(57)【要約】【課題】Ｍ／Ｇが常にエンジンとともに回転するのを回避する駆動モードを設け、Ｍ／Ｇの回転ロスを減らして燃費の向上をはかる。【解決手段】遊星歯車群１６と減速遊星歯車組４０を設け、遊星歯車群１６の４個の回転メンバーを共通速度線図上に、一方から他方へ向かって、順番に第１メンバー、第２メンバー、第３メンバー、第４メンバーとしたとき、第１メンバーは入力軸１０と連結可能であり、第２メンバーは出力軸１２と連結され、第３メンバーは静止部６８に固定可能であり、第４メンバーをモーター・ジェネレーター７０と連結し、減速遊星歯車組４０は、モーター・ジェネレーター７０と連結した第３サンギヤ４２と、第４メンバーと連結した第３キャリア４８と、静止部に固定可能な第３リングギヤ４４の、３個の回転メンバーを有し、第３メンバーと第３リングギヤ４４とを連結可能とした。【選択図】図１
2014043154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの動力を受け入れ可能な入力軸と、
出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸との間に設けられ、前記入力軸の回転速度を前記出力軸の回転速度へ変換する遊星歯車群と、
減速遊星歯車組と、
モーター・ジェネレーターと、
を備え、
前記遊星歯車群が４個の回転メンバーを有し、前記各回転メンバーの回転速度を幾何学的に表す共通速度線図上に、前記回転メンバーを表す速度軸を、前記遊星歯車群の歯数比に応じた間隔で一方の端から他方の端へ向かって横軸に沿って並べ、該一方の端から順番に第１メンバー、第２メンバー、第３メンバーとし、前記他方の端側の前記回転メンバーを第４メンバーとしたとき、
前記第１メンバーは前記入力軸と連結可能であり、
前記第２メンバーは前記出力軸と連結され、
前記第３メンバーは静止部に固定可能であり、
前記第４メンバーは、前記減速遊星歯車組を介して前記モーター・ジェネレーターと連結し、
前記減速遊星歯車組は、前記モーター・ジェネレーターと連結したサンギヤと、前記第４メンバーと連結したキャリアと、静止部に固定可能なリングギヤの、３個の回転メンバーを有し、
前記第３メンバーと前記リングギヤとを連結可能としたことを特徴とする自動車用駆動装置。
【請求項２】
前記第３メンバーを前記入力軸と連結可能とした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】
前記リングギヤを前記静止部に固定することにより、前記リングギヤと前記第４メンバーを連結して、該第４メンバーを前記静止部に固定可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用駆動装置。
【請求項４】
前記サンギヤを機械的ロック機構で前記静止部に固定可能としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の自動車用駆動装置。
【請求項５】
前記遊星歯車群が、第１サンギヤと、第１リングギヤと、第１キャリアの、３つの回転要素を有する第１遊星歯車組と、第２サンギヤと、第２リングギヤと、第２キャリアの、３つの回転要素を有する第２遊星歯車組から構成され、前記第１サンギヤが前記第１メンバーを構成し、前記第１キャリアと前記第２リングギヤとを連結して前記第２メンバーを構成し、前記第１リングギヤと前記第２キャリアとを連結して前記第３メンバーを構成し、前記第２サンギヤが前記第４メンバーを構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項６】
前記遊星歯車群が、第１サンギヤと、第２サンギヤと、第１リングギヤと、該第１リングギヤおよび前記第２サンギヤに噛み合った第１ピニオンと、該第１ピニオンおよび前記第１サンギヤに噛み合った第２ピニオンと、該第２ピニオンおよび前記第１ピニオンを軸支する第１キャリアとを有し、前記第１サンギヤが前記第１メンバーを構成し、前記第１リングギヤが前記第２メンバーを構成し、前記第１キャリアが前記第３メンバーを構成し、前記第２サンギヤが前記第４メンバーを構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項７】
