JP2008120138A - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の運転モードを設定可能であって、小型化の容易なハイブリッド駆動装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１と発電機２とが動力分配機構４に連結され、その出力要素が複合遊星歯車機構６に連結され、その複合遊星歯車機構６に電動機３と出力軸５とが連結されている。動力分配機構４は、共線図上で、発電機２、内燃機関１、出力要素の順に配列されるように構成され、複合遊星歯車機構６は、共線図上で、第１ブレーキ機構Ｂ１、出力軸５、動力分配機構４における出力要素、電動機３の順に配列されるように構成され、動力分配機構４における発電機３が連結された回転要素と複合遊星歯車機構６における第１ブレーキ機構Ｂ１によって選択的に固定される回転要素とを選択的に連結する第１クラッチ機構Ｃ１が設けられている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、車両の走行のための動力源として複数種類の動力装置を備えているハイブリッド駆動装置に関し、特に内燃機関とモータ・ジェネレータなどの発電機が遊星歯車機構からなる動力分配機構に連結され、その出力要素と他のモータ・ジェネレータなどの電動機とが、複数組の遊星歯車機構を組み合わせた構成の複合遊星歯車機構に連結され、その複合遊星歯車機構から出力部材に動力を出力するように構成されたハイブリッド駆動装置に関するものである。

従来、内燃機関と電動機などの他の動力装置を単に組み合わせて構成した車両用のハイブリッド駆動装置以外に、発電機を使用して内燃機関の回転数を制御することにより、内燃機関を最適燃費で運転することにより、車両の全体としての燃費を向上させるように構成したハイブリッド駆動装置が知られている。これは、内燃機関と発電機とを差動機構を介して連結することにより、発電機を反力手段として機能させ、その回転数に応じて内燃機関の回転数を制御するように構成されている。また、その発電機で生じた電力を電動機に供給し、その電動機が出力する動力を、内燃機関からの動力と合わせて出力部材から出力するように構成されている。

その一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された装置は、シングルピニオン型遊星歯車機構あるいはダブルピニオン型遊星歯車機構によって動力分配機構を構成し、その入力要素にエンジンを連結するとともに、反力要素に発電機として機能するモータ・ジェネレータを連結し、さらに出力要素に電動機として機能する他のモータ・ジェネレータを連結して構成されている。また、その出力要素は、遊星歯車機構などからなる減速機構を介して出力部材に連結されている。したがって、特許文献１に記載された装置は、前記出力要素に対して機械的に伝達されたトルクと、発電機および電動機を介して伝達されたトルクとを合成し、これを減速機構でトルク増幅して出力部材から出力するように構成されている。

また、特許文献２には、エンジンと発電機とを連結している動力分配機構の出力要素を、クラッチを介して出力部材に連結し、そのクラッチを係合させている状態ではパラレルハイブリッドの駆動形態とし、クラッチを解放させて動力分配機構と出力部材とを遮断した状態では、エンジンの動力で発電し、その電力で電動機を駆動して走行するシリーズハイブリッドの駆動形態となるように構成した装置が記載されている。

さらに、引用文献３には、エンジンと発電機とを連結している動力分配機構の出力要素に電動機として機能するモータ・ジェネレータを連結し、動力分配機構から出力されるトルクと電動機から出力されるトルクとを合成したトルクを、複数の変速比を設定可能な変速機構から出力部材に出力するように構成された装置が記載されている。この特許文献３に記載された装置では、更に、動力分配機構と変速機構との所定の要素を選択的に連結することにより、複数の運転モードを設定できるように構成されている。

特開２００５−１７０２２７号公報 特開２０００−２０９７０６号公報 特開２００５−１１２０１９号公報

上記の特許文献１に記載されている構成は、動力分配機構に連結されているモータ・ジェネレータで生じた電力を、動力分配機構の出力要素に連結されたモータ・ジェネレータに供給し、そのモータ・ジェネレータで出力した動力を前記出力要素に加えるようになっている。そして、このようにして合成された動力を、遊星歯車機構からなる変速機構に伝達し、その変速比に応じて増減したトルクを出力部材に出力するようになっている。

したがって、電動機として機能するモータ・ジェネレータと出力要素との連結関係が固定的であって、両者の間の動力の伝達状態は一定である。このような構成では、出力部材側の変速機構における減速比を大きくするように動力分配機構や変速機構のギヤ比（遊星歯車機構におけるサンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比）を設定すると、発電機として機能するモータ・ジェネレータの必要トルクが大きくなる。これとは反対に発電機として機能するモータ・ジェネレータの必要トルクを小さくするようにギヤ比を設定した場合には、変速機構の減速比を小さくせざるを得ず、その結果、電動機として機能するモータ・ジェネレータの必要トルクが大きくなる。

このように、特許文献１に記載された構成では、いずれかのモータ・ジェネレータを大型化することになり、それに伴って電力変換を伴う動力伝達の割合が多くなり、電気系統の負荷の増大やその耐久性の低下、装置の大型化、動力損失の増大などの課題が生じる可能性があった。また、エンジンから電力変換を伴わずに機械的に出力部材に伝達されるいわゆる直達トルクに対して、電動機として機能するモータ・ジェネレータから出力部材に伝達されるトルクの割合が小さい。そのため、エンジンの動力で発電を行いつつ後進走行する際の駆動力、あるいはモータ走行（ＥＶ走行）している状態でエンジンを始動する際の駆動力が低下する可能性がある。

なお、特許文献２に記載された構成では、電動機のトルクを増幅して出力部材に伝達することができないので、車速や負荷に応じた効率の良い運転を行うことが困難であり、また特許文献３に記載された構成は、上述した特許文献１に記載された構成と同様に、電動機として機能するモータ・ジェネレータが動力分配機構における出力要素に直接連結されている。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、車両に搭載した場合の駆動力を損なうことなく、動力伝達効率を向上させ、また小型化を図ることのできるハイブリッド駆動装置を提供することを目的とするものである。

