JP7238587B2

JP7238587B2 - 車両駆動装置

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Publication number: JP7238587B2
Application number: JP2019089454A
Authority: JP
Inventors: 誠日下部; 育充長田; 輝彦中澤
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2023-03-14
Anticipated expiration: 2039-05-10
Also published as: JP2020186736A

Description

本発明は、車両駆動装置に関し、特に、２つの動力源から動力を得て車両を駆動する車両駆動装置に関する。

２つの動力源から動力を得て車両を駆動する車両駆動装置が知られている。例えば、特許文献１には、２つのワンウェイクラッチ（第１ワンウェイクラッチＯＷ１，第２ワンウェイクラッチＯＷ２）と２つの係合要素（第１切替機構Ｌ１，第２切替機構Ｌ２）を利用して、２つの動力源（第１駆動源Ｍ１，第２駆動源Ｍ２）の少なくともいずれかの駆動力を出力部へ伝達する車両の駆動装置が記載されている。

特開２０１４－１９９１０５号公報

例えば特許文献１に記載される車両の駆動装置により、駆動力の抜けがない変速動作を実現することができる。しかし、特許文献１の駆動装置において、例えば、各係合要素としてドグクラッチのような簡便な機構を用いようとすると、２つの動力源の回転数などを高い精度で制御しつつ変速動作を行う必要があり、変速時のショックも出やすいうえに、動作モードによっては連れ回りする要素が多くなり損失が大きくなってしまう。

このように、従来から知られる車両駆動装置には問題点があり、２つの動力源から動力を得て車両を駆動する車両駆動装置に係る改良技術の登場が期待されている。

本発明の目的は、２つの動力源から動力を得て車両を駆動する車両駆動装置に係る改良技術を提供することにある。

本発明の具体例の一つである車両駆動装置は、第１動力源と第２動力源から動力を得て車両を駆動する車両駆動装置であって、第１歯車と第２歯車を備えた遊星歯車機構と、前記第１動力源から得られる動力を前記第１歯車へ伝達する動力伝達部と、前記第２歯車の回転を抑制するか否かを選択的に切り替える第１切替部と、前記第２動力源から得られる動力を前記第２歯車へ伝達するか否かを選択的に切り替える第２切替部と、前記第２動力源から得られる動力を前記第１歯車へ伝達するか否かを選択的に切り替える第３切替部を有することを特徴とする。

例えば、前記車両駆動装置は、前記第２歯車の回転を抑制して前記第１動力源から得られる動力と前記第２動力源から得られる動力を前記第１歯車へ伝達することにより、前記第１歯車を回転させる動作モードと、前記第２歯車の回転を抑制せずに前記第１動力源から得られる動力を前記第１歯車へ伝達して前記第２動力源から得られる動力を前記第２歯車へ伝達することにより、前記第１歯車と前記第２歯車を回転させる動作モードを含む複数の動作モードの中から選択される動作モードで車両を駆動するようにしてもよい。

また、前記第１切替部は、例えば、車両の固定端と前記第２歯車との間で係合と解放を選択的に切り替える第１クラッチを備え、第１クラッチを係合して前記第２歯車の回転を阻止し、第１クラッチを解放して前記第２歯車の回転を許容してもよいし、前記第２切替部は、例えば、前記第２動力源の出力軸と前記第２歯車との間で係合と解放を選択的に切り替える第２クラッチを備え、第２クラッチを係合して前記第２動力源の動力を前記第２歯車へ伝達し、第２クラッチを解放して前記第２動力源から前記第２歯車へ動力が伝達されないようにしてもよいし、前記第３切替部は、例えば、前記第２動力源の出力軸と前記第１歯車との間で係合と解放を選択的に切り替える第３クラッチを備え、第３クラッチを係合して前記第２動力源の動力を前記第１歯車へ伝達し、第３クラッチを解放して前記第２動力源から前記第１歯車へ動力が伝達されないようにしてもよい。

また、前記車両駆動装置は、例えば、前記第１クラッチを係合して前記第２クラッチを解放して前記第３クラッチを係合することにより、前記第２歯車の回転を阻止して前記第１動力源の動力と前記第２動力源の動力で前記第１歯車を回転させる動作モードを実現してもよいし、前記第１クラッチを解放して前記第２クラッチを係合して前記第３クラッチを解放することにより、前記第１動力源の動力で前記第１歯車を回転させて前記第２動力源の動力で前記第２歯車を回転させる動作モードを実現してもよい。

また、前記車両駆動装置は、例えば、前記第１クラッチを係合して前記第２クラッチを解放して前記第３クラッチを解放することにより、前記第２歯車の回転を阻止して前記第１動力源の動力で前記第１歯車を回転させる動作モードを実現してもよいし、前記第１クラッチを解放して前記第２クラッチを係合して前記第３クラッチを係合することにより、前記第１動力源の動力と前記第２動力源の動力で前記第１歯車を回転させて前記第２動力源の動力で前記第２歯車を回転させる動作モードを実現してもよい。

また、前記第１切替部は、例えば、車両の固定端と前記第２歯車との間に設けられた第１ワンウェイクラッチを備え、第１ワンウェイクラッチにより、前記第２歯車の正方向の回転を許容して前記第２歯車の負方向の回転を阻止してもよいし、前記第２切替部は、例えば、前記第２動力源の出力軸と前記第２歯車との間に設けられた反転ギアと第２ワンウェイクラッチを備え、反転ギアと第２ワンウェイクラッチにより、前記第２動力源の出力軸の負方向の回転による動力を前記第２歯車へ伝達し、前記第２動力源の出力軸の正方向の回転による動力が前記第２歯車へ伝達されないようにしてもよいし、前記第３切替部は、例えば、前記第２動力源の出力軸と前記第１歯車との間に設けられた正転ギアと第３ワンウェイクラッチを備え、正転ギアと第３ワンウェイクラッチにより、前記第２動力源の出力軸の正方向の回転による動力を前記第１歯車へ伝達し、前記第２動力源の出力軸の負方向の回転による動力が前記第１歯車へ伝達されないようにしてもよい。

