JP2002281607A - 動力入出力装置 - Google Patents

動力入出力装置

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JP2002281607A JP2001081496A JP2001081496A JP2002281607A JP 2002281607 A JP2002281607 A JP 2002281607A JP 2001081496 A JP2001081496 A JP 2001081496A JP 2001081496 A JP2001081496 A JP 2001081496A JP 2002281607 A JP2002281607 A JP 2002281607A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的損失の低減，省電力化及び小型化を課
題とする。 【解決手段】 いずれもモータジェネレータである第一
及び第二のモータ１１，１２と、トルクを出力する駆動
源１３と、第一及び第二の遊星歯車機構２０，３０とを
備え、第一の遊星歯車機構２０のいずれか二つの回転要
素を第二の遊星歯車機構３０のいずれか二つの回転要素
と個別に直接連結し、これら連結されて四つとなった回
転要素をそれぞれ別々に第一のモータ１１，第二のモー
タ１２，駆動源のいずれかに直接接続し，残る一つの回
転要素を駆動出力部１４とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動力入出力装置に
係り、特に、複数の動力源を備えそれらの動力を合成し
て駆動軸に入出力する動力入出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電動機と内燃機関を備えたハイブ
リッド車の方式としてはシリーズ方式やパラレル方式の
他に、特許第３０５０１２５号公報、特許第３０５０１
３８号公報、特許第３０５０１４１号公報、特許第３０
９７５７２号公報等に開示されているものがある。これ
らの公報に開示される動力入出力装置は、１つのプラネ
タリギアと２つの電動機を用いて内燃機関の動力を発電
機と駆動軸とに分割し、発電機で発電した電力を用いて
電動機を駆動し、駆動軸に設けた駆動輪を駆動すること
で内燃機関の動力をトルク変換している。
【０００３】この従来技術では内燃機関の動作点を停止
を含めた任意の点に設定できるため燃費を向上すること
ができる。しかしシリーズ方式ほどではないが、十分な
駆動軸トルクを得るためには比較的大きなトルクを有す
る電動機が必要となるという欠点がある。さらに、これ
らの従来例ではＬＯＷギア比域で発電機と電動機との間
での電力の受け渡し量が増加するため電気的損失が大き
くなるという不都合もあり、未だ改善の余地がある。
【０００４】この点を解決する方法としては特開平１１
−３０１２９１号公報に開示されるものがある。この従
来の動力入出力装置は、内燃機関の動力を複数のプラネ
タリギアへ分配し各々のプラネタリギアに電動機を接続
し、これら複数のプラネタリギアの出力を合成して駆動
軸に出力する方法を採り、ＬＯＷギア比域での電力の受
け渡し量が減少し電気的損失が小さくなり、その結果効
率を向上させることが出来る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、内燃機関の動力を歯車により各プラネ
タリギアの入力軸へ分配し、さらには、各プラネタリギ
アの出力を歯車により合成しているため、機械損失が増
加しその分の効率低下を招くという不都合があった。ま
た、歯車によりプラネタリギアへの動力分配及び合成を
行うため、重量及び形状が大きくなり広い設置スペース
を要するため車両搭載性上不利となる恐れがあるという
不都合もあった。
【０００６】
【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に、機械的損失の低減，省電力化及び小型
化を図ることを、その目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１記載の発明は、いずれもモータジェネ
レータである第一及び第二のモータと、トルクを出力す
る駆動源と、第一及び第二の遊星歯車機構とを備え、第
一の遊星歯車機構のサンギア，プラネタリーキャリア，
リングギアの内のいずれか二つの回転要素を第二の遊星
歯車機構のサンギア，プラネタリーキャリア，リングギ
アの内のいずれか二つの回転要素と個別に直接連結し、
これら連結されて一体を成す二組の回転要素と残る未連
結の二つの各回転要素とからなる四つの回転要素の内の
いずれか三つをそれぞれ別々に第一のモータの出力軸，
第二のモータの出力軸，駆動源の出力軸のいずれかに直
接接続し，残る一つの回転要素を駆動出力部とする、と
いう構成を採っている。
【０００８】ここで、上記構成におけ駆動源とは、例え
ば内燃機関や外燃機関等のように自らがトルクを発生す
る機関の他に二輪車におけるペダルのような人力を入力
することで下流側にトルクを出力する機構も含むものと
する。
【０００９】また、上記構成において、「直接連結
し」，「直接接続し」とは、伝達歯車や変速歯車等の介
在せしめる構成なしに連結又は接続することで同じ回転
速度で同時に回転させることを意味するものとする。
【００１０】一般に遊星歯車機構は、サンギア，プラネ
タリーキャリア，リングギアの各回転要素の回転速度比
を共線図（図３〜１３参照）で表すことが可能である。
この共線図では、サンギア，プラネタリーキャリア，リ
ングギアに個別に対応する回転速度軸がその順番で併記
されると共に各回転速度軸の間隔比が１：サンギアの歯
数／リングギアの歯数で描かれる。そして、遊星歯車機
構はその各回転要素の回転数が各回転速度軸に交差する
一直線で結ばれる関係となる。
【００１１】上記発明の構成にあっては、第一及び第二
の遊星歯車機構の各々が有する三つの回転要素の内の二
つずつを選出して各遊星歯車機構間でこれらを個別に連
結することで、実質上四つの回転要素を構成している。
そして、各遊星歯車機構間で互いに二つの構成要素が連
結されているので、上記四つの回転要素については、各
々に対応する四本の回転速度軸を備えた共線図で表すこ
とができ、各回転速度も各回転速度軸に交差する一直線
で結ばれる関係となる。
【００１２】本発明では、四つの内の三つの回転要素に
それぞれ第一のモータ，第二のモータ，駆動源を接続
し、残る一つの回転要素をトルク出力を行う駆動出力部
としているので、各回転要素の回転速度の上述の関係を
利用して各モータの回転速度を制御することで駆動源と
駆動出力部との間の変速比（いわゆるギア比）を可変調
節する無段変速機としての機能を持たせている。また、
各回転要素間ではトルク伝達が行われるので、駆動源か
らの出力トルク又は駆動出力から入力された入力トルク
を各モータに伝えて発電させたり、各モータからの出力
トルクを駆動出力部に伝えて駆動源のパワーアシストが
行われる。
【００１３】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明と同様の構成を備えると共に、四つの回転要素につ
いて各々の回転角速度を示す四つの回転角速度軸が並ん
で表記される共線図において両端に位置する二つの回転
角速度軸にそれぞれ対応する二つの回転要素に第一のモ
ータと第二のモータとをそれぞれ接続する、という構成
を採っている。
【００１４】共線図において四本の回転速度軸の両端に
位置する二本の回転速度軸が前述した四つの回転要素の
いずれに対応するかは、各遊星歯車機構の各回転要素の
いずれを連結するか、また各遊星歯車機構のリングギア
とサンギアの歯数比により決定される。
【００１５】そして、両端に位置する二本の回転速度軸
に対応する回転要素の各々に第一のモータと第二のモー
タとをそれぞれ接続すると、一方の電動機の回転速度を
