JPWO2016063623A1 - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Abstract

動力伝達効率を向上させながら多様な走行モードの設定が可能なハイブリッド駆動装置を提供する。エンジン（１０）と、第１、第２モータジェネレータ（２０−１、２０−２）と、サンギヤ（Ｓ）に第１モータジェネレータ（２０−１）の出力軸（２１−１）が連結され、リングギヤ（Ｒ）にエンジン（１０）の出力軸（１１）及び第２モータジェネレータ（２０−２）の出力軸（２１−２）が連結され、キャリア（Ｃ）に無段変速機構（４０）の入力軸（４２）が連結された遊星歯車機構（３０）と、を備えたハイブリッド駆動装置（１）において、エンジン（１０）の出力軸（１１）とリングギヤ（Ｒ）との係合・非係合を切替可能な第１クラッチ（Ｃ１）と、キャリア（Ｃ）とリングギヤ（Ｒ）との係合・非係合を切替可能な第２クラッチ（Ｃ２）と、無段変速機構（４０）の入力軸（４２）上で係合・非係合を切替可能な第３クラッチ（Ｃ３）とを備えた。

Description

本発明は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、電動モータ及びジェネレータとして機能するモータジェネレータとを備えたハイブリッド駆動装置に関する。

従来、例えば特許文献１に示すように、燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、電動モータ及びジェネレータとして機能するモータジェネレータと、エンジンとモータジェネレータから入力した駆動力を合成して出力可能な遊星歯車機構（プラネタリギヤ）と、遊星歯車機構からの駆動力による回転を変速して駆動輪側へ出力可能な変速機構とを備えた車両用のハイブリッド駆動装置がある。特許文献１に記載のハイブリッド駆動装置では、遊星歯車機構のサンギヤにモータジェネレータの出力軸が連結され、リングギヤにエンジンの出力軸が連結され、キャリアに無段変速機構の入力軸が連結されている。そして、このハイブリッド駆動装置では、エンジンの出力軸とリングギヤとの係合・非係合を切替可能な第１クラッチと、キャリアとリングギヤとの係合・非係合を切替可能な第２クラッチとを備えている。

この特許文献１に記載のハイブリッド駆動装置では、相対速度が比較的に小さい遊星歯車機構のリングギヤとキャリアとの間、又はサンギヤとキャリアとの間に第２クラッチを設けている。これにより、第２クラッチが非係合状態での摩擦材の差回転（スベリ速度）が小さくなるので、第２クラッチでの摩擦損失を少なく抑えることができ、その分、ハイブリッド駆動装置の動力伝達効率を向上させることができる。

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では、第１クラッチおよび第２クラッチの係合時に遊星歯車機構のリングギヤに回転が生じているため、当該リングギヤとケーシングなど固定側の部材との間に設けているブレーキの摩擦材に差回転（スベリ速度）が生じる。しかしながら、この特許文献１に記載のハイブリッド駆動装置では、リングギヤをケーシングなどの固定側の部材に対して固定するためのブレーキを備えている以上、当該ブレーキに生じる差回転（スベリ速度）を根本的を無くすことはできないため、当該ブレーキに差回転による損失が生じてしまう。特に、第１クラッチと第２クラッチの係合時にブレーキに差回転が生じることで損失が生じる。したがって、遊星歯車機構のリングギヤをケーシングなどの固定側の部材に対して固定するためのブレーキを備えた特許文献１に記載のハイブリッド駆動装置の構造を見直すことで、損失をより低く抑えて更なる動力伝達効率の向上を図ることができるハイブリッド駆動装置を実現する余地がある。

さらに、特許文献１に記載のハイブリッド駆動装置では、モータ（モータジェネレータ）の駆動力による発進（ハイブリッド駆動装置を搭載した車両の発進）の際には、モータの回転数を零から上昇させる領域を用いての発進になる。しかしながら、一般的に、モータの効率は、回転数が零から上昇する領域の効率よりも他の領域の効率の方が良い。そのため、特許文献１に記載のハイブリッド駆動装置では、その構成を改良することで、モータの駆動力を用いた走行モードでの効率をより高くすることが可能である。

