JP2000326739A

JP2000326739A - 自動車用駆動装置

Info

Publication number: JP2000326739A
Application number: JP11175885A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Hiraiwa; 一美平岩
Original assignee: KYOWA GOKIN KK
Current assignee: KYOWA GOKIN KK
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2000-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジンと複数のモーターの、２種類の
動力源で遊星歯車を用いて動力伝達する、いわゆるハイ
ブリッド自動車の駆動装置において、動力伝達効率を高
めるとともに、モーターの所要容量を小さくする。【解決手段】複数の遊星歯車１０、２０、３０と第１
モーター５８および第２モーター６８とを備え、複数の
遊星歯車１０、２０、３０は、減速駆動を得るべく回転
制止可能なメンバーＡ（第１リングギヤ１４）と、増速
駆動を得るべく回転制止可能なメンバーＢ（第２サンギ
ヤ２２）と、前記減速駆動と前記増速駆動の中間の変速
比を得るべく回転制止可能なメンバーＣ（第３リングギ
ヤ３４）とを有し、第１モーター５８が出力軸６および
メンバーＣと選択的に連結可能であり、第２モーター６
８がメンバーＡおよびメンバーＢと選択的（連結可能な
ように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン（内燃機
関）と電気モーターの２種類の動力源を有する、いわゆ
るハイブリッド自動車の駆動装置に関し、特にエンジン
より入力される駆動力を、遊星歯車を介して出力軸へ伝
達可能で、複数のモーターを備えた自動車用駆動装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンより入力される駆動力
を、遊星歯車を介して出力軸へ伝達可能で、複数のモー
ターを備えた自動車用駆動装置としては、社団法人自動
車技術会発行の『自動車技術』１９９８年１月号１７頁
の図５に記載のようなものが知られている。

【０００３】上記の従来例にあっては、エンジンで駆動
して走行する際に、エンジンから入力するトルクを遊星
歯車で分割し、トルクの一部を機械的に出力軸へ伝達す
るとともに残りのトルクで発電し、この電力によってモ
ーターで出力軸を駆動するように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来例にあって
は、エンジンの動力の一部で発電した電力をモーターに
供給して動力を伝達する、いわゆる電気的動力伝達の比
率が高いため、動力を伝達する過程で生ずるロスが大き
くなりがちである。すなわちエンジンの駆動力を発電機
で電気に変えて、再びモーターで駆動する電気ルートの
動力伝達効率は、一般に歯車などの機械的伝達に比べて
劣る。このため、エンジンに高い負荷がかかる駆動状態
で走行するような場合に、電気ルートでの動力伝達比率
が高まって燃費を悪化させる要因になり、ハイブリッド
自動車の良さを一部損なうという問題がある。また、前
述のように電気ルートでの動力伝達比率が高いので、エ
ンジン出力（容量）に対する所要モーター容量が大きく
なるため、製造コストが高くなるという問題もある。

【０００５】そこで本発明は、電気ルートでの動力伝達
を少なくして動力伝達効率を向上させ、燃費を良くする
ことを目的とする。また、これとともにモーターの所要
容量を小さくすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の本発明の自動車用駆動装置にあっ
ては、エンジンより入力軸に入力される駆動力を、複数
の遊星歯車を介して出力軸へ伝達可能で、複数の遊星歯
車が、減速駆動を得るべく回転制止可能なメンバーＡ
と、増速駆動を得るべく回転制止可能なメンバーＢと、
前記減速駆動と前記増速駆動の中間の変速比を得るべく
回転制止可能なメンバーＣとを有するとともに、少なく
とも第１モーターと第２モーターの複数のモーターを備
え、第１モーターが出力軸あるいはメンバーＣと選択的
に連結可能であり、第２モーターがメンバーＡあるいは
メンバーＢと選択的に連結可能であることを特徴とす
る。

【０００７】請求項２に記載の本発明の自動車用駆動装
置にあっては、第１モーターがメンバーＣと連結した状
態で発電し、第２モーターがメンバーＡと連結した状態
で駆動するモード（第４駆動モード）を有したことを特
徴とする。

【０００８】請求項３に記載の本発明の自動車用駆動装
置にあっては、第２モーターがメンバーＢと連結した状
態で発電し、第１モーターがメンバーＣと連結した状態
で駆動するモード（第６駆動モード）を有したことを特
徴とする。

【０００９】請求項４に記載の本発明の自動車用駆動装
置にあっては、複数の遊星歯車のうち、少なくとも１組
の遊星歯車を入力軸と同じ軸心上に配置し、他の遊星歯
車を入力軸と平行に設けた軸上に配置したことを特徴と
する。

【００１０】

【作用】請求項１に記載の本発明の自動車用駆動装置に
あっては、エンジンより入力軸に入力される駆動力を、
複数の遊星歯車を介して出力軸へ伝達可能で、複数の遊
星歯車が、減速駆動を得るべく回転制止可能なメンバー
Ａと、増速駆動を得るべく回転制止可能なメンバーＢ
と、前記減速駆動と前記増速駆動の中間の変速比を得る
べく回転制止可能なメンバーＣとを有するとともに、少
なくとも第１モーターと第２モーターの複数のモーター
を備え、第１モーターが出力軸あるいはメンバーＣと選
択的に連結可能であり、第２モーターがメンバーＡある
いはメンバーＢと選択的に連結可能としたため、第１モ
ーターが出力軸あるいはメンバーＣと、第２モーターが
メンバーＡあるいはメンバーＢと、それぞれ選択的に連
結した状態で一方のモーターが発電または制止し、他方
のモーターが駆動することで車速０の発進から第７駆動
モードまでの無段階な変速比の駆動を行う。

【００１１】また、請求項２に記載の本発明の自動車用
駆動装置にあっては、第１モーターがメンバーＣと連結
した状態で発電し、第２モーターがメンバーＡと連結し
た状態で駆動するモード（第４駆動モード）を有するた
め、第１モーターが入力軸に入る動力のごく一部の動力
で発電し、この電力で第２モーターが駆動するととも
に、大部分の動力を遊星歯車で機械的に伝達する。