０近傍にした場合にいわゆるＬＯＷギア比（駆動源と駆
動出力部との間の変速比であって駆動出力部の回転速度
が小さくなる状態）を１以上とすることができ、他方の
電動機の回転速度を０近傍にした場合にいわゆるＨＩＧ
Ｈギア比（駆動源と駆動出力部との間の変速比であって
駆動出力部の回転速度が大きくなる状態）を１以下とす
ることができる。こられのとき、いずれか一方のモータ
の回転速度が０に近いのでその電力消費を低減すること
ができる。
【００１６】以下、請求項３乃至８記載の発明は、第一
の遊星歯車機構と第二の遊星歯車機構との間での回転要
素の連結並びに四つの回転要素と各モータ，駆動源等の
接続について、具体的な組み合わせを示している。
【００１７】即ち、請求項３記載の発明では、第一の遊
星歯車機構のプラネタリーキャリアと第二の遊星歯車機
構のサンギアとを連結してなる回転要素を駆動源の出力
軸と接続し、第一の遊星歯車機構のリングギアと第二の
遊星歯車機構のプラネタリーキャリアとを連結してなる
回転要素を駆動出力部とし、第一の遊星歯車機構のサン
ギアを第一のモータの出力軸と接続し、第二の遊星歯車
機構のリングギアを第二のモータの出力軸と接続してい
る。
【００１８】請求項４記載の発明では、第一の遊星歯車
機構のプラネタリーキャリアを駆動源の出力軸と接続
し、第一の遊星歯車機構のリングギアと第二の遊星歯車
機構のプラネタリーキャリアとを連結してなる回転要素
を駆動出力部とし、第一の遊星歯車機構のサンギアと第
二の遊星歯車機構のサンギアとを連結してなる回転要素
を第一のモータの出力軸に接続し、第二の遊星歯車機構
のリングギアを第二のモータの出力軸と接続している。
【００１９】請求項５記載の発明では、第一の遊星歯車
機構のプラネタリーキャリアと第二の遊星歯車機構のプ
ラネタリーキャリアとを連結してなる回転要素を駆動源
の出力軸と接続し、第一の遊星歯車機構のリングギアを
駆動出力部とし、第一の遊星歯車機構のサンギアと第二
の遊星歯車機構のサンギアとを連結してなる回転要素を
第一のモータの出力軸に接続し、第二の遊星歯車機構の
リングギアを第二のモータの出力軸と接続している。
【００２０】請求項６記載の発明では、第一の遊星歯車
機構のプラネタリーキャリアと第二の遊星歯車機構のサ
ンギアとを連結してなる回転要素を駆動源の出力軸と接
続し、第二の遊星歯車機構のプラネタリーキャリアを駆
動出力部とし、第一の遊星歯車機構のサンギアを第一の
モータの出力軸と接続し、第一の遊星歯車機構のリング
ギアと第二の遊星歯車機構のリングギアとを連結してな
る回転要素を第二のモータの出力軸に接続している。
【００２１】請求項７記載の発明では、第一の遊星歯車
機構のプラネタリーキャリアを駆動源の出力軸と接続
し、第二の遊星歯車機構のプラネタリーキャリアを駆動
出力部とし、第一の遊星歯車機構のサンギアと第二の遊
星歯車機構のサンギアとを連結してなる回転要素を第一
のモータの出力軸と接続し、第一の遊星歯車機構のリン
グギアと第二の遊星歯車機構のリングギアとを連結して
なる回転要素を第二のモータの出力軸に接続している。
【００２２】請求項８記載の発明では、第一の遊星歯車
機構のサンギアを駆動源の出力軸と接続し、第一の遊星
歯車機構のプラネタリーキャリアと第二の遊星歯車機構
のプラネタリーキャリアとを連結してなる回転要素を駆
動出力部とし、第二の遊星歯車機構のサンギアを第一の
モータの出力軸と接続し、第一の遊星歯車機構のリング
ギアと第二の遊星歯車機構のリングギアとを連結してな
る回転要素を第二のモータの出力軸に接続している。
【００２３】次に、請求項９記載の発明では、請求項１
乃至８記載の発明と同様の構成を備えると共に、駆動源
を一方向のみに回転可能とする規制手段を備える、とい
う構成を採っている。これにより、駆動源は一定方向の
回転のみを行う。また、請求項１０記載の如く、規制手
段を、駆動源と連結される一回転要素を一方向のみに回
転可能とする向きに設置された一方向クラッチとしても
良い。
【００２４】さらに、請求項１１記載の如く、規制手段
として、各モータの出力トルク値を制御する動作制御手
段を備え、この動作制御手段が、駆動出力部に要求され
ている駆動トルク値及び各遊星歯車機構のサンギアとリ
ングギアのギア比から駆動源が接続された回転要素にお
けるトルク値を０とする各モータのトルク値を算出する
算出部と、各モータのトルク出力を算出部で算出された
各トルク値に設定するモータ制御部とを有する構成とし
ても良い。かかる構成の場合、駆動出力部から出力され
るトルクに対して各モータの出力トルクをバランス良く
設定することで駆動源と接続される回転要素のトルク値
を０とする。従って、正逆回転方向のいずれについても
回転を生じない。
【００２５】本発明は、上述した各構成によって前述し
た目的を達成しようとするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態） ［全体概要］本発明の第１の実施形態を図１乃至図１７
に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施形態で
ある動力入出力装置１０をハイブリッド車に適用する場
合の概略構成図である。この動力入出力装置１０は、い
ずれもモータジェネレータである第一及び第二のモータ
１１，１２と、トルクを出力する駆動源としてのエンジ
ン１３、第一及び第二の遊星歯車機構２０，３０と、各
モータ１１，１２の動作制御手段４０とを備えている。
【００２７】［各構成の接続状態］上記各遊星歯車機構
２０，３０は、サンギア２１，３１と二つのプラネタリ
ーギアを支持するプラネタリーキャリア２２，３２とリ
ングギア２３，３３とを回転要素として備えている。そ
して、第一の遊星歯車機構２０のプラネタリーキャリア
２２と第二の遊星歯車機構３０のサンギア３１とを連結
してなる回転要素をエンジン１３の出力軸１３ａと接続
し、第一の遊星歯車機構２０のリングギア２３と第二の
遊星歯車機構３０のプラネタリーキャリア３２とを連結
してなる回転要素に駆動出力部１４を設け、第一の遊星
歯車機構２０のサンギア２１を第一のモータ１１の出力
軸１１ａと接続し、第二の遊星歯車機構３０のリングギ
ア３３を第二のモータ１２の出力軸１２ａと接続してい
る。
【００２８】各遊星歯車機構２０，３０の回転要素はい
ずれもその回転中心線が同一軸上に位置している。そし
て、エンジン１３と第一の遊星歯車機構２０との間に第
一のモータ１１を配置しているので、当該第一のモータ
１１の出力軸１１ａを中空としてエンジン１３の出力軸
１３ａをその内部に通している。また、第一の遊星歯車
機構２０のリングギア２３と第二の遊星歯車機構３０の
プラネタリーキャリア３２とは連結軸１５を介して連結
されている。この連結軸１５もまた中空となっており、
その内部を通ってエンジン１３の出力軸１３ａが第二の
遊星歯車機構３０のサンギア３１間で延設されている。
【００２９】また、上述の駆動出力部１４は、第一の遊
星歯車機構２０のリングギア２３の外周に形成された歯
車から構成されている。かかる駆動出力部１４から動力
入出力装置１０の外部にあるハイブリッド車の駆動輪
（図示略）にトルク出力を行っている。
【００３０】第一の遊星歯車機構２０と第二の遊星歯車
機構３０との間における各回転要素の連結は変速歯車や
伝達歯車を介在させることなく行われており、また、各
回転要素と第一のモータ１１，第二のモータ１２，エン
ジン１３との接続も同様である。このため、エンジン１
３，第一のモータ１１，第一の遊星歯車機構２０，第二
の遊星歯車機構３０及び第二のモータ１２を同一軸上に
並べて配設することができ、動力入出力装置１０の小型
化が図られている。
【００３１】［動作制御手段］動作制御手段４０は、ハ
イブリッド車の制御部から出力される後述する各運転の
レンジ情報，エンジン１３の現在の出力トルク値，駆動
出力部１４に要求されている駆動トルク値の入力を受け