特開２０１３−３２１１９号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来構造のハイブリッド駆動装置において、遊星歯車機構のリングギヤと固定側の部材との間に設けていたブレーキに生じていた動力伝達損失を改善することができ、また、モータの駆動力を用いた走行モードにおける効率を更に高めることができるハイブリッド駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明にかかるハイブリッド駆動装置は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジン（１０）と、電動モータ及びジェネレータとして機能する第１モータジェネレータ（２０−１）及び第２モータジェネレータ（２０−２）と、サンギヤ（Ｓ）とリングギヤ（Ｒ）とキャリア（Ｃ）の三要素を有する遊星歯車機構（３０）と、前記遊星歯車機構（３０）に連結された第１回転軸（４２）と駆動輪（６０，６０）側に繋がる第２回転軸（４４）のいずれか一方から入力した回転を変速して他方へ出力する変速機構（４０）と、を備え、前記遊星歯車機構（３０）は、前記サンギヤ（Ｓ）に前記第１モータジェネレータ（２０−１）の回転軸（２１−１）が連結され、前記リングギヤ（Ｒ）に前記第２モータジェネレータ（２０−２）の回転軸（２１−２）及び前記エンジン（１０）の出力軸（１１）が連結され、前記キャリア（Ｃ）に前記変速機構（４０）の前記第１回転軸（４２）が連結されており、前記エンジン（１０）の出力軸（１１）と前記遊星歯車機構（３０）の前記リングギヤ（Ｒ）との間で係合・非係合を切替可能な第１クラッチ（Ｃ１）と、前記遊星歯車機構（３０）の前記キャリア（Ｃ）と前記リングギヤ（Ｒ）との間で係合・非係合を切替可能な第２クラッチ（Ｃ２）と、を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかるハイブリッド駆動装置は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジン（１０）と、電動モータ及びジェネレータとして機能する第１モータジェネレータ（２０−１）及び第２モータジェネレータ（２０−２）と、サンギヤ（Ｓ）とリングギヤ（Ｒ）とキャリア（Ｃ）の三要素を有する遊星歯車機構（３０）と、前記遊星歯車機構（３０）に連結された第１回転軸（４２）と駆動輪（６０，６０）側に繋がる第２回転軸（４４）のいずれか一方から入力した回転を変速して他方へ出力する変速機構（４０）と、を備え、前記遊星歯車機構（３０）は、前記サンギヤ（Ｓ）に前記第１モータジェネレータ（２０−１）の回転軸（２１−１）が連結され、前記リングギヤ（Ｒ）に前記第２モータジェネレータ（２０−２）の回転軸（２１−２）及び前記エンジン（１０）の出力軸（１１）が連結され、前記キャリア（Ｃ）に前記変速機構（４０）の前記第１回転軸（４２）が連結されており、前記エンジン（１０）の出力軸（１１）と前記遊星歯車機構（３０）の前記リングギヤ（Ｒ）との間で係合・非係合を切替可能な第１クラッチ（Ｃ１）と、前記遊星歯車機構（３０）の前記キャリア（Ｃ）と前記サンギヤ（Ｓ）との間で係合・非係合を切替可能な第２クラッチ（Ｃ２）と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかるハイブリッド駆動装置によれば、電動モータ及びジェネレータとして機能する第１モータジェネレータに加えて第２モータジェネレータを備え、遊星歯車機構のサンギヤに第１モータジェネレータの回転軸を連結し、リングギヤに第２モータジェネレータの回転軸及びエンジンの出力軸を連結し、キャリアに変速機構の第１回転軸を連結している。そのうえで、エンジンの出力軸とリングギヤとの間に第１クラッチを設け、キャリアとサンギヤとの間に第２クラッチを設けた構成を採用している。これにより、特許文献１に記載の従来構成のハイブリッド駆動装置と比較して、リングギヤとケーシングなど固定側の部材との間に設けていたブレーキを省略した構成を実現している。したがって、当該ブレーキに生じていた差回転（スベリ速度）による動力伝達の損失を根本的に無くすことができる。よって、特に、第１クラッチと第２クラッチの係合時にブレーキに生じていた差回転による損失を無くすことができるので、ハイブリッド駆動装置の損失をより低く抑えて動力伝達効率の向上を図ることができる。

また、本発明にかかるハイブリッド駆動装置によれば、遊星歯車機構のリングギヤに第２モータジェネレータの回転軸を連結した構成を採用していることで、リングギヤが常時回転可能な状態となっている。これに対して、従来のハイブリッド駆動装置の構成では、リングギヤがブレーキで固定され得る構造であったため、モータジェネレータの駆動力による車両の発進において、当該モータジェネレータの回転数が零から上昇する領域を用いての発進（ハイブリッド駆動装置を搭載した車両の発進）となっていたのに対して、本願の上記構成によれば、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとの効率の高い回転域を用いての発進が可能となる。したがって、ハイブリッド駆動装置を搭載した車両の発進における動力伝達効率を高めることができる。

また、本発明にかかる上記のハイブリッド駆動装置では、前記第１回転軸（４２）上又は前記第２回転軸（４４）上で係合・非係合を切替可能な第３クラッチ（Ｃ３，Ｃ３´）を更に備えてよい。この構成によれば、当該第３クラッチを非係合とすることで、遊歯車機構から駆動輪側に伝達される動力を遮断することが可能となる。したがって、第３クラッチを非係合とした状態で、エンジンの駆動力を用いてモータジェネレータによる発電を行い、蓄電池の充電を行うことが可能となる。

また、本発明にかかるハイブリッド駆動装置では、前記変速機構（４０）は、前記第１回転軸（４２）に繋がる駆動プーリ（４１）と、前記第２回転軸（４４）に繋がる従動プーリ（４３）と、前記駆動プーリ（４１）と前記従動プーリ（４３）との間に架け渡されたベルト（４８）とを有するベルト式の無段変速機構（４０）であってよい。

その場合、前記第３クラッチ（Ｃ３）を前記変速機構（４０）の前記第１回転軸（４２）上に設けることができる。この構成によれば、第３クラッチを非係合とすることで、遊星歯車機構からベルト式の無段変速機構に入力する駆動力（入力トルク）を制限することが可能となる。これにより、ベルト式無段変速機構への入力トルクの複雑な制御や推定を行うことなく、ベルト式無段変速機構のスリップ保障などの機能保障が可能となる。