エンジンからの動力を受け入れ可能な入力軸と、
出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸との間に設けられ、前記入力軸の回転速度を前記出力軸の回転速度へ変換する遊星歯車群と、
減速遊星歯車組と、
モーター・ジェネレーターと、
を備え、
前記遊星歯車群が４個の回転メンバーを有し、前記各回転メンバーの回転速度を幾何学的に表す共通速度線図上に、前記回転メンバーを表す速度軸を、前記遊星歯車群の歯数比に応じた間隔で一方の端から他方の端へ向かって横軸に沿って並べ、該一方の端から順番に第１メンバー、第２メンバー、第３メンバーとし、前記他方の端側の前記回転メンバーを第４メンバーとしたとき、
前記第１メンバーは前記入力軸と連結可能であり、
前記第２メンバーは前記出力軸と連結され、
前記第３メンバーは静止部に固定可能であり、
前記第４メンバーは、前記減速遊星歯車組を介して前記モーター・ジェネレーターと連結し、
前記減速遊星歯車組は、前記モーター・ジェネレーターと連結したサンギヤと、前記第４メンバーと連結したキャリアと、静止部に固定可能なリングギヤの、３個の回転メンバーを有し、
前記第３メンバーと前記リングギヤとを連結可能としたことを特徴とする自動車用駆動装置の制御方法において、
前記入力軸と前記第1メンバーとを連結して、前記エンジンとともに前記モーター・ジェネレーターが回転して前記出力軸を駆動するモードＤ１と、前記モーター・ジェネレーターが停止して前記エンジンのみが前記出力軸を駆動するモードＤ２とを設け、これらＤ１とＤ２とを交互に切り替えることを特徴とする自動車用駆動装置の制御方法。
【請求項８】
前記入力軸と前記第1メンバーとを非連結とした状態で、前記モーター・ジェネレーターのみが前記出力軸を駆動するＥ１モードと、該Ｅ１モードと異なる変速比のＥ２モードとを有し、前記Ｅ１モードと前記Ｅ２モードとの間の切り替え途中に、前記入力軸と前記第1メンバーとを連結して前記エンジンによって前記出力軸を駆動するモードを介在させたことを特徴とする請求項７に記載の自動車用駆動装置の制御方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）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動力を、遊星歯車を介して出力軸へ伝達可能で、１個のモーターを備えた自動車用駆動装置と、その制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動車用駆動装置としては、複数の遊星歯車組を備えた変速機と、該変速機とエンジンとの間に１個のモーター・ジェネレーター（以下、Ｍ／Ｇと記す）およびクラッチとを備え、エンジンとＭ／Ｇとによるハイブリッド駆動する例が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５７０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の自動車用駆動装置にあっては、エンジンで駆動して走行する際に常にＭ／Ｇがエンジンとともに回転している。このため、Ｍ／Ｇで駆動する場合を除いて、Ｍ／Ｇを回転させ続けるためのロスが存在して燃費を悪化させるという問題があった。
【０００５】
解決しようとする問題点は、常にＭ／Ｇがエンジンとともに回転しているため、Ｍ／Ｇを回転させ続けるロスが燃費を悪化させる点である。