てこれら及び各遊星歯車機構２０，３０のサンギア２
１，３１とリングギア２３，３３のギア比Ａ１，Ａ２か
ら各モータ１１，１２のトルク値を算出する算出部４１
と、第一のモータ１１のトルク出力を算出部４１で算出
されたトルク値に設定するモータ制御部としての第一の
インバータ４２と、第二のモータ１２のトルク出力を算
出部４２で算出されたトルク値に設定するモータ制御部
としての第二のインバータ４３とを備えている。各イン
バータ４２，４３の電源端子はバッテリー５０に接続さ
れている。このバッテリー５０は、各モータ１１，１２
の他にハイブリッド車のエアコン等の補機の電力を供給
するバッテリーであり、各モータ１１，１２の回生時に
は蓄電も行う。
【００３２】［第一の実施形態の動作］次に、ハイブリ
ッド車の各動作状態における動力入出力装置１０の動作
を図１乃至図１３に基づいて説明する。図２はハイブリ
ッド車の各動作モードにおけるエンジン１３，車両の挙
動及び運転のレンジの関係を示す図表である。なお、こ
こでいう運転のレンジとは、通常の自動車と同様にＰ
（パーキング），Ｎ（ニュートラル），Ｄ（前進走
行），Ｒ（後進走行）のように複数種あり、運転者が選
択的に入力設定するものである。
【００３３】また、動作モードはハイブリッド車側の制
御回路に記憶されており、各動作モードにおけるエンジ
ン１３の挙動はかかる制御回路により制御される。動作
モードは、停止状態，モータによる前進，モータによる
後進，エンジン運転時の発進，ＬＯＷギア比状態，中間
ギア比状態，ＨＩＧＨギア比状態，エンジン運転時の車
両後進の各動作に分かれており、図４乃至図１３は各動
作モードにおける動力入出力装置１０の共線図を示して
いる。
【００３４】以下に、これら各動作モードにおける動力
入出力装置１０の動作説明を行う。動作説明の前提とし
て、ここで第一の遊星歯車機構２０のギア比Ａ１及び第
二の遊星歯車機構３０のギア比Ａ２は下記のように定義
する。
【００３５】Ａ１＝ＺＳ１／ＺＲ１ Ａ２＝ＺＳ２／ＺＲ２ ＺＳ１：第一の遊星歯車機構のサンギア歯数 ＺＲ１：第一の遊星歯車機構のリングギア歯数 ＺＳ２：第二の遊星歯車機構のサンギア歯数 ＺＲ２：第二の遊星歯車機構のリングギア歯数
【００３６】ここで、図３により、互いの二つの回転要
素が連結された第一の遊星歯車機構２０と第二の遊星歯
車機構３０の合成した共線図を表すための手法を説明す
る。まず、一般に単一の遊星歯車機構にあっては共線図
において左から順番にサンギア，プラネタリーキャリ
ア，リングギアの各回転速度軸が並列して描かれ、当該
各回転速度軸の配設間隔比は［ＺＲ：ＺＳ］となる（Ｚ
Ｓ：サンギア歯数，ＺＲ：リングギア歯数）。
【００３７】従って、第一の遊星歯車機構２０の各回転
要素の回転速度を共線図で表すと、サンギア，プラネタ
リーキャリア，リングギアの各回転速度軸の間隔比は
［ＺＲ １：ＺＳ１］となりこれをＡ１で表すと［１／Ａ
１：１］となる。また、第二の遊星歯車機構３０につい
ても同様に［ＺＲ２：ＺＳ２］となりＡ２で表すと
［１：Ａ２］となる。
【００３８】そして、第一の遊星歯車機構２０のプラネ
タリーキャリア２２と第二の遊星歯車機構３０のサンギ
ア３１とが連結され、第一の遊星歯車機構２０のリング
ギア２３と第二の遊星歯車機構３０のプラネタリーキャ
リア３２とが連結されているので、互いに連結される回
転要素に対応する回転速度軸を重ね合わせると、第一の
遊星歯車機構２０の共線図と第二の遊星歯車機構３０の
共線図とを、四つの回転要素に対応する四本の回転速度
軸が描かれた共線図に合成することができる。さらに、
合成された共線図の四本の回転速度軸の間隔比は、重ね
合わされた二本の回転速度軸の間隔を１とすると、［１
／Ａ１：１：Ａ２］となる。
【００３９】なお、上記合成により表された共線図によ
れば、第一の遊星歯車機構２０のサンギア２１に対応す
る回転速度軸と第二の遊星歯車機構３０のリングギア３
３に対応する回転速度軸とが四本の回転速度軸の内の両
端に位置することとなる。そして、第一の遊星歯車機構
２０のサンギア２１には第一のモータ１１が接続され、
第二の遊星歯車機構３０のリングギア３３には第二のモ
ータ１２が接続されている。従って、動力入出力装置１
０では、各モータ１１，１２に対応する各回転速度軸が
共線図において両端に位置するという特徴を備えている
ことが分かる。かかる特徴による特有の効果については
後述することとする。
【００４０】さらに、図４乃至１３において、左から一
番目の回転速度軸は第一のモータ１１に対応し（ＭＧ１
と記す）、二番目の回転速度軸はエンジン１３に対応し
（Ｅ／Ｇと記す）、三番目の回転速度軸は駆動出力部１
４に対応し（ＯＵＴと記す）、最後の回転速度軸は第二
のモータ１２に対応している（ＭＧ２と記す）。また、
各図において、第一のモータ１１の出力軸１１ａにおけ
るトルクをＴmg1，第二のモータ１２の出力軸１２ａに
おけるトルクをＴmg2，エンジン１３の出力軸１３ａに
おけるトルクをＴe，駆動出力部１４におけるトルクを
Ｔoutとする。
【００４１】そして、各共線図において、回転速度はエ
ンジン１３の回転方向を正方向とし、四つの各回転要素
に入出力されるトルクはエンジン１３のトルクＴeと同
じ向きのトルクが入力される方向を正として定義する。
従って、駆動出力部１４におけるトルクＴoutが正の場
合は車両を後方へ駆動しようとするトルクが出力されて
いる状態（前進時であれば減速、後進時であれば駆動）
であり、トルクＴoutが負の場合は車両を前方へ駆動し
ようとするトルクが出力されている状態（前進時であれ
ば駆動、後進時であれば減速）である。
【００４２】また、以下の説明において、モータによる
発電や力行を行う場合、インバータやモータでの発熱に
よる損失が発生するため電気エネルギーと機械的エネル
ギーとの間で変換を行う場合の効率は１００％ではない
が、説明を簡単にするため損失は無いと仮定して説明す
る。現実として損失を考慮する場合には、損失により失
われるエネルギーの分だけ余分に発電するように制御す
ればよい。
【００４３】（１）停止状態 バッテリの充電量が十分ある状態でのＮやＰレンジでこ
の制御を行う。図４に停止状態の共線図を示す。エンジ
ン１３は停止しており、各モータ１１，１２にはトルク
を発生させない。
【００４４】（２）モーターによる前進 バッテリの充電量が十分ある状態でのＤレンジで、要求
される駆動動力が小さい場合に、この制御を行う。この
状態での共線図を図５に示す。この図において、第二の
モータ１２の出力するトルクＴmg2により発生する反力
をトルクＴmg1により受けるように第一のモータ１１を
制御し、エンジン１３の出力軸１３ａが逆方向に回転し
ないようにしている。このとき、第一のモータ１１にお
けるトルクＭＧ１はトルクの向きと回転方向とが逆であ
り発電状態となっている。この場合の各トルクの関係は
以下の式で表される。
【００４５】 Ｔmg1＝−（Ａ２／（１＋(１/Ａ１)＋Ａ２））Ｔout …(1) Ｔmg2＝−（（１＋(１/Ａ１)）／（１＋(１/Ａ１)＋Ａ２））Ｔout …(2)
【００４６】従って要求される駆動トルクＴoutから上
式(1),(2)に従いトルクＴmg1及びＴmg2を算出して第一
のモータ１１及び第二のモータ１２を制御すればよい。
なお、要求される駆動トルクＴoutは、ハイブリッド車
の制御回路がアクセル開度及び車速の各検出手段の出力
から算出し、動力入出力装置１０の動作制御手段４０に
入力される。その一方で、動力入出力装置１０の動作制
御手段４０は、エンジン１３を一定方向にのみ正回転さ
せて逆回転を防止する規制手段としての機能を有してい
る。
【００４７】従って、このようにエンジン１３が停止し
ている情報をハイブリッド車の制御回路側から受けると
共に駆動トルクＴoutの要求を受けると、算出部４１が
式(1),(2)に基づいてトルクＴmg1，Ｔmg2を算出する。
