JPH1058990A - 動力出力装置 - Google Patents

動力出力装置

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JPH1058990A
JPH1058990A JP23261496A JP23261496A JPH1058990A JP H1058990 A JPH1058990 A JP H1058990A JP 23261496 A JP23261496 A JP 23261496A JP 23261496 A JP23261496 A JP 23261496A JP H1058990 A JPH1058990 A JP H1058990A
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邦夫 森沢
Yutaka Taga
豊 多賀
Shuji Nagano
周二 永野
Hideaki Matsui
英昭 松井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両への搭載が容易で、原動機から出力され
る動力をより効率的に駆動軸に出力する動力出力装置を
提供する。 【解決手段】 動力出力装置１００は、エンジン１０２
とダブルピニオンプラネタリギヤ１１０とモータＭＧ１
とモータＭＧ２とを備える。ダブルピニオンプラネタリ
ギヤ１１０のリングギヤ１１４にはエンジン１０２のク
ランクシャフト１０４を、プラネタリキャリア１２６に
は駆動軸１０８とモータＭＧ２とを、サンギヤ１１２に
はモータＭＧ１を各々結合する。そして車両の前部に前
方からエンジン１０２，モータＭＧ２，ダブルピニオン
プラネタリギヤ１１０，モータＭＧ１の順に配置する。
モータＭＧ２はモータＭＧ１に比して高トルクが要求さ
れることから体格が大きくなるが、エンジン１０２の近
傍に配置されるから、直径を大きくとることができ、装
置全体としてはコンパクトなものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動力出力装置に関
し、詳しくは、駆動軸に動力を出力する動力出力装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、原動機から出力される動力をトル
ク変換して駆動軸に出力する動力出力装置としては、流
体を利用したトルクコンバータと変速機とを組み合わせ
てなるものが用いられていた。このトルクコンバータで
は、動力の入力軸と出力軸とが完全にロックされないた
め、両軸間に滑りが生じ、この滑りに応じたエネルギ損
失が発生していた。このエネルギ損失は、正確には、両
軸の回転数差とその時に動力の出力軸に伝達されるトル
クとの積で表わされ、熱として消費されるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、こうした
動力出力装置を動力源として搭載する車両では、発進時
や登り勾配を低速で走行するときなどのように大パワー
が要求されるときには、トルクコンバータでのエネルギ
損失が大きくなり、エネルギ効率が低いものとなってし
まうという問題があった。また、定常走行時であって
も、トルクコンバータにおける動力の伝達効率は１００
パーセントにならないから、例えば、手動式のトランス
ミッションと較べて、その燃費は低くならざるを得なか
った。
【０００４】本発明の動力出力装置は、上述の問題を解
決し、原動機から出力される動力を高効率に駆動軸に出
力することを第１の目的とする。
【０００５】なお、出願人は、上述の問題に鑑み、流体
を用いたトルクコンバータを用いるのではなく、原動機
とプラネタリギヤと２つの電動機とバッテリとを備え、
原動機から出力される動力をプラネタリギヤと２つの電
動機とにより調整して駆動軸に出力する動力出力装置を
提案している（特開昭第５０−３０２２３号公報）。し
かし、提案した動力出力装置では、車両や船舶などに搭
載する等、限られたスペースに設置する際における各機
器の配置については考慮されていなかった。
【０００６】そこで、本発明の動力出力装置は、限られ
たスペースに設置する際における各機器の配置をより効
率化することを第２の目的とする。さらに、本発明の動
