JP2011161964A - 車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向の長さを短縮して車両搭載性を向上することが可能な車両の駆動装置を提供する。
【解決手段】相互に差動回転可能なシングルピニオン型の遊星歯車機構を有し、リングギアＲから出力軸６に動力が出力される差動機構７と、リングギアＲと出力軸６との間の動力伝達経路中に設けられ、リングギアＲを回転不能に制動する制動状態とその制動を解除する制動解放状態とに切り替え可能なブレーキ８と、リングギアＲと出力軸６との間の動力伝達経路中に設けられ、リングギアＲと出力軸６との間の動力伝達を断続可能なクラッチ９と、を備えた車両１の駆動装置２であって、そのクラッチ９は、ブレーキ８と同軸２５であり、かつブレーキ８の径方向外側に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、差動機構、ブレーキ及びクラッチを備えた車両の駆動装置に関する。

車両はハイブリッド車両であって、相互に差動回転可能なサンギア、リングギア及びキャリアを有する遊星歯車機構として構成され、サンギアには発電機が接続され、リングギアには一方向クラッチとブレーキ手段とを介して車両の駆動輪に動力を出力するための出力ギアが接続され、キャリアには駆動力を伝達する伝達軸を介してエンジンが接続されている遊星ギア装置を備えている。一方向クラッチは、リングギアから出力ギアには回転を伝達するがその逆方向には回転を伝達しない。また、ブレーキ手段は、リングギアの回転をケースに対して断接可能である。その一方向クラッチとそのブレーキ手段とが伝達軸方向に並べて設けられている車両の駆動装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。

特開２００２−３１６５４２号公報 特開平１０−１８４７３１号公報 実公平６−１４１０２号公報 特開２００９−２３４２７号公報

特許文献１の車両の駆動装置においては、一方向クラッチとブレーキ手段とが伝達軸方向に並べて設けられているため、伝達軸方向の長さが延長され、車両搭載性が低下するという問題がある。

そこで、本発明は、軸方向の長さを短縮して車両搭載性を向上することが可能な車両の駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の車両の駆動装置は、相互に差動回転可能な複数の回転要素を有し、前記複数の回転要素のうちの１つの回転要素から出力部材に動力が出力される差動機構と、前記１つの回転要素と前記出力部材との間の動力伝達経路中に設けられ、前記１つの回転要素を回転不能に制動する制動状態とその制動を解除する制動解放状態とに切り替え可能なブレーキ手段と、前記１つの回転要素と前記出力部材との間の動力伝達経路中に設けられ、前記１つの回転要素と前記出力部材との間の動力伝達を断続可能なクラッチ手段と、を備え、前記クラッチ手段は、前記ブレーキ手段と同軸であり、かつ前記ブレーキ手段の径方向外側に設けられている（請求項１）。

本発明の車両の駆動装置においては、クラッチ手段は、ブレーキ手段と同軸であり、かつブレーキ手段の径方向外側に設けられているので、軸方向の長さを短縮することができる。これにより、車両搭載性を向上することができる。

本発明の車両の駆動装置の一態様においては、前記クラッチ手段は、前記１つの回転要素側の回転数が前記出力部材側の回転数より大きい場合には回転伝達を許容し、前記１つの回転要素側の回転数が前記出力部材側の回転数より小さい場合には回転伝達を阻止するワンウェイクラッチであってもよい（請求項２）。この形態によれば、ワンウェイクラッチは、ブレーキ手段と同軸であり、かつブレーキ手段の径方向外側に設けられているので、本発明のワンウェイクラッチの大きさを従来よりも大きくすることができる。これにより、ワンウェイクラッチの回転時の遠心力も大きくなるので、本発明のワンウェイクラッチのトルク容量を従来よりも大きくすることができる。

本発明の車両の駆動装置の一態様においては、前記ブレーキ手段は、同一方向に並ぶように設けられた第１係合部材と第２係合部材とを備え、前記第１係合部材は、支持壁に接続され、前記第２係合部材は、第１係合板と第２係合板とを備え、前記第１係合板は、前記クラッチ手段に接続され、前記第２係合板は、前記第１係合部材と接触する前記制動状態としての係合位置と前記第１係合部材と離間する前記制動解放状態としての解放位置との間で前記同一方向に移動可能に設けられていてもよい（請求項３）。この形態によれば、第１係合部材のみを支持壁に接続すれば、第１係合部材と第２係合板とが接触したときに制動状態とすることができるので、支持壁を簡便な構成にすることができる。

本発明の車両の駆動装置の一態様においては、前記第１係合部材には、電磁コイルが設けられ、前記第１係合板は、磁性体製であってもよい（請求項４）。この形態によれば、電磁コイルに通電されると、第１係合板が第１係合部材に磁力で吸引されるので、第１係合板を係合位置に移動させることができる。