上記の目標を達成するために、請求項１の発明は、内燃機関と発電機とが三つの回転要素で差動作用を行う遊星歯車機構に連結されるとともに、その遊星歯車機構における出力要素と電動機とが、複数組の遊星歯車機構を組み合わせた構成の複合遊星歯車機構に連結され、その複合遊星歯車機構におけるいずれかの回転要素を選択的に固定する第１ブレーキ機構が設けられるとともに、前記複合遊星歯車機構における他の回転要素から出力部材に動力を出力するように構成されたハイブリッド駆動装置において、前記遊星歯車機構は、共線図上で、前記発電機が連結された回転要素、前記内燃機関が連結された回転要素、前記出力要素の順に配列されるように構成され、前記複合遊星歯車機構は、共線図上で、前記第１ブレーキ機構によって選択的に固定される回転要素、前記出力部材に連結された回転要素、前記遊星歯車機構における出力要素に連結された回転要素、前記電動機に連結された回転要素の順に配列されるように構成され、前記遊星歯車機構における前記発電機が連結された回転要素と前記複合遊星歯車機構における前記第１ブレーキ機構によって選択的に固定される回転要素とを選択的に連結する第１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２の発明は、請求項１の発明において、前記第１ブレーキ機構を係合しかつ前記第１クラッチ機構を解放する入力スプリットモードを設定する第１モード設定手段と、前記第１ブレーキ機構を解放しかつ前記第１クラッチ機構を係合する複合スプリットモードを設定する第２モード設定手段と、前記発電機の回転数が停止に近い所定回転数以下の時に前記第１ブレーキ機構と第１クラッチ機構との係合・解放状態を切り換えて運転モードを変更する同期切替制御手段とを更に備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記内燃機関の回転中心軸線上に、前記発電機および電動機ならびに遊星歯車機構と複合遊星歯車機構とが配列され、かつ前記遊星歯車機構および複合遊星歯車機構が前記電動機を挟んで前記内燃機関とは反対側に配置されるとともに、前記発電機と電動機との間に前記第１クラッチ機構および第１ブレーキ機構が配置されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記遊星歯車機構は、前記内燃機関が連結されたキャリヤと、前記発電機が連結されたサンギヤと、前記出力要素であるリングギヤとを回転要素とするシングルピニオン型遊星歯車機構によって構成され、前記複合遊星歯車機構は、サンギヤ同士およびキャリヤ同士が互いに連結されたシングルピニオン型遊星歯車機構とダブルピニオン型遊星歯車機構とからなり、かつそのキャリヤに前記遊星歯車機構のリングギヤが連結され、またダブルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤに前記出力部材が連結され、さらに複合遊星歯車機構におけるシングルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤに前記電動機が連結され、前記第１クラッチ機構は、前記遊星歯車機構のサンギヤと前記複合遊星歯車機構のサンギヤとを選択的に連結するように構成され、かつ前記第１ブレーキ機構は、前記複合遊星歯車機構のサンギヤを選択的に固定するように構成されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項５の発明は、請求項１または２の発明において、前記内燃機関の回転中心軸線上に、前記発電機および電動機ならびに遊星歯車機構と複合遊星歯車機構とが配列され、かつ前記遊星歯車機構が前記発電機と電動機との間に配置されるとともに、前記複合遊星歯車機構および前記第１クラッチ機構ならびに第１ブレーキ機構が前記電動機を挟んで前記内燃機関および発電機とは反対側に配置されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記遊星歯車機構は、ダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成されるとともに、リングギヤに前記内燃機関が連結され、またキャリヤに前記発電機が連結され、さらにサンギヤが前記出力要素とされ、前記複合遊星歯車機構は、サンギヤとキャリヤとがそれぞれ互いに連結されたシングルピニオン型遊星歯車機構とダブルピニオン型遊星歯車機構とからなり、かつそのシングルピニオン型遊星歯車機構のキャリヤとダブルピニオン型遊星歯車機構のサンギヤとが前記遊星歯車機構における出力要素であるサンギヤに連結され、またシングルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤに前記電動機が連結され、さらにダブルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤに前記出力部材が連結され、前記第１クラッチ機構は、前記遊星歯車機構のキャリヤと前記複合遊星歯車機構におけるダブルピニオン型遊星歯車機構のキャリヤもしくはシングルピニオン型遊星歯車機構のサンギヤとを選択的に連結するように構成され、かつ前記第１ブレーキ機構は、前記複合遊星歯車機構におけるシングルピニオン型遊星歯車機構のサンギヤもしくはダブルピニオン型遊星歯車機構のキャリヤを選択的に固定するように構成されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかの発明において、前記複合遊星歯車機構の全体が一体となって回転するように前記複合遊星歯車機構におけるいずれかの回転要素同士を選択的に連結する第２クラッチ機構を更に備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記第２クラッチ機構を係合し、かつ前記第１クラッチ機構および第２ブレーキ機構を解放する第２入力スプリットモードを設定する第３モード設定手段と、前記複合遊星歯車機構の全体が一体となって回転している状態で前記第１クラッチ機構を係合させ、かつ前記第１ブレーキ機構および第２クラッチ機構を解放させる運転モードと前記第２入力スプリットモードとの切り替えを行う第２同期切替制御手段とを更に備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項９の発明は、請求項１ないし６のいずれかの発明において、前記複合遊星歯車機構における回転要素のうち前記遊星歯車機構における出力要素に連結されている回転要素を選択的に制動する第２ブレーキ機構を更に備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項１０の発明は、請求項７の発明において、前記第１クラッチ機構を係合し、かつ前記第１ブレーキを解放し、さらに前記第２ブレーキ機構で前記制動を行うパラレルモードを設定する第４モード設定手段と、前記第２ブレーキ機構の回転数が停止に近い所定回転数以下のときに前記第１クラッチ機構を係合させ、かつ前記第１ブレーキ機構および第２ブレーキ機構を解放させる運転モードと前記パラレルモードとの切り替えを行う第３同期切替制御手段とを更に備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項１の発明によれば、第１ブレーキ機構を係合させる運転モードと、第１クラッチ機構を係合させる運転モードとの少なくとも二つの運転モードを設定することができる。その第１ブレーキ機構を係合させた運転モードでは、内燃機関から動力分配機構を介して複合遊星歯車機構に伝達されたトルクを、複合遊星歯車機構の減速比に応じて増幅して出力部材に伝達し、これと同時に電動機の出力したトルクを複合遊星歯車機構で増幅して出力部材に伝達することが可能であり、しかも電動機の出力トルクに対する減速比を大きくすることが可能である。その結果、発電機および電動機のそれぞれで要求されるトルク（必要トルク）を大きくすることなく、低車速で大きい駆動力を得ることができる。したがって、請求項１の発明によれば、発電機や電動機の大型化や、電気系統の負荷の増大、動力損失の増大を抑制して、動力伝達効率を向上させ、また装置の全体としての構成を小型化することができる。

請求項２の発明によれば、第１ブレーキ機構を係合もしくは解放させ、これと同時に第１クラッチ機構を解放もしくは係合させて運転モードを切り替える場合、発電機が停止し、もしくは停止に近い低回転数で回転している状態で運転モードが切り替えられるので、第１ブレーキ機構や第１クラッチ機構の係合・解放状態の切り替えに伴う回転数の変化やそれに起因する慣性トルクが殆ど生じない。そのため、ショックや駆動トルクの段差などのないスムースな運転モードの切り替えを行うことができる。

請求項３あるいは４の発明によれば、動力分配機構を構成する遊星歯車機構および複合遊星歯車機構と、第１ブレーキ機構および第１クラッチ機構とのそれぞれを、発電機や電動機を境にしてまとめて配置するので、スペースを有効に利用した構造となり、ひいては車両搭載性に優れた装置とすることができる。

