【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンやモータ等の動力源を複数搭載するハイブリッド車両に適したハイブリッド変速機用の複合遊星歯車列、および、これを用いて無段変速動作を行わせることが可能となるよう構成したハイブリッド変速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド変速機用の複合遊星歯車列としては従来、例えば特許文献１に記載のごとく、２個の遊星歯車組を同軸に並置して具え、
一方の遊星歯車組の少なくともリングギヤに噛合したピニオンを両遊星歯車組に共通なロングピニオンとし、
他方の遊星歯車組のサンギヤのみに噛合したショートピニオンを上記の共通なロングピニオンにも噛合させ、
これらロングピニオンおよびショートピニオンを共通なキャリアに回転自在に支持した複合遊星歯車列が知られている。
【０００３】
この複合遊星歯車列は、リングギヤを両遊星歯車組に共通な１個のリングギヤのみとした型式のもので、
ショートピニオンおよびロングピニオンの両端を回転自在に支承するキャリアの軸線方向両側端蓋間に架設すべきキャリア脚柱部を、ショートピニオンの外周付近に配置して設け、ショートピニオンと噛合しないロングピニオンの外周領域に、キャリア剛性向上用の構造物や、他の回転メンバとの連結部を配置して設ける。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１３０３９２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記した従来の複合遊星歯車列は、リングギヤが両遊星歯車組に共通な１個のみである複合遊星歯車列に適した構造であり、両遊星歯車組が個々にリングギヤを具えた複合遊星歯車列の場合は上記の構成を採用し得ないという問題があった。
【０００６】
ここで両遊星歯車組が個々にリングギヤを具えた複合遊星歯車列の場合は、ショートピニオンをロングピニオンよりも大径化してサンギヤおよびリングギヤの双方に噛合させる必要があり、ショートピニオンの外周付近には上記のごとくキャリア脚柱部を配置する空間が存在せず、上記した従来の複合遊星歯車列による構成を採用することができない。
【０００７】
両遊星歯車組が個々にリングギヤを具えた複合遊星歯車列の場合は更に、ショートピニオンと噛合しないロングピニオンの外周領域にリングギヤが存在していて、当該領域にキャリア剛性向上用の構造物や、他の回転メンバとの連結部を配置することができず、この点でも、上記した従来の複合遊星歯車列による構成を採用することができない。
【０００８】
また、両遊星歯車組が個々にリングギヤを具えた複合遊星歯車列の場合は、これらリングギヤを回転メンバに連結するための連結部材がキャリアの軸線方向両側外周に存在していることがあり、この場合、キャリアを回転メンバに連結する連結構造が上記の連結部材を避けながらの複雑な構造になるという問題も生ずる。
【０００９】
本発明は、両遊星歯車組が個々にリングギヤを具えた複合遊星歯車列である場合においても、つまり、これらリングギヤを回転メンバに連結するための連結部材がキャリアの軸線方向両側外周に存在しても、これらリングギヤの間を経てキャリアから径方向外方に張り出す円環盤を設けてこれを用いることにより、キャリアを回転メンバに連結する連結構造が上記の連結部材を避ける複雑な構造になることのないようにし、
併せて、キャリアの軸線方向両側端蓋間に架設すべきキャリア脚柱部やキャリア剛性向上用構造物を配置し易くなるようにした複合遊星歯車列を提供することを目的とする。
【００１０】
また本発明は、かかる複合遊星歯車列を用いてハイブリッド変速機を構成することにより、両遊星歯車組が個々にリングギヤを具えた複合遊星歯車列を用いるといえども、変速機の出力伝動系を変速機出力部の内周に通す必要がなくなるようにしてその簡易化を実現したハイブリッド変速機を提供することをも目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前者の目的のため、先ず請求項１に記載の本発明による複合遊星歯車列は、
前記したと同様なロングピニオンおよびショートピニオンを共通なキャリアに回転自在に支持して有し、また、両遊星歯車組が個々のリングギヤを具えて２個のリングギヤを有する複合遊星歯車列を要旨構成の基礎前提とし、
ショートピニオンおよびロングピニオンの両端を回転自在に支承するキャリアの軸線方向両側端蓋を相互に結合したキャリア脚柱部に、径方向外方へ張り出す円環状の円環盤を設け、この円環盤を前記両遊星歯車組間に位置するよう配置したことを特徴とするものである。
【００１２】
また後者の目的のため、請求項５に記載の本発明によるハイブリッド変速機は、上記の複合遊星歯車列を用いて以下のごとくに構成する。
つまり、上記共通なロングピニオンのみをピニオンとして有する第１の遊星歯車組の第１サンギヤおよび第１リングギヤ、ロングピニオンに噛合したショートピニオンをもピニオンとして有する第２の遊星歯車組の第２サンギヤおよび第２リングギヤ、並びに、ロングピニオンおよびショートピニオンに共通なキャリアのうち、第２リングギヤには主動力源からの入力を結合し、第１リングギヤには車輪駆動系への出力を結合し、第１サンギヤおよび第２サンギヤには個々のモータ／ジェネレータを結合し、キャリアを、これに設けた前記円環盤を介してブレーキにより制動可能とする。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明による複合遊星歯車列によれば、これを構成する両遊星歯車組が個々にリングギヤを具えていて、これらリングギヤを回転メンバに連結するための連結部材がキャリアの軸線方向両側外周に存在しても、キャリアの軸線方向両側端蓋を相互に結合したキャリア脚柱部に、径方向外方へ張り出す円環盤を設け、これを両遊星歯車組間に配置したから、
この円環盤が両遊星歯車組のリングギヤ間を経てキャリアから径方向外方に張り出すこととなり、この円環盤を用いてキャリアを回転メンバに連結することができ、当該連結のためのキャリア連結構造が上記リングギヤに係わる連結部材を避ける複雑な構造になることがない。
従って、当該連結のための経路を短縮することができて、このキャリア連結構造を小型化および軽量化し得るし、また、上記の円環盤がキャリアの軸線方向中程から径方向外方へ張り出すだけの簡単な形状であってその加工費が少なくてよく、この点でもコスト上大いに有利である。
【００１４】
また、上記のキャリア連結構造はキャリアから径方向外方へ張り出すものであるから、キャリアの径方向内側空間を何ら犠牲にすることがなくて、キャリアの軸線方向両側端蓋間に架設すべきキャリア脚柱部やキャリア剛性向上用構造物を配置し易くなる。
これがため、２個のリングギヤを具えた複合遊星歯車列の場合は本来なら前記したごとく、これらキャリア脚柱部やキャリア剛性向上用構造物を配置するスペースの確保が困難であるところながら、本発明の複合遊星歯車列によれば当該スペースの確保が容易になってキャリアの剛性を高めることができる。
【００１５】
請求項５に記載の本発明によるハイブリッド変速機によれば、ロングピニオンのみをピニオンとして有する第１の遊星歯車組の第１サンギヤおよび第１リングギヤ、ロングピニオンに噛合したショートピニオンをもピニオンとして有する第２の遊星歯車組の第２サンギヤおよび第２リングギヤ、並びにロングピニオンおよびショートピニオンに共通なキャリアのうち、第２リングギヤには主動力源からの入力を結合し、第１リングギヤには車輪駆動系への出力を結合し、第１サンギヤおよび第２サンギヤには個々のモータ／ジェネレータを結合し、キャリアを、これに設けた前記円環盤を介してブレーキにより制動可能としたから、
キャリアから両遊星歯車組のリングギヤ間を経て径方向外方に張り出す円環盤によりキャリアおよびブレーキ間を連結することとなり、従って、当該キャリア連結構造に第１リングギヤに係わる車輪駆動系（変速機の出力伝動系）が邪魔されることがない。