あるいは、前記第３クラッチ（Ｃ３）を前記変速機構（４０）の第２回転軸（４４）上に設けることができる。この構成によれば、第３クラッチを非係合とすることで、遊星歯車機構から伝達される動力で無段変速機構を回転させた状態のまま、無段変速機構から駆動輪への動力伝達を遮断することが可能となる。これにより、駆動輪への動力伝達を遮断する際の無段変速機構のレシオ（プーリレシオ）を、次回駆動輪への動力伝達を再開するときのレシオに戻せることを条件に無段変速機構の制御を行う必要がなくなる。
すなわち、第３クラッチを非係合として駆動輪への動力伝達を遮断している間にも、無段変速機構のレシオの変更が可能となるので、次回駆動輪への動力伝達を再開するときのレシオが登坂走行時や減速回生時の低速側レシオであっても、駆動輪への動力伝達を遮断する前の無段変速機構のレシオをそのときの走行に最適なレシオに設定できる。したがって、車両のドライバビリティに影響を与えることなく、減速エネルギの回生などを行うことが可能となる。

また、次回駆動輪への動力伝達を再開するときに無段変速機構のレシオを低速側レシオに戻すための手段として、モータジェネレータで低速走行時のトルクを補う必要が無い。したがって、その点を考慮してモータジェネレータの出力余裕を確保する必要がないので、モータジェネレータの低出力化及び小型化を図ることが可能となる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明にかかるハイブリッド駆動装置によれば、従来構造のハイブリッド駆動装置において、遊星歯車機構のリングギヤと固定側の部材との間に設けていたブレーキに生じていた動力伝達損失を改善することができ、モータジェネレータの駆動力を用いた走行モードにおける効率を更に高めることができる。

本発明の第１実施形態にかかるハイブリッド駆動装置の構成を示すスケルトン図である。 遊星歯車機構の各要素の速度関係を示す共線図である。 ハイブリッド駆動装置の走行モードとクラッチおよびブレーキの作動状態と関係を説明するための図（一覧表）である。 各走行モードにおける遊星歯車機構の各要素の速度関係を示す共線図である。 本発明の第２実施形態にかかるハイブリッド駆動装置の構成を示すスケルトン図である。 本発明の第３実施形態にかかるハイブリッド駆動装置の構成を示すスケルトン図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかるハイブリッド駆動装置の構成を示すスケルトン図である。また、図２は、ハイブリッド駆動装置が備える遊星歯車機構の各要素の速度関係を示す共線図（速度線図）である。図１に示すハイブリッド駆動装置１は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジン１０と、電動モータ及びジェネレータとして機能する第１モータジェネレータ（ＭＯＴ１）２０−１及び第２モータジェネレータ（ＭＯＴ２）２０−２と、サンギヤＳとリングギヤＲとキャリアＣの三要素を有するシングルピニオン型の遊星歯車機構（プラネタリギヤ）３０と、駆動プーリ４１と従動プーリ４３との間に架け渡されたベルト４８を有するベルト式の無段変速機構４０とを備えて構成されている。

遊星歯車機構３０のサンギヤＳには、第１モータジェネレータ２０−１の出力軸（回転軸）２１−１が連結されており、キャリアＣには、無段変速機構４０の駆動プーリ４１に繋がる入力軸（第１回転軸）４２が連結されている。また、リングギヤＲは、第１クラッチＣ１を介してエンジン１０の出力軸１１に連結されるようになっており、かつ、第２クラッチＣ２を介して無段変速機構４０の入力軸４２にも連結されるようになっている。また、リングギヤＲは、第２モータジェネレータ（ＭＯＴ２）２０−２の出力軸（回転軸）２１−２に連結されている。

さらに、無段変速機構４０の従動プーリ４３に繋がる出力軸（第２回転軸）４４上には、カウンタ歯車４７と噛合する出力歯車４５が設けられている。カウンタ歯車４７は、ディファレンシャル装置（差動装置）５０のリングギヤ５１に噛合している。ディファレンシャル装置５０は、カウンタ歯車４７からの駆動力を左右の駆動輪６０，６０に配分するようになっている。そして、無段変速機構４０の出力軸４４上（従動プーリ４３と出力歯車４５との間）には、第３クラッチＣ３が設けられている。

すなわち、図１に示すハイブリッド駆動装置１の遊星歯車機構３０では、第１モータジェネレータ２０−１の出力軸２１−１が連結されたサンギヤＳと、エンジン１０の出力軸１１及び第２モータジェネレータ２０−２の出力軸２１−２が連結されたリングギヤＲとが入力部材になっており、無段変速機構４０の入力軸４２に連結されたキャリアＣが出力部材になっている。そして、第１クラッチＣ１でエンジン１０の出力軸１１とリングギヤＲとの係合・非係合を切り替え可能となっており、第２クラッチＣ２でキャリアＣとリングギヤＲとの係合・非係合を切り替え可能となっている。また、第３クラッチＣ３で無段変速機構４０から駆動輪６０，６０側への駆動力の伝達有無を切り替え可能となっている。なお、上記の第１乃至第３クラッチＣ１〜Ｃ３には、詳細な図示は省略するが、油圧アクチュエータによって摩擦係合する構成の単板式あるいは多板式の油圧摩擦クラッチを用いることができる。その他にも電磁クラッチなどを用いてもよい。