本発明の車両の駆動装置の一態様においては、前記ブレーキ手段は、支持壁に接続されるとともに、前記クラッチ手段が設けられた動力伝達経路と対向するように設けられた摩擦面を有する摩擦部材を備え、前記摩擦面は、前記動力伝達経路と接触する前記制動状態と前記動力伝達経路と離間する前記制動解放状態とに切り替え可能であってもよい（請求項５）。この形態によれば、摩擦部材のみを支持壁に接続すれば、摩擦面と動力伝達経路とが接触したとき制動状態とすることができるので、支持壁を簡便な構成にすることができる。

本発明の車両の駆動装置の一態様においては、前記ブレーキ手段は、支持壁に接続されている複数の第１摩擦板と、前記複数の第１摩擦板と交互に配置され、前記支持壁と対向する動力伝達経路に接続されている複数の第２摩擦板と、前記複数の第１摩擦板と前記複数の第２摩擦板とを接触させるためのピストンと、を備え、前記ピストンは、前記複数の第１摩擦板と前記複数の第２摩擦板とが接触する前記制動状態と前記複数の第１摩擦板と前記複数の第２摩擦板とが離間する前記制動解放状態とに切り替え可能であってもよい（請求項６）。この形態によれば、複数の第１摩擦板のみを支持壁に接続すれば、複数の第１摩擦板と複数の第２摩擦板とが接触したときに制動状態とすることができるので、支持壁を簡便な構成にすることができる。

本発明の車両の駆動装置の一態様においては、前記車両はハイブリッド車両であって、前記複数の回転要素は、第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素であり、前記第１回転要素は前記１つの回転要素であり、前記第２回転要素には内燃機関が接続され、前記第３回転要素には第１モータジェネレータが接続されていてもよい（請求項７）。

本発明の車両の駆動装置の一態様においては、前記差動機構は、サンギア、リングギア、及びキャリアを有するシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、前記第１回転要素が前記リングギアであり、前記第２回転要素が前記キャリアであり、前記第３回転要素が前記サンギアであってもよい（請求項８）。この形態によれば、相互に差動回転する３つの回転要素が実現され、上述した課題を解決することができる。

本発明の車両の駆動装置の一態様においては、前記出力部材側に動力を出力できる第２モータジェネレータを備えてもよい（請求項９）。この形態によれば、ブレーキ手段が制動状態の場合でも、第２モータジェネレータの動力を出力部材側に出力することができる。

以上説明したように、本発明の車両の駆動装置においては、クラッチ手段は、ブレーキ手段と同軸であり、かつブレーキ手段の径方向外側に設けられているので、軸方向の長さを短縮することができる。これにより、車両搭載性を向上することができる。

本発明の一形態に係る駆動装置が搭載された車両の全体構成を示す図。 車両が前進走行中の各モードにおけるエンジン、ブレーキ、及びワンウェイクラッチのそれぞれの動作状況を示した図。 ＥＶモード、回生モード（電池受入制限時）、及びシリーズＨＶモードにて車両が前進走行中の差動機構を備えたハイブリッド車両の駆動装置の共線図の一例を示した図。 パワースプリットＨＶモードにて車両が前進走行中の差動機構を備えたハイブリッド車両の駆動装置の共線図の一例を示した図。 リバースモードにて車両が後退走行中の差動機構を備えたハイブリッド車両の駆動装置の共線図の一例を示した図。 摩擦部材で構成された本発明のブレーキ手段の変形例を示す図。 複数の第１摩擦板、複数の第２摩擦板、及びピストンで構成された本発明のブレーキ手段の変形例を示す図。

図１は、本発明の一形態に係る駆動装置が搭載された車両の全体構成を示している。この図に示すように、車両１はいわゆるハイブリッド車両として構成されている。車両１には、その走行のために駆動装置２が設けられている。駆動装置２は、内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）３と、第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧと略称することがある。）４と、車両１の駆動輪５に動力を出力するための出力部材としての出力軸６と、相互に差動回転可能な３つの回転要素としてサンギアＳ、リングギアＲ及びキャリアＣｒを有するシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている差動機構７と、ブレーキ手段としてのブレーキ８と、クラッチ手段としてのクラッチ９と、出力軸６側に動力を出力できる第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧと略称することがある。）１０とを備えている。

エンジン３は、火花点火型の多気筒内燃機関として構成されている。第１ＭＧ４と第２ＭＧ１０とは同様の構成を持っていて、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えている。第１ＭＧ４及び第２ＭＧ１０には、不図示のインバータを介して不図示のバッテリが電気的に接続されている。第１ＭＧ４は、固定部材であるケース１１に固定されたステータ４ａと、そのステータ４ａの内周側に同軸に配置されたロータ４ｂとを備えている。第２ＭＧ１０も同様に、ケース１１に固定されたステータ１０ａと、そのステータ１０ａの内周側に同軸に配置されたロータ１０ｂとを備えている。

