JP6263889B2 - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。

従来、変速機構を備えたハイブリッド車両が公知である。例えば、特許文献１には、内燃機関の回転を変速して動力分配機構へ伝達する変速機構を備えたハイブリッド車両の駆動装置の技術が開示されている。この駆動装置では、動力源である内燃機関、第１モータジェネレータ、及び第２モータジェネレータと、変速機構と、動力分割機構と、出力軸とが同一軸線上に配列され、主にＦＲ（前置きエンジン後輪駆動）車両に適用可能である。また、特許文献２には、ＦＦ（前置きエンジン前輪駆動）車両やＲＲ（後置きエンジン後輪駆動）車両に適用可能である、複軸式のハイブリッド車両用駆動装置が開示されている。

特開２００８−１２０２３４号公報 特開２０１２−３５７５７号公報

上記特許文献１に記載されるように、変速機構を備え、主にＦＲ車両に適用される配置構成をとる駆動装置を、ＦＦ車両やＲＲ車両に適用する場合、従来の駆動装置の配置構成を変更する必要があり、従来の駆動装置の部品との共用化を図れず、コストが増加する虞があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、変速機構を適用してもコスト増加を抑制できる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。

上記課題を解決するために、本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、機関と、回転機と、前記機関及び前記回転機を駆動輪側に接続する差動部と、前記機関の回転を変速して前記差動部に伝達する変速部と、を備え、前記機関、前記回転機、前記差動部、及び前記変速部が、同軸上に配置され、前記差動部が、前記機関と前記回転機との間に配置され、前記変速部が、前記回転機を基準として前記機関と反対側に配置されることを特徴とする。

また、上記のハイブリッド車両用駆動装置において、前記変速部が、前記機関の回転を前記差動部に伝達する遊星歯車と、前記遊星歯車の変速比を切り替える切替装置と、を有し、前記遊星歯車がダブルピニオン式で構成され、前記切替装置が、前記遊星歯車と前記回転機との間に配置されることが好ましい。

また、上記のハイブリッド車両用駆動装置において、前記切替装置が、油圧式の係合要素を有し、前記係合要素の係合または開放によって前記変速比を切り替え可能であり、前記回転機と前記切替装置との間に延在し、前記回転機を支持する支持壁の内部に設けられ、前記切替装置の前記係合要素の作動用オイルを供給するための供給油路を備えることが好ましい。

本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、回転機を基準として変速部（変速機構）を機関と反対側に配置するので、変速機構を備えない従来の駆動装置と部品を共用化でき、変速機構を適用してもコスト増加を抑制できるという効果を奏する。

図１は、本発明の第一実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置のスケルトン図である。 図２は、第一実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置が適用される車両の入出力関係図である。 図３は、第一実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の作動係合表を示す図である。 図４は、単独モータＥＶモードに係る共線図である。 図５は、両モータＥＶモードに係る共線図である。 図６は、ロー状態のＨＶ走行モードに係る共線図である。 図７は、ハイ状態のＨＶ走行モードに係る共線図である。 図８は、第一実施形態のモード選択に係るマップを示す図である。 図９は、本発明の第二実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置のスケルトン図である。 図１０は、図９のハイブリッド車両用駆動装置のうちエンジンの同軸上に配置される構成要素の縦断面図である。

以下に、本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

［第一実施形態］
図１〜８を参照して第一実施形態を説明する。まず図１，２を参照して、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の構成について説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置のスケルトン図であり、図２は、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置が適用される車両の入出力関係図である。

本実施形態に係る車両１００は、動力源としてエンジン１、第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２を有するハイブリッド車両である。車両１００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あってもよい。図１，２に示すように、車両１００は、エンジン１、第一遊星歯車機構１０、第二遊星歯車機構２０、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、クラッチＣＬ１、ブレーキＢＫ１、ＨＶ＿ＥＣＵ５０、ＭＧ＿ＥＣＵ６０及びエンジン＿ＥＣＵ７０を含んで構成されている。

また、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、エンジン１、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、第一遊星歯車機構１０、第二遊星歯車機構２０、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を含んで構成されている。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、更に、各ＥＣＵ５０，６０，７０等の制御装置を含んで構成されてもよい。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ＦＦ（前置きエンジン前輪駆動）車両あるいはＲＲ（後置きエンジン後輪駆動）車両等に適用可能である。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、例えば、軸方向が車幅方向となるように車両１００に搭載される。

本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１では、第一遊星歯車機構１０、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を含んで、エンジン１の回転を変速して第二遊星歯車機構２０に伝達する変速部が構成されている。また、第二遊星歯車機構２０を含んで、エンジン１及び第一回転機ＭＧ１を駆動輪側に接続する差動部が構成されている。また、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を含んで第一遊星歯車機構１０の変速比を切り替える切替装置が構成されている。

