WO2008050684A1

WO2008050684A1 - Power output device, and hybrid automobile

Info

Publication number: WO2008050684A1
Application number: PCT/JP2007/070439
Authority: WO
Inventors: Hidehiro Oba; Yukihiko Ideshio
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2008-05-02
Also published as: US20100044128A1; CN101522452B; DE112007002558B4; DE112007002558T5; JP2008105495A; US8056659B2; JP4140647B2; CN101522452A

Description

明細書

動力出力装置およびハイブリッド自動車

技術分野

[0001] 本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびそれを備えたハイブリツド自動車に関する。

背景技術

[0002] 従来から、この種の動力出力装置として、内燃機関と、 2体の電動機と、いわゆるラビニョ型の遊星歯車機構と、遊星歯車機構の 2つの出力要素を選択的に出力軸に連結可能な平行軸式変速機とを備えた動力出力装置が知られている（例えば、特許文献 1参照）。また、従来から、内燃機関に接続される入力要素および 2つの出力要素を含む遊星歯車装置と、当該遊星歯車機構の対応する出力要素にそれぞれ接続されるカウンタシャフトを含む平行軸式変速機とを備えたものも知られている（例えば、特許文献 2参照）。この動力出力装置では、遊星歯車装置の 2つの出力要素が電気駆動部の対応したロータの内周にそれぞれ固定されている。なお、従来から、内燃機関に接続された入力要素と、第 1モータ'ジェネレータに接続された反力要素と、第 2モータ'ジェネレータに接続された出力要素とを含む動力分配機構と、出力部材としてのアクスル軸を動力分配機構の出力要素と反力要素とに選択的に接続させるための 2つのクラッチとを備えたものも知られている（例えば、特許文献 3参照）。この動力出力装置では、第 1モータ'ジェネレータが負回転でカ行するようになると、動力分配機構の反力要素が出力部材に接続されると共に出力要素と出力部材との接続が解除されるように 2つのクラッチが制御され、それにより、出力部材の動力の一部を用いて第 2モータ'ジェネレータが発電した電力により第 1モータ'ジェネレータを駆動する動力循環の発生が抑制される。

特許文献 1 :特開 2005— 155891号公報

特許文献 2：特開 2003— 106389号公報

特許文献 3：特開 2005— 125876号公報

発明の開示 [0003] ここで、上述のような動力出力装置を車両に適用するに際しても、より広範な走行領域において動力の伝達効率を向上させる必要があり、この点で、従来の動力出力装置には、なお改善の余地がある。また、上記特許文献 1に記載の動力出力装置は

、前輪駆動車両を対象とするものである力、この動力出力装置のように平行軸式変速機を用いた場合、 2体の電動機を平行軸式変速機を構成する複数の駆動側歯車の両側に配置すると動力出力装置の幅方向（平行軸式変速機の軸方向）の寸法が増カロしてしまう。このため、特許文献 1に記載の動力出力装置では、 2体の電動機、横置きに配置された内燃機関および遊星歯車機構、ならびに平行軸式変速機が互!/、に平行に延在することになることから、この動力出力装置は、比較的大きな搭載スぺースを要求し、車両への搭載性の面で多少の問題を有している。また、上記特許文献 2に記載の動力出力装置は、後輪駆動車両を対象としたものと考えられ、この動力出力装置をそのまま前輪駆動車両に適用することは容易ではない。

[0004] そこで、本発明は、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上させることができる動力出力装置およびそれを備えたハイブリッド自動車の提供を目的の一つとする。また、本発明は、コンパクトで搭載性に優れ、主に前輪を駆動して走行する車両に好適な動力出力装置およびそれを備えたハイブリッド自動車の提供を目的の一つとする。

[0005] 本発明による動力出力装置およびハイブリッド自動車は、上述の目的を達成するために以下の手段を採って!/、る。

[0006] 本発明による動力出力装置は、

駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、

内燃機関と、

動力を入出力可能な第 1電動機と、

動力を入出力可能な第 2電動機と、

前記第 1電動機の回転軸に接続される第 1要素と前記第 2電動機の回転軸に接続される第 2要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第 3要素とを含むと共にこれら 3つの要素が互いに差動回転できるように構成された動力分配統合機構と、伝達軸と、この伝達軸に前記動力分配統合機構の前記第 1要素と前記第 2要素とを選択的に連結可能な第 1連結手段と、前記伝達軸に接続される入力要素と出力要素とを有すると共に前記伝達軸からの動力を所定の変速比で変速して前記出力要素から出力可能な変速機構と、前記変速機構の前記出力要素と前記動力分配統合機構の前記第 1および第 2要素の少なくとも何れか一方とを前記駆動軸に選択的に連結可能な第 2連結手段とを含む変速伝達手段と、

を備えるものである。

この動力出力装置は、伝達軸と、この伝達軸に動力分配統合機構の第 1要素と第 2 要素とを選択的に連結可能な第 1連結手段と、伝達軸に接続される入力要素と出力要素とを有すると共に伝達軸からの動力を所定の変速比で変速して出力要素から出力可能な変速機構と、変速機構の出力要素と動力分配統合機構の第 1および第 2要素の少なくとも何れか一方とを駆動軸に選択的に連結可能な第 2連結手段とを含む変速伝達手段を備えるものである。これにより、この動力出力装置では、変速伝達手段の第 1連結手段により動力分配統合機構の第 1および第 2要素の何れか一方を伝達軸に連結した状態で、第 2連結手段により変速機構の出力要素と駆動軸とを連結すれば、動力分配統合機構の第 1または第 2要素からの動力を変速機構により変速した上で駆動軸に出力することができる。また、変速伝達手段の第 2連結手段により動力分配統合機構の第 1または第 2要素の少なくとも何れか一方を駆動軸に連結すれば、第 1または第 2要素からの動力を駆動軸に直接出力することができる。従って、この変速伝達手段によれば、動力分配統合機構からの動力を複数段階に変速して駆動軸に出力することが可能となる。そして、この動力出力装置では、変速伝達手段の第 1連結手段または第 2連結手段により動力分配統合機構の第 1要素が伝達軸または駆動軸に連結されるときには、出力要素となる第 1要素に接続される第 1電動機を電動機として機能させ、かつ反力要素となる第 2要素に接続される第 2電動機を発電機として機能させることが可能となる。また、変速伝達手段の第 1連結手段または第 2連結手段により動力分配統合機構の第 2要素が伝達軸または駆動軸に連結されるときには、出力要素となる第 2要素に接続される第 2電動機を電動機として機能させ、かつ反力要素となる第 1要素に接続される第 1電動機を発電機として機能させることが可能となる。これにより、この動力出力装置では、第 1連結手段や第 2連結手段による連結状態の切り替えを適宜実行することにより、特に電動機として機能する第 1 または第 2電動機の回転数が高まったときに、発電機として機能する第 2または第 1 電動機の回転数が負の値にならないようにして、いわゆる動力循環の発生を抑制すること力 Sできる。この結果、この動力出力装置によれば、より広範な運転領域において動力の伝達効率を良好に向上させることが可能となる。

[0008] この場合、前記変速伝達手段の前記伝達軸は前記第 1および第 2電動機の回転軸と概ね平行に延在し、前記第 1および第 2電動機は前記内燃機関と概ね同軸に配置され、前記動力分配統合機構は前記第 1電動機と前記第 2電動機との間に両電動機と概ね同軸に配置されてもよい。このように第 1および第 2電動機の回転軸と概ね平行に延在する伝達軸を含む変速伝達手段を用いれば、第 1および第 2連結手段や変速機構を伝達軸の周りにそれと同軸に配置することにより動力出力装置を 2軸式のものとして構成可能となり、内燃機関と第 1および第 2電動機と動力分配統合機構とを概ね同軸に配置しても、動力出力装置の軸方向（幅方向寸法）の増加を抑制すること力 Sできる。従って、この動力出力装置は、コンパクトで搭載性に優れて主に前輪を駆動して走行する車両に極めて好適なものとなる。

[0009] また、前記変速伝達手段の前記第 1連結手段は、前記第 1要素に連結される第 1 平行軸式ギヤ列と、前記第 2要素に連結される第 2平行軸式ギヤ列と、前記第 1平行軸式ギヤ列と前記伝達軸とが連結される第 1要素連結状態と前記第 2平行軸式ギヤ歹 IJと前記伝達軸とが連結される第 2要素連結状態とを選択的に切り替え可能な切替手段とを含むものであってもよい。このように 2組の平行軸式ギヤ列と切替手段とにより変速伝達手段の第 1連結手段を構成すれば、伝達軸の軸方向における第 1連結手段の寸法増加を抑制しながら動力分配統合機構の第 1要素と第 2要素とを伝達軸に選択的に連結可能とすることができる。また、このように平行軸式ギヤ列を介して動力分配統合機構の第 1または第 2要素を伝達軸に連結すれば、第 1要素または第 2要素と伝達軸との間の変速比を自在に設定することが可能となる。

[0010] この場合、前記第 1連結手段の前記切替手段は、前記第 1要素連結状態と前記第 2要素連結状態と前記第 1平行軸式ギヤ列および前記第 2平行軸式ギヤ列の双方が前記伝達軸に連結される両要素連結状態とを選択的に切り替え可能であってもよい。このような切替手段により両要素連結状態が設定されたときには、内燃機関からの動力を固定された変速比で機械的（直接）に駆動軸へと伝達することができる。この結果、この動力出力装置によれば、より一層広範な運転領域において動力の伝達効率を良好に向上させることが可能となる。

[0011] 更に、前記変速伝達手段の前記第 2連結手段は、前記変速機構の前記出力要素と前記駆動軸とが連結される変速機構駆動軸連結状態と、前記動力分配統合機構の前記第 1および第 2要素の何れか一方と前記駆動軸とが連結される直結状態と、前記変速機構の前記出力要素と前記動力分配統合機構の前記第 1および第 2要素の何れか一方とが前記駆動軸に連結される同時連結状態とを選択的に切り替え可能であってもよい。このような第 2連結手段により同時連結状態が設定されたときにも、内燃機関からの動力を固定された変速比で機械的（直接）に駆動軸へと伝達すること力 Sできる。この結果、この動力出力装置によれば、より一層広範な運転領域において動力の伝達効率を良好に向上させることが可能となる。

