CN101678750A - 混合动力驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供混合动力驱动装置，其可切换地具备多个模式，在各模式中，能够抑制在再生制动时、电动行驶时等不需要发动机的驱动力进行行驶时由发动机内部的摩擦阻力引起的能量损失，能量效率高于现有技术。具备与发动机(E)连接的输入部件(I)、与车轮连接的输出部件(O)、第一旋转电机(MG1)、第二旋转电机(MG2)、具有至少四个旋转元件的差动齿轮装置(PG)，第二旋转电机(MG2)与输出部件(O)连接，输入部件(I)、输出部件(O)以及第一旋转电机(MG1)分别与差动齿轮装置(PG)的不同旋转元件连接，并且输出部件(O)可选择性地跟不与输入部件(I)或第一旋转电机(MG1)连接的差动齿轮装置(PG)的两个旋转元件的任一个连接。

Description

混合动力驱动装置
技术领域
本发明涉及具备与发动机连接的输入部件、与车轮连接的输出部件、第一旋转电机、第二旋转电机、和具有至少四个旋转元件的差动齿轮装置。
背景技术
近年来，从节能和环境问题的观点出发，作为驱动力源具备发动机和旋转电机(电动机、发电机)的混合动力车辆备受瞩目，关于其所使用的混合动力驱动装置也提出了各种结构。作为这样的混合动力驱动装置的一种，例如已知有下述专利文献1所记载的装置。该装置是包括发动机、与车轮连接的输出部件、第一旋转电机、第二旋转电机、和具备具有三个或四个旋转元件的行星齿轮装置的动力分配综合机构的混合动力车辆用的驱动装置。而且，该装置根据车辆的行驶状态，通过切换设置于动力分配综合机构的多个离合器的接合或脱离，能够切换成将对发动机的旋转驱动力增加的旋转驱动力传递给输出部件的扭矩变换模式和将对发动机的旋转驱动力减小的旋转驱动力传递给输出部件的扭矩分配模式。
专利文献1：日本特开2005-297590号公报
发明内容
在上述装置中，在扭矩变换模式和扭矩分配模式的至少任一个中具有，变为第一旋转电机和第二旋转电机都不与输出部件连结，一方的旋转电机与发动机连结的状态的模式。因此，上述装置，在这样的模式中，在仅利用再生制动或者旋转电机的驱动力的电动行驶时等不需要发动机的驱动力进行行驶时，具有以下那样的课题。
即，在这样行驶时，装置使发动机的动作停止，使不与发动机连结的一方的旋转电机，在再生制动时进行发电，在电动行驶时进行动力运转的动作。但是，在进行这样的动作时，如果仅使该一方的旋转电机动作，旋转驱动力也会传递到发动机从而称为发动机被旋转的状态。因此，在再生制动时从输出部件传递的旋转能量、和在电动行驶时由旋转电机产生的驱动能量，由于发动机内部的摩擦阻力而被损失，成为使装置的能量效率降低的主要原因。
另一方面，为了抑制由发动机内部的摩擦阻力引起的能量损失，也能够以使发动机不旋转的方式使与发动机连结的另一方的旋转电机工作而产生驱动力。但是，在进行这样的动作的情况下，虽然能够抑制由发动机引起的能量损失，但为了使与发动机连结的另一方的旋转电机产生驱动力而消耗了能量，仍然成为使装置的能量效率降低的主要原因。
本发明是鉴于上述的课题而研发的，其目的在于提供一种混合动力驱动装置，该混合动力装置可切换地具备多个模式，能够在各模式中，抑制在再生制动时或电动行驶时等进行不需要发动机驱动力的行驶时的由发动机内部的摩擦阻力引起的能量损失，与现有技术相比能够提高能量效率。
为了达到上述目的，本发明涉及的具备与发动机连接的输入部件、与车轮连接的输出部件、第一旋转电机、第二旋转电机、和具有至少四个旋转元件的差动齿轮装置的混合动力驱动装置的特征结构为，上述第二旋转电机与上述输出部件连接，上述输入部件、上述输出部件和上述第一旋转电机分别与上述差动齿轮装置的不同的旋转元件连接，并且上述输出部件能够选择性地跟不与上述输入部件或上述第一旋转电机连接的上述差动齿轮装置的两个旋转元件的任一个连接。
另外，在本申请中，“连接”除了包括直接进行旋转的传递的构造之外，也包括通过一个或两个以上的部件间接进行旋转的传递的构造。此外，在本申请中，“旋转电机”作为包括电动机(motor)、发电机(generator)和根据需要起到电动机和发电机双方的功能的电动机/发电机的任一个的概念而加以使用。
根据该特征结构，通过使输出部件选择性地与差动齿轮装置的两个旋转元件的任一个连接，可切换地具备至少两个模式。此外，在这些各模式的任一个中，第二旋转电机由于与输出部件连接，所以能够在与输出部件之间不***差动齿轮装置而一直进行旋转驱动力的传递。因此，例如在再生制动时，能够使输出部件的旋转驱动力直接传递给第二旋转电机而使其进行发电，在电动行驶时，能够将第二旋转电机所产生的旋转驱动力直接传递给输出部件而使车辆行驶。因而，在进行不需要发动机的驱动力的行驶时，能够利用在第二旋转电机和输出部件之间传递的旋转驱动力使输入部件不旋转，能够抑制由发动机内部的摩擦阻力引起的能量损失。因而，能够提高装置的能量效率。
在此，优选成为扭矩变换模式，即，在上述输出部件与上述差动齿轮装置的两个旋转元件的一方连接的状态下，将对上述输入部件的旋转驱动力进行了放大的旋转驱动力传递给上述输出部件的模式，成为扭矩分配模式，即，在上述输出部件与上述差动齿轮装置的两个旋转元件的另一方连接的状态下，将对上述输入部件的旋转驱动力进行了减小的旋转驱动力传递给上述输出部件的模式。
根据该结构，通过使输出部件选择性地与差动齿轮装置的两个旋转元件的任一个连接，能够切换成将对输入部件的旋转驱动力进行了放大的旋转驱动力传递给输出部件的扭矩变换模式、和将对输入部件的旋转驱动力进行了减小的旋转驱动力传递给输出部件的扭矩分配模式。因而，能够根据车辆的行驶状态切换成适当的模式，从而使车辆有效地行驶。
此外，优选构成为上述输出部件能够与上述差动齿轮装置的两个旋转元件双方连接，成为直接连结模式，即，在上述输出部件与上述差动齿轮装置的两个旋转元件双方连接的状态下，上述输入部件、上述输出部件和上述第一旋转电机以同速旋转的模式。
根据该结构，不追加新的机械结构，除了通过将输出部件选择性地与差动齿轮装置的两个旋转元件的任一个连接所实现的两个模式，还能够可切换地具备输入部件、输出部件和第一旋转电机以同速旋转的直接连结模式。因而，能够根据车辆的行驶状态增加可切换的模式，进而能够使车辆有效地行驶。
此外，上述直接连结模式优选采用如下结构，在上述输出部件与上述差动齿轮装置的两个旋转元件的一方连接的状态和上述输出部件与上述差动齿轮装置的两个旋转元件的另一方连接的状态之间的切换时，在上述差动齿轮装置的两个旋转元件的旋转速度相同的状态下，通过将上述输出部件与上述差动齿轮装置的两个旋转元件双方连接而实现。
根据该结构，在上述输出部件与上述差动齿轮装置的两个旋转元件的一方连接的状态(例如扭矩变换模式)和上述输出部件与上述差动齿轮装置的两个旋转元件的另一方连接的状态(例如扭矩分配模式)之间的切换时，能够成为几乎没有由用于使输出部件与差动齿轮装置的旋转元件连接的摩擦接合单元等的接合引起的冲击的同步切换。
此外，优选构成为，成为平行增速模式，即，在上述输出部件与上述差动齿轮装置的两个旋转元件的任意一方连接的状态下，另一方被选择性地固定于非旋转部件，在该固定状态下，与上述输入部件的旋转速度成比例地决定上述第一旋转电机和上述输出部件的旋转速度，增加上述输入部件的旋转速度并传递给上述输出部件的模式。
根据该结构，在高速行驶时等的车辆行驶载荷小的行驶状态下，通过切换成平行增速模式，可以不需要第一和第二旋转电机的动作而将发动机的旋转驱动力传递给输出部件来进行行驶。因此，能够抑制车辆的行驶载荷小的行驶状态下的由第一和第二旋转低级的动作引起的能量损失。进而，此时，由于将输入部件即发动机的旋转速度进行增速并传递给输出部件，所以能够将发动机的旋转速度抑制得较低。因此，能够进一步提高装置的能量效率。
此外，优选采用如下结构，构成为上述输出部件能够从上述差动齿轮装置的两个旋转元件双方分离，成为串联模式，即，在上述输出部件从上述差动齿轮装置的两个旋转元件双方分离的状态下，在上述输入部件及上述第一旋转电机、和上述输出部件及上述第二旋转电机之间不进行旋转驱动力的传递的模式。
根据该结构，能够使输入部件及第一旋转电机，和输出部件及第二旋转电机独立地动作。因而，能够将输入部件(发动机)的旋转驱动力传递给第一旋转电机使其进行发电，利用该发电产生的电力使第二旋转电机进行动力运转，将该旋转驱动力传递给输出部件而使车辆行驶。因而，在蓄电池、电容器等蓄电装置的蓄电量少的状态下也能够长时间仅将第二旋转电机的旋转驱动力传递给输出部件来进行行驶。
本发明涉及的具备与发动机连接的输入部件、与车轮连接的输出部件、第一旋转电机、第二旋转电机、和差动齿轮装置的混合动力驱动装置的另一个特征结构为，上述第二旋转电机与上述输出部件连接，上述差动齿轮装置，按照旋转速度的顺序，至少具备第一旋转元件、第二旋转元件、第三旋转元件和第四旋转元件四个旋转元件，上述第一旋转电机与上述第一旋转元件连接，上述输入部件与上述第三旋转元件连接，上述输出部件能够选择性地与上述第二旋转元件和上述第四旋转元件的任一个连接。
另外，在本申请中，“旋转速度的顺序”是从高速侧朝向低速侧的顺序或从低速侧朝向高速侧的任一个，虽然根据差动齿轮装置的旋转状态哪个都行，但在任意情况下旋转元件的顺序都不变。
根据该特征结构，通过将输出部件选择性地与差动齿轮装置的第二旋转元件和第四旋转元件的任一个连接，能够可切换地具备将对输入部件的旋转驱动力进行了放大的旋转驱动力传递给输出部件(扭矩变换模式)和将对输入部件的旋转驱动力进行了减小的旋转驱动力传递给输出部件的模式(扭矩分配模式)。因而，能够根据车辆的行驶状态切换成适当的模式，使车辆高效地行驶。此外，在这些各模式的任一个中，第二旋转电机由于与输出部件连接，所以能够不在与输出部件之间设置差动齿轮装置而一直进行旋转驱动力的传递。因此，例如在再生制动时，能够使输出部件的旋转驱动力直接传递给第二旋转电机而使其进行发电，在电动行驶时，能够将第二旋转电机所产生的旋转驱动力直接传递给输出部件而使车辆行驶。因而，在进行不需要发动机的驱动力的行驶时，能够利用在第二旋转电机和输出部件之间传递的旋转驱动力使输入部件不旋转，能够抑制由发动机内部的摩擦阻力引起的能量损失。因而，能够提高装置的能量效率。
在此，优选采用上述输出部件能够同时与上述第二旋转元件和上述第四旋转元件双方连接的结构。
根据该结构，通过将输出部件同时与第二旋转元件和第四旋转元件的双方接触，能够使差动齿轮装置的所有的旋转元件以同速旋转。因而，能够实现输入部件、输出部件和第一旋转电机以同速旋转的直接连结模式。
具体而言，优选采用上述输出部件，通过第一离合器选择性地与上述第二旋转元件连接，通过第二离合器选择性地与上述第四旋转元件连接的结构。
此外，优选采用上述第二旋转元件通过制动器选择性地固定于非旋转部件的结构。
根据该结构，通过第二旋转元件通过制动器固定于非旋转部件，并且输出部件与第四旋转元件连接，能够实现与输入部件的旋转速度成比例地决定第一旋转电机和输出部件的旋转速度，增加输入部件的旋转速度并传递给输出部件的平行增速模式。
此外，优选采用上述输出部件能够同时从上述第二旋转元件和上述第四旋转元件双方分离的结构。
根据该结构，通过将输出部件同时从第二旋转元件和第四旋转元件双方分离，能够实现在输入部件及第一旋转电机，和输出部件及第二旋转电机之间不进行旋转驱动力的传递的串联模式。