そして、各インバータ４２，４３はそれぞれ第一及び第
二のモータ１１，１２をトルクＴmg1，Ｔmg2となるよう
に制御する。
【００４８】なお、エンジン１３の逆回転を防止する規
制手段として、当該エンジン１３の出力軸１３ａ又はこ
れと接続される第一の遊星歯車機構２０のプラネタリー
キャリア２２若しくは第二の遊星歯車機構３０のサンギ
ア３１のいずれかを支持する一方向クラッチを設けても
良い。かかる一方向クラッチは、エンジン１３の正回転
に対応する方向のみに回転可能な方向に向けて装備され
る。図６はかかる一方向クラッチを設けた場合の共線図
の例を示している。
【００４９】この場合、第一のモータのトルクＴmg1
と、第二のモータのトルクＴmg2により発生する反力を
一方向クラッチで受けている。この場合の駆動トルクＴ
outは以下の式で表せる。
【００５０】 Ｔout＝（１/Ａ１）Ｔmg1−（１＋Ａ２）Ｔmg2 …(3)
【００５１】従って要求される駆動トルクに対して(3)
式を満足するようなトルクＴmg1，Ｔmg2を算出すると共
に各々がそのようなトルクとなるように第一のモータ１
１及び第二のモータ１２を制御すればよい。
【００５２】（３）モーターによる後進 この状態での共線図を図７に示す。図５に示す場合に対
し、トルク及び回転方向が反転したのみであり、前式
(1),(2)からＴmg1及びＴmg2を算出して各モータ１１，
１２を制御すればよい。
【００５３】（４）エンジン運転時の車両停止 バッテリ５０を充電する必要がある状態やエンジン１３
によりエアコン等の補機を駆動する必要がある状態であ
って、ＮやＰレンジである場合にこの制御を行う。図８
にその共線図を示す。この場合、駆動出力部１４におけ
るトルクＴoutは０のため、各トルクの関係は次の様に
なる。
【００５４】 Ｔmg1＝−（（１＋Ａ２）／（１＋(１/Ａ１)＋Ａ２））Ｔe …(4) Ｔmg2＝−（(１/Ａ１)／（１＋(１/Ａ１）＋Ａ２））Ｔe …(5)
【００５５】この場合、第一のモータ１１は回生となる
が、第二のモータ１２はトルクと回転方向が同じため力
行となり電力を消費する。しかし、第二のモータ１２の
消費電力より第一のモータ１１の回生電力の方が多くな
るように各遊星歯車機構２０，３０の各々のギア比
Ａ１，Ａ２を設定することにより、充電可能である。
【００５６】（５）エンジン運転時の発進バッテリ５０
を充電する必要がある状態や、エンジン１３によりエア
コン等の補機を駆動する必要がある状態でのＤレンジで
発進する場合である。この時の共線図を図９に示す。こ
の場合、各トルクの関係は次の様になる。
【００５７】 Ｔmg1＝−（（１＋Ａ２）Ｔe＋Ａ２・Ｔout）／（１＋(１/Ａ１)＋Ａ２） …(6 ) Ｔmg2＝−（(１/Ａ１)Ｔe＋(１＋(１/Ａ１))Ｔout）／（１＋(１/Ａ１)＋Ａ２） …(7)
【００５８】この場合、バッテリ５０への充放電が無い
場合、第二のモータ１２は回生となり、この回生電力を
用いて第一のモータ１１を力行させる。
【００５９】（６）ＬＯＷギア比状態 エンジン１３により走行し、第二のモータ１２の回転速
度が０の状態である。この時の共線図を図１０に示す。
この場合の各トルクの関係は上式(6),(7)で表せる。第
二のモータ１２の回転速度は０であるため電力は消費し
ない。従って、バッテリ５０への充放電が無い場合に
は、第一のモータ１１で発電を行う必要はないため、Ｔ
mg1は０となる。また、エンジン１３の回転速度と駆動
出力部１４の回転速度の比（いわゆる変速比）は（１＋
Ａ２）／Ａ２となる。
【００６０】（７）中間ギア比状態 エンジン１３により走行し、第一のモータ１１及び第二
のモータ１２の回転速度が正の状態である。この時の共
線図を図１１に示す。この場合の各トルクの関係も上式
(6),(7)なる。この場合、バッテリ５０への充放電が無
い場合、第一のモータ１１は回生となり、この回生電力
を用いて第二のモータ１２を力行させる。
【００６１】（８）ＨＩＧＨギア比状態 エンジン１３により走行し、第一のモータ１１の回転速
度が０の状態である。この時の共線図を図１２に示す。
この場合の各トルクの関係も上式(6),(7)となる。第一
のモータ１１の回転速度は０であるため回生はしない。
従ってバッテリ５０への充放電が無い場合には、第二の
モータ１２での力行や回生は行わずＴmg2は０となる。
またエンジン１３の回転速度と駆動出力部１４の回転速
度の比（変速比）は（１/Ａ１）／（１＋(１/Ａ１)）と
なる。
【００６２】（９）エンジン運転時の車両後進 バッテリ５０を充電する必要がある状態や、エンジン１
３によりエアコン等の補機を駆動する必要がある状態で
のＲレンジでこの制御を行う。この場合の共線図を図１
３に示す。この場合の各トルクの関係も上記(6),(7)式
となる。
【００６３】［第一の実施形態の効果］上述のように、
動力入出力装置１０では、共線図において両端に位置す
る二つの回転角速度軸に対応する二つの回転要素に第一
のモータ１１と第二のモータ１２とをそれぞれ接続して
いる。このように両端となる二つの回転要素に各モータ
１１，１２を接続することから生ずる効果について、異
なる組み合わせとなる二本の回転要素に各モータ１１，
１２を接続した場合と比較して詳説する。
【００６４】図１のように結合された各遊星歯車機構２
０，３０の四つの回転要素に対するエンジン１３，駆動
出力部１４，第一のモータ１１，第二のモータ１２の接
続パターンは以下の４通りの場合が考えられる（第一の
モータ１１と第二のモータ１２とは特性が同じモータで
ある限り入れ替えても実質上同じなので区別しないこと
とする）。
【００６５】（１）上述した動力入出力装置１０の接続
パターンの場合 図１４（Ａ）に上記接続パターンにおける共線図を示
し、図１４（Ｂ）にギヤ比の逆数と電力授受量との関係
を表す線図を示す。これによると、第一のモータ１１の
回転速度＝０のとき前進ＨＩＧＨギア相当、第二のモー
タ１２の回転速度＝０のとき前進ＬＯＷギア相当とな
り、電力授受量＝０のポイントが通常使用域（前進走行
域であって、ギア比が通常車でいうところの無限大〜Ｈ
ＩＧＨギアの区間）で２ヶ所ある。
【００６６】（２）第二のモータ１２と駆動出力部１４
とを入れ替えた場合 図１５（Ａ）に上記接続パターンにおける共線図を示
し、図１５（Ｂ）にギヤ比の逆数と電力授受量との関係
を表す線図を示す。これによると、第一のモータ１１の
回転速度＝０のときＨＩＧＨギア相当となるが、第二の
モータ１２の回転速度＝０のときでは駆動出力部１４が
反対方向に回転し後退走行となる。従って電力の授受が
０となるギア比は前進におけるＨＩＧＨギアのときと後
退におけるのＬＯＷギアのときとなる。従って（１）と
比較した場合、通常使用域では前進のＬＯＷ付近で電力
の授受が増大しその分電力損失が高くなってしまう。
【００６７】（３）第一のモータ１１とエンジン１３と
を入れ替えた場合 図１６（Ａ）に上記接続パターンにおける共線図を示
し、図１６（Ｂ）にギヤ比の逆数と電力授受量との関係
を表す線図を示す。これによると、第二のモータ１２の
回転速度＝０のときＬＯＷギア相当となるが、第一のモ
ータ１１の回転速度＝０のとき駆動出力部１４が反対方
向に回転し後退走行となる。従って電力の授受が０とな
るギア比は前進におけるＬＯＷギアと後退におけるＨＩ
ＧＨギアとなる。従って（１）と比較した場合、通常使
用域では前進のＨＩＧＨギア付近で電力の授受が増大し
その分電力損失が高くなってしまう。
【００６８】（４）第二のモータ１２と駆動出力部１４
及び第一のモータ１１とエンジン１３とを入れ替えた場
合 図１７（Ａ）に上記接続パターンにおける共線図を示
し、図１７（Ｂ）にギヤ比の逆数と電力授受量との関係
を表す線図を示す。これによると、第二のモータ１２の
回転速度＝０のとき後退のＬＯＷギア相当となり、第一
のモータ１１の回転速度＝０のとき後退のＨＩＧＨギア
相当となる。従って電力の授受が０となるギア比は後退
