JP4427005B2 - 変速システム及びそれを備えた動力出力システム - Google Patents

Description

本発明は、エンジンからの動力を変速して出力する変速システム及びそれを備えた動力出力システムに関する。

変速システムを備えた動力出力システムの関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１の動力出力システムは、エンジンと、第１及び第２モータジェネレータと、第１及び第２遊星歯車と、を備えたハイブリッド型の動力出力システムである。第１遊星歯車のサンギアとキャリアとリングギアのいずれか２つの回転要素が、第２遊星歯車のサンギアとキャリアとリングギアのいずれか２つの回転要素と直接連結されていることで、４つの回転要素が共線図上に配列された遊星歯車機構が形成される。そして、共線図上で両端に位置する２つの回転要素に第１及び第２モータジェネレータをそれぞれ接続し、残りの２つの回転要素の一方にエンジンを接続し、残りの２つの回転要素の他方を駆動出力部としている。特許文献１の動力出力システムにおいては、共線図上で両端に位置する２つの回転要素に第１及び第２モータジェネレータのトルクを加えた状態で、エンジンの動力を変速して駆動出力部から出力している。

その他にも、下記特許文献２〜６による動力出力システムが開示されている。

特開２００２−２８１６０７号公報 特開平８−３０８０２１号公報 特開２０００−６２４８３号公報 特開平１１−３３２０１８号公報 特開昭５０−２０４１０号公報 特開２００３−１６４００７号公報

特許文献１において、変速比（エンジンの回転速度／駆動出力部の回転速度）の可変範囲を広げようとすると、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータの間における電気パス（動力パス）が増大する。この電気パスが行われる際には動力損失が生じるため、電気パスの増大とともに動力伝達効率が低下してしまう。このように、特許文献１においては、変速比の可変範囲を広げながら動力伝達効率を向上させることが困難であるという問題点がある。

本発明は、変速比の可変範囲を広げることができるとともに動力伝達効率を向上させることができる変速システム及びそれを備えた動力出力システムを提供することを目的とする。

本発明に係る変速システム及びそれを備えた動力出力システムは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る変速システムは、複数の変速用回転要素が共線図上で入力側回転要素と出力側回転要素の間に配置されるように入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素が組み合わされた機構であって、複数の変速用回転要素のいずれかにトルクが加えられた状態で入力側回転要素に入力されたエンジンからの動力を変速して出力側回転要素から出力可能な変速機構と、第１及び第２モータジェネレータのトルクを入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素の中のそれぞれ異なる回転要素に選択的に加えることが可能な切替機構と、切替機構により第１及び第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素の組み合わせを複数通りの組み合わせの中で変更しながら変速機構による変速動作を実行し、且つ該複数通りの組み合わせの中に第１及び第２モータジェネレータのトルクを２つの変速用回転要素にそれぞれ加える第１変速モードが含まれるように該回転要素の組み合わせを変更する制御装置と、を備えることを要旨とする。

本発明の一態様では、変速機構は、複数の変速用回転要素のいずれかにトルクが加えられた状態で、出力側回転要素と逆回転する入力側回転要素に入力されたエンジンからの動力を変速して出力側回転要素から出力する機構であり、制御装置は、入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素の中の互いに逆回転する２つの回転要素に第１及び第２モータジェネレータのトルクをそれぞれ加えるように切替機構により第１及び第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素の組み合わせを複数通りの組み合わせの中で変更しながら変速機構による変速動作を実行し、且つ該複数通りの組み合わせの中に第１及び第２モータジェネレータのトルクを互いに逆回転する２つの変速用回転要素にそれぞれ加える第１変速モードが含まれるように該回転要素の組み合わせを変更することが好適である。また、本発明の一態様では、制御装置は、前記複数通りの組み合わせの中に第１及び第２モータジェネレータの一方のトルクを変速用回転要素に加え且つ第１及び第２モータジェネレータの他方のトルクを出力側回転要素に加える第２変速モードが含まれるように、前記回転要素の組み合わせを変更することが好適である。

また、本発明の一態様では、制御装置は、前記複数通りの組み合わせの中に第１及び第２モータジェネレータの一方のトルクを変速用回転要素に加え且つ第１及び第２モータジェネレータの他方のトルクを入力側回転要素に加える第３変速モードが含まれるように、前記回転要素の組み合わせを変更することが好適である。

また、本発明の一態様では、変速機構には３以上の変速用回転要素が設けられており、制御装置は、前記複数通りの組み合わせの中に第１及び第２モータジェネレータのトルクを前記第１変速モードと異なる組み合わせの２つの変速用回転要素にそれぞれ加える第４変速モードが含まれるように、前記回転要素の組み合わせを変更することが好適である。

また、本発明の一態様では、切替機構は、第１モータジェネレータのトルクを加える回転要素を第１モータジェネレータの回転速度を変化させることなく変更することが可能であり、制御装置は、第１モータジェネレータのトルクを加える回転要素の変更により前記回転要素の組み合わせを変更するときには、第１モータジェネレータの回転速度を変化させないように第１モータジェネレータのトルクを加える回転要素を変更することが好適である。この態様では、第１モータジェネレータの回転速度を変化させることなく切替機構により第１モータジェネレータのトルクを加える回転要素を入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素の中の互いに逆回転する２つの第１変更用回転要素間で変更可能なように、第１モータジェネレータのトルクがその方向を反転させるための第１同期用回転要素を介して第１変更用回転要素のいずれかに加えられることが好適である。さらに、第１同期用回転要素として第１モータジェネレータのトルクを加える方向を反転させるためのアイドラギアが設けられていることが好適である。

また、本発明の一態様では、切替機構は、第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素を第２モータジェネレータの回転速度を変化させることなく変更することが可能であり、制御装置は、第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素の変更により前記回転要素の組み合わせを変更するときには、第２モータジェネレータの回転速度を変化させないように第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素を変更することが好適である。この態様では、第２モータジェネレータの回転速度を変化させることなく切替機構により第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素を入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素の中の互いに逆回転する２つの第２変更用回転要素間で変更可能なように、第２モータジェネレータのトルクがその方向を反転させるための第２同期用回転要素を介して第２変更用回転要素のいずれかに加えられることが好適である。さらに、第２同期用回転要素として第２モータジェネレータのトルクを加える方向を反転させるためのアイドラギアが設けられていることが好適である。

また、本発明の一態様では、切替機構は、入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素の中で、第１モータジェネレータを結合する回転要素と第２モータジェネレータを結合する回転要素の少なくとも一方を選択的に切り替えることが可能であり、制御装置は、切替機構により第１モータジェネレータを結合する回転要素と第２モータジェネレータを結合する回転要素の少なくとも一方を切り替えることで、前記回転要素の組み合わせを変更することが好適である。

また、本発明の一態様では、制御装置は、切替機構により第１及び第２モータジェネレータを結合した回転要素がともに回転しているときに、第１及び第２モータジェネレータの一方を回生運転するとともに第１及び第２モータジェネレータの他方を力行運転する電気パスを行いながら変速機構による変速動作を実行することが好適である。この態様では、各変速用回転要素は、入力側回転要素の回転速度と出力側回転要素の回転速度の比がその各々に対応して設定された値を超えるときから、その回転方向が正転方向から逆転方向に反転する回転要素であり、制御装置は、第１及び第２モータジェネレータの一方を、逆転方向に回転する変速用回転要素と入力用回転要素の中のいずれか１つに結合した状態で回生運転するとともに、第１及び第２モータジェネレータの他方を、正転方向に回転する変速用回転要素と出力用回転要素の中のいずれか１つに結合した状態で力行運転することが好適である。

また、本発明の一態様では、制御装置は、切替機構により第１及び第２モータジェネレータをそれぞれ異なる回転要素に結合した状態で、第１及び第２モータジェネレータの両方を回生運転することで、出力側回転要素に結合された負荷のエネルギーを回生する回生動作を実行することが好適である。この態様では、制御装置は、回生動作の実行時に、切替機構により第１及び第２モータジェネレータを結合する回転要素の組み合わせを変更することが好適である。

また、本発明の一態様では、制御装置は、第１及び第２モータジェネレータの一方のトルクを変速用回転要素のいずれか１つに加えた状態で、切替機構により第１及び第２モータジェネレータの他方を結合する回転要素を切り替えることで、前記回転要素の組み合わせを変更することが好適である。

また、本発明の一態様では、制御装置は、第１及び第２モータジェネレータの他方のトルクを略０に制御するときに、切替機構により第１及び第２モータジェネレータの他方を結合する回転要素を切り替えることが好適である。この態様では、制御装置は、第１及び第２モータジェネレータの一方のトルクを加えた回転要素の回転が略停止するときに、第１及び第２モータジェネレータの他方のトルクを０に制御することが好適である。

また、本発明の一態様では、各変速用回転要素は、入力側回転要素の回転速度と出力側回転要素の回転速度の比がその各々に対応して設定された値を超えるときから、その回転方向が正転方向から逆転方向に反転する回転要素であり、制御装置は、切替機構により第１及び第２モータジェネレータの他方を結合する回転要素を切り替えるときに、切り替え前の回転要素が正転方向に回転する変速用回転要素と出力用回転要素の中のいずれかである場合は、第１及び第２モータジェネレータの他方を、逆転方向に回転する変速用回転要素と入力用回転要素の中のいずれか１つに結合し、切り替え前の回転要素が逆転方向に回転する変速用回転要素と入力用回転要素の中のいずれかである場合は、第１及び第２モータジェネレータの他方を、正転方向に回転する変速用回転要素と出力用回転要素の中のいずれか１つに結合することが好適である。この態様では、制御装置は、第１及び第２モータジェネレータの他方を、逆転方向に回転する変速用回転要素と入力用回転要素の中のいずれか１つに結合した場合は、第１及び第２モータジェネレータの一方及び他方をそれぞれ力行運転及び回生運転し、第１及び第２モータジェネレータの他方を、正転方向に回転する変速用回転要素と出力用回転要素の中のいずれか１つに結合した場合は、第１及び第２モータジェネレータの一方及び他方をそれぞれ回生運転及び力行運転することが好適である。

また、本発明の一態様では、第１及び第２モータジェネレータの他方の回転速度を変化させることなく切替機構により第１及び第２モータジェネレータの他方を結合する回転要素を互いに逆回転する回転要素間で切り替え可能なように、第１及び第２モータジェネレータの他方がトルクの方向を反転させるための同期用回転要素を介して切り替え前の回転要素または切り替え後の回転要素に結合されることが好適である。

また、本発明の一態様では、切替機構は、第１モータジェネレータを入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素の中の２つの第１結合用回転要素に結合することが可能であり、制御装置は、切替機構により第１モータジェネレータを２つの第１結合用回転要素に結合することで変速比を固定することが好適である。この態様では、切替機構により第１モータジェネレータが回転速度の異なる２つの第１結合用回転要素に結合可能なように、第１モータジェネレータが第１同期用回転要素を介して第１結合用回転要素のいずれかに結合されることが好適である。

また、本発明の一態様では、切替機構は、第２モータジェネレータを入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素の中の２つの第２結合用回転要素に結合することが可能であり、制御装置は、切替機構により第２モータジェネレータを２つの第２結合用回転要素に結合することで変速比を固定することが好適である。この態様では、切替機構により第２モータジェネレータが回転速度の異なる２つの第２結合用回転要素に結合可能なように、第２モータジェネレータが第２同期用回転要素を介して第２結合用回転要素のいずれかに結合されることが好適である。

また、本発明の一態様では、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータの結合状態を切り替える結合機構を備え、制御装置は、切替機構により第１及び第２モータジェネレータをそれぞれ異なる回転要素に結合した状態で、結合機構により第１モータジェネレータと第２モータジェネレータを結合することで変速比を固定することが好適である。

また、本発明の一態様では、制御装置は、前記回転要素の組み合わせを、入力側回転要素の回転速度と出力側回転要素の回転速度の比に応じて変更しながら変速機構による変速動作を実行することが好適である。

また、本発明の一態様では、変速機構は、各々がサンギアとキャリアとリングギアを回転要素として含む複数の遊星歯車により構成された遊星歯車機構であって、該遊星歯車機構が２自由度の回転自由度を有するように各遊星歯車の回転要素のいずれかが他の遊星歯車の回転要素のいずれかと結合または共用化された遊星歯車機構を有し、入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素が、前記遊星歯車機構の回転要素により構成されていることが好適である。

また、本発明に係る変速システムは、変速用回転要素が共線図上で入力側回転要素と出力側回転要素の間に配置されるように入力側回転要素と出力側回転要素と変速用回転要素が組み合わされた機構であって、変速用回転要素に第１モータジェネレータのトルクが加えられた状態で入力側回転要素に入力されたエンジンからの動力を変速して出力側回転要素から出力可能な変速機構と、第２モータジェネレータのトルクを入力側回転要素と出力側回転要素のいずれかに選択的に加えることが可能で、且つ第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素を第２モータジェネレータの回転速度を変化させることなく変更することが可能な切替機構と、切替機構により第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素を変更しながら変速機構による変速動作を実行し、且つ該回転要素の変更時には第２モータジェネレータの回転速度を変化させないように該回転要素を変更する制御装置と、を備えることを要旨とする。