このため、第１リングギヤに係わる車輪駆動系（変速機の出力伝動系）を変速機出力部の内周に通す必要がなくなってその簡易化を実現することができ、複合遊星歯車列自身による前記の作用効果と相まってコスト上の有利性を大いに享受できる。
【００１６】
また本発明によるハイブリッド変速機によれば、上記のブレーキを解放してキャリアを回転拘束しない場合、変速機の伝達動力に対し１／３程度のモータ／ジェネレータの容量で動力伝達可能な無段変速機として動作させることができ、車両の燃費を向上することが出来る。
一方でブレーキの締結によりキャリアを回転拘束している場合は、２個のモータ／ジェネレータを最ロー側近辺の変速比で接続した状態となり、電気（ＥＶ）走行で前進、後退ともに大トルクを発生することができる。
また後退走行中は、ブレーキの締結によりキャリアを回転拘束している状態で、主動力源を作動させることが可能であるため２個のモータ／ジェネレータに加え、主動力源からの出力も合わせて用いることで、更に大きな駆動力を発生させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態になる複合遊星歯車列１を用いて構成したハイブリッド変速機の歯車伝動部を一部展開断面として示し、これを本実施の形態においては前輪駆動車（ＦＦ車）用のトランスアクスルとして構成する。
【００１８】
図において、２はモータ／ジェネレータケース、３は、モータ／ジェネレータケース２の前端に結合して設けたギヤハウジング、４は、ギヤハウジング３の前端開口を塞ぐフロントカバーである。
モータ／ジェネレータケース２およびフロントカバー４間に挟まれたギヤハウジング３内の空所に前記の複合遊星歯車列１を収納し、その軸線方向（図の左右方向）右側の外部にエンジン（主動力源）５（クランクシャフトのみが見えている）を配置し、左側におけるモータ／ジェネレータケース２内に図示せざる２個の同軸配置した内外モータ／ジェネレータを収納する。
複合遊星歯車列１、エンジン５、および内外モータ／ジェネレータ（図示せず）は変速機主軸線Ｏ１上に同軸に配置する。
【００１９】
複合遊星歯車列１は、段付きロングピニオンＰを共有するシングルピニオン式の第１遊星歯車組１１およびダブルピニオン式の第２遊星歯車組１２を同軸に並置して構成し、第１の遊星歯車組１１を第２の遊星歯車組１２に対しエンジン５から遠い側に配置する。
第１の遊星歯車組１１は、第１サンギヤＳ１および第１リングギヤＲ１にそれぞれ段付きロングピニオンＰの大径ギヤ部を噛合させたシングルピニオン遊星歯車組とし、
第２の遊星歯車組１２は、第２サンギヤＳ２および第２リングギヤＲ２にそれぞれ噛合させた図示せざるショートピニオンを具え、このショートピニオンを段付きロングピニオンＰの小径ギヤ部に噛合させたダブルピニオン遊星歯車組とする。
そして、段付きロングピニオンＰおよびショートピニオン（図示せず）の全てを、共通なキャリアＣにより回転自在に支持する。
【００２０】
キャリアＣは全体を図２に示すような構造とし、図３に示すごとき軸線方向中央部を成すキャリア本体３１と、軸線方向両側における左右端蓋３２，３３とよりなり、キャリア本体３１の両側に左右端蓋３２，３３を図４のごとく同軸に対向させ、左右端蓋３２，３３をキャリア本体３１の両側に図２のごとくあてがった状態で溶接などにより結着して構成する。
【００２１】
左右端蓋３２，３３には図２に示すように、相互に整列する透孔３２ａ，３３ａを形成し、整列した透孔３２ａ，３３ａにロングピニオンＰおよびショートピニオンを回転自在に支持したＳＨ（図１参照）の両端を支承する。
キャリア本体３１は図２〜図４に示すように、左右端蓋３２，３３を相互に結合する複数個（図示では３個）のキャリア脚柱部３１ａを円周方向等間隔に配して具え、これら各キャリア脚柱部３１ａの両側先端に左右端蓋３２，３３を溶接する。
【００２２】
各キャリア脚柱部３１ａの両端先端と左右端蓋３２，３３との間には、左右端蓋３２，３３の回転方向および軸線方向の取り付け位置が規定される凹凸部３４を設け、これによりキャリア脚柱部３１ａの両側先端に左右端蓋３２，３３を溶接するに当たり左右端蓋３２，３３が正確に位置決めされるようになす。
キャリア脚柱部３１ａには更に、これらキャリア脚柱部３１ａの外周面から径方向外方へ張り出す共通な円環状フランジ形状の円環盤３１ｂを一体成形し、この円環盤３１ｂは図１に示すごとく、第１および第２遊星歯車組１１，１２間に位置するような軸線方向位置に配置する。
【００２３】
以上の構成になる複合遊星歯車列１は、サンギヤＳ１、サンギヤＳ２、リングギヤＲ１、リングギヤＲ２およびキャリアＣの５個の回転メンバを主たる要素とし、これら５個のメンバのうち２個のメンバの回転速度を決定すると他のメンバの回転速度が決まる２自由度の差動装置を構成する。
そして５個の回転メンバの回転速度順は、図５の共線図に示すごとく、サンギヤＳ２、リングギヤＲ２、キャリアＣ、リングギヤＲ１、サンギヤＳ１の順番である。
【００２４】
図１のケース２内に同軸に収納した内外モータ／ジェネレータ（図示せず）のうち、内側モータ／ジェネレータは、ケース２に回転自在に支持された内側ロータと、これを包囲するようケース２に固設された環状の共用ステータとで構成し、
外側モータ／ジェネレータは、上記の共用ステータを包囲するよう配置してケース２に回転自在に支持され外側ロータと、当該共用ステータとで構成する。
ここで内外モータ／ジェネレータはそれぞれ、電流を モータ側が負荷として供給される時は供給電流に応じた方向の、また供給電流に応じた速度（停止を含む）の回転を出力するモータとして機能し、電流を発電機側が負荷として印加した時は外力による回転に応じた電力を発生する発電機として機能する。
【００２５】
複合遊星歯車列１の上記した５個の回転メンバには、回転速度順に、つまり図５の共線図にも示したが、サンギヤＳ２、リングギヤＲ２、キャリアＣ、リングギヤＲ１、サンギヤＳ１の順に、外側モータ／ジェネレータＭＧ１（外側ロータ）、主動力源であるエンジン３からの入力（Ｉｎ）、ブレーキＢＲ、車輪駆動系への出力（Ｏｕｔ）、内側モータ／ジェネレータＭＧ２（内側ロータ）を結合する。
【００２６】
この結合を図１に基づき以下に詳述するに、リングギヤＲ２を上記の通りエンジン回転が入力される入力要素とするため、このリングギヤＲ２を、その周囲に配置したクラッチＣＬおよびそのクラッチドラム１３を介して変速機入力軸１４に結合し、この変速機入力軸１４はトーショナルダンパ１５を介してエンジン（クランクシャフト）５に結合する。
サンギヤＳ１は、これからエンジンと反対の後方へ延在する中空軸１６を介して内側モータ／ジェネレータＭＧ２（図５参照）に結合し、このモータ／ジェネレータＭＧ２および中空軸１６を遊嵌する中心軸１７を介してサンギヤＳ２を外側モータ／ジェネレータＭＧ１（図５参照）に結合する。
【００２７】
リングギヤＲ１を前記のごとく、車輪駆動系へ回転を出力する出力要素とするため、該リングギヤＲ１の後端にコネクティングメンバ１８を介して出力歯車１９を結合する。
この出力歯車１９は、モータ／ジェネレータケース２の中心に設けた中空固定軸２０上に、軸受２１を介して回転自在に支持し、出力歯車１９からの変速機出力回転が、図示せざるカウンターシャフトおよびファイナルドライブギヤ組を経てディファレンシャルギヤ装置に至り、このディファレンシャルギヤ装置により図示せざる左右駆動輪に分配出力されるものとする。
【００２８】
キャリアＣを前記のごとくブレーキＢＲにより固定可能にするため、キャリアＣの軸線方向中程においてこれから径方向外方へ張り出すよう設けた円環盤３１ｂの外周に、この外周から軸線方向に延在してリングギヤＲ１の外周に被さるブレーキハブ２２を固着し、このブレーキハブ２２とギヤハウジング３との間に上記のブレーキＢＲを介在させる。
このブレーキＢＲは、フロントカバー４に摺動自在に設けたピストン２３により締結作動され、このとき円環盤３１ｂを介してキャリアＣを回転拘束するよう機能するものとする。