力出力装置は、装置全体の小型化を図ることを第３の目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の動力出力装置は、こうした目的の少なくとも一部
を解決するため、次の手段を採った。本発明の動力出力
装置は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であっ
て、出力軸を有する原動機と、第１の回転軸を有し、該
第１の回転軸に動力を入出力する第１の電動機と、前記
駆動軸に結合される第２の回転軸を有し、該第２の回転
軸に動力を入出力する第２の電動機と、前記出力軸と前
記駆動軸と前記第１の回転軸とに各々結合される３軸を
有し、該３軸のうちいずれか２軸へ入出力される動力を
決定したとき、該決定された動力に基づいて残余の１軸
へ入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段
とを備え、前記原動機の出力軸と前記駆動軸と前記第１
の回転軸と前記第２の回転軸とを同軸上とすると共に、
前記原動機から前記第２の電動機，前記３軸式動力入出
力手段，前記第１の電動機の順に配置してなることを要
旨とする。
【０００８】この本発明の動力出力装置は、原動機の出
力軸と、駆動軸と、第１の電動機が有する第１の回転軸
と、第２の電動機が有する第２の回転軸とを、すべて同
軸上とすると共に、原動機，第２の電動機，３軸式動力
入出力手段，第１の電動機の順に配置する。こうするこ
とにより、第２の電動機が第１の電動機に比して大きい
ものであっても、第２の電動機が原動機側に配置される
から、装置全体をまとまったものとすることができ、限
られたスペースに設置しやすいものとすることができ
る。
【０００９】なお、本発明の動力出力装置が備える３軸
式動力入出力手段は、原動機が有する出力軸と、駆動軸
と、第１の電動機が有する第１の回転軸とに各々結合さ
れる３軸を有し、これらの３軸のうちのいずれか２軸へ
動力が入出力されたとき、この入出力された動力に基づ
いて決定される動力を残余の１軸から入出力する。した
がって、原動機から出力する動力と第１の電動機から入
出力する動力とを調整することにより、駆動軸に入出力
する動力を調整することができる。また、第２の電動機
は、駆動軸に結合される第２の回転軸を介して駆動軸に
動力を入出力する。したがって、駆動軸に入出力される
動力は、３軸式動力入出力手段による調整に加えて、第
２の電動機による動力の入出力が行われる。
【００１０】こうした本発明の動力出力装置において、
前記３軸式動力入出力手段は、サンギヤと、リングギヤ
と、該サンギヤおよび該リングギヤの一方とギヤ結合す
ると共に互いにギヤ結合する２つ１組の２組以上のピニ
オンギヤと、該２組以上のピニオンギヤを前記サンギヤ
と同軸に回転自在に軸支するキャリアとを備えるダブル
ピニオンプラネタリギヤであり、前記３軸の結合は、前
記出力軸と前記リングギヤとの結合と、前記第１の回転
軸と前記サンギヤとの結合と、前記第２の回転軸と前記
キャリアとの結合とであるものとすることもできる。
【００１１】また、これら変形例を含めた本発明の動力
出力装置において、前記第２の回転軸に設置された減速
機を備えるものとすることもできる。こうすれば、減速
機により第２の電動機から出力される動力のトルク変換
が行われるから、第２の電動機として採用できる電動機
の範囲を広げることができる。
【００１２】こうした減速機を備える本発明の動力出力
装置において、前記減速機は、前記第２の電動機と前記
３軸式動力入出力手段との間に配置されてなるものとす
ることもできる。こうすれば、減速機と３軸式動力入出
力手段とを隣接して配置することができるから、減速機
や３軸式入出力手段の動作に必要な潤滑剤の供給設備を
共用することができ、装置全体を小型化することができ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づき説明する。図１は本発明の一実施例である動
力出力装置１００を車両に搭載した際の配置図、図２は
実施例の動力出力装置１００の概略構成を示すブロック
図、図３は実施例の動力出力装置１００が備えるダブル
ピニオンプラネタリギヤ１１０の構成を例示する構成図
である。説明の都合上、まず図２および図３を用いて実
施例の動力出力装置１００の構成について説明し、その
後、図１を用いて実施例の動力出力装置１００を車両に
