CN103702850A - 混合动力车辆用驱动装置 - Google Patents

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CN103702850A
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sun
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planet gear
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power
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大野智仁
岩濑雄二
铃木阳介
畑建正
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

本发明涉及混合动力车辆用驱动装置，具备：第一行星齿轮机构（10）、第二行星齿轮机构（20）、将第一行星齿轮机构的行星齿轮架（14）与第二行星齿轮机构的行星齿轮架（24）断接的离合器（4）以及通过进行接合来限制第二行星齿轮机构的行星齿轮架旋转的制动器（5），第一行星齿轮机构的太阳齿轮（11）与第一旋转电机（MG1）连接，行星齿轮架与发动机（1）连接，内啮合齿轮（13）与驱动轮连接，第二行星齿轮机构的太阳齿轮（21）与第二旋转电机（MG2）连接，内啮合齿轮（23）与驱动轮连接。

Description

混合动力车辆用驱动装置
技术领域
本发明涉及混合动力车辆用驱动装置。
背景技术
以往，公知有混合动力车辆用驱动装置。例如，在专利文献1以及专利文献2中公开了一种能够切换成输入动力分割模式和混合动力分割模式这两种模式的传动***的技术。
专利文献1:美国专利第6478705号说明书
专利文献2:美国专利申请公开第2008／0053723号说明书
对于使混合动力车辆的效率提高的技术尚且存在改进的余地。例如，如果能够在混合动力车辆用驱动装置中使从输入侧向输出侧以低减速比传递旋转时的传递效率提高，则能够实现高速行驶时效率的提高。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够使混合动力车辆的效率提高的混合动力车辆用驱动装置。
本发明的混合动力车辆用驱动装置的特征在于，具备：第一行星齿轮机构；第二行星齿轮机构；将所述第一行星齿轮机构的行星齿轮架与所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架断接的离合器；以及通过进行接合来限制所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架旋转的制动器，所述第一行星齿轮机构的太阳齿轮与第一旋转电机连接，行星齿轮架与发动机连接，内啮合齿轮与驱动轮连接，所述第二行星齿轮机构的太阳齿轮与第二旋转电机连接，内啮合齿轮与所述驱动轮连接。
在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选通过分别接合所述离合器以及所述制动器，来实现基于模式2的行驶。
在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选所述离合器接合且所述制动器释放时的所述第一行星齿轮机构以及所述第二行星齿轮机构的各旋转构件在共线图中的排列顺序是所述第一行星齿轮机构的太阳齿轮、所述第二行星齿轮机构的太阳齿轮、所述第一行星齿轮机构的行星齿轮架以及所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架、所述第一行星齿轮机构的内啮合齿轮以及所述第二行星齿轮机构的内啮合齿轮这样的顺序。
在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选在至少以所述发动机作为动力源来使所述混合动力车辆行驶的混合动力行驶中，能够选择性实现释放所述离合器且接合所述制动器的模式3、接合所述离合器且释放所述制动器的模式4、释放所述离合器以及所述制动器的模式5中的至少两个模式。
在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选通过释放所述离合器且接合所述制动器，来实现基于模式1的行驶。
在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选在与所述发动机的旋转轴同轴上从接近所述发动机一侧起按顺序配置有所述第一旋转电机、所述第一行星齿轮机构、所述离合器、所述第二行星齿轮机构、所述制动器以及所述第二旋转电机。
在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选在与所述发动机的旋转轴同轴上从接近所述发动机一侧起按顺序配置有所述第一旋转电机、所述第一行星齿轮机构、所述第二旋转电机、所述第二行星齿轮机构、所述离合器以及所述制动器。