【００２９】
なお前記のクラッチＣＬは、クラッチドラム１３内に摺動自在に嵌合したピストン２４により締結作動され、このときクラッチドラム１３およびリングギヤＲ２間を結合して、エンジン５からトーショナルダンパ１５を経由し変速機入力軸１４に達したエンジン回転がリングギヤＲ２に入力されるようにする。
【００３０】
上記の構成になるハイブリッド変速機は、図５の共線図により示すような変速動作を以下のごとくに行う。
先ず前進（正）回転出力状態の時の変速動作を説明するに、図５の共線図にレバーＬＯＷ（ＥＶ）として示すように、クラッチＣＬの解放によりリングギヤＲ２および変速機入力軸１４間を切り離し、また、ブレーキＢＲの締結作動によりキャリアＣを回転拘束した状態で、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動によりこれらから出力を取り出し、エンジンパワーに依存しないでモータ／ジェネレータのみによる最ロー側近辺の変速比での電気（ＥＶ）走行が可能である。
かようにブレーキＢＲの締結によりキャリアＣを回転拘束している場合は、２個のモータ／ジェネレータを最ロー側近辺の変速比で接続した状態となり、電気（ＥＶ）走行で大トルクを発生させることができる。
【００３１】
図５の共線図にレバーＯＤとして示す変速状態は、クラッチＣＬの締結によりリングギヤＲ２および変速機入力軸１４間を結合し、また、ブレーキＢＲの解放によりキャリアＣを自由に回転し得るようにした状態で、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の正回転をできるだけ高めると共にエンジン５（Ｉｎ）の回転速度をできるだけ上昇させて、リングギヤＲ１からの出力（Ｏｕｔ）回転を最大まで上昇させた時の変速状態である。
かようにブレーキＢＲを解放してキャリアＣを回転拘束しない場合、変速機の伝達動力に対し１／３程度のモータ／ジェネレータの容量で動力伝達可能な無段変速機として動作させることができ、車両の燃費を向上することが出来る。
【００３２】
また図５の共線図にレバーＲＥＶとして示す変速状態は、リングギヤＲ１から出力（Ｏｕｔ）へ逆回転が出力される後進（逆）回転出力状態である。
この状態は、クラッチＣＬの解放によりリングギヤＲ２および変速機入力軸１４間を切り離し、また、ブレーキＢＲの締結作動によりキャリアＣを回転拘束した状態で、外側モータ／ジェネレータＭＧ１を正回転出力方向に駆動すると共に内側モータ／ジェネレータＭＧ２を逆回転出力方向に駆動することにより得ることができる。
かように後退走行でブレーキＢＲの締結によりキャリアＣを回転拘束する場合も、２個のモータ／ジェネレータを最ロー側近辺の変速比で接続した状態となり、電気（ＥＶ）走行で大トルクを発生させることができる。
また後退走行中は、ブレーキＢＲの締結によりキャリアＣを回転拘束している状態で、図５から明らかなようにエンジン５を作動させることが可能であるため２個のモータ／ジェネレータに加え、エンジン５からの出力も合わせて用いることで、更に大きな駆動力を発生させることができる。
【００３３】
ところで上記した本実施の形態になる複合遊星歯車列１によれば、これを構成する両遊星歯車組１１，１２が個々にリングギヤＲ１，Ｒ２を具えていて、これらリングギヤＲ１，Ｒ２を出力歯車１９および変速機入力軸１４に連結するための連結部材であるコネクティングメンバ１８およびクラッチＣＬがキャリアＣの軸線方向両側外周に存在しても、キャリアＣの軸線方向両側端蓋３２，３３を相互に結合したキャリア脚柱部３１ａに、図２〜図４につき詳述したごとく径方向外方へ張り出す円環盤３１ｂを設け、これを図１に示すように両遊星歯車組１１，１２間に配置したから、
この円環盤３１ｂが両遊星歯車組１１，１２のリングギヤＲ１，Ｒ２間を経てキャリアＣから径方向外方に張り出すこととなり、この円環盤３１ｂを用いてキャリアＣをブレーキＢＲに連結することができ、当該連結のためのキャリア連結構造がリングギヤＲ１，Ｒ２に係わる連結部材であるコネクティングメンバ１８およびクラッチＣＬを避ける複雑な構造になることがない。
従って、当該連結のための経路を短縮することができて、このキャリア連結構造を小型化および軽量化し得るし、また、円環盤３１ｂがキャリアＣの軸線方向中程から径方向外方へ張り出すだけの簡単な形状であってその加工費が少なくてよく、この点でもコスト上大いに有利である。
【００３４】
また、上記のキャリア連結構造はキャリアＣから径方向外方へ張り出すものであるから、キャリアＣの径方向内側空間を何ら犠牲にすることがなくて、キャリアＣの軸線方向両側端蓋３２，３３間に架設すべきキャリア脚柱部３１ａやキャリア剛性向上用構造物（図示せず）を配置し易くなる。
これがため、２個のリングギヤを具えた複合遊星歯車列の場合は本来なら前記したごとく、これらキャリア脚柱部やキャリア剛性向上用構造物を配置するスペースの確保が困難であるところながら、本実施の形態になる複合遊星歯車列１によれば当該スペースの確保が容易になってキャリアＣの剛性を高めることができる。
【００３５】
本実施の形態になる複合遊星歯車列１においては更に、円環盤３１ｂをキャリア脚柱部３１ａに一体成形により設けたため、
円環盤３１ｂの設置によっても部品点数が増えなくて取り扱いが煩雑になることがないと共に、円環盤３１ｂが複数個のキャリア脚柱部３１ａをそれぞれの軸線方向中程で相互に結合することになって軸線方向両側端蓋３２，３３による相互結合との協働によりキャリアＣの強度を高めることができ、強度を高める必要がない場合はキャリア脚柱部３１ａの小型化が可能である。
【００３６】
本実施の形態になる複合遊星歯車列１においては更に、キャリアＣの軸線方向両側端蓋３２，３３をそれぞれキャリア脚柱部３１ａと別体に構成し、該キャリア脚柱部３１ａの対応する先端に取着したため、
キャリアＣの軸線方向両側端蓋３２，３３を簡易な形状となし得てプレス加工で容易に生産可能となり生産性の向上を図ることができる。
また、キャリアＣの軸線方向両側端蓋３２，３３と、これら端蓋３２，３３を取着するキャリア脚柱部３１ａの先端との間に、該端蓋の取り付け位置が規定されるよう相互に嵌り合う凹凸部３４を設けたため、
キャリア脚柱部３１ａに対する軸線方向両側端蓋３２，３３の組み付けが容易になると共に軸線方向両側端蓋３２，３３の溶接時における位置決め精度が向上して高品質な複合遊星歯車列を造ることができる。
【００３７】
なお、上記のような複合遊星歯車列１を用いて図１に示すごとくに構成した本実施の形態になるハイブリッド変速機においては、ロングピニオンＰのみをピニオンとして有する第１の遊星歯車組１１の第１サンギヤＳ１および第１リングギヤＲ１、ロングピニオンＰに噛合したショートピニオン（図示せず）をもピニオンとして有する第２の遊星歯車組１２の第２サンギヤＳ２および第２リングギヤＲ２、並びにロングピニオンＰおよびショートピニオン（図示せず）に共通なキャリアＣのうち、第２リングギヤＲ２には主動力源であるエンジン５からの入力を結合し、第１リングギヤＲ１には車輪駆動系への出力Ｏｕｔを結合し、第１サンギヤＳ１および第２サンギヤＳ２には個々のモータ／ジェネレータＭＧ２，ＭＧ１を結合し、キャリアＣを、これに設けた前記円環盤３１ｂを介してブレーキＢＲにより制動可能としたから、
キャリアＣから両遊星歯車組１１，１２のリングギヤＲ１，Ｒ２間を経て径方向外方に張り出す円環盤３１ｂによりキャリアＣおよびブレーキＢＲ間を連結することとなり、従って、当該キャリア連結構造に第１リングギヤＲ１に係わる車輪駆動系（コネクティングメンバ１８および出力歯車１９）が邪魔されることがない。
このため、第１リングギヤＲ１に係わる車輪駆動系（コネクティングメンバ１８および出力歯車１９）を変速機出力部の内周に通す必要がなくなってその簡易化を実現することができ、複合遊星歯車列１自身による前記の作用効果と相まってコスト上の有利性を大いに享受できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態になる複合遊星歯車列を用いて構成したハイブリッド変速機のギヤ部を示す一部詳細展開断面図である。