搭載する際の配置について説明する。
【００１４】図２および図３に示すように、実施例の動
力出力装置１００は、大きくは、ガソリンを燃料として
動作するエンジン１０２と、エンジン１０２のクランク
シャフト１０４にリングギヤ１１４が機械的に結合され
たダブルピニオンプラネタリギヤ１１０、ダブルピニオ
ンプラネタリギヤ１１０のサンギヤ１１２に結合された
モータＭＧ１、ダブルピニオンプラネタリギヤ１２０の
プラネタリキャリア１２６に結合されたモータＭＧ２お
よびエンジン１０２の運転を制御すると共にモータＭＧ
１，ＭＧ２を駆動制御する制御装置１５０から構成され
ている。
【００１５】ダブルピニオンプラネタリギヤ１１０は、
図３に示すように、駆動軸１０８に軸中心を貫通された
中空のサンギヤ軸１２２に結合されたサンギヤ１１２
と、駆動軸１０８と同軸のクランクシャフト１０４にフ
ライホイール１０６，ダンパ１０７およびリングギヤ軸
１２４を介して結合されたリングギヤ１１４と、サンギ
ヤ１１２とリングギヤ１１４との間に配置され一方はサ
ンギヤ１１２と他方はリングギヤ１１４とギヤ結合する
と共に互いにギヤ結合しサンギヤ１１２の外周を自転し
ながら公転する２つ１組の複数組みのプラネタリピニオ
ンギヤ１１６，１１８（以下、２つ１組のプラネタリピ
ニオンギヤ１１６，１１８を合わせて「ダブルピニオン
ギヤ１１５」という）と、駆動軸１０８の端部に結合さ
れ各組みのダブルピニオンギヤ１１５の回転軸を軸支す
ると共にダブルピニオンギヤ１１５を介してキャリア軸
１２８に結合されたプラネタリキャリア１２６とから構
成されている。このダブルピニオンプラネタリギヤ１１
０では、サンギヤ１１２，リングギヤ１１４およびプラ
ネタリキャリア１２６にそれぞれ結合されたサンギヤ軸
１２２，リングギヤ軸１２４および駆動軸１０８の３軸
が動力の入出力軸とされ、３軸のうちいずれか２軸へ入
出力される動力が決定されると、残余の１軸に入出力さ
れる動力は決定された２軸へ入出力される動力に基づい
て定まる。なお、このダブルピニオンプラネタリギヤ１
１０の３軸への動力の入出力についての詳細は後述す
る。
【００１６】モータＭＧ１とモータＭＧ２は、共に同期
電動発電機として構成されており、それぞれ外周面に複
数個の永久磁石１３５，１４５を有するロータ１３２，
１４２と、回転磁界を形成する三相コイル１３４，１４
４が巻回されたステータ１３３，１４３とを備える。モ
ータＭＧ１のロータ１３２は、ダブルピニオンプラネタ
リギヤ１１０のサンギヤ１１２に結合されたサンギヤ軸
１２２に結合されており、モータＭＧ２のロータ１４２
は、ダブルピニオンプラネタリギヤ１１０のプラネタリ
キャリア１２６に結合されたキャリア軸１２８に結合さ
れている。
【００１７】制御装置１５０の詳細については図示しな
いが、制御装置１５０は、モータＭＧ１およびモータＭ
Ｇ２の各三相コイル１３４，１４４に供給する擬似的な
正弦波電流を作り出す２つのインバータ回路と、２つの
インバータ回路を介して充放電するバッテリと、２つの
インバータ回路のスイッチングを制御するモータ制御用
ＣＰＵと、エンジン１０２の運転を制御するエンジン制
御用ＣＰＵとを備え、モータＭＧ１，モータＭＧ２およ
びエンジン１０２の状態を検出する各種センサから入力
される信号に基づいてモータＭＧ１，モータＭＧ２およ
びエンジン１０２の運転を制御する。この制御装置１５
０による制御の詳細については、本発明の実施の形態と
しては不要であるから、その説明については省略する。
【００１８】こうして構成された実施例の動力出力装置
１００は、図１に例示する配置に示すように車両に搭載
される。図示するように、動力出力装置１００は、車両
の前部から後方に向けてエンジン１０２，モータＭＧ
２，ダブルピニオンプラネタリギヤ１１０，モータＭＧ
１の順に配置されている。なお、図１では、クランクシ
ャフト１０４や駆動軸１０８の軸中心の上半分のみを記
載し、下半分については鏡像的に現れるため、その記載
は省略した。図中、モータＭＧ２，ダブルピニオンプラ
ネタリギヤ１１０およびモータＭＧ１を収納するケース
１０１は、従来のＦＲ型の車両における流体式のトルク
コンバータとトランスミッションとを収納する場合の一
般的な収納スペースを表わす。したがって、このケース
１０１に収納可能な動力出力装置は、従来の車両にトル