請求項５あるいは６の発明によれば、発電機や電動機が軸線方向に突出したコイルや端子台部などを有しているのに対して、前記遊星歯車機構や複合遊星歯車機構は、発電機および電動機よりも外径が相対的に小さく、そしてその発電機や電動機の間でかつその内周側に前記遊星歯車機構や複合遊星歯車機構を配置することになる。そのため、少なくとも軸線方向に詰めて発電機や遊星歯車機構などの構成部材を配置し、軸長の短縮化を図り、また車両搭載性を向上させることができる。

請求項７の発明によれば、第２クラッチ機構を係合させることにより、複合遊星歯車機構の全体が一体となって回転し、複合遊星歯車機構を構成している歯車の相対回転が生じない。そのため、歯車の噛み合いによる動力損失を低減して動力の伝達効率を向上させることができる。また、第２クラッチ機構を係合させた運転モードでは、電力変換を伴う動力伝達の割合が低下するので、電力変換に起因する動力損失を低減し、全体としての動力伝達効率を向上させることができる。さらに、追加設置すべき部材は第２クラッチ機構だけでよいので、装置の大型化を防止もしくは抑制することができる。

請求項８の発明によれば、第２クラッチ機構を係合もしくは解放することにより運転モードを切り替える場合、第２クラッチ機構の係合・解放状態の切り替えに伴う回転数の変化やそれに起因する慣性トルクが殆ど生じないので、ショックや駆動トルクの段差などのないスムースな運転モードの切り替えを行うことができる。

請求項９の発明によれば、動力分配機構を構成している遊星歯車機構を増速機構として機能させて内燃機関の出力回転数を増幅して複合遊星歯車機構に出力させることができ、またその複合遊星歯車機構を減速機構として機能させて、入力されたトルクを増幅して出力部材に出力させることができる。すなわち、内燃機関の動力を前記遊星歯車機構および複合遊星歯車機構による機械的伝達によって出力部材に伝達することができ、その結果、電力変換を伴う動力伝達やそれに起因する動力損失を回避もしくは抑制し、燃費を向上させることができる。

請求項１０の発明によれば、第２ブレーキ機構を係合させることにより、あるいは解放させることにより、運転モードを切り替える場合、第２ブレーキ機構の回転数がゼロもしくはゼロに近い低回転数の時に切り替えるので、第２ブレーキ機構の係合・解放状態の切り替えに伴う回転数の変化やそれに起因する慣性トルクが殆ど生じない。そのため、運転モードの切り替えを、ショックや駆動トルクの段差などを生じさせることなくスムースに行うことができる。

つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図１はこの発明の一具体例を示す図であって、ここに示す具体例では、原動機（エンジン：ＥＮＧ）１と、発電機あるいは電動機として二つのモータ・ジェネレータ（ＭＧ１、ＭＧ２）２，３とが動力装置として設けられている。その原動機１は、要は内燃機関であって、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、あるいは天然ガスエンジンなどの燃料を燃焼して動力を出力する動力装置である。好ましくはスロットル開度などの負荷を電気的に制御でき、また所定の負荷に対して回転数を制御することにより燃費が最も良好な最適運転点に設定できる内燃機関である。以下の説明では、原動機１をエンジン１と記す。

このエンジン１が動力分配機構４に連結されている。動力分配機構４は、エンジン１が出力した動力を第１モータ・ジェネレータ２と出力側とに分配するための機構であって、三つの回転要素で差動作用をなす遊星歯車機構によって構成されている。具体的には、動力分配機構４は、シングルピニオン型遊星歯車機構やダブルピニオン型遊星歯車機構を用いて構成することができ、図１に示す例では、キャリヤＣsを入力要素、サンギヤＳsを反力要素、リングギヤＲsを出力要素としたシングルピニオン型遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、外歯歯車であるサンギヤＳsの外周側に、内歯歯車であるリングギヤＲsがサンギヤＳsに対して同心円上に配置され、これらのサンギヤＳsとリングギヤＲsとに噛み合っているピニオンギヤがキャリヤＣsによって自転自在および公転自在に保持されている。そして、そのキャリヤＣsにエンジン１のクランクシャフトなどの出力用の部材が連結されている。なお、エンジン１とキャリヤＣsとの間に、発進用のクラッチやトルクコンバータ（ロックアップクラッチ付のトルクコンバータ）などの動力伝達機構を適宜に設けてもよいことは勿論である。

また、動力分配機構４のサンギヤＳsにこの発明における発電機に相当する第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２が連結されている。この第１モータ・ジェネレータ２は、一例として、ロータに永久磁石を備えた同期電動機によって構成され、発電機および電動機として機能するように構成されている。そして、そのロータがサンギヤＳsに連結され、ステータがケーシング（図示せず）などに固定されている。そして、リングギヤＲsが出力要素となっている。

上記の第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３ならびに動力分配機構４は、エンジン１の回転中心軸線上に、エンジン１側からここに挙げた順に配列されている。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２を挟んでエンジン１とは反対側に第２モータ・ジェネレータ３が配置され、さらにその第２モータ・ジェネレータ３を挟んで第１モータ・ジェネレータ２とは反対側に動力分配機構４が配置されている。その第２モータ・ジェネレータ３と動力分配機構４との間に、主として減速機として機能する複合遊星歯車機構６が配置されている。

この複合遊星歯車機構６は、実質的に複数組の遊星歯車機構を組み合わせた構成であって、主として減速機として機能し、また直結状態や増速状態を選択的に設定可能な機構であり、複数組のシングルピニオン型遊星歯車機構やダブルピニオン型遊星歯車機構を組み合わせた構成のもの、あるいはラビニョ型遊星歯車機構もしくはステップドピニオン型遊星歯車機構などを採用することができる。図１には、シングルピニオン型遊星歯車機構７とダブルピニオン型遊星歯車機構８とを組み合わせた構成の例を示してある。

シングルピニオン型遊星歯車機構７は、外歯歯車であるサンギヤＳt1と、そのサンギヤＳt1に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤＲt1と、これらサンギヤＳt1およびリングギヤＲt1に噛み合っている他のピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤＣt1とを回転要素して差動作用を行うように構成された歯車機構である。また、ダブルピニオン型遊星歯車機構８は、外歯歯車であるサンギヤＳt2と、そのサンギヤＳt2に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤＲt2と、そのサンギヤＳt2に噛み合っているピニオンギヤおよびそのピニオンギヤとリングギヤＲt2とに噛み合っているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤＣt2とを回転要素して差動作用を行うように構成された歯車機構である。これらの遊星歯車機構７，８におけるサンギヤＳt1，Ｓt2同士、およびキャリヤＣt1，Ｃt2同士が、それぞれ一体となって回転するように連結されている。こうして各遊星歯車機構７，８が複合化され、いわゆる四要素の複合遊星歯車機構６として構成されている。

