JP2018135053A - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行モードの多様性を高めたハイブリッド車両用駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動装置１０は、エンジン１１と第１モータ１２とが各回転要素に連結される第１遊星歯車機構１４と、第１遊星歯車機構１４の第１出力要素２７から出力されるトルクを変化させる第２遊星歯車機構１５とを備え、エンジン１１が出力した駆動力を第１モータ１２側と出力部材１６側とに分割し、第１モータ１２によって発電された電力で駆動される第２モータ１３が出力する駆動力を出力部材１６から出力される駆動力に付加する。第１クラッチ機構ＣＬ１は、第１入力要素２５と第２反力要素３０とを選択的に連結する。第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２遊星歯車機構１５の第２反力要素３０と第２出力要素２９とを選択的に連結する。ブレーキ機構ＢＫは、第１出力要素２７および第２入力要素２８と固定部材３２とを連結する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンに加えて二つのモータもしくはモータ・ジェネレータを備えたハイブリッド車両用駆動装置に関するものである。

従来、エンジンおよび二つのモータもしくはモータ・ジェネレータを備えた駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。第１のモータは、主として、エンジン回転数を制御するモータであって、エンジンと第１のモータとが、動力分割機構を構成している第１遊星歯車機構における所定の回転要素にそれぞれ連結されている。その動力分割機構における第１出力要素から出力されるトルクを変化させるための変速部が設けられている。その変速部は、第１出力要素が連結された第２入力要素と、第２反力要素と、第２出力要素とを有する第２遊星歯車機構によって構成され、第２反力要素を選択的に固定する第１の係合機構と、第２反力要素と第２入力要素とを連結して変速部の全体を選択的に一体化する第２の係合機構とを備えている。

また、動力分割機構を構成している第１遊星歯車機構における第１入力要素と第１反力要素との何れか一方と、変速部を構成している第２遊星歯車機構における第２反力要素とを選択的に連結する第１クラッチ機構と、第２遊星歯車機構における少なくとも二つの回転要素を選択的に連結する第２クラッチ機構とを備えたハイブリッド車両用駆動装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の装置は、第１入力要素の回転を選択的に阻止するブレーキ機構を備えている。

特開２０１４−０５１１４６号公報 特開２０１７−００７４３７号公報

特許文献１に記載された装置は、動力分割機構の出力要素を、ハイおよびローの二段に変速することのできる変速部に連結した構成であるため、駆動トルクあるいは出力回転数を高低二段に切り替えることができる。しかしながら、エンジンが駆動力を出力する場合には、第１のモータによって反力トルクを発生させる必要があるから、第１のモータを走行のためのトルクを出力するモータとして機能させることができない。すなわち、特許文献１に記載された装置では、例えばエンジンと第１モータおよび第２モータの三者が走行のためのトルクを出力する走行モードを設定することができず、走行モードの多様性を高める点では改善の余地がある。

また、特許文献２に記載された装置では、エンジンから駆動トルクが入力される入力軸にブレーキ機構を備えている実施形態が記載されている。ブレーキ機構は、エンジンの回転を停止する機能しか有していない。このため、ブレーキ機構を追加することで得られる効果が薄く、走行モードの多様性を高める点では改善の余地がある。

この発明は、走行モードの多様性を高めるようにブレーキ機構を配置したハイブリッド車両用駆動装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、この発明は、内燃機関が出力した駆動力が入力される第１入力要素と、発電機能のある第１モータに連結されている第１反力要素と、第１出力要素とによって差動作用を行う第１遊星歯車機構と、前記第１出力要素に連結された第２入力要素と、出力部材に連結されている第２出力要素と、第２反力要素とによって差動作用を行う第２遊星歯車機構とを備え、前記内燃機関が出力した駆動力を前記第１モータ側と前記出力部材側とに分割し、前記第１モータによって発電された電力で駆動される第２モータが出力する駆動力を、前記出力部材から出力される駆動力に付加するように構成されたハイブリッド車両用駆動装置において、前記第１入力要素と前記第１反力要素とのいずれか一方と前記第２反力要素とを選択的に連結する第１クラッチ機構と、前記第２遊星歯車機構における前記第２入力要素、前記第２反力要素および前記第２出力要素のうちの少なくともいずれか二つの要素を選択的に連結して前記第２遊星歯車機構を一体化させる第２クラッチ機構と、前記第１出力要素および前記第２入力要素と所定の固定部材とを連結するブレーキ機構とを備えていることを特徴とするものである。

この発明によれば、例えばブレーキ機構を係合させることで、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構を、それぞれ固定のギヤ比を持つギヤとして機能させることが可能となる。そして、第１クラッチ機構を係合させ、かつ第２クラッチ機構を解放させることにより、内燃機関から出力される駆動力が第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とに分割して伝達される。第２遊星歯車機構に伝達される駆動力は、第２遊星歯車機構が設定する一定な変速比により増幅または減少して出力部材に伝達される。一方、ブレーキ機構の係合により第１出力要素および第２入力要素が固定されてこれらが反力要素として作用するため、第１モータから走行用の駆動力を出力可能となる。つまり、内燃機関が出力した駆動力、第１モータが出力した駆動力および第２モータが出力した駆動力とを合算した駆動力を増減して駆動輪に伝達させることができる。このため、例えば前進または後進走行時における駆動力の伝達効率の向上を図ることができる。

また、例えばブレーキ機構を係合させて、第１遊星歯車機構を第２遊星歯車機構との連係が断たれた独立の機構として機能させ、かつ第１クラッチ機構を解放させ、かつ第２クラッチ機構を解放させ、かつ第２モータから出力される駆動力を走行用の駆動力として使用する。これにより、内燃機関から出力される駆動力が第２遊星歯車機構に伝達されない。このため、内燃機関の回転または出力トルクが大きい領域でエンジンを運転させても、そのときに生じる振動などが出力部材、つまり駆動輪に伝達されない。このため、走行時の車両のＮＶ性能が向上する。また、例えば第２モータから出力される駆動力を使用して走行中に、内燃機関の運転を停止することができ、よって燃費の向上を図ることができる。