機関であるエンジン１は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸の回転運動に変換して出力する。エンジン１の出力軸は、入力軸２と接続されている。入力軸２は、動力伝達装置の入力軸である。動力伝達装置は、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、クラッチＣＬ１、ブレーキＢＫ１、差動装置３０等を含んで構成されている。入力軸２は、エンジン１の出力軸と同軸上かつ出力軸の延長線上に配置されている。入力軸２は、第一遊星歯車機構１０の第一キャリア１４と接続されている。

本実施形態の第一遊星歯車機構１０は、エンジン１と接続され、エンジン１の回転を伝達する動力伝達機構に対応している。ここでは、動力伝達機構の一例として差動機構である第一遊星歯車機構１０が示されている。第一遊星歯車機構１０は、第二遊星歯車機構２０よりもエンジン１側に配置された入力側差動機構である。第一遊星歯車機構１０は、エンジン１の回転を変速して出力可能である。第一遊星歯車機構１０は、シングルピニオン式であり、第一サンギア１１、第一ピニオンギア１２、第一リングギア１３及び第一キャリア１４を有する。

第一リングギア１３は、第一サンギア１１と同軸上であってかつ第一サンギア１１の径方向外側に配置されている。第一ピニオンギア１２は、第一サンギア１１と第一リングギア１３との間に配置されており、第一サンギア１１及び第一リングギア１３とそれぞれ噛み合っている。第一ピニオンギア１２は、第一キャリア１４によって回転自在に支持されている。第一キャリア１４は、入力軸２と連結されており、入力軸２と一体回転する。従って、第一ピニオンギア１２は、入力軸２と共に入力軸２の中心軸線周りに回転（公転）可能であり、かつ第一キャリア１４によって支持されて第一ピニオンギア１２の中心軸線周りに回転（自転）可能である。

クラッチＣＬ１は、第一サンギア１１と第一キャリア１４とを連結可能なクラッチ装置である。クラッチＣＬ１は、例えば、摩擦係合式のクラッチとすることができるが、これに限らず、噛合い式のクラッチ等の公知のクラッチ装置がクラッチＣＬ１として用いられてもよい。クラッチＣＬ１は、例えば、油圧によって制御されて係合あるいは開放する。完全係合状態のクラッチＣＬ１は、第一サンギア１１と第一キャリア１４とを連結し、第一サンギア１１と第一キャリア１４とを一体回転させることができる。完全係合状態のクラッチＣＬ１は、第一遊星歯車機構１０の差動を規制する。一方、開放状態のクラッチＣＬ１は、第一サンギア１１と第一キャリア１４とを切り離し、第一サンギア１１と第一キャリア１４との相対回転を許容する。つまり、開放状態のクラッチＣＬ１は、第一遊星歯車機構１０の差動を許容する。なお、クラッチＣＬ１は、半係合状態（スリップ係合状態）に制御可能である。

ブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１の回転を規制することができるブレーキ装置である。ブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１に接続された係合要素と、車体側、例えば動力伝達装置のケースと接続された係合要素とを有する。ブレーキＢＫ１は、クラッチＣＬ１と同様の摩擦係合式のクラッチ装置とすることができるが、これに限らず、噛合い式のクラッチ等の公知のクラッチ装置がブレーキＢＫ１として用いられてもよい。ブレーキＢＫ１は、例えば、油圧によって制御されて係合あるいは開放する。完全係合状態のブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１と車体側とを連結し、第一サンギア１１の回転を規制することができる。一方、開放状態のブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１と車体側とを切り離し、第一サンギア１１の回転を許容する。なお、ブレーキＢＫ１は、半係合状態（スリップ係合状態）に制御可能である。

本実施形態の第二遊星歯車機構２０は、第一遊星歯車機構１０と駆動輪３２とを接続する差動機構に対応している。第二遊星歯車機構２０は、第一遊星歯車機構１０よりも駆動輪３２側に配置された出力側差動機構である。第二遊星歯車機構２０は、シングルピニオン式であり、第二サンギア２１、第二ピニオンギア２２、第二リングギア２３及び第二キャリア２４を有する。第二遊星歯車機構２０は、第一遊星歯車機構１０と同軸上に配置され、第一遊星歯車機構１０を挟んでエンジン１と互いに対向している。

第二リングギア２３は、第二サンギア２１と同軸上であってかつ第二サンギア２１の径方向外側に配置されている。第二ピニオンギア２２は、第二サンギア２１と第二リングギア２３との間に配置されており、第二サンギア２１及び第二リングギア２３とそれぞれ噛み合っている。第二ピニオンギア２２は、第二キャリア２４によって回転自在に支持されている。第二キャリア２４は、第一リングギア１３と接続されており、第一リングギア１３と一体回転する。第二ピニオンギア２２は、第二キャリア２４と共に入力軸２の中心軸線周りに回転（公転）可能であり、かつ第二キャリア２４によって支持されて第二ピニオンギア２２の中心軸線周りに回転（自転）可能である。第一リングギア１３は、第一遊星歯車機構１０の出力要素であり、エンジン１から第一遊星歯車機構１０に入力された回転を第二キャリア２４に出力することができる。第二キャリア２４は、第一遊星歯車機構１０の出力要素に接続された第一回転要素に対応している。