【００１２】また、請求項３に記載の本発明の自動車用
駆動装置にあっては、第２モーターがメンバーＢと連結
した状態で発電し、第１モーターがメンバーＣと連結し
た状態で駆動するモード（第６駆動モード）を有するた
め、第２モーターが入力軸に入る動力のごく一部の動力
で発電し、この電力で第１モーターが駆動するととも
に、大部分の動力を遊星歯車で機械的に伝達する。

【００１３】また、請求項４に記載の本発明の自動車用
駆動装置にあっては、複数の遊星歯車のうち、少なくと
も１組の遊星歯車を入力軸と同じ軸心上に配置し、他の
遊星歯車を入力軸と平行に設けた軸上に配置したため、
互いに平行な軸に配置された遊星歯車同士を連結する別
の歯車を経由して無段階な変速比の駆動を行う。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づき説明する。図１は、本発明の自動車用駆動装置に
おける主要部のスケルトン図である。エンジン２と入力
軸４および出力軸６は同じ軸心であり、これらを第１軸
８と呼ぶ。第１軸８上に第１遊星歯車１０および第２遊
星歯車２０とが配置されている。第１遊星歯車１０は、
第１サンギヤ１２と、第１リングギヤ１４と、第１キャ
リア１６および、該第１キャリア１６に軸支され第１サ
ンギヤ１２および第１リングギヤ１４と噛み合う第１ピ
ニヨン１８から構成されている。

【００１５】第２遊星歯車２０は、第２サンギヤ２２
と、第２リングギヤ２４と、第２キャリア２６および、
該第２キャリア２６に軸支され第２サンギヤ２２および
第２リングギヤ２４と噛み合う第２ピニヨン２８から構
成されている。第３遊星歯車３０は、第３サンギヤ３２
と、第３リングギヤ３４と、第３キャリア３６および、
第３該キャリア３６に軸支され第３サンギヤ３２および
第３リングギヤ３４と噛み合う第３ピニヨン３８から構
成され、第１軸８と平行に設けられた第２軸４０上に配
置されている。

【００１６】エンジン２は入力軸４を介して第１サンギ
ヤ１２および第２キャリア２６と連結し、第１キャリア
１６と第２リングギヤ２４は出力軸６と連結している。
第２サンギヤ２２は第１歯車４２ａ、４２ｂを介して第
３キャリア３６と連結しており、第３サンギヤ３２は第
２歯車４４ａ、４４ｂを介して出力軸６と連結してい
る。

【００１７】第３リングギヤ３４は第３歯車４６ａ、４
６ｂおよび第１ドッグクラッチ４８を介して、第２軸４
０と平行に設けられた第３軸５０と選択的に連結可能で
ある。第３軸５０は、第１ドッグクラッチ４８を介して
同軸上に回転自在に支持された第２歯車４４ｃとも選択
的に連結可能であり、第２歯車４４ｃは第２歯車４４
ａ、１４ｂ介して出力軸６と連結している。図１は第１
ドッグクラッチ４８が右側にあって、第３軸５０が第２
歯車４４ｃ、４４ａ、４４ｂを介して出力軸６と連結し
ている状態を表す。

【００１８】第３軸５０は第５歯車５２ａ、５２ｂを介
して第１モーター５８と連結されている。したがって、
図１の状態にあっては、第１モーター５８は出力軸６と
連結している。第２サンギヤ２２は、前記第１歯車４２
ａおよびこれと噛み合っている４２ｃならびに第２ドッ
グクラッチ６０を介して、第１軸８と平行な第４軸６２
と選択的に連結可能である。第４軸６２は、第２ドッグ
クラッチ６０を介して同軸上に回転自在に支持された第
４歯車５４ａとも選択的に連結可能であり、第４歯車５
４ａは第１リングギヤ１４と連結された５４ｂと噛み合
っている。

【００１９】図１は第２ドッグクラッチ６０が右側にあ
って、第４軸６２が第４歯車５４ａと連結している状態
を表す。第４軸６２は第６歯車６４ａ、６４ｂを介して
第２モーター６８と連結されている。したがって、図１
の状態にあっては、第２モーター６８は第１リングギヤ
１４と連結している。

【００２０】第１モーター５８と第２モーター６８と
は、それぞれ回転方向を正回転・逆回転に切り替えられ
るとともに、モーターとしての機能と発電機としての機
能、さらには回転を制止するブレーキの機能を有してお
り、図示しないコントローラーからの指令で任意に切り
替えることができる。

【００２１】図１に示す駆動装置を搭載した自動車は、
エンジン２と、第１モーター５８、第２モーター６８の
２種類の駆動力源を有するので、いわゆるハイブリッド
自動車を横成する。

【００２２】次に、上記構成の駆動装置の作動について
説明する。以下の説明で『正回転』とは、エンジン２０
と同じか自動車を前進させる方向、またはそれと連動し
た方向の回転を言い、『逆回転』とはその逆方向の回転
を言う。

【００２３】はじめに、図示しないバッテリーから供給
される電力による発進と加速について説明する。通常、
自動車が停止している際は、エンジン２も停止してい
る。図１の状態において、第１モーター５８は第４歯車
５２ｂ、５２ａ、第１ドッグクラッチ４８、第３軸５
０、第２歯車４４ｃ、４４ａ、４４ｂを介して出力軸６
と連結しているので、第１モーター５８が正回転するよ
うにバッテリーから電力を供給することで、出力軸６を
駆動して自動車を発進させ加速を始める。このように、
第１モーター５８のみで駆動する状態を第１駆動モード
と呼ぶ。

【００２４】次に、さらに駆動力を強くするためにエン
ジン２を始動させる際の作動を説明する。この場合は、
第１モーター５８での駆動に加えて、第２モーター６８
に発電させることで、エンジン２を回転させることがで
きる。すなわち、第２モーター６８と連結された第４軸
６２は、第２ドッグクラッチ６０により第５歯車５４
ａ、５４ｂを介して第１リングギヤ１４と連結してい
る。このため、第１キャリア１６が出力軸６がとともに
回転するので、第２モーター６８に発電させることによ
り反力トルクが第１サンギヤ１２に作用し、入力軸４を
介してエンジン２を正回転させる。ここでエンジン２に
燃料を供給したり、図示しない点火回路を接続するなど
の制御を行うとエンジン２が始動する。

