JP2009073222A - Drive control device - Google Patents

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Takashi Kawai
高志 河合
Takeshi Kotani
武史 小谷
Junya Mizuno
純也 水野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drive control device capable of diversifying a running mode which can practically directly couple an engine with a drive shaft. <P>SOLUTION: The drive control device comprises a fixed change gear ratio mode setting means 33 for setting a fixed change gear ratio mode which couples an internal engine 1 with a drive shaft 16 so that the change gear ratio being the ratio of the engine speed of the internal engine 1 and the engine speed of the drive shaft 16 becomes a fixed predetermined value by engaging a first clutch C1, a second clutch C2, a third clutch C3, and a fifth clutch C5 so as to transmit torque, and releasing a fourth clutch C4 so as not to transmit the torque. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、内燃機関とモータ・ジェネレータなどの少なくとも二つの電動機とを動力源として備えた駆動装置を制御する制御装置に関し、特に運転モードもしくは変速状態を設定する制御を行う制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device that controls a drive device including an internal combustion engine and at least two electric motors such as a motor / generator as a power source, and more particularly to a control device that performs control for setting an operation mode or a shift state. .

内燃機関と併せて電動機を駆動力源として備えた駆動装置は、車両の全体としての燃費を向上させ、また排ガスを低減することを主たる目的として開発された装置であって、内燃機関を可及的に燃費の良い状態で運転、またエネルギー回生を行うように構成されている。この種の駆動装置では、内燃機関の回転数を最適燃費点もしくはそれに近い回転数に維持するために、電動機を発電機として機能させ、その起電力をアシスト用の電動機に供給してこれをモータとして機能させるのが一般的であるが、車速が増大した場合には、内燃機関の回転数の上昇を抑制するために、電動機を逆転力行させる状態が生じる。このような駆動状態では、アシスト用の電動機を発電機として機能させ、その起電力を、内燃機関の回転数を制御する電動機の供給することになるので、いわゆる動力循環が生じ、動力の伝達効率が低下する。   A drive device provided with an electric motor as a driving force source in combination with an internal combustion engine is a device developed mainly for the purpose of improving the overall fuel consumption of a vehicle and reducing exhaust gas. It is configured to drive and regenerate energy in a state where fuel efficiency is good. In this type of drive device, in order to maintain the rotation speed of the internal combustion engine at or near the optimum fuel consumption point, the motor is caused to function as a generator, and the electromotive force is supplied to the assisting motor, which is used as the motor. However, when the vehicle speed increases, a state in which the motor is reversely rotated is generated in order to suppress an increase in the rotational speed of the internal combustion engine. In such a driving state, the assisting motor functions as a generator, and the electromotive force is supplied by the motor that controls the rotational speed of the internal combustion engine. Decreases.

このような動力循環を回避もしくは抑制するために、特許文献１に記載された発明では、内燃機関の動力を電動機側と出力側とに分配する差動機構において反力要素となる回転要素を、クラッチによって変更するように構成している。すなわち、特許文献１に記載された装置は、エンジンが連結された入力要素、および第１のモータ・ジェネレータが連結された反力要素、ならびに第２のモータ・ジェネレータが連結された出力要素を備えた差動作用のある動力分割機構と、出力部材を前記出力要素と反力要素とに選択的に連結する二つのクラッチとを有している。したがって、特許文献１に記載されている装置は、動力分割機構によってエンジントルクを増幅して出力部材に出力し、また変速比を連続的に変化させるモードと、いずれかのモータ・ジェネレータを動力源として走行するモードとが可能である。   In order to avoid or suppress such power circulation, in the invention described in Patent Document 1, a rotating element that is a reaction force element in a differential mechanism that distributes the power of the internal combustion engine to the motor side and the output side, It is configured to be changed by a clutch. That is, the device described in Patent Document 1 includes an input element to which an engine is connected, a reaction force element to which a first motor / generator is connected, and an output element to which a second motor / generator is connected. A power split mechanism having a differential action, and two clutches for selectively connecting the output member to the output element and the reaction force element. Therefore, the device described in Patent Document 1 amplifies the engine torque by the power split mechanism and outputs it to the output member, and continuously changes the gear ratio, and either motor / generator is used as the power source. And traveling mode is possible.

上述したハイブリッド形式の駆動装置では、自動変速機や手動変速機を備えた従来の駆動装置に比較して、内燃機関の他に電動機を備え、また動力分割機構などの機構を追加して搭載することになるので、動力損失の要因が増える場合がある。そのため、例えば特許文献２に記載された発明では、運転点に応じて変速比を切り替えることにより動力損失を低減するように構成しており、また併せて車載性を向上させるように構成している。   In the hybrid drive device described above, an electric motor is provided in addition to the internal combustion engine, and a mechanism such as a power split mechanism is additionally mounted, as compared with a conventional drive device provided with an automatic transmission or a manual transmission. As a result, the power loss factor may increase. Therefore, for example, the invention described in Patent Document 2 is configured to reduce the power loss by switching the gear ratio according to the operating point, and is also configured to improve the in-vehicle performance. .

上述したように内燃機関の動力を電動機に分配することにより、発電に伴うトルクを反力トルクとして作用させることができ、その反力トルクによって内燃機関の回転数を燃費の良い回転数に制御できる。しかしながら、その場合には、内燃機関の動力の一部が発電のために消費され、あるいは電力変換を伴って駆動軸（もしくは出力部材）に伝達されるので、動力損失が不可避的に発生する。したがって、上述したハイブリッド形式の駆動装置を搭載した車両の燃費を更に向上させるためには、電力変換を伴わない動力伝達の可能性を増大し、あるいは動力の伝達経路を可及的に簡素化することが望まれ、この点での開発の余地が未だ存在している。   As described above, by distributing the motive power of the internal combustion engine to the electric motor, it is possible to cause the torque accompanying power generation to act as a reaction torque, and the rotation speed of the internal combustion engine can be controlled to a fuel efficiency with the reaction torque. . However, in that case, a part of the power of the internal combustion engine is consumed for power generation or transmitted to the drive shaft (or output member) with power conversion, so that power loss inevitably occurs. Therefore, in order to further improve the fuel efficiency of a vehicle equipped with the above-described hybrid drive device, the possibility of power transmission without power conversion is increased, or the power transmission path is simplified as much as possible. There is still room for development in this regard.

特開２００５−１２５８７６号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-125876 特開２００５−１５５８９１号公報JP-A-2005-155891

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、動力の伝達に伴う損失が少ない、より多様な駆動状態を設定できる駆動制御装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made by paying attention to the above technical problem, and an object of the present invention is to provide a drive control device that can set various drive states with less loss due to power transmission.

この発明は、原動機と、該原動機から動力が伝達される入力軸と、該入力軸から入力された動力を第１出力軸および第２出力軸に分配する動力分割機構と、前記第２出力軸と一体に回転する第３出力軸と、前記第１出力軸との間で動力を授受可能な第１電動機と、前記第２出力軸との間で動力の授受を行う第２電動機と、変速機入力軸と変速機出力軸とを備えるとともにこれら変速機入力軸と変速機出力軸との回転数比を所定値に設定する変速機構と、該変速機構と前記第３出力軸との少なくとも一方から動力が伝達される駆動軸と、前記第３出力軸と前記変速機入力軸とを接続可能な第１クラッチと、前記第１電動機の出力軸と前記変速機入力軸とを接続可能な第２クラッチと、前記第３出力軸と前記駆動軸とを接続可能な第３クラッチと、前記変速機出力軸と前記駆動軸とを接続可能な第４クラッチと、前記第１出力軸と前記第１電動機の出力軸とを接続可能な第５クラッチとを備えた駆動機構を制御する駆動制御装置であって、前記第１クラッチと第２クラッチと第３クラッチと第５クラッチとをトルク伝達可能に係合させるとともに、前記第４クラッチをトルクを伝達しないように解放させることにより、前記内燃機関と前記駆動軸とを、これら内燃機関の回転数と駆動軸の回転数との比である変速比が固定された所定の値となるように連結する固定変速比モードを設定する固定変速比モード設定手段を備えていることを特徴とする駆動制御装置である。   The present invention includes a prime mover, an input shaft to which power is transmitted from the prime mover, a power split mechanism that distributes power input from the input shaft to a first output shaft and a second output shaft, and the second output shaft. A third output shaft that rotates integrally with the first output shaft, a first motor that can transmit and receive power between the first output shaft, a second motor that transmits and receives power between the second output shaft, A transmission mechanism having a transmission input shaft and a transmission output shaft and setting a rotation speed ratio between the transmission input shaft and the transmission output shaft to a predetermined value; and at least one of the transmission mechanism and the third output shaft A drive shaft to which power is transmitted from, a first clutch capable of connecting the third output shaft and the transmission input shaft, and a first clutch capable of connecting the output shaft of the first motor and the transmission input shaft. A second clutch, a third clutch capable of connecting the third output shaft and the drive shaft; Drive that controls a drive mechanism including a fourth clutch that can connect the transmission output shaft and the drive shaft, and a fifth clutch that can connect the first output shaft and the output shaft of the first motor. A control device, wherein the first clutch, the second clutch, the third clutch, and the fifth clutch are engaged with each other so as to be able to transmit torque, and the fourth clutch is released so as not to transmit torque. A fixed gear ratio mode for setting a fixed gear ratio mode for connecting the internal combustion engine and the drive shaft so that a gear ratio, which is a ratio between the rotational speed of the internal combustion engine and the rotational speed of the drive shaft, becomes a predetermined value. A drive control apparatus comprising a ratio mode setting means.

この発明は、前記第１クラッチと第２クラッチと第３クラッチとをトルク伝達可能に係合させるとともに、前記第４クラッチおよび第５クラッチをトルクを伝達しないように解放させることにより、前記第１電動機および第２電動機を前記駆動軸に一体となって回転するように連結するＥＶ走行モードを設定するＥＶ走行モード設定手段を更に備えていることが好ましい。   According to the present invention, the first clutch, the second clutch, and the third clutch are engaged with each other so as to be able to transmit torque, and the fourth clutch and the fifth clutch are released so as not to transmit torque. It is preferable that EV driving mode setting means for setting an EV driving mode for connecting the electric motor and the second electric motor so as to rotate integrally with the drive shaft is further provided.

また、この発明は、前記固定変速比モード設定手段に替えて、前記第１クラッチと第２クラッチと第３クラッチとをトルク伝達可能に係合させるとともに、前記第４クラッチおよび第５クラッチをトルクを伝達しないように解放させることにより、前記第１電動機および第２電動機を前記駆動軸に一体となって回転するように連結するＥＶ走行モードを設定するＥＶ走行モード設定手段を備えていることが好ましい。   According to the present invention, in place of the fixed gear ratio mode setting means, the first clutch, the second clutch, and the third clutch are engaged with each other so that torque can be transmitted, and the fourth clutch and the fifth clutch are torqued. EV driving mode setting means for setting an EV driving mode for connecting the first electric motor and the second electric motor so as to rotate integrally with the drive shaft by releasing them so as not to transmit them. preferable.

さらに、この発明は、好ましくは、前記第１電動機の出力軸を固定可能なブレーキを更に備えている。   Furthermore, the present invention preferably further includes a brake capable of fixing the output shaft of the first electric motor.

この発明においては、固定変速比モードが設定された場合、第１出力軸および第２出力軸ならびに第３出力軸のそれぞれが、第１クラッチおよび第２クラッチならびに第５クラッチによって互いに連結されるので、内燃機関もしくは内燃機関から動力が伝達される入力軸が第３出力軸に実質的に直結される。そして、その第３出力軸が第３クラッチによって駆動軸に接続されるので、結局、内燃機関もしくは入力軸が駆動軸に直結される。したがって、電力変換を伴わずに、また特に相対回転を増大させずに、内燃機関から駆動軸に動力を伝達でき、その結果、動力の伝達効率を向上させることができる。また、上記の固定変速比モードを、内燃機関の回転数が最適燃費回転数もしくはそれに近い回転数になる車速で設定することにより、動力損失の低減と併せて燃焼効率を向上させ、車両の全体としての燃費を向上させることができる。   In the present invention, when the fixed gear ratio mode is set, each of the first output shaft, the second output shaft, and the third output shaft is connected to each other by the first clutch, the second clutch, and the fifth clutch. The internal combustion engine or an input shaft to which power is transmitted from the internal combustion engine is substantially directly connected to the third output shaft. Since the third output shaft is connected to the drive shaft by the third clutch, eventually, the internal combustion engine or the input shaft is directly connected to the drive shaft. Therefore, power can be transmitted from the internal combustion engine to the drive shaft without power conversion and particularly without increasing relative rotation, and as a result, power transmission efficiency can be improved. In addition, by setting the above fixed gear ratio mode at a vehicle speed at which the internal combustion engine speed is at or close to the optimum fuel economy speed, combustion efficiency is improved along with reduction of power loss, and the entire vehicle As a result, the fuel consumption can be improved.

つぎにこの発明をより具体的に説明する。この発明で対象とする駆動装置はハイブリッド形式のものであって、動力源として内燃機関と、発電機能のある少なくとも二台の電動機とを備えている。その内燃機関は、要は、燃料を燃焼して生じる熱エネルギをトルクなどの機械的エネルギの形で出力する熱機関であって、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、あるいはガスを燃料とするガスエンジンなどである。また前記電動機は、電力が供給されて回転することによりトルクなどの機械的エネルギを出力する以外に、外力によって強制的に回転させられて起電力を生じるように構成されたものであり、永久磁石式の同期電動機がその一例である。   Next, the present invention will be described more specifically. The drive device targeted by the present invention is of a hybrid type, and includes an internal combustion engine as a power source and at least two electric motors having a power generation function. The internal combustion engine is basically a heat engine that outputs thermal energy generated by burning fuel in the form of mechanical energy such as torque, such as a gasoline engine, a diesel engine, or a gas engine using gas as fuel. is there. The electric motor is configured to generate electromotive force by being forcibly rotated by an external force, in addition to outputting mechanical energy such as torque by rotating by being supplied with electric power. An example is a synchronous motor of the type.