第二サンギア２１には第一回転機ＭＧ１の回転軸３３が接続されている。第一回転機ＭＧ１の回転軸３３は、入力軸２と同軸上に配置されており、第二サンギア２１と一体回転する。第二サンギア２１は、第一回転機ＭＧ１に接続された第二回転要素に対応している。第二リングギア２３には、カウンタドライブギア２５が接続されている。カウンタドライブギア２５は、第二リングギア２３と一体回転する出力ギアである。第二リングギア２３は、第二回転機ＭＧ２及び駆動輪３２に接続された第三回転要素に対応している。第二リングギア２３は、第一回転機ＭＧ１あるいは第一遊星歯車機構１０から入力された回転を駆動輪３２に出力することができる出力要素である。また、カウンタドライブギア２５は、図１には図示しないが、軸方向の両端がケースに支持されており、片側支持に対して軸の振れを低減できるよう構成されている（図１０参照）。

カウンタドライブギア２５は、カウンタドリブンギア２６と噛み合っている。カウンタドリブンギア２６は、カウンタシャフト２７を介してドライブピニオンギア２８と接続されている。カウンタドリブンギア２６とドライブピニオンギア２８とは一体回転する。また、カウンタドリブンギア２６には、リダクションギア３５が噛み合っている。リダクションギア３５は、第二回転機ＭＧ２の回転軸３４に接続されている。つまり、第二回転機ＭＧ２の回転は、リダクションギア３５を介してカウンタドリブンギア２６に伝達される。リダクションギア３５は、カウンタドリブンギア２６よりも小径であり、第二回転機ＭＧ２の回転を減速してカウンタドリブンギア２６に伝達する。

ドライブピニオンギア２８は、差動装置３０のデフリングギア２９と噛み合っている。差動装置３０は、左右の駆動軸３１を介して駆動輪３２と接続されている。第二リングギア２３は、カウンタドライブギア２５、カウンタドリブンギア２６、ドライブピニオンギア２８、差動装置３０及び駆動軸３１を介して駆動輪３２と接続されている。また、第二回転機ＭＧ２は、第二リングギア２３と駆動輪３２との動力伝達経路に対して接続されており、第二リングギア２３及び駆動輪３２に対してそれぞれ動力を伝達可能である。

第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２は、それぞれモータ（電動機）としての機能と、発電機としての機能とを備えている。第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２は、インバータを介してバッテリと接続されている。第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２は、バッテリから供給される電力を機械的な動力に変換して出力することができると共に、入力される動力によって駆動されて機械的な動力を電力に変換することができる。回転機ＭＧ１，ＭＧ２によって発電された電力は、バッテリに蓄電可能である。第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２としては、例えば、交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。

図２に示すように、車両１００は、ＨＶ＿ＥＣＵ５０、ＭＧ＿ＥＣＵ６０及びエンジン＿ＥＣＵ７０を有する。各ＥＣＵ５０，６０，７０は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、車両１００全体を統合制御する機能を有している。ＭＧ＿ＥＣＵ６０及びエンジン＿ＥＣＵ７０は、ＨＶ＿ＥＣＵ５０と電気的に接続されている。

ＭＧ＿ＥＣＵ６０は、第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２を制御することができる。ＭＧ＿ＥＣＵ６０は、例えば、第一回転機ＭＧ１に対して供給する電流値を調節し、第一回転機ＭＧ１の出力トルクを制御すること、及び第二回転機ＭＧ２に対して供給する電流値を調節し、第二回転機ＭＧ２の出力トルクを制御することができる。

エンジン＿ＥＣＵ７０は、エンジン１を制御することができる。エンジン＿ＥＣＵ７０は、例えば、エンジン１の電子スロットル弁の開度を制御すること、点火信号を出力してエンジン１の点火制御を行なうこと、エンジン１に対する燃料の噴射制御等を行なうことができる。エンジン＿ＥＣＵ７０は、電子スロットル弁の開度制御、噴射制御、点火制御等によりエンジン１の出力トルクを制御することができる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０には、車速センサ、アクセル開度センサ、ＭＧ１回転数センサ、ＭＧ２回転数センサ、出力軸回転数センサ、バッテリ（ＳＯＣ）センサ等が接続されている。これらのセンサにより、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、車速、アクセル開度、第一回転機ＭＧ１の回転数、第二回転機ＭＧ２の回転数、動力伝達装置の出力軸の回転数、バッテリ状態ＳＯＣ等を取得することができる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、取得する情報に基づいて、車両１００に対する要求駆動力や要求パワー、要求トルク等を算出することができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、算出した要求値に基づいて、第一回転機ＭＧ１の出力トルク（以下、「ＭＧ１トルク」とも記載する。）、第二回転機ＭＧ２の出力トルク（以下、「ＭＧ２トルク」とも記載する。）及びエンジン１の出力トルク（以下、「エンジントルク」とも記載する。）を決定する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＭＧ１トルクの指令値及びＭＧ２トルクの指令値をＭＧ＿ＥＣＵ６０に対して出力する。また、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジントルクの指令値をエンジン＿ＥＣＵ７０に対して出力する。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、後述する走行モード等に基づいて、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１をそれぞれ制御する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１に対する供給油圧の指令値（ＰｂＣＬ１）及びブレーキＢＫ１に対する供給油圧の指令値（ＰｂＢＫ１）をそれぞれ出力する。図示しない油圧制御装置は、各指令値ＰｂＣＬ１，ＰｂＢＫ１に応じてクラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１に対する供給油圧を制御する。