図１に示すように、差動機構７から駆動輪５までの動力伝達経路には、ブレーキ８と、クラッチ９と、軸受１５、１６を介して設けられた中間ギア１７と、カウンタギア１８及びドライブギア１９が一体回転するように設けられているカウンタシャフトとしての出力軸６と、ドライブギア１９の回転が伝達されるディファレンシャル機構２０と、ドライブシャフト２１とが設けられている。カウンタシャフトとしての出力軸６は、カウンタギア１８が中間ギア１７と噛み合うように設けられている。そのため、差動機構７から出力された動力は、クラッチ９、軸受１５、１６、中間ギア１７、カウンタギア１８、カウンタシャフトとしての出力軸６、ドライブギア１９を介してディファレンシャル機構２０に伝達される。ディファレンシャル機構２０に伝達された動力は、その後ドライブシャフト２１を介して駆動輪５に伝達される。

図１に示すように、第２ＭＧ１０から駆動輪５までの動力伝達経路には、第２ＭＧ１０の動力を第２ＭＧ出力ギア２２に伝達する第２ＭＧシャフト２３と、上述したようにカウンタシャフトとしての出力軸６と、ドライブギア１９と、ディファレンシャル機構２０と、ドライブシャフト２１とが設けられている。上述したカウンタシャフトとしての出力軸６は、カウンタギア１８が中間ギア１７と噛み合うように設けるとともに、カウンタギア１８が第２ＭＧ出力ギア２２と噛み合うように設けられている。そのため、第２ＭＧ１０から出力された動力は、第２ＭＧシャフト２３、第２ＭＧ出力ギア２２、カウンタシャフトとしての出力軸６、ドライブギア１９を介してディファレンシャル機構２０に伝達される。ディファレンシャル機構２０に伝達された動力は、その後ドライブシャフト２１を介して駆動輪５に伝達される。

差動機構７は、上述したように相互に差動回転可能な３つの回転要素を有している。差動機構７は、外歯歯車であるサンギアＳと、そのサンギアＳに対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲと、これらのギアＳ、Ｒに噛み合うピニオンＰを自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒとを備えている。この形態では、図１に示すように、サンギアＳには第１ＭＧ４が接続され、リングギアＲには上述したようにブレーキ８及びクラッチ９等を介して出力軸６が接続され、キャリアＣｒには伝達軸２５を介してエンジン３が接続されている。図示のサンギアＳは本発明の第３回転要素に、リングギアＲは本発明の第１回転要素に、キャリアＣｒは本発明の第２回転要素に、それぞれ相当している。また、第１回転要素は、本発明の１つの回転要素に相当する。なお、伝達軸２５は、オイルポンプ２６と繋がっている。また、リングギアＲから出力軸６に動力が出力される。

ブレーキ８及びクラッチ９は、リングギアＲと出力軸６との間の動力伝達経路中に設けられ、同軸としての伝達軸２５の回りに配置されている。図１に示すように、クラッチ９は、ブレーキ８の径方向外側に設けられている。以下、ブレーキ８とクラッチ９について説明する。

まず、ブレーキ８について説明する。ブレーキ８は、支持壁としてのケース１１に固定され、そのケース１１とリングギアＲとの間に設けられている。ブレーキ８は、リングギアＲを回転不能に制動する制動状態とその制動を解除する制動解放状態とに切り替えられる。例えば、図１に示すように、ブレーキ８は、第１係合部材としての駆動機構８ａと、第２係合部材としての係合機構８ｂとを備えている。駆動機構８ａと係合機構８ｂとは、図１に示すように、同一方向に並ぶように設けられている。駆動機構８ａは係合機構８ｂと支持壁としてのケース１１との間に介在しており、ケース１１に対して固定されている。

駆動機構８ａには、ケース１１に固定されたコイルハウジング８ｃと、コイルハウジング８ｃ内に組み込まれた駆動手段としての電磁コイル８ｄと、が設けられている。

係合機構８ｂは、動力伝達経路に固定されるとともに後述するクラッチ９のインナーレース９ａと接続されている第１係合板８ｅと、駆動機構８ａと接触する第２係合板８ｆと、これらの係合板８ｅ、８ｆの間に介在する介在部材としての球状のカムボール８ｇとを備えている。第１係合板８ｅと第２係合板８ｆとは、伝達軸２５方向に並ぶように設けられ、互いに対向するように配置されている。また、各係合板８ｅ、８ｆの対向面にはカムボール８ｇを保持するＶ字溝８ｈ、８ｉが形成されている。このＶ字溝８ｈ、８ｉは、カムボール８ｇを中心として伝達軸２５側及びクラッチ９側（図の上方向及び下方向）に向かって深さが徐々に浅くなっている。

第１係合板８ｅは、動力伝達経路に固定されており、リングギアＲからの動力が入力される。第２係合板８ｆは、駆動機構８ａと接触する制動状態としての係合位置と駆動機構８ａと離間する制動解放状態としての解放位置との間で伝達軸２５方向に移動可能に設けられている。第２係合板８ｆは、磁性体製である。

