JPH11334397A

JPH11334397A - 自動車用駆動装置

Info

Publication number: JPH11334397A
Application number: JP18322298A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Hiraiwa; 一美平岩
Original assignee: KYOWA GOKIN KK
Current assignee: KYOWA GOKIN KK
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジンと複数のモーターの２種類の動
力源で遊星歯車を用いて動力伝達する、いわゆるハイブ
リッド自動車の駆動装置において、モーターで駆動また
は駆動力補助を行う無段階な変速を可能にしながら、複
数の固定された変速比で機械的な動力伝達も可能にし
て、走行負荷の大きい場合や市街地などでの定常走行に
おける動力伝達効率を向上させて燃費の改善を図るとと
もに、駆動力を大きくして加速能力や登坂能力の向上を
図る。【解決手段】遊星歯車の回転メンバーのうち、入力軸
３０および出力軸３２と連結されたメンバーの他に、ケ
ース４６に固定した際に減速駆動するメンバーＡ（第１
サンギヤ１２）と、ケース４６に固定した際に増速駆動
するメンバーＢ（第２リングギヤ２４）とを設け、メン
バーＡを第２モーター５０と連結するとともに、一方向
のトルクのみ伝達する円錐クラッチ４８、５４により、
第１モーター３４とメンバーＢおよび出力軸３２とをそ
れぞれ別個に、または同時に連結可能に構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関と電気モ
ーターの２種類の動力源を有する、いわゆるハイブリッ
ド自動車の駆動装置に関し、特にエンジンより入力され
る駆動力を、遊星歯車を介して出力軸へ伝達可能で、複
数のモーターを備えた自動車用駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンより入力される駆動力
を、遊星歯車を介して出力軸へ伝達可能で、複数のモー
ターを備えた自動車用駆動装置としては、社団法人自動
車技術会発行の『自動車技術』１９９８年１月号１７頁
の図５に記載のようなものが知られている。

【０００３】前記従来例のスケルトン図を図９に示す。
図９に基づいて従来例を説明すると、遊星歯車１は、サ
ンギヤ２とキャリア３とリングギヤ４と、キャリア３に
軸支されサンギヤ２およびリングギヤ４と噛み合うピニ
ヨン５から構成されている。サンギヤ２は第１モーター
６と連結され、キャリア３は図示しないエンジンのクラ
ンク軸７と連結され、リングギヤ４は第２モーター８と
連結されるとともに、チェーン９，減速歯車１０および
差動装置１１を介して車軸１２と連結されている。車軸
１２は図示しない自動車の左右の車輪と連結されてい
る。第１モーター６と第２モーター８とは、正転・逆転
が可能であり、モーターとしての機能と発電機としての
機能を有し、任意に切り替えることができる。

【０００４】以上のように構成された従来例の作動を説
明する。第２モーター８に図示しないバッテリーから電
力を供給すると、第２モーター８はチェーン９，減速歯
車１０、差動装置１１、車軸１２を介して車輪を駆動
し、自動車を発進および加速することができる。この
際、エンジンが停止しているとキャリア３も停止してい
るので、サンギヤ２ならびに第１モーター６は逆転する
が、第１モーター６は空転するだけである。ここで、さ
らに大きな駆動力を要する場合には、第２モーター８に
電力を供給しながら第１モーター６にも電力を供給し
て、サンギヤ２が停止する方向のトルクを作用させる
と、クランク軸７が回転するのでエンジンを始動するこ
とができる。

【０００５】エンジンを始動した後の加速は、以下のよ
うに行われる。クランク軸７からキャリア３に入ったエ
ンジントルクは遊星歯車１により分割される。すなわ
ち、エンジントルクの一部はサンギヤ２を通って第１モ
ーター６を駆動して発電し、残りのトルクはリングギヤ
４を通って第２モーター８の出力トルクとともに車軸１
２を駆動する。この際、第１モーター６で発電された電
力は第２モーター８に供給される。リングギヤ４を経て
機械的に伝達されるトルクは、リングギヤ４の歯数に対
するサンギヤ２の歯数の比をαとすると、クランク軸７
から入るトルクの１／（１＋α）になる。従って、バッ
テリーから第２モーター８に電力を供給し続ければ、第
２モーター８はバッテリーからの電力と、エンジントル
クの一部によって第１モーター６で発電された電力とで
車軸１２を駆動することになる。

【０００６】また、車軸１２はリングギヤ４を通じてエ
ンジントルクの一部でも駆動されているので、エンジン
トルクの一部と第２モーター８とから駆動されることに
なり、その動力源はエンジンとバッテリーになる。ここ
で、バッテリーからの電力供給をやめると、第２モータ
ー８は第１モーター６で発電される電力のみで駆動する
ことになり、車軸１２を駆動する動力源はエンジンのみ
になる。

【０００７】クランク軸７およびそれと一体になったキ
ャリア３の回転数と、車軸１２に連結され第２モーター
８とともに回転するリングギヤ４の回転数との比（変速
比）は、クランク軸７からのエンジントルクの大きさ
と、車軸１２が車輪を駆動する出力トルク（負荷）の大
きさ、およびバッテリーから第２モーター８に供給され
る電力とで自動的に決まる。自動車が低速でエンジント
ルクが大きく車軸１２の負荷が大きい場合は、リングギ
ヤ４の回転数がサンギヤ２の回転数より低く、徐々に自
動車の速度が高くなって車軸１２の負荷が小さくなる
と、サンギヤ２の回転数が低くなってリングギヤ４の回
転数が高くなるように無段階に変化する。

【０００８】また、自動車を制動する際には、エンジン
を停止させ第２モーター８を発電機に切り替えて発電さ
せることで制動するとともに、従来は摩擦ブレーキ等で
熱に変えて捨てていた自動車の運動エネルギーの一部を
電力に変えてバッテリーを充電する、いわゆるエネルギ
ー回生を行うことができる。さらに後進の際には、エン
ジンを回さずにバッテリーから供給する電力で第２モー
ター８のみを逆転することにより後進の駆動力が得られ
る。一般にエンジンとして用いる内燃機関は、負荷が低
い運転状態において熱効率が低い特性を持つため、ハイ
ブリッド自動車は通常、自動車が低負荷域で走行する際
にはエンジンによる駆動を避け、エンジンでの発電およ
び前記エネルギー回生でバッテリーに充電した電力を使
ってモーターで駆動し、高負荷域の走行はエンジンの動
力で駆動することで、従来のエンジンのみを動力源とす
る自動車より燃費を良くすることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
にあっては、エンジンで駆動して走行する際にその動力
の一部を使って第１モーター６で発電させ、その電力に
よって第２モーター８で車軸１２を補助駆動しているた
め、一部ではあるが発電してモーターで出力させる過程
でどうしてもロスが生じる。すなわち、第１モーター６
によりサンギヤ２を電気的に固定した場合は、遊星歯車
１による機械的な動力伝達になるが、これは高速走行な
どに用いるオーバードライブと呼ばれる増速の変速比で
あり、加速時および登坂時や市街地走行などでの使用は
できない。そのため、高速走行以外の一般的な走行はエ
ンジンの駆動力の一部を使って第１モーター６で発電さ
せ、その電力によって第２モーター８で車軸１２を補助
駆動することになる。したがって、第１モーター６にお
ける発電効率と第２モーター８における出力効率との積
が、動力を一旦電気に変えて伝達するルートの動力伝達
効率になる。このように動力を電気に変えて伝達するル
ートの動力伝達効率は、一般に歯車やチェーンなどの機
械的伝達に比べて劣る。

【００１０】このため、エンジンに高い負荷がかかる駆
動状態で走行するような場合に、電気ルートでの動力伝
達比率が高まって燃費を悪化させる要因になり、ハイブ
リッド自動車の良さを一部損なうという問題がある。ま
た、クランク軸７からリングギヤ４を経て機械的に伝達
されるトルクは、前述のように、クランク軸７から入る
トルクの１／（１＋α）と小さいため、第２モーター８
による加勢を考慮しても車軸１２を駆動するトルクが小
さく、加速力や登坂能力が低いという問題がある。

【００１１】そこで本発明は、自動車が市街地を走行す
る際の定常走行や、走行負荷が大きい加速や登坂などの
運転状態において、電気ルートの動力伝達比率を減らし
てエンジンの動力を機械的に効率よく車軸に伝えるよう
にして、一層の燃費向上を図ることを目的とする。また
本発明は、機械的に伝達するトルクを増大することによ
り、大きな駆動力を得て加速力や登坂能力を向上させる
ことも目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の本発明の自動車用駆動装置にあっ
ては、エンジンより入力軸に入力される駆動力を、遊星
歯車を介して出力軸へ伝達可能で、複数のモーターを備
えた自動車用駆動装置において、前記遊星歯車が、この
回転メンバーのうち減速駆動を得るべくケースに固定可
能なメンバーＡと、増速駆動を得るべくケースに固定可
能なメンバーＢとを備え、第１モーターが出力軸および
メンバーＢと選択的に連結可能とするとともに、第２モ
ーターがメンバーＡと連結可能であることを特徴とす
る。

