JP2009001120A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク伝達するギヤ対を変更して変速を行い、かつ変速の際に同期制御が可能で、しかも小型化できる動力伝達装置を提供する。
【解決手段】差動機構１に、内燃機関２と電動機３とが連結され、その差動機構から出力されるトルクを出力部材に選択的に伝達する動力伝達装置において、三つの回転要素のうち前記共線図上で中央に位置する第１回転要素Ｒｇ以外のいずれか一つの第２回転要素Ｃｒに内燃機関２が連結され、第１回転要素および第２回転要素以外の第３回転要素Ｓｎと出力部材８，９との間で選択的にトルクを伝達する一対以上の変速ギヤ対を有する第１変速ギヤ対系が設けられ、電動機を三つの回転要素に選択的に連結する切替機構ＳＬが設けられ、さらに内燃機関もしくは第２回転要素と出力部材との間で選択的にトルクを伝達する一対以上の変速ギヤ対を有する第２変速ギヤ対系が設けられている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、内燃機関や電動機などの動力源が出力した動力を出力軸や出力ギヤなどの出力部材に伝達するための動力伝達装置に関し、特に内燃機関と電動機とが差動機構に連結され、その差動機構から変速ギヤ対を介して出力部材にトルクを出力するように構成された動力伝達装置に関するものである。

従来、変速比もしくは変速段を設定するための複数対の変速ギヤ対を備え、隣接する変速比もしくは変速段を設定するための変速ギヤ対に対するエンジンからの動力の伝達経路を切り替えることにより、動力の伝達効率が良好で、かつ同期変速の可能な変速装置が知られている。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、いわゆるツインクラッチ式の変速機を基本構造とするものであって、エンジンに対してそれぞれクラッチを介して選択的に連結される二本のクラッチ軸を備え、それらのクラッチ軸と出力軸との間に複数対のギヤ対が設けられ、それらのギヤ対をクラッチ軸もしくは出力軸に選択的に連結するクラッチ機構が設けられている。さらに、それらのクラッチ軸の間に、ロータとステータとが共に回転可能ないわゆる差動式のモータ・ジェネレータが設けられ、各クラッチ軸には傘歯車を介して連結されている。すなわち、モータ・ジェネレータはクラッチ軸に対して直交する方向に向けて配置されている。

上記の特許文献１に記載された装置においては、エンジンと各クラッチ軸もしくはギヤ対との間に差動作用が生じるので、一方のクラッチ軸を介して出力軸にトルクを伝達している状態で、他方のクラッチ軸もしくはこれに取り付けられたギヤ対の回転数をモータ・ジェネレータによって制御できる。したがって、特許文献１に記載された装置によれば、変速後にトルクを伝達するギヤ対の回転数を変速後の回転数に同期させることができるので、変速ショックを防止もしくは抑制でき、また変速過渡時であっても出力軸トルクを維持できる。

しかしながら、上記の特許文献１に記載された装置は、エンジンのトルクを二本のクラッチ軸に選択的に分配する構成であり、またそれらクラッチ軸の間に差動式のモータ・ジェネレータを、傘歯車を介して直角に配置した構成のため、軸数が多くなったり、軸間距離が大きくなって全体としての構成が大型化し、また重量が増大する可能性がある。

特開２００２−２０４５０４号公報

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、動力の伝達効率に優れ、また変速ショックを防止でき、さらには小型化の容易な動力伝達装置を提供することを目的とするものである。

この発明は、少なくとも三つの回転要素を有しかつそれらの回転要素の回転数の関係が共線図で表すことのできる差動機構に、内燃機関と電動機とが連結され、その差動機構から出力されるトルクを出力部材に選択的に伝達する動力伝達装置において、前記三つの回転要素のうち前記共線図上で中央に位置する回転要素である第１回転要素以外のいずれか一つの回転要素である第２回転要素に前記内燃機関が連結され、前記第１回転要素および前記第２回転要素以外の他の回転要素である第３回転要素と前記出力部材との間で選択的にトルクを伝達する一対以上の変速ギヤ対を有する第１変速ギヤ対系が設けられ、前記電動機の前記差動機構への連結を前記三つの回転要素のうちの少なくとも二つの回転要素の間で切り替える切替機構が設けられ、さらに前記内燃機関もしくは前記第２回転要素と前記出力部材との間で選択的にトルクを伝達する一対以上の変速ギヤ対を有する第２変速ギヤ対系が設けられていることを特徴とするものである。

この発明は、好ましくは、前記第１回転要素を選択的に固定するロック機構を更に備え、前記切替機構は、前記ロック機構によって前記第１回転要素が固定され、かつ前記内燃機関から前記第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対の動力を伝達する駆動状態では、前記電動機を前記第２回転要素に連結する機構を含んでいる。

また、この発明は、好ましくは、前記内燃機関と前記第２回転要素とを選択的に連結する入力クラッチ機構を更に備え、前記切替機構は、前記入力クラッチ機構によって前記内燃機関が前記第２回転要素から切り離され、かつ前記ロック機構によって前記第１回転要素が固定され、さらに前記第３回転要素と前記出力部材とが前記第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対を介してトルク伝達可能に連結された駆動状態では、前記電動機を前記第２回転要素に連結する機構を含んでいる。

さらにこの発明は、好ましくは、前記第１回転要素を選択的に固定するロック機構と、前記内燃機関と前記第２回転要素とを選択的に連結する入力クラッチ機構とを更に備え、前記切替機構は、前記入力クラッチ機構によって前記内燃機関が前記第２回転要素から切り離され、かつ前記ロック機構によって前記第１回転要素が固定され、さらに前記第３回転要素と前記出力部材とが前記第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対を介してトルク伝達可能に連結された駆動状態では、前記電動機を前記第２回転要素に連結する機構を含んでいる。

またさらにこの発明は、好ましくは、前記第３回転要素と前記出力部材との間で選択的にトルクを伝達する後進用ギヤ対を更に備え、前記切替機構は、前記内燃機関と前記出力部材とが前記第２変速ギヤ対系の変速ギヤ対を介してトルク伝達可能に連結され、かつ前記後進用ギヤ対を介して前記第３回転要素と前記出力部材とがトルク伝達可能に連結されている状態で、前記電動機を前記第２回転要素に連結する機構を含んでいる。

さらにまたこの発明は、好ましくは、前記切替機構は、前記内燃機関を始動する場合に、前記第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対および第２変速ギヤ対系の変速ギヤ対が前記出力部材にトルクを伝達しない解放状態で前記電動機を前記内燃機関に連結する機構を含み、前記電動機が出力する動力で内燃機関を始動するように構成されている。

そしてこの発明は、好ましくは、前記電動機は、発電機能のあるモータ・ジェネレータを含み、前記切替機構は、前記第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対および第２変速ギヤ対系の変速ギヤ対が前記出力部材にトルクを伝達しない解放状態で前記電動機を前記内燃機関に連結する機構を含み、前記内燃機関によって前記モータ・ジェネレータを駆動して発電するように構成されている。

またそしてこの発明は、好ましくは、前記切替機構は、前記電動機を前記第２回転要素に連結してその電動機で第２回転要素を固定している状態で前記電動機を前記第２回転要素から固定されている他のいずれかの回転要素に切り替えて連結する機構を含んでいる。

この発明によれば、差動機構を介して第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対から出力部材にトルクを伝達する変速状態と、内燃機関の動力をそのまま第２変速ギヤ対系の変速ギヤ対から出力部材に伝達する変速状態を設定することができ、その変速状態の切替あるいは設定を差動機構によって行うことができるので、必要とする軸数が少なくなるなどのことにより、全体としての構成を小型化することができる。