電磁コイル８ｄに通電して励磁すると、電磁コイル８ｄの磁力により第２係合板８ｆは解放位置側から係合位置側に移動する。そして、第２係合板８ｆが係合位置に移動して駆動機構８ａと接触すると、第２係合板８ｆと駆動機構８ａとの間に摩擦力が生じるため、第２係合板８ｆが駆動機構８ａに対して停止する。つまり、制動状態となる。このとき、第１係合板８ｅに回転が生じている場合、カムボール８ｇがＶ字溝８ｈ、８ｉ内の浅い位置に移動して、第２係合板８ｆを駆動機構２１に押し付ける。電磁コイル８ｄに通電するのをやめると、第２係合板８ｆは係合位置側から解放位置側に移動する。そして、第２係合板８ｆが解放位置に移動して駆動機構８ａと離間する。つまり、制動解放状態となり、第１係合板８ｅに回転が生じる。

次に、クラッチ９について説明する。クラッチ９は、リングギアＲと出力軸６との間の動力伝達を断続することができる。図１では、クラッチとしてワンウェイクラッチ９を適用している。ワンウェイクラッチ９は、インナーレース（内輪）９ａと不図示のアウターレース（外輪）とを備えている。インナーレース９ａは、第１係合板８ｅと接続されている。

ワンウェイクラッチ９は、車両１の前進走行の回転を正方向とした場合に、インナーレース９ａの入力側回転数が不図示のアウターレースの出力側回転数よりも大きい場合には、インナーレース９ａと不図示のアウターレースとを係合して、回転伝達を許容する許容状態になる。インナーレース９ａの入力側回転数が不図示のアウターレースの出力側回転数よりも小さい場合には、インナーレース９ａと不図示のアウターレースとを解放して、回転伝達を阻止する阻止状態になる。なお、入力側回転数が本発明の一つの回転要素側の回転数に相当し、出力側回転数が本発明の出力部材側の回転数に相当する。

駆動装置２の動作は、制御装置３０によって制御される。制御装置３０は、ハイブリッド車両１の運転を適正に制御するためのコンピュータとして構成されており、エンジン３、第１ＭＧ４、第２ＭＧ１０、ブレーキ８、ワンウェイクラッチ９、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ３１、及びアクセル開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ３２等と接続されている。この他にも制御装置３０には各種のセンサ等の周辺機器が接続されているが、それらの図示は省略した。

制御装置３０は、車両１の走行状態すなわち車速センサ２１等の各種センサから取得した数値に応じて、駆動装置２を駆動するためのモードが、ＥＶモード、回生モード、シリーズＨＶモード、及びパワースプリットＨＶモードのいずれか１つに選択的に切り替えられるように、エンジン３、第１ＭＧ４、第２ＭＧ１０、ブレーキ８、及びワンウェイクラッチ９等の動作をそれぞれ制御する。

図２は、車両が前進走行中の上記の各モードにおけるエンジン３（ＥＮＧ）、ブレーキ８（Ｂ）、及びワンウェイクラッチ９（Ｆ）のそれぞれの動作状況を示している。以下、各モードについて説明する。

ＥＶモードにて車両１を前進走行させる場合、又は車両１の減速時に不図示のバッテリに電力を充電する回生モードの場合、制御装置３０によって、エンジンが停止するように制御され、ブレーキ８が制動状態又は制動解放状態に制御される。ワンウェイクラッチ９では、エンジン３が停止しているため入力側回転数が０になるので、入力側回転数が出力側回転数よりも小さくなる。これにより、ワンウェイクラッチ９が阻止状態になる。ＥＶモードの場合には、制御装置３０によって、電動機として第２ＭＧ１０が動作するように制御される。そのため、第２ＭＧ１０の動力は出力軸６に伝達されるので、第２ＭＧ１０の動力によって車両１を前進走行させることができる。回生モードの場合には、第１ＭＧ４及び第２ＭＧ１０は発電機としてそれぞれ動作するように制御装置３０によって制御され、その発電した電力を不図示のインバータを介して、不図示のバッテリに回生する。

ＥＶモード中にエンジン３を始動させる場合、制御装置３０によって、停止していたエンジン３が動作するように制御され、ブレーキ８が制動状態に制御される。ワンウェイクラッチ９では、ブレーキ８が制動状態に制御されているため入力側回転数が０になるので、入力側回転数が出力側回転数よりも小さくなる。これにより、ワンウェイクラッチ９が阻止状態になる。エンジンを始動させても、制御装置３０によって、電動機として第２ＭＧ１０が動作するように制御される。始動させたエンジン３の動力は、制動状態のブレーキ８によってリングギアＲが回転しないように固定されているため、出力軸６には伝達されない。そのため、ＥＶモード中にエンジン３を始動させても、ＥＶモードと同様に第２ＭＧ１０の動力によって車両１を前進走行させることができる。このとき、エンジン３の動力は伝達軸２５を介してキャリアＣｒに伝達される。その動力はサンギアＳに接続されている第１ＭＧ４を回転駆動させるので、第１ＭＧ４は発電を行う、すなわち発電機として動作する。発電機によって発電された電力は、不図示のインバータ及び不図示のバッテリを介して第２ＭＧ１０に供給される。この電力により、第２ＭＧ１０が電動機として動作する。なお、発電された電力は、不図示のバッテリを介せず不図示のインバータを介して、第２ＭＧ１０に供給されてもよい。ＥＶモード中にエンジン３を始動させる場合とは、例えば、第２ＭＧ１０を電動機として動作させる電力量が、残り少ない場合である。