然而，作为上述差动齿轮装置的具体结构，例如优选以下那样的结构。即，上述差动齿轮装置由分别具备太阳轮、行星架和齿圈三个旋转元件的单级小齿轮型的第一行星齿轮机构和单级小齿轮型的第二行星齿轮机构构成，上述第一旋转元件由以相互一体旋转的方式连接的上述第一行星齿轮机构的太阳轮和上述第二行星齿轮机构的太阳轮构成，上述第二旋转元件由上述第一行星齿轮机构的行星架构成，上述第三旋转元件由以相互一体旋转的方式连接的上述第一行星齿轮机构的齿圈和上述第二行星齿轮机构的行星架构成，上述第四旋转元件由上述第二行星齿轮机构的齿圈构成。
根据该结构，在设置用于将输出部件选择性地与差动齿轮装置的第二旋转元件和第四旋转元件的任一个连接的离合器的情况下，能够容易地将该离合器配置在差动齿轮装置的外周侧。因而，能够缩短装置的全长。
或者是，也优选采用如下结构，上述差动齿轮装置由具备第一太阳轮、第二太阳轮、行星架和齿圈四个旋转元件的拉维瑙型的行星齿轮装置构成，上述第一旋转元件由第一太阳轮构成，上述第二旋转元件由行星架构成，上述第三旋转元件由齿圈构成，上述第四旋转元件由第二太阳轮构成。
另外，在本申请中，关于具备太阳轮、行星架、齿圈三个旋转元件的“行星齿轮机构”，将该行星齿轮机构单独、或组合多个行星齿轮机构而得到的装置叫做“行星齿轮装置”。
根据该结构，能够减少差动齿轮装置的部件数量，并且能够缩短差动齿轮装置的全长。
或者是，也优选如下结构，上述差动齿轮装置由分别具备太阳轮、行星架和齿圈三个旋转元件的单级小齿轮型的第一行星齿轮机构和双小齿轮型的第二行星齿轮机构构成，上述第一旋转元件由上述第一行星齿轮机构的太阳轮构成，上述第二旋转元件由上述第二行星齿轮机构的太阳轮构成，上述第三旋转元件由以相互一体旋转的方式连接的上述第一行星齿轮机构的行星架和上述第二行星齿轮机构的齿圈构成，上述第四旋转元件由以相互一体旋转的方式连接的上述第一行星齿轮机构的齿圈和上述第二行星齿轮机构的行星架构成。
根据该结构，由于与输入部件一体旋转的旋转元件配置在差动齿轮装置的外周，所以能够将由输入部件的旋转驱动力驱动的油泵等的辅机类配置在差动齿轮装置的外周侧。因而，辅机类的配置变得容易，能够有效利用被限制的装置的配置空间。
此外，优选采用上述第二旋转电机能够选择性地从上述输出部件分离的结构。
根据该结构，在不需要第二旋转电机的旋转驱动力的情况下，能够从输出部件分离第二旋转电机。因而，能够抑制第二旋转电机由输出部件的旋转驱动力旋转而产生得能力损失。因此，能够进一步提高装置的能量效率。
另外，在以上的所有结构中，上述第二旋转电机能够直接或通过齿轮机构与上述输出部件连接。
在此，优选上述齿轮机构是减速机构或具有多个变速档的变速机构。
根据该结构，能够将第二旋转电机的旋转驱动力以规定的减速比进行减速后传递给输出部件，或者以多个变速比进行变速后传递给输出部件。因而，不但能够满足对于传递给输出部件的旋转驱动力的大小的车辆侧的要求，还能够实现第二旋转电机的小型化。
此外，优选采用如下结构，上述变速机构，按照旋转速度的顺序，至少具备第一旋转元件、第二旋转元件、第三旋转元件和第四旋转元件的四个旋转元件，上述第二旋转电机与上述变速机构的第一旋转元件连接，上述输出部件与上述变速机构的第二旋转元件连接，上述变速机构的第三旋转元件和第四旋转元件分别通过制动器选择性地固定于非旋转部件。
根据该结构，能够将第二旋转电机的旋转驱动力以至少两个不同的减速比进行减速并传递给输出部件。此外，通过使变速机构的第三旋转元件和第四旋转元件双方的制动器脱离，能够从输出部件分离第二旋转电机。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式涉及的混合动力驱动装置的骨架图。
图2是表示第一实施方式涉及的混合动力驱动装置的***结构的模式图。
图3是表示第一实施方式涉及的工作表的图。
图4是第一实施方式涉及的扭矩变换模式下的速度线图。
图5是第一实施方式涉及的直接连结模式下的速度线图。
图6是第一实施方式涉及的扭矩分配模式下的速度线图。
图7是第一实施方式涉及的平行增速模式下的速度线图。
图8是第一实施方式涉及的串联模式下的速度线图。
图9是第一实施方式涉及的同轴减速机构的速度线图。
图10是本发明的第二实施方式涉及的混合动力驱动装置的骨架图。
图11是表示第二实施方式涉及的变速机构的工作表的图。
图12是第二实施方式涉及的变速机构的速度线图。
图13是本发明的第三实施方式涉及的混合动力驱动装置的骨架图。
图14是本发明的第四实施方式涉及的混合动力驱动装置的骨架图。
图15是本发明的第五实施方式涉及的混合动力驱动装置的骨架图。
图16是本发明的第六实施方式涉及的混合动力驱动装置的骨架图。
具体实施方式
1.第一实施方式
首先，基于附图对本发明的第一实施方式进行说明。图1是表示本实施方式涉及的混合动力驱动装置H的结构的骨架图。其中，该图1省略表示关于中心轴对称的下半部分的结构。此外，图2是表示本实施方式涉及的混合动力驱动装置H的***结构的模式图。其中，在图2中，双重的实线表示旋转驱动力的传递路径，双重的虚线表示电力的传递路径，空白的箭头表示工作油的流向。此外，实线的箭头表示各种信息的传递路径。
如这些图所示，该混合动力驱动装置H具备与发动机E连结的输入轴I、与车轮W连结的输出轴O、第一电动机/发电机MG1、第二电动机/发电机MG2、具有至少四个旋转元件的作为差动齿轮装置的行星齿轮装置PG。在本实施方式中，行星齿轮装置PG是将单级小齿轮型的两个行星齿轮机构PG1和PG2组合而构成的。而且，该行星齿轮装置PG构成为，输入轴I、输出轴O和第一电动机/发电机MG1分别与不同的旋转元件连接，并且输出轴O可选择性地跟不与输入轴I或第一电动机/发电机MG1连接的两个旋转元件的任一个连接。此外，第二电动机/发电机MG2通过同轴减速机构RG与输出轴O连接。而且，这些结构被收纳在固定于车体的作为非旋转部件的驱动装置壳体Dc(以下简称为“壳体Dc”)内。另外，在本实施方式中，第一电动机/发电机MG1相当于本发明的“第一旋转电机”，第二电动机/发电机MG2相当于本发明的“第二旋转电机”。此外，输入轴I相当于本发明的“输入部件”，输出轴O相当于本发明的“输出部件”。
1-1.混合动力驱动装置的各部的结构
如图1和图2所示，输入轴I与发动机E连接。发动机E是通过燃料的燃烧来驱动的内燃机，可以使用例如汽油机、柴油机等公知的各种发动机。在本例中，输入轴I与发动机E的曲轴等的输出旋转轴一体地连接。另外，采用输入轴I经由减震器、离合器等在与发动机E的输出旋转轴之间连接的结构也是合适的。如图2所示，输出轴O以可通过差速装置17等向齿轮W传递旋转驱动力的方式连接。在本例中，输入轴I和输出轴O配置在同一轴线上。它是适宜用于例如FR(前置发动机/后轮驱动)方式的车辆等的配置。
如图1所示，第一电动机/发电机MG1具有固定于壳体Dc的定子St1，和被旋转自如地支承在该定子St1的径方向内侧的转子Ro1。该第一电动机/发电机MG1的转子Ro1，以与构成行星齿轮装置PG的第一行星齿轮机构PG1的太阳轮s1和第二行星齿轮PG2的太阳轮s2一体旋转的方式连接。此外，第二电动机/发电机MG2具有固定于壳体Dc的定子St2，和被旋转自如地支承在该定子St2的径方向内侧的转子Ro2。该第二电动机/发电机MG2的转子Ro2以与由行星齿轮机构构成的同轴减速机构RG的太阳轮s3一体旋转的方式连接。第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2，如图2所示，分别通过变换器12与作为蓄电装置的蓄电池11电连接。另外，蓄电池11是蓄电装置的一个例子，也可以使用电容器等其它蓄电装置，或并用多种蓄电装置。而且，第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2，分别能够起到接受电力的供给而产生动力的作为电动机(motor)的功能，和接受动力的供给而产生电力的作为发电机(generator)的功能。
如后所述，第一电动机/发电机MG1在如后所述的扭矩变换模式和扭矩分配模式的两个模式下，作为输入轴I(即发动机E)的旋转驱动力的反力承受物起作用。而且，在包括这两个模式的各模式中，第一电动机/发电机MG1与旋转方向和旋转驱动力的朝向的关系相应地作为发电机和电动机的任一方起作用。另一方面，第二电动机/发电机MG2主要在第一电动机/发电机MG1作为发电机起作用的状态下作为电动机起作用，并在第一电动机/发电机MG1作为电动机起作用的状态下作为发电机起作用。但是，第二电动机/发电机MG2在车辆的减速用的再生制动时作为发电机起作用。第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2，在作为发电机起作用的情况下，向蓄电池11供给发电的电力来对该蓄电池11进行充电，或向作为电动机起作用的另一方的电动机/发电机MG1、MG2供给该电力以进行动力运转。此外，第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2，在作为电动机起作用的情况下，被蓄电池11充电，或接受由作为发电机起作用的另一方的电动机/发电机MG1、MG2所产生的电力的供给以进行动力运转。这些第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的动作是按照来自控制装置ECU的控制指令通过变换器12进行的。
在本实施方式中，行星齿轮装置PG是将第一行星齿轮机构PG1和第二行星齿轮机构PG2组合而构成的。该行星齿轮装置PG相当于本发明的差动齿轮装置。而且，该行星齿轮装置PG具备四个旋转元件，输入轴I、输出轴O和第一电动机/发电机MG1分别与不同的旋转元件连接，并且输出轴O可选择性地跟不与输入轴I或第一电动机/发电机MG1连接的两个旋转元件的任一个连接。以下，对各行星齿轮机构PG1、PG2的各自的结构进行详细说明。
如图1所示，第一行星齿轮机构PG1是输入轴I和输出轴O同轴状配置的单级小齿轮型的行星齿轮机构。即，第一行星齿轮机构PG1旋转元件具有支承多个小齿轮的行星架ca1和分别与上述小齿轮啮合的太阳轮s1和齿圈r1作为旋转元件。太阳轮s1以与第二行星齿轮机构PG2的太阳轮s2和第二电动机/发电机MG1的转子Ro1一体旋转的方式连接。行星架ca1通过第一离合器C1选择性地与输出轴O连接，并且利用第一制动器B1选择性地固定在壳体Dc上。齿圈r1以与第二行星齿轮机构PG2的行星架ca2和输入轴I一体旋转的方式连接。
此外，第二行星齿轮机构PG2是输入轴I和输出轴O同轴状配置的单级小齿轮型的行星齿轮机构。即，第二行星齿轮机构PG2旋转元件具有支承多个小齿轮的行星架ca2和分别与上述小齿轮啮合的太阳轮s2和齿圈r2作为旋转元件。太阳轮s2以与第一行星齿轮机构PG1的太阳轮s1和第一电动机/发电机MG1的转子Ro1一体旋转的方式连接。行星架ca2以与第一行星齿轮机构PG1的齿圈r1和输入轴I一体旋转的方式连接。齿圈r2通过第二离合器C2选择性地与输出轴O连接。