【００１３】請求項２に記載の本発明の自動車用駆動装
置にあっては、第１モーターと出力軸およびメンバーＢ
とを連結する手段が、ヘリカル面を有する歯で噛み合う
コーンリングを備えて一方向のトルクが作用した際にセ
ルフロック可能な円錐クラッチであることを特徴とす
る。

【００１４】請求項３に記載の本発明の自動車用駆動装
置にあっては、第１モーターが、出力軸およびメンバー
Ｂの両者と同時に連結可能であることを特徴とする。

【００１５】請求項４に記載の本発明の自動車用駆動装
置にあっては、前記遊星歯車は、第１サンギヤと第１リ
ングギヤとこれらに噛み合う第１ピニヨンを支持する第
１キャリアとを有する第１遊星歯車と、第２サンギヤと
第２リングギヤとこれらに噛み合う第２ピニヨンを支持
する第２キャリアを有する第２遊星歯車とを備え、第１
サンギヤと第２サンギヤとを連結し、第１リングギヤと
第２キャリアとを出力軸と連結し、第１キャリアを入力
軸と連結するとともに、第２リングギヤをメンバーＡと
するとともに第１サンギヤおよび第２サンギヤをメンバ
ーＢとしたことを特徴とする。

【００１６】請求項５に記載の本発明の自動車用駆動装
置にあっては、前記遊星歯車は、第１サンギヤと第１リ
ングギヤとこれらに噛み合う第１ピニヨンを支持する第
１キャリアとを有する第１遊星歯車と、第２サンギヤと
第２リングギヤとこれらに噛み合う第２ピニヨンを支持
する第２キャリアを有する第２遊星歯車とを備え、第１
リングギヤと第２キャリアとを出力軸と連結し、第１キ
ャリアと第２リングギヤとを入力軸と連結するととも
に、第２サンギヤをメンバーＡとし、第１サンギヤをメ
ンバーＢとしたことを特徴とする。

【００１７】請求項６に記載の本発明の自動車用駆動装
置にあっては、前記遊星歯車は、第１サンギヤが第１ピ
ニヨンを介してリングギヤに噛み合い、第２サンギヤが
第１ピニヨンと第２ピニヨンとを介してリングギヤに噛
み合い、両ピニヨンがキャリアにより支持され、リング
ギヤとキャリアとのうち一方を入力軸と連結し、リング
ギヤとキャリアとのうち他方を出力軸と連結するととも
に、リングギヤと入力軸とを連結した場合は第１サンギ
ヤをメンバーＡとするとともに第２サンギヤをメンバー
Ｂとし、リングギヤと出力軸とを連結した場合は第２サ
ンギヤをメンバーＡとするとともに第１サンギヤをメン
バーＢとしたことを特徴とする。

【００１８】請求項７に記載の本発明の自動車用駆動装
置にあっては、前記遊星歯車は、第１サンギヤと第１リ
ングギヤとこれらに噛み合う第１ピニヨンを支持する第
１キャリアとを有する第１遊星歯車と、第２サンギヤと
第２リングギヤとこれらに噛み合う第２ピニヨンを支持
する第２キャリアを有する第２遊星歯車とを備え、第１
リングギヤと第２サンギヤとを連結し、第１キャリアと
第２キャリアとを連結し、第２リングギヤと第１キャリ
アおよび第２キャリアとのうち一方を入力軸と連結し、
第２リングギヤと第１キャリアおよび第２キャリアとの
うち他方を出力軸と連結するとともに、第２リングギヤ
を入力軸と連結した場合は第１リングギヤおよび第２サ
ンギヤをメンバーＡとするとともに第１サンギヤをメン
バーＢとし、第２リングギヤを出力軸と連結した場合は
第１サンギヤをメンバーＡとするとともに第１リングギ
ヤおよび第２サンギヤをメンバーＢとしたことを特徴と
する。

【００１９】

【作用】請求項１に記載の本発明の自動車用駆動装置に
あっては、エンジンより入力軸に入力される駆動力を、
遊星歯車を介して出力軸へ伝達可能で、複数のモーター
を備えた自動車用駆動装置において、前記遊星歯車が、
この回転メンバーのうち減速駆動を得るべくケースに固
定可能なメンバーＡと、増速駆動を得るべくケースに固
定可能なメンバーＢとを備え、第１モーターが出力軸お
よびメンバーＢと選択的に連結可能とするとともに、第
２モーターとメンバーＡとを連結可能としたため、両モ
ーターの制御および第１モーターの連結関係の切り替え
によって無段階な変速を行うとともに、メンバーＡを第
２モーターによってケースに固定することで機械的伝達
の減速駆動を行い、メンバーＢを第１モーターによって
ケースに固定することで機械的伝達の増速駆動を行う。

【００２０】また、請求項２に記載の本発明の自動車用
駆動装置にあっては、第１モーターと、出力軸およびメ
ンバーＢとを連結する手段が、ヘリカル面を有する歯で
噛み合うコーンリングを備えて一方向のトルクが作用し
た際にセルフロック可能な円錐クラッチとしたため、連
結を必要とする場合に円錐クラッチをセルフロック状態
にして連結させ、連結が不要になると自動的に解除され
る。

【００２１】また、請求項３に記載の本発明の自動車用
駆動装置にあっては、第１モーターが、出力軸およびメ
ンバーＢの両者と同時に連結可能に構成したため、両者
を同時に連結することにより、遊星歯車全体を機械的に
一体にして直結駆動を行う。

【００２２】また、請求項４に記載の本発明の自動車用
駆動装置にあっては、前記遊星歯車は、第１サンギヤと
第１リングギヤとこれらに噛み合う第１ピニヨンを支持
する第１キャリアとを有する第１遊星歯車と、第２サン
ギヤと第２リングギヤとこれらに噛み合う第２ピニヨン
を支持する第２キャリアを有する第２遊星歯車とを備
え、第１サンギヤと第２サンギヤとを連結し、第１リン
グギヤと第２キャリアとを出力軸と連結し、第１キャリ
アを入力軸と連結するとともに、第２リングギヤをメン
バーＡとするとともに第１サンギヤおよび第２サンギヤ
をメンバーＢとしたため、メンバーＡと第２モーターを
連結するとともに、第１モーターとメンバーＡおよび出
力軸とを選択的に連結し、各モーターを制御することに
より、無段階な変速の他に固定された変速比で減速・直
結・増速の各駆動を行う。

【００２３】また、請求項５に記載の本発明の自動車用
駆動装置にあっては、前記遊星歯車は、第１サンギヤと
第１リングギヤとこれらに噛み合う第１ピニヨンを支持
する第１キャリアとを有する第１遊星歯車と、第２サン
ギヤと第２リングギヤとこれらに噛み合う第２ピニヨン
を支持する第２キャリアを有する第２遊星歯車とを備
え、第１リングギヤと第２キャリアとを出力軸と連結
し、第１キャリアと第２リングギヤとを入力軸と連結す
るとともに、第２サンギヤをメンバーＡとし、第１サン
ギヤをメンバーＢとしたため、メンバーＡと第２モータ
ーを連結するとともに、第１モーターとメンバーＡおよ
び出力軸とを選択的に連結し、各モーターを制御するこ
とにより、無段階な変速の他に固定された変速比で減速
・直結・増速の各駆動を行う。

【００２４】また、請求項６に記載の本発明の自動車用
駆動装置にあっては、前記遊星歯車は、第１サンギヤが
第１ピニヨンを介してリングギヤに噛み合い、第２サン
ギヤが第１ピニヨンと第２ピニヨンとを介してリングギ
ヤに噛み合い、両ピニヨンがキャリアにより支持され、
リングギヤとキャリアとのうち一方を入力軸と連結し、
リングギヤとキャリアとのうち他方を出力軸と連結する
とともに、リングギヤと入力軸とを連結した場合は第１
サンギヤをメンバーＡとするとともに第２サンギヤをメ
ンバーＢとし、リングギヤと出力軸とを連結した場合は
第２サンギヤをメンバーＡとするとともに第１サンギヤ
を前記メンバーＢとしたため、メンバーＡと第２モータ
ーを連結するとともに、第１モーターとメンバーＢおよ
び出力軸とを選択的に連結し、各モーターを制御するこ
とにより、無段階な変速の他に固定された変速比で減速
・直結・増速の各駆動を行う。