本実施形態の車両１００では、図１に示すように、エンジン１の出力軸（入力軸２）と同軸上に、第一回転機ＭＧ１が配置されている。第二回転機ＭＧ２は、エンジン１の出力軸とは異なる回転軸３４上に配置されている。つまり、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１は、入力軸２と、第二回転機ＭＧ２の回転軸３４とが異なる軸上に配置された複軸式とされている。

本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１では、第二遊星歯車機構２０は、エンジン１と第一回転機ＭＧ１との間に配置される。また、変速部としての第一遊星歯車機構１０、ブレーキＢＫ１及びクラッチＣＬ１は、第一回転機ＭＧ１を基準としてエンジン１と反対側に配置されている。すなわち、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１では、エンジン１の出力軸と同一軸線上に、エンジン１から近い側から順に、第二遊星歯車機構２０、第一回転機ＭＧ１、変速部（第一遊星歯車機構１０、ブレーキＢＫ１、及びクラッチＣＬ１）が配置されている。

なお、「要素ａが要素ｂと要素ｃとの間に配置される」との表現は、エンジン１の出力軸（入力軸２）の軸線方向に沿った位置において、要素ａが、要素ｂ及び要素ｃの間に存在する状態をいう。また、第一回転機ＭＧ１をこの表現に用いる場合、第一回転機ＭＧ１とはロータとステータの範囲に限定するものであり、回転軸３３は含まないものとする。

入力軸２は、第一回転機ＭＧ１の回転軸３３の内側を通過して、ブレーキＢＫ１及びクラッチＣＬ１よりさらにエンジン１と反対側へ延在しており、機械式オイルポンプ３と接続されている。機械式オイルポンプ３は、エンジン１、第一遊星歯車機構１０、第二遊星歯車機構２０、第一回転機ＭＧ１と同軸上に配置され、第一遊星歯車機構１０、第二遊星歯車機構２０及び第一回転機ＭＧ１を挟んでエンジン１と互いに対向している。機械式オイルポンプ３は、入力軸２を介してエンジン１の出力軸と接続され、エンジン１の駆動力によって駆動される。

機械式オイルポンプ３は、エンジン１を駆動源として駆動されることで、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１からなる切替装置に作動用オイルを供給すると共に、第一遊星歯車機構１０及び第二遊星歯車機構２０に潤滑用オイルを供給するよう構成されている。

次に、図３〜８を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１の動作について説明する。

図３は、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１の作動係合表を示す図である。車両１００では、ハイブリッド（ＨＶ）走行あるいはＥＶ走行を選択的に実行可能である。ＨＶ走行とは、エンジン１及び第二回転機ＭＧ２の両者、もしくはエンジン１を動力源として車両１００を走行させる走行モードである。

ＥＶ走行は、第一回転機ＭＧ１あるいは第二回転機ＭＧ２の少なくともいずれか一方を動力源として走行する走行モードである。ＥＶ走行では、エンジン１を停止して走行することが可能である。本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ＥＶ走行モードとして、第二回転機ＭＧ２を単独の動力源として車両１００を走行させる単独モータＥＶモード（単独駆動ＥＶモード）と、第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２を動力源として車両１００を走行させる両モータＥＶモード（両駆動ＥＶモード）を有する。

図３の係合表において、クラッチＣＬ１の欄及びブレーキＢＫ１の欄の丸印は、係合を示し、空欄は開放を示す。また、三角印は、クラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１のいずれかを係合し、他方を開放することを示す。単独モータＥＶモードは、例えば、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を共に開放して実行される。図４は、単独モータＥＶモードに係る共線図である。共線図において、符号Ｓ１，Ｃ１，Ｒ１は、それぞれ第一サンギア１１、第一キャリア１４、第一リングギア１３、すなわち変速部の第一遊星歯車機構１０を示し、符号Ｓ２，Ｃ２，Ｒ２は、それぞれ第二サンギア２１、第二キャリア２４、第二リングギア２３、すなわち差動部の第二遊星歯車機構２０を示す。

