すように、第３キャリアＣ３は回転不能に固定されている。また、第４リングギヤＲ４も回転不能に固定されている。第２ＭＧ１２の出力軸１２ａは、第１クラッチＣＬ１を介して第３サンギヤＳ３と接続されている。また、第２ＭＧ１２の出力軸１２ａは、第２クラッチＣＬ２を介して第３リングギヤＲ３とも接続されている。第３リングギヤＲ３は、第３クラッチＣＬ３を介して第４キャリアＣ４と接続されている。また、第３リングギヤＲ３は、第４クラッチＣＬ４を介して回転可能に設けられた中間軸２７と接続されている。第４サンギヤＳ４は、第５クラッチＣＬ５を介して中間軸２７と接続されている。第４キャリアＣ４は、第６クラッチＣＬ６を介して回転可能に設けられた出力軸２８と接続されている。中間軸２７は、第７クラッチＣＬ７を介して出力軸２８と接続されている。出力軸２８には、第２ドライブギヤ２９が設けられている。第２ドライブギヤ２９は、カウンタギヤ１７と噛み合っている。なお、第１クラッチＣＬ１〜第７クラッチＣＬ７は、一方の回転要素と他方の回転要素とを連結する係合状態と、その連結を解除する解放状態とに切り替え可能な周知のクラッチ機構である。

この車両１Ａには、複数の変速モードが設けられている。複数の変速モードとしては、前進無段変速モード（以下、前進ＣＶＴモードと称することがある。）、後進無段変速モード（以下、後進ＣＶＴモードと称することがある。）、及び前進オーバードライブモード（以下、前進ＯＤモードと称することがある。）等が設けられている。これらの変速モードは、例えばシフトレバーの位置及び車両１Ａの速度（車速）に応じて切り替えられる。例えば、シフトレバーがドライブ（Ｄ）の位置、すなわち車両１Ａに対して前進が要求され、かつ車速が低速又は中速の場合には、前進ＣＶＴモードに切り替えられる。シフトレバーがドライブの位置であり、かつ車速が中速よりも速い高速の場合には、前進ＯＤモードに切り替えられる。そして、シフトレバーがリバース（Ｒ）の位置、すなわち車両１Ａに対して後進が要求されている場合には、後進ＣＶＴモードに切り替えられる。

また、この車両１Ａでは、走行に用いられる駆動源が車速や車両１Ａへの要求駆動力に応じて適宜に切り替えられる。例えば、車両１Ａに対して前進が要求され、かつ車速が低速の場合には、第２ＭＧ１２のみで駆動輪２を駆動する。一方、車両１Ａに対して前進が要求され、かつ車速が中速又は高速の場合には、エンジン１０及び第２ＭＧ１２で駆動輪２を駆動する。さらに、車両１Ａを高速かつ軽中負荷で走行させる場合には、主にエンジン１０で駆動輪２を駆動する。車両１Ａに対して後進が要求されている場合には、第２ＭＧ１２のみで駆動輪２を駆動する。なお、第２ＭＧ１２のみで駆動輪２を駆動しているときに、第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２が接続されているバッテリ（不図示）の充電量が少なくなった場合には、エンジン１０を運転し、エンジン１０で第１ＭＧ１１を駆動して発電を行ってもよい。