在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选在与所述发动机的旋转轴同轴上从接近所述发动机一侧起按顺序配置有所述第一行星齿轮机构、所述离合器、所述第二行星齿轮机构、所述制动器、所述第二旋转电机以及所述第一旋转电机。
在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选还具备单向离合器，当将所述混合动力车辆前进时所述第二行星齿轮机构的内啮合齿轮的旋转方向作为正方向时，该单向离合器允许所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架沿所述正方向旋转，并且限制所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架沿与所述正方向相反的相反方向旋转。
本发明涉及的混合动力车辆用驱动装置具备：第一行星齿轮机构；第二行星齿轮机构；将第一行星齿轮机构的行星齿轮架与第二行星齿轮机构的行星齿轮架断接的离合器；以及通过进行接合来限制第二行星齿轮机构的行星齿轮架旋转的制动器，第一行星齿轮机构的太阳齿轮与第一旋转电机连接，行星齿轮架与发动机连接，内啮合齿轮与驱动轮连接，第二行星齿轮机构的太阳齿轮与第二旋转电机连接，内啮合齿轮与驱动轮连接。根据本发明涉及的混合动力车辆用驱动装置，能够构成多模式，起到能够通过适合行驶状态的模式下的行驶来实现效率提高这一效果。
附图说明
图1是表示第一实施方式涉及的混合动力车辆的主要部分的示意图。
图2是表示第一实施方式的各行驶模式的接合表的图。
图3是EV－1模式时的共线图。
图4是EV－2模式时的共线图。
图5是HV－1模式时的共线图。
图6是HV－2模式时的共线图。
图7是HV－2模式时的4个构件的共线图。
图8是表示第一实施方式涉及的理论传递效率线的图。
图9是表示第一实施方式的第一变形例涉及的混合动力车辆的主要部分的示意图。
图10是表示第一实施方式的第二变形例涉及的混合动力车辆的主要部分的示意图。
图11是表示第二实施方式涉及的混合动力车辆的主要部分的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式涉及的混合动力车辆用驱动装置详细进行说明。其中，本发明不受该实施方式限定。另外，下述实施方式中的构成构件包括本领域技术人员容易想到或者实际相同的构件。
［第一实施方式］
参照图1至图8，对第一实施方式进行说明。本实施方式涉及混合动力车辆用驱动装置。图1是表示本发明的第一实施方式涉及的混合动力车辆的主要部分的示意图，图2是表示第一实施方式的各行驶模式的接合表的图。
如图1所示，混合动力车辆100具备发动机1、第一旋转电机MG1、第二旋转电机MG2、油泵3以及混合动力车辆用驱动装置1－1。本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1－1具备第一行星齿轮机构10、第二行星齿轮机构20、离合器4和制动器5。离合器4是将作为第一行星齿轮机构10的行星齿轮架的第一行星齿轮架14与作为第二行星齿轮机构20的行星齿轮架的第二行星齿轮架24断接的离合器装置。制动器5能够通过进行接合来限制第二行星齿轮架24旋转。
作为第一行星齿轮机构10的太阳齿轮的第一太阳齿轮11与第一旋转电机MG1连接，第一行星齿轮架14与发动机1连接，作为第一行星齿轮机构10的内啮合齿轮的第一内啮合齿轮13与混合动力车辆100的驱动轮连接。另外，作为第二行星齿轮机构20的太阳齿轮的第二太阳齿轮21与第二旋转电机MG2连接，作为第二行星齿轮机构20的内啮合齿轮的第二内啮合齿轮23与混合动力车辆100的驱动轮连接。此外，第一内啮合齿轮13以及第二内啮合齿轮23也可以不直接与驱动轮连接，例如可以经由差动机构或输出轴而与驱动轮连接。
发动机1将燃料的燃烧能量变换成旋转运动并输出至旋转轴2。旋转轴2例如沿混合动力车辆100的车宽度方向延伸。在本说明书中，只要没有特别的记载，则“轴向”表示旋转轴2的轴方向。在旋转轴2中与发动机侧相反侧的端部配置有油泵3。油泵3被旋转轴2的旋转驱动而排出润滑油。油泵3排出的润滑油被供给至第一旋转电机MG1、第二旋转电机MG2、第一行星齿轮机构10、第二行星齿轮机构20等各部。
第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2分别具备作为马达（电动机）的功能和作为发电机的功能。第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2经由逆变器与电池连接。第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2能够将从电池供给的电力变换成机械动力并输出，并且能够被输入的动力驱动而将机械动力变换成电力。由旋转电机MG1、MG2发出的电力可蓄积到电池中。作为第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2，例如可使用交流同步型电动发电机。