本発明の目的は、Ｍ／Ｇが常にエンジンとともに回転するのを回避する駆動モードを設け、それを適切に制御することにより、Ｍ／Ｇの回転ロスを減らして燃費を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の自動車用駆動装置は、エンジンからの動力を受け入れ可能な入力軸と、出力軸と、入力軸と出力軸との間に設けられ、入力軸の回転速度を出力軸の回転速度へ変換する遊星歯車群と、減速遊星歯車組と、モーター・ジェネレーターと、を備え、遊星歯車群が４個の回転メンバーを有し、各回転メンバーの回転速度を幾何学的に表す共通速度線図上に、回転メンバーを表す速度軸を、遊星歯車群の歯数比に応じた間隔で一方の端から他方の端へ向かって横軸に沿って並べ、該一方の端から順番に第１メンバー、第２メンバー、第３メンバーとし、他方の端側の回転メンバーを第４メンバーとしたとき、第１メンバーは入力軸と連結可能であり、第２メンバーは出力軸と連結され、第３メンバーは静止部に固定可能であり、第４メンバーは、減速遊星歯車組を介してモーター・ジェネレーターと連結し、減速遊星歯車組は、モーター・ジェネレーターと連結した第３サンギヤと、第４メンバーと連結した第３キャリアと、静止部に固定可能な第３リングギヤの、３個の回転メンバーを有し、第３メンバーと第３リングギヤとを連結可能としたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の自動車用駆動装置の制御方法は、エンジンからの動力を受け入れ可能な入力軸と、出力軸と、入力軸と出力軸との間に設けられ、入力軸の回転速度を出力軸の回転速度へ変換する遊星歯車群と、減速遊星歯車組と、モーター・ジェネレーターと、を備え、遊星歯車群が４個の回転メンバーを有し、各回転メンバーの回転速度を幾何学的に表す共通速度線図上に、回転メンバーを表す速度軸を、遊星歯車群の歯数比に応じた間隔で一方の端から他方の端へ向かって横軸に沿って並べ、該一方の端から順番に第１メンバー、第２メンバー、第３メンバーとし、他方の端側の回転メンバーを第４メンバーとしたとき、第１メンバーは入力軸と連結可能であり、第２メンバーは出力軸と連結され、第３メンバーは静止部に固定可能であり、第４メンバーは、減速遊星歯車組を介してモーター・ジェネレーターと連結し、減速遊星歯車組は、モーター・ジェネレーターと連結したサンギヤと、第４メンバーと連結したキャリアと、静止部に固定可能なリングギヤの、３個の回転メンバーを有し、第３メンバーとリングギヤとを連結可能としたことを特徴とする自動車用駆動装置の制御方法において、入力軸と第1メンバーとを連結して、エンジンとともにモーター・ジェネレーターが回転して出力軸を駆動するモードＤ１と、モーター・ジェネレーターが停止してエンジンのみが出力軸を駆動するモードＤ２とを設け、これらＤ１とＤ２とを交互に切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の自動車用駆動装置は、Ｍ／Ｇが常にエンジンとともに回転するのを回避する駆動モードを有しており、駆動モードを適切に制御することにより燃費が向上することができるという効果がある。
【０００９】
本発明の自動車用駆動装置の制御方法は、Ｍ／Ｇが常にエンジンとともに回転するのを回避する駆動モードを有しており、駆動モードを適切に制御することにより燃費を向上することができ、また駆動モードを切り替える際の変速ショックを低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。
【図２】実施例１の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【図３】実施例１の自動車用駆動装置における共通速度線図である。
【図４】本発明の実施例２に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。
【図５】実施例２の自動車用駆動装置における共通速度線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係る自動車用駆動装置を、各実施例に基づき図とともに説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１に係る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。
実施例１の自動車用駆動装置は、エンジン１から駆動される入力軸１０と、該入力軸１０と同軸心上に設けられた出力軸１２を備えている。出力軸１２は図示しない差動装置などを介して自動車の車輪を駆動する。