のＬＯＷギアと後退のＨＩＧＨギアとなる。即ち、電力
の授受が０となるポイントが全て後退側となる。
【００６９】この場合、駆動出力部１４の逆回転時に車
両が前進するように設定することにより後退側を通常使
用域とすることができる。従って、（１）と比較した場
合電力の授受に関しては同等と見なすこともできる。し
かし、図１７（Ａ）の共線図からわかるように、第一の
モータ１１，第二のモータ１２がてこの支点に相当する
ことになり、第一のモータ１１及び第二のモータ１２に
必要なトルクはエンジン１３のトルクと駆動出力部１４
のトルクの和となるので、大型のモータが必要となる。
これを回避するためには、各モータ１１，１２の出力を
減速すれば、モータのトルクは小さくても足りるが、減
速ギアが新たに必要となり、その結果、部品点数の増
加、装置の大型化、機械損失の増加等の面から（１）と
比較して不利となる。
【００７０】以上のように、上記動力入出力装置１０で
は、共線図上で両端に位置する二つの回転要素に各モー
タを接続することにより、部品点数の増加，装置の大型
化，機械損失の増加等の不利益を被ることなく、ギア比
の使用頻度の高い通常使用域での電力授受量を低減する
ことができ、当該動力入出力装置１０を装備することに
より、ハイブリッド車の燃費向上を図ることが可能とな
る。
【００７１】［その他］図１に示す動力入出力装置１０
では、エンジン１３の出力軸１３ａを，中空にした第一
のモータ１１の出力軸１１ａに貫通させることで当該第
一のモータ１１に隣接してエンジン１３を配置している
が、図１８に示すように、第二のモータ１２の出力軸１
２ａを中空としてその内部をエンジン１３の出力軸１３
ａを貫通させることで、第二のモータ１２に隣接してエ
ンジン１３を配置しても良い。かかる図１８の構成の場
合も図１と同様に機能することとなる。
【００７２】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形
態たる動力入出力装置１０Ａを図１９及び図２０に基づ
いて説明する。図１９は動力入出力装置１０Ａの概略構
成図であり、図２０は動力入出力装置１０Ａの二つの遊
星歯車機構２０及び３０を合成した場合の共線図の各回
転速度軸の間隔比を表す説明図である。この動力入出力
装置１０Ａについて前述した動力入出力装置１０と同一
の構成については同符号を付して重複する説明を省略す
るものとする。
【００７３】この動力入出力装置１０Ａでは、第一の遊
星歯車機構２０，第二の遊星歯車機構３０の結合状態並
びに各遊星歯車機構２０，３０に対する第一のモータ１
１，第二のモータ１２，エンジン１３の接続状態及び駆
動出力部１４の配置が動力入出力装置１０と異なり、そ
の他の構成については同様である。
【００７４】即ち、第一の遊星歯車機構２０のプラネタ
リーキャリア２２をエンジン１３の出力軸１３ａと接続
し、第一の遊星歯車機構２０のリングギア２３と第二の
遊星歯車機構３０のプラネタリーキャリア３２とを連結
してなる回転要素に駆動出力部１４を設け、第一の遊星
歯車機構２０のサンギア２１と第二の遊星歯車機構３０
のサンギア３１とを連結してなる回転要素を第一のモー
タ１１の出力軸１１ａと接続し、第二の遊星歯車機構３
０のリングギア３３を第二のモータ１２の出力軸１２ａ
と接続している。
【００７５】この場合の動力入出力装置１０Ａの共線図
は図４〜図１３に示す共線図とは各回転速度軸間の間隔
比（図４〜図１３では、Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝１/Ａ１：
１：Ａ２となっている）が異なり、以下の式で表される
比となる。
【００７６】 Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝１/Ａ１：１：Ａ２（１＋(１/Ａ１)）…(8)
【００７７】ここで Ｌ１：共線図において左から一番目（第一のモータ）と
二番目（エンジン）の回転速度軸の間隔 Ｌ２：共線図において左から二番目（エンジン）と三番
目（駆動出力部）の回転速度軸の間隔 Ｌ３：共線図において左から三番目（駆動出力部）と四
番目（第二のモータ）の回転速度軸の間隔
【００７８】式(8)で表される比の関係は、前述した動
力入出力装置１０における図３による説明と大体同様に
して求められるが、第一の遊星歯車機構２０と第二の遊
星歯車機構３０との間で連結される回転要素の組み合わ
せが異なるのでこれによる若干の差異を生じる。順を追
って説明図すると、まず、第一の遊星歯車機構２０及び
第二の遊星歯車機構３０の共線図上の各回転速度軸の間
隔比は次式(9),(10)で表される（Ｓ１：サンギア２１，
Ｓ２：サンギア３１，Ｃ１：プラネタリーキャリア２
２，Ｃ２：プラネタリーキャリア３２，Ｒ１：リングギ
ア２３，Ｒ２：リング３３とする。以下同じ。）。
【００７９】 S１とＣ１との間隔：Ｃ１とＲ１との間隔＝１：Ａ１＝１/Ａ１：１…(9) S２とＣ２との間隔：Ｃ２とＲ２との間隔＝１：Ａ２…(10)
【００８０】この例の場合、Ｓ１とＳ２、Ｒ１とＣ２が
結合されるので Ｌ１：Ｌ２＝１/Ａ１：１ …(11) Ｌ１＋Ｌ２：Ｌ３＝１：Ａ２ …(12)
【００８１】上式(11)より Ｌ１＝Ｌ２/Ａ１ …(13) 上式(12),(13)より Ｌ３＝（Ｌ１＋Ｌ２）Ａ２ ＝Ｌ２（１＋(１/Ａ１)）Ａ２ …(14)
【００８２】従って Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝Ｌ２／Ａ１：Ｌ２：Ｌ２・Ａ２（１＋(１/Ａ１)） ＝１/Ａ１：１：Ａ２（１＋(１/Ａ１)） となり式(8)が導出される。
【００８３】一方、前述した式(1)〜(7)はＬ１，Ｌ２，
Ｌ３により、次式(1)’〜(7)’で表すことができる。
【００８４】 Ｔmg1＝−（Ｌ３／（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３））Ｔout …(1)' Ｔmg2＝−（（Ｌ１＋Ｌ２）／（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３））Ｔout …(2)' Ｔout＝（Ｌ１・Ｔmg1−（Ｌ２＋Ｌ３）Ｔmg2）／Ｌ２ …(3)' Ｔmg1＝−（（Ｌ２＋Ｌ３）／（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３））Ｔe …(4)' Ｔmg2＝−（Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３））Ｔe …(5)' Ｔmg1＝−（（Ｌ２＋Ｌ３）Ｔe＋Ｌ３・Ｔout）／（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）…(6)' Ｔmg2＝−（Ｌ１・Ｔe＋(Ｌ１＋Ｌ２)Ｔout）／（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３） …(7)'
【００８５】従って、式(8)を上式(1)’〜(7)’に代入
することで、動力入出力装置１０Ａは前述した動力入出
力装置１０の各動作時における各回転要素のトルク及び
回転速度を算出することができ、同様の動作を行うこと
が可能である。従って、この動力入出力装置１０Ａは前
述した動力入出力装置１０と同様の効果を奏することと
なる。
【００８６】（第３の実施形態）本発明の第３の実施形
態たる動力入出力装置１０Ｂを図２１及び図２２に基づ
いて説明する。図２１は動力入出力装置１０Ｂの概略構
成図であり、図２２は動力入出力装置１０Ｂの二つの遊
星歯車機構２０及び３０を合成した場合の共線図の各回
転速度軸の間隔比を表す説明図である。この動力入出力
装置１０Ｂについて前述した動力入出力装置１０と同一
の構成については同符号を付して重複する説明を省略す
るものとする。
【００８７】この動力入出力装置１０Ｂでは、第一の遊