第一旋转电机MG1具有定子41以及转子42。转子42与第一太阳齿轮11配置在同轴上，并且与第一太阳齿轮11连接，和第一太阳齿轮11一体旋转。第二旋转电机MG2具有定子43以及转子44。转子44与第二太阳齿轮21配置在同轴上，并且与第二太阳齿轮21连接，和第二太阳齿轮21一体旋转。
第一行星齿轮机构10以及第二行星齿轮机构20分别与旋转轴2配置在同轴上，在轴向相互对置。第一行星齿轮机构10被配置成比第二行星齿轮机构20靠向轴向的发动机侧。第一旋转电机MG1被配置成比第一行星齿轮机构10靠向轴向的发动机侧，第二旋转电机MG2被配置成比第二行星齿轮机构20靠向轴向的与发动机侧相反的一侧。即，第一旋转电机MG1与第二旋转电机MG2夹着第一行星齿轮机构10以及第二行星齿轮机构20在轴向相互对置。在与发动机1的旋转轴2同轴上从接近发动机1一侧起按顺序配置有第一旋转电机MG1、第一行星齿轮机构10、离合器4、第二行星齿轮机构20、制动器5以及第二旋转电机MG2。
第一行星齿轮机构10是单小齿轮式，具有第一太阳齿轮11、第一小齿轮12、第一内啮合齿轮13以及第一行星齿轮架14。第一内啮合齿轮13与第一太阳齿轮11在同轴上并且被配置在第一太阳齿轮11的径向外侧。第一小齿轮12被配置在第一太阳齿轮11与第一内啮合齿轮13之间，与第一太阳齿轮11以及第一内啮合齿轮13分别啮合。第一小齿轮12被第一行星齿轮架14支承为旋转自如。第一行星齿轮架14与旋转轴2连结，和旋转轴2一体旋转。因此，第一小齿轮12能够与发动机1的旋转轴2一同围绕旋转轴2的中心轴线旋转（公转），并且被第一行星齿轮架14支承而能够围绕第一小齿轮12的中心轴线旋转（自转）。
第二行星齿轮机构20是单小齿轮式，具有第二太阳齿轮21、第二小齿轮22、第二内啮合齿轮23以及第二行星齿轮架24。第二内啮合齿轮23与第二太阳齿轮21在同轴上并且被配置在第二太阳齿轮21的径向外侧。第二小齿轮22被配置在第二太阳齿轮21与第二内啮合齿轮23之间，与第二太阳齿轮21以及第二内啮合齿轮23分别啮合。第二小齿轮22被第二行星齿轮架24支承为旋转自如。第二行星齿轮架24被支承为与旋转轴2在同轴上旋转自如。因此，第二小齿轮22能够与第二行星齿轮架24一同围绕旋转轴2的中心轴线旋转（公转），并且被第二行星齿轮架24支承而能够围绕第二小齿轮22的中心轴线旋转（自转）。
第二行星齿轮架24经由离合器4与第一行星齿轮架14连接。离合器4将第一行星齿轮架14与第二行星齿轮架24断接。离合器4通过进行接合来限制第一行星齿轮架14与第二行星齿轮架24的相对旋转，能够使第一行星齿轮架14与第二行星齿轮架24一体旋转。另一方面，离合器4通过进行释放来将第一行星齿轮架14与第二行星齿轮架24断开，可形成第一行星齿轮架14以及第二行星齿轮架24能够相互独立旋转的状态。
制动器5能够限制第二行星齿轮架24的旋转。制动器5通过第二行星齿轮架24侧的接合构件与车体侧的接合构件接合来限制第二行星齿轮架24旋转，能够使第二行星齿轮架24停止旋转。另一方面，制动器5能够通过进行释放来允许第二行星齿轮架24旋转。
离合器4以及制动器5例如可以是犬齿啮合式，但并不局限于此，也可以是摩擦接合式等。驱动离合器4的致动器、驱动制动器5的致动器可以使用基于电磁力的致动器或基于液压的致动器等公知的致动器。在犬齿啮合式的情况下，与基于湿式摩擦部件的摩擦接合式相比，非接合时的拖曳损失小，能够实现高效率化。另外，在使用电磁式作为犬齿用致动器的情况下，不需要用于离合器4、制动器5的液压电路，可使T／A简化、轻型化。此外，在采用液压式的致动器的情况下，也可以使用电动油泵作为液压源。
离合器4以及制动器5可以克服复位弹簧等的作用力而通过致动器的驱动力来进行释放，也可以克服作用力而通过致动器的驱动力来进行接合。
第一内啮合齿轮13与第二内啮合齿轮23连结成能够一体旋转。在本实施方式中，内啮合齿轮13、23是在圆筒形旋转体的内周面形成的内齿齿轮，在旋转体外周面形成有输出齿轮6。输出齿轮6经由差动机构等与混合动力车辆100的输出轴连结。输出齿轮6是将从发动机1、旋转电机MG1、MG2经由行星齿轮机构10、20传递的动力对驱动轮输出的输出部。从发动机1、第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2向输出齿轮6传递的动力经由输出轴被传递至混合动力车辆100的驱动轮。另外，从路面对驱动轮输入的动力经由输出轴从输出齿轮6传递至混合动力车辆用驱动装置1－1。
