JP2007290677A - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

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JP2007290677A
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英明 駒田
Yukihiko Ideshio
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亨 松原
Takashi Ota
隆史 太田
Hiroyuki Shibata
寛之 柴田
Hidehiro Oba
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Abstract

【課題】変速比の広範囲に亘り、動力伝達効率を向上させることの可能なハイブリッド駆動装置を提供する。
【解決手段】第１の回転要素７および第２の回転要素４および第３の回転要素５を有する歯車機構３が設けられ、第１の駆動力源２および第２の駆動力源ＭＧ１および第３の駆動力源ＭＧ２が歯車機構３の各要素に連結されており、歯車機構３の変速比を変更可能であり、歯車機構３の出力要素から出力された動力が伝達される被駆動部材１８が設けられ、第２の駆動力源ＭＧ１を被駆動部材１８に接続する第１の動力伝達経路９が設けられ、第３の駆動力源ＭＧ２を被駆動部材１８に接続する第２の動力伝達経路１７が設けられているハイブリッド駆動装置において、第１の動力伝達経路９または第２の動力伝達経路１７の少なくとも一方に、変速機１９が設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の駆動力源が、差動可能な歯車機構の回転要素および車輪に対して動力伝達可能に連結されているハイブリッド駆動装置に関するものである。
従来、複数の駆動力源として内燃機関およびモータ・ジェネレータを搭載したハイブリッド車が知られており、このようなハイブリッド車においては、エンジンおよびモータ・ジェネレータの持つ特性を生かしつつ、燃費を向上し、かつ、排気ガスの低減を図ることが可能である。このように、複数の駆動力源として内燃機関およびモータ・ジェネレータを有するハイブリッド車の一例が、特許文献１に記載されている。
この特許文献１に記載されているハイブリッド車は、エンジンおよび第１モータ・ジェネレータおよび第２モータ・ジェネレータを有している。また、これらのエンジンおよび第１モータ・ジェネレータおよび第２モータ・ジェネレータが連結される動力分配機構が設けられている。この動力分配機構は遊星歯車機構により構成されており、反力要素であるサンギヤが前記第１モータ・ジェネレータに連結され、入力要素であるキャリヤがエンジンに連結され、出力要素であるリングギヤが第１中間軸に連結されている。この第１中間軸からアクスル軸に至る経路にはクラッチが設けられている。一方、前記第２モータ・ジェネレータは、減速機を介して第１中間軸ギヤに連結されている、この減速機は遊星歯車機構により構成されており、そのサンギヤに第２モータ・ジェネレータが連結され、リングギヤが第１中間軸に連結され、キャリヤが固定されている。さらに前記第１モータ・ジェネレータには第２中間軸が連結されており、その第２中間軸から前記アクスル軸に至る経路にはクラッチが設けられている。そして、２つのクラッチの係合・解放を制御することにより、前記動力分配機構のサンギヤ（反力要素）またはリングギヤ（出力要素）を、前記アクスル軸に対して選択的に連結することができる。その結果、動力循環状態などの動力伝達損失の大きい状態が回避されると記載されている。なお、内燃機関および第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータを搭載したハイブリッド車は、特許文献２にも記載されている。
特開２００５−１２５８７６号公報 特開２００５−１５５８９１号公報
しかしながら、上記の特許文献１に記載されているハイブリッド車においては、より広範囲な走行領域（変速比の制御範囲）にて動力伝達効率を向上させる必要があった。
この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、第１の駆動力源の回転数と被駆動部材との回転数との比である変速比の広範囲に亘り、動力伝達効率を向上させることの可能なハイブリッド駆動装置を提供することを目的としている。
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、差動回転可能に連結された第１の回転要素および第２の回転要素および第３の回転要素を有する歯車機構が設けられ、第１の駆動力源が前記第１の回転要素に連結され、第２の駆動力源が前記第２の回転要素に連結され、第３の駆動力源が前記第３の回転要素に連結されており、前記歯車機構のいずれかの要素から出力された動力を車輪に伝達する被駆動部材が設けられており、前記第２の駆動力源および前記第２の回転要素を前記被駆動部材に対して動力伝達可能に接続する第１の動力伝達経路が設けられ、前記第３の駆動力源および前記第３の回転要素を前記被駆動部材に対して動力伝達可能に接続する第２の動力伝達経路が設けられているハイブリッド駆動装置において、前記第１の動力伝達経路または前記第２の動力伝達経路の少なくとも一方に、変速機が設けられていることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記第１の動力伝達経路および前記第２の動力伝達経路の両方に、前記変速機がそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記変速機は、前記第２の回転要素および前記第２の駆動力源に連結された第１の中間回転部材と、前記第３の回転要素および前記第３の駆動力源に連結された第２の中間回転部材とを有しており、前記第１の中間回転部材および第２の中間回転部材が同軸上に配置され、前記第１の中間回転部材および第２の中間回転部材の回転軸線と、前記被駆動部材の回転軸線とが平行に配置されているとともに、前記第１の中間回転部材および前記第２の中間回転部材を、前記被駆動部材に連結する伝動装置が設けられていることを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの構成に加えて、前記歯車機構を構成する前記第１の回転要素および前記第２の回転要素および前記第３の回転要素には、同軸上に配置されたサンギヤおよびリングギヤと、このサンギヤおよびリングギヤに噛合されたピニオンギヤを自転かつ、公転可能に支持するキャリヤとが含まれることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項４の構成に加えて、前記伝動装置は、前記第１の中間回転部材および前記第２中間回転部材に設けられた駆動ギヤと、前記被駆動部材に設けられた従動ギヤとを噛合して構成されており、前記第２の回転要素がサンギヤであり、このサンギヤと前記駆動ギヤとが同軸上に配置されていることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項４または５の構成に加えて、前記第３の回転要素がリングギヤであり、そのリングギヤの外側を取り囲むように、前記第３の駆動力源が環状に設けられていることを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかの構成に加えて、前記歯車機構は、前記第１の回転要素が入力要素となり、前記第２の回転要素のおよび第３の回転要素のいずれか一方が反力要素となり、かつ、他方が出力要素となり、前記第１の回転要素と前記第２の回転要素と前記第３の回転要素との差動作用により、前記入力要素となる回転要素と、前記出力要素となる回転要素との間における変速比を無段階に変更可能に構成されていることを特徴とするものである。
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかの構成に加えて、前記歯車機構は、同軸上に配置されたサンギヤおよびリングギヤと、このサンギヤおよびリングギヤに噛合するピニオンギヤを保持するキャリヤとを有するシングルピニオン式の遊星歯車機構により構成されており、前記第１の回転要素は前記キャリヤであり、前記第２の回転要素は前記サンギヤであり、前記第３の回転要素は前記リングギヤであり、前記変速機は、第１の中間回転部材および第２の中間回転部材を有しており、前記第１の中間回転部材が前記サンギヤに連結され、前記第２の中間回転部材が前記リングギヤに連結されているとともに、前記第１の中間回転部材に設けられた複数の第１駆動ギヤと前記被駆動部材に設けられた複数の第１従動ギヤとを噛合させて、前記第１の動力伝達経路が構成されており、前記第２の中間回転部材に設けられた複数の第２駆動ギヤと前記被駆動部材に設けられた複数の第２従動ギヤとを噛合させて、前記第２の動力伝達経路が構成されており、前記第１の動力伝達経路に設けられた変速機は、前記複数の第１駆動ギヤのいずれかを前記複数の第１従動ギヤのいずれかに接続する第１のクラッチ機構を有し、前記第２の動力伝達経路に設けられた変速機は、前記複数の第２駆動ギヤのいずれかを前記複数の第２従動ギヤのいずれかに接続する第２のクラッチ機構を有することを特徴とするものである。
請求項９の発明は、請求項１ないし７のいずれかの構成に加えて、前記歯車機構は、同軸上に配置されたサンギヤおよびリングギヤと、前記サンギヤに噛合された第１ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤおよび前記リングギヤに噛合された第２ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤおよび前記第２ピニオンギヤを支持するキャリヤとを有するダブルピニオン式の遊星歯車機構により構成されており、前記第１の回転要素は前記リングギヤであり、前記第２の回転要素は前記サンギヤであり、前記第３の回転要素は前記キャリヤであり、前記変速機は、第１の中間回転部材および第２の中間回転部材を有しており、前記第１の中間回転部材が前記サンギヤに連結され、前記第２の中間回転部材が前記キャリヤに連結されているとともに、前記第１の中間回転部材に設けられた複数の第１駆動ギヤと、前記被駆動部材に設けられた複数の第１従動ギヤとを噛合させて、前記第１の動力伝達経路が構成されており、前記第２の中間回転部材に設けられた複数の第２駆動ギヤと、前記被駆動部材に設けられた複数の第２従動ギヤとを噛合させて、前記第２の動力伝達経路が構成されており、前記第１の動力伝達経路に設けられた変速機は、前記複数の第１駆動ギヤのいずれかを前記複数の第１従動ギヤのいずれかに対して接続する第１のクラッチ機構を有し、前記第２の動力伝達経路に設けられた変速機は、前記複数の第２駆動ギヤのいずれかを前記複数の第２従動ギヤのいずれかに対して接続する第２のクラッチ機構を有することを特徴とするものである。