これら内燃機関および各電動機は、動力分割機構に連結されている。この発明における動力分割機構は、内燃機関が出力した動力をいずれか一方の電動機と出力側とに分割する作用をなすものであり、相互に差動回転する少なくとも三つの回転要素を備えた差動機構によって構成することができる。その差動機構としては、ダブルピニオン型あるいはシングルピニオン型の遊星歯車機構や遊星ローラ機構を採用することができ、その第１の回転要素に入力軸を介して内燃機関が連結されている。なお、その連結の形態は、要は、内燃機関から第１の回転要素に動力を伝達できる形態であればよいので、両者が直接連結されていてもよく、あるいはクラッチや流体継手などの伝動機構を介して連結されていてもよい。前記回転要素のうち、第２の回転要素と第３の回転要素とに、それぞれ前記電動機が連結されている。その連結の形態は、前記内燃機関と第１の回転要素との連結の形態と同様に、直接連結してもよく、あるいはクラッチなどの伝動機構を介して連結してもよい。なお、この発明では、第１出力軸および第２出力軸が設けられ、これらの出力軸を介して各電動機との間で動力を伝達するように構成されている。さらに、いずれかの電動機と第２もしくは第３の回転要素との間に減速機構を介在させることもできる。このように構成した場合には、その電動機を出力トルクの小さい小型のものとすることができる。   The internal combustion engine and each electric motor are connected to a power split mechanism. The power split mechanism according to the present invention has a function of splitting the power output from the internal combustion engine into one of the electric motor and the output side, and includes a differential having at least three rotating elements that perform differential rotation with respect to each other. It can be configured by a mechanism. As the differential mechanism, a double pinion type or single pinion type planetary gear mechanism or planetary roller mechanism can be adopted, and an internal combustion engine is connected to the first rotating element via an input shaft. Note that the form of the connection may be any form as long as it can transmit power from the internal combustion engine to the first rotating element, so that both may be directly connected or a transmission mechanism such as a clutch or a fluid coupling. It may be connected via. Of the rotating elements, the electric motors are connected to the second rotating element and the third rotating element, respectively. The connection may be directly connected as in the connection between the internal combustion engine and the first rotating element, or may be connected via a transmission mechanism such as a clutch. In the present invention, a first output shaft and a second output shaft are provided, and power is transmitted to and from each electric motor via these output shafts. Furthermore, a speed reduction mechanism can be interposed between any of the electric motors and the second or third rotating element. When configured in this manner, the electric motor can be made small with a small output torque.

さらに、この発明で対象とする駆動装置は、変速機構を備えている。その変速機構は、上記の動力分割機構と駆動軸との間に介在させられて、入力された動力を変速して、もしくは変速せずにそのまま駆動軸に出力する機構であり、少なくとも二つの変速状態を設定できるように構成されている。すなわち、前記第２回転要素と第３回転要素とのいずれか一方から入力された動力を変速して、もしくは変速せずに出力部材に出力する変速状態と、他方から入力された動力をそのままもしくは変速して出力部材に出力する変速状態とを設定できるように構成されている。   Furthermore, the drive device that is the subject of the present invention includes a speed change mechanism. The speed change mechanism is interposed between the power split mechanism and the drive shaft, and is a mechanism that shifts input power or outputs it to the drive shaft as it is without changing speed. It is configured so that the state can be set. That is, the power input from either the second rotating element or the third rotating element is shifted or output to the output member without shifting, and the power input from the other is directly or A speed change state in which the speed is changed and output to the output member can be set.

そして、内燃機関から駆動軸への動力伝達経路を切り替えるための複数の係合機構が設けられている。すなわち、第２電動機に連結される第２出力軸と一体の第３出力軸を、変速機入力軸に接続する第１クラッチと、第１電動機の出力軸を変速機入力軸に接続する第２クラッチと、前記第３出力軸を駆動軸に接続する第３クラッチと、変速機出力軸を駆動軸に接続する第４クラッチと、動力分割機構によって分割された動力が伝達される第１出力軸と第１電動機の出力軸とを接続する第５クラッチとが設けられている。これらのクラッチは、係合することによりトルクを伝達し、かつ解放することによりトルクを遮断する機構であり、多板クラッチなどの摩擦式の係合機構やドグクラッチなどの噛み合い式の係合機構によって構成することができる。図には、噛み合い式の係合機構を採用した例を示してある。   A plurality of engagement mechanisms for switching the power transmission path from the internal combustion engine to the drive shaft are provided. That is, a first clutch that connects a third output shaft integrated with a second output shaft connected to the second motor to the transmission input shaft, and a second clutch that connects the output shaft of the first motor to the transmission input shaft. A clutch, a third clutch for connecting the third output shaft to the drive shaft, a fourth clutch for connecting the transmission output shaft to the drive shaft, and a first output shaft to which the power divided by the power split mechanism is transmitted And a fifth clutch that connects the output shaft of the first electric motor. These clutches are mechanisms that transmit torque when engaged, and shut off torque when released, and by a frictional engagement mechanism such as a multi-plate clutch or a meshing engagement mechanism such as a dog clutch. Can be configured. The figure shows an example in which a meshing engagement mechanism is employed.

上記の駆動装置によれば、各クラッチを適宜に係合・解放させることにより、多様な動力伝達状態を設定することができる。この発明に係る制御装置は、特に、固定変速比モードを設定する手段を備えている。この固定変速比モードは、第１ないし第３のクラッチおよび第５クラッチをそれぞれ係合させ、かつ第４クラッチを解放させて設定される走行モードである。この固定変速比モードでは、第１出力軸および第２出力軸ならびに第３出力軸のそれぞれが互いに連結されるので、内燃機関もしくは内燃機関から動力が伝達される入力軸が第３出力軸に実質的に直結される。そして、その第３出力軸が第３クラッチによって駆動軸に接続されるので、結局、内燃機関もしくは入力軸が駆動軸に直結される。したがって、この発明に係る制御装置では、電力変換を伴わずに、また特に相対回転を増大させずに、内燃機関から駆動軸に動力を伝達できる固定変速比モードを設定することができるので、燃費の良好な走行モードの選択の幅が広がり、全体としての燃費を向上させることができる。   According to the above drive device, various power transmission states can be set by appropriately engaging and releasing the clutches. The control device according to the present invention particularly includes means for setting a fixed gear ratio mode. The fixed gear ratio mode is a travel mode that is set by engaging the first to third clutches and the fifth clutch respectively and releasing the fourth clutch. In the fixed gear ratio mode, the first output shaft, the second output shaft, and the third output shaft are connected to each other, so that the input shaft to which power is transmitted from the internal combustion engine or the internal combustion engine is substantially connected to the third output shaft. Directly connected. Since the third output shaft is connected to the drive shaft by the third clutch, eventually, the internal combustion engine or the input shaft is directly connected to the drive shaft. Therefore, in the control device according to the present invention, it is possible to set a fixed gear ratio mode in which power can be transmitted from the internal combustion engine to the drive shaft without power conversion and without particularly increasing relative rotation. The range of selection of a favorable driving mode is widened, and the overall fuel consumption can be improved.

この発明の好ましい実施の形態によれば、ＥＶ走行モードを設定することができる。このＥＶ走行モードは、第１クラッチおよび第２クラッチならびに第３クラッチを係合させ、かつ第４クラッチおよび第５クラッチを解放させて設定される走行モードである。このＥＶ走行モードでは、第１電動機の出力軸が第１クラッチおよび第２クラッチを介して第３出力軸に連結され、その第３出力軸が第３クラッチを介して駆動軸に連結されるので、結局、第１電動機の出力軸が駆動軸に直結される。したがって、第１電動機で走行する場合、あるいは第１電動機でエネルギー回生する場合の動力伝達経路が簡素化され、また相対回転する部材の数を少なくでき、その結果、動力伝達効率が良好になる。この発明に係る制御装置では、電力変換を伴わずに、また特に相対回転を増大させずに、第１電動機から駆動軸に動力を伝達できる上記のＥＶ走行モードを設定することができるので、燃費の良好な走行モードの選択の幅が広がり、全体としての燃費を向上させることができる。また、一方の電動機の熱負荷が大きい時や故障時にも他方の電動機でＥＶ走行することが可能となる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the EV traveling mode can be set. The EV travel mode is a travel mode that is set by engaging the first clutch, the second clutch, and the third clutch and releasing the fourth clutch and the fifth clutch. In this EV travel mode, the output shaft of the first electric motor is connected to the third output shaft via the first clutch and the second clutch, and the third output shaft is connected to the drive shaft via the third clutch. Eventually, the output shaft of the first electric motor is directly connected to the drive shaft. Therefore, the power transmission path when traveling with the first motor or when the first motor regenerates energy is simplified, and the number of relative rotating members can be reduced. As a result, the power transmission efficiency is improved. In the control device according to the present invention, the above-described EV traveling mode in which power can be transmitted from the first electric motor to the drive shaft without power conversion and without particularly increasing the relative rotation can be set. The range of selection of a favorable driving mode is widened, and the overall fuel consumption can be improved. Further, even when the heat load of one electric motor is large or at the time of failure, it is possible to perform EV traveling with the other electric motor.

そして、この発明の好ましい実施の形態では、第１電動機の出力軸を固定するブレーキを備えている。このブレーキを係合させた場合、動力分割機構を増速機として機能させることができるので、駆動軸の回転数を増大させる運転状態であっても内燃機関の回転数を相対的に低く抑えることができ、また内燃機関を駆動軸に実質的に直結できるので、燃費を向上させることができる。また、動力損失の少ない走行モードの選択の幅が広くなる。   And in preferable embodiment of this invention, the brake which fixes the output shaft of a 1st electric motor is provided. When this brake is engaged, the power split mechanism can function as a speed increaser, so that the rotational speed of the internal combustion engine is kept relatively low even in an operating state in which the rotational speed of the drive shaft is increased. In addition, since the internal combustion engine can be substantially directly connected to the drive shaft, fuel efficiency can be improved. In addition, the range of selection of the travel mode with less power loss is widened.

上述した各好ましい実施の形態を含む具体例を以下に示す。図１はこの発明の一具体例を概略的に示す図であって、内燃機関（以下、エンジンと記す）１とこの発明の電動機に相当する二つのモータ・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。そのエンジン１は、動力分割機構４に連結され、また二つのモータ・ジェネレータ２，３は、その動力分割機構４に対して反力を与え、あるいは出力するトルクをアシストするように、動力分割機構４との間でトルクを伝達するようになっている。なお、エンジン１と動力分割機構４との間に、ダンパーやトルクコンバータ（それぞれ図示せず）を介在させてもよい。   Specific examples including each of the preferred embodiments described above are shown below. FIG. 1 is a diagram schematically showing a specific example of the present invention, in which an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) 1 and two motor generators (MG1, MG2) 2, 3 corresponding to the electric motor of the present invention. Are provided as a power unit. The engine 1 is coupled to a power split mechanism 4, and the two motor generators 2 and 3 apply a reaction force to the power split mechanism 4 or assist the output torque. Torque is transmitted to 4. A damper or a torque converter (not shown) may be interposed between the engine 1 and the power split mechanism 4.

動力分割機構４は、図１に示す例では、ダブルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、動力分割機構４は、外歯歯車であるサンギヤＳｍと、このサンギヤＳｍ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Ｒｍと、サンギヤＳｍに噛み合っているピニオンギヤおよび該ピニオンギヤとリングギヤＲｍと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するキャリヤＣｍとを回転要素とし、これら三つの回転要素が相互に差動回転するよう構成された差動歯車機構である。そのリングギヤＲｍにエンジン１から入力軸５を介して動力が伝達されるようになっている。また、サンギヤＳｍがこれと一体の第１出力軸６を介して一方のモータ・ジェネレータ（以下、第１モータ・ジェネレータと記す）２に連結されるように構成されている。さらに、キャリヤＣｍには第２出力軸７が一体化されており、この第２出力軸７を介して他方のモータ・ジェネレータ（以下、第２モータ・ジェネレータと記す）３との間でトルクを伝達するように構成されている。   In the example illustrated in FIG. 1, the power split mechanism 4 is configured by a double pinion type planetary gear mechanism. That is, the power split mechanism 4 includes a sun gear Sm that is an external gear, a ring gear Rm that is an internal gear disposed concentrically with the sun gear Sm, a pinion gear that meshes with the sun gear Sm, and the pinion gear and the ring gear. This is a differential gear mechanism configured such that a carrier Cm that holds other pinion gears meshed with Rm so as to rotate and revolve is a rotating element, and these three rotating elements are differentially rotated with respect to each other. Power is transmitted from the engine 1 to the ring gear Rm via the input shaft 5. The sun gear Sm is connected to one motor / generator (hereinafter referred to as a first motor / generator) 2 via a first output shaft 6 integrated therewith. Further, a second output shaft 7 is integrated with the carrier Cm, and torque is transmitted to and from the other motor / generator (hereinafter referred to as a second motor / generator) 3 via the second output shaft 7. Configured to communicate.

各モータ・ジェネレータ２，３および動力分割機構４は、エンジン１の動力を前記リングギヤＲｍに入力する入力軸５と同一の軸線上に配列されており、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３は動力分割機構４よりもエンジン１側に配置されている。そして、第２モータ・ジェネレータ３と動力分割機構４との間に、減速機構８が設けられている。この減速機構８は、第２モータ・ジェネレータ３が出力したトルクを増幅して動力分割機構４に伝達するためのものであり、したがって変速比もしくは減速比が“１”より大きい歯車機構もしくはローラ機構などによって構成されている。図１に示す例では、減速機構８は入力軸５の外周側に入力軸５と同一軸線上に配置されたシングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。このシングルピニオン型の遊星歯車機構は、外歯歯車であるサンギヤＳｆと、そのサンギヤＳｆ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Ｒｆと、これらサンギヤＳｆおよびリングギヤＲｆ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Ｃｆとを回転要素とし、これら三つの回転要素が相互に差動回転する歯車機構である。なお、これらのギヤをローラに置き換えた機構が遊星ローラ機構である。   The motor generators 2 and 3 and the power split mechanism 4 are arranged on the same axis as the input shaft 5 for inputting the power of the engine 1 to the ring gear Rm, and the second motor generator (MG2) 3 It is arranged closer to the engine 1 than the dividing mechanism 4. A speed reduction mechanism 8 is provided between the second motor / generator 3 and the power split mechanism 4. The speed reduction mechanism 8 is for amplifying the torque output from the second motor / generator 3 and transmitting the amplified torque to the power split mechanism 4. Therefore, the gear mechanism or roller mechanism having a gear ratio or reduction ratio larger than "1". Etc. In the example shown in FIG. 1, the speed reduction mechanism 8 is configured by a single-pinion type planetary gear mechanism that is disposed on the outer peripheral side of the input shaft 5 on the same axis as the input shaft 5. This single pinion type planetary gear mechanism meshes with a sun gear Sf that is an external gear, a ring gear Rf that is an internal gear arranged concentrically with the sun gear Sf, and the sun gear Sf and the ring gear Rf. This is a gear mechanism in which the carrier Cf holding the pinion gear so as to rotate and revolve is a rotating element, and these three rotating elements rotate differentially with each other. A mechanism in which these gears are replaced with rollers is a planetary roller mechanism.