【００２５】さらに、請求項７に記載の本発明の自動車
用駆動装置にあっては、前記遊星歯車は、第１サンギヤ
と第１リングギヤとこれらに噛み合う第１ピニヨンを支
持する第１キャリアとを有する第１遊星歯車と、第２サ
ンギヤと第２リングギヤとこれらに噛み合う第２ピニヨ
ンを支持する第２キャリアを有する第２遊星歯車とを備
え、第１リングギヤと第２サンギヤとを連結し、第１キ
ャリアと第２キャリアとを連結し、第２リングギヤと第
１キャリアおよび第２キャリアとのうち一方を入力軸と
連結し、第２リングギヤと第１キャリアおよび第２キャ
リアとのうち他方を出力軸と連結するとともに、第２リ
ングギヤを入力軸と連結した場合は第１リングギヤおよ
び第２サンギヤをメンバーＡとするとともに第１サンギ
ヤをメンバーＢとし、第２リングギヤを出力軸と連結し
た場合は第１サンギヤをメンバーＡとするとともに第１
リングギヤおよび第２サンギヤをメンバーＢとしたた
め、メンバーＡと第２モーターを連結するとともに、第
１モーターとメンバーＢおよび出力軸とを選択的に連結
し、各モーターを制御することにより、無段階な変速の
他に固定された変速比で減速・直結・増速の各駆動を行
う。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づき説明する。図１は、本発明の自動車用駆動装置に
おける主要部のスケルトン図である。第１遊星歯車１０
は、第１サンギヤ１２と、第１リングギヤ１４と、第１
キャリア１６および、該第１キャリア１６に軸支され第
１サンギヤ１２および第１リングギヤ１４と噛み合う第
１ピニヨン１８から構成されている。第２遊星歯車２０
は、第２サンギヤ２２と、第２リングギヤ２４と、第２
キャリア２６および、該第２キャリア２６に軸支され第
２サンギヤ２２および第２リングギヤ２４と噛み合う第
２ピニヨン２８から構成されている。

【００２７】第１キャリア１６は入力軸３０と連結され
ている。入力軸３０はエンジン７０により駆動可能であ
る。出力軸３２は、第１リングギヤ１４および第２キャ
リア２６と連結されるとともに駆動歯車３６と一体にな
っており、駆動歯車３６はアイドラ歯車３８を介して出
力歯車４０と連結されている。出力歯車４０は差動装置
４２を内包しており、左右の車軸４４ａ、４４ｂを介し
て図示しない自動車の車輪と連結されている。

【００２８】第１サンギヤ１２および第２サンギヤ２２
は一体的に連結されるとともに、第１円錐クラッチ４８
を介して第１モーター３４の回転子３４ａと連結可能で
あり、第１モーター３４の固定子３４ｂはケース４６に
固定されている。出力軸３２は第２円錐クラッチ５４を
介して第１モーター３４の回転子３４ａと連結可能であ
る。

【００２９】第１サンギヤ１２を、第１円錐クラッチ４
８および第１モーター３４を介してケース４６に固定す
ると、後述するように入力軸３０から出力軸３２へ固定
された増速比で機械的な動力伝達を行うことができる。
このように、ケース４６に固定することで機械的に増速
駆動が可能になる第１サンギヤ１２のような回転メンバ
ーを、メンバーＢと呼ぷ。

【００３０】第２リングギヤ２４は、第２モーター５０
の回転子５０ａと連結されており、第２モーター５０の
固定子５０ｂはケース４６に固定されている。第２モー
ター５０により第２リングギヤ２４をケース４６に電気
的に固定すると、後述するように入力軸３０から出力軸
３２へ固定された減速比で機械的な動力伝達ができる。
このように、ケース４６に固定することで機械的に減速
駆動が可能になる第２リングギヤ２４のような回転メン
バーを、メンバーＡと呼ぶ。

【００３１】第１円錐クラッチ４８および第２円錐クラ
ッチ５４は、図１に示すように互いに対称に配置されて
いるが、ともに図７および図８に示すような構造になっ
ている。図７は第１円錐クラッチ４８の要部断面であり
軸中心より上の部分を示す。図８は図７のＣ−Ｃ断面を
表す。以下、図７および図８に基づき第１円錐クラッチ
４８を例に説明する。

【００３２】第１サンギヤ１２および第２サンギヤ２２
と一体になった第１ハブ５６と、第１コーンリング５８
とは、一方がヘリカル面５６ａ、５８ａで他方が平面５
６ｂ、５８ｂを形成した多数の歯５６ｃ、５８ｃ同士で
噛み合っており、第１コーンリング５８は外側に円錐摩
擦面５８ｄを有し、円錐摩擦面５８ｄは第１モーター３
４の回転子３４ａと一体になった第１アウターリング６
０の円錐内面６０ｄに対応している。

【００３３】第１コーンリング５８は溝５８ｅを有し、
溝５８ｅには第１フォーク６２が係合しており、図示し
ないアクチュエーターにより必要に応じて第１コーンリ
ング５８を左右に移動させることができる。尚、図示は
省略したが、第１モーター３４の回転子３４ａと第１ハ
ブ５６とは、それぞれ軸方向に移動しないようにベアリ
ング等を介して、ケース４６に支持されている。

【００３４】第１ハブ５６と第１コーンリング５８とが
噛み合っている歯５６ｃ、５８ｃは、一方がヘリカル面
５６ａ、５８ａであるため、ヘリカル面５６ａ、５８ａ
側に力が作用する方向のトルクが伝達されると、軸方向
のスラストが生じて第１ハブ５６と第１コーンリング５
８とが互いに離反することになり、第１コーンリング５
８は図７において右側へ押され、前述の円錐摩擦面５８
ｄと第１アウターリング６０の円錐内面６０ｄ同士が押
しつけられる。

【００３５】ここで、ヘリカル面５６ａ、５８ａのリー
ドと、円錐摩擦面５８ｄ、円錐内面６０ｄの円錐角とを
適切に設定しておくことによりワンウエイクラッチの機
能を持つ。すなわち、第１コーンリング５８と第１アウ
ターリング６０との間に一方向にトルクが作用する状態
において、前述の第１フォーク６２により第１コーンリ
ング５８を右側へ移動して円錐摩擦面５８ｄを円錐内面
６０ｄに軽く押しつけると、円錐摩擦面５８ｄおよび円
錐内面６０ｄの間に摩擦トルクが発生し、この摩擦トル
クによりヘリカル面５６ａ、５８ａでスラストが生ず
る。

【００３６】このスラストで円錐摩擦面５８ｄ、円錐内
面６０ｄがさらに強く押しつけられ、大きなトルク伝達
が可能になる。そして、さらに大きなスラストを生ずる
結果、セルフロック状態になって第１コーンリング５８
と第１アウターリング６０とは一体的に連結される。
尚、第１フォーク６２が第１コーンリング５８を押しつ
ける荷重は、前記のセルフロックを起こすきっかけにす
るだけであり、わずかな力で済むとともに連結時の最初
だけ押しつければよく、非連結時は第１コーンリング５
８を逆方向（図７において左側）に移動させて円錐摩擦
面５８ｄおよび６０ｄ同士の接触を防止する。

【００３７】上記のセルフロックによる連結状態にあっ
ても、これと逆方向のトルクが作用した場合は、歯５６
ｃ、５８ｃの平面５６ｂ、５８ｂ側に力が作用してスラ
ストを生じないため、前記のセルフロックは解消し、第
１円錐クラッチ４８の連結は自動的に解除される。これ
が一方向のトルクのみ伝達するワンウエイクラッチの機
能である。

【００３８】出力軸３２と第１モーター３４との間に
は、前述のように第１円錐クラッチ４８と対称に配置さ
れた第２円錐クラッチ５４が設けられ、第１円錐クラッ
チ４８と同様に図示しない第２フォークの制御により、
出力軸３２と第１モーター３４とを連結可能であり、一
方向にのみ動力伝達することができるのも同じである。

【００３９】第１円錐クラッチ４８と第２円錐クラッチ
５４は、それぞれ独立して作動させることが可能であ
り、選択的に一方を連結したり両者を同時に連結したり
でき、両者を同時に連結した場合には後述するように第
１遊星歯車１０および第２遊星歯車２０全体を一体的に
連結する。

【００４０】第１モーター３４および第２モーター５０
とは、それぞれ回転方向を正転・逆転に切り替えられる
とともに、モーターとしての機能と発電機としての機能
を有しており、図示しないコントローラーからの指令で
任意に切り替えることができる。

【００４１】図１に示す駆動装置を搭載した自動車は、
エンジン７０と、第１モーター３４および第２モーター
５０の２種類の動力源を有するので、いわゆるハイブリ
ッド自動車を構成する。次に、上記構成の駆動装置の作
動について説明する。以下の説明で『正回転』とは、エ
ンジン７０の回転方向と同じ方向の回転を言い、『逆回
転』とはその逆方向の回転を言う。