つぎにこの発明を更に具体的に説明する。この発明に係る動力伝達装置は、基本的には、エンジンなどの内燃機関が出力した動力を、互いにギヤ比が異なる複数の変速ギヤ対から選択された変速ギヤ対を介して出力部材に伝達し、ここから動力を出力し、また必要に応じて電動機（発電機能を兼ね備えたモータ・ジェネレータを含む）によってトルクを補助し、あるいは走行のための動力を出力するように構成されている。その内燃機関は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどがその典型的な例である。また、電動機は、モータとして機能した場合には、正回転方向あるいは逆回転方向のトルクを出力し、発電機として機能した場合には、回転を止める方向の負トルクを出力する。さらに、変速ギヤ対は互いに常時噛み合っている駆動ギヤと被駆動ギヤ（従動ギヤ）とからなるギヤ対であり、従来の車両用の手動変速機やツインクラッチ式変速機などで採用されているギヤ対と同様の構成であってよい。また、その変速ギヤ対の数は複数であればよく、その数が多いほど、設定可能な変速比（もしくは変速段）の数が多くなって、原動機の回転数や駆動トルクを細かく制御することが可能になる。図１には、第１速ないし第６速のための変速ギヤ対と、後進段を設定するためのギヤ対とを設けた例を示してある。

この発明では、それらの変速ギヤ対を第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対と第２変速ギヤ対系の変速ギヤ対とに分けてあり、内燃機関の動力をそれら第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対と第２変速ギヤ対系の変速ギヤ対とに選択的に伝達するように構成されている。この発明に係る動力伝達装置は、その切り替えのための機構として差動機構を主体とした機構を備えている。より具体的には、その差動機構は、少なくとも三つの回転要素によって差動作用を行う機構であり、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がその典型的な例であるが、これらの遊星歯車機構以外の機構であってもよい。なお、回転要素とは、差動機構を構成する要素のうち、外部の何らかの部材に連結することの可能な要素である。

差動機構における三つの回転要素は、その機能で分ければ、入力要素、出力要素、反力（もしくは固定）要素であり、入力要素に前記内燃機関が連結される。出力要素には前述した変速ギヤ対における駆動側ギヤが連結される。そして、この発明における動力伝達装置では、反力要素に電動機が連結されている。なお、内燃機関はトルクを出力するだけでなく、エネルギが供給されない非動作状態ではフリクショントルクを発生し、また電動機は反転動作もしくは回生動作する場合に負のトルクを発生する。さらに動力伝達装置が車両に搭載されて車輪に連結されている場合には出力部材から差動機構に動力が入力されることもあるので、上記の入力要素および出力要素ならびに反力要素は、いずれかの回転要素が固定的にそのような要素になるのではなく、動力伝達装置の動作の状態によって入力要素が反力要素に切り替わったり、反力要素が出力要素に切り替わったりする。図１にはダブルピニオン型遊星歯車機構を主体に構成した差動機構を示してある。

この発明の好ましい実施の形態では、前記第１回転要素を選択的に固定するロック機構を更に備え、前記切替機構は、前記ロック機構によって前記第１回転要素が固定され、かつ前記内燃機関から前記第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対の動力を伝達する駆動状態では、前記電動機を前記第２回転要素に連結する機構を含んでいるので、上記の効果に加えて、差動機構における第２回転要素をロックして所定の変速状態を設定し、その状態で電動機を内燃機関に連結できるので、電動機によるいわゆるトルクアシストが可能になる。

この発明の他の好ましい実施の形態では、前記内燃機関と前記第２回転要素とを選択的に連結する入力クラッチ機構を更に備え、前記切替機構は、前記入力クラッチ機構によって前記内燃機関が前記第２回転要素から切り離され、かつ前記ロック機構によって前記第１回転要素が固定され、さらに前記第３回転要素と前記出力部材とが前記第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対を介してトルク伝達可能に連結された駆動状態では、前記電動機を前記第２回転要素に連結する機構を含んでいる。あるいは前記第１回転要素を選択的に固定するロック機構と、前記内燃機関と前記第２回転要素とを選択的に連結する入力クラッチ機構とを更に備え、前記切替機構は、前記入力クラッチ機構によって前記内燃機関が前記第２回転要素から切り離され、かつ前記ロック機構によって前記第１回転要素が固定され、さらに前記第３回転要素と前記出力部材とが前記第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対を介してトルク伝達可能に連結された駆動状態では、前記電動機を前記第２回転要素に連結する機構を含んでいる。したがって、このような好ましい実施の形態によれば、電動機を連結する回転要素を切り替えることにより、電動機を動力源とした駆動状態を設定することができ、しかもその場合に内燃機関を連れ回すことがないので、動力損失を防止もしくは低減することができる。また、電動機が発電機能を有していれば、効率良く、エネルギ回生することができる。

またさらにこの発明は、好ましくは、前記第３回転要素と前記出力部材との間で選択的にトルクを伝達する後進用ギヤ対を更に備え、前記切替機構は、前記内燃機関と前記出力部材とが前記第２変速ギヤ対系の変速ギヤ対を介してトルク伝達可能に連結され、かつ前記後進用ギヤ対を介して前記第３回転要素と前記出力部材とがトルク伝達可能に連結されている状態で、前記電動機を前記第２回転要素に連結する機構を含んでいるので、内燃機関が出力した動力を第２変速ギヤ対系の変速ギヤ対を介して出力部材に伝達している状態で、電動機が出力した動力を後進用ギヤ対を介して出力部材に伝達することができ、その場合、電動機のトルクを後進用ギヤ対によって増幅することができる。

また、この発明の更に他の好ましい実施の形態では、前記切替機構は、前記内燃機関を始動する場合に、前記第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対および第２変速ギヤ対系の変速ギヤ対が前記出力部材にトルクを伝達しない解放状態で前記電動機を前記内燃機関に連結する機構を含み、前記電動機が出力する動力で内燃機関を始動するように構成されているから、電動機が出力した動力を出力部材に伝達することなく内燃機関に伝達して内燃機関を回転させることができるので、電動機による内燃機関の始動が可能になる。

そして、この発明の他の好ましい実施の形態では、前記電動機は、発電機能のあるモータ・ジェネレータを含み、前記切替機構は、前記第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対および第２変速ギヤ対系の変速ギヤ対が前記出力部材にトルクを伝達しない解放状態で前記電動機を前記内燃機関に連結する機構を含み、前記内燃機関によって前記モータ・ジェネレータを駆動して発電するように構成されているから、内燃機関が出力した動力を出力部材に伝達することなくモータ・ジェネレータに伝達してモータ・ジェネレータを駆動することができるので、動力伝達装置が車両に搭載されている場合には、車両が停止している場合や、モータ・ジェネレータに接続されている蓄電装置の充電容量が低下している場合などに、内燃機関を動力源として発電を行い、電力を得ることができる。

そしてまた、この発明の更に他の好ましい実施の形態では、前記切替機構は、前記電動機を前記第２回転要素に連結してその電動機で第２回転要素を固定している状態で前記電動機を前記第２回転要素から固定されている他のいずれかの回転要素に切り替えて連結する機構を含んでいるから、電動機を連結する回転要素を変更する場合、差動機構における第２回転要素を固定状態に維持でき、したがって差動機構を介してトルクの伝達が維持されるので、出力トルクに対するトルクの遮断を防止もしくは抑制することができる。

図１に示す構成について説明すると、この発明における差動機構に相当するダブルピニオン型の遊星歯車機構１は、外歯歯車であるサンギヤＳｎと、そのサンギヤＳｎ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Ｒｇと、そのサンギヤＳｎに噛み合っている第１のピニオンギヤおよびその第１のピニオンギヤとリングギヤＲｇとに噛み合っている第２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Ｃｒとを備えている。

そのキャリヤＣｒに入力クラッチＣ１を介してエンジン（ＥＮＧ）２が連結されている。このエンジン２と遊星歯車機構１とは、それぞれの回転中心軸線が同一軸線上に位置するように配置されていることが好ましいが、これらを互いに異なる軸線上に配置して、歯車機構やチェーンなどの伝動機構を介して両者を連結してもよい。また、入力クラッチＣ１は、要は、トルクの断続を行う機構であって、摩擦クラッチや噛み合いクラッチなどの適宜の構成のものを採用することができる。