図２〜図７を参照して、各変速モードについて詳しく説明する。まず、図２及び図３を参照して前進ＣＶＴモードについて説明する。図２は、前進ＣＶＴモードのときの動力の伝達状態の一例を示す図である。なお、この図中の破線が動力の伝達状態を示している。図３は、前進ＣＶＴモードのときの車両１Ａの共線図を示している。なお、図３において「ＭＧ１」は第１ＭＧ１１を、「ＥＮＧ」はエンジン１０を、「ＭＧ２」は第２ＭＧ１２を、「ＯＵＴ１」は第１ドライブギヤ１５を、「ＯＵＴ２」は第２ドライブギヤ２９をそれぞれ示している。また、「Ｓ１」は第１サンギヤＳ１を、「Ｃ１」は第１キャリアＣ１を、「Ｒ１」は第１リングギヤＲ１をそれぞれ示している。「Ｓ２」は第２サンギヤＳ２を、「Ｃ２」は第２キャリアＣ２を、「Ｒ２」は第２リングギヤＲ２をそれぞれ示している。また、「Ｓ３」は第３サンギヤＳ３を、「Ｃ３」は第３キャリアＣ３を、「Ｒ３」は第３リングギヤＲ３をそれぞれ示している。「Ｓ４」は第４サンギヤＳ４を、「Ｃ４」は第４キャリアＣ４を、「Ｒ４」は第４リングギヤＲ４をそれぞれ示している。

この前進ＣＶＴモードでは、ロック機構２３を解放状態に切り替える。そのため、図３に示すように、エンジン１０の回転数が一定であっても、第１ＭＧ１１の回転数及び回転方向を変更することにより、第１ドライブギヤ１５の回転数を無段階に変更できる。なお、上述したように車速が低速の場合には、エンジン１０を停止し、第２ＭＧ１２のみで駆動輪２を駆動する。この場合には、第１ＭＧ１１が空転してエンジン１０の回転数が略ゼロになる。

また、この前進ＣＶＴモードでは、第１クラッチＣＬ１、第４クラッチＣＬ４、及び第７クラッチＣＬ７をそれぞれ係合状態に切り替え、第２クラッチＣＬ２、第３クラッチＣＬ３、第５クラッチＣＬ５、及び第６クラッチＣＬ６をそれぞれ解放状態に切り替える。この場合、第２ＭＧ１２の出力軸１２ａと第３サンギヤＳ３が連結される。また、第３リングギヤＲ３と中間軸２７が連結される。そして、中間軸２７と出力軸２８が連結される。そのため、この場合には、第２ＭＧ１２が変速用第１遊星歯車機構２５を介して出力軸２８と接続される。したがって、図２に示すように第２ＭＧ１２の動力は、変速用第１遊星歯車機構２５を介して出力軸２８に伝達される。

次に図４及び図５を参照して後進ＣＶＴモードについて説明する。図４は、後進ＣＶＴモードのときの動力の伝達状態の一例を示す図である。この図においても図２と同様に破線が動力の伝達状態を示している。図５は、後進ＣＶＴモードのときの車両１Ａの共線図を示している。なお、この図において図３と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

後進ＣＶＴモードでは、ロック機構２３を解放状態に切り替える。上述したように後進時は第２ＭＧ１２のみで駆動輪２を駆動する。そのため、第１ＭＧ１１が空転してエンジン１０の回転数が略ゼロになる。なお、バッテリを充電するためにエンジン１０で第１ＭＧ１１を駆動する場合には、動力分配機構１３の各回転要素の関係が図３に示したような関係になる。

また、後進ＣＶＴモードでは、第１クラッチＣＬ１、第４クラッチＣＬ４、第５クラッチＣＬ５、及び第６クラッチＣＬ６をそれぞれ係合状態に切り替え、第２クラッチＣＬ２、第３クラッチＣＬ３、及び第７クラッチＣＬ７をそれぞれ解放状態に切り替える。この場合には、第２ＭＧ１２の出力軸１２ａと第３サンギヤＳ３が連結される。また、第３リングギヤＲ３、第４サンギヤＳ４、及び中間軸２７が連結される。そして、第４キャリアＣ４と出力軸２８が連結される。そのため、この場合には、第２ＭＧ１２が変速用第１遊星歯車機構２５及び変速用第２遊星歯車機構２６の両方を介して出力軸２８と接続される。したがって、図４に示すように第２ＭＧ１２の動力は、変速用第１遊星歯車機構２５及び変速用第２遊星歯車機構２６の両方を介して出力軸２８に伝達される。