第２モータ・ジェネレータ３のステータ３Ｓがケーシング（図示せず）などの固定部９に固定され、そのステータ３Ｓの内周側に配置されたロータ３ＲがサンギヤＳｆに連結されている。なお、第２モータ・ジェネレータ３はそのロータ３Ｒの位相を検出して信号を出力するレゾルバーなどのセンサ（図示せず）を備えている。したがってサンギヤＳｆが入力要素となっている。また、キャリヤＣｆは、固定部９に連結されて固定されている。したがってキャリヤＣｆが固定要素となっている。さらにリングギヤＲｆが、動力分割機構４におけるキャリヤＣｍに第２出力軸７を介して連結され、出力要素となっている。したがって、サンギヤＳｆの歯数とリングギヤＲｆの歯数との比であるギヤ比を“ρ”（＜１）とすると、リングギヤＲｆはそのギヤ比に応じて減速されて回転し、そのトルクはサンギヤＳｆに入力されたトルクをギヤ比ρに応じて増大させたものとなる。   The stator 3S of the second motor / generator 3 is fixed to a fixed portion 9 such as a casing (not shown), and a rotor 3R disposed on the inner peripheral side of the stator 3S is connected to the sun gear Sf. The second motor / generator 3 includes a sensor (not shown) such as a resolver that detects the phase of the rotor 3R and outputs a signal. Therefore, the sun gear Sf is an input element. The carrier Cf is connected and fixed to the fixing portion 9. Therefore, the carrier Cf is a fixed element. Further, the ring gear Rf is connected to the carrier Cm in the power split mechanism 4 via the second output shaft 7 and serves as an output element. Therefore, if the gear ratio, which is the ratio between the number of teeth of the sun gear Sf and the number of teeth of the ring gear Rf, is “ρ” (<1), the ring gear Rf is decelerated according to the gear ratio and rotates, and the torque is the sun gear. The torque input to Sf is increased according to the gear ratio ρ.

前述した動力分割機構４の中心部を貫通しかつ前記入力軸５と同一軸線上に配置された第３出力軸１０が設けられている。この第３出力軸１０は動力分割機構４から動力を出力するためのものであって、前記キャリヤＣｍもしくは第２出力軸７と一体化され、かつ入力軸５の延長軸線上に配置されており、その外周側に第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２が同軸上に配置されている。その第１モータ・ジェネレータ２のステータ２Ｓは固定部９に固定され、その内周側に配置されたロータ２Ｒと動力分割機構４における第１要素であるサンギヤＳｍに一体の第１出力軸６とを選択的に連結するクラッチ（以下、仮に第５クラッチと記す）Ｃ５が設けられている。この第５クラッチＣ５は、摩擦クラッチや噛み合い式のクラッチなど適宜の構成のものであってよく、図１にはドグクラッチの例を示してある。   A third output shaft 10 is provided that passes through the central portion of the power split mechanism 4 and is arranged on the same axis as the input shaft 5. The third output shaft 10 is for outputting power from the power split mechanism 4, is integrated with the carrier Cm or the second output shaft 7, and is disposed on the extension axis of the input shaft 5. The first motor / generator (MG1) 2 is coaxially arranged on the outer peripheral side. The stator 2S of the first motor / generator 2 is fixed to the fixed portion 9, and the first output shaft 6 integrated with the rotor 2R disposed on the inner peripheral side of the stator 2S and the sun gear Sm as the first element in the power split mechanism 4; Is provided with a clutch (hereinafter referred to as a fifth clutch) C5. The fifth clutch C5 may be of an appropriate configuration such as a friction clutch or a meshing clutch, and FIG. 1 shows an example of a dog clutch.

この第５クラッチＣ５の構成を具体的に説明すると、動力分割機構４におけるサンギヤＳｍが取り付けられもしくは形成されている第１出力軸６が第３出力軸１０の外周側に相対回転可能に配置されており、その第１出力軸６と同一軸線上に、第１モータ・ジェネレータ２におけるロータ２Ｒが一体化されているロータ軸（第１モータ・ジェネレータ２の出力軸）１１が配置されている。その第１出力軸６とロータ軸１１との互いに対向している端部のそれぞれに、軸線方向で互いに隣接するハブ１２，１３が一体に設けられており、それぞれのハブ１２，１３の外周面にスプラインが形成されている。さらに、これらのハブ１２，１３にスプライン嵌合するスリーブ１４が、図示しないアクチュエータによって軸線方向に前後動するように配置されている。   The configuration of the fifth clutch C5 will be specifically described. The first output shaft 6 to which the sun gear Sm in the power split mechanism 4 is attached or formed is disposed on the outer peripheral side of the third output shaft 10 so as to be relatively rotatable. The rotor shaft (output shaft of the first motor / generator 2) 11 in which the rotor 2R of the first motor / generator 2 is integrated is arranged on the same axis as the first output shaft 6. Hubs 12 and 13 that are adjacent to each other in the axial direction are integrally provided at the ends of the first output shaft 6 and the rotor shaft 11 facing each other, and the outer peripheral surfaces of the hubs 12 and 13 are integrated. Splines are formed on the surface. Further, a sleeve 14 that is spline-fitted to the hubs 12 and 13 is arranged to move back and forth in the axial direction by an actuator (not shown).

したがって第５クラッチＣ５は、そのスリーブ１４を、各ハブ１２，１３にスプライン嵌合する位置に移動させることにより、サンギヤＳｍに一体の第１出力軸６と第１モータ・ジェネレータ２のロータ２Ｒに一体のロータ軸１１とをトルク伝達可能に連結し、またスリーブ１４をそのいわゆる係合位置から軸線方向に移動させていずれか一方のハブ１２（または１３）のみにスプライン嵌合させることにより、サンギヤＳｍに一体の第１出力軸６と第１モータ・ジェネレータ２のロータ２Ｒに一体のロータ軸１１との連結を解くように構成されている。なお、第５クラッチＣ５がいわゆる解放状態に制御されてサンギヤＳｍに一体の第１出力軸６と第１モータ・ジェネレータ２のロータ２Ｒに一体のロータ軸１１とが非連結状態になっている場合には、動力分割機構４におけるサンギヤＳｍがいずれの部材にも連結されていないいわゆるフリー状態となり、したがってリングギヤＲｍにエンジン１のトルクを入力しても、サンギヤＳｍが空転するために、キャリヤＣｍにエンジン１からのトルクが現れないようになっている。   Accordingly, the fifth clutch C5 moves the sleeve 14 to a position where it is splined to the hubs 12 and 13, so that the first output shaft 6 integral with the sun gear Sm and the rotor 2R of the first motor / generator 2 are moved. The integral rotor shaft 11 is connected so as to be able to transmit torque, and the sleeve 14 is moved in the axial direction from its so-called engagement position to be fitted by spline only to one of the hubs 12 (or 13). The first output shaft 6 integrated with Sm and the rotor shaft 11 integrated with the rotor 2R of the first motor / generator 2 are disconnected. When the fifth clutch C5 is controlled in a so-called disengaged state, the first output shaft 6 integrated with the sun gear Sm and the rotor shaft 11 integrated with the rotor 2R of the first motor / generator 2 are not connected. Is in a so-called free state in which the sun gear Sm in the power split mechanism 4 is not connected to any member, and therefore, even if the torque of the engine 1 is input to the ring gear Rm, the sun gear Sm idles, so that the carrier Cm Torque from the engine 1 does not appear.

上記の第１モータ・ジェネレータ２を挟んで動力分割機構４とは軸線方向で反対側に、変速機構１５が同一軸線上に配置されている。この変速機構１５は、前記第３出力軸１０の延長軸線上に配置されている出力部材である駆動軸１６に出力する動力を変速するためのものであって、変速機入力軸１７と変速機出力軸１８とを有し、その入力回転数と出力回転数との比を複数に変化させることができるように構成されている。したがって変速機構１５は遊星歯車機構や遊星ローラ機構などの差動作用のある機構によって構成することができ、図１にはシングルピニオン型は遊星歯車機構によって構成した例を示してある。   A transmission mechanism 15 is arranged on the same axis line on the opposite side of the power split mechanism 4 in the axial direction across the first motor / generator 2. The transmission mechanism 15 is for shifting the power to be output to the drive shaft 16 that is an output member disposed on the extension axis of the third output shaft 10, and includes a transmission input shaft 17 and a transmission. It has an output shaft 18 and is configured such that the ratio of the input rotational speed to the output rotational speed can be changed in plural. Therefore, the speed change mechanism 15 can be constituted by a mechanism having a differential action such as a planetary gear mechanism or a planetary roller mechanism. FIG. 1 shows an example in which the single pinion type is constituted by a planetary gear mechanism.

シングルピニオン型遊星歯車機構は従来知られている構成のものであって、前述した減速機構８を構成しているものと同様に、サンギヤＳｒと、リングギヤＲｒと、キャリヤＣｒとを回転要素とし、これらの回転要素が相互に差動回転するように構成されている。そして、リングギヤＲｒがケーシングなどの固定部９に取り付けられていて固定要素となっている。また、キャリヤＣｒに変速機出力軸１８が一体化され、したがってキャリヤＣｒが出力要素となっている。そして、サンギヤＳｒに変速機入力軸１７が一体化され、したがってサンギヤＳｒが入力要素となっている。   The single pinion type planetary gear mechanism has a conventionally known configuration, and like the above-described reduction mechanism 8, the sun gear Sr, the ring gear Rr, and the carrier Cr are used as rotating elements. These rotating elements are configured to rotate differentially with respect to each other. The ring gear Rr is attached to a fixed portion 9 such as a casing and serves as a fixed element. Further, the transmission output shaft 18 is integrated with the carrier Cr, and therefore the carrier Cr is an output element. The transmission input shaft 17 is integrated with the sun gear Sr. Therefore, the sun gear Sr is an input element.

この変速機構１５による複数の変速状態あるいは入出力状態を設定するための複数のクラッチが設けられている。具体的には、入力を切り替えるための第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２と、駆動軸１６に対する出力を切り替えるための第３クラッチＣ３および第４クラッチＣ４とが設けられている。その第１クラッチＣ１は、変速機入力軸１７と第３出力軸１０とを選択的に連結するように構成され、また第２クラッチＣ２は変速機入力軸１７と第１モータ・ジェネレータ２のロータ軸１１とを選択的に連結するように構成されている。これらのクラッチＣ１，〜Ｃ４は、要は、トルクの伝達と遮断とを選択的に行うものであって、摩擦クラッチや噛み合い式のクラッチなど適宜の構成のものであってよく、図１にはドグクラッチの例を示してある。   A plurality of clutches for setting a plurality of shift states or input / output states by the transmission mechanism 15 are provided. Specifically, a first clutch C1 and a second clutch C2 for switching input, and a third clutch C3 and a fourth clutch C4 for switching output to the drive shaft 16 are provided. The first clutch C 1 is configured to selectively connect the transmission input shaft 17 and the third output shaft 10, and the second clutch C 2 is a transmission input shaft 17 and the rotor of the first motor / generator 2. The shaft 11 is configured to be selectively connected. The clutches C1 to C4 are, in essence, selectively transmitting and interrupting torque, and may have an appropriate configuration such as a friction clutch or a meshing clutch. An example of a dog clutch is shown.

すなわち、変速機構１５を構成している遊星歯車機構のサンギヤＳｒに一体の変速機入力軸１７には、内周面にスプラインが形成された円筒部１７ａが一体化されており、その内周側には、第３出力軸１０に一体化されているハブ１９と、第１モータ・ジェネレータ２のロータ軸１１に一体化されているハブ２０とが軸線方向に並んで配置されている。これらのハブ１９，２０の外周面にはスプラインが形成されている。そして、第３出力軸１０に一体化されているハブ１９の外周面と前記円筒部１７ａの内周面との間には、軸線方向に移動することによりこれらハブ１９と円筒部１７ａとにスプライン嵌合するスリーブ２１が配置されている。このスリーブ２１は、図示しないアクチュエータによって軸線方向に移動させられ、ハブ１９と円筒部１７ａとの両方にスプライン嵌合することにより第３出力軸１０とサンギヤＳｒに一体の変速機入力軸１７とをトルク伝達可能に連結し、またハブ１９と円筒部１７ａとのいずれか一方にのみスプライン嵌合する状態では、第３出力軸１０と変速機入力軸１７との連結を解除するように構成されている。   That is, the transmission input shaft 17 integrated with the sun gear Sr of the planetary gear mechanism constituting the transmission mechanism 15 is integrated with a cylindrical portion 17a having a spline formed on the inner peripheral surface thereof. A hub 19 integrated with the third output shaft 10 and a hub 20 integrated with the rotor shaft 11 of the first motor / generator 2 are arranged side by side in the axial direction. Splines are formed on the outer peripheral surfaces of these hubs 19 and 20. Then, between the outer peripheral surface of the hub 19 integrated with the third output shaft 10 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 17a, the hub 19 and the cylindrical portion 17a are splined by moving in the axial direction. A fitting sleeve 21 is arranged. The sleeve 21 is moved in the axial direction by an actuator (not shown), and the third output shaft 10 and the transmission input shaft 17 integrated with the sun gear Sr are connected by spline fitting to both the hub 19 and the cylindrical portion 17a. The third output shaft 10 and the transmission input shaft 17 are disconnected when the torque transmission is possible and the spline fitting is performed only on one of the hub 19 and the cylindrical portion 17a. Yes.

また、ロータ軸１１に一体化されているハブ２０の外周面と前記円筒部１７ａの内周面との間には、軸線方向に移動することによりこれらハブ２０と円筒部１７ａとにスプライン嵌合するスリーブ２２が配置されている。このスリーブ２２は、図示しないアクチュエータによって軸線方向に移動させられ、ハブ２０と円筒部１７ａとの両方にスプライン嵌合することによりロータ軸１１とサンギヤＳｒに一体の変速機入力軸１７とをトルク伝達可能に連結し、またハブ２０と円筒部１７ａとのいずれか一方にのみスプライン嵌合する状態では、ロータ軸１１と変速機入力軸１７との連結を解除するように構成されている。   Further, between the outer peripheral surface of the hub 20 integrated with the rotor shaft 11 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 17a, the hub 20 and the cylindrical portion 17a are spline-fitted by moving in the axial direction. A sleeve 22 is disposed. The sleeve 22 is moved in the axial direction by an actuator (not shown) and is spline-fitted to both the hub 20 and the cylindrical portion 17a to transmit torque to the rotor shaft 11 and the transmission input shaft 17 integral with the sun gear Sr. In a state in which the rotor shaft 11 and the transmission input shaft 17 are connected to each other, and the spline is fitted only to either the hub 20 or the cylindrical portion 17a, the connection between the rotor shaft 11 and the transmission input shaft 17 is released.