入力軸１０と出力軸１２との間には、第１遊星歯車組２０、第２遊星歯車組３０の２つの遊星歯車組からなる遊星歯車群１６と、第３遊星歯車組４０（減速遊星歯車組）が配置してある。第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０と第３遊星歯車組４０は、いずれも一般的にシングルピニオン型と呼ばれるもので、それぞれが同様の構成になっている。
【００１３】
すなわち、第１遊星歯車組２０は、第１サンギヤ２２と、第１リングギヤ２４と、第１サンギヤ２２および第１リングギヤ２４に噛み合った複数の第１ピニオン２６を回転自在に軸支する第１キャリア２８と、の３つの回転要素で構成され、第２遊星歯車組３０は、第２サンギヤ３２と、第２リングギヤ３４と、第２サンギヤ３２および第２リングギヤ３４に噛み合った複数の第２ピニオン３６を回転自在に軸支する第２キャリア３８と、の３つの回転要素で構成され、第３遊星歯車組４０は、第３サンギヤ４２と、第３リングギヤ４４と、第３サンギヤ４２および第３リングギヤ４４に噛み合った複数の第３ピニオン４６を回転自在に軸支する第３キャリア４８と、の３つの回転要素で構成されている。
【００１４】
次に、上記各回転要素と他の回転メンバーとの連結関係を説明する。
入力軸１０は、第１クラッチ６０を介して中間メンバー１４と連結可能であり、中間メンバー１４は、第２クラッチ６２を介して第１サンギヤ２２と、また、第３クラッチ６４を介して互い連結された第１リングギヤ２４および第２キャリア３８と、それぞれ連結可能である。
第１キャリア２８と第２リングギヤ３４とは、出力軸１２と連結している。
第２サンギヤ３２は第３キャリア４８と連結している。
第３サンギヤ４２はＭ／Ｇ７０と連結しているとともに、ロック機構７２によりケース（静止部）６８に機械的に固定可能であり、第4クラッチ７８を介して中間メンバー１４と連結可能である。
第３リングギヤ４４は、ブレーキ８０によりケース６８に固定可能であるとともに、第５クラッチ８６により互い連結された第１リングギヤ２４と第２キャリア３８と連結可能である。したがって、ブレーキ８０と第５クラッチ８６の両者を係合することにより、第１リングギヤ２４と第２キャリア３８とをケース６８に固定することができる。
なお、前述のロック機構７２は、一般的に自動変速機等に用いられるパーキングロック機構のようなものでよい。
【００１５】
ここで、第１サンギヤ２２は本発明の第１メンバーを、互い連結された第１キャリア２８と第２リングギヤ３４は本発明の第２メンバーを、互い連結された第１リングギヤ２４と第２キャリア３８は本発明の第３メンバーを、第２サンギヤ３２は本発明の第４メンバーを、それぞれ構成する。
すなわち、第２サンギヤ３２は第３遊星歯車組４０を介してＭ／Ｇ７０と連結可能である。
【００１６】
次に、図１に示した自動車用駆動装置の作動を、図２に示した作動表と図３に示した共通速度線図を参照しながら説明する。
図２の作動表において、縦方向にこれから説明する走行モードと、該走行モードに対応する各駆動モードをそれぞれ割り当て、横方向にはクラッチなどの締結要素をそれぞれ割り当ててある。すなわち、第１クラッチ６０を「Ｃ１」、第２クラッチ６２を「Ｃ２」、第３クラッチ６４を「Ｃ３」、第４クラッチ７８を「Ｃ４」、第５クラッチ８６を「Ｃ５」、ブレーキ８０を「Ｂ」、ロック機構７２を「Ｌ」とした。
表中の○印は第１クラッチ６０などの締結要素における締結・係合を表しており、括弧でくくった○印は締結するが、動力伝達に必須でないことを表している。また、空白は、締結要素における解除・非係合を表している。
【００１７】
ここで図３に示す、共通速度線図について説明する。
共通速度線図は、縦方向が入力軸１０の回転速度を１とした場合の各回転メンバーの回転速度を表し、横方向は、第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０と第３遊星歯車組４０の各歯数比に応じた間隔に各回転メンバーを割り振って、回転メンバーごとに縦線で速度軸を描いてある。図３では左側から順に、遊星歯車群１６における本発明の第１乃至第４の各回転メンバーを並べている。
【００１８】
共通速度線図の各速度軸上方に書いた記号は、サンギヤはＳ、リングギヤはＲ、キャリアはＣで、またその後の数字１、２、３は、