遊星歯車機構１の外周側にこの発明の電動機に相当するモータ・ジェネレータ（ＭＧ）３が配置されている。このモータ・ジェネレータ３は、例えば永久磁石式の同期電動機であって、ステータは図示しないケーシングなどの固定部に固定され、またロータは後述するようにいずれかの回転要素や固定部に切り替えて連結されるようになっている。さらにモータ・ジェネレータ３は全体として環状もしくは円筒状をなしており、その内周側に前記遊星歯車機構１が配置されている。すなわち、モータ・ジェネレータ３と遊星歯車機構１とは軸線方向でほぼ同じ位置に配置されており、両者が半径方向で少なくとも一部、重なっている（オーバーラップしている）。これは、モータ・ジェネレータ３の外径を相対的に大きくして高トルク化するとともに、エンジン２側に径の大きい部分を配置してスペースを有効に利用するためである。

そして、モータ・ジェネレータ３は、インバータなどのコントローラ４を介して二次電池などの蓄電装置５に接続されている。そのコントローラ４は、モータ・ジェネレータ３に対して供給する電流もしくは電圧などを変化させてモータ・ジェネレータ３の出力トルクや回転数を制御し、またモータ・ジェネレータ３が外力によって強制的に回転させられる場合の発電量や発電に要するトルクなどを制御するように構成されている。

エンジン２やモータ・ジェネレータ３の動力は、変速ギヤ対を介して出力部材に伝達されるように構成されている。その構成を具体的に説明すると、上記の遊星歯車機構１を挟んでエンジン２とは反対側に第１駆動軸６と第２駆動軸７とが配置されている。第２駆動軸７は中空軸であって、遊星歯車機構１の中心軸線と同一の軸線上に回転自在に配置されており、その一端部でキャリヤＣｒに連結されている。

そのキャリヤＣｒには前述したようにエンジン２が連結されているから、結局、第２駆動軸７はエンジン２にも連結されている。第１駆動軸６は、第２駆動軸７の内周側に相対回転自在に挿入されており、この第１駆動軸６はその一端部で前記サンギヤＳｎに連結されている。したがって図１に示す例では、キャリヤＣｒがこの発明の第１回転要素に相当し、またリングギヤＲｇがこの発明の第２回転要素に相当し、さらにサンギヤＳｎがこの発明の第３回転要素に相当している。

第１駆動軸６は中空軸である第２駆動軸７より長く、したがって第１駆動軸６は第２駆動軸７から突出している。これらの駆動軸６，７と平行に、この発明における出力部材に相当する二本の出力軸８，９が回転自在に配置されており、さらに一方の出力軸８と前記駆動軸６，７との間にアイドラ軸１０が回転自在に配置されている。

そして、駆動軸６，７と各出力軸８，９との間に、前進走行用の六対の変速ギヤ対１１，１２，１３，１４，１５，１６と、後進走行用の一対の変速ギヤ対１７とが設けられている。前進走行用の各変速ギヤ対１１，１２，１３，１４，１５，１６は、それぞれ駆動ギヤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａとこれに常時噛み合っている被駆動ギヤ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂとを備えており、それぞれの駆動ギヤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａと被駆動ギヤ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂとの歯数の比すなわちギヤ比が互いに異なっている。すなわち、これらの変速ギヤ対１１，１２，１３，１４，１５，１６は、第１速ないし第６速の各変速比（変速段）を設定するためのものであって、ここに挙げてある順にギヤ比が小さく設定されている。

ギヤ比が最大の変速ギヤ対１１を第１速用ギヤ対１１とし、以下、ギヤ比が順に大きくなる変速ギヤ対を第２速用ギヤ対１２ないし第６速用ギヤ対１６とすると、奇数段用のギヤ対１１，１３，１５における駆動ギヤ１１ａ，１３，１５ａは、アイドラ軸１０に取り付けられている。また、偶数段用のギヤ対１２，１４，１６における駆動ギヤ１２ａ，１４ａ，１６ａは、第２駆動軸７に取り付けられている。さらに、第１駆動軸６とアイドラ軸１０とは、第１駆動軸６に取り付けられたカウンタドライブギヤ１８ａとアイドラ軸１０に取り付けられたカウンタドリブンギヤ１８ｂからなるカウンタギヤ対１８によって連結されている。したがって、奇数段を設定するための変速ギヤ対１１，１３，１５が一方の駆動軸６と一方の出力軸（以下、仮に第１出力軸とする）８との間でトルクを伝達するように配置され、偶数段を設定するための変速ギヤ対１２，１４，１６が他方の駆動軸７と他方の出力軸（以下、仮に第２出力軸とする）９との間でトルクを伝達するように配置されている。

上記のアイドラ軸１０が設けられていることにより第１駆動軸６の回転方向と第１出力軸８の回転方向とが同じになり、これに対して第２駆動軸７の回転方向と第２出力軸９の回転方向とが互いに反対になるが、少なくとも前進走行時には、後述するように、第２駆動軸７が連結されている前記キャリヤＣｒと第１駆動軸６が連結されているサンギヤＳｎとは互いに反対方向に回転するので、結局、各出力軸８，９は同じ方向に回転する。

さらに後進用ギヤ対１７について説明すると、後進被駆動ギヤ１７ｂは第２出力軸９に回転自在に保持されるとともに前記カウンタドライブギヤ１８ａに噛み合っており、したがってそのカウンタドライブギヤ１８ａが後進駆動ギヤを兼ねている。

各変速ギヤ対１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７は、それぞれの出力軸８，９に対するトルクの伝達を選択的に行うように構成されている。すなわち、それぞれの変速ギヤ対１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７を経由するトルクの伝達経路の途中にクラッチ機構が設けられている。したがって、そのクラッチ機構は、駆動ギヤを駆動軸６，７あるいはアイドラ軸１０に対して選択的に連結する構成のもの、被駆動ギヤを出力軸に選択的に連結する構成のもの、前記カウンタギヤ対１８を第１駆動軸６もしくはアイドラ軸１０に対して選択的に連結する構成のもののいずれであってもよい。図１には、被駆動ギヤを出力軸に選択的に連結するように構成した例を示してある。

具体的に説明すると、この発明における第２変速ギヤ対系の変速ギヤ対に相当する第２速ギヤ対１２および第４速ギヤ対１４ならびに第６速ギヤ対１６における駆動ギヤ１２ａ，１４ａ，１６ａは第２駆動軸７に互いに隣接して取り付けられている。これらの駆動ギヤ１２ａ，１４ａ，１６ａにそれぞれ噛み合っている被駆動ギヤ１２ｂ，１４ｂ，１６ｂは、第２出力軸９上に回転自在に配置されている。さらに、第６速被駆動ギヤ１６ｂに対して第４速被駆動ギヤ１４ｂとは反対側に、後進被駆動ギヤ１７ｂが配置されている。これらの被駆動ギヤ１２ｂ，１４ｂ，１６，１７ｂの間に偶数段用クラッチＳ２と後進段用クラッチＳＲとが配置されている。これらのクラッチＳ２，ＳＲは、摩擦クラッチやドグクラッチなどの適宜の構造のものを使用することができるが、図１にはドグクラッチを示してある。

偶数段用クラッチＳ２は、第２出力軸９に一体のハブ１９に軸線方向に前後動自在にスプライン嵌合されているスリーブ２０と、そのハブ１９を挟んだ両側に位置しかつ第２速被駆動ギヤ１２ｂに一体のハブ２１および第４速被駆動ギヤ１４ｂに一体のハブ２２を備えている。したがって、スリーブ２０が第２速被駆動ギヤ１２ｂ側に移動してそのハブ２１にスプライン嵌合することにより、第２速被駆動ギヤ１２ｂがスリーブ２０およびハブ１９を介して第２出力軸９に連結されるように構成されている。また、スリーブ２０が第４速被駆動ギヤ１４ｂ側に移動してそのハブ２２にスプライン嵌合することにより、第４速被駆動ギヤ１４ｂがスリーブ２０およびハブ１９を介して第２出力軸９に連結されるように構成されている。

また、後進段用クラッチＳＲは、第２出力軸９に一体のハブ２３に軸線方向に前後動自在にスプライン嵌合されているスリーブ２４と、そのハブ２３を挟んだ両側に位置しかつ第６速被駆動ギヤ１６ｂに一体のハブ２５および後進被駆動ギヤ１７ｂに一体のハブ２６を備えている。したがって、スリーブ２４が第６速被駆動ギヤ１６ｂ側に移動してそのハブ２５にスプライン嵌合することにより、第６速被駆動ギヤ１６ｂがスリーブ２４およびハブ２３を介して第２出力軸９に連結されるように構成されている。また、スリーブ２４が後進被駆動ギヤ１７ｂ側に移動してそのハブ２６にスプライン嵌合することにより、後進被駆動ギヤ１７ｂがスリーブ２４およびハブ２３を介して第２出力軸９に連結されるように構成されている。