上述した回生モード（電池受入制限時）の場合、制御装置３０によって、受入制限している動力により第１ＭＧ４がエンジン３を動作するように制御され（モータリング）、ブレーキ８が制動状態に制御される。ワンウェイクラッチ９では、ブレーキ８が制動状態に制御されているため入力側回転数が０になるので、入力側回転数が出力側回転数よりも小さくなる。これにより、ワンウェイクラッチ９が阻止状態になる。なお、第１ＭＧ４がエンジン３を動作させることにより、受入制限されている動力が消費される。

シリーズＨＶモードにて車両１を前進走行させる場合は、制御装置３０によって、エンジン３が動作するように制御され、ブレーキ８が制動状態に制御される。ワンウェイクラッチ９では、ブレーキ８が制動状態に制御されているため入力側回転数が０になるので、入力側回転数が出力側回転数よりも小さくなる。これにより、ワンウェイクラッチ９が阻止状態になる。シリーズＨＶモードの場合には、制御装置３０によって、発電機として第１ＭＧ４及び電動機として第２ＭＧ１０がそれぞれ動作するように制御される。エンジン３の動力は、制動状態のブレーキ８によってリングギアＲが回転しないように固定されているため、出力軸６には伝達されない。そのため、第２ＭＧ１０の動力は出力軸６に伝達されるので、第２ＭＧ１０の動力によって車両１を前進走行させることができる。このとき、エンジン３の動力は伝達軸２５を介してキャリアＣｒに伝達される。その動力はサンギアＳに接続されている第１ＭＧ４を回転駆動させるので、第１ＭＧ４は発電を行う、すなわち発電機として動作する。発電機によって発電された電力は、不図示のインバータ及び不図示のバッテリを介して第２ＭＧ１０に供給される。この電力により、第２ＭＧ１０が電動機として動作する。なお、発電された電力は、不図示のバッテリを介せず不図示のインバータを介して、第２ＭＧ１０に供給されてもよい。

パワースプリットＨＶモードにて車両１を前進走行させる場合は、制御装置３０によって、エンジン３が動作するように制御され、ブレーキ８が制動解放状態に制御される。ワンウェイクラッチ９では、エンジン３が動作しているとともにブレーキ８が制動解放状態に制御されているので、入力側回転数が出力側回転数よりも大きくなる。これにより、ワンウェイクラッチ９が許容状態になる。パワースプリットＨＶモードの場合には、制御装置３０によって、発電機として第１ＭＧ４及び電動機として第２ＭＧ１０がそれぞれ動作するように制御される。エンジン３の動力は伝達軸２５を介してキャリアＣｒに伝達される。そして、ブレーキ８が制動解放状態及びワンウェイクラッチ９が許容状態であるため、エンジン３の動力は出力軸６に伝達される。また、第２ＭＧ１０の動力は出力軸６に伝達される。そのため、エンジン３及び第２ＭＧ１０の動力によって車両１を前進走行させることができる。このとき、エンジン３の動力は、サンギアＳに接続されている第１ＭＧ４を回転駆動させるので、第１ＭＧ４は発電を行う、すなわち発電機として動作する。発電機によって発電された電力は、不図示のインバータ及び不図示のバッテリを介して第２ＭＧ１０に供給される。この電力により、第２ＭＧ１０が電動機として動作する。なお、発電された電力は、不図示のバッテリを介せず不図示のインバータを介して、第２ＭＧ１０に供給されてもよい。

図３Ａ〜Ｃは差動機構７の共線図の一例を示している。周知のように、共線図は遊星歯車機構等の差動機構の各回転要素をギア比（速比）に基づく間隔で配列したときに各回転要素の回転速度を直線で表すことができるものである。図３Ａ〜Ｃに示すように、差動機構７としてのシングルピニオン型の遊星歯車機構９の３つの回転要素を共線図上に配列したときには、サンギアＳ、キャリアＣｒ、リングギアＲの順番でこれらの要素が並べられる。即ち、第１回転要素としてのリングギアＲと第３回転要素としてのサンギアＳとの間に第２回転要素としてのキャリアＣｒが位置するように各回転要素が組み合わされている。上述したように、図１を参照すると、サンギアＳには第１ＭＧ（ＭＧ１）４が接続され、キャリアＣｒにはエンジン３（ＥＮＧ）が伝達軸２５を介して接続され、リングギアＲには出力軸６（ＯＵＴ）が上述したようにブレーキ８及びクラッチ９等を介して接続されている。また、図３Ａ〜Ｃには、出力軸６（ＯＵＴ）と第２ＭＧ１０（ＭＧ２）との共線図が、差動機構７の共線図の隣に示されている。図３Ａ〜Ｃに示した間隔ａと間隔ｂとは、カウンタギア１８（間隔ａ）と第２ＭＧ出力ギア２２（間隔ｂ）とのギア比（速比）に基づいている。そのギア比に基づく間隔で配列したときに各ギアの回転速度を直線で表している。なお、図３Ａ〜Ｃに記載されている「Ｂ」はブレーキ８を示し、「Ｆ」はワンウェイクラッチ９を示している。