そして、前記シングルピニオン型遊星歯車機構７におけるリングギヤＲt1にこの発明の電動機に相当する第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３が連結されている。また、ダブルピニオン型遊星歯車機構８におけるリングギヤＲt2に出力軸５が連結されている。さらに、ダブルピニオン型遊星歯車機構８におけるキャリヤＣt2に、動力分配機構４における出力要素であるリングギヤＲsが連結されている。

さらに、複数の運転モードを設定するために、複数の係合機構が設けられている。すなわち、複合遊星歯車機構６における所定の回転要素を選択的に固定する第１ブレーキ機構Ｂ１と、前記動力分配機構４と複合遊星歯車機構６とにおける所定の回転要素同士を選択的に連結する第１クラッチ機構Ｃ１とが設けられている。具体的には、第１ブレーキ機構Ｂ１は、複合遊星歯車機構６における互いに連結されているサンギヤＳt1，Ｓt2を制動するためのものであって、多板ブレーキやバンドブレーキなどの摩擦ブレーキやドグクラッチ機構などの噛み合い式のブレーキによって構成されている。また、第１クラッチ機構Ｃ１は、複合遊星歯車機構６における互いに連結されているサンギヤＳt1，Ｓt2と動力分配機構４におけるサンギヤＳsとを選択的に連結するためのものであって、多板クラッチなどの摩擦式クラッチやドグクラッチなどの噛み合い式クラッチによって構成されている。

前述した各モータ・ジェネレータ２，３は、図示しないインバータなどのコントローラおよびバッテリーなどの蓄電装置に接続されており、そのコントローラによって発電および電動機としての駆動の制御を行うように構成されている。また、各モータ・ジェネレータ２，３は相互に電力を授受できるように接続されている。また一方、第１ブレーキ機構Ｂ１と第１クラッチ機構Ｃ１とはその係合・解放の制御を、図示しない適宜のアクチュエータを電気的に制御して行うように構成されている。そして、第１ブレーキ機構Ｂ１と第１クラッチ機構Ｃ１との係合・解放の制御、および各モータ・ジェネレータ２，３の発電・駆動の制御を行うための電子制御装置（ＥＣＵ）９が設けられている。この電子制御装置９は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、図示しないセンサによって検出されたデータや予め記憶しているデータを使用して演算を行い、その結果を制御指令信号として出力するように構成されている。

前述した第１ブレーキ機構Ｂ１および第１クラッチ機構Ｃ１は、各モータ・ジェネレータ２，３の間に配置されている。より具体的には、各モータ・ジェネレータ２，３は、ステータコイルや端子台部などの軸線方向に突出した部分を備えており、第１ブレーキ機構Ｂ１および第１クラッチ機構Ｃ１は、各モータ・ジェネレータ２，３における軸線方向に突出した部分の内周側に、該部分に対して少なくとも一部が半径方向にオーバーラップした状態で配置されている。こうすることにより、各モータ・ジェネレータ２，３や各係合機構ならびに複合遊星歯車機構６や動力分配機構４を軸線方向でのスペースを可及的に空けないように配置でき、その結果、ハイブリッド駆動装置の全体としての構成をコンパクト化できる。

また、図１に示す構成は、第１ブレーキ機構Ｂ１および第１クラッチ機構Ｃ１を各モータ・ジェネレータ２，３の間にまとめて配置し、これに対して各遊星歯車機構７，８と遊星歯車機構からなる動力分配機構４とを第２モータ・ジェネレータ３に対してエンジン１とは反対側にまとめて配置した構成である。したがって、第１ブレーキ機構Ｂ１や第１クラッチ機構Ｃ１についての油路の構成や、複合遊星歯車機構６や動力分配機構４における連結部材の構成を小型化あるいは簡素化でき、その結果、ハイブリッド駆動装置の全体としての構成を小型化でき、さらには車両搭載性を向上させることができる。特に、エンジン１とは反対側に、外径が相対的に小さい複合遊星歯車機構６や動力分配機構４を配置したので、いわゆる前置きエンジン後輪駆動車に対する車載性を向上させることができる。

上記のように図１に示すハイブリッド駆動装置は、第１ブレーキ機構Ｂ１と第１クラッチ機構Ｃ１とを備えているので、これらの解放・係合の状態に応じて二つの運転モードを設定することができる。以下、これらの運転モードの説明と併せて、図１に示すハイブリッド駆動装置の作用を説明する。

図２に各運転モードを設定するための第１ブレーキ機構Ｂ１と第１クラッチ機構Ｃ１との係合・解放の状態をまとめて示してある。なお、図２には後述する他の例における運転モードおよびそのための係合装置の係合・解放の状態を併せて示してある。また、図２において、〇印は係合していることを示し、×印は解放していることを示す。

先ず、エンジン１の回転数を高くして駆動力を相対的に大きくする第１の入力スプリットモード（Ｌｏモード）は、第１ブレーキ機構Ｂ１を係合状態することにより設定される。この入力スプリットモードでの各動力分配機構４および複合遊星歯車機構６についての共線図を図３に示してある。すなわち、動力分配機構４については、図３の左から順に、第１モータ・ジェネレータ２が連結されている反力要素であるサンギヤＳs、エンジン１が連結されている入力要素であるキャリヤＣs、出力要素であるリングギヤＲsが、共線図上に並んでいる。また、複合遊星歯車機構６については、第１ブレーキ機構Ｂ１に連結されている反力要素である各サンギヤＳt1，Ｓt2、出力軸５に連結されているリングギヤＲt2、互いに連結されるとともに前記動力分配機構４のリングギヤＲsに連結されているキャリヤＣt1，Ｃt2、第２モータ・ジェネレータ３に連結されているリングギヤＲt1の順に共線図上に並んでいる。

図３に示すように、動力分配機構４および複合遊星歯車機構６は、リングギヤＲsとキャリヤＣt1，Ｃt2とが連結されているのみであって、他の回転要素同士は連結されていないので、動力分配機構４および複合遊星歯車機構６はそれぞれ単独で差動作用を行う。すなわち、エンジン１の動力が動力分配機構４におけるキャリヤＣsに入力され、その動力が第１モータ・ジェネレータ２と出力要素であるリングギヤＲsとに分配される。その場合、第１モータ・ジェネレータ２を正転回生制御すると、すなわちエンジン１と同じ方向に回転させて発電機として機能させると、リングギヤＲsがエンジン１よりも低速でエンジン１と同方向に回転する。また、第１モータ・ジェネレータ２の回転数に応じてエンジン回転数が変化するので、第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン１の回転数を制御してエンジン１を最適燃費で運転することができる。