【００４２】はじめに、図示しないバッテリーから供給
される電力による発進と加速を説明する。通常、自動車
が発進する際はエンジン７０が停止している。まず、コ
ントローラーを介してバッテリーから第１モーター３４
に正回転する方向に電流を流すとともに、図示しない第
２フォークで第２円錐クラッチ５４を押しつけて連結さ
せる。つまり、第２円錐クラッチ５４は第１モーター３
４から正回転方向に駆動されるとセルフロックするよう
に構成されている。このセルフロックにより第１モータ
ー３４が出力軸３２と連結される。第１モーター３４の
回転子３４ａと連結された出力軸３２は、アイドラ歯車
３８、出力歯車４０および差動装置４２を介して左有の
車軸４４ａ、４４ｂを駆動する。図示しない車輪は車軸
４４ａ、４４ｂに駆動され、自動車は発進し加速を始め
る。

【００４３】この際、エンジン７０が停止しているた
め、入力軸３０と連結された第１キャリア１６は回転せ
ず、第１サンギヤ１２および第２サンギヤ２２は逆回転
し、第２リングギヤ２４および第２モーター５０は正回
転するが、いずれもトルクを伝達せず空転するのみであ
る。このように、第１モーター３４のみで駆動する状態
を第１駆動モードと呼ぶ。

【００４４】次に、さらに駆動力を強くするためにエン
ジン７０を始動させる際の作動を説明する。この場合
は、第１モーター３４での駆動に加えて正回転している
第２モーター５０に発電させることで、第２リングギヤ
２４に逆回転方向のトルクが作用して第１キャリア１６
は正回転方向に駆動され、入力軸３０を介してエンジン
７０を回転させる。ここでエンジン７０に燃料を供給し
たり図示しない点火回路を接続するなどの制御を行うと
エンジン７０が始動する。

【００４５】エンジン７０が始動して駆動を始めると、
以下のように動力伝達が行われる。エンジン７０の動力
は第１キャリア１６に入って第１遊星歯車１０でトルク
分割され、一部は第１リングギヤ１４を通って出力軸３
２を駆動し、残りのトルクは第１サンギヤ１２から第２
サンギヤ２２へ伝えられ、第２ピニヨン２８を介して第
２リングギヤ２４を逆回転させる。ここで、直ちに第２
リングギヤ２４とともに逆回転する第２モーター５０を
発電機に切り替えて発電させ、第１モーター３４に電力
を供給する。

【００４６】第２モーター５０が逆回転しながら発電す
ることで、出力軸３２と連結された第２キャリア２６に
正回転方向のトルクが作用するので、入力軸３０から第
１遊星歯車１０、第２遊星歯車２０を介して出力軸３２
に機械的に伝達されるトルクは以下になる。すなわち、
第１リングギヤ１４の歯数に対する第１サンギヤ１２の
歯数の比をα１とし、第２リングギヤ２４の歯数に対す
る第２サンギヤ２２の歯数の比をα２とすると、（α１
＋α２＋α１・α２）／（α２＋α１・α２）倍に増大
されたトルクが機械的に伝達される。

【００４７】実際に出力軸３２を駆動するトルクは、上
記の機械的伝達分に第１モーター３４の出力トルクが加
算されたものとなる。したがって、バッテリーから第１
モーター３４に電力を供給し続ければ、第１モーター３
４はバッテリーからの電力と、第２モーター５０が発電
した電力とで駆動することになり、出力軸３２を駆動す
る動力源はエンジン７０とバッテリーになる。

【００４８】ここで、バッテリーからの電力供給をやめ
ると、第１モーター３４は第２モーター５０が発電した
電力のみで駆動することになり、出力軸３２が第１遊星
歯車１０、第２遊星歯車２０を介して機械的に動力伝達
されるトルクも含めて動力源はエンジン７０だけにな
る。このように、第２モーター５０が逆回転で発電しな
がら、第１モーター３４で駆動する状態を第２駆動モー
ドと呼ぶ。

【００４９】この第２駆動モードにおける入力軸３０の
回転数と出力軸３２の回転数の比（変速比）は、入力軸
３０に入るエンジン７０のトルクの大きさと、自動車を
駆動する出力軸３２のトルク（負荷）の大きさ、および
バッテリーから第１モーター３４に供給される電力とで
自動的に決まる。また、第２モーター５０が発電する電
力もそれらに応じて変化する。

【００５０】すなわち、自動車が低速でエンジン７０の
トルクが大きく出力軸３２の負荷が大きい場合は、入力
軸３０の回転数が出力軸３２の回転数より大幅に高く、
徐々に自動車の速度が上昇して出力軸３２の負荷が小さ
くなると、入力軸３０の回転数が一定であっても出力軸
３２の回転数が上昇するように無段階に変化する。と、
同時に第２モーター５０の回転数は下降する。

【００５１】そして、さらに車速が上昇したりエンジン
７０の回転数が下降したりすると、第２リングギヤ２４
とともに第２モーター５０の回転数がさらに下がり、や
がて停止するに至る。第２リングギヤ２４が停止するた
めには、バッテリーから第２モーター５０に正回転方向
のトルクを発生させるように電力を供給して電気的にケ
ース４６に固定する必要がある。通常、モーターは回転
数が０の状態で最も大きなトルクを出す特性を持つの
で、第２リングギヤ２４をケース４６に固定するのに要
する電力はわずかである。

【００５２】このようにして、第２モーター５０ととも
に第２リングギヤ２４が停止すると、入力軸３０の回転
数と出力軸３２の回転数の比（変速比：出力軸回転数／
入力軸回転数）は、前述のトルク比の逆数、（α２＋α
１・α２）／（α１＋α２＋α１・α２）になり、固定
された減速比の機械的な動力伝達になる。ここで、固定
された減速比を得るためにケース４６に固定する第２リ
ングギヤ２４が前述のように図１の実施形態におけるメ
ンバーＡである。このように、固定された減速比の機械
的な動力伝達の状態を第３駆動モードと呼ぶ。

【００５３】尚、第３駆動モードにおいても、バッテリ
ーから第１モーター３４に電力を供給して機械的伝達の
動力に加勢することが可能であるし、逆に機械的な駆動
をしながら第１モーター３４に発電させてバッテリーを
充電することもできる。第３駆動モードにおいては、第
１サンギヤ１２および第２サンギヤ２２は正回転してい
る。

【００５４】第３駆動モードにおいて、第２モーター５
０が第２リングギヤ２４の固定を維持したまま、バッテ
リーから第１モーター３４に電力の供給をやめると、前
記のセルフロックは解消して第２円錐クラッチ５４の連
結は自動的に解放される。第２円錐クラッチ５４の連結
が解放されると、直ちに第１モーター３４に正回転方向
の電力を供給する。第１モーター３４の回転数が上昇し
てやがて第１サンギヤ１２および第２サンギヤ２２とほ
ぼ同じ回転数に至る。

【００５５】ここで、第１フォーク６２を作用させると
同時に第１モーター３４を発電機に切り替えて第１円錐
クラッチ４８を連結させる。すなわち、第１円錐クラッ
チ４８は、第１サンギヤ１２および第２サンギヤ２２か
ら正回転で第１モーター３４を駆動する方向においてセ
ルフロックするように構成されているので、第１モータ
ー３４は第１サンギヤ１２および第２サンギヤ２２と連
結され、正回転で発電を開始する。合わせて、第１モー
ター３４で発電した電力を第２モーター５０へ供給して
正回転方向の駆動を行う。

【００５６】この場合、バッテリーからも第２モーター
５０へ電力供給することもできる。第２モーター５０は
供給された電力により出力軸３２と連結された第２キャ
リア２６を駆動し、その反力トルクが第２サンギヤ２２
に作用する。したがって、第１サンギヤ１２に作用する
エンジン７０からの入力トルクの一部と、前記第２サン
ギヤ２２に作用する反力トルクとの差のトルクで、前記
のように第１円錐クラッチ４８を介して第１モーター３
４を駆動し発電する。

【００５７】この際、第１キャリア１６から第１リング
ギヤ１４へ機械的に伝達されるトルクは、エンジン７０
から入力するトルクの１／（１＋α１）になる。すなわ
ち、出力軸３２に機械的に伝達されるトルクは入力軸３
０へ入るエンジン７０のトルクより小さくなるが、出力
軸３２にはさらに第２モーター５０のトルクが（１＋α
２）倍になって加わる。

【００５８】この場合も、入力軸３０の回転数と出力軸
３２の回転数の比（変速比）は、入力軸３０に入るエン
ジン７０のトルクの大きさと、自動車を駆動する出力軸
３２のトルク（負荷）の大きさ、およびバッテリーから
第２モーター５０に供給される電力とで自動的に決ま
り、変速比は無段階に変化する。また、第１モーター３
４が発電する電力もそれらに応じて変化する。