請求項１０の発明は、請求項１ないし９のいずれかの構成に加えて、前記歯車機構の入力要素と出力要素との間の変速比を制御して、前記第１の駆動力源の回転数と前記被駆動部材の回転数との間における変速比を制御する場合に、前記歯車機構の変速比の制御と並行して前記変速機の変速比の制御を実行することにより、前記第１の駆動力源の回転数と前記被駆動部材の回転数との間における変速比の制御範囲が異なる複数の駆動モードを選択的に切り替え可能であるとともに、前記第１の駆動力源の回転数を一定に維持して前記複数の駆動モードを切り替える第１のモード切替態様を選択するモード切替態様選択手段を有していることを特徴とするものである。
請求項１１の発明は、請求項１０の構成に加えて、前記モード切替態様選択手段は、前記第１の駆動力源の出力の高低を判断し、その判断結果に基づいて前記第１のモード切替態様を選択する手段を含むことを特徴とするものである。
請求項１２の発明は、請求項１１の構成に加えて、前記モード切替態様選択手段は、前記第１の駆動力源の回転数を上昇させて前記複数の駆動のモードを切り替える特性を備えた第２のモード切替態様を選択可能であり、前記第１の駆動力源が高出力である場合は、前記第１のモード切替態様を選択する一方、前記第１の駆動力源が低出力である場合は、前記第２のモード切替態様を選択する手段を含むことを特徴とするものである。
請求項１３の発明は、請求項２ないし１０のいずれかの構成に加えて、前記第１の動力伝達経路に第１の変速機が設けられ、かつ、前記第２の動力伝達経路に第２の変速機が設けられており、前記第１の変速機で選択される変速比と、前記第２の変速機で選択される変速比とが異なり、前記第１の駆動力源と前記第１の回転要素との間、または前記第２の駆動力源と前記第２の回転要素との間、または前記第３の駆動力源と前記第３の回転要素との間のいずれか一箇所に第３のクラッチ機構が設けられていることを特徴とするものである。
請求項１の発明によれば、車両の走行領域の広範囲に亘り、具体的には、前記駆動装置の変速比の広範囲に亘り、前記動力伝達効率を向上させることができる。
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、前記第２の回転要素が反力要素となり、かつ、前記第２の駆動力源で回生制御して得たエネルギを前記第３の駆動力源に供給する場合、または、前記第３の回転要素が反力要素となり、かつ、前記第３の駆動力源で回生制御して得たエネルギを前記第２の駆動力源に供給する場合のいずれにおいても、前記駆動装置の変速比の制御範囲を変更できる。したがって、前記動力伝達効率を向上させることの可能な前記駆動装置の変速比の制御範囲が、一層広くなる。
請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる他に、前記第２の回転要素が出力要素となった場合は、この第２の回転要素から出力された動力が第１の中間回転部材に伝達され、この第１の中間回転部材の動力が、第１駆動ギヤおよび第１従動ギヤを経由して前記被駆動部材に伝達される。これに対して、前記第３の回転要素が出力要素となった場合は、この第３の回転要素から出力された動力が第２の中間回転部材に伝達され、この第２の中間回転部材の動力が、第２駆動ギヤおよび第２従動ギヤを経由して前記被駆動部材に伝達される。さらに、前記第１の中間回転部材および第２の中間回転部材の回転軸線と、前記被駆動部材の回転軸線とが平行に配置されているため、回転軸線方向で駆動装置を小型化することができる。
請求項４の発明においても、請求項１ないし３のいずれかの発明と同様の効果を得られる。
請求項５の発明によれば、請求項４の発明と同様の効果を得られる他に、回転軸線を中心とする半径方向で駆動装置を小型化することができる。
請求項６の発明によれば、請求項４または５の発明と同様の効果を得られる他に、回転軸線方向で、前記遊星歯車機構のリングギヤと、前記第３の駆動力源とが同じ位置に配置されるため、回転軸線方向で駆動装置を小型化することができる。
請求項７の発明によれば、第１の駆動力源の動力が遊星歯車機構の第１の回転要素に入力されるとともに、第２の回転要素または第３の回転要素の一方が反力要素となり、他方が出力要素となる。この出力要素から出力された動力が、被駆動部材を経由して車輪に伝達される。例えば、前記第２の回転要素が反力要素となり、前記第３の回転要素が出力要素となる場合は、前記第３の回転要素から出力された動力が、第２の動力伝達経路を経由して前記被駆動部材に伝達される。これに対して、前記第３の回転要素が反力要素となり、前記第２の回転要素が出力要素となる場合は、前記第３の回転要素から出力された動力が、前記第２の動力伝達経路を経由して前記被駆動部材に伝達される。また、前記第１の駆動力源の反力トルクを受け持つ駆動力源で回生制御がおこなわれ、回生されたエネルギは、出力要素となる回転要素に連結された駆動力源に供給される。そして、前記第１の駆動力源および第２の駆動力源および第３の駆動力源の動力を、前記被駆動部材に伝達する場合の動力伝達効率は、駆動装置全体の変速比、つまり、前記第１の駆動力源の回転数と前記被駆動部材の回転数との比により変化する。そして、前記第１の動力伝達経路または前記第２の動力伝達経路の少なくとも一方に設けられた変速機の複数のモードを選択的に切り替えることにより、前記変速機の変速比の制御範囲を変更できる。
請求項８の発明によれば、請求項１ないし７のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、第１のクラッチ機構を制御することにより、前記第１の中間回転部材と前記被駆動部材とが動力伝達可能に接続され、第２のクラッチ機構を制御することにより、前記第２の中間回転部材と前記被駆動部材とが動力伝達可能に接続される。
請求項９の発明によれば、請求項１ないし７のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、第１のクラッチ機構を制御することにより、前記第１の中間回転部材と前記被駆動部材とが動力伝達可能に接続され、第２のクラッチ機構を制御することにより、前記第２の中間回転部材と前記被駆動部材とが動力伝達可能に接続される。
請求項１０の発明によれば、請求項１ないし９のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、前記第１の駆動力源の回転数の上昇を抑制しつつ、複数の駆動モードを切り替えることができる。
請求項１１の発明によれば、請求項１０の発明と同様の効果を得られる他に、前記第１の駆動力源の回転数の上昇を抑制しつつ、複数の駆動モードを切り替えることができる。
請求項１２の発明によれば、請求項１１の発明と同様の効果を得られる他に、前記第１の駆動力源の出力が高出力である場合は、前記第１の駆動力源の回転数の上昇を抑制できる一方、前記第１の駆動力源の出力が低出力である場合は、動力伝達効率を一層向上させることができる。
請求項１３の発明によれば、請求項２ないし１０のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、前記第１の動力伝達経路または前記第２の動力伝達経路のいずれか一方を接続し、かつ、他方を遮断し、かつ、接続されている方の動力伝達経路に設けられた変速機で所定の変速比を選択し、かつ、前記第１の駆動力源を停止することが可能である。そして、第３のクラッチ機構を解放させると、前記第１の駆動力源を停止させたまま、接続されている方の動力伝達経路を遮断し、遮断されている方の動力伝達経路を接続し、かつ、新たに接続された方の動力伝達経路に設けられている変速機で、前記所定の変速比とは異なる変速比を選択することが可能である。
この発明は、複数の駆動力源、より具体的には第１の駆動力源および第２の駆動力源および第３の駆動力源を有する車両（ハイブリッド車）に用いることができる。これらの駆動力源は、車輪に伝達する動力を発生する動力装置である。ここで、「複数」とは、個数として複数という意味である。また、複数の駆動力源として、動力の発生原理が異なる動力装置を用いることも可能である。例えば、第１の駆動力源における動力発生原理と、第２の駆動力源および第３の駆動力源における動力発生原理とを異ならせることが可能である。動力の発生原理が異なる駆動力源としては、エンジン、電動モータ、油圧モータ、フライホイールシステムなどが挙げられる。前記エンジンは熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置である。前記電動モータは、電気エネルギを運動エネルギに変換する動力装置である。前記油圧モータは、流体（圧油）のエネルギ（圧力・流量）を、機械的エネルギ（トルク・回転数）に変換する動力装置である。フライホイールシステムは、運動エネルギを蓄積し、かつ、放出する動力装置である。そして、前記駆動力源と前記第２の駆動力源との間でエネルギの授受がおこなわれるように構成されている。
特に、前記第１の駆動力源として、燃料を燃焼させて熱エネルギを発生させ、その熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置である内燃機関を用いることが可能である。より具体的には、内燃機関としては、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジン、メタノールエンジンなどを用いることができる。これに対して、前記第２の駆動力源および第３の駆動力源としては、電動機を用いることが可能である。この電動機は電気エネルギを運動エネルギに変換する動力装置である。また、前記電動機は直流電動機または交流電動機のいずれでもよい。また、前記電動機としては、発電機能を兼備したモータ・ジェネレータを用いることも可能である。
この発明では、前記第１の駆動力源および第２の駆動力源および第３の駆動力源が歯車機構、より具体的には、遊星歯車機構の第１の回転要素および第２の回転要素および第３の回転要素に連結されており、第１の回転要素が入力要素として機能し、第２の回転要素または第３の回転要素のいずれか一方が反力要素となり、他方が出力要素となる。すなわち、前記第１の駆動力源の動力を入力要素に入力し、かつ出力要素から出力する場合に、前記第２の駆動力源または前記第３の駆動力源のいずれか一方により、前記第１の駆動力源の反力を受け持つこととなる。さらに、反力を受け持つ駆動力源以外の駆動力源の動力を、被駆動部材に伝達することも可能である。例えば、前記第２の駆動力源であるモータ・ジェネレータで回生制御をおこない、発生した電力を、前記第３の駆動力源であるモータ・ジェネレータに供給して力行制御をおこなうことが可能である。
また、変速機は、入力回転数と出力回転数との比である変速比を変更可能な機構であり、変速比を段階的（不連続）に変更可能な有段変速機、変速比を無段階（連続的）に変更可能な無段変速機などを用いることができる。ここで、前記有段変速機としては、例えば、選択歯車式変速機、遊星歯車式変速機などを用いることができる。これに対して、前記無段変速機としては、トロイダル式無段変速機、ベルト式無段変速機などを用いることが可能である。すなわち、この発明における伝動装置には、歯車伝動装置、巻き掛け伝動装置、トラクション伝動装置などが含まれる。そして、第１の動力伝達経路または第２の動力伝達経路のうち、少なくとも一方に変速機を設けることが可能である。すなわち、いずれか一方の動力伝達経路に変速機を設けてもよいし、両方の動力伝達経路に変速機を設けてもよい。なお、両方の動力伝達経路に別々に変速機を設けてもよいし、両方の動力伝達経路に共通する単一の変速機を設けることも可能である。