ECU30是具有计算机的电子控制单元。ECU30与发动机1、第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2分别连接，能够对发动机1、旋转电机MG1、MG2进行控制。另外，ECU30能够控制离合器4以及制动器5的释放／接合。在设置电动油泵作为离合器4以及制动器5的液压源的情况下，ECU30能够控制电动油泵。
在混合动力车辆100中，能够选择性执行混合动力行驶或者EV行驶。混合动力行驶是将发动机1、第一旋转电机MG1或者第二旋转电机MG2中的至少发动机1作为动力源来使混合动力车辆100行驶的行驶模式。在混合动力行驶中，除了发动机1之外，还可以将第一旋转电机MG1或者第二旋转电机MG2的至少一方作为动力源，也可以使第一旋转电机MG1或者第二旋转电机MG2的一方作为动力源发挥功能，使另一方作为发动机1的反作用力承受体发挥功能。此外，第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2可以根据后述的模式适当地作为马达或者发电机发挥功能，在无负荷的状态下也可以进行空转。
EV行驶是将发动机1停止而使第一旋转电机MG1或者第二旋转电机MG2中的至少任意一方作为动力源来进行行驶的行驶模式。此外，在EV行驶中，可以根据行驶状况、电池的充电状态等来使第一旋转电机MG1或者第二旋转电机MG2中的至少任意一方进行发电，也可以使第一旋转电机MG1或者第二旋转电机MG2中的至少任意一方空转。
本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1－1如图2所示，能够根据离合器4以及制动器5的接合／释放的组合来实现5个模式。在图2中，BK一栏的圆圈符号表示制动器5的接合，BK一栏为空栏的情况表示制动器5的释放。另外，CL一栏的圆圈符号表示离合器4的接合，CL一栏为空栏的情况表示离合器4的释放。
（EV－1模式）
在接合制动器5并释放离合器4的情况下，能够实现模式1（行驶模式1），能够进行基于模式1的行驶。在本实施方式中，以下的EV－1模式对应于模式1。EV－1模式是将发动机1停止而将第二旋转电机MG2作为动力源来行驶的EV行驶模式。在EV－1模式中，能够进行与搭载了所谓THS（Toyota Hybrid System）的车辆中的EV行驶同样的EV行驶。图3是EV－1模式时的共线图。在包括图3在内的各共线图中，S1表示第一太阳齿轮11，C1表示第一行星齿轮架14，R1表示第一内啮合齿轮13，S2表示第二太阳齿轮21，C2表示第二行星齿轮架24，R2表示第二内啮合齿轮23。另外，CL表示离合器4，BK表示制动器5，OUT表示输出齿轮6。将混合动力车辆100前进时第一内啮合齿轮13以及第二内啮合齿轮23的旋转方向设为正方向，将正方向的旋转方向的转矩（图中为朝上的箭头）设为正的转矩。
如图3所示，由于在EV－1模式中离合器4被释放，所以第一行星齿轮架14（C1）与第二行星齿轮架24（C2）能够相对旋转，由于制动器5接合所以第二行星齿轮架24的旋转被限制。在第二行星齿轮机构20中，第二太阳齿轮21的旋转方向与第二内啮合齿轮23的旋转方向为相反方向。如果第二旋转电机MG2产生负转矩而进行负旋转，则输出齿轮6基于第二旋转电机MG2的动力进行正转。由此，可使混合动力车辆100前进行驶。在第一行星齿轮机构10中，第一行星齿轮架14停止，第一太阳齿轮11向负方向空转。在EV－1模式中，当电池的充电状态为满充电时等不允许再生时，通过使第二旋转电机MG2空转，能够对混合动力车辆100赋予减速度作为大的惯性量。
（EV－2模式）
在分别接合了制动器5以及离合器4的情况下，可实现模式2（行驶模式2），能够进行基于模式2的行驶。在本实施方式中，以下的EV－2模式对应于模式2。EV－2模式是将发动机1停止，使第一旋转电机MG1或者第二旋转电机MG2中的至少任意一方作为动力源来使混合动力车辆100行驶的EV行驶模式。图4是EV－2模式时的共线图。在EV－2模式中，通过制动器5接合并且离合器4接合，第一行星齿轮架14的旋转以及第二行星齿轮架24的旋转分别被限制。因此，在第一行星齿轮机构10中第一太阳齿轮11的旋转方向与第一内啮合齿轮13的旋转方向为相反方向。第一旋转电机MG1通过产生负转矩而进行负旋转来使输出齿轮6正转，可使混合动力车辆100前进行驶。另外，在第二行星齿轮机构20中第二太阳齿轮21的旋转方向与第二内啮合齿轮23的旋转方向为相反方向。第二旋转电机MG2能够通过产生负转矩而进行负旋转来使混合动力车辆100前进行驶。
在EV－2模式中，可将第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2这两个旋转电机作为动力源来使混合动力车辆100行驶。另外，在EV－2模式中，也能够通过第一旋转电机MG1或者第二旋转电机MG2中的至少任意一方适当地进行发电。可由一方的旋转电机或者两方的旋转电机分担产生（或者再生）转矩，能够在各个旋转电机效率良好的动作点使其动作，或者缓和因热引起的转矩限制等制约。例如，通过根据行驶速度来使旋转电机MG1、MG2中能够输出高效的转矩中的旋转电机优先的输出（或者再生）转矩，可实现燃油利用率的提高。另外，当在任意一方的旋转电机中进行了发生了因热引起的转矩限制时，通过利用另一方的旋转电机的输出（或者再生）进行辅助，可满足目标转矩。
