JPH11180173A - ハイブリッド電気自動車用駆動装置 - Google Patents

ハイブリッド電気自動車用駆動装置

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JPH11180173A
JPH11180173A JP9351599A JP35159997A JPH11180173A JP H11180173 A JPH11180173 A JP H11180173A JP 9351599 A JP9351599 A JP 9351599A JP 35159997 A JP35159997 A JP 35159997A JP H11180173 A JPH11180173 A JP H11180173A
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JP
Japan
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engine
motor
pulley
generator
drive
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JP9351599A
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English (en)
Inventor
Takeo Hiramatsu
健男 平松
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/543—Transmission for changing ratio the transmission being a continuously variable transmission

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Arrangement Of Transmissions (AREA)
  • Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイブリッド電気自動車用駆動装置に関し、
効率よく車両を駆動でき、小型のエンジン及びモータで
大きな発進出力を得ることができ、回生制動によりエネ
ルギ効率よく制動を行なえるようにすることができるよ
うにする。 【解決手段】 エンジン１と、モータ兼発電機２と、エ
ンジン１及びモータ兼発電機２により駆動される回転軸
を入力軸１３としてそなえられた無段変速機３と、無段
変速機３の入力軸１３又は出力軸１４上に設けられた２
自由度３要素型の遊星歯車機構５と、遊星歯車機構５か
ら駆動輪１０Ｌ，１０Ｒ側へ駆動力を出力する駆動出力
軸６とをそなえ、遊星歯車機構５の３要素のうちの第１
の要素５Ｂが無段変速機３の入力軸１３に連結され、第
２の要素５Ａが無段変速機３の出力軸１４に連結され、
第３の要素５Ｃが駆動出力軸６に連結されるよう構成す
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、エンジンとモータ
とにより駆動輪に動力を供給しうる、ハイブリッド電気
自動車用駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、環境保護の観点から電気自動車の
開発が進められているが、実用に供する電気自動車とし
ては、車両にエンジン（一般に、内燃機関）を搭載した
いわゆるハイブリッド電気自動車が開発され、既に量産
化されている。一般に、ハイブリッド電気自動車では、
車載のエンジンを走行用モータと共に或いは走行用モー
タの代わりに車両の駆動のために用いたり、車載のエン
ジンを発電のために用いたりする。このエンジンにより
発電する場合、発電した電力は、モータの電源であるバ
ッテリを充電するために用いたり、走行用モータを駆動
するために直接的に用いたりすることができる。
【０００３】例えば図９は現在生産されているシリーズ
パラレル併用方式のハイブリッド電気自動車用駆動装置
（第１従来技術）の構成を模式的に示す図であり、図１
０はその要部構成を示す図である。図９に示すように、
モータ１０１からの出力はモータ出力軸１０１Ａからギ
ヤ機構１０２の入力側ギヤ１０３に出力されるようにな
っており、この入力側ギヤ１０３の回転軸１０３Ａには
遊星ギヤ機構１０４が接続されている。一方、エンジン
１０５からの出力は、エンジン出力軸（クランク軸）１
０５Ａから遊星ギヤ機構１０４に出力され、遊星ギヤ機
構１０４から入力側ギヤ１０３へ伝達されて、モータ１
０１からの出力にエンジン１０５からの出力が付加され
て、ギヤ機構１０２の出力側ギヤ１０６から駆動軸１０
７，駆動輪１０８へと伝達される。
【０００４】遊星ギヤ機構１０４は、図９，図１０に示
すように、モータ出力軸（即ち、入力ギヤ１０３の回転
軸）１０１Ａに一体回転するように結合されたリングギ
ヤ１０４Ａと、エンジン１０５の出力軸１０５Ａに一体
回転するように結合されたキャリア１０４Ｂと、このキ
ャリア１０４Ｂに回転（自転）自在に軸支されリングギ
ヤ１０４Ａと噛合する複数の（ここでは４つ）のプラネ
タリピニオン１０４Ｃと、各プラネタリピニオン１０４
Ｃと噛合するサンギヤ１０４Ｄとをそなえている。
【０００５】また、サンギヤ１０４Ｄは、エンジン１０
５の出力軸１０５Ａの外周に同軸に装着された中空軸１
０９を介して、発電機１１０のロータ１１０Ａと一体回
転するように接続されている。モータ１０１及び発電機
１１０は、インバータ１１１を介してバッテリ１１２に
接続されており、モータ１０１はインバータ１１１によ
り回転速度（以下、回転数という）や放電状態及び充電
状態を制御され、発電機１１０はインバータ１１１によ
り発電（充電）状態を制御されるようになっている。
【０００６】そして、エンジン１０５は、高負荷近傍の
みで運転し、エンジン１０５の余剰出力は、発電機１１
０で電力に変換してモータ１０１の駆動のために、直接
又はバッテリ１１２を一旦充電してこのバッテリ１１２
介して間接的に利用されるようになっている。また、停
車時，例えば２０ｋｍ／ｈ以下の極低速走行時，満充電
時には、エンジン１０５を停止して、モータ１０１のみ
により車両を駆動して、エンジン１０５の作動により生
じる排ガスや騒音を抑制させるようになっている。
【０００７】さらに、エンジン１０５は、最高回転数を
最高値（例えば４０００ｒｐｍ程度）以下に抑えて、エ
ンジンの低フリクション化を図り、さらに、高膨張比サ
イクルで熱効率を向上させるように設定されている。ま
た、モータ１０１は、低回転，高トルク型のものを採用
して、ギヤ比切換機構なしで従来車並の低速駆動力を確
保できるようになっている。
【０００８】このようなモータ１０１の採用とともに、
遊星ギヤ機構１０４によりモータ１０１とエンジン１０
５と発電機１１０とを連結することで、モータ１０１と
エンジン１０５と発電機１１０との相互間の回転比を変
えることで、ギヤ比切換機構やクラッチ機構といったそ
の他の動力伝達系を用いることなく、車速制御を行なえ
るようになっている。
【０００９】このハイブリッド電気自動車用駆動装置で
は、その駆動モードを、以下の表１に示すように、停
車、発進・極低速、定常走行、加速、減速・制
動の５つのモードに分類することができる。