【００５９】例えば、バッテリーから第２モーター５０
へ供給する電力を増やして、前記第２サンギヤ２２に作
用する反力トルクとエンジン７０から第１サンギヤ１２
に作用するトルクが同じになると、第１モーター３４を
駆動するトルクは０になり発電しなくなる。このよう
に、第１モーター３４が発電するか否かを問わず、第２
モーター５０が第２キャリア２６を駆動し、かつ、出力
軸３２の回転数が入力軸３０の回転数より低い状態を第
４駆動モードと呼ぶ。

【００６０】自動車の速度が上昇したりエンジン７０の
回転数が下がると、やがて出力軸３２と入力軸３０の回
転数がほぼ同じに至る。ここで再び第２フォークを作用
させると第２円錐クラッチ５４を連結することができ
る。すなわち、第４駆動モードにおいて出力軸３２は入
力軸３０の回転数よりやや低い回転数で正回転している
が、出力軸３２の回転数が入力軸３０の回転数を上回ろ
うとすると、第１サンギヤ１２から駆動されている第１
モーター３４が、第２円錐クラッチ５４を介して出力軸
３２を駆動する側にトルクが作用して前記と同様にセル
フロックする。この場合、第１円錐クラッチ４８もセル
フロック状態が維持されているので、両円錐クラッチ５
４、４８がともにセルフロック状態になる。このため、
第１遊星歯車１０と第２遊星歯車２０および第１モータ
ー３４、第２モーター５０、さらには出力軸３２は、と
もに入力軸３０と一体になって回転し、入力軸３０と出
力軸３２は機械的に直結される。

【００６１】このように、入力軸３０と出力軸３２が機
械的に直結され、変速比が１になった状態を第５駆動モ
ードと呼ぶ。この直結は純粋に機械的に維持されるの
で、動力伝達のために消費する電力は０になる。無論、
第５駆動モードにおいてもバッテリーから第１モーター
３４および第２モーター５０に電力を供給して機械的な
動力伝達に加勢することが可能であるし、逆に機械的な
直結駆動をしながら第１モーター３４および第２モータ
ー５０に発電させてバッテリーを充電することもでき
る。特に、バッテリーから第１モーター３４および第２
モーター５０に電力を供給して両モーター３４、５０に
加勢させた場合は強力な駆動力を得ることができ、急加
速や登坂時に威力を発揮する。

【００６２】この状態から再び第１モーター３４に発電
させて第２モーター５０に電力供給して、出力軸３２の
回転数が入力軸３０より高くなるように制御すると第２
円錐クラッチ５４の連結は自動的に解除され、前述の第
４駆動モードと同様に、エンジン７０の動力の一部で第
１サンギヤ１２を介して第１モーター３４が発電して第
２モーター５０を駆動することになる。

【００６３】この場合も、第４駆動モードと同様に、第
１キャリア１６から第１リングギヤ１４へ機械的に伝達
されるトルクは、入力軸３０へ入るエンジン７０のトル
クの１／（１＋α１）倍になり、出力軸３２へは第２キ
ャリア２６を介して第２モーター５０の出力トルクが
（１＋α２）倍になって加わる。変速比はエンジン７０
のトルクの大きさと、出力軸３２のトルク（負荷）の大
きさ、およびバッテリーから第２モーター５０に供給さ
れる電力とで無段階に変化する。また、第１モーター３
４が発電する電力もそれらに応じて変化する。このよう
に、第１モーター３４が発電するか否かを問わず、第２
モーター５０が第２キャリア２６を駆動し、かつ、出力
軸３２の回転数が入力軸３０の回転数より高い状態を第
６駆動モードと呼ぶ。

【００６４】この状態で、自動車の速度がさらに上昇す
るか、エンジン７０の回転数が下がると、やがて第１サ
ンギヤ１２および第２サンギヤ２２の回転がほぼ停止す
るに至る。この際に、バッテリーから第１モーター３４
に逆回転方向のトルクを出すように電力供給して、電気
的に第１サンギヤ１２をケース４６に固定する。第１サ
ンギヤ１２をケース４６に固定すると、変速比は（１＋
α１）になり、入力軸３０から出力軸３２へ固定された
変速比で増速駆動される。このように、固定された増速
比を得るためにケース４６に固定する第１サンギヤ１２
が前述のように図１の実施形態におけるメンバーＢであ
る。また、固定された変速比で機械的に増速駆動される
状態を第７駆動モードと呼ぶ。

【００６５】第７駆動モードにおいても、バッテリーか
ら第２モーター５０に電力を供給して機械的な動力伝達
に加勢することが可能であるし、逆に機械的な増速駆動
をしながら第２モーター５０に発電させてバッテリーを
充電することもできる。

【００６６】次に、自動車の速度を徐々に下げる場合、
および制動する場合について説明する。上記の第１駆動
モードから第７駆動モードのいずれの場合であっても、
運転者が自動車のスロットルペダルを解放したり、ブレ
ーキペダルを踏んで制動する場合には、直ちに上記の駆
動をやめてエンジン７０を停止し、第２モーター５０に
発電させる。と、同時に、発電した電力の一部を第１モ
ーター３４に供給して逆転駆動する。

【００６７】すなわち、入力軸３０はエンジン７０とと
もに停止しているので、出力軸３２が正回転している場
合は第１サンギヤ１２および第２サンギヤ２２は逆回転
し、第２リングギヤ２４は正回転方向に増速駆動され
る。ここで単に第２モーター５０に発電させると、その
反力で逆回転している第２サンギヤ２２も正回転方向に
トルクが作用して、結果的に入力軸３０にも正回転方向
の駆動力が作用してエンジン７０が回転させられること
になる。そこで、第１モーター３４を逆回転方向に駆動
して前記反力を相殺することにより、入力軸３０および
エンジン７０の回転を防止する。この場合、第１円錐ク
ラッチ４８は第１モーター３４から逆回転方向のトルク
が作用する場合はセルフロックするので連結状態を維持
するが、第２円錐クラッチ５４はセルフロックと逆方向
のトルクになるので連結が自動的に解除される。

【００６８】また、第２モーター５０の発電量に対して
第１モーター３４への電力供給量はその一部で済むの
で、その差だけバッテリーを充電することができる。し
たがって、第２モーター５０の発電量と第１モーター３
４への電力供給量を適切に制御することにより、エンジ
ン７０を停止したまま適度な制動を行うとともに、従来
は摩擦ブレーキで熱に変えて捨てていた自動車の運動エ
ネルギーの一部を電気に変えてバッテリーに蓄え、いわ
ゆるエネルギー回生を行うことができる。エネルギー回
生でバッテリーに蓄えた電力は、次に自動車を加速する
際に使うことで自動車の燃料消費を少なくする効果が得
られる。

【００６９】次に、自動車を後進させる場合について説
明する。エンジン７０を停止した状態での後進は、バッ
テリーからの電力供給で第２モーター５０を逆回転さ
せ、同時に第２サンギヤ２２および第１円錐クラッチ４
８を介して第１モーター３４に正回転の発電をさせるこ
とで発進から加速を行うことができる。すなわち、この
場合も第２モーター５０が第２リングギヤ２４を逆転さ
せて第２キャリア２６を駆動すると、その反力が第２サ
ンギヤ２２を正回転方向に作用する。この反力を受ける
のが第１モーター３４であり、この場合もエンジン７０
を停止したまま後進するように第２モーター５０への電
力供給量と第１モーター３４の発電量を適切に制御す
る。

【００７０】この場合、第１モーター３４で発電した電
力は第２モーター５０への電力供給の一部になる。次
に、エンジン７０が回転している状態で、発電しながら
後進する場合を説明する。この場合も、前進の第４駆動
モードと同様に第１サンギヤ１２が第１円錐クラッチ４
８を介して第１モーター３４に発電させながら、その電
力および場合によってバッテリーからの電力供給で第２
モーター５０を逆回転駆動して後進することができる。

【００７１】また、後進の制動時においては、第２円錐
クラッチ５４を連結させて第１モーター３４に発電させ
ることにより、前進と同様にエネルギー回生を行うこと
ができる。

【００７２】以上のように、図１の実施形態にあって
は、第１モーター３４とメンバーＢの第１サンギヤ１
２、第２サンギヤ２２および出力軸３２との連結関係
と、メンバーＡの第２リングギヤ２４と連結された第２
モーター５０と第１モーター３４との駆動や発電、さら
にはケース４６への固定などの制御により、前述の第１
駆動モードから第７駆動モードまでの多様な駆動モード
を選択して、自動車を走行させることができる。

【００７３】特に、車速０の発進から第７駆動モードま
で無段階に変速できるとともに、減速、直結、増速の３
種類の固定された変速比の機械的な動力伝達が可能であ
ることが最大の特徴である。すなわち、機械的な動力伝
達においてはエンジン７０の動力の一部で発電して第２
モーター５０を駆動する電気ルートの動力伝達がないた
め、特に第３駆動モードと第５駆動モードにおいて従来
例より動力伝達効率が高くなり、走行負荷が大きい低速
加速や登坂時などにおいては減速の第３駆動モードを、
都市内の定常走行などにおいては車速に応じて減速の第
３駆動モードまたは直結の第５駆動モードを、高速走行
においては増速の第７駆動モードでの駆動比率を高くす
ることで自動車の燃費を良くすることができる。