また、前記車両駆動装置は、例えば、前記第２動力源の出力軸を正方向に回転させることにより、前記第２歯車の回転を阻止して前記第１動力源の動力と前記第２動力源の動力で前記第１歯車を正方向に回転させる動作モードを実現してもよいし、前記第２動力源の出力軸を負方向に回転させることにより、前記第１動力源の動力で前記第１歯車を正方向に回転させて前記第２動力源の動力で前記第２歯車を正方向に回転させる動作モードを実現してもよい。

また、前記車両駆動装置は、例えば、前記第１動力源の動力で前記第１歯車を正方向に回転させつつ前記第２動力源の出力軸の回転方向を変更することにより動作モードを切り替える変速動作を実現してもよい。

また、前記第１切替部は、例えば、車両の固定端と前記第２歯車との間で係合と解放を選択的に切り替える第１クラッチと、車両の固定端と前記第２歯車との間に設けられた第１ワンウェイクラッチを備え、第１クラッチまたは第１ワンウェイクラッチを利用して前記第２歯車の回転を抑制するか否かを選択的に切り替えてもよいし、前記第２切替部は、例えば、前記第２動力源の出力軸と前記第２歯車との間で係合と解放を選択的に切り替える第２クラッチと、前記第２動力源の出力軸と前記第２歯車との間に設けられた第２ワンウェイクラッチを備え、第２クラッチまたは第２ワンウェイクラッチを利用して前記第２動力源から得られる動力を前記第２歯車へ伝達するか否かを選択的に切り替えてもよいし、前記第３切替部は、例えば、前記第２動力源の出力軸と前記第１歯車との間で係合と解放を選択的に切り替える第３クラッチと、前記第２動力源の出力軸と前記第１歯車との間に設けられた第３ワンウェイクラッチを備え、第３クラッチまたは第３ワンウェイクラッチを利用して前記第２動力源から得られる動力を前記第１歯車へ伝達するか否かを選択的に切り替えてもよい。

また、前記車両駆動装置は、例えば、複数の動作モードの中から選択される動作モードで車両を駆動するにあたり、動作モードを維持する場合に前記第１クラッチと前記第２クラッチと前記第３クラッチを利用してもよいし、動作モードを変更する場合に前記第１ワンウェイクラッチと前記第２ワンウェイクラッチと前記第３ワンウェイクラッチを利用してもよい。

本発明により、２つの動力源から動力を得て車両を駆動する車両駆動装置に係る改良技術が提供される。例えば、本発明の具体例の一つによれば、第１歯車と第２歯車を備えた遊星歯車機構の第２歯車の回転を抑制して第１動力源と第２動力源から得られる動力により第１歯車を回転させる動作モードと、第２歯車の回転を抑制せずに第１動力源から得られる動力により第１歯車を回転させて第２動力源から得られる動力により第２歯車を回転させる動作モードが実現される。

車両駆動装置の基本的な構成例を示す図である。車両駆動装置の基本的な動作例を示す図である。車両駆動装置の具体例１を示す図である。複数の動作モードの具体例１を示す図である。車両駆動装置の具体例２を示す図である。複数の動作モードの具体例２を示す図である。車両駆動装置の具体例３を示す図である。

図１は、本発明の具体的な実施態様の一例を示す図である。図１には、車両駆動装置１００の基本的な構成例が図示されている。図１に例示する車両駆動装置１００は、第１モータ１１，第２モータ１２，遊星歯車機構２０，第１切替部３１，第２切替部３２，第３切替部３３などを備えている。

第１モータ１１は第１動力源の具体例の一つであり、第２モータ１２は第２動力源の具体例の一つである。図１の車両駆動装置１００は、第１モータ１１と第２モータ１２の２つのモータ（電動機）から得られる動力を遊星歯車機構２０を介して駆動輪５０に伝えて車両を駆動する。

遊星歯車機構２０は、第１サンギアＳ１と第２サンギアＳ２を備えている。第１サンギアＳ１は第１歯車の具体例の一つであり、第２サンギアＳ２は第２歯車の具体例の一つである。図１には、２つのサンギアによるラビニオ機構からリングギアを取り除いた遊星歯車機構２０の具体例が図示されている。

図１の構成例において、第１サンギアＳ１には、ギア１５を介して、第１モータ１１の出力軸１３が接続される。これにより、第１モータ１１から得られる動力が、動力伝達部の具体例の一つであるギア１５を介して、第１サンギアＳ１に伝達される。

また、図１の構成例において、第１サンギアＳ１には、第３切替部３３が接続されている。第３切替部３３は、第２モータ１２から得られる動力を第１サンギアＳ１へ伝達するか否かを選択的に切り替える。図１の構成例において、第３切替部３３にはギア１６を介して第２モータ１２の出力軸１４が接続されており、第２モータ１２から得られる動力がギア１６と第３切替部３３を介して第１サンギアＳ１に伝達可能となっている。