図３は、図１に示すハイブリッド駆動装置１の走行モードと第１乃至第３クラッチＣ１〜Ｃ３の作動状態、及び第１モータジェネレータ（ＭＯＴ１）２０−１と第２モータジェネレータ（ＭＯＴ２）２０−２の作動状態との関係を示す図（一覧表）である。また、図４は、ハイブリッド駆動装置１の各走行モードにおける遊星歯車機構３０の各要素の速度関係を示す共線図（速度線図）である。図３では、●印が各クラッチの係合状態を示し、×印が非係合（解放）状態を示している。ハイブリッド駆動装置１では、第１乃至第３クラッチＣ１〜Ｃ３の作動状態（係合・非係合状態）と第１モータジェネレータ（ＭＯＴ１）２０−１及び第２モータジェネレータ（ＭＯＴ２）２０−２の作動状態とに応じて、図３の一覧表に示す各走行モードが成立する。すなわち、変速レンジが「Ｓ」レンジ又は「Ｄ」レンジのときには、「モータ走行モード（前進減速）」、「モータ走行モード（前進直結）」、「パラレルＨＶモード（直結モード）」、「パワースプリットモード」、「エンジン走行モード」、「回生ブレーキモード」のいずれかが成立し、変速レンジが「Ｎ」レンジ又は「Ｐ」レンジのときには、「ニュートラル」又は「充電／エンジン始動モード」のいずれかが成立し、変速レンジが「Ｒ」レンジのときには、「モータ走行モード（後進）」が成立する。なお、「Ｓ」レンジ又は「Ｄ」レンジ及び「Ｒ」レンジでは、いずれの走行モードでも第３クラッチＣ３は係合状態としておく一方、「Ｎ」レンジ又は「Ｐ」レンジでは、いずれの走行モードでも第３クラッチＣ３は非係合（解放）状態としておく。以下、各走行モードについて詳細に説明する。

「モータ走行モード（前進減速）」では、第２モータジェネレータ（ＭＯＴ２）２０−２をオン（回転）すると共に、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を解放した状態で、第１モータジェネレータ（ＭＯＴ１）２０−１を正転駆動する。これにより、第１モータジェネレータ２０−１の駆動力と第２モータジェネレータ２０−２の駆動力とを合わせた駆動力が遊星歯車機構３０及び無段変速機構４０を介して駆動輪６０，６０側に伝達され、第１モータジェネレータ２０−１及び第２モータジェネレータ２０−２の駆動力で車両を前進走行させる。そして、この「モータ走行モード（前進減速）」では、図４（ａ）の共線図に示すように、サンギヤＳに入力された第１モータジェネレータ２０−１の出力軸２１−１の回転が減速されてキャリアＣから無段変速機構４０へ出力される。このように、本実施形態のハイブリッド駆動装置１では、遊星歯車機構３０で第１モータジェネレータ２０−１の出力軸２１−１の回転が減速されて出力されるように構成したことで、第１モータジェネレータ２０−１を大型化することなく、この「モータ走行モード（前進減速）」において、特に車両の発進時に大きなトルクを得ることができる。

また、この「モータ走行モード（前進減速）」では、第１モータジェネレータ２０−１が所定回転数Ｎ１（Ｎ１＞０）のときにキャリアＣの回転数が０になり、そこから第１モータジェネレータ２０−１の回転数を上げると、キャリアＣの回転数が次第に高くなる。したがって、第１モータジェネレータ２０−１の回転数を上記の所定回転数Ｎ１から上昇させることで車両を発進させることができる。これにより、第１モータジェネレータ２０−１及び第２モータジェネレータ２０−２の駆動力による車両の発進において、第１モータジェネレータ２０−１又は第２モータジェネレータ２０−２の回転数が０から上昇する領域を用いずに車両を発進させることができる。したがって、第１モータジェネレータ２０−１と第２モータジェネレータ２０−２との効率の高い回転域を用いての車両の発進が可能となる。

「モータ走行モード（前進直結）」では、第２クラッチＣ２を係合すると共に、第１クラッチＣ１を解放し、かつ第２モータジェネレータ２０−２をオフ（停止）した状態で、第１モータジェネレータ２０−１を正転駆動する。これにより、第１モータジェネレータ２０−１の駆動力が遊星歯車機構３０及び無段変速機構４０を介して駆動輪６０，６０側に伝達され、第１モータジェネレータ２０−１の駆動力のみで車両を前進走行させる。そして、この「モータ走行モード（前進直結）」では、第２クラッチＣ２の係合によって遊星歯車機構３０のリングギヤＲとキャリアＣとサンギヤＳの三要素が一体的に回転するようになっている。したがって、図４（ｂ）の速度線図に示すように、サンギヤＳに入力された第１モータジェネレータ２０−１の出力軸２１−１の回転が等速でキャリアＣから無段変速機構４０へ出力される。このように、本実施形態のハイブリッド駆動装置１では、第２クラッチＣ２の係合によって遊星歯車機構３０の構成要素であるサンギヤＳ、キャリアＣ、リングギヤＲが一体的に回転するため、この「モータ走行モード（前進直結）」において、第１モータジェネレータ２０−１による減速回生時に大きなエネルギの効率的な回生が可能となる。