他方、この発明における第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対に相当する第１速ギヤ対１１および第３速ギヤ対１３ならびに第５速ギヤ対１５における駆動ギヤ１１ａ，１３ａ，１５ａはアイドラ軸１０に互いに隣接して取り付けられている。これらの駆動ギヤ１１ａ，１３ａ，１５ａにそれぞれ噛み合っている被駆動ギヤ１１ｂ，１３ｂ，１５ｂは、第１出力軸８上に回転自在に配置されており、これらの被駆動ギヤ１１ｂ，１３ｂ，１５ｂの間に第１奇数段用クラッチＳ１および第２奇数段用クラッチＳ３が配置されている。これら奇数段用クラッチＳ１，Ｓ３は、前述した偶数段用クラッチＳ２や後進段用クラッチＳＲと同様に、摩擦クラッチやドグクラッチなどの適宜の構造のものを使用することができるが、図１にはドグクラッチを示してある。

第１奇数段用クラッチＳ１は、前述した偶数段用クラッチＳ２や後進段用クラッチＳＲと同様な構成であって、第１出力軸８に一体のハブ２７に軸線方向に前後動自在にスプライン嵌合されているスリーブ２８と、そのハブ２７を挟んだ両側に位置しかつ第１速被駆動ギヤ１１ｂに一体のハブ２９および第３速被駆動ギヤ１３ｂに一体のハブ３０を備えている。したがって、スリーブ２８が第１速被駆動ギヤ１１ｂ側に移動してそのハブ２９にスプライン嵌合することにより、第１速被駆動ギヤ１１ｂがスリーブ２８およびハブ２７を介して第１出力軸８に連結されるように構成されている。また、スリーブ２８が第３速被駆動ギヤ１３ｂ側に移動してそのハブ３０にスプライン嵌合することにより、第３速被駆動ギヤ１３ｂがスリーブ２８およびハブ２７を介して第１出力軸８に連結されるように構成されている。

また、第２奇数段用クラッチＳ３は、第１奇数段用クラッチＳ１と同様な構成であって、第１出力軸８に一体のハブ３１が第５速被駆動ギヤ１５ｂに隣接して配置され、そのハブ３１の外周部にスリーブ３２が軸線方向に前後動自在にスプライン嵌合されている。そのハブ３１に隣接して第５速被駆動ギヤ１５ｂに一体のハブ３３が配置されている。したがって、スリーブ３２が第５速被駆動ギヤ１５ｂ側に移動してそのハブ３３にスプライン嵌合することにより、第５速被駆動ギヤ１５ｂがスリーブ３２およびハブ３１を介して第１出力軸８に連結されるように構成されている。

なお、各スリーブ２０，２４，２８，３２をその軸線方向に往復動させるための機構は、特には図示しないが、油圧あるいは電磁力などによる推力を受けて直線的に往復動し、あるいは回転する適宜のアクチュエータによって構成されている。

上記の各出力軸８，９は、その遊星歯車機構１側の端部に設けられたカウンタギヤ３４，３５を介して終減速機として機能するデファレンシャル３６に連結されている。このデファレンシャル３６は、カウンタギヤ３４，３５に噛み合っているリングギヤ３７に一体のデフケースの内部にピニオンギヤを取り付け、そのピニオンギヤに噛み合っている一対のサイドギヤ（それぞれ図示せず）を設けた公知の構成の歯車機構であり、そのサイドギヤのそれぞれに車輪（図示せず）にトルクを伝達する左右の車軸３８が連結されている。したがって、図１に示す構成の動力伝達装置は、車両におけるトランスアクスルとして構成されている。

この発明に係る上記の動力伝達装置は、モータ・ジェネレータ３を連結する相手部材を変更する切替機構を備えている。この切替機構は、係合・解放することにより選択的にトルクを伝達するいわゆる係合装置であって、摩擦式係合装置や噛み合い式係合装置などの適宜の構成のものを採用することができ、図１には、噛み合い式のドグクラッチの例を示してある。ここに示す切替機構ＳＬは、内周面にスプラインが形成された二つのスリーブ３９，４０を同時に軸線方向に移動させることにより、連結状態を切り替えるように構成されており、前記第２駆動軸７の外周側に、遊星歯車機構１側からモータハブ４１、キャリヤハブ４２、リングギヤハブ４３、固定ハブ４４が順に配列されている。そのモータハブ４１はモータ・ジェネレータ３のロータに一体となるように連結され、またキャリヤハブ４２は遊星歯車機構１におけるキャリヤＣｒに一体となるように連結され、さらにリングギヤハブ４３は遊星歯車機構１におけるリングギヤＲｇに一体となるように連結されている。そして、固定ハブ４４は所定の固定部４５に連結されている。

一方（図１での右側）のスリーブ３９は、所定のストローク範囲で軸線方向に移動した場合に、常時モータハブ４１に係合するスプラインと、図１の右側に移動した場合にキャリヤハブ４２に係合し、これとは反対に図１の左側に移動した場合にリングギヤハブ４３に係合するスプラインとを有している。したがって、このスリーブ３９はモータ・ジェネレータ３をキャリヤＣｒとリングギヤＲｇとに切り替えて連結するように構成されている。

また、他方（図１での左側）のスリーブ４０は、リングギヤハブ４３に係合するスプラインと固定ハブ４４に係合するスプラインとを有している。そして、このスリーブ４０は、図１の右側に移動した場合に、そのスプラインがリングギヤハブ４３と固定ハブ４４とに係合してリングギヤＲｇを固定部４５に連結することによりリングギヤＲｇを固定（ロック）し、また図１の左側に移動した場合に、スプラインがリングギヤハブ４３と固定ハブ４４とから外れてリングギヤＲｇと固定部４５との連結を解き、リングギヤＲｇのいわゆるロックを解除するように構成されている。

そして、各スリーブ３９，４０は、相対的に回転できかつ軸線方向には一体となるように連結されている。なお、これらのスリーブ３９，４０をその軸線方向に往復動させるための機構は、特には図示しないが、油圧あるいは電磁力などによる推力を受けて直線的に往復動し、あるいは回転する適宜のアクチュエータによって構成されている。したがって、切替機構ＳＬは、モータ・ジェネレータ３の連結状態の切替とリングギヤＲｇのロックとを行うように構成され、その結果、アクチュエータを含めて必要部品数あるいは構成部品数が少なくなって小型化が図られている。上記のスリーブ４０およびこれが係合するリングギヤハブ４３ならびに固定ハブ４４がこの発明におけるロック機構に相当している。

そして、前述したコントローラ４や各アクチュエータあるいは入力クラッチＣ１に制御指令信号を出力して駆動モードの設定や変速などを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）４６が設けられている。この電子制御装置４６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、アクセル開度などの駆動要求量や車速、エンジン回転数、設定されている変速比などの入力データと、変速線図（変速マップ）などの予め記憶しているデータとに基づいて演算を行い、その演算結果に基づく制御指令信号を出力するように構成されている。

つぎに上記のように構成されたこの発明に係る動力伝達装置の作用について説明する。図２は、上記の切替機構ＳＬにおけるスリーブ３９，４０の動作位置を示しており、図２の（ａ）に示すようにこれらのスリーブ３９，４０が遊星歯車機構１側に移動している状態では、モータハブ４１とキャリヤハブ４２とが一方のスリーブ３９によって連結され、またリングギヤハブ４３と固定ハブ４４とが他方のスリーブ４０によって連結されている。すなわち、モータ・ジェネレータ３がキャリヤＣｒに連結され、かつリングギヤＲｇが固定されている。

このようなスリーブ３９，４０の動作位置を、以下、仮にＡ位置とする。これに対して図２の（ｂ）に示すように各スリープ３９，４０が遊星歯車機構１から離れる方向に移動している状態では、一方のスリーブ３９がモータハブ４１とリングギヤハブ４３とに係合し、その結果、モータ・ジェネレータ３がリングギヤＲｇに連結され、また他方のスリーブ４０はいずれのハブとも係合しないので、いずれの回転要素も固定（ロック）されない。このようなスリーブ３９，４０の動作位置を、以下、仮にＢ位置とする。