単独モータＥＶモードでは、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１が開放している。ブレーキＢＫ１が開放していることで、第一サンギア１１の回転が許容され、クラッチＣＬ１が開放していることで、第一遊星歯車機構１０は差動可能である。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＭＧ＿ＥＣＵ６０を介して第二回転機ＭＧ２に正トルクを出力させて車両１００に前進方向の駆動力を発生させる。第二リングギア２３は、駆動輪３２の回転と連動して正回転する。ここで、正回転とは、車両１００の前進時の第二リングギア２３の回転方向とする。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１をジェネレータとして作動させて引き摺り損失を低減させる。具体的には、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１にわずかなトルクをかけて発電させ、第一回転機ＭＧ１の回転数を０回転とする。これにより、第一回転機ＭＧ１の引き摺り損失を低減することができる。また、ＭＧ１トルクを０としてもコギングトルクを利用してＭＧ１回転数を０に維持できるときは、ＭＧ１トルクを加えないようにしてもよい。あるいは、第一回転機ＭＧ１のｄ軸ロックによってＭＧ１回転数を０としてもよい。

第一リングギア１３は、第二キャリア２４に連れ回り正回転する。第一遊星歯車機構１０では、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１が開放されたニュートラルの状態であるため、エンジン１は連れ回されず、第一キャリア１４は回転を停止する。よって回生量を大きく取ることが可能である。第一サンギア１１は空転して負回転する。なお、第一遊星歯車機構１０のニュートラル（中立）状態は、第一リングギア１３と第一キャリア１４との間で動力が伝達されない状態、すなわちエンジン１と第二遊星歯車機構２０とが切り離され、動力の伝達が遮断された状態である。第一遊星歯車機構１０は、クラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１の少なくともいずれか一方が係合していると、エンジン１と第二遊星歯車機構２０とを接続する接続状態となる。

単独モータＥＶモードでの走行時に、バッテリの充電状態がフルとなり、回生エネルギーが取れない場合が発生し得る。この場合、エンジンブレーキを併用することが考えられる。クラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１を係合することで、エンジン１を駆動輪３２と接続し、エンジンブレーキを駆動輪３２に作用させることができる。図３に三角印で示すように、単独モータＥＶモードでクラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１を係合すると、エンジン１を連れ回し状態とし、第一回転機ＭＧ１でエンジン回転数を上げてエンジンブレーキ状態とすることができる。

両モータＥＶモードでは、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を係合する。図５は、両モータＥＶモードに係る共線図である。クラッチＣＬ１が係合することで、第一遊星歯車機構１０の差動は規制され、ブレーキＢＫ１が係合することで、第一サンギア１１の回転が規制される。従って、第一遊星歯車機構１０の全回転要素の回転が停止する。出力要素である第一リングギア１３の回転が規制されることで、これと接続された第二キャリア２４が０回転にロックされる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２にそれぞれ走行駆動用のトルクを出力させる。第二キャリア２４は、回転が規制されていることで、第一回転機ＭＧ１のトルクに対して反力を取り、第一回転機ＭＧ１のトルクを第二リングギア２３から出力させることができる。第一回転機ＭＧ１は、前進時に負のトルクを出力して負回転することで、第二リングギア２３から正のトルクを出力させることができる。一方、後進時には、第一回転機ＭＧ１は、正トルクを出力して正回転することで、第二リングギア２３から負のトルクを出力させることができる。

ＨＶ走行では、差動部としての第二遊星歯車機構２０は作動状態を基本とし、変速部の第一遊星歯車機構１０は、ロー／ハイの切り替えがなされる。図６は、ロー状態のＨＶ走行モード（以下、「ＨＶローモード」とも記載する。）に係る共線図、図７は、ハイ状態のＨＶ走行モード（以下、「ＨＶハイモード」とも記載する。）に係る共線図である。

ＨＶローモードでは、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１を係合し、ブレーキＢＫ１を開放する。クラッチＣＬ１が係合することにより、第一遊星歯車機構１０は差動が規制され、各回転要素１１，１３，１４が一体回転する。従って、エンジン１の回転は増速も減速もされず、等速で第一リングギア１３から第二キャリア２４に伝達される。

一方、ＨＶハイモードでは、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１を開放し、ブレーキＢＫ１を係合する。ブレーキＢＫ１が係合することにより、第一サンギア１１の回転が規制される。よって、第一遊星歯車機構１０は、第一キャリア１４に入力されたエンジン１の回転が増速されて第一リングギア１３から出力されるオーバドライブ（ＯＤ）状態となる。このように、第一遊星歯車機構１０は、エンジン１の回転を増速して出力することができる。オーバドライブ時の第一遊星歯車機構１０の変速比は、例えば、０．７とすることができる。