また、図１の構成例において、第２サンギアＳ２には、第１切替部３１と第２切替部３２が接続されている。第１切替部３１は、第２サンギアＳ２の回転を抑制するか否かを選択的に切り替える。第２切替部３２は、第２モータ１２から得られる動力を第２サンギアＳ２へ伝達するか否かを選択的に切り替える。図１の構成例において、第２切替部３２にはギア１６を介して第２モータ１２の出力軸１４が接続されており、第２モータ１２から得られる動力がギア１６と第２切替部３２を介して第２サンギアＳ２に伝達可能となっている。

さらに、図１に例示する遊星歯車機構２０は、第１サンギアＳ１と噛み合う内側ピニオン（内側プラネタリピニオン）Ｐｉと、第２サンギアＳ２と噛み合う外側ピニオン（外側プラネタリピニオン）Ｐｏを備えている。なお、対応関係にある内側ピニオンＰｉと外側ピニオンＰｏも互いに噛み合っている。また、図１に例示する遊星歯車機構２０は、外側ピニオンＰｏと内側ピニオンＰｉを回転可能に支持するキャリア（プラネタリキャリア）Ｃａを備えている。

図１に例示する遊星歯車機構２０の３要素である第１サンギアＳ１と第２サンギアＳ２とキャリアＣａは、例えば共通の回転軸線周りを回転する。また、図１の構成例では、キャリアＣａが出力ギア４０を備えている。出力ギア４０は、例えば減速比を変更可能にするための変速機構を介して、駆動輪５０に接続されている。

図２は、車両駆動装置の基本的な動作例を示す図である。図２には、図１の車両駆動装置１００により実現される各動作モードの具体例に対応した共線図が示されている。図２において、各動作モードに対応した共線図は、図１の遊星歯車機構２０が備える第１サンギアＳ１と第２サンギアＳ２とキャリアＣａの回転数（回転速度）の関係を示している。

図２（Ａ）の単独モードでは、第１モータ１１の動力Ｆ１が第１サンギアＳ１に伝達されている。また、第１切替部３１により第２サンギアＳ２の回転が抑制されており、第２切替部３２が第２モータ１２の動力を第２サンギアＳ２へ伝達しない状態に切り替えられており、第３切替部３３が第２モータ１２の動力を第１サンギアＳ１へ伝達しない状態に切り替えられている。

図２（Ａ）の単独モードでは、第１モータ１１が車両の前進方向に対応した動力Ｆ１（前方向の駆動トルク）を掛けると、第１切替部３１の抑制により回転を停止（回転数ゼロ）している第２サンギアＳ２に動力Ｆ１に釣り合う反動力（反トルク）が掛かり、動力Ｆ１とその反動力の合計動力（合計トルク）がキャリアＣａから出力される。

これにより、図２（Ａ）の単独モードでは、第１モータ１１と第２モータ１２のうちの第１モータ１１のみから得られる動力Ｆ１を利用した車両の駆動が実現される。

図２（Ｂ）の低速モードでは、第１モータ１１の動力Ｆ１が第１サンギアＳ１に伝達されている。また、第１切替部３１により第２サンギアＳ２の回転が抑制されており、第２切替部３２が第２モータ１２の動力を第２サンギアＳ２へ伝達しない状態に切り替えられており、第３切替部３３が第２モータ１２の動力Ｆ２を第１サンギアＳ１へ伝達する状態に切り替えられている。

図２（Ｂ）の低速モードでは、第１モータ１１と第２モータ１２が車両の前進方向に対応した動力Ｆ１と動力Ｆ２を掛けると、第１切替部３１の抑制により回転を停止（回転数ゼロ）している第２サンギアＳ２に動力Ｆ１と動力Ｆ２の加算動力に釣り合う反動力（反トルク）が掛かり、加算動力とその反動力の合計動力（合計トルク）がキャリアＣａから出力される。

これにより、第２サンギアＳ２の回転を抑制して第１モータ１１から得られる動力Ｆ１と第２モータ１２から得られる動力Ｆ２を第１サンギアＳ１へ伝達して第１サンギアＳ１へ伝達を回転させる動作モードの具体例が実現される。図２（Ｂ）の低速モードでは、図２（Ａ）の単独モードの場合よりも大きな合計動力がキャリアＣａから出力される。

図２（Ｃ）の高速モードでは、第１モータ１１の動力Ｆ１が第１サンギアＳ１に伝達されている。また、第１切替部３１が第２サンギアＳ２の回転を抑制しない状態とされており、第２切替部３２が第２モータ１２の動力Ｆ２を第２サンギアＳ２へ伝達する状態に切り替えられ、第３切替部３３が第２モータ１２の動力を第１サンギアＳ１へ伝達しない状態に切り替えられている。

図２（Ｃ）の高速モードでは、第１モータ１１と第２モータ１２が車両の前進方向に対応した動力Ｆ１と動力Ｆ２を掛けると、第１サンギアＳ１に動力Ｆ１が伝達されて第２サンギアＳ２に動力Ｆ２が伝達される。

これにより、第２サンギアＳ２の回転を抑制せずに、第１モータ１１から得られる動力Ｆ１を第１サンギアＳ１へ伝達して第２モータ１２から得られる動力Ｆ２を第２サンギアＳ２へ伝達することにより、第１サンギアＳ１と第２サンギアＳ２を回転させる動作モードの具体例が実現される。

図２（Ｃ）の高速モードでは、例えば、第１サンギアＳ１に動力Ｆ１を伝達する第１モータ１１が最高回転数（許容される回転数の上限）に達した場合でも、第２モータ１２から伝達される動力Ｆ２により第２サンギアＳ２が回転するため、例えば、図２（Ａ）の単独モードと図２（Ｂ）の低速モードの場合よりも、キャリアＣａを高い回転数域（高車速）で駆動することができる。