さらに、駆動軸１６は、変速機構１５を構成している遊星歯車機構側に延びた円筒部２３を備えており、その内周側には、第３出力軸１０の先端部に設けられているハブ２４と、変速機構１５を構成している遊星歯車機構におけるキャリヤＣｒに一体化されている変速機出力軸１８のハブ２５とが軸線方向に並んで配置されている。これらのハブ２４，２５の外周面にはスプラインが形成されている。そして、第３出力軸１０に一体化されているハブ２４の外周面と前記円筒部２３の内周面との間には、軸線方向に移動することによりこれらハブ２４と円筒部２３とにスプライン嵌合するスリーブ２６が配置されている。このスリーブ２６は、図示しないアクチュエータによって軸線方向に移動させられ、ハブ２４と円筒部２３との両方にスプライン嵌合することにより第３出力軸１０と駆動軸１６とをトルク伝達可能に連結し、またハブ２４と円筒部２３とのいずれか一方にのみスプライン嵌合する状態では、第３出力軸１０と駆動軸１６との連結を解除するように構成されている。   Further, the drive shaft 16 includes a cylindrical portion 23 that extends toward the planetary gear mechanism that constitutes the speed change mechanism 15, and is provided at the tip of the third output shaft 10 on the inner peripheral side thereof. The hub 24 and the hub 25 of the transmission output shaft 18 integrated with the carrier Cr in the planetary gear mechanism constituting the transmission mechanism 15 are arranged side by side in the axial direction. Splines are formed on the outer peripheral surfaces of these hubs 24 and 25. The hub 24 and the cylindrical portion 23 are splined between the outer peripheral surface of the hub 24 integrated with the third output shaft 10 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 23 by moving in the axial direction. A fitting sleeve 26 is arranged. The sleeve 26 is moved in the axial direction by an actuator (not shown), and the third output shaft 10 and the drive shaft 16 are connected so as to be able to transmit torque by being splined to both the hub 24 and the cylindrical portion 23. Further, in a state where the spline is fitted only to one of the hub 24 and the cylindrical portion 23, the connection between the third output shaft 10 and the drive shaft 16 is released.

また、変速機出力軸１８に一体化されているハブ２５の外周面と前記円筒部２３の内周面との間には、軸線方向に移動することによりこれらハブ２５と円筒部２３とにスプライン嵌合するスリーブ２７が配置されている。このスリーブ２７は、図示しないアクチュエータによって軸線方向に移動させられ、ハブ２５と円筒部２３との両方にスプライン嵌合することにより変速機出力軸１８と駆動軸１６とをトルク伝達可能に連結し、またハブ２５と円筒部２３とのいずれか一方にのみスプライン嵌合する状態では、変速機出力軸１８と駆動軸１６との連結を解除するように構成されている。   Further, between the outer peripheral surface of the hub 25 integrated with the transmission output shaft 18 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 23, the hub 25 and the cylindrical portion 23 are splined by moving in the axial direction. A fitting sleeve 27 is arranged. The sleeve 27 is moved in the axial direction by an actuator (not shown), and the transmission output shaft 18 and the drive shaft 16 are connected to each other so as to transmit torque by being splined to both the hub 25 and the cylindrical portion 23. Further, in a state where only one of the hub 25 and the cylindrical portion 23 is spline-fitted, the connection between the transmission output shaft 18 and the drive shaft 16 is released.

さらに、動力分割機構４を増速機構として機能させるためにそのサンギヤＳｍを選択的に固定するブレーキＢ１が設けられている。このブレーキＢ１は、係合状態でロータ軸１１の回転を阻止し、解放状態でロータ軸１１の固定を解くように構成された係合機構であり、摩擦式あるいは噛み合い式などの適宜の構成のブレーキ機構を採用することができる。図１には、噛み合い式のブレーキを示してあり、前記ロータ軸１１に一体化されたハブ２８とケーシングなどの固定部９に取り付けられたハブ２９とが、軸線方向に並びかつ互いに接近して配置されている。これらのハブ２８，２９の外周面にはスプラインが形成されており、そのスプラインに嵌合するスリーブ３０が図示しないアクチュエータによって軸線方向に往復動するように配置されている。すなわち、ブレーキＢ１は、スリーブ３０が各ハブ２８，２９にスプライン嵌合することによりロータ軸１１を固定し、その場合に前述した第５クラッチＣ５が係合していることになり、サンギヤＳｍを実質的に固定するようになっている。また、スリーブ３０がいずれか一方のハブ２８（もしくは２９）のみにスプライン嵌合している状態では、ロータ軸１１が固定されず、したがってロータ軸１１に第５クラッチＣ５を介して連結されるサンギヤＳｍの固定が解除されるようになっている。   Further, a brake B1 for selectively fixing the sun gear Sm is provided in order for the power split mechanism 4 to function as a speed increasing mechanism. The brake B1 is an engagement mechanism configured to prevent the rotation of the rotor shaft 11 in the engaged state and to release the fixation of the rotor shaft 11 in the released state, and has an appropriate configuration such as a friction type or a meshing type. A brake mechanism can be employed. FIG. 1 shows a meshing brake, in which a hub 28 integrated with the rotor shaft 11 and a hub 29 attached to a fixed portion 9 such as a casing are aligned in the axial direction and close to each other. Is arranged. Splines are formed on the outer peripheral surfaces of the hubs 28 and 29, and a sleeve 30 fitted to the splines is arranged to reciprocate in the axial direction by an actuator (not shown). That is, the brake B1 fixes the rotor shaft 11 by the spline fitting of the sleeve 30 to each of the hubs 28 and 29. In this case, the fifth clutch C5 described above is engaged, and the sun gear Sm is engaged. It is designed to be substantially fixed. Further, when the sleeve 30 is spline-fitted only to one of the hubs 28 (or 29), the rotor shaft 11 is not fixed, and therefore the sun gear is connected to the rotor shaft 11 via the fifth clutch C5. The fixing of Sm is released.

前述した各モータ・ジェネレータ２，３はインバータなどのコントローラ３１を介してバッテリーなどの蓄電装置３２に接続されており、そのコントローラ３１によって制御されて電動機あるいは発電機として動作するように構成されている。さらに、これらのモータ・ジェネレータ２，３の出力トルクや発電量（すなわち反力トルク）の制御、各クラッチＣ１，〜Ｃ５およびブレーキＢ１を動作させることによる変速状態もしくは駆動モードの制御などを行うための電子制御装置（ＥＣＵ）３３が設けられている。この電子制御装置３３はマイクロコンピュータを主体にして構成されたものであって、車速や要求駆動力、蓄電装置３２の充電量（ＳＯＣ）などの入力データおよび予め記憶しているデータを利用して演算を行い、その演算の結果を各モータ・ジェネレータ２，３を制御するための指令信号として前記コントローラ３１に出力し、またいずれかのクラッチＣ１，〜Ｃ５もしくはブレーキＢ１を動作させて所定の運転モードあるいは変速段を設定する指令信号を出力するように構成されている。   Each of the motor generators 2 and 3 is connected to a power storage device 32 such as a battery via a controller 31 such as an inverter, and is configured to operate as an electric motor or a generator under the control of the controller 31. . Further, in order to control the output torque and power generation amount (that is, reaction force torque) of these motor generators 2 and 3, and to control the shift state or drive mode by operating the clutches C1 to C5 and the brake B1. An electronic control unit (ECU) 33 is provided. The electronic control device 33 is mainly composed of a microcomputer, and uses input data such as vehicle speed, required driving force, charge amount (SOC) of the power storage device 32, and data stored in advance. A calculation is performed, and the result of the calculation is output to the controller 31 as a command signal for controlling the motor generators 2 and 3, and any one of the clutches C1 to C5 or the brake B1 is operated to perform a predetermined operation. A command signal for setting a mode or a shift stage is output.

上記の駆動装置は、車両に搭載することにより、各種の駆動モードあるいは変速段を設定することができる。図２は前述した各クラッチＣ１，〜Ｃ５およびブレーキＢ１の動作状態と、それに応じて設定される運転モードあるいは変速段をまとめて示している。図２において、「ＥＮＧ走行」は、エンジン１が出力する動力を利用して車両が走行するモードであることを示し、「ＥＶ走行」は、エンジン１は動力を出力せずに電動機２，３が出力する動力で走行するモードを示している。   The drive device described above can be set in various drive modes or gear positions by being mounted on a vehicle. FIG. 2 collectively shows the operation states of the clutches C1 to C5 and the brake B1 described above, and the operation mode or gear position set in accordance therewith. In FIG. 2, “ENG travel” indicates a mode in which the vehicle travels using the power output from the engine 1, and “EV travel” indicates that the engine 1 does not output power and the motors 2 and 3 Shows a mode in which the vehicle travels with the power output.

さらにＥＮＧ走行モードにおいて、「１速ＣＶＴ」は、動力分割機構４におけるキャリヤＣｍと一体の第３出力軸１０から前記変速機構１５に動力が入力され、かつ第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン回転数を制御し、したがって全体としての変速比が連続的（無段階）に変化するモードを示し、「２速ＣＶＴ」は、同様に、動力分割機構４におけるサンギヤＳｍに一体の第１出力軸６から前記変速機構１５に動力が入力され、かつ第２モータ・ジェネレータ３によってエンジン回転数を制御し、したがって全体としての変速比が連続的（無段階）に変化するモードを示し、「３速ＣＶＴ」は、第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン回転数を制御している状態でキャリヤＣｍに一体の第３出力軸１０から出力される動力を直接駆動軸１６に伝達し、したがって全体としての変速比を連続的に変化させるモードを示している。   Further, in the ENG travel mode, “1st speed CVT” is input to the transmission mechanism 15 from the third output shaft 10 integrated with the carrier Cm in the power split mechanism 4, and the engine speed is increased by the first motor / generator 2. Therefore, “2nd speed CVT” is similarly obtained from the first output shaft 6 integrated with the sun gear Sm in the power split mechanism 4. “3-speed CVT” indicates a mode in which power is input to the speed change mechanism 15 and the engine speed is controlled by the second motor / generator 3 so that the overall gear ratio changes continuously (steplessly). Is the power output from the third output shaft 10 integrated with the carrier Cm while the engine speed is controlled by the first motor / generator 2. Transmitted to the contact drive shaft 16, thus shows a mode of continuously changing the overall gear ratio of.

また一方、「１＋２速固定」は、１速ＣＶＴモードと２速ＣＶＴモードとに共通する運転状態であって、換言すれば、１速ＣＶＴモードと２速ＣＶＴモードとの同期状態を示す。同様に、「２＋３速固定」は、２速ＣＶＴモードと３速ＣＶＴモードとに共通する運転状態であり、換言すれば、２速ＣＶＴモードと３速ＣＶＴモードとの同期状態を示す。さらに、「固定変速比モード」は、エンジン１を駆動軸１６に実質的に直結する運転状態を示す。そして、「３速ＭＧ１ロック」は、第１モータ・ジェネレータ２およびこれに連結されるサンギヤＳｍをブレーキＢ１で固定した状態でキャリヤＣｍに一体の第３出力軸１０から出力される動力を駆動軸１６に直接伝達するモードを示している。   On the other hand, “fixed 1 + 2 speed” is an operation state common to the 1st speed CVT mode and the 2nd speed CVT mode, in other words, indicates a synchronization state between the 1st speed CVT mode and the 2nd speed CVT mode. Similarly, “2 + 3 speed fixed” is an operation state common to the 2nd speed CVT mode and the 3rd speed CVT mode. In other words, it indicates a synchronized state between the 2nd speed CVT mode and the 3rd speed CVT mode. Further, the “fixed gear ratio mode” indicates an operation state in which the engine 1 is substantially directly connected to the drive shaft 16. The “3-speed MG1 lock” is a drive shaft for driving the power output from the third output shaft 10 integrated with the carrier Cm in a state where the first motor / generator 2 and the sun gear Sm connected thereto are fixed by the brake B1. 16 shows a direct transmission mode.

一方、ＥＶ走行モードでの「１速」は第２モータ・ジェネレータ３を変速機構１５に連結してその第２モータ・ジェネレータ３によって走行するモード、「２速」は第１モータ・ジェネレータ２を変速機構に連結してその第１モータ・ジェネレータ２によって走行するモード、「３速」は第２モータ・ジェネレータ３を駆動軸１６に直接連結して第２モータ・ジェネレータ３によって走行するモード、「３速固定」は第１モータ・ジェネレータ２を駆動軸１６に実質的に直結して走行するモードをそれぞれ示している。そして、各クラッチＣ１，〜Ｃ５およびブレーキＢ１についての「〇」印はトルク伝達するように係合していることを示し、「×」印はトルクの伝達を遮断するように解放していることを示し、括弧を付してある「○」印は係合状態および解放状態のいずれでもよいことを示している。   On the other hand, “first speed” in the EV traveling mode is a mode in which the second motor / generator 3 is connected to the speed change mechanism 15 and travels by the second motor / generator 3, and “second speed” is the first motor / generator 2. A mode in which the first motor / generator 2 travels by being connected to the speed change mechanism, and “third speed” is a mode in which the second motor / generator 3 is directly connected to the drive shaft 16 and travels by the second motor / generator 3. “3-speed fixed” indicates a mode in which the first motor / generator 2 travels with the drive shaft 16 substantially directly connected thereto. The "O" mark for each of the clutches C1 to C5 and the brake B1 indicates that the clutch is engaged so as to transmit torque, and the "X" mark is released so as to interrupt the torque transmission. The “o” marks in parentheses indicate that either the engaged state or the released state may be used.