另外，在EV－2模式中，也可以使第一旋转电机MG1或者第二旋转电机MG2的至少任意一方空转。例如，在电池的充电状态为满充电的情况等不允许再生的情况下，通过使第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2同时空转，能够对混合动力车辆100赋予减速度作为大的惯性量。
根据EV－2模式，能够在很宽的行驶条件下进行EV行驶、能够持续长时间进行EV行驶。因此，使用于***式混合动力车辆等进行EV行驶的比例变高的混合动力车辆。
（HV－1模式）
在接合制动器5并释放了离合器4的情况下，可实现模式3（行驶模式3），能够进行基于模式3的行驶。在本实施方式中，以下的HV－1模式对应于模式3。HV－1模式可以进行与搭载了THS的车辆中的混合动力行驶同样的混合动力行驶。
图5是HV－1模式时的共线图。在HV－1模式中，使发动机1运转而通过发动机1的动力使输出齿轮6旋转。在第一行星齿轮机构10中，能够通过第一旋转电机MG1产生负转矩而取得反作用力来实现从发动机1向输出齿轮6传递动力。在第二行星齿轮机构20中，通过制动器5接合并限制第二行星齿轮架24的旋转，使得第二太阳齿轮21的旋转方向与第二内啮合齿轮23的旋转方向成为相反方向。第二旋转电机MG2可产生负转矩而对混合动力车辆100产生前进方向的驱动力。
在本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1－1中，在共线图中，相对于取得反作用力的第一旋转电机MG1，输出侧的第一内啮合齿轮13隔着发动机1位于相反侧的超速侧。因此，发动机1的旋转被增速并被传递至输出齿轮6。
（HV－2模式）
在释放制动器5并接合离合器4的情况下，能够实现模式4（行驶模式4），能够进行基于模式4的行驶。在本实施方式中，以下的HV－2模式（复合动力分割模式）对应于模式4。HV－2模式是对4构件行星体按第一旋转电机MG1－第二旋转电机MG2－发动机1－输出齿轮6的顺序进行结合的复合动力分割模式。如以下参照图6至图8说明那样，HV－2模式相对HV－1模式具有成为在高速齿轮侧具有机械点的***，高速齿轮动作时的传递效率提高这一优点。这里，机械点是机械传递点，是电流通为零的高效率动作点。图6是HV－2模式时的共线图，图7是HV－2模式时的4个构件的共线图，图8是表示第一实施方式涉及的理论传递效率线的图。
在HV－2模式时，第一内啮合齿轮13与第二内啮合齿轮23作为一体旋转的一个旋转构件动作，第一行星齿轮架14与第二行星齿轮架24作为一体旋转的一个旋转构件动作。因此，第一行星齿轮机构10以及第二行星齿轮机构20整体作为4个构件的行星体发挥功能。
由第一行星齿轮机构10以及第二行星齿轮机构20构成的4构件行星体的共线图如图7所示那样。在本实施方式中，第一行星齿轮机构10以及第二行星齿轮机构20的各旋转构件在共线图中的排列顺序为第一太阳齿轮11、第二太阳齿轮21、第一行星齿轮架14以及第二行星齿轮架24、第一内啮合齿轮13以及第二内啮合齿轮23的顺序。第一行星齿轮机构10的传动比以及第二行星齿轮机构20的传动比被决定成共线图上的第一太阳齿轮11与第二太阳齿轮21的排列顺序成为上述的排列顺序。具体参照图6，在各个行星齿轮机构10、20中，对将太阳齿轮11、21与行星齿轮架14、24的传动比设为1时的行星齿轮架14、24与内啮合齿轮13、23的传动比ρ1、ρ2而言，第二行星齿轮机构20的传动比ρ2大于第一行星齿轮机构10的传动比ρ1。
在HV－2模式中，离合器4接合而将第一行星齿轮架14与第二行星齿轮架24连结。因此，相对于发动机1输出的动力，通过第一旋转电机MG1、第二旋转电机MG2的任意一个都能够承受反作用力。能够由第一旋转电机MG1或者第二旋转电机MG2的一方或者两方分担转矩来承受发动机1的反作用力，在效率良好的动作点动作或缓和因热引起的转矩限制等制约。因此，可实现混合动力车辆100的高效率化。
例如，如果由第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2中能够高效动作的旋转电机优先承受反作用力，则可实现效率的提高。作为一个例子，可考虑在高车速且发动机转速为低旋转的情况下，第一旋转电机MG1的转速成为负旋转的情况。该情况下，如果想要由第一旋转电机MG1承受发动机1的反作用力，则处于消耗电力而产生负转矩的反转牵引的状态，导致效率降低。
这里，根据图7可知，在本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1－1中，第二旋转电机MG2与第一旋转电机MG1相比难以成为负旋转，能够以正转的状态承受反作用力的机会较多。鉴于此，如果在第一旋转电机MG1负旋转的情况下使第二旋转电机MG2优先承受反作用力，则能够抑制因反转牵引引起的效率降低，能够实现因效率提高而获得的燃油利用率提高。