図３Ａは、ＥＶモード、回生モード（電池受入制限時）、及びシリーズＨＶモードにて車両が前進走行中の差動機構を備えたハイブリッド車両の駆動装置の共線図の一例を示している。まず、ＥＶモードでは、車両１が前進走行中であるので、出力軸６の回転方向は、正転方向となる。エンジン３、第１ＭＧ４、及びリングギアＲのトルクは、いずれも０となる。なお、ＥＶモードでは、ブレーキ８（Ｂ）が制動状態に制御されている場合も、リングギアＲのトルクは、０となる。第２ＭＧ１０は、出力軸６の回転方向を正転方向にするため、出力軸６とは反対の逆転方向のトルクを出力する。

次に、回生モード（電池受入制限時）では、受入制限しているトルクにより第１ＭＧ４がエンジン３を動作するように制御されているため、第１ＭＧ４から正転方向のトルクがサンギアＳを介してキャリアＣｒに伝達される。また、制動状態のブレーキ８（Ｂ）によってリングギアＲが回転しないように固定されている。そのため、キャリアＣｒには正転方向のトルクがかかる。

続いて、シリーズＨＶモードでは、車両１が前進走行中であるので、出力軸６の回転方向は、正転方向となる。制動状態のブレーキ８（Ｂ）によってリングギアＲが回転しないように固定されているため、エンジン３から出力された正転方向のトルクは、キャリアＣｒを介してサンギアＳに伝達される。そのため、サンギアＳには正転方向のトルクがかかる。第２ＭＧ１０は、出力軸６の回転方向を正転方向にするため、出力軸６とは反対の逆転方向のトルクを出力する。

図３Ｂは、パワースプリットＨＶモードにて車両が前進走行中の差動機構を備えたハイブリッド車両の駆動装置の共線図の一例を示している。パワースプリットＨＶモードでは、車両１が前進走行中であるので、出力ギア８の回転方向は、正転方向となる。ブレーキ８が制動解放状態に制御され、ワンウェイクラッチ９（Ｆ）が許容状態であるため、エンジン３から出力された正転方向のトルクは、キャリアＣｒを介してリングギアＲとサンギアＳに伝達される。これにより、出力軸６には正転方向のトルクがかかる。また、サンギアＳには正転方向のトルクがかかる。第２ＭＧ１０は、出力軸６の回転方向を正転方向にするため、出力軸６とは反対の逆転方向のトルクを出力する。

図３Ｃは、リバースモードにて車両が後退走行中の差動機構を備えたハイブリッド車両の駆動装置の共線図の一例を示している。まず、リバースモードにて車両１を後退走行させる場合の制御について説明する。

リバースモードにて車両１を後退走行させる場合、制御装置３０によって、電動機として第２ＭＧ１０が動作するように制御され、ブレーキ８は制動解放状態に制御される。ワンウェイクラッチ９では、車両１が後退走行しているため回転が正方向とは反対の逆方向になる。そのため、出力側回転数はマイナスになる。なお、入力側回転数はエンジン３が動作していても停止していても、ゼロ以上である。これにより、入力側回転数が出力側回転数よりも大きくなるので、ワンウェイクラッチ９が許容状態になる。この場合には、第２ＭＧ１０の動力がリングギアＲからキャリアＣｒを介してサンギアＳに伝達され、制御装置３０によって、第１ＭＧ４は発電機として動作するように制御される。制御装置３０によってエンジン３が停止するように制御されると、第１ＭＧ４は、リングギアＲからキャリアＣｒを介してサンギアＳに伝達される第２ＭＧ１０の動力により、発電する。制御装置３０によってエンジン３が動作するように制御されると、第１ＭＧ４は、上記のように伝達される第２ＭＧ１０の動力、及びキャリアＣｒを介してサンギアＳに伝達されるエンジン３の動力により、発電する。そのため、エンジン３が動作するか否かにかかわらず、第２ＭＧ１０の動力は出力軸６に伝達されるので、第２ＭＧ１０の動力によって車両１を後退走行させることができる。また、発電機によって発電された電力は、不図示のインバータ及び不図示のバッテリを介して第２ＭＧ１０に供給される。この電力により、第２ＭＧ１０が電動機として動作する。なお、発電された電力は、不図示のバッテリを介せず不図示のインバータを介して、第２ＭＧ１０に供給されてもよい。

次に、図３Ｃの共線図について説明する。リバースモードでは、車両１が後退走行中であるので、出力ギア８の回転方向は、逆転方向となる。第２ＭＧ１０は、出力軸６の回転方向を逆転方向にするため、出力軸６とは反対の正転方向のトルクを出力する。ブレーキ８が制動解放状態に制御され、ワンウェイクラッチ９（Ｆ）が許容状態であるため、第２ＭＧ１０から出力された正転方向のトルクは、リングギアＲを介してキャリアＣｒに伝達される。このとき、リングギアＲからキャリアＣｒに伝達された出力トルクにより、サンギアＳには正転方向のトルクがかかる。また、エンジン３が動作するように制御されると、エンジン３から出力された正転方向のトルクはキャリアＣｒを介してサンギアＳに伝達される。これにより、リングギアＲからキャリアＣｒに伝達された出力トルク及びエンジン３から出力された正転方向のトルクの両方のトルクにより、サンギアＳには正転方向のトルクがかかる。なお、エンジン３が停止するように制御されると、上述したように、サンギアＳにはリングギアＲからキャリアＣｒに伝達された出力トルクのみがかかる。