【００１０】
【表１】
【００１１】モードの停車時には、エンジン１０５，
モータ１０１，発電機１１０はいずれも停止しており、
バッテリ１１２の充放電はない。ただし、エアコン等の
補機類の作動時やバッテリ１１２の残存容量が低下した
場合には、例えば発電機１１０をモータ作動させてエン
ジン１０５を始動して、エンジン１０５の出力により発
電機１１０により発電を行ない、この発電電力により補
機類の駆動やバッテリ１１２の充電を行なう。
【００１２】モードの発進時や極低速走行時（例えば
車速が２０ｋｍ／ｈ以下の時）には、エンジン１０５は
停止させてモータ１０１を駆動運転状態とし、発電機１
１０は逆回転（空転）状態とする。したがって、バッテ
リ１１２は放電状態となる。もちろん、エアコン等の補
機類の作動時やバッテリ１１２の残存容量が低下した場
合には、モードと同様に、エンジン１０５を作動させ
て、発電機１１０により発電を行ない、この発電電力に
より補機類の駆動やバッテリ１１２の充電を行なう。
【００１３】モードの定常走行時には、発電機１１０
でエンジン１０５を始動して、モータ１０１及びエンジ
ン１０５を共に駆動運転状態とする。このときには、エ
ンジン１０５からの出力の一部によって駆動された発電
機１１０の発電電力がモータ１０１に供給されるので、
基本的にはバッテリ１１２の充放電はないが、バッテリ
１１２の容量が低下した場合には発電機１１０の発電電
力の一部でバッテリ１１２を充電する。また、バッテリ
１１２が満充電状態の場合には、エンジン１０５を停止
してバッテリ１１２を放電させてモータ１０１のみで駆
動する場合もある。
【００１４】モードの加速走行時や登坂時には、発電
機１１０でエンジン１０５を始動して、モータ１０１及
びエンジン１０５を共に駆動運転状態とするが、このと
きには、エンジン１０５により駆動された発電機１１０
の発電電力だけでなく、バッテリ１１２からの電力もモ
ータ１０１へ供給してモータ１０１を駆動してモータ１
０１の出力を上昇させ、出力を上昇させたモータ１０１
の出力とエンジン１０５の出力とによって、車両を駆動
する。したがって、このときには、バッテリ１１２は放
電状態となる。
【００１５】モードの減速走行時や制動時には、エン
ジン１０５は空転状態となり、モータ１０１はエネルギ
回生状態即ち充電状態とされ、発電機１１０は逆回転
（空転）状態とする。したがって、バッテリ１１２はエ
ネルギ回生による充電状態となる。このようなハイブリ
ッド電気自動車用駆動装置における車速の制御は、モー
タ１０１の回転数Ｎｍを制御することにより行なえる
が、前述のように、モータ１０１は、遊星ギヤ機構１０
４によりエンジン１０５と発電機１１０とに連結されて
いるので、モータ１０１の回転数Ｎｍは、エンジン１０
５の回転数Ｎｅ及び発電機１１０の回転数Ｎｇに対して
図１１の速度線図に示すような相対関係を保持しながら
変化する。したがって、車速の制御は、エンジン１０５
の回転数Ｎｅや発電機１１０の回転数Ｎｇの制御を行い
ながらモータ１０１の回転数Ｎｍを制御して、行なうこ
とになる。
【００１６】図１１に示すように、例えばの直線で示
すような停止状態から発進する場合には、の直線で示
すように、エンジン１０５は停止させておくので、モー
タ１０１を作動させるとともに、発電機１１０を逆回転
（空転）状態とすることになる。極低速走行時にも、エ
ンジン１０５は停止させておくので、モータ１０１を作
動させる一方で発電機１１０を逆回転（空転）させる。
【００１７】そして、車速が上昇すると、発電機１１０
でエンジン１０５を始動させるため、エンジン１０５は
アイドル回転数から最高回転数（例えば４０００ｒｐｍ
程度）の範囲で回転するようになる。定常走行時には、
例えばの直線で示すように、バッテリ１１２の容量状
態に応じてエンジン１０５を作動させ、エンジン回転数
Ｎｅに応じて発電機回転数Ｎｇを制御しながら、モータ
回転数Ｎｍ、即ち、車速を制御する。
【００１８】加速時や登坂時には、エンジン回転数Ｎｅ
を上げてエンジン出力を増加させ、モータ回転数Ｎｍを
上昇させていくが、大きな加速力を得るには、例えば
の直線で示すように、エンジン回転数Ｎｅを最大値付近
まで上昇させつつ、発電機回転数Ｎｇを大幅に上昇させ
てモータ回転数Ｎｍの上昇を待つことになる。そして、
発電機回転数Ｎｇを低下させていきながら車速（モータ
回転数Ｎｍ）を上昇させていき、エンジン回転数Ｎｅを
最大値として発電機回転数Ｎｇを十分に低下させた状態
で最高車速（例えば１４０ｋｍ／ｈ）を得ることができ
る。
【００１９】一方、減速走行時や制動時には、の直線
で示すように、エンジンを空転状態としてエンジンブレ
ーキを得るとともに、モータ１０１はエネルギ回生状態
として回生ブレーキを得ながらモータ１０１による発電
電力でバッテリ１１２を充電し、発電機１１０は逆回転
（空転）状態とすることで、車速（モータ回転数Ｎｍ）
を低下させる。
【００２０】また、従来の他のハイブリッド電気自動車
用駆動装置（第２従来技術）として、図１２に示すよう
に、エンジン２０５の出力軸２０５Ａ上に薄型のモータ
２０１を設け、これらのエンジン２０５及びモータ２０
１の回転軸（出力軸２０５Ａ）と、駆動輪２０８を装着
された駆動軸２０７側のギヤ機構２０２との間に、ベル
ト式の無段変速機（ＣＶＴ）２１３を介装されたものが
ある。なお、この例では、モータ２０１はインバータ２
１１によりキャパシタ２１２からの電力を制御されるよ
うになっている。
【００２１】このように、駆動装置にＣＶＴ２１３を介
装することで、ＣＶＴ２１３を用いて車速制御を行なえ
るようになるため、図９を参照して説明した第１従来技
術のように、モータを低回転，高トルク型のものに限定
したり、遊星ギヤ機構によりモータとエンジンと発電機
とを連結したりしなくても、従来車並の低速駆動力を確
保できるようになっている。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な従来のハイブリッド電気自動車用駆動装置では、以下
のような課題がある。第１従来技術のハイブリッド電気
自動車用駆動装置では、出力軸（モータ出力軸）１０１
Ａに装着したモータ兼発電機１０１の回転速度は、車速
の低下に伴って減少するため、都市走行で頻度の高い低
速時には、エネルギ回生が少なくなり、燃費改善効果が
小さいという課題がある。
【００２３】また、高速走行中は、エンジン１０５から
出力された駆動エネルギの一部（例えば２０〜３０パー
セント程度）を発電機１１０の駆動のために用いなくて
はならず、この発電機１１０で発電した電力でモータ１
０１を駆動するなど、エネルギの不要な循環を回避する
ことができず、その分だけエネルギ効率が低下してしま
うという課題がある。
【００２４】さらに、第１従来技術のものは、加速中や
登坂中には、発電機１１０を高速駆動するため、エンジ
ン１０５から出力された駆動エネルギの多く（例えば８
０パーセント程度）を発電機１１０の駆動のために用い
て、この発電機１１０で発電した電力にバッテリ１１２
からの電力を加えてモータ１０１を駆動するため、エネ
ルギの不要な循環が極めて大きくなってしまうという課
題がある。
【００２５】また、加速中や登坂中には、このようにエ
ンジン１０５から出力された駆動エネルギの多くが発電