このように、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１からなる切替装置は、第一遊星歯車機構１０の差動を規制する状態と、第一遊星歯車機構１０の差動を許容する状態とを切り替えて第一遊星歯車機構１０を変速させる。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、第一遊星歯車機構１０、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を含む変速部によってＨＶハイモードとＨＶローモードとの切り替えが可能であり、車両１００の伝達効率を向上させることができる。また、変速部の後段には、直列に差動部としての第二遊星歯車機構２０が接続されている。第一遊星歯車機構１０がオーバドライブに切り替え可能であるため、第一回転機ＭＧ１を大きく高トルク化しなくてもよいという利点がある。

（モード選択）
ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、高車速ではＨＶハイモードを選択し、中低車速ではＨＶローモードを選択する。ここで図８を参照してＨＶ＿ＥＣＵ５０による変速段（モード）選択について説明する。図８は、本実施形態のモード選択に係るマップを示す図である。図８において、横軸は車速、縦軸は要求駆動力を示す。要求駆動力は、例えばアクセル開度に基づいて推定される。

本実施形態では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば図８に示すマップを参照してモード選択を行なう。図８のマップに示すように、低車速かつ要求駆動力が小さい低負荷の領域は、モータ走行域である。モータ走行域では、例えば、低負荷時は単独モータＥＶモードが選択され、高負荷時は両駆動ＥＶモードが選択される。単独モータ走行中は、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を開放して変速部をニュートラルとすることで、エンジン回転数を０とし、かつ第一回転機ＭＧ１の引き摺りも低減する。

モータ走行域よりも高車速や高負荷の領域は、エンジン走行域である。エンジン走行域は、更に、直結（ロー）領域とＯＤ（ハイ）領域に分割されている。直結領域は、ＨＶローモードが選択されるエンジン走行域である。ＯＤ領域は、ＨＶハイモードが選択されるエンジン走行域である。ＯＤ領域は、高車速の領域であり、直結領域は、中低車速の領域である。直結領域は、ＯＤ領域よりも高負荷側に設定されている。高車速かつ低負荷時に変速部をオーバドライブとすることで、燃費の向上を図ることができる。

図８のマップに従えば、要求駆動力が増大した場合には、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、車両１００の走行モードをＥＶ走行からＨＶ走行に切り替える。ＨＶ走行のうちＨＶローモードまたはＨＶハイモードのいずれに切り替えるかは車速に応じて異なる。中低車速の場合には、直結領域に遷移し、ＨＶローモードが選択される。一方、高車速の場合には、ＯＤ領域に遷移し、ＨＶハイモードが選択される。また、図８に矢印ａで示すように、車速が中低車速から高車速に遷移した場合には、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、車両１００の走行モードをＨＶローモードからＨＶハイモードに切り替える。

次に、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１の効果について説明する。

本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１は、エンジン１と、第一回転機ＭＧ１と、エンジン１及び第一回転機ＭＧ１を駆動輪３２側に接続する差動部としての第二遊星歯車機構２０と、エンジン１の回転を変速して第二遊星歯車機構２０に伝達する変速部（第一遊星歯車機構１０、クラッチＣＬ１、ブレーキＢＫ１）を備える。エンジン１、第一回転機ＭＧ１、第二遊星歯車機構２０、及び変速部が、同軸上に配置され、第二遊星歯車機構２０が、エンジン１と第一回転機ＭＧ１との間に配置される。変速部が、第一回転機ＭＧ１を基準としてエンジン１と反対側に配置される。

この構成により、エンジン１の回転を変速して駆動輪３２側に伝達する変速部（第一遊星歯車機構１０、クラッチＣＬ１、ブレーキＢＫ１）が、第一回転機ＭＧ１を基準としてエンジン１と反対側に配置されるので、第一回転機ＭＧ１よりエンジン１側の駆動装置の各要素の配置構成は、変速部を備えない従来の構成と概ね同一となる。このため、主にＦＲ車両に適用される、変速機構（変速部）を備える駆動装置を、ＦＦ車両やＲＲ車両に適用する場合でも、駆動装置の構成の変更規模を小さくでき、ＦＦ車両やＲＲ車両の従来の駆動装置の部品との共用化を図ることができる。具体的には、差動部としての第二遊星歯車機構２０の第二リングギア２３と、この第二リングギア２３をケースに支持するベアリング３６（図１０参照）、さらに、第二リングギア２３より駆動輪３２側の各要素は、従来のＦＦ車両やＲＲ車両の駆動装置の配置構成と変わらないので、変速部を備えない従来のハイブリッド用駆動装置の部品と共用できる。また、部品を共用化できるので、製造設備も共用化できる。従って、変速機構を適用してもコスト増加を抑制できる。

［第二実施形態］
次に、図９，１０を参照して第二実施形態を説明する。図９は、本発明の第二実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置のスケルトン図であり、図１０は、図９のハイブリッド車両用駆動装置のうちエンジンの同軸上に配置される構成要素の縦断面図である。