【図２】同実施の形態になる複合遊星歯車列のキャリアを示す斜視図である。
【図３】同キャリアの軸線方向中央部分を成すキャリア本体の斜視図である。
【図４】同キャリアを軸線方向に分解して示す側面図である。
【図５】図１に示すハイブリッド変速機の共線図である。
【符号の説明】
１ 複合遊星歯車列
２ モータ／ジェネレータケース
３ ギヤハウジング
４ フロントカバー
５ エンジン（主動力源）
Ｐ 段付きロングピニオン
１１ シングルピニオン遊星歯車組（第１の遊星歯車組）
１２ ダブルピニオン遊星歯車組（第２の遊星歯車組）
ＣＬ クラッチ
１３ クラッチドラム
１４ 変速機入力軸
１５ トーショナルダンパ
１６，１７ モータ／ジェネレータ軸
１８ コネクティングメンバ
１９ 出力歯車
２２ ブレーキハブ
Ｓ１ 第１サンギヤ
Ｓ２ 第２サンギヤ
Ｒ１ 第１リングギヤ
Ｒ２ 第２リングギヤ
Ｃ キャリア
３１ キャリア本体
３１ａ キャリア脚柱部
３１ｂ 円環盤
３２，３３ 軸線方向端蓋
３２ａ，３３ａ ピニオン支承透孔
３４ 位置決め凹凸部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a compound planetary gear train for a hybrid transmission suitable for a hybrid vehicle equipped with a plurality of power sources such as an engine and a motor, and a configuration that enables a continuously variable transmission operation to be performed using the same. And a hybrid transmission.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a compound planetary gear train for a hybrid transmission, for example, as described in Patent Document 1, two planetary gear sets are provided coaxially side by side,
A pinion meshed with at least the ring gear of one planetary gear set is used as a long pinion common to both planetary gear sets,
The short pinion meshed only with the sun gear of the other planetary gear set is also meshed with the common long pinion,
A compound planetary gear train in which the long pinion and the short pinion are rotatably supported on a common carrier is known.
[0003]
This compound planetary gear train is of a type in which a ring gear is only one ring gear common to both planetary gear sets,
Carrier pillars to be installed between the axially opposite end lids of the carrier that rotatably support both ends of the short pinion and the long pinion are arranged near the outer periphery of the short pinion, and provided for the long pinion that does not mesh with the short pinion. In the outer peripheral area, a structure for improving the rigidity of the carrier and a connecting portion with another rotating member are arranged and provided.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-130392
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional compound planetary gear train has a structure suitable for a compound planetary gear train in which the ring gear is only one common to both planetary gear sets, and the compound planetary gear train in which both planetary gear sets individually have ring gears. In the case of a row, there is a problem that the above configuration cannot be adopted.
[0006]
Here, in the case of a compound planetary gear train in which both planetary gear sets individually have ring gears, it is necessary to make the short pinion larger in diameter than the long pinion and mesh with both the sun gear and the ring gear. As described above, there is no space for arranging the carrier pillars, and the configuration using the conventional compound planetary gear train described above cannot be adopted.
[0007]
In the case of a compound planetary gear train in which both planetary gear sets individually include a ring gear, a ring gear is present in the outer peripheral region of the long pinion that does not mesh with the short pinion, and a structure for improving carrier rigidity in the region, A connection portion with another rotating member cannot be arranged, and in this regard, the configuration using the above-described conventional compound planetary gear train cannot be adopted.