星歯車機構２０，第二の遊星歯車機構３０の結合状態並
びに各遊星歯車機構２０，３０に対する第一のモータ１
１，第二のモータ１２，エンジン１３の接続状態及び駆
動出力部１４の配置が動力入出力装置１０と異なり、そ
の他の構成については同様である。
【００８８】即ち、第一の遊星歯車機構２０のプラネタ
リーキャリア２２と第二の遊星歯車機構３０のプラネタ
リーキャリア３２とを連結してなる回転要素をエンジン
１３の出力軸１３ａと接続し、第一の遊星歯車機構２０
のリングギア２３に駆動出力部１４を設け、第一の遊星
歯車機構２０のサンギア２１と第二の遊星歯車機構３０
のサンギア３１とを連結してなる回転要素を第一のモー
タ１１の出力軸１１ａと接続し、第二の遊星歯車機構３
０のリングギア３３を第二のモータ１２の出力軸１２ａ
と接続している。
【００８９】この場合の動力入出力装置１０Ｂの共線図
は各回転速度軸間の間隔比が以下の式で表される比とな
る。
【００９０】 Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝１/Ａ１：１：（Ａ２/Ａ１）−１…(15)
【００９１】式(15)で表される比の関係は以下のように
して導かれる。この例の場合、Ｓ１とＳ２、Ｃ１とＣ２
が結合されるので、前述した式(9),(10)を参照すると、 Ｌ１：Ｌ２＝１/Ａ１：１ …(16) Ｌ１：Ｌ２＋Ｌ３＝１：Ａ２ …(17)
【００９２】式(16)より Ｌ１＝Ｌ２／Ａ１ …(18) 式(17)及び式(18)より Ｌ３＝Ｌ１・Ａ２−Ｌ２ ＝（Ａ２／Ａ１−１）Ｌ２ …(19)
【００９３】従って Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝Ｌ２／Ａ１：Ｌ２：（Ａ２/Ａ１−１）Ｌ２ ＝１/Ａ１：１：Ａ２/Ａ１−１ となり式(15)が導出される。
【００９４】従って、式(15)を前述の式(1)’〜(7)’に
代入することで、動力入出力装置１０Ｂは前述した動力
入出力装置１０の各動作時における各回転要素のトルク
及び回転速度を算出することができ、同様の動作を行う
ことが可能である。従って、この動力入出力装置１０Ｂ
は前述した動力入出力装置１０と同様の効果を奏するこ
ととなる。
【００９５】（第４の実施形態）本発明の第４の実施形
態たる動力入出力装置１０Ｃを図２３及び図２４に基づ
いて説明する。図２３は動力入出力装置１０Ｃの概略構
成図であり、図２４は動力入出力装置１０Ｃの二つの遊
星歯車機構２０及び３０を合成した場合の共線図の各回
転速度軸の間隔比を表す説明図である。この動力入出力
装置１０Ｃについて前述した動力入出力装置１０と同一
の構成については同符号を付して重複する説明を省略す
るものとする。
【００９６】この動力入出力装置１０Ｃでは、第一の遊
星歯車機構２０，第二の遊星歯車機構３０の結合状態並
びに各遊星歯車機構２０，３０に対する第一のモータ１
１，第二のモータ１２，エンジン１３の接続状態及び駆
動出力部１４の配置が動力入出力装置１０と異なり、そ
の他の構成については同様である。
【００９７】即ち、第一の遊星歯車機構２０のプラネタ
リーキャリア２２と第二の遊星歯車機構３０のサンギア
３１とを連結してなる回転要素をエンジン１３の出力軸
１３ａと接続し、第二の遊星歯車機構３０のプラネタリ
ーキャリア３２に駆動出力部１４を設け、第一の遊星歯
車機構２０のサンギア２１を第一のモータ１１の出力軸
１１ａと接続し、第一の遊星歯車機構２０のリングギア
２３と第二の遊星歯車機構３０のリングギア３３とを連
結してなる回転要素を第二のモータ１２の出力軸１２ａ
と接続している。
【００９８】この場合の動力入出力装置１０Ｃの共線図
は各回転速度軸間の間隔比が以下の式で表される比とな
る。
【００９９】 Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝（１＋Ａ２）／Ａ１：１：Ａ２ …(20)
【０１００】式(20)で表される比の関係は以下のように
して導かれる。この例の場合、Ｃ１とＳ２、Ｒ１とＲ２
が結合されるので、前述した式(9),(10)を参照すると、 Ｌ１：Ｌ２＋Ｌ３＝１／Ａ１：１ …(21) Ｌ２：Ｌ３＝１：Ａ２ …(22)
【０１０１】式(22)より Ｌ３＝Ｌ２・Ａ２ …(23) 式(21)及び式(23)より Ｌ１＝（Ｌ２＋Ｌ３）／Ａ１ ＝（（１＋Ａ２）／Ａ１）
Ｌ２ …(24)
【０１０２】従って Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝（（１＋Ａ２）／Ａ１）Ｌ２：Ｌ２：Ｌ２・Ａ２ ＝（１＋Ａ２）／Ａ１：１：Ａ２ となり式(20)が導出される。
【０１０３】従って、式(20)を前述の式(1)’〜(7)’に
代入することで、動力入出力装置１０Ｃは前述した動力
入出力装置１０の各動作時における各回転要素のトルク
及び回転速度を算出することができ、同様の動作を行う
ことが可能である。従って、この動力入出力装置１０Ｃ
は前述した動力入出力装置１０と同様の効果を奏するこ
ととなる。
【０１０４】（第５の実施形態）本発明の第５の実施形
態たる動力入出力装置１０Ｄを図２５及び図２６に基づ
いて説明する。図２５は動力入出力装置１０Ｄの概略構
成図であり、図２６は動力入出力装置１０Ｄの二つの遊
星歯車機構２０及び３０を合成した場合の共線図の各回
転速度軸の間隔比を表す説明図である。この動力入出力
装置１０Ｄについて前述した動力入出力装置１０と同一
の構成については同符号を付して重複する説明を省略す
るものとする。
【０１０５】この動力入出力装置１０Ｄでは、第一の遊
星歯車機構２０，第二の遊星歯車機構３０の結合状態並
びに各遊星歯車機構２０，３０に対する第一のモータ１
１，第二のモータ１２，エンジン１３の接続状態及び駆
動出力部１４の配置が動力入出力装置１０と異なり、そ
の他の構成については同様である。
【０１０６】即ち、第一の遊星歯車機構２０のプラネタ
リーキャリア２２をエンジン１３の出力軸１３ａと接続
し、第二の遊星歯車機構３０のプラネタリーキャリア３
２に駆動出力部１４を設け、第一の遊星歯車機構２０の
サンギア２１と第二の遊星歯車機構３０のサンギア３１
とを連結してなる回転要素を第一のモータ１１の出力軸
１１ａと接続し、第一の遊星歯車機構２０のリングギア
２３と第二の遊星歯車機構３０のリングギア３３とを連
結してなる回転要素を第二のモータ１２の出力軸１２ａ
と接続している。
【０１０７】この場合の動力入出力装置１０Ｄの共線図
は各回転速度軸間の間隔比が以下の式で表される比とな
る。
【０１０８】 Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝（１＋Ａ２）/（Ａ１−Ａ２）：１：Ａ２（１＋Ａ１）/（ Ａ１−Ａ２）…(25)
【０１０９】式(25)で表される比の関係は以下のように
して導かれる。この例の場合、Ｃ１とＳ２、Ｒ１とＲ２
が結合されるので、前述した式(9),(10)を参照すると、 Ｌ１：Ｌ２＋Ｌ３＝１/Ａ１：１ …(26) Ｌ１＋Ｌ２：Ｌ３＝１：Ａ２ …(27)
【０１１０】式(26)より Ｌ１＝（Ｌ２＋Ｌ３）／Ａ１ …(28) 式(27)より Ｌ３＝（Ｌ１＋Ｌ２）・Ａ２ …(29) 式(28)及び式(29)より Ｌ１＝Ｌ２（１＋Ａ２）／（Ａ１−Ａ２） …(30) Ｌ３＝Ｌ２・Ａ２（１＋Ａ１）／（Ａ１−Ａ２）…(31)
【０１１１】従って Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝Ｌ２（１＋Ａ２）/（Ａ１−Ａ２）：Ｌ２ ：Ｌ２・Ａ２（１＋Ａ１）/（Ａ１−Ａ２） ＝（１＋Ａ２）/（Ａ１−Ａ２）：１ ：Ａ２（１＋Ａ１）/（Ａ１−Ａ２） となり式(25)が導出される。
【０１１２】従って、式(25)を前述の式(1)’〜(7)’に
代入することで、動力入出力装置１０Ｄは前述した動力
入出力装置１０の各動作時における各回転要素のトルク