さらに、例えば第１クラッチ機構を解放させ、かつ第２クラッチ機構を係合させ、かつブレーキ機構を係合させることで、出力部材の回転を停止させることが可能である。つまり車両を停止するパーキングモードを追加可能である。このとき、ブレーキ機構を係合させているため、第１遊星歯車機構が第２遊星歯車機構との連係が断たれた独立の機構として機能する。これにより、車両を停止させた状態で、内燃機関から出力される駆動トルクにより第１モータを回生動作させることができる。

この発明に使用される駆動装置の一例を示すブロック図である。 図１に示した駆動装置の一例を示すスケルトン図である。 図２に示した駆動装置に設定される走行モードの一例を示す説明図である。 図３に示した第１モードの動作状態を示す共線図である。 図３に示した第２モードの動作状態を示す共線図である。 図３に示した第３モードの動作状態を示す共線図である。 図３に示した第４モードの動作状態を示す共線図である。 図３に示した第５モードの動作状態を示す共線図である。 図３に示した第７モードの動作状態を示す共線図である。 図１に示した駆動装置の他の例を示すスケルトン図である。 図１０に示した駆動装置のFixモードの動作状態を示す共線図である。 図１０に示した駆動装置のシリーズモードの動作状態を示す共線図である。 図１で説明した駆動装置の別の例を概念的に示すブロック図である。 図１３に示した駆動装置の一例を示すスケルトン図である。 図１４に示した駆動装置のFix(Hi)モードの動作状態を示す共線図である。 図１４に示した駆動装置のシリーズモードの動作状態を示す共線図である。

図１は、本発明に適用されるハイブリッド車両（以下、「車両」と称す）に使用される駆動装置１０の一例を概念的に示す。図１に示すように、駆動装置１０は、エンジン(ENG(Engine))１１、第１モータ（ＭＧ（Motor Generator）１）１２、第２モータ（ＭＧ２）１３、第１差動機構の一例である第１遊星歯車機構（ＰＬ（planet）１）１４、第２差動機構の一例である第２遊星歯車機構（ＰＬ２）１５、出力部材（ＯＵＴ）１６、第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２、ブレーキ機構ＢＫ、ＰＣＵ(Power Control Unit)２０、油圧コントローラ２１、ＨＶ(Hybrid Vehicle)＿ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２２、ＥＮＧ＿ＥＣＵ２３、ＭＧ＿ＥＣＵ２４およびバッテリ（二次電池）３３を備える。なお、駆動装置１０を備えた車両としては、外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド車両でもよい。エンジン１１は、内燃機関の一例である。

第１モータ１２は、発電機能のあるモータ（モータ・ジェネレータ）により構成される。駆動装置１０は、第１モータ１２が発電した電力を使用して第２モータ１３を駆動し、第２モータ１３が出力する駆動力を走行用の駆動力として使用する走行モードを構成可能である。第２モータ１３は、発電機能のあるモータ（モータ・ジェネレータ）により構成される。

第１遊星歯車機構１４は、エンジン１１が出力したトルクが入力される第１入力要素２５、第１モータ１２に連結されている第１反力要素２６および第１出力要素２７により差動作用を行う。第２遊星歯車機構１５は、第１出力要素２７に連結された第２入力要素２８、出力部材１６に連結されている第２出力要素２９および第２反力要素３０により差動作用を行う。

第１クラッチ機構ＣＬ１は、第１遊星歯車機構１４と第２遊星歯車機構１５とが複合遊星歯車機構を構成するように設けられており、第２反力要素３０を第１入力要素２５もしくは第１反力要素２６に選択的に連結する構成であってよい。図１に示す実施形態では、第１クラッチ機構ＣＬ１は第１入力要素２５と第２反力要素３０とを選択的に連結する。

第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２遊星歯車機構１５の全体を一体化させるものであり、第２入力要素２８と第２反力要素３０もしくは第２出力要素２９、あるいは第２反力要素３０と第２出力要素２９とを連結するなどの少なくともいずれか二つの回転要素を連結する構成であってよい。図１に示す実施形態では、第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２出力要素２９と第２反力要素３０とを選択的に連結する。

ブレーキ機構ＢＫは、第１出力要素２７および第２入力要素２８を連結する連結部材３１と固定部材３２との間に設けられ、連結部材３１、つまり第１出力要素２７および第２入力要素２８を選択的に固定する。

第１クラッチ機構ＣＬ１は、例えば湿式多板クラッチなどの摩擦式のクラッチ機構であってもよく、あるいはドグクラッチなどの噛み合い式のクラッチ機構であってもよい。第１クラッチ機構ＣＬ１は、例えば油圧によって制御されて係合あるいは解放する。第２クラッチ機構ＣＬ２は、第１クラッチ機構ＣＬ１と同じまたは同様な機構のものでよい。ブレーキ機構ＢＫは、摩擦式あるいは噛み合い式のブレーキ機構によって構成することができ、例えば油圧によって制御されて固定あるいは解放する。油圧コントローラ２１は、ＨＶ＿ＥＣＵ２２から出力された指令値に応じて第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２およびブレーキ機構ＢＫに対する油圧の供給を個別に制御する。

ＨＶ＿ＥＣＵ２２は、アクセルペダルの操作量および車両の速度などに応じてエンジン１１、第１モータ１２および第２モータ１３などを制御するためにＥＮＧ＿ＥＣＵ２３およびＭＧ＿ＥＣＵ２４に制御信号を出力する。ＥＮＧ＿ＥＣＵ２３は、ＨＶ＿ＥＣＵ２２からの制御信号に基づいてエンジン１１などを制御する。ＭＧ＿ＥＣＵ２４は、ＨＶ＿ＥＣＵ２２からの制御信号に基づいてＰＣＵ２０を制御する。