一方、前記第１モータ・ジェネレータ２と第２モータ・ジェネレータ３とは、コントローラや蓄電装置（それぞれ図示せず）などを介して相互に電力を授受できるように接続されている。したがって、第１モータ・ジェネレータ２で発電した電力を第２モータ・ジェネレータ３に供給することにより、第２モータ・ジェネレータ３が電動機として機能し、動力を出力する。すなわち、複合遊星歯車機構６におけるシングルピニオン型遊星歯車機構７のリングギヤＲt1に第２モータ・ジェネレータ３が出力したトルクが入力され、これに対してそのサンギヤＳt1が第１ブレーキ機構Ｂ１によって固定されているので、キャリヤＣt1がリングギヤＲt1あるいはこれに連結されている第２モータ・ジェネレータ３よりも低速で回転する。すなわち、シングルピニオン型遊星歯車機構７が減速機として機能する。そして、このキャリヤＣt1からダブルピニオン型遊星歯車機構８におけるキャリヤＣt2にトルクが伝達される。このダブルピニオン型遊星歯車機構８ではそのサンギヤＳt2が第１ブレーキ機構Ｂ１によって固定されているので、そのリングギヤＲt2およびこれに連結されている出力軸５がキャリヤＣt2よりも低速で同方向に回転する。すなわち、ダブルピニオン型遊星歯車機構８が減速機として機能する。

このように、第１の入力スプリットモードでは、エンジン１が出力した動力の一部が動力分配機構４を経て出力軸５に伝達され、その際に動力分配機構４におけるギヤ比に応じてトルクが増減される。また、エンジン１が出力した動力の他の部分が電力変換を受けて第１モータ・ジェネレータ２から第２モータ・ジェネレータ３を経て複合遊星歯車機構６に伝達される。その複合遊星歯車機構６では、上述したようにいわゆる二段の減速作用が生じ、第２モータ・ジェネレータ３が出力したトルクが増幅されて出力軸５に伝達される。そのため、出力軸５には、十分大きいトルクが伝達され、大きい駆動力を得ることができる。言い換えれば、各モータ・ジェネレータ２，３を特に容量の大きいものとすることなく、低車速時に、必要十分な駆動力を得ることができる。すなわち、各モータ・ジェネレータ２，３の大型化を抑制してハイブリッド駆動装置の全体としての構成を小型化し、また電気的負荷を抑制して動力損失を低減し、動力の伝達効率や燃費を向上させることができる。

上記の第１ブレーキ機構Ｂ１に替えて第１クラッチ機構Ｃ１を係合させることにより、すなわち第１ブレーキ機構Ｂ１を解放しかつ第１クラッチ機構Ｃ１を係合させることにより、複合スプリットモード（Ｍｉｄモード）が設定される。したがって、複合スプリットモードでは、動力分配機構４におけるリングギヤＲsと複合遊星歯車機構６におけるキャリヤＣt2，Ｃt1とが連結されていることに加えて、動力分配機構４におけるサンギヤＳsと複合遊星歯車機構６の各サンギヤＳt1，Ｓt2とが連結されるので、動力分配機構４と複合遊星歯車機構６とが複合化される。したがって、動力分配機構４と複合遊星歯車機構６との動作状態は、これらを複合化した共線図に一本の直線で表すことができる。

その動作状態のうち、先ず、入力スプリットモードからの切り替え時点の動作状態を図４に示してある。これは、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を次第に低下させ、その回転数がゼロもしくはゼロに近い所定回転数以下になった状態である。したがって、第１ブレーキ機構Ｂ１によって固定されていたサンギヤＳt1，Ｓt2の回転数と第１モータ・ジェネレータ２の回転数との差がない状態である。

この図４に示すいわゆる同期切替状態は、入力スプリットモードで設定できる状態であると同時に、複合スプリットモードで設定される状態であり、したがって、入力スプリットモードから複合スプリットモードに切り替える場合には、図４に示す回転状態に第１モータ・ジェネレータ２によって制御した状態で、第１ブレーキ機構Ｂ１を解放し、かつ第１クラッチ機構Ｃ１を係合させる。その場合、第１ブレーキ機構Ｂ１や第１クラッチ機構Ｃ１の係合・解放状態の切り替えに伴って回転数が変化することが殆どないので、慣性トルクやそれに起因するショックが発生することが防止もしくは抑制される。したがって、第１モータ・ジェネレータ２をこのように制御した状態で第１クラッチ機構Ｃ１や第１ブレーキ機構Ｂ１の係合・解放状態を切り替える電子制御装置９などの手段がこの発明の各モード設定手段および同期切替制御手段に相当する。

複合スプリットモードにおいてもエンジン１が出力した動力は動力分配機構４におけるキャリヤＣsに入力される。その状態で、第１モータ・ジェネレータ２を電動機として機能させてトルクを出力させ、かつ第２モータ・ジェネレータ３を回生制御して発電機として機能させることにより負のトルクを出力させる。その状態を図５に共線図で示してある。図５に示すように、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を次第に増大させ、それに伴って第２モータ・ジェネレータ３の回転数を次第に低下させると、出力軸５の回転数がエンジン回転数に次第に近付き、変速比としてはいわゆる直結状態である「１」に近くなる。

そして、第１モータ・ジェネレータ２の回転数がエンジン回転数に一致すると、変速比としては直結状態になる。この状態から、第１モータ・ジェネレータ２の回転数がエンジン回転数より高回転数になると、変速比が「１」より小さいオーバードライブ状態となる。すなわち、複合スプリットモードでは、「１」もしくはこれに近い変速比を設定することができる。その場合、図５から明らかなように、各モータ・ジェネレータ２，３の回転数は比較的近似した回転数となり、そのためにいずれか一方のモータ・ジェネレータ２，３に要求されるトルクが特に大きくなることはないので、モータ・ジェネレータ２，３の大型化を抑制もしくは防止することができる。

また、図１に示す構成のハイブリッド駆動装置では、後進状態と第２モータ・ジェネレータ３の動力で走行するいわゆるＥＶ走行状態とを設定することができる。具体的には、バッテリーなどの蓄電装置における充電容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が充分な場合は、Ｌｏモードで第２モータ・ジェネレータ３で逆方向に駆動する。これとは反対にＳＯＣが低い場合には、エンジン１の動力で発電しながらの走行になるが、エンジン１の直達トルク（機械的に伝達されるトルク）は正の駆動力になるので、第２モータ・ジェネレータ３の後進駆動力を打ち消すように働く。

本発明では特許文献１に記載の発明と比較して、第２モータ・ジェネレータ３のトルクをエンジン直達トルクよりもさらに減速して増大しているので、エンジン発電による駆動力低下の割合が小さくなる。すなわち、Ｌｏモードで第２モータ・ジェネレータ３を正回転方向に駆動すると、エンジン始動に伴う反力トルクが出る。これを第２モータ・ジェネレータ３でキャンセルするが、エンジン直達トルクより更に減速して増大しているので、第２モータ・ジェネレータ３のトルクが小さくてすむ。

つぎに、この発明に係るハイブリッド駆動装置の他の例を説明する。図６に示す例は、図１に示す構成のうち複合遊星歯車機構６の全体を一体化する第２クラッチ機構Ｃ２を設け、他の構成は図１に示す構成と同様にしたものである。したがって、説明の重複を避けるため、以下の説明では図１に示す構成と同様の部分には、図６に図１と同様の符号を付してその説明を省略する。