本発明の一態様では、変速機構は、変速用回転要素に第１モータジェネレータのトルクが加えられた状態で、出力側回転要素と逆回転する入力側回転要素に入力されたエンジンからの動力を変速して出力側回転要素から出力する機構であり、制御装置は、入力側回転要素と出力側回転要素のうち変速用回転要素と逆回転する回転要素に第２モータジェネレータのトルクを加えるように切替機構により第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素を変更しながら変速機構による変速動作を実行し、第２モータジェネレータの回転速度を変化させることなく切替機構により第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素を変更可能なように、第２モータジェネレータのトルクがその方向を反転させるための同期用回転要素を介して互いに逆回転する入力側回転要素と出力側回転要素のいずれかに加えられることが好適である。この態様では、同期用回転要素として第２モータジェネレータのトルクを加える方向を反転させるためのアイドラギアが設けられていることが好適である。

また、本発明の一態様では、切替機構は、入力側回転要素と出力側回転要素の中で、第２モータジェネレータを結合する回転要素を選択的に切り替えることが可能であり、制御装置は、第１モータジェネレータのトルクを変速用回転要素に加えた状態で、切替機構により第２モータジェネレータを結合する回転要素を切り替えることで、第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素を変更することが好適である。

また、本発明の一態様では、制御装置は、変速用回転要素及び切替機構により第２モータジェネレータを結合した回転要素がともに回転しているときに、第１及び第２モータジェネレータの一方を回生運転するとともに第１及び第２モータジェネレータの他方を力行運転する電気パスを行いながら変速機構による変速動作を実行することが好適である。この態様では、制御装置は、切替機構により第２モータジェネレータを出力側回転要素に結合した状態では、第１モータジェネレータを回生運転するとともに第２モータジェネレータを力行運転し、切替機構により第２モータジェネレータを入力側回転要素に結合した状態では、第２モータジェネレータを回生運転するとともに第１モータジェネレータを力行運転することが好適である。

また、本発明の一態様では、制御装置は、第２モータジェネレータのトルクを略０に制御するときに、切替機構により第２モータジェネレータを結合する回転要素を切り替えることが好適である。この態様では、制御装置は、第１モータジェネレータのトルクを加えた変速用回転要素の回転が略停止するときに、第２モータジェネレータのトルクを０に制御することが好適である。

また、本発明に係る動力出力システムは、動力を発生可能なエンジンと、力行運転及び回生運転が可能な第１及び第２モータジェネレータと、本発明に係る変速システムと、を備えることを要旨とする。

本発明の一態様では、出力側回転要素に第３モータジェネレータのトルクを加えることが可能であるのが好適である。この態様では、制御装置は、第３モータジェネレータを回生運転することで、出力側回転要素に結合された負荷のエネルギーを回生する回生動作を実行することが好適である。

また、本発明の一態様では、エンジンの回転を拘束することが可能な回転拘束機構を備え、制御装置は、回転拘束機構によりエンジンの回転を拘束した状態で第１及び第２モータジェネレータのいずれかの動力により出力側回転要素を駆動するモータ駆動動作を実行することが好適である。

本発明によれば、第１及び第２モータジェネレータのトルクを加える変速機構の回転要素の組み合わせを変更することで、変速比を広範囲に変化させても、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータの間における電気パス（動力パス）を低減することができ、第１及び第２モータジェネレータを運転する際の動力損失を低減することができる。その結果、変速比の可変範囲を広げることができるとともに動力伝達効率を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

「実施形態の構成」
図１は、本発明の実施形態に係る変速システムを備えた動力出力システムの概略構成を示す図である。本実施形態に係る動力出力システムは、ハイブリッド型の動力出力システムであり、以下に説明するエンジンＥＮＧ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、変速機構ＳＧＭ、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２、回転拘束機構ＬＣＫ、及びコントローラＣＯＮＴを備えている。なお、本実施形態に係る動力出力システムの適用例としては、車両の駆動システムに適用する例が挙げられる。

動力を発生可能なエンジンＥＮＧの出力軸は変速機構ＳＧＭと結合されており、エンジンＥＮＧが発生した動力は変速機構ＳＧＭに伝達される。一方、力行運転及び回生運転が可能なモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転子は変換ギアＴＲＧ１１，ＴＲＧ１２とそれぞれ結合されており、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が発生した動力は変換ギアＴＲＧ１１，ＴＲＧ１２にそれぞれ伝達される。

変速機構ＳＧＭは、各々がサンギアとキャリアとリングギアを回転要素として含む複数の遊星歯車により構成された遊星歯車機構を備えている。図１に示す構成例では、変速機構ＳＧＭは、サンギアＳＧ１とキャリアＣＲ１とリングギアＲＧ１を回転要素として含む遊星歯車と、シングルピニオン遊星歯車とダブルピニオン遊星歯車とがキャリア及びリングギアを共用化した構成でサンギアＳＧ２，ＳＧ３とキャリアＣＲ２とリングギアＲＧ２を回転要素として含むラビニヨ（Ravigneaux）型遊星歯車と、を備えている。サンギアＳＧ１とサンギアＳＧ２が結合されており、リングギアＲＧ１とキャリアＣＲ２が結合されている。そして、サンギアＳＧ１，ＳＧ２がエンジンＥＮＧの出力軸と結合されており、サンギアＳＧ３が出力用ギアＯＵＴと結合されている。また、リングギアＲＧ２がその外周にて伝達ギアＴＲＧ２と噛み合っており、キャリアＣＲ２が伝達ギアＴＲＧ３と噛み合っている。そして、出力用ギアＯＵＴが同期ギアＳＹＧ１を介して伝達ギアＴＲＧ１と噛み合っており、キャリアＣＲ１が同期ギアＳＹＧ２を介して伝達ギアＴＲＧ４と噛み合っている。

動力断続機構ＣＬＴ１は、変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ１，ＴＲＧ３との結合状態を切り替えることで、両者間における動力の断続を行う。動力断続機構ＣＬＴ１により変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ１が結合されたときは、モータジェネレータＭＧ１と出力用ギアＯＵＴが同期ギアＳＹＧ１を介して結合され、モータジェネレータＭＧ１のトルクが同期ギアＳＹＧ１を介して出力用ギアＯＵＴに加わる。ここでの同期ギアＳＹＧ１は、モータジェネレータＭＧ１のトルクを加える方向を反転させるためのアイドラギアとして構成される。一方、動力断続機構ＣＬＴ１により変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ３が結合されたときは、モータジェネレータＭＧ１とキャリアＣＲ２が結合され、モータジェネレータＭＧ１のトルクがキャリアＣＲ２に加わる。また、ここでの動力断続機構ＣＬＴ１については、モータジェネレータＭＧ１を出力用ギアＯＵＴとキャリアＣＲ２のいずれか一方に結合可能なように構成してもよいし、モータジェネレータＭＧ１を出力用ギアＯＵＴとキャリアＣＲ２の両方に結合可能なように構成してもよい。

動力断続機構ＣＬＴ２は、変換ギアＴＲＧ１２と伝達ギアＴＲＧ２，ＴＲＧ４との結合状態を切り替えることで、両者間における動力の断続を行う。動力断続機構ＣＬＴ２により変換ギアＴＲＧ１２と伝達ギアＴＲＧ２が結合されたときは、モータジェネレータＭＧ２とリングギアＲＧ２が結合され、モータジェネレータＭＧ２のトルクがリングギアＲＧ２に加わる。一方、動力断続機構ＣＬＴ２により変換ギアＴＲＧ１２と伝達ギアＴＲＧ４が結合されたときは、モータジェネレータＭＧ２とキャリアＣＲ１が同期ギアＳＹＧ２を介して結合され、モータジェネレータＭＧ２のトルクが同期ギアＳＹＧ２を介してキャリアＣＲ１に加わる。ここでの同期ギアＳＹＧ２は、モータジェネレータＭＧ２のトルクを加える方向を反転させるためのアイドラギアとして構成される。また、ここでの動力断続機構ＣＬＴ２については、モータジェネレータＭＧ２をリングギアＲＧ２とキャリアＣＲ１のいずれか一方に結合可能なように構成してもよいし、モータジェネレータＭＧ１をリングギアＲＧ２とキャリアＣＲ１の両方に結合可能なように構成してもよい。

以上のように、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを変速機構ＳＧＭのそれぞれ異なる回転要素に選択的に加えることが可能である。なお、ここでの動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２は、例えば噛合クラッチ（ドッグクラッチ）やシンクロメッシュ（同期噛合機構）により構成することができる。そして、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２による結合及びその解除（動力の断続）は、例えば電磁アクチュエータ（図示せず）の駆動制御により行うことができる。

回転拘束機構ＬＣＫは、エンジンＥＮＧの出力軸（サンギアＳＧ１，ＳＧ２）の回転を拘束することが可能である。ここでの回転拘束機構ＬＣＫは、例えば電磁アクチュエータにより構成することができる。

図１に示す構成の変速機構ＳＧＭ（遊星歯車機構）において、サンギアＳＧ３、リングギアＲＧ２、キャリアＣＲ２（リングギアＲＧ１）、キャリアＣＲ１、及びサンギアＳＧ１（サンギアＳＧ２）の５つの回転要素の回転速度は、図２の共線図に示す共線関係にある。ただし、図２の共線図において、Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４は、変速機構ＳＧＭ（遊星歯車機構）を構成する各回転要素（ギア）の歯数から求まる定数である。図２の共線図では、遊星歯車機構の各回転要素がサンギアＳＧ３、リングギアＲＧ２、キャリアＣＲ２、キャリアＣＲ１、及びサンギアＳＧ１の順に配列されるように組み合わされていることで、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と結合可能なリングギアＲＧ２とキャリアＣＲ２とキャリアＣＲ１が、エンジンＥＮＧの出力軸に結合されたサンギアＳＧ１と出力用ギアＯＵＴに結合されたサンギアＳＧ３との間に配置されている。ここでの遊星歯車機構は、２自由度の回転自由度を有する機構であり、サンギアＳＧ３、リングギアＲＧ２、キャリアＣＲ２、キャリアＣＲ１、及びサンギアＳＧ１の５つの回転要素のうち２つの回転要素の回転速度が決まると、残りの３つの回転要素の回転速度も決まる。そして、変速機構ＳＧＭは、リングギアＲＧ２、キャリアＣＲ２、及びキャリアＣＲ１のいずれかにトルクが加えられた状態で、サンギアＳＧ１（ＳＧ２）に入力されたエンジンＥＮＧからの動力を変速してサンギアＳＧ３と結合された出力用ギアＯＵＴから出力することができる。出力用ギアＯＵＴから出力された動力は、出力用ギアＯＵＴに結合された負荷（図示せず）に伝達されることで、例えば車両の駆動等の負荷の駆動に用いられる。

エンジンＥＮＧが回転しており且つ車両が前進（出力用ギアＯＵＴが正転方向に回転）しているときは、図２の共線図に示すように、サンギアＳＧ１の回転方向（エンジンＥＮＧの回転方向）はサンギアＳＧ３の回転方向（出力用ギアＯＵＴの正転方向）と逆転する。ここで、サンギアＳＧ１の回転速度（エンジンＥＮＧの回転速度Ｎｅ）とサンギアＳＧ３の回転速度（出力用ギアＯＵＴの回転速度Ｎｏｕｔ）の比、すなわち変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）がＺ４／（Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ３）より小さいときは、図２（Ａ）の共線図に示すように、リングギアＲＧ２、キャリアＣＲ２、及びキャリアＣＲ１が正転方向に回転する。ただし、出力用ギアＯＵＴの回転速度Ｎｏｕｔは、出力用ギアＯＵＴが正転する方向を正とし、エンジンＥＮＧの回転速度Ｎｅは、エンジンＥＮＧが出力用ギアＯＵＴの正転方向と逆転する方向を正としている。変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が増大してＺ４／（Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ３）を超えたときから、図２（Ｂ）の共線図に示すように、キャリアＣＲ１の回転方向が正転方向から逆転方向に反転する。そして、変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が増大して（Ｚ３＋Ｚ４）／（Ｚ１＋Ｚ２）を超えたときから、図２（Ｃ）の共線図に示すように、キャリアＣＲ２の回転方向が正転方向から逆転方向に反転する。さらに、変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が増大して（Ｚ２＋Ｚ３＋Ｚ４）／Ｚ１を超えたときから、図２（Ｄ）の共線図に示すように、リングギアＲＧ２の回転方向が正転方向から逆転方向に反転する。なお、エンジンＥＮＧ、出力用ギアＯＵＴ、及び伝達ギアＴＲＧ２，ＴＲＧ３，ＴＲＧ４に結合される遊星歯車機構の各回転要素の組み合わせは、図１に示す構成に限るものではなく、例えばエンジンＥＮＧをサンギアＳＧ３に結合して出力用ギアＯＵＴをサンギアＳＧ１（ＳＧ２）に結合する等の他の組み合わせを採ることもできる。