及び回転速度を算出することができ、同様の動作を行う
ことが可能である。従って、この動力入出力装置１０Ｄ
は前述した動力入出力装置１０と同様の効果を奏するこ
ととなる。
【０１１３】（第６の実施形態）本発明の第６の実施形
態たる動力入出力装置１０Ｅを図２７及び図２８に基づ
いて説明する。図２７は動力入出力装置１０Ｅの概略構
成図であり、図２８は動力入出力装置１０Ｅの二つの遊
星歯車機構２０及び３０を合成した場合の共線図の各回
転速度軸の間隔比を表す説明図である。この動力入出力
装置１０Ｅについて前述した動力入出力装置１０と同一
の構成については同符号を付して重複する説明を省略す
るものとする。
【０１１４】この動力入出力装置１０Ｅでは、第一の遊
星歯車機構２０，第二の遊星歯車機構３０の結合状態並
びに各遊星歯車機構２０，３０に対する第一のモータ１
１，第二のモータ１２，エンジン１３の接続状態及び駆
動出力部１４の配置が動力入出力装置１０と異なり、そ
の他の構成については同様である。
【０１１５】即ち、第一の遊星歯車機構２０のサンギア
２１をエンジン１３の出力軸１３ａと接続し、第一の遊
星歯車機構２０のプラネタリーキャリア２２と第二の遊
星歯車機構３０のプラネタリーキャリア３２とを連結し
てなる回転要素に駆動出力部１４を設け、第二の遊星歯
車機構３０のサンギア３１を第一のモータ１１の出力軸
１１ａと接続し、第一の遊星歯車機構２０のリングギア
２３と第二の遊星歯車機構３０のリングギア３３とを連
結してなる回転要素を第二のモータ１２の出力軸１２ａ
と接続している。
【０１１６】この場合の動力入出力装置１０Ｅの共線図
は各回転速度軸間の間隔比が以下の式で表される比とな
る。
【０１１７】 Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝（Ａ１−Ａ２）/Ａ２：１：Ａ１…(32)
【０１１８】式(32)で表される比の関係は以下のように
して導かれる。この例の場合、Ｃ１とＣ２、Ｒ１とＲ２
が結合されるので、前述した式(9),(10)を参照すると、 Ｌ２：Ｌ３＝１/Ａ１：１ …(33) Ｌ１＋Ｌ２：Ｌ３＝１：Ａ２ …(34)
【０１１９】式(33)より Ｌ３＝Ｌ２・Ａ１ …(35) 式(34)より Ｌ３＝（Ｌ１＋Ｌ２）・Ａ２ …(36) 式(35)及び式(36)より Ｌ１＝Ｌ２（Ａ１−Ａ２）/Ａ２ …(37)
【０１２０】従って Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝Ｌ２（Ａ１−Ａ２）/Ａ２：Ｌ２：Ｌ２・Ａ１ ＝（Ａ１−Ａ２）/Ａ２：１：Ａ１ となり式(32)が導出される。
【０１２１】従って、式(32)を前述の式(1)’〜(7)’に
代入することで、動力入出力装置１０Ｅは前述した動力
入出力装置１０の各動作時における各回転要素のトルク
及び回転速度を算出することができ、同様の動作を行う
ことが可能である。従って、この動力入出力装置１０Ｅ
は前述した動力入出力装置１０と同様の効果を奏するこ
ととなる。
【０１２２】なお、各遊星歯車機構２０，３０間での各
回転要素の連結及び各回転要素に対すエンジン１３，第
一のモータ１１，第二のモータ１２の接続並びに駆動出
力部の配置のパターンは前述の各実施形態だけに限定す
るものではなく、共線図で表したときに両端に位置する
二つの回転速度軸に対応する回転要素に各モータを接続
した他の接続方法でも良い。
【０１２３】
【発明の効果】本発明は、第一の遊星歯車機構と第二の
遊星歯車機構との間における各回転要素の連結は変速歯
車や伝達歯車を介在させることなく行われており、ま
た、各回転要素と第一のモータ，第二のモータ，駆動源
との接続も同様としているため、駆動源，第一のモー
タ，第二のモータ，第一の遊星歯車機構及び第二の遊星
歯車機構を同一軸上に並べて配設することができ、装置
の小型化が図られている。従って、本発明を車両等に搭
載した場合であっても配設スペースが小さくて済み、車
両全体の小型化を図ることも可能である。また、歯車に
よる機械的損失の排除、部品点数の増加、歯車分の装置
の大型化を防止することができる。
【０１２４】また、共線図に表される四本の回転速度軸
の内の両端に位置する各回転速度軸に対応する回転要素
に第一のモータと第二のモータとを接続する構成として
場合には、一方のモータの回転速度を０近傍にした場合
のギア比（エンジン回転速度と駆動出力部の回転速度の
比）であるＬＯＷギア比を１以上、また、他方のモータ
の回転速度を０近傍とした場合のギア比であるＨＩＧＨ
ギア比を０以上１以下とすることができ、かかる使用頻
度の多い領域で第一のモータと第二のモータとの間での
電力の授受を少なくすることができ、燃費を向上するこ
とができる。
【０１２５】また、駆動源の出力軸の逆方向の回転を規
制する規制手段を設けることにより、駆動源の逆回転に
よって発生するさまざまな不具合（例えば駆動源をエン
ジンとした場合における当該エンジンの潤滑不良等）を
防止することができる。
【０１２６】さらに、規制手段として一方向クラッチを
用いることにより、モーターによる前進時に一方のモー
タの反力を一方向クラッチにより受けることができるた
め駆動出力部のトルクを大きくすることが可能となる。
さらに、他方のモータのトルクも駆動出力部に出力する
ことができる。
【０１２７】本発明は、以上のように構成され機能する
ので、これにより従来にない優れた動力入出力装置を提
供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態である動力入出力装置をハイブ
リッド車に適用する場合の概略構成図である。
【図２】ハイブリッド車の各動作モードにおけるエンジ
ン，車両の挙動及び運転のレンジの関係を示す図表であ
る。
【図３】第一の遊星歯車機構と第二の遊星歯車機構の各
共線図を合成する手法を説明するための説明図である。
【図４】ハイブリッド車の動作モードが停止状態のとき
の動力入出力装置の共線図を示す。
【図５】ハイブリッド車の動作モードがモータによる前
進状態のときの動力入出力装置の共線図を示す。
【図６】ハイブリッド車の動作モードがモータによる前
進状態であって一方向クラッチを備えている場合の動力
入出力装置の共線図を示す。
【図７】ハイブリッド車の動作モードがモータによる後
進状態のときの動力入出力装置の共線図を示す。
【図８】ハイブリッド車の動作モードがエンジン運転時
の車両停止状態のときの動力入出力装置の共線図を示
す。
【図９】ハイブリッド車の動作モードがエンジン運転時
の発進状態のときの動力入出力装置の共線図を示す。
【図１０】ハイブリッド車の動作モードがＬＯＷギア比
状態のときの動力入出力装置の共線図を示す。
【図１１】ハイブリッド車の動作モードが中間ギア比状
態のときの動力入出力装置の共線図を示す。
【図１２】ハイブリッド車の動作モードがＨＩＧＨギア
比状態のときの動力入出力装置の共線図を示す。
【図１３】ハイブリッド車の動作モードがエンジン運転
時の車両後退状態のときの動力入出力装置の共線図を示
す。
【図１４】図１４（Ａ）に図１の接続パターンにおける
共線図を示し、図１４（Ｂ）にそのときのギヤ比の逆数
と電力授受量との関係を表す線図を示す。
【図１５】図１５（Ａ）に比較する他の接続パターンに
おける共線図を示し、図１５（Ｂ）にそのときのギヤ比
の逆数と電力授受量との関係を表す線図を示す。
【図１６】図１６（Ａ）に比較するさらに他の接続パタ
ーンにおける共線図を示し、図１６（Ｂ）にそのときの
ギヤ比の逆数と電力授受量との関係を表す線図を示す。
【図１７】図１７（Ａ）に比較するまた別の接続パター
ンにおける共線図を示し、図１７（Ｂ）にそのときのギ
ヤ比の逆数と電力授受量との関係を表す線図を示す。
【図１８】図１の動力入出力装置のエンジンの配置を変
えた例を示す概略構成図である。
【図１９】第２の実施形態の概略構成図である。
【図２０】第２の実施形態の二つの遊星歯車機構を合成