【００７４】また、第２および第３駆動モードにおいて
は、出力軸３２へ機械的に伝達されるトルクが入力トル
クの（α１＋α２＋α１・α２）／（α２＋α１・α
２）倍に増大されること、さらに第５駆動モードにおい
ては機械的な動力伝達に加えて両モーター３４、５０で
加勢することができるので、それぞれ従来例より大きな
駆動力を得ることができるので、加速能力や登坂能力を
高めることもできる。

【００７５】次に、図２は、本発明の自動車用駆動装置
における他の実施形態を表すスケルトン図である。はじ
めに、図１の実施形態との違いを中心に説明する。２組
の遊星歯車１０と２０とを有することは図１と同じであ
るが、第１キャリア１６と第２リングギヤ２４とが連結
されるとともに入力軸３０と連結しており、第１リング
ギヤ１４と第２キャリア２６とが連結されるとともに出
力軸３２と連結している。

【００７６】第１サンギヤ１２は第１円錐クラッチ４８
により第２モーター５０と連結可能であるとともにメン
バーＢを構成し、第２サンギヤ２２は第２モーター５０
と常に連結しているとともにメンバーＡを構成する。出
力軸３２は第２円錐クラッチ５４を介して第２モーター
５０と連結可能である。

【００７７】詳細な説明は省略するが、以上の構成で、
各モーター３４、５０および第１円錐クラッチ４８、第
２円錐クラッチ５４を、図１の実施形態と同様に制御す
ることで第１駆動モードから第７駆動モードまでの多様
な駆動が可能になる。制動および後進についても同様で
ある。

【００７８】したがって、図２の実施形態においても、
無段階な変速が可能であるとともに、各遊星歯車１０お
よび２０の歯数比α１、α２と変速比との関係は図１の
実施形態と異なるが、減速・直結・増速の固定された３
種類の変速比で機械的な動力伝達が可能であり、走行条
件に応じて適切な駆動モードを選択して燃費の良い走行
を行うことができる。また、第２および第３駆動モード
ならびに第５駆動モードにおいて、それぞれ従来例より
大きな駆動力を得ることができるのも同様である。

【００７９】次に、図３は、本発明の自動車用駆動装置
における他の実施形態を表すスケルトン図である。図３
において、遊星歯車１０はいわゆる複列の構成であり、
第１サンギヤ１２と、第２サンギヤ２２と、リングギヤ
１４と、キャリア１６および、該キャリア１６に軸支さ
れ第１サンギヤ１２およびリングギヤ１４と噛み合う第
１ピニヨン１８と、同じくキャリア１６に軸支され第１
ピニヨン１８および第２サンギヤ２２と噛み合う第２ピ
ニヨン２８から構成されている。キャリア１６は入力軸
３０と連結されている。入力軸３０はエンジン７０によ
り駆動される。

【００８０】出力軸３２は、リングギヤ１４と連結され
るとともに第２円錐クラッチ５４を介して第１モーター
３４と連結可能である。出力軸３２は駆動歯車３６と一
体になっており、駆動歯車３６は図１の実施形態と同様
に、図示しないアイドラ歯車などを介して自動車を駆動
する。第１サンギヤ１２は第１円錐クラッチ４８により
第１モーター３４と連結可能であるとともにメンバーＢ
を構成し、第２サンギヤ２２は第２モーター５０と常に
連結しているとともに、メンバーＡを構成する。

【００８１】詳細な説明は省略するが、以上の構成で、
各モーター３４、５０および第１円錐クラッチ４８、第
２円錐クラッチ５４を、図１の実施形態と同様に制御す
ることで第１駆動モードから第７駆動モードまでの多様
な駆動が可能になる。制動および後進についても同様で
ある。

【００８２】したがって、図４の実施形態においても、
無段階な変速が可能であるとともに、遊星歯車１０の歯
数比α１（リングギヤ１４の歯数に対する第１サンギヤ
１２の歯数の比）、α２（リングギヤ１４の歯数に対す
る第２サンギヤ２２の歯数の比）と変速比との関係は図
１の実施形態と異なるが、減速・直結・増速の固定され
た３種類の変速比で機械的な動力伝達が可能であり、走
行条件に応じて適切な駆動モードを選択して燃費の良い
走行を行うことができる。また、第２および第３駆動モ
ードならびに第５駆動モードにおいて、それぞれ従来例
より大きな駆動力を得ることができるのも同様である。

【００８３】次に、図４は、本発明の自動車用駆動装置
における他の実施形態を表すスケルトン図である。遊星
歯車１０は、図３の実施形態と同様に複列の構成であ
り、第１サンギヤ１２と、第２サンギヤ２２と、リング
ギヤ１４と、キャリア１６と、該キャリア１６に軸支さ
れ第１サンギヤ１２およびリングギヤ１４と噛み合う第
１ピニヨン１８と、同じくキャリア１６に軸支され第１
ピニヨン１８および第２サンギヤ２２と噛み合う第２ピ
ニヨン２８から構成されている。

【００８４】入力軸３０および出力軸３２と遊星歯車１
０の各回転メンバーとの連結関係は図３の実施形態と逆
になっている。すなわち、リングギヤ１４は入力軸３０
と連結され、出力軸３２はキャリア１６と連結されると
ともに第２円錐クラッチ５４を介して第１モーター３４
と連結可能である。出力軸３２は駆動歯車３６と一体に
なっており、駆動歯車３６は図１の実施形態と同様に、
図示しないアイドラ歯車などを介して自動車を駆動す
る。また、メンバーＡおよびメンバーＢも図３の実施形
態と逆になり、第２サンギヤ２２は第１円錐クラッチ４
８により第１モーター３４と連結可能であるとともにメ
ンバーＢを構成し、第１サンギヤ１２は第２モーター５
０と常に連結しているとともに、メンバーＡを構成す
る。

【００８５】詳細な説明は省略するが、以上の構成で、
各モーター３４、５０および第１円錐クラッチ４８、第
２円錐クラッチ５４を、図１の実施形態と同様に制御す
ることで第１駆動モードから第７駆動モードまでの多様
な駆動が可能になる。制動および後進についても同様で
ある。

【００８６】したがって、図４の実施形態においても、
無段階な変速が可能であるとともに、遊星歯車１０の歯
数比α１、α２と変速比との関係は図１および図３の実
施形態と異なるが、減速・直結・増速の固定された３種
類の変速比で機械的な動力伝達が可能であり、走行条件
に応じて適切な駆動モードを選択して燃費の良い走行を
行うことができる。また、第２および第３駆動モードな
らびに第５駆動モードにおいて、それぞれ従来例より大
きな駆動力を得ることができるのも同様である。

【００８７】次に、図５は、本発明の自動車用駆動装置
における他の実施形態を表すスケルトン図である。本実
施形態は、２組の遊星歯車１０と２０とを有することは
図１と同じであるが、第１リングギヤ１４と第２サンギ
ヤ２２とを連結し、第１キャリア１６および第２キャリ
ア２６とが連結されている。そして、第２リンギギヤ２
４と入力軸３０とを連結し、両キャリア１６、２６と出
力軸３２とを連結している。入力軸３０はエンジン７０
により駆動される。入力軸３０と出力軸３２は同じ軸心
であるが互いに逆方向に延びており、自動車の前方にエ
ンジンを配置した後輪駆動車に適した構成になってい
る。

【００８８】また、第１リングギヤ１４と第２サンギヤ
２２とは第２モーター５０と連結してメンバーＡを構成
し、第１サンギヤ１２がメンバーＢを構成するととも
に、第１モーター３４は第１円錐クラッチ４８を介して
メンバーＢの第１サンギヤ１２と、第２円錐クラッチ５
４を介して出力軸３２とそれぞれ選択的に連結可能であ
る。

【００８９】詳細な説明は省略するが、以上の構成で、
各モーター３４、５０および第１円錐クラッチ４８、第
２円錐クラッチ５４を、図１の実施形態と同様に制御す
ることで第１駆動モードから第７駆動モードまでの多様
な駆動が可能になる。制動および後進についても同様で
ある。

【００９０】したがって、図５の実施形態においても、
無段階な変速が可能であるとともに、遊星歯車１０、２
０の歯数比α１、α２と変速比との関係は図１の実施形
態と異なるが、減速・直結・増速の固定された３種類の
変速比で機械的な動力伝達が可能であり、走行条件に応
じて適切な駆動モードを選択して燃費の良い走行を行う
ことができる。また、第２および第３駆動モードならび
に第５駆動モードにおいて、それぞれ従来例より大きな
駆動力を得ることができるのも同様である。