各モードについて説明すると、エンジン１が動力を出力している状態での１速ＣＶＴモードは、図２に示すように、第１クラッチＣ１および第４クラッチＣ４ならびに第５クラッチＣ５が係合させられる。また、第１モータ・ジェネレータ２は発電機として機能するように制御され、その起電力が第２モータ・ジェネレータ３に供給されてこれがモータとして機能するように制御される。この状態を図３に共線図で示してある。図３に示すように、リングギヤＲｍにエンジン１からのトルクがいわゆる正方向に作用し、これに対してサンギヤＳｍには、第５クラッチＣ５を介して連結されている第１モータ・ジェネレータ２による反力トルクがいわゆる負方向に作用している。したがって、キャリヤＣｍにはこれらのトルクを合成したトルクと、第２モータ・ジェネレータ３がモータとして機能することによるトルクとを合成したトルクが現れる。すなわち、エンジン１が出力した動力がサンギヤＳｍを介して第１モータ・ジェネレータ２側と、キャリヤＣｍを介して第３出力軸１０側とに分割され、第１モータ・ジェネレータ２側に分配された動力は電力に変換された後、第２モータ・ジェネレータ３で機械的な動力に再度変換され、第３出力軸１０に合成される。キャリヤＣｍから第３出力軸１０を介して変速機構１５のサンギヤＳｒに伝達された動力は、変速機構１５の変速比に応じて変速されてキャリヤＣｒから駆動軸１６に出力される。この変速機構１５は図３に示すように減速機として機能するから、駆動軸１６には変速比に応じて増幅されたトルクが現れる。   Explaining each mode, in the 1-speed CVT mode in a state where the engine 1 outputs power, the first clutch C1, the fourth clutch C4, and the fifth clutch C5 are engaged as shown in FIG. . The first motor / generator 2 is controlled so as to function as a generator, and the electromotive force thereof is supplied to the second motor / generator 3 so as to function as a motor. This state is shown in a collinear diagram in FIG. As shown in FIG. 3, the torque from the engine 1 acts on the ring gear Rm in the so-called positive direction, while the sun gear Sm is connected to the sun gear Sm by the first motor / generator 2 connected via the fifth clutch C5. The reaction torque acts in the so-called negative direction. Therefore, a torque obtained by combining the torque obtained by combining these torques and the torque generated when the second motor / generator 3 functions as a motor appears on the carrier Cm. That is, the power output from the engine 1 is divided into the first motor / generator 2 side via the sun gear Sm and the third output shaft 10 side via the carrier Cm, and distributed to the first motor / generator 2 side. After the power is converted into electric power, it is converted again into mechanical power by the second motor / generator 3 and synthesized with the third output shaft 10. The power transmitted from the carrier Cm to the sun gear Sr of the speed change mechanism 15 via the third output shaft 10 is changed according to the speed ratio of the speed change mechanism 15 and output from the carrier Cr to the drive shaft 16. Since the speed change mechanism 15 functions as a speed reducer as shown in FIG. 3, torque amplified in accordance with the speed change ratio appears on the drive shaft 16.

図３はエンジン１の出力する動力で加速している状態すなわちパワーオン状態を示しており、車速の増大に伴ってキャリヤＣｍおよびこれに連結されている第２モータ・ジェネレータ３の回転数が次第に増大し、またサンギヤＳｍおよびこれに連結されている第１モータ・ジェネレータ２の回転数が次第に低下する。その過程で、動力分割機構４におけるサンギヤＳｍおよびキャリヤＣｍならびにリングギヤＲｍの三つの回転要素の回転数が一致する状態が生じる。その状態を図４に示してあり、この状態では動力分割機構４の全体が一体となって回転するので、キャリヤＣｍに連結されている第１クラッチＣ１の回転数と、サンギヤＳｍに第５クラッチＣ５を介して連結されている第２クラッチＣ２の回転数とが等しくなる。すなわち、回転同期する。したがって、第２クラッチＣ２を係合状態に切り替えても、回転数の変化が生じない。こうして、第１および第４ならびに第５のクラッチＣ１，Ｃ４，Ｃ５に加えて第２クラッチＣ２を係合させた状態が、図２に示すエンジン走行モードでの「１＋２速固定」モードである。   FIG. 3 shows a state where the engine 1 is accelerating with the power output from the engine 1, that is, a power-on state. As the vehicle speed increases, the rotation speed of the carrier Cm and the second motor / generator 3 connected thereto gradually increases. Further, the rotational speed of the sun gear Sm and the first motor / generator 2 connected to the sun gear Sm gradually decreases. In the process, a state occurs in which the rotational speeds of the three rotating elements of the sun gear Sm, the carrier Cm, and the ring gear Rm in the power split mechanism 4 coincide. This state is shown in FIG. 4. In this state, the entire power split mechanism 4 rotates as a unit, so that the rotation speed of the first clutch C1 connected to the carrier Cm and the fifth clutch to the sun gear Sm are shown. The rotation speed of the second clutch C2 connected via C5 becomes equal. That is, the rotation is synchronized. Therefore, even if the second clutch C2 is switched to the engaged state, the rotation speed does not change. Thus, the state in which the second clutch C2 is engaged in addition to the first, fourth and fifth clutches C1, C4, C5 is the “1 + 2 speed fixed” mode in the engine travel mode shown in FIG.

第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を係合させると、第５クラッチＣ５が係合状態であることによって、動力分割機構４における二つの回転要素すなわちキャリヤＣｍとサンギヤＳｍとが連結されるので、動力分割機構４の全体が一体となって回転する。したがって、エンジン１が出力した動力がそのまま変速機構１５に伝達されるので、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の電気的制御が中止され、これらは空転状態となる。すなわち、エンジン１が出力した動力は、電力変換を伴わずに変速機構１５に伝達される。そして、変速機構１５では、サンギヤＳｒに入力されたエンジン１からの動力が、その変速比（ギヤ比）に応じて変速されて駆動軸１６に出力される。したがって、エンジン１が出力した動力は、電力変換を伴わずに機械的な手段もしくは機構を介して駆動軸１６に伝達され、これはいわゆる内燃機関直達状態である。   When the first clutch C1 and the second clutch C2 are engaged, since the fifth clutch C5 is in an engaged state, the two rotary elements in the power split mechanism 4, that is, the carrier Cm and the sun gear Sm are coupled. The entire power split mechanism 4 rotates as a unit. Therefore, the power output from the engine 1 is transmitted to the speed change mechanism 15 as it is, so that the electric control of the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3 is stopped, and these are in an idling state. That is, the power output from the engine 1 is transmitted to the speed change mechanism 15 without power conversion. In the speed change mechanism 15, the power from the engine 1 input to the sun gear Sr is shifted according to the speed ratio (gear ratio) and output to the drive shaft 16. Therefore, the motive power output from the engine 1 is transmitted to the drive shaft 16 through mechanical means or mechanism without power conversion, which is a so-called internal combustion engine direct delivery state.

「１＋２速固定」モードから第１クラッチＣ１を解放し、かつ第２モータ・ジェネレータ３を発電機として機能するように制御するとともに、第１モータ・ジェネレータ２をモータとして機能するように制御することにより、「２速ＣＶＴ」モードになる。その状態を図５に示してあり、動力分割機構４ではリングギヤＲｍにエンジン１が出力した動力が入力された状態で、キャリヤＣｍに第２モータ・ジェネレータ３による反力トルクが作用し、サンギヤＳｍからトルクが出力されるとともに第１モータ・ジェネレータ２のトルクが付加される。そのサンギヤＳｍから出力されたトルクは、第５クラッチＣ５および第２クラッチＣ２を介して変速機構１５におけるサンギヤＳｒに伝達される。この変速機構１５は、前述した「１速ＣＶＴ」モードの場合と同様に、サンギヤＳｒに入力されたトルクを変速比に応じて増幅してキャリヤＣｒから駆動軸１６に出力する。したがって、第２モータ・ジェネレータ３の回転数を変化させることによりエンジン１の回転数を変化させることができ、こうすることによりハイブリッド駆動装置の全体としての変速比が連続的に（すなわち無段階）に変化させられる。   The first clutch C1 is released from the “1 + 2 fixed speed” mode, and the second motor / generator 3 is controlled to function as a generator, and the first motor / generator 2 is controlled to function as a motor. Thus, the “2-speed CVT” mode is set. The state is shown in FIG. 5. In the power split mechanism 4, the reaction torque generated by the second motor / generator 3 acts on the carrier Cm while the power output from the engine 1 is input to the ring gear Rm, and the sun gear Sm. The torque of the first motor / generator 2 is added while the torque is output from the motor. The torque output from the sun gear Sm is transmitted to the sun gear Sr in the transmission mechanism 15 via the fifth clutch C5 and the second clutch C2. The transmission mechanism 15 amplifies the torque input to the sun gear Sr according to the transmission ratio and outputs the amplified torque to the drive shaft 16 from the carrier Cr, as in the case of the “1-speed CVT” mode. Therefore, the rotational speed of the engine 1 can be changed by changing the rotational speed of the second motor / generator 3, whereby the overall gear ratio of the hybrid drive device is continuously (ie, stepless). Can be changed.

図５に示す「２速ＣＶＴ」モードで車速が増大すると、サンギヤＳｍおよびこれに連結されている第１モータ・ジェネレータ２の回転数が次第に増大し、またキャリヤＣｍおよびこれに連結されている第２モータ・ジェネレータ３の回転数が次第に低下する。その過程で、動力分割機構４におけるキャリヤＣｍの回転数が駆動軸１６の回転数と一致する状態が生じる。その状態を図６に示してあり、この状態では第３クラッチＣ３によって連結される第３出力軸１０と駆動軸１６とが回転同期する。したがって、第３クラッチＣ３を係合状態に切り替えても、回転数の変化が生じない。こうして、第２および第４ならびに第５のクラッチＣ２，Ｃ４，Ｃ５に加えて第３クラッチＣ３を係合させた状態が、図２に示すエンジン走行モードでの「２＋３速固定」モードである。   When the vehicle speed increases in the “2-speed CVT” mode shown in FIG. 5, the rotational speed of the sun gear Sm and the first motor / generator 2 connected to the sun gear Sm gradually increases, and the carrier Cm and the first speed connected to the carrier Cm. 2 The rotational speed of the motor / generator 3 gradually decreases. In the process, a state occurs in which the rotational speed of the carrier Cm in the power split mechanism 4 matches the rotational speed of the drive shaft 16. This state is shown in FIG. 6, and in this state, the third output shaft 10 and the drive shaft 16 connected by the third clutch C3 are rotationally synchronized. Therefore, even if the third clutch C3 is switched to the engaged state, the rotation speed does not change. Thus, the state in which the third clutch C3 is engaged in addition to the second, fourth and fifth clutches C2, C4, C5 is the "2 + 3-speed fixed" mode in the engine travel mode shown in FIG.

この「２＋３速固定」モードでは、実質上、動力分割機構４のキャリヤＣｍが変速機構１５のキャリヤＣｒに連結され、かつ動力分割機構４のサンギヤＳｍが変速機構１５のサンギヤＳｒに連結される。したがって、動力分割機構４を構成しているダブルピニオン型遊星歯車機構と変速機構１５を構成しているシングルピニオン型遊星歯車機構との両者が複合した遊星歯車機構もしくは変速機構を構成し、そのいわゆる複合遊星歯車機構を介してエンジン１と駆動軸１６とが連結されることになる。そのため、エンジン１の回転数は、駆動軸１６の回転数と、複合遊星歯車機構による変速比とで決まる回転数に規制される。言い換えれば、エンジン１が機械的な構成である複合遊星歯車機構を介して駆動軸１６に直結されることになり、これは内燃機関直達状態である。したがって、この状態では、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の電気的制御が中止され、これらは空転状態となる。すなわち、エンジン１が出力した動力は、電力変換を伴わずに駆動軸１６に伝達される。   In the “2 + 3 speed fixed” mode, the carrier Cm of the power split mechanism 4 is substantially connected to the carrier Cr of the speed change mechanism 15, and the sun gear Sm of the power split mechanism 4 is connected to the sun gear Sr of the speed change mechanism 15. Therefore, a planetary gear mechanism or a transmission mechanism in which the double pinion type planetary gear mechanism constituting the power split mechanism 4 and the single pinion type planetary gear mechanism constituting the transmission mechanism 15 are combined to form a so-called so-called planetary gear mechanism. The engine 1 and the drive shaft 16 are connected via the compound planetary gear mechanism. Therefore, the rotational speed of the engine 1 is regulated to a rotational speed determined by the rotational speed of the drive shaft 16 and the speed change ratio by the compound planetary gear mechanism. In other words, the engine 1 is directly connected to the drive shaft 16 via a complex planetary gear mechanism having a mechanical configuration, which is a state where the internal combustion engine is directly delivered. Therefore, in this state, the electric control of the first motor / generator 2 and the second motor / generator 3 is stopped, and these are in the idling state. That is, the power output from the engine 1 is transmitted to the drive shaft 16 without power conversion.

「２＋３速固定」モードから第４クラッチＣ４を解放し、あるいは第４クラッチＣ４に加えて第２クラッチＣ２を解放し、かつ第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能するように制御するとともに、第２モータ・ジェネレータ３をモータとして機能するように制御することにより、「３速ＣＶＴ」モードになる。その状態を図７に示してあり、動力分割機構４ではリングギヤＲｍにエンジン１が出力した動力が入力された状態で、サンギヤＳｍに第１モータ・ジェネレータ２による反力トルクが作用し、キャリヤＣｍからトルクが出力されるとともに、そのトルクに第２モータ・ジェネレータ３のトルクが付加される。そのキャリヤＣｍから出力されたトルクは、第３クラッチＣ３を介して駆動軸１６に伝達される。したがって、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を変化させることによりエンジン１の回転数を変化させることができ、こうすることによりハイブリッド駆動装置の全体としての変速比が連続的に（すなわち無段階）に変化させられる。   The fourth clutch C4 is released from the "2 + 3-speed fixed" mode, or the second clutch C2 is released in addition to the fourth clutch C4, and the first motor / generator 2 is controlled to function as a generator, and By controlling the second motor / generator 3 to function as a motor, a “3-speed CVT” mode is set. This state is shown in FIG. 7. In the power split mechanism 4, the reaction force torque from the first motor / generator 2 acts on the sun gear Sm while the power output from the engine 1 is input to the ring gear Rm, and the carrier Cm. Torque is output from the motor 2 and torque of the second motor / generator 3 is added to the torque. Torque output from the carrier Cm is transmitted to the drive shaft 16 via the third clutch C3. Therefore, the rotational speed of the engine 1 can be changed by changing the rotational speed of the first motor / generator 2, and as a result, the overall gear ratio of the hybrid drive device is continuously (ie, stepless). Can be changed.

図７に示す「３速ＣＶＴ」モードで車速が増大すると、キャリヤＣｍおよびこれに連結されている第２モータ・ジェネレータ３の回転数が次第に増大し、またサンギヤＳｍおよびこれに連結されている第１モータ・ジェネレータ２の回転数が次第に低下する。そして、ついにはサンギヤＳｍおよびこれに連結されている第１モータ・ジェネレータ２の回転が止まり、その回転数がゼロになる。その状態を図８に示してあり、この状態では第５クラッチＣ５が係合していることによりサンギヤＳｍと共にロータ軸１１の回転が止まるので、ブレーキＢ１の回転が止まっていわゆる同期した状態とになる。したがって、ブレーキＢ１を係合状態に切り替えても、回転数の変化が生じない。こうしてブレーキＢ１を、第３および第５のクラッチＣ３，Ｃ５に加えて係合させた状態が、図２に示すエンジン走行モードでの「３速ＭＧ１ロック」モードである。   When the vehicle speed increases in the “3-speed CVT” mode shown in FIG. 7, the rotation speed of the carrier Cm and the second motor / generator 3 connected to the carrier Cm gradually increases, and the sun gear Sm and the second speed connected to the sun gear Sm. 1 The rotational speed of the motor / generator 2 gradually decreases. Finally, the sun gear Sm and the first motor / generator 2 connected to the sun gear Sm stop rotating, and the rotation speed becomes zero. This state is shown in FIG. 8. In this state, since the rotation of the rotor shaft 11 together with the sun gear Sm is stopped by the engagement of the fifth clutch C5, the rotation of the brake B1 is stopped and the so-called synchronized state is obtained. Become. Therefore, even if the brake B1 is switched to the engaged state, the rotation speed does not change. Thus, the state in which the brake B1 is engaged in addition to the third and fifth clutches C3 and C5 is the “3-speed MG1 lock” mode in the engine travel mode shown in FIG.