クコンバータとトランスミッションとの代わりにそのま
ま搭載することができるものとなる。なお、こうした収
納スペースに配置可能か否かは、実施例の動力出力装置
１００では、モータＭＧ１およびモータＭＧ２の大きさ
とその配置される位置によって決まる。このうちモータ
ＭＧ１およびモータＭＧ２の大きさは各モータに要求さ
れる電動機あるいは発電機としての性能に依存し、その
配置される位置の自由度はダブルピニオンプラネタリギ
ヤ１１０の３軸（サンギヤ軸１２２，リングギヤ軸１２
４および駆動軸１０８）への結合の仕方によって定ま
る。まず、モータＭＧ１およびモータＭＧ２に要求され
る性能について、ダブルピニオンプラネタリギヤ１１０
の動作を含めて動力出力装置１００の動作と共に説明
し、その後、モータＭＧ１およびモータＭＧ２が配置さ
れる位置について説明する。
【００１９】実施例の動力出力装置１００の動作につい
て説明する。いま、エンジン１０２を回転数Ｎｅ，トル
クＴｅの運転ポイントＰ１で運転し、このエンジン１０
２から出力されるエネルギＰｅと同一のエネルギである
が異なる回転数Ｎｄ，トルクＴｄの運転ポイントＰ２で
駆動軸１０８を運転する場合、すなわち、エンジン１０
２から出力される動力をトルク変換して駆動軸１０８に
作用させる場合について考える。
【００２０】ダブルピニオンプラネタリギヤ１１０の３
軸（サンギヤ軸１２２，リングギヤ軸１２４および駆動
軸１０８）における回転数やトルクの関係は、機構学の
教えるところによれば、図４および図５に例示する共線
図と呼ばれる図として表わすことができ、幾何学的に解
くことができる。なお、ダブルピニオンプラネタリギヤ
１１０における３軸の回転数やトルクの関係は、上述の
共線図を用いなくても各軸のエネルギを計算することな
どにより数式的に解析することもできる。本実施例では
説明の容易のため共線図を用いて説明する。
【００２１】図４における縦軸は３軸の回転数軸であ
り、横軸は３軸の座標軸の位置の比を表わす。すなわ
ち、サンギヤ軸１２２とリングギヤ軸１２４の座標軸
Ｓ，Ｒに対して、駆動軸１０８の座標軸Ｃは、軸Ｓと軸
Ｒを１：ρに外分する軸として表わされるのである。こ
こで、ρは、リングギヤ１１４の歯数に対するサンギヤ
１１２の歯数の比であり、次式（１）で表わされる。
【００２２】 ρ＝サンギヤの歯数／リングギヤの歯数 …（１）
【００２３】今、エンジン１０２が回転数Ｎｅで運転さ
れており、駆動軸１０８が回転数Ｎｄで運転されている
場合を考えているから、エンジン１０２のクランクシャ
フト１０４が結合されているリングギヤ軸１２４の座標
軸Ｒにエンジン１０２の回転数Ｎｅを、駆動軸１０８の
座標軸Ｃに回転数Ｎｄをプロットすることができる。こ
の両点を通る直線を描けば、この直線と座標軸Ｓとの交
点で表わされる回転数としてサンギヤ軸１２２の回転数
Ｎｓを求めることができる。以下、この直線を動作共線
と呼ぶ。なお、回転数Ｎｓは、回転数Ｎｅと回転数Ｎｄ
とを用いて比例計算式（次式（２））により求めること
ができる。このようにダブルピニオンプラネタリギヤ１
１０では、サンギヤ１１２，リングギヤ１１４およびプ
ラネタリキャリア１２６のうちいずれか２つの回転を決
定すると、残余の１つの回転は、決定した２つの回転に
基づいて決定される。
【００２４】 Ｎｓ＝Ｎｄ−（Ｎｄ−Ｎｅ）／ρ …（２）
【００２５】次に、描かれた動作共線に、エンジン１０
２のトルクＴｅをリングギヤ軸１２４の座標軸Ｒを作用
線として図中下から上に作用させる。このとき動作共線
は、トルクに対してはベクトルとしての力を作用させた
ときの剛体として取り扱うことができるから、座標軸Ｒ
上に作用させたトルクＴｅは、向きが同じで異なる作用
線への力の分離の手法により、座標軸Ｓ上のトルクＴｅ
ｓと座標軸Ｃ上のトルクＴｅｃとに分離することができ
る。このときトルクＴｅｓおよびＴｅｃの大きさは、次
式（３）および（４）によって表わされる。
【００２６】Ｔｅｓ＝Ｔｅ×ρ …（３） Ｔｅｃ＝Ｔｅ×（１−ρ） …（４）
【００２７】動作共線がこの状態で安定であるために
は、動作共線の力の釣り合いをとればよい。すなわち、
座標軸Ｓ上には、トルクＴｅｓと大きさが同じで向きが
反対のトルクＴｍ１を作用させ、座標軸Ｃ上には、駆動
軸１０８に出力するトルクＴｄと同じ大きさで向きが反