ＰＣＵ２０は、バッテリ３３と第１モータ１２および第２モータ１３との間で電力変換を行なうコンバータ３４およびインバータ３５を備える。つまりＰＣＵ２０は、駆動する電力を第１モータ１２および第２モータ１３に供給するとともに、第１モータ１２および第２モータ１３により発電された電力をバッテリ３３に蓄電する制御を実施する。ＥＮＧ＿ＥＣＵ２３は、エンジン１１の運転を制御するとともに油圧コントローラ２１を統括的に制御する。

図２は、図１に示した駆動装置１０の一例を示す。図２に示すように駆動装置１０は、エンジン１１、第１モータ１２、第２モータ１３、第１遊星歯車機構１４、第２遊星歯車機構１５、第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２、ブレーキ機構ＢＫ、デファレンシャル３６および駆動輪３７などを備え、第１遊星歯車機構１４の入力軸３８と第２モータ１３のロータ３９とが異なる軸上に配置された複軸式となっている。図２に示す駆動装置１０は、フロントエンジン・フロントドライブ車（ＦＦ車）あるいはリヤエンジン・リヤドライブ車（ＲＲ車）に適するように構成した例である。

図２に示すように第１遊星歯車機構１４は、第１サンギヤＳ１、第１キャリヤＣ１および第１リングギヤＲ１を備えたシングルピニオン型遊星歯車機構であり、エンジン１１が出力したトルクを第１モータ１２側と出力部材（出力ギヤ）１６側とに分割する動力分割機構を構成している。第１サンギヤＳ１は、外歯歯車となっている。第１リングギヤＲ１は、第１サンギヤＳ１に対して同心円上に配置された内歯歯車となっている。第１キャリヤＣ１は、第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１とに噛み合う第１ピニオンギヤＰ１を保持して回転する。

エンジン１１が出力した駆動力は、第１キャリヤＣ１に入力される。具体的には、エンジン１１の出力軸４０に連結された入力軸３８が第１キャリヤＣ１に連結されている。なお、第１キャリヤＣ１と入力軸３８とを直接に連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構を介して第１キャリヤＣ１と入力軸３８とを連結してよい。また、出力軸４０と入力軸３８との間にダンパ機構やトルクコンバータなどの機構を配置してよい。第１サンギヤＳ１には、第１モータ１２のロータ４２が連結されている。第１遊星歯車機構１４および第１モータ１２は、エンジン１１の出力軸４０と同一の軸線Ｃｎｔ上に配置されている。なお、第１キャリヤＣ１は第１入力要素２５の一例であり、また第１サンギヤＳ１は第１反力要素２６の一例であり、さらには第１リングギヤＲ１は第１出力要素２７の一例である。

第２遊星歯車機構１５は、シングルピニオン型遊星歯車機構により構成されており、第２サンギヤＳ２、第２キャリヤＣ２および第２リングギヤＲ２との三つの回転要素により差動作用を行う差動機構である。第２サンギヤＳ２は、外歯歯車となっており、第１遊星歯車機構１４の第１リングギヤＲ１に連結されている。第２リングギヤＲ２は、第２サンギヤＳ２に対して同心円上に配置された内歯歯車となっており、出力部材１６と一体的に回転する。第２キャリヤＣ２は、第２サンギヤＳ２および第２リングギヤＲ２に噛み合っている第２ピニオンギヤＰ２を保持して回転するとともに、第１クラッチ機構ＣＬ１を介して第１遊星歯車機構１４の第１キャリヤＣ１に連結されている。なお、第２サンギヤＳ２は第２入力要素２８の一例であり、また第２キャリヤＣ２は第２反力要素３０の一例であり、さらに第２リングギヤＲ２は第２出力要素２９の一例である。

第１クラッチ機構ＣＬ１は、第２キャリヤＣ２を第１キャリヤＣ１に連結する。この第１クラッチ機構ＣＬ１を係合させることにより第１キャリヤＣ１と第２キャリヤＣ２とが連結されてこれらが入力要素となり、また第１サンギヤＳ１が反力要素となり、さらに第２リングギヤＲ２が出力要素となった複合遊星歯車機構が形成される。第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２リングギヤＲ２を第２キャリヤＣ２に連結する。ブレーキ機構ＢＫは、第１リングギヤＲ１および第２サンギヤＳ２と固定部材３２とを連結する。

駆動装置１０には、軸線Ｃｎｔと平行にカウンタシャフト４４が配置されている。カウンタシャフト４４は、出力部材１６に噛み合っているドリブンギヤ４５に取り付けられている。また、カウンタシャフト４４には、ドライブギヤ４６が取り付けられており、このドライブギヤ４６が終減速機であるデファレンシャル３６におけるリングギヤ４７に噛み合っている。さらに、ドリブンギヤ４５には、第２モータ１３におけるロータ３９に取り付けられたドライブギヤ４８が噛み合っている。したがって、第２モータ１３が出力した駆動トルクが出力部材１６から出力された駆動トルクにドリブンギヤ４５の部分で加えられる。このようにして合成された駆動トルクは、デファレンシャル３６から左右のドライブシャフト４９，５０を介して駆動輪３７に伝達される。

図３は、図２で説明した駆動装置１０に設定される走行モードの種類を示す。図３に示すように、駆動装置１０は、第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２、およびブレーキ機構ＢＫとの状態を変えることで第１モードから第７モードのいずれかのモードを設定することが可能である。第１モードから第７モードの各々は、ＨＶ＿ＥＣＵ２２によって第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２、ブレーキ機構ＢＫ、エンジン１１、第１モータ１２および第２モータ１３を制御することにより設定される。同図には、各モードでの第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２およびブレーキ機構ＢＫの状態として、「−」を解放、「○」を係合または固定として表している。