[0012] また、本発明による動力出力装置は、前記第 1電動機の回転軸と前記第 2電動機の回転軸との何れか一方を回転不能に固定可能な固定手段を更に備えてもよい。これにより、固定手段に対応していない第 1または第 2電動機に接続される動力分配統合機構の第 1または第 2要素が変速伝達手段の第 1連結手段または第 2連結手段によって伝達軸または駆動軸に連結されているときに、固定手段に対応した第 2または第 1電動機の回転軸を当該固定手段により回転不能に固定すれば、内燃機関からの動力を固定された変速比で機械的（直接）に駆動軸へと伝達することができる。従つて、この動力出力装置によれば、より一層広範な運転領域において動力の伝達効率を良好に向上させることが可能となる。

[0013] 更に、本発明による動力出力装置は、前記第 1電動機と前記第 1要素との接続および該接続の解除と、前記第 2電動機と前記第 2要素との接続および該接続の解除と、前記内燃機関と前記第 3要素との接続および該接続の解除との何れ力、を実行可能な接続断接手段を更に備えてもよい。このような接続断接手段を備えた動力出力装置では、接続断接手段に上記接続を解除させれば、動力分配統合機構の機能により内燃機関を実質的に第 1および第 2電動機や変速伝達手段から切り離すことが可能となる。これにより、この動力出力装置では、接続断接手段に上記接続を解除させると共に内燃機関を停止させれば、第 1および第 2電動機の少なくとも何れ力、からの動力を変速伝達手段の変速状態（変速比）の変更を伴って駆動軸に効率よく伝達することが可能となる。従って、この動力出力装置によれば、第 1および第 2電動機に要求される最大トルク等を低下させることが可能となり、第 1および第 2電動機のより一層の小型化を図ることができる。

[0014] また、前記変速伝達手段の前記変速機構は、前記伝達軸から前記入力要素に入力された動力を所定の減速比で減速して前記出力要素から出力可能な減速機構であってもよい。この場合、前記変速伝達手段の前記変速機構は、 3要素式遊星歯車機構であってもよい。これにより、変速伝達手段をよりコンパクトに構成することが可能となる。

[0015] 更に、前記動力分配統合機構の前記第 1および第 2要素のうちの前記機関軸に接続される前記第 3要素からより大きなトルクが入力される一方は、前記第 1電動機または前記第 2電動機の回転軸の回転を減速する減速手段を介して前記第 1電動機または前記第 2電動機に接続されてもよい。このように、動力分配統合機構の第 1および第 2要素のうち、内燃機関からのトルクの分配比率が大きい方を減速手段を介して第 1または第 2電動機と接続すれば、減速手段に接続された第 1または第 2電動機のトルク負担をより効果的に軽減して、当該電動機を小型化すると共にその動力損失の低減化を図ることが可能となる。

[0016] この場合、前記動力分配統合機構は、サンギヤと、リングギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤの双方と嚙合するピニオンギヤを少なくとも 1つ保持するキャリアとを含むシングルピニオン式遊星歯車機構であり、前記第 1要素は前記サンギヤおよび前記リングギヤの何れか一方であると共に前記第 2要素は前記サンギヤおよび前記リングギヤの他方であり、前記第 3要素は前記キャリアであり、前記サンギヤの歯数を前記リングギヤの歯数で除した値である前記動力分配統合機構のギヤ比を pとしたときに、前記減速手段は、減速比が p近傍の値となるように構成されると共に前記第 1または第 2電動機と前記リングギヤとの間に配置されてもよい。このような諸元の動力分配統合機構においては、サンギヤに比べてリングギヤに対する内燃機関からのトルクの分配比率が大きくなる。従って、リングギヤと第 1または第 2電動機との間に減速手段を配置することにより、当該第 1または第 2電動機の小型化とその動力損失の低減化を図ることが可能となる。また、減速手段の減速比を p近傍の値とすれば、第 1および第 2電動機の諸元を概ね同一のものとすることが可能となるので、動力出力装置の生産性を向上させると共にコストの低減化を図ることができる。

[0017] また、前記動力分配統合機構は、サンギヤと、リングギヤと、互いに嚙合すると共に一方が前記サンギヤと他方が前記リングギヤと嚙合する 2つのピニオンギヤの組を少なくとも 1組保持するキャリアとを含むダブルピニオン式遊星歯車機構であり、前記第 1要素は前記サンギヤおよび前記キャリアの何れか一方であると共に前記第 2要素は前記サンギヤおよび前記キャリアの他方であり、前記第 3要素は前記リングギヤであつてもよい。この場合、前記動力分配統合機構は、前記サンギヤの歯数を前記リングギヤの歯数で除した値である該動力分配統合機構のギヤ比を pとしたときに、 p < 0 . 5となるように構成され、前記減速手段は、減速比が p / (1— p )近傍のィ直となるように構成されると共に前記第 1電動機または前記第 2電動機と前記キャリアとの間に配置されてもよい。このような諸元の動力分配統合機構においては、サンギヤに比べてキャリアに対する内燃機関からのトルクの分配比率が大きくなる。従って、キャリアと第 1または第 2電動機との間に減速手段を配置することにより、当該第 1または第 2電動機の小型化とその動力損失の低減化を図ることが可能となる。また、減速手段の減速比を p / (1— p )近傍の値とすれば、第 1および第 2電動機の諸元を概ね同一のものとすることが可能となるので、動力出力装置の生産性を向上させると共にコストの低減化を図ること力 Sできる。更に、ダブルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構は、前記サンギヤの歯数を前記リングギヤの歯数で除した値である該動力分配統合機構のギヤ比を Pとしたときに、 β > 0. 5となるように構成されてもよく、この場合、前記減速手段は、減速比が（1 ρ ) / ρ近傍の値となるように構成されると共に前記第 1電動機または前記第 2電動機と前記サンギヤとの間に配置されてもよい。

[0018] 本発明によるハイブリッド自動車は、上記何れかの動力出力装置を備え、前記駆動軸からの動力により駆動される駆動輪を含むものである。このハイブリッド自動車に搭載される動力出力装置は、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上可能なものであるから、このハイブリッド自動車では燃費と走行性能とを良好に向上させること力 Sでさる。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明の実施例に係るハイブリッド自動車 20の概略構成図である。

[図 2]実施例のハイブリッド自動車 20をエンジン 22の運転を伴って走行させる場合に車速変化に応じて変速機 90の変速比をシフトアップ方向に変化させていくときの動力分配統合機構 40および変速機 90の主たる要素の回転数やトルクの関係を例示する説明図である。

[図 3]図 2と同様の説明図である。

[図 4]図 2と同様の説明図である。

[図 5]図 2と同様の説明図である。

[図 6]図 2と同様の説明図である。

[図 7]図 2と同様の説明図である。

[図 8]実施例のハイブリッド自動車 20の走行時におけるクラッチ COや変速機 90のクラッチ C1および C2のクラッチポジションの設定状態を示す図表である。

[図 9]モータ MG1が発電機として機能すると共にモータ MG2が電動機として機能するときの動力分配統合機構 40の各要素と減速ギヤ機構 50の各要素とにおける回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す説明図である。

[図 10]モータ MG2が発電機として機能すると共にモータ MG1が電動機として機能するときの動力分配統合機構 40の各要素と減速ギヤ機構 50の各要素とにおける回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す説明図である。

[図 11]実施例のハイブリッド自動車 20におけるモータ走行モードを説明するための説明図である。

[図 12]変形例のハイブリッド自動車 20Aの概略構成図である。

[図 13]変形例のハイブリッド自動車 20Bの概略構成図である。

[図 14]変形例のハイブリッド自動車 20Bの走行時におけるクラッチ CO' 、ブレーキ B 0、変速機 90Bのクラッチ Cla, Clb, C2a, C2bのクラッチポジション等の設定状態を示す図表である。発明を実施するための最良の形態

[0020] 次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

[0021] 図 1は、本発明の一実施例に係るハイブリッド自動車 20の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車 20は、前輪駆動車両として構成されており、車両前部に配置されるエンジン 22と、エンジン 22の出力軸であるクランクシャフト 26に接続された動力分配統合機構 (差動回転機構) 40と、エンジン 22のクランクシャフト 26と同軸に配置されると共に動力分配統合機構 40に接続された発電可能なモータ MG1と、ェンジン 22およびモータ MG1と同軸に配置されると共に減速ギヤ機構 50を介して動力分配統合機構 40に接続された発電可能なモータ MG2と、動力分配統合機構 40 力もの動力を変速状態の変更を伴ってギヤ機構 61に含まれる駆動軸 60に伝達可能な変速機 90と、ハイブリッド自動車 20の全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッド ECU」という） 70等とを備えるものである。

[0022] エンジン 22は、ガソリンや軽油といった炭化水素系燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジン ECU」という） 24から燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジン ECU 24には、エンジン 22に対して設けられて当該エンジン 22の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、エンジン ECU24は、ハイブリッド ECU70 と通信しており、ハイブリッド ECU70からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン 22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン 22の運転状態に関するデータをハイブリッド ECU70に出力する。

[0023] モータ MG1およびモータ MG2は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ 31 , 32を介して二次電池であるバッテリ 35と電力のやり取りを行なう。インバータ 31 , 32とノッテリ 35とを接続する電力ライン 39は、各インバータ 31 , 32が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータ MG1 , MG2の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになつている。従って、ノッテリ 35は、モータ M Gl , MG2の何れ力、から生じた電力や不足する電力により充放電されることになり、モータ MG1 , MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば充放電されないことになる。モータ MG1 , MG2は、何れもモータ用電子制御ユニット（以下、「モータ EC U」という） 30により駆動制御される。モータ ECU30には、モータ MG1 , MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータ MG1 , MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ 33, 34からの信号や、図示しない電流センサにより検出されるモータ MG1 , MG2に印加される相電流等が入力されており、モータ ECU30 からは、インバータ 31 , 32へのスイッチング制御信号等が出力される。モータ ECU3 0は、回転位置検出センサ 33, 34から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータ MG1 , MG2の回転子の回転数 Nml , Nm2を計算している。また、モータ ECU30は、ハイブリッド ECU70と通信しており、ハイブリッド E CU70からの制御信号等に基づいてモータ MG1 , MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータ MG1 , MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド ECU70に出力する。

[0024] ノッテリ 35は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリ ECU」という） 36によつて管理されている。バッテリ ECU36には、バッテリ 35を管理するのに必要な信号、例えば、ノッテリ 35の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、ノッテリ 35の出力端子に接続された電力ライン 39に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ 35に取り付けられた温度センサ 37からのバッテリ温度 Tb等が入力されている。バッテリ ECU36は、必要に応じてバッテリ 35の状態に関するデータを通信によりハイブリッド ECU70やエンジン ECU24に出力する。更に、バッテリ ECU36は、バッテリ 35を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づレ、て残容量 SOCも算出して!/、る。