コントローラＣＯＮＴは、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、入出力ポートと、を備える。このコントローラＣＯＮＴには、図示しない各センサにより検出されたエンジンＥＮＧの回転速度Ｎｅを示す信号、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度Ｎｍｇ１，Ｎｍｇ２を示す信号、及び出力用ギアＯＵＴの回転速度Ｎｏｕｔを示す信号等が入力ポートを介して入力されている。一方、コントローラＣＯＮＴからは、エンジンＥＮＧの運転状態を制御するためのエンジン制御信号ＣＳ＿ＥＮＧ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態を制御するためのモータ制御信号ＣＳ＿ＭＧ１，ＣＳ＿ＭＧ２、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２の結合状態（電磁アクチュエータの駆動状態）を制御するための動力断続制御信号ＣＳ＿ＣＬＴ１，ＣＳ＿ＣＬＴ２、及び回転拘束機構ＬＣＫの拘束状態を制御するための回転拘束制御信号ＣＳ＿ＬＣＫ等が出力ポートを介して出力されている。

「実施形態の変速動作」
次に、本実施形態に係る動力出力システムにおいて、コントローラＣＯＮＴにより変速比を変更しながら負荷（車両）を駆動する制御を、図３〜６に示す共線図を用いて説明する。本実施形態においては、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを加える回転要素の組み合わせを、以下に説明する複数通りの組み合わせの中で変更しながら変速機構ＳＧＭによる変速動作を実行する。

まずコントローラＣＯＮＴがモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを加える回転要素の組み合わせを変更する動作を、図３，４の共線図を用いて説明する。ここで、変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が（Ｚ２＋Ｚ３＋Ｚ４）／Ｚ１より大きく、リングギアＲＧ２とキャリアＣＲ２とキャリアＣＲ１がともに逆転方向に回転している状態（図３（Ａ）の共線図に示す状態）を考える。この状態においては、コントローラＣＯＮＴは、図３（Ａ）の共線図に示すように、動力断続機構ＣＬＴ１への動力断続制御信号ＣＳ＿ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１を正転方向に回転している出力用ギアＯＵＴ（サンギアＳＧ３）に結合することで、モータジェネレータＭＧ１のトルクを出力用ギアＯＵＴに加える。さらに、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ２への動力断続制御信号ＣＳ＿ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ２を、逆転方向に回転しているリングギアＲＧ２とキャリアＣＲ２とキャリアＣＲ１とサンギアＳＧ１の中で最も回転速度の低いリングギアＲＧ２に結合することで、モータジェネレータＭＧ２のトルクをリングギアＲＧ２に加える。その際には、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ２を回生運転するとともにモータジェネレータＭＧ１を力行運転するように、モータ制御信号ＣＳ＿ＭＧ１，ＣＳ＿ＭＧ２によりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク（図３（Ａ）の共線図の矢印に示す方向）をそれぞれ制御することで、モータジェネレータＭＧ２からモータジェネレータＭＧ１への動力パス（電気パス）を行う。この状態での出力用ギアＯＵＴのトルクＴｏｕｔとエンジンＥＮＧのトルクＴｅの比、すなわち変速比Ｔｏｕｔ／Ｔｅは、定数Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４、及びモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍｇ１，Ｔｍｇ２を用いて表すことができ、（Ｚ２＋Ｚ３＋Ｚ４）／Ｚ１以上の大変速比が得られる。さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍｇ１，Ｔｍｇ２を制御することで、変速比Ｔｏｕｔ／Ｔｅを連続的に制御することができるので、ＣＶＴ（無段変速機）機能を実現することができる。以下、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を出力用ギアＯＵＴ及びリングギアＲＧ２にそれぞれ結合した状態を大変速比モードとする。この大変速比モードにおいては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクは、出力用ギアＯＵＴ及びリングギアＲＧ２にそれぞれ加えられる。

大変速比モードにおいて、変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が減少して（Ｚ２＋Ｚ３＋Ｚ４）／Ｚ１に等しくなると、図３（Ｂ）の共線図に示すように、動力断続機構ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ２のトルクが加えられたリングギアＲＧ２の回転が停止する。このときは、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ１のトルクを０に制御することで、モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２の間の動力パス（電気パス）を０にすることができる。そして、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ２のトルクを回転が停止した（あるいはほぼ停止した）リングギアＲＧ２に加えるとともにモータジェネレータＭＧ１のトルクを０（あるいは０に近い微少値）に制御した状態で、動力断続機構ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１を結合する変速機構ＳＧＭの回転要素をサンギアＳＧ３から切り替える。ここでは、図３（Ｂ）の共線図に示すように、モータジェネレータＭＧ１を結合する回転要素を、逆転方向に回転しているキャリアＣＲ２とキャリアＣＲ１とサンギアＳＧ１の中で最も回転速度の低いキャリアＣＲ２に切り替える。この切り替えによって、モータジェネレータＭＧ１のトルクを加える変速機構ＳＧＭの回転要素を、正転方向に回転するサンギアＳＧ３から逆転方向に回転するキャリアＣＲ２に切り替えることができる。さらに、切り替え時点においては、モータジェネレータＭＧ１のトルクは０（あるいは０に近い微少値）であるため、回転要素の切り替えによるトルク変動を抑えることができる。なお、リングギアＲＧ２の回転が停止したか否かについては、エンジンＥＮＧの回転速度Ｎｅ及び出力用ギアＯＵＴの回転速度Ｎｏｕｔから判定することができる。

動力断続機構ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１を結合する回転要素を逆転方向に回転するキャリアＣＲ２に切り替えた状態から、変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が減少して（Ｚ２＋Ｚ３＋Ｚ４）／Ｚ１より小さくなると、図４（Ａ）の共線図に示すように、リングギアＲＧ２が正転方向に回転する。ここでは、コントローラＣＯＮＴは、逆転方向に回転するキャリアＣＲ２に結合されたモータジェネレータＭＧ１を回生運転するとともに正転方向に回転するリングギアＲＧ２に結合されたモータジェネレータＭＧ２を力行運転するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク（図４（Ａ）の共線図の矢印に示す方向）をそれぞれ制御する。これによって、モータジェネレータＭＧ１からモータジェネレータＭＧ２への電気パスを行う。この状態での変速比Ｔｏｕｔ／Ｔｅは、（Ｚ３＋Ｚ４）／（Ｚ１＋Ｚ２）と（Ｚ２＋Ｚ３＋Ｚ４）／Ｚ１との間の変速比となり、大変速比モードより小さい変速比が得られる。さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを制御することで、変速比Ｔｏｕｔ／Ｔｅを連続的に制御することができ、ＣＶＴ機能を実現することができる。以下、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をキャリアＣＲ２及びリングギアＲＧ２にそれぞれ結合した状態を中変速比モードとする。この中変速比モードにおいては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクは、キャリアＣＲ２及びリングギアＲＧ２にそれぞれ加えられる。

中変速比モードにおいて、変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が減少して（Ｚ３＋Ｚ４）／（Ｚ１＋Ｚ２）に等しくなると、図４（Ｂ）の共線図に示すように、動力断続機構ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１のトルクが加えられたキャリアＣＲ２の回転が停止する。このときは、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ２のトルクを０に制御することで、モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２の間の電気パスを０にすることができる。そして、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ１のトルクを回転が停止した（あるいはほぼ停止した）キャリアＣＲ２に加えるとともにモータジェネレータＭＧ２のトルクを０（あるいは０に近い微少値）に制御した状態で、動力断続機構ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ２を結合する変速機構ＳＧＭの回転要素をリングギアＲＧ２から切り替える。ここでは、図４（Ｂ）の共線図に示すように、モータジェネレータＭＧ２を結合する回転要素を、逆転方向に回転しているキャリアＣＲ１とサンギアＳＧ１の中で最も回転速度の低いキャリアＣＲ１に切り替える。この切り替えによって、モータジェネレータＭＧ２のトルクを加える変速機構ＳＧＭの回転要素を、正転方向に回転するリングギアＲＧ２から逆転方向に回転するキャリアＣＲ１に切り替えることができる。さらに、切り替え時点においては、モータジェネレータＭＧ２のトルクは０（あるいは０に近い微少値）であるため、回転要素の切り替えによるトルク変動を抑えることができる。なお、キャリアＣＲ２の回転が停止したか否かについては、エンジンＥＮＧの回転速度Ｎｅ及び出力用ギアＯＵＴの回転速度Ｎｏｕｔから判定することができる。

動力断続機構ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ２を結合する回転要素を逆転方向に回転するキャリアＣＲ１に切り替えた状態から、変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が減少して（Ｚ３＋Ｚ４）／（Ｚ１＋Ｚ２）より小さくなると、図４（Ｃ）の共線図に示すように、キャリアＣＲ２が正転方向に回転する。ここでは、コントローラＣＯＮＴは、逆転方向に回転するキャリアＣＲ１に結合されたモータジェネレータＭＧ２を回生運転するとともに正転方向に回転するキャリアＣＲ２に結合されたモータジェネレータＭＧ１を力行運転するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク（図４（Ｃ）の共線図の矢印に示す方向）をそれぞれ制御する。これによって、モータジェネレータＭＧ２からモータジェネレータＭＧ１への電気パスを行う。この状態での変速比Ｔｏｕｔ／Ｔｅは、（Ｚ３＋Ｚ４）／（Ｚ１＋Ｚ２）以下の小変速比となり、中変速比モードより小さい変速比が得られる。さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを制御することで、ＣＶＴ機能を実現することができる。以下、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をキャリアＣＲ２及びキャリアＣＲ１にそれぞれ結合した状態を小変速比モードとする。この小変速比モードにおいては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクは、（中変速比モードと異なる組み合わせの）キャリアＣＲ２及びキャリアＣＲ１にそれぞれ加えられる。

なお、変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が増大する場合も、変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が減少する場合と同様の動作により、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを加える回転要素の組み合わせを変更することができる。例えば小変速比モードにおいて、逆転方向に回転するキャリアＣＲ１に結合されたモータジェネレータＭＧ２を回生運転するとともに正転方向に回転するキャリアＣＲ２に結合されたモータジェネレータＭＧ１を力行運転する状態から、変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が増大して（Ｚ３＋Ｚ４）／（Ｚ１＋Ｚ２）に等しくなり、キャリアＣＲ２の回転が停止したときを考える。このときは、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ２を結合する回転要素を、逆転方向に回転するキャリアＣＲ１から正転方向に回転するリングギアＲＧ２とサンギアＳＧ３の中で最も回転速度の低いリングギアＲＧ２に切り替える。これによって、小変速比モードから中変速比モードに移行する。その後、変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が増大して（Ｚ３＋Ｚ４）／（Ｚ１＋Ｚ２）より大きくなり、キャリアＣＲ２が逆転方向に回転したときは、コントローラＣＯＮＴは、キャリアＣＲ２に結合されたモータジェネレータＭＧ１を回生運転するとともにリングギアＲＧ２に結合されたモータジェネレータＭＧ２を力行運転する。

以上のように、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクをそれぞれ加える変速機構ＳＧＭの２つの回転要素の組み合わせを、大変速比モードと中変速比モードと小変速比モードの中で、サンギアＳＧ１の回転速度（エンジンＥＮＧの回転速度Ｎｅ）とサンギアＳＧ３の回転速度（出力用ギアＯＵＴの回転速度Ｎｏｕｔ）の比（変速比）に応じて変更する。

次に、コントローラＣＯＮＴにより各変速比モードを選択するためのより具体的な動作を、図５，６の共線図を用いて説明する。

変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が（Ｚ２＋Ｚ３＋Ｚ４）／Ｚ１より大きく、大変速比モードを選択するときは、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ１により変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ１を結合するとともに、動力断続機構ＣＬＴ２により変換ギアＴＲＧ１２と伝達ギアＴＲＧ２を結合する。この結合によって、図５（Ａ）の共線図に示すように、モータジェネレータＭＧ１を同期ギアＳＹＧ１を介して出力用ギアＯＵＴに結合することができるとともに、モータジェネレータＭＧ２をリングギアＲＧ２に結合することができる。したがって、大変速比モードを実行することができ、モータジェネレータＭＧ１のトルクを同期ギアＳＹＧ１を介して出力用ギアＯＵＴに加えるとともに、モータジェネレータＭＧ２のトルクをリングギアＲＧ２に加えることができる。