対のトルクとトルクＴｅｃとの合力に対し大きさが同じ
で向きが反対のトルクＴｍ２を作用させるのである。こ
のトルクＴｍ１はモータＭＧ１により、トルクＴｍ２は
キャリア軸１２８にロータ１４２が取り付けられたモー
タＭＧ２により作用させることができる。このとき、モ
ータＭＧ１では回転の方向と逆向きにトルクを作用させ
るから、モータＭＧ１は発電機として動作することにな
り、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表わされる電気
エネルギＰｍ１をサンギヤ軸１２２から回生する。モー
タＭＧ２では、回転の方向とトルクの方向とが同じであ
るから、モータＭＧ２は電動機として動作し、トルクＴ
ｍ２と回転数Ｎｄとの積で表わされる電気エネルギＰｍ
２を動力としてキャリア軸１２８およびプラネタリキャ
リア１２６を介して駆動軸１０８に出力する。
【００２８】ここで、電気エネルギＰｍ１と電気エネル
ギＰｍ２とを等しくすれば、モータＭＧ２で消費する電
力のすべてをモータＭＧ１により回生して賄うことがで
きる。このためには、入力されたエネルギのすべてを出
力するものとすればよいから、エンジン１０２から出力
されるエネルギＰｅと駆動軸１０８に出力されるエネル
ギＰｄとを等しくすればよい。すなわち、トルクＴｅと
回転数Ｎｅとの積で表わされるエネルギＰｅと、トルク
Ｔｄと回転数Ｎｄとの積で表わされるエネルギＰｄとを
等しくするのである。
【００２９】図４に示す共線図ではサンギヤ軸１２２の
回転数Ｎｓは正であったが、エンジン１０２の回転数Ｎ
ｅと駆動軸１０８の回転数Ｎｄとによっては、図５に示
す共線図のように負となる場合もある。このときには、
モータＭＧ１では、回転の方向とトルクの作用する方向
とが同じになるから、モータＭＧ１は電動機として動作
し、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表わされる電気
エネルギＰｍ１を消費する。一方、モータＭＧ２では、
回転の方向とトルクの作用する方向とが逆になるから、
モータＭＧ２は発電機として動作し、トルクＴｍ２と回
転数Ｎｄとの積で表わされる電気エネルギＰｍ２をキャ
リア軸１２８から回生することになる。この場合、モー
タＭＧ１で消費する電気エネルギＰｍ１とモータＭＧ２
で回生する電気エネルギＰｍ２とを等しくすれば、モー
タＭＧ１で消費する電気エネルギＰｍ１をモータＭＧ２
で丁度賄うことができる。
【００３０】以上、エンジン１０２から出力される動力
のすべてをトルク変換して駆動軸１０８に出力する際の
動作について説明したが、実施例の動力出力装置１００
は、エンジン１０２から出力される動力に制御装置１５
０が備える図示しないバッテリからの放電電力に基づく
動力を加えて駆動軸１０８に出力する動作も可能であ
る。この動作は、モータＭＧ２のトルクＴｍ２を図４お
よび図５を用いて説明した際の計算（Ｔｄ−Ｔｅｃ）で
求められるトルクより大きなトルクとすることによって
行なわれる。この動作とすることにより、駆動軸１０８
にはエンジン１０２から出力される動力以上の動力が出
力されるから、エンジン１０２を要求される動力未満の
動力しか出力できない小型のものとすることができる。
なお、この場合のエンジン１０２の性能は、モータＭＧ
２の性能とバッテリの性能とによって最も効率のよい組
み合わせを求めることにより定まる。
【００３１】また、実施例の動力出力装置１００は、エ
ンジン１０２を停止した状態でバッテリからの放電電力
に基づく動力のみを駆動軸１０８に出力する動作も可能
である。この動作は、モータＭＧ２からキャリア軸１２
８およびプラネタリキャリア１２６を介して直接駆動軸
１０８に動力を出力することによって行なわれる。この
とき、モータＭＧ１のトルクＴｍ１は値０となる。こう
した動作とすることにより、環境保全が特に必要な地域
などでの無公害走行が可能となる。
【００３２】このほか、実施例の動力出力装置１００
は、エンジン１０２から出力される動力の一部をトルク
変換して駆動軸１０８に出力しながら残余の動力をモー
タＭＧ１またがモータＭＧ２により回生してバッテリを
充電する動作や、モータＭＧ２によりキャリア軸１２８
をロックした状態を維持しながらエンジン１０２から出
力される動力のすべてをモータＭＧ１によって回生して
バッテリを充電する動作、あるいは、モータＭＧ２によ
