WO2006132020A1

WO2006132020A1 - ハイブリッド駆動装置

Info

Publication number: WO2006132020A1
Application number: PCT/JP2006/305694
Authority: WO
Inventors: Makoto Iwanaka; Shigeki Takami
Original assignee: Aisin Aw Co., Ltd.
Priority date: 2005-06-07
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2006-12-14
Also published as: US20060276288A1; DE112006001124T5

Abstract

二つの電動機を備えたハイブリッド駆動装置において、無段変速可能で、エネルギ回収効率の低下を防止するとともに、高車速・低駆動力領域において、伝達効率の低下を招くことがないハイブリッド駆動装置を得る。遊星歯車ユニットと、３つの摩擦係合要素Ｂ１，Ｃ１，Ｃ２による変速を実現するに、第１及び第３の駆動伝動状態を、遊星歯車ユニットの第１の回転要素に入力軸Ｉが接続され、第２の回転要素に第一の電動機ＭＧ１が接続され、第３の回転要素に出力軸Ｏ及び第二の電動機ＭＧ２が接続される状態で形成し、第２の駆動伝動状態は、遊星歯車ユニットの４つの回転要素に、夫々独立に、入力軸Ｉ、出力軸Ｏ、第一及び第二の電動機ＭＧ１，ＭＧ２が接続される状態で形成する。

Description

明細書

ハイブリッド駆動装置

技術分野

[0001] 本発明は、ハイブリッド駆動装置に関し、さらに詳細には、エンジン力もの駆動力を受け入れる入力軸、第一及び第二の電動機、遊星歯車ユニット及び車輪へ駆動出力を出力する出力軸、を備えたハイブリッド駆動装置に関する。

背景技術

[0002] 上記のようなノ、イブリツド駆動装置としては、特許文献 1に示される装置がある。この文献に示される装置は、例えば当該特許文献 1の図 1に示されるように、第 1及び第 2 電動機 (モータ 'ジェネレータ） 2、 3を備えるとともに、遊星歯車機構からなる動力分配機構 40及び 2つの遊星歯車機構カゝらなる変速機 41を備えて構成されている。

[0003] この特許文献 1に記載のハイブリッド駆動装置は、摩擦係合要素であるブレーキ B1 , B2、ワンウェイクラッチ Fl、クラッチ C1の係合の組み合わせを変化させることで、複数の変速段を実現する。

[0004] 上記のハイブリッド駆動装置では、第 1及び第 2電動機 2、 3及び、単一の遊星歯車機構からなる、所謂、 3要素構造の伝動下手側に有段変速機構を採用している。従つて、この構成ではモータサイズを小さくできるものの、下手側で有段変速を行うため、その変速時にショックが伴う。

[0005] 以下、本明細書においては、「電動機」は、『モータ』、『モータ 'ジェネレータ』または『ジェネレータ』を総称するものとし、特に断らない限り符合「MG」で示す。また、サンギヤ、キャリア、リングギヤの三つの回転要素を備えた遊星歯車機構に関し、遊星歯車機構単独で、若しくは複数の遊星歯車機構を組み合わせて得られ、駆動力の分配、減速等の機能を有する各装置をそれぞれ遊星歯車装置と呼ぶ。また、遊星歯車装置単独で、若しくは複数の遊星歯車装置を組み合わせて得られ、入力に係る回転要素、出力に係る回転要素及び変速に係る回転要素を備えたユニットを遊星歯車ユニットと呼ぶ。

[0006] 上記の変速時のショックを無くする構造力特許文献 2により提案されている。この文献で提案されているハイブリッド駆動装置も、エンジンに接続される入力軸と、第一及び第二の電動機と、遊星歯車ユニットを備えて構成される。

[0007] この装置は、当該特許文献 2の図 1 (本願の図 8は、この図をそのまま転記したものである）に示す駆動伝動機構を備えて構成されている。そして、この装置は、その動作モードとして、低速側の第一モードと高速側の第二モードとを有して!/、る。

この装置は、エンジン 14から駆動力を受け入れる入力軸 12と、車輪への駆動出力を出力する出力軸 64とを備える。また、第一及び第二の電動機 56、 72がエネルギ貯蔵手段 76に作動的に連結されており、エネルギ貯蔵手段 76との間で電力を相互交換する。エネルギ貯蔵手段 76と第一及び第二の電動機 56, 72との間での電力相互交換を調節するため、制御手段 74が設けられている。この制御手段 74は、更に、第一電動機 56と第二の電動機 72との間での電力相互交換を調節する。

[0008] この制御手段 74における第一及び第二の電動機 56, 72に対する電力相互交換は、主には、第一の電動機 56においてエンジン 14の回転速度を所定の回転速度に保持し、第二の電動機 72においてエンジン 14のみでは不足する駆動力をアシストするように働く。

[0009] 特許文献 2の図 1にも示されるように、このハイブリッド駆動装置には、 3つの遊星歯車機構 24, 26、 28と、 2つの摩擦係合要素 62、 70とが備えられる。

[0010] 本願の図 9に、特許文献 2の図 5に示す、車両速度とエンジン及び各電動機の速度との関係を示した。さらに、同図下側に、第一モード、第二モードの切り換え状態を示すとともに、各電動機の作動状態 (ジェネレータ（図上「発電」と記載)として働、て!/、る力、モータとして働いているかの別）を示した。

[0011] 本願の図 10に、このハイブリッド駆動装置の速度 (入力スピードと記載)、電動機トルク及び電動機出力を示した。

図 9と図 10との対応関係は、図 10において上段に示す速度が図 9に対応するものとなっており、図 10に示す車速範囲が図 9より広いものとなっている。

[0012] 図 9に戻って、このノ、イブリツド駆動装置は、摩擦係合要素の切り換えにより、低速側で採用される第一モードと高速側で採用される第二モードとの間で、モード切り換えが行われる。この第二モードにおける駆動伝動状態は、図 9に示す車速範囲をさらに越えて、さらに高速側に車速が上昇してもそのまま維持される。

[0013] 前記第一モードにおける駆動伝動状態は、「3要素構造」と呼ぶ駆動伝動状態となつており、前記第二モードにおける駆動伝動状態は「4要素構造」と呼ぶ構造となつている。

[0014] 図 11を使用して、この「3要素構造」及び「4要素構造」に関して説明する。

図は、遊星歯車ユニットを構成する各回転要素を〇で、各回転要素の接続状態を腕 (横棒及び縦棒)で表したものである。そして、エンジンに接続される回転要素を（ E)で、出力に接続される回転要素を (OUT)で、さらに、第一の電動機 MG1に接続される回転要素を (MG1)で、第二の電動機 MG2に接続される回転要素を (MG2) で示している。本願において接続とは、回転要素と当該回転要素に連結されるものが同一回転速度となる直結型の接続形態及び、回転要素と当該回転要素に連結されるものの回転速度が一定の比となる接続形態の両方を含むものとする。

[0015] 3要素構造

図 11 (a)に示すように、 3要素構造にあっては、遊星歯車装置 Paの特定の回転要素（第 1の回転要素）に、エンジン Eからの駆動力が入力される。そして、この入力に対して、第一の電動機 MG1に接続される回転要素 (第 2の回転要素）が主に反カ受けとして働き、残りの回転要素 (第 3の回転要素）が出力 OUT側に接続されるとともに、第二の電動機 MG2が、この残りの回転要素 (第 3の回転要素）に接続されている。即ち、この遊星歯車ユニットにおいては、速度線図で、エンジン駆動を受け入れる第 1の回転要素を挟んで、第一の電動機 MG1、第二の電動機 MG2に接続される第 2及び第 3の回転要素が設けられ、この第二の電動機 MG2が接続された第 3の回転要素の駆動力が出力 OUTとされる。

[0016] 先に示した、図 8に示す場合、第一モードでは、キャリアはアイドラーとして働き、遊星歯車機構 24、 26がー体として、この 3要素構造を画定する遊星歯車ユニットとして働く。さらに、電動機 56が第一の電動機 MG1として、電動機 72が第二の電動機 M G2として働いている。遊星歯車機構 28は、減速装置として働いているのみである。

[0017] 4要素構造

図 11 (b)に示すように、この構造にあっては、 2の遊星歯車装置 Pa, Pbからなる機構において、一の遊星歯車装置 Paの特定の回転要素 (入力回転要素）にエンジン E 力もの駆動力が入力される。そして、この遊星歯車装置 Paの他の二つの回転要素が、出力 OUT及び第二の電動機 MG2に接続される回転要素となる。ここで、出力 OU Tに接続される回転要素が出力回転要素である。

一方、他の遊星歯車装置 Pbに関して、それぞれ異なった回転要素が、先の一の遊星歯車装置 Paのエンジン E及び出力 OUTに接続されている回転要素に連結される。そして、残りの回転要素に、第一の電動機 MG1が接続される。

即ち、この 4要素構造の駆動伝動状態は、入力軸に接続された入力回転要素、出力軸に接続された出力回転要素及び第二の電動機に接続された回転要素からなる一つの遊星歯車装置 Paに対して、前記一つの遊星歯車装置 Paの入力回転要素と接続された回転要素、前記一つの遊星歯車装置 Paの出力回転要素に接続された回転要素及び前記第一の電動機に接続された回転要素力なる他の遊星歯車装置 Pbを設けて実現される。