新たに追加されている第２クラッチ機構Ｃ２は、要は、複合遊星歯車機構６におけるいずれか少なくとも二つの回転要素を互いに連結して複合遊星歯車機構６の全体を一体化する機構であり、図６に示す例では、摩擦クラッチによって第２クラッチ機構Ｃ２が構成されている。この第２クラッチ機構Ｃ２は、複合遊星歯車機構６におけるシングルピニオン型遊星歯車機構７のリングギヤＲt1と各サンギヤＳt1，Ｓt2とを選択的に連結するように構成されており、他の第１ブレーキ機構Ｂ１や第１クラッチ機構Ｃ１と同様に、各モータ・ジェネレータ２，３の間に配置されている。さらに、この第２クラッチ機構Ｃ２の係合・解放の制御は、前述した電子制御装置９によって図示しないアクチュエータを駆動させて行うことができる。したがって、図１に示す例と同様に、全体としての構成を小型化し、また車両搭載性を向上させることができる。

第２クラッチ機構Ｃ２を係合させることにより第２の入力スプリットモード（Ｈiモード）が設定される。この第２クラッチ機構Ｃ２は、複合遊星歯車機構６の全体を一体化させるものであるから、前述した複合スプリットモードとの切り替えの過程で前記第１クラッチ機構Ｃ１が係合していれば、動力分配機構４と複合遊星歯車機構６との全体が一体化される。その状態を図７に共線図で示してある。この状態では、第１クラッチ機構Ｃ１および第２クラッチ機構Ｃ２で連結する部材の回転数に差がないので、各クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２の係合・解放状態を切り替えて運転モードを変更しても、回転数の変化やそれに起因する慣性トルクなどが発生しない。このように各モータ・ジェネレータ２，３の回転数および各クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２の係合・解放状態を制御する手段がこの発明のモード設定手段および同期切替制御手段に相当し、具体的には前記電子制御装置９が相当する。

第２の入力スプリットモードでは、複合遊星歯車機構６の全体が一体化されるので、動力分配機構４のリングギヤＲsから複合遊星歯車機構６に伝達されたトルクがそのまま出力軸５に出力される。したがって、その動作状態は、図８の共線図で示すようになり、エンジン１が出力した動力が動力分配機構４によって第１モータ・ジェネレータ２とリングギヤＲsとに分割され、リングギヤＲsから複合遊星歯車機構６を介して出力軸５に動力が伝達される一方、第１モータ・ジェネレータ２が発電機として機能し、その電力で第２モータ・ジェネレータ３が駆動され、その動力が複合遊星歯車機構６を介して出力軸５に伝達される。そして、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を低下させることにより、出力軸５の回転数がエンジン回転数より高回転数となり、オーバードライブ状態が設定される。この第２の入力スプリットモードは、平坦路の低速走行時やなだらかな降坂路走行時などの低負荷の状態で設定され、したがって複合遊星歯車機構６が一体回転するとしても、必要な駆動力を確保することができる。

そして、複合遊星歯車機構６ではギヤの相対回転が生じないので、ギヤの噛み合いによる動力損失を低減することができ、さらに電力変換を伴う動力伝達の割合を少なくすることができるので、この点でも動力損失を低減して全体として動力伝達効率を向上させることができる。また、図６に示す構成では、三つの運転モードを設定することができるにも拘わらず、追加設置する機構は第２クラッチ機構Ｃ２のみであるから、運転モードの多様化と装置の小型化とを両立させることができる。

つぎにこの発明の第３の具体例を説明する。図９は、動力分配機構４をダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成し、かつ複合遊星歯車機構６を構成しているシングルピニオン型遊星歯車機構とダブルピニオン型遊星歯車機構との回転要素の連結関係を図１に示すものから変更し、さらに全体の配列を図１に示すものとは異ならせた例である。したがって、以下の説明では、図１に示す構成と同一もしくは共通する部分に図１と同様の符号を付してその説明を省略する。

図９に示すハイブリッド駆動装置では、エンジン１側から第１モータ・ジェネレータ２、動力分配機構４、第２モータ・ジェネレータ３の順に配列されており、その動力分配機構４はダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成されている。そして、その動力分配機構４におけるリングギヤＲsがエンジン１に連結されてリングギヤＲsが入力要素となり、またキャリヤＣsが第１モータ・ジェネレータ２に連結されてキャリヤＣsが反力要素となっている。したがって、サンギヤＳsが出力要素となっている。

第２モータ・ジェネレータ３を挟んで動力分配機構４とは反対側に複合遊星歯車機構６が、エンジン１の回転中心軸線と同一軸線上に配置されている。この複合遊星歯車機構６は図１に示す例と同様に、シングルピニオン型遊星歯車機構７とダブルピニオン型遊星歯車機構８とから構成されている。そして、シングルピニオン型遊星歯車機構７におけるキャリヤＣt1とダブルピニオン型遊星歯車機構８におけるサンギヤＳt2とが互いに連結されるとともに、これらキャリヤＣt1とサンギヤＳt2とが動力分配機構４におけるサンギヤＳsに連結されている。

また、シングルピニオン型遊星歯車機構７におけるサンギヤＳt1とダブルピニオン型遊星歯車機構８におけるキャリヤＣt2とが互いに連結され、そのキャリヤＣt2と動力分配機構４におけるキャリヤＣsとを選択的に連結する第１クラッチ機構Ｃ１がダブルピニオン型遊星歯車機構８に隣接して配置されている。さらに、これらのサンギヤＳt1とキャリヤＣt2とを選択的に制動する第１ブレーキ機構Ｂ１が設けられている。そして、シングルピニオン型遊星歯車機構７におけるリングギヤＲt1に第２モータ・ジェネレータ３が連結され、またダブルピニオン型遊星歯車機構８におけるリングギヤＲt2に出力軸５が連結されている。

上記の図９に示すように構成したハイブリッド駆動装置であっても、第１ブレーキ機構Ｂ１を係合させることにより第１の入力スプリットモード（Ｌｏモード）を設定でき、また第１クラッチ機構Ｃ１を係合させることにより複合スプリットモード（Ｍｉｄモード）を設定することができる。図１０にはその第１の入力スプリットモードにおける動作状態を共線図で示してあり、これは、前述した図１あるいは図６に示す構成のハイブリッド駆動装置における第１の入力スプリットモードと同様である。

この第１の入力スプリットモードにおいて第１モータ・ジェネレータ２の回転数をゼロもしくはゼロに近い所定回転数以下に低下させると、第１クラッチ機構Ｃ１についての同期状態になる。この状態で、第１ブレーキ機構Ｂ１を解放させるとともに、第１クラッチ機構Ｃ１を係合させることにより、第１の入力スプリットモードから複合スプリットモードへの同期切替を行うことができる。こうして設定される複合スプリットモードでの動作状態は、前述した図１あるいは図６に示すハイブリッド駆動装置での複合スプリットモードと同様であり、前述した図４もしくは図５の共線図で示すことができる。