りキャリア軸１２８をロックした状態を維持しながらモ
ータＭＧ１によってエンジン１０２をクランキングする
動作など種々の動作も可能である。
【００３３】こうした各種の動作の説明から解るよう
に、モータＭＧ２は、それのみによって車両を駆動する
ことができる性能が要求されるため、動作共線の釣り合
いを確保する程度やエンジン１０２をクランキングする
程度の性能でよいモータＭＧ１に比して大きくなる。な
お、モータから出力されるトルクは、モータの軸方向の
長さに比例しモータの直径の２乗に比例するから、モー
タＭＧ２は、できる限り径方向に余裕のある場所に配置
するのが望ましいことになる。次に、モータＭＧ１およ
びモータＭＧ２の配置する位置について説明する。実施
例の動力出力装置１００のように、ダブルピニオンプラ
ネタリギヤ１１０を動力出力装置の３軸式の動力入出力
手段として用いる場合、エンジン１０２のクランクシャ
フト１０４に結合する軸としては、図４および図５を用
いて説明した動作共線の動作に、動力出力装置から駆動
軸１０８に出力される動力は主としてエンジン１０２か
ら出力される動力であること及びエンジン１０２は逆回
転できないことを考慮すると実施例の動力出力装置１０
０のようにリングギヤ１１４に結合されたリングギヤ軸
１２４が適切な軸となる。この場合、駆動軸１０８，サ
ンギヤ軸１２２，リングギヤ軸１２４，キャリア軸１２
８をすべて同軸とした場合の可能な配置は、実施例の動
力出力装置１００に示すように、エンジン１０２からモ
ータＭＧ２，ダブルピニオンプラネタリギヤ１１０，モ
ータＭＧ１の順とする他に、エンジン１０２からダブル
ピニオンプラネタリギヤ１１０，モータＭＧ２，モータ
ＭＧ１の順とするものや、エンジン１０２からモータＭ
Ｇ２，モータＭＧ１，ダブルピニオンプラネタリギヤ１
１０の順とするものが考えられる。このうち前述のモー
タＭＧ２の性能と、ケース１０１の形状を考慮すれば、
図１に示すように、エンジン１０２からモータＭＧ２，
ダブルピニオンプラネタリギヤ１１０，モータＭＧ１の
順とする実施例の動力出力装置１００の配置が有利とな
る。
【００３４】一方、図６に例示する比較例の動力出力装
置２００に示すように、サンギヤとリングギヤに挟持さ
れるプラネタリピニオンギヤが１つの通常のプラネタリ
ギヤ２１０を３軸式の動力入出力手段として用いる場合
について考える。このプラネタリキャリア２１０の動作
を示す共線図は、図７のように示され、各座標軸は、サ
ンギヤ軸２２２と駆動軸１０８の座標軸Ｓ，Ｒを両端に
とったとき、軸Ｓと軸Ｒを１：ρに内分する軸としてプ
ラネタリキャリア２２６に結合されるキャリア軸２２８
の座標軸Ｃが定められる。このため、エンジン１０２の
クランクシャフト１０４に結合する軸としては、キャリ
ア軸２２８が適切な軸となる。この場合、駆動軸１０
８，サンギヤ軸２２２，キャリア軸２２８をすべて同軸
とした場合の可能な配置は、図６の比較例の動力出力装
置２００に示すように、エンジン１０２からモータＭＧ
１に相当するモータＭＧ３，プラネタリギヤ２１０，モ
ータＭＧ２に相当するモータＭＧ４の順とする他に、エ
ンジン１０２からプラネタリギヤ２１０，モータＭＧ
３，モータＭＧ４の順とするものやエンジン１０２から
モータＭＧ３，モータＭＧ４，プラネタリギヤ２１０の
順とするものが考えられる。こうした通常のプラネタリ
ギヤ２１０を用いた比較例では、大きさの大きいモータ
ＭＧ２に相当するモータＭＧ４が後部側となるから、ケ
ース１０１より後部側の収納スペースが大きなケース２
０１が必要となる。なお、比較のため、比較例のプラネ
タリギヤ２１０のギヤ比は、実施例のダブルピニオンプ
ラネタリギヤ１１０のギヤ比と同一となるようにした。
【００３５】以上の説明から、実施例の動力出力装置１
００にように、３軸式の動力入出力手段としてダブルピ
ニオンプラネタリギヤ１１０を採用し、かつ、エンジン
１０２からモータＭＧ２，ダブルピニオンプラネタリギ
ヤ１１０，モータＭＧ１の順の配置が有利なことが解
る。
【００３６】以上説明した実施例の動力出力装置１００
によれば、３軸式の動力入出力手段としてダブルピニオ
ンプラネタリギヤ１１０を備えることにより、２つのモ
ータＭＧ１，ＭＧ２のうち大きなトルクの出力が必要な
大きさの大きいモータＭＧ２を径方向の大きさを大きく