さらに、この発明において、第１の動力伝達経路に第１の変速機を設け、かつ、第２の動力伝達経路に第２の変速機を設ける場合、前記第１の変速機で選択される変速比と、前記第２の変速比で選択される変速比とが異なる。さらに、第１の変速機および第２の変速機を設ける場合に、前記第１の駆動力源と前記第１の回転要素との間、または前記第２の駆動力源と前記第２の回転要素との間、または前記第３の駆動力源と前記第３の回転要素との間のいずれか一箇所に、第３のクラッチ機構が設けることも可能である。この発明において、第３のクラッチ機構は伝達トルクを制御する機構であり、前記第１の駆動力源から前記第１の変速機および第２の変速機に至る動力伝達経路を接続したり、前記第１の駆動力源から前記第１の変速機および第２の変速機に至る動力伝達経路を遮断したりすることができる。
また、第１のクラッチ機構および第２のクラッチ機構および第３のクラッチ機構は、伝達トルクを制御する機構、言い換えれば、動力伝達経路を接続・遮断する機構であり、例えば、噛み合いクラッチ、電磁クラッチ、摩擦クラッチなどを用いることが可能である。さらに第１の中間回転部材および第２の中間回転部材および被駆動部材は、駆動力源の動力を車輪に伝達する構成部材であり、回転軸（中空軸、中実軸）、コネクティングドラム、歯車などがこれに含まれる。また、この発明において、第１の駆動力源の出力が高出力である場合と、第１の駆動力源の出力が低出力である場合とは、出力同士の相対的な高低関係を示す。ここで、低出力と高出力との境界となる基準値は設計事項であり、基準値は固定値または変動値のいずれでもよい。さらに、各回転要素の回転軸線は、車両の幅方向、または車両の前後方向のいずれに沿って配置されていてもよい。また、この発明は、各駆動力源の動力が、前輪または後輪のいずれか一方に伝達される構成の二輪駆動車、各駆動力源の動力が、前輪および後輪の両方に伝達される構成の四輪駆動車に適用可能である。
つぎに、この発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、車両１のパワートレーンの構成例を示す。図１に示された車両１は、Ｆ・Ｆ（フロントエンジン・フロントドライブ；エンジン前置き前輪駆動）形式のハイブリッド車である。図１に示された車両１では、内燃機関の一種であるエンジン２およびモータ・ジェネレータＭＧ１およびモータ・ジェネレータＭＧ２が、駆動力源として搭載されている。前記エンジン２は、燃料を燃焼させてその熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置である。このエンジン２は、吸排気装置、燃料噴射装置などを有する公知のものであり、例えば、電子スロットルバルブの開度、燃料噴射量、燃料噴射時期などを制御することによりエンジン出力、すなわち、エンジン回転数およびエンジントルクを制御することが可能である。また、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備した回転装置である。
これらの、エンジン２およびモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が動力伝達可能に連結された動力分配装置３が設けられている。この動力分配装置３は、シングルピニオン式の遊星歯車機構により構成されている。具体的には、サンギヤ４と、このサンギヤ４と同軸上に配置され、かつ、このサンギヤ４の周囲を取り囲むように配置されたリングギヤ５と、前記サンギヤ４および前記リングギヤ５に噛合されたピニオンギヤ６と、このピニオンギヤ６を自転可能、かつ、公転可能に支持するキャリヤ７とを有している。このようにして、前記サンギヤ４および前記リングギヤ５および前記キャリヤ７が、相互に差動回転可能に構成されている。
また、前記動力分配装置３の回転要素に対する前記エンジン２および前記モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の連結構造を説明する。まず、前記キャリヤ７は、前記エンジン２のクランクシャフト８に対して動力伝達可能に連結されている。また、前記サンギヤ４と一体回転する入力軸９が設けられている。この入力軸９は、前記エンジン２のクランクシャフト８と同軸上に配置されており、この入力軸９には従動ギヤ１０が設けられている。一方、前記モータ・ジェネレータＭＧ１は、ステータ１１およびロータ１２を有しており、前記ステータ１１がケーシング（図示せず）に固定されている。また前記ロータ１２には回転軸１３が連結されており、その回転軸１３の回転軸線Ａ１と、前記入力軸９の回転軸線Ｂ１とが平行に配置されている。この実施例では、各回転軸線Ａ１，Ｂ１が車両１の幅方向に配置されている。また、前記回転軸１３には駆動ギヤ１４が設けられており、この駆動ギヤ１４と前記従動ギヤ１０とが噛合されている。この駆動ギヤ１４および従動ギヤ１０により減速機構が構成されている。すなわち、前記モータ・ジェネレータＭＧ１のトルクを前記入力軸９に伝達する場合、前記回転軸１３の回転数よりも前記入力軸９の回転数の方が低くなる（減速される）。さらに、前記モータ・ジェネレータＭＧ２はステータ１５およびロータ１６を有している。このモータ・ジェネレータＭＧ２は、前記動力分配装置３の外側（回転軸線Ｂ１を中心とする半径方向の外側）を取り囲むように環状に構成されており、前記入力軸９の回転軸線方向で、前記エンジン１と前記モータ・ジェネレータＭＧ２との間に、前記モータ・ジェネレータＭＧ１および前記動力分配装置３が配置されている。そして、前記ステータ１５がケーシングに固定されている。また、前記ロータ１６が前記リングギヤ５と一体回転するように連結されている。
さらに、モータ・ジェネレータＭＧ２のロータ１６に連結された入力軸１７が設けられている。この入力軸１７は中空に構成されており、この入力軸１７内に前記入力軸９が配置されている。すなわち、２本の入力軸９，１７は、共通の回転軸線Ｂ１を中心として相対回転可能である。なお、入力軸９の方が入力軸１７よりも長く構成されている。一方、前記回転軸線Ａ１と平行に配置された回転軸線Ｃ１を中心として回転可能なカウンタ軸１８が設けられている。そして、前記２本の入力軸９，１７と、このカウンタ軸１８との間に変速機１９が設けられている。この変速機１９は、入力軸９，１７とカウンタ軸１８との間における回転数の比、すなわち変速比を変更可能に構成されている。この変速機１９は、第１速用ギヤ対２０および第２速用ギヤ対２１および第３速用ギヤ対２２および第４速用ギヤ対２３を有している。前記第１速用ギヤ対２０は、相互に噛合された第１速用駆動ギヤ２５および第１速用従動ギヤ２６を有している。また、第３速用ギヤ対２２は、相互に噛合された第３速用駆動ギヤ２７および第３速用従動ギヤ２８を有している。そして、前記第１速用駆動ギヤ２５および前記第３速用駆動ギヤ２７が、前記入力軸１７と一体回転するように設けられている。
これに対して、前記１速用従動ギヤ２６および前記第３速用従動ギヤ２８が、前記カウンタ軸１８に対して相対回転可能に取り付けられている。また、第２速用ギヤ対２１は、相互に噛合された第２速用駆動ギヤ２９および第２速用従動ギヤ３１を有しており、第４速用ギヤ対２３は、相互に噛合された第４速用駆動ギヤ３０および第４速用従動ギヤ３２を有している。そして、第２速用駆動ギヤ２９および前記第４速用駆動ギヤ３０が、前記入力軸９と一体回転するように連結されている。これに対して、前記２速用従動ギヤ３１および前記第４速用従動ギヤ３２が、前記カウンタ軸１８に対して相対回転可能に取り付けられている。そして、前記入力軸９，１７に対する前記カウンタ軸１８の変速比は、前記第１速用ギヤ対２０が最大であり、前記第２速用ギヤ対２１の変速比は前記第１速用ギヤ対２０の変速比よりも小さく構成され、前記第３速用ギヤ対２２の変速比は前記第２速用ギヤ対２１の変速比よりも小さく構成され、前記第４速用ギヤ対２３の変速比は前記第３速用ギヤ対２２の変速比よりも小さく構成されている。
つぎに、前記第１速用ギヤ対２０ないし第４速用ギヤ対２３を、前記カウンタ軸１８に対して動力伝達可能に連結・遮断するクラッチ機構について説明する。まず、第１のクラッチ機構Ｓ１が設けられており、この第１のクラッチ機構Ｓ１により、前記第１速用ギヤ対２０および第３速用ギヤ対２２の動力伝達状態が制御される。この第１のクラッチ機構Ｓ１は、前記第１速用従動ギヤ２６または前記第３速用従動ギヤ２８のいれか一方を、前記カウンタ軸１８に対して動力伝達可能に連結するとともに、前記第１速用従動ギヤ２６および前記第３速用従動ギヤ２８の両方を、前記カウンタ軸１８に対して動力伝達不可能な状態とする構成を有している。この第１のクラッチ機構Ｓ１としては、例えば、ドグクラッチなどの噛み合いクラッチを用いることが可能であり、この実施例では、前記カウンタ軸１８の回転数に対して、前記第１速用従動ギヤ２６または前記第３速用従動ギヤ２８の回転数を一致させる同期機構（シンクロナイザー機構）を有するクラッチ機構を用いている。
また、第２のクラッチ機構Ｓ２が設けられており、この第２のクラッチ機構Ｓ２により、前記第２速用ギヤ対２１および第４速用ギヤ対２３の動力伝達状態が制御される。この第２のクラッチ機構Ｓ２は、前記第２速用従動ギヤ３１または前記第４速用従動ギヤ３２のいずれか一方を、前記カウンタ軸１８に対して動力伝達可能に連結するとともに、前記第２速用従動ギヤ３１および前記第４速用従動ギヤ３２の両方を、前記カウンタ軸１８に対して動力伝達不可能な状態とする構成を有している。この第２のクラッチ機構Ｓ２としては、例えば、ドグクラッチなどの噛み合いクラッチを用いることが可能であり、この実施例では、前記カウンタ軸１８の回転数に対して、前記第２速用従動ギヤ３１または前記第４速用従動ギヤ３２の回転数を一致させる同期機構（シンクロナイザー機構）を有するクラッチ機構を用いている。
さらに、前記入力軸１７と前記カウンタ軸１８との間に設けられた後進用ギヤ列３３について説明する。まず、前記入力軸１７と平行に後進用中間軸３４が設けられている。この後進用中間軸３４には、後進用中間ギヤ３５が一体回転するように設けられているとともに、後進用中間軸３４と相対回転する後進用中間ギヤ３６が設けられている。この後進用中間ギヤ３６は、前記第１速用駆動ギヤ２５に噛合されている。一方、前記カウンタ軸１８にはファイナルピニオンギヤ３７が設けられており、前記後進用中間ギヤ３５およびファイナルピニオンギヤ３７に噛合する連結ギヤ３８が設けられている。さらに、後進用クラッチ機構ＳＲが設けられており、この後進用クラッチ機構ＳＲにより、前記後進用中間軸３４に対する後進用中間ギヤ３６の動力伝達状態が制御される。この後進用クラッチ機構ＳＲは、前記後進用中間ギヤ３６を、前記後進用中間軸３４に対して動力伝達可能に連結するとともに、前記後進用中間ギヤ３６を、前記後進用中間軸３４に対して動力伝達不可能な状態とする構成を有している。この後進用クラッチ機構ＳＲとしては、例えば、ドグクラッチなどの噛み合いクラッチを用いることが可能であり、この実施例では、前記後進用中間軸３４の回転数に対して、前記後進用中間ギヤ３６の回転数を一致させる同期機構（シンクロナイザー機構）を有するクラッチ機構を用いている。さらに前記第１のクラッチ機構Ｓ１ないし後進用クラッチ機構ＳＲを制御するアクチュエータ３９が設けられている。このアクチュエータ３９としては、油圧制御式アクチュエータまたは電磁制御式アクチュエータなどを用いることが可能である。