機１１０の駆動のために用いられるため、要求される大
きな駆動トルクを必然的にモータ１０１の出力に頼るこ
とになり、大容量のモータ１０１やバッテリ１１２が必
要になる。このため、車両の重量増やスペース効率の低
下を招き、さらには、これに起因した車両性能の低下や
コスト増を招くという課題もある。
【００２６】また、第２従来技術のハイブリッド電気自
動車用駆動装置では、ＣＶＴ２１３への入力軸（エンジ
ン２０５の出力軸２０５Ａ）上に、モータ兼発電機２０
１をエンジン２０５と同軸に装着しており、特に、ＣＶ
Ｔ２１３への入力軸にエンジン２０５が直結されている
ため、制動エネルギの回生の自由度が小さく、急制動時
や低速時には十分に回生行なうことが困難であり、従来
の機械式ブレーキに頼る率が大きいという課題がある。
【００２７】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、エネルギ効率よく車両を駆動できるようにして、
エンジンやモータやバッテリを小型化できるようにする
とともに、小型のモータで大きな発進出力を得ることが
でき、極低車速まで従来の機械式ブレーキに大きく頼る
ことなく回生制動によりエネルギ効率よく制動を行なえ
るようにした、ハイブリッド電気自動車用駆動装置を提
供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明のハイブリッド電気自動車用駆動装置は、エン
ジン，モータ兼発電機，無段変速機，２自由度３要素型
の遊星歯車機構，駆動出力軸をそなえており、遊星歯車
機構の３要素のうちの第１の要素が無段変速機の入力軸
に連結され、該３要素のうちの第２の要素が無段変速機
の該出力軸に連結され、該３要素のうちの第３の要素が
駆動出力軸に連結されるため、該無段変速機の入力軸と
出力軸との速度比に応じて、該駆動出力軸の回転方向や
回転速度が調整されるとともに、駆動出力軸から出力さ
れる駆動トルクも調整される。
【００２９】特に、該無段変速機の入力軸と出力軸との
速度比を所定値に調整すれば、エンジンやモータ兼発電
機の回転状態に係わらず、該駆動出力軸の回転を停止さ
せ車両の停止を行なうことができ、また、この停止状態
から速度比を僅かに変更すれば、前進または後退の発進
を行なうことができ、この時に、エンジンやモータ兼発
電機からの駆動力に対して駆動出力軸から発揮される駆
動力を大きく増幅させることができるので、発進時に必
要とする大きな駆動力を容易に得ることができる。
【００３０】請求項２記載の本発明のハイブリッド電気
自動車用駆動装置は、該エンジンと該無段変速機の該入
力軸との間に介装されたワンウェイクラッチにより、該
エンジン側の回転は該入力軸側へ伝達するが該入力軸側
の回転は該エンジン側には伝達しないようになってお
り、該エンジンを停止させた状態で、該モータ兼発電機
のモータとして機能させ、該入力軸を駆動して車両の駆
動（定常走行や加速走行）を行なうことや、該モータ兼
発電機を該入力軸からの回転を受けて作動する発電機と
して機能させ、回生制動を行なうことが可能になる。
【００３１】請求項３記載の本発明のハイブリッド電気
自動車用駆動装置は、該ワンウェイクラッチと並列に設
けられた始動用クラッチを用いて、該モータ兼発電機の
回転力で該エンジンを回転駆動して始動させることがで
きる。請求項４記載の本発明のハイブリッド電気自動車
用駆動装置は、該無段変速機が、ベルト式無段変速機に
より構成されており、第１プーリと第２プーリとこれら
の第１，第２プーリ間に巻回されたベルトとを通じて、
該入力軸と該出力軸との間の駆動力の伝達が行なわれ
る。この際、該入力軸にそなえられた該第１プーリにお
いて固定シーブに対して可動シーブを離接調整し、該出
力軸にそなえられた該第２プーリにおいて固定シーブに
対して可動シーブを離接調整することにより、該入力軸
と該出力軸との速度比やトルク比が調整される。
【００３２】請求項５記載の本発明のハイブリッド電気
自動車用駆動装置は、該エンジンと該モータ兼発電機と
該無段変速機の該入力軸とが第１の軸線上に、該無段変
速機の該入力軸と該駆動出力軸とが第２の軸線上にそれ
ぞれ配設され、該第１プーリが該第１の軸線の一端部に
配設されるとともに、該第２プーリが該第２の軸線の一
端部に配設されているため、該第１の軸線の該第１プー
リよりもさらに一端側、及び、該第２プーリの該第２プ
ーリよりもさらに一端側に、スペースを確保することが
できる。
【００３３】該遊星歯車機構は、該第１プーリ又は該第
２プーリよりも他端側に隣接して配置されるので、該第
１プーリ及び該第２プーリのうち、この該遊星歯車機構
を同軸上に配設されたプーリでは、設置スペースが十分
に必要な該可動シーブを、プーリよりもさらに一端側の
空きスペースに設置することになるが、該遊星歯車機構
を同軸上に配設されないプーリでは、設置スペースが十
分に必要な該可動シーブをベルトを挟んで該他端側に配
設し、該固定シーブを該ベルトを挟んで該一端側に配設
することができ、該固定シーブのさらに一端寄りに確保
された空きスペースに、補機類を駆動する動力取出部を
設けることができる。
【００３４】請求項６記載の本発明のハイブリッド電気
自動車用駆動装置は、該無段変速機の変速状態を制御し
て、該無段変速機で伝達する駆動力が目標値になるよう
に調整するので、無段変速機を通じた伝達トルクの調整
を行なうことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明すると、図１〜図６は本発明の第１
実施形態としてのハイブリッド電気自動車用駆動装置を
示すものであり、図７，図８は本発明の第２実施形態と
してのハイブリッド電気自動車用駆動装置を示すもので
ある。
【００３６】まず、第１実施形態について説明する。図
１に示すように、本ハイブリッド電気自動車用駆動装置
は、エンジン１及びモータ兼発電機２と、これらのエン
ジン１及びモータ兼発電機２から出力された駆動力を適
宜変速して伝達するための無段変速機（以下、ＣＶＴと
いう）３，３軸噛合歯車４及び遊星ギヤ機構５と、遊星
ギヤ機構５の出力軸（駆動出力軸）６に接続された減速
ギヤ機構７と、減速ギヤ機構７から出力された駆動力を
左右の駆動軸９Ｌ，９Ｒに配分する差動機構８と、駆動
軸９Ｌ，９Ｒに連結された駆動輪１０Ｌ，１０Ｒとをそ
なえて構成されている。
【００３７】ここでは、エンジン１には内燃機関が用い
られており、このエンジン１はエンジンコントローラ２
４により回転速度や出力を制御されるようになってい
る。また、モータ兼発電機２は、モータコントローラ２
１によってモータ作動状態と発電機作動状態とを切り替
えられ、モータ作動時には、バッテリ２２からの電力に
より回転して駆動力を出力し、発電機作動時には、駆動
輪側から回転力を受けて回動し発電を行ない、この発電
電力によりバッテリ２２を充電するようになっている。
【００３８】ＣＶＴ３は、入力側プーリ３Ａと、出力側
プーリ３Ｂと、これらの入力側プーリ３Ａ及び出力側プ
ーリ３Ｂに巻回されたベルト３Ｃとからなるベルト式無
段変速機により構成されており、入力側プーリ３Ａ及び
出力側プーリ３Ｂは、それぞれ、固定シーブ３ａ，３ｂ
及び可動シーブ３ｃ，３ｄから構成される。そして、例
えば油圧により可動シーブ３ｃ，３ｄに加えるベルトク
ランプ力Ｆ1 ，Ｆ2 を調整することで、入力側プーリ３