図６及び図７を参照して前進ＯＤモードについて説明する。図６は、前進ＯＤモードのときの動力の伝達状態の一例を示す図である。この図においても図２と同様に破線が動力の伝達状態を示している。図７は、前進ＯＤモードのときの車両１Ａの共線図を示している。なお、この図において図３と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

前進ＯＤモードでは、ロック機構２３を係合状態に切り替える。この場合、図７に示すように第２キャリアＣ２が回転不能にロックされる。そのため、動力分配機構１３における変速比は、第１ドライブギヤ１５の回転数がエンジン１０の回転数より大きくなる、いわゆるオーバードライブ状態に固定される。そして、エンジン１０のトルクに対する反力トルクをロック機構２３から出力できるので、第１ＭＧ１１からトルクを出力する必要がない。

また、前進ＯＤモードでは、第２クラッチＣＬ２、第３クラッチＣＬ３、第５クラッチＣＬ５、及び第７クラッチＣＬ７をそれぞれ係合状態に切り替え、第１クラッチＣＬ１、第４クラッチＣＬ４、及び第６クラッチＣＬ６をそれぞれ解放状態に切り替える。この場合には、第２ＭＧ１２の出力軸１２ａと第４キャリアＣ４が連結される。また、第４リングギヤＲ４と中間軸２７が連結される。そして、中間軸２７と出力軸２８が連結される。そのため、この場合には、第２ＭＧ１２が変速用第２遊星歯車機構２６を介して出力軸２８と接続される。したがって、図６に示すように第２ＭＧ１２の動力は、変速用第２遊星歯車機構２６を介して出力軸２８に伝達される。

図７には、比較例として、変速用第１遊星歯車機構２５を介して第２ＭＧ１２と出力軸２８とを接続したときの各回転要素の関係を二点鎖線で示した。この図から明らかなように第２ＭＧ１２と出力軸２８とを変速用第２遊星歯車機構２５を介して接続した場合には、変速用第１遊星歯車機構２５を介して接続した場合と比較して、第２ＭＧ１２の回転数を低減できる。

この前進ＯＤモードでは第２ＭＧ１２で回生発電を行ってもよい。なお、回生発電中に車速が低下し、第２ＭＧ１２が低回転でパワーが不足する場合には、第１ＭＧ１１でも回生発電を行えばよい。そして、さらに車速が低下して変速モードを前進ＯＤモードから前進ＣＶＴモードに切り替える場合には、主に第１ＭＧ１１で回生発電を行う。そして、その間に各クラッチＣＬ１〜ＣＬ７を前進ＣＶＴモードの状態に切り替え、その後ロック機構２３を係合状態から解放状態に切り替えればよい。このように変速モードを切り替えることにより、回生抜けを防止しつつ変速モードを切り替えることができる。

以上に説明したように、この形態によれば、車両１Ａを後進させる場合には、第２ＭＧ１２と出力軸２８が、変速用第１遊星歯車機構２５及び変速用第２遊星歯車機構２６の両方を介して接続される。この場合、いずれか一方の遊星歯車機構のみを介して接続した場合と比較して減速比を大きくできる。そのため、第２ＭＧ１２から出力軸２８に伝達されるトルクを増加させることができる。したがって、後進時に十分な駆動力を出力できる。また、このように十分な駆動力を出力できることにより、エンジン１０で第１ＭＧ１１を駆動して発電しつつ後進のための駆動力を確保することができる。そのため、車両１Ａの後進性能を向上させることができる。

また、この形態では、車速が高速の場合には変速モードを前進ＯＤモードにする。そのため、図７に示したように前進ＣＶＴモードと比較して第２ＭＧ１２の回転数を低減できる。上述したように、車両１Ａを高速かつ軽中負荷で走行させる場合には、主にエンジン１０で駆動輪２を駆動する。この場合、第２ＭＧ１２は第２ドライブギヤ２９の回転に伴って回転する。周知のように、モータ・ジェネレータ等の電動機における鉄損失は回転数が高いほど大きくなる。したがって、第２ＭＧ１２の回転数を低減できることにより、第２ＭＧ１２で消費されるエネルギを低減できる。そのため、車両１Ａのエネルギ効率を向上させることができる。また、このように回転数を低減することにより、バッテリから第２ＭＧ１２に電気を供給する際の昇圧電圧を下げることができる。そのため、前進ＯＤモードにおける伝達効率を改善できる。そして、この形態では、このように前進時にも変速用第２遊星歯車機構２６を使用するので、コストの増加を抑えつつ車両１Ａの後進性能を向上できる。