【００２５】エンジン２が始動して駆動を始めると、以
下のように動力伝達が行われる。エンジン２が第１サン
ギヤ１２を回転させると、第１キャリア１６を介して出
力軸６を減速駆動しながら、その反力で第１リングギヤ
１４を逆回転方向に駆動し、第１リングギヤ１４と連結
された第２モーター６８に発電させる。発電した電力は
図示しないコントローラーを介して第１モーター５８に
供給され、第１モーター５８は第１駆動モードと同様に
出力軸６を駆動する。

【００２６】この際、出力軸６に伝達されるトルクは、
エンジン２が第１遊星歯車１０を介して機械的に動力伝
達するトルクと、第１モーター５８の駆動トルクとの合
計になる。したがって、バッテリーから第１モーター５
８に電力を供給し続ければ、第１モーター５８はバッテ
リーからの電力と、第２モーター６８が発電した電力と
で駆動することになり、動力源はエンジン２とバッテリ
ーになる。

【００２７】ここで、バッテリーからの電力供給をやめ
ると、第１モーター５８は第２モーター６８が発電した
電力のみで駆動することになり、出力軸６が第１遊星歯
車１０を介して機械的に動力伝達されるトルクも含めて
動力源はエンジン２のみになる。このように、第２モー
ター６８が第１リングギヤ１４を介した駆動で発電しな
がら、第１モーター５８で出力軸６を駆動する状態を第
２駆動モードと呼ぶ。

【００２８】この第２駆動モードにおける入力軸４の回
転数と出力軸６の回転数の比（変速比）は、入力軸４に
入るエンジン２のトルクの大きさと、自動車を駆動する
出力軸６のトルク（負荷）の大きさ、およびバッテリー
から第１モーター５８に供給される電力とで自動的に決
まる。また、第２モーター６８が発電する電力もそれら
に応じて変化する。

【００２９】すなわち、自動車が低速でエンジン２のト
ルクが大きく出力軸６の負荷が大きい場合は、入力軸４
の回転数が出力軸６の回転数より大幅に高く、徐々に自
動車の速度が上昇して出力軸６の負荷が小さくなると、
入力軸２の回転数が一定であっても出力軸６の回転数が
上昇するように無段階に変化する。と、同時に第２モー
ター６８の回転数は下降する。

【００３０】そして、さらに車速が上昇したりエンジン
２の回転数が下降したりすると、第２モーター６８とと
もに第１リングギヤ１４の回転数が下がり、やがて停止
するに至る。第１リングギヤ１４が停止するためには、
バッテリーから第２モーター６８に正回転方向のトルク
を発生させるように電力を供給して電気的に制止する必
要がある。通常、モーターは回転数が０の状態で最も大
きなトルクを出す特性を持つので、第１リングギヤ１４
を制止するのに要する電力はわずかである。

【００３１】このようにして、第２モーター６８ととも
に第１リングギヤ１４が停止すると、変速比（入力軸回
転数／出力軸回転数）は、第１リングギヤ１４の歯数に
対する第１サンギヤ１２の歯数の比をα１とすると、
（１＋α１）／α１になり、定まった減速比の機械的な
動力伝達になる。上記第１リングギヤ１４は、回転制止
することで減速駆動を可能にする本発明のメンバーＡを
構成し、定まった減速比の機械的な動力伝達の状態を第
３駆動モードと呼ぶ。この第３駆動モードにおいて第２
モーター６８は停止するため発電しないが、バッテリー
から第１モーター５８に電力供給してエンジン２からの
駆動に加勢することができるとともに、逆に機械的な減
速駆動をしながら第１モーター５８に発電させてバッテ
リーを充電することもできる。

【００３２】第３駆動モードにおいては、第２遊星歯車
２０と第３遊星歯車３０は空転している。すなわち、第
２リングギヤ２４は出力軸６と一体で回転しており、第
２キャリア２６は入力軸４と一体で回転している。一
方、第３遊星歯車３０も第３サンギヤ３２は出力軸６と
連結して回転しており、第３キャリア３６は第２サンギ
ヤ２２と連結して回転している。

【００３３】ここで、各遊星歯車２０、３０のリングギ
ヤの歯数に対するサンギヤの歯数の比を、第２遊星歯車
２０はα２、第３遊星歯車３０はα３として、これらα
２、α３および第１歯車４２ａ、４２ｂの歯数比、第２
歯車４４ａ、４４ｂの歯数比、第３歯車４６ａ、４６ｂ
の歯数比を、α１と第２歯車４４ａおよび４４ｃの歯数
比と、整合するように適切に設定しておくことにより、
第３駆動モードにおいては第２歯車４４ｃと連結した第
３軸５０と第３歯車４６ｂとがほぼ同じ回転数になる。

【００３４】この状態で第１モーター５８へのバッテリ
ーからの電力供給を止め、第１ドッグクラッチ４８を左
側へ移動して第３軸５０と第３歯車４６ｂとを連結す
る。すなわち、第２モーター６８により第１リングギヤ
１４の回転が制止されているので入力軸４から出力軸６
への動力伝達は行われているが、第１モーター５８への
電力供給は断たれているので第１ドッグクラッチ４８に
作用するトルクは０であり、連結関係の切り替えはスム
ーズにできる。これにより、第１モーター５８は第３リ
ングギヤ３４と連結されて回転し続ける。

【００３５】この連結状態で、第１モーター５８に発電
させて第２モーター６８へ電力供給すると、制止してい
た第２モーター６８は正回転方向に駆動を始め、その出
力トルクは第６歯車６４ｂ、６４ａおよび第５歯車５４
ａ、５４ｂを介して第１リングギヤ１４に伝わり、第１
遊星歯車１０を経て出力軸６を駆動する。