[0008]
When both planetary gear sets are compound planetary gear trains individually provided with ring gears, connecting members for connecting these ring gears to the rotating member may be present on both outer sides in the axial direction of the carrier. In this case, there is also a problem that the connecting structure for connecting the carrier to the rotating member has a complicated structure while avoiding the connecting member.
[0009]
The present invention is applicable to a case where both planetary gear sets are compound planetary gear trains each including a ring gear, that is, a connecting member for connecting these ring gears to a rotating member is present on both outer circumferences in the axial direction of the carrier. Also, by providing a circular disk that projects radially outward from the carrier through the space between these ring gears and using this, the connecting structure for connecting the carrier to the rotating member has a complicated structure that avoids the above-described connecting member. So that you do not
In addition, another object of the present invention is to provide a compound planetary gear train in which a carrier pillar portion and a structure for improving the rigidity of a carrier to be installed between both end covers in the axial direction of the carrier can be easily arranged.
[0010]
The present invention also provides a hybrid transmission using such a composite planetary gear train, so that the output transmission system of the transmission can be used even though both planetary gear sets use a composite planetary gear train having individual ring gears. It is another object of the present invention to provide a hybrid transmission that simplifies the transmission by eliminating the need to pass through the inner periphery of the transmission output unit.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
For the former purpose, first the compound planetary gear train according to the invention according to claim 1 comprises:
A composite planetary gear train having the same long pinion and short pinion rotatably supported by a common carrier as described above, and both planetary gear sets having individual ring gears and having two ring gears. The basic premise of
An annular annular disk that protrudes radially outward is provided on a carrier pillar portion in which both axial end covers of the carrier that rotatably support both ends of the short pinion and the long pinion are connected to each other. The disc is arranged so as to be located between the two planetary gear sets.
[0012]
Further, for the latter purpose, a hybrid transmission according to the present invention described in claim 5 is configured as follows using the compound planetary gear train.
That is, the first sun gear and the first ring gear of the first planetary gear set having only the common long pinion as the pinion, the second sun gear of the second planetary gear set having the short pinion meshed with the long pinion as the pinion, and Among the carriers common to the second ring gear and the long pinion and the short pinion, the input from the main power source is connected to the second ring gear, and the output to the wheel drive system is connected to the first ring gear. An individual motor / generator is connected to the sun gear and the second sun gear, and the carrier can be braked by the brake through the annular disk provided on the carrier.