この「３速ＭＧ１ロック」モードでは、動力分割機構４のサンギヤＳｍが固定され、かつリングギヤＲｍにエンジン１の動力が入力されるから、エンジン１から入力された動力を増速してキャリヤＣｍから出力する増速機として機能する。そして、そのキャリヤＣｍから出力された動力は第３クラッチＣ３を介して駆動軸１６に伝達される。したがってエンジン１は、動力分割機構４および第３クラッチＣ３を介して駆動軸１６に機械的に直結される。そのため、このモードでは全体としての変速比が「１」より小さいオーバードライブ段となり、また電力変換を伴わずにエンジン１から駆動軸１６に動力が伝達される。これはいわゆる内燃機関直達状態である。   In the “3-speed MG1 lock” mode, the sun gear Sm of the power split mechanism 4 is fixed, and the power of the engine 1 is input to the ring gear Rm. Therefore, the power input from the engine 1 is increased to increase the speed from the carrier Cm. Functions as a gearbox to output. The power output from the carrier Cm is transmitted to the drive shaft 16 via the third clutch C3. Therefore, the engine 1 is mechanically directly connected to the drive shaft 16 via the power split mechanism 4 and the third clutch C3. Therefore, in this mode, the overall gear ratio is an overdrive stage smaller than “1”, and power is transmitted from the engine 1 to the drive shaft 16 without power conversion. This is a so-called internal combustion engine direct delivery state.

さらに、変速比が「１」の固定変速比モードについて説明すると、この固定変速比モードは、前記第２クラッチＣ２を係合させている第３速ＣＶＴモードから、第１クラッチＣ１を更に係合させて設定される。すなわち、第１ないし第３のクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３と第５クラッチＣ５とを係合させ、かつ第４クラッチＣ４およびブレーキＢ１を解放させて設定される。第５クラッチＣ５が係合させられることにより、動力分割機構４のサンギヤＳｍがロータ軸１１に連結される。また、第２クラッチＣ２が係合させられることにより、ロータ軸１１が変速機入力軸１７に連結される。さらに、第１クラッチＣ１が係合させられることにより、変速機入力軸１７が動力分割機構４のキャリヤＣｍに連結される。したがって、固定変速比モードでは、動力分割機構４を構成している遊星歯車機構のサンギヤＳｍとキャリヤＣｍとが連結されるので、動力分割機構４の全体が一体となって回転する。その状態を図９に共線図で示してある。すなわち、入力軸５から動力分割機構４に伝達された動力がそのまま第３出力軸１０に出力される。その第３出力軸１０は第３クラッチＣ３が係合していることにより駆動軸１６に連結されているから、結局、エンジン１は駆動軸１６に実質的に直結される。言い換えれば、駆動軸１６がエンジン１と一体となって回転するので、変速比は「１」となる。   Further, the fixed gear ratio mode with a gear ratio of “1” will be described. In this fixed gear ratio mode, the first clutch C1 is further engaged from the third speed CVT mode in which the second clutch C2 is engaged. Is set. That is, the first to third clutches C1, C2, C3 and the fifth clutch C5 are engaged, and the fourth clutch C4 and the brake B1 are released. By engaging the fifth clutch C <b> 5, the sun gear Sm of the power split mechanism 4 is connected to the rotor shaft 11. Further, the rotor shaft 11 is connected to the transmission input shaft 17 by engaging the second clutch C2. Further, the transmission input shaft 17 is connected to the carrier Cm of the power split mechanism 4 by engaging the first clutch C1. Therefore, in the fixed gear ratio mode, the sun gear Sm of the planetary gear mechanism that constitutes the power split mechanism 4 and the carrier Cm are coupled, so that the entire power split mechanism 4 rotates integrally. The state is shown in the alignment chart in FIG. That is, the power transmitted from the input shaft 5 to the power split mechanism 4 is output to the third output shaft 10 as it is. Since the third output shaft 10 is connected to the drive shaft 16 by the engagement of the third clutch C3, the engine 1 is substantially directly connected to the drive shaft 16 after all. In other words, since the drive shaft 16 rotates integrally with the engine 1, the gear ratio is “1”.

したがって、固定変速比モードは、前述した「１＋２速固定」モードや「２＋３速固定」モードと同様に、いわゆる内燃機関直達状態となり、電力変換を伴わずにエンジン１から駆動軸１６に動力を伝達できるので、動力の伝達効率が良好になる。また、変速比が「１」であって相対回転する部材が少なくなるから、摺動摩擦などによる動力損失が低減され、この点でも動力の伝達効率が良好になる。このように、この発明に係る駆動制御装置は、いわゆる内燃機関直達状態として「１＋２速固定」モード、「２＋３速固定」モード、「３速ＭＧ１ロック」モードに加えて、「固定変速比モード」を設定でき、これらの各内燃機関直達状態では電力変換を伴わずに効率よく動力を伝達できるので、車両の走行状態に応じてこれらの内燃機関直達状態を適宜に設定することにより、車両の燃費を向上させることができる。言い換えれば、内燃機関直達状態の選択の幅が広がるので、車両の全体としての燃費性能を向上させることができる。   Therefore, the fixed gear ratio mode is a so-called internal combustion engine direct delivery state as in the above-described “1 + 2 fixed speed” mode and “2 + 3 fixed speed” mode, and power is transmitted from the engine 1 to the drive shaft 16 without power conversion. As a result, power transmission efficiency is improved. Further, since the gear ratio is “1” and the number of relative rotating members is reduced, power loss due to sliding friction or the like is reduced, and power transmission efficiency is also improved in this respect. As described above, the drive control apparatus according to the present invention provides a “fixed gear ratio mode” in addition to the “1 + 2 fixed speed” mode, the “2 + 3 fixed speed” mode, and the “3rd speed MG1 locked” mode as a so-called directly-internal combustion engine state. In each of these internal combustion engine direct delivery states, power can be transmitted efficiently without power conversion. Therefore, by appropriately setting these internal combustion engine direct delivery states according to the running state of the vehicle, the fuel consumption of the vehicle Can be improved. In other words, since the range of selection of the internal combustion engine direct delivery state is widened, the fuel efficiency performance of the vehicle as a whole can be improved.

なお、エンジン１を動力源とする上記の各走行モードは、駆動力要求量や車速などの車両の走行の状態に応じて選択され、前述した電子制御装置３３からの制御指令信号によって設定される。したがって、上記の電子制御装置３３あるいは「固定変速比モード」を設定する制御を行う機能的手段が、この発明の固定変速比モード設定手段に相当する。   Each of the travel modes using the engine 1 as a power source is selected according to the travel state of the vehicle such as the required driving force and the vehicle speed, and is set by the control command signal from the electronic control unit 33 described above. . Therefore, the electronic control device 33 or the functional means for performing the control for setting the “fixed gear ratio mode” corresponds to the fixed gear ratio mode setting means of the present invention.

上述したように、各モータ・ジェネレータ２，３は、エンジン１が動力を出力して走行している状態で運転モードが切り替わる毎に、発電機として機能する反力手段と、モータとして機能するトルクアシスト手段とに交互に切り替わる。その結果、車速が増大してもいずれかのモータ・ジェネレータ２，３の回転数が過剰に増大することが回避もしくは抑制される。   As described above, each of the motor generators 2 and 3 includes a reaction force means that functions as a generator and a torque that functions as a motor each time the operation mode is switched while the engine 1 is running with power output. Alternately with assist means. As a result, even if the vehicle speed increases, it is avoided or suppressed that the rotational speed of any one of the motor generators 2 and 3 increases excessively.

つぎに「ＥＶ走行」モードでの各モードについて説明すると、「１速」モードでは、第１クラッチＣ１と第４クラッチＣ４とが係合させられる。すなわち、動力分割機構４のキャリヤＣｍに一体の第３出力軸１０と変速機構１５のサンギヤＳｒに一体の変速機入力軸１７とが連結され、かつその変速機構１５のキャリヤＣｒに一体の変速機出力軸１８と駆動軸１６とが連結される。したがって、第２モータ・ジェネレータ３が減速機構８および変速機構１５を介して駆動軸１６に機械的に連結される。この状態で第２モータ・ジェネレータ３を蓄電装置３２の電力でモータとして機能させることにより、その動力で駆動軸１６を回転させ、車両が走行する。なお、その場合の第２モータ・ジェネレータ３と駆動軸１６との間の変速比は、減速機構８での変速比と変速機構１５での変速比とを合わせたものとなる。   Next, each mode in the “EV traveling” mode will be described. In the “first speed” mode, the first clutch C1 and the fourth clutch C4 are engaged. That is, the third output shaft 10 that is integral with the carrier Cm of the power split mechanism 4 and the transmission input shaft 17 that is integral with the sun gear Sr of the transmission mechanism 15 are connected, and the transmission that is integral with the carrier Cr of the transmission mechanism 15. The output shaft 18 and the drive shaft 16 are connected. Therefore, the second motor / generator 3 is mechanically connected to the drive shaft 16 via the speed reduction mechanism 8 and the speed change mechanism 15. In this state, by causing the second motor / generator 3 to function as a motor with the electric power of the power storage device 32, the drive shaft 16 is rotated by the power, and the vehicle travels. In this case, the speed ratio between the second motor / generator 3 and the drive shaft 16 is the sum of the speed ratio in the speed reduction mechanism 8 and the speed ratio in the speed change mechanism 15.

「ＥＶ走行」モードでの「２速」モードは、第２クラッチＣ２と第４クラッチＣ４とを係合させて設定される。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２のロータと一体のロータ軸１１と変速機構１５のサンギヤＳｒとが連結され、かつその変速機構１５のキャリヤＣｒと駆動軸１６とが連結される。したがって、第１モータ・ジェネレータ２が変速機構１５を介して駆動軸１６に機械的に連結される。この状態で第１モータ・ジェネレータ２を蓄電装置３２の電力でモータとして機能させることにより、その動力で駆動軸１６を回転させ、車両が走行する。なお、その場合の第１モータ・ジェネレータ２と駆動軸１６との間の変速比は、変速機構１５での変速比となる。   The “second speed” mode in the “EV traveling” mode is set by engaging the second clutch C2 and the fourth clutch C4. That is, the rotor shaft 11 integral with the rotor of the first motor / generator 2 and the sun gear Sr of the speed change mechanism 15 are connected, and the carrier Cr of the speed change mechanism 15 and the drive shaft 16 are connected. Accordingly, the first motor / generator 2 is mechanically coupled to the drive shaft 16 via the speed change mechanism 15. In this state, by causing the first motor / generator 2 to function as a motor with the electric power of the power storage device 32, the drive shaft 16 is rotated by the power, and the vehicle travels. In this case, the speed ratio between the first motor / generator 2 and the drive shaft 16 is the speed ratio in the speed change mechanism 15.

「ＥＶ走行」モードでの「３速」モードは、第３クラッチＣ３のみを係合させ、あるいは第３クラッチＣ３と第２クラッチＣ２とを係合させて設定される。すなわち、動力分割機構４のキャリヤＣｍに一体の第３出力軸１０と駆動軸１６とが直接連結される。したがって、第２モータ・ジェネレータ３が減速機構８を介して駆動軸１６に機械的に連結される。この状態で第２モータ・ジェネレータ３を蓄電装置３２の電力でモータとして機能させることにより、その動力で駆動軸１６を回転させ、車両が走行する。なお、その場合の第２モータ・ジェネレータ３と駆動軸１６との間の変速比は、減速機構８での変速比となる。   The “third speed” mode in the “EV traveling” mode is set by engaging only the third clutch C3 or by engaging the third clutch C3 and the second clutch C2. That is, the third output shaft 10 and the drive shaft 16 integrated with the carrier Cm of the power split mechanism 4 are directly connected. Therefore, the second motor / generator 3 is mechanically coupled to the drive shaft 16 via the speed reduction mechanism 8. In this state, by causing the second motor / generator 3 to function as a motor with the electric power of the power storage device 32, the drive shaft 16 is rotated by the power, and the vehicle travels. In this case, the gear ratio between the second motor / generator 3 and the drive shaft 16 is the gear ratio in the speed reduction mechanism 8.

「ＥＶ走行」モードでの「３速固定」モードは、第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３に加えて、第１クラッチＣ１を係合させて設定される。したがって、第２クラッチＣ２によって第１モータ・ジェネレータ２が変速機入力軸１７に連結され、その変速機入力軸１７が第１クラッチＣ１によって第３出力軸１０に連結される。さらに、その第３出力軸１０が第３クラッチＣ３によって駆動軸１６に連結されるので、結局、第１モータ・ジェネレータ２が駆動軸１６に実質的に直結される。したがって、この状態で第１モータ・ジェネレータ２を蓄電装置３２の電力でモータとして機能させることにより、その動力で駆動軸１６を回転させ、車両が走行する。そして、この場合の変速比は「１」となって加減速作用が生じないので、動力伝達に介在する回転部材が「３速」モードよりも少ないことと相まって、効率良く動力を伝達することができる。言い換えれば、動力の伝達経路を簡素化してエネルギー効率の良い走行を行うことができる。   The “3-speed fixed” mode in the “EV traveling” mode is set by engaging the first clutch C1 in addition to the second clutch C2 and the third clutch C3. Accordingly, the first motor / generator 2 is connected to the transmission input shaft 17 by the second clutch C2, and the transmission input shaft 17 is connected to the third output shaft 10 by the first clutch C1. Further, since the third output shaft 10 is connected to the drive shaft 16 by the third clutch C3, the first motor / generator 2 is substantially directly connected to the drive shaft 16 after all. Accordingly, by causing the first motor / generator 2 to function as a motor with the electric power of the power storage device 32 in this state, the drive shaft 16 is rotated by the power, and the vehicle travels. In this case, the speed ratio is “1” and no acceleration / deceleration action occurs. Therefore, coupled with the fact that there are fewer rotating members intervening in the power transmission than in the “3-speed” mode, the power can be transmitted efficiently. it can. In other words, the power transmission path can be simplified, and energy efficient travel can be performed.