【００３６】この際、その反力トルクが第１サンギヤ１
２に作用する。このため、入力軸４から入る入力トルク
と前記第１サンギヤ１２に作用する反力トルクとの差の
トルクで第２キャリア２６が駆動され、このトルクは第
２遊星歯車２０で分割されて一部は第２リングギヤ２４
から出力軸６を駆動し、残りのトルクは第２サンギヤ２
２から第１歯車４２ａ、４２ｂを介して第３キャリア３
６に伝えられ、さらに第３遊星歯車３０で分割されて一
部は第３サンギヤ３２から第２歯車４４ａ、４４ｂを介
して出力軸６を駆動し、残りのトルクは第３リングギヤ
３４から第３歯車４６ａ、４６ｂおよび第４歯車５２
ａ、５２ｂを介して第１モーター５８に伝えられる。

【００３７】このトルク伝達で分かるように、バッテリ
ーからの電力供給がない状態において、入力トルクの大
部分は各遊星歯車１０、２０、３０を介して機械的に出
力軸６を駆動し、残りの一部のトルクで第１モーター５
８に発電させ、その電力により第２モーター６８が出力
軸６を駆動することになる。したがって、電気的に伝達
される動力はエンジン２から入力軸４に入る動力のごく
一部である。このように、第１モーター５８が第３リン
グギヤ３４から駆動されて発電しながら、第２モーター
６８で第１リングギヤ１４を駆動する状態を第４駆動モ
ードと呼ぶ。

【００３８】この第４駆動モードにおける変速比も、入
力軸４に入るエンジン２のトルクの大きさと、自動車を
駆動する出力軸６のトルク（負荷）の大きさ、およびバ
ッテリーから第２モーター６８に供給される電力とで自
動的に定まる。また、第１モーター５８が発電する電力
もそれらに応じて変化する。

【００３９】すなわち、自動車が低速でエンジン２のト
ルクが大きく出力軸６の負荷が大きい場合は、入力軸４
の回転数が出力軸６の回転数より高く、徐々に自動車の
速度が上昇して出力軸６の負荷が小さくなると、入力軸
４の回転数が一定であっても出力軸６の回転数が上昇す
るように無段階に変化する。と、同時に第１モーター５
８の回転数は下降する。

【００４０】そして、さらに車速が上昇したりエンジン
２の回転数が下降したりすると、第１モーター５８とと
もに第３リングギヤ３４の回転数が下がり、やがて停止
するに至る。第３リングギヤ３４が停止するために、バ
ッテリーから第１モーター５８に電力を供給して電気的
に制止する。

【００４１】このようにして、第１モーター５８ととも
に第３リングギヤ３４が停止すると、変速比は、第１歯
車４２ａ、４２ｂの歯数比をｉ１、第２歯車４４ａ、４
４ｂの歯数比をｉ２とした場合、｛（１＋α３）＋α２
×α３×ｉ１×ｉ２｝／｛（１＋α２）（１＋α３）｝
の定まった変速比の機械的な動力伝達になる。この変速
比は、前述のメンバーＡを制止した減速駆動の変速比
と、後述のメンバーＢを制止した増速駆動の変速比との
中間の値となるように設定する。

【００４２】上記第３リングギヤ３４は、回転制止する
ことで前記中間の定まった変速比での駆動を可能にする
本発明のメンバーＣを構成し、中間の変速比で機械的に
動力伝達する状態を第５駆動モードと呼ぶ。

【００４３】この第５駆動モードにおいても第１モータ
ー５８は停止するので発電しないが、バッテリーから第
２モーター６８に電力供給することで、エンジン２から
の駆動に加勢することができるとともに、逆に機械的に
駆動しながら第２モーター６８に発電させてバッテリー
を充電することもできる。

【００４４】第５駆動モードにおいて第１歯車４２ｃは
空転しているが、第１歯車４２ａと４２ｃの歯数比およ
び第５歯車５４ａ、５４ｂの歯数比を適切に設定するこ
とで、第５歯車５４ａと連結された第４軸６２と第１歯
車４２ｃの回転数はほぼ同じになる。この状態でバッテ
リーから第２モーター６８への電力供給を止め、第２ド
ッグクラッチ６０を左側へ移動して第４軸６２と第１歯
車４２ｃとを連結する。これにより第２モーター６８は
第２サンギヤ２２と連結されて回転を続ける。

【００４５】この連結状態で、第２モーター６８に発電
させて第１モーター５８へ電力供給すると、第１モータ
ー５８は逆回転方向に駆動を始め、その出力トルクは第
４歯車５２ｂ、５２ａおよび第３歯車４６ｂ、４６ａを
介して第３リングギヤ３４に伝わり、第３遊星歯車３０
および第２歯車４４ａ、４４ｂを介して出力軸６を正回
転方向に駆動する。

【００４６】この際、逆回転方向の反力トルクが第３キ
ャリア３６に作用し、第１歯車４２ｂ、４２ａを介して
第２サンギヤ２２に伝わる。このため、入力軸４から第
２キャリア２６に入る入力トルクは第２遊星歯車２０で
分割されて一部は第２リングギヤ２４を経て出力軸６を
駆動し、残りのトルクと前記第２サンギヤ２２に伝わる
反力トルクとの差のトルクで第１歯車４２ｃ、第６歯車
６４ａ、６４ｂを介して第２モーター６８を駆動し発電
する。

【００４７】このトルク伝達で分かるように、バッテリ
ーからの電力供給がない状態において、入力トルクの大
部分は第２遊星歯車２０を介して機械的に出力軸６を駆
動し、残りの一部のトルクで第２モーター６８に発電さ
せ、その電力により第１モーター５８が出力軸６を駆動
することになる。したがって、電気的に伝達される動力
はエンジン２から入力軸４に入る動力のごく一部であ
る。このように、第２モーター６８が第２サンギヤ２２
がら駆動されて発電しながら、第１モーター５８で第３
リングギヤ３４を駆動する状態を第６駆動モードと呼
ぶ。

【００４８】この第６駆動モードにおける変速比も、入
力軸４に入るエンジン２のトルクの大きさと、自動車を
駆動する出力軸６のトルク（負荷）の大きさ、およびバ
ッテリーから第１モーター５８に供給される電力とで自
動的に決まる。また、第２モーター６８が発電する電力
もそれらに応じて変化する。