[0013]
【The invention's effect】
According to the compound planetary gear train according to the present invention, the two planetary gear sets constituting the compound planetary gear train individually include ring gears, and the connecting member for connecting the ring gears to the rotating member is the axis of the carrier. Even if it is present on the outer periphery on both sides in the direction, a circular disk projecting outward in the radial direction is provided on the carrier pillar connecting the both end covers in the axial direction of the carrier to each other, and this is disposed between the two planetary gear sets. From
The disc extends radially outward from the carrier through the ring gears of the two planetary gear sets, and the carrier can be connected to the rotating member using the disc, and the carrier for the connection can be used. The connecting structure does not have a complicated structure that avoids the connecting member related to the ring gear.
Therefore, the path for the connection can be shortened, and the carrier connection structure can be reduced in size and weight. In addition, the above-mentioned disc can be extended radially outward from the center in the axial direction of the carrier. The shape is simple enough to be put out, and the processing cost may be small. In this respect, it is very advantageous in cost.
[0014]
In addition, since the above-described carrier coupling structure projects radially outward from the carrier, the carrier connecting structure should be installed between the axially opposite side end covers without sacrificing the radially inner space of the carrier at all. It becomes easy to arrange the carrier pillar and the structure for improving the carrier rigidity.
For this reason, in the case of a compound planetary gear train having two ring gears, as described above, it is difficult to secure a space for disposing the carrier pillars and the structure for improving the carrier rigidity. According to the compound planetary gear train, the space can be easily secured and the rigidity of the carrier can be increased.
[0015]
According to the hybrid transmission according to the fifth aspect of the present invention, the first sun gear and the first ring gear of the first planetary gear set having only the long pinion as the pinion, and the short pinion meshed with the long pinion as the pinion. Of the carrier common to the second sun gear and the second ring gear of the second planetary gear set and the long pinion and the short pinion, the input from the main power source is connected to the second ring gear, and the first ring gear is driven by the wheel drive. Since the output to the system is coupled, the first sun gear and the second sun gear are coupled to individual motors / generators, and the carrier can be braked by the brake via the circular disk provided on the carrier.
The carrier and the brake are connected by a circular disk projecting radially outward from the carrier through the ring gears of the two planetary gear sets, so that the carrier connection structure has a wheel drive system (transmission) related to the first ring gear. Output transmission system) is not disturbed.
For this reason, it is not necessary to pass the wheel drive system (output transmission system of the transmission) related to the first ring gear through the inner periphery of the transmission output portion, and the simplification can be realized. The advantage of cost can be greatly enjoyed in combination with the effect of the invention.
[0016]
According to the hybrid transmission of the present invention, when the brake is released and the carrier is not restricted, the continuously variable transmission capable of transmitting power with a motor / generator capacity of about 1/3 of the transmission power of the transmission. And can improve the fuel efficiency of the vehicle.
On the other hand, when the carrier is rotationally constrained by the application of the brake, the two motors / generators are connected at a speed ratio near the lowest side, and a large torque is generated in both forward and backward electric (EV) traveling. can do.
Also, while the vehicle is traveling backward, the main power source can be operated while the carrier is rotationally restrained by the application of the brake. Therefore, in addition to the two motors / generators, the output from the main power source is also added. By using this, a larger driving force can be generated.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partially exploded cross-sectional view of a gear transmission of a hybrid transmission constituted by using a compound planetary gear train 1 according to an embodiment of the present invention. It is configured as a transaxle for FF vehicles.
[0018]
In the figure, reference numeral 2 denotes a motor / generator case, 3 denotes a gear housing connected to the front end of the motor / generator case 2, and 4 denotes a front cover for closing a front end opening of the gear housing 3.
The compound planetary gear train 1 is housed in an empty space in the gear housing 3 sandwiched between the motor / generator case 2 and the front cover 4, and an engine (main power) is provided on the right side in the axial direction (left and right directions in the drawing). 5) (only the crankshaft is visible) and house two coaxially arranged internal / external motors / generators (not shown) in the motor / generator case 2 on the left side.
The compound planetary gear train 1, the engine 5, and the internal / external motor / generator (not shown) are coaxially arranged on the transmission main axis O1.
[0019]
The compound planetary gear train 1 is configured by coaxially juxtaposing a single pinion type first planetary gear set 11 and a double pinion type second planetary gear set 12 sharing a stepped long pinion P, and a first planetary gear set. The set 11 is arranged on the side far from the engine 5 with respect to the second planetary gear set 12.
The first planetary gear set 11 is a single pinion planetary gear set in which a large-diameter gear portion of a stepped long pinion P is meshed with a first sun gear S1 and a first ring gear R1, respectively.
The second planetary gear set 12 includes a short pinion (not shown) meshed with the second sun gear S2 and the second ring gear R2, respectively, and a double pinion meshed with the short pinion with the small-diameter gear portion of the stepped long pinion P. A planetary gear set.
Then, all of the stepped long pinion P and the short pinion (not shown) are rotatably supported by the common carrier C.
[0020]
The carrier C has a structure as shown in FIG. 2 as a whole and includes a carrier body 31 forming a central portion in the axial direction as shown in FIG. 3, and left and right end covers 32 and 33 on both sides in the axial direction. The left and right end covers 32, 33 are coaxially opposed as shown in FIG. 4, and the left and right end covers 32, 33 are attached to both sides of the carrier main body 31 by welding or the like, as shown in FIG.
[0021]
As shown in FIG. 2, the left and right end covers 32, 33 are formed with through holes 32a, 33a which are aligned with each other, and SH (in which the long pinion P and the short pinion are rotatably supported in the aligned through holes 32a, 33a). (See FIG. 1).
As shown in FIGS. 2 to 4, the carrier body 31 includes a plurality of (three in the figure) carrier pillars 31a which connect the left and right end covers 32, 33 to each other at equal intervals in the circumferential direction. The left and right end covers 32, 33 are welded to the front ends on both sides of the carrier pillar 31a.