変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が（Ｚ２＋Ｚ３＋Ｚ４）／Ｚ１に等しいときは、リングギアＲＧ２の回転が停止する。ここで、出力用ギアＯＵＴと伝達ギアＴＲＧ１との間に設けられた同期ギアＳＹＧ１による変換比（ギア比）をＺ２／Ｚ１に設定することで、リングギアＲＧ２の回転が停止したときに、変換ギアＴＲＧ１１の回転を伝達ギアＴＲＧ１の回転及び伝達ギアＴＲＧ３の回転の両方と同期させることができる。したがって、コントローラＣＯＮＴは、図５（Ｂ）の共線図に示すように、動力断続機構ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１を結合する（モータジェネレータＭＧ１のトルクを加える）回転要素を、モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎｍｇ１を変化させることなく、サンギアＳＧ３（出力用ギアＯＵＴ）とキャリアＣＲ２の間で切り替えることができる。これによって、大変速比モードと中変速比モードとの間の切り替えをモータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎｍｇ１を変化させないように行うことができる。ここでの回転要素の切り替えの際には、切り替え前の回転要素の結合を解除してから切り替え後の回転要素の結合を行ってもよいし、切り替え後の回転要素の結合を行ってから切り替え前の回転要素の結合を解除してもよい。また、ここでの同期ギアＳＹＧ１については、出力用ギアＯＵＴと伝達ギアＴＲＧ１との間に設ける代わりに、キャリアＣＲ２と伝達ギアＴＲＧ３との間に設けることもできる。このように、動力断続機構ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１を結合する回転要素を出力用ギアＯＵＴとキャリアＣＲ２の間で切り替えるときには、モータジェネレータＭＧ１が同期ギアＳＹＧ１を介して切り替え前の回転要素または切り替え後の回転要素に結合される。

変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が（Ｚ３＋Ｚ４）／（Ｚ１＋Ｚ２）と（Ｚ２＋Ｚ３＋Ｚ４）／Ｚ１との間の値であり、中変速比モードを選択するときは、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ１により変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ３を結合するとともに、動力断続機構ＣＬＴ２により変換ギアＴＲＧ１２と伝達ギアＴＲＧ２を結合する。この結合によって、図６（Ａ）の共線図に示すように、モータジェネレータＭＧ１をキャリアＣＲ２に結合することができるとともに、モータジェネレータＭＧ２をリングギアＲＧ２に結合することができる。したがって、中変速比モードを実行することができ、モータジェネレータＭＧ１のトルクをキャリアＣＲ２に加えるとともに、モータジェネレータＭＧ２のトルクをリングギアＲＧ２に加えることができる。

変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が（Ｚ３＋Ｚ４）／（Ｚ１＋Ｚ２）に等しいときは、キャリアＣＲ２の回転が停止する。ここで、キャリアＣＲ１と伝達ギアＴＲＧ４との間に設けられた同期ギアＳＹＧ２による変換比（ギア比）をＺ２／Ｚ３に設定することで、キャリアＣＲ２の回転が停止したときに、変換ギアＴＲＧ１２の回転を伝達ギアＴＲＧ２の回転及び伝達ギアＴＲＧ４の回転の両方と同期させることができる。したがって、コントローラＣＯＮＴは、図６（Ｂ）の共線図に示すように、動力断続機構ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ２を結合する（モータジェネレータＭＧ２のトルクを加える）回転要素を、モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍｇ２を変化させることなく、リングギアＲＧ２とキャリアＣＲ１の間で切り替えることができる。これによって、中変速比モードと小変速比モードとの間の切り替えをモータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍｇ２を変化させないように行うことができる。ここでの回転要素の切り替えの際には、切り替え前の回転要素の結合を解除してから切り替え後の回転要素の結合を行ってもよいし、切り替え後の回転要素の結合を行ってから切り替え前の回転要素の結合を解除してもよい。また、ここでの同期ギアＳＹＧ２については、キャリアＣＲ１と伝達ギアＴＲＧ４との間に設ける代わりに、リングギアＲＧ２と伝達ギアＴＲＧ２との間に設けることもできる。このように、動力断続機構ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ２を結合する回転要素をリングギアＲＧ２とキャリアＣＲ１の間で切り替えるときには、モータジェネレータＭＧ２が同期ギアＳＹＧ２を介して切り替え前の回転要素または切り替え後の回転要素に結合される。

変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が（Ｚ３＋Ｚ４）／（Ｚ１＋Ｚ２）より小さく、小変速比モードを選択するときは、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ１により変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ３を結合するとともに、動力断続機構ＣＬＴ２により変換ギアＴＲＧ１２と伝達ギアＴＲＧ４を結合する。この結合によって、図６（Ｃ）の共線図に示すように、モータジェネレータＭＧ１をキャリアＣＲ２に結合することができるとともに、モータジェネレータＭＧ２を同期ギアＳＹＧ２を介してキャリアＣＲ１に結合することができる。したがって、小変速比モードを実行することができ、モータジェネレータＭＧ１のトルクをキャリアＣＲ２に加えるとともに、モータジェネレータＭＧ２のトルクを同期ギアＳＹＧ２を介してキャリアＣＲ１に加えることができる。

「実施形態の他の動作」
次に、車両（出力用ギアＯＵＴの回転）が停止している状態でエンジンＥＮＧを始動する場合の動作について説明する。その場合、コントローラＣＯＮＴは、図７（Ａ）の共線図に示すように、動力断続機構ＣＬＴ１により変換ギアＴＲＧ１１（モータジェネレータＭＧ１）と伝達ギアＴＲＧ１（出力用ギアＯＵＴ）を結合するとともに、動力断続機構ＣＬＴ２により変換ギアＴＲＧ１２（モータジェネレータＭＧ２）と伝達ギアＴＲＧ２（リングギアＲＧ２）を結合する。その状態で、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ２のトルク（図７（Ａ）の共線図の矢印に示す方向）によりリングギアＲＧ２を逆転方向に回転駆動する。それとともに、コントローラＣＯＮＴは、リングギアＲＧ２に作用するモータジェネレータＭＧ２からのトルクに対する反力（図７（Ａ）の共線図の矢印に示す方向）を、モータジェネレータＭＧ１から出力用ギアＯＵＴに作用させる。これによって、エンジンＥＮＧのクランキングを行う。なお、動力断続機構ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ２とキャリアＣＲ１を結合し、モータジェネレータＭＧ２のトルクによりキャリアＣＲ１を逆転方向に回転駆動することによってもエンジンＥＮＧを始動することができる。ただし、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を出力用ギアＯＵＴ及びリングギアＲＧ２にそれぞれ結合した状態でエンジンＥＮＧを始動した方が、エンジンＥＮＧの始動後に速やかに大変速比モードに移行することができる。

エンジンＥＮＧの始動後に停止状態の車両を前進（出力用ギアＯＵＴを正転駆動）させるときは、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ２によりリングギアＲＧ２の回転（逆転方向）を停止させる方向のトルク（図７（Ｂ）の共線図の矢印に示す方向）を加えるとともに、モータジェネレータＭＧ１により出力用ギアＯＵＴを正転駆動する方向のトルク（図７（Ｂ）の共線図の矢印に示す方向）を加える。図７（Ｂ）の共線図に示すように、出力用ギアＯＵＴが正転方向に回転（車両が前進）したら、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ２を回生運転するとともにモータジェネレータＭＧ１を力行運転することで、モータジェネレータＭＧ２からモータジェネレータＭＧ１への電気パスを行う。

また、本実施形態に係る動力出力システムにおいては、エンジンＥＮＧが停止している状態でモータジェネレータの動力により車両を駆動する（出力用ギアＯＵＴを回転駆動する）ＥＶ走行を行うこともできる。このＥＶ走行により停止状態の車両を前進（出力用ギアＯＵＴを正転駆動）させる場合は、コントローラＣＯＮＴは、図７（Ｃ）の共線図に示すように、動力断続機構ＣＬＴ１により変換ギアＴＲＧ１１（モータジェネレータＭＧ１）と伝達ギアＴＲＧ１（出力用ギアＯＵＴ）を結合するとともに、動力断続機構ＣＬＴ２により変換ギアＴＲＧ１２（モータジェネレータＭＧ２）と伝達ギアＴＲＧ４（キャリアＣＲ１）を結合する。その状態で、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ１のトルク（図７（Ｃ）の共線図の矢印に示す方向）により出力用ギアＯＵＴを正転方向に回転駆動する。それとともに、コントローラＣＯＮＴは、出力用ギアＯＵＴに作用するモータジェネレータＭＧ１からのトルクに対する反力（図７（Ｃ）の共線図の矢印に示す方向）を、モータジェネレータＭＧ２からキャリアＣＲ１に作用させる。これによって、車両を発進させる。

ＥＶ走行により車両が走行している状態（出力用ギアＯＵＴが正転駆動している状態）でエンジンＥＮＧを始動するときは、コントローラＣＯＮＴは、図７（Ｃ）の共線図に示す状態から、モータジェネレータＭＧ２によりリングギアＲＧ２の回転を逆転させる方向のトルク（図８（Ａ）の共線図の矢印に示す方向）を増大させることで、エンジンＥＮＧのクランキングを行う。図８（Ａ）の共線図に示すように、エンジンＥＮＧの始動後に変換ギアＴＲＧ１２の回転が伝達ギアＴＲＧ２の回転と同期したら（キャリアＣＲ２の回転が停止したら）、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ２を結合する回転要素をキャリアＣＲ１からリングギアＲＧ２に切り替えることで、大変速比モードに移行する。

また、本実施形態に係る動力出力システムにおいては、各変速比モードでモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の両方を回生運転することで、車両（負荷）の運動エネルギーを回生する回生制動を実行することもできる。例えば図８（Ｂ）の共線図に示す小変速比モードにおいて、車両の運動エネルギーを回生するとき（回生制動時）には、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２によりキャリアＣＲ２，ＣＲ１にそれぞれ結合されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の両方を回生運転するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクをそれぞれ制御する。ここでは、コントローラＣＯＮＴは、キャリアＣＲ１，ＣＲ２に作用するトルクＴｃｒ１，Ｔｃｒ２（図８（Ｂ）の共線図の矢印に示す方向）が以下の（１）式を満たすように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクをそれぞれ制御する。

Ｔｃｒ１＝（Ｚ１＋Ｚ２）／（Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ３）×Ｔｃｒ２ （１）

小変速比モードにおいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回生運転によりキャリアＣＲ２の回転が停止しても回生制動を続ける場合は、コントローラＣＯＮＴは、図８（Ｃ）の共線図に示すように、動力断続機構ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ２を結合する回転要素をキャリアＣＲ１からリングギアＲＧ２に切り替えることで、中変速比モードに移行する。そして、キャリアＣＲ２及びリングギアＲＧ２にそれぞれ結合されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の両方を回生運転するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクをそれぞれ制御する。さらに、中変速比モードにおいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回生運転によりリングギアＲＧ２の回転が停止しても回生制動を続ける場合は、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１を結合する回転要素をキャリアＣＲ２から出力用ギアＯＵＴ（サンギアＳＧ３）に切り替えることで、大変速比モードに移行する。このように、コントローラＣＯＮＴは、回生制動の実行時に、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ結合する回転要素の組み合わせを変更する。

そして、本実施形態に係る動力出力システムにおいては、各変速比モードでモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の両方を力行運転することで、エンジンＥＮＧの動力による車両（負荷）の駆動をアシストすることができる。例えば小変速比モードにおいて、車両の駆動をアシストするときには、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２によりキャリアＣＲ２，ＣＲ１にそれぞれ結合されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の両方を力行運転するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクをそれぞれ制御する。

さらに、コントローラＣＯＮＴは、各変速比モードでモータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２の間で電気パスを行うときに、回生運転中のモータジェネレータの発電電力と力行運転中のモータジェネレータの駆動動力が等しくなるようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を行うことで、出力用ギアＯＵＴに伝達された動力が、動力損失を無視すると、エンジンＥＮＧの動力に等しくなる。また、コントローラＣＯＮＴは、回生運転中のモータジェネレータの発電電力が力行運転中のモータジェネレータの駆動動力より大きくなるようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を行うことで、回生運転中のモータジェネレータの発電をエンジンＥＮＧの動力により行うことができる。一方、コントローラＣＯＮＴは、力行運転中のモータジェネレータの駆動動力が回生運転中のモータジェネレータの発電電力より大きくなるようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を行うことで、負荷（車両）の駆動を力行運転中のモータジェネレータの駆動動力によりアシストすることができる。以上のことから、コントローラＣＯＮＴは、各変速比モードにおいて、エンジン制御信号ＣＳ＿ＥＮＧによりエンジンＥＮＧの動力が高効率運転可能な所定値になるようにエンジンＥＮＧの運転状態を制御するとともに、負荷（車両）の要求動力とエンジンＥＮＧの動力との偏差をモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動力により補償することができる。