したがって、切替機構ＳＬがＡ位置に動作している状態では、遊星歯車機構１のキャリヤＣｒにモータ・ジェネレータ３が連結され、かつリングギヤＲｇが固定される。その状態を遊星歯車機構１についての共線図で図３の（ａ）に示してある。すなわち、遊星歯車機構１はダブルピニオン型のものであるから、第１回転要素であるキャリヤＣｒ、第２回転要素であるリングギヤＲｇ、第３回転要素であるサンギヤＳｎが、ここに挙げた順で共線図上に配列される。そして、切替機構ＳＬがＡ位置に動作している状態では、リングギヤＲｇが固定され、かつキャリヤＣｒにモータ・ジェネレータ３がエンジン２と共に連結された状態となる。

また、切替機構ＳＬがＢ位置に動作している状態では、いずれの回転要素も固定されていずに、そのリングギヤＲｇにモータ・ジェネレータ３が連結された状態となる。なお、この状態でモータ・ジェネレータ３がエンジン２の出力トルクとは反対方向のトルクを発生することにより、リングギヤＲｇを固定しておくことができる。言い換えれば、モータ・ジェネレータ３によって回転数の制御を行うことができる。

切替機構ＳＬによるこのような作用を利用して、以下に述べる各種の動作状態が設定される。先ず、エンジン２を動力源として走行するエンジン走行モード（Ｅ／Ｇ走行）での第１速ないし第６速および後進段について説明する。図４は、これらの各変速段を設定するための各クラッチＣ１，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，ＳＲおよび切替機構ＳＬの動作状態をまとめて示す図表であり、○を付した数字は、図１に記載してある丸付きの数字と対応しており、変速段用のクラッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，ＳＲにおけるスリーブ２０，２４，２８，３２の移動方向もしくは位置あるいは係合している変速ギヤ対の番号を示している。また図４における空欄は解放状態であること、入力クラッチＣ１についての「○」印は係合状態であってトルクを伝達すること、切替機構ＳＬについての「Ａ」は上記のＡ位置に動作していることを示している。

前進第１速は、第１奇数段用クラッチＳ１によって第１速被駆動ギヤ１１ｂを第１出力軸８に連結し、かつ切替機構ＳＬをＡ位置に動作させて、リングギヤＲｇを固定するとともにモータ・ジェネレータ３をキャリヤＣｒに連結することにより、設定される。したがって、遊星歯車機構１においては、キャリヤＣｒにエンジン２からトルクが入力されてこれがいわゆる正回転するが、リングギヤＲｇが固定されていることにより、出力要素であるサンギヤＳｎはエンジン２あるいはキャリヤＣｒとは反対方向に回転する。すなわち逆回転する。

サンギヤＳｎが取り付けられている第１駆動軸６と第１速駆動ギヤ１１ａが取り付けられているアイドラ軸１０とは前記カウンタギヤ対１８を介して連結されているので、第１速駆動ギヤ１１ａは正回転する。そして、この第１速駆動ギヤ１１ａに噛み合っている第１速被駆動ギヤ１１ｂおよびこれに連結されている第１出力軸８は逆回転し、その第１出力軸８からカウンタギヤ３４およびこれに噛み合っているリングギヤ３７を介してデファレンシャル３６にトルクが出力される。これが前進走行の際の回転方向である。

なお、第２駆動軸７は、キャリヤＣｒを介してエンジン２から直接動力が伝達されるので、その回転方向は正回転方向であり、そのトルクが第２速駆動ギヤ１２ａを介して第２速被駆動ギヤ１２ｂに伝達されるので、第２速被駆動ギヤ１２ｂは逆回転している。言い換えれば、第１速被駆動ギヤ１１ｂと同様に、前進走行する方向に回転している。

したがって、第１速では、エンジン２が出力した動力は、遊星歯車機構１によって変速されて第１駆動軸６に伝達され、カウンタギヤ対１８および第１速ギヤ対１１ならびに第１奇数段用クラッチＳ１を介して第１出力軸８に出力される。こうして第１速が設定され、これは、動力の伝達をギヤなどの機械的手段で全て行うので、いわゆる機械的直結段となる。なお、第１速で発進する場合、駆動トルクを次第に増大させて滑らかに発進するために、入力クラッチＣ１をスリップ状態を経て次第に係合させる。いわゆるフリクションスタートを行う。また、遊星歯車機構１は差動作用を行っているので、キャリヤＣｒが回転しているが、キャリヤＣｒに連結されている偶数段用の変速ギヤ対１２，１４，１６はいずれも第２出力軸９に対して遮断されているので、いわゆるダブルロックが生じることはない。

また、この第１速では、モータ・ジェネレータ３がエンジン２と共にキャリヤＣｒに連結されているので、モータ・ジェネレータ３をモータとして動作させることにより、エンジン２と同方向のトルクを出力することにより、第１出力軸８のトルク（出力軸トルク）Ｔｏを大きくすることができる。すなわち、モータ・ジェネレータ３によるトルクアシストが可能である。その出力軸トルクＴｏは、
Ｔｏ＝Ｇ１×Ｔｅ＋Ｇ１×Ｔｍ
である。ここで、Ｇ１は第１速ギヤ対１１のギヤ比、Ｔｅはエンジントルク、Ｔｍはモータ・ジェネレータ３のトルクである。

他の奇数段である前進第３速および前進第５速は、トルクを伝達する変速ギヤ対が、奇数段用クラッチＳ１，Ｓ３によって、第３速ギヤ対１３あるいは第５速ギヤ対１５に変更されて設定される。したがって、これらの変速段でのトルクの伝達の状態あるいは動作状態は、上述した第１速と特に変わるところはないので、その説明を省略する。

一方、前進第２速は、偶数段用クラッチＳ２によって第２速被駆動ギヤ１２ｂを第２出力軸９に連結し、かつ切替機構ＳＬをＡ位置に動作させて、リングギヤＲｇを固定するとともにモータ・ジェネレータ３をキャリヤＣｒに連結することにより、設定される。したがって、エンジン２の動力がキャリヤＣｒを介してそのまま第２駆動軸７に伝達され、これがエンジン２と同方向に回転する。そして、この第２駆動軸７から第２速ギヤ対１２を介して第２出力軸９に動力が伝達され、第２出力軸９がエンジン２とは反対の方向に回転する。これは、前進第１速の場合と同じ回転方向であり、またトルクの伝達を行う変速ギヤ対が第２速ギヤ対１２であるから、そのギヤ比に応じたトルクが第２出力軸９に現れ、その結果、第２速が設定される。その場合、遊星歯車機構１は差動作用を行っているので、サンギヤＳｎが回転しているが、サンギヤＳｎに連結されている奇数段用の変速ギヤ対１１，１３，１５はいずれも第１出力軸８に対して遮断されているので、いわゆるダブルロックが生じることはない。

また、この第２速においても、モータ・ジェネレータ３がエンジン２と共にキャリヤＣｒに連結されているので、モータ・ジェネレータ３をモータとして動作させることにより、エンジン２と同方向のトルクを出力することにより、第１出力軸８のトルク（出力軸トルク）Ｔｏを大きくすることができる。すなわち、モータ・ジェネレータ３によるトルクアシストが可能である。

他の偶数段である前進第４速および前進第６速は、トルクを伝達する変速ギヤ対が、偶数段用クラッチＳ２および後進段用クラッチＳＲによって、第４速ギヤ対１４あるいは第６速ギヤ対１６に変更されて設定される。したがって、これらの変速段でのトルクの伝達の状態あるいは動作状態は、上述した第２速と特に変わるところはないので、その説明を省略する。