[0022]
Between the ends of both ends of each carrier pillar 31a and the left and right end covers 32, 33, there are provided concave and convex portions 34 for defining the rotational and axial mounting positions of the left and right end covers 32, 33. When welding the left and right end covers 32 and 33 to the both ends of the pillar 31a, the left and right end covers 32 and 33 are accurately positioned.
The carrier pillar 31a is further integrally formed with a common annular flange-shaped disc 31b projecting radially outward from the outer peripheral surface of the carrier pillar 31a. As shown in (1), it is arranged at an axial position such that it is located between the first and second planetary gear sets 11 and 12.
[0023]
The compound planetary gear train 1 having the above-described configuration has five rotating members of the sun gear S1, the sun gear S2, the ring gear R1, the ring gear R2, and the carrier C as main elements, and the rotation of two of the five members. When the speed is determined, a two-degree-of-freedom differential is determined in which the rotational speed of the other members is determined.
The order of the rotational speeds of the five rotating members is, as shown in the alignment chart of FIG. 5, the order of the sun gear S2, the ring gear R2, the carrier C, the ring gear R1, and the sun gear S1.
[0024]
Of the inner / outer motor / generator (not shown) housed coaxially in the case 2 of FIG. 1, the inner motor / generator includes an inner rotor rotatably supported by the case 2 and a case 2 surrounding the inner rotor. Consists of a fixed annular common stator,
The outer motor / generator is disposed so as to surround the above-mentioned common stator, and is rotatably supported by the case 2 and includes an outer rotor and the common stator.
Here, the internal / external motor / generator functions as a motor that outputs a rotation in a direction corresponding to the supplied current when the motor side is supplied as a load and at a speed (including stop) according to the supplied current, When a current is applied as a load on the generator side, the generator functions as a generator that generates electric power according to the rotation due to external force.
[0025]
The five rotating members of the compound planetary gear train 1 are arranged in the order of rotational speed, that is, as shown in the alignment chart of FIG. 5, but in the order of the sun gear S2, the ring gear R2, the carrier C, the ring gear R1, and the sun gear S1. The outer motor / generator MG1 (outer rotor), the input (In) from the engine 3, which is the main power source, the brake BR, the output to the wheel drive system (Out), and the inner motor / generator MG2 (inner rotor) are connected.
[0026]
This coupling will be described in detail below with reference to FIG. 1. In order to use the ring gear R2 as an input element to which the engine rotation is input as described above, the ring gear R2 is connected to the clutch CL and the clutch drum 13 disposed therearound. The transmission input shaft 14 is connected to the engine (crankshaft) 5 via a torsional damper 15.
The sun gear S1 is coupled to an inner motor / generator MG2 (see FIG. 5) via a hollow shaft 16 extending rearward from the engine, and a central shaft 17 into which the motor / generator MG2 and the hollow shaft 16 are loosely fitted. Is connected to the outer motor / generator MG1 (see FIG. 5).
[0027]
As described above, in order to make the ring gear R1 an output element for outputting rotation to the wheel drive system, an output gear 19 is connected to the rear end of the ring gear R1 via a connecting member 18.
The output gear 19 is rotatably supported via a bearing 21 on a hollow fixed shaft 20 provided at the center of the motor / generator case 2, and the output rotation of the transmission from the output gear 19 is transmitted to a counter shaft (not shown). And a final drive gear set to reach a differential gear device, which distributes and outputs the left and right drive wheels (not shown).
[0028]
In order to make the carrier C fixable by the brake BR as described above, the carrier C extends around the center of the carrier C in the axial direction on the outer periphery of the annular disk 31b provided so as to project radially outward. Then, the brake hub 22 covering the outer periphery of the ring gear R1 is fixed, and the brake BR is interposed between the brake hub 22 and the gear housing 3.
The brake BR is actuated by a piston 23 slidably provided on the front cover 4, and at this time functions to restrain the carrier C from rotating via the circular disk 31b.
[0029]
The clutch CL is actuated by a piston 24 slidably fitted in the clutch drum 13. At this time, the clutch CL connects the clutch drum 13 and the ring gear R2 to the engine 5 via the torsion damper 15. The engine rotation reaching the transmission input shaft 14 is input to the ring gear R2.
[0030]
The hybrid transmission having the above configuration performs a shift operation as shown by the alignment chart in FIG. 5 as follows.
First, the shift operation in the forward (forward) rotation output state will be described. As shown in the alignment chart of FIG. 5 as a lever LOW (EV), the release of the clutch CL causes the connection between the ring gear R2 and the transmission input shaft 14 to occur. In a state where the carrier C is rotationally constrained by the disengagement and the engagement operation of the brake BR, the output is taken out from these by driving the motor / generators MG1 and MG2, and the vicinity of the lowermost side by only the motor / generator without depending on the engine power. Electric (EV) traveling at a gear ratio is possible.
When the carrier C is rotationally constrained by the engagement of the brake BR, the two motors / generators are connected at a speed ratio near the lowest side, and a large torque is generated in electric (EV) traveling. be able to.
[0031]
The shift state shown as the lever OD in the alignment chart of FIG. 5 is such that the ring gear R2 and the transmission input shaft 14 are connected by engaging the clutch CL, and the carrier C can be freely rotated by releasing the brake BR. In this state, the forward rotation of the motor / generators MG1 and MG2 is increased as much as possible and the rotation speed of the engine 5 (In) is increased as much as possible to increase the output (Out) rotation from the ring gear R1 to the maximum. It is.
When the brake BR is released and the carrier C is not restrained in rotation as described above, the transmission can be operated as a continuously variable transmission capable of transmitting power with a motor / generator capacity of about 1/3 of the transmission power of the transmission. The fuel efficiency of the vehicle can be improved.
[0032]
The gear shift state shown as the lever REV in the alignment chart of FIG. 5 is a reverse (reverse) rotation output state in which reverse rotation is output from the ring gear R1 to the output (Out).
In this state, the ring gear R2 and the transmission input shaft 14 are disconnected by releasing the clutch CL, and the outer motor / generator MG1 is driven in the forward rotation output direction with the carrier C being rotationally restrained by the engagement operation of the brake BR. And the inner motor / generator MG2 is driven in the reverse rotation output direction.