行星齿轮装置PG构成为，将在第一行星齿轮机构PG1和第二行星齿轮机构PG2各自具有的三个旋转元件中的、每两个以相互一体旋转的方式连接，从而作为整体具备四个旋转元件而一体地动作。将这四个旋转元件按照旋转速度的顺序设为第一旋转元件e1、第二旋转元件e2、第三旋转元件e3、和第四旋转元件e4。在本实施方式中，相互一体旋转的第一行星齿轮机构PG1的太阳轮s1和第二行星齿轮机构PG2的太阳轮s2相当于行星齿轮装置PG的第一旋转元件e1。此外，第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1相当于行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2。此外，相互一体旋转的第一行星齿轮机构PG1的齿圈r1和第二行星齿轮机构PG2的行星架ca2相当于行星齿轮装置PG的第三旋转元件e3。此外，第二行星齿轮机构PG2的齿圈r2相当于行星齿轮装置PG的第四旋转元件e4。
因而，第一电动机/发电机MG1的转子Ro1以与行星齿轮装置PG的第一旋转元件e1一体旋转的方式连接，输入轴I以与行星齿轮装置PG的第三旋转元件e3一体旋转的方式连接。此外，输出轴O采用如下结构，通过第一离合器C1选择性地与行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2连接，通过第二离合器C2选择性地与行星齿轮装置PG的第四旋转元件e4连接，从而能够选择性地与行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2和第四旋转元件e4的任一个连接。此外，输出轴O通过接合第一离合器C1和第二离合器C2双方，也能够同时与行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2和第四旋转元件e4双方连接。进而，输出轴O通过脱离第一离合器C1和第二离合器C2双方，也能够同时从行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2和第四旋转元件e4双方分离。另外，行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2，如上所述，利用第一制动器B1选择性地固定在壳体Dc上。
此外，同轴减速机构RG由输入轴I和输出轴O同轴状配置的单级小齿轮型的行星齿轮机构构成。即，同轴减速机构RG旋转元件具有支承多个小齿轮的行星架ca3和分别与上述小齿轮啮合的太阳轮s3和齿圈r3作为旋转元件。太阳轮s3以与第二电动机/发电机MG2的转子Ro2一体旋转的方式连接。行星架ca3固定于壳体Dc。齿圈r3与输出轴O以一体旋转的方式连接。由此，第二电动机/发电机MG2经由同轴减速机构RG与输出轴O连接。该同轴减速机构RG的三个旋转元件，当按照旋转速度的顺序设为第一旋转元件e1、第二旋转元件e2、和第三旋转元件e3时，太阳轮s3相当于第一旋转元件e1，行星架ca3相当于第二旋转元件e2，齿圈r3相当于第三旋转元件e3。在此，同轴减速机构RG以如下方式设定传动比(太阳轮s3与齿圈r3的齿数比＝[太阳轮s3的齿数]/[齿圈r3的齿数])，即使得在行星架ca3不旋转的固定的状态下，在将太阳轮s3的旋转速度减速后传递到齿圈r3。由此，同轴减速机构RG，以一定的减速比对第二电动机/发电机MG2的旋转速度进行减速后传递到输出轴O。在本实施方式中，该同轴减速机构RG相当于本发明的齿轮机构。
如上所述，该混合动力驱动装置H，具备第一离合器C1、第二离合器C2和第一制动器B1作为摩擦配合元件。作为这些摩擦配合元件，均能够使用利用油压动作的多板式离合器和多板式制动器。在图2中，虽然由于各摩擦配合元件包含于行星齿轮装置PG而省略图示，但如该图所示，向这些摩擦配合元件(即行星齿轮装置PG)供给的油压，被根据来自控制装置ECU的控制指令而动作的油压控制装置13所控制。向该油压控制装置13的工作油的供给，在发动机E的动作中利用机械式油泵14进行，在发动机E的停止中利用电动油泵15进行。在此，机械式油泵14利用输入轴I的旋转驱动力而被驱动。此外，电动油泵15利用经电动油泵用变换器16供给的来自蓄电池11的电力(供给路径省略图示)而被驱动。
另外，如图1所示，在本实施方式中，利用第一离合器C1和第二离合器C2与输出轴O连接的行星齿轮机构PG的旋转元件成为第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1和第二行星齿轮机构PG2的齿圈r2。因此，仅使与行星架ca1一体旋转的部件延伸至行星齿轮机构PG的外周侧，就能够容易地将第一离合器C1和第二离合器C2配置在行星齿轮机构PG的外周侧。而且，通过像这样将第一离合器C1和第二离合器C2配置在行星齿轮机构PG的外周侧，能够缩短混合动力驱动装置H的轴方向的全长。
1-2.混合动力驱动装置的控制***的结构
如图2所示，控制装置ECU使用由设置于车辆各部的传感器Se1～Se7所取得的信息，经由发动机E、第一电动机/发电机MG1、第二电动机/发电机MG2、油压控制装置13，进行行星齿轮装置PG的各摩擦配合元件C1、C2、B1(参照图1)和电动油泵15等的动作控制。作为这些传感器，在本例中，设置有第一电动机/发电机旋转传感器Se1、第二电动机/发电机旋转传感器Se2、发动机旋转传感器Se3、蓄电池状态检测传感器Se4、车速传感器Se5、加速器操作检测传感器Se6、和制动器操作检测传感器Se7。
在此，第一电动机/发电机旋转传感器Se1是用于检测第一电动机/发电机MG1的转子Ro1的旋转速度的传感器。第二电动机/发电机旋转传感器Se2是用于检测第二电动机/发电机MG2的转子Ro2的旋转速度的传感器。发动机旋转传感器Se3是用于检测发动机E的输出旋转轴的旋转速度的传感器。在此，由于输入轴I与发动机E的输出旋转轴一体旋转，所以由该发动机旋转传感器Se3检测出的发动机E的旋转速度与输入轴I的旋转速度一致。蓄电池状态检测传感器Se4是用于检测蓄电池11的充电量等的状态的传感器。车速传感器Se5是为了检测车速而对输出轴O的旋转速度进行检测的传感器。加速器操作检测传感器Se6是用于检测加速踏板18的操作量的传感器。制动器操作检测传感器Se7是用于检测与未图示的车轮制动器联动的制动踏板19的操作量的传感器。
此外，控制装置ECU具备发动机控制单元31、电动机/发电机控制单元32、蓄电池状态检测单元33、电动机/发电机旋转检测单元34、车速检测单元35、切换控制单元36、电动油泵控制单元37、发动机旋转检测单元38、模式选择单元39、和要求驱动力检测单元40。控制装置ECU中的这些单元，以CPU等的运算处理装置为核心部件，将用于对输入的数据进行各种处理的功能部通过硬件或软件(程序)或者其双方安装而构成。
发动机控制单元31进行发动机E的动作开始、停止、旋转速度控制、输出扭矩控制等的动作控制。电动机/发电机控制单元32通过变换器12进行第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的旋转速度控制、输出扭矩控制等的动作控制。蓄电池状态检测单元33基于蓄电池状态检测传感器Se4的输出，检测蓄电池11的充电量等的状态。电动机/发电机旋转检测单元34，基于第一电动机/发电机旋转传感器Se1和第二电动机/发电机旋转传感器Se2的输出，检测第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的旋转速度。车速检测单元35基于来自车速传感器Se5的输出检测车速。切换控制单元36通过控制油压控制装置13的动作进行混合动力驱动装置H的各摩擦配合元件C1、C2、B1(参照图1)的各自的接合或脱离(接合解除)，进行切换混合动力驱动装置H的动作模式的控制。电动油泵控制单元37经电动油泵用变换器16进行电动油泵15的动作控制。发动机旋转检测单元38基于来自发动机旋转传感器Se3的输出，检测发动机E的输出旋转轴和输入轴I的旋转速度。
模式选择单元39根据车速和要求驱动力等行驶条件，按照规定的控制图进行适当的动作模式的选择。即，模式选择单元39从车速检测单元35取得车速的信息，并且从要求驱动力检测单元40取得要求驱动力的信息。然后，模式选择单元39根据规定的控制图，相应于所取得的车速和要求驱动力选择规定的动作模式。在此，作为所选择的动作模式，如后所述，有扭矩变换模式、直接连结模式、扭矩分配模式、平行增速模式、和串联模式五个模式。另外，作为模式选择时所参照的行驶条件，除了车速和要求驱动力之外，也优选使用蓄电池充电量、冷却水温度、油温等的各种条件。要求驱动力检测单元40基于来自加速器操作检测传感器Se6和制动器操作检测传感器Se7的输出，运算取得驾驶员的要求驱动力。
1-3.混合动力驱动装置的动作模式
接着，对利用本实施方式涉及的混合动力驱动装置H能够实现的动作模式进行说明。图3是表示各动作模式下的多个摩擦配合元件C1、C2、B1的动作状态的工作表。在该图中，“○”表示各摩擦配合元件处于接合状态，“无标记”表示各摩擦配合元件处于脱离(接合解除)状态。图4～图8表示行星齿轮装置PG的速度线图，图4表示扭矩变换模式下的速度线图，图5是直接连结模式下的速度线图，图6是扭矩分配模式下的速度线图，图7是平行增速模式下的速度线图，图8是串联模式下的速度线图。此外，图9表示同轴减速机构RG的速度线图。在这些速度线图中，纵轴与各旋转元件的旋转速度对应。即，与纵轴对应而记载的“0”表示旋转速度为零，上侧为正，下侧为负。而且，并列配置的多个竖线分别与构成行星齿轮装置PG的第一行星齿轮机构PG1和第二行星齿轮机构PG2、以及同轴减速机构RG的各旋转元件对应。即，各竖线的上侧所记载的“s1”“ca1”“r1”分别与第一行星齿轮机构PG1的太阳轮s1、行星架ca1、齿圈r1对应，“s2”“ca2”“r2”分别与第二行星齿轮机构PG2的太阳轮s2、行星架ca2、齿圈r2对应，“s3”“ca3”“r3”分别与构成同轴减速机构RG的行星齿轮机构的太阳轮s3、行星架ca3、齿圈r3对应。
此外，与各旋转元件对应的竖线的间隔，与构成行星齿轮装置PG的第一行星齿轮机构PG1和第二行星齿轮机构PG2、以及同轴减速机构RG各自的传动比(太阳轮与齿圈的齿数比＝[太阳轮的齿数]/[齿圈的齿数])对应。另外，在图4的下部用λ1明确表示第一行星齿轮机构PG1的传动比，在图6的下部用λ2明确表示第二行星齿轮机构PG2的传动比，在图9的下部用λ3明确表示同轴减速机构RG的传动比。此外，在这些速度线图上，“△”表示输入轴I(发动机E)的旋转速度，“☆”表示输出轴O的旋转速度，“○”表示第一电动机/发电机MG1的旋转速度，“□”表示第二电动机/发电机MG2的旋转速度，“×”表示向作为非旋转部件的壳体Dc的固定状态。
如图3～图8所示，该混合动力驱动装置H构成为可切换地具备扭矩变换模式、直接连结模式、扭矩分配模式、平行增速模式、和串联模式的五个动作模式。这些动作模式被模式选择单元39选择，向选择的动作模式的切换，通过根据来自控制装置ECU的控制指令接合或脱离各摩擦配合元件C1、C2、B1而进行。另外，此时，控制装置ECU也进行由电动机/发电机控制单元32的第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的旋转速度和输出扭矩的控制，由发动机控制单元31的发动机E的旋转速度和输出扭矩的控制等。以下，对各动作模式下的混合动力驱动装置H的动作状态进行详细说明。另外，如图9所示，同轴减速机构RG的动作状态，由于基本上在所有的模式下都是共通的，所以首先对行星齿轮装置PG在各模式下的动作状态依次进行说明，最后对同轴减速机构RG的动作状态进行说明。