【００４９】すなわち、自動車が低速でエンジン２のト
ルクが大きく出力軸６の負荷が大きい場合は、入力軸４
の回転数が出力軸６の回転数と同等かやや高く、徐々に
自動車の速度が上昇して出力軸６の負荷が小さくなる
と、入力軸２の回転数が一定であっても出力軸６の回転
数が上昇するように無段階に変化する。と、同時に第２
モーター６８の回転数は下降する。

【００５０】そして、さらに車速が上昇したりエンジン
２の回転数が下降したりすると、第２モーター６８とと
もに第２サンギヤ２２の回転数が下がり、やがて停止す
るに至る。第２サンギヤ２２が停止するために、バッテ
リーから第２モーター６８に電力を供給して電気的に制
止する。

【００５１】このようにして、第２モーター６８ととも
に第２サンギヤ２２が停止すると、第２遊星歯車２０に
よる機械的な増速駆動になり、変速比は、１／（１＋α
２）の定まった値になる。このように、定まった変速比
の増速駆動を第７駆動モードと呼ぶ。上記第２サンギヤ
２２は、回転制止することで増速駆動を可能にする本発
明のメンバーＢを構成する。

【００５２】第７駆動モードにおいてもバッテリーから
電力を供給して第１モーター５８による加勢が可能であ
るとともに、逆に増速駆動しながら第１モーター５８に
発電させてバッテリーを充電することもできる。以上の
ように、車速０の発進から第７駆動モードまで、変速比
は３種類の定まった値を含めて連続的に無段階に変化す
る。

【００５３】次に、自動車の速度を徐々に下げる場合、
および制動する場合について説明する。高速での走行に
おいては、エンジン２への燃料供給を絶つとともに、前
述の各駆動モードにおける各モーター５８、６８の発電
・駆動の関係を逆転させ、発電量が多くなるように制御
してバッテリーを充電する。また低速になった場合に
は、第１駆動モードと同じ連結関係にしてエンジン２を
停止して第１モーター５８に発電させる。

【００５４】したがって、第１モーター５８および第２
モーター６８の発電量を適切に制御することにより、適
度な減速や制動を行うとともに、従来は摩擦ブレーキで
熱に変えて捨てていた自動車の運動エネルギーの一部を
電気に変えてバッテリーに蓄え、いわゆるエネルギー回
生を行うことができる。エネルギー回生でバッテリーに
蓄えた電力は、次に自動車を加速する際に使うことで自
動車の燃料消費を少なくする効果が得られる。

【００５５】次に、自動車を後進させる場合について説
明する。後進する場合は、第１ドッグクラッチ４８は図
１のまま、第２ドッグクラッチ６０を左側へ移動して第
４軸６２と第１歯車４２ｃとを連結する。エンジン２を
停止した状態での後進は前進の第１駆動モードと同様
に、第１モーター５８に電力を供給し、逆回転させるこ
とで発進から加速を行うことができる。

【００５６】次に、エンジン２が回転している状態で、
発電しながら後進する場合について説明する。この場合
は、第２サンギヤ２２と第２モーター６８とが連結され
ているので、入力軸４から第２キャリア２６に入ったエ
ンジン２のトルクは第２遊星歯車２０でトルク分割さ
れ、一部は第２リングギヤ２４を経て出力軸６へ前進方
向のトルクを伝えながら、一部は第２サンギヤ２２から
第１歯車４２ａ、４２ｃ、第６歯車６２ａ、６２ｂを介
して第２モーター６８を駆動して発電させ、この電力を
第１モーター５８に供給して出力軸６を逆回転で駆動す
る。前述のように、エンジン２のトルクの一部は第２リ
ングギヤ２４を経て出力軸６へ前進方向のトルクを伝え
るので、前進の第２駆動モードに較べて後進の出力トル
クは小さくなる。

【００５７】以上のように、図１の実施形態にあって
は、メンバーＡ、メンバーＢ、メンバーＣおよび出力軸
６と、第１、第２モーター５８、６８との連結関係なら
びに、第１、第２モーター５８、６８の発電・駆動・制
止の制御により、前述の第１駆動モードから第７駆動モ
ードまでの多様な駆動モードを選択して、自動車を走行
させることができる。

【００５８】特に、車速０の発進から第７駆動モードま
で無段階に変速できるとともに、減速、増速およびその
中間の変速比の３種類の定まった変速比の機械的な動力
伝達が可能であり、第５駆動モードの変速比を定常走行
で使用頻度が高くなるような値に設定することで、従来
例より動力伝達効率が高くなることが特徴である。ま
た、第３乃至第６の各駆動モードにおいて、電気ルート
の動力伝達比率が従来例より大幅に小さいので、エンジ
ン２の出力（容量）に対して第１、第２モーター５８、
６８の所要容量は小さくて済む。

【００５９】次に、図２は、本発明の自動車用駆動装置
における他の実施の形態を表すスケルトン図である。は
じめに、図１に示した実施の形態との違いを中心に説明
する。第１遊星歯車１０は第１軸８上に配置され、第２
遊星歯車２０は第２軸４０上に配置され、第３遊星歯車
３０は第４軸６２上に配置されている。

【００６０】入力軸４は、第１サンギヤと連結されると
ともに、第１歯車４２ａ、４２ｂを介して第２キャリア
２６と、第１歯車４２ａ、４２ｃを介して第３キャリア
３６と、それぞれ連結されている。出力軸６は、第１キ
ャリア１６と連結されるとともに、第３歯車４６ａ、４
６ｂを介して第２リングギヤ２４と、第３歯車４６ａ、
４６ｄを介して第３サンギヤ３２と、それぞれ連結さ
れ、さらに第３歯車４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、第１ドッ
グクラッチ４８、第３軸５０および第４歯車５２ａ、５
２ｂを介して第１モーター５８と選択的に連結可能であ
る。

【００６１】第１リングギヤ１４は、メンバーＡを構成
するとともに、第５歯車５４ａ、５４ｂ、第２ドッグク
ラッチ６０、第４軸６２および第６歯車６４ａ、６４ｂ
を介して第２モーター６８と選択的に連結可能である。

【００６２】第３リングギヤ３４は、メンバーＢを構成
するとともに、第２ドッグクラッチ６０および第６歯車
６４ａ、６４ｂを介して第２モーター６８と選択的に連
結可能である。