[0025] 動力分配統合機構 40は、モータ MG1 , MG2、減速ギヤ機構 50、変速機 90と共に図示しないトランスミッションケースに収容され、エンジン 22から所定距離を隔ててクランクシャフト 26と同軸に配置される。実施例の動力分配統合機構 40は、外歯歯車のサンギヤ 41と、その内周に形成された内歯と外周に形成された外歯とを有すると共にサンギヤ 41と同心円上に配置されるリングギヤ 42と、サンギヤ 41およびリングギヤ 42の内歯の双方と嚙合するピニオンギヤ 43を複数保持するキャリア 44とを含み、サンギヤ 41 (第 2要素）とリングギヤ 42 (第 1要素）とキャリア 44 (第 3要素）とが互!/、に差動回転できるように構成されたシングルピニオン式遊星歯車機構である。実施例において、動力分配統合機構 40は、そのギヤ比 p (サンギヤ 41の歯数をリングギヤ 42の歯数で除した値）が p < 0. 5となるように構成されている。動力分配統合機構 4 0の第 2要素たるサンギヤ 41には、当該サンギヤ 41からエンジン 22とは反対側に延びるサンギヤ軸 41aおよび第 1モータ軸 45を介して第 2電動機としてのモータ MG1 ( ロータ）が接続されている。また、第 1要素たるリングギヤ 42には、動力分配統合機構 40のエンジン 22側に配置される減速ギヤ機構 50および当該減速ギヤ機構 50 (サンギヤ 51)からエンジン 22に向けて延びる中空の第 2モータ軸 55を介して第 1電動機としてのモータ MG2 (中空のロータ）が接続されている。更に、第 3要素たるキャリア 4 4には、第 2モータ軸 55およびモータ MG2を通って延びるキャリア軸 44aおよびダンパ 28を介してエンジン 22のクランクシャフト 26が接続されている。これにより、実施例のハイブリッド自動車 20では、エンジン 22,モータ MG1 , MG2、動力分配統合機構 40、減速ギヤ機構 50という構成要素が、図中右からエンジン 22、モータ MG2、減速ギヤ機構 50、動力分配統合機構 40、モータ MG1という順番で互いに同軸に配置されることになる。

減速ギヤ機構 50は、外歯歯車のサンギヤ 51と、このサンギヤ 51と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ 52と、サンギヤ 51およびリングギヤ 52の双方と嚙合する複数のピニオンギヤ 53と、複数のピニオンギヤ 53を自転かつ公転自在に保持するキャリア 54とを備えるシングルピニオン式遊星歯車機構である。実施例において、減速ギヤ機構 50は、その減速比（サンギヤ 51の歯数/リングギヤ 52の歯数）が動力分配統合機構 40のギヤ比 p近傍の値となるように構成されている。減速ギヤ機構 50のサンギヤ 51は、上述の第 2モータ軸 55を介してモータ MG2のロータに接続されている。また、減速ギヤ機構 50のリングギヤ 52は、動力分配統合機構 40のリングギヤ 42に固定され、これにより減速ギヤ機構 50は動力分配統合機構 40と実質的に一体化される。そして、減速ギヤ機構 50のキャリア 54は、トランスミッションケースに対して固定されている。従って、減速ギヤ機構 50の作用により、モータ MG2からの動力が減速されて動力分配統合機構 40のリングギヤ 42に入力されると共に、リングギヤ 42からの動力が増速されてモータ MG2に入力されることになる。なお、実施例のように、減速ギヤ機構 50をモータ MG2と動力分配統合機構 40との間に配置して動力分配統合機構 40と一体化させれば、動力出力装置をより一層コンパクト化することができる

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[0027] また、図 1に示すように、サンギヤ軸 41aと第 1モータ軸 45との間には、両者の接続および当該接続の解除を実行する接続断接手段として機能すると共に、モータ MG 1の回転軸たる第 1モータ軸 45 (リングギヤ 42)を回転不能に固定可能な固定手段として機能するクラッチ COが設けられている。実施例において、クラッチ COは、例えば、サンギヤ軸 41aの先端（図中左端）に固定されたドグと、第 1モータ軸 45の先端（図中右端）に固定されたドグと、トランスミッションケースに固定された固定用ドグ 46と、これらのドグと嚙合可能であると共に電気式、電磁式ある!/、は油圧式のァクチユエ一タ 100により駆動される係合部材とを含むドグクラッチとして構成され、図 1に示すように、係合部材の位置であるクラッチポジションを「Rポジション」、「Mポジション」および「Lポジション」に選択的に切り替え可能である。すなわち、実施例のクラッチ COのクラッチポジションが Rポジションに設定されると、係合部材を介したサンギヤ軸 41a のドグと第 1モータ軸 45のドグとの連結すなわちモータ MG1と動力分配統合機構 40 のサンギヤ 41との接続が解除される。このように、クラッチ COによるサンギヤ軸 41aと第 1モータ軸 45との接続を解除した際には、第 2電動機としてのモータ MG1と動力分配統合機構 40の第 2要素たるサンギヤ 41との接続が解除されることになり、動力分配統合機構 40の機能によりエンジン 22を実質的にモータ MG1 , MG2や変速機 90から切り離すことが可能となる。また、クラッチ C0のクラッチポジションが Mポジションに設定されると、係合部材を介してサンギヤ軸 41aのドグと第 1モータ軸 45のドグと力はり少ない損失で連結され、それによりモータ MG1と動力分配統合機構 40のサンギヤ 41とが接続されることになる。そして、クラッチ C0のクラッチポジションが Lポジシヨンに設定されると、係合部材を介してサンギヤ軸 41aのドグと第 1モータ軸 45のドグと固定用ドグ 46とがより少ない損失で連結され、それにより、動力分配統合機構 40の第 2要素たるサンギヤ 41や第 1モータ軸 45 (モータ MG2)を回転不能に固定することが可能となる。

[0028] 変速機 90は、複数段階に変速状態（変速比）を設定可能なものであり、動力分配統合機構 40のリングギヤ 42および当該リングギヤ 42の外歯と常時嚙合する第 1従動ギヤ 91により構成される第 1連結ギヤ列と、第 1モータ軸 45に取り付けられた駆動ギャ 47および当該駆動ギヤ 47と常時嚙合する第 2従動ギヤ 92により構成される第 2連結ギヤ列と、エンジン 22のクランクシャフト 26や第 1モータ軸 45、第 2モータ軸 55と平行に延在する伝達軸 93と、入力された動力を所定の減速比で減速して出力可能なシングルピニオン式遊星歯車機構である減速機構 94と、駆動軸 60に取り付けられたギヤと嚙合する出力ギヤ 99を有する出力ギヤ軸 99aと、クラッチ C1および C2とを含む。第 1連結ギヤ列の第 1従動ギヤ 91は、図示しない軸受により回転自在に支持されて第 1モータ軸 45および第 2モータ軸 55と平行に延在する中空の第 1ギヤ軸 91 aに取り付けられている。また、第 2連結ギヤ列の第 2従動ギヤ 92は、第 1ギヤ軸 91a と所定の間隔を隔てた状態で図示しない軸受により回転自在に支持されて第 1モータ軸 45および第 2モータ軸 55と平行に延在する中空の第 2ギヤ軸 92aに取り付けられている。なお、実施例では、第 1連結ギヤ列を構成するリングギヤ 42の外歯と第 2 連結ギヤ列を構成する駆動ギヤ 47との歯数が同一とされ、第 1連結ギヤ列を構成する第 1従動ギヤ 91と第 2連結ギヤ列を構成する第 2従動ギヤ 92との歯数が同一とされるカ S、これらのギヤの歯数は任意に定めることができる。

伝達軸 93は、上述の第 1および第 2ギヤ軸 91a, 92aの内部を通って第 1モータ軸 45および第 2モータ軸 55と平行に延在し、その先端（図中右端）には、減速機構 94 が接続される。減速機構 94は、伝達軸 93に接続されるサンギヤ 95と、このサンギヤ 9 5と同心円上に配置されるリングギヤ 96と、サンギヤ 95およびリングギヤ 96の双方と嚙合するピニオンギヤ 97を複数保持するキャリア 98とを含み、サンギヤ 95 (入力要素）とリングギヤ（固定要素） 96とキャリア 98 (出力要素）とが互いに差動回転できるように構成されている。減速機構 94のリングギヤ 96は、図 1に示すように、トランスミツシヨンケースに対して回転不能に固定される。また、減速機構 94のキャリア 98には、第 1ギヤ軸 91aに向けて延びる中空のキャリア軸 98aが接続されており、伝達軸 93は、このキャリア軸 98aを通してサンギヤ 95に固定される。キャリア軸 98は、第 1ギヤ軸 91 aと所定の間隔を隔てた状態で図示しない軸受により回転自在に支持される。これにより、変速機 90では、伝達軸 93の周りに、図中左側から順番に、第 2従動ギヤ 92が取り付けられた中空の第 2ギヤ軸 92a、第 1従動ギヤ 91が取り付けられた中空の第 1 ギヤ軸 91a、および中空のキャリア軸 98aが配置されることになる。また、出力ギヤ 99 を有する出力ギヤ軸 99aは、第 1ギヤ軸 91a (および伝達軸 93)の周りで回転自在となるように図示しない軸受により支持される。そして、出力ギヤ 99からの動力は、ギヤ機構 61に含まれる駆動軸 60に伝達され、最終的にはデフアレンシャルギヤ 62を介して駆動輪としての前輪 63a, 63bに出力されることになる。

変速機 90に含まれるクラッチ C1は、第 1ギヤ軸 91aと第 2ギヤ軸 92aとの間付近に配置され、第 1ギヤ軸 91aと第 2ギヤ軸 92aとの何れか一方または双方を伝達軸 93に連結可能なものである。実施例において、クラッチ C1は、例えば、第 1ギヤ軸 91aの一端（図中左端）に固定された第 1ドグと、第 1ギヤ軸 91aと第 2ギヤ軸 92aとの間に位置するように伝達軸 93に固定されたドグと、第 2ギヤ軸 92aの一端（図中右端）に固定されたドグと、これらのドグと嚙合可能であると共に電気式、電磁式あるいは油圧式のァクチユエータ 101により駆動されるドグクラッチとして構成され、図 1に示すように、係合部材の位置であるクラッチポジションを「Rポジション」、「Mポジション」および「 Lポジション」に選択的に切り替え可能である。すなわち、変速機 90のクラッチ C1のクラッチポジションが Rポジションに設定されると、係合部材を介して第 1ギヤ軸 91 aの第 1ドグと伝達軸 93のドグとがより少ない損失で連結され、それにより第 1連結ギヤ列や第 1ギヤ軸 91aを介して動力分配統合機構 40の第 1要素たるリングギヤ 42と伝達軸 93とが連結される（以下、適宜、このようなクラッチ C1による連結状態を適宜「第 1 要素連結状態」という）。また、クラッチ C1のクラッチポジションが Mポジションに設定されると、係合部材を介して第 1ギヤ軸 91aの第 1ドグと伝達軸 93のドグと第 2ギヤ軸 92aのドグとがより少ない損失で連結され、それにより第 1ギヤ軸 91aと第 2ギヤ軸 92 aとの双方すなわち動力分配統合機構 40のリングギヤ 42とサンギヤ 41との双方が伝達軸 93に連結される（以下、このようなクラッチ C1による連結状態を適宜「両要素連結状態」という）。更に、クラッチ C1のクラッチポジションが Lポジションに設定されると、係合部材を介して第 2ギヤ軸 92aのドグと伝達軸 93のドグとがより少な!/、損失で連結され、それにより、クラッチ COが Mポジションに設定されていれば第 2連結ギヤ列や第 2ギヤ軸 92aを介して動力分配統合機構 40の第 2要素たるサンギヤ 41と伝達軸 93とが連結される（以下、このようなクラッチ CIによる連結状態を適宜「第 2要素連結状態」という）。