[0018] 従って、一対の遊星歯車装置 Pa, Pbからなる遊星歯車ユニットについて見ると、この遊星歯車ユニットは、速度線図上に配置される回転要素として 4個の回転要素を有し、これら回転要素のうち 2個の回転要素の回転状態を決定すると他の回転要素の回転状態が決まる 2自由度の遊星歯車ユニットとなっている。そして、各回転要素のそれぞれにエンジン Eからの入力軸、車輪への出力軸、及び 2個の電動機 MG1, MG2が別個に接続される構成となって！/、る。

[0019] 先に示した、図 8に示す場合、第二モードでは、遊星歯車機構 24、 26及び 28がー体として、この 4要素構造を構成して働くこととなっており、電動機 56が第一の電動機 MG1として、電動機 72が第二の電動機 MG2として働!、て!/、る。

[0020] 以上のとおり、特許文献 2に記載の発明は、低速側の第一モードにおいては 3要素構造での駆動伝動を実現しており、それより高速側の第二モードでは、 4要素構造の駆動伝動を行って!/、ると!/、える。

[0021] 図 10に戻って、この図は、先にも説明したように、特許文献 2に記載の発明における、ハイブリッド駆動装置の速度 (上段)、電動機トルク（中段)及び電動機出力（下段 )を示したものである。各図に箱書きで示して、るのは、それぞれの図における線の区分けを示して、る。これらの図において「3Lo」は、先に説明した「低速側の 3要素構造での駆動伝動」を、「4Hi」は、先に説明した「高速側の 4要素構造での駆動伝動」を示している。従って、「3Lo」が、これまで説明してきた第一モードに、「4Hi」が第二モードに対応する。一方、その右側に記載の、上段の図における、 Ne, Nmgl, Nmg2, Noutは、記載順に、入力軸 I、第一の電動機 MG1、第二の電動機 MG2、出力軸 Oの速度（回転速度）を示している。中段の図における、 Tmgl, Tmg2は、記載順に、第一の電動機 MG1、第二の電動機 MG2のトルクを示している。下段の図における、 Pmgl, Pmg2は、記載順に、第一の電動機 MG1、第二の電動機 MG2の出力を示している。この出力は、これが正の状態で、電動機がモータとして働いており、負の状態でジエネレータとして働、て、ることに対応する。

[0022] さて、特許文献 2の図 5に対応する図 9に示すように、上記第一モードから第二モードへの切り換えは、摩擦係合要素の切り換えに伴って、図 9の符号 94に示す縦線位置の車両速度で行われる。本願の図 10では、同じく縦線でこの第一モードから第二モードへの切り換え力行われていることを示す。

[0023] 従来技術にお!、ては、モードとして、低速側の第一モードと、高速側の第二モードとが設けられ、第二モードにあっては、 4要素構造の駆動伝動状態が維持される。この駆動伝動状態は、さらに高速の領域にあっても維持されるため、より高速側の車速域（図 9において図右端に近い領域)では、第二の電動機がモータとして働きながら、第一の電動機はジェネレータとして働き、その出力が比較的大きな値を取っていることがわ力ゝる。

特許文献 1：特開 2005-61498号公報

特許文献 2：特許第 3220115号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0024] さて、上述の 4要素構造のハイブリッド駆動装置は、回生時には、一つの電動機が回生 (ジェネレータとして働く）、もう一つの電動機がカ行 (モータとして働く）する。し力しながら、この 4要素構造の場合は、回生時には、減速エネルギ以上の電力を電気変換することになり、エネルギ回収効率が悪ィ匕する。

この問題を、上述の駆動伝動状態との関係で説明すると、以下のように説明することがでさる。

図 11 (a)に示すように、 3要素構造の場合は、速度線図において、エンジンに接続される回転要素を挿んでその両側に第一の電動機 MG1と第二の電動機 MG2に接続される回転要素が位置される。

さて、回生ブレーキがかけられた状態では、エンジン回転は停止に向力うここととなり、第一の電動機 MG1速度も低下する。

[0025] 3要素構造の場合は、出力を担う回転要素 OUTと第二の電動機 MG2が接続される回転要素は同じ回転要素である。そのため、回生ブレーキがかけられた状態でなお残存している慣性力は出力 OUT側に働くが、これを第二の電動機 MG2で直接受けることが可能である。

[0026] 一方、 4要素構造の場合は、図 11 (b)に示すように、 4要素全体として、速度線図において、その両端に第一及び第二の電動機 MG1, MG2が位置する。そして、その内側に、エンジンの出力を受ける回転要素及び出力側に接続される回転要素が配設される。

さて、回生ブレーキがかけられた状態では、エンジン回転は停止に向力うここととなり、第一の電動機 MG1の速度も低下する。 4要素構造の場合は、出力を担う回転要素 OUTと第二の電動機 MG2が接続される回転要素は異なった回転要素である。そのため、車両走行に伴って残存している慣性力により、出力 OUTに接続されている回転要素は現状の回転を維持しようと働く。この状態にあっては、第一及び第二の電動機 MG1, MG2の両方が、エンジンの回転を低下させるベく働く必要が生じる。結果、回生ブレーキ時の挙動においては、 3要素構造力要素構造に勝ることとなる。

[0027] さらに、高車速'低駆動力領域 (ネガティブハイブリッド領域）において、電気変換率が増大し、伝達効率が悪化する。

この状態に関しても、 3要素構造と 4要素構造を比較して説明する。

図 11 (a)に示すように、 3要素構造の場合は、速度線図においてエンジンを挿む形でその両側に第一の電動機 MG1と第二の電動機 MG2が位置する。

一方、 4要素構造の場合は、図 11 (b)に示すように、 4要素全体として、速度線図においてその両端に第一及び第二の電動機 MG1, MG2が位置し、その内側に、ェンジン Eの出力を受ける回転要素及び出力 OUT側に接続される回転要素が位置するこれら構造にぉ、て伝達効率を考える場合、エンジン駆動の入力位置を支点とするレバーを想定すればよい。高車速時には、第二の電動機 MG2及び出力 OUTは高速とされるが、支点力もこれらの作用位置は、 3要素構造の場合同一である。従つて、第一の電動機 MG1は、エンジン駆動の入力位置を支点とするモーメントに見合うだけのトルクを発生すればよい。一方、 4要素構造の場合は、エンジン駆動が入力される位置である支点力みて、出力 OUT及び第二の電動機 MG2の位置は異なるとともに、第二の電動機 MG2の位置は離れている。従って、第一の電動機 MG1は 3 要素構造の場合より大きな逆方向のトルクを発生する必要が生じる。

[0028] この状態を後に詳細に示す図 3と図 10とを使用して簡単に説明すると、図 3、 10において、下段の図は、電動機出力を示す図である。これら図において、横軸は車速を、縦軸は電動機出力を示している。従って、高速域とは、図上右端に近い領域である。

さて、図 3は本願に係る 3要素構造の駆動伝動状態をこの領域で採用した場合の出力を示し、図 10は 4要素構造の駆動伝動状態をこの領域で採用した場合の出力を示している。図 3及び図 10の結果を比較すると、第一及び第二の電動機出力の走行速度の上昇に伴う変化割合 (両電動機の出力差の増加割合)は、図 10の方が大きく、 4要素構造のほうが不利であることが判る。

[0029] 本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力軸と出力軸との間に、二つの電動機を備えるとともに、遊星歯車ユニットを備えたノヽイブリツド駆動装置において、複数の摩擦係合要素の係合 '係合解除を伴う変速において有段変速を行うことなく無段変速を実現でき、回生時にエネルギ回収効率の低下を防止するとともに、高車速'低駆動力領域 (ネガティブハイブリッド領域）において、伝達効率の低下を招くことがないハイブリッド駆動装置を得ることにある。課題を解決するための手段

[0030] 上記の目的を達成するための、

エンジンからの駆動力を受け入れる入力軸と、車輪へ駆動出力を出力する出力軸と、第一及び第二の電動機と、遊星歯車ユニットと、前記入力軸と前記出力軸との間に第 1の駆動伝動状態を形成する第 1の摩擦係合要素と、前記入力軸と前記出力軸との間に第 2の駆動伝動状態を形成する第 2の摩擦係合要素と、前記入力軸と前記出力軸との間に第 3の駆動伝動状態を形成する第 3の摩擦係合要素と、を備えたノ、イブリツド駆動装置の特徴構成は、前記第 1の駆動伝動状態は、前記遊星歯車ュニットの第 1の回転要素に前記入力軸が接続され、前記遊星歯車ユニットの第 2の回転要素に前記第一の電動機が接続され、前記遊星歯車ユニットの第 3の回転要素に前記出力軸及び前記第二の電動機が接続される状態であって、前記第 2の駆動伝動状態は、前記遊星歯車ユニットの 4つの回転要素に、夫々独立に、前記入力軸、前記出力軸、前記第一の電動機、及び第二の電動機が接続される状態であって、前記第 3の駆動伝動状態は、前記遊星歯車ユニットの第 1の回転要素に前記入力軸が接続され、前記遊星歯車ユニットの第 2の回転要素に前記第一の電動機が接続され、前記遊星歯車ユニットの第 3の回転要素に前記出力軸及び前記第二の電動機が接続される状態であって、さらに、前記第 1の駆動伝動状態における減速比より小さい減速比を形成することにある。