Ａ及び出力側プーリ３Ｂの有効径を調整して、入力側プ
ーリ３Ａと出力側プーリ３Ｂとの回転速度の比（以下、
速度比という）ｒ（＝Ｎ2 ／Ｎ1 ，Ｎ2 ：Ｎ1 ：一軸目
の入力側プーリ３Ａの回転数，二軸目の出力側プーリ３
Ｂの回転数）を制御しうるようになっている。このベル
トクランプ力Ｆ1 ，Ｆ2 の調整は、クランプ力コントロ
ーラ２３を通じて行なわれるようになっている。
【００３９】３軸噛合歯車４は、入力ギヤ４Ａと、出力
ギヤ４Ｂと、これらの入力ギヤ４Ａ及び出力ギヤ４Ｂと
の間に介装されて入力ギヤ４Ａ及び出力ギヤ４Ｂにそれ
ぞれ噛合する中間ギヤ４Ｃとから構成される。ここで
は、各ギヤ４Ａ，４Ｂ，４Ｃとも歯数が等しく設定され
ており、入力ギヤ４Ａと出力ギヤ４Ｂとは、同方向に等
速回転するようになっている。
【００４０】遊星ギヤ機構５は、図１，図２に示すよう
に、ダブルピニオン式のものが用いられており、サンギ
ヤ５Ａと、リングギヤ５Ｂと、プラネタリキャリア５Ｃ
との３つの入出力要素をそなえ、サンギヤ５Ａ及びリン
グギヤ５Ｂにそれぞれ噛合するプラネタリピニオン５
Ｄ，５Ｅがプラネタリキャリア５Ｃに回転（自転）自在
に軸支されてなる２自由度３要素型遊星ギヤ機構として
構成される。プラネタリピニオン５Ｄ，５Ｅは互いに噛
合し、インナピニオン５Ｄがサンギヤ５Ａに、アウタピ
ニオン５Ｄがリングギヤ５Ｂに、それぞれ噛合してい
る。
【００４１】そして、エンジン１及びモータ兼発電機２
は一軸目である第１の軸線１１上に配設され、遊星ギヤ
機構５は二軸目である第２の軸線１２上に配設されてお
り、ＣＶＴ３及び３軸噛合歯車４は、これらの第１の軸
線１１と第２の軸線１２との間に介装されている。つま
り、第１の軸線１１上には、一端（図１中の左端）側か
らエンジン１，モータ兼発電機２，３軸噛合歯車４の入
力ギヤ４Ａの順で配置され、他端（図１中の右端）にＣ
ＶＴ３の入力側プーリ３Ａが配置されている。また、第
２の軸線１２上には、他端（図１中の右端）側からＣＶ
Ｔ３の出力側プーリ３Ｂ，遊星ギヤ機構５，３軸噛合歯
車４の出力ギヤ４Ｂの順で配置され、一端（図１中の左
端）に減速ギヤ機構７の第１ギヤ７Ａが配置されてい
る。３軸噛合歯車４の中間ギヤ４Ｃの軸（中間軸）１６
は、第１の軸線１１と第２の軸線１２との間に介設され
ている。
【００４２】第１の軸線１１上で、モータ兼発電機２の
出力軸，３軸噛合歯車４の入力ギヤ５Ａの回転軸及びＣ
ＶＴ３の入力側プーリ３Ａの回転軸（ＣＶＴ入力軸）
は、一体の回転軸１３として構成されている。また、エ
ンジン１の出力軸１Ａとモータ兼発電機２側の回転軸
（ＣＶＴ入力軸）１３との間には、ワンウェイクラッチ
１８と始動クラッチ１９とが併設されている。
【００４３】ワンウェイクラッチ１８は、エンジン１側
の回転をＣＶＴ入力軸１３側へ伝達するがＣＶＴ入力軸
１３側の回転はエンジン１側には伝達しないように構成
されている。始動クラッチ１９は、エンジン始動時に、
エンジン１の出力軸１Ａとモータ兼発電機２側の回転軸
１３とを連結して、モータ兼発電機２側（即ち、ＣＶＴ
入力軸１３側）の回転をエンジン１側に伝達してエンジ
ン１を始動させるもので、始動後には、結合を解除さ
れ、ＣＶＴ入力軸１３側の回転はエンジン１側には伝達
しないようになっている。
【００４４】また、第２の軸線１２上には、ＣＶＴ３の
出力側プーリ３Ｂを軸支する回転軸（ＣＶＴ出力軸）１
４と、３軸噛合歯車４の出力ギヤ４Ｂを軸支する回転軸
（３軸噛合歯車出力軸）１５と、遊星ギヤ機構５の出力
軸（駆動出力軸）６とが、それぞれ別個に設けられてお
り、これらの３つの回転軸１４，１５，６がそれぞれ遊
星ギヤ機構５の３要素に結合されている。
【００４５】つまり、遊星ギヤ機構５の３要素、即ち、
サンギヤ５Ａ，リングギヤ５Ｂ，キャリア５Ｃをそなえ
るが、３要素のうちのいずれか一つの要素（第１の要
素）がＣＶＴ入力軸１３側の３軸噛合歯車出力軸１５に
連結され、３要素のうちの残りのうちの一方の要素（第
２の要素）がＣＶＴ出力軸１４側に連結され、３要素の
残りの要素（第３の要素）が駆動出力軸６に連結されて
いる。
【００４６】本実施形態では、リングギヤ５Ｂが第１の
要素に、サンギヤ５Ａが第２の要素に、プラネタリキャ
リア５Ｃが第１の要素に、それぞれ対応している。つま
り、リングギヤ（第１の要素）５Ｂが３軸噛合歯車出力
軸１５（即ち、ＣＶＴ入力軸１３側）に、サンギヤ（第
２の要素）５ＡがＣＶＴ出力軸１４側に、プラネタリキ
ャリア（第３の要素）５Ｃが駆動出力軸６に、それぞれ
連結されている。
【００４７】また、減速ギヤ機構７は、駆動出力軸６に
固設された第１ギヤ７Ａと、中間軸１７に固設された第
２ギヤ７Ｂ，第３ギヤ７Ｃと、差動機構８の入力ギヤと
してそなえられた第４ギヤ（リングギヤ）７Ｄとをそな
え、第１ギヤ７Ａと第２ギヤ７Ｂとが噛合し、第２ギヤ
７Ｂと第３ギヤ７Ｃとは一体回転し、第３ギヤ７Ｃと第
４ギヤ７Ｄとが噛合している。
【００４８】そして、第２ギヤ７Ｂの歯数は第１ギヤ７
Ａの歯数よりも大きく、第３ギヤ７Ｃの歯数は第２ギヤ
７Ｂの歯数よりも小さく、第４ギヤ７Ｄの歯数は第３ギ
ヤ７Ｃの歯数よりも大きいため、第４ギヤ７Ｄは、これ
らの歯数比に応じた減速比で第１ギヤ７Ａよりも低速回
転して、差動機構８，駆動軸９Ｌ，９Ｒを介して駆動輪
１０Ｌ，１０Ｒを回転駆動するようになっている。
【００４９】ところで、遊星ギヤ機構５では、エンジン
１及び／又はモータ兼発電機２から出力された回転駆動
力を、３軸噛合歯車４を通じてリングギヤ５Ｂに入力さ
れ、ＣＶＴ３を通じてサンギヤ５Ａに入力されるが、減
速ギヤ機構７に駆動力を出力する駆動出力軸６の回転速
度（即ち、単位時間当たりの回転数、以下、回転数とい
う）ＮOUT 、即ち、プラネタリキャリア５Ｃの回転数Ｎ
C （＝ＮO）は、このようなリングギヤ５Ｂの回転数Ｎ
R とサンギヤ５Ａの回転数ＮS （＝Ｎ2）とに対応した
ものになる。
【００５０】例えば図３は駆動出力軸６即ちプラネタリ
キャリア５Ｃの回転数ＮC と、リングギヤ５Ｂの回転数
ＮR と、サンギヤ５Ａの回転数ＮS との関係を示す速度
線図である。なお、図３において、ＺR はリングギヤ５
Ｂの歯数を、ＺS はサンギヤ５Ａの歯数を示す。図３中
に示す直線のように、サンギヤ５Ａの回転数ＮS とリ
ングギヤ５Ｂの回転数ＮR との比（ＮS ／ＮR ）が、各
歯数の逆数比〔（１／ＺS ）／（１／Ｚ R ）〕と一致し
た場合（ＮS ／ＮR ＝ＺR ／ＺS ）には、プラネタリキ
ャリア５Ｃの回転数ＮC は０となり、駆動出力軸６は、
ＣＶＴ入力軸１３の回転状態、即ち、エンジン１やモー
タ兼発電機２の回転状態に係わらず停止し、車両は停止
状態となる。
【００５１】そして、サンギヤ５Ａとリングギヤ５Ｂと
の回転数比（以下、速度比という）ＮS ／ＮR が、歯数
の逆数比ＺR ／ＺS よりも大きくなれば、プラネタリキ
ャリア５Ｃの回転数ＮC は、直線のように負（即ち、
プラネタリキャリア５Ｃは逆転）となり、速度比ＮS ／
ＮR が、歯数の逆数比ＺR ／ＺS よりも小さくなれば、
プラネタリキャリア５Ｃの回転数ＮC は、直線，，
のように正（即ち、プラネタリキャリア５Ｃは正転）
となる。
【００５２】つまり、サンギヤ５Ａとリングギヤ５Ｂと
の速度比ＮS ／ＮR を調整するだけで、エンジン１やモ
ータ兼発電機２の回転状態に係わらず車両の停止と前進