図３は、車両駆動装置の具体例１を示す図である。図３には、図１に例示する車両駆動装置１００の基本的な構成例から得られる具体例１が図示されている。図３の具体例１では、第１切替部３１（図１）が第１クラッチＣ１を備え、第２切替部３２（図１）が第２クラッチＣ２を備え、第３切替部３３（図１）が第３クラッチＣ３を備えている。

図３の具体例１では、車両の固定端と第２サンギアＳ２との間で係合と解放を選択的に切り替える第１クラッチＣ１が設けられている。そして、第１クラッチＣ１を係合することにより第２サンギアＳ２の回転が阻止され、第１クラッチＣ１を解放することにより第２サンギアＳ２の回転が許容される。

また、図３の具体例１では、第２モータ１２の出力軸１４と第２サンギアＳ２との間で係合と解放を選択的に切り替える第２クラッチＣ２が設けられている。そして、第２クラッチＣ２を係合することにより第２モータ１２の動力が第２サンギアＳ２へ伝達される状態となり、第２クラッチＣ２を解放することにより第２モータ１２から第２サンギアＳ２へ動力が伝達されない状態となる。

また、図３の具体例１では、第２モータ１２の出力軸１４と第１サンギアＳ１との間で係合と解放を選択的に切り替える第３クラッチＣ３が設けられている。そして、第３クラッチＣ３を係合することにより第２モータ１２の動力が第１サンギアＳ１へ伝達される状態となり、第３クラッチＣ３を解放することにより第２モータ１２から第１サンギアＳ１へ動力が伝達されない状態となる。

図４は、複数の動作モードの具体例１を示す図である。図４には、図３の車両駆動装置１００により実現される各動作モードの具体例に対応した共線図が示されている。図４において、各動作モードに対応した共線図は、図３の第２モータ１２と図３の遊星歯車機構２０が備える第１サンギアＳ１と第２サンギアＳ２とキャリアＣａの回転数（回転速度）の関係を示している。

図４（ａ）の低速２Ｍモードでは、第１モータ１１の動力Ｆ１が第１サンギアＳ１に伝達されている。また、第１クラッチＣ１の係合（ＯＮ）により第２サンギアＳ２の回転が阻止されており、第２クラッチＣ２の解放（ＯＦＦ）により第２モータ１２から第２サンギアＳ２へ動力が伝達されない状態に切り替えられており、第３クラッチＣ３の係合（ＯＮ）により第２モータ１２の動力Ｆ２が第１サンギアＳ１へ伝達される状態に切り替えられている。

図４（ａ）の低速２Ｍモードでは、第１モータ１１と第２モータ１２が車両の前進方向（後退方向でもよい）に対応した動力Ｆ１と動力Ｆ２を掛けると、第１クラッチＣ１により車両の固定端に係合されて回転を停止（回転数ゼロ）している第２サンギアＳ２に動力Ｆ１と動力Ｆ２の加算動力に釣り合う反動力（反トルク）が掛かり、加算動力とその反動力の合計動力（合計トルク）がキャリアＣａから出力される。

これにより、図４（ａ）の低速２Ｍモードでは、第１モータ１１と第２モータ１２の２つのモータ（２Ｍ）から得られる動力Ｆ１，Ｆ２を利用した車両の駆動と、第１モータ１１と第２モータ１２の２つのモータを利用した回生動作が実現される。また、図４（ａ）の低速２Ｍモードでは、図４に例示する他の動作モードよりも大きな駆動力を得ることができる。

図４（ｂ）の低速１Ｍモードでは、第１モータ１１の動力Ｆ１が第１サンギアＳ１に伝達されている。また、第１クラッチＣ１の係合（ＯＮ）により第２サンギアＳ２の回転が阻止されており、第２クラッチＣ２の解放（ＯＦＦ）により第２モータ１２から第２サンギアＳ２へ動力が伝達されない状態に切り替えられており、第３クラッチＣ３の解放（ＯＦＦ）により第２モータ１２の動力Ｆ２が第１サンギアＳ１へ伝達されない状態に切り替えられている。

図４（ｂ）の低速１Ｍモードでは、第１モータ１１が車両の前進方向（後退方向でもよい）に対応した動力Ｆ１を掛けると、第１クラッチＣ１により車両の固定端に係合されて回転を停止（回転数ゼロ）している第２サンギアＳ２に動力Ｆ１に釣り合う反動力（反トルク）が掛かり、動力Ｆ１とその反動力の合計動力（合計トルク）がキャリアＣａから出力される。

これにより、図４（ｂ）の低速１Ｍモードでは、第１モータ１１と第２モータ１２のうちの第１モータ１１のみ（１Ｍ）から得られる動力Ｆ１を利用した車両の駆動と、第１モータ１１を利用した回生動作が実現される。また、図４（ｂ）の低速１Ｍモードでは、車両の駆動に影響を与えないようにしつつ、第２モータ１２の回転数や動力などを所望の状態に制御することが可能になる。

図４（ｃ）の高速２Ｍモード１では、第１モータ１１の動力Ｆ１が第１サンギアＳ１に伝達されている。また、第１クラッチＣ１の解放（ＯＦＦ）により第２サンギアＳ２の回転が許容される状態とされており、第２クラッチＣ２の係合（ＯＮ）により第２モータ１２の動力Ｆ２が第２サンギアＳ２へ伝達される状態に切り替えられ、第３クラッチＣ３の解放（ＯＦＦ）により第２モータ１２の動力Ｆ２が第１サンギアＳ１へ伝達されない状態に切り替えられている。