[0031] ここで、減速比とは、ハイブリッド駆動装置における、〔インプット回転速度 Zアウトプット回転速度〕を意味し、具体的には、後述する実施形態における〔入力軸 Iの回転速度 Z出力軸 Oの回転速度〕を意味する。

[0032] このハイブリッド駆動装置は、その駆動伝動状態として、第 1から第 3の駆動伝動状態を、摩擦係合要素の係合'係合解除に従って実現する。

ここで、第 1の駆動伝動状態及び第 3の駆動伝動状態は、入力軸力出力軸に至る遊星歯車ユニットを介する駆動伝動状態において、この遊星歯車ユニットの第 1の回転要素に入力軸が接続され、遊星歯車ユニットの第 2の回転要素に第一の電動機が接続され、遊星歯車ユニットの第 3の回転要素に出力軸及び第二の電動機が接続される状態とされる。即ち、先に説明した 3要素構造の駆動伝動状態を実現し、その減速比を異なるものとするのである。

従って、先に説明したように、これらの駆動伝動状態で、回生時にエネルギ変換効率を悪化させることがなぐさらに、高車速、低駆動力領域で電気変換率が増大、伝達効率が悪ィ匕するのを防ぐことが可能となる。

[0033] 一方、第 2の駆動伝動状態にあっては、入力軸力も出力軸に至る、遊星歯車ュ-ットを介する駆動伝動状態において、遊星歯車ユニットを構成する 4つの回転要素に、夫々独立に、入力軸、出力軸、第一の電動機、及び第二の電動機が接続される状態とされる。即ち、先に説明した 4要素構造の駆動伝動状態を実現する。

この駆動伝動状態は、 3要素構造に対しては不利であるが、第 1及び第 3の駆動伝動状態が受け持つ減速比の範囲との兼ね合、で、この第 2の駆動伝動状態が受け持つべつ減速比の範囲を設定することが可能となる。したがって、結果的に、回生時にエネルギ変換効率を、許容できる所定の範囲内に納めることが可能となる。

[0034] そして、本願に係るハイブリッド駆動装置では、第 1から 3の摩擦係合要素の係合- 係合解除により 3つの駆動伝動状態を実現する。この際、そのうちの 2つの駆動伝動状態は 3要素構造の駆動伝動状態とし、残りを 4要素構造の駆動伝動状態とすることで、それぞれの駆動伝動状態が受け持つべき減速比の範囲 (速度範囲）を適切に選択 '設定することが可能になる。したがって、エネルギ回収効率の低下、伝達効率の低下を招くことがな、駆動伝動が可能となる。

結果、遊星歯車ユニットと限定された数の摩擦係合要素との組み合わせで、ェンジンカの駆動力を受入れ、その駆動力を第一の電動機及び第二の電動機に分配するとともに、それら電動機をジェネレータもしくはモータとして働力せながら、回生時にエネルギ回収効率の低下を防止することができ、更に、高車速'低駆動力領域 (ネガティブハイブリッド領域）において、大幅な伝達効率の低下を招くことがないハイブリツド駆動装置を得ることができた。

[0035] ここで、摩擦係合要素の係合'係合解除に関して、第 1から第 3の摩擦係合要素の中の 2つの摩擦係合要素の係合と係合解除は連動して作動することが、好ましい。この場合、 2つの摩擦係合要素において、一方の摩擦係合要素が係合され、他方力 S係合解除されることとなる。したがって、最も少ない摩擦係合要素間における係合 · 係合解除操作により異なった駆動伝動状態を実現でき、駆動伝動状態の変更を安定して行うことができる。結果、信頼性の高いハイブリッド駆動装置を得ることができる

[0036] さらに、摩擦係合要素により係合される 2つの部材の回転速度が同速であることを条件に、前記第 1から第 3の摩擦係合要素の中の 2つの摩擦係合要素の係合 '係合解除状態を切り換えて、前記駆動伝動状態を切り換える構造とされてヽることが好ましい。

このように構成することにより、駆動伝動状態の切り換え時にショックを発生することはない。

[0037] また、前記第 1の摩擦係合要素は、係合状態において、減速装置として働く遊星歯車装置の回転要素の回転を停止させるブレーキであって、前記第 1の駆動伝動状態において、前記第 1の摩擦係合要素のみが係合され、前記遊星歯車ユニットの前記第 3の回転要素の回転が、前記減速装置により減速されて前記出力軸に伝動されることが好ましい。

第一の駆動伝動状態にあっては、第一の電動機がエンジン力の駆動力に対する反力受けとして働き、第二の電動機のロータに接続された回転要素 (第 3の回転要素 )から出力軸へ駆動回転を伝動する構成となる。したがって、その伝動において、第 1 の摩擦係合要素により、減速装置として働く遊星歯車装置を使用して減速することで、比較的大きな減速比を実現することができる。

[0038] また、前記第 2の摩擦係合要素は、係合状態において、前記遊星歯車ユニットの一つの回転要素と前記出力軸とを直結するクラッチであって、前記第 2の駆動伝動状態において、前記第 2の摩擦係合要素のみを係合し、前記遊星歯車ユニットの 4つの回転要素の内の前記一つの回転要素に、前記出力軸を直結するものとすることも好ましい。

[0039] 第 2の駆動伝動状態において、クラッチの係合により、遊星歯車ユニットの 4つの回転要素の内の一つの回転要素（出力回転要素）に出力軸を直結することで、第 2の駆動伝動状態において得ることができる駆動回転を、そのまま出力軸に伝動できる。したがって、最も簡易な構造で、本願において必須となる一つの駆動伝動状態 (第 2 の駆動回転状態)を実現できる。

[0040] さらに、第 3の摩擦係合要素は、係合状態において、 1つの遊星歯車機構の二つの回転要素を直結するクラッチであって、第 3の駆動伝動状態において、前記第 3の摩擦係合要素のみを係合し、前記遊星歯車機構を固定することで、前記遊星歯車ュニットの前記第 3の回転要素の回転がそのまま前記出力軸に伝動されることが好ましい第 3の駆動伝動状態において、クラッチの係合により、遊星歯車ユニットの第 3の回転要素を出力軸を直結することで、第 3の駆動伝動状態において得ることができる駆動回転を、そのまま出力軸に伝動できる。したがって、最も簡易な構造で、本願にお V、て必須となる一つの駆動伝動状態 (第 3の駆動伝動状態)を実現できる。

[0041] また、第一及び第二の電動機、前記第 1から第 3の摩擦係合要素を備えた切換機構を同軸上に備え、前記エンジン側から前記出力軸側に向けて、前記第一の電動機、前記第二の電動機、前記切構の順に配置することが好ましい。

エンジン側から順に大型の機器を装備することとなり、全体としてハイブリッド駆動装置を車輪に連結される出力軸側が小型のものとでき、従来構成の車に採用しやすくなる。

[0042] さらに、前記遊星歯車ユニットは、遊星歯車機構を 3つ備え、前記第 3の駆動伝動状態において、第 3の摩擦係合要素の係合により、 1つの遊星歯車機構が固定され、前記遊星歯車ユニットの前記第 3の回転要素と前記出力軸が同速で回転することを特徴とすることが好ましい。

この構成にあっては、 1つの遊星歯車機構が第 3の回転要素と出力軸との同速回転状態 (直結状態)を実現し、残りの遊星歯車機構 (残り 1つある!、は 2つの組み合わせであってもよい）が、エンジン力もの駆動力を第一及び第二の電動機間で分配し、第 3の回転要素で得ることができる駆動回転を決定する。

従って、第一及び第二の電動機、第 1〜第 3の摩擦係合要素を備えて、第 1、第 2、第 3の駆動伝動状態を実現するハイブリッド駆動装置において、少ない遊星歯車の組み合わせで、必要数の駆動伝動状態を実現できる。

[0043] 一方、第 2の駆動伝動状態が、前記遊星歯車ユニットとして、前記入力軸に接続された入力回転要素、前記出力軸に接続された出力回転要素及び前記第二の電動機に接続された回転要素力なる一つの遊星歯車装置に対して、前記一つの遊星歯車装置の入力回転要素と接続された回転要素、前記一つの遊星歯車装置の出力回転要素に接続された回転要素及び前記第一の電動機に接続された回転要素からなる他の遊星歯車装置を設けて実現される構成とすることで、対となる遊星歯車装置の接続'組み合わせにより、第 2の駆動伝動状態を実現できる。