なお、上述した形態では、第１ＭＧ１１が本発明の第１電動機に相当し、第２ＭＧ１２が本発明の第２電動機に相当する。また、第２ＭＧ１２が本発明の駆動源に相当する。変速用第１遊星歯車機構２５が本発明の第１遊星歯車機構に相当し、変速用第２遊星歯車機構２６が本発明の第２遊星歯車機構に相当する。中間軸２７が本発明の中間部材に相当し、出力軸２８が本発明の出力部材に相当する。そして、前進ＣＶＴモードのときに変速機構２４にて形成される変速段が本発明の前進第一段に相当し、前進ＯＤモードのときに変速機構２４にて形成される変速段が本発明の前進第二段に相当し、後進ＣＶＴモードのときに変速機構２４にて形成される変速段が本発明の後進段に相当する。

本発明の変速機構が搭載される車両は、図１に示した車両１Ａに限定されない。例えば、図８に示した車両１Ｂに本発明の変速機構を搭載してもよい。この図に示すように車両１Ｂは、車両１Ａに対して動力分配機構１３の構成が異なり、それ以外の部分は車両１Ａと同じである。そのため、図８において図１と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。車両１Ｂの動力分配機構１３は、１つの遊星歯車機構２１とロック機構２３で構成されている。この車両１Ｂでは、エンジン１０の出力軸１０ａが第１キャリアＣ１と連結されている。第１ＭＧ１１の出力軸１１ａが第１サンギヤＳ１と連結されている。また、この出力軸１１ａには、ロック機構２３が設けられている。第１リングギヤＲ１は第１ドライブギヤ１５と連結されている。

この車両１Ｂでは、前進ＣＶＴモード及び後進ＣＶＴモードにおいてロック機構２３を解放状態に切り替える。これにより第１ＭＧ１１の出力軸１１ａが回転自在になる。図９の実線Ｌ１は、このときの動力分配機構１３の各回転要素の関係の一例を示している。この図から明らかなように、この状態であれば第１ＭＧ１１の回転数及び回転方向を変更することにより、第１ドライブギヤ１５の回転数を無段階に変更できる。一方、前進ＯＤモードでは、ロック機構２３を係合状態に切り替える。この場合、第１ＭＧ１１の出力軸１１ａが回転不能にロックされる。図９の破線Ｌ２は、このときの動力分配機構１３の各回転要素の関係の一例を示している。この図から明らかなように、この状態では動力分配機構１３における変速比がオーバードライブ状態に固定される。なお、変速機構２４については、各変速モードにおいて上述した車両１Ａと同様の状態に切り替えられる。

図１０は、本発明の変速機構が搭載される他の車両１Ｃを示している。なお、この車両１Ｃも、車両１Ａに対して動力分配機構１３の構成が異なり、それ以外の部分は車両１Ａと同じである。そのため、図１０において図１と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この図に示すように、車両１Ｃの動力分配機構１３は、１つの遊星歯車機構２１とクラッチ機構３０で構成されている。この車両１Ｃでは、エンジン１０の出力軸１０ａが第１リングギヤＲ１と連結されている。第１ＭＧ１１の出力軸１１ａは第１サンギヤＳ１と連結されている。そして、第１キャリアＣ１が第１ドライブギヤ１５と連結されている。