第１モードは、第１クラッチ機構ＣＬ１のみを係合させて、ハイブリッド(HV)走行モードのロー(EVT Lo)モードを設定する。第２モードは、第２クラッチ機構ＣＬ２のみを係合させてハイブリッド(HV)走行モードのハイ(EVT Hi)モードを設定する。第３モードは、第１クラッチ機構ＣＬ１および第２クラッチ機構ＣＬ２が共に係合されて、ハイブリッド(HV)走行モードの直結（HV Fix）モードを設定する。第４モードは、ブレーキ機構ＢＫと第１クラッチ機構ＣＬ１とを係合させて、ハイブリッド(HV)モードのFix(Hi)モードを設定する。第５モードは、ブレーキ機構ＢＫのみを係合させて、ハイブリッド(HV)モードのEVTシリーズモードを設定する。

第６モードは、ＥＶ走行モードである。ＥＶ走行モードは、いわゆる電気自動車として走行するモードであって、第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２およびブレーキ機構ＢＫがそれぞれ解放させられる。また、第２モータ１３がバッテリ３３に蓄積された電力によってモータとして動作して走行用の駆動力を出力する。エンジン１１の運転および第１モータ１２の駆動は停止されている。第７モードは、パーキングモードであり、ブレーキ機構ＢＫと第２クラッチ機構ＣＬ２とを係合の状態にすることで設定される。

図４は、図３に示す第１モードの動作状態を示す。なお、図４を含めて以下で説明する共線図は、複合遊星歯車機構における各回転要素を示す直線をギヤ比の間隔をあけて互いに平行に引き、これらの直線に直交する基線からの距離をそれぞれの回転要素の回転数を示す図である。

図４に示すように第１モードは、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合し、かつ第２クラッチ機構ＣＬ２を解放し、かつブレーキ機構ＢＫを解放させることで設定される。複合遊星歯車機構においては、第１クラッチ機構ＣＬ１により連結されている第１キャリヤＣ１と第２キャリヤＣ２とが入力要素を形成し、エンジン１１が出力した動力が第１キャリヤＣ１と第２キャリヤＣ２とに伝達される。また、第１サンギヤＳ１には第１モータ１２による正トルクが加えられ、第１サンギヤＳ１が反力要素となる。同図には、第１サンギヤＳ１の回転数を第１キャリヤＣ１や第２サンギヤＳ２の回転数（あるいはエンジン回転数）より低回転とした状態を示しており、この状態では、出力要素である第２リングギヤＲ２が第１キャリヤＣ１の回転数（あるいはエンジン１１の回転数）より低回転数になる。したがって、第１モードは、入力回転数と出力回転数との比である変速比として見た場合、「１」より大きな変速比となって、いわゆるアンダードライブ状態となる。

図５は、図３に示す第２モードの動作状態を示す。第２モードは、第１クラッチ機構ＣＬ１を解放し、かつ第２クラッチ機構ＣＬ２を係合し、かつブレーキ機構ＢＫを解放させることで設定される。図５に示すように第１クラッチ機構ＣＬ１を解放すれば、第１遊星歯車機構１４と第２遊星歯車機構１５との間では、第１リングギヤＲ１と第２サンギヤＳ２とが連結されているのみであるから、エンジン１１が出力した駆動トルクのうち、第１リングギヤＲ１に分割された駆動トルクが第２サンギヤＳ２に伝達される。第２遊星歯車機構１５では、第２クラッチ機構ＣＬ２が係合して第２キャリヤＣ２と第２リングギヤＲ２との二つの回転要素が連結されているので、第２遊星歯車機構１５の全体が一体となって回転する。したがって、第２遊星歯車機構１５が変速作用を行うことがないので、第１リングギヤＲ１の駆動トルクは、第２遊星歯車機構１５によって増減されることなく出力部材１６に伝達される。したがって、出力部材１６の回転数は、エンジン１１の回転数および第１モータ１２の回転数が前述した第１モードであるローモードの場合と同じであっても、第１モードにおける回転数より高回転数となる。その回転数の上昇分、第２モードは、変速比が小さくなって、いわゆるオーバードライブ状態となる。

図６は、図３に示す第３モードの動作状態を示す。第３モードは、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合し、かつ第２クラッチ機構ＣＬ２を係合し、かつブレーキ機構ＢＫを解放させることで設定される。図６に示すように第２クラッチ機構ＣＬ２が係合することにより第２遊星歯車機構１５の全体が一体となって回転する。また、第１クラッチ機構ＣＬ１が係合することにより、第２キャリヤＣ２にエンジン１１の出力軸４０が連結される。したがって、エンジン１１が出力した駆動トルクは、第２遊星歯車機構１５を介して出力部材１６に直接に伝達される。また、第１遊星歯車機構１４は、第１キャリヤＣ１にエンジン１１から出力される駆動トルクが伝達され、また第１リングギヤＲ１に第２サンギヤＳ２から駆動トルクが伝達されることで第１遊星歯車機構１４の全体が一体となって回転し、差動作用を行わない。したがって、第１モータ１２がバッテリ３３に蓄積された電力によってモータとして機能することによる駆動トルクが第１遊星歯車機構１４および第２遊星歯車機構１５を介して増減されることなく出力部材１６に伝達される。つまりエンジン１１と第１モータ１２との駆動トルクが合算されて出力部材１６から出力される。また、第３モードでは、第２モータ１３が出力した駆動トルクをドリブンギヤ４５の部分で、エンジン１１および第１モータ１２の駆動トルクに加える。この第３モードでは、エンジン１１の回転数と出力部材１６の回転数とが常に同じになる。