と後退とを切り換えることができる。また、この速度比
ＮS ／ＮR の調整により、駆動出力軸６（即ち、駆動輪
１０Ｌ，１０Ｒ）の速度や駆動出力軸６（即ち、駆動輪
１０Ｌ，１０Ｒ）へ伝達される駆動力をも制御すること
ができる。
【００５３】このようなサンギヤ５Ａとリングギヤ５Ｂ
との速度比は、ＣＶＴ３の入力プーリ３Ａと出力プーリ
３Ｂとの速度比ｒ（＝Ｎ2 ／Ｎ1 ）に対応するので、Ｃ
ＶＴ３の入力プーリ３Ａと出力プーリ３Ｂとの速度比ｒ
を制御すれば、車両の停止，前進，後退の切り換えや、
車両の駆動力（出力トルク）の制御や車速の制御も行な
うことができるのである。
【００５４】図４は、ＣＶＴ３の速度比（ベルト変速比
ともいう）ｒ（＝Ｎ2 ／Ｎ1 ）に対するＣＶＴ３のトル
ク比特性を示すもので、ここでは、速度比ｒが１．８の
時に、駆動出力軸６が停止するもの（即ち、ＺR ／ＺS
＝１．８）としている。図４中、実線は入力トルク（入
力軸１３にエンジン１及びモータ兼発電機２から入力さ
れるトルク）Ｔ1 に対する駆動出力軸６から出力される
トルク（駆動軸トルク）Ｔ2 の比（Ｔ2 ／Ｔ1 ：出力軸
トルク／入力軸トルク）を示し、破線は入力プーリ３Ａ
に入力されるトルクＴPIに対する駆動出力軸６から出力
される駆動軸トルクＴ2 の比（Ｔ2 ／ＴPI：出力軸トル
ク／入力プーリトルク）を示す。
【００５５】駆動ロスが全くなければ、速度比ｒが１．
８の前後で出力軸トルクＴ2 は無限大になるが、実際に
は駆動ロスがあるため、速度比ｒが１．８よりも僅かに
減少すれば、前進方向へ大きなトルク比Ｔ2 ／Ｔ1 （こ
こでは、１１．１）でトルクが発生し、速度比ｒがさら
に減少すれば、前進方向へのトルク比Ｔ2 ／Ｔ1 は次第
に減少する。
【００５６】また、速度比ｒが１．８よりも僅かに増加
すれば、後進方向へ大きなトルク比Ｔ2 ／Ｔ1 （ここで
は、−１０．８）でトルクが発生し、速度比ｒがさらに
増加すれば、後進方向へのトルク比Ｔ2 ／Ｔ1 は次第に
減少する。また、ＣＶＴ３の構造上の制約から、速度比
ｒには下限・上限があり、ここでは、速度比ｒの下限値
は０．４３、上限値は２．４３としている。
【００５７】入力プーリトルクＴPIに対する駆動出力軸
トルクＴ2 の比（Ｔ2 ／ＴPI）は、図４中の破線に示す
ように、速度比ｒが小さくなるのにしたがって入力プー
リトルクＴPIが相対的に減少するため、速度比ｒの減少
に応じて増加する。さらに、図５は、前進時のトルク比
及び効率を、入力軸１３の回転数ＮIN（＝Ｎ1 ，Ｎ1 ：
入力プーリ３Ａの回転数）に対する駆動出力軸６の回転
数ＮOUT （＝ＮC ，ＮC ：プラネタリキャリア５Ｃの回
転数）の比、即ち、変速比ＮOUT ／ＮINに関して示した
ものである。なお、横軸には変速比ＮOUT ／ＮINととも
に減速比ＮIN／ＮOUT を示している。
【００５８】図５に示すように、変速比が大きいほど
（即ち、減速比が小さいほど）、駆動系の効率は高くな
るが、この効率特性は、従来の自動変速機や手動変速機
よりも優れたものになっている。また、当然ながら、変
速比が大きいほど（即ち、減速比が小さいほど）、トル
ク比は小さくなっている。ところで、ＣＶＴ３の速度比
ｒ（＝Ｎ2 ／Ｎ1 ）は、可動シーブ３ｃ，３ｄに加える
ベルトクランプ力Ｆ1 ，Ｆ2 を調整することで行なえる
ので、ＣＶＴ３において駆動関係が成立するためのパラ
メータは、ベルトクランプ力Ｆ1 ，Ｆ2 ，ＣＶＴ３の速
度比（入出力軸間の速度比）ｒ（＝Ｎ2 ／Ｎ1 ），ＣＶ
Ｔ入力軸１３の回転速度Ｎ1 ，ＣＶＴ出力軸１４の回転
速度Ｎ2 ，ＣＶＴ入力軸１３に入力されるトルク（入力
軸トルク）をＴ1 ，ＣＶＴ出力軸１４から出力されるト
ルク（出力軸トルク）をＴ2 の７つとなり、ベルトスリ
ップがなく効率１００％を仮定すると、以下の５式が成
立する。
【００５９】 ｒ＝Ｎ2 ／Ｎ1 ・・・（１） ｒ＝Ｔ1 ／Ｔ2 ・・・（２） ｆ（ｒ，Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｔ1 ）＝０ 〔クランプ力と伝達トルクとの関係〕 ・・・（３） Ｎ2 ＝Ｎ（Ｖ） 〔車速Ｖに対応して決まる〕 ・・・（４） Ｔ1 ＝Ｔ（Ｎ1 ） 〔エンジン及びモータ兼発電機の出力特性で決まる〕 ・・・（５） したがって、例えばベルトクランプ力Ｆ1 ，Ｆ2 を調整
してＣＶＴ３による伝達トルクがそのときの運転条件
（車速，アクセル開度，道路勾配，旋回半径等）に最適
な値となるように調整して、エンジン及びモータ兼発電
機の出力を調整することで、速度比ｒを調整しながら、
駆動トルク（駆動出力軸６からの出力トルク）延いては
車速Ｖを調整することができる。
【００６０】このように、本ハイブリッド電気自動車用
駆動装置では、ベルトクランプ力Ｆ 1 ，Ｆ2 を調整する
ことで、駆動輪への伝達トルクを制御することができ、
そこで、本駆動装置では、従来のＣＶＴの駆動概念とは
異なる駆動概念で、ＣＶＴ３の駆動を行なうようになっ
ている。つまり、従来のＣＶＴは、エンジンから発生す
る駆動力を受けて、この駆動力を、入力プーリと出力プ
ーリとの半径比により決まる速度比ｒ（＝Ｎ2 ／Ｎ1 ）
で出力して車両を駆動しており、単なる変速機として受
動的に機能していたが、本駆動装置のＣＶＴ３は、入力
プーリ３Ａと出力プーリ３Ｂとの各ベルトクランプ力Ｆ
1 ，Ｆ2 を制御することで、ベルト３Ｃで伝達する駆動
力を制御しようとするもので、ＣＶＴ３を能動的に駆動
するものである。
【００６１】このため、本ＣＶＴ３では、車速センサ
（図示略）で検出された車速，アクセル開度センサ（図
示略）で検出されたアクセル開度，道路勾配センサ（図
示略）で検出された道路勾配，操舵センサ（図示略）の
検出情報等から算出される旋回半径に基づいて、クラン
プ力コントローラ２３により、入力プーリ３Ａと出力プ
ーリ３Ｂとのそれぞれの最適なベルトクランプ力を逐次
設定して、この設定した値に基づいてベルトクランプ力
Ｆ1 ，Ｆ2 を調整するようになっている。
【００６２】例えば車両の停止時には、車両の停止時に
は、ＣＶＴ３の速度比ｒ（＝Ｎ2 ／Ｎ1 ）が所定値（こ
こでは、１．８）となるように、入力プーリ３Ａと出力
プーリ３Ｂとの各ベルトクランプ力Ｆ1 ，Ｆ2 を制御す
る。そして、発進時には、例えば入力プーリ３Ａのベル
トクランプ力Ｆ1 を増加させると、速度比ｒ（＝Ｎ2 ／
Ｎ1 ）が所定値（１．８）よりも低下して、前進トルク
が得られ、例えば出力プーリ３Ｂのベルトクランプ力Ｆ
2 を増加させると、速度比ｒ（＝Ｎ2 ／Ｎ1 ）が所定値
（１．８）よりも増加して、後退トルクが得られ、各方
向への発進を行なうことができる。
【００６３】例えば図６に示すように、両ベルトクラン
プ力Ｆ1 ，Ｆ2 の相関関係から、車両の前進トルク又は
後退トルクとして所望の大きさのトルクを発揮させるこ
とができるようになっている。図６において、Ｔ1 ＝０
の直線は、速度比ｒ（＝Ｎ2 ／Ｎ1 ）が定常的に所定値
（１．８）となるようにしてＣＶＴ３への入力トルクＴ
PIを０とするベルトクランプ力Ｆ1 ，Ｆ2 の対応関係を
示すもので、このときのベルトクランプ力Ｆ1，Ｆ
2 は、完全に等しくはないが、ほぼ等しい（Ｆ1 ≒
Ｆ2 ）状態になる。
【００６４】そして、このＴPI＝０に対して、ベルトク