Even when the carrier C is rotationally restrained by the application of the brake BR in reverse traveling, the two motors / generators are connected at a speed ratio near the lowest side, and a large torque is generated in electric (EV) traveling. Can be done.
In addition, during the backward running, the engine 5 can be operated in a state in which the carrier C is rotationally restrained by the application of the brake BR, so that the engine 5 can be operated as apparent from FIG. A greater driving force can be generated by using the output from 5 in combination.
[0033]
By the way, according to the compound planetary gear train 1 according to the present embodiment described above, the two planetary gear sets 11 and 12 constituting the compound planetary gear train 1 are individually provided with ring gears R1 and R2, and these ring gears R1 and R2 are connected to the output gear Even if the connecting member 18 and the clutch CL, which are connecting members for connecting to the transmission input shaft 14, are present on the outer periphery of both sides in the axial direction of the carrier C, the two axial end covers 32, 33 of the carrier C are connected to each other. As described in detail with reference to FIGS. 2 to 4, a circular disk 31b projecting radially outward is provided on the carrier pillar 31a, which is disposed between the two planetary gear sets 11, 12 as shown in FIG. Since the,
The disc 31b projects radially outward from the carrier C via the ring gears R1 and R2 of the planetary gear sets 11 and 12, and the carrier C is connected to the brake BR using the disc 31b. Therefore, the carrier connection structure for the connection does not have a complicated structure that avoids the connecting member 18 and the clutch CL, which are connection members related to the ring gears R1 and R2.
Therefore, the path for the connection can be shortened, and the carrier connection structure can be reduced in size and weight. In addition, the circular disk 31b extends radially outward from the center of the carrier C in the axial direction. The shape is simple enough to be put out, and the processing cost may be small. In this respect, it is very advantageous in cost.
[0034]
In addition, since the above-described carrier coupling structure projects radially outward from the carrier C, the radially inner space of the carrier C is not sacrificed at all. It becomes easy to arrange the carrier pillar 31a and the structure (not shown) for improving the carrier rigidity to be installed between the members 33.
Therefore, in the case of a compound planetary gear train having two ring gears, as described above, it is difficult to secure a space for arranging the carrier pillars and the structure for improving the carrier rigidity. According to the compound planetary gear train 1 having the form (1), the space can be easily secured, and the rigidity of the carrier C can be increased.
[0035]
In the compound planetary gear train 1 according to the present embodiment, since the annular disk 31b is further provided on the carrier pillar 31a by integral molding,
The installation of the circular disk 31b does not increase the number of components and does not complicate the handling, and the circular disk 31b couples the plurality of carrier pillars 31a to each other in the middle of each axial direction. Thus, the strength of the carrier C can be increased in cooperation with the mutual coupling by the axially opposite side end covers 32 and 33, and when it is not necessary to increase the strength, the carrier pillar 31a can be downsized.
[0036]
In the compound planetary gear train 1 according to the present embodiment, furthermore, the both ends 32 and 33 in the axial direction of the carrier C are formed separately from the carrier pillar 31a, respectively, and the corresponding tip of the carrier pillar 31a. Was attached to
The both end covers 32, 33 in the axial direction of the carrier C can be formed in a simple shape, and can be easily produced by press working, so that productivity can be improved.
In addition, between the end covers 32, 33 on both sides in the axial direction of the carrier C and the tip of the carrier pillar 31a to which the end covers 32, 33 are attached, the end covers are mutually fixed so that the attachment position of the end covers is defined. Since the fitting concave and convex portions 34 are provided,
The axial end covers 32, 33 can be easily assembled to the carrier pillar 31a, and the positioning accuracy at the time of welding the axial end covers 32, 33 can be improved to produce a high-quality compound planetary gear train. it can.
[0037]
In the hybrid transmission according to the present embodiment configured as shown in FIG. 1 using the compound planetary gear train 1 as described above, the first planetary gear set 11 having only the long pinion P as the pinion is provided. The first sun gear S1 and the first ring gear R1, the second sun gear S2 and the second ring gear R2 of the second planetary gear set 12 also having a short pinion (not shown) meshed with the long pinion P, and the long pinion P Of the carrier C common to the short pinion (not shown), the input from the engine 5 which is the main power source is coupled to the second ring gear R2, and the output Out to the wheel drive system is coupled to the first ring gear R1. The first sun gear S1 and the second sun gear S2 are connected to individual motor / generators MG2 and MG1, respectively. The C, from the possible braking by a brake BR through the annular plate 31b provided thereto,
The carrier C and the brake BR are connected by a circular disk 31b extending radially outward from the carrier C via the ring gears R1 and R2 of the two planetary gear sets 11 and 12, so that the carrier connecting structure has The wheel drive system (the connecting member 18 and the output gear 19) related to the one ring gear R1 is not obstructed.
For this reason, it is not necessary to pass the wheel drive system (the connecting member 18 and the output gear 19) relating to the first ring gear R1 through the inner periphery of the transmission output portion, which can be simplified, and the compound planetary gear train 1 can be realized. The cost advantage can be greatly enjoyed in combination with the above-mentioned effects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially detailed expanded sectional view showing a gear portion of a hybrid transmission constituted by using a compound planetary gear train according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a carrier of the compound planetary gear train according to the embodiment.
FIG. 3 is a perspective view of a carrier main body that forms a central portion in the axial direction of the carrier.
FIG. 4 is a side view showing the carrier disassembled in the axial direction.
FIG. 5 is an alignment chart of the hybrid transmission shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1 Compound planetary gear train
2 Motor / generator case
3 Gear housing
4 Front cover
5 Engine (main power source)
P Stepped long pinion
11 Single pinion planetary gear set (first planetary gear set)
12 Double pinion planetary gear set (second planetary gear set)
CL clutch
13 Clutch drum
14 Transmission input shaft
15 Torsional damper
16, 17 Motor / generator shaft
18 connecting members
19 Output gear
22 brake hub
S1 First sun gear
S2 Second sun gear
R1 First ring gear
R2 Second ring gear
C carrier
31 Carrier body
31a Carrier pillar
31b circular disk
32,33 Axial end cover
32a, 33a Pinion bearing through hole
34 Positioning unevenness