また、本実施形態に係る動力出力システムにおいては、車両が走行している状態（出力用ギアＯＵＴが正転駆動している状態）で、エンジンＥＮＧを停止するとともにエンジンＥＮＧを再始動することもできる。例えば図９（Ａ）の共線図に示す小変速比モードにおいて、コントローラＣＯＮＴは、運転状態のエンジンＥＮＧを停止した後は、回転拘束機構ＬＣＫへの回転拘束制御信号ＣＳ＿ＬＣＫによりエンジンＥＮＧの回転をロックする。その状態で、コントローラＣＯＮＴは、キャリアＣＲ２に結合されたモータジェネレータＭＧ１のトルク（図９（Ａ）の共線図の矢印に示す方向）を制御することで、モータジェネレータＭＧ１の動力により出力用ギアＯＵＴを回転駆動する。あるいは、キャリアＣＲ１に結合されたモータジェネレータＭＧ２のトルクを制御することで、モータジェネレータＭＧ２の動力により出力用ギアＯＵＴを回転駆動する。すなわち、ＥＶ走行により車両を駆動する。なお、コントローラＣＯＮＴは、回転拘束機構ＬＣＫによりエンジンＥＮＧの回転をロックする代わりに、キャリアＣＲ２に作用するモータジェネレータＭＧ１からのトルクに対する反力（図９（Ｂ）の共線図の矢印に示す方向）を、モータジェネレータＭＧ２からキャリアＣＲ１に作用させることもできる。

小変速比モードにおいてエンジンＥＮＧを停止した後にエンジンＥＮＧを再始動する場合は、コントローラＣＯＮＴは、回転拘束機構ＬＣＫによるエンジンＥＮＧの回転のロックを解除する。そして、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ２によりキャリアＣＲ１の回転を逆転させる方向のトルク（図９（Ｃ）の共線図の矢印に示す方向）を加える。それとともに、コントローラＣＯＮＴは、キャリアＣＲ１に作用するモータジェネレータＭＧ２からのトルクに対する反力（図９（Ｃ）の共線図の矢印に示す方向）を、モータジェネレータＭＧ１からキャリアＣＲ２に作用させる。これによって、エンジンＥＮＧのクランキングを行う。

また、車両を後退（出力用ギアＯＵＴを逆転駆動）させるときは、コントローラＣＯＮＴは、図１０（Ａ）の共線図に示すように、動力断続機構ＣＬＴ１により変換ギアＴＲＧ１１（モータジェネレータＭＧ１）と伝達ギアＴＲＧ１（出力用ギアＯＵＴ）を結合するとともに、動力断続機構ＣＬＴ２により変換ギアＴＲＧ１２（モータジェネレータＭＧ２）と伝達ギアＴＲＧ４（キャリアＣＲ１）を結合する。その状態で、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ１のトルク（図１０（Ａ）の共線図の矢印に示す方向）により出力用ギアＯＵＴを逆転方向に回転駆動する。それとともに、コントローラＣＯＮＴは、出力用ギアＯＵＴに作用するモータジェネレータＭＧ１からのトルクに対する反力（図１０（Ａ）の共線図の矢印に示す方向）を、モータジェネレータＭＧ２からキャリアＣＲ１に作用させる。これによって、車両を後退させる。

車両が後退している状態（出力用ギアＯＵＴが逆転駆動している状態）でエンジンＥＮＧを始動するときは、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ２によりキャリアＣＲ１の回転速度（逆転方向）を増大させる方向のトルク（図１０（Ｂ）の共線図の矢印に示す方向）を加える。それとともに、コントローラＣＯＮＴは、キャリアＣＲ１に作用するモータジェネレータＭＧ２からのトルクに対する反力（図１０（Ｂ）の共線図の矢印に示す方向）を、モータジェネレータＭＧ１から出力用ギアＯＵＴに作用させる。これによって、エンジンＥＮＧのクランキングを行う。

以上説明したように、本実施形態においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを加える変速機構ＳＧＭの回転要素の組み合わせを変更する、すなわち変速比モードを切り替えることで、変速比を広範囲に変化させても、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間の動力パス（電気パス）の増大を抑えることができる。さらに、変速比モードを切り替えることで、エンジンＥＮＧから出力用ギアＯＵＴに直接伝達される駆動力（エンジン直達駆動力）を変化させることもできる。そのため、例えば出力用ギアＯＵＴに大きいトルクが要求される場合でも、エンジン直達駆動力を増大させることで、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間の動力パスの増大を抑えることができる。このように、本実施形態によれば、変速比を広範囲に変化させてもモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間の電気パスによる動力損失を低減することができるので、変速比の可変範囲を広げることができるとともに動力伝達効率を向上させることができる。そして、変速比モードを切り替えるときでも、エンジンＥＮＧと出力用ギアＯＵＴとの間における動力伝達状態が維持されるため、出力用ギアＯＵＴへのトルク抜けを防止することができる。さらに、各変速比モードにおいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを制御することで、ＣＶＴ機能を実現することができるので、優れた変速フィールを実現することができる。さらに、油圧を用いることなく変速比モードを切り替えることができるので、油圧の損失による効率低下を抑止することができる。

そして、本実施形態においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の一方を結合する変速機構ＳＧＭの回転要素を切り替えて変速比モードを切り替えるときに、切り替え前の回転要素が正転方向に回転する場合は逆転方向に回転する回転要素に切り替え、切り替え前の回転要素が逆転方向に回転する場合は正転方向に回転する回転要素に切り替える。この切り替えによって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力を抑えることができ、エンジン出力に対するモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力負担分を低減することができる。したがって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間の電気パスをさらに低減することができ、動力伝達効率をさらに向上させることができる。

また、変速比モードを切り替えるときには、結合する変速機構ＳＧＭの回転要素を切り替える方であるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の一方のトルクを略０に制御することで、回転要素の切り替えによるトルク変動を抑えることができ、回転要素の切り替え時のショックを抑えることができる。さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の他方のトルクが加えられた変速機構ＳＧＭの回転要素の回転が略停止するときに変速比モードを切り替えることで、回転要素の切り替え時点におけるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間の電気パスを略０にすることができる。

また、動力断続機構ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１を結合する変速機構ＳＧＭの回転要素を切り替えるときには、モータジェネレータＭＧ１が同期ギアＳＹＧ１を介して切り替え前の回転要素または切り替え後の回転要素に結合される。この同期ギアＳＹＧ１によって、モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎｍｇ１を変化させることなくモータジェネレータＭＧ１を結合する回転要素を切り替えることができる。さらに、回転方向を反転させるためのアイドラギアを同期ギアＳＹＧ１に用いることで、モータジェネレータＭＧ１を結合する回転要素を互いに逆方向に回転する回転要素間で切り替えることができる。同様に、動力断続機構ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ２を結合する変速機構ＳＧＭの回転要素を切り替えるときには、モータジェネレータＭＧ２が同期ギアＳＹＧ２を介して切り替え前の回転要素または切り替え後の回転要素に結合される。この同期ギアＳＹＧ２によって、モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍｇ２を変化させることなくモータジェネレータＭＧ２を結合する回転要素を切り替えることができる。さらに、回転方向を反転させるためのアイドラギアを同期ギアＳＹＧ２に用いることで、モータジェネレータＭＧ２を結合する回転要素を互いに逆方向に回転する回転要素間で切り替えることができる。したがって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を結合する変速機構ＳＧＭの回転要素を速やかに切り替えることができ、変速比モードの切り替えを速やかに行うことができる。

また、本実施形態では、各変速比モードにおいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の一方を逆転方向に回転する変速機構ＳＧＭの回転要素に結合した状態で回生運転するとともに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の他方を正転方向に回転する変速機構ＳＧＭの回転要素に結合した状態で力行運転することで、動力循環の発生を抑止することができる。したがって、動力循環による動力伝達効率の低下を抑止することができる。

また、本実施形態では、各変速比モードにおいてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の両方を回生運転することで、負荷（車両）の運動エネルギーを回生する回生制動を行うことができる。さらに、回生制動の実行の際には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の一方を結合する変速機構ＳＧＭの回転要素を切り替えて変速比モードを切り替えることで、回生制動の実行を持続することができるので、負荷（車両）の運動エネルギーを効率よく回生することができる。

ここで、本実施形態におけるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作の一例を、従来（特許文献２のハイブリッド車両）と比較して図１１に示す。ここで、図１１は、上から順に、速度比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）に対するモータジェネレータ出力／エンジン出力の特性、速度比に対するモータジェネレータトルク／エンジントルクの特性、及び速度比に対するモータジェネレータ回転速度／エンジン回転速度の特性を示す図である。従来（特許文献２）においては、図１１に示すように、速度比が電気パスが０となる値から減少するとともに、電気パスが増大する。さらに、速度比が電気パスが０となる値から増大するとともに、電気パスが増大し、且つ動力循環も発生する。これに対して本実施形態（本機構）においては、図１１に示すように、幅広い速度比の範囲でエンジン出力に対するモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力負担分を低減することができ、電気パスを低減することができる。さらに、速度比が大きい領域での動力循環も抑止することができる。

また、本実施形態に係る動力出力システムによる車両の走行性能曲線の一例を、従来（特許文献２）と比較して図１２に示す。図１２に示すように、本実施形態（本機構）においては、変速比モードを切り替えることで、エンジン直達駆動力を変化させることができる。そして、高速定常走行領域（図１２の破線で囲まれた領域）において動力循環を回避することができ、動力伝達効率を向上させることができる。

次に、本実施形態の他の構成例について説明する。

「モータジェネレータ同士を結合可能な構成例」
図１３に示す構成例においては、図１に示す構成例と比較して、変換ギアＴＲＧ１１と変換ギアＴＲＧ１２との結合状態を切り替えることで両者間における動力の断続を行う動力断続機構ＣＬＴ３が設けられている。動力断続機構ＣＬＴ３により変換ギアＴＲＧ１１と変換ギアＴＲＧ１２が結合されたときは、モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２が結合される。ここでの動力断続機構ＣＬＴ３は、例えば噛合クラッチ（ドッグクラッチ）やシンクロメッシュ（同期噛合機構）により構成することができ、動力断続機構ＣＬＴ３による結合及びその解除（動力の断続）は、例えばコントローラＣＯＮＴからの動力断続制御信号ＣＳ＿ＣＬＴ３による電磁アクチュエータ（図示せず）の駆動制御により行うことができる。また、動力断続機構ＣＬＴ１は、モータジェネレータＭＧ１を出力用ギアＯＵＴとキャリアＣＲ２の両方に結合することが可能であり、動力断続機構ＣＬＴ２は、モータジェネレータＭＧ２をリングギアＲＧ２とキャリアＣＲ１の両方に結合することが可能である。その他の構成については、図１に示す構成例と同様である。

図１３に示す構成例においては、以下に説明するように、ＣＶＴ機能を有するだけでなく１速ギアから４速ギアの４段の固定変速比を選択することもできる。

動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を出力用ギアＯＵＴ及びリングギアＲＧ２にそれぞれ結合した大変速比モードにおいて、変換ギアＴＲＧ１１の回転と変換ギアＴＲＧ１２の回転が同期したときは、コントローラＣＯＮＴは、図１４（Ａ）の共線図に示すように、動力断続機構ＣＬＴ３によりモータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２を結合する。この結合によって、モータジェネレータＭＧ１を回転速度の異なる出力用ギアＯＵＴとリングギアＲＧ２の両方に結合することで、１速ギアを選択することができる。そして、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２がトルクを発生していなくても、変速比を１速ギアに固定することができる。なお、大変速比モードにおいて変換ギアＴＲＧ１１の回転と変換ギアＴＲＧ１２の回転が同期したか否かについては、エンジンＥＮＧの回転速度Ｎｅ及び出力用ギアＯＵＴの回転速度Ｎｏｕｔから判定することができる。また、図１４（Ａ）の共線図において、回転速度が０となる点が１速ギアの等価支点となる。

また、リングギアＲＧ２の回転が停止したときは、変換ギアＴＲＧ１１の回転が伝達ギアＴＲＧ１の回転及び伝達ギアＴＲＧ３の回転の両方と同期する。このときに、コントローラＣＯＮＴは、図１４（Ｂ）の共線図に示すように、動力断続機構ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１を同期ギアＳＹＧ１を介して出力用ギアＯＵＴに結合するとともにキャリアＣＲ２にも結合する。このように、モータジェネレータＭＧ１を回転速度の異なる出力用ギアＯＵＴとキャリアＣＲ２の両方に結合することで、２速ギアを選択することができる。そして、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２がトルクを発生していなくても、変速比を２速ギアに固定することができる。なお、図１４（Ｂ）の共線図において、回転速度が０となる点（リングギアＲＧ２）が２速ギアの等価支点となる。