図９，１０に示すように、第二実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−２は、変速部の第一遊星歯車機構８０がダブルピニオン式（ダブルプラネタリ）である点、変速部の切替装置としてのクラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１が、第一遊星歯車機構８０と第一回転機ＭＧ１との間に配置される点で、第一実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１と異なるものである。

第一遊星歯車機構８０は、ダブルピニオン式であり、サンギア８１、内側ピニオンギア８２、外側ピニオンギア８３、リングギア８４及びキャリア８５を有する。リングギア８４は、サンギア８１と同軸上であってかつサンギア８１の径方向外側に配置されている。内側ピニオンギア８２及び外側ピニオンギア８３は、サンギア８１とリングギア８４との間に配置されており、内側ピニオンギア８２は、外側ピニオンギア８３より径方向内側に配置されている。内側ピニオンギア８２は、サンギア８１及び外側ピニオンギア８３とそれぞれ噛み合っており、外側ピニオンギア８３は、内側ピニオンギア８２及びリングギア８４とそれぞれ噛み合っている。内側ピニオンギア８２及び外側ピニオンギア８３は、キャリア８５によって回転自在に支持されている。なお、図１０には、外側ピニオンギア８３は図示されていないが、実際には、図１０に示す断面の周方向（図面の法線方向）に外側ピニオンギア８３が配置されており、図示されている内側ピニオンギア８２及びリングギア８４は、それぞれ外側ピニオンギア８３と噛合されている。

リングギア８４は、入力軸２と連結されており、入力軸２と一体回転する。すなわち、リングギア８４が、第一遊星歯車機構８０の入力要素である。リングギア８４は、第一遊星歯車機構８０を基準としてエンジン１と反対側の位置において入力軸２と連結されている。クラッチＣＬ１は、サンギア８１とキャリア８５とを連結可能なクラッチ装置である。ブレーキＢＫ１は、サンギア８１の回転を規制することができるブレーキ装置である。

キャリア８５は、第二遊星歯車機構２０の第二キャリア２４と接続されており、第二キャリア２４と一体回転する。すなわち、キャリア８５が、第一遊星歯車機構８０の出力要素である。キャリア８５は、第一遊星歯車機構８０のエンジン１と反対側から、第一回転機ＭＧ１の回転軸３３と入力軸２との隙間を通って、第二遊星歯車機構２０のエンジン１側まで延在して、第二遊星歯車機構２０の第二キャリア２４と連結されている。

クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１は、機械式オイルポンプ３により供給される作動用オイルの油圧によって制御されて、係合あるいは開放する、油圧式の係合要素である。本実施形態では、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１は、第一遊星歯車機構８０と第一回転機ＭＧ１との間に配置される。このため、図１０に示すように、機械式オイルポンプ３から供給される作動用オイルは、動力伝達装置のケース内に設けられた供給油路９０を経て、第一回転機ＭＧ１を支持する支持壁９１内の供給油路９２，９３に供給され、これらの供給油路９２，９３からクラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１にそれぞれ供給される。

第一遊星歯車機構８０及び第二遊星歯車機構２０に供給する潤滑用オイルは、比較的低い油圧で足りるものである。潤滑用オイルは、例えば図１０に示すように、入力軸２や第一回転機ＭＧ１の回転軸３３の隙間に形成される潤滑油路９４を通って、機械式オイルポンプ３から第一遊星歯車機構８０及び第二遊星歯車機構２０に供給される。

一方、切替装置へ供給する作動用オイルは、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１の係合／開放動作のために比較的高い油圧を要するものである。このため、機械式オイルポンプ３から吐出されたオイルは、例えば図示しない油圧制御回路を経由して高圧に制御された上で、図１０に示すように、供給油路９０，９２，９３を通って切替装置に供給される。切替装置が第一回転機ＭＧ１よりもエンジン１側に配置され、機械式オイルポンプ３と離間して配置された場合には、高圧の作動用オイルを切替装置に供給するために、図１０に示す供給油路９０，９２，９３よりも長い供給油路が必要となる。もしくは、機械式オイルポンプ３とは別のオイルポンプを切替装置と近接して配置し、このオイルポンプへエンジン動力を伝達する駆動軸などを別途設ける必要が生じうる。

これに対して、第二実施形態では、切替装置が機械式オイルポンプ３の近傍に配置されるため、切替装置への作動用オイルの供給が容易であり、一台の機械式オイルポンプ３で第一遊星歯車機構８０及び第二遊星歯車機構２０への潤滑用オイルの供給とクラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１への作動用オイルの供給とを併用できるので、簡易な構成で好適にオイル供給を行なうことができる。なお、第一実施形態においても、図１に示すように変速部が機械式オイルポンプ３の近傍に配置されるので、第二実施形態と同様に簡易な構成で好適にオイル供給を行なうことができる。

また、本実施形態では、図９，１０に示すように、切替装置においてクラッチＣＬ１の外周側にブレーキＢＫ１を配置することで、ハイブリッド車両用駆動装置１−２の軸方向寸法を短縮できるよう構成されている。