另外，当在任意一个旋转电机中进行了因热引起的转矩限制时，通过利用另一个旋转电机的再生（或者输出）进行辅助，能够满足必要的反作用力。
如参照图8说明那样，在HV－2模式中，由于在高速齿轮侧具有机械点，所以具有高速齿轮动作时的传递效率提高这一优点。在图8中，横轴表示变速比，纵轴表示理论传递效率。这里，变速比是行星齿轮机构10、20的输入侧转速相对输出侧转速之比（减速比），例如表示第一行星齿轮架14的转速相对内啮合齿轮13、23的转速。在横轴，左侧为变速比小的高速齿轮侧，右侧为变速比大的低速齿轮侧。理论传递效率在输入至行星齿轮机构10、20的动力不经由电流通而以机械传递被全部传递至输出齿轮6的情况下成为最大效率1.0。
在图8中，虚线201表示HV－1模式时的传递效率线，实线202表示HV－2模式时的传递效率线。HV－1模式时的传递效率线201在变速比γ1下成为最大效率。在变速比γ1下，由于第一旋转电机MG1（第一太阳齿轮11）的转速为0，所以因承受反作用力而引起的电流通为0，成为仅通过机械动力的传递便能从发动机1或者第二旋转电机MG2向输出齿轮6传递动力的动作点。该变速比γ1是超速侧的变速比即是比1小的变速比。在本说明书中，将该变速比γ1还记载为“第一机械传递变速比γ1”。HV－1模式时的传递效率随着变速比成为比第一机械传递变速比γ1靠低速齿轮侧的值而缓慢降低。另外，HV－1模式时的传递效率随着变速比成为比第一机械传递变速比γ1靠高速齿轮侧的值而大幅降低。
除了上述的变速比γ1之外，HV－2模式时的传递效率线202在变速比γ2也具有机械点。这是因为按照在4构件的共线图（图7）中第一旋转电机MG1与第二旋转电机MG2成为横轴上的不同位置，决定了行星齿轮机构10、20的传动比。在HV－2模式中，第一旋转电机MG1的转速在第一机械传递变速比γ1下为0，通过在该状态下由第一旋转电机MG1承受反作用力，能够实现机械点。另外，在变速比γ2下，第二旋转电机MG2的转速为0，通过在该状态下由第二旋转电机MG2承受反作用力，可实现机械点。将该变速比γ2也记载为“第二机械传递变速比γ2”。
对HV－2模式时的传递效率而言，在比第一机械传递变速比γ1靠低速齿轮侧的区域中，根据变速比的增加，比HV－1模式时的传递效率大幅降低。另外，HV－2模式时的传递效率线202在第一机械传递变速比γ1与第二机械传递变速比γ2之间的变速比的区域中向低效率侧弯曲。在该区域中，HV－2模式时的传递效率与HV－1模式时的传递效率相同，或为较高的效率。HV－2模式时的传递效率虽然在比第二机械传递变速比γ2靠高速齿轮侧的区域中随着变速比的减少而降低，但是比HV－1模式时的传递效率相对高的效率。
这样，HV－2模式通过除了在第一机械传递变速比γ1具有机械点之外在比第一机械传递变速比γ1靠高速齿轮侧的第二机械传递变速比γ2也具有机械点，能够实现高速齿轮动作时的传递效率的提高。由此，能够实现因高速行驶时的传递效率提高而带来的燃油利用率的提高。
本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1－1通过在混合动力行驶时恰当地切换HV－1模式与HV－2模式，能够实现传递效率的提高。例如，通过在比第一机械传递变速比γ1靠低速齿轮侧的变速比的区域中选择HV－1模式，在比第一机械传递变速比γ1靠高速齿轮侧的变速比的区域中选择HV－2模式，能够在从低速齿轮区域到高速齿轮区域的广阔变速比的区域中使传递效率提高。
（HV－3模式）
在释放了离合器4以及制动器5的情况下，可实现模式5（行驶模式5），能够进行基于模式5的行驶。在本实施方式中，以下的HV－3模式对应于模式5。HV－3模式是能够将第二旋转电机MG2分离出而通过发动机1以及第一旋转电机MG1行驶的行驶模式。在上述的HV－1模式中，通过制动器5接合，使得第二旋转电机MG2在行驶时与第二内啮合齿轮23的旋转连动而总是旋转。由于在高转速下第二旋转电机MG2无法输出大的转矩、第二内啮合齿轮23的旋转被增速而传递至第二太阳齿轮21，所以从效率提高的观点出发，在高车速时总是使第二旋转电机MG2旋转未必是优选的。
在HV－3模式中，由于制动器5释放并且离合器4也释放，所以能够从动力的传递路线分离出第二旋转电机MG2而使其停止。在HV－3模式中，通过在高车速时将第二旋转电机MG2与车轮分离，能够减少不必要时的第二旋转电机MG2的拖曳损失，此外，能够消除第二旋转电机MG2的允许最高转速对最高车速的制约。
本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1－1能够基于离合器4以及制动器5的接合／释放的组合，在混合动力行驶中选择性地实现HV－1模式、HV－2模式、HV－3模式这3个模式。例如，可以在最高减速比的区域中选择HV－1模式，另一方面，在最低减速比的区域中选择HV－3模式，在中间的减速比的区域中选择HV－2模式。此外，也可以选择性地实现上述3个HV模式中任意两个模式。例如，在低减速比的情况下，可以选择HV－2模式或者HV－3模式的任意一个，在高减速比的情况下选择HV－1模式。