さらに後進段について説明すると、後進段は、切替機構ＳＬをＡ位置に動作させたまま、後進段用クラッチＳＲによって後進段被駆動ギヤ１７ｂを第２出力軸９に連結することにより設定される。この後進段においては、エンジン２とは反対方向に回転するサンギヤＳｎから第１駆動軸６に動力が伝達されるので、後進段駆動ギヤを兼ねているカウンタドライブギヤ１８ａがエンジン２とは反対の方向に回転し、したがってこれに噛み合っている後進段被駆動ギヤ１７ｂおよび第２出力軸９がエンジン２と同じ方向に回転する。これは、前進時とは反対の回転方向であり、したがって後進段が設定される。

ところで、変速用の各クラッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，ＳＲを前述したようにドグクラッチによって構成した場合、そのクラッチ自体にはエネルギを吸収する機能がないので、その切替動作に先立って、回転数を合わせる回転数同期制御を行うことが好ましい。その回転数同期制御は、上述した動力伝達装置では、切替機構ＳＬを過渡的にＢ位置に動作させることにより行うことができる。これを第１速から第２速への変速の場合を例に採って説明すると、図５の（ａ）は第１速での動作状態を示す共線図であり、エンジン２とモータ・ジェネレータ３との動力をキャリヤＣｒに入力し、かつリングギヤＲｇを固定して第１速が設定されている。すなわち、第１速被駆動ギヤ１１ｂが第１出力軸８に連結されている。この状態では、キャリヤＣｒに連結されている第２速ギヤ対１２における被駆動ギヤ１２ｂは第２出力軸９により幾分高速で回転している。すなわち、偶数段用クラッチＳ２が解放状態になっているので、第２速被駆動ギヤ１２ｂと第２出力軸９とには回転数差が生じている。

そこで、第１速から第２速に変速する場合、先ず、エンジン２によって出力軸トルクを維持しつつ、切替機構ＳＬをＢ位置に動作させる。すなわち、リングギヤＲｇのロックを解除してこれを回転可能な状態にするとともに、そのリングギヤＲｇにモータ・ジェネレータ３を連結する。これを図５の（ｂ）に共線図で示してあり、この状態でモータ・ジェネレータ３によってエンジン２とは反対方向のトルクを発生させてリングギヤＲｇをキャリヤＣｒとは反対方向に回転させると、キャリヤＣｒおよびエンジン２の回転数が低下する。それに伴って第２速駆動ギヤ１２ａおよび第２速被駆動ギヤ１２ｂの回転数が低下するので、第２速被駆動ギヤ１２ｂの回転数と第２出力軸９の回転数とが一致する。すなわち回転同期する。この状態で、偶数段用クラッチＳ２のスリーブ２０を第２速被駆動ギヤ１２ｂ側に移動させてそのハブ２１にスプライン嵌合させれば、急激な回転数の変化やそれに起因するショックを生じさせることなく第２速被駆動ギヤ１２ｂと第２出力軸９とを連結することができる。そして、第１速被駆動ギヤ１１ｂと第１出力軸８との連結を解いて第２速を設定する。

その後、切替機構ＳＬをＡ位置に動作させる。その場合、モータ・ジェネレータ３のトルクを増大させてその回転数をほぼ「０」にし、その状態で切替機構ＳＬを切替動作させる。こうすることにより、切替ショックを防止もしくは抑制することができる。

この発明に係る上記の動力伝達装置では、モータ・ジェネレータ３を動力源とした走行（ＥＶ走行）やモータ・ジェネレータ３で走行慣性エネルギを回生する回生走行を行うことができる。その場合、入力クラッチＣ１を解放してエンジン２を遊星歯車機構１から切り離すとともに、切替機構ＳＬをＡ位置に動作させる。また、変速用のクラッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，ＳＲは車速や要求駆動力などの走行状態に応じた適宜の変速段を設定するように係合させる。このような動作状態を前述した図４に併せて示してある。それらの変速段のうち第１速における動作状態を図６に共線図で示してある。すなわち、共線図上で、キャリヤＣｒとサンギヤＳｎとの間に位置するリングギヤＲｇは固定され、これに対してキャリヤＣｒにはモータ・ジェネレータ３が連結され、さらにサンギヤＳｎはキャリヤＣｒとは反対方向に回転する出力要素となっている。

したがって、モータ・ジェネレータ３が出力した動力は、遊星歯車機構１のギヤ比に応じて変速されてサンギヤＳｎから第１駆動軸６に出力される。そして、エンジン２を動力源とする第１速の場合と同様に、アイドル軸１０から第１速ギヤ対１１を介して第１出力軸８に動力が伝達される。したがってその場合の出力軸トルクＴｏは、
Ｔｏ＝Ｇ１×Ｔｍ
となる。このように、減速比を低下させる要因がないので、減速比を大きくして必要十分な駆動力を得ることができ、また動力の伝達効率を向上させることができる。また、回生走行の場合には、エネルギの回生効率を向上させることができる。

上述した動力伝達装置では、後進用ギヤ対１７を、エンジン２とは反対の方向に回転するサンギヤＳｎに連結されている第１駆動軸６と第２出力軸９との間に設けてあるので、いずれかの偶数段を設定して走行する際にモータ・ジェネレータ３のトルクを後進用ギヤ対１７で増幅してトルクアシストすることができる。その例を第２速について説明すると、先ず、偶数段用クラッチＳ２によって第２速被駆動ギヤ１２ｂを第２出力軸９に連結し、また後進段用クラッチＳＲによって後進段被駆動ギヤ１７ｂを第２出力軸９に連結する。さらに、切替機構ＳＬはＢ位置に動作させる。

この状態では、エンジン２のトルクがキャリヤＣｒおよびこれと一体の第２駆動軸７ならびに第２速ギヤ対１２を介して第２出力軸９に伝達される。一方、モータ・ジェネレータ３をモータとして動作させてエンジン２と同方向にトルクを出力させると、そのモータトルクＴｍは遊星歯車機構１においてリングギヤＲｇからキャリヤＣｒおよびサンギヤＳｎに分配される。キャリヤＣｒに伝達されるトルクは、エンジントルクと同様に第２速ギヤ対１２を介して第２出力軸９に伝達される。また、サンギヤＳｎに伝達されたトルクは、これと一体の第１駆動軸６および後進用ギヤ対１７を介して第２出力軸９に伝達される。この状態を図７に共線図で示してある。したがって、この場合の出力軸トルクＴｏは、
Ｔｏ＝Ｇ２×Ｔｅ＋ＧREV×（１−ρ）×Ｔｍ＋Ｇ２×Ｔｍ
となる。ここで、Ｇ２は第２速ギヤ対１２のギヤ比、ＧREVは後進用ギヤ対１７のギヤ比、ρは遊星歯車機構１のギヤ比である。

これを、切替機構ＳＬがＡ位置に動作している前述の場合と比較すると、右辺第２項の「ＧREV×（１−ρ）×Ｔｍ」のトルクが増えている。これは、第２速以外の偶数段の場合でも同様に実行できる。したがって、偶数段を設定する際に、後進用ギヤ対１７をもトルク伝達可能にし、かつ遊星歯車機構１に差動作用を生じさせることにより、モータ・ジェネレータ３によるアシストトルクを大きくして、必要十分な駆動トルクを得ることができる。

つぎにエンジン２を始動する場合について説明する。上述したこの発明に係る動力伝達装置は、モータ・ジェネレータ３を、いわゆる差動要素であるリングギヤＲｇと、入力要素であるキャリヤＣｒとに切り替えて連結することができ、そのキャリヤＣｒにはエンジン２が連結されている。したがって、モータ・ジェネレータ３によってエンジン２を直接、クランキング（モータリング）してエンジン２を始動することができる。具体的には、図８の共線図に示すとおりである。この場合、変速段用のクラッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，ＳＲは全て解放状態（ニュートラル状態）に設定し、また切替機構ＳＬはＡ位置に動作させる。したがって遊星歯車機構１においては、リングギヤＲｇが固定され、またキャリヤＣｒにモータ・ジェネレータ３が連結される。なお、入力クラッチＣ１は係合させてエンジン２をキャリヤＣｒに連結しておく。