一方、前記ファイナルピニオンギヤ３７に噛合するリングギヤ４０が設けられており、前記ファイナルピニオンギヤ３７と前記リングギヤ４０とにより、最終減速機が構成されている。また、このリングギヤ４０はデフケース５０と一体回転するように構成されており、このデフケース５０と車輪（前輪）５１とが、ドライブシャフト５２により動力伝達可能に連結されている。さらに、前記モータ・ジェネレータとの間で電力の授受をおこなう電力供給装置が設けられている。この電力供給装置５３は、二次電池などの蓄電装置（図示せず）を有しており、蓄電装置としてはバッテリまたはキャパシタを用いることができる。この蓄電装置と前記モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とがインバータ（図示せず）を介して接続されている。また、電力供給装置５３は、蓄電装置の他に、燃料電池システム（図示せず）を備えていてもよい。この燃料電池システムは、水素と酸素を反応させて起電力を得るシステムであり、発生した電力をモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に供給するか、または蓄電装置に充電することができる。さらに、前記電力供給装置５３は、モータ・ジェネレータＭＧ１とモータ・ジェネレータＭＧ２とを接続する電気回路を有しており、前記蓄電装置を経由することなく、前記モータ・ジェネレータＭＧ１とモータ・ジェネレータＭＧ２との間で直接電力の授受をおこなうことが可能である。
つぎに車両の制御系統について説明すると、コントローラとしての電子制御装置５４が設けられており、この電子制御装置５４には、各種のセンサやスイッチなどの検知信号、例えば、加速要求、制動要求、エンジン回転数、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数、入力軸９，１７の回転数、カウンタ軸１８の回転数などが入力される一方、この電子制御装置５４からは、エンジン２を制御する信号、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御する信号、電力供給装置５３における発電状態・充電状態・放電状態などを示す信号、アクチュエータ３９を制御する信号などが出力される。
図１に示す車両１において、エンジントルクが動力分配装置３のキャリヤ７に入力されるとともに、いずれか一方のモータ・ジェネレータでエンジントルクのを反力を受け持つ制御が実行される。具体的には、前記サンギヤ４に連結されたモータ・ジェネレータＭＧ１で反力を受け持つ場合は、前記リングギヤ５が前記動力分配装置３の出力要素となる。これに対して、前記リングギヤ５に連結されたモータ・ジェネレータＭＧ２で反力を受け持つ場合は、前記サンギヤ４が前記動力分配装置３の出力要素となる。ここで、エンジントルクの反力を受け持つモータ・ジェネレータが正回転する場合は、そのモータ・ジェネレータが回生制御される。これに対して、エンジントルクの反力を受け持つモータ・ジェネレータが逆回転する場合は、そのモータ・ジェネレータが力行制御される。
ここで、反力トルクを受け持つモータ・ジェネレータが回生制御される場合は、発生した電力を前記蓄電装置に充電したり、他方のモータ・ジェネレータに供給して、そのモータ・ジェネレータで力行制御を実行することも可能である。これに対して、反力トルクを受け持つモータ・ジェネレータが力行制御される場合は、前記蓄電装置の電力を、反力を受け持つモータ・ジェネレータに供給したり、他方のモータ・ジェネレータを回生制御して、発生した電力を反力を受け持つモータ・ジェネレータに供給することも可能である。そして、前記動力分配装置３においては、エンジントルクの反力を受け持つモータ・ジェネレータの回転数を制御すると、前記サンギヤ４およびリングギヤ５およびキャリヤ７の差動作用により、エンジン回転数と出力要素の回転数との比を無段階（連続的）に制御することが可能である。すなわち、前記動力分配装置３が無段変速機として作用する。
つぎに、前記変速機１９の制御について説明する。この変速機１９の制御モードとして選択可能な前進ポジションおよび後進ポジションについて説明する。前記前進ポジションとは、車両１を前進させる向きの駆動力を発生させる場合に用いるポジションである。この前進ポジションでは、変速制御モード１（１ｓｔ）および変速制御モード２（２ｎｄ）および変速制御モード３（３ｒｄ）および変速制御モード４（４ｔｈ）を選択的に切り替えることが可能である。前記変速制御モード１および変速制御モード３は、エンジントルクを前記リングギヤ５から前記入力軸１７に伝達する場合に選択される変速制御モードであり、この変速制御モード１または変速制御モード３が選択された場合は、前記モータ・ジェネレータＭＧ１により反力トルクが受け持たれる。具体的に説明すると、変速制御モード１が選択された場合は、前記第１のクラッチ機構Ｓ１が係合されて、前記カウンタ軸１８と前記第１速用従動ギヤ２６とが連結され、かつ、前記カウンタ軸１８と前記第３速用従動ギヤ２８との間の動力伝達が遮断される。また、前記第２のクラッチ機構Ｓ２が解放されて、前記カウンタ軸１８に対する前記第２速用従動ギヤ３１および第４速用従動ギヤ３２の動力伝達が共に遮断される。このようにして、前記変速機１９の制御モードとして前記変速制御モード１が選択された場合は、前記動力分配装置３のリングギヤ５から出力されたトルクが、前記第１速用ギヤ対２０を経由して前記カウンタ軸１８に伝達される。
また、前記変速制御モード３が選択された場合は、前記第１のクラッチ機構Ｓ１が係合されて、前記カウンタ軸１８と前記第３速用従動ギヤ２８とが連結され、かつ、前記カウンタ軸１８と前記第１速用従動ギヤ２６との間の動力伝達が遮断される。また、前記第２のクラッチ機構Ｓ２が解放されて、前記カウンタ軸１８に対する前記第２速用従動ギヤ３１および第４速用従動ギヤ３２の動力伝達が共に遮断される。このようにして、前記変速機１９の制御モードとして前記変速制御モード３が選択された場合は、前記動力分配装置３のリングギヤ５から出力されたトルクが、前記第３速用ギヤ対２２を経由して前記カウンタ軸１８に伝達される。
前記変速制御モード２および変速制御モード４について説明する。この変速制御モード２および変速制御モード４は、エンジントルクを前記サンギヤ４から前記入力軸９に伝達する場合に選択されるモードであり、この変速制御モード２または変速制御モード４が選択された場合は、前記モータ・ジェネレータＭＧ２により反力トルクが受け持たれる。具体的に説明すると、前記変速制御モード２が選択された場合は、前記第２のクラッチ機構Ｓ２が係合されて、前記カウンタ軸１８と前記第２速用従動ギヤ３１とが連結され、かつ、前記カウンタ軸１８と前記第４速用従動ギヤ３２との間の動力伝達が遮断される。また、前記第１のクラッチ機構Ｓ１が解放されて、前記カウンタ軸１８に対する前記第１速用従動ギヤ２６および第３速用従動ギヤ２８の動力伝達が共に遮断される。このようにして、前記変速機１９の制御モードとして前記変速制御モード２が選択された場合は、前記動力分配装置３のサンギヤ４から出力されたトルクが、前記第２速用ギヤ対２１を経由して前記カウンタ軸１８に伝達される。
これに対して、前記変速制御モード４が選択された場合は、前記第２のクラッチ機構Ｓ２が係合されて、前記カウンタ軸１８と前記第４速用従動ギヤ３２とが連結され、かつ、前記カウンタ軸１８と前記第２速用従動ギヤ３１との間の動力伝達が遮断される。また、前記第１のクラッチ機構Ｓ１が解放されて、前記カウンタ軸１８に対する前記第１速用従動ギヤ２６および第３速用従動ギヤ２８の動力伝達が共に遮断される。このようにして、前記変速機１９の制御モードとして前記変速制御モード４が選択された場合は、前記動力分配装置３のサンギヤ４から出力されたトルクが、前記第４速用ギヤ対２３を経由して前記カウンタ軸１８に伝達される。なお、前記前進ポジションでは、後進用クラッチ機構ＳＲは解放され、前記後進用中間ギヤ３６と前記入力軸１７との間における動力伝達が遮断される。このように、前記変速機１９では、複数の変速制御モードを選択的に切り替えることにより、前記入力軸９または入力軸１７の回転数と、前記カウンタ軸１８との間の回転数の比である変速比を、段階的に変更することができる。
一方、後進ポジションとは、前記車両１を後退させる向きの駆動力を発生させる場合に用いるポジションである。この後進ポジションが選択された場合は、前記後進用クラッチ機構ＳＲが係合され、前記後進用中間ギヤ３６と前記後進用中間軸３４とが連結される。なお、この後進ポジションが選択された場合は、前記第１のクラッチ機構Ｓ１および第２のクラッチ機構Ｓ２が解放されて、第１速用従動ギヤ２６および第２速用従動ギヤ３１および第３速用従動ギヤ２８および第４速用従動ギヤ３２は、全て前記カウンタ軸１８に対して動力伝達が遮断される。そして、後進ポジションが選択された場合は、前記モータ・ジェネレータＭＧ２が正回転、かつ、力行制御されて、そのトルクが後進用ギヤ列３３を経由して前記カウンタ軸１８のファイナルピニオンギヤ３７に伝達される。
なお、前進ポジションが選択された場合と後進ポジションが選択された場合とでは、前記カウンタ軸１８の回転方向が逆になる。さらに、図２には各変速制御モードにおける第１のクラッチ機構Ｓ１および第２のクラッチ機構Ｓ２および後進用クラッチ機構ＳＲの動作が示されている。図３において、「×」はクラッチ機構が解放されることを示し、「○」はクラッチ機構が係合されることを示している。以上のようにして、カウンタ軸１８にトルクが伝達されるとともに、そのトルクがドライブシャフトを経由して車輪に伝達され、駆動力が発生する。そして、図１に示す車両においては、前記動力分配装置３の変速比の制御と、前記変速機１９の変速比の制御とを並行して実行することにより、エンジン回転数と前記カウンタ軸１８の回転数との比で表される「駆動装置（パワートレーン）の変速比」を制御することができる。
つぎに、「駆動装置の変速比」を制御するために用いられる複数の駆動モードと、これらの駆動モード同士の切替について説明する。まず、複数の駆動モードは、各駆動モード毎に用いる変速制御モードが異なる。この実施例においては、駆動モード１ないし駆動モード４を選択的に切替可能である。具体的には、駆動モード１が選択された場合は、前記変速制御モード１が用いられ、駆動モード２が選択された場合は、前記変速制御モード２が用いられ、駆動モード３が選択された場合は、前記変速制御モード３が用いられ、駆動モード４が選択された場合は、前記変速制御モード４が用いられる。そして、上記駆動モード１ないし４を切り替える場合の態様として、第１の駆動モード切り替え態様および第２の駆動モード切り替え態様が用いられる。