図４（ｃ）の高速２Ｍモード１では、第１モータ１１と第２モータ１２が車両の前進方向（後退方向でもよい）に対応した動力Ｆ１と動力Ｆ２を掛けると、第１サンギアＳ１に動力Ｆ１が伝達されて第２サンギアＳ２に動力Ｆ２が伝達される。

図４（ｃ）の高速２Ｍモード１では、例えば、第１サンギアＳ１に動力Ｆ１を伝達する第１モータ１１が最高回転数（許容される回転数の上限）に達した場合でも、第２モータ１２から伝達される動力Ｆ２により第２サンギアＳ２が回転するため、例えば図４に例示する他の動作モードよりも、キャリアＣａを高い回転数域（高車速）で回転させて車両を駆動することができる。

また、図４（ｃ）の高速２Ｍモード１では、第１モータ１１と第２モータ１２の２つのモータを利用した回生動作を実現することができ、さらに、第１モータ１１と第２モータ１２の動作点を回転数方向に選択することも可能となっている。なお、図４（ｃ）の高速２Ｍモード１では、第１モータ１１と第２モータ１２の２つのモータのトルクをバランスさせて出力することが望ましい。

図４（ｄ）の高速２Ｍモード２では、第１モータ１１の動力Ｆ１が第１サンギアＳ１に伝達されている。また、第１クラッチＣ１の解放（ＯＦＦ）により第２サンギアＳ２の回転が許容される状態とされており、第２クラッチＣ２の係合（ＯＮ）により第２モータ１２の動力Ｆ２が第２サンギアＳ２へ伝達される状態に切り替えられ、第３クラッチＣ３の係合（ＯＮ）により第２モータ１２の動力Ｆ２が第１サンギアＳ１へ伝達される状態に切り替えられている。

図４（ｄ）の高速２Ｍモード２では、第１モータ１１と第２モータ１２が車両の前進方向（後退方向でもよい）に対応した動力Ｆ１と動力Ｆ２を掛けると、第１サンギアＳ１に動力Ｆ１が伝達され、第１サンギアＳ１と第２サンギアＳ２に動力Ｆ２が伝達される。

図４（ｄ）の高速２Ｍモード２では、第２クラッチＣ２の係合（ＯＮ）と第３クラッチＣ３の係合（ＯＮ）により、第１サンギアＳ１と第２サンギアＳ２の作動回転が固定されるため、第１モータ１１と第２モータ１２の２つのモータのトルクをバランスさせて出力しなくてもよい。また、図４（ｄ）の高速２Ｍモード２では、第１モータ１１と第２モータ１２の２つのモータを利用した回生動作を実現することもできる。

図４（ｅ）の停止モードでは、第１クラッチＣ１の係合（ＯＮ）により第２サンギアＳ２の回転が阻止されており、さらに、第２クラッチＣ２も係合（ＯＮ）され、第３クラッチＣ３も係合（ＯＮ）されている。

図４（ｅ）の停止モードでは、第１クラッチＣ１により第２サンギアＳ２が車両の固定端に係合されて第２サンギアＳ２の回転が阻止され、さらに、第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３により第１サンギアＳ１と第２サンギアＳ２が係合されて第１サンギアＳ１の回転も阻止される。これにより、キャリアＣａの回転が阻止される。

図４（ｅ）の停止モードでは、キャリアＣａの回転を阻止することができるため、例えば図４（ｅ）の停止モードにより車両のパーキングブレーキの機能が実現されてもよい。

図５は、車両駆動装置の具体例２を示す図である。図５には、図１に例示する車両駆動装置１００の基本的な構成例から得られる具体例２が図示されている。図５の具体例２では、第１切替部３１（図１）が第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１を備え、第２切替部３２（図１）が第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２を備え、第３切替部３３（図１）が第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３を備えている。

図５の具体例２では、車両の固定端と第２サンギアＳ２との間に第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１が設けられている。そして、第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１により、第２サンギアＳ２の正方向の回転が許容されて第２サンギアＳ２の負方向の回転が阻止される。

図５に例示する第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１は、第２サンギアＳ２の回転数が０以上（Ｓ２≧０）となるように第２サンギアＳ２の回転を拘束する。そして、第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１の係合時（Ｓ２＝０）に、第１サンギアＳ１の動力に釣り合う反動力が得られる。

また、図５の具体例２では、第２モータ１２の出力軸１４と第２サンギアＳ２との間に反転ギアＭ２ＣＧと第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２が設けられている。そして、反転ギアＭ２ＣＧと第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２により、第２モータ１２の出力軸１４の負方向の回転による動力が第２サンギアＳ２へ伝達され、第２モータ１２の出力軸１４の正方向の回転による動力は第２サンギアＳ２へ伝達されない。

図５に例示する第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２は、第２サンギアＳ２の回転数が反転ギアＭ２ＣＧの回転数以上（Ｓ２≧Ｍ２ＣＧ）となるように第２サンギアＳ２の回転を拘束する。そして、第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２の係合時（Ｓ２＝Ｍ２ＣＧ）に、第２モータ１２から得られる駆動力が第２サンギアＳ２に伝達される。