ランプ力Ｆ1 ，Ｆ2 のいずれか又は両方を変更すると、
図６中に破線で示すような出力トルク線（添付数字は出
力トルクの大きさを示す）に応じた大きさの駆動トルク
が発揮される。なお、ＣＶＴによる出力トルク（伝達ト
ルク）を大きくするには、ベルトクランプ力Ｆ1 ，Ｆ 2
を一定以上大きくしないとスリップを生じてしまう（図
６中に示すスリップ領域）ので、このスリップ領域を除
いてベルトクランプ力Ｆ1 ，Ｆ2 を設定することにな
る。
【００６５】したがって、例えばベルトクランプ力
Ｆ1 ，Ｆ2 が点Ａの状態から、ベルトクランプ力Ｆ1 を
増加させると、その増加量に応じて前進側入力トルクＴ
PIが増加する。例えば前進側入力トルクＴPIを５ｋｇ・
ｍとするには、ベルトクランプ力Ｆ1 を点Ｂで示す大き
さまで増加させればよい。また、後進側入力トルクＴPI
を５ｋｇ・ｍとするには、ベルトクランプ力Ｆ1 を点Ｃ
で示す大きさまで増加させればよい。
【００６６】また、エンジン１及びモータ兼発電機２か
らの出力は、エンジン１の出力及びモータ兼発電機２の
出力又は負荷を調整することで制御することができる
が、ここでは、エンジン１の出力及びモータ兼発電機２
の出力又は負荷も、ＣＶＴ３と同様に車速，アクセル開
度，道路勾配，旋回半径等に基づいて、エンジンコント
ローラ２４やモータコントローラ２１によって制御され
るようになっている。
【００６７】本発明の第１実施形態としてのハイブリッ
ド電気自動車用駆動装置は、上述のように構成されてい
るので、車両の停止時には、入力プーリ３Ａと出力プー
リ３Ｂとの各ベルトクランプ力Ｆ1 ，Ｆ2 を図６に示す
ＴPI＝０の直線上に乗るように制御して、ＣＶＴ３の速
度比ｒ（＝Ｎ2 ／Ｎ1 ）が所定値（ここでは、１．８）
となるようにする。
【００６８】この状態では、エンジン１及びモータ兼発
電機２は停止してもよいが、発進にそなえるためには少
なくともモータ兼発電機２をモータ作動させるか、エン
ジン１のみ又はエンジン１及びモータ兼発電機２をとも
に作動させて、入力軸１３に駆動力が入力されるように
する。この場合、入力軸１３に入力された駆動力は、図
１に矢印で示すように、３軸噛合歯車４，遊星ギヤ機構
５，ＣＶＴ３と循環してこれらの駆動のみに用いられる
ため、入力軸１３に入力する駆動力は僅かなものでよ
い。したがって、例えばエンジン１作動時には、モータ
兼発電機２の発電機として作動させてエンジン１の出力
の多くをモータ兼発電機２による発電に用いて、バッテ
リを充電するようにしてもよく、もちろん、エンジン１
を停止させモータ兼発電機２を微小出力でモータ作動さ
せてもよい。
【００６９】この停止状態から発進（前進又は後退）す
る場合、ドライバの要求（即ち、アクセル開度）に応じ
た出力トルクが得られるようにする必要があり、発進時
のアクセル開度上方から目標とする出力トルクを設定
し、この目標出力トルクが得られるように、クランプ力
コントローラ２３を通じて、ベルトクランプ力Ｆ1 ，Ｆ
2 のいずれか又は両方を制御する。
【００７０】例えば、前進側の入力トルクＴPIを５ｋｇ
・ｍとするには、ベルトクランプ力Ｆ1 を図６に示す点
Ａに示す状態から点Ｂで示す状態へ増加させればよい。
この発進時（ｒ＝１．８）における入力プーリ３Ａに入
力されるトルクＴPIに対する駆動出力軸６から出力され
るトルクＴ2 の比（Ｔ2 ／ＴPI）及び入力軸トルクＴ1
に対する駆動出力軸６から出力される出力軸トルクＴ2
のトルク比（Ｔ 2 ／Ｔ1 ）は、図４に実線及び破線で示
すトルク比特性曲線のように、それぞれ、Ｔ2 ／ＴPI＝
０．５９，Ｔ2 ／Ｔ1 ＝１１．１となるので、プーリ入
力トルクＴPIを５（ｋｇ・ｍ）だけ得る場合には、出力
軸トルクＴ2 及び入力軸トルクＴ 1 は以下のようにな
る。
【００７１】 Ｔ2 ＝０．５９・ＴPI＝＝０．５９×５≒３（ｋｇ・ｍ） Ｔ1 ＝Ｔ2 ／１１．１＝３／１１．１≒０．２７（ｋｇ・ｍ） 即ち、出力軸トルクＴ2 に対してプーリ入力トルクＴPI
はやや大きくなるが、出力軸トルクＴ2 に対して入力軸
トルクＴ1 は極めて小さくてよいものになり、エンジン
１及びモータ兼発電機２の出力が僅かでも、大きな駆動
出力トルクを得ることができるようになるのである。
【００７２】そして、発進後には、車両の走行状態、つ
まり、車速，アクセル開度，道路勾配，旋回半径に基づ
いて、クランプ力コントローラ２３によりベルトクラン
プ力Ｆ1 ，Ｆ2 を制御しながら、加速，減速，停止更に
はその後の後退等を制御することができる。この制御時
に、遊星ギヤ機構５では、発進時や加速時には、図３に
示す直線，のように、サンギヤ５Ａ側（ＣＶＴ３の
出力軸側）及びリングギヤ５Ｂ側（ＣＶＴ３の入力軸
側）の回転速度を高めながらトルク伝達を行ない、キャ
リア５Ｃ側（出力軸６側）の回転速度が高められていく
と、直線のように、サンギヤ５Ａ側（ＣＶＴ３の出力
軸側）及びリングギヤ５Ｂ側（ＣＶＴ３の入力軸側）の
回転速度は低めに抑えながら、キャリア５Ｃ側（出力軸
６側）は高速回転を行なうようにさせながら車両の定常
走行を行なうことができる。
【００７３】また、減速時には、エンジン１を停止させ
モータ兼発電機２を発電機作動させて負荷を与えること
で、回生ブレーキを発生させることができ、この回生量
も、リングギヤ５Ｂ側（ＣＶＴ３の入力軸側）の回転速
度を確保することが可能なので、十分な回転速度でモー
タ兼発電機２を発電機作動させて、効率よい制動と効率
よいエネルギ回収を行なうことができる。
【００７４】また、直線のように、ＣＶＴの速度比ｒ
を大きくして、サンギヤ５Ａ側（ＣＶＴ３の出力軸側）
とリングギヤ５Ｂ側（ＣＶＴ３の入力軸側）との速度比
を大きくすることで、車両を後退させることができる。
このように、本ハイブリッド電気自動車用駆動装置で
は、車速とは関係なく、エンジン１やモータ兼発電機２
を作動させることができ、制動エネルギの回生の自由度
が大きく、ＣＶＴ３を制御しながら減速時に効率よいエ
ネルギ回生により、十分な燃費改善効果が得られるとと
もに、制動性能も向上させることができる。したがっ
て、従来の機械式ブレーキに頼る率を低減することがで
き、車両重量低減やコスト低減にも寄与しうる。
【００７５】また、駆動出力を特に要求される発進時に
は、エンジン１及びモータ兼発電機２からの駆動力に対
して極めて大きな発進トルクを得ることができ、エンジ
ン１及びモータ兼発電機２を低出力のものにしても、十
分な発進性能を確保することができる。また、高速走行
中は、エネルギの不要な循環を抑制しつつ高効率（図５
参照）で車両を駆動することができ、この点でもエネル
ギ効率が優れている。
【００７６】さらに、加速中や登坂中には、エンジン１
とモータ兼発電機２とを協働させて、十分な出力を得る
ことが可能であり、加速性能や登坂性能を確保しやす
い。このため、車両の重量増を回避しうるとともにスペ
ース効率を向上させることができ、これに起因して車両
性能の向上やコスト低減を促進しうる。さらに、ワンウ
ェイクラッチ１８により、エンジン１を停止してもエン
ジンが駆動系の負荷になることはなく、また、エンジン
始動時には、始動クラッチ１９を通じてエンジン１を始
動させることができ、駆動装置としての基本性能が確保
されている。
【００７７】また、本実施形態のような配置では（図１
参照）、第１軸線１１の端部（図中、右端）の入力プー