図７は、図３に示す第４モードの動作状態を示す。第４モードは、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合し、かつ第２クラッチ機構ＣＬ２を解放し、かつブレーキ機構ＢＫを係合させることで設定される。図７に示すように第１クラッチ機構ＣＬ１が係合することにより、エンジン１１の出力軸４０が第２キャリヤＣ２に連結される。これにより、エンジン１１が出力した駆動トルクは、第２遊星歯車機構１５を介して出力部材１６に直接に伝達される。また、ブレーキ機構ＢＫが係合することで第２サンギヤＳ２および第１リングギヤＲ１が固定される。

第１遊星歯車機構１４においては、ブレーキ機構ＢＫの係合により第１リングギヤＲ１および第２サンギヤＳ２が固定されてこれらが反力要素として作用するため、第１モータ１２から走行用の駆動力を出力可能となる。つまり第１モータ１２が出力した駆動トルクとエンジン１１が出力した駆動トルクとを合算した駆動力が出力部材１６に伝達される。第２遊星歯車機構１５は、エンジン１１が出力した駆動力が第２キャリヤＣ２に伝達され、かつ第２サンギヤＳ２の回転が固定されているため第２リングギヤＲ２が正方向（車両を前進させる方向）に回転する。一方、第２モータ１３は、正方向の回転となるように駆動力が出力される。この場合、車両は前進走行される。つまり、第４モードでは、エンジン１１、第１モータ１２および第２モータ１３から出力される駆動トルクを合算した大きい駆動力を走行用の駆動力として発生させることが可能でる。これに加えて、第４モードでは、第１モータ１２の回転を制御することで第２遊星歯車機構１５に設定される一定な変速比（ギヤ比）により走行用の駆動力を増減することができる。つまり第４モードでは、出力部材１６の回転数をエンジン１１の回転数よりも高回転数に増速させることが可能となる。

運転者が動力性能を重視した走行を望む場合には、エンジン１１が出力する駆動トルクを増幅し、また消費効率の高い走行を望む場合にはエンジン１１が出力する駆動トルクを減少させる。つまり、第４モードでは、要求電力に対して発電電力を増加させて燃料消費効率が良い運転を行えるため、燃費向上が図れる。また運転者が所望する走行が行えるため、従来技術と比べて、駆動力の伝達性能の向上が図れる。

図８は、図３に示す第５モードの動作状態を示す。第５モードは、第１クラッチ機構ＣＬ１を解放し、かつ第２クラッチ機構ＣＬ２を解放し、かつブレーキ機構ＢＫを係合させることで設定される。図８に示すように第５走行モードに設定された場合に第１遊星歯車機構１４は、ブレーキ機構ＢＫにより第１リングギヤＲ１および第２サンギヤＳ２の回転が固定されるため、第２遊星歯車機構１５との連係が断たれて独立の機構として機能する。つまりエンジン１１が出力した駆動力は、第１キャリヤＣ１を経由して第１サンギヤＳ１のみに伝達される。第１サンギヤＳ１には、第１モータ１２が発電機として機能することによる負トルクが作用する。第１モータ１２が発電した電力を利用して第２モータ１３がモータとして駆動される。第２モータ１３が出力した駆動力は、ドライブギヤ４６からドリブンギヤ４５を経て駆動輪３７に伝達される。一方、ドリブンギヤ４５に噛み合っている出力部材１６およびこれと一体の第２リングギヤＲ２は、第２モータ１３から伝達されるトルクにより正回転する。しかし、第２遊星歯車機構１５は、ブレーキ機構ＢＫにより第２サンギヤＳ２の回転が固定されている。しかも第１クラッチ機構ＣＬ１が解放しているので第２キャリヤＣ２が空転する。このため、第２モータ１３から伝達されるトルクが第１遊星歯車機構１４に伝達されることはない。

このように第５モードでは、エンジン１１の回転の変動およびエンジン１１から出力される駆動トルクの変動が駆動輪３７に伝達されない。その結果、エンジン１１の回転の変動および駆動トルクの変動が大きい領域でエンジン１１を運転させても駆動輪３７に伝達されない。このため、走行時の車両のＮＶ（Noise Vibration）性能が改善される。

図９は、図３に示す第７モードの動作状態を示す。図７に示すように第７モードは、第１クラッチ機構ＣＬ１を解放し、かつ第２クラッチ機構ＣＬ２を係合させ、かつブレーキ機構ＢＫを固定させることにより設定される。第７モードに設定された場合に、第２クラッチ機構ＣＬ２により第２リングギヤＲ２と第２キャリヤＣ２とが連結され、かつブレーキ機構ＢＫにより第２サンギヤＳ２および第１リングギヤＲ１の回転が固定される。つまり、第２遊星歯車機構１５は、第７走行モードが設定された場合に、第２リングギヤＲ２およびこれと一体な出力部材１６の回転を固定するパーキング機構として機能する。第１遊星歯車機構１４は、第２サンギヤＳ２と共に第１リングギヤＲ１の回転が止められており、エンジン１１が出力した駆動トルクが第１キャリヤＣ１に伝達されて第１キャリヤＣ１が正回転する。第１キャリヤＣ１に作用する駆動トルクに対して、第１サンギヤＳ１には第１モータ１２が発電機として機能することによる負トルクが作用する。

第７モードでは、駆動輪３７を固定したままエンジン１１を運転することができる。つまり、車両を停止状態にしたままエンジン１１が出力した駆動力により第１モータ１２を回生動作可能となる。この実施形態によれば、従来技術と比べて、パーキングモードを追加することを考慮するとブレーキ機構を数を減らすことができ、よって駆動装置１０の軽量化およびコンパクト化を図ることができる。

このように駆動装置１０の場合には、従来技術と比べて、第１遊星歯車機構１４の第１出力要素２７と第２遊星歯車機構１５の第２入力要素２８とを固定するブレーキ機構ＢＫを備えることで、第４モード、第５モードおよび第７モードの３つのモードを追加して設定することができる。