以上の構成によれば、クラッチ手段としてのワンウェイクラッチ９がブレーキ８と同軸２５であり、かつブレーキ８の径方向外側に設けられているので、軸方向（伝達軸２５方向）の長さを短縮することができる。これにより、車両搭載性を向上することができる。ワンウェイクラッチ９を、ブレーキ８と同軸２５であり、かつブレーキ８の径方向外側に設けることにより、本発明のワンウェイクラッチ９の大きさを従来よりも大きくすることができる。これにより、ワンウェイクラッチ９の回転時の遠心力も大きくなるので、本発明のワンウェイクラッチのトルク容量を従来よりも大きくすることができる。また、サンギアＳ、リングギアＲ及びキャリアＣｒが本発明の３つの回転要素として機能することにより、相互に差動回転する３つの回転要素を実現することができる。さらに、制御装置３０がエンジン３、第１ＭＧ４、第２ＭＧ１０、ブレーキ８、及びワンウェイクラッチ９等の動作をそれぞれ制御することにより、車両１は、ＥＶモード、回生モード、シリーズＨＶモード、パワースプリットＨＶモード、及びリバースモードの５つのモードにて走行することができる。さらに、駆動機構８ａのみをケース１１に固定すれば、駆動機構８ａと第２駆動板８ｆとが接触したときに制動状態とすることができるので、ケース１１を簡便な構成にすることができる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。上述した形態では、クラッチ手段としてワンウェイクラッチ９を適用したが、ワンウェイクラッチ９に限らず、ブレーキ８の径方向外側に設けられることにより、伝達軸２５方向の長さを短縮することができ、車両搭載性を向上することができるものであってもよい。また、クラッチ手段９は、ブレーキ８の径方向外側に設けられ、かつ、大きさを従来よりも大きくすることができるクラッチであってもよい。

第２係合板８ｆを係合位置に移動するためには、駆動手段としての電磁コイルに限られない。モータ等の種々のアクチュエータを使用してよい。

ブレーキ手段としてのブレーキ８は、上述した形態に限られない。図４又は図５に示すブレーキであってもよい。

図４は、摩擦部材で構成された本発明のブレーキ手段の変形例を示している。このブレーキ８は、摩擦面４０ａを有する摩擦部材４０により構成されている。摩擦部材４０は、支持壁としてのケース１１に対して固定されている。摩擦面４０ａは、その動力伝達経路と対向している。制御装置３０は、摩擦部材４０と接続されているモータ等のアクチュエータ４１を介して、摩擦面４０ａを制御する。制御装置３０は、摩擦面４０ａが動力伝達経路に押圧される押圧状態と、摩擦面４０ａが動力伝達経路から離間する解放状態とに切り替えられるように、そのアクチュエータ４１を制御することができる。なお、押圧状態が本発明の動力伝達経路と接触する制動状態に相当し、解放状態が本発明の動力伝達経路と離間する制動解放状態に相当する。また、上述したアクチュエータに限らず、摩擦面４０ａを押圧状態と解放状態とに切り替えることができるものであればよい。これにより、摩擦部材４０のみをケース１１に接続すれば、摩擦面４０ａと動力伝達経路とが接触したとき制動状態とすることができるので、ケース１１を簡便な構成にすることができる。

図５は、複数の第１摩擦板、複数の第２摩擦板、及びピストンで構成された本発明のブレーキ手段の変形例を示している。ブレーキ８は、支持壁としてのケース１１に対して固定されている複数の第１摩擦板５０と、その複数の第１摩擦板５０が固定されたケース１１の面と対向する動力伝達経路に接続されている複数の第２摩擦板５１と、複数の第１摩擦板５０と複数の第２摩擦板５１とを接触させるためのピストン５２とを備えている。複数の第１摩擦板５０と複数の第２摩擦板５１とは、交互に配置されている。制御装置３０は、ピストン５２と接続されているモータ等のアクチュエータ５３を介して、ピストン５２を制御する。制御装置３０は、第１摩擦板５０と第２摩擦板５１とが接触するように押圧する押圧状態と、第１摩擦板５０と第２摩擦板５１とが離間する解放状態とに切り替えられるように、そのアクチュエータ５３を制御することができる。なお、押圧状態が本発明の制動状態に相当し、解放状態が本発明の制動解放状態に相当する。また、上述したアクチュエータに限らず、ピストン５２を押圧状態と解放状態とに切り替えることができるものであればよい。これにより、第１摩擦板５０のみをケース１１に接続すれば、第１摩擦板５０と第２摩擦５１板とが接触したときに制動状態とすることができるので、ケース１１を簡便な構成にすることができる。