1-4.扭矩变换模式
首先，基于图4对扭矩变换模式下的行星齿轮装置PG的动作状态进行说明。扭矩变换模式是在输出轴O跟不与行星齿轮装置PG的输入轴I或第一电动机/发电机MG1连接的两个旋转元件的一个连接的状态下，将对输入轴I的旋转驱动力放大后的旋转驱动力传递给输出轴O的模式。在本实施方式中，如图3所示，在扭矩变换模式中，第一离合器C1为接合状态，第二离合器C2和第一制动器B1为脱离状态。因而，通过输出轴O与构成行星齿轮装置PG的第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1连接，能够实现扭矩变换模式。
图4是扭矩变换模式下的行星齿轮装置PG的速度线图。在该图中实线表示输出轴O的旋转速度低(即车速低)的状态，虚线表示与实线的状态相比输出轴O的旋转速度高(即车速高)的状态，如该图所示，在扭矩变换模式下，构成行星齿轮装置PG的第一行星齿轮机构PG1成为起作用的状态。即，第一行星齿轮机构PG1，按照旋转速度的顺序成为中间的行星架ca1与输出轴O一体旋转，按照旋转速度的顺序成为一侧的齿圈r1与输入轴I(发动机E)一体旋转，按照旋转速度的顺序成为另一侧的太阳轮s1与第一电动机/发电机MG1一体旋转。此时，发动机E一边以维持效率高且排气少的状态(一般按照最佳燃料效率特性)的方式进行控制一边输出与要求驱动力对应的正方向的旋转驱动力TE，该旋转驱动力TE经输入轴I传递给齿圈r1。此外，第一电动机/发电机MG1在扭矩变换模式的整个区域产生正方向的旋转驱动力T1，作为输入轴I的旋转驱动力TE的反力承受物起作用。
由此，行星齿轮装置PG将输入轴I的旋转驱动力TE和第一电动机/发电机MG1的旋转驱动力T1合成，将对输入轴I的旋转驱动力TE放大后的旋转驱动力传递给输出轴O。具体而言，如图4的下部所示，在第一行星齿轮机构PG1的传动比为λ1(λ1＜1)的情况下，齿圈r1(输入轴I)的扭矩∶行星架ca1(输出轴O)的扭矩∶太阳轮s1(第一电动机/发电机MG1)的扭矩＝1∶(1+λ1)∶λ1这样的关系成立。因而，在例如传动比为λ1＝0.5的情况下，通过太阳轮s1(第一电动机/发电机MG1)的扭矩分担齿圈r1(输入轴I)的扭矩的0.5倍的扭矩，将齿圈r1(输入轴I)的旋转扭矩的大约1.5倍的扭矩传递给行星架ca1(输出轴O)。另外，该第一行星齿轮机构PG1的传动比λ1，可以考虑发动机E和第一电动机/发电机MG1的特性、车辆重量等而适当设定。
如以上说明的那样，由于扭矩变换模式能够将输入轴I(发动机E)的旋转驱动力TE放大后传递给输出轴O，所以作为在车速比较低的状态下使用的低速用的模式是适当的。在本实施方式中，从输出轴O的旋转速度为零的状态(车辆的起动时)至成为输出轴O的旋转速度与输入轴I的旋转速度一致的状态的期间使用扭矩变换模式。即，在扭矩变换模式中，在发动机E的旋转速度为一定的情况下，通过从输出轴O的旋转速度为零的状态起使第一电动机/发电机MG1的旋转速度上升，逐渐地提高输出轴O的旋转速度。在此期间，第一电动机/发电机MG1产生正方向的旋转驱动力T1。因而，在如图4的实线所示那样，输出轴O的旋转速度低，第一电动机/发电机MG1的旋转速度为负(旋转方向为负)的状态下，第一电动机/发电机MG1发电，在如图4的虚线所示那样，输出轴O的旋转速度增高，第一电动机/发电机MG1的旋转速度为正(旋转方向为正)的状态下，第一电动机/发电机MG1进行动力运转。
然后，在输出轴O的旋转速度上升，与输入轴I的旋转速度一致时，控制装置ECU在维持第一离合器C1的接合状态不变的情况下接合第二离合器C2。由此，从扭矩变换模式切换到后述的直接连结模式。该模式切换成为此时接合的第二离合器C2两侧的接合部件在旋转速度相同状态下接合的同步切换。即，该模式切换，在输出轴O与第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1的旋转速度和第二行星齿轮机构PG2的齿圈r2的旋转速度相同的状态下，除了第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1连接，也与第二行星齿轮机构PG2的齿圈r2连接而实现。
1-5.直接连结模式
接着，基于图5对直接连结模式下的行星齿轮装置PG的动作状态进行说明。直接连结模式是在输出轴O跟不与行星齿轮装置PG的输入轴I或第一电动机/发动机MG1连接的两个旋转元件双方连接的状态下，输入轴I、输出轴O、和第一电动机/发动机MG1以同速旋转的模式。在本实施方式中，如图3所示，在直接连结模式中，第一离合器C1和第二离合器C2处于接合状态，第一制动器B1处于脱离状态。因而，通过输出轴O与构成行星齿轮装置PG的第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1和第二行星齿轮机构PG2的齿圈r2双方连接而实现直接连结模式。
图5是直接连结模式下的行星齿轮装置PG的速度线图。如该图所示，在直接连结模式中，第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1和第二行星齿轮机构PG2的齿圈r2经输出轴O以及第一离合器C1及第二离合器C2一体旋转地连接。由此，行星齿轮装置PG的整体、即构成形成齿轮装置PG的所有的旋转元件一体旋转。因而，输入轴I(发动机E)、输出轴O、和第一电动机/发电机MG1直接连结，它们成为以同一速度一体旋转的状态。此时，发动机E根据车速和要求驱动力进行控制以输出适当的旋转速度和旋转驱动力TE。此外，第一电动机/发电机MG1基本上一边以根据输入轴I的旋转速度决定的旋转速度进行旋转，一边控制在不输出旋转驱动力的状态。在该情况下，如后所述，第二电动机/发电机MG2也控制在不输出旋转驱动力的状态。即，在该直接连结模式中，第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2基本上不作为电动机和发电机的任一个起作用，不进行动力运转也不进行发电。另外，对于要求驱动力，在发动机E的旋转驱动力不足的情况下等，也可以使第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的一方或双方作为电动机进行动力运转。此外，在蓄电池11的充电量不足的情况下等，也可以使第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的一方或双方作为发电机发电。或者，使第一电动机/发电机MG1以及第二电动机/发电机MG2的一方作为发电机发电，利用由该发电得到的电力使另一方作为电动机进行动力运转。
在本实施方式中，直接连结模式在扭矩变换模式和扭矩分配模式的切换时用作中间的模式。即，该直接连结模式，通过在接合第一离合器C1并且脱离第二离合器C2的状态下实现的扭矩变换模式，和脱离第一离合器C1并且接合第二离合器C2的状态下实现的扭矩分配模式的中间，使第一离合器C1和第二离合器C2双方成为接合状态而实现。此外，在此时所接合的第一离合器C1或第二离合器C2两侧的接合部件的旋转速度相同的状态、即构成行星齿轮装置PG的第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1和第二行星齿轮机构PG2的齿圈r2的旋转速度相同的状态下，使第一离合器C1和第二离合器C2成为接合状态，由此成为在该离合器C1、C2两侧的接合部件以旋转速度相同的状态相接合的同步切换。然后，通过从直接连结模式脱离离合器C1，切换成扭矩分配模式。此外，通过从直接连结模式脱离第二离合器C2，切换成扭矩变换模式。这样，通过中间存在直接连结模式，能够将扭矩变换模式和扭矩分配模式之间的模式切换作成为没有因第一离合器C1或第二离合器C2的接合引起的冲击的同步切换。
1-6.扭矩分配模式
接着，基于图6对扭矩分配模式下的行星齿轮装置PG的动作状态进行说明。扭矩分配模式是在输出轴O跟不与行星齿轮装置PG的输入轴I或第一电动机/发电机MG1连接的两个旋转元件的另一方连接的状态下，将对输入轴I的旋转驱动力减小后的旋转驱动力传递给输出轴O的模式。在本实施方式中，如图3所示，在扭矩分配模式中，第二离合器C2处于接合状态，第一离合器C1和第一制动器B1处于脱离状态。因而，通过输出轴O与构成行星齿轮装置PG的第二行星齿轮机构PG2的齿圈r2连接，由此实现扭矩分配模式。
图6是扭矩分配模式下的行星齿轮装置PG的速度线图。在该图中实线表示输出轴O的旋转速度比较低(即车速比较低)的状态，虚线表示与实线相比输出轴O的旋转速度高(即车速比较高)的状态。如该图所示，在扭矩分配模式中，成为构成行星齿轮装置PG的第二行星齿轮机构PG2起作用的状态。即，第二行星齿轮机构PG2，按照旋转速度的顺序成为中间的行星架ca2与输入轴I(发动机E)一体旋转，按照旋转速度的顺序成为一侧的齿圈r2与输出轴O一体旋转，按照旋转速度的顺序成为另一侧的太阳轮s2与第一电动机/发电机MG1一体旋转。此时，发动机E一边以维持效率高且排气少的状态(一般按照最佳燃料效率特性)的方式进行控制一边输出与要求驱动力对应的正方向的旋转驱动力TE，该旋转驱动力TE通过输入轴I传递给行星架ca2。此外，第一电动机/发电机MG1在扭矩变换模式的整个区域产生负方向的旋转驱动力T1，作为输入轴I的旋转驱动力TE的反力承受物起作用。
由此，行星齿轮装置PG将输入轴I的旋转驱动力TE分配给输出轴O和第一电动机/发电机MG1，将对输入轴I的旋转驱动力TE减小的旋转驱动力传递给输出轴O。具体而言，如图6的下部所示，在第二行星齿轮机构PG2的传动比为λ2(λ2＜1)的情况下，齿圈r2(输出轴O)的扭矩∶行星架ca2(输入轴I)的扭矩∶太阳轮s2(第一电动机/发电机MG1)的扭矩＝1∶(1+λ2)∶λ2这样的关系成立。因而，在例如传动比为λ2＝0.5的情况下，行星架ca2(输入轴I)的扭矩的1/3倍的扭矩被太阳轮s2(第一电动机/发电机MG1)分担，行星架ca2(输入轴I)的旋转扭矩的大约2/3倍的扭矩被传递到齿圈r2(输出轴O)。另外，该第二行星齿轮机构PG2的传动比λ2，可以考虑发动机E和第一电动机/发电机MG1的特性、车辆重量等而适当设定。
如以上说明的那样，由于扭矩分配模式能够将输入轴I(发动机E)的旋转驱动力TE减小后传递给输出轴O，所以作为在车速比较高的状态下使用的高速用的模式是适当的。在本实施方式中，从输出轴O的旋转速度与输入轴I的旋转速度一致的状态至输出轴O的旋转速度上升且第一电动机/发电机MG1的旋转速度下降，第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1的旋转速度成为零的期间使用扭矩分配模式。即，在扭矩分配模式中，在发动机E的旋转速度为一定的情况下，通过从输出轴O的旋转速度与输入轴I的旋转速度一致的状态起使第一电动机/发电机MG1的旋转速度下降，逐渐地提高输出轴O的旋转速度。在此期间，第一电动机/发电机MG1产生负方向的旋转驱动力T1。因而，在如图6的实线所示那样，输出轴O的旋转速度比较低，第一电动机/发电机MG1的旋转速度为正(旋转方向为正)的状态下，第一电动机/发电机MG1发电，在如图6的虚线所示那样，输出轴O的旋转速度增高，第一电动机/发电机MG1的旋转速度为负(旋转方向为负)的状态下，第一电动机/发电机MG1进行动力运转。