【００６３】第２サンギヤ２２は、メンバーＣを構成す
るとともに、第２歯車４４ａ、４４ｂ、第１ドッグクラ
ッチ４８、第３軸５０および第４歯車５２ａ、５２ｂを
介して第１モーター５８と選択的に連結可能である。

【００６４】以上のように、構成は一部異なるが、メン
バーＡ、メンバーＢ、メンバーＣおよび出力軸６と、第
１、第２モーター５８、６８との連結関係は、図１に示
した実施の形態と同じである。

【００６５】詳細な説明は省略するが、図２の実施の形
態における作動も図１に示した実施の形態と同様に、車
速０の発進から第７駆動モードまでの無段階な変速比の
駆動が可能であるとともに、減速、増速および中間の変
速比の３種類の定まった変速比の機械的な動力伝達が可
能であり、特に定常走行で使用頻度の高い第５駆動モー
ドを中心に、第３駆動モード乃至第６駆動モードにおい
て従来例より動力伝達効率を高くすることができる。

【００６６】次に、図３は、本発明の自動車用駆動装置
における他の実施の形態を表すスケルトン図である。は
じめに、図１に示した実施の形態との違いを中心に説明
する。図２の実施の形態と同様に、第１遊星歯車１０は
第１軸８上に配置され、第２遊星歯車２０は第２軸４０
上に配置され、第３遊星歯車３０は第４軸６２上に配置
されている。入力軸４は、第１サンギヤと連結されると
ともに、第１歯車４２ａ、４２ｂを介して第３キャリア
３６と、第２歯車４４ａ、４４ｂを介して第２リングギ
ヤ２４と連結されている。

【００６７】出力軸６は、第１キャリア１６と連結され
るとともに、第３歯車４６ａ、４６ｃを介して第２キャ
リア２６と、第３歯車４６ａ、４６ｂを介して第３リン
グギヤ３４と連結され、さらに第３歯車４６ａと噛み合
った第３歯車４６ｄ、第１ドッグクラッチ４８、第３軸
５０および第５歯車５４ａ、５４ｂを介して第１モータ
ー５８と選択的に連結可能である。図では離れて描かれ
ているが、第３歯車４６ａと４６ｄは噛み合っている。
第１リングギヤ１４は、メンバーＡを構成するととも
に、第６歯車６４ａ、６４ｂ、第２ドッグクラッチ６０
および第７歯車６６ａ、６６ｂを介して第２モーター６
８と選択的に連結可能である。

【００６８】第３サンギヤ３２は、メンバーＢを構成す
るとともに、第２ドッグクラッチ６０および第７歯車６
６ａ、６６ｂを介して第２モーター６８と選択的に連結
可能である。第２サンギヤ２２は、メンバーＣを構成す
るとともに、第４歯車５２ａ、５２ｂ、第１ドッグクラ
ッチ４８、第３軸５０および第５歯車５４ａ、５４ｂを
介して第１モーター５８と選択的に連結可能である。

【００６９】以上のように、構成は一部異なるが、メン
バーＡ、メンバーＢ、メンバーＣおよび出力軸６と、第
１、第２モーター５８、６８との連結関係は、図１に示
した実施の形態と同じである。

【００７０】詳細な説明は省略するが、図３の実施の形
態における作動も図１に示した実施の形態と同様に、車
速０の発進から第７駆動モードまでの無段階な変速比の
駆動が可能であるとともに、減速、増速および中間の変
速比の３種類の定まった変速比の機械的な動力伝達が可
能であり、特に定常走行で使用頻度の高い第５駆動モー
ドを中心に、第３駆動モード乃至第６駆動モードにおい
て従来例より動力伝達効率を高くすることができる。

【００７１】次に、図４は、本発明の自動車用駆動装置
における他の実施の形態を表すスケルトン図である。は
じめに、図１に示した実施の形態との違いを中心に説明
する。大きな違いは、入力軸４と出力軸６とが平行に配
置され、入力軸４がある第１軸８上に第１遊星歯車１０
が、出力軸６がある第２軸４０上に第２遊星歯車２０
が、それぞれ配置されている点である。

【００７２】第１遊星歯車１０は、いわゆるダブルピニ
ヨン型と呼ばれるもので、第１キャリア１６には、第１
サンギヤ１２および第１リングギヤ１４と噛み合った第
１ピニヨン１８と、該第１ピニヨン１８および第２サン
ギヤ２２と噛み合った第２ピニヨン２８とが支持されて
いる。

【００７３】第１キャリア１６は入力軸４と連結され、
第１リングギヤ１４は第２歯車４４ａ、４４ｂを介して
出力軸６と連結されている。第２サンギヤ２２はメンバ
ーＡを構成し、第１歯車４２ａ、４２ｂおよび第２ドッ
グクラッチ６０を介して第２モーター６８と選択的に連
結可能である。第１サンギヤ１２はメンバーＢを構成
し、第３歯車４６ａ、４６ｃおよび第２ドッグクラッチ
６０を介して第２モーター６８と選択的に連結可能であ
るとともに、第３歯車４６ａ、４６ｂを介して第２キャ
リア２６と連結されている。

【００７４】第２リングギヤ２４は第４歯車５２ａ、５
２ｂおよび第１ドッグクラッチ４８を介して第１モータ
ー５８と選択的に連結可能である。出力軸６は、第２歯
車４４ｂ、４４ｃおよび第１ドッグクラッチ４８を介し
て第１モーター５８と選択的に連結可能である。

【００７５】以上のように、構成は一部異なるが、メン
バーＡ、メンバーＢ、メンバーＣおよび出力軸６と、第
１、第２モーター５８、６８との連結関係は図１に示し
た実施の形態と同じである。

【００７６】詳細な説明は省略するが、図４の実施の形
態における作動も図１に示した実施の形態と同様に、車
速０の発進から第７駆動モードまでの無段階な変速比の
駆動が可能であるとともに、減速、増速および中間の変
速比の３種類の定まった変速比の機械的な動力伝達が可
能であり、特に定常走行で使用頻度の高い第５駆動モー
ドを中心に、第３駆動モード乃至第６駆動モードにおい
て従来例より動力伝達効率を高くすることができる。