[0044] また、エンジン力の駆動力を受け入れる入力軸と、車輪へ駆動出力を出力する出力軸と、第一及び第二の電動機と、遊星歯車ユニットと、を備えたハイブリッド駆動装置の特徴構成は、前記遊星歯車ユニットの第 1の回転要素に前記入力軸が接続され、前記遊星歯車ユニットの第 2の回転要素に前記第一の電動機が接続され、前記遊星歯車ユニットの第 ₃の回転要素に前記出力軸及び前記第二の電動機が接続される 3要素構造で駆動される第一モードと、前記遊星歯車ユニットの 4つの回転要素に、夫々独立に、前記入力軸、前記出力軸、前記第一の電動機、及び第二の電動機が接続される 4要素構造で駆動される第二モードと、前記第一モードの減速比とは異なる減速比であって前記 3要素構造で駆動される第三モードの 3つの走行モードを有し、減速比が小さくなるにつれて第一モード、第二モード、第三モードの順に切り換えることことにある。

[0045] この構成のハイブリッド駆動装置は、従来のハイブリッド駆動装置の第一モード及び第二モードよりさらに高速側 (減速比の低い側）に第三モードを備える。そして、この第三モードにおいて、 3要素構造の駆動伝動状態を採用する。

従って、従来のように、 4要素構造のまま駆動伝動を行うハイブリッド駆動装置に対して、回生時にエネルギ回収効率の低下を防止することが可能となり、また、高車速 · 低駆動力領域 (ネガティブノ、イブリツド領域）において、伝達効率の低下を招くことがな!、ハイブリッド駆動装置を得ることができた。

[0046] また、前記第三モードにおいて、前記 3要素構造で得られる前記第 3の回転要素の回転速度を、直接出力軸に伝動して得られる構成を採用することが好まし、。

このようにすることで、第一モードを減速 3要素構造で駆動出力を得、第二モードを 4要素構造で駆動出力を得るものとし、さらに、その高速側に 3要素構造の直結構造で駆動出力を得るものとすることができる。

[0047] さらに具体的な構成としては、第一の電動機、第二の電動機、並びに前記遊星歯車ユニットとしての、エンジン力もの駆動力を前記第一及び第二の電動機の間で分配するスプリット装置として働く遊星歯車装置、及び第二の電動機及び前記 3要素構造の駆動伝動状態で前記第 3の回転要素の駆動出力に対して減速装置として働く遊星歯車装置を、同軸上に配設し、前記エンジン側から前記出力軸側に向けて、前記第一の電動機、前記スプリット装置、前記第二の電動機、前記減速装置の順に配置する構成を採用するよい。

この構成によれば、エンジン側力も順に大型の機器を装備することとなり、全体としてノ、イブリツド駆動装置を車輪に連結される出力軸側が小型のものとでき、従来構成の車に採用しやすくなる。

[0048] また、三つの摩擦係合要素と、前記遊星歯車ユニットとしての二つの遊星歯車装置とを備え、エンジン力の駆動力を前記第一の電動機と第二の電動機との間で分配し、分配後の出力を出力軸に選択出力するための出力機構を、駆動装置本体内の前記エンジン力も最も離れた位置に備えることが好ましい。

このように構成することにより、全体としてハイブリッド駆動装置を出力軸側が小型のものとでき、従来構成の車に採用しやすくなる。

発明を実施するための最良の形態

[0049] 本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

図 1は、本願に係るノ、イブリツド駆動装置 Mの駆動伝動系統を示すスケルトン図である。ハイブリッド駆動装置 Mは、図上、左側に備えられるエンジン E力もの駆動力を入力軸 Iで受け取り、変速の後、右側の出力軸 Oより出力する。

同図に示されるように、このハイブリッド駆動装置 Mは、二つの電動機 (第一及び第二の電動機 MG1, MG2)を備えるとともに、遊星歯車ユニットとして、エンジンの駆動力を分配する遊星歯車装置、及び三つの摩擦係合要素 (第一及び第二のクラッチ CI, C2と、ブレーキ B1)を有した減速装置を備え、これらを同軸に配置して構成されている。

[0050] 第一、第二の電動機第一及び第二の電動機 MG1, MG2は、ケーシング Cに備えられるステータ stと、これに対して回転自在なロータ rtとを備えて構成されており、それぞれ、蓄電装置 Bに電気的に接続されている。電動機 MGがモータとして働く状態では、この蓄電装置 B 、もしくは、ジェネレータとして働く他方の電動機 MG力電力の供給を受けて動作する。電動機 MGがジェネレータとして働く状態では、この蓄電装置 Bに蓄電でき、もしくはモータとして働く他方の電動機 MGに電力を供給する。

[0051] 制御装置

ハイブリッド駆動装置 Mに対しては、駆動装置 Mの動作を制御する制御装置 CPU が備えられており、制御装置 CPUは、前記第一及び第二の電動機 MG1, MG2に対して、その速度制御を行う。この制御装置 CPUには、アクセルペダル、ブレーキぺダルの操作情報、エンジンの回転速度情報、さらには、入力軸 I及び出力軸 Oの回転速度情報等が入るように構成されている。そして、制御装置 CPUは、これら入力してくる情報から、運転者の操作力所定のシーケンスに従って、加速すべきか減速すべきかの判断を行うとともに、この判断に伴って、エンジン Eの状態を監視、所望の加速度又は減速度を与えるのに必要なハイブリッド駆動装置 Mの出力回転速度を決定する。

実際上は、目標となる走行速度に対して、入力軸回転速度と出力軸回転速度との関係を参照し、第一及び第二の電動機 MG1, MG2の回転速度を適切なものとすべく制御指令を発するとともに、摩擦係合要素 CI, C2, B1の係合 '係合解除が必要な場合に、これら摩擦係合要素に対する制御指令を出力する。

[0052] 駆動装置本体

図 1に示すように、入力軸 Iと出力軸 Oとの間に、中間軸 Mlと、この中間軸 Mlに対して回転可能に支持された接続軸 S1とを備えて構成されている。前記入力軸 Iと中間軸 Mlとの間には、ダンパー Dが介挿されている。

駆動装置 Mには、 3つの遊星歯車機構が設けられているが、これら遊星歯車機構を、入力軸 I側から順に、第一、第二及び第三の遊星歯車機構 PI, P2, P3と呼ぶ。図示するように、第一及び第三の遊星歯車機構 PI, P3は、シングルピ-オンタイプのものであり、第二の遊星歯車機構 P2は、ダブルピ-オンタイプのものである。 [0053] 前記中間軸 Mlに関して説明すると、この中間軸 Mlは、第一及び第三の遊星歯車機構 PI, P3のキャリア軸 caと一体に回転するように構成されている。よって、入力軸 I が第一及び第三の遊星歯車機構 PI, P3のキャリア軸 caに接続されている。

一方、接続軸 S1に関しては、第一の遊星歯車機構 P1のリングギヤ!:、第二の電動機 MG2のロータ rt、第二の遊星歯車機構 P2のサンギヤ s、第三の遊星歯車機構 P3 のサンギヤ sと一体回転するように構成されて、る。

さらに、第一の電動機 MG1のロータ rtは、第一の遊星歯車機構 P1のサンギヤ sと一体回転する構造が採用されて!/ヽる。

[0054] 駆動装置 Mには、三つの摩擦係合要素（第一及び第二クラッチ CI, C2と、ブレーキ B1)が備えられている。

これら三つの摩擦係合要素 CI, C2, B1は、制御装置 CPUからの動作指令に従つて、係合 ·係合解除状態が決まる。

第一クラッチ C1は、第三の遊星歯車機構 P3を構成するリングギヤ!:と出力軸 Oとの間の係合'係合解除を決定する。その係合状態にあっては、第三の遊星歯車機構 P 3を構成するリングギヤ!:と出力軸 Oとが一体に回転するが、係合状態において、第一の遊星歯車機構 P1及び第三の遊星歯車機構 P3が 4要素構造を構成し、第三の遊星歯車機構 P3のリングギヤ rの回転を出力軸 Oに伝動する。係合解除状態にあっては、第三の遊星歯車機構 P3が出力軸 Oの回転に影響を与えることはない。

[0055] ブレーキ B1及び第二クラッチ C2は、グランドであるケーシング C若しくは接続軸 S1 と第二の遊星歯車機構 P2のキャリア軸 caとの係合'係合解除を決定する。

ブレーキ B1が係合されて第二クラッチ C2が係合解除されている状態においては、第二の遊星歯車機構 P2のキャリア軸 caが固定され、第二の遊星歯車機構 P2により減速された接続軸 S 1の回転が出力軸 Oに伝動される。

一方、ブレーキ B1が係合解除されて第二クラッチ C2が係合されている状態においては、第二の遊星歯車機構 P2のキャリア軸 caが同遊星歯車機構 P2のサンギヤ s、リングギヤ rの回転および接続軸 S1の回転と一体となる。即ち、第二の遊星歯車機構 P 2は固定され、第一の遊星歯車機構 P1のリングギヤ rの回転が、接続軸 S1を介して、そのまま出力軸 Oに伝動される直結状態となる。 [0056] 以上が、本願に係るノ、イブリツド駆動装置 Mの構成である力以下、その動作を動作モードとともに、図 2に示す速度線図、図 3に示す入力速度、電動機トルク、電動機出力に従って説明する。