然后，在输出轴O的旋转速度上升，第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1的旋转速度成为零时，控制装置ECU在维持第二离合器C2的接合状态不变的情况下接合第一制动器B1。由此，从扭矩分配模式切换到后述的平行增速模式。该模式切换成为，此时接合的第一制动器B1的两侧的接合部件以旋转速度相同的状态、即，在第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1的旋转速度为零的状态接合的同步切换。
另一方面，在扭矩分配模式下车辆减速时，通过使输出轴O的旋转速度逐渐下降，使第一电动机/发电机MG1的旋转速度逐渐上升。然后，在输入轴I、输出轴O、以及第一电动机/发电机MG1的旋转速度一致时，控制装置ECU在维持第二离合器C2的接合状态不变的情况下接合第一离合器C1。由此，从扭矩分配模式切换到直接连结模式。该模式切换成为，此时接合的第一离合器C1的两侧的接合部件以旋转速度相同的状态接合的同步切换。即，该模式切换，在输出轴O与第二行星齿轮机构PG2的齿圈r2的旋转速度和第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1的旋转速度相同的状态下，输出轴O除了与第二行星齿轮机构PG2的齿圈r2连接，也与第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1连接而实现。
1-7.平行增速模式
接着基于图7对平行增速模式下的行星齿轮装置PG的动作状态进行说明。平行增速模式是与输入轴I的旋转速度成比例地决定第一电动机/发电机MG1和输出轴O的旋转速度，并将输入轴I的旋转速度增速后传递给输出轴O的模式。该平行增速模式，在输出轴O跟不与行星齿轮装置PG的输入轴I或第一电动机/发电机MG1连接的两个旋转元件的一方连接，并且另一方固定于壳体Dc的状态下实现。在本实施方式中，如图3所示，在平行增速模式中，第二离合器C2和第一制动器B1处于接合状态，第一离合器C1处于脱离状态。因而，通过输出轴O与构成行星齿轮装置PG的第二行星齿轮机构PG2的齿圈r2连接，并且第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1固定于壳体Dc，能够实现平行增速模式。
图7是平行增速模式下的行星齿轮装置PG的速度线图。如该图所示，在平行增速模式中，第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1经由第一制动器B1固定于壳体Dc，从而成为与输入轴I(发动机E)的旋转速度成比例，输出轴O和第一电动机/发电机MG1的旋转速度确定的状态。此外，按照旋转速度的顺序，在作为固定于壳体Dc的旋转元件的行星架ca1(第二旋转元件e2)和作为与输出轴O连接的旋转元件的齿圈r2(第四旋转元件r4)之间，设置有作为与输入轴I连接的旋转元件的齿圈r1和行星架ca2(第三旋转元件e3)，从而能够将输入轴I(发动机E)的旋转速度增速后传递给输出轴O。
此时，发动机E根据车速和要求驱动力进行控制以输出适当的旋转速度和旋转驱动力TE。但是，如上所述，在平行增速模式中，由于将输入轴I的旋转速度增速后传递给输出轴O，所以能够将发动机E的旋转速度抑制得较低。此外，第一电动机/发电机MG1基本上一边以根据输入轴I的旋转速度决定的旋转速度进行旋转，一边控制在不输出旋转驱动力的状态。在该情况下，如后所述，第二电动机/发电机MG2也控制在不输出旋转驱动力的状态。即，在该平行增速模式中，与直接连结模式同样，第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2基本上不作为电动机和发电机的任一个起作用，不进行动力运转，也不发电。另外，对于要求驱动力，在发动机E的旋转驱动力不足的情况下等，也可以使第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的一方或双方作为电动机进行动力运转。此外，在蓄电池11的充电量不足的情况下等，也可以使第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的一方或双方作为发电机发电。或者，也可以使第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的一方作为发电机进行发电，利用由该发电得到的电力使另一方作为电动机进行动力运转。
如以上说明的那样，平行增速模式是能够将输入轴I(发动机E)的旋转速度增速后传递给输出轴O，并且第一电动机/发电机MG1的旋转驱动力不是必要地，与输入轴I的旋转速度成比例地决定输出轴O的旋转速度的状态的模式。因而，该平行增速模式作为车速高且要求驱动力小的状态下使用的高速巡航用的模式是适当的。即，在该平行增速模式中，能够不使第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2动作而将输入轴I(发动机E)的旋转驱动力传递给输出轴O来进行动力运转。因而，在要求驱动力小的状况下，能够抑制由第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的动作引起的能量损失。此外，此时，由于将输入轴I(发动机E)的旋转速度增速后传递给输出轴O，所以传递给输出轴O的输入轴I的旋转驱动力减小，但能够将输入轴I(发动机E)的旋转速度抑制得较低。因而，能够使发动机高效工作。
在本实施方式中，平行增速模式，与在扭矩分配模式中输出轴O的旋转速度上升同时第一电动机/发电机MG1的旋转速度下降，第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1的旋转速度成为零的状态相比，在输出轴O的旋转速度高的区域使用。另一方面，在平行增速模式下的行驶中，通过维持第二离合器C2的接合状态不变而脱离第一制动器B1，能够切换成扭矩分配模式。
1-8.串联模式
接着，基于图8对串联模式下的行星齿轮装置PG的动作状态进行说明。串联模式是输出轴O从不与行星齿轮装置PG的输入轴I或第一电动机/发电机MG1连接的两个旋转元件的双方分离，在输入轴I与第一电动机/发电机MG1，和输出轴O与第二电动机/发电机MG2之间不进行旋转驱动力的传递的模式。在本实施方式中，如图3所示，在串联模式中，第一制动器B1处于接合状态，第一离合器C1和第二离合器C2处于脱离状态。由此，成为在与输入轴I或第一电动机/发电机MG1所连接的行星齿轮装置PG和输出轴O之间不进行旋转驱动力的传递的状态，进而，成为能够在输入轴I和第一电动机/发电机MG1之间进行旋转驱动力的传递的状态，实现串联模式。
图8是串联模式下的行星齿轮装置PG的速度线图。如该图所示，在串联模式下，通过将第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1经由第一制动器B1固定于壳体Dc，成为与输入轴I(发动机E)的旋转速度成比例地决定第一电动机/发动机MG1的旋转速度的状态。在本实施方式中，通过使输入轴I在正方向旋转，使第一电动机/发动机MG1在负方向旋转(旋转速度为负)。此外，第一离合器C1和第二离合器C2处于脱离状态，从而成为输出轴O不与行星齿轮装置PG的任一个旋转元件连接的状态。因而，成为在与输入轴I或第一电动机/发电机MG1所连接的行星齿轮装置PG和输出轴O以及第二电动机/发电机MG2之间不进行旋转驱动力的传递的状态。另一方面，如后所述，第二电动机/发电机MG2通过同轴减速机构RG一直与输出轴O连接。因而，成为在第二电动机/发动机MG2和输出轴O之间进行旋转驱动力的传递的状态。
此时，发动机E一边以维持效率高且排气少的状态(一般按照最佳燃料效率特性)的方式进行控制一边输出与第一电动机/发电机MG1的发电所需要的要求驱动力对应的正方向的旋转驱动力TE。此外，第一电动机/发电机MG1，在利用输入轴I的旋转驱动力TE在负方向旋转的同时产生正方向的旋转驱动力T1，进行发电。另一方面，如图1和图9所示，第二电动机/发电机MG2的旋转驱动力T2通过同轴减速机构RG传递给输出轴O，并且输出轴O以与第二电动机/发电机MG2的旋转速度成比例的旋转速度进行旋转。因而，通过将第一电动机/发电机MG1所产生的电力供给至第二电动机/发电机MG2来进行动力运转，能够将第二电动机/发动机MG2的旋转驱动力T2传递给输出轴O而使车辆行驶。
此时，如图9的速度线图所示，如果使第二电动机/发动机MG2以一边在负方向旋转一边产生负方向的旋转驱动力的方式进行动力运转，则能够使车辆前进。另一方面，如果使第二电动机/发动机MG2以一边在正方向旋转一边产生正方向的旋转驱动力的方式进行动力运转，则能够使车辆后退。在该串联模式中，能够一边将发动机E的旋转驱动力传递给第一电动机/发电机MG1来进行发电，一边将对第二电动机/发动机MG2进行动力运转而产生的旋转驱动力传递给输出轴O来行驶。因而，与蓄电池11的充电状态无关，能够以大的旋转驱动力，长时间对第二电动机/发电机MG2进行动力运转，进行由该旋转驱动力的行驶。该串联模式作为使车辆后退时使用的后退用的模式特别合适。此外，在蓄电池11的充电量有富余的状态下，也可以在串联模式下使发动机E停止，仅使第二电动机/发电机MG2动力运转而使车辆行驶(前进或后退)。在该情况下，在输入轴I和第一电动机/发电机MG1的旋转速度为零的状态下，通过将蓄电池11所蓄积的电力供给至第二电动机/发电机MG2，能够将使第二电动机/发电机MG2动力运转而得到的旋转驱动力T2供给至输出轴O而使车辆行驶。该状态成为所谓的EV(电动行驶)模式。
1-9.各模式下的同轴减速机构的动作状态
接着，基于图9所示的同轴减速机构RG的速度线图对各模式中的同轴减速机构RG的动作状态进行说明。如该图所示，由单级小齿轮型的行星齿轮机构构成的同轴减速机构RG，按照旋转速度的顺序成为中间的行星架ca3被固定于壳体Dc，按照旋转速度的顺序成为一侧的齿圈r3与输出轴O一体旋转，按照旋转速度的顺序成为另一侧的太阳轮s3与第二电动机/发电机MG2一体旋转。因而，第二电动机/发电机MG2成为经由同轴减速机构RG与输出轴O一直连接的状态。此外，输出轴O与第二电动机/发电机MG2的旋转方向相反。同轴减速机构RG的传动比λ3被设定为将太阳轮s3(第二电动机/发电机MG2)的旋转速度的绝对值减速后传递给齿圈r3(输出轴O)。具体而言，如图9的下部所示，同轴减速机构RG的传动比λ3被设定为1以下。由此，同轴减速机构RG，将第二电动机/发电机MG2的旋转速度减速，并且增大旋转驱动力，传递给输出轴O。即，同轴减速机构RG，增加输出轴O的旋转速度，并且减小旋转驱动力，并传递给第二电动机/发电机MG2。