第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１は、クラッチ機構３０を介して接続されている。クラッチ機構３０は、第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１を連結する係合状態と、その連結を解除する解放状態とに切り替え可能に構成されている。この動力分配機構１３では、クラッチ機構３０を係合状態に切り替えると、第１サンギヤＳ１、第１リングギヤＲ１、及び第１キャリアＣ１が一体に回転する。一方、クラッチ機構３０を解放状態に切り替えると、第１サンギヤＳ１、第１リングギヤＲ１、及び第１キャリアＣ１が相互に相対回転可能な状態になる。

この車両１Ｃでは、前進ＣＶＴモード及び後進ＣＶＴモードにおいてクラッチ機構３０を解放状態に切り替える。この場合、第１サンギヤＳ１、第１リングギヤＲ１、及び第１キャリアＣ１が相対回転するので、車両１Ｂの前進ＣＶＴモード及び後進ＣＶＴモードと同様の状態になる。そのため、第１ＭＧ１１の回転数及び回転方向を変更することにより、第１ドライブギヤ１５の回転数を無段階に変更できる。図１１の実線Ｌ３は、このときの動力分配機構１３の各回転要素の関係の一例を示している。一方、前進ＯＤモードでは、クラッチ機構３０を係合状態に切り替える。図１１の破線Ｌ４は、このときの動力分配機構１３の各回転要素の関係の一例を示している。上述したように、この状態では動力分配機構１３の各回転要素が一体に回転する。そのため、車両１Ｃでは、前進ＯＤモードの場合に、エンジン１０と第１ドライブギヤ１５が同じ回転数で回転する。なお、変速機構２４については、各変速モードにおいて上述した車両１Ａと同様の状態に切り替えられる。

図１２は、本発明の変速機構が搭載されるさらに他の車両１Ｄを示している。なお、この図において図１と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この図に示すように、車両１Ｄでは第２ＭＧ１２の代わりに電動機４０が設けられている。また、エンジン１０、第１ＭＧ１１、及び動力分配機構１３が無い。すなわち、この車両１Ｄは、駆動源として電動機４０が搭載された電気自動車（ＥＶ）として構成されている。この車両１Ｄでは、複数の変速段が設けられている。複数の変速段としては、前進第一段、前進第二段、及び後進段が設けられている。車両１Ｄに対して前進が要求され、かつ車速が低速又は中速の場合には、前進第一段に切り替えられる。車両１Ｄに対して前進が要求され、かつ車速が高速の場合には、前進第二段に切り替えられる。そして、車両１Ａに対して後進が要求されている場合には、後進段に切り替えられる。

前進第一段では、変速機構２４が、上述した車両１Ａの前進ＣＶＴモードと同様の状態に切り替えられる。そのため、電動機４０が、変速用第１遊星歯車機構２５を介して出力軸２８と接続される。前進第二段では、変速機構２４が、上述した車両１Ａの前進ＯＤモードと同様の状態に切り替えられる。そのため、電動機４０が、変速用第２遊星歯車機構２６を介して出力軸２８と接続される。後進段では、変速機構２４が、上述した車両１Ａの後進ＣＶＴモードと同様の状態に切り替えられる。そのため、電動機４０が、変速用第１遊星歯車機構２５及び変速用第２遊星歯車機構２６の両方を介して出力軸２８と接続される。

この車両１Ｄでも、後進時に、電動機４０と出力軸２８とが、変速用第１遊星歯車機構２５及び変速用第２遊星歯車機構２６の両方を介して接続される。そのため、電動機４０から出力軸２８に伝達されるトルクを増加させることができる。そのため、後進時に十分な駆動力を確保できる。また、前進第二段では、変速用第２遊星歯車機構２６を介して電動機４０と出力軸２８を接続するので、コストの増加を抑えつつ車両１Ｄの後進性能を向上できる。

この車両１Ｄでは、電動機４０が本発明の駆動源に相当する。なお、この車両１Ｄにおける駆動源は、電動機に限定されない。電動機の代わりに内燃機関が駆動源として搭載されてもよい。

本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の変速機構が搭載される車両のエンジンは、火花点火型のエンジンに限らず燃料自着火式のディーゼルエンジンであってもよい。