とれるエンジン１０２側に配置することができる。この
結果、装置全体をまとまったものとすることができ、車
両への搭載を容易にすることができる。特に、従来のＦ
Ｒ型の車両における流体式のトルクコンバータとトラン
スミッションとを収納する場合の一般的な収納スペース
に収まる配置とすることができるから、従来の車両にお
ける収納スペースの設計変更なしに実施例の動力出力装
置１００をそのまま搭載することができる。
【００３７】なお、実施例の動力出力装置１００では、
モータＭＧ１およびモータＭＧ２にＰＭ形（永久磁石
形；Permanent Magnet type）同期電動機を用いたが、
回生動作および力行動作の双方が可能なものであれば、
その他にも、ＶＲ形（可変リラクタンス形；Variable R
eluctance type）同期電動機や、バーニアモータや、直
流電動機や、誘導電動機や、超電導モータや、ステップ
モータなどを用いることもできる。
【００３８】次に、本発明の第２の実施例である動力出
力装置３００について説明する。図８は第２実施例であ
る動力出力装置３００を車両に搭載した際の配置図、図
９は第２実施例の動力出力装置３００の概略構成を示す
ブロック図、図１０は第２実施例の動力出力装置３００
が備えるダブルピニオンプラネタリギヤ１１０と減速機
３１０の構成を例示する構成図である。図示するよう
に、第２実施例の動力出力装置３００は、減速機３１０
を備える点とモータＭＧ２に代えてモータＭＧ５を備え
る点を除いて第１実施例の動力出力装置１００と同一の
構成をしている。したがって、第２実施例の動力出力装
置３００の構成のうち第１実施例の動力出力装置１００
の構成と同一の構成については同一の符号を付し、その
説明は省略する。
【００３９】第２実施例の動力出力装置３００が備える
減速機３１０は、図１０に示すように、サンギヤ３１２
とリングギヤ３１４とプラネタリピニオンギヤ３１６と
から構成されるプラネタリギヤである。減速機３１０の
サンギヤ３１２は、サンギヤ軸３２２によりケース１０
１に固定されており、回転できないようになっている。
減速機３１０のプラネタリピニオンギヤ２１６は、ダブ
ルピニオンプラネタリギヤ１１０のダブルピニオンギヤ
１１５を介してプラネタリキャリア１２６に結合された
キャリア軸１２８にキャリア結合されている。また、減
速機３１０のリングギヤ３１４は、リングギヤ軸３２４
によりモータＭＧ５のロータ３４２に結合されている。
したがって、モータＭＧ５の回転は、減速機３１０であ
るプラネタリギヤのギヤ比をρ（サンギヤの歯数／リン
グギヤの歯数）とすれば、１／（１＋ρ）の回転として
キャリア結合されたキャリア軸１２８に出力されること
になり、モータＭＧ５から出力されるトルクは、（１＋
ρ）倍のトルクとしてキャリア軸１２８に出力されるこ
とになる。この結果、モータＭＧ５は、第１実施例のモ
ータＭＧ２に比して小さなものでよく、モータの直径を
同じとすれば、軸方向の長さは短くなる。したがって、
減速機３１０を備えるものとしても、第１実施例のケー
ス１０１内に第２実施例も収まる。
【００４０】以上説明した第２実施例の動力出力装置３
００によれば、減速機３１０をモータＭＧ５とダブルピ
ニオンプラネタリギヤ１１０との間に設けることにより
モータＭＧ５の小型化を図ることができる。また、減速
機３１０のギヤ比を調整することによりモータＭＧ５の
選択の自由度を上げることができる。さらに、第２実施
例の動力出力装置３００によれば、減速機３１０をダブ
ルピニオンプラネタリギヤ１１０に隣接して設けたか
ら、減速機３１０の潤滑とダブルピニオンプラネタリギ
ヤ１１０の潤滑とを共用することができ、装置全体をコ
ンパクトなものとすることができる。もとより、第１実
施例の動力出力装置１００が奏する効果と同様な効果を
奏する。
【００４１】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこうした実施の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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である動力出力装置１００を
車両に搭載した際の配置図である。
【図２】実施例の動力出力装置１００の概略構成を示す