「パラレルＨＶモード（直結モード）」では、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を係合すると共に、第２モータジェネレータ２０−２をオフ（停止）した状態で、第１モータジェネレータ２０−１を電動モータ又はジェネレータとして動作させる。この「パラレルＨＶモード（直結モード）」では、図４（ｃ）の共線図に示すように、第２クラッチＣ２の係合によって遊星歯車機構３０のリングギヤＲとキャリアＣとサンギヤＳの三要素が一体的に回転するようになっている。そして、第１モータジェネレータ２０−１を電動モータとして動作させる場合は、第１モータジェネレータ２０−１を正転駆動することで、遊星歯車機構３０で合成された第１モータジェネレータ２０−１の駆動力とエンジン１０の駆動力とが無段変速機構４０を介して駆動輪６０，６０に伝達されて車両が前進走行する。一方、第１モータジェネレータ２０−１をジェネレータとして動作させる場合には、リングギヤＲに入力されたエンジン１０の出力軸１１の回転が等速でキャリアＣから無段変速機構４０へ出力されることで、車両が前進走行し、その際にリングギヤＲと一体的に回転するサンギヤＳから第１モータジェネレータ２０−１の出力軸２１−１に伝達される駆動力で、第１モータジェネレータ２０−１による発電が行われる。

「パワースプリットモード」では、第１クラッチＣ１を係合して第２クラッチＣ２を解放すると共に、第２モータジェネレータ２０−２をＯＮ（回転）した状態で、第１モータジェネレータ２０−１を逆転駆動する。これにより、遊星歯車機構３０で合成された第１モータジェネレータ２０−１の駆動力とエンジン１０の駆動力及び第２モータジェネレータ２０−２の駆動力とが無段変速機構４０を介して駆動輪６０，６０に伝達され、第１モータジェネレータ２０−１の駆動力とエンジン１０の駆動力及び第２モータジェネレータ２０−２の駆動力との両方で車両が前進走行する。この「パワースプリットモード」では、図４（ｄ）の共線図に示すように、エンジン１０の出力軸１１の回転及び第２モータジェネレータ２０−２の出力軸２１−２の回転に対して減速された回転がキャリアＣから無段変速機構４０へ出力される。つまり、同図における点線の共線図に示す状態では、エンジン１０の出力軸１１及び第２モータジェネレータ２０−２の出力軸２１−２に連結しているリングギヤＲは回転数Ｎ２（Ｎ２＞０）で正転しており、無段変速機４０の入力軸４２に連結しているキャリアＣの回転はゼロであり、車両は停止状態にある。このとき、第１モータジェネレータ２０−１に連結しているサンギヤＳは逆転駆動されており、第１モータジェネレータ２０−１は発電を行っている。この状態から、第２モータジェネレータ２０−２を制御してその回転数を上昇させると、実線の共線図に示すように、リングギヤＲは回転数が回転数Ｎ２から次第に上昇する。これにより、キャリアＣの回転が０から次第に上昇する。これにより、車両は、発進装置がなくとも速度がゼロから滑らかに発進することが可能である。

このように、第１モータジェネレータ２０−１及び第２モータジェネレータ２０−２の駆動力による車両の発進において、第１モータジェネレータ２０−１又は第２モータジェネレータ２０−２の回転数が０から上昇する領域を用いずに車両を発進させることができる。したがって、第１モータジェネレータ２０−１と第２モータジェネレータ２０−２との効率の高い回転域を用いての車両の発進が可能となる。

「エンジン走行モード」では、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を係合すると共に、第２モータジェネレータ２０−２をオフ（停止）した状態で、第１モータジェネレータ２０−１を非作動とする。これにより、エンジン１０の駆動力が遊星歯車機構３０及び無段変速機構４０を介して駆動輪６０，６０側に伝達され、エンジン１０の駆動力のみで車両を前進走行させる。この「エンジン走行モード」では、第２クラッチＣ２の係合によって遊星歯車機構３０のリングギヤＲとキャリアＣとサンギヤＳの三要素が一体的に回転するようになっている。したがって、図４（ｅ）の共線図に示すように、リングギヤＲに入力されたエンジン１０の出力軸１１の回転が等速でキャリアＣから無段変速機構４０へ出力される。本実施形態のハイブリッド駆動装置１では、第２クラッチＣ２の係合によって遊星歯車機構３０の構成要素であるサンギヤＳ、キャリアＣ、リングギヤＲが一体的に回転するため、この「エンジン走行モード」では、エンジン１０の出力を効率的に伝達することが可能となる。

「回生ブレーキモード」では、第２クラッチＣ２を係合すると共に第１クラッチＣ１を解放し、かつ、第２モータジェネレータ２０−２をオフ（停止）した状態で、第１モータジェネレータ２０−１をジェネレータとして動作させることで、第１モータジェネレータ２０−１による回生制動を行う。この「回生ブレーキモード」でも、第２クラッチＣ２の係合によって遊星歯車機構３０のリングギヤＲとキャリアＣとサンギヤＳの三要素が一体的に回転するようになっている。したがって、図４（ｆ）の共線図に示すように、キャリアＣに入力された無段変速機構４０の入力軸４２の回転が等速でサンギヤＳから第１モータジェネレータ２０−１の出力軸２１−１へ出力される。そして、本実施形態のハイブリッド駆動装置１では、第１クラッチＣ１によって、第１モータジェネレータ２０−１と駆動輪６０，６０との間の動力伝達経路に対して、エンジン１０からの駆動力が伝達される動力伝達経路を切り離すことができる。これにより、減速回生時に遊星歯車機構３０に入力されるエンジン１０の引き摺りトルクを無くすことができるため、第１モータジェネレータ２０−１によるエネルギ回生を効率的に行うことができる。