本願に係るハイブリッド駆動装置 Mには、第一モード、第二モード、第三モードの 3 つのモードが設定される。第一モードでは第 1の駆動伝動状態となり、第二モードでは第 2の駆動伝動状態となり、第三モードでは第 3の駆動伝動状態となる。

[0057] ここで、第一モードは低速域に対応するものであり、図 2及び図 3 (背景技術に関する図 10に対応する）において「Lo」として示している。第二モードは、中速域に対応するものであり、図 2及び図 3において「Mid」として示している。第三モードは、高速域に対応するものであり、図 2及び図 3において「Hi」として示している。先に説明した特許文献 2に示す発明の対比にあっては、本願構造における中速域が、特許文献 2 の高速域に対応する。従って、本願は、特許文献 2に記載の従来構造に対して、更なる高速域を新たに設けた構成とヽえる。

[0058] 各モードにおける摩擦係合要素の係合'係合解除

各モードにおける各摩擦係合要素 CI, C2, B1の係合 (ON) ·係合解除 (OFF)は、以下に示す表 1の状態で行う。

[0059] [表 1]

各モードに於ける伝動状態は以下のようになる。

第一モード (第 1の駆動伝動状態を取る）

このモードにおいては、第一クラッチ C1が係合解除、ブレーキ B1が係合、第二クラツチ C2が係合解除の状態に維持される。

このモードでは、第一クラッチ C1が係合解除状態に維持されるため、入力軸 Iから出力軸 Oへの伝動は、第一の遊星歯車機構 P1及び第二の遊星歯車機構 P2によつて決まる。即ち、ダンパー Dを介して中間軸 Mlに伝動されるエンジン回転は、第一の遊星歯車機構 PIにおいて、そのリングギヤ rの回転として取り出される。そして、この回転は、接続軸 S1を介して第二の遊星歯車機構 P2のサンギヤ sに伝動され、第二の遊星歯車機構 P2で減速されて出力軸 O力取り出される。この時、第一の遊星歯車機構 P1において、第一の電動機 MG1のロータ rt力そのサンギヤ sと一体回転されることより、この第一の電動機 MG1がエンジン駆動力の反力受けとして働く。一方、第二の電動機 MG2は、出力のアシスト用として働く。

従って、この伝動状態は、先に説明した 3要素構造の駆動伝動状態に当り、第一の遊星歯車機構 P1から取り出せる回転速度をさらに、第二の遊星歯車機構 P2により減速して出力軸 Oに伝えていることとなる。そこで、図 2には第一モード (Lo)と記載している。

さらに、摩擦係合要素に関して、第 1の駆動伝動状態を実現する摩擦係合要素 (ブレーキ B1)力第 1の摩擦係合要素に該当する。

[0061] さて、図 2に示す速度線図上で、このモードにおける各装置の状態を説明する。この速度線図は、遊星歯車ユニットの各回転要素の回転速度の関係を直線上で表す線図である。

この速度線図の縦線は、図上左側からそれぞれ、第一の電動機 MG1と一体回転する回転要素（図上 MG1と記載）、ブレーキ B1を介してグランドに固定されることがある回転要素（図上 gと記載）、出力軸 0 (図上 OUTと記載）、中間軸 Ml (図上 ENG と記載）、接続軸 S1 (図上 MG2と記載)のそれぞれの回転速度を、その高さ位置により示す縦軸である。図上、上側ほど回転速度が高ぐ横軸以下の域で回転速度が負の値を取ることとなる。また、この速度線図は、横軸方向により、各回転要素間のギヤ比の相対関係を示している。

[0062] 第一モードにあっては、上段の図に示すように、第一の遊星歯車機構 P1に関して、

(MG1, ENG, MG2)を繋ぐ速度線によって MG2で得られる速度として、接続軸 S1 の速度が決まる。さらに、第二の遊星歯車機構 P2に関して (MG2, OUT, g)を繋ぐ速度線によって OUTで得られる速度として、出力軸 Oの速度が決まる。従って、車速 vlにおける MG1、 ENG、 MG2は図の通りである。

[0063] この状態から、走行速度の上昇に伴って、矢印で示すように、 MG1側が低下し、 M G2側が上昇する運転状態を行う。この状態を図上 v2として示している。 OUTで得られる速度 v2が vlに対して上昇して、ることが判る。

[0064] 図 3は、本願に係るノ、イブリツド駆動装置 Mにおける、入力速度、電動機トルク及び電動機出力の関係を示す図である。図上、上側ほどそれぞれ入力速度、電動機トルク、電動機出力が高ぐ横軸以下の域でそれらが負の値を取ることとなる。

図上、左端に示す縦軸に対して、右側に 2本の細い縦線を示している力これが、本願における第一モードと第二モードとの切り換え速度、さらに第二モードと第三モードとの切り換え速度に対応して、る。

また、同 3図に示す符号の記載は、第一モードに関する記載を「3Lo」と、第二モードに関する記載を「4Mid」と、第三モードに関する記載を「3Hi」としている。中間軸 Ml、第一の電動機 MG1、第二の電動機 MG2及び出力軸 Oの記載は、図 10に示すものと同様としている。

[0065] さて、低速域をカバーする第一モードにあっては、エンジン E力駆動力が伝動される入力軸回転は一定に維持されるとともに、第二の電動機 MG2の回転は、速度の増加に伴って上昇され、第一の電動機 MG1の回転が低下する。ここで、図 3の下段に示されるように、第二の電動機 MG2は主にはモータとしての働きをし、第一の電動機 MG1は、主にジェネレータとして働くことが判る。それぞれの電動機における出力は、この第一モードにおいては、その絶対値において制限された範囲内に収まって、ることが半 IJる。

[0066] 第二モード (第 2の駆動伝動状態を取る）

このモードにおいては、第一クラッチ C1が係合、ブレーキ B1が係合解除、第二クラツチ C2が係合解除に維持される。

この第一クラッチ C1が係合時、第三の遊星歯車機構 P3のリングギヤ rと出力軸 Oは同速となっている。この同速条件を満足する状態で、摩擦係合要素の係合'係合解除を行うことで、ショックを無くすることができる。

このモードでは、第一クラッチ C1が係合状態に、さらにブレーキ B1が係合解除に維持されるため、入力軸 Iから出力軸 Oへの伝動は、第一の遊星歯車機構 P1及び第三の遊星歯車機構 P3によって決まる。即ち、ダンパー Dを介して中間軸 Mlに伝動されるエンジン回転は、 4要素構造を成す、第一の遊星歯車機構 Pl、第三の遊星歯車機構 P3、の 4つの回転要素のギヤ比で決まる駆動分配を受け、第三の遊星歯車機構 P3のリングギヤ rに伝動され、出力軸 Oに伝動される。

この時、第一の遊星歯車機構 P1において、第二の電動機 MG2のロータ rt力そのリングギヤ rと一体回転されることより、この第二の電動機 MG2が主に反力受けとして働く。

従って、この伝動状態は、先に説明した 4要素構造の駆動伝動状態に当り、第一の遊星歯車機構 P1及び第三の遊星歯車機構 P3を介して取り出せる出力を、そのまま出力軸 Oに伝えていることとなる。そこで、図 2には第二モード (Mid)と記載しているさらに、摩擦係合要素に関して、第 2の駆動伝動状態を実現する摩擦係合要素 (クラッチ C1)力第 2の摩擦係合要素に該当する。

[0067] さて、図 2に示す速度線図上で、このモードにおける各装置の状態を説明する。このモードにおける動作は、同図中段に示されており、同図上、 v2から v4で示す速度を繋ぐ速度線で説明される。

第二モードにあっては、中段の図に示すように、第一の遊星歯車機構 P1及び第三の遊星歯車機構 P3に関して、 v2で示す（MG1, OUT, ENG, MG2)を繋ぐ速度線によって、 OUTで得られる速度として、出力軸 Oの速度が決まる。

この状態から、走行速度の上昇に伴って、矢印で示すように、 ENGの速度を支点として、 MG1側が上昇し、 MG2側が下降する運転状態を行う（v2、 v3、 v4への移行）。結果、最終的に、全てが同速となる運転状態 (v4で示す)が実現する。

[0068] 一方、図 3に示すように入力速度、電動機トルク及び電動機出力は変化する。

この中速域をカバーする第二モードにあっても、エンジン E力駆動力が伝動される入力軸回転は一定に維持されるとともに、第二の電動機 MG2の回転は、速度の増加に伴って下降され、第一の電動機 MG1の回転が増加する。ここで、図 3の下段に示されるように、第二の電動機 MG2はモータとしての働きからジェネレータとしての働きに移行し、第一の電動機 MG1は、ジェネレータとしての働きからモータとしての働きに移行して、ることが判る。それぞれの電動機における出力は、この第二モードにおいても、その絶対値において制限された範囲内に収まっている。

[0069] 第三モード (第 3の駆動伝動状態を取る）

このモードにおいては、第一クラッチ Cl、ブレーキ B1が係合解除、第二クラッチ C2 が係合状態に維持される。この第二クラッチ C2が係合時、接続軸 S1と出力軸 Oは同速となっている。この同速条件を満足する状態で、摩擦係合要素の係合'係合解除を行うことで、ショックを無くすることができる。