【００９１】次に、図６は、本発明の自動車用駆動装置
における他の実施形態を表すスケルトン図である。本実
施形態も２組の遊星歯車１０、２０を有しており、遊星
歯車１０、２０同士の回転メンバーの連結関係は図５の
実施形態と同じであるが、入力軸３０および出力軸３２
との連結関係が逆になっている。すなわち、両キャリア
１６、２６と入力軸３０とを連結し、第２リンギギヤ２
４と出力軸３２とを連結している。入力軸３０はエンジ
ン７０により駆動される。入力軸３０と出力軸３２は同
じ軸心であるが互いに逆方向に延びており、自動車の前
方にエンジンを配置した後輪駆動車に適した構成になっ
ていることは図５の実施形態と同じである。

【００９２】また、メンバーＡとメンバーＢの構成も図
５の実施形態と逆になっている。すなわち、第１サンギ
ヤ１２が第２モーター５０と連結してメンバーＡを構成
し、第１リングギヤ１４と第２サンギヤ２２とはメンバ
ーＢを構成するとともに、第１モーター３４は第１円錐
クラッチ４８を介してメンバーＢの第１リングギヤ１４
および第２サンギヤ２２と、第２円錐クラッチ５４を介
して出力軸３２とそれぞれ選択的に連結可能である。

【００９３】詳細な説明は省略するが、以上の構成で、
各モーター３４、５０および第１円錐クラッチ４８、第
２円錐クラッチ５４を、図１の実施形態と同様に制御す
ることで第１駆動モードから第７駆動モードまでの多様
な駆動が可能になる。制動および後進についても同様で
ある。

【００９４】したがって、図６の実施形態においても、
無段階な変速が可能であるとともに、遊星歯車１０、２
０の歯数比α１、α２と変速比との関係は図１および図
５の実施形態と異なるが、減速・直結・増速の固定され
た３種類の変速比で機械的な動力伝達が可能であり、走
行条件に応じて適切な駆動モードを選択して燃費の良い
走行を行うことができる。また、第２および第３駆動モ
ードならびに第５駆動モードにおいて、それぞれ従来例
より大きな駆動力を得ることができるのも同様である。

【００９５】以上のように、本発明の各実施形態にあっ
ては、いずれの実施形態においても遊星歯車が、その回
転メンバーのうち減速駆動を得るべくケースに固定可能
なメンバーＡと、増速駆動を得るべくケースに固定可能
なメンバーＢとを備え、第１モーターが出力軸およびメ
ンバーＢと選択的に連結可能であるとともに、第２モー
ターが前記メンバーＡと連結していることが共通してい
る。

【００９６】したがって、遊星歯車の構成は図で例示し
た各実施形態以外の組み合わせであっても、上記のよう
に、その回転メンバーのうち減速駆動を得るべくケース
に固定可能なメンバーＡと、増速駆動を得るべくケース
に固定可能なメンバーＢとを備えた構成であれば同様の
機能を得ることができる。

【００９７】上述したように、本発明の各実施形態にあ
っては、いずれの実施形態においても発進から増速駆動
まで無段階に変速できるとともに、減速・直結・増速の
３種類の固定された変速比で機械的な動力伝達が可能で
あることが大きな特徴である。

【００９８】したがって、無段階でスムーズな変速によ
って違和感のない走行が可能であるとともに、ハイブリ
ッド自動車の長所を生かして第１駆動モードや他の駆動
モードにおいても電気的な駆動と機械的な駆動を最適に
使い分け、様々な走行条件における燃費を良くすことが
できる。

【００９９】また、特に固定された変速比の機械的動力
伝達においては電気ルートの動力伝達がなく動力伝達効
率が高いので、加速や登坂などの負荷が大きい走行にお
いては減速の第３駆動モードを、都市内の定常走行にお
いては車速に応じて減速の第３駆動モードまたは直結の
第５駆動モードを、高速走行においては増速の第７駆動
モードでの駆動を多用することで、各種の走行条件にお
いて最も燃費を良くするように制御することができる。

【０１００】さらに、第２および第３駆動モードにおい
ては、出力軸３２へ機械的に伝達されるトルクが入力ト
ルクより大きいこと、第５駆動モードにおいては機械的
な動力伝達に加えて両モーター３４、５０の加勢を得ら
れることで、それぞれ従来例より大きな駆動力を得るこ
とができ、加速能力や登坂能力を高めることができる。

【０１０１】本発明の自動車用駆動装置は、当業者の一
般的な知識に基づいて、固定された変速比の機械的伝達
を多用しつつ、変速のための円錐クラッチの切り替えを
スムーズに行うため、入力軸や出力軸およびメンバーＢ
の回転数を検出するなどして、エンジンおよび各モータ
ーを能動的に制御することや、燃費をよくするために固
定された変速比を適切に用いるように変速制御をプログ
ラム化すること、さらには第１モーターとメンバーＢお
よび出力軸との連結手段を他の構造のクラッチにするな
どの変更や改良を加えた態様で実施することができる。

【００１０２】

【発明の効果】以上、説明してきたように、本発明の自
動車用駆動装置によれば、以下のような効果を得ること
ができる。（１）請求項１に記載の本発明の自動車用駆動装置に
よれば、エンジンより入力軸に入力される駆動力を、遊
星歯車を介して出力軸へ伝達可能で、複数のモーターを
備えた自動車用駆動装置において、前記遊星歯車が、こ
の回転メンバーのうち減速駆動を得るべくケースに固定
可能なメンバーＡと、増速駆動を得るべくケースに固定
可能なメンバーＢとを備え、第１モーターが出力軸およ
びメンバーＢと選択的に連結可能とするとともに、第２
モーターとメンバーＡとを連結可能としたため、第１モ
ーターの連結関係の切り替えおよび両モーターの制御に
よって無段階な変速を行うとともに、メンバーＡを第２
モーターによってケースに固定することで機械的伝達の
減速駆動を行い、メンバーＢを第１モーターによってケ
ースに固定することで機械的伝達の増速駆動を行うこと
ができるので、機械的伝達においては電気ルートの動力
伝達がなく、従来に比べて減速駆動における動力伝達効
率が高くなり、自動車の燃費を向上させることができ
る。

【０１０３】（２）請求項２に記載の本発明の自動車
用駆動装置によれば、第１モーターと、出力軸およびメ
ンバーＢとを連結する手段が、ヘリカル面を有する歯で
噛み合うコーンリングを備えて一方向のトルクが作用し
た際にセルフロック可能な円錐クラッチとしたため、連
結を必要とする場合に円錐クラッチをセルフロック状態
にして連結させ、連結が不要になると自動的に解除され
るので、減速などの機械的な駆動モードから無段階な駆
動モードへの移行や、駆動状態から制動作用への切り替
えをスムーズに行うことができる。。

【０１０４】（３）請求項３に記載の本発明の自動車
用駆動装置によれば、第１モーターが、出力軸およびメ
ンバーＢの両者と同時に連結可能に構成したため、両者
を同時に連結することにより、遊星歯車全体を機械的に
一体にして直結駆動を行うので、これも電気ルートの動
力伝達がなくなり動力伝達効率が高く、定常走行のよう
な直結駆動に適した走行条件における燃費を向上するこ
とができる。

【０１０５】（４）請求項４に記載の本発明の自動車
用駆動装置によれば、前記遊星歯車は、第１サンギヤと
第１リングギヤとこれらに噛み合う第１ピニヨンを支持
する第１キャリアとを有する第１遊星歯車と、第２サン
ギヤと第２リングギヤとこれらに噛み合う第２ピニヨン
を支持する第２キャリアを有する第２遊星歯車とを備
え、第１サンギヤと第２サンギヤとを連結し、第１リン
グギヤと第２キャリアとを出力軸と連結し、第１キャリ
アを入力軸と連結するとともに、第２リングギヤをメン
バーＡとするとともに第１サンギヤおよび第２サンギヤ
をメンバーＢとしたため、メンバーＡと第２モーターを
連結するとともに、第１モーターとメンバーＡおよび出
力軸とを選択的に連結し、各モーターを制御することに
より、簡単な構成で無段階な変速の他に、固定された変
速比で減速・直結・増速の各駆動を行うことが可能にな
り、走行条件に応じて多様な駆動モードを使い分けて燃
費を向上させることができる。

【０１０６】（５）請求項５に記載の本発明の自動車
用駆動装置によれば、前記遊星歯車は、第１サンギヤと
第１リングギヤとこれらに噛み合う第１ピニヨンを支持
する第１キャリアとを有する第１遊星歯車と、第２サン
ギヤと第２リングギヤとこれらに噛み合う第２ピニヨン
を支持する第２キャリアを有する第２遊星歯車とを備
え、第１リングギヤと第２キャリアとを出力軸と連結
し、第１キャリアと第２リングギヤとを入力軸と連結す
るとともに、第２サンギヤをメンバーＡとし、第１サン
ギヤをメンバーＢとしたため、メンバーＡと第２モータ
ーを連結するとともに、第１モーターとメンバーＡおよ
び出力軸とを選択的に連結し、各モーターを制御するこ
とにより、簡単な構成で無段階な変速の他に、固定され
た変速比で減速・直結・増速の各駆動を行うことが可能
になり、走行条件に応じて多様な駆動モードを使い分け
て燃費を向上させることができる。