「ニュートラル」では、既述のように第３クラッチＣ３を解放した上で、さらに、第１、第２クラッチＣ１，Ｃ２を解放し、かつ、第２モータジェネレータ２０−２をオフ（停止）する。これにより、エンジン１０の出力軸１１と遊星歯車機構３０との間、及びエンジン１０の出力軸１１と無段変速機構４０の入力軸４２との間の動力伝達経路、及び無段変速機構４０から駆動輪６０，６０側への動力伝達経路が遮断された状態となる。

「充電／エンジン始動モード」では、第３クラッチＣ３を解放した上で、さらに、第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２を係合し、かつ、第２モータジェネレータ２０−２をオフ（停止）した状態で、第１モータジェネレータ２０−１を電動モータとして動作させることでエンジン１０を始動したり、第１モータジェネレータ２０−１をジェネレータとして動作させることで、エンジン１０の駆動力で発電（充電）を行ったりする。そして、エンジン１０を始動する場合は、第１モータジェネレータ２０−１の出力軸２１−１の回転を遊星歯車機構３０でエンジン１０の出力軸１１に伝達する。また、第１モータジェネレータ２０−１による発電を行う場合には、エンジン１０の出力軸１１の回転を遊星歯車機構３０で第１モータジェネレータ２０−１の出力軸２１−１に伝達することで、第１モータジェネレータ２０−１を回転駆動して発電し、第１モータジェネレータ２０−１に繋がれた蓄電器（図示せず）を充電する。この「充電／エンジン始動モード」では、第２クラッチＣ２の係合によって遊星歯車機構３０のリングギヤＲとキャリアＣとサンギヤＳの三要素が一体的に回転するようになっている。したがって、図４（ｇ）の共線図に示すように、サンギヤＳとキャリアＣとリングギヤＲのいずれかの要素に入力された回転が等速で他の要素に出力される。

そして、本実施形態のハイブリッド駆動装置１では、無段変速機構４０の出力軸４４上に第３クラッチＣ３を設けていることで、当該第３クラッチを非係合とすることで、無段変速機構４０から駆動輪６０，６０側に伝達される動力を遮断することができる。したがって、上記のように、第３クラッチＣ３を非係合としておき、エンジン１０の駆動力を用いて第１モータジェネレータ２０−１による発電を行い、蓄電池の充電を行うことが可能となる。

「モータ走行モード（後進）」では、第２モータジェネレータ（ＭＯＴ２）２０−２をオン（回転）すると共に第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を解放した状態で、第１モータジェネレータ２０−１を逆転駆動させる。これにより、第１モータジェネレータ２０−１の駆動力で車両を後進させる。そして、この「モータ走行モード（後進）」では、図４（ｈ）の共線図に示すように、サンギヤＳに入力された第１モータジェネレータ２０−１の出力軸２１−１の回転（逆回転）が減速されてキャリアＣから無段変速機構４０へ出力される。

また、この「モータ走行モード（後進）」では、第１モータジェネレータ２０−１が所定回転数Ｎ３（Ｎ３＜０）のときにキャリアＣの回転数が０になり、そこから第１モータジェネレータ２０−１の回転数を上昇（逆転駆動の回転を上昇）させると、キャリアＣの回転数（逆回転の回転数）が次第に高くなる。したがって、第１モータジェネレータ２０−１の回転数を上記の所定回転数Ｎ３から逆転方向に上昇させることで車両を発進（後向きに発進）させることができる。

このように、第１モータジェネレータ２０−１及び第２モータジェネレータ２０−２の駆動力による車両の後向きの発進においても、第１モータジェネレータ２０−１又は第２モータジェネレータ２０−２の回転数が０から上昇する領域を用いずに車両を発進させることができる。したがって、第１モータジェネレータ２０−１と第２モータジェネレータ２０−２との効率の高い回転域を用いての車両の発進が可能となる。

以上説明したように、本実施形態のハイブリッド駆動装置１では、燃料の燃焼で動力を発生するエンジン１０と、電動モータ及びジェネレータとして機能する第１モータジェネレータ２０−１及び第２モータジェネレータ２０−２と、サンギヤＳとリングギヤＲとキャリアＣの三要素を有する遊星歯車機構３０と、遊星歯車機構３０からの駆動力による回転を変速して駆動輪６０，６０側へ出力可能な無段変速機構４０とを備えている。そして、遊星歯車機構３０のサンギヤＳに第１モータジェネレータ２０−１の出力軸２１−１が連結され、リングギヤＲにエンジン１０の出力軸１１及び第２モータジェネレータ２０−２の出力軸２１−２が連結され、キャリアＣに無段変速機構４０の入力軸４２が連結されている。そして、エンジン１０の出力軸１１とリングギヤＲとの係合・非係合を切替可能な第１クラッチＣ１と、キャリアＣとリングギヤＲとの係合・非係合を切替可能な第２クラッチＣ２と、無段変速機構４０の出力軸４４上に設けた第３クラッチＣ３とを備えている。