したがって図９に示すように構成した場合であっても、図１に示す構成のハイブリッド駆動装置と同様に作用させ、また同様の効果を得ることができる。また、図９に示す構成に、その複合遊星歯車機構６の全体を一体化するためのクラッチ機構を追加して、前述した図６に示すハイブリッド駆動装置と同様に、第２の入力スプリットモードを設定できるように構成することもできる。

さらにこの発明では、前述した第１の入力スプリットモードと複合スプリットモードとに加えてパラレルモードを設定できるように構成してもよい。このパラレルモードは、動力分配機構４と複合遊星歯車機構６とを増速機として機能するように複合化した運転モードであり、各サンギヤＳs，Ｓt1，Ｓt2を第１クラッチ機構Ｃ１によって連結した状態で、複合遊星歯車機構６におけるキャリヤＣt1，Ｃt2を制動することにより設定される。そのための構成を図１１に示してあり、ここに示す例は、前述した図１に示す構成に、キャリヤＣt1，Ｃt2を制動する第２ブレーキ機構Ｂ２を追加して設けた例である。したがって、図１１に示す構成の説明は、図１１に図１の符号と同様の符号を付して省略する。

図１１に示す構成のハイブリッド駆動装置で各運転モードを設定するためのブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２および第１クラッチ機構Ｃ１の係合・解放の状態は、図１２に示すとおりである。図１２で、〇印は係合状態を示し、×印は解放状態を示しており、第１の入力スプリットモードは前述した図１あるいは図６に示す構成と同様に第１ブレーキ機構Ｂ１のみを係合させて設定される。また、複合スプリットモードは、第１クラッチ機構Ｃ１のみを係合させて設定される。したがって、これら第１の入力スプリットモードでの動作状態、および複合スプリットモードでの動作状態は、図１あるいは図６に示す例での動作状態と同じであり、前述した図３ないし図６に共線図で示してあるとおりである。

一方、パラレルモードは、第１クラッチ機構Ｃ１が係合している状態で、これに加えて第２ブレーキ機構Ｂ２を係合させて設定される。したがって、第１クラッチ機構Ｃ１が係合していることにより動力分配機構４と複合遊星歯車機構６とが、それぞれの二つの回転要素同士が連結されて複合化されるから、その動作状態は共線図に一本の直線で表される。その共線図を図１３に示してある。そして、その各回転要素の共線図での配列順序は、第１モータ・ジェネレータ２が連結された回転要素、出力軸５が連結された回転要素、エンジン１が連結された回転要素、第２ブレーキ機構Ｂ２で制動もしくは固定される回転要素、第２モータ・ジェネレータ３が連結された回転要素の順になる。言い換えれば、エンジン１に連結された入力要素を挟んで、第２ブレーキ機構Ｂ２で制動される固定要素と、出力軸５に連結された出力要素とが配置される構造になる。そのため、エンジン回転数に対して出力軸５の回転数が高回転数になり、これはオーバードライブ状態である。

すなわち、パラレルモードでは、エンジン１が出力した動力が動力分配機構４のキャリヤＣsに入力され、これが、複合化された動力分配機構４および複合遊星歯車機構６によって増速されて、ダブルピニオン型遊星歯車機構８におけるリングギヤＲt2から出力軸５に出力される。そして、エンジン回転数と出力軸５の回転数との比である変速比が「１」より小さくなる。すなわち、増速作用が生じる。したがって、エンジン１が出力した動力の全てが、電力変換を伴わずに機械的な手段で出力軸５に伝達されるので、動力損失を低減もしくは回避することができ、動力伝達効率や燃費が向上する。また、このパラレルモードを設定できるようにするために追加される機構は上記の第２ブレーキ機構Ｂ２のみであるから、装置の全体としての構成を大型化することなく運転モードを多様化することができる。

なお、前述した図５を参照して複合スプリットモードについて説明したように、複合スプリットモードでは第１モータ・ジェネレータ２の回転数を増大させるとともに第２モータ・ジェネレータ３の回転数を低下させることにより、エンジン回転数が出力軸５の回転数に対して低下し、同時に複合遊星歯車機構６におけるキャリヤＣt1，Ｃt2の回転数が低下する。したがって、各モータ・ジェネレータ２，３の回転数をこのように制御することにより、出力軸５の回転数（すなわち車速）を維持したままキャリヤＣt1，Ｃt2の回転数をゼロもしくはほぼゼロにすることができる。この状態は、第２ブレーキ機構Ｂ２での回転が停止した同期状態であり、この状態で第２ブレーキ機構Ｂ２の係合・解放状態で切り替えられて複合スプリットモードとパラレルモードとの間の切り替えが実行される。

このような運転モードの切り替えは、前記電子制御装置９からの制御指令信号で各モータ・ジェネレータ２，３の回転数を制御し、かつ第２ブレーキ機構Ｂ２を動作させることにより実行される。したがって、上記の電子制御装置９が、この発明のモード設定手段および同期切替制御手段に相当する。

上記の同期切替制御を実行することにより、運転モードの切り替えに伴う回転数の変化や慣性トルクなどが殆ど生じないで、ショックや駆動トルクの段差などを回避もしくは抑制することができる。また、パラレルモードと複合スプリットモードとの切り替えがスムースに行われるために、パラレルモードの変速比を小さくしてロードロードの僅かな増大やエンジン負荷の僅かな増大で複合スプリットモードに切り替わるように構成して、運転モードの変更が比較的頻繁に生じるとしても、運転者にビジーシフト感を与えることを回避もしくは抑制することができる。言い換えれば、パラレルモードでの変速比を小さくすることに対する制約を少なくすることができる。

この発明に係るハイブリッド駆動装置の一例を模式的に示すスケルトン図である。 各運転モードを設定するためのクラッチ機構およびブレーキ機構の係合・解放状態をまとめて示す図表である。 第１の入力スプリットモードにおける各遊星歯車機構の動作状態を示す共線図である。 第１の入力スプリットモードと複合スプリットモードとの切り替え時における同期状態を示す共線図である。 複合スプリットモードにおける各遊星歯車機構の動作状態を示す共線図である。 この発明に係るハイブリッド駆動装置の他の例を模式的に示すスケルトン図である。 その複合スプリットモードと第２の入力スプリットモードとの切り替え時における同期状態を示す共線図である。 第２の入力スプリットモードでの各遊星歯車機構の動作状態を示す共線図である。 この発明に係るハイブリッド駆動装置の更に他の例を模式的に示すスケルトン図である。 その入力スプリットモードにおける各遊星歯車機構の動作状態を示す共線図である。 この発明に係るハイブリッド駆動装置のまた更に他の例を模式的に示すスケルトン図である。 各運転モードを設定するためのクラッチ機構およびブレーキ機構の係合・解放状態をまとめて示す図表である。 その入力スプリットモードにおける各遊星歯車機構の動作状態を示す共線図である。