【００７７】次に、図５は、本発明の自動車用駆動装置
における他の実施の形態を表すスケルトン図である。は
じめに、図１に示した実施の形態との違いを中心に説明
する。大きな違いは、入力軸４と出力軸６とが平行に配
置され、入力軸４がある第１軸８上に第１遊星歯車１０
および第２遊星歯車２０が、出力軸６がある第２軸４０
上に第３遊星歯車３０が、それぞれ配置されている点で
ある。

【００７８】入力軸４は第１リングギヤ１４および第２
キャリア２６と連結している。第１キャリア１６および
第２リングギヤ２４は第２歯車４４ａ、４４ｂを介して
出力軸６と連結している。第１サンギヤ１２はメンバー
Ａを構成し、第１歯車４２ａ、４２ｂおよび第２ドッグ
クラッチ６０を介して第２モーター６８と選択的に連結
可能である。第２サンギヤ２２はメンバーＢを構成し、
第３歯車４６ａ、４６ｃおよび第２ドッグクラッチ６０
を介して第２モーター６８と選択的に連結可能であると
ともに、第３歯車４６ａ、４６ｂを介して第３キャリア
３６と連結している。

【００７９】第３リングギヤ３４はメンバーＣを構成
し、第４歯車５２ａ、５２ｂ、第１ドッグクラッチ４８
および第３軸５０を介して第１モーター５８と選択的に
連結可能である。出力軸６は第３サンギヤ３２と連結す
るとともに、第２歯車４４ａ、４４ｃ、第１ドッグクラ
ッチ４８および第３軸５０を介して第１モーター５８と
選択的に連結可能である。

【００８０】以上のように、構成は一部異なるが、メン
バーＡ、メンバーＢ、メンバーＣおよび出力軸６と、第
１、第２モーター５８、６８との連結関係は図１に示し
た実施の形態と同じである。

【００８１】詳細な説明は省略するが、図５の実施形態
における作動も図１に示した実施の形態と同様に、車速
０の発進から第７駆動モードまでの無段階な変速比の駆
動が可能であるとともに、減速、増速および中間の変速
比の３種類の定まった変速比の機械的な動力伝達が可能
であり、特に定常走行で使用頻度の高い第５駆動モード
を中心に、第３駆動モード乃至第６駆動モードにおいて
従来例より動力伝達効率を高くすることができる。

【００８２】次に、図６は、本発明の自動車用駆動装置
における他の実施の形態を表すスケルトン図である。は
じめに、図１に示した実施の形態との違いを中心に説明
する。図５に示した実施の形態と同様に入力軸４と出力
軸６とが平行に配置され、入力軸４がある第１軸８上に
第１遊星歯車１０および第２遊星歯車２０が、出力軸６
がある第２軸４０上に第３遊星歯車３０が、それぞれ配
置されている。

【００８３】入力軸４は第１キャリア１６と連結してい
る。第１リングギヤ１４および第２キャリア２６は第１
歯車４２ａ、４２ｂを介して出力軸６と連結している。
第２リングギヤ２４はメンバーＡを構成し、第２歯車４
４ａ、４４ｂおよび第２ドッグクラッチ６０を介して第
２モーター６８と選択的に連結可能である。第１サンギ
ヤ１２は第２サンギヤ２２と一体になってメンバーＢを
構成し、第３歯車４６ａ、４６ｃおよび第２ドッグクラ
ッチ６０を介して第２モーター６８と選択的に連結可能
であるとともに、第３歯車４６ａ、４６ｂを介して第３
キャリア３６と連結している。

【００８４】第３リングギヤ３４はメンバーＣを構成
し、第４歯車５２ａ、５２ｂ、第１ドッグクラッチ４８
および第３軸５０を介して第１モーター５８と選択的に
連結可能である。出力軸６は第３サンギヤ３２と連結す
るとともに、第１歯車４２ｂ、４２ｃ、第１ドッグクラ
ッチ４８および第３軸５０を介して第１モーター５８と
選択的に連結可能である。

【００８５】以上のように、構成は一部異なるが、メン
バーＡ、メンバーＢ、メンバーＣおよび出力軸６と、第
１、第２モーター５８、６８との連結関係は図１に示し
た実施の形態と同じである。

【００８６】詳細な説明は省略するが、図６の実施形態
における作動も図１に示した実施の形態と同様に、車速
０の発進から第７駆動モードまでの無段階な変速比の駆
動が可能であるとともに、減速、増速および中間の変速
比の３種類の定まった変速比の機械的な動力伝達が可能
であり、特に定常走行で使用頻度の高い第５駆動モード
を中心に、第３駆動モード乃至第６駆動モードにおいて
従来例より動力伝達効率を高くすることができる。ま
た、図４、図５および図６に示した実施の形態は、前述
したように出力軸６が入力軸４と平行な第２軸４０上に
あるため、前輪駆動の乗用車などに適した配置である。

【００８７】以上の実施の形態においては、メンバーＢ
およびメンバーＣを有する遊星歯車のいずれかを、メン
バーＡを有する遊星歯車とは別な軸上に設けたため、動
力伝達に際して遊星歯車とは別の歯車を経由して駆動す
るので、例えば各遊星歯車の歯数比を同一にするなどの
制約があっても、前記の経由歯車の歯数比を適切に設定
することで、減速駆動と増速駆動との中間の変速比を使
用頻度の高い値にすることができる。

【００８８】以上、説明したように、本発明はいずれの
実施の形態においても、減速、増速およびその中間の、
３種類の定まった変速比の機械的な動力伝達が可能であ
るとともに、第３駆動モードおよび第６駆動モードにお
いて、無段階な変速比でありながら電気ルートでの動力
伝達比率が従来例より低いので、動力伝達効率が従来例
に較べて全般に高くなる。

【００８９】特に第３駆動モードおよび第６駆動モード
は、市街地や郊外の道路などにおいて使用頻度の高い変
速比域にあり、前述の機械的な動力伝達の第３駆動モー
ド、第５駆動モードとあいまって、自動車の燃費を向上
することができる。また、電気ルートでの動力伝達比率
が低いため、エンジン容量に対して所要のモーター容量
が少なくて済むので、製造コストや重量においても従来
例より優れた駆動装置が得られる。