また、変速機 90に含まれるクラッチ C2は、第 1ギヤ軸 91aとキャリア軸 98aとの間付近に配置され、第 1ギヤ軸 91aとキャリア軸 98aとの何れか一方または双方を出力ギャ軸 99aに連結可能なものである。実施例において、クラッチ C2は、例えば、第 1ギャ軸 91aの他端（図中右端）に固定された第 2ドグと、キャリア軸 98aの先端（図中左端）に固定されたドグと、第 1ギヤ軸 91aの第 2ドグおよびキャリア軸 98aのドグの周囲に位置するように出力ギヤ軸 99aに取り付けられたドグと、これらのドグと嚙合可能であると共に電気式、電磁式あるいは油圧式のァクチユエータ 102により駆動されるドグクラッチとして構成され、図 1に示すように、係合部材の位置であるクラッチポジションを「Rポジション」、「Mポジション」および「Lポジション」に選択的に切り替え可能である。すなわち、変速機 90のクラッチ C2のクラッチポジションが Rポジションに設定されると、係合部材を介してキャリア軸 98aのドグと出力ギヤ軸 99aのドグとがより少ない損失で連結され、それによりキャリア軸 98aすなわち減速機構 94が出力ギヤ軸 99a や出力ギヤ 99等を介して駆動軸 60に連結される（以下、このようなクラッチ C2による連結状態を適宜「減速機構駆動軸連結状態」という）。また、クラッチ C2のクラッチポジションが Mポジションに設定されると、係合部材を介してキャリア軸 98aのドグと第 1ギヤ軸 91aの第 2ドグと出力ギヤ軸 99aのドグとがより少ない損失で連結され、それによりキャリア軸 98a (減速機構 94)と第 1ギヤ軸 91aとの双方が出力ギヤ軸 99aや出力ギヤ 99等を介して駆動軸 60に連結される（以下、このようなクラッチ C2による連結状態を適宜「同時連結状態」という）。更に、クラッチ C2のクラッチポジションが Lポジシヨンに設定されると、係合部材を介して第 1ギヤ軸 91aの第 2ドグと出力ギヤ軸 99a のドグとがより少ない損失で連結され、それにより第 1ギヤ軸 91aが出力ギヤ軸 99aや出力ギヤ 99等を介して駆動軸 60に連結される。この場合、第 1ギヤ軸 91aには第 1 連結ギヤ列すなわち第 1従動ギヤ 91およびリングギヤ 42が連結されていることから、動力分配統合機構 40の第 1要素たるリングギヤ 42が第 1連結ギヤ歹 IJ、第 1ギヤ軸 91 a、出力ギヤ軸 99a、出力ギヤ 99等を介して駆動軸 60に連結されることになる（以下、このようなクラッチ C2による連結状態を適宜「直結状態」という）。 [0032] そして、ハイブリッド ECU70は、 CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、 CPU72の他に処理プログラムを記憶する ROM74と、データを一時的に記憶する RAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリツド ECU70には、ィグニッシヨンスィッチ（スタートスィッチ） 80からのィグニッシヨン信号、シフトレバー 81の操作位置であるシフトポジション SPを検出するシフトポジションセンサ 82からのシフトポジション SP、アクセルペダル 83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ 84からのアクセル開度 Acc、ブレーキペダル 85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ 86からのブレーキペダルポジシヨン BP、車速センサ 87からの車速 Vが入力ポートを介して入力される。そして、ハイブリッド ECU70は、上述したように、エンジン ECU24やモータ ECU30、バッテリ ECU36と通信ポートを介して接続されており、エンジン ECU24やモータ ECU30 、バッテリ ECU36と各種制御信号やデータのやり取りを行なっている。また、クラッチ COや変速機 90のクラッチ C1および C2を駆動するァクチユエータ 100, 101 , 102もハイブリッド ECU70により制御される。

[0033] 次に、図 2から図 11を参照しながら、実施例のハイブリッド自動車 20の動作について説明する。

[0034] 図 2から図 7は、エンジン 22の運転を伴ってハイブリッド自動車 20を走行させる場合に車速変化に応じて変速機 90の変速比をシフトアップ方向に変化させていくときの動力分配統合機構 40および変速機 90の主たる要素の回転数やトルクの関係を例示する説明図である。また、図 8は、ハイブリッド自動車 20の走行時におけるクラッチ COや変速機 90のクラッチ C1および C2のクラッチポジションの設定状態を示す図表である。ハイブリッド自動車 20が図 2から図 7に示す状態で走行する際には、ァクセルペダル 83の踏み込み量や車速 Vに基づくハイブリッド ECU70の統括的な制御のもと、エンジン ECU24によりエンジン 22力モータ ECU30によりモータ MG1 , MG 2が制御され、ァクチユエータ 100, 101 , 102 (クラッチ CO、変速機 90のクラッチ C1 および C2)はハイブリッド ECU70により直接制御される。なお、図 2から図 7において、 S軸は動力分配統合機構 40のサンギヤ 41の回転数（モータ MG1すなわち第 1モータ軸 45の回転数 Nml)を、 C軸は動力分配統合機構 40のキャリア 44の回転数（エンジン 22の回転数 Ne)を、 R軸は動力分配統合機構 40のリングギヤ 42の回転数（減速ギヤ機構 50のリングギヤ 52)の回転数を、 54軸は減速ギヤ機構 50のキャリア 5 4の回転数を、 51軸は減速ギヤ機構 50のサンギヤ 51の回転数（モータ MG2すなわち第 2モータ軸 55の回転数 Nm2)をそれぞれ示す。また、 91 , 92, 95軸は変速機 9 0の第 1従動ギヤ 91 (第 1ギヤ軸 91a)、第 2従動ギヤ 92 (第 2ギヤ軸 92a)および減速機構 94のサンギヤ 95の回転数を、 99軸は出力ギヤ 99 (出力ギヤ軸 99a)の回転数を、 96軸は減速機構 94のリングギヤ 96の回転数を、 60軸は駆動軸 60の回転数をそれぞれ示す。

エンジン 22の運転を伴ってハイブリッド自動車 20を走行させる際には、基本的にクラッチ COが Mポジションに設定され、モータ MG1すなわち第 1モータ軸 45がサンギャ軸 41aを介して動力分配統合機構 40のサンギヤ 41に接続される。そして、ハイブリツド自動車 20の車速 Vが比較的低い際には、変速機 90のクラッチ C1および C2の双方が Rポジションに設定される（図 8参照）。以下、この状態を変速機 90の「第 1変速状態（1速）」という（図 2)。このような第 1変速状態のもとでは、動力分配統合機構 4 0の第 1要素たるリングギヤ 42が第 1連結ギヤ列（第 1従動ギヤ 91)や第 1ギヤ軸 91a 、クラッチ C1を介して伝達軸 93に連結されると共に、伝達軸 93に接続されている減速機構 94の出力要素たるキャリア 98 (キャリア軸 98a)がクラッチ C2、出力ギヤ軸 99 a、出力ギヤ 99等を介して駆動軸 60に連結される。これにより、第 1変速状態のもとでは、動力分配統合機構 40のリングギヤ 42が出力要素となって当該リングギヤ 42に減速ギヤ機構 50を介して接続されたモータ MG2が電動機として機能し、かつ反力要素となるサンギヤ 41に接続されたモータ MG1が発電機として機能するようにモータ MG1 , MG2を駆動制御することが可能となる。この際、動力分配統合機構 40は、キャリア 44を介して入力されるエンジン 22からの動力をサンギヤ 41側とリングギヤ 42側とにそのギヤ比 pに応じて分配すると共に、エンジン 22からの動力と電動機として機能するモータ MG2からの動力とを統合してリングギヤ 42側に出力する。以下、このようにモータ MG1が発電機として機能すると共にモータ MG2が電動機として機能するモードを「第 1トルク変換モード」という。このような第 1トルク変換モードにおける動力分配統合機構 40の各要素と減速ギヤ機構 50の各要素とにおける回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を図 9に示す。なお、図 9において S軸、 C軸、 R軸、 54軸および 51軸は、図 2から図 7と同様のものを示し、 pは動力分配統合機構 40のギヤ比を、 p rは減速ギヤ機構 50の減速比をそれぞれ示す。また、図 9において、太線矢印は、各要素に作用するトルクを示し、矢印が図中上向きである場合にはトルクの値が正であり、矢印が図中下向きである場合にはトルクの値が負であることを示す（図 2 力、ら図 7、図 10、図 11も同様）。力、かる第 1トルク変換モードのもとでは、エンジン 22 力、らの動力が動力分配統合機構 40とモータ MG1および MG2とによってトルク変換されてリングギヤ 42に出力され、モータ MG1の回転数を制御することにより、ェンジン 22の回転数と出力要素たるリングギヤ 42の回転数との比を無段階かつ連続的に変化させること力 Sできる。そして、リングギヤ 42に出力された動力は、図 2に示すように、リングギヤ 42の外歯と第 1従動ギヤ 91とからなる第 1連結ギヤ列の変速比で変速されて伝達軸 93へと伝達されると共に、減速機構 94のギヤ比 p X (図 2参照）に基づく変速比 x/ (1 + p X) )で変速 (減速）された上で駆動軸 60へと出力されることになる。