このモードでは、第二クラッチ C2が係合状態に、他の摩擦係合要素 CI, B1が係合解除に維持されるため、入力軸 Iから出力軸 Oへの伝動は、第一の遊星歯車機構 Pl、第二の遊星歯車機構 P2によって決まる。ここで、第二クラッチ C2が係合されることから、第二の遊星歯車機構 P2のサンギヤ sとキャリア軸 caとは同一回転することとなり、接続軸 S1と出力軸 Oとは直結状態となる。結果、ダンパー Dを介して中間軸 Ml に伝動されるエンジン駆動力は、第一の遊星歯車機構 P1で決まる変速を受け、第一の遊星歯車機構 P1のリングギヤ rに伝動され、そのまま出力軸 Oに伝動される。この時も、第一の遊星歯車機構 P1において、第一の電動機 MG1のロータ rt力そのサンギヤ sと一体回転されることより、この第一の電動機 MG1がエンジン駆動力の反力受けとして働く。

[0070] 従って、この伝動状態は、先に説明した 3要素構造の駆動伝動状態に当り、第一の遊星歯車機構 P1を介して取り出せる出力を、そのまま出力軸 Oに伝えていることとなる。そこで、図 2には第三モード (Hi)と記載している。

さらに、摩擦係合要素に関して、第 3の駆動伝動状態を実現する摩擦係合要素 (クラッチ C2)が、第 3の摩擦係合要素に該当する。

[0071] さて、図 2に示す速度線図上で、このモードにおける各装置の状態を説明する。このモードにおける動作は、同図下段に示されており、同図上、 v4から v6で示す速度をそれぞれ繋ぐ速度線で説明される。

第三モードにあっては、下段の図に示すように、第一の遊星歯車機構 P1に関して、 v4、 v5、 v6で示す（MG1, ENG, MG2)を繋ぐ速度線によって、接続軸 S1で得られる速度が得られるとともに、同じく、 v4、 v5、 v6で示す（MG2, ENG, OUT)を繋ぐ速度線によって出力軸 oの速度が決まる。

この状態から、走行速度の上昇に伴って、矢印で示すように、 ENGの速度を支点として、 MG1側が下降し、 MG2側が上昇する運転状態を行う（v4、 v5、 v6への移行）。そして、このようにして得られた接続軸 S1の回転をそのまま出力する運転状態が実現する。

[0072] 一方、図 3に示すように、入力速度、電動機トルク及び電動機出力は変化する。

この高速域をカバーする第三モードにあっても、エンジン E力駆動力が伝動される入力軸回転は一定に維持されるとともに、第二の電動機 MG2の回転は、速度の増加に伴って上昇され、第一の電動機 MG1の回転が下降する。ここで、第二の電動機 MG2はモータからジェネレータとしの働きに移行し、第一の電動機 MG1は、ジエネレータカモータとしての働きに移行していることが判る。

図 3の下段に示されるように、それぞれの電動機におけるモータ出力は、この第三モードにお、ても、その絶対値にぉ、て制限された範囲内に収まって、る。

[0073] 以上説明から判明するように、この例にあっては、第一の遊星歯車機構 P1が第一及び第二の電動機 MG1, MG2間でエンジン駆動を分配するスプリット装置として働く遊星歯車装置に相当し、ブレーキ B1が係合された状態で第二の遊星歯車機構 P2 が減速装置として働く遊星歯車装置に相当する。

さらに、ブレーキ B1,第一クラッチ Cl、第二クラッチ C2が、本願にいう切構を成す。

さらに、この構成においては、出力軸 Oに対して、第二の遊星歯車機構 P2のリングギヤ rが、一体回転可能に備えられる。また、第 1クラッチ C1が第三の遊星歯車機構 P3のリングギヤ rと出力軸 Oとの間で、第 2クラッチ C2が第二の遊星歯車機構 P2のキャリア軸 caと同サンギヤ sとの間で、係合、係合解除自在に構成されている。結果、第 1及び第 2クラッチ Cl、 C2の間における係合選択により、出力軸 Oへの出力が選択される。従って、第二及び第三の遊星歯車機構 P2、 P3及び第 1及び第 2クラッチ C1 , C2が、選択出力のための出力機構となる。

[0074] 推進力

上述の本願に係るハイブリッド駆動装置 Mを使用した場合の、各モードにお、て得られる推進力を図 4に示した。同図は、横軸に車両速度を、縦軸に推進力を示したものである。

同図において、速度の上昇に伴って単調減少しているのが走行に必要な推進力である。また、この線上に、 vl、 v2、 v3、 v3、 v5、 v6として、図 2で、その速度線図にお Vヽて特定した速度を示した。

同図に、第一モード、第二モード、第三モードでそれぞれカバーされる領域を示した。本願に示すハイブリッド駆動装置 Mを使用することにより、エンジンをその最も効率のよい回転速度で働力せながら、充分な余裕を持って、良好な変速走行を行えることが半 Uる。

[0075] 別実施の形態例

本願の別実施の形態に関して以下に説明する。

本願に係るハイブリッド駆動装置は、以上説明してきたように、二つの電動機を備える。そして、駆動伝動系統からみて、入力軸 Iと出力軸 Oとの間に、三つの遊星歯車機構 PI, P2, P3と三つの摩擦係合要素 CI, C2, B1を備えて構成される。

その動作モード (駆動伝動状態）として、低速域に対する 3要素構造の回転速度をさらに減速して出力する第一モード (第 1の駆動伝動状態）と、中速域に対する 4要素構造で得られる回転速度をそのまま出力する第二モード (第 2の駆動伝動状態）と、高速域に対する 3要素構造で得られる回転速度をそのまま出力する第三モード (第 3 の駆動伝動状態）とを実現可能にしている。

[0076] 以下に示す 3つの別形態例は、それぞれ、上記の技術構造を維持するものであり、摩擦係合要素として、上記したと同様に、二つのクラッチ (第一クラッチ C1及び第二クラッチ C2)と一のブレーキ B1を備える。そして、これらの係合'係合解除の切り換えは、表 1で説明したと同様な切り換え形態で、第一力も第三モードを実現できる。また、対応する速度線図も同様となる。遊星歯車機構の名称は、入力軸 I側から出力軸 O 側に向力つて配設される順に従って、第一、第二及び第三の遊星歯車機構 PI, P2 、 P3と呼ぶ。

[0077] 以下に説明する、図 5、 6、 7において、図 1に示すハイブリッド駆動装置に対応する機器に関して同様の符号を付した。以下、それぞれの別実施の形態における配置構成に関して説明する。

[0078] 別実施の形態 1

図 5に示す例は、図 1に示したのと同様に、図上、左側に入力軸 Iを右側に出力軸 O を備えた例である。入力軸 Iの回転はダンパー Dを介して第一の中間軸 Mlに取り込まれるように構成されており、この第一の中間軸 Mlは、第一の遊星歯車機構 P1のリングギヤ rと一体回転する構成が採用されている。一方、第一の遊星歯車機構 P1のサンギヤ sは、第二の遊星歯車機構 P2のリングギヤ rと一体回転するように構成されるとともに、第一の電動機 MG1のロータ rtに直結されている。

[0079] 第一及び第二の遊星歯車機構 Pl、 P2のキャリア軸 caは第二の中間軸 M2と一体に回転される構成が採用されており、この第二の中間軸 M2が、下手側に導かれて、第一クラッチ C1を介して出力軸 Oと係合 '係合解除自在に構成されている。

一方、第二の遊星歯車機構 P2のサンギヤ sは接続軸 S1と一体に回転する構成が採用されており、この接続軸 S1は、第二の電動機 MG2のロータ rtと一体回転する構成とされている。さらに、この接続軸 S1に対して、第二クラッチ C2が設けられ、この接続軸 S1を第三の遊星歯車機構 P3のリングギヤ rと一体に回転可能に構成されている第三の遊星歯車機構 P3は、そのリングギヤ rがブレーキ B1を介して、グランドと係合'係合解除可能に構成され、キャリア軸 caは出力軸 Oと一体化され、そのサンギヤ sが接続軸 S 1と一体回転する構成が採用されて!ヽる。

[0080] この例の構成は、先に従来技術で説明した特許文献 2に示される構成に対して、第二クラッチ C2を接続軸 S1と第三の遊星歯車機構 P3のリングギヤ!:との間に設けたものとなつている。

従って、第二クラッチ C2の解除状態で、先に従来技術に関して説明した第一モード、第二モードが実現できる。さらに、第三モードにあっては、第一クラッチ及びブレーキ CI, B1を解除状態として、第二クラッチ C2を係合することで、接続軸 S1と出力軸 Oとを、第三の遊星歯車機構 P3を介して直結状態とすることができる。これにより、第一及び第二の遊星歯車機構 PI, P2を一体とする直結状態の 3要素構造の伝動を実現できる。 [0081] この例にあっては、第一及び第二の遊星歯車機構 PI, P2がスプリット装置として働く遊星歯車装置に相当し、ブレーキ B1が係合された状態で第三の遊星歯車機構 P3 が減速装置として働く遊星歯車装置に相当する。