図１０は、図１に示した駆動装置１０の他の例を示す。図１０に示すように駆動装置５２は、エンジン１１、第１モータ１２、第２モータ１３、第１遊星歯車機構５５、第２遊星歯車機構５６、第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２、ブレーキ機構ＢＫ、デファレンシャル３６および駆動輪３７などを備えている。なお、出力部材１６から駆動輪３７までの第２モータ１３を含む駆動伝達系は、図２で説明したと同じまたは同様であるため図１０では省略している。

図１０に示す駆動装置５２は、第１差動機構の一例である第１遊星歯車機構５５、および第２差動機構の一例である第２遊星歯車機構５６を有する。第１遊星歯車機構５５は、シングルピニオン型遊星歯車機構により構成されており、第１モータ１２のロータ４２に連結された第１サンギヤＳ１、エンジン１１の出力軸４０に連結された第１キャリヤＣ１および第１リングギヤＲ１を備えている。第１キャリヤＣ１は第１入力要素２５の一例であり、また第１リングギヤＲ１は第１出力要素２７の一例であり、さらに第１サンギヤＳ１は第１反力要素２６の一例である。

第２遊星歯車機構５６は、シングルピニオン型遊星歯車機構により構成されており、第２サンギヤＳ２、第１リングギヤＲ１に連結された第２キャリヤＣ２および出力部材６４に連結された第２リングギヤＲ２を備えている。第２キャリヤＣ２は第２入力要素２８の一例であり、また第２リングギヤＲ２は第２出力要素２９の一例であり、さらに第２サンギヤＳ２は第２反力要素３０の一例である。

第１クラッチ機構ＣＬ１は、第２サンギヤＳ２を第１キャリヤＣ１に連結する。この第１クラッチ機構ＣＬ１を係合させると、第２サンギヤＳ２と第１キャリヤＣ１とが連結されるため、これらが入力要素となり、また第１サンギヤＳ１が反力要素となり、さらに第２リングギヤＲ２が出力要素となった複合遊星歯車機構が形成される。第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２リングギヤＲ２を第２サンギヤＳ２に連結する。ブレーキ機構ＢＫは、第１リングギヤＲ１および第２キャリヤＣ２と固定部材６８とを連結する。

図１１は、図１０に示した駆動装置５２におけるＨＶ走行モードのFix(Rev)モードでの動作状態を示す。Fix(Rev)モードは、図３に示す第４モードに対応し、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合し、かつ第２クラッチ機構ＣＬ２を解放し、かつブレーキ機構ＢＫを係合させることで設定される。図１１に示すように第１クラッチ機構ＣＬ１が係合することにより、第２サンギヤＳ２にエンジン１１の出力軸４０が連結される。これにより、エンジン１１が出力した駆動トルクは、第２遊星歯車機構５６を介して出力部材１６に直接に伝達される。また、ブレーキ機構ＢＫが係合することで第２キャリヤＣ２および第１リングギヤＲ１が固定される。したがって、第１遊星歯車機構５５は、第２遊星歯車機構５６との連係が断たれて独立の機構として機能する。

第１遊星歯車機構５５においては、第１リングギヤＲ１が固定されているため、第１モータ１２が出力した駆動トルクとエンジン１１が出力した駆動トルクとを合算した駆動力を出力部材１６に伝達させる。第２遊星歯車機構５６は、エンジン１１が出力した駆動力が第２サンギヤＳ２に伝達され、かつ第２キャリヤＣ２の回転が固定されているため第２リングギヤＲ２が負方向（車両を後進させる方向）に回転する。一方、第２モータ１３は、負方向の回転となるように駆動力が出力される。第２モータ１３が出力した駆動力は、ドリブンギヤ５３に伝達され、ドリブンギヤ５３でエンジン１１から伝達される駆動力に加えられて駆動輪３７に伝達される。この場合、車両は後進走行される。つまり、図１１に示すFix（Rev）モードでは、エンジン１１、第１モータ１２および第２モータ１３から出力される駆動トルクを合算した大きい駆動力を発生させることが可能である。これに加えて、第１モータ１２の回転を制御することで、第２遊星歯車機構５６に設定される一定な変速比（ギヤ比）により後進走行用の駆動力を増減することができる。

図１２は、図１０で説明した駆動装置５２におけるＨＶ走行モードのＥＶＴ（シリーズ）での動作状態を示す。ＥＶＴ（シリーズ）モードは、図３に示す第５モードに対応し、第１クラッチ機構ＣＬ１を解放し、かつ第２クラッチ機構ＣＬ２を解放し、かつブレーキ機構ＢＫを係合させることで設定される。図１２に示すように第１遊星歯車機構５５は、ブレーキ機構ＢＫにより第１リングギヤＲ１および第２キャリヤＣ２の回転が固定されるため、第２遊星歯車機構５６との連係が断たれて独立の機構として機能する。つまり、エンジン１１が出力した駆動力は、第１キャリヤＣ１を経由して第１サンギヤＳ１のみに伝達される。第１サンギヤＳ１には、第１モータ１２が発電機として機能することによる負トルクが作用する。第１モータ１２が発電した電力を利用して第２モータ１３がモータとして駆動される。第２モータ１３が出力した駆動力は、駆動輪３７に伝達される。一方、出力部材１６およびこれと一体の第２リングギヤＲ２は、第２モータ１３から伝達されるトルクにより正回転する。しかし、第２遊星歯車機構５６は、ブレーキ機構ＢＫにより第２キャリヤＣ２の回転が固定されており、しかも第１クラッチ機構ＣＬ１が解放しているので第２サンギヤＳ２が空転するため、第１遊星歯車機構５５にトルクを伝達することはない。

このように図１２で説明したＥＶＴ（シリーズ）モードでは、図８で説明したと同じまたは同様に、エンジン１１の回転の変動および駆動トルクの変動が大きい領域でエンジン１１を運転させても駆動輪３７に伝達されない。このため、走行時の車両のＮＶ（Noise Vibration）性能が改善される。