この状態でモータ・ジェネレータ３をモータとして動作させ、いわゆる正回転方向のトルクを出力させると、そのトルクによってエンジン２がキャリヤＣｒと共に回転させられるので、エンジン２がクランキングされ、燃料を供給することによりエンジン２を始動することができる。その場合、キャリヤＣｒやサンギヤＳｎと一体の各駆動軸６，７が回転するが、各変速ギヤ対１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７は出力軸８，９に対して遮断されているので、駆動力が生じることはない。したがって、シフト装置（図示せず）によってパーキングレンジやニュートラルレンジなどの非走行レンジが選択されている場合にモータ・ジェネレータ３によってエンジン２を始動することができる。

上記の例は、モータ・ジェネレータ３によってエンジン２を回転させる例であるが、この発明の動力伝達装置ではエンジン２によってモータ・ジェネレータ３を回転させて発電することができる。その例を図９に示してあり、この場合、変速レンジがパーキングレンジもしくはニュートラルレンジなどの非走行レンジであるから、変速段用のクラッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，ＳＲは全て解放状態（ニュートラル状態）に設定され、また切替機構ＳＬはＡ位置に動作させる。したがって遊星歯車機構１においては、リングギヤＲｇが固定され、またキャリヤＣｒにモータ・ジェネレータ３が連結される。この状態でエンジン２を駆動し、あるいは入力クラッチＣ１を係合させると、そのエンジントルクによってモータ・ジェネレータ３がキャリヤＣｒと共に回転させられる。したがって、モータ・ジェネレータ３をコントローラ４によって発電機として機能するように制御することにより、モータ・ジェネレータ３によって発電し、電力を得ることができる。これは、車両が停止している際に前記蓄電装置５の充電容量（ＳＯＣ）が低下したことが検出された場合や電気負荷が増大した場合に実行する。なお、この場合、キャリヤＣｒやサンギヤＳｎと一体の各駆動軸６，７が回転するが、各変速ギヤ対１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７は出力軸８，９に対して遮断されているので、駆動力が生じることはない。

つぎにこの発明の他の例を説明する。上述したように、この発明の動力伝達装置では、内燃機関の動力を差動機構を介して変速ギヤ対に伝達するように構成されている。その差動機構として上記の具体例ではダブルピニオン型の遊星歯車機構を用いているが、この発明における差動機構は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構以外のものであってもよい。図１０に示す例は、差動機構としてシングルピニオン型の遊星歯車機構を使用した例であり、ここに示す遊星歯車機構１は、サンギヤＳｎと、そのサンギヤＳｎに対して同心円上に配置されたリングギヤＲｇと、これらサンギヤＳｎおよびリングギヤＲｇ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たキャリヤＣｒとを回転要素として備えている。

そして、エンジン２は、入力クラッチＣ１を介してリングギヤＲｇに連結されており、またサンギヤＳｎは第１駆動軸６およびアイドラ軸１０を介して奇数段用の変速ギヤ対１１，１３，１５に連結されている。そして、シングルピニオン型の遊星歯車機構における各回転要素は、図１１に示すように、共線図上でサンギヤＳｎ、キャリヤＣｒ、リングギヤＲｇの順に配列される。したがって、図１０に示す構成では、キャリヤＣｒがこの発明の第１回転要素に相当し、リングギヤＲｇがこの発明の第２回転要素に相当し、サンギヤＳｎがこの発明の第３回転要素に相当している。

上記の遊星歯車機構１の外周側にモータ・ジェネレータ３が同心円上に配置されており、そのモータ・ジェネレータ３を連結する相手部材を変更するための切替機構ＳＬは、ハブの配列を図１に示す構成とは異ならせ、また二つのスリーブを独立して移動できるように構成されている。具体的に説明すると、前記第２駆動軸７の外周側に、遊星歯車機構１側からモータハブ４１、リングギヤハブ４３、キャリヤハブ４２、固定ハブ４４が順に配列されている。そのモータハブ４１はモータ・ジェネレータ３のロータに一体となるように連結され、またリングギヤハブ４３は遊星歯車機構１におけるリングギヤＲｇに一体となるように連結されている。これに対してキャリヤハブ４２は第２駆動軸７に一体となるように連結されている。そして、固定ハブ４４は所定の固定部４５に連結されている。

これらのハブ４１，４２，４３，４４を選択的に連結する二つのスリーブ３９，４０が設けられており、一方（図１０での右側）のスリーブ３９は、所定のストローク範囲で軸線方向に移動した場合に、常時モータハブ４１に係合するスプラインと、図１０の右側に移動した場合にリングギヤハブ４３に係合し、これとは反対に図１０の左側に移動した場合にキャリヤハブ４２に係合するスプラインとを有している。したがって、このスリーブ３９はモータ・ジェネレータ３をリングギヤＲｇとキャリヤＣｒとに切り替えて連結するように構成されている。

また、他方（図１０での左側）のスリーブ４０は、キャリヤハブ４２に係合するスプラインと固定ハブ４４に係合するスプラインとを有している。そして、このスリーブ４０は、図１０の右側に移動した場合に、そのスプラインがキャリヤハブ４２と固定ハブ４４とに係合してキャリヤＣｒを固定部４５に連結することによりキャリヤＣｒを固定（ロック）し、また図１０の左側に移動した場合に、スプラインがキャリヤハブ４２と固定ハブ４４とから外れてキャリヤＣｒと固定部４５との連結を解き、キャリヤＣｒのいわゆるロックを解除するように構成されている。

そして、各スリーブ３９，４０は、互いに独立して軸線方向に移動できるように構成され、それに伴いキャリヤハブ４２は、各スリーブ３９，４０が同時にスプライン嵌合できるように構成されている。なお、これらのスリーブ３９，４０をその軸線方向に往復動させるための機構は、特には図示しないが、油圧あるいは電磁力などによる推力を受けて直線的に往復動し、あるいは回転する適宜のアクチュエータによって構成されている。したがって、切替機構ＳＬは、モータ・ジェネレータ３の連結状態の切替とキャリヤＣｒのロックとを行うように構成されている。上記のスリーブ４０およびこれが係合するキャリヤＣｒならびに固定ハブ４４がこの発明におけるロック機構に相当している。

図１０に示す動力伝達装置における他の構成は、図１に示す構成と同様であるから、図１に示す構成と同じ部材および部分には図１と同様の符号を付してその説明を省略する。なお、図１０には前述した各アクチュエータおよびコントローラならび蓄電装置、電子制御装置は省略し、記載していないが、図１に示す動力伝達装置と同様に、これらの機構、装置が設けられている。

したがって、図１０に示す構成は、図１に示す動力伝達装置における差動機構をダブルピニオン型の遊星歯車機構からシングルピニオン型の遊星歯車機構に変更し、それに伴って切替機構ＳＬの構成すなわちハブの配列を変更したものであるから、図１に示す構成の動力伝達装置と同様に、前進６段・後進１段の変速段を設定することができる。これに加えて、図１０に示すように構成した場合には、モータ・ジェネレータ３を連結する相手部材を切り替える場合にトルク遮断が生じることを防止できる。

その一例として、モータ・ジェネレータ３をキャリヤＣｒに連結するとともにキャリヤＣｒをモータ・ジェネレータ３が固定している状態からリングギヤＲｇにモータ・ジェネレータ３を連結する状態に切り替える場合について説明すると、モータ・ジェネレータ３でキャリヤＣｒを固定する場合、図１２の（ａ）に示すように、切替機構ＳＬにおける一方のスリーブ３９が、モータハブ４１とキャリヤハブ４２とに係合し、モータ・ジェネレータ３をキャリヤＣｒに連結している。この状態でモータ・ジェネレータ３が反力トルクを発生することにより、キャリヤＣｒが固定されている。この状態からモータ・ジェネレータ３をリングギヤＲｇに連結するためには、先ず、他方のスリーブ４０を軸線方向に移動させて固定ハブ４４とキャリヤハブ４２とにスプライン嵌合させる。すなわち、キャリヤＣｒを固定部４５に連結してキャリヤＣｒをロックする。その状態を図１２の（ｂ）に示してある。