図 2に示す状態すなわち変速機 90が第 1変速状態にあると共にトルク変換モードが第 1トルク変換モードである状態でハイブリッド自動車 20の車速 Vが高まると、やがて動力分配統合機構 40のリングギヤ 42の回転数とサンギヤ 41および駆動ギヤ 47の回転数とが概ね一致するようになり、これに伴って変速機 90の第 2従動ギヤ 92の回転数が第 1従動ギヤ 91の回転数と概ね一致するようになる（図 3参照）。これにより、クラッチ C1を Mポジションに設定して第 1ギヤ軸 91aの第 1ドグと第 2ギヤ軸 92aのドグと伝達軸 93のドグとを連結し、動力分配統合機構 40のリングギヤ 42とサンギヤ 41との双方を伝達軸 93や減速機構 94等を介して駆動軸 60に連結することが可能となる。そして、変速機 90のクラッチ C1を Mポジションに設定すると共にクラッチ C2を Rポジシヨンに設定した状態でモータ MG1および MG2に対するトルク指令を ^10に設定すれば、図 3に示すように、モータ MG1および MG2はカ行および回生の何れをも実行せずに空転し、エンジン 22からの動力（トルク）は、電気工ネルギへの変換を伴うことなく固定された (一定の）変速比（第 1変速状態の変速比と後述の第 2変速状態の変速比との間の値)で機械的（直接）に駆動軸 60へと伝達されることになる。以下、このように、クラッチ CIにより動力分配統合機構 40のリングギヤ 42とサンギヤ 41との双方を伝達軸 93や減速機構 94等を介して駆動軸 60に連結するようなモードを「同時係合モード」といい、特に、図 3に示す状態を「1 2速同時係合状態」という。

図 3に示す 1—2速同時係合状態のもとでは、第 1ギヤ軸 91aと第 2ギヤ軸 92aとの回転数が一致していることから、変速機 90のクラッチ C1のクラッチポジションを Mポジシヨンから Lポジションに容易に切り替えて、第 1ギヤ軸 91a (第 1連結ギヤ列）と伝達軸 93との連結を解除することができる。以下、このようにクラッチ C1が Lポジションに設定されると共にクラッチ C2が Rポジションに設定される状態を変速機 90の第 2変速状態（2速）という（図 4)。このような第 2変速状態のもとでは、動力分配統合機構 4 0の第 2要素たるサンギヤ 41が第 2連結ギヤ列（駆動ギヤ 47および第 2従動ギヤ 92) や第 2ギヤ軸 92a、クラッチ C1を介して伝達軸 93に連結されると共に、伝達軸 93に接続されている減速機構 94の出力要素たるキャリア 98 (キャリア軸 98a)がクラッチ C 2、出力ギヤ軸 99a、出力ギヤ 99等を介して駆動軸 60に連結される。これにより、第 2 変速状態のもとでは、動力分配統合機構 40のサンギヤ 41が出力要素となって当該サンギヤ 41に接続されたモータ MG1が電動機として機能し、かつ反力要素となるリングギヤ 42に接続されたモータ MG2が発電機として機能するようにモータ MG1 , M G2を駆動制御することが可能となる。この際、動力分配統合機構 40は、キャリア 44 を介して入力されるエンジン 22からの動力をサンギヤ 41側とリングギヤ 42側とにそのギヤ比 pに応じて分配すると共に、エンジン 22からの動力と電動機として機能するモータ MG1からの動力とを統合してサンギヤ 41側に出力する。以下、このようにモータ MG2が発電機として機能すると共にモータ MG1が電動機として機能するモードを「第 2トルク変換モード」という。このような第 2トルク変換モードにおける動力分配統合機構 40の各要素と減速ギヤ機構 50の各要素とにおける回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を図 10に示す。なお、図 10における符号は図 9のものと同様である。力、かる第 2トルク変換モードのもとでは、エンジン 22からの動力が動力分配統合機構 40とモータ MG1および MG2とによってトルク変換されてサンギヤ 41に出力され、モータ MG2の回転数を制御することにより、エンジン 22の回転数と出力要素たるサンギヤ 41の回転数との比を無段階かつ連続的に変化させることができる。そして、サンギヤ 41 (第 1モータ軸 45)に出力された動力は、図 4に示すように、駆動ギヤ 47と第 2従動ギヤ 92とからなる第 2連結ギヤ列の変速比で変速されて伝達軸 93へと伝達されると共に、減速機構 94のギヤ比に基づく変速比 x/ (l + p x) )で変速（減速）された上で駆動軸 60へと出力されることになる。

[0038] 図 4に示す状態すなわち変速機 90が第 2変速状態にあると共にトルク変換モードが第 2トルク変換モードである状態でハイブリッド自動車 20の車速 Vが高まると、やがて伝達軸 93に連結されていない第 1ギヤ軸 91a (第 1従動ギヤ 91)の回転数と出力ギヤ軸 99a (出力ギヤ 99)の回転数とが概ね一致するようになる（図 5参照）。これにより、クラッチ C2を Mポジションに設定してキャリア軸 98aのドグと出力ギヤ軸 99aのドグと第 1ギヤ軸 91aの第 2ドグとを連結し、第 2連結ギヤ歹 IJ、クラッチ Cl、伝達軸 93、キャリア 98,出力ギヤ 99等を介して動力分配統合機構 40のサンギヤ 41を駆動軸 60に連結すると共に、第 1連結ギヤ歹 IJ、第 1ギヤ軸 91a、クラッチ C2、出力ギヤ 99等を介して動力分配統合機構 40のリングギヤ 42を駆動軸 60に連結することが可能となる。そして、変速機 90のクラッチ C2を Mポジションに設定すると共にクラッチ C1を Lポジシヨンに設定した状態でモータ MG1および MG2に対するトルク指令を ^10に設定すれば、図 5に示すように、モータ MG1および MG2はカ行および回生の何れをも実行せずに空転し、エンジン 22からの動力（トルク）は、電気工ネルギへの変換を伴うことなく固定された (一定の）変速比（第 2変速状態の変速比と後述の第 3変速状態の変速比との間の値)で機械的（直接）に駆動軸 60へと伝達されることになる。以下、このように、クラッチ C2により第 1ギヤ軸 91a (リングギヤ 42)とキャリア軸 98a (サンギヤ 41 )との双方を伝達軸 93に連結するようなモードも「同時係合モード」といい、特に、図 5 に示す状態を「2— 3速同時係合状態」という。

[0039] 図 5に示す 2— 3速同時係合状態のもとでは、第 1ギヤ軸 91aとキャリア軸 98aと出力ギヤ軸 99aとの回転数が一致して!/、ることから、変速機 90のクラッチ C2のクラッチポジションを Mポジションから Lポジションに容易に切り替えて、キャリア軸 98aと出力ギヤ軸 99aとの連結を解除することができる。以下、このようにクラッチ C1が Lポジションに設定されると共にクラッチ C2が Lポジションに設定される状態を変速機 90の第 3 変速状態（3速）という（図 6)。このような第 3変速状態のもとでは、動力分配統合機構 40の第 1要素たるリングギヤ 42が第 1連結ギヤ列（第 1従動ギヤ 91)や第 1ギヤ軸 91 a、クラッチ C2、出力ギヤ軸 99a、出力ギヤ 99等を介して駆動軸 60に連結される。従つて、この場合には、動力分配統合機構 40のリングギヤ 42が出力要素となると共にサンギヤ 41が反力要素となってトルク変換モードが上記第 1トルク変換モードとなり、図 6に示すように、モータ MG1の回転数を制御することにより、エンジン 22の回転数と出力要素たるリングギヤ 42に機械的に連結（直結）された駆動軸 60の回転数との比を無段階かつ連続的に変化させることができる。

[0040] 図 6に示す状態すなわち変速機 90が第 3変速状態にあると共にトルク変換モードが第 1トルク変換モードである状態で車速 Vが高まると、やがてモータ MG1、第 1モータ軸 45および動力分配統合機構 40の第 2要素たるサンギヤ 41の回転数が値 0に近づくことになる。これにより、クラッチ COのクラッチポジションをそれまでの Mポジションカ、ら Lポジションへと切り替えて、図 7に示すように、第 1モータ軸 45 (モータ MG1) およびサンギヤ 41を回転不能に固定することが可能となる。そして、変速機 90のクラツチ C2により第 1ギヤ軸 91aを出力ギヤ軸 99aに接続したままクラッチ COにより第 1モータ軸 45やサンギヤ 41を回転不能に固定した状態でモータ MG1および MG2に対するトルク指令を値 0に設定すれば、モータ MG1および MG2は、カ行および回生の何れをも実行せずに空転し、エンジン 22からの動力（トルク）は、電気工ネルギへの変換を伴うことなぐ固定された (一定の）変速比（第 3変速状態の変速比よりも増速側の値)で変速された上で駆動軸 60へと直接伝達されることになる。以下、このように、変速機 90のクラッチ C2により第 1ギヤ軸 91aを出力ギヤ軸 99aに接続したままクラツチ COにより第 1モータ軸 45やサンギヤ 41を回転不能に固定するモードも「同時係合モード」といい、特に、図 7に示す状態を「3速固定状態」という。なお、変速機 90の変速比をシフトダウン方向に変化させる場合には、基本的に上記説明と逆の手順を実行すればよい。

[0041] このように、実施例のハイブリッド自動車 20では、変速機 90の第 1〜第 3変速状態の切り換え（変速比の変更）に伴って第 1トルク変換モードと第 2トルク変換モードとが交互に切り換えられるので、特に電動機として機能するモータ MG2または MG1の回転数 Nm2または Nmlが高まったときに、発電機として機能するモータ MG1または MG2の回転数 Nmlまたは Nm2が負の値にならないようにすることができる。従って、ハイブリッド自動車 20では、第 1トルク変換モードのもとで、モータ MG1の回転数が負になることに伴いリングギヤ 42に出力される動力の一部を用いてモータ MG2が発電すると共にモータ MG2により発電された電力をモータ MG1が消費して動力を出力するという動力循環や、第 2トルク変換モードのもとで、モータ MG2の回転数が負になることに伴!/、サンギヤ 41に出力される動力の一部を用いてモータ MG1が発電すると共にモータ MG1により発電された電力をモータ MG2が消費して動力を出力するという動力循環の発生を抑制することが可能となり、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上させることができる。また、このような動力循環の抑制に伴いモータ MG1 , MG2の最高回転数を抑えることができるので、それによりモータ M Gl , MG2を小型化することも可能となる。更に、上述の同時係合モードのもとでハイプリッド自動車 20を走行させれば、 1 2速同時係合状態、 2— 3速同時係合状態および 3速固定状態のそれぞれに固有の変速比でエンジン 22からの動力を機械的（直接）に駆動軸 60へと伝達することができるので、電気工ネルギへの変換を伴うことなくエンジン 22から駆動軸 60に動力を機械的に出力する機会を増やして、より広範な運転領域において動力の伝達効率をより一層向上させることができる。一般に、ェンジンと 2体の電動機と遊星歯車機構のような動力分配統合機構とを用いた動力出力装置では、エンジンと駆動軸との間の減速比が比較的大きいときにエンジンの動力が電気工ネルギにより多く変換されるので動力の伝達効率が悪化すると共にモータ M Gl , MG2の発熱を招く傾向にあることから、上述の同時係合モードは、特にェンジン 22と駆動軸 60との間の減速比が比較的大きい場合に特に有利なものとなる。更に、実施例のハイブリッド自動車 20では、変速機 90の変速状態を変更する際に、第 1トルク変換モードと第 2トルク変換モードとの間で一旦同時係合モードが実行されることから、変速状態の変更時におけるいわゆるトルク抜けを生じることはなぐ変速状態の変更すなわち第 1トルク変換モードと第 2トルク変換モードとの切り換えを極めてスムースかつショック無く実行することが可能となる。