また、図５の具体例２では、第２モータ１２の出力軸１４と第１サンギアＳ１との間に正転ギアＭ２Ｇと第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３が設けられている。そして、正転ギアＭ２Ｇと第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３により、第２モータ１２の出力軸１４の正方向の回転による動力が第１サンギアＳ１へ伝達され、第２モータ１２の出力軸１４の負方向の回転による動力は第１サンギアＳ１へ伝達されない。

図５に例示する第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３は、第１サンギアＳ１の回転数が正転ギアＭ２Ｇの回転数以上（Ｓ１≧Ｍ２Ｇ）となるように第１サンギアＳ１の回転を拘束する。そして、第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３の係合時（Ｓ１＝Ｍ２Ｇ）に、第２モータ１２から得られる駆動力が第１サンギアＳ１に伝達される。

図６は、複数の動作モードの具体例２を示す図である。図６には、図５の車両駆動装置１００により実現される各動作モードの具体例に対応した共線図が示されている。図６において、各動作モードに対応した共線図は、図５の反転ギアＭ２ＣＧと正転ギアＭ２Ｇと図５の遊星歯車機構２０が備える第１サンギアＳ１と第２サンギアＳ２とキャリアＣａの回転数（回転速度）の関係を示している。

図６（Ａ）の低速モードでは、第１モータ１１の動力Ｆ１が第１サンギアＳ１に伝達されている。また、第２モータ１２が正方向に回転され、その正方向の回転による動力Ｆ２が、正転ギアＭ２Ｇと第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３により、第１サンギアＳ１へ伝達される。つまり、第２モータ１２が正方向に回転して正転ギアＭ２Ｇを駆動すると、第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３が作用して第１サンギアＳ１と正転ギアＭ２Ｇが噛み合う状態（Ｓ１＝Ｍ２Ｇ）となり、第２モータ１２から得られる動力Ｆ２が第１サンギアＳ１へ伝達される。

また、図６（Ａ）の低速モードでは、第２サンギアＳ２の回転数が反転ギアＭ２ＣＧの回転数よりも大きい（Ｓ２＞Ｍ２ＣＧ）ため、第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２が動力（トルク）を伝達しないフリー状態となる。さらに、第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１の係合により、第２サンギアＳ２の回転が阻止（Ｓ２＝０）され、第１サンギアＳ１の動力Ｆ１と動力Ｆ２の加算動力に釣り合う反動力（反トルク）が第２サンギアＳ２に掛かり、加算動力とその反動力の合計動力（合計トルク）がキャリアＣａから出力される。これにより、図６（Ａ）の低速モードでは、図６（Ｂ）の高速モードの場合よりも大きな合計動力をキャリアＣａから出力することができる。

図６（Ｂ）の高速モードでは、第１モータ１１の動力Ｆ１が第１サンギアＳ１に伝達されている。また、第２モータ１２が負方向に回転され、その負方向の回転による動力Ｆ２が、反転ギアＭ２ＣＧと第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２により、第２サンギアＳ２へ伝達される。つまり、第２モータ１２が負方向に回転して反転ギアＭ２ＣＧを駆動すると、第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２が作用して第２サンギアＳ２と反転ギアＭ２ＣＧが噛み合う状態（Ｓ２＝Ｍ２ＣＧ）となり、第２モータ１２から得られる動力Ｆ２が第２サンギアＳ２へ伝達される。

また、図６（Ｂ）の高速モードでは、第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１が第２サンギアＳ２の正方向の回転（Ｓ２＞０）を許容するフリー状態となる。さらに、第１サンギアＳ１の回転数が正転ギアＭ２Ｇの回転数よりも大きい（Ｓ１＞Ｍ２Ｇ）ため、第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３が動力（トルク）を伝達しないフリー状態となる。

図６（Ｂ）の高速モードでは、例えば、第１サンギアＳ１に動力Ｆ１を伝達する第１モータ１１が最高回転数（許容される回転数の上限）に達した場合でも、第２モータ１２から伝達される動力Ｆ２により第２サンギアＳ２が回転するため、例えば、図６（Ａ）の低速モードの場合よりもキャリアＣａを高い回転数域（高車速）で駆動することができる。

図６（Ｃ）には、図６（Ａ）の低速モードから図６（Ｂ）の高速モードへの変速動作の途中における共線図の具体例が図示されている。

図６（Ａ）の低速モードでは第２モータ１２が正方向に回転され、第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１が係合状態（Ｓ２＝０）となり、第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２がフリー状態（Ｓ２＞Ｍ２ＣＧ）となり、第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３が係合状態（Ｓ１＝Ｍ２Ｇ）となっている。

図６（Ａ）の低速モードから、第２モータ１２の正方向の回転数を小さくしていくと、図６（Ｃ）に示す変速動作の具体例となる。図６（Ｃ）に示す変速動作の具体例では、第２モータ１２の正方向の回転数が小さくなることにより正転ギアＭ２Ｇの回転数が小さくなる。これに伴い、第１サンギアＳ１の回転数が正転ギアＭ２Ｇの回転数よりも大きい（Ｓ１＞Ｍ２Ｇ）状態となり、低速モードで係合状態であった第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３がフリー状態となる。

なお、低速モードで係合状態であった第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１は、図６（Ｃ）に例示する変速動作の途中でも係合状態（Ｓ２＝０）であり、低速モードでフリー状態であった第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２は、図６（Ｃ）に例示する変速動作の途中でもフリー状態（Ｓ２＞Ｍ２ＣＧ）となっている。

図６（Ｃ）に例示する状態から、第２モータ１２の正方向の回転数を小さくして、さらに、第２モータ１２の回転方向を変更して負方向に回転させ、負方向の回転数（絶対値）を大きくしていくと、図６（Ｂ）の高速モードへ移行する。