なお、いずれかのモータ・ジェネレータ２，３を動力源とする上記の各ＥＶ走行モードは、駆動力要求量や車速などの車両の走行の状態に応じて選択され、前述した電子制御装置３３からの制御指令信号によって設定される。したがって、上記の電子制御装置３３あるいは「ＥＶ走行」モードでの「３速固定」モードを設定する制御を行う機能的手段が、この発明のＥＶ走行モード設定手段に相当する。   Each of the EV travel modes using any one of the motor generators 2 and 3 as a power source is selected in accordance with the travel state of the vehicle such as the required driving force and the vehicle speed. Is set by the control command signal. Therefore, the above-described electronic control device 33 or the functional means for performing the control for setting the “3-speed fixed” mode in the “EV travel” mode corresponds to the EV travel mode setting means of the present invention.

上述した「固定変速比モード」は、前述した「３速ＣＶＴ」モードを設定している状態から切り替えて設定することにより、その切り替え制御が容易になり、また「ＥＶ走行」モードでの「３速固定」モードは、「ＥＶ走行」モードでの「３速」モードから切り替えて設定することによりその切り替え制御が容易になる。先ず、「３速ＣＶＴ」モードと「固定変速比モード」との間の切り替えについて説明すると、図１０は動力分割機構４および減速機構８ならびに変速機構１５をそれぞれ構成している遊星歯車機構についての共線図をまとめて示しており、「３速ＣＶＴ」モードおよび「固定変速比モード」ならびにそれらの中間の状態における動作状態を示してある。「３速ＣＶＴ」モードでは、エンジン１が動力を出力している状態で第１モータ・ジェネレータ２が発電機として機能するように制御され、その反力トルクが動力分割機構４のサンギヤＳｍに作用し、その結果、エンジン１から伝達されたトルクと第１モータ・ジェネレータ２による反力トルクとを合成したトルクがキャリヤＣｍから第３出力軸１０に出力される。この「３速ＣＶＴ」モードは、比較的高車速軽負荷の状態で設定されるので、図１０の（ａ）に示すように、出力要素であるキャリヤＣｍの回転数よりも、入力要素であるリングギヤＲｍの回転数が低回転数となっており、また反力要素であるサンギヤＳｍの回転数がリングギヤＲｍの回転数よりも低回転数になっている。   The “fixed gear ratio mode” described above is set by switching from the state in which the “3-speed CVT” mode is set, thereby facilitating the switching control, and “3” in the “EV traveling” mode. In the “fixed speed” mode, switching control is facilitated by switching from the “third speed” mode in the “EV traveling” mode. First, switching between the “3-speed CVT” mode and the “fixed gear ratio mode” will be described. FIG. 10 shows the planetary gear mechanism that constitutes the power split mechanism 4, the speed reduction mechanism 8, and the speed change mechanism 15, respectively. The nomographs are collectively shown, and the operation state in the “three-speed CVT” mode and the “fixed gear ratio mode” and an intermediate state thereof are shown. In the “3-speed CVT” mode, the first motor / generator 2 is controlled to function as a generator while the engine 1 is outputting power, and the reaction torque acts on the sun gear Sm of the power split mechanism 4. As a result, a torque obtained by combining the torque transmitted from the engine 1 and the reaction torque generated by the first motor / generator 2 is output from the carrier Cm to the third output shaft 10. Since the “three-speed CVT” mode is set in a relatively high vehicle speed and light load state, as shown in FIG. 10A, the “three-speed CVT” mode is an input element rather than the rotational speed of the carrier Cm as an output element. The rotational speed of the ring gear Rm is low, and the rotational speed of the sun gear Sm, which is a reaction force element, is lower than the rotational speed of the ring gear Rm.

一方、第１モータ・ジェネレータ２による起電力が第２モータ・ジェネレータ３に供給されてこれがモータとして機能するように制御されている。その回転方向はエンジン１や第１モータ・ジェネレータ２の回転方向とは反対の方向である。その第２モータ・ジェネレータ３が出力したトルクは、減速機構８および第２出力軸７を介して第３出力軸１０に加えられる。なお、減速機構８は、キャリヤＣｆを固定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ので、第２モータ・ジェネレータ３が出力したトルクは反転増幅されて第３出力軸１０に伝達される。   On the other hand, the electromotive force generated by the first motor / generator 2 is supplied to the second motor / generator 3 so as to function as a motor. The rotation direction is opposite to the rotation direction of the engine 1 or the first motor / generator 2. The torque output by the second motor / generator 3 is applied to the third output shaft 10 via the speed reduction mechanism 8 and the second output shaft 7. The speed reduction mechanism 8 is constituted by a single pinion type planetary gear mechanism to which the carrier Cf is fixed. Therefore, the torque output from the second motor / generator 3 is inverted and amplified and transmitted to the third output shaft 10.

また、第２クラッチＣ２を係合させている場合には、変速機構１５におけるサンギヤＳｒが第１モータ・ジェネレータ２のロータ２Ｒと共に回転するので、キャリヤＣｒがそれより低速で回転する。しかしながら、そのキャリヤＣｒは他の回転部材に連結されていないので、変速機構１５は駆動軸１６に対するトルクの伝達には関与しない。   When the second clutch C2 is engaged, the sun gear Sr in the transmission mechanism 15 rotates together with the rotor 2R of the first motor / generator 2, so that the carrier Cr rotates at a lower speed. However, since the carrier Cr is not connected to other rotating members, the speed change mechanism 15 is not involved in the transmission of torque to the drive shaft 16.

この状態から第１クラッチＣ１を係合させるためには、先ず、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を、出力要素であるキャリヤＣｍの回転数まで次第に増大させる。駆動軸１６に掛かっている車両の慣性モーメントはエンジン１などのいわゆる入力系の慣性モーメントより遙かに大きいので、第１モータ・ジェネレータ２の回転数の増大に伴ってエンジン１の回転数が増大する。また、第１モータ・ジェネレータ２のロータ２Ｒに連結されている変速機構１５のサンギヤＳｒの回転数も次第に増大する。   In order to engage the first clutch C1 from this state, first, the rotational speed of the first motor / generator 2 is gradually increased to the rotational speed of the carrier Cm as an output element. Since the inertia moment of the vehicle applied to the drive shaft 16 is much larger than the inertia moment of the so-called input system such as the engine 1, the rotational speed of the engine 1 increases as the rotational speed of the first motor / generator 2 increases. To do. The rotational speed of the sun gear Sr of the speed change mechanism 15 connected to the rotor 2R of the first motor / generator 2 also gradually increases.

このように回転数を制御することにより、ついには図１０の（ｂ）に示すように、動力分割機構４を構成している遊星歯車機構のサンギヤＳｍおよびキャリヤＣｍならびにリングギヤＲｍの回転数が一致し、また変速機構１５におけるサンギヤＳｒの回転数が動力分割機構４のキャリヤＣｍの回転数すなわち第３出力軸１０の回転数に一致する。この状態では、第１クラッチＣ１によって連結される変速機入力軸１７と第３出力軸１０とが回転同期している。したがって、この状態で第１クラッチＣ１を係合状態に切り替えると、回転数の変化を生じさせることなく、すなわち慣性力によるショックを生じさせることなく、動力分割機構４の全体が一体化され、エンジン１が駆動軸１６に直結される。その状態を図１０の（ｃ）に示してある。   By controlling the rotational speed in this way, finally, as shown in FIG. 10B, the rotational speeds of the sun gear Sm, the carrier Cm, and the ring gear Rm of the planetary gear mechanism constituting the power split mechanism 4 are equalized. In addition, the rotational speed of the sun gear Sr in the transmission mechanism 15 coincides with the rotational speed of the carrier Cm of the power split mechanism 4, that is, the rotational speed of the third output shaft 10. In this state, the transmission input shaft 17 and the third output shaft 10 connected by the first clutch C1 are rotationally synchronized. Therefore, when the first clutch C1 is switched to the engaged state in this state, the entire power split mechanism 4 is integrated without causing a change in the rotational speed, that is, without causing a shock due to an inertial force. 1 is directly connected to the drive shaft 16. This state is shown in FIG.

つぎに「固定変速比モード」から「３速ＣＶＴ」モードに切り替える場合の制御について説明すると、この切り替えは第１クラッチＣ１を解放させることにより実行されるので、第１クラッチＣ１をスムースに解放させるとともに第１クラッチＣ１の解放に伴うトルク変化を生じさせないように、トルクの制御が行われる。すなわち、図１１は前述した図１０と同様の共線図であって、その（ａ）に示すように、「固定変速比モード」では、エンジン１のみが動力を出力しており、それに伴うトルクが係合状態の各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５に作用している。この状態で第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させてサンギヤＳｍに反力トルクを付与し、また第１モータ・ジェネレータ２で得られた電力で第２モータ・ジェネレータ３をモータとして機能させることにより、これらのトルクによって動力分割機構４の全体が一体回転させられる。すなわち、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２に作用しているトルクを各モータ・ジェネレータ２，３で受け持つ状態となる。その結果、第１クラッチＣ１にはトルクが掛からなくなるので、そのスリーブ２３を移動させて解放することが可能になる。こうして第１クラッチＣ１を解放させることにより、「３速ＣＶＴ」モードに切り替えられる。その状態を図１１の（ｃ）に示してある。   Next, the control when switching from the “fixed gear ratio mode” to the “3-speed CVT” mode will be described. Since this switching is executed by releasing the first clutch C1, the first clutch C1 is smoothly released. At the same time, torque is controlled so as not to cause a torque change associated with the release of the first clutch C1. That is, FIG. 11 is a collinear diagram similar to FIG. 10 described above. As shown in FIG. 11A, only the engine 1 outputs power in the “fixed gear ratio mode”, and the torque associated therewith. Acts on the clutches C1, C2, C3, C5 in the engaged state. In this state, the first motor / generator 2 is caused to function as a generator to apply a reaction torque to the sun gear Sm, and the second motor / generator 3 is caused to function as a motor with the electric power obtained by the first motor / generator 2. Thus, the entire power split mechanism 4 is integrally rotated by these torques. In other words, the torque acting on the first clutch C1 and the second clutch C2 is handled by the motor generators 2 and 3. As a result, no torque is applied to the first clutch C1, so that the sleeve 23 can be moved and released. Thus, by releasing the first clutch C1, the mode is switched to the “3-speed CVT” mode. This state is shown in FIG.

つぎに、ＥＶ走行モードにおける「３速」モード（以下、仮に３速ＥＶモードと記す）と「３速固定」モード（以下、３速固定ＥＶモードと記す）との間の切り替え制御について説明する。３速ＥＶモードは、前述したように、第２モータ・ジェネレータ３をモータとして機能させ、その動力を駆動軸１６に伝達して走行するモードであり、第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３とが係合させられている。その状態を図１２の（ａ）に示してある。なお、図１２は前述した図１０あるいは図１１と同様の共線図である。したがって、第２モータ・ジェネレータ３は逆回転させられ、その出力したトルクが減速機構８によって反転増幅された後、第２出力軸７を介して第３出力軸１０に伝達される。その場合、エンジン１が停止していることにより、動力分割機構４におけるサンギヤＳｍは逆回転する。しかしながら、第５クラッチＣ５は解放状態になっているので、第１モータ・ジェネレータ２は回転せずに停止している。したがって、変速機構１５の全体も停止している。言い換えれば、第１モータ・ジェネレータ２や変速機構１５は、動力分割機構４や第３出力軸１０あるいは駆動軸１６から遮断されている。   Next, switching control between the “3rd speed” mode (hereinafter referred to as “3rd speed EV mode”) and the “3rd speed fixed” mode (hereinafter referred to as “3rd speed fixed EV mode”) in the EV traveling mode will be described. . As described above, the third-speed EV mode is a mode in which the second motor / generator 3 functions as a motor and the motive power is transmitted to the drive shaft 16, and the second clutch C2 and the third clutch C3 are operated. Engaged. This state is shown in FIG. FIG. 12 is a collinear diagram similar to FIG. 10 or FIG. 11 described above. Therefore, the second motor / generator 3 is rotated in the reverse direction, and the output torque is inverted and amplified by the speed reduction mechanism 8 and then transmitted to the third output shaft 10 via the second output shaft 7. In that case, because the engine 1 is stopped, the sun gear Sm in the power split mechanism 4 rotates in the reverse direction. However, since the fifth clutch C5 is in the released state, the first motor / generator 2 is stopped without rotating. Therefore, the entire transmission mechanism 15 is also stopped. In other words, the first motor / generator 2 and the speed change mechanism 15 are disconnected from the power split mechanism 4, the third output shaft 10, or the drive shaft 16.

したがって、３速固定ＥＶモードに切り替えるためには、先ず、第１モータ・ジェネレータ２を正回転させてこれに連結されている変速機入力軸１７の回転数を次第に増大させる。それに伴って変速機構１５におけるサンギヤＳｒの回転数が次第に増大するが、キャリヤＣｒに一体の変速機出力軸１８は駆動軸１６に連結されていないので、変速機構１５は駆動軸１６に対するトルクの伝達には関与しない。第１モータ・ジェネレータ２の回転数が次第に増大すると、第１モータ・ジェネレータ２に第２クラッチＣ２によって連結されている変速機入力軸１７の回転数がついには第３出力軸１０の回転数（すなわち動力分割機構４におけるキャリヤＣｍの回転数）に一致する。その状態を図１２の（ｂ）に示してある。この状態では、第１クラッチＣ１によって接続される第３出力軸１０の回転数と変速機入力軸１７の回転数（すなわち第１モータ・ジェネレータ２の回転数）とが同期するので、第１クラッチＣ１を係合状態に切り替えても、回転数の変化が生じない。こうして、第１クラッチＣ１を、第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３に加えて係合させた状態が、３速固定ＥＶモードであり、これを図１２の（ｃ）に示してある。   Therefore, in order to switch to the three-speed fixed EV mode, first, the first motor / generator 2 is rotated forward to gradually increase the rotational speed of the transmission input shaft 17 connected thereto. Along with this, the rotational speed of the sun gear Sr in the transmission mechanism 15 gradually increases. However, since the transmission output shaft 18 integral with the carrier Cr is not connected to the drive shaft 16, the transmission mechanism 15 transmits torque to the drive shaft 16. Not involved in. When the rotational speed of the first motor / generator 2 gradually increases, the rotational speed of the transmission input shaft 17 connected to the first motor / generator 2 by the second clutch C2 is finally the rotational speed of the third output shaft 10 ( That is, it corresponds to the rotational speed of the carrier Cm in the power split mechanism 4. This state is shown in FIG. In this state, the rotation speed of the third output shaft 10 connected by the first clutch C1 and the rotation speed of the transmission input shaft 17 (that is, the rotation speed of the first motor / generator 2) are synchronized. Even if C1 is switched to the engaged state, the rotation speed does not change. Thus, the state in which the first clutch C1 is engaged in addition to the second clutch C2 and the third clutch C3 is the third speed fixed EV mode, which is shown in FIG.