【０１０７】（６）請求項６に記載の本発明の自動車
用駆動装置によれば、前記遊星歯車は、第１サンギヤが
第１ピニヨンを介してリングギヤに噛み合い、第２サン
ギヤが第１ピニヨンと第２ピニヨンとを介してリングギ
ヤに噛み合い、両ピニヨンがキャリアにより支持され、
リングギヤとキャリアとのうち一方を入力軸と連結し、
リングギヤとキャリアとのうち他方を出力軸と連結する
とともに、リングギヤと入力軸とを連結した場合は第１
サンギヤをメンバーＡとするとともに第２サンギヤをメ
ンバーＢとし、リングギヤと出力軸とを連結した場合は
第２サンギヤをメンバーＡとするとともに第１サンギヤ
を前記メンバーＢとしたため、メンバーＡと第２モータ
ーを連結するとともに、第１モーターとメンバーＢおよ
び出力軸とを選択的に連結し、各モーターを制御するこ
とにより、簡単な構成で無段階な変速の他に、固定され
た変速比で減速・直結・増速の各駆動を行うことが可能
になり、走行条件に応じて多様な駆動モードを使い分け
て燃費を向上させることができる。

【０１０８】（７）請求項７に記載の本発明の自動車
用駆動装置によれば、前記遊星歯車は、第１サンギヤと
第１リングギヤとこれらに噛み合う第１ピニヨンを支持
する第１キャリアとを有する第１遊星歯車と、第２サン
ギヤと第２リングギヤとこれらに噛み合う第２ピニヨン
を支持する第２キャリアを有する第２遊星歯車とを備
え、第１リングギヤと第２サンギヤとを連結し、第１キ
ャリアと第２キャリアとを連結し、第２リングギヤと第
１キャリアおよび第２キャリアとのうち一方を入力軸と
連結し、第２リングギヤと第１キャリアおよび第２キャ
リアとのうち他方を出力軸と連結するとともに、第２リ
ングギヤを入力軸と連結した場合は第１リングギヤおよ
び第２サンギヤをメンバーＡとするとともに第１サンギ
ヤをメンバーＢとし、第２リングギヤを出力軸と連結し
た場合は第１サンギヤをメンバーＡとするとともに第１
リングギヤおよび第２サンギヤをメンバーＢとしたた
め、メンバーＡと第２モーターを連結するとともに、第
１モーターとメンバーＢおよび出力軸とを選択的に連結
し、各モーターを制御することにより、簡単な構成で無
段階な変速の他に、固定された変速比で減速・直結・増
速の各駆動を行うことが可能になり、走行条件に応じて
多様な駆動モードを使い分けて燃費を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動車用駆動装置のスケルトン図であ
る。

【図２】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施
形熊のスケルトン図である。

【図３】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施
形態の要部スケルトン図である。

【図４】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施
形態の要部スケルトン図である。

【図５】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施
形態のスケルトン図である。

【図６】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施
形態のスケルトン図である。

【図７】本発明の自動車用駆動装置における、第１円錐
クラッチの要部断面図である。

【図８】図７のＣ−Ｃにおける断面図である。

【図９】従来例を示すスケルトン図である。

【符号の説明】

１０：第１遊星歯車１２：第１サンギヤ１４：第１リングギヤ１６：第１キャリア１８：第１ピニヨン２０：第２遊星歯車２２：第２サンギヤ２４：第２リングギヤ２６：第２キャリア２８：第２ピニヨン３０：入力軸３２：出力軸３４：第１モーター３６：駆動歯車３８：アイドラ歯車４０：出力歯車４２：差動装置４４：車軸４６：ケース４８：第１円錐クラッチ５０：第２モーター５４；第２円錐クラッチ５６：第１ハブ５８：第１コーンリング６０：第１アウターリング６２：第１フォーク７０：エンジン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンより入力軸に入力される駆動力
を、遊星歯車を介して出力軸へ伝達可能で、複数のモー
ターを備えた自動車用駆動装置において、前記遊星歯車
が、この回転メンバーのうち減速駆動を得るべくケース
に固定可能なメンバーＡと、前記回転メンバーのうち増
速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＢとを備
え、前記複数のモーターのうちの第１モーターが前記出
力軸および前記メンバーＢと選択的に連結可能とすると
ともに、前記複数のモーターのうちの第２モーターが前
記メンバーＡと連結可能であることを特徴とする自動車
用駆動装置。
【請求項２】前記第１モーターと前記出力軸および前
記メンバーＢとを連結する手段が、ヘリカル面を有する
歯で噛み合うコーンリングを備えて一方向のトルクが作
用した際にセルフロック可能な円錐クラッチであること
を特徴とする請求項１に記載の自動車用駆動装置。
【請求項３】前記第１モーターが、前記出力軸および
前記メンバーＢの両者と同時に連結可能であることを特
徴とする請求項１および２に記載の自動車用駆動装置。
【請求項４】前記遊星歯車は、第１サンギヤと第１リ
ングギヤとこれらに噛み合う第１ピニヨンを支持する第
１キャリアとを有する第１遊星歯車と、第２サンギヤと
第２リングギヤとこれらに噛み合う第２ピニヨンを支持
する第２キャリアを有する第２遊星歯車とを備え、前記
第１サンギヤと前記第２サンギヤとを連結し、前記第１
リングギヤと前記第２キャリアとを前記出力軸と連結
し、前記第１キャリアを前記入力軸と連結するととも
に、前記第２リングギヤを前記メンバーＡとするととも
に前記第１サンギヤおよび前記第２サンギヤを前記メン
バーＢとしたことを特徴とする請求項１乃至３に記載の
自動車用駆動装置。
【請求項５】前記遊星歯車は、第１サンギヤと第１リ
ングギヤとこれらに噛み合う第１ピニヨンを支持する第
１キャリアとを有する第１遊星歯車と、第２サンギヤと
第２リングギヤとこれらに噛み合う第２ピニヨンを支持
する第２キャリアを有する第２遊星歯車とを備え、前記
第１リングギヤと前記第２キャリアとを前記出力軸と連
結し、前記第１キャリアと前記第２リングギヤとを前記
入力軸と連結するとともに、前記第２サンギヤを前記メ
ンバーＡとし、前記第１サンギヤを前記メンバーＢとし
たことを特徴とする請求項１乃至３に記載の自動車用駆
動装置。
【請求項６】前記遊星歯車は、第１サンギヤが第１ピ
ニヨンを介してリングギヤに噛み合い、第２サンギヤが
前記第１ピニヨンと第２ピニヨンとを介して前記リング
ギヤに噛み合い、前記両ピニヨンがキャリアにより支持
され、前記リングギヤと前記キャリアとのうち一方を前
記入力軸と連結し、前記リングギヤと前記キャリアとの
うち他方を前記出力軸と連結するとともに、前記リング
ギヤと前記入力軸とを連結した場合は前記第１サンギヤ
を前記メンバーＡとするとともに前記第２サンギヤを前
記メンバーＢとし、前記リングギヤと前記出力軸とを連
結した場合は前記第２サンギヤを前記メンバーＡとする
とともに前記第１サンギヤを前記メンバーＢとしたこと
を特徴とする請求項１乃至３に記載の自動車用駆動装
置。
【請求項７】前記遊星歯車は、第１サンギヤと第１リ
ングギヤとこれらに噛み合う第１ピニヨンを支持する第
１キャリアとを有する第１遊星歯車と、第２サンギヤと
第２リングギヤとこれらに噛み合う第２ピニヨンを支持
する第２キャリアを有する第２遊星歯車とを備え、前記
第１リングギヤと前記第２サンギヤとを連結し、前記第
１キャリアと前記第２キャリアとを連結し、前記第２リ
ングギヤと前記第１キャリアおよび前記第２キャリアと
のうち一方を前記入力軸と連結し、前記第２リングギヤ
と前記第１キャリアおよび前記第２キャリアとのうち他
方を前記出力軸と連結するとともに、前記第２リングギ
ヤを前記入力軸と連結した場合は前記第１リングギヤお
よび前記第２サンギヤを前記メンバーＡとするとともに
前記第１サンギヤを前記メンバーＢとし、前記第２リン
グギヤを前記出力軸と連結した場合は前記第１サンギヤ
を前記メンバーＡとするとともに前記第１リングギヤお
よび前記第２サンギヤを前記メンバーＢとしたことを特
徴とする請求項１乃至３に記載の自動車用駆動装置。