第二电动机/发电机MG2，在各动作模式中，基本上在第一电动机/发电机MG1作为发电机起作用的状态下作为电动机起作用，在第一电动机/发电机MG1作为电动机起作用的状态下作为发电机起作用。即，第二电动机/发电机MG2，在第一电动机/发电机MG1作为电动机起作用的状态下，接受由第一电动机/发电机MG1产生的电力的供给而进行动力运转。此外，第二电动机/发电机MG2，在第一电动机/发电机MG1作为电动机起作用的状态下，产生用于使第一电动机/发电机MG1进行动力运转的电力，供给到第一电动机/发电机MG1。但是，在任一个动作模式中，第二电动机/发电机MG2，在车辆减速用的再生制动时作为发电机起作用，进行由从输出轴O传递的旋转驱动力引起的发电。此外，如上所述，在直接连结模式和平行增速模式中，在第一电动机/发电机MG1不作为电动机和发电机的任一个起作用的情况下，第二电动机/发电机MG2也同样，能够不作为电动机和发电机的任一个起作用。另外，在该直接连结模式和平行增速模式中，可以使第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的一方或双方作为电动机进行动力运转，或作为发电机进行发电。此外，也可以使第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的一方作为发电机进行发电，利用由该发电而得到的电力使另一方作为电动机进行动力运转。
在该混合动力驱动装置中，在所有的动作模式中第二电动机/发电机MG2成为通过同轴减速机构RG与输出轴O一直连接的状态。因此，第二电动机/发电机MG2能够仅通过同轴减速机构RG在与输出轴O之间直接进行旋转驱动力的传递。因而，例如在再生制动时，能够将输出轴O的旋转驱动力直接传递给第二电动机/发电机MG2而进行发电。此外，在仅利用第二电动机/发电机MG2的旋转驱动力T2使车辆行驶的EV(电动行驶)模式时，能够使第二电动机/发电机MG2产生的旋转驱动力直接传递给输出轴O而使车辆行驶。因而，在进行不需要发动机E的旋转驱动力TE的行驶时，能够利用在第二电动机/发电机MG2和输出轴O之间传递的旋转驱动力使输入轴I不旋转，能够抑制由发动机E内部的摩擦阻力引起的能量损失。此外，此时，由于在第二电动机/发电机MG2和输出轴O之间进行旋转驱动力的传递，也不需要使离合器、制动器等的摩擦配合元件接合，因此也不需要为了产生使这些摩擦配合元件动作的油压而使泵动作。因此，能够提高混合动力驱动装置H的能量效率。
然而，在车辆减速用的再生制动时，由于不需要发动机E的旋转驱动力TE，所以发动机E停止。因此，为了抑制由发动机E因从输出轴O传递的旋转驱动力而被旋转而产生的、发动机E内部的摩擦阻力引起的能量损失，与串联模式同样地，优选使第一离合器C1和第二离合器C2的双方脱离。但是，在该情况下，由于发动机E的旋转速度成为零，所以下一个加速时的发动机E的起动需要时间。因此，为了能够在再生制动后迅速起动发动机E，优选在第一离合器C1和第二离合器C2的任一方接合的状态下，即在扭矩变换模式或扭矩分配模式下进行再生制动。
2.第二实施方式
接着，对本发明的第二实施方式进行说明。图10是表示本实施方式涉及的混合动力驱动装置H的结构的骨架图。另外，该图10与图1同样，省略表示关于中心轴对称的下半部分的结构。该混合动力驱动装置H，代替上述第一实施方式中的同轴减速机构RG，具备具有多个变速档(在本例中为两个变速档)的变速机构TM。即，在该混合动力驱动装置H中，第二电动机/发电机MG2经变速机构TM与输出轴O连接。此外，该变速机构TM，如后所述，具备多个摩擦配合元件B2、B3。因此，在本实施方式中，混合动力驱动装置H的***结构也与上述第一实施方式稍有不同，代替图2中的同轴减速机构RG而设置变速机构TM。而且，除了行星齿轮机构PG，也从油压控制装置13向变速机构TM供给工作油。其它的结构与上述第一实施方式同样。以下对本实施方式涉及的混合动力驱动装置H，以与上述第一实施方式的不同点为中心进行说明。
2-1.变速机构的结构
变速机构TM是与输入轴I和输出轴O同轴状配置，具备四个旋转元件的差动齿轮装置，在此，由四个元件的行星齿轮装置构成。即，变速机构TM旋转元件具有第一太阳轮s3和第二太阳轮s4两个太阳轮、齿圈r3、行星架ca3作为旋转元件。在此，行星架ca3构成为，同时可旋转地支承与第一太阳轮s3和齿圈r3双方啮合的短小齿轮，和大径部与第二太阳轮s4啮合并且小径部与上述短小齿轮啮合的多段长小齿轮。第一太阳轮s3以与第二电动机/发电机MG2的转子Ro2一体旋转的方式连接。行星架ca3以与输出轴O一体旋转的方式连接。齿圈r3通过第二制动器B2选择性地固定于壳体Dc。第二太阳轮s4通过第三制动器B3选择性地固定于壳体Dc。由此，第二电动机/发电机MG2，经变速机构TM与输出轴O连接。该变速机构TM的四个旋转元件，如果按照旋转速度的顺序设为第一旋转元件e1、第二旋转元件e2、第三旋转元件e3、和第四旋转元件e4，则第一太阳轮s3相当于第一旋转元件e1，行星架ca3相当于第二旋转元件e2，齿圈r3相当于第三旋转元件e3，第二太阳轮s4相当于第四旋转元件e4。在本实施方式中，该变速机构TM相当于本发明中的齿轮机构。
2-2.各模式下的变速机构的动作状态
本实施方式涉及的混合动力驱动装置H，与上述第一实施方式同样，具备通过切换第一离合器C1、第二离合器C2和第一制动器B1的接合或脱离，可切换成扭矩变换模式、直接连结模式、扭矩分配模式、平行增速模式和串联模式五个模式。而且，变速机构TM构成为在这些各模式中，可切换低速档(Lo)和高速档(Hi)两个变速档。由此，混合动力驱动装置H构成为能够将由两个不同的变速比变速的第二电动机/发电机MG2的旋转驱动力传递给输出轴O。这些变速档被模式选择单元39选择，向被选择的变速档的切换是通过根据来自控制装置ECU的控制指令接合或脱离各摩擦配合元件B2、B3来进行的。另外，此时，控制装置ECU也进行通过电动机/发电机控制单元32的第二电动机/发电机MG2的旋转速度和输出扭矩的控制等。
图11是表示各变速机构TM的各变速档的各摩擦配合元件B2、B3的动作状态的工作表。在该图中，“○”表示各摩擦配合元件处于接合状态，“无标记”表示各摩擦配合元件处于脱离(接合解除)状态。图12表示变速机构TM的速度线图。该速度线图中的各竖线的上侧所记载的“s3”、“ca3”“r3”、“s4”分别与变速机构TM的第一太阳轮s3、行星架ca3、齿圈r3、第二太阳轮s4对应。此外，与各旋转元件对应的竖线的间隔对应于变速机构TM的传动比。在该速度线图上，“☆”表示输出轴O的旋转速度，“□”表示第二电动机/发电机MG2的旋转速度，“×”表示通过第二制动器B2或第三制动器B3向作为非旋转部件的壳体Dc的固定状态。而且，在图12中，分别表示了直线Lo为低速档(Lo)、直线Hi为高速档(Hi)的变速机构TM的动作状态。
如图11所示，变速机构TM在低速档(Lo)，第二制动器B2处于接合状态。由此，如图12中直线Lo所示，变速机构TM的齿圈r3被固定于壳体Dc，第二电动机/发电机MG2的旋转速度被减小后传递给输出轴O。另一方面，如图11所示，变速机构TM在高速档(Hi)，第三制动器B3处于接合状态。由此，如图12中直线Hi所示，第二太阳轮s4被固定于壳体Dc，第二电动机/发电机MG2的旋转速度被减小后传递给输出轴O。在此，由于作成为在低速档(Lo)变速机构TM的第三旋转元件e3固定于壳体Dc，在高速档(Hi)变速机构TM的第四旋转元件e固定于壳体Dc的结构，所以低速档(Lo)的变速比(减速比)比高速档(Hi)的变速比大。由此，变速机构TM根据低速档(Lo)和高速档(Hi)各自的变速比对第二电动机/发电机MG2的旋转速度进行减速，并且根据各变速比将旋转驱动力增大并传递给输出轴O。即，变速机构TM根据低速档(Lo)和高速档(Hi)各自的变速比对输出轴O的旋转速度进行增速，并且根据各变速比将旋转驱动力减小并传递给第二电动机/发电机MG2。这样，本实施方式涉及的混合动力驱动装置H具备变速机构TM，由此成为能够将以多个变速比变速的第二电动机/发电机MG2的旋转驱动力传递给输出轴O的结构。因而，在大范围的车速(输出轴O的旋转速度)中，能够将第二电动机/发电机MG2的旋转驱动力适当地传递给输出轴O，并能够使车辆行驶。
此外，在本实施方式涉及的混合动力驱动装置H中，通过设为变速机构TM的第二制动器B2和第三制动器B3的双方脱离的状态，能够从输出轴O选择性地分离第二电动机/发电机MG2。即，在第二制动器B2和第三制动器B3的双方脱离的状态下，在输出轴O和第二电动机/发电机MG2之间不进行旋转驱动力的传递。因而，例如在直接连结模式、平行增速模式中，在第二电动机/发电机MG2既不进行动力运转又不进行发电的情况下，能够从输出轴O分离第二电动机/发电机MG2。由此，能够抑制因第二电动机/发电机MG2在输出轴O的旋转驱动力的作用下被旋转产生的能量损失。
在本实施方式中，第二电动机/发电机MG2起到与上述第一实施方式同样的作用。而且，在该混合动力驱动装置H中，只要不是处于第二制动器B2和第三制动器B3的双方脱离的状态，在所有的动作模式中都成为第二电动机/发电机MG2经变速机构TM与输出轴O连接的状态。因此，第二电动机/发电机MG2能够仅通过变速机构TM在与输出轴O之间直接进行旋转驱动力的传递。因而，与上述第一实施方式同样，例如像再生制动时和EV(电动行驶)模式时等那样，进行不需要发动机E的旋转驱动力TE的行驶时，能够利用在第二电动机/发电机MG2和输出轴O之间传递的旋转驱动力不使输入轴I旋转，能够抑制由发动机E的内部的摩擦阻力引起的能量损失。因此，能够提高混合动力驱动装置H的能量效率。
3.第三实施方式
接着，对本发明的第三实施方式进行说明。图13是表示本实施方式涉及的混合动力驱动装置H的结构的骨架图。另外，该图13与图1同样，省略表示关于中心轴对称的下半部分的结构。该混合动力驱动装置H构成为，不像上述第一或第二实施方式那样，在第二电动机/发电机MG2和输出轴O之间设置同轴减速机构RG、变速机构TM，而是第二电动机/发电机MG2与输出轴O直接连接。因而，在本实施方式涉及的混合动力驱动装置H中，第二电动机/发电机MG2的旋转速度总是与输出轴O的旋转速度一致。其它的结构与上述第一实施方式同样。
4.第四实施方式
接着对本发明的第四实施方式进行说明。图14是表示本实施方式涉及的混合动力驱动装置H的结构的骨架图。另外，该图14省略表示关于输入轴I对称的下半部分的结构。该混合动力驱动装置H，代替上述第一实施方式中的同轴减速机构RG，具备副轴减速机构SG。此外，该混合动力驱动装置H成为：配置有输入轴I和第一电动机/发电机MG1的第一轴、配置有第二电动机/发电机MG2的第二轴、配置有副轴减速机构SG的第三轴、和配置有差速装置17的第四轴相互平行配置的4轴结构的配置。它是适用于例如FF(前置发动机/前置驱动器)方式的车辆、RR(后置发动机/后置驱动器)方式的车辆等的配置。而且，在该混合动力驱动装置H中，第二电动机/发电机MG2通过副轴减速机构SG与作为输出部件的差速器齿圈O′连接。其它结构与上述第一实施方式同样。以下对于本实施方式涉及的混合动力驱动装置H，以与上述第一实施方式的不同点为中心进行说明。