リ３Ａの固定シーブ３ａより外方に、空きスペースを確
保しうるので、この部分に補機類を駆動する動力取出部
（即ち、補機類駆動プーリ等）２５を設けてもよい。次
に、第２実施形態について説明すると、図７に示すよう
に、第１実施形態が遊星ギヤ機構５を第２軸線１２上に
設けているのに対して、この実施形態では、遊星ギヤ機
構５を第１軸線１１上に設けている。
【００７８】つまり、第１軸線１１上に、エンジン１，
モータ兼発電機２，ＣＶＴ３の入力プーリ３Ａ，３軸噛
合歯車４の出力ギヤ４Ｂ及び遊星ギヤ機構５を設けてお
り、第２軸線１２上に、ＣＶＴ３の出力プーリ３Ｂ及び
３軸噛合歯車４の入力ギヤ４Ａを設けている。また、３
軸噛合歯車４の中間ギヤ４Ｃは、第１軸線１１，第２軸
線１２間の中間軸１６にそなえられる。
【００７９】そして、遊星ギヤ機構５には、シングルピ
ニオン式の２自由度３要素型遊星ギヤ機構が採用され、
この遊星ギヤ機構５のサンギヤ５Ａが３軸噛合歯車４の
出力ギヤ４Ｂと一体結合され、リングギヤ５Ｂが駆動出
力軸６と一体結合され、プラネタリキャリア５Ｃが入力
軸１３と一体結合されている。また、エンジン１の出力
軸１Ａとモータ兼発電機２側の回転軸（ＣＶＴ入力軸）
１３との間には、ワンウェイクラッチ１８と始動クラッ
チ１９とが併設されている。
【００８０】そして、エンジン１及びモータ兼発電機２
の出力調整とともに、ＣＶＴ３の入力プーリ３Ａ及び出
力プーリ３Ｂの各可動シーブ３ｃ，３ｄに加えるベルト
クランプ力Ｆ1 ，Ｆ2 を調整することで、第１実施形態
と同様に出力回転や出力トルクを調整しうるようになっ
ている。本発明の第２実施形態のハイブリッド電気自動
車用駆動装置は、上述のように構成されるので、第１実
施形態と同様にエンジン１及びモータ兼発電機２の出力
及び入力プーリ３Ａ及び出力プーリ３Ｂのベルトクラン
プ力Ｆ1 ，Ｆ2 を調整しながら、車両の駆動制御を行な
うことができる。
【００８１】なお、図７中に示すように、エンジン１及
びモータ兼発電機２の出力トルクをＴｅ、サンギヤ５Ａ
の伝達トルクをＴｓ、プラネタリキャリア５Ｃの伝達ト
ルクをＴｃ、本駆動装置の出力トルクをＴｏとする。こ
こで、３軸噛合歯車４の伝達係数をｊとするとサンギヤ
５Ａから３軸噛合歯車４を経て出力される伝達トルクは
ｊＴｓ、さらに、ＣＶＴ３の変速比をｒ，ベルト効率を
ηとすると３軸噛合歯車４からＣＶＴ３を経て出力され
る伝達トルクはηｒｊＴｓとなる。
【００８２】そして、これらのトルクは、次式のような
関係になる。 Ｔｃ＝Ｔｅ＋ηｒｊＴｓ＝Ｔｓ＋Ｔｏ Ｔｓ＝ＰＴｏ ただし、Ｐ＝Ｚs ／Ｚr ，Ｚs ：サンギヤ５Ａの歯数，
Ｚr ：リングギヤ５Ｂの歯数とする。
【００８３】上式より、 Ｔｏ／Ｔｅ＝１／（１＋Ｐ−ηｒｊＰ） となり、変速比ｒを調整することで、入力トルクＴｅに
対する出力トルクＴｏの大きさを調整することや、入力
トルクＴｅに対する出力トルクＴｏの向きを調整するこ
とができることがわかる。
【００８４】したがって、入力トルクＴｅ、即ち、エン
ジン１及びモータ兼発電機２の出力トルクや、入力プー
リ３Ａ及び出力プーリ３Ｂのベルトクランプ力Ｆ1 ，Ｆ
2 を調整することにより、例えば図８の速度線図に示す
ような特性で、駆動力制御を行なうことができる。つま
り、図８に示す直線のように、サンギヤ５Ａ側（ＣＶ
Ｔ３の出力軸側）及びキャリア５Ｃ側（ＣＶＴ３の入力
軸側）の回転速度を高めながらトルク伝達を行ない、リ
ングギヤ５Ｂ側（出力軸６側）の回転速度が高められて
いくと、サンギヤ５Ａ側（ＣＶＴ３の出力軸側）及びキ
ャリア５Ｃ側（ＣＶＴ３の入力軸側）の回転速度は低め
に抑えながら、リングギヤ５Ｂ側（出力軸６側）は高速
回転を行なうようにさせながら車両の定常走行を行なう
ことができる。
【００８５】また、減速時には、エンジン１を停止させ
モータ兼発電機２を発電機作動させて負荷を与えること
で、回生ブレーキを発生させることができ、この回生量
も、キュリア５Ｃ側（ＣＶＴ３の入力軸側）の回転速度
を確保することが可能なので、十分な回転速度でモータ
兼発電機２を発電機作動させて、効率よい制動と効率よ
いエネルギ回収を行なうことができる。
【００８６】また、直線のように、ＣＶＴの速度比ｒ
を大きくして、サンギヤ５Ａ側（ＣＶＴ３の出力軸側）
とキュリア５Ｃ側（ＣＶＴ３の入力軸側）との速度比を
大きくすることで、車両を後退させることができる。こ
のようにして、本実施形態でも、第１実施形態と同様の
作用・効果を得ることができる。
【００８７】なお、本発明のハイブリッド電気自動車用
駆動装置は、上述の実施形態に限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部を変形して適
用することが可能である。例えば、無段変速機には、ベ
ルト式無段変速機の他に、トロイダル無段変速機を用い
てもよく、３軸噛合歯車４に代えて、第１の軸線１１上
及び第２の軸線１２上に入力ギヤ４Ａ，出力ギヤ４Ｂに
代わるスプロケットをそれぞれ設置しこれらのスプロケ
ット間をチェーンで接続したチェーン駆動機構を設ける
ようにしてもよい。
【００８８】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明のハイブリッド電気自動車用駆動装置によれば、該
無段変速機の入力軸と出力軸との速度比に応じて、該駆
動出力軸の回転方向や回転速度、及び、駆動出力軸から
出力される駆動トルクを調整することができ、エンジ
ン，モータ兼発電機，無段変速機を制御することで、車
速や加減速を自由に制御することができ、回生制動に関
する自由度も確保しやすい。
【００８９】また、エンジンやモータ兼発電機からの駆
動力に対して駆動出力軸から発揮される駆動力を大きく
増幅させることができるので、エンジンやモータ兼発電
機に小出力のものを用いても、発進時に必要とする大き
な駆動力を容易に得ることができ、エネルギ効率に優れ
ており、車両重量低減やコスト低減にも寄与しうる利点
がある。
【００９０】請求項２記載の本発明のハイブリッド電気
自動車用駆動装置は、該エンジンと該無段変速機の該入
力軸との間に介装されたワンウェイクラッチにより、該
エンジン側の回転は該入力軸側へ伝達するが該入力軸側
の回転は該エンジン側には伝達しないようになってお
り、該エンジンを停止させた状態で、該モータ兼発電機
のモータとして機能させ、該入力軸を駆動して車両の駆
動（定常走行や加速走行）を行なうことや、該モータ兼
発電機を該入力軸からの回転を受けて作動する発電機と
して機能させ、回生制動を行なうことが可能になる。
【００９１】請求項３記載の本発明のハイブリッド電気
自動車用駆動装置は、該ワンウェイクラッチと並列に設
けられた始動用クラッチを用いて、該モータ兼発電機の
回転力で該エンジンを回転駆動して始動させることがで
きる。請求項４記載の本発明のハイブリッド電気自動車
用駆動装置は、該無段変速機が、ベルト式無段変速機に
より構成されており、第１プーリと第２プーリとこれら
の第１，第２プーリ間に巻回されたベルトとを通じて、
該入力軸と該出力軸との間の駆動力の伝達が行なわれ
る。この際、該入力軸にそなえられた該第１プーリにお
いて固定シーブに対して可動シーブを離接調整し、該出
力軸にそなえられた該第２プーリにおいて固定シーブに
対して可動シーブを離接調整することにより、該入力軸