１Ａ〜１Ｄ 車両
２ 駆動輪
１０ 内燃機関
１１ 第１モータ・ジェネレータ（第１電動機）
１２ 第２モータ・ジェネレータ（第２電動機、駆動源）
１３ 動力分配機構
２４ 変速機構
２５ 変速用第１遊星歯車機構（第１遊星歯車機構）
２６ 変速用第２遊星歯車機構（第２遊星歯車機構）
２７ 中間軸（中間部材）
２８ 出力軸（出力部材）
４０ 電動機（駆動源）
ＣＬ１ 第１クラッチ
ＣＬ２ 第２クラッチ
ＣＬ３ 第３クラッチ
ＣＬ４ 第４クラッチ
ＣＬ５ 第５クラッチ
ＣＬ６ 第６クラッチ
ＣＬ７ 第７クラッチ
Ｓ３ 変速用第１遊星歯車機構のサンギヤ
Ｒ３ 変速用第１遊星歯車機構のリングギヤ
Ｃ３ 変速用第１遊星歯車機構のキャリア
Ｓ４ 変速用第２遊星歯車機構のサンギヤ
Ｒ４ 変速用第２遊星歯車機構のリングギヤ
Ｃ４ 変速用第２遊星歯車機構のキャリア

Claims (3)

1. 車両に搭載され、複数の変速段に切り替え可能な変速機構であって、
   シングルピニオン型の第１遊星歯車機構と、ダブルピニオン型の第２遊星歯車機構と、を備え、
   前記第１遊星歯車機構のキャリア及び前記第２遊星歯車機構のリングギヤが、回転不能に固定され、
   前記車両の駆動源と前記第１遊星歯車機構のサンギヤとが、第１クラッチを介して接続され、
   前記駆動源と前記第１遊星歯車機構のリングギヤとが、第２クラッチを介して接続され、
   前記第１遊星歯車機構のリングギヤと前記第２遊星歯車機構のキャリアとが、第３クラッチを介して接続され、
   前記第１遊星歯車機構のリングギヤと回転可能に設けられた中間部材とが、第４クラッチを介して接続され、
   前記第２遊星歯車機構のサンギヤと前記中間部材とが、第５クラッチを介して接続され、
   前記車両の駆動輪と動力伝達可能に設けられた出力部材と前記第２遊星歯車機構のキャリアとが、第６クラッチを介して接続され、
   前記中間部材と前記出力部材とが、第７クラッチを介して接続されている変速機構。
2. 前記複数の変速段として、後進段と、前進第一段と、前進第二段と、が設けられ、
   前記後進段では、前記第１クラッチ、前記第４クラッチ、前記第５クラッチ、及び前記第６クラッチをそれぞれ係合状態に切り替え、かつ前記第２クラッチ、前記第３クラッチ、及び前記第７クラッチをそれぞれ解放状態に切り替え、
   前記前進第一段では、前記第１クラッチ、前記第４クラッチ、及び前記第７クラッチを係合状態に切り替え、かつ前記前記第２クラッチ、前記第３クラッチ、前記第５クラッチ、及び前記第６クラッチを解放状態に切り替え、
   前記前進第二段では、前記第２クラッチ、前記第３クラッチ、前記第５クラッチ、及び前記第７クラッチを係合状態に切り替え、かつ前記第１クラッチ、前記第４クラッチ、及び前記第６クラッチを解放状態に切り替える請求項１に記載の変速機構。
3. 前記車両には、内燃機関の出力を第１電動機及び前記駆動輪に分配可能な動力分配機構と、前記駆動輪を駆動可能な第２電動機と、が搭載され、
   前記車両の後進時には、前記第２電動機で前記駆動輪を駆動し、
   前記駆動源は、前記第２電動機であり、
   前記変速機構は、前記第２電動機と前記駆動輪との間の動力伝達経路中に設けられる請求項１又は２に記載の変速機構。

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