さらに、ブレーキ Bl、第一クラッチ Cl、第二クラッチ C2が、本願にいう切構を成す。

さらに、この構成においては、出力軸 Oに対して、第三の遊星歯車機構 P3のキヤリァ軸 caが、一体回転可能に備えられる。また、第 1クラッチ C1が第二の中間軸 M2と出力軸 Oとの間で、第 2クラッチ C2が第三の遊星歯車機構 P3のリングギヤ rと同サンギヤ sとの間で、係合、係合解除自在に構成されている。結果、第 1及び第 2クラッチ Cl、 C2の間における係合選択により、出力軸 Oへの出力が選択される。従って、第三の遊星歯車機構 P3及び第 1及び第 2クラッチ CI, C2が、選択出力のための出力機構となる。

[0082] 別実施の形態 2

図 6に示す例は、図 1に示したのと同様に、図上、左側に入力軸 Iを右側に出力軸 O を備えた例である。この例では、第一の遊星歯車機構 P1と第二の遊星歯車機構 P2 とが、所謂、ラビ-ョタイプの遊星歯車装置 Prとなる構成が採用されている。即ち、第二の遊星歯車機構 P2は、ダブルピ-オンタイプのものであり、その内径側に位置するピ-オンのキャリア軸が、第一の遊星歯車機構 P1と第二の遊星歯車機構 P2とで、共通のキャリア軸（以下の説明にお、て、このキャリア軸を共通キャリア軸 cacと呼ぶ）とされている。同図に示すように、第二の遊星歯車機構 P2は、ダブルピ-オンタイプのものであるが、この遊星歯車機構 P2の両ピ-オンのキャリア軸 caは同速で回転する。

[0083] 図示するように、この例にあっては、入力軸 Iの回転はダンパー Dを介して第一の中間軸 Mlに取り込まれるように構成されており、この第一の中間軸 Mlは、第一の遊星歯車機構 P1及び第二の遊星歯車機構 P2に渡って配設されている共通キャリア軸 ca cと一体に回転する構成が採用されている。この回転は、第二の遊星歯車機構 P2にお!、ては、ダブルビ-オンの外径側に位置するキャリア軸 caiにも伝動される。

[0084] 第一の電動機 MG1のロータ rtは、第一の接続軸 S1を介して第二の遊星歯車機構 P2のサンギヤ sと、一体に回転可能に構成されている。一方、第二の電動機 MG2のロータ rtは、第一の遊星歯車機構 P1のサンギヤ sと一体に回転可能に構成され、この回転は接続軸 S2を介して、伝動下手側で、第三の遊星歯車機構 P3のサンギヤ s の回転とされるとともに、第二クラッチ C2の係合により、第三の遊星歯車機構 P3のリングギヤ rの回転とされる構成が採用されている。このように、第三の遊星歯車機構 P 3のサンギヤ sには、第二の接続軸 S2の回転が伝動され、そのキャリア軸 caが、出力軸 Oと一体回転する構成が採用されている。

[0085] 一方、第三の遊星歯車機構 P3のリングギヤ rは、ブレーキ B1及び第二クラッチ C2 の係合'係合解除状態に従って、サンギヤ sに伝動される駆動が、第三の遊星歯車機構 P3のキャリア軸 caを介して、出力軸 Oに伝動可能に構成されて、る。

[0086] 即ち、ブレーキ B1が係合し、両クラッチ CI, C2が係合解除された状態では、リングギヤ rが固定され、第二の接続軸 S2の回転が減速して、出力軸 Oに伝動される。この時、第二の遊星歯車機構 P2のサンギヤ s、共通キャリア軸 cacに備えられるピ-オン及び第一の遊星歯車機構 P1のサンギヤ sにより遊星歯車伝動状態が実現する。一方、第二クラッチ C2が係合し、ブレーキ B1及び第一クラッチ C1が係合解除された状態にあっては、第三の遊星歯車機構 P3が固定されることとなるため、第二の接続軸 S2の回転力そのまま、出力軸 Oに伝動される。

[0087] さて、第一クラッチ C1が係合し、ブレーキ B1及び第二クラッチ C1が係合解除された状態にあっては、第一〜第三の遊星歯車機構 PI, P2, P3が、先に説明した 4要素構造の伝動構造を取る。よって、第一の中間軸 Mlの入力が、 4要素構造の伝動構造で出力軸 Oに伝動されることとなる。

[0088] 第一モードにあっては、第一の遊星歯車機構 P1及び第二の遊星歯車機構 P2により構成される 3要素減速構造で得られる出力（第二の接続軸 S2の回転)を第三の遊星歯車機構 P3により減速し、その遊星歯車機構 P3のキャリア軸 caの回転として、出力軸 Oに伝動することができる。

第二モードにあっては、第一クラッチ C1のみが係合されるため、第一〜第三の遊星歯車機構 PI, P2, P3により、出力軸 Oへの伝動は 4要素構造の駆動伝動状態となる。また、第三モードにあっては、第二クラッチ C2のみが係合されるため、第三の遊星歯車機構 P3が固定される。従って、第一及び第二の遊星歯車機構 PI, P2により決まる 3要素構造で、出力側直結状態の伝動を実現できる。

[0089] 以上の説明から判明するように、この例にあっては、第一及び第二の遊星歯車機構 Pl、 P2がスプリット装置として働く遊星歯車装置に相当し、ブレーキ B1が係合された状態で、第三の遊星歯車機構 P3が減速装置として働く遊星歯車装置に相当する。そして、本実施形態においては、これらスプリット装置としての第一及び第二の遊星歯車機構 Pl、 P2と、減速装置としての三の遊星歯車機構 P3とが、本願にいう出力機構を成す。

[0090] 別実施の形態 3

図 7に示す例は、図 1に示したのとは逆に、図上、右側に入力軸 Iを中央左側に出力軸 Oを備えた例である。入力軸 Iの回転はダンパー Dを介して第一の中間軸 Mlに取り込まれるように構成されており、この第一の中間軸 Mlは、第一の遊星歯車機構 P1のリングギヤ rと及び第二の遊星歯車機構 P2のキャリア軸 caと一体回転する構成が採用されている。一方、第一の遊星歯車機構 P1のサンギヤ sは第一の電動機 MG 1のロータ _rtに接続されている。第二の遊星歯車機構 P2に関しては、そのリングギヤ r 力第一の遊星歯車機構 PIのキャリア軸 caと一体回転する接続軸 SIに設けられており、キャリア軸 caは第一の中間軸 Mlと一体回転する。一方、第二の遊星歯車機構 P2のサンギヤ sは、伝動下手側に第二の電動機 MG2のロータ rtと一体回転する第二の中間軸 M2に設けられている。この第二の中間軸 M2には、第三の遊星歯車機構 P3のサンギヤ sが設けられるとともに、第二クラッチ C2により、第三の遊星歯車機構 P3のキャリア軸 caと一体回転可能に構成されて、る。

[0091] 第三の遊星歯車機構 P3は、そのリングギヤ rが出力軸 Oと一体回転するように構成されている。また、第三の遊星歯車機構 P3のキャリア軸 caは第二クラッチ C2を介して第二の中間軸 M2と一体回転可能に、一方、ブレーキ B1を介してグランド固定可能とされている。第一モードにあっては、第一の遊星歯車機構 P1及び第二の遊星歯車機構 P2を介して、第二の中間軸 M2に 3要素構造で伝動され、この出力が第三の遊星歯車機構 P3において減速されて出力軸 Oに伝動される。

第二モードにあっては、第一クラッチ C1のみが係合されるため、出力軸 Oは接続軸 S1と一体回転する。この状態で、出力軸 Oの出力は、第一及び第二の遊星歯車機構 PI, P2による 4要素構造の伝動状態となる。

第三モードにあっては、第二クラッチ C2のみが係合されるため、第三の遊星歯車機構 P3が固定され、第二の中間軸 M2と出力軸 Oとが同速となる。従って、第一及び第二の遊星歯車機構 PI, P2を一体とした 3要素構造で、出力側直結状態の伝動を得ることができる。

[0092] 以上の説明から判明するように、この例にあっては、第一及び第二の遊星歯車機構 Pl、 P2がスプリット装置として働く遊星歯車装置に相当し、ブレーキ B1が係合された状態で、第三の遊星歯車機構 P2が減速装置として働く遊星歯車装置に相当する。さらに、ブレーキ B1,第一クラッチ Cl、第二クラッチ C2が、本願にいう切構を成す。

さらに、この構成においては、出力軸 Oに対して、第三の遊星歯車機構 P3のリングギヤ rが、一体回転可能に備えられる。そして、第 1クラッチ C1が接続軸 S1と出力軸 Oとの間で、第 2クラッチ C2が第二の中間軸 M2と第三の遊星歯車機構 P3のキャリア軸 caとの間で、係合、係合解除自在に構成されている。結果、第 1及び第 2クラッチ C 1、 C2の間における係合選択により、出力軸 Oへの出力が選択される。従って、第三の遊星歯車機構 P3及び第 1及び第 2クラッチ CI, C2が、選択出力のための出力機構となる。