以下、第１の駆動モード切り替え態様および第２の駆動モード切り替え態様の技術的意味を、図３のフローチャートに基づいて説明する。まず、前記電子制御装置に入力される信号が処理され、目標駆動力および目標エンジン出力などが求められる（ステップＳ１）。例えば、車速およびアクセル開度（加速要求）に基づいて、目標要求駆動力が求められ、この目標要求駆動力に基づいて、前記エンジンで負担する目標エンジン出力が求められる。前記目標要求駆動力が高い場合は、前記目標エンジン出力が高出力となり、前記目標要求駆動力が低い場合は、前記目標エンジン出力が低出力となる。具体的には、前記エンジンの燃費が最適燃費となるように、最適燃費曲線に応じた目標エンジン回転数および目標エンジントルクが求められる。前記動力分配装置３の変速比を制御することにより、実エンジン回転数を目標エンジン回転数に近づけることが可能であり、電子スロットルバルブの開度などを制御することにより、実エンジントルクを目標エンジントルクに近づけることが可能である。なお、ステップＳ１の処理をおこなうために必要なデータは、予めマップ化されて電子制御装置５４に記憶されている。
このステップＳ１についで、目標エンジン出力が高出力であるか否かが判断される（ステップＳ２）。このステップＳ２で肯定的に判断された場合は、第１の駆動モード切替態様を選択し（ステップＳ３）、この制御ルーチンを終了する。これに対して、前記ステップＳ２で否定的に判断された場合は、第２の駆動モード切替態様を選択し（ステップＳ４）、この制御ルーチンを終了する。まず、第１の駆動モード切り替え態様は、車速が一定であれば、前記エンジン回転数を一定に維持したまま（変化させることなく）、複数の駆動モード同士を選択的に切り替えることの可能な態様である。ここで、第１の駆動モード切り替え態様により、複数の駆動モードを切り替える場合の具体例を、図４の共線図に基づいて説明する。図４の共線図において、横軸には、前記動力分配装置３における回転要素同士の位置関係、および前記変速機１９における回転要素同士の位置関係が示されているとともに、縦軸には各回転要素の回転数および回転方向が示されている。まず、前記動力分配装置３においては、前記モータ・ジェネレータＭＧ１とモータ・ジェネレータＭＧ２との間に前記エンジン２が位置している。また、前記変速機１９においては、前記第１速用従動ギヤ２６および第２速用従動ギヤ３１が、略同じ位置に配置されており、この第１速用従動ギヤ２６および第２速用従動ギヤ３１と、前記カウンタ軸１８との間に、前記第３速用従動ギヤ２８および第４速用従動ギヤ３２が配置されている。
この図４に示す共線図には、前記変速制御モード２を用いる駆動モード２から、前記変速制御モード３を用いる駆動モード３に変更する過程が示されている。まず、前記変速制御モード２が選択されている場合は、図４の上段に示すように、前記第２のクラッチ機構Ｓ２が係合されている。また、前記エンジン２および前記モータ・ジェネレータＭＧ１およびモータ・ジェネレータＭＧ２は共に正回転し、前記カウンタ軸１８が逆回転する。ここで、正回転とはエンジン２の回転方向であり、逆回転とはエンジン２の回転方向とは逆の回転方向である。そして、前記変速制御モード２から前記変速制御モード３に変更する場合は、図４の中段に示すように、前記第２のクラッチ機構Ｓ２を係合したまま、前記第１のクラッチ機構Ｓ１を係合させて、前記第３速用従動ギヤ２８と前記カウンタ軸１８とを連結する。
このように、前記第３速用従動ギヤ２８と前記カウンタ軸１８とを連結する場合に、前記第３速用従動ギヤ２８の回転数と前記カウンタ軸１８の回転数とが一致（同期）していれば、前記第３速用従動ギヤ２８と前記カウンタ軸１８とを連結する過程で、前記エンジン回転数が変化することはない。ついで、図４の下段に示すように、前記第２のクラッチ機構Ｓ２を解放する。なお、第１の駆動モード切り替え態様では、駆動モード３から駆動モード２に変更すること、または、駆動モード１から駆動モード２に変更すること、駆動モード２から駆動モード１に変更すること、駆動モード３から駆動モード４に変更すること、駆動モード４から駆動モード３に変更することも可能である。
つぎに、前記第２の駆動モード切り替え態様について説明する。これは、車速が一定である場合に、前記エンジン回転数を変化させながら、複数の駆動モードを変更する態様である。この第２の駆動モード切り替え態様により、駆動モードを切り替える具体例を、図５の共線図に基づいて説明する。この図５に示す共線図は、前記変速制御モード２を用いる駆動モード２から、前記変速制御モード３を用いる駆動モード３に変更する過程が示されている。まず、前記変速制御モード２が選択されている場合は、図５の上段に示すように、前記第２のクラッチ機構Ｓ２が係合されており、前記エンジン２および前記モータ・ジェネレータＭＧ１は共に正回転し、前記カウンタ軸１８が逆回転している。
そして、駆動モード２から駆動モード３に変更する場合は、図５の中段に示すように、前記第２のクラッチ機構Ｓ２を係合したまま、前記第１のクラッチ機構Ｓ１を係合させる。このように、前記第３速用従動ギヤ２８と前記カウンタ軸１８とを連結する前の段階では、図５の中段に破線で示すように、前記第３速用従動ギヤ２８が逆回転し、かつ、前記カウンタ軸１８が正回転している。そこで、図５の中段に実線で示すように、前記モータ・ジェネレータＭＧ２を制御して前記第３速用従動ギヤ２８を正回転させ、かつ、前記第３速用従動ギヤ２８の回転数と、前記カウンタ軸１８の回転数とを一致させる制御を実行する。この制御の実行時に、車速は一定であるため、図５の中段に実線で示すように、エンジン回転数が上昇する。
その後、図５の下段に示すように、前記第２のクラッチ機構Ｓ２を解放するとともに、前記モータ・ジェネレータＭＧ１の回転数を低下させて、エンジン回転数を図５の上段のエンジン回転数に復帰させる。なお、第２の駆動モード切り替え態様においては、駆動モード３から駆動モード２に変更すること、または、駆動モード１から駆動モード２に変更すること、駆動モード２から駆動モード１に変更すること、駆動モード３から駆動モード４に変更すること、駆動モード４から駆動モード３に変更することも可能である。
つぎに、前記第１の駆動モード切替態様と前記第２の駆動モード切替態様との相違を、図６および図７に基づいて説明する。図６は、第１の駆動モード切替態様を示す特性線図であり、図７は、前記第２の駆動モード切替態様を示す特性線図である。図６および図７においては、エンジン回転数と前記カウンタ軸１８の回転数との比である変速比（ｉ）が横軸に示され、理論伝達効率が縦軸に示されている。ここで、理論伝達効率とは、前記エンジン２の動力が機械的にカウンタ軸１８に伝達される割合である。この理論伝達効率は、前記電力供給装置５３とモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との間では、電力の授受がおこなわれないことを前提としている。
前記モータ・ジェネレータＭＧ１が停止された場合を、理論伝達効率が１．０として表している。理論伝達効率が１．０未満になるということは、前記エンジン２の動力が電気エネルギに変換されたり、電気エネルギがモータ・ジェネレータの動力に変換されたりして、電力供給装置５３における電気流通量が増加すること、つまり、車両１における全体としての電気依存度が大きく（高く）なることを意味する。また、図６および図７には、駆動モード１ないし駆動モード４が特性線で示されている。各駆動モードに対応する特性線は、上向きに突出された山形の特性を備えている。各駆動モードを示す特性線の頂点で、いずれも、電気エネルギの伝達効率が１．０となっている。これに対して、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で力行制御または回生制御が実行される場合は、機械的エネルギと電気エネルギとの変換がおこなわれるため、理論伝達効率が１．０未満となっている。
また、各駆動モードを示す特性線の頂点を境として、左側の領域がモータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転し、かつ、力行制御されることを示し、右側領域がモータ・ジェネレータＭＧ１が正回転し、かつ、回生制御されることを示している。図６および図７に示すように、各駆動モード毎に、前記変速比（ｉ）の制御範囲が異なる。具体的には、駆動モード２における変速比（ｉ）の制御範囲は、駆動モード１における変速比（ｉ）の制御範囲よりも小さな変速比の領域である。また、駆動モード３における変速比（ｉ）の制御範囲は、前記駆動モード２に対応する変速比（ｉ）の制御範囲よりも小さな変速比の領域である。さらに、駆動モード４における変速比（ｉ）の制御範囲は、前記駆動モード３に対応する変速比（ｉ）の制御範囲よりも小さな変速比の領域である。
以上のように、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２からカウンタ軸１８に至る動力伝達経路に、前記変速機１９が設けられており、この変速機１９が、前記モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数とカウンタ軸１８の回転数との比をそれぞれ制御する変速機１９としての機能を兼備している。したがって、前記、駆動モード１ないし４を選択的に切り替えて、駆動装置の変速比（ｉ）の選択範囲（レンジ）を拡大することができるとともに、機械的な動力伝達量を増加させ、電力の流通量を低減させることができ、駆動装置全体における動力伝達効率が向上する。したがって、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の必要トルクを低下させ、かつ、体格を小型化できる。
また、前記第１の駆動モード切替態様または第２の駆動モード切替態様のいずれにおいても、前記駆動モードを変更する過程で、前記第１のクラッチ機構Ｓ１および第２のクラッチ機構Ｓ２が共に係合されるため、前記駆動モードの変更過程では、前記車輪５１に伝達されるトルクの低下を抑制できる。したがって、駆動力不足を回避でき、滑らかに駆動モードの変更をおこなうことができる。また、前記ステップＳ３に進んだ場合は、前記駆動モードを変更する場合に前記エンジン回転数が変化しない。このため、駆動装置の変速比を変更する場合に、スムーズな変速フィーリングを得られる。さらに、第２の駆動モード切替態様では、いずれの駆動モードを選択する場合でも、図７に示すように理論伝達効率を高く保つことができる。また、目標エンジン出力が低い場合は、エンジン回転数も低い。したがって、前記駆動モードを変更する過程でエンジン回転数が上昇するとしても、そのエンジン回転数の変化幅は小さくて済み、エンジン回転数が過剰に上昇することはないし、また、ドライバーに違和感を与えることもない。