駆動機構８、摩擦部材４０、又は複数の第１摩擦板５０を固定する支持壁は、ケース１１に限らず、駆動機構８ａ、摩擦部材４０、又は複数の第１摩擦板５０を固定することができるものであってもよい。

差動機構７は、シングルピニオン型の遊星歯車機構に限らず、この遊星歯車機構と同様の効果を奏するものであればよい。例えば、サンローラ、リングローラ、及びキャリアを有している遊星ローラ機構等であってもよい。

上述した形態では、本発明の駆動装置をハイブリッド車両に適用したが、これに限られない。エンジンのみを有する車両又はモータジェネレータのみを有する車両（電気自動車等）に、本発明の車両の駆動装置が適用されてもよい。

２ 駆動装置
３ エンジン（内燃機関、ＥＮＧ）
４ 第１ＭＧ（第１モータジェネレータ、ＭＧ１、電動機、発電機）
６ 出力軸（出力部材、カウンタシャフト、ＯＵＴ）
７ 差動機構（シングルピニオン型の遊星歯車機構、遊星歯車機構、遊星ローラ機構）
８ ブレーキ（ブレーキ手段）
９ クラッチ（クラッチ手段、ワンウェイクラッチ）
９ａ インナーレース（内輪）
１０ 第２ＭＧ（第２モータジェネレータ、ＭＧ２、電動機、発電機）
１１ ケース（固定部材、支持壁）
２２ 第２ＭＧ出力ギア
２５ 伝達軸（同軸）
３０ 制御装置

Claims (9)

1. 相互に差動回転可能な複数の回転要素を有し、前記複数の回転要素のうちの１つの回転要素から出力部材に動力が出力される差動機構と、前記１つの回転要素と前記出力部材との間の動力伝達経路中に設けられ、前記１つの回転要素を回転不能に制動する制動状態とその制動を解除する制動解放状態とに切り替え可能なブレーキ手段と、前記１つの回転要素と前記出力部材との間の動力伝達経路中に設けられ、前記１つの回転要素と前記出力部材との間の動力伝達を断続可能なクラッチ手段と、を備え、
   前記クラッチ手段は、前記ブレーキ手段と同軸であり、かつ前記ブレーキ手段の径方向外側に設けられている車両の駆動装置。
2. 前記クラッチ手段は、前記１つの回転要素側の回転数が前記出力部材側の回転数より大きい場合には回転伝達を許容し、前記１つの回転要素側の回転数が前記出力部材側の回転数より小さい場合には回転伝達を阻止するワンウェイクラッチである請求項１に記載の車両の駆動装置。
3. 前記ブレーキ手段は、同一方向に並ぶように設けられた第１係合部材と第２係合部材とを備え、
   前記第１係合部材は、支持壁に接続され、
   前記第２係合部材は、第１係合板と第２係合板とを備え、
   前記第１係合板は、前記クラッチ手段に接続され、
   前記第２係合板は、前記第１係合部材と接触する前記制動状態としての係合位置と前記第１係合部材と離間する前記制動解放状態としての解放位置との間で前記同一方向に移動可能に設けられている請求項１又は２に記載の車両の駆動装置。
4. 前記第１係合部材には、電磁コイルが設けられ、
   前記第１係合板は、磁性体製である請求項３に記載の車両の駆動装置。
5. 前記ブレーキ手段は、支持壁に接続されるとともに、前記クラッチ手段が設けられた動力伝達経路と対向するように設けられた摩擦面を有する摩擦部材を備え、
   前記摩擦面は、前記動力伝達経路と接触する前記制動状態と前記動力伝達経路と離間する前記制動解放状態とに切り替え可能である請求項１又は２に記載の車両の駆動装置。
6. 前記ブレーキ手段は、支持壁に接続されている複数の第１摩擦板と、前記複数の第１摩擦板と交互に配置され、前記支持壁と対向する動力伝達経路に接続されている複数の第２摩擦板と、前記複数の第１摩擦板と前記複数の第２摩擦板とを接触させるためのピストンと、を備え、
   前記ピストンは、前記複数の第１摩擦板と前記複数の第２摩擦板とが接触する前記制動状態と前記複数の第１摩擦板と前記複数の第２摩擦板とが離間する前記制動解放状態とに切り替え可能である請求項１又は２に記載の車両の駆動装置。
7. 前記車両はハイブリッド車両であって、
   前記複数の回転要素は、第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素であり、
   前記第１回転要素は前記１つの回転要素であり、前記第２回転要素には内燃機関が接続され、前記第３回転要素には第１モータジェネレータが接続されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両の駆動装置。
8. 前記差動機構は、サンギア、リングギア、及びキャリアを有するシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、
   前記第１回転要素が前記リングギアであり、前記第２回転要素が前記キャリアであり、前記第３回転要素が前記サンギアである請求項７に記載の車両の駆動装置。
9. 前記出力部材側に動力を出力できる第２モータジェネレータを備えた請求項７又は８に記載の車両の駆動装置。

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