在本实施方式中，来自作为差动齿轮装置的行星齿轮装置PG的输出旋转传递给与输入轴I同轴状设置的差动输出齿轮g1。该差动输出齿轮g1与上述第一实施方式中的输出轴O同样，通过第一离合器C1选择性地与第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1连接，并且通过第二离合器C2选择性地与第二行星齿轮机构PG2的齿圈r2连接。该差动输出齿轮g1的旋转驱动力通过副轴减速机构SG的第一副轴齿轮g3与差速装置17的差速器齿圈O′连接。
副轴减速机构SG具备以利用轴一体旋转的方式连结的第一副轴齿轮g3和第二副轴齿轮g4。第一副轴齿轮g3，如上所述，设置成与差动输出齿轮g1啮合，并且与差速装置17的差速器齿圈O′啮合。此外，第二副轴齿轮g4设置成跟与第二电动机/发电机MG2的转子Ro2一体旋转的第二电动机/发电机输出齿轮g2啮合。在此，第一副轴齿轮g3与第二副轴齿轮g4相比直径小。由此，副轴减速机构SG将第二电动机/发电机输出齿轮g2的旋转速度减小后传递给差速器齿圈O′。因而，副轴减速机构SG将第二电动机/发电机MG2的旋转速度减小，同时增大旋转驱动力，并传递给作为输出部件的差速器齿圈O′。即，副轴减速机构SG，增加差速器齿圈O′的旋转速度，同时减小旋转驱动力，并传递给第二电动机/发电机MG2。在本实施方式中，该副轴减速机构SG相当于本发明中的齿轮机构。
5.第五实施方式
接着对本发明的第五实施方式进行说明。图15是表示本实施方式涉及的混合动力驱动装置H的结构的骨架图。另外，该图15，与图10同样地，省略表示关于中心轴对称的下半部分的结构。该混合动力驱动装置H，作为差动齿轮装置的行星齿轮装置PG的具体结构与上述第一～第四实施方式不同，差动齿轮装置由拉维瑙型的行星齿轮装置PG构成。另外，在本实施方式中，与上述第二实施方式同样，第二电动机/发电机MG2经变速机构TM与输出轴O连接。其它结构与上述第二实施方式的结构(包括与第二实施方式共通的第一实施方式的结构)相同。以下，对于本实施方式涉及的混合动力驱动装置H，以与上述第二实施方式的不同点为中心进行说明。
5-1.差动齿轮装置的结构
在本实施方式中，差动齿轮装置由与输入轴I和输出轴O同轴状配置的拉维瑙型的行星齿轮装置PG构成。在此，拉维瑙型的行星齿轮装置PG构成为，1组单级小齿轮型的行星齿轮机构和1组双小齿轮型的行星齿轮装置共用行星架和齿圈。即，本实施方式涉及的行星齿轮装置PG具备第一太阳轮s1和第二太阳轮s2两个太阳轮、齿圈r1、支承与第一太阳轮s1和齿圈r1双方啮合的长小齿轮以及与该长小齿轮和第二太阳轮s2啮合的短小齿轮的共通的行星架ca1四个旋转元件。而且，该行星齿轮装置PG构成为，输入轴I、输出轴O和第一电动机/发电机MG1分别与不同的旋转元件连接，并且输出轴O能够选择性地跟不与输入轴I或第一电动机/发电机MG1连接的两个旋转元件的任一个连接。即，第一太阳轮s1以与第一电动机/发电机MG1的转子Ro1一体旋转的方式连接。行星架ca1经第一离合器C1选择性地与输出轴O连接，并且利用第一制动器B1选择性地固定于壳体Dc。齿圈r1以与输入轴I一体旋转的方式连接。第二太阳轮s2经第二离合器C2选择性地与输出轴O连接。
如果将该行星齿轮装置PG的四个旋转元件，按照旋转速度的顺序设为第一旋转元件e1、第二旋转元件e2、第三旋转元件e3和第四旋转元件e4，则在本实施方式中，第一太阳轮s1相当于第一旋转元件e1，行星架ca1相当于第二旋转元件e2，齿圈r1相当于第三旋转元件e3，第二太阳轮s2相当于第四旋转元件e4。因而，第一电动机/发电机MG1的转子Ro1以与行星齿轮装置PG的第一旋转元件e1一体旋转的方式连接，输入轴I以与行星齿轮装置PG的第三旋转元件e3一体旋转的方式连接。此外，输出轴O，利用通过第一离合器C1选择性地与行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2连接，通过第二离合器C2选择性地与行星齿轮装置PG的第四旋转元件e4连接的构成，能够选择性地与行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2和第四旋转元件e4的任一个连接。此外，输出轴O也能够通过接合第一离合器C1和第二离合器C2双方，同时与行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2和第四旋转元件e4双方连接。进而，输出轴O也能够通过脱离第一离合器C1和第二离合器C2双方，同时从行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2和第四旋转元件e4双方分离。另外，行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2，如上所述，通过第一制动器B1选择性地固定于壳体Dc。
另外，如上所述，在本实施方式中，将差动齿轮装置设为拉维瑙型的行星齿轮装置PG。由此，与组合两个分别具备太阳轮、行星架和齿圈三个旋转元件的行星齿轮机构而构成差动齿轮装置的情况相比，能够从行星齿轮机构PG的部件数中减少一个齿圈的量。此外，通过采用这样的拉维瑙型的行星齿轮装置PG，与组合两个行星齿轮机构的情况相比能够缩短行星齿轮装置PG的全长。因而，能够相应地缩短混合动力驱动装置H的轴方向的全长。
5-2.混合动力驱动装置的动作模式
本实施方式涉及的混合动力驱动装置H，与上述第二实施方式同样，具备通过切换第一离合器C1、第二离合器C2和第一制动器B1的接合或脱离，可切换成扭矩变换模式、直接连结模式、扭矩分配模式、平行增速模式和串联模式五个模式。这些各动作模式下的各摩擦配合元件C1、C2、B1的工作表与上述第一实施方式涉及的图3同样。此外，这些各动作模式中的行星齿轮装置PG的动作状态与上述第一实施方式涉及的图4～图8所示的速度线图表示的动作状态同样。但是，在本实施方式中，如上所述，第一旋转元件e1、第二旋转元件e2、第三旋转元件e3、第四旋转元件e4的具体结构与上述第一实施方式(和第二实施方式)不同。因而，在图4～图8所示的速度线图中，也变更与各竖线对应的各旋转元件的具体内容。即，如果将图4～图8应用于本实施方式，则在各速度线图中的4根竖线的上侧，从左侧的竖线依次记载为相当于第一旋转元件e1的第一太阳轮s1的“s1”、相当于第二旋转元件e2的行星架ca1的“ca1”、相当于第三旋转元件e3的齿圈r1的“r1”、和相当于第四旋转元件e4的第二太阳轮s2的“s2”。
此外，与上述第二实施方式同样，变速机构TM构成为，在上述五个模式各自中，可切换低速档(Lo)和高速档(Hi)的两个变速档。这些各变速档的各摩擦配合元件B2、B3的工作表与上述第二实施方式涉及的图11同样。此外，这些各变速档中的变速机构TM的动作状态与上述第二实施方式涉及的图12所示的速度线图表示的动作状态同样。由此，混合动力驱动装置H构成为能够将由两个不同的变速比变速的第二电动机/发电机MG2的旋转驱动力传递给输出轴O。
6.第六实施方式
接着，对本发明的第六实施方式进行说明。图16是表示本实施方式涉及的混合动力驱动装置H的结构的骨架图。另外，该图16与图14同样，省略表示关于输入轴I对称的下半部分的结构。该混合动力驱动装置H，作为差动齿轮装置的行星齿轮装置PG的具体结构与上述第一至第五实施方式不同。即，在本实施方式中，行星齿轮装置PG组合单级小齿轮型的第一行星齿轮机构PG1和双小齿轮型的第二行星齿轮机构PG2而构成。另外，在本实施方式中，与上述第四实施方式同样，第二电动机/发电机MG2经副轴减速机构SG与作为输出部件的差速器齿圈O′连接。其它结构与上述第四实施方式的结构(包括与第四实施方式共通的第一实施方式的结构)相同。以下，对于本实施方式涉及的混合动力驱动装置H，以与上述第四实施方式的不同点为中心进行说明。
6-1.差动齿轮装置的结构
如上所述，在本实施方式中，作为差动齿轮装置的行星齿轮装置PG组合第一行星齿轮机构PG1和第二行星齿轮机构PG2而构成。而且，该行星齿轮装置PG具备四个旋转元件，构成为输入轴I、输出轴O和第一电动机/发电机MG1分别与不同的旋转元件连接，并且输出轴O可选择性地跟不与输入轴I或第一电动机/发电机MG1连接的两个旋转元件的任一个连接。以下，对各行星齿轮机构PG1、PG2的各自结构进行详细说明。
如图1所示，第一行星齿轮机构PG1是与输入轴I同轴状配置的单级小齿轮型的行星齿轮机构。即，第一行星齿轮机构PG1旋转元件具有支承多个小齿轮的行星架ca1、分别与上述小齿轮啮合的太阳轮s1和齿圈r1作为旋转元件。太阳轮s1以与第一电动机/发电机MG1的转子Ro1一体旋转的方式连接。行星架ca1以与第二行星齿轮机构PG2的齿圈r2和输入轴I一体旋转的方式连接。齿圈r1以与第二行星齿轮机构PG2的行星架ca2一体旋转的方式连接，并且经第二离合器C2选择性地与差动输出齿轮g1连接。
此外，第二行星齿轮机构PG2是与输入轴I同轴状配置的双小齿轮型的行星齿轮机构。即，第二行星齿轮机构PG2旋转元件具有支承多个小齿轮对的行星架ca2、分别与构成上述小齿轮对的小齿轮的一方啮合的太阳轮s2、和与另一方啮合的齿圈r2作为旋转元件。太阳轮s2经第一离合器C1选择性地与差动输出齿轮g1连接，并且利用第一制动器B1选择性地固定于壳体B1。行星架ca2以与第一行星级齿轮机构PG1的齿圈r1一体旋转的方式连接，并且经第二离合器C2选择性地与差动输出齿轮g1连接。齿圈r2以与第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1和输入轴I一体旋转的方式连接。
行星齿轮机构PG构成为，通过将第一行星齿轮机构PG1和第二行星齿轮机构PG2分别具有的三个旋转像素之中的、每两个以相互一体旋转的方式连接，从整体上具备四个旋转元件而一体地动作。将这四个旋转元件按照旋转速度的顺序设为第一旋转元件e1、第二旋转元件e2、第三旋转元件e3、和第四旋转元件e4。在本实施方式中，第一行星齿轮机构PG1的太阳轮s1相当于行星齿轮装置PG的第一旋转元件e1。此外，第二行星齿轮机构PG2的太阳轮s2相当于行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2。此外，相互一体旋转的第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1和第二行星齿轮机构PG2的齿圈ca2相当于行星齿轮装置PG的第三旋转元件e3。此外，相互一体旋转的第一行星齿轮机构PG1的齿圈r1和第二行星齿轮机构PG2的行星架ca2相当于行星齿轮装置PG的第四旋转元件e4。
因而，第一电动机/发电机MG1的转子Ro1以与行星齿轮装置PG的第一旋转元件e1一体旋转的方式连接，输入轴I以与行星齿轮装置PG的第三旋转元件e3一体旋转的方式连接。此外，输出轴O，由于采用如下结构，通过第一离合器C1选择性地与行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2连接，通过第二离合器C2选择性地与行星齿轮装置PG的第四旋转元件e4连接，从而能够选择性地与行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2和第四旋转元件e4的任一个连接。此外，输出轴O，通过接合第一离合器C1和第二离合器C2双方，也能够同时与行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2和第四旋转元件e4双方连接。进而，输出轴O通过脱离第一离合器C1和第二离合器C2双方，也能够同时从行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2和第四旋转元件e4双方脱离。另外，行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2，如上所述，利用第一制动器B1选择性地固定在壳体Dc上。