図１３は、図１に示した駆動装置１０の別の例を示す。図１３に示すように駆動装置７０は、エンジン(ENG)１１、第１モータ（ＭＧ１）１２、第２モータ（ＭＧ２）１３、第１差動機構の一例である第１遊星歯車機構（ＰＬ１）７２、第２差動機構の一例である第２遊星歯車機構（ＰＬ２）７３、出力部材（ＯＵＴ）１６、第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２、ブレーキ機構ＢＫ、ＰＣＵ２０、油圧コントローラ２１、ＨＶ＿ＥＣＵ２２、ＥＮＧ＿ＥＣＵ２３、ＭＧ＿ＥＣＵ２４およびバッテリ（二次電池）３３を備える。なお、図１３では、図１で説明したと同じまたは同様な部材には同符号を付与してここでは詳しい説明を省略する。

第１遊星歯車機構７２は、エンジン１１が出力したトルクが入力される第１入力要素７４、第１モータ１２に連結されている第１反力要素７５および第１出力要素７６により差動作用を行う。第２遊星歯車機構７３は、第１出力要素７６に連結された第２入力要素７７、出力部材１６に連結されている第２出力要素７８および第２反力要素７９により差動作用を行う。

第１クラッチ機構ＣＬ１は、第１遊星歯車機構７２と第２遊星歯車機構７３とが複合遊星歯車機構を構成するように、第１反力要素７５と第２反力要素７９とを選択的に連結する。第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２遊星歯車機構７３の全体を一体化させるものであり、第２出力要素７８と第２反力要素７９とを選択的に連結する。ブレーキ機構ＢＫは、第１出力要素７６および第２入力要素７７を連結する連結部材８０と固定部材８１との間に設けられ、連結部材８０の回転、つまり第１出力要素７６および第２入力要素７７の回転を選択的に固定する。

図１４は、図１３に示した駆動装置７０の一例を示す。図１４に示すように駆動装置７０は、エンジン１１、第１モータ１２、第２モータ１３、第１遊星歯車機構７２、第２遊星歯車機構７３、第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２、ブレーキ機構ＢＫ、デファレンシャル３６および駆動輪３７などを備えている。なお、駆動装置７０は、エンジン１１の出力軸４０と同一の軸線Ｃｎｔに対して略対称的に構成されているが、図１４では軸線Ｃｎｔの下半分を省略している。また、出力部材１６から駆動輪３７までの第２モータ１３を含む駆動伝達系は、図２で説明したと同じまたは同様であるため図１４では省略している。

第１遊星歯車機構７２は、シングルピニオン型遊星歯車機構により構成されており、第１サンギヤＳ１、第１キャリヤＣ１および第１リングギヤＲ１を備えている。第１キャリヤＣ１は第１入力要素７４の一例であり、また第１リングギヤＲ１は第１出力要素７６の一例であり、さらに第１サンギヤＳ１は第１反力要素７５の一例である。

エンジン１１が出力した駆動力は、第１キャリヤＣ１に入力される。つまり、エンジン１１の出力軸４０に連結された入力軸３８が第１キャリヤＣ１に連結されている。第１サンギヤＳ１には、第１モータ１２のロータ４２が連結されている。第２遊星歯車機構７３は、シングルピニオン型遊星歯車機構により構成されており、第２サンギヤＳ２、第２キャリヤＣ２および第２リングギヤＲ２を備える。なお、第２サンギヤＳ２は第２入力要素７７の一例であり、また第２キャリヤＣ２は第２出力要素７８の一例であり、さらに第２リングギヤＲ２は第２反力要素７９の一例である。

第１クラッチ機構ＣＬ１は、第２リングギヤＲ２を第１サンギヤＳ１に連結する。この第１クラッチ機構ＣＬ１を係合させることにより第１サンギヤＳ１と第２リングギヤＲ２とが連結されてこれらが入力要素となり、また第１サンギヤＳ１が反力要素となり、さらに第２キャリヤＣ２が出力要素となった複合遊星歯車機構が形成される。第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２キャリヤＣ２と第２リングギヤＲ２とを連結する。ブレーキ機構ＢＫは、第２サンギヤＳ２と固定部材８１とを連結する。

図１５は、図１４に示した駆動装置７０におけるＨＶ走行モードのFix（Hi）モードでの動作状態を示す。Fix（Hi）モードは、図３に示した第４モードに相当し、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合し、かつ第２クラッチ機構ＣＬ２を解放し、かつブレーキ機構ＢＫを係合させることで設定される。図１５に示すようにブレーキ機構ＢＫが係合することで第１遊星歯車機構７２と第２遊星歯車機構７３を、それぞれが固定のギヤ比をもつギヤとして機能する。第１キャリヤＣ１にはエンジン１１が出力した駆動力が伝達される。第１モータ１２のロータ４２は、第１クラッチ機構ＣＬ１が係合することにより第２リングギヤＲ２に連結される。これにより、第１モータ１２が出力した駆動力とエンジン１１が出力した駆動トルクとを合算した駆動力は、第２リングギヤＲ２に伝達されて、第２サンギヤＳ２の回転が固定されているため、第２キャリヤＣ２を介して出力部材１６に直接に伝達される。第２リングギヤＲ２は、正方向（車両を前進させる方向）に回転する。

一方、第２モータ１３は、正方向の回転となるように駆動力が出力される。第２モータ１３が出力した駆動力は、ドリブンギヤ５３に伝達され、ドリブンギヤ５３でエンジン１１から伝達される駆動力に加えられて駆動輪３７に伝達される。この場合、車両は前進走行される。つまり、図１５に示すFix（Hi）モードでは、エンジン１１、第１モータ１２および第２モータ１３から出力される駆動トルクを合算した大きい駆動力を発生させる。これに加えて、第２遊星歯車機構７３に設定される一定な変速比（ギヤ比）により走行用の駆動力を増減することができる。図１５に示す実施例では、出力部材１６の回転数をエンジン１１の回転数よりも高回転数に増速した状態である。図１５で説明したFix（Hi）モードでは、図７で説明したと同じまたは同様な効果を得ることができる。

図１６は、図１４に示す駆動装置７０におけるＨＶ走行モードのＥＶＴ（シリーズ）モードでの動作状態を示す。ＥＶＴ（シリーズ）は、図３に示した第５モードに対応し、第１クラッチ機構ＣＬ１を解放し、かつ第２クラッチ機構ＣＬ２を解放し、かつブレーキ機構ＢＫを係合させることで設定される。図１６に示すようにＥＶＴ（シリーズ）に設定された場合に第１遊星歯車機構７２は、ブレーキ機構ＢＫにより第１リングギヤＲ１および第２サンギヤＳ２の回転が固定されるため、第２遊星歯車機構７３との連係が断たれて独立の機構として機能する。つまりエンジン１１が出力した駆動力は、第１キャリヤＣ１を経由して第１サンギヤＳ１のみに伝達される。第１サンギヤＳ１には、第１モータ１２が発電機として機能することによる負トルクが作用する。第１モータ１２が発電した電力を利用して第２モータ１３がモータとして駆動される。第２モータ１３が出力した駆動力は、駆動輪３７に伝達される。一方、出力部材１６およびこれと一体の第２キャリヤＣ２は、第２モータ１３から伝達されるトルクにより正回転する。しかし、第２遊星歯車機構７３は、ブレーキ機構ＢＫにより第２サンギヤＳ２の回転が固定されている。しかも第１クラッチ機構ＣＬ１が解放しているので第２リングギヤＲ２が空転する。このため、第２モータ１３から伝達されるトルクは、第１遊星歯車機構７２に伝達されることはない。

このように図１６で説明したＥＶＴ（シリーズ）モードでは、図８で説明したと同じまたは同様に、エンジン１１の回転の変動およびエンジン１１から出力される駆動トルクの変動が駆動輪３７に伝達されないため、走行時の車両のＮＶ（Noise Vibration）性能が改善される。

本発明は、上述した各実施形態に限定されないのであって、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。例えば第１遊星歯車機構１４，５５，７２をシングルピニオン型遊星歯車機構により構成しているが、シングルピニオン型の遊星歯車機構の代わりにダブルピニオン型の遊星歯車機構を使用してもよい。この場合には、第１キャリヤＣ１の代わりに第１リングギヤＲ１に、第１リングギヤＲ１の代わりに第１キャリヤＣ１に変更すればよい。また、第２遊星歯車機構１５，５６，７３をシングルピニオン型遊星歯車機構により構成しているが、第１遊星歯車機構と同様に、シングルピニオン型の遊星歯車機構の代わりにダブルピニオン型の遊星歯車機構を使用してもよい。この場合には、第２キャリヤＣ２の代わりに第２リングギヤＲ２に、第２リングギヤＲ２の代わりに第２キャリヤＣ２に変更すればよい。

また、この発明の実施形態では、第２クラッチ機構ＣＬ２は、要は、係合することにより第２遊星歯車機構１５，５６，７３を一体化する機構であればよく、したがって第２サンギヤＳ２と第２キャリヤＣ２と第２リングギヤＲ２とのいずれか二つの回転要素もしくはそれら三つの回転要素を連結するように構成されたクラッチ機構であってもよい。さらに、この発明では、第２モータ１３が出力した駆動力を、第１モータ１２の駆動力が伝達される車輪とは異なる車輪に伝達するように構成されていてもよい。

１０，５２，７０…駆動装置、 １１…エンジン、 １２…第１モータ、 １３…第２モータ、 １４，５５，７２…第１遊星歯車機構、 １５，５６，７３…第２遊星歯車機構、 １６…出力部材、 ２０…ＰＣＵ、 ２２…ＨＶ＿ＥＣＵ、 ２３…ＥＮＧ＿ＥＣＵ、 ２４…ＭＧ＿ＥＣＵ、 ３３…バッテリ、 ４０…出力軸、 ＣＬ１…第１クラッチ機構、 ＣＬ２…第２クラッチ機構、 ＢＫ…ブレーキ機構、 Ｓ１…第１サンギヤ、 Ｒ１…第１リングギヤ、 Ｐ１…第１ピニオンギヤ、 Ｃ１…第１キャリヤ、 Ｓ２…第２サンギヤ、 Ｒ２…第２リングギヤ、 Ｐ２…第２ピニオンギヤ、 Ｃ２…第２キャリヤ。

Claims (1)

1. 内燃機関が出力した駆動力が入力される第１入力要素と、発電機能のある第１モータに連結されている第１反力要素と、第１出力要素とによって差動作用を行う第１遊星歯車機構と、
   前記第１出力要素に連結された第２入力要素と、出力部材に連結されている第２出力要素と、第２反力要素とによって差動作用を行う第２遊星歯車機構とを備え、
   前記内燃機関が出力した駆動力を前記第１モータ側と前記出力部材側とに分割し、前記第１モータによって発電された電力で駆動される第２モータが出力する駆動力を、前記出力部材から出力される駆動力に付加するように構成されたハイブリッド車両用駆動装置において、
   前記第１入力要素と前記第１反力要素とのいずれか一方と前記第２反力要素とを選択的に連結する第１クラッチ機構と、
   前記第２遊星歯車機構における前記第２入力要素、前記第２反力要素および前記第２出力要素のうちの少なくともいずれか二つの要素を選択的に連結して前記第２遊星歯車機構を一体化させる第２クラッチ機構と、
   前記第１出力要素および前記第２入力要素と所定の固定部材とを連結するブレーキ機構とを備えている
   ことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。

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