続いて、図 8および図 11等を参照しながら、エンジン 22を停止させた状態でバッテリ 35からの電力を用いてモータ MG1やモータ MG2に動力を出力させ、それによりハイブリッド自動車 20を走行させるモータ走行モードの概要について説明する。実施例のハイブリッド自動車 20において、モータ走行モードは、クラッチ COを Mポジシヨンに設定してモータ MG1を動力分配統合機構 40のサンギヤ 41に接続したままモータ MG1および MG2の何れか一方に動力を出力させるクラッチ係合 1モータ走行モードと、クラッチ COを Rポジションに設定してモータ MG1と動力分配統合機構 40 のサンギヤ 41との接続を解除した状態でモータ MG1および MG2の何れか一方に動力を出力させるクラッチ解放 1モータ走行モードと、クラッチ COを Rポジションに設定した状態でモータ MG1および MG2の双方からの動力を利用できるようにする 2モータ走行モードとに大別される。

クラッチ係合 1モータ走行モードを実行する際には、クラッチ COを Mポジションに設定した状態で図 8に示すようにクラッチ C1および C2のクラッチポジションを設定することにより変速機 90を第 1または第 3変速状態に設定してモータ MG2のみに動力を出力させるか、クラッチ C0を Mポジションに設定した状態で図 8に示すようにクラッチ C1および C2のクラッチポジションを設定することにより変速機 90を第 2変速状態に設定してモータ MG1のみに動力を出力させる。力、かるクラッチ係合 1モータ走行モードのもとでは、クラッチ C0により動力分配統合機構 40のサンギヤ 41と第 1モータ軸 45と力 S接続されて!/、ること力、ら、動力を出力して!/、な!/、モータ MG1または MG2は、動力を出力しているモータ MG2または MG1に連れ回されて空転することになる（図 11における破線参照）。また、クラッチ解放 1モータ走行モードを実行する際には、クラッチ C0を Rポジションに設定した状態で図 8に示すようにクラッチ C1および C2のクラッチポジションを設定することにより変速機 90を第 1または第 3変速状態に設定してモータ MG2のみに動力を出力させるか、クラッチ C0を Rポジションに設定した状態で図 8に示すようにクラッチ C1および C2のクラッチポジションを設定することにより変速機 90を第 2変速状態に設定してモータ MG1のみに動力を出力させる。かかるクラツチ解放 1モータ走行モードのもとでは、図 11にお!/、て一点鎖線および二点鎖線で示すように、クラッチ C0が Rポジションに設定されてサンギヤ 41と第 1モータ軸 45 (モータ MG1)との接続が解除されることから、動力分配統合機構 40の機能により停止されたエンジン 22のクランクシャフト 26の連れ回しが回避されると共に、クラッチ C2または CIのクラッチポジションの設定状態により停止しているモータ MG1または MG2 の連れ回しが回避され、それにより動力の伝達効率の低下を抑制することができる。更に、 2モータ走行モードを実行する際には、クラッチ COを Rポジションに設定すると共に図 8に示すようにクラッチ C1および C2のクラッチポジションを設定することにより変速機 90を上述の 1 2速同時係合状態または 2— 3速同時係合状態に設定した上でモータ MG1および MG2の少なくとも何れか一方を駆動制御する。これにより、ェンジン 22の連れ回しを回避しながらモータ MG1および MG2の双方力、ら動力を出力させ、モータ走行モードのもとで大きな動力を駆動軸 60に伝達することができるので、いわゆる坂道発進を良好に実行したり、モータ走行時におけるトーイング性能等を良好に確保したりすることが可能となる。

そして、実施例のハイブリッド自動車 20では、クラッチ解放 1モータ走行モードが選択されると、動力を効率よく駆動軸 60に伝達すべく変速機 90の変速状態（変速比）を容易に変更することができる。例えば、クラッチ解放 1モータ走行モードのもとで、変速機 90を第 1変速状態に設定すると共にモータ MG2にのみ動力を出力させているときに、第 2従動ギヤ 92が第 1従動ギヤ 91と回転同期するようにモータ MG1の回転数 Nmlを調整し、変速機 90のクラッチ C1のクラッチポジションを Rポジションから Mポジションに切り替えれば、上述の 1 2速同時係合状態すなわち 2モータ走行モードへと移ネ亍すること力 Sできる。そして、この状態でクラッチ C1のクラッチポジションを Mポジションから Lポジションに切り替えると共にモータ MG1のみに動力を出力させれば、上述の第 2変速状態のもとでモータ MG1により出力される動力を駆動軸 60に伝達すること力可能となる。また、クラッチ解放 1モータ走行モードのもとで、変速機 9 0を第 2変速状態に設定すると共にモータ MG1にのみ動力を出力させているときに、第 1ギヤ軸 91aが出力ギヤ軸 99aと回転同期するようにモータ MG2の回転数 Nm2を調整し、変速機 90のクラッチ C2のクラッチポジションを Rポジションから Mポジションに切り替えれば、上述の 2— 3速同時係合状態すなわち 2モータ走行モードへと移行することができる。そして、この状態でクラッチ C2のクラッチポジションを Mポジション力、ら Lポジションに切り替えると共にモータ MG2のみに動力を出力させれば、上述の第 3変速状態のもとでモータ MG2により出力される動力を駆動軸 60に伝達することが可能となる。この結果、実施例のハイブリッド自動車 20では、モータ走行モードのもとでも、変速機 90を用いてリングギヤ 42やサンギヤ 41の回転数を変速してトルクを増幅等することができるので、モータ MG1 , MG2に要求される最大トルクを低下させることが可能となり、モータ MG1 , MG2の小型化を図ることができる。また、このようなモータ走行中における変速機 90の変速状態（変速比）の変更に際しても、一旦変速機 90の同時係合状態すなわち 2モータ走行モードが実行されることから、変速状態の変更時におけるいわゆるトルク抜けを生じることはなぐ変速状態の変更を極めてスムースかつショック無く実行することが可能となる。なお、これらのモータ走行モードのもとで要求駆動力が高まったり、バッテリ 35の残容量 SOCが低下したりしたような場合には、変速機 90の変速状態に応じて動力を出力しないことになるモータ MG1または MG2によるエンジン 22のクランキングを実行し、それによりエンジン 22を始動させる。

[0045] 以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車 20は、クランクシャフト 26や第 1 モータ軸 45、第 2モータ軸 55と概ね平行に延在する伝達軸 93と、この伝達軸 93に動力分配統合機構 40の第 1要素たるリングギヤ 42と第 2要素たるサンギヤ 41とを選択的に連結可能な第 1連結手段としての第 1連結ギヤ歹 IJ、第 2連結ギヤ列およびクラツチ C1と、伝達軸 93に接続される入力要素たるサンギヤ 95と出力要素たるキャリア 9 8とを有すると共に伝達軸 93からの動力を所定の変速比で変速してキャリア 98から出力可能な変速機構としての減速機構 94と、減速機構 94のキャリア 98と動力分配統合機構の第 1および第 2要素の少なくとも何れか一方とを駆動軸 60に選択的に連結可能な第 2連結手段してのクラッチ C2とを含む変速機 90を備える。

[0046] これにより、実施例のハイブリッド自動車 20では、変速機 90のクラッチ C1等により動力分配統合機構 40のリングギヤ 42およびサンギヤ 41の何れか一方を伝達軸 93 に連結した状態で、クラッチ C2や出力ギヤ軸 99a、出力ギヤ 99等により減速機構 94 のキャリア 98を駆動軸 60に連結すれば、動力分配統合機構 40のリングギヤ 42またはサンギヤ 41からの動力を減速機構 94により減速した上で駆動軸 60に出力すること力 Sできる。更に、変速機 90の第 1ギヤ軸 91aやクラッチ C2、出力ギヤ軸 99a、出力ギヤ 99等により動力分配統合機構 40のリングギヤ 42を駆動軸 60に連結すれば、リングギヤ 42からの動力を駆動軸 60に機械的に直接出力することができる。従って、変速機 90を備えたハイブリッド自動車 20では、動力分配統合機構 40からの動力を複数段階に変速して駆動軸 60に出力することが可能となる。そして、変速機 90のクラッチ C1等により動力分配統合機構 40のリングギヤ 42が伝達軸 93に連結されるとき、あるいはクラッチ C2により動力分配統合機構 40のリングギヤ 42が駆動軸 60に連結されるときには、出力要素となるリングギヤ 42に接続されるモータ MG2を電動機として機能させ、かつ反力要素となるサンギヤ 41に接続されるモータ MG1を発電機として機能させること力可能となる。また、変速機 90のクラッチ C1により動力分配統合機構 40のサンギヤ 41が伝達軸 93に連結されるときには、出力要素となるサンギヤ 4 1に接続されるモータ MG1を電動機として機能させ、かつ反力要素となるリングギヤ 42に接続されるモータ MG2を発電機として機能させることが可能となる。これにより、ハイブリッド自動車 20では、クラッチ C1および C2のクラッチポジションの切り替えを適宜実行することにより、特に電動機として機能するモータ MG2または MG1の回転数 Nm2または Nmlが高まったときに、発電機として機能するモータ MG1または MG 2の回転数 Nmlまたは Nm2が負の値にならないようにして、いわゆる動力循環の発生を抑制することができる。この結果、ハイブリッド自動車 20では、より広範な運転領域において動力の伝達効率を良好に向上させることが可能となり、燃費と走行性能とを良好に向上させることができる。