した場合の共線図の各回転速度軸の間隔比を表す説明図
である。
【図２１】第３の実施形態の概略構成図である。
【図２２】第３の実施形態の二つの遊星歯車機構を合成
した場合の共線図の各回転速度軸の間隔比を表す説明図
である。
【図２３】第４の実施形態の概略構成図である。
【図２４】第４の実施形態の二つの遊星歯車機構を合成
した場合の共線図の各回転速度軸の間隔比を表す説明図
である。
【図２５】第５の実施形態の概略構成図である。
【図２６】第５の実施形態の二つの遊星歯車機構を合成
した場合の共線図の各回転速度軸の間隔比を表す説明図
である。
【図２７】第６の実施形態の概略構成図である。
【図２８】第６の実施形態の二つの遊星歯車機構を合成
した場合の共線図の各回転速度軸の間隔比を表す説明図
である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ 動力
入出力装置 １１ 第一のモータ １１ａ 出力軸 １２ 第二のモータ １２ａ 出力軸 １３ エンジン（駆動源） １３ａ 出力軸 １４ 駆動出力部 ２０ 第一の遊星歯車機構 ３０ 第二の遊星歯車機構 ２１，３１ サンギア（回転要素） ２２，３２ プラネタリーキャリア（回転要素） ２３，３３ リングギア（回転要素） ４０ 動作制御手段 ４１ 算出部 ４２ 第一のインバータ（モータ制御部） ４３ 第二のインバータ（モータ制御部）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年３月２２日（２００１．３．２
２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 いずれもモータジェネレータである第一
    及び第二のモータと、トルクを出力する駆動源と、第一
    及び第二の遊星歯車機構とを備え、 前記第一の遊星歯車機構のサンギア，プラネタリーキャ
    リア，リングギアの内のいずれか二つの回転要素を前記
    第二の遊星歯車機構のサンギア，プラネタリーキャリ
    ア，リングギアの内のいずれか二つの回転要素と個別に
    直接連結し、 これら連結されて一体を成す二組の回転要素と残る未連
    結の二つの前記各回転要素とからなる四つの回転要素の
    内のいずれか三つをそれぞれ別々に第一のモータの出力
    軸，第二のモータの出力軸，駆動源の出力軸のいずれか
    に直接接続し，残る一つの回転要素を駆動出力部とする
    ことを特徴とする動力入出力装置。
  2. 【請求項２】 前記四つの回転要素について各々の回転
    角速度を示す四つの回転角速度軸が並んで表記される共
    線図において両端に位置する二つの回転角速度軸にそれ
    ぞれ対応する二つの前記回転要素に第一のモータと第二
    のモータとをそれぞれ接続したことを特徴とする請求項
    １記載の動力入出力装置。
  3. 【請求項３】 前記第一の遊星歯車機構のプラネタリー
    キャリアと前記第二の遊星歯車機構のサンギアとを連結
    してなる回転要素を前記駆動源の出力軸と接続し、 前記第一の遊星歯車機構のリングギアと前記第二の遊星
    歯車機構のプラネタリーキャリアとを連結してなる回転
    要素を前記駆動出力部とし、 前記第一の遊星歯車機構のサンギアを前記第一のモータ
    の出力軸と接続し、 前記第二の遊星歯車機構のリングギアを前記第二のモー
    タの出力軸と接続したことを特徴とする請求項２記載の
    動力入出力装置。
  4. 【請求項４】 前記第一の遊星歯車機構のプラネタリー
    キャリアを前記駆動源の出力軸と接続し、 前記第一の遊星歯車機構のリングギアと前記第二の遊星
    歯車機構のプラネタリーキャリアとを連結してなる回転
    要素を前記駆動出力部とし、 前記第一の遊星歯車機構のサンギアと前記第二の遊星歯
    車機構のサンギアとを連結してなる回転要素を前記第一
    のモータの出力軸に接続し、 前記第二の遊星歯車機構のリングギアを前記第二のモー
    タの出力軸と接続したことを特徴とする請求項２記載の
    動力入出力装置。
  5. 【請求項５】 前記第一の遊星歯車機構のプラネタリー
    キャリアと前記第二の遊星歯車機構のプラネタリーキャ
    リアとを連結してなる回転要素を前記駆動源の出力軸と
    接続し、 前記第一の遊星歯車機構のリングギアを前記駆動出力部
    とし、 前記第一の遊星歯車機構のサンギアと前記第二の遊星歯
    車機構のサンギアとを連結してなる回転要素を前記第一
    のモータの出力軸に接続し、 前記第二の遊星歯車機構のリングギアを前記第二のモー
    タの出力軸と接続したことを特徴とする請求項２記載の
    動力入出力装置。
  6. 【請求項６】 前記第一の遊星歯車機構のプラネタリー
    キャリアと前記第二の遊星歯車機構のサンギアとを連結
    してなる回転要素を前記駆動源の出力軸と接続し、 前記第二の遊星歯車機構のプラネタリーキャリアを前記
    駆動出力部とし、 前記第一の遊星歯車機構のサンギアを前記第一のモータ
    の出力軸と接続し、 前記第一の遊星歯車機構のリングギアと前記第二の遊星
    歯車機構のリングギアとを連結してなる回転要素を前記
    第二のモータの出力軸に接続したことを特徴とする請求
    項２記載の動力入出力装置。
  7. 【請求項７】 前記第一の遊星歯車機構のプラネタリー
    キャリアを前記駆動源の出力軸と接続し、 前記第二の遊星歯車機構のプラネタリーキャリアを前記
    駆動出力部とし、 前記第一の遊星歯車機構のサンギアと前記第二の遊星歯
    車機構のサンギアとを連結してなる回転要素を前記第一
    のモータの出力軸と接続し 前記第一の遊星歯車機構のリングギアと前記第二の遊星
    歯車機構のリングギアとを連結してなる回転要素を前記
    第二のモータの出力軸に接続したことを特徴とする請求
    項２記載の動力入出力装置。
  8. 【請求項８】 前記第一の遊星歯車機構のサンギアを前
    記駆動源の出力軸と接続し、 前記第一の遊星歯車機構のプラネタリーキャリアと前記
    第二の遊星歯車機構のプラネタリーキャリアとを連結し
    てなる回転要素を前記駆動出力部とし、 前記第二の遊星歯車機構のサンギアを前記第一のモータ
    の出力軸と接続し、 前記第一の遊星歯車機構のリングギアと前記第二の遊星
    歯車機構のリングギアとを連結してなる回転要素を前記
    第二のモータの出力軸に接続したことを特徴とする請求
    項２記載の動力入出力装置。
  9. 【請求項９】 前記駆動源を一方向のみに回転可能とす
    る規制手段を備えることを特徴とする請求項１，２，
    ３，４，５，６，７又は８記載の動力入出力装置。
  10. 【請求項１０】 前記規制手段は、前記駆動源と連結さ
    れる前記一回転要素を一方向のみに回転可能とする向き
    に設置された一方向クラッチであることを特徴とする請
    求項９記載の動力入出力装置。
  11. 【請求項１１】 駆動源の回転を規制する規制手段とし
    て、前記各モータの出力トルク値を制御する動作制御手
    段を備え、 この動作制御手段は、前記駆動出力部に要求されている
    駆動トルク値及び前記各遊星歯車機構のサンギアとリン
    グギアのギア比から前記駆動源が接続された回転要素に
    おけるトルク値を０とする前記各モータのトルク値を算
    出する算出部と、前記各モータのトルク出力を前記算出
    部で算出された各トルク値に設定するモータ制御部とを
    有することを特徴とする請求項１，２，３，４，５，
    ６，７又は８記載の動力入出力装置。
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