【００９０】本発明の自動車用駆動装置は、当業者の一
般的な知識に基づいて、全体がコンパクトになるように
各軸を配置したり、ドッグクラッチの代わりに多板クラ
ッチを設けたり、さらにエンジンが停止中にも冷房装置
のコンプレッサーをモーターで運転できるようにする、
などの変更や改良を加えた態様で実施することができ
る。

【００９１】

【発明の効果】以上、説明してきたように、本発明の自
動車用駆動装置によれば、以下のような効果を得ること
ができる。（１）請求項１に記載の本発明の自動車用駆動装置に
よれば、エンジンより入力軸に入力される駆動力を、複
数の遊星歯車を介して出力軸へ伝達可能で、複数の遊星
歯車が、減速駆動を得るべく回転制止可能なメンバーＡ
と、増速駆動を得るべく回転制止可能なメンバーＢと、
前記減速駆動と前記増速駆動の中間の変速比を得るべく
回転制止可能なメンバーＣとを有するとともに、少なく
とも第１モーターと第２モーターの複数のモーターを備
え、第１モーターが出力軸あるいはメンバーＣと選択的
に連結可能であり、第２モーターがメンバーＡあるいは
メンバーＢと選択的に連結可能としたため、第１、第２
モーターをメンバーＡ、メンバーＢ、メンバーＣおよび
出力軸と選択的に連結して駆動・発電・回転制止の制御
を行うことで、無段階な変速比の駆動ができるととも
に、電気的に動力を伝達する比率を小さくできるので、
動力伝達効率を向上させ、所要モーター容量を減らすこ
とができる。

【００９２】（２）請求項２に記載の本発明の自動車
用駆動装置によれば、第１モーターがメンバーＣと連結
した状態で発電し、第２モーターがメンバーＡと連結し
た状態で駆動するモード（第４駆動モード）を有したた
め、特に市街地での走行などで使用する頻度の高い変速
比範囲において、無段階な変速比の駆動を行うとともに
機械的に伝達する比率が高くなり燃費を向上することが
できる。

【００９３】（３）請求項３に記載の本発明の自動車
用駆動装置によれば、第２モーターがメンバーＢと連結
した状態で発電し、第１モーターがメンバーＣと連結し
た状態で駆動するモード（第６駆動モード）を有したた
め、特に郊外などでの走行などで使用する頻度の高い変
速比範囲において、無段階な変速比の駆動を行うととも
に機械的に伝達する比率が高くなり燃費を向上すること
ができる。

【００９４】（４）請求項４に記載の本発明の自動車
用駆動装置によれば、複数の遊星歯車のうち、少なくと
も１組の遊星歯車を入力軸と同じ軸心上に配置し、他の
遊星歯車を入力軸と平行に設けた軸上に配置したため、
互いに平行な軸に配置された遊星歯車同士を連結する、
遊星歯車とは別の歯車を経由して駆動するので、遊星歯
車の歯数比に制約があっても、機械的駆動を行う中間の
変速比を使用頻度の高い値に設定することができ、燃費
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動車用駆動装置のスケルトン図であ
る。

【図２】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施
形態のスケルトン図である。

【図３】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施
形態のスケルトン図である。

【図４】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施
形態のスケルトン図である。

【図５】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施
形態のスケルトン図である。

【図６】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施
形態のスケルトン図である。

【符号の説明】

２：エンジン４：入力軸６：出力軸８：第１軸１０：第１遊星歯車１２：第１サンギヤ１４：第１リングギヤ１６：第１キャリア１８：第１ピニヨン２０：第２遊星歯車２２：第２サンギヤ２４：第２リングギヤ２６：第２キャリア２８：第２ピニヨン３０：第３遊星歯車３２：第３サンギヤ３４：第３リングギヤ３６：第３キャリア３８：第３ピニヨン４０：第２軸４２：第１歯車４４：第２歯車４６：第３歯車４８：第１ドッグクラッチ５０：第３軸５２：第４歯車５４：第５歯車５８：第１モーター６０：第２ドッグクラッチ６２：第４軸６４：第６歯車６６：第７歯車６８：第２モーター

フロントページの続きＦターム(参考） 3D039 AA01 AA02 AA03 AA04 AB01 AB27 AC04 AC21 AC39 AC40 AC74 AC77 AC78 AD06 3J028 EA25 EA27 EB05 EB10 EB21 EB62 EB63 FA06 FA14 FB03 FB04 FC13 FC25 FC67 GA02 GA08 HA23 5H115 PA12 PG04 PI16 PI29 PO17 PU01 PU24 PU25 QE10 QI04 RB08 SE04 SE05 SE08 SE09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンより入力軸に入力される駆動力
を、複数の遊星歯車を介して出力軸へ伝達可能で、前記
複数の遊星歯車が、減速駆動を得るべく回転制止可能な
メンバーＡと、増速駆動を得るべく回転制止可能なメン
バーＢと、前記減速駆動と前記増速駆動の中間の変速比
を得るべく回転制止可能なメンバーＣとを有するととも
に、少なくとも第１モーターと第２モーターの複数のモ
ーターを備え、前記第１モーターが前記出力軸あるいは
前記メンバーＣと選択的に連結可能であり、前記第２モ
ーターが前記メンバーＡあるいは前記メンバーＢと選択
的に連結可能であることを特徴とする自動車用駆動装
置。
【請求項２】前記第１モーターが前記メンバーＣと連
結した状態で発電し、前記第２モーターがメンバーＡと
連結した状態で駆動するモード（第４駆動モード）を有
したことを特徴とする請求項１に記載の自動車用駆動装
置。
【請求項３】前記第２モーターが前記メンバーＢと連
結した状態で発電し、前記第１モーターがメンバーＣと
連結した状態で駆動するモード（第６駆動モード）を有
したことを特徴とする請求項１乃至２に記載の自動車用
駆動装置。
【請求項４】前記複数の遊星歯車のうち、少なくとも
１組の遊星歯車を前記入力軸と同じ軸心上に配置し、他
の遊星歯車を前記入力軸と平行に設けた軸上に配置した
ことを特徴とする請求項１乃至３に記載の自動車用駆動
装置。