図６（Ｂ）の高速モードでは第２モータ１２が負方向に回転されることにより、図６（Ｃ）の変速動作の途中で係合状態であった第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１がフリー状態（Ｓ２＞０）に切り替わり、図６（Ｃ）の変速動作の途中でフリー状態であった第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２が係合状態（Ｓ２＝Ｍ２ＣＧ）に切り替わる。図６（Ｃ）の変速動作の途中でフリー状態であった第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３は、図６（Ｂ）の高速モードでもフリー状態（Ｓ１＞Ｍ２Ｇ）となっている。

なお、高速モードから低速モードへ動作モードを切り替える場合には、高速モードで負方向に回転している第２モータ１２の回転数（絶対値）を小さくして、さらに、第２モータ１２の回転方向を変更して正方向に回転させ、正方向の回転数を大きくすればよい。

図６を利用して説明したように、図５の車両駆動装置１００では、第２モータ１２の回転方向を変更することにより、低速モードから高速モードへ又は高速モードから低速モードへの変速動作を実現することができる。また、図６（Ｃ）に例示したように、変速動作の途中では第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２と第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３が共にフリー状態となるため、第２モータ１２の回転方向の変更が出力トルクに悪影響を及ぼさない変速動作を実現することができる。また、図６（Ｃ）に例示したように、変速動作の途中でも第１モータ１１から得られる動力Ｆ１を利用した駆動が実現できる。

図７は、車両駆動装置の具体例３を示す図である。図７には、図１に例示する車両駆動装置１００の基本的な構成例から得られる具体例３が図示されている。図７の具体例３では、第１切替部３１（図１）が第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１と第１クラッチＣ１を備え、第２切替部３２（図１）が第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２と第２クラッチＣ２を備え、第３切替部３３（図１）が第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３と第３クラッチＣ３を備えている。

図７の具体例３では、車両の固定端と第２サンギアＳ２との間で係合と解放を選択的に切り替える第１クラッチＣ１が設けられており、さらに、車両の固定端と第２サンギアＳ２との間に第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１が設けられている。そして、第１クラッチＣ１または第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１を利用して第２サンギアＳ２の回転を抑制するか否かが選択的に切り替えられる。

また、図７の具体例３では、第２モータ１２の出力軸１４と第２サンギアＳ２との間で係合と解放を選択的に切り替える第２クラッチＣ２が設けられており、さらに、第２モータ１２の出力軸１４と第２サンギアＳ２との間に第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２が設けられている。そして、第２クラッチＣ２または第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２を利用して、第２モータ１２から得られる動力を第２サンギアＳ２へ伝達するか否かが選択的に切り替えられる。

また、図７の具体例３では、第２モータ１２の出力軸１４と第１サンギアＳ１との間で係合と解放を選択的に切り替える第３クラッチＣ３が設けられており、さらに、第２モータ１２の出力軸１４と第１サンギアＳ１との間に第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３が設けられている。そして、第３クラッチＣ３または第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３を利用して、第２モータ１２から得られる動力を第１サンギアＳ１へ伝達するか否かが選択的に切り替えられる。

図７に例示する車両駆動装置１００は、例えば、複数の動作モードの中から選択される動作モードで車両を駆動するにあたり、動作モードを維持する場合に第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３を利用し、動作モードを変更する場合に第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１と第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２と第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３を利用するようにしてもよい。

例えば、図７の具体例３において、動作モードを維持する場合に第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３を利用することにより、図４に例示する各動作モードが実現されてもよい。例えば図４（ａ）～（ｄ）の各動作モードによれば、駆動動作に加えて回生動作も実現することができる。

そして、図７の具体例３において、動作モードを変更する場合に第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１と第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２と第３ワンウェイクラッチＯＷＣ３を利用することにより、動作モード切り替え時の回転数の同期などが実現されてもよい。

以上、本発明の具体的な実施態様の一例を説明したが、上述した具体例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。