また、上述の変速機 90を用いれば、エンジン 22、モータ MG1 , MG2、および動力分配統合機構 40とを概ね同軸に配置しても、これらの要素により構成される動力出力装置の軸方向（車幅方向）寸法の増加を抑制することができる。すなわち、変速機 90を用いることにより、 2組の平行軸式ギヤ列すなわち第 1連結ギヤ列および第 2連結ギヤ列により動力分配統合機構 40の第 1要素たるリングギヤ 42および第 2要素たるサンギヤ 41の少なくとも何れか一方を伝達軸 93に連結することが可能となる。そして、実施例のようにクラッチ COを設けたとしても第 1連結ギヤ列と第 2連結ギヤ列との間隔は比較的狭くとることができる。そして、上述の変速機 90を用いれば、第 1連結ギヤ列の第 1従動ギヤ 91、第 2連結ギヤ列の第 2従動ギヤ 92、減速機構 94、クラッチ C1 ,クラッチ C2、出力ギヤ 99および出力ギヤ軸 99a等は何れも伝達軸 93の周りにそれと同軸に配置することができることから、エンジン 22、モータ MG1 , MG2、動力分配統合機構 40および変速機 90等を備える動力出力装置を 2軸式のものとして構成可能となる。従って、エンジン 22、モータ MG1 , MG2および動力分配統合機構 40を概ね同軸に配置しても、動力出力装置の車幅方向寸法の増加を抑制することができる。これにより、動力出力装置をコンパクトで搭載性に優れて主に前輪 63a, 63bを駆動して走行するハイブリッド自動車 20に好適なものとすることができる。更に、変速機 90は、動力分配統合機構 40のリングギヤ 42に常時連結される平行軸式の第 1連結ギヤ列（リングギヤ 42の外歯および第 1従動ギヤ 91)と、クラッチ CO が Mポジションにあるときにはサンギヤ 41に常時連結される平行軸式の第 2連結ギヤ列（駆動ギヤ 47及び第 2従動ギヤ 92)と、第 1連結ギヤ列と伝達軸 93とが連結される第 1要素連結状態 (Rポジション)と第 2連結ギヤ列と伝達軸 93とが連結される第 2要素連結状態（Lポジション）とを選択的に切り替え可能なクラッチ COとを含むものである。このように 2組の平行軸式の第 1および第 2連結ギヤ列とクラッチ COとにより変速機 90の第 1連結手段を構成すれば、伝達軸 93の軸方向における第 1連結手段の寸法増加すなわち第 1連結ギヤ列と第 2連結ギヤ列との間隔の増加を抑制しながら動力分配統合機構 40のリングギヤ 42とサンギヤ 41とを伝達軸 93に選択的に連結することが可能となる。また、平行軸式の第 1または第 2連結ギヤ列を介して動力分配統合機構 40のリングギヤ 42またはサンギヤ 41を伝達軸 93に連結すれば、リングギヤ 4 1またはサンギヤ 41と伝達軸 93との間の変速比を自在に設定することが可能となる。これにより、変速機 90の変速比設定の自由度を大きくして動力の伝達効率のより一層の向上を図ることができる。なお、上記実施例では、動力分配統合機構 40のリングギヤ 42に外歯を形成してリングギヤ 42自体が第 1連結ギヤ列を構成するようにしている力これに限られるものではない。すなわち、リングギヤ 42に外歯を形成する代わりに、駆動ギヤ 47と同様のギヤをリングギヤ 42に接続して当該ギヤを第 1従動ギヤと嚙合させて第 1連結ギヤ列を構成してもよい。そして、変速機 90の変速機構を伝達軸 93からサンギヤ 95に入力された動力を所定の減速比で減速してキャリア 98から出力可能な 3要素式遊星歯車機構である減速機構 94とすれば、変速機 90をよりコンパクトに構成することが可能となる。ただし、変速機 90の減速機構 94は、互いに異なる歯数をもった第 1サンギヤおよび第 2サンギヤと、第 1サンギヤと嚙合する第 1ピニォンギヤと第 2サンギヤと嚙合する第 2ピニオンギヤとを連結してなる段付ギヤを少なくとも 1つ保持するキャリアとを含む遊星歯車機構であってもよい。このような段付ギヤを含む遊星歯車機構を減速機構 94として用いれば、より大きな減速比を設定する際にピニオンギヤの回転数が高まりがちなシングルピニオン式遊星歯車機構を有する変速機に比べて、より大きな減速比を容易に設定することが可能となる。

また、変速機 90のクラッチ C1は、第 1要素連結状態 (Rポジション）と第 2要素連結状態（Lポジション）と第 1連結ギヤ列および第 2連結ギヤ列の双方が伝達軸 93に連結される両要素連結状態（Mポジション）とを選択的に切り替え可能である。従って、クラッチ C1を Mポジションすなわち両要素連結状態に設定すれば、上述のようにェンジン 22からの動力を固定された変速比で機械的（直接）に駆動軸 60へと伝達することが可能となる。更に、変速機 90のクラッチ C2は、減速機構 94のキャリア 98が出力ギヤ 99等を介して駆動軸 60に連結される減速機構-駆動軸連結状態 (Rポジション）と、動力分配統合機構 40のリングギヤ 42が第 1連結ギヤ歹 1]、第 1ギヤ軸 91a、出力ギヤ 99等を介して駆動軸 60に連結される直結状態（Lポジション）と、減速機構 94 のキャリア 98と動力分配統合機構 40のリングギヤ 42とが駆動軸 60に連結される同時連結状態（Mポジション）とを選択的に切り替え可能である。従って、クラッチ C2を Mポジションすなわち同時連結状態に設定しても、エンジン 22からの動力を固定された変速比で機械的（直接）に駆動軸へと伝達することが可能となる。加えて、ノ、イブリツド自動車 20に設けられているクラッチ COは、モータ MG1の回転軸たる第 1モータ軸 45を回転不能に固定可能なものである。従って、上述のようにモータ MG2に接続される動力分配統合機構 40のリングギヤ 42が変速機 90のクラッチ C2によって駆動軸 60に連結されているときに第 1モータ軸 45をクラッチ COにより回転不能に固定しても、エンジン 22からの動力を固定された変速比で機械的（直接）に駆動軸 60へと伝達することカできる。この結果、ハイブリッド自動車 20では、より一層広範な運転領域において動力の伝達効率を良好に向上させることが可能となる。なお、上述のような固定手段は、変速機による最小変速比が設定されるときに動力分配統合機構の反力要素となる要素（実施例ではサンギヤ 41)の回転を固定するものであればよぐ変速機の構成によっては、モータ MG2の第 2モータ軸 55あるいはリングギヤ 42を固定するものとされてもよい。また、固定手段の機能をクラッチ COにもたせる代わりに、クラツチ COとは別に第 1モータ軸 45 (サンギヤ 41)ある!/、は第 2モータ軸 55 (リングギヤ 4 2)を固定するブレーキを採用してもよい。

[0050] そして、実施例のハイブリッド自動車 20は、サンギヤ軸 41aと第 1モータ軸 45、すなわち、サンギヤ 41とモータ MG1との接続および当該接続の解除を実行するクラッチ COを備えている。これにより、ハイブリッド自動車 20では、クラッチ COによるサンギヤ軸 41aと第 1モータ軸 45との接続を解除すれば、動力分配統合機構 40の機能によりエンジン 22を実質的にモータ MG1 , MG2や変速機 90から切り離すことが可能となる。従って、ハイブリッド自動車 20では、クラッチ C0を Rポジションに設定すると共にエンジン 22を停止させれば、モータ MG1および MG2の少なくとも何れかからの動力を変速機 90の変速状態（変速比）の変更を伴って駆動軸 60に効率よく伝達することができる。この結果、ハイブリッド自動車 20では、モータ MG1および MG2に要求される最大トルクを低下させることが可能となり、モータ MG1および MG2のより一層の小型化を図ることができる。ただし、クラッチ C0は、サンギヤ 41とモータ MG1との接続および当該接続の解除を実行するものに限られない。すなわち、クラッチ C0は、リングギヤ 42 (第 1要素）と第 2モータ軸 55 (モータ MG2)との接続および当該接続の解除を実行するものであってもよぐエンジン 22のクランクシャフト 26とキャリア 44 (第 3要素）との接続および当該接続の解除を実行するものであってもよい。

[0051] また、上述のように、実施例のハイブリッド自動車 20は、ギヤ比 pが値 0. 5未満とされるシングルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構 40を備えている力このような諸元の動力分配統合機構 40においては、サンギヤ 41に比べてリングギヤ 42に対するエンジン 22からのトルクの分配比率が大きくなる。従って、実施例のように、リングギヤ 42とモータ MG2との間に減速ギヤ機構 50を配置することにより、モータ MG2の小型化とその動力損失の低減化を図ることが可能となる。また、この場合には、減速ギヤ機構 50の減速比 p rを動力分配統合機構 40のギヤ比 p近傍の値とすれば、モータ MG1および MG2の諸元を概ね同一のものとすることが可能となるので、ノ、イブリツド自動車 20や動力出力装置の生産性を向上させると共にコストの低減化を図ること力 Sでさる。

[0052] 図 12は、変形例に係るハイブリッド自動車 20Aの概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車 20Aでは、シングルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構 40に代えて、外歯歯車のサンギヤ 11と、このサンギヤ 11と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ 12と、互いに嚙合すると共に一方がサンギヤ 11と他方がリングギヤ 12と嚙合する 2つのピニオンギヤ 13, 14の組を自転かつ公転自在に少なくとも 1組保持するキャリア 15とを含むダブルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構 10が採用されている。この変形例において、動力分配統合機構 10は、そのギヤ比 P (サンギヤ 11の歯数をリングギヤ 12の歯数で除した値）が p < 0. 5となるように構成されている。そして、動力分配統合機構の第 2要素たるサンギヤ 11には、当該サンギヤ 11からエンジン 22とは反対側に延びるサンギヤ軸 l la、クラッチ COおよび第 1モータ軸 45を介して第 2電動機としてのモータ MG1 (ロータ）が接続され、第 1要素たるキャリア 15には、動力分配統合機構 10とエンジン 22との間に配置される減速ギヤ機構 50および中空の第 2モータ軸 55を介してモータ MG2 (中空のロータ）が接続されている。また、第 3要素たるリングギヤ 12には、第 2モータ軸 55およびモータ MG2を通って延びるリングギヤ軸 12aおよびダンバ 28を介してエンジン 22のクランクシャフト 26が接続されている。更に、この変形例では、第 1従動ギヤ 91と共に第 1連結ギヤ列を構成する外歯歯車 16がキャリア 15に対して固定されている。