また、キャリアＣＲ２の回転が停止したときは、変換ギアＴＲＧ１２の回転が伝達ギアＴＲＧ２の回転及び伝達ギアＴＲＧ４の回転の両方と同期する。このときに、コントローラＣＯＮＴは、図１５（Ａ）の共線図に示すように、動力断続機構ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ２をリングギアＲＧ２に結合するとともに同期ギアＳＹＧ２を介してキャリアＣＲ１にも結合する。このように、モータジェネレータＭＧ２を回転速度の異なるリングギアＲＧ２とキャリアＣＲ１の両方に結合することで、３速ギアを選択することができる。そして、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２がトルクを発生していなくても、変速比を３速ギアに固定することができる。なお、図１５（Ａ）の共線図において、回転速度が０となる点（キャリアＣＲ２）が３速ギアの等価支点となる。

また、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をキャリアＣＲ２及びキャリアＣＲ１にそれぞれ結合した小変速比モードにおいて、変換ギアＴＲＧ１１の回転と変換ギアＴＲＧ１２の回転が同期したときは、コントローラＣＯＮＴは、図１５（Ｂ）の共線図に示すように、動力断続機構ＣＬＴ３によりモータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２を結合する。この結合によって、モータジェネレータＭＧ２を回転速度の異なるキャリアＣＲ１とキャリアＣＲ２の両方に結合することで、４速ギアを選択することができる。そして、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２がトルクを発生していなくても、変速比を４速ギアに固定することができる。なお、小変速比モードにおいて変換ギアＴＲＧ１１の回転と変換ギアＴＲＧ１２の回転が同期したか否かについては、エンジンＥＮＧの回転速度Ｎｅ及び出力用ギアＯＵＴの回転速度Ｎｏｕｔから判定することができる。また、また、図１５（Ｂ）の共線図において、回転速度が０となる点が４速ギアの等価支点となる。なお、その他の動作については、図１に示す構成例の場合と同様である。

以上の動作により１速ギアから４速ギアのいずれかの固定変速段を選択したときは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２がトルクを発生していなくても変速比を固定することができるので、モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２の間における動力パス（電気パス）をなくすことができる。したがって、動力伝達効率をさらに向上させることができる。なお、２速ギア及び３速ギアについては、動力断続機構ＣＬＴ３による結合を行わなくても選択可能であるため、図１に示す構成例においても、２速ギア及び３速ギアの固定変速段を選択することができる。

「モータジェネレータを追加した構成例」
また、図１６に示す構成例においては、図１に示す構成例と比較して、回転拘束機構ＬＣＫが省略されており、力行運転及び回生運転が可能なモータジェネレータＭＧ３が出力用ギアＯＵＴに結合されていることで、出力用ギアＯＵＴにモータジェネレータＭＧ３のトルクを加えることが可能である。その他の構成については、図１に示す構成例と同様である。

図１６に示す構成例においては、コントローラＣＯＮＴは、モータ制御信号ＣＳ＿ＭＧ３によりモータジェネレータＭＧ３のトルクを制御することで、出力用ギアＯＵＴのトルクを直接制御することができる。例えば小変速比モードにおいてエンジンＥＮＧを停止した後は、モータジェネレータＭＧ３のトルク（図１７（Ａ）の共線図の矢印に示す方向）を制御することで車両の走行制御を行う。その際には、モータジェネレータＭＧ３により出力用ギアＯＵＴに直接トルクを加えているため、エンジンＥＮＧに反力を作用させる必要がない。したがって、エンジンＥＮＧの回転をロックする必要や、モータジェネレータＭＧ２からキャリアＣＲ１に反力を作用させる必要がない。

さらに、図１６に示す構成例においては、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ３を回生運転することで、車両（負荷）の運動エネルギーを回生する回生制動を実行することもできる。例えば図１７（Ｂ）の共線図に示す小変速比モードにおいては、モータジェネレータＭＧ３を回生運転することで、キャリアＣＲ２，ＣＲ１にそれぞれ結合されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を回生運転することなく、車両（負荷）の運動エネルギーを直接回生することができる。したがって、車両（負荷）の運動エネルギーを効率よく回生することができる。さらに、回生制動時に、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の協調制御が不要となる。その他に、コントローラＣＯＮＴは、図１に示す構成例で説明した各動作においても、モータジェネレータＭＧ３により出力用ギアＯＵＴのトルクを直接制御することで、車両（負荷）の駆動力または制動力の補助を行うことができる。なお、その他の動作については、図１に示す構成例の場合と同様である。

「電気パスを行う時点で変速比モードを切り替える構成例」
また、以上の説明においては、キャリアＣＲ２の回転が停止したときに、動力断続機構ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ２を結合する回転要素を、リングギアＲＧ２とキャリアＣＲ１の間で切り替える場合について説明した。ただし、本実施形態においては、キャリアＣＲ２が回転しているときに、動力断続機構ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ２を結合する回転要素を、リングギアＲＧ２とキャリアＣＲ１の間で切り替えることもできる。例えばキャリアＣＲ２が逆転方向に回転するときに変換ギアＴＲＧ１２の回転が伝達ギアＴＲＧ２の回転及び伝達ギアＴＲＧ４の回転の両方と同期するように、同期ギアＳＹＧ２による変換比（ギア比）を設定した場合を考える。その場合は、コントローラＣＯＮＴは、図１８の共線図に示すように、キャリアＣＲ２が逆転方向に回転するときに、動力断続機構ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ２を結合する回転要素を、モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍｇ２を変化させることなく、リングギアＲＧ２とキャリアＣＲ１の間で切り替えることができる。これによって、中変速比モードと小変速比モードとの間の切り替えを行うことができる。この場合は、図１９に示すように、同期ギアＳＹＧ２による変換比（ギア比）の設定により、モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍｇ２とエンジンＥＮＧの回転速度Ｎｅの比（Ｎｍｇ２／Ｎｅ）が所定範囲内（例えば−３〜３）に制限されるように、変速比モードを切り替えることができる。ここで、図１９は、上から順に、速度比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）に対するモータジェネレータ出力／エンジン出力の特性、速度比に対するモータジェネレータトルク／エンジントルクの特性、及び速度比に対するモータジェネレータ回転速度／エンジン回転速度の特性を示す図である。ただし、この場合は、図１９に示すように、中変速比モードと小変速比モードの切り替え時点において、モータジェネレータＭＧ２のトルクが０でなく、モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２の間の電気パスが０でないため、回転要素の切り替えによるトルク変動が僅かながら発生する。さらに、本実施形態においては、リングギアＲＧ２が回転しているときに、動力断続機構ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１を結合する回転要素を、サンギアＳＧ３とキャリアＣＲ２の間で切り替えることもできる。この場合は、同期ギアＳＹＧ１による変換比（ギア比）の設定により、モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎｍｇ１とエンジンＥＮＧの回転速度Ｎｅの比（Ｎｍｇ１／Ｎｅ）が所定範囲内に制限されるように、変速比モードを切り替えることができる。ここでの同期ギアＳＹＧ１，ＳＹＧ２については、例えば平歯車で構成することができるので、各変速比モードの設計自由度を高めることができる。

「変速機構の他の構成例」
また、図２０に示す構成例では、図１に示す構成例と比較して、変速機構ＳＧＭにおいて、サンギアＳＧ１とキャリアＣＲ１とリングギアＲＧ１を回転要素として有する遊星歯車が省略されている。すなわち、変速機構ＳＧＭは、シングルピニオン遊星歯車とダブルピニオン遊星歯車とがキャリア及びリングギアを共用化した構成でサンギアＳＧ２，ＳＧ３とキャリアＣＲ２とリングギアＲＧ２を回転要素として含むラビニヨ型遊星歯車を備えている。このラビニヨ型遊星歯車も、サンギアＳＧ３、リングギアＲＧ２、キャリアＣＲ２、及びサンギアＳＧ２の４つの回転要素の回転速度が図２１の共線図に示す共線関係にあり、且つ２自由度の回転自由度を有する。図２０に示す構成例では、リングギアＲＧ２及びキャリアＣＲ２が共線図上でサンギアＳＧ３とサンギアＳＧ２の間に配置されるようにラビニヨ型遊星歯車の各回転要素が組み合わされている。そして、サンギアＳＧ２が同期ギアＳＹＧ２を介して伝達ギアＴＲＧ４と噛み合っている。そのため、動力断続機構ＣＬＴ２により変換ギアＴＲＧ１２と伝達ギアＴＲＧ４が結合されたときは、モータジェネレータＭＧ２とエンジンＥＮＧ（サンギアＳＧ２）が同期ギアＳＹＧ２を介して結合される。その他の構成については、図１に示す構成例と同様である。

図２０に示す構成例において、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をキャリアＣＲ２及びリングギアＲＧ２にそれぞれ結合した中変速比モードでキャリアＣＲ２の回転が停止したときには、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ２を結合する変速機構ＳＧＭの回転要素を正転方向に回転するリングギアＲＧ２から切り替える。ここでは、モータジェネレータＭＧ２を結合する回転要素を逆転方向に回転するサンギアＳＧ２に切り替えることで小変速比モードに移行する。小変速比モードの移行後にキャリアＣＲ２が正転方向に回転したら、コントローラＣＯＮＴは、サンギアＳＧ２に結合されたモータジェネレータＭＧ２を回生運転するとともにキャリアＣＲ２に結合されたモータジェネレータＭＧ１を力行運転するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク（図２１の共線図の矢印に示す方向）をそれぞれ制御する。これによって、モータジェネレータＭＧ２からモータジェネレータＭＧ１への電気パスを行う。このように、図２０に示す構成例の小変速比モードにおいては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクは、キャリアＣＲ２及びサンギアＳＧ２にそれぞれ加えられる。一方、小変速比モードでキャリアＣＲ２の回転が停止したときには、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ２によりモータジェネレータＭＧ２を結合する回転要素を逆転方向に回転するサンギアＳＧ２から正転方向に回転するリングギアＲＧ２に切り替えることで中変速比モードに移行する。中変速比モードの移行後にキャリアＣＲ２が逆転方向に回転したら、コントローラＣＯＮＴは、キャリアＣＲ２に結合されたモータジェネレータＭＧ１を回生運転するとともにリングギアＲＧ２に結合されたモータジェネレータＭＧ２を力行運転することで、モータジェネレータＭＧ１からモータジェネレータＭＧ２への電気パスを行う。なお、その他の動作については、図１に示す構成例の場合と同様である。

また、図２２に示す構成例の変速機構ＳＧＭにおいては、サンギアＳＧ１とサンギアＳＧ３が結合されており、リングギアＲＧ１とサンギアＳＧ２が結合されている。そして、サンギアＳＧ１，ＳＧ３がエンジンＥＮＧの出力軸と結合されており、リングギアＲＧ１から動力が出力される。この変速機構ＳＧＭも、リングギアＲＧ１、キャリアＣＲ１、キャリアＣＲ２、リングギアＲＧ２、及びサンギアＳＧ１の５つの回転要素の回転速度が図２３の共線図に示す共線関係にあり、且つ２自由度の回転自由度を有する。そして、キャリアＣＲ１，ＣＲ２及びリングギアＲＧ２が共線図上でリングギアＲＧ１とサンギアＳＧ１の間に配置されるように変速機構ＳＧＭの各回転要素が組み合わされている。なお、図２２に示す構成例は、ＦＦ（フロントエンジンフロントドライブ）車に適している。

さらに、各回転要素の回転速度が共線関係にある２自由度の遊星歯車機構（変速機構ＳＧＭ）については、以上に説明した遊星歯車機構の他にも、複数の遊星歯車を組み合わせた様々な構成を採り得ることができる。例えば遊星歯車機構を２つの遊星歯車を組み合わせて構成する場合は、一方の遊星歯車における２つの回転要素が他方の遊星歯車における２つの回転要素とそれぞれ結合されていることによっても、４つの回転要素の回転速度が共線関係にある２自由度の遊星歯車機構を得ることができる。さらに、４つ以上の遊星歯車の組み合わせにより、６つ以上の回転要素の回転速度が共線関係にある２自由度の遊星歯車機構を得ることもできる。このように、本実施形態の遊星歯車機構（変速機構ＳＧＭ）については、遊星歯車機構が２自由度の回転自由度を有するように、各遊星歯車の回転要素のいずれかが他の遊星歯車の回転要素のいずれかと結合または共用化された構成を採り得ることができる。