如以上说明那样，本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1－1具有两个行星体齿轮10、20、两个旋转电机MG1、MG2，一个制动器5以及一个离合器4，能够基于制动器5、离合器4的接合／非接合来构成混合动力时的多个模式（THS模式、复合动力分割模式、高车速模式）、和驱动旋转电机数不同的两个EV行驶模式。本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1－1能够通过少量的接合构件构成多模式，可兼顾适于行驶状态的模式下的行驶的效率提高和构成部件数的减少以及成本减少。
另外，本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1－1由于在最外径连接输出轴，所以容易应用到需要多轴构成的FF构造的混合动力车辆100。在各个行星齿轮机构10、20中，由于最高旋转的部位是接近于旋转中心的太阳齿轮11、21，所以能够抑制离心力，在强度上有利。
［第一实施方式的第一变形例］
对第一实施方式的第一变形例进行说明。图9是表示第一变形例涉及的混合动力车辆的主要部分的示意图。在本变形例的混合动力车辆用驱动装置1－2中，与上述第一实施方式的混合动力车辆用驱动装置1－1的不同点在于：第二行星齿轮机构20、离合器4以及制动器5隔着第二旋转电机MG2配置在与第一行星齿轮机构10侧相反的一侧。与发动机1的旋转轴2在同轴上从接近发动机1的一侧开始按顺序配置有第一旋转电机MG1、第一行星齿轮机构10、第二旋转电机MG2、第二行星齿轮机构20、离合器4以及制动器5。
第一行星齿轮机构10的各旋转构件11、13、14与发动机1、第一旋转电机MG1、输出齿轮6的连接的对应关系和上述第一实施方式相同。另外，第二行星齿轮机构20的各旋转构件21、23、24与第二旋转电机MG2、离合器4、制动器5、输出齿轮6的连接的对应关系和上述第一实施方式相同。
第一内啮合齿轮13与第二内啮合齿轮23经由连结轴7连接。连结轴7被配置在第二旋转电机MG2的转子44的旋转轴44a与发动机1的旋转轴2之间。离合器4以及制动器5被配置在轴向上与发动机1侧相反侧的端部。通过如此将离合器4以及制动器5集中配置到混合动力车辆用驱动装置1－2的轴向的一端，能够简化致动器的构成。例如，在采用液压式致动器作为离合器4以及制动器5的致动器的情况下，可将液压***集中配置到1个位置。
［第一实施方式的第二变形例］
对第一实施方式的第二变形例进行说明。图10是表示第二变形例涉及的混合动力车辆的主要部分的示意图。在本变形例的混合动力车辆用驱动装置1－3中，与上述第一实施方式的混合动力车辆用驱动装置1－1的不同点在于：将第一行星齿轮机构10、第二行星齿轮机构20、离合器4以及制动器5的机械***统一配置到轴向的发动机侧，将第一旋转电机MG1以及第二旋转电机MG2的电气***统一配置到轴向的与发动机侧相反的一侧。与发动机1的旋转轴2在同轴上从接近于发动机1的一侧开始按顺序配置有第一行星齿轮机构10、离合器4、第二行星齿轮机构20、制动器5、第二旋转电机MG2、第一旋转电机MG1。
通过将电气***与机械***分开，能够将对各自进行收纳的壳体分开。另外，通过分别集中配置电气***和机械***，能够预先以不同的工序制造电气***、机械***，并组装成一体。
另外，在图10中将第一旋转电机MG1与第二旋转电机MG2以相同的大小进行了记载，但对于实际的大小而言，任意一方、例如第二旋转电机MG2比第一旋转电机MG1大型。该情况下，通过将第一旋转电机MG1配置到第二旋转电机MG2的定子43的径向内侧的空间而成为嵌入构造，可压缩轴向的空间，由此实现混合动力车辆用驱动装置1－3的小型化。
此外，第一旋转电机MG1、第二旋转电机MG2、第一行星齿轮机构10、第二行星齿轮机构20、离合器4、制动器5的排列顺序并不限定于上述第一实施方式以及各变形例所例示的顺序。
［第二实施方式］
参照图11，对第二实施方式进行说明。关于第二实施方式，对与上述实施方式中说明的构件具有同样功能的构成构件赋予相同附图标记而省略重复的说明。图11是表示第二实施方式涉及的混合动力车辆的主要部分的示意图。在本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1－4中，与上述第一实施方式的混合动力车辆用驱动装置1－1的不同点在于：具有与制动器5并列设置的单向离合器8。单向离合器8可以只允许第二行星齿轮架24单向旋转而限制其他方向的旋转。第二行星齿轮架24经由单向离合器8与车体侧、例如驱动桥壳体连接。