另外，如图16所示，在本实施方式中，与输入轴I一体旋转的行星齿轮装置PG的旋转元件成为第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1和第二行星齿轮机构PG2的齿圈r2。而且，连结这些行星架ca1和齿圈r2的部件配置在行星齿轮装置PG的外周侧。因而，由输入轴I的旋转驱动力驱动的例如油泵等的辅机类能够容易地配置在行星齿轮装置PG的外周。因此，根据本实施方式涉及的混合动力驱动装置H，辅机类的配置变得容易，能够有效地利用车辆的发动机室内等空间。
6-2.混合动力驱动装置的动作模式
本实施方式涉及的混合动力驱动装置H，与上述第四实施方式同样，具备通过切换第一离合器C1、第二离合器C2和第一制动器B1的接合或脱离，可切换成扭矩变换模式、直接连结模式、扭矩分配模式、平行增速模式和串联模式五个模式。这些各动作模式下的各摩擦配合元件C1、C2、B1的工作表与上述第一实施方式涉及的图3同样。此外，这些各动作模式中的行星齿轮装置PG的动作状态与上述第一实施方式涉及的图4～图8所示的速度线图表示的动作状态同样。但是，在本实施方式中，如上所述，第一旋转元件e1、第二旋转元件e2、第三旋转元件e3、第四旋转元件e4的具体结构与上述第一实施方式(及第四实施方式)不同。因而，在图4～图8所示的速度线图中，也变更了与各竖线对应的各旋转元件的具体内容。即，如果将图4～图8应用于本实施方式，则在各速度线图中的4根竖线的上侧，从左侧的竖线依次记载为相当于第一旋转元件e1的第一行星齿轮机构PG1的第一太阳轮s1的“s1”、相当于第二旋转元件e2的第二行星齿轮机构PG2的太阳轮s2的“s2”、相当于第三旋转元件e3的第一行星齿轮机构PG1的行星架ca1的“ca1”和第二行星齿轮机构PG2的齿圈r2的“r2”、和相当于第四旋转元件e4的第一行星齿轮机构PG1的齿圈r1的“r1”和第二行星齿轮机构PG2的行星架ca2的“ca2”。
7.其它实施方式
(1)在上述的各实施方式中，对混合动力驱动装置H可切换地具备扭矩交换模式、直接连结模式、扭矩分配模式、平行增速模式和串联模式五个模式的结构进行了说明。但是，本发明的实施方式并不限定于此，除了上述五个模式，作为可切换地具备其它模式的结构也是适当的。此外，混合动力驱动装置H，作为仅可切换地具备上述五个模式中的一部分的结构也是适当的。例如，混合动力驱动装置H作成可切换地具备扭矩交换模式、直接连结模式和扭矩分配模式三个模式的结构，或作成可切换地具备扭矩变换模式和扭矩分配模式两个模式的结构也是本发明的优选的实施方式的一种。
(2)在上述的各实施方式中，均以构成差动齿轮装置的行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2利用第一制动器B1选择性地固定于作为非旋转部件的壳体Dc的结构为例进行了说明。但是，本发明的实施方式并不限定于此，作成不具备将行星齿轮装置PG的第二旋转元件e2固定于壳体Dc的第一制动器B1的结构也是本发明的优选的实施方式的一种。但是，在这种情况下，混合动力驱动装置H成为无法实现平行增速模式和串联模式两个模式的结构。
(3)在上述的各实施方式中，均对差动齿轮装置由行星齿轮装置PG构成的情况的例子进行了说明。但是，本发明的差动齿轮装置的结构并不限定于行星齿轮装置PG。因而，例如像组合多个锥齿轮的结构等，使用其它形态的齿轮结构构成差动齿轮装置也是本发明的优选的实施方式的一种。
(4)在上述的各实施方式中说明的差动齿轮装置的具体结构和对于差动齿轮装置的各旋转元件的摩擦配合元件的配置结构只是一个示例，由上述以外的结构实现本发明的结构的所有的结构都包含于本发明的范围。
(5)上述的各实施方式中说明的变速机构TM或减速机构RG、SG构成的齿轮机构的具体结构只是一个示例，通过具有上述以外的结构的齿轮机构，将作为第二旋转电机的第二电动机/发电机MG2与输出部件连接的结构也包含于本发明的范围。此外，在具备上述各种差动齿轮装置的结构的混合动力驱动装置H中，与上述第三实施方式同样，不***齿轮机构，将第一电动机/发电机MG2与输出部件直接连接的结构也包含于本发明的范围。
产业上的利用可能性
本发明能够适当利用于作为驱动力源具备发动机和两个旋转电机的混合动力车辆。

Claims (18)

1.一种混合动力驱动装置，其具备与发动机连接的输入部件、与车轮连接的输出部件、第一旋转电机、第二旋转电机、和具有至少四个旋转元件的差动齿轮装置，其特征在于：
所述第二旋转电机与所述输出部件连接，
所述输入部件、所述输出部件和所述第一旋转电机分别与所述差动齿轮装置的不同的旋转元件连接，并且所述输出部件能够选择性地跟不与所述输入部件或所述第一旋转电机连接的所述差动齿轮装置的两个旋转元件的任一个连接。
2.根据权利要求1所述的混合动力驱动装置，其特征在于：
成为扭矩变换模式，即，在所述输出部件与所述差动齿轮装置的两个旋转元件的一方连接的状态下，将对所述输入部件的旋转驱动力进行了放大的旋转驱动力传递给所述输出部件的模式，
成为扭矩分配模式，即，在所述输出部件与所述差动齿轮装置的两个旋转元件的另一方连接的状态下，将对所述输入部件的旋转驱动力进行了减小的旋转驱动力传递给所述输出部件的模式。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力驱动装置，其特征在于：
构成为所述输出部件能够与所述差动齿轮装置的两个旋转元件双方连接，
成为直接连结模式，即，在所述输出部件与所述差动齿轮装置的两个旋转元件双方连接的状态下，所述输入部件、所述输出部件和所述第一旋转电机以同速旋转的模式。
4.根据权利要求3所述的混合动力驱动装置，其特征在于：
所述直接连结模式是，在所述输出部件与所述差动齿轮装置的两个旋转元件的一方连接的状态和所述输出部件与所述差动齿轮装置的两个旋转元件的另一方连接的状态之间的切换时，通过在所述差动齿轮装置的两个旋转元件的旋转速度相同的状态下，将所述输出部件与所述差动齿轮装置的两个旋转元件双方连接而被实现。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的混合动力驱动装置，其特征在于：
成为平行增速模式，即，在所述输出部件与所述差动齿轮装置的两个旋转元件的任意一方连接的状态下，另一方被选择性地固定于非旋转部件，在该固定状态下，与所述输入部件的旋转速度成比例地决定所述第一旋转电机和所述输出部件的旋转速度，增加所述输入部件的旋转速度并传递给所述输出部件的模式。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的混合动力驱动装置，其特征在于：
构成为所述输出部件能够从所述差动齿轮装置的两个旋转元件双方分离，
成为串联模式，即，在所述输出部件从所述差动齿轮装置的两个旋转元件双方分离的状态下，在所述输入部件及所述第一旋转电机、和所述输出部件及所述第二旋转电机之间不进行旋转驱动力的传递的模式。
7.一种混合动力驱动装置，其具备与发动机连接的输入部件、与车轮连接的输出部件、第一旋转电机、第二旋转电机、和差动齿轮装置，其特征在于：
所述第二旋转电机与所述输出部件连接，
所述差动齿轮装置，按照旋转速度的顺序，至少具备第一旋转元件、第二旋转元件、第三旋转元件和第四旋转元件四个旋转元件，
所述第一旋转电机与所述第一旋转元件连接，所述输入部件与所述第三旋转元件连接，所述输出部件能够选择性地与所述第二旋转元件和所述第四旋转元件的任一个连接。
8.根据权利要求7所述的混合动力驱动装置，其特征在于：
所述输出部件能够同时与所述第二旋转元件和所述第四旋转元件双方连接。
9.根据权利要求7或8所述的混合动力驱动装置，其特征在于：
所述输出部件，通过第一离合器选择性地与所述第二旋转元件连接，通过第二离合器选择性地与所述第四旋转元件连接。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的混合动力驱动装置，其特征在于：
所述第二旋转元件通过制动器选择性地固定于非旋转部件。
11.根据权利要求7～10中任一项所述的混合动力驱动装置，其特征在于：
所述输出部件能够同时从所述第二旋转元件和所述第四旋转元件双方分离。
12.根据权利要求7～11中任一项所述的混合动力驱动装置，其特征在于：
所述差动齿轮装置由分别具备太阳轮、行星架和齿圈三个旋转元件的单级小齿轮型的第一行星齿轮机构和单级小齿轮型的第二行星齿轮机构构成，
所述第一旋转元件由以相互一体旋转的方式连接的所述第一行星齿轮机构的太阳轮和所述第二行星齿轮机构的太阳轮构成，所述第二旋转元件由所述第一行星齿轮机构的行星架构成，所述第三旋转元件由以相互一体旋转的方式连接的所述第一行星齿轮机构的齿圈和所述第二行星齿轮机构的行星架构成，所述第四旋转元件由所述第二行星齿轮机构的齿圈构成。
13.根据权利要求7～11中任一项所述的混合动力驱动装置，其特征在于：
所述差动齿轮装置由具备第一太阳轮、第二太阳轮、行星架和齿圈四个旋转元件的拉维瑙型的行星齿轮装置构成，
所述第一旋转元件由第一太阳轮构成，所述第二旋转元件由行星架构成，所述第三旋转元件由齿圈构成，所述第四旋转元件由第二太阳轮构成。
14.根据权利要求7～11中任一项所述的混合动力驱动装置，其特征在于：
所述差动齿轮装置由分别具备太阳轮、行星架和齿圈三个旋转元件的单级小齿轮型的第一行星齿轮机构和双小齿轮型的第二行星齿轮机构构成，
所述第一旋转元件由所述第一行星齿轮机构的太阳轮构成，所述第二旋转元件由所述第二行星齿轮机构的太阳轮构成，所述第三旋转元件由以相互一体旋转的方式连接的所述第一行星齿轮机构的行星架和所述第二行星齿轮机构的齿圈构成，所述第四旋转元件由以相互一体旋转的方式连接的所述第一行星齿轮机构的齿圈和所述第二行星齿轮机构的行星架构成。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的混合动力驱动装置，其特征在于：
所述第二旋转电机能够选择性地从所述输出部件分离。
16.根据权利要求1～15中任一项所述的混合动力驱动装置，其特征在于：
所述第二旋转电机直接或通过齿轮机构与所述输出部件连接。
17.根据权利要求16所述的混合动力驱动装置，其特征在于：
所述齿轮机构是减速机构或具有多个变速档的变速机构。
18.根据权利要求17所述的混合动力驱动装置，其特征在于：
所述变速机构，按照旋转速度的顺序，至少具备第一旋转元件、第二旋转元件、第三旋转元件和第四旋转元件四个旋转元件，
所述第二旋转电机与所述变速机构的第一旋转元件连接，所述输出部件与所述变速机构的第二旋转元件连接，所述变速机构的第三旋转元件和第四旋转元件分别通过制动器选择性地固定于非旋转部件。
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