本実施形態のハイブリッド駆動装置１によれば、電動モータ及びジェネレータとして機能する第１モータジェネレータ２０−１に加えて第２モータジェネレータ２０−２を備え、遊星歯車機構３０のサンギヤＳに第１モータジェネレータ２０−１の出力軸（回転軸）２１−１を連結し、リングギヤＲに第２モータジェネレータ２０−２の出力軸（回転軸）２１−２及びエンジン１０の出力軸１１を連結し、キャリアＣに無段変速機構４０の入力軸４２を連結している。そのうえで、エンジン１０の出力軸１１とリングギヤＲとの間に第１クラッチＣ１を設け、キャリアＣとサンギヤＳとの間に第２クラッチＣ２を設けた構成を採用している。これにより、特許文献１に記載の従来構成のハイブリッド駆動装置と比較して、リングギヤとケーシングなど固定側の部材との間に設けていたブレーキを省略した構成を実現している。したがって、当該ブレーキに生じていた差回転（スベリ速度）による動力伝達の損失を根本的に無くすことができる。よって、特に、第１クラッチと第２クラッチの係合時にブレーキに生じていた差回転による損失を無くすことができるので、ハイブリッド駆動装置の損失をより低く抑えて動力伝達効率の向上を図ることができる。

また、本発明にかかるハイブリッド駆動装置１によれば、遊星歯車機構３０のリングギヤＲに第２モータジェネレータ２０−２の出力軸２１−２を連結した構成を採用していることで、リングギヤＲが常時回転可能な状態となっている。これに対して、従来のハイブリッド駆動装置の構成では、リングギヤがブレーキで固定され得る構造であったため、モータジェネレータの駆動力による車両の発進において、当該モータジェネレータの回転数が０から上昇する領域を用いての発進（ハイブリッド駆動装置を搭載した車両の発進）となっていたのに対して、本願の上記構成によれば、第１モータジェネレータ２０−１と第２モータジェネレータ２０−２との効率の高い回転域を用いての車両の発進が可能となる。したがって、ハイブリッド駆動装置１を搭載した車両の発進における動力伝達効率を高めることができる。

また、エンジン１０の出力軸１１とリングギヤＲとの係合・非係合を切替可能な第１クラッチＣ１を備えたことで、当該第１クラッチＣ１でエンジン１０から遊星歯車機構３０への駆動力の入力を遮断できる。これにより、第１モータジェネレータ２０−１と駆動輪６０，６０との間の動力伝達経路に対してエンジン１０からの駆動力が伝達される動力伝達経路を切り離すことができる。したがって、車両の減速時に第１モータジェネレータ２０−１で減速回生を行う際に、遊星歯車機構３０に入力されるエンジン１０の駆動力を遮断できるため、第１モータジェネレータ２０−１による減速エネルギの効率的な回生が可能となる。

また、本実施形態のハイブリッド駆動装置１によれば、遊星歯車機構３０のキャリアＣとリングギヤＲとの間に設けた第２クラッチＣ２を係合することで、遊星歯車機構３０の三要素（リングギヤＲ、サンギヤＳ、キャリアＣ）が一体的に回転するようになる。これにより、遊星歯車機構３０での機械的な動力伝達損失を少なく抑えることができる。したがって、エンジン１０及び第１モータジェネレータ２０−１からの動力をより効率的に伝達できるようになると共に、第１モータジェネレータ２０−１による減速エネルギの回生をより効率的に行えるようになる。

また、本実施形態のハイブリッド駆動装置１によれば、無段変速機構４０の出力軸４４上に第３クラッチＣ３を設けたことで、当該第３クラッチＣ３を非係合（解放）とすることで、遊星歯車機構３０から駆動輪６０，６０側に伝達される動力を遮断することが可能となる。したがって、第３クラッチＣ３を非係合とした状態で、エンジン１０の駆動力を用いて第１モータジェネレータ２０−１による発電を行い、蓄電池の充電を行うことが可能となる。

また、本実施形態のハイブリッド駆動装置１では、第３クラッチＣ３を無段変速機構４０の出力軸４４上に設けている。この構成によれば、第３クラッチＣ３を非係合とすることで、遊星歯車機構３０から伝達される動力で無段変速機構４０を回転させた状態のまま、無段変速機構４０から駆動輪６０，６０への動力伝達を遮断することが可能となる。これにより、駆動輪６０，６０への動力伝達を遮断する際の無段変速機構４０のレシオ（プーリレシオ）を、次回駆動輪への動力伝達を再開するときのレシオに戻せることを条件に無段変速機構４０の制御を行う必要がなくなる。すなわち、第３クラッチＣ３を非係合として駆動輪６０，６０への動力伝達を遮断している間にも、無段変速機構４０のレシオの変更が可能となるので、次回駆動輪６０，６０への動力伝達を再開するときのレシオが登坂走行時や減速回生時の低速側レシオであっても、駆動輪６０，６０への動力伝達を遮断する前の無段変速機構４０のレシオをそのときの走行に最適なレシオに設定できる。したがって、車両のドライバビリティに影響を与えることなく、減速エネルギの回生などを行うことが可能となる。