３速ＥＶモードから３速固定ＥＶモードに切り替える場合には、上記のように回転同期制御を行うが、これとは反対に３速固定ＥＶモードから３速ＥＶモードに切り替える場合には、第１クラッチＣ１を解放させるために、また駆動軸１６のトルク変化を防止もしくは抑制するために、トルク制御が実行される。具体的に説明すると、図１３は、前述した図１０ないし図１２と同様の共線図であって、この図１３の（ａ）に示すように、３速固定ＥＶモードでは、第１モータ・ジェネレータ２が第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を介して第３出力軸１０に連結されるとともに、第３出力軸１０が第３クラッチＣ３を介して駆動軸１６に連結されていることにより、第１モータ・ジェネレータ２と駆動軸１６とが実質的に直結されているので、動力分割機構４ではそのキャリヤＣｍが正回転し、リングギヤＲｍがエンジン１と共に停止していることにより、いわゆるフリー状態のサンギヤＳｍが逆回転している。また、キャリヤＣｍに減速機構８を介して連結されている第２モータ・ジェネレータ３は、減速機構８が反転作用を行うので逆回転している。なおこの場合、第２モータ・ジェネレータ３は通電してトルクを出力していてもよく、あるいは電流を遮断して空転していてもよい。さらに、変速機構１５は、そのキャリヤＣｒおよびこれと一体の変速機出力軸１８が他の回転部材に対して連結されていないので、空転状態となってトルクの伝達に関与しない。   When switching from the 3-speed EV mode to the 3-speed fixed EV mode, the rotation synchronization control is performed as described above. On the contrary, when switching from the 3-speed fixed EV mode to the 3-speed EV mode, the first Torque control is executed to release the clutch C1 and to prevent or suppress changes in the torque of the drive shaft 16. More specifically, FIG. 13 is a collinear diagram similar to FIGS. 10 to 12 described above. As shown in FIG. 13A, in the 3-speed fixed EV mode, the first motor The generator 2 is connected to the third output shaft 10 via the first clutch C1 and the second clutch C2, and the third output shaft 10 is connected to the drive shaft 16 via the third clutch C3. Since the first motor / generator 2 and the drive shaft 16 are substantially directly connected, the carrier Cm rotates in the power split mechanism 4 and the ring gear Rm stops together with the engine 1, so-called free state. The sun gear Sm is rotating in the reverse direction. Further, the second motor / generator 3 connected to the carrier Cm via the speed reduction mechanism 8 rotates in the reverse direction because the speed reduction mechanism 8 performs a reverse action. In this case, the second motor / generator 3 may be energized to output torque, or the current may be interrupted to idle. Furthermore, since the transmission mechanism 15 is not connected to the carrier Cr and the transmission output shaft 18 integrated therewith with respect to the other rotating members, the transmission mechanism 15 is in an idle state and does not participate in torque transmission.

この状態では第１クラッチＣ１には第１モータ・ジェネレータ２が出力した動力を第３出力軸１０に伝達することによりトルクが掛かっている。そこで、第３速ＥＶモードに切り替えるにあたって、先ず、第２モータ・ジェネレータ３をモータとして機能させて逆回転方向の出力トルクを増大させる。こうすることにより、減速機構８および第２出力軸７を介して第３出力軸１０に掛かる正回転方向のトルクが増大する。そして、その第３出力軸１０のトルクが第１モータ・ジェネレータ２が出力するトルク（より正確には第１モータ・ジェネレータ２から伝達された変速機入力軸１７のトルク）に等しくなると、第１クラッチＣ１にはトルクが掛からなくなる。その状態を図１３の（ｂ）に示してある。したがって、第１クラッチＣ１が噛み合い式の係合機構によって構成されているとしても、トルクが掛かっていないことにより解放させることができる。   In this state, torque is applied to the first clutch C <b> 1 by transmitting the power output from the first motor / generator 2 to the third output shaft 10. Therefore, when switching to the third speed EV mode, first, the output torque in the reverse rotation direction is increased by causing the second motor / generator 3 to function as a motor. By doing so, the torque in the forward rotation direction applied to the third output shaft 10 via the speed reduction mechanism 8 and the second output shaft 7 increases. When the torque of the third output shaft 10 becomes equal to the torque output from the first motor / generator 2 (more precisely, the torque of the transmission input shaft 17 transmitted from the first motor / generator 2), Torque is no longer applied to the clutch C1. This state is shown in FIG. Therefore, even if the first clutch C1 is constituted by a meshing engagement mechanism, it can be released because no torque is applied.

第１クラッチＣ１を解放させると、第１モータ・ジェネレータ２は駆動軸１６に対して遮断されるので、第１モータ・ジェネレータ２の電流を遮断してこれを停止させる。これに対して第２モータ・ジェネレータ３はモータとして機能させることにより、第１モータ・ジェネレータ２に替わって第２モータ・ジェネレータ３から駆動軸１６に走行のための動力が伝達される。この状態が３速ＥＶモードであり、その動作状態を図１３の（ｃ）に示してある。このように、３速固定ＥＶモードから３速ＥＶモードに切り替える場合であっても、トルクを出力していた第１モータ・ジェネレータ２を駆動軸１６から遮断するのに先立って、駆動軸１６に伝達するべきトルクを第２モータ・ジェネレータ３によって受け持たせるから、第１クラッチＣ１を解放させることができるとともに、駆動軸１６のトルクの変化を防止もしくは抑制することができる。   When the first clutch C1 is released, the first motor / generator 2 is cut off from the drive shaft 16, so the current of the first motor / generator 2 is cut off and stopped. On the other hand, the second motor / generator 3 functions as a motor, so that power for traveling is transmitted from the second motor / generator 3 to the drive shaft 16 instead of the first motor / generator 2. This state is the 3-speed EV mode, and the operation state is shown in FIG. In this way, even when switching from the 3-speed fixed EV mode to the 3-speed EV mode, the drive shaft 16 is switched to the drive shaft 16 before the first motor / generator 2 that has output torque is disconnected from the drive shaft 16. Since the torque to be transmitted is received by the second motor / generator 3, the first clutch C1 can be released and the change in the torque of the drive shaft 16 can be prevented or suppressed.

なお、上述した具体例では、エンジン走行モードで固定変速比モードをも設定でき、かつＥＶ走行モードで３速固定ＥＶモードをも設定できるように構成したが、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、エンジン走行モードで固定変速比モードをも設定できる構成、あるいはＥＶ走行モードで３速固定ＥＶモードをも設定できる構成のいずれかであってもよい。   In the above-described specific example, the fixed gear ratio mode can be set in the engine driving mode and the three-speed fixed EV mode can be set in the EV driving mode. However, the present invention is limited to the above-described specific example. However, either a configuration in which the fixed gear ratio mode can be set in the engine travel mode or a configuration in which the 3-speed fixed EV mode can also be set in the EV travel mode may be used.

この発明に係る動力出力装置の一例を模式的に示すスケルトン図である。It is a skeleton figure which shows typically an example of the power output device concerning this invention. 各モードを設定するためのクラッチおよびブレーキの動作状態をまとめて示す図表である。It is a table | surface which shows the operation state of the clutch and brake for setting each mode collectively. １速ＣＶＴモードにおける動作状態を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the operation state in 1 speed CVT mode. １＋２速固定モードにおける動作状態を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the operation state in 1 + 2 speed fixed mode. ２速ＣＶＴモードにおける動作状態を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the operation state in 2 speed CVT mode. ２＋３速固定モードにおける動作状態を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the operation state in 2 + 3 speed fixed mode. ３速ＣＶＴモードにおける動作状態を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the operation state in 3 speed CVT mode. ３速ＭＧ１ロックモードにおける動作状態を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the operation state in 3rd speed MG1 lock mode. 固定変速比モードにおける動作状態を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the operation state in fixed gear ratio mode. ３速ＣＶＴモードから固定変速比モードに切り替える過程における動作状態の変化を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the change of the operation state in the process of switching from 3 speed CVT mode to fixed gear ratio mode. 固定変速比モードから３速ＣＶＴモードに切り替える過程における動作状態の変化を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the change of the operation state in the process of switching from fixed gear ratio mode to 3 speed CVT mode. ３速ＥＶモードから３速固定ＥＶモードに切り替える過程における動作状態の変化を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the change of the operation state in the process of switching from 3 speed EV mode to 3 speed fixed EV mode. ３速固定ＥＶモードから３速ＥＶモードに切り替える過程における動作状態の変化を説明するための共線図である。It is a collinear diagram for demonstrating the change of the operation state in the process of switching from 3 speed fixed EV mode to 3 speed EV mode.

符号の説明Explanation of symbols

１…エンジン、 ２，３…モータ・ジェネレータ、 ４…動力分割機構、 ５…入力軸、 ６…第１出力軸、 ７…第２出力軸、 ８…減速機構、 ９…固定部、 １０…第３出力軸、 １１…ロータ軸、 １５…変速機構、 １６…駆動軸、１７…変速機入力軸、 １８…変速機出力軸、 ３１…コントローラ、 ３３…電子制御装置（ＥＣＵ）、 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５…クラッチ、 Ｂ１…ブレーキ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2, 3 ... Motor generator, 4 ... Power split mechanism, 5 ... Input shaft, 6 ... First output shaft, 7 ... Second output shaft, 8 ... Deceleration mechanism, 9 ... Fixed part, 10 ... First 3 ... Output shaft, 11 ... Rotor shaft, 15 ... Transmission mechanism, 16 ... Drive shaft, 17 ... Transmission input shaft, 18 ... Transmission output shaft, 31 ... Controller, 33 ... Electronic control unit (ECU), C1, C2, C3, C4, C5 ... Clutch, B1 ... Brake.

Claims (4)

原動機と、該原動機から動力が伝達される入力軸と、該入力軸から入力された動力を第１出力軸および第２出力軸に分配する動力分割機構と、前記第２出力軸と一体に回転する第３出力軸と、前記第１出力軸との間で動力を授受可能な第１電動機と、前記第２出力軸との間で動力の授受を行う第２電動機と、変速機入力軸と変速機出力軸とを備えるとともにこれら変速機入力軸と変速機出力軸との回転数比を所定値に設定する変速機構と、該変速機構と前記第３出力軸との少なくとも一方から動力が伝達される駆動軸と、前記第３出力軸と前記変速機入力軸とを接続可能な第１クラッチと、前記第１電動機の出力軸と前記変速機入力軸とを接続可能な第２クラッチと、前記第３出力軸と前記駆動軸とを接続可能な第３クラッチと、前記変速機出力軸と前記駆動軸とを接続可能な第４クラッチと、前記第１出力軸と前記第１電動機の出力軸とを接続可能な第５クラッチとを備えた駆動機構を制御する駆動制御装置であって、
前記第１クラッチと第２クラッチと第３クラッチと第５クラッチとをトルク伝達可能に係合させるとともに、前記第４クラッチをトルクを伝達しないように解放させることにより、前記内燃機関と前記駆動軸とを、これら内燃機関の回転数と駆動軸の回転数との比である変速比が固定された所定の値となるように連結する固定変速比モードを設定する固定変速比モード設定手段を備えていることを特徴とする駆動制御装置。 A prime mover, an input shaft to which power is transmitted from the prime mover, a power split mechanism for distributing the power input from the input shaft to the first output shaft and the second output shaft, and rotation integrally with the second output shaft A first output shaft capable of transmitting and receiving power to and from the first output shaft, a second motor for transmitting and receiving power to and from the second output shaft, and a transmission input shaft A transmission output shaft and a transmission mechanism for setting a rotational speed ratio between the transmission input shaft and the transmission output shaft to a predetermined value; and power is transmitted from at least one of the transmission mechanism and the third output shaft. A drive shaft, a first clutch capable of connecting the third output shaft and the transmission input shaft, a second clutch capable of connecting the output shaft of the first motor and the transmission input shaft, A third clutch capable of connecting the third output shaft and the drive shaft; and the transmission. A drive control device that controls a drive mechanism including a fourth clutch capable of connecting a force shaft and the drive shaft, and a fifth clutch capable of connecting the first output shaft and the output shaft of the first motor; There,
The internal combustion engine and the drive shaft are engaged by engaging the first clutch, the second clutch, the third clutch, and the fifth clutch so that torque can be transmitted and releasing the fourth clutch so as not to transmit torque. And a fixed gear ratio mode setting means for setting a fixed gear ratio mode for connecting the gear ratio, which is the ratio between the rotational speed of the internal combustion engine and the rotational speed of the drive shaft, to a predetermined value. The drive control apparatus characterized by the above-mentioned. 前記第１クラッチと第２クラッチと第３クラッチとをトルク伝達可能に係合させるとともに、前記第４クラッチおよび第５クラッチをトルクを伝達しないように解放させることにより、前記第１電動機および第２電動機を前記駆動軸に一体となって回転するように連結するＥＶ走行モードを設定するＥＶ走行モード設定手段を更に備えている請求項１に記載の駆動制御装置。   By engaging the first clutch, the second clutch, and the third clutch so as to be able to transmit torque, and releasing the fourth clutch and the fifth clutch so as not to transmit torque, the first motor and the second clutch are released. The drive control apparatus according to claim 1, further comprising an EV travel mode setting means for setting an EV travel mode for connecting the electric motor so as to rotate integrally with the drive shaft. 前記固定変速比モード設定手段に替えて、前記第１クラッチと第２クラッチと第３クラッチとをトルク伝達可能に係合させるとともに、前記第４クラッチおよび第５クラッチをトルクを伝達しないように解放させることにより、前記第１電動機および第２電動機を前記駆動軸に一体となって回転するように連結するＥＶ走行モードを設定するＥＶ走行モード設定手段を備えている請求項１に記載の駆動制御装置。   Instead of the fixed gear ratio mode setting means, the first clutch, the second clutch, and the third clutch are engaged so as to be able to transmit torque, and the fourth clutch and the fifth clutch are released so as not to transmit torque. 2. The drive control according to claim 1, further comprising: an EV travel mode setting unit that sets an EV travel mode for connecting the first motor and the second motor so as to rotate integrally with the drive shaft. apparatus. 前記第１電動機の出力軸を固定可能なブレーキを更に備えている請求項１ないし３のいずれかに記載の駆動制御装置。   The drive control apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a brake capable of fixing an output shaft of the first electric motor.
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