産業上の利用可能性

[0093] 入力軸と出力軸との間に、二つの電動機を備えるとともに、遊星歯車ユニットを備えたハイブリッド駆動装置において、複数の摩擦係合要素の係合'係合解除を伴う変速において有段変速を行うことなぐ無段変速を実現できる構成であって、回生時にエネルギ回収効率の低下を防止するとともに、高車速'低駆動力領域 (ネガティブハイブリツド領域）において、伝達効率の低下を招くことがないハイブリッド駆動装置を得ることができた。

図面の簡単な説明

[0094] [図 1]本願に係るハイブリッド駆動装置の駆動伝達系統を示す図

[図 2]本願に係るハイブリッド駆動装置の速度線図

[図 3]本願に係るハイブリッド駆動装置の速度、トルク及び出力の関係を示す図 [図 4]各モードに於ける本願に係るハイブリッド駆動装置で得られる推進力を示す図 [図 5]本願に係るハイブリッド駆動装置の別実施形態の駆動伝達系統を示す図 [図 6]本願に係るハイブリッド駆動装置の別実施形態の駆動伝達系統を示す図 [図 7]本願に係るハイブリッド駆動装置の別実施形態の駆動伝達系統を示す図 [図 8]従来のハイブリッド駆動装置の駆動伝達系統の図

[図 9]従来のハイブリッド駆動装置における電動機及びエンジンの速度を示す図 [図 10]従来のハイブリッド駆動装置の速度、トルク及び出力の関係を示す図

[図 11] 3要素構造及び 4要素構造の説明図

符号の説明

[0095] B1 ブレーキ (第 1の摩擦係合要素）

C1 第一クラッチ (第 2の摩擦係合要素）

C2 第二クラッチ (第 3の摩擦係合要素）

CPU 制御装置

D ダンパー

E エンジン

I 入力軸

Ml 中間軸 (第一の中間軸）

M2 第二の中間軸

MG1 第一の電動機

MG2 第二の電動機

O 出力軸

P1 第一の遊星歯車機構

P2 第二の遊星歯車機構第三の遊星歯車機構接続軸

Claims

請求の範囲

[1] エンジン力の駆動力を受け入れる入力軸と、車輪へ駆動出力を出力する出力軸と、第一及び第二の電動機と、遊星歯車ユニットと、前記入力軸と前記出力軸との間に第 1の駆動伝動状態を形成する第 1の摩擦係合要素と、前記入力軸と前記出力軸との間に第 2の駆動伝動状態を形成する第 2の摩擦係合要素と、前記入力軸と前記出力軸との間に第 3の駆動伝動状態を形成する第 3の摩擦係合要素と、を備えたノ、イブリツド駆動装置において、

前記第 1の駆動伝動状態は、前記遊星歯車ユニットの第 1の回転要素に前記入力軸が接続され、前記遊星歯車ユニットの第 2の回転要素に前記第一の電動機が接続され、前記遊星歯車ユニットの第 3の回転要素に前記出力軸及び前記第二の電動機が接続される状態であって、

前記第 2の駆動伝動状態は、前記遊星歯車ユニットの 4つの回転要素に、夫々独立に、前記入力軸、前記出力軸、前記第一の電動機、及び第二の電動機が接続される状態であって、

前記第 3の駆動伝動状態は、前記遊星歯車ユニットの第 1の回転要素に前記入力軸が接続され、前記遊星歯車ユニットの第 2の回転要素に前記第一の電動機が接続され、前記遊星歯車ユニットの第 3の回転要素に前記出力軸及び前記第二の電動機が接続される状態であって、さらに、前記第 1の駆動伝動状態における減速比より小さい減速比を形成することを特徴とするハイブリッド駆動装置。

[2] 前記第 1から第 3の摩擦係合要素の中の 2つの摩擦係合要素の係合と係合解除は連動して作動することを特徴とする請求項 1に記載のハイブリッド駆動装置。

[3] 前記摩擦係合要素により係合される 2つの部材の回転速度が同速であることを条件に、前記第 1から第 3の摩擦係合要素の中の 2つの摩擦係合要素の係合 '係合解除状態を切り換えて、前記駆動伝動状態を切り換えることを特徴とする請求項 1に記載のハイブリッド駆動装置。

[4] 前記第 1の摩擦係合要素は、係合状態において、減速装置として働く遊星歯車装置の一つの回転要素の回転を停止させるブレーキであって、

前記第 1の駆動伝動状態において、前記第 1の摩擦係合要素のみが係合され、前記遊星歯車ユニットの前記第 3の回転要素の回転が、前記減速装置により減速されて前記出力軸に伝動されることを特徴とする請求項 1に記載のハイブリッド駆動装置。

[5] 前記第 2の摩擦係合要素は、係合状態において、前記遊星歯車ユニットの一つの回転要素と前記出力軸とを直結するクラッチであって、

前記第 2の駆動伝動状態において、前記第 2の摩擦係合要素のみが係合され、前記遊星歯車ユニットの 4つの回転要素の内の前記一つの回転要素に、前記出力軸を直結することを特徴とする請求項 1に記載のハイブリッド駆動装置。

[6] 前記第 3の摩擦係合要素は、係合状態において、 1つの遊星歯車機構の二つの回転要素を直結するクラッチであって、

前記第 3の駆動伝動状態において、前記第 3の摩擦係合要素のみが係合され、前記遊星歯車機構を固定することで、前記遊星歯車ユニットの前記第 3の回転要素の回転がそのまま前記出力軸に伝動されることを特徴とする請求項 1に記載のハイブリツド駆動装置。

[7] 前記第一及び第二の電動機、前記第 1から第 3の摩擦係合要素を備えた切換機構を同軸上に備え、

前記エンジン側力前記出力軸側に向けて、前記第一の電動機、前記第二の電動機、前記切換機構の順に配置することを特徴とする請求項 1に記載のハイブリッド駆動装置。

[8] 前記遊星歯車ユニットは、遊星歯車機構を 3つ備え、

前記第 3の駆動伝動状態において、第 3の摩擦係合要素の係合により、 1つの遊星歯車機構が固定され、前記遊星歯車ユニットの前記第 3の回転要素と前記出力軸が同速で回転することを特徴とする請求項 1に記載のハイブリッド駆動装置。

[9] 前記第 2の駆動伝動状態が、

前記遊星歯車ユニットとして、前記入力軸に接続された入力回転要素、前記出力軸に接続された出力回転要素及び前記第二の電動機に接続された回転要素からなる一つの遊星歯車装置に対して、前記一つの遊星歯車装置の入力回転要素に接続された回転要素、前記一つの遊星歯車装置の出力回転要素に接続された回転要素及び前記第一の電動機に接続された回転要素からなる他の遊星歯車装置を設けて実現されることを特徴とする請求項 1に記載のハイブリッド駆動装置。

[10] エンジンからの駆動力を受け入れる入力軸と、車輪へ駆動出力を出力する出力軸と、第一及び第二の電動機と、遊星歯車ユニットと、を備えたハイブリッド駆動装置において、

前記遊星歯車ユニットの第 1の回転要素に前記入力軸が接続され、前記遊星歯車ユニットの第 2の回転要素に前記第一の電動機が接続され、前記遊星歯車ユニットの第 3の回転要素に前記出力軸及び前記第二の電動機が接続される 3要素構造で駆動される第一モードと、

前記遊星歯車ユニットの 4つの回転要素に、夫々独立に、前記入力軸、前記出力軸、前記第一の電動機、及び第二の電動機が接続される 4要素構造で駆動される第二モードと、

前記第一モードの減速比とは異なる減速比であって前記 3要素構造で駆動される第三モードの 3つの走行モードを有し、

減速比が小さくなるにつれて第一モード、第二モード、第三モードの順に切り換えることを特徴とするハイブリッド駆動装置。

[11] 前記第三モードは、前記 3要素構造で得られる前記第 3の回転要素の回転速度を直接前記出力軸に伝動することを特徴とする請求項 10に記載のハイブリッド駆動装置。

[12] 前記第一の電動機、第二の電動機、並びに前記遊星歯車ユニットとしての、前記ェンジン力の駆動力を前記第一の電動機と第二の電動機との間で分配するスプリット装置として働く遊星歯車装置、及び前記 3要素構造の駆動伝動状態で前記第 3の回転要素の駆動出力に対して減速装置として働く遊星歯車装置を、同軸上に配置し、前記エンジン側から前記出力軸側に向けて、前記第一の電動機、前記スプリット装置、前記第二の電動機、前記減速装置の順に配置することを特徴とする請求項 10 に記載のハイブリッド駆動装置。

[13] 三つの摩擦係合要素と、前記遊星歯車ユニットとしての二つの遊星歯車装置とを備え、

前記エンジン力の駆動力を前記第一の電動機と第二の電動機との間で分配し、分配後の出力を前記出力軸に選択出力するための出力機構を、駆動装置本体内におけるエンジン力も最も離れた位置に備えたことを特徴とする請求項 10に記載のハイブリツド駆動装置。