と該出力軸との速度比やトルク比が調整される。
【００９２】請求項５記載の本発明のハイブリッド電気
自動車用駆動装置は、該エンジンと該モータ兼発電機と
該無段変速機の該入力軸とが第１の軸線上に、該無段変
速機の該入力軸と該駆動出力軸とが第２の軸線上にそれ
ぞれ配設され、該第１プーリが該第１の軸線の一端部に
配設されるとともに、該第２プーリが該第２の軸線の一
端部に配設されているため、該第１の軸線の該第１プー
リよりもさらに一端側、及び、該第２プーリの該第２プ
ーリよりもさらに一端側に、スペースを確保することが
できる。
【００９３】該遊星歯車機構は、該第１プーリ又は該第
２プーリよりも他端側に隣接して配置されるので、該第
１プーリ及び該第２プーリのうち、この該遊星歯車機構
を同軸上に配設されたプーリでは、設置スペースが十分
に必要な該可動シーブを、プーリよりもさらに一端側の
空きスペースに設置することになるが、該遊星歯車機構
を同軸上に配設されないプーリでは、設置スペースが十
分に必要な該可動シーブをベルトを挟んで該他端側に配
設し、該固定シーブを該ベルトを挟んで該一端側に配設
することができ、該固定シーブのさらに一端寄りに確保
された空きスペースに、補機類を駆動する動力取出部を
設けることができ、スペース効率がよい。
【００９４】請求項６記載の本発明のハイブリッド電気
自動車用駆動装置によれば、無段変速機を通じて伝達ト
ルクの調整を行なうことができるため、車両の走行制御
を無段変速機を用いてより積極的に行なうことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としてのハイブリッド電
気自動車用駆動装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態としてのハイブリッド電
気自動車用駆動装置の要部構成（遊星ギヤ機構）の構成
を示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態としてのハイブリッド電
気自動車用駆動装置の要部の速度特性を示す速度線図で
ある。
【図４】本発明の第１実施形態としてのハイブリッド電
気自動車のトルク比特性を示す特性図である。
【図５】本発明の第１実施形態としてのハイブリッド電
気自動車のトルク比特性及び効率特性を示す特性図であ
る。
【図６】本発明の第１実施形態としてのハイブリッド電
気自動車のＣＶＴのベルトクランプ力Ｆ1 ，Ｆ2 の設定
について説明する図である。
【図７】本発明の第２実施形態としてのハイブリッド電
気自動車用駆動装置の構成を示す模式図である。
【図８】本発明の第２実施形態としてのハイブリッド電
気自動車用駆動装置の要部の速度特性を示す速度線図で
ある。
【図９】第１従来技術にかかるハイブリッド電気自動車
用駆動装置の構成を示す模式図である。
【図１０】第１従来技術にかかるハイブリッド電気自動
車用駆動装置の要部構成を示す図である。
【図１１】第１従来技術にかかるハイブリッド電気自動
車用駆動装置の要部の速度特性を示す速度線図である。
【図１２】第２従来技術にかかるハイブリッド電気自動
車用駆動装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ エンジン ２ モータ兼発電機 ３ 無段変速機（ＣＶＴ） ３Ａ 入力側プーリ ３Ｂ 出力側プーリ ３Ｃ ベルト ３ａ，３ｂ 固定シーブ ３ｃ，３ｄ 可動シーブ ４ ３軸噛合歯車 ５ 遊星ギヤ機構 ６ 出力軸（駆動出力軸） ７ 減速ギヤ機構 ８ 差動機構 ９Ｌ，９Ｒ 駆動軸 １０Ｌ，１０Ｒ 駆動輪 １８ ワンウェイクラッチ １９ 始動クラッチ ２１ モータコントローラ ２２ バッテリ ２３ クランプ力コントローラ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンと、 電力供給を受けるとモータとして作動し回転駆動力を受
    けると発電機として作動しうるモータ兼発電機と、 該エンジン及び該モータ兼発電機により駆動される回転
    軸を入力軸としてそなえられた無段変速機と、 該無段変速機の該入力軸又は出力軸上に設けられた２自
    由度３要素型の遊星歯車機構と、 該遊星歯車機構から駆動輪側へ駆動力を出力する駆動出
    力軸とをそなえ、 該遊星歯車機構の該３要素のうちの第１の要素が該無段
    変速機の該入力軸に連結され、該３要素のうちの第２の
    要素が該無段変速機の該出力軸に連結され、該３要素の
    うちの第３の要素が該駆動出力軸に連結されていること
    を特徴とする、ハイブリッド電気自動車用駆動装置。
  2. 【請求項２】 該エンジンと該無段変速機の該入力軸と
    の間に、該エンジン側の回転は該入力軸側へ伝達するが
    該入力軸側の回転は該エンジン側には伝達しないワンウ
    ェイクラッチが介装され、該エンジンを停止させなが
    ら、該モータ兼発電機のモータ作動による該入力軸の駆
    動、又は、該入力軸からの回転を受けた該モータ兼発電
    機の発電が可能に構成されていることを特徴とする、請
    求項１記載のハイブリッド電気自動車用駆動装置。
  3. 【請求項３】 該ワンウェイクラッチと並列に、該モー
    タ兼発電機の駆動により該エンジンを始動させるための
    始動用クラッチが設けられていることを特徴とする、請
    求項２記載のハイブリッド電気自動車用駆動装置。
  4. 【請求項４】 該無段変速機が、該入力軸にそなえられ
    固定シーブ及び可動シーブからなる第１プーリと、該出
    力軸にそなえられ固定シーブ及び可動シーブからなる第
    ２プーリと、該第１プーリ及び該第２プーリに巻回され
    たベルトとからなるベルト式無段変速機により構成され
    ていることを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド
    電気自動車用駆動装置。
  5. 【請求項５】 該エンジンと該モータ兼発電機と該無段
    変速機の該入力軸とが第１の軸線上に、該無段変速機の
    該出力軸と該駆動出力軸とが第２の軸線上にそれぞれ配
    設され、 該第１プーリが該第１の軸線の一端部に配設されるとと
    もに、該第２プーリが該第２の軸線の一端部に配設さ
    れ、 該遊星歯車機構が該第１の軸線上又は該第２の軸線上に
    おける該第１プーリ又は該第２プーリよりも他端側に隣
    接して配置され、 該第１プーリ及び該第２プーリのうち同軸上に該遊星歯
    車機構をそなえない方のプーリにおいては、該固定シー
    ブが該ベルトを挟んで該一端側に配設され該可動シーブ
    がベルトを挟んで該他端側に配設されるとともに、該固
    定シーブのさらに一端寄りに、補機類を駆動する動力取
    出部が設けられていることを特徴とする、請求項４記載
    のハイブリッド電気自動車用駆動装置。
  6. 【請求項６】 該無段変速機の変速状態を、該無段変速
    機で伝達する駆動力が目標値になるように制御すること
    を特徴とする、請求項１記載のハイブリッド電気自動車
    用駆動装置。
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