このように第二実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−２において、変速部が、エンジン１の回転を差動部（第二遊星歯車機構２０）に伝達する第一遊星歯車機構８０と、この第一遊星歯車機構８０の変速比を切り替える切替装置（クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１）と、を有する。第一遊星歯車機構８０はダブルピニオン式で構成される。切替装置は、第一遊星歯車機構８０と第一回転機ＭＧ１との間に配置される。

また、変速部の切替装置が、油圧式の係合要素であるクラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１を有し、クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１の係合または開放によって、第一遊星歯車機構８０の変速比を切り替え可能である。ハイブリッド車両用駆動装置１−２は、第一回転機ＭＧ１と切替装置との間に延在し、第一回転機ＭＧ１を支持する支持壁９１の内部に設けられ、切替装置の係合要素であるクラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１の作動用オイルを供給するための供給油路９２，９３を備える。

これらの構成により、変速部の第一遊星歯車機構８０をダブルピニオン式にすることで、変速部の切替装置（クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１）を第一回転機ＭＧ１に隣接して配置することができるので、切替装置の作動用オイルを供給するための供給油路９２，９３を、従来の駆動装置においても既存である支持壁９１の内部に設けることができる。このため、駆動装置をＦＦ車両やＲＲ車両に適用する場合など、サイドメンバ等による空間制約がある場合でも、軸方向寸法を短縮できるので、搭載面で有利となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

上記実施形態では、図１，９，１０に示すように、変速部の切替装置としてのブレーキＢＫ１及びクラッチＣＬ１が、エンジン１側からブレーキＢＫ１、クラッチＣＬ１の順で配列される構成を例示したが、切替装置が第一回転機ＭＧ１を基準としてエンジン１と反対側に配置されていればよく、ブレーキＢＫ１とクラッチＣＬ１の位置を入れ替えてもよい。

また、上記実施形態では、図１，９，１０に示すように、切替装置においてクラッチＣＬ１の外周側にブレーキＢＫ１を配置する構成を例示したが、例えばクラッチＣＬ１とブレーキＢＫ１を軸方向に並列配置して、切替装置の径方向長さをさらに縮小する構成としてもよい。

１−１，１−２ ハイブリッド車両用駆動装置
１ エンジン（機関）
１０，８０ 第一遊星歯車機構（遊星歯車、変速部）
２０ 第二遊星歯車機構（差動部）
３２ 駆動輪
１００ 車両
ＣＬ１ クラッチ（変速部、切替装置）
ＢＫ１ ブレーキ（変速部、切替装置）
ＭＧ１ 第一回転機（回転機）
ＭＧ２ 第二回転機

Claims (2)

1. 車両の動力源である機関と、
   回転機と、
   前記機関及び前記回転機を駆動輪側に接続する差動部と、
   前記機関の回転を変速して前記差動部に伝達する変速部と、
   を備え、
   前記機関、前記回転機、前記差動部、及び前記変速部が、同軸上に配置され、
   前記差動部が、前記機関と前記回転機との間に配置され、
   前記変速部が、前記回転機を基準として前記機関と反対側に配置され、
   前記変速部が、
   前記機関の回転を前記差動部に伝達する遊星歯車と、
   前記遊星歯車の変速比を切り替える切替装置と、
   を有し、
   前記遊星歯車がダブルピニオン式で構成され、
   前記切替装置が、機械式オイルポンプにより供給される作動用オイルの油圧によって制御される油圧式の係合要素であるクラッチ及びブレーキであり、前記クラッチ及び前記ブレーキの係合または開放によって前記変速比を切り替え可能であり、
   前記クラッチ及び前記ブレーキが、前記遊星歯車と前記回転機との間に配置されるとともに、前記クラッチの外周側に前記ブレーキが配置され、
   前記機関は、前記同軸上に配置された前記機械式オイルポンプを駆動させる駆動源でもあり、前記変速部を基準として前記機械式オイルポンプと反対側に配置され、
   前記クラッチ及び前記ブレーキには、前記機械式オイルポンプから前記回転機と前記クラッチ及び前記ブレーキとの間に延在して前記回転機を支持する支持壁の内部に設けられた供給油路を介して前記作動用オイルが供給され、
   前記供給油路は、
   前記クラッチに前記作動用オイルを供給する第１供給油路と、
   前記ブレーキに前記作動用オイルを供給する第２供給油路と、を含む
   ことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
2. 前記遊星歯車機構は、
   サンギアと、
   前記機関の出力軸に接続された回転軸と一体回転する入力要素であるリングギアと、
   前記差動部に接続された出力要素であるキャリアと、
   を有し、
   前記クラッチは、前記サンギアと前記キャリアとを連結可能なクラッチ装置であり、
   前記ブレーキは、前記サンギアの回転を規制することができるブレーキ装置である
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。

Images