また、次回駆動輪６０，６０への動力伝達を再開するときに無段変速機構４０のレシオを低速側レシオに戻すために、第１モータジェネレータ２０−１で低速走行時のトルクを補う必要が無くなる。したがって、その点を考慮して第１モータジェネレータ２０−１の出力余裕を確保する必要がないので、第１モータジェネレータ２０−１の低出力化及び小型化を図ることが可能となる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第１実施形態と同じである。

図５は、本発明の第２実施形態にかかるハイブリッド駆動装置１−２の構成を示すスケルトン図である。同図に示すハイブリッド駆動装置１−２では、図１に示す第１実施形態のハイブリッド駆動装置１において、遊星歯車機構３０のリングギヤＲとキャリアＣとの間（エンジン１０の出力軸１１と無段変速機構４０の入力軸４２との間）に設けていた第２クラッチＣ２に代えて、遊星歯車機構３０のサンギヤＳとキャリアＣとの間（第１モータジェネレータ２０−１の出力軸２１−１と無段変速機構４０の入力軸４２との間）に設けた他の第２クラッチＣ２´を備えている。その他の構成は、第１実施形態のハイブリッド駆動装置１と同じである。すなわち、本実施形態のハイブリッド駆動装置１−２では、遊星歯車機構３０のサンギヤＳに第１モータジェネレータ２０−１の出力軸２１−１が連結されており、リングギヤＲにエンジン１０の出力軸１１が連結されており、キャリアＣに無段変速機構４０の入力軸４２が連結されている。そして、エンジン１０の出力軸１１と遊星歯車機構３０のリングギヤＲとの間に第１クラッチＣ１を設け、遊星歯車機構３０のキャリアＣとサンギヤＳとの間に第２クラッチＣ２´を設け、さらに、無段変速機構４０の従動プーリ４３に繋がる出力軸４４上（従動プーリ４３と出力歯車４５との間）に第３クラッチＣ３を設けている。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図６は、本発明の第３実施形態にかかるハイブリッド駆動装置の構成を示すスケルトン図である。同図に示す第３実施形態のハイブリッド駆動装置１−３では、図１に示す第１実施形態のハイブリッド駆動装置１において無段変速機構４０の従動プーリ４３に繋がる出力軸（第２回転軸）４４上に設けていた第３クラッチＣ３に代えて、無段変速機構４０の駆動プーリ４１に繋がる入力軸（第１回転軸）４２上に設けた他の第３クラッチＣ３´を備えている。その他の構成は、第１実施形態のハイブリッド駆動装置１と同じである。

本実施形態のハイブリッド駆動装置１−３では、第３クラッチＣ３を無段変速機構４０の入力軸４２上に設けたことで、当該第３クラッチＣ３を非係合とすることで、ベルト式の無段変速機構４０に入力する駆動力（入力トルク）を制限することが可能となる。これにより、ベルト式の無段変速機構４０への入力トルクの複雑な制御や推定を行うことなく、ベルト式の無段変速機構４０のスリップ保障などの機能保障が可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、本発明にかかるハイブリッド駆動装置が備える変速機構は、上記実施形態に示すベルト式の無段変速機構４０には限らず、他の構成の変速機構であってもよい。

Claims (4)

1. 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、
   電動モータ及びジェネレータとして機能する第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータと、
   サンギヤとリングギヤとキャリアの三要素を有する遊星歯車機構と、
   前記遊星歯車機構に連結された第１回転軸と駆動輪側に繋がる第２回転軸のいずれか一方から入力した回転を変速して他方へ出力する変速機構と、を備え、
   前記遊星歯車機構は、前記サンギヤに前記第１モータジェネレータの回転軸が連結され、前記リングギヤに前記第２モータジェネレータの回転軸及び前記エンジンの出力軸が連結され、前記キャリアに前記変速機構の前記第１回転軸が連結されており、
   前記エンジンの出力軸と前記遊星歯車機構の前記リングギヤとの間で係合・非係合を切替可能な第１クラッチと、
   前記遊星歯車機構の前記キャリアと前記リングギヤとの間で係合・非係合を切替可能な第２クラッチと、を備える
   ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
2. 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、
   電動モータ及びジェネレータとして機能する第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータと、
   サンギヤとリングギヤとキャリアの三要素を有する遊星歯車機構と、
   前記遊星歯車機構に連結された第１回転軸と駆動輪側に繋がる第２回転軸のいずれか一方から入力した回転を変速して他方へ出力する変速機構と、を備え、
   前記遊星歯車機構は、前記サンギヤに前記第１モータジェネレータの回転軸が連結され、前記リングギヤに前記第２モータジェネレータの回転軸及び前記エンジンの出力軸が連結され、前記キャリアに前記変速機構の前記第１回転軸が連結されており、
   前記エンジンの出力軸と前記遊星歯車機構の前記リングギヤとの間で係合・非係合を切替可能な第１クラッチと、
   前記遊星歯車機構の前記キャリアと前記サンギヤとの間で係合・非係合を切替可能な第２クラッチと、を備える
   ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
3. 前記変速機構は、前記第１回転軸上又は前記第２回転軸上で係合・非係合を切替可能な第３クラッチを更に備える
   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駆動装置。
4. 前記変速機構は、前記第１回転軸に繋がる駆動プーリと、前記第２回転軸に繋がる従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に架け渡されたベルトとを有するベルト式の無段変速機構であって、
   前記第３クラッチは、前記変速機構の前記第２回転軸上に設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド駆動装置。

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