单向离合器8允许第二行星齿轮架24正方向旋转并限制负方向旋转。由此，能够不接合制动器5地实现EV－1模式（参照图3）。即，当在释放了离合器4以及制动器5的状态下使第二旋转电机MG2输出负转矩而进行负旋转时，单向离合器8限制第二行星齿轮架24负方向旋转。由此，能够与接合了制动器5的EV－1模式同样地通过第二旋转电机MG2的转矩使第二内啮合齿轮23正转，由此使混合动力车辆100前进行驶。
在基于EV－1模式的起步时不需要制动器5的接合。因此，在将制动器5的致动器设为液压式的情况下，不需要停车状态等下的电动油泵的动作。因此，在控制变得简便的同时，能够减少电动油泵的驱动所需要的能量。
上述各实施方式以及变形例所公开的内容能够适当组合而实施。
附图标记说明：1－1、1－2、1－3、1－4-混合动力车辆用驱动装置；1-发动机；4-离合器；5-制动器；6-输出齿轮；10-第一行星齿轮机构；11-第一太阳齿轮；13-第一内啮合齿轮；14-第一行星齿轮架；20-第二行星齿轮机构；21-第二太阳齿轮；23-第二内啮合齿轮；24-第二行星齿轮架；100-混合动力车辆；MG1-第一旋转电机；MG2-第二旋转电机。

Claims (9)

1.一种混合动力车辆用驱动装置，其特征在于，具备：
第一行星齿轮机构；
第二行星齿轮机构；
将所述第一行星齿轮机构的行星齿轮架与所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架断接的离合器；以及
通过进行接合来限制所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架旋转的制动器，
所述第一行星齿轮机构的太阳齿轮与第一旋转电机连接，行星齿轮架与发动机连接，内啮合齿轮与驱动轮连接，
所述第二行星齿轮机构的太阳齿轮与第二旋转电机连接，内啮合齿轮与所述驱动轮连接。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，
通过分别接合所述离合器以及所述制动器，来实现基于模式2的行驶。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，
所述离合器接合且所述制动器释放时的所述第一行星齿轮机构以及所述第二行星齿轮机构的各旋转构件在共线图中的排列顺序是所述第一行星齿轮机构的太阳齿轮、所述第二行星齿轮机构的太阳齿轮、所述第一行星齿轮机构的行星齿轮架以及所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架、所述第一行星齿轮机构的内啮合齿轮以及所述第二行星齿轮机构的内啮合齿轮这样的顺序。
4.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，
在至少以所述发动机作为动力源来使所述混合动力车辆行驶的混合动力行驶中，能够选择性实现释放所述离合器且接合所述制动器的模式3、接合所述离合器且释放所述制动器的模式4、释放所述离合器以及所述制动器的模式5中的至少两个模式。
5.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，
通过释放所述离合器且接合所述制动器，来实现基于模式1的行驶。
6.根据权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，
在与所述发动机的旋转轴同轴上从接近所述发动机一侧起按顺序配置有所述第一旋转电机、所述第一行星齿轮机构、所述离合器、所述第二行星齿轮机构、所述制动器以及所述第二旋转电机。
7.根据权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，
在与所述发动机的旋转轴同轴上从接近所述发动机一侧起按顺序配置有所述第一旋转电机、所述第一行星齿轮机构、所述第二旋转电机、所述第二行星齿轮机构、所述离合器以及所述制动器。
8.根据权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，
在与所述发动机的旋转轴同轴上从接近所述发动机一侧起按顺序配置有所述第一行星齿轮机构、所述离合器、所述第二行星齿轮机构、所述制动器、所述第二旋转电机以及所述第一旋转电机。
9.根据权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，
还具备单向离合器，当将所述混合动力车辆前进时所述第二行星齿轮机构的内啮合齿轮的旋转方向作为正方向时，该单向离合器允许所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架沿所述正方向旋转，并且限制所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架沿与所述正方向相反的相反方向旋转。
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