ブロック図である。
【図３】実施例の動力出力装置１００が備えるダブルピ
ニオンプラネタリギヤ１１０の構成を例示する構成図で
ある。
【図４】ダブルピニオンプラネタリギヤ１１０に結合さ
れた３軸の回転数とトルクの関係を示す共線図である。
【図５】ダブルピニオンプラネタリギヤ１１０に結合さ
れた３軸の回転数とトルクの関係を示す共線図である。
【図６】比較例の動力出力装置２００を車両に搭載した
際の配置図である。
【図７】比較例の動力出力装置２００が備える通常のプ
ラネタリギヤ２１０に結合された３軸の回転数とトルク
の関係を示す共線図である。
【図８】本発明の第２の実施例としての動力出力装置３
００を車両に搭載した際の配置図である。
【図９】第２実施例の動力出力装置３００の概略構成を
示すブロック図である。
【図１０】第２実施例の動力出力装置３００が備えるダ
ブルピニオンプラネタリギヤ１１０と減速機３１０の構
成を例示する構成図である。
【符号の説明】
１００…動力出力装置 １０１…ケース １０２…エンジン １０４…クランクシャフト １０６…フライホイール １０７…ダンパ １０８…駆動軸 １１０…ダブルピニオンプラネタリギヤ １１２…サンギヤ １１４…リングギヤ １１５…ダブルピニオンギヤ １１６，１１８…プラネタリピニオンギヤ １２０…ダブルピニオンプラネタリギヤ １２２…サンギヤ軸 １２４…リングギヤ軸 １２６…プラネタリキャリア １２８…キャリア軸 １３２，１４２…ロータ １３３，１４３…ステータ １３４，１４４…三相コイル １３５，１４５…永久磁石 １５０…制御装置 ２００…動力出力装置 ２０１…ケース ２１０…プラネタリキャリア ２１０…プラネタリギヤ ２１６…プラネタリピニオンギヤ ２２２…サンギヤ軸 ２２６…プラネタリキャリア ２２８…キャリア軸 ３００…動力出力装置 ３１０…減速機 ３１２…サンギヤ ３１４…リングギヤ ３１６…プラネタリピニオンギヤ ３２２…サンギヤ軸 ３２４…リングギヤ軸 ３４２…ロータ ＭＧ１…モータ ＭＧ２…モータ ＭＧ３…モータ ＭＧ４…モータ ＭＧ５…モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 英昭 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動軸に動力を出力する動力出力装置で
    あって、 出力軸を有する原動機と、 第１の回転軸を有し、該第１の回転軸に動力を入出力す
    る第１の電動機と、 前記駆動軸に結合される第２の回転軸を有し、該第２の
    回転軸に動力を入出力する第２の電動機と、 前記出力軸と前記駆動軸と前記第１の回転軸とに各々結
    合される３軸を有し、該３軸のうちいずれか２軸へ入出
    力される動力を決定したとき、該決定された動力に基づ
    いて残余の１軸へ入出力される動力が決定される３軸式
    動力入出力手段とを備え、 前記原動機の出力軸と前記駆動軸と前記第１の回転軸と
    前記第２の回転軸とを同軸上とすると共に、前記原動機
    から前記第２の電動機，前記３軸式動力入出力手段，前
    記第１の電動機の順に配置してなる動力出力装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の動力出力装置であって、 前記３軸式動力入出力手段は、 サンギヤと、リングギヤと、該サンギヤおよび該リング
    ギヤの一方とギヤ結合すると共に互いにギヤ結合する２
    つ１組の２組以上のピニオンギヤと、該２組以上のピニ
    オンギヤを前記サンギヤと同軸に回転自在に軸支するキ
    ャリアとを備えるダブルピニオンプラネタリギヤであ
    り、 前記３軸の結合は、前記出力軸と前記リングギヤとの結
    合と、前記第１の回転軸と前記サンギヤとの結合と、前
    記駆動軸と前記キャリアとの結合とである動力出力装
    置。
  3. 【請求項３】 前記第２の回転軸に設置された減速機を
    備える請求項１または２記載の動力出力装置。
  4. 【請求項４】 前記減速機は、前記第２の電動機と前記
    ３軸式動力入出力手段との間に配置されてなる請求項３
    記載の動力出力装置。
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