１１第１モータ、１２第２モータ、２０遊星歯車機構、３１第１切替部、３２第２切替部、３３第３切替部、１００車両駆動装置。

Claims

第１動力源と第２動力源から動力を得て車両を駆動する車両駆動装置であって、
第１サンギア、第２サンギア、前記第１サンギアと噛み合う第１ピニオン、前記第２サンギア及び前記第１ピニオンと噛み合う第２ピニオン、及び、前記第１ピニオンと前記第２ピニオンを回転可能に支持するキャリアを備えた遊星歯車機構と、
前記第１動力源から得られる動力を前記第１サンギアへ伝達する動力伝達部と、
前記第２サンギアの回転を抑制するか否かを選択的に切り替える第１切替部と、
前記第２動力源から得られる動力を前記第２サンギアへ伝達するか否かを選択的に切り替える第２切替部と、
前記第２動力源から得られる動力を前記第１サンギアへ伝達するか否かを選択的に切り替える第３切替部と、
を有する、
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項１に記載の車両駆動装置において、
前記第２サンギアの回転を抑制して前記第１動力源から得られる動力と前記第２動力源から得られる動力を前記第１サンギアへ伝達することにより、前記第１サンギアを回転させる動作モードと、
前記第２サンギアの回転を抑制せずに前記第１動力源から得られる動力を前記第１サンギアへ伝達して前記第２動力源から得られる動力を前記第２サンギアへ伝達することにより、前記第１サンギアと前記第２サンギアを回転させる動作モードと、
を含む複数の動作モードの中から選択される動作モードで車両を駆動する、
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項１または２に記載の車両駆動装置において、
前記第１切替部は、車両の固定端と前記第２サンギアとの間で係合と解放を選択的に切り替える第１クラッチを備え、第１クラッチを係合して前記第２サンギアの回転を阻止し、第１クラッチを解放して前記第２サンギアの回転を許容し、
前記第２切替部は、前記第２動力源の出力軸と前記第２サンギアとの間で係合と解放を選択的に切り替える第２クラッチを備え、第２クラッチを係合して前記第２動力源の動力を前記第２サンギアへ伝達し、第２クラッチを解放して前記第２動力源から前記第２サンギアへ動力が伝達されないようにし、
前記第３切替部は、前記第２動力源の出力軸と前記第１サンギアとの間で係合と解放を選択的に切り替える第３クラッチを備え、第３クラッチを係合して前記第２動力源の動力を前記第１サンギアへ伝達し、第３クラッチを解放して前記第２動力源から前記第１サンギアへ動力が伝達されないようにする、
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項３に記載の車両駆動装置において、
前記第１クラッチを係合して前記第２クラッチを解放して前記第３クラッチを係合することにより、前記第２サンギアの回転を阻止して前記第１動力源の動力と前記第２動力源の動力で前記第１サンギアを回転させる動作モードを実現し、
前記第１クラッチを解放して前記第２クラッチを係合して前記第３クラッチを解放することにより、前記第１動力源の動力で前記第１サンギアを回転させて前記第２動力源の動力で前記第２サンギアを回転させる動作モードを実現する、
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項３または４に記載の車両駆動装置において、
前記第１クラッチを係合して前記第２クラッチを解放して前記第３クラッチを解放することにより、前記第２サンギアの回転を阻止して前記第１動力源の動力で前記第１サンギアを回転させる動作モードを実現し、
前記第１クラッチを解放して前記第２クラッチを係合して前記第３クラッチを係合することにより、前記第１動力源の動力と前記第２動力源の動力で前記第１サンギアを回転させて前記第２動力源の動力で前記第２サンギアを回転させる動作モードを実現する、
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項１または２に記載の車両駆動装置において、
前記第１切替部は、車両の固定端と前記第２サンギアとの間に設けられた第１ワンウェイクラッチを備え、第１ワンウェイクラッチにより、前記第２サンギアの正方向の回転を許容して前記第２サンギアの負方向の回転を阻止し、
前記第２切替部は、前記第２動力源の出力軸と前記第２サンギアとの間に設けられた反転ギアと第２ワンウェイクラッチを備え、反転ギアと第２ワンウェイクラッチにより、前記第２動力源の出力軸の負方向の回転による動力を前記第２サンギアへ伝達し、前記第２動力源の出力軸の正方向の回転による動力が前記第２サンギアへ伝達されないようにし、
前記第３切替部は、前記第２動力源の出力軸と前記第１サンギアとの間に設けられた正転ギアと第３ワンウェイクラッチを備え、正転ギアと第３ワンウェイクラッチにより、前記第２動力源の出力軸の正方向の回転による動力を前記第１サンギアへ伝達し、前記第２動力源の出力軸の負方向の回転による動力が前記第１サンギアへ伝達されないようにする、
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項６に記載の車両駆動装置において、
前記第２動力源の出力軸を正方向に回転させることにより、前記第２サンギアの回転を阻止して前記第１動力源の動力と前記第２動力源の動力で前記第１サンギアを正方向に回転させる動作モードを実現し、
前記第２動力源の出力軸を負方向に回転させることにより、前記第１動力源の動力で前記第１サンギアを正方向に回転させて前記第２動力源の動力で前記第２サンギアを正方向に回転させる動作モードを実現する、
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項６または７に記載の車両駆動装置において、
前記第１動力源の動力で前記第１サンギアを正方向に回転させつつ前記第２動力源の出力軸の回転方向を変更することにより動作モードを切り替える変速動作を実現する、
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項１または２に記載の車両駆動装置において、
前記第１切替部は、車両の固定端と前記第２サンギアとの間で係合と解放を選択的に切り替える第１クラッチと、車両の固定端と前記第２サンギアとの間に設けられた第１ワンウェイクラッチを備え、第１クラッチまたは第１ワンウェイクラッチを利用して前記第２サンギアの回転を抑制するか否かを選択的に切り替え、
前記第２切替部は、前記第２動力源の出力軸と前記第２サンギアとの間で係合と解放を選択的に切り替える第２クラッチと、前記第２動力源の出力軸と前記第２サンギアとの間に設けられた第２ワンウェイクラッチを備え、第２クラッチまたは第２ワンウェイクラッチを利用して前記第２動力源から得られる動力を前記第２サンギアへ伝達するか否かを選択的に切り替え、
前記第３切替部は、前記第２動力源の出力軸と前記第１サンギアとの間で係合と解放を選択的に切り替える第３クラッチと、前記第２動力源の出力軸と前記第１サンギアとの間に設けられた第３ワンウェイクラッチを備え、第３クラッチまたは第３ワンウェイクラッチを利用して前記第２動力源から得られる動力を前記第１サンギアへ伝達するか否かを選択的に切り替える、
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項９に記載の車両駆動装置において、
複数の動作モードの中から選択される動作モードで車両を駆動するにあたり、
動作モードを維持する場合に前記第１クラッチと前記第２クラッチと前記第３クラッチを利用し、
動作モードを変更する場合に前記第１ワンウェイクラッチと前記第２ワンウェイクラッチと前記第３ワンウェイクラッチを利用する、
ことを特徴とする車両駆動装置。