[0053] このような動力分配統合機構 10を備えたハイブリッド自動車 20Aにおいても、上述のハイブリッド自動車 20と同様の作用効果を得ることができる。また、ギヤ比 pが値 0 . 5未満とされるダブルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構 10を採用した場合、サンギヤ 11に比べてキャリア 15に対するエンジン 22からのトルクの分配比率が大きくなる。従って、図 12の例のように、キャリア 15とモータ MG2との間に減速ギヤ機構 50を配置することにより、モータ MG2の小型化とその動力損失の低減化を図ることが可能となる。また、この場合には、動力分配統合機構 10のギヤ比を pとしたときに、減速ギヤ機構 50の減速比 p rを p / (1— p )近傍の値とすれば、モータ MG1および MG2の諸元を概ね同一のものとすることが可能となるので、ハイブリッド自動車 20や動力出力装置の生産性を向上させると共にコストの低減化を図ることができる。ただし、ダブルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構 10は、そのギヤ比が p〉0. 5となるように構成されてもよく、この場合、減速ギヤ機構 50は、その減速比が（1— 近傍の値となるように構成されると共に、サンギヤ 11とモータ MG1または MG2との間に配置されるとよい。

図 13は、他の変形例に係るハイブリッド自動車 20Bの概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車 20Bでは、上述のハイブリッド自動車 20のクラッチ COの機能をそれぞれ油圧式のァクチユエータ 88により駆動されるクラッチ CO' とブレーキ B0とに分担させている。また、ハイブリッド自動車 20Bは、上述のクラッチ C1の機能をそれぞれ油圧式のァクチユエータ 88により駆動されるクラッチ Claおよび Clbとに分担させると共にクラッチ C2の機能をそれぞれ油圧式のァクチユエータ 88により駆動されるクラッチ C2aおよび C2bとに分担させた変速機 90Bを備えている。すなわち、変形例のハイブリッド自動車 20Bでは、クラッチ CO' を駆動することにより動力分配統合機構 40のサンギヤ 41と第 1モータ軸 45 (モータ MG1)との接続および当該接続の解除を実行することが可能となり、ブレーキ B0を駆動することによりモータ MG1の回転軸たる第 1モータ軸 45を回転不能に固定することが可能となる。また、変速機 90Bのクラッチ Claを繋ぐことにより第 1連結ギヤ列や第 1ギヤ軸 91aを介して動力分配統合機構 40の第 1要素たるリングギヤ 42と伝達軸 93とが連結される第 1要素連結状態を実現可能となり、クラッチ Clbを繋ぐことにより第 2連結ギヤ列や第 2ギヤ軸 92aを介して動力分配統合機構 40の第 2要素たるサンギヤ 41と伝達軸 93とが連結される第 2 要素連結状態を実現可能となり、クラッチ Claおよび Clbの双方を繋ぐことにより第 1 ギヤ軸 91aと第 2ギヤ軸 92aとの双方すなわち動力分配統合機構 40のリングギヤ 42 とサンギヤ 41との双方が伝達軸 93 (減速機構 94)に連結される両要素連結状態を実現可能となる。更に、変速機 90Bのクラッチ C2aを繋ぐことによりキャリア軸 98aすなわち減速機構 94が出力ギヤ軸 99aや出力ギヤ 99等を介して駆動軸 60に連結される減速機構駆動軸連結状態を実現可能となり、クラッチ C2bを繋ぐことにより動力分配統合機構 40のリングギヤ 42が第 1連結ギヤ歹 1]、第 1ギヤ軸 91a、出力ギヤ軸 99a,出力ギヤ 99等を介して駆動軸 60に連結される直結状態を実現可能となり、クラッチ C2aおよび C2bの双方を繋ぐことによりキャリア軸 98a (減速機構 94)と第 1ギヤ軸 91aとの双方が出力ギヤ軸 99aや出力ギヤ 99等を介して駆動軸 60に連結される同時連結状態を実現可能となる。図 14にハイブリッド自動車 20Bの走行時におけるクラッチ CO' 、ブレーキ B0、変速機 90Bのクラッチ Cla, Clb, C2a, C2bのクラッチポジション等の設定状態を示す。このように、油圧式のクラッチ CO' およびブレーキ B0と、油圧式のクラッチ Cla, Clb, C2a, C2bを含む変速機 90Bとを備えたハイブリツド自動車 20Bにおいても、上述のハイブリッド自動車 20, 20Aと同様の作用効果を得ること力 Sでさる。

[0055] なお、上述のハイブリッド自動車 20, 20A, 20Bにおいて、サンギヤ 41とモータ M G1との接続および当該接続の解除を実行する機構や、第 1モータ軸 45 (サンギヤ 4 1)または第 2モータ軸 55 (リングギヤ 42)を固定する機構、減速ギヤ機構 50の何れかまたはすべてを省略してもよい。また、上述のハイブリッド自動車 20, 20A, 20Bは、何れも前輪駆動ベースの 4輪駆動車両として構成されてもよい。更に、上記実施例においては、動力出力装置をハイブリッド自動車 20, 20A, 20Bに搭載されるものとして説明したが、本発明による動力出力装置は、自動車以外の車両や船舶、航空機などの移動体に搭載されるものであってもよぐ建設設備などの固定設備に組み込まれるものであってもよい。

[0056] 以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明した力本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しなレ、範囲内にお!/ヽて、様々な変更をなし得ることはレ、うまでもなレ、。

産業上の利用可能性

[0057] 本発明は、動力出力装置やハイブリッド自動車の製造産業等において利用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、

内燃機関と、

動力を入出力可能な第 1電動機と、

動力を入出力可能な第 2電動機と、

を備える動力出力装置。

[2] 前記変速伝達手段の前記伝達軸は前記第 1および第 2電動機の回転軸と概ね平行に延在し、前記第 1および第 2電動機は前記内燃機関と概ね同軸に配置され、前記動力分配統合機構は前記第 1電動機と前記第 2電動機との間に両電動機と概ね同軸に配置される請求項 1に記載の動力出力装置。

[3] 前記変速伝達手段の前記第 1連結手段は、前記第 1要素に連結される第 1平行軸式ギヤ列と、前記第 2要素に連結される第 2平行軸式ギヤ列と、前記第 1平行軸式ギャ列と前記伝達軸とが連結される第 1要素連結状態と前記第 2平行軸式ギヤ列と前記伝達軸とが連結される第 2要素連結状態とを選択的に切り替え可能な切替手段とを含む請求項 1に記載の動力出力装置。

[4] 前記第 1連結手段の前記切替手段は、前記第 1要素連結状態と前記第 2要素連結状態と前記第 1平行軸式ギヤ列および前記第 2平行軸式ギヤ列の双方が前記伝達軸に連結される両要素連結状態とを選択的に切り替え可能である請求項 3に記載の動力出力装置。

[5] 前記変速伝達手段の前記第 2連結手段は、前記変速機構の前記出力要素と前記駆動軸とが連結される変速機構駆動軸連結状態と、前記動力分配統合機構の前記第 1および第 2要素の何れか一方と前記駆動軸とが連結される直結状態と、前記変速機構の前記出力要素と前記動力分配統合機構の前記第 1および第 2要素の何れか一方とが前記駆動軸に連結される同時連結状態とを選択的に切り替え可能である請求項 1に記載の動力出力装置。

[6] 前記第 1電動機の回転軸と前記第 2電動機の回転軸との何れか一方を回転不能に固定可能な固定手段を更に備える請求項 1に記載の動力出力装置。

[7] 前記第 1電動機と前記第 1要素との接続および該接続の解除と、前記第 2電動機と前記第 2要素との接続および該接続の解除と、前記内燃機関と前記第 3要素との接続および該接続の解除との何れ力、を実行可能な接続断接手段を更に備える請求項 1に記載の動力出力装置。

[8] 前記変速伝達手段の前記変速機構は、前記伝達軸から前記入力要素に入力された動力を所定の減速比で減速して前記出力要素から出力可能な減速機構である請求項 1に記載の動力出力装置。

[9] 前記変速伝達手段の前記変速機構は、 3要素式遊星歯車機構である請求項 1に記載の動力出力装置。

[10] 前記動力分配統合機構の前記第 1および第 2要素のうちの前記機関軸に接続される前記第 3要素からより大きなトルクが入力される一方は、前記第 1電動機または前記第 2電動機の回転軸の回転を減速する減速手段を介して前記第 1電動機または前記第 2電動機に接続される請求項 1に記載の動力出力装置。

[11] 請求項 10に記載の動力出力装置において、

前記動力分配統合機構は、サンギヤと、リングギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤの双方と嚙合するピニオンギヤを少なくとも 1つ保持するキャリアとを含むシングルピ二オン式遊星歯車機構であり、前記第 1要素は前記サンギヤおよび前記リングギヤの何れか一方であると共に前記第 2要素は前記サンギヤおよび前記リングギヤの他方であり、前記第 3要素は前記キャリアであり、

前記サンギヤの歯数を前記リングギヤの歯数で除した値である前記動力分配統合機構のギヤ比を pとしたときに、前記減速手段は、減速比が p近傍の値となるように構成されると共に前記第 1または第 2電動機と前記リングギヤとの間に配置される動力出力装置。

[12] 請求項 10に記載の動力出力装置において、

前記動力分配統合機構は、サンギヤと、リングギヤと、互いに嚙合すると共に一方が前記サンギヤと他方が前記リングギヤと嚙合する 2つのピニオンギヤの組を少なくとも 1組保持するキャリアとを含むダブルピニオン式遊星歯車機構であり、前記第 1要素は前記サンギヤおよび前記キャリアの何れか一方であると共に前記第 2要素は前記サンギヤおよび前記キャリアの他方であり、前記第 3要素は前記リングギヤである動力出力装置。

[13] 請求項 12に記載の動力出力装置において、

前記動力分配統合機構は、前記サンギヤの歯数を前記リングギヤの歯数で除した値である該動力分配統合機構のギヤ比を Pとしたときに、 _P < 0. 5となるように構成され、前記減速手段は、減速比が ρ / (1— ρ )近傍の値となるように構成されると共に前記第 1電動機または前記第 2電動機と前記キャリアとの間に配置される動力出力装置。

[14] 請求項 12に記載の動力出力装置において、

前記動力分配統合機構は、前記サンギヤの歯数を前記リングギヤの歯数で除した値である該動力分配統合機構のギヤ比を Ρとしたときに、 _P > 0. 5となるように構成され、前記減速手段は、減速比が（1 _P ) / _P近傍の値となるように構成されると共に前記第 1電動機または前記第 2電動機と前記サンギヤとの間に配置される動力出力装置。

[15] 請求項 1に記載の動力出力装置を備え、前記駆動軸からの動力により駆動される駆動輪を含むハイブリッド自動車。