さらに、本実施形態においては、変速機構ＳＧＭを１つの遊星歯車で構成することもできる。図２４に示す構成例においては、変速機構ＳＧＭは、サンギアＳＧ１とキャリアＣＲ１とリングギアＲＧ１を回転要素として含む遊星歯車を備えている。この遊星歯車も、リングギアＲＧ１、キャリアＣＲ１、及びサンギアＳＧ１の３つの回転要素の回転速度が図２５の共線図に示す共線関係にあり、且つ２自由度の回転自由度を有する。そして、キャリアＣＲ１が共線図上でリングギアＲＧ１とサンギアＳＧ１の間に配置されるように変速機構ＳＧＭの各回転要素が組み合わされている。ただし、図２５の共線図において、Ｚ１，Ｚ２は、サンギアＳＧ１とリングギアＲＧ１の歯数から求まる定数である。サンギアＳＧ１がエンジンＥＮＧと結合されており、キャリアＣＲ１がモータジェネレータＭＧ２と結合されており、リングギアＲＧ１が出力用ギアＯＵＴと結合されている。そして、変速機構ＳＧＭは、キャリアＣＲ１にモータジェネレータＭＧ２のトルクが加えられた状態で、サンギアＳＧ１に入力されたエンジンＥＮＧからの動力を変速して出力用ギアＯＵＴから出力することができる。また、エンジンＥＮＧが伝達ギアＴＲＧ２と結合されており、モータジェネレータＭＧ１が変換ギアＴＲＧ１１と結合されており、出力用ギアＯＵＴが同期ギアＳＹＧ１を介して伝達ギアＴＲＧ１と結合されている。動力断続機構ＣＬＴ１により変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ１が結合されたときは、モータジェネレータＭＧ１と出力用ギアＯＵＴが同期ギアＳＹＧ１を介して結合され、モータジェネレータＭＧ１のトルクが同期ギアＳＹＧ１を介して出力用ギアＯＵＴに加わる。ここでの同期ギアＳＹＧ１も、モータジェネレータＭＧ１のトルクを加える方向を反転させるためのアイドラギアとして構成される。一方、動力断続機構ＣＬＴ１により変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ２が結合されたときは、モータジェネレータＭＧ１とエンジンＥＮＧ（サンギアＳＧ１）が結合され、モータジェネレータＭＧ１のトルクがサンギアＳＧ１に加わる。

図２４に示す構成例において、サンギアＳＧ１の回転速度（エンジンＥＮＧの回転速度Ｎｅ）とリングギアＲＧ１の回転速度（出力用ギアＯＵＴの回転速度Ｎｏｕｔ）の比である変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）がＺ２／Ｚ１より大きく、キャリアＣＲ１が逆転方向に回転する状態では、コントローラＣＯＮＴは、図２５（Ａ）の共線図に示すように、動力断続機構ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１を正転方向に回転する出力用ギアＯＵＴに結合する。そして、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ２を回生運転するとともにモータジェネレータＭＧ１を力行運転するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク（図２５（Ａ）の共線図の矢印に示す方向）を出力用ギアＯＵＴ及びキャリアＣＲ１にそれぞれ加える。これによって、モータジェネレータＭＧ２からモータジェネレータＭＧ１への電気パスを行う。さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを制御することで、ＣＶＴ機能を実現することができる。このように、動力断続機構ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１を出力用ギアＯＵＴに結合した状態を大変速比モードとする。

大変速比モードにおいて、変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）がＺ２／Ｚ１に等しくなると、モータジェネレータＭＧ２のトルクが加えられたキャリアＣＲ１の回転が停止する。このときは、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ１のトルクを０に制御することで、モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２の間の電気パスを０にすることができる。そして、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧ２のトルクを回転が停止した（あるいはほぼ停止した）キャリアＣＲ１に加えるとともにモータジェネレータＭＧ１のトルクを０（あるいは０に近い微少値）に制御した状態で、動力断続機構ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１を結合する回転要素を、正転方向に回転する出力用ギアＯＵＴから逆転方向に回転するサンギアＳＧ１に切り替える。なお、キャリアＣＲ１の回転が停止したか否かについては、エンジンＥＮＧの回転速度Ｎｅ及び出力用ギアＯＵＴの回転速度Ｎｏｕｔから判定することができる。

動力断続機構ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１を結合する回転要素を逆転方向に回転するサンギアＳＧ１に切り替えた状態から、変速比（Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）がＺ２／Ｚ１より小さくなると、図２５（Ｂ）の共線図に示すように、キャリアＣＲ１が正転方向に回転する。ここでは、コントローラＣＯＮＴは、逆転方向に回転するサンギアＳＧ１に結合されたモータジェネレータＭＧ１を回生運転するとともに正転方向に回転するキャリアＣＲ１に結合されたモータジェネレータＭＧ２を力行運転するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク（図２５（Ｂ）の共線図の矢印に示す方向）をそれぞれ制御する。これによって、モータジェネレータＭＧ１からモータジェネレータＭＧ２への電気パスを行う。この状態での変速比Ｔｏｕｔ／Ｔｅは、大変速比モードより小さい変速比が得られる。さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを制御することで、ＣＶＴ機能を実現することができる。このように、動力断続機構ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１をサンギアＳＧ１に結合した状態を小変速比モードとする。

また、出力用ギアＯＵＴと伝達ギアＴＲＧ１との間に設けられた同期ギアＳＹＧ１による変換比（ギア比）をＺ２／Ｚ１に設定することで、キャリアＣＲ１の回転が停止したときに、変換ギアＴＲＧ１１の回転を伝達ギアＴＲＧ１の回転及び伝達ギアＴＲＧ２の回転の両方と同期させることができる。したがって、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１を結合する（モータジェネレータＭＧ１のトルクを加える）回転要素を、モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎｍｇ１を変化させることなく、リングギアＲＧ１（出力用ギアＯＵＴ）とサンギアＳＧ１の間で切り替えることができる。これによって、大変速比モードと小変速比モードとの間の切り替えをモータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎｍｇ１を変化させないように行うことができる。ここでの回転要素の切り替えの際には、切り替え前の回転要素の結合を解除してから切り替え後の回転要素の結合を行ってもよいし、切り替え後の回転要素の結合を行ってから切り替え前の回転要素の結合を解除してもよい。また、ここでの同期ギアＳＹＧ１については、出力用ギアＯＵＴと伝達ギアＴＲＧ１との間に設ける代わりに、サンギアＳＧ１と伝達ギアＴＲＧ２との間に設けることもできる。このように、動力断続機構ＣＬＴ１によりモータジェネレータＭＧ１を結合する回転要素を出力用ギアＯＵＴとサンギアＳＧ１の間で切り替えるときには、モータジェネレータＭＧ１が同期ギアＳＹＧ１を介して切り替え前の回転要素または切り替え後の回転要素に結合される。

以上のように、図２４に示す構成例においては、モータジェネレータＭＧ１のトルクを加える変速機構ＳＧＭの回転要素を切り替えることで、エンジン直達駆動力を変化させることができるとともに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間の動力パス（電気パス）を低減することができる。さらに、モータジェネレータＭＧ１のトルクを加える変速機構ＳＧＭの回転要素を、モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎｍｇ１を変化させることなく速やかに切り替えることができる。なお、その他の動作については、図１に示す構成例の場合と同様である。

また、図２４に示す構成例においては、図１６に示す構成例と同様に、力行運転及び回生運転が可能なモータジェネレータを出力用ギアＯＵＴに結合することもできる。この場合は、このモータジェネレータのトルクを出力用ギアＯＵＴに加えることができ、コントローラＣＯＮＴは、このモータジェネレータの動力により車両を駆動することができる。さらに、コントローラＣＯＮＴは、このモータジェネレータを回生運転することで、車両（負荷）の運動エネルギーを回生する回生制動を実行することもできる。

また、図２４に示す構成例においては、エンジンＥＮＧの出力軸の回転を拘束することが可能な回転拘束機構を設けることもできる。この場合は、コントローラＣＯＮＴは、回転拘束機構によりエンジンＥＮＧの回転を拘束した状態でモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかの動力により車両（出力用ギアＯＵＴ）を駆動することができる。

また、図１，１３，１６，２０，２２に示す各構成例の説明においては、モータジェネレータＭＧ１を結合する変速機構ＳＧＭの回転要素とモータジェネレータＭＧ２を結合する変速機構ＳＧＭの回転要素の両方を切り替える場合について説明した。ただし、モータジェネレータＭＧ１を結合する変速機構ＳＧＭの回転要素とモータジェネレータＭＧ２を結合する変速機構ＳＧＭの回転要素のいずれか一方を切り替えることによっても、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを加える変速機構ＳＧＭの回転要素の組み合わせを変更することができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

実施形態に係る変速システムを備えた動力出力システムの概略構成を示す図である。 変速機構における各回転要素の回転速度を示す共線図である。 実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明する共線図である。 実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明する共線図である。 実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明する共線図である。 実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明する共線図である。 実施形態に係る動力出力システムの車両駆動動作を説明する共線図である。 実施形態に係る動力出力システムの車両駆動動作を説明する共線図である。 実施形態に係る動力出力システムの車両駆動動作を説明する共線図である。 実施形態に係る動力出力システムの車両駆動動作を説明する共線図である。 実施形態に係る動力出力システムにおけるモータジェネレータの動作を説明する図である。 実施形態に係る動力出力システムによる車両の走行性能曲線を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の変速動作を説明する共線図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の変速動作を説明する共線図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の車両駆動動作を説明する共線図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の変速動作を説明する共線図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の変速動作を説明する図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の変速動作を説明する共線図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 変速機構における各回転要素の回転速度を示す共線図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の変速動作を説明する共線図である。

符号の説明

ＣＬＴ１，ＣＬＴ２，ＣＬＴ３ 動力断続機構、ＣＯＮＴ コントローラ、ＣＲ１，ＣＲ２ キャリア、ＥＮＧ エンジン、ＬＣＫ 回転拘束機構、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３ モータジェネレータ、ＯＵＴ 出力用ギア、ＲＧ１，ＲＧ２ リングギア、ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３ サンギア、ＳＧＭ 変速機構、ＳＹＧ１，ＳＹＧ２ 同期ギア。

Claims (41)