符号の説明

１…内燃機関（エンジン）、 ２…第１モータ・ジェネレータ、 ３…第２モータ・ジェネレータ、 ４…動力分配機構、 ５…出力軸、 ６…複合遊星歯車機構、 ７…シングルピニオン型遊星歯車機構、 ８…ダブルピニオン型遊星歯車機構、 ９…電子制御装置、 Ｃ１…第１クラッチ機構、 Ｃ２…第２クラッチ機構、 Ｂ１…第１ブレーキ機構、 Ｂ２…第２ブレーキ機構。

Claims (10)

1. 内燃機関と発電機とが三つの回転要素で差動作用を行う遊星歯車機構に連結されるとともに、その遊星歯車機構における出力要素と電動機とが、複数組の遊星歯車機構を組み合わせた構成の複合遊星歯車機構に連結され、その複合遊星歯車機構におけるいずれかの回転要素を選択的に固定する第１ブレーキ機構が設けられるとともに、前記複合遊星歯車機構における他の回転要素から出力部材に動力を出力するように構成されたハイブリッド駆動装置において、
   前記遊星歯車機構は、共線図上で、前記発電機が連結された回転要素、前記内燃機関が連結された回転要素、前記出力要素の順に配列されるように構成され、
   前記複合遊星歯車機構は、共線図上で、前記第１ブレーキ機構によって選択的に固定される回転要素、前記出力部材に連結された回転要素、前記遊星歯車機構における出力要素に連結された回転要素、前記電動機に連結された回転要素の順に配列されるように構成され、
   前記遊星歯車機構における前記発電機が連結された回転要素と前記複合遊星歯車機構における前記第１ブレーキ機構によって選択的に固定される回転要素とを選択的に連結する第１クラッチ機構が設けられている
   ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
2. 前記第１ブレーキ機構を係合しかつ前記第１クラッチ機構を解放する入力スプリットモードを設定する第１モード設定手段と、
   前記第１ブレーキ機構を解放しかつ前記第１クラッチ機構を係合する複合スプリットモードを設定する第２モード設定手段と、
   前記発電機の回転数が停止に近い所定回転数以下の時に前記第１ブレーキ機構と第１クラッチ機構との係合・解放状態を切り換えて運転モードを変更する同期切替制御手段と
   を更に備え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. 前記内燃機関の回転中心軸線上に、前記発電機および電動機ならびに遊星歯車機構と複合遊星歯車機構とが配列され、かつ前記遊星歯車機構および複合遊星歯車機構が前記電動機を挟んで前記内燃機関とは反対側に配置されるとともに、前記発電機と電動機との間に前記第１クラッチ機構および第１ブレーキ機構が配置さ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. 前記遊星歯車機構は、前記内燃機関が連結されたキャリヤと、前記発電機が連結されたサンギヤと、前記出力要素であるリングギヤとを回転要素とするシングルピニオン型遊星歯車機構によって構成され、
   前記複合遊星歯車機構は、サンギヤ同士およびキャリヤ同士が互いに連結されたシングルピニオン型遊星歯車機構とダブルピニオン型遊星歯車機構とからなり、かつそのキャリヤに前記遊星歯車機構のリングギヤが連結され、またダブルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤに前記出力部材が連結され、さらに複合遊星歯車機構におけるシングルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤに前記電動機が連結され、
   前記第１クラッチ機構は、前記遊星歯車機構のサンギヤと前記複合遊星歯車機構のサンギヤとを選択的に連結するように構成され、かつ
   前記第１ブレーキ機構は、前記複合遊星歯車機構のサンギヤを選択的に固定するように構成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド駆動装置。
5. 前記内燃機関の回転中心軸線上に、前記発電機および電動機ならびに遊星歯車機構と複合遊星歯車機構とが配列され、かつ前記遊星歯車機構が前記発電機と電動機との間に配置されるとともに、前記複合遊星歯車機構および前記第１クラッチ機構ならびに第１ブレーキ機構が前記電動機を挟んで前記内燃機関および発電機とは反対側に配置さ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。
6. 前記遊星歯車機構は、ダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成されるとともに、リングギヤに前記内燃機関が連結され、またキャリヤに前記発電機が連結され、さらにサンギヤが前記出力要素とされ、
   前記複合遊星歯車機構は、サンギヤとキャリヤとがそれぞれ互いに連結されたシングルピニオン型遊星歯車機構とダブルピニオン型遊星歯車機構とからなり、かつそのシングルピニオン型遊星歯車機構のキャリヤとダブルピニオン型遊星歯車機構のサンギヤとが前記遊星歯車機構における出力要素であるサンギヤに連結され、またシングルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤに前記電動機が連結され、さらにダブルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤに前記出力部材が連結され、
   前記第１クラッチ機構は、前記遊星歯車機構のキャリヤと前記複合遊星歯車機構におけるダブルピニオン型遊星歯車機構のキャリヤもしくはシングルピニオン型遊星歯車機構のサンギヤとを選択的に連結するように構成され、かつ
   前記第１ブレーキ機構は、前記複合遊星歯車機構におけるシングルピニオン型遊星歯車機構のサンギヤもしくはダブルピニオン型遊星歯車機構のキャリヤを選択的に固定するように構成されている
   ことを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド駆動装置。
7. 前記複合遊星歯車機構の全体が一体となって回転するように前記複合遊星歯車機構におけるいずれかの回転要素同士を選択的に連結する第２クラッチ機構を更に備え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. 前記第２クラッチ機構を係合し、かつ前記第１クラッチ機構および第２ブレーキ機構を解放する第２入力スプリットモードを設定する第３モード設定手段と、
   前記複合遊星歯車機構の全体が一体となって回転している状態で前記第１クラッチ機構を係合させ、かつ前記第１ブレーキ機構および第２クラッチ機構を解放させる運転モードと前記第２入力スプリットモードとの切り替えを行う第２同期切替制御手段と
   を更に備えていることを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド駆動装置。
9. 前記複合遊星歯車機構における回転要素のうち前記遊星歯車機構における出力要素に連結されている回転要素を選択的に制動する第２ブレーキ機構を更に備え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。
10. 前記第１クラッチ機構を係合し、かつ前記第１ブレーキを解放し、さらに前記第２ブレーキ機構で前記制動を行うパラレルモードを設定する第４モード設定手段と、
    前記第２ブレーキ機構の回転数が停止に近い所定回転数以下のときに前記第１クラッチ機構を係合させ、かつ前記第１ブレーキ機構および第２ブレーキ機構を解放させる運転モードと前記パラレルモードとの切り替えを行う第３同期切替制御手段と
    を更に備えていることを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド駆動装置。

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