こうすることにより、モータ・ジェネレータ３が受け持っていたキャリヤＣｒの固定のための反力トルクを固定部４５が受け持つことになる。これは、前述した図１１に示す状態である。したがって、モータ・ジェネレータ３を停止状態とすることにより、スリーブ３９とキャリヤハブ４２との間の接触圧が低下するので、スリーブ３９を軸線方向に移動させることができる。そして、図１２の（ｃ）に示すように、スリーブ３９を遊星歯車機構１側に移動させてリングギヤハブ４３に係合させることにより、モータ・ジェネレータ３をリングギヤＲｇに連結することができる。このような切替の過程で、いわゆる差動要素であるキャリヤＣｒにはこれを固定しておくトルクが常時作用し続けるので、キャリヤＣｒの固定が一時的に外れていわゆるトルク遮断が生じることが回避される。

なお、図１０に示すように構成した場合には、キャリヤＣｒに連結されている第２駆動軸７の外周側には、リングギヤＲｇとリングギヤハブ４３とを連結する部材、およびモータ・ジェネレータ３とモータハブ４１とを連結する部材との二つの部材が配置されるだけであるから、図１に示す構成と比較して軸構造が簡素化される。

ところで、この発明に係る動力伝達装置は、少なくとも三つの回転要素を備えた差動機構におけるそれらの回転要素に、モータ・ジェネレータなどの電動機を選択的に切り替えて連結する構成を有した装置である。したがって、その差動機構が遊星歯車機構である場合、モータ・ジェネレータが選択的に連結される回転要素は、上述したリングギヤとキャリヤとに限らず、サンギヤに選択的に連結するように構成してもよい。その場合、図１や図１０に示す構成では、サンギヤＳｎを切替機構ＳＬに直接連結することは困難であるから、例えばアイドラ軸１０などのサンギヤＳｎに連結されている部材に適宜のハブもしくは係合部を設け、その係合部を介して電動機を選択的に連結するように構成すればよい。

上述したように、この発明に係る動力伝達装置では、差動機構やこれに連結されている二本の駆動軸を、同一軸線上に配置することができるので、全体としての構成をコンパクト化し、車載性のよい動力伝達装置を得ることができる。また、モータ・ジェネレータ３などの電動機を複数の回転要素に切り替えて連結することができるので、多様な動作状態もしくは運転モードを設定することができ、車両に搭載した場合には走行状態に応じた運転モードを選択することにより、動力性能や燃費を向上させることができる。

なお、この発明は、上述した各具体例に限定されないのであって、設定可能な変速段数は６段より少なくともよく、あるいはそれ以上であってもよい。また、図１および図１０に示す構成は、エンジンを車両の幅方向（横向き）に配置する車両に適するように構成した例であり、したがって出力軸が二本設けられているが、この発明では、各駆動軸に変速ギヤ対における駆動ギヤを直接取り付け、それに伴って出力軸を一本にした構成としてもよい。

この発明に係る動力伝達装置の一例を模式的に示すスケルトン図である。 その切替機構の動作位置を模式的に示す図である。 その遊星歯車機構における各回転要素の共線図上での配列およびモータ・ジェネレータの連結状態を示す線図である。 各変速段を設定するためのクラッチおよび切替機構の動作状態をまとめて示す図表である。 切替機構がＡ位置に動作している状態での第１速を示す共線図および切替機構がＢ位置に動作している状態での第１速から第２速への変速過渡を示す共線図である。 ＥＶ走行での第１速を示す共線図である。 第２速ギヤ対と後進用ギヤ対とをトルク伝達可能な状態にしてモータ・ジェネレータでトルクアシストしている状態を示す共線図である。 モータ・ジェネレータでエンジンを始動する状態の共線図である。 エンジンでモータ・ジェネレータを駆動して発電している状態の共線図である。 この発明に係る動力伝達装置の他の例を模式的に示すスケルトン図である。 図１１に示す遊星歯車機構のキャリヤを固定部およびモータ・ジェネレータに連結した状態の共線図である。 図１０に示す切替機構の動作状態を模式的に示す図である。

符号の説明

１…遊星歯車機構、 ２…エンジン、 ３…モータ・ジェネレータ、 ４…コントローラ、 ５…蓄電装置、 ６…第１駆動軸、 ７…第２駆動軸、 ８…第１出力軸、 ９…第２出力軸、 １０…アイドラ軸、 １１，１２，１３，１４，１５，１６…変速ギヤ対、 １７…後進用ギヤ対、 １８…カウンタギヤ対、 ４６…電子制御装置（ＥＣＵ）、 Ｓn…サンギヤ、 Ｒg…リングギヤ、 Ｃr…キャリヤ、 ＳＬ…切替機構。

Claims (8)

1. 少なくとも三つの回転要素を有しかつそれらの回転要素の回転数の関係が共線図で表すことのできる差動機構に、内燃機関と電動機とが連結され、その差動機構から出力されるトルクを出力部材に選択的に伝達する動力伝達装置において、
   前記三つの回転要素のうち前記共線図上で中央に位置する回転要素である第１回転要素以外のいずれか一つの回転要素である第２回転要素に前記内燃機関が連結され、
   前記第１回転要素および前記第２回転要素以外の他の回転要素である第３回転要素と前記出力部材との間で選択的にトルクを伝達する一対以上の変速ギヤ対を有する第１変速ギヤ対系が設けられ、
   前記電動機の前記差動機構への連結を前記三つの回転要素のうちの少なくとも二つの回転要素の間で切り替える切替機構が設けられ、
   さらに前記内燃機関もしくは前記第２回転要素と前記出力部材との間で選択的にトルクを伝達する一対以上の変速ギヤ対を有する第２変速ギヤ対系が設けられている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記第１回転要素を選択的に固定するロック機構を更に備え、
   前記切替機構は、前記ロック機構によって前記第１回転要素が固定され、かつ前記内燃機関から前記第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対の動力を伝達する駆動状態では、前記電動機を前記第２回転要素に連結する機構を含む
   請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記内燃機関と前記第２回転要素とを選択的に連結する入力クラッチ機構を更に備え、
   前記切替機構は、前記入力クラッチ機構によって前記内燃機関が前記第２回転要素から切り離され、かつ前記ロック機構によって前記第１回転要素が固定され、さらに前記第３回転要素と前記出力部材とが前記第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対を介してトルク伝達可能に連結された駆動状態では、前記電動機を前記第２回転要素に連結する機構を含む
   請求項２に記載の動力伝達装置。
4. 前記第１回転要素を選択的に固定するロック機構と、前記内燃機関と前記第２回転要素とを選択的に連結する入力クラッチ機構とを更に備え、
   前記切替機構は、前記入力クラッチ機構によって前記内燃機関が前記第２回転要素から切り離され、かつ前記ロック機構によって前記第１回転要素が固定され、さらに前記第３回転要素と前記出力部材とが前記第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対を介してトルク伝達可能に連結された駆動状態では、前記電動機を前記第２回転要素に連結する機構を含む
   請求項１に記載の動力伝達装置。
5. 前記第３回転要素と前記出力部材との間で選択的にトルクを伝達する後進用ギヤ対を更に備え、
   前記切替機構は、前記内燃機関と前記出力部材とが前記第２変速ギヤ対系の変速ギヤ対を介してトルク伝達可能に連結され、かつ前記後進用ギヤ対を介して前記第３回転要素と前記出力部材とがトルク伝達可能に連結されている状態で、前記電動機を前記第２回転要素に連結する機構を含む請求項１ないし４のいずれかに記載の動力伝達装置。
6. 前記切替機構は、前記内燃機関を始動する場合に、前記第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対および第２変速ギヤ対系の変速ギヤ対が前記出力部材にトルクを伝達しない解放状態で前記電動機を前記内燃機関に連結する機構を含み、
   前記電動機が出力する動力で内燃機関を始動するように構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の動力伝達装置。
7. 前記電動機は、発電機能のあるモータ・ジェネレータを含み、
   前記切替機構は、前記第１変速ギヤ対系の変速ギヤ対および第２変速ギヤ対系の変速ギヤ対が前記出力部材にトルクを伝達しない解放状態で前記電動機を前記内燃機関に連結する機構を含み、
   前記内燃機関によって前記モータ・ジェネレータを駆動して発電するように構成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の動力伝達装置。
8. 前記切替機構は、前記電動機を前記第２回転要素に連結してその電動機で第２回転要素を固定している状態で前記電動機を前記第２回転要素から固定されている他のいずれかの回転要素に切り替えて連結する機構を含む請求項１に記載の動力伝達装置。

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