また、図１のパワートレーンにおいては、前記エンジン２および前記モータ・ジェネレータＭＧ２および前記入力軸９，１７が同軸上に配置されているとともに、前記入力軸９，１７とカウンタ軸１８が平行に配置されている。さらに、モータ・ジェネレータＭＧ１の回転軸１３が入力軸９と平行に配置されており、回転軸線方向で、前記変速機１９の配置領域と前記モータ・ジェネレータＭＧ１の配置領域とが重なっている。これらの構成により、回転軸線方向における部品の配置スペースが短縮され、全長を短くすることができ車載性が向上する。さらに、入力軸９，１７とモータ・ジェネレータＭＧ１の回転軸１３とが平行に配置されているため、全長を一層短縮できる。さらに、前記動力分配装置３の外側を取り囲むように、前記モータ・ジェネレータＭＧ２が環状に配置されているため、回転軸線方向における部品の配置スペースが一層コンパクトになる。
さらに、モータ・ジェネレータＭＧ２を動力分配装置３の外側を取り囲むように環状に設けるため、ロータ１６の半径が大きくなり、入力軸１７に伝達されるトルクを高トルクにし易くなる。さらにまた、変速機１９は平行軸式の構造であるため、入力軸９，１７とカウンタ軸１８との軸間距離を短くすることができる。したがって、モータ・ジェネレータＭＧ１の回転軸１３を入力軸９，１７と平行に配置しても、駆動装置全体の車載性が悪化しない。また、各従動ギヤ２６，２８，３１，３２が、１本のカウンタ軸１８に取り付けられているため、回転軸線を中心とする半径方向の体格が大きくなることを抑制できる。したがって駆動装置のコンパクト化に寄与でき、車載性が向上する。さらに、第１のクラッチ機構Ｓ１および第２のクラッチ機構Ｓ２および後進用クラッチ機構ＳＲとして、噛み合いクラッチであるドグクラッチを用いると、摩擦クラッチのような滑り損失がなく、コンパクト化・低コスト化が可能である。
つぎに、前記動力分配装置３の他の構成例を、図８に基づいて説明する。この図８に示す動力分配装置３は、ダブルピニオン式の遊星歯車機構により構成されている。すなわち、この動力分配装置３は、同軸上に配置されたサンギヤ４およびリングギヤ５と、サンギヤ４に噛合されたピニオンギヤ５５と、このピニオンギヤ５５および前記リングギヤ５に噛合されたピニオンギヤ５６と、前記ピニオンギヤ５５，５６を自転可能、かつ、一体的に公転可能に支持したキャリヤ５７とを有している。そして、前記エンジン２がリングギヤ５に動力伝達可能に連結され、前記キャリヤ５７が、前記モータ・ジェネレータＭＧ２のロータ１６および前記入力軸１７に連結され、サンギヤ４が前記入力軸９に連結されている。この図８においても、前記動力分配装置３の外側を取り囲むようにモータ・ジェネレータＭＧ２が環状に配置されている。図８に示されたその他の構成は、図１に示された構成と同じである。
この図８の動力分配装置３においては、エンジントルクがリングギヤ５に入力されて、モータ・ジェネレータＭＧ１またはモータ・ジェネレータＭＧ２のいずれかにより、反力トルクを受け持つことが可能である。すなわち、リングギヤ５が入力要素となり、サンギヤ４およびモータ・ジェネレータＭＧ１が反力要素となった場合は、キャリヤ５７が出力要素となる。このキャリヤ５７から出力されたトルクは、前記入力軸１７に伝達される。これに対して、リングギヤ５が入力要素となり、モータ・ジェネレータＭＧ２およびキャリヤ５７が反力要素となった場合は、サンギヤ４が出力要素となる。このサンギヤ４から出力されたトルクは、前記入力軸９に伝達される。
また、図８に示すパワートレーンにおいても、前記変速制御モードの切り替えを、図１のパワートレーンの場合と同様に実行可能である。すなわち、前進ポジションが選択され、かつ、変速制御モード１または変速制御モード３を選択する場合は、エンジントルクの反力をモータ・ジェネレータＭＧ１で受け持つ制御が実行される。また、前進ポジションが選択され、かつ、変速制御モード２または変速制御モード４を選択する場合は、エンジントルクの反力をモータ・ジェネレータＭＧ２で受け持つ制御が実行される。なお、後進ポジションが選択された場合は、エンジントルクの反力をモータ・ジェネレータＭＧ１で受け持つ制御が実行される。さらに、前進ポジションまたは後進ポジションのいずれが選択された場合においても、各変速制御モードにおける第１のクラッチ機構Ｓ１ないし後進用クラッチ機構ＳＲの係合・解放制御は、図１のパワートレーンの場合と同じである。この図８に示す動力分配装置３を用いる場合、図４および図５に示す共線図上において、動力分配装置３に連結された回転要素同士の位置関係は、図１の動力分配装置３の場合と同じである。そして、図８のパワートレーンにおいても、図３の制御例を実行可能であり、図１のパワートレーンの場合と同様の効果を得られる。
図１に示された構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、サンギヤ４が、この発明の第１の回転要素に相当し、キャリヤ７が、この発明の第２の回転要素に相当し、リングギヤ５が、この発明の第３の回転要素に相当し、動力分配装置３が、この発明の歯車機構およびシングルピニオン式の遊星歯車機構に相当し、エンジン２が、この発明の第１の駆動力源に相当し、モータ・ジェネレータＭＧ１が、この発明の第２の駆動力源に相当し、モータ・ジェネレータＭＧ２が、この発明の第３の駆動力源に相当し、カウンタ軸１８が、この発明の被駆動部材に相当し、前記入力軸９が、この発明の第１の動力伝達経路に相当し、入力軸１７が、この発明の第２の動力伝達経路に相当し、変速機１９が、この発明の変速機に相当する。この変速機１９は、第１の動力伝達経路および第２の動力伝達経路にそれぞれ設けられた変速機を兼ねている。
また、入力軸９が、この発明の第１の中間回転部材に相当し、入力軸１７が、この発明の第２の中間回転部材に相当し、回転軸線Ｂ１が、この発明の「第１の中間回転部材および第２の中間回転部材の回転軸線」に相当し、回転軸線Ｃ１が、この発明の「被駆動部材の回転軸線」に相当し、第１速用ギヤ対２０ないし第３速用ギヤ対２３などの歯車伝動装置が、この発明の伝動装置に相当する。また、図８に示された構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、動力分配装置３が、この発明の歯車機構およびダブルピニオン式の遊星歯車機構に相当し、リングギヤ５が、この発明の第１の回転要素に相当し、サンギヤ４が、この発明の第２の回転要素に相当し、キャリヤ５７が、この発明の第３の回転要素に相当し、ピニオンギヤ５５が、この発明の第１ピニオンギヤに相当し、ピニオンギヤ５６が、この発明の第２ピニオンギヤに相当する。図８に示されたその他の構成と、この発明の構成との対応関係は、図１の構成とこの発明の構成との対応関係と同じである。
さらに図３に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップＳ３が第１のモード切り替え態様に相当し、ステップＳ４が第２のモード切り替え態様に相当し、ステップＳ１ないしステップＳ４が、この発明のモード切替態様選択手段に相当する。また、図６および図７で説明した変速比（ｉ）が、この発明の「第１の駆動力源の回転数と被駆動部材の回転数との変速比」に相当し、駆動モード１ないし駆動モード４が、この発明の「複数の駆動モード」に相当する。
つぎに、この発明の実施例３を図９に基づいて説明する。この実施例３の構成において、前記実施例１および実施例２と同じ構成については、前記実施例１および実施例２と同じ符号を付してある。この図９に示す動力分配装置３は、実施例２と同じダブルピニオン式の遊星歯車機構により構成されている。また、図９に示された変速機１９は、前記実施例１で説明した変速機１９と同様に構成されている。この実施例３の構成と、前記実施例１および実施例２の構成との相違点を説明すると、モータ・ジェネレータＭＧ１が、前記入力軸９と同軸上に配置されている。つまり、前記モータ・ジェネレータＭＧ１の回転軸１３が、前記回転軸線Ｂ１を中心として回転する構成となっている。その回転軸１３に、前記第２速用ギヤ対２１を構成する第２速用駆動ギヤ２９、および第４速用ギヤ対２３を構成する第４速用駆動ギヤ３０が形成されている。
また、この実施例３においては、前記第１のクラッチ機構Ｓ１および第２のクラッチ機構Ｓ２が設けられている他に、第３のクラッチ機構Ｓ３が設けられている。この第３のクラッチ機構Ｓ３は、前記エンジン２と前記変速機１９との間の伝達トルクを制御する機構である。具体的には、第３のクラッチ機構Ｓ３により、前記入力軸９と前記回転軸１３とを動力伝達可能に連結する一方、前記入力軸９と前記回転軸１３との間における動力伝達を遮断することが可能である。この実施例では、前記モータ・ジェネレータ１または前記モータ・ジェネレータ２を制御することにより、前記入力軸９の回転数と、前記出力軸１３の回転数とを一致させ、前記第３のクラッチ機構Ｓ３の係合・解放をおこなうことができる。この第３のクラッチ機構Ｓ３は、前記第１のクラッチ機構Ｓ１および第２のクラッチ機構Ｓ２と同じように、前記アクチュエータ３９により制御される構成となっている。さらに、この実施例３では、前記入力軸１７の外周に前記モータ・ジェネレータＭＧ２が設けられている。つまり、前記回転軸線方向において、前記モータ・ジェネレータＭＧ２と前記動力分配装置３とが異なる位置に配置されている。なお、図９においては、実施例１で述べた後進用ギヤ列３３が省略されている。
この実施例３において、前記実施例１および実施例２と同様の構成部分については、実施例１および実施例２と同様の作用効果を得られる。この実施例３においては、前記第３のクラッチ機構Ｓ３を係合し、前記入力軸９と前記出力軸１３との間の伝達トルクを高めておくことにより、前記実施例１において説明した制御を実行可能である。この場合、前記カウンタ軸１８と第２速用従動ギヤ３１とを連結して第２速を設定してもよいし、前記カウンタ軸１８と第４速用従動ギヤ３２とを連結して第４速を設定してもよい。例えば、実施例１で説明した前記変速機１９の制御を実行可能であり、この実施例３においても、変速機１９の各変速制御モードと各クラッチ機構の動作との関係は、図２に示すものと同じとなる。また、この実施例３においても、前述した図３の制御を実行可能であり、この場合は、前述した図４および図５の共線図があてはまる。さらに、この実施例３においても、図７および図８に示す線図の特性があてはまる。
つぎに、この実施例３において、前記した前進ポジションが選択された場合に実行可能な前記変速機１９の制御、および前記エンジン２の制御、および前記モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を説明する。まず、前記車両１の発進時に前記変速制御モード１が選択された場合に実行される制御を、図１０の共線図に基づいて説明する。前記変速制御モード１が選択された場合は、前記第１のクラッチ機構Ｓ１が係合され、かつ、前記第２のクラッチ機構Ｓ２が解放される。また、この図１０に示すように、前記エンジン２が正回転し、かつ、前記モータ・ジェネレータＭＧ１が正回転し、かつ、回生制御されてエンジントルクの反力を受け持つ。また、前記モータ・ジェネレータＭＧ２が停止しており、そのモータ・ジェネレータＭＧ２を力行制御し、かつ、正回転する向きのトルクが発生される。すなわち、動力分配装置３のキャリヤ５７が出力要素となる。
その後、車速が上昇して、前記モータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が低下するとともに、そのモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が、その時点の車速および第２速用ギヤ対２１の変速比に応じた回転数に等しくなると、変速制御モード１から変速制御モード２に変更可能である。このように、変速制御モード１から変速制御モード２に変更する場合は、第１のクラッチ機構Ｓ１および第２のクラッチ機構Ｓ２を共に係合させ、かつ、図１１の共線図に示すように、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を共に空転させる。つまり、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は力行も回生もおこなわない無負荷状態となる。そして、前記第１のクラッチ機構Ｓ１が解放され、かつ、前記第２のクラッチ機構Ｓ２が係合状態に維持されて、変速制御モード２が達成される。この変速制御モード２が達成された場合は、図１２の共線図に示すように、前記モータ・ジェネレータＭＧ２が正回転し、かつ、回生制御されてエンジントルクの反力を受け持ち、動力分配装置３のサンギヤ４が出力要素となる。また、モータ・ジェネレータＭＧ１が力行制御される。
前記変速制御モード２が選択されてから、車速がさらに上昇して、モータ・ジェネレータＭＧ２の回転数が、その時点の車速および第３速用ギヤ対２２の変速比に応じた回転数に等しくなると、前記第１のクラッチ機構Ｓ１が係合される。すなわち、第１のクラッチ機構Ｓ１および第２のクラッチ機構Ｓ２が共に係合される。また、図１３の共線図に示すように、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を共に空転させる。そして、前記第２のクラッチ機構Ｓ２が解放され、かつ、前記第１のクラッチ機構Ｓ１が係合状態に維持されて、変速制御モード３が達成される。この変速制御モード３が達成された場合は、前記モータ・ジェネレータＭＧ１が正回転し、かつ、回生制御されてエンジントルクの反力を受け持ち、動力分配装置３のキャリヤ５７が出力要素となる。また、モータ・ジェネレータＭＧ２が力行制御される。
前記変速制御モード３が選択されてから、車速がさらに上昇して、モータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が、その時点の車速および第４速用ギヤ対２３の変速比に応じた回転数に等しくなると、前記第２のクラッチ機構Ｓ２が係合される。すなわち、第１のクラッチ機構Ｓ１および第２のクラッチ機構Ｓ２が共に係合される。また、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を共に空転させる。そして、前記第１のクラッチ機構Ｓ１が解放され、かつ、前記第２のクラッチ機構Ｓ２が係合状態に維持されて、変速制御モード４が達成される。この変速制御モード４が達成された場合は、前記モータ・ジェネレータＭＧ２が回生制御されてエンジントルクの反力を受け持ち、動力分配装置３のサンギヤ４が出力要素となる。また、モータ・ジェネレータＭＧ１が力行制御される。なお、この実施例３においても、変速制御モード４から変速制御モード３に変更する制御、および変速制御モード３から変速制御モード２に変更する制御、および変速制御モード２から変速制御モード１に変更する制御を実行可能である。
つぎに、実施例３においてモータ・ジェネレータを力行制御させ、かつ、エンジントルクを前記車輪５１に伝達することなく走行するＥＶ走行モード（電気自動車モード）について説明する。このＥＶ走行モードが選択された場合は、前記第３のクラッチ機構Ｓ３が解放される。そして、例えば、第２のクラッチ機構Ｓ２を係合させて、前記出力軸１３と前記カウンタ軸１８とを連結するとともに、図１４に示すように前記モータ・ジェネレータＭＧ１を力行制御し、かつ、正回転する方向のトルクを発生させることができる。この時、第１のクラッチ機構Ｓ１は解放されており、前記モータ・ジェネレータＭＧ２および前記エンジン２は共に停止される。なお、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１のトルクにより車両１が走行中に、車両１が惰力走行する場合は、前記モータ・ジェネレータＭＧ１で回生制御が実行される。
これに対して、実施例３においてモータ・ジェネレータＭＧ２を力行制御させ、かつ、エンジントルクを前記車輪５１に伝達することなく走行するＥＶ走行モードについて説明する。この場合は、前記第３のクラッチ機構Ｓ３が解放される。そして、第１のクラッチ機構Ｓ１を係合させて、前記入力軸１７と前記カウンタ軸１８とを連結するとともに、前記モータ・ジェネレータＭＧ２を力行制御し、かつ、正回転する方向のトルクを発生させることができる。この時、第２のクラッチ機構Ｓ２は解放されており、前記モータ・ジェネレータＭＧ１および前記エンジン２は共に停止される。なお、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のトルクにより車両１が走行中に、車両１が惰力走行する場合は、前記モータ・ジェネレータＭＧ２で回生制御が実行される。
つぎに、前記モータ・ジェネレータＭＧ１のトルクを前記車輪５１に伝達する制御と、前記モータ・ジェネレータＭＧ２のトルクを前記車輪５１に伝達する制御とを切り替える場合について説明する。この場合は、停止されている方のモータ・ジェネレータを力行制御して、そのモータ・ジェネレータの回転数を、その時点の車速およびクラッチ機構の係合により達成される変速比に応じた回転数に一致させ、かつ、クラッチ機構を係合させ、先に係合されていたクラッチ機構を解放させる。このように、第１速と第２速との間での変速、または第３速と第４速との間で変速を実行する場合のいずれにおいても、前記第３のクラッチ機構Ｓ３が解放されているため、エンジン２を停止させたままでおこなうことができる。
さらに、前記モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の両方のトルクを前記車輪５１に伝達する制御について説明する。この場合は、前記第１のクラッチＳ１および第２のクラチＳ２を共に係合させ、かつ、第３のクラッチ機構Ｓ３が解放される。そして、前記モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が共に力行制御され、かつ、エンジン２が停止した状態に維持される。したがって、駆動力を高めることができる。このように、実施例３においては、前記第３のクラッチ機構Ｓ３を解放させることが可能であるため、前記エンジン２を停止させた状態で、少なくとも一方のモータ・ジェネレータのトルクを車輪５１に伝達することができる。すなわち、モータ・ジェネレータのトルクを車輪５１に伝達する場合に、前記エンジン２が従動回転することを回避でき、動力伝達効率の低下を抑制できる。また、一方のモータ・ジェネレータのトルクを車輪５１に伝達する場合に、他方のモータ・ジェネレータが従動回転することを回避でき、動力伝達効率の低下を抑制できる。したがって、車両１で他車両を牽引する場合においても、駆動力源が単数の車両と同等のトーイング能力を得られる。
また、実施例３においても、実施例１および実施例２と同様に、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクが変速機１９を経由して車輪５１に伝達されるように構成されている。このため、変速機１９で回転速度が減速される場合はトルクが増幅されるため、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の最大トルクを低減することができる。さらに、前記動力分配装置３および変速機１９を組み合わせて用いているため、変速機１９の変速比の制御により、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の最高回転数を低減することができる。
さらに、実施例３においては、動力分配装置３および変速機１９を有しており、両方の変速比を制御し、かつ、反力を受け持つモータ・ジェネレータと、出力要素に連結されるモータ・ジェネレータとを選択的に切り換えることができる。このため、エンジントルクの反力を受けるモータ・ジェネレータを力行制御（特に逆回転で）させ、かつ、前記動力分配装置３の出力要素に連結されるモータ・ジェネレータで回生制御をおこない、その回生制御で得られた電力を、力行制御するモータ・ジェネレータに供給する現象、いわゆる動力循環を抑制することができる。したがって、エンジン２から車輪５１に動力を伝達する場合に、動力伝達効率の低下を抑制できる。さらに、図９においては、前記動力分配装置３をダブルピニオン式の遊星歯車機構により構成しているため、図１０以降に示された共線図上で、エンジン２の両側にモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が別々に配置されている。したがって、いずれのモータ・ジェネレータによりエンジントルクの反力を受け持つ場合でも、その反力トルクの大きさを略同程度とすることができる。したがって、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２として同程度の機能や体格を有するものを用いることができる。
なお、実施例３において、前記第１のクラッチ機構Ｓ１および第２のクラッチ機構Ｓ２および第３のクラッチ機構Ｓ３としては、摩擦クラッチの一種である湿式多板クラッチでもよいが、摩擦損失の少ない機械式噛み合いクラッチの方がよい。また、図９において、前記動力分配装置３の外側（回転軸線Ｂ１を中心とする半径方向の外側）を取り囲むように前記モータ・ジェネレータＭＧ２を配置することも可能である。さらに、図９においては、前記エンジン２と前記変速機１９との間の動力伝達を遮断する第３のクラッチ機構が、前記サンギヤ４と前記変速機１９との間に設けられているが、この第３のクラッチ機構を、前記リングギヤ５と前記エンジン２との間、または前記キャリヤ５７と前記入力軸１７との間に配置することも可能であり、このような構成においても、前述と同様の効果を得られる。
さらに、図９においては、動力分配装置３がダブルピニオン式の遊星歯車機構により構成されているが、実施例１（図１）で説明したシングルピニオン式の遊星歯車機構により動力分配装置３を構成した車両において、前記入力軸９のサンギヤと第２速用駆動ギヤ２９との間に、第３のクラッチ機構を設けることにより、図９で説明したことと同様の作用効果を得られる。さらに、図１の構成において、前記エンジン２とキャリヤ７との間に第３のクラッチ機構を設けるか、または、リングギヤ５とモータ・ジェネレータＭＧ２のロータ１６との間に、第３のクラッチ機構を設けることも可能である。このような構成を採用した場合においても、図９で説明したことと同様の作用効果を得られる。さらにまた、図９に示された動力分配装置３を、ラビニョ型遊星歯車機構により構成することも可能であり、その場合も前述と同様の効果を得られる。さらに、この実施例３で説明した構成と、この発明の構成との対応関係は、実施例１および実施例２の構成と、この発明の構成との対応関係と同じである。
なお、図１および図８および図９に示された変速機は、変速制御モード１ないし４を選択的に切り替えて、４種類の異なる変速比を段階的に切り替えることが可能な有段変速機であるが、３種類の変速段または５種類以上の変速段を切替可能な有段変速機を有する車両において、図３の制御例を実行することも可能である。この場合、変速段の数に応じた変速制御モードを選択可能となる。さらに、変速機として無段変速機を用いた車両においても、図３の制御例を実行可能である。なお、この実施例では、前進ポジションで複数の変速制御モードが切り替えられる構成となっているが、後進ポジションで複数の変速制御モードが切り替えられる構成の変速機であってもよい。
この発明のハイブリッド駆動装置を有する車両のパワートレーンおよび制御系統の一例を示す概念図である。 図１に示された変速機１９の変速制御モードにおけるクラッチ機構の作動を示す図表である。 この発明のハイブリッド車駆動装置において実行可能な制御の実施例を示すフローチャートである。 図３の制御例で実行される処理に対応する共線図である。 図３の制御例で実行される処理に対応する共線図である。 図１に示されたハイブリッド駆動装置において、動力の理論伝達効率と、駆動装置全体の変速比との関係を示す線図である。 図１に示されたハイブリッド駆動装置において、動力の理論伝達効率と、駆動装置全体の変速比との関係を示す線図である。 この発明のハイブリッド駆動装置を有する車両のパワートレーンおよび制御系統の他の構成例を示す概念図である。 この発明のハイブリッド駆動装置を有する車両のパワートレーンおよび制御系統の他の構成例を示す概念図である。 図９の実施例における共線図の一例である。 図９の実施例における共線図の一例である。 図９の実施例における共線図の一例である。 図９の実施例における共線図の一例である。 図９の実施例における共線図の一例である。
符号の説明
１…車両、 ２…エンジン、 ３…動力分配装置、 ４…サンギヤ、 ５…リングギヤ、 ６，５５，５６…ピニオンギヤ、 ７，５７…キャリヤ、 ９，１７…入力軸、 １８…カウンタ軸、 １９…変速機、 ２０…第１速用ギヤ対、 ２１…第２速用ギヤ対、 ２２…第３速用ギヤ対、 ２３…第４速用ギヤ対、 ５１…車輪、 Ａ１，Ｂ１，Ｃ１…回転軸線、 ＭＧ１，ＭＧ２…モータ・ジェネレータ、 Ｓ１…第１のクラッチ機構、 Ｓ２…第２のクラッチ機構、 Ｓ３…第３のクラッチ機構。

Claims (13)

  1. 差動回転可能に連結された第１の回転要素および第２の回転要素および第３の回転要素を有する歯車機構が設けられ、第１の駆動力源が前記第１の回転要素に連結され、第２の駆動力源が前記第２の回転要素に連結され、第３の駆動力源が前記第３の回転要素に連結されており、前記歯車機構のいずれかの要素から出力された動力を車輪に伝達する被駆動部材が設けられており、前記第２の駆動力源および前記第２の回転要素を前記被駆動部材に対して動力伝達可能に接続する第１の動力伝達経路が設けられ、前記第３の駆動力源および前記第３の回転要素を前記被駆動部材に対して動力伝達可能に接続する第２の動力伝達経路が設けられているハイブリッド駆動装置において、
    前記第１の動力伝達経路または前記第２の動力伝達経路の少なくとも一方に、変速機が設けられていることを特徴とするハイブリッド駆動装置。
  2. 前記第１の動力伝達経路および前記第２の動力伝達経路の両方に、前記変速機がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
  3. 前記変速機は、前記第２の回転要素および前記第２の駆動力源に連結された第１の中間回転部材と、前記第３の回転要素および前記第３の駆動力源に連結された第２の中間回転部材とを有しており、前記第１の中間回転部材および第２の中間回転部材が同軸上に配置され、前記第１の中間回転部材および第２の中間回転部材の回転軸線と、前記被駆動部材の回転軸線とが平行に配置されているとともに、前記第１の中間回転部材および前記第２の中間回転部材を、前記被駆動部材に連結する伝動装置が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド駆動装置。
  4. 前記歯車機構を構成する前記第１の回転要素および前記第２の回転要素および前記第３の回転要素には、同軸上に配置されたサンギヤおよびリングギヤと、このサンギヤおよびリングギヤに噛合されたピニオンギヤを自転かつ、公転可能に支持するキャリヤとが含まれることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
  5. 前記伝動装置は、前記第１の中間回転部材および前記第２中間回転部材に設けられた駆動ギヤと、前記被駆動部材に設けられた従動ギヤとを噛合して構成されており、前記第２の回転要素がサンギヤであり、このサンギヤと前記駆動ギヤとが同軸上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド駆動装置。
  6. 前記第３の回転要素がリングギヤであり、そのリングギヤの外側を取り囲むように、前記第３の駆動力源が環状に設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載のハイブリッド駆動装置。
  7. 前記歯車機構は、前記第１の回転要素が入力要素となり、前記第２の回転要素および第３の回転要素のいずれか一方が反力要素となり、かつ、他方が出力要素となり、前記第１の回転要素と前記第２の回転要素と前記第３の回転要素との差動作用により、前記入力要素となる回転要素と、前記出力要素となる回転要素との間における変速比を無段階に変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
  8. 前記歯車機構は、同軸上に配置されたサンギヤおよびリングギヤと、このサンギヤおよびリングギヤに噛合するピニオンギヤを保持するキャリヤとを有するシングルピニオン式の遊星歯車機構により構成されており、前記第１の回転要素は前記キャリヤであり、前記第２の回転要素は前記サンギヤであり、前記第３の回転要素は前記リングギヤであり、
    前記変速機は、第１の中間回転部材および第２の中間回転部材を有しており、前記第１の中間回転部材が前記サンギヤに連結され、前記第２の中間回転部材が前記リングギヤに連結されているとともに、
    前記第１の中間回転部材に設けられた複数の第１駆動ギヤと前記被駆動部材に設けられた複数の第１従動ギヤとを噛合させて、前記第１の動力伝達経路が構成されており、前記第２の中間回転部材に設けられた複数の第２駆動ギヤと前記被駆動部材に設けられた複数の第２従動ギヤとを噛合させて、前記第２の動力伝達経路が構成されており、
    前記第１の動力伝達経路に設けられた変速機は、前記複数の第１駆動ギヤのいずれかを前記複数の第１従動ギヤのいずれかに接続する第１のクラッチ機構を有し、前記第２の動力伝達経路に設けられた変速機は、前記複数の第２駆動ギヤのいずれかを前記複数の第２従動ギヤのいずれかに接続する第２のクラッチ機構を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
  9. 前記歯車機構は、同軸上に配置されたサンギヤおよびリングギヤと、前記サンギヤに噛合された第１ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤおよび前記リングギヤに噛合された第２ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤおよび前記第２ピニオンギヤを支持するキャリヤとを有するダブルピニオン式の遊星歯車機構により構成されており、前記第１の回転要素は前記リングギヤであり、前記第２の回転要素は前記サンギヤであり、前記第３の回転要素は前記キャリヤであり、
    前記変速機は、第１の中間回転部材および第２の中間回転部材を有しており、前記第１の中間回転部材が前記サンギヤに連結され、前記第２の中間回転部材が前記キャリヤに連結されているとともに、
    前記第１の中間回転部材に設けられた複数の第１駆動ギヤと、前記被駆動部材に設けられた複数の第１従動ギヤとを噛合させて、前記第１の動力伝達経路が構成されており、前記第２の中間回転部材に設けられた複数の第２駆動ギヤと、前記被駆動部材に設けられた複数の第２従動ギヤとを噛合させて、前記第２の動力伝達経路が構成されており、
    前記第１の動力伝達経路に設けられた変速機は、前記複数の第１駆動ギヤのいずれかを前記複数の第１従動ギヤのいずれかに対して接続する第１のクラッチ機構を有し、前記第２の動力伝達経路に設けられた変速機は、前記複数の第２駆動ギヤのいずれかを前記複数の第２従動ギヤのいずれかに対して接続する第２のクラッチ機構を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
  10. 前記歯車機構の入力要素と出力要素との間の変速比を制御して、前記第１の駆動力源の回転数と前記被駆動部材の回転数との間における変速比を制御する場合に、前記歯車機構の変速比の制御と並行して前記変速機の変速比の制御を実行することにより、前記第１の駆動力源の回転数と前記被駆動部材の回転数との間における変速比の制御範囲が異なる複数の駆動モードを選択的に切り替え可能であるとともに、前記第１の駆動力源の回転数を一定に維持して前記複数の駆動モードを切り替える第１のモード切替態様を選択するモード切替態様選択手段を有していることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
  11. 前記モード切替態様選択手段は、前記第１の駆動力源の出力の高低を判断し、その判断結果に基づいて前記第１のモード切替態様を選択する手段を含むことを特徴とする請求項１０に記載のハイブリッド駆動装置。
  12. 前記モード切替態様選択手段は、前記第１の駆動力源の回転数を上昇させて前記複数の駆動のモードを切り替える特性を備えた第２のモード切替態様を選択可能であり、前記第１の駆動力源が高出力である場合は、前記第１のモード切替態様を選択する一方、前記第１の駆動力源が低出力である場合は、前記第２のモード切替態様を選択する手段を含むことを特徴とする請求項１１に記載のハイブリッド駆動装置。
  13. 前記第１の動力伝達経路に第１の変速機が設けられ、かつ、前記第２の動力伝達経路に第２の変速機が設けられており、前記第１の変速機で選択される変速比と、前記第２の変速機で選択される変速比とが異なり、前記第１の駆動力源と前記第１の回転要素との間、または前記第２の駆動力源と前記第２の回転要素との間、または前記第３の駆動力源と前記第３の回転要素との間のいずれか一箇所に第３のクラッチ機構が設けられていることを特徴とする請求項２ないし１０のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
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