1. 複数の変速用回転要素が共線図上で入力側回転要素と出力側回転要素の間に配置されるように入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素が組み合わされた機構であって、複数の変速用回転要素のいずれかにトルクが加えられた状態で入力側回転要素に入力されたエンジンからの動力を変速して出力側回転要素から出力可能な変速機構と、
   第１及び第２モータジェネレータのトルクを入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素の中のそれぞれ異なる回転要素に選択的に加えることが可能な切替機構と、
   切替機構により第１及び第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素の組み合わせを複数通りの組み合わせの中で変更しながら変速機構による変速動作を実行し、且つ該複数通りの組み合わせの中に第１及び第２モータジェネレータのトルクを２つの変速用回転要素にそれぞれ加える第１変速モードが含まれるように該回転要素の組み合わせを変更する制御装置と、
   を備えることを特徴とする変速システム。
2. 請求項１に記載の変速システムであって、
   変速機構は、複数の変速用回転要素のいずれかにトルクが加えられた状態で、出力側回転要素と逆回転する入力側回転要素に入力されたエンジンからの動力を変速して出力側回転要素から出力する機構であり、
   制御装置は、入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素の中の互いに逆回転する２つの回転要素に第１及び第２モータジェネレータのトルクをそれぞれ加えるように切替機構により第１及び第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素の組み合わせを複数通りの組み合わせの中で変更しながら変速機構による変速動作を実行し、且つ該複数通りの組み合わせの中に第１及び第２モータジェネレータのトルクを互いに逆回転する２つの変速用回転要素にそれぞれ加える第１変速モードが含まれるように該回転要素の組み合わせを変更することを特徴とする変速システム。
3. 請求項１または２に記載の変速システムであって、
   制御装置は、前記複数通りの組み合わせの中に第１及び第２モータジェネレータの一方のトルクを変速用回転要素に加え且つ第１及び第２モータジェネレータの他方のトルクを出力側回転要素に加える第２変速モードが含まれるように、前記回転要素の組み合わせを変更することを特徴とする変速システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１に記載の変速システムであって、
   制御装置は、前記複数通りの組み合わせの中に第１及び第２モータジェネレータの一方のトルクを変速用回転要素に加え且つ第１及び第２モータジェネレータの他方のトルクを入力側回転要素に加える第３変速モードが含まれるように、前記回転要素の組み合わせを変更することを特徴とする変速システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１に記載の変速システムであって、
   変速機構には３以上の変速用回転要素が設けられており、
   制御装置は、前記複数通りの組み合わせの中に第１及び第２モータジェネレータのトルクを前記第１変速モードと異なる組み合わせの２つの変速用回転要素にそれぞれ加える第４変速モードが含まれるように、前記回転要素の組み合わせを変更することを特徴とする変速システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１に記載の変速システムであって、
   切替機構は、第１モータジェネレータのトルクを加える回転要素を第１モータジェネレータの回転速度を変化させることなく変更することが可能であり、
   制御装置は、第１モータジェネレータのトルクを加える回転要素の変更により前記回転要素の組み合わせを変更するときには、第１モータジェネレータの回転速度を変化させないように第１モータジェネレータのトルクを加える回転要素を変更することを特徴とする変速システム。
7. 請求項６に記載の変速システムであって、
   第１モータジェネレータの回転速度を変化させることなく切替機構により第１モータジェネレータのトルクを加える回転要素を入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素の中の互いに逆回転する２つの第１変更用回転要素間で変更可能なように、第１モータジェネレータのトルクがその方向を反転させるための第１同期用回転要素を介して第１変更用回転要素のいずれかに加えられることを特徴とする変速システム。
8. 請求項７に記載の変速システムであって、
   第１同期用回転要素として第１モータジェネレータのトルクを加える方向を反転させるためのアイドラギアが設けられていることを特徴とする変速システム。
9. 請求項１〜８のいずれか１に記載の変速システムであって、
   切替機構は、第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素を第２モータジェネレータの回転速度を変化させることなく変更することが可能であり、
   制御装置は、第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素の変更により前記回転要素の組み合わせを変更するときには、第２モータジェネレータの回転速度を変化させないように第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素を変更することを特徴とする変速システム。
10. 請求項９に記載の変速システムであって、
    第２モータジェネレータの回転速度を変化させることなく切替機構により第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素を入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素の中の互いに逆回転する２つの第２変更用回転要素間で変更可能なように、第２モータジェネレータのトルクがその方向を反転させるための第２同期用回転要素を介して第２変更用回転要素のいずれかに加えられることを特徴とする変速システム。
11. 請求項１０に記載の変速システムであって、
    第２同期用回転要素として第２モータジェネレータのトルクを加える方向を反転させるためのアイドラギアが設けられていることを特徴とする変速システム。
12. 請求項１〜５のいずれか１に記載の変速システムであって、
    切替機構は、入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素の中で、第１モータジェネレータを結合する回転要素と第２モータジェネレータを結合する回転要素の少なくとも一方を選択的に切り替えることが可能であり、
    制御装置は、切替機構により第１モータジェネレータを結合する回転要素と第２モータジェネレータを結合する回転要素の少なくとも一方を切り替えることで、前記回転要素の組み合わせを変更することを特徴とする変速システム。
13. 請求項１２に記載の変速システムであって、
    制御装置は、切替機構により第１及び第２モータジェネレータを結合した回転要素がともに回転しているときに、第１及び第２モータジェネレータの一方を回生運転するとともに第１及び第２モータジェネレータの他方を力行運転する電気パスを行いながら変速機構による変速動作を実行することを特徴とする変速システム。
14. 請求項１３に記載の変速システムであって、
    各変速用回転要素は、入力側回転要素の回転速度と出力側回転要素の回転速度の比がその各々に対応して設定された値を超えるときから、その回転方向が正転方向から逆転方向に反転する回転要素であり、
    制御装置は、第１及び第２モータジェネレータの一方を、逆転方向に回転する変速用回転要素と入力用回転要素の中のいずれか１つに結合した状態で回生運転するとともに、第１及び第２モータジェネレータの他方を、正転方向に回転する変速用回転要素と出力用回転要素の中のいずれか１つに結合した状態で力行運転することを特徴とする変速システム。
15. 請求項１２〜１４のいずれか１に記載の変速システムであって、
    制御装置は、切替機構により第１及び第２モータジェネレータをそれぞれ異なる回転要素に結合した状態で、第１及び第２モータジェネレータの両方を回生運転することで、出力側回転要素に結合された負荷のエネルギーを回生する回生動作を実行することを特徴とする変速システム。
16. 請求項１５に記載の変速システムであって、
    制御装置は、回生動作の実行時に、切替機構により第１及び第２モータジェネレータを結合する回転要素の組み合わせを変更することを特徴とする変速システム。
17. 請求項１２に記載の変速システムであって、
    制御装置は、第１及び第２モータジェネレータの一方のトルクを変速用回転要素のいずれか１つに加えた状態で、切替機構により第１及び第２モータジェネレータの他方を結合する回転要素を切り替えることで、前記回転要素の組み合わせを変更することを特徴とする変速システム。
18. 請求項１７に記載の変速システムであって、
    制御装置は、第１及び第２モータジェネレータの他方のトルクを略０に制御するときに、切替機構により第１及び第２モータジェネレータの他方を結合する回転要素を切り替えることを特徴とする変速システム。
19. 請求項１８に記載の変速システムであって、
    制御装置は、第１及び第２モータジェネレータの一方のトルクを加えた回転要素の回転が略停止するときに、第１及び第２モータジェネレータの他方のトルクを０に制御することを特徴とする変速システム。
20. 請求項１７〜１９のいずれか１に記載の変速システムであって、
    各変速用回転要素は、入力側回転要素の回転速度と出力側回転要素の回転速度の比がその各々に対応して設定された値を超えるときから、その回転方向が正転方向から逆転方向に反転する回転要素であり、
    制御装置は、切替機構により第１及び第２モータジェネレータの他方を結合する回転要素を切り替えるときに、
    切り替え前の回転要素が正転方向に回転する変速用回転要素と出力用回転要素の中のいずれかである場合は、第１及び第２モータジェネレータの他方を、逆転方向に回転する変速用回転要素と入力用回転要素の中のいずれか１つに結合し、
    切り替え前の回転要素が逆転方向に回転する変速用回転要素と入力用回転要素の中のいずれかである場合は、第１及び第２モータジェネレータの他方を、正転方向に回転する変速用回転要素と出力用回転要素の中のいずれか１つに結合することを特徴とする変速システム。
21. 請求項１９に係る請求項２０に記載の変速システムであって、
    制御装置は、
    第１及び第２モータジェネレータの他方を、逆転方向に回転する変速用回転要素と入力用回転要素の中のいずれか１つに結合した場合は、第１及び第２モータジェネレータの一方及び他方をそれぞれ力行運転及び回生運転し、
    第１及び第２モータジェネレータの他方を、正転方向に回転する変速用回転要素と出力用回転要素の中のいずれか１つに結合した場合は、第１及び第２モータジェネレータの一方及び他方をそれぞれ回生運転及び力行運転することを特徴とする変速システム。
22. 請求項１７〜２１のいずれか１に記載の変速システムであって、
    第１及び第２モータジェネレータの他方の回転速度を変化させることなく切替機構により第１及び第２モータジェネレータの他方を結合する回転要素を互いに逆回転する回転要素間で切り替え可能なように、第１及び第２モータジェネレータの他方がトルクの方向を反転させるための同期用回転要素を介して切り替え前の回転要素または切り替え後の回転要素に結合されることを特徴とする変速システム。
23. 請求項１２〜２１のいずれか１に記載の変速システムであって、
    切替機構は、第１モータジェネレータを入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素の中の２つの第１結合用回転要素に結合することが可能であり、
    制御装置は、切替機構により第１モータジェネレータを２つの第１結合用回転要素に結合することで変速比を固定することを特徴とする変速システム。
24. 請求項２３に記載の変速システムであって、
    切替機構により第１モータジェネレータが回転速度の異なる２つの第１結合用回転要素に結合可能なように、第１モータジェネレータが第１同期用回転要素を介して第１結合用回転要素のいずれかに結合されることを特徴とする変速システム。
25. 請求項１２〜２４のいずれか１に記載の変速システムであって、
    切替機構は、第２モータジェネレータを入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素の中の２つの第２結合用回転要素に結合することが可能であり、
    制御装置は、切替機構により第２モータジェネレータを２つの第２結合用回転要素に結合することで変速比を固定することを特徴とする変速システム。
26. 請求項２５に記載の変速システムであって、
    切替機構により第２モータジェネレータが回転速度の異なる２つの第２結合用回転要素に結合可能なように、第２モータジェネレータが第２同期用回転要素を介して第２結合用回転要素のいずれかに結合されることを特徴とする変速システム。
27. 請求項１２〜２６のいずれか１に記載の変速システムであって、
    第１モータジェネレータと第２モータジェネレータの結合状態を切り替える結合機構を備え、
    制御装置は、切替機構により第１及び第２モータジェネレータをそれぞれ異なる回転要素に結合した状態で、結合機構により第１モータジェネレータと第２モータジェネレータを結合することで変速比を固定することを特徴とする変速システム。
28. 請求項１〜２７のいずれか１に記載の変速システムであって、
    制御装置は、前記回転要素の組み合わせを、入力側回転要素の回転速度と出力側回転要素の回転速度の比に応じて変更しながら変速機構による変速動作を実行することを特徴とする変速システム。
29. 請求項１〜２８のいずれか１に記載の変速システムであって、
    変速機構は、各々がサンギアとキャリアとリングギアを回転要素として含む複数の遊星歯車により構成された遊星歯車機構であって、該遊星歯車機構が２自由度の回転自由度を有するように各遊星歯車の回転要素のいずれかが他の遊星歯車の回転要素のいずれかと結合または共用化された遊星歯車機構を有し、
    入力側回転要素と出力側回転要素と複数の変速用回転要素が、前記遊星歯車機構の回転要素により構成されていることを特徴とする変速システム。
30. 変速用回転要素が共線図上で入力側回転要素と出力側回転要素の間に配置されるように入力側回転要素と出力側回転要素と変速用回転要素が組み合わされた機構であって、変速用回転要素に第１モータジェネレータのトルクが加えられた状態で入力側回転要素に入力されたエンジンからの動力を変速して出力側回転要素から出力可能な変速機構と、
    第２モータジェネレータのトルクを入力側回転要素と出力側回転要素のいずれかに選択的に加えることが可能で、且つ第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素を第２モータジェネレータの回転速度を変化させることなく変更することが可能な切替機構と、
    切替機構により第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素を変更しながら変速機構による変速動作を実行し、且つ該回転要素の変更時には第２モータジェネレータの回転速度を変化させないように該回転要素を変更する制御装置と、
    を備えることを特徴とする変速システム。
31. 請求項３０に記載の変速システムであって、
    変速機構は、変速用回転要素に第１モータジェネレータのトルクが加えられた状態で、出力側回転要素と逆回転する入力側回転要素に入力されたエンジンからの動力を変速して出力側回転要素から出力する機構であり、
    制御装置は、入力側回転要素と出力側回転要素のうち変速用回転要素と逆回転する回転要素に第２モータジェネレータのトルクを加えるように切替機構により第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素を変更しながら変速機構による変速動作を実行し、
    第２モータジェネレータの回転速度を変化させることなく切替機構により第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素を変更可能なように、第２モータジェネレータのトルクがその方向を反転させるための同期用回転要素を介して互いに逆回転する入力側回転要素と出力側回転要素のいずれかに加えられることを特徴とする変速システム。
32. 請求項３１に記載の変速システムであって、
    同期用回転要素として第２モータジェネレータのトルクを加える方向を反転させるためのアイドラギアが設けられていることを特徴とする変速システム。
33. 請求項３０〜３２のいずれか１に記載の変速システムであって、
    切替機構は、入力側回転要素と出力側回転要素の中で、第２モータジェネレータを結合する回転要素を選択的に切り替えることが可能であり、
    制御装置は、第１モータジェネレータのトルクを変速用回転要素に加えた状態で、切替機構により第２モータジェネレータを結合する回転要素を切り替えることで、第２モータジェネレータのトルクを加える回転要素を変更することを特徴とする変速システム。
34. 請求項３３に記載の変速システムであって、
    制御装置は、変速用回転要素及び切替機構により第２モータジェネレータを結合した回転要素がともに回転しているときに、第１及び第２モータジェネレータの一方を回生運転するとともに第１及び第２モータジェネレータの他方を力行運転する電気パスを行いながら変速機構による変速動作を実行することを特徴とする変速システム。
35. 請求項３４に記載の変速システムであって、
    制御装置は、
    切替機構により第２モータジェネレータを出力側回転要素に結合した状態では、第１モータジェネレータを回生運転するとともに第２モータジェネレータを力行運転し、
    切替機構により第２モータジェネレータを入力側回転要素に結合した状態では、第２モータジェネレータを回生運転するとともに第１モータジェネレータを力行運転することを特徴とする変速システム。
36. 請求項３３に記載の変速システムであって、
    制御装置は、第２モータジェネレータのトルクを略０に制御するときに、切替機構により第２モータジェネレータを結合する回転要素を切り替えることを特徴とする変速システム。
37. 請求項３６に記載の変速システムであって、
    制御装置は、第１モータジェネレータのトルクを加えた変速用回転要素の回転が略停止するときに、第２モータジェネレータのトルクを０に制御することを特徴とする変速システム。
38. 動力を発生可能なエンジンと、
    力行運転及び回生運転が可能な第１及び第２モータジェネレータと、
    請求項１〜３７のいずれか１に記載の変速システムと、
    を備えた動力出力システム。
39. 請求項３８に記載の動力出力システムであって、
    出力側回転要素に第３モータジェネレータのトルクを加えることが可能であることを特徴とする動力出力システム。
40. 請求項３９に記載の動力出力システムであって、
    制御装置は、第３モータジェネレータを回生運転することで、出力側回転要素に結合された負荷のエネルギーを回生する回生動作を実行することを特徴とする動力出力システム。
41. 請求項３８〜４０のいずれか１に記載の動力出力システムであって、
    エンジンの回転を拘束することが可能な回転拘束機構を備え、
    制御装置は、回転拘束機構によりエンジンの回転を拘束した状態で第１及び第２モータジェネレータのいずれかの動力により出力側回転要素を駆動するモータ駆動動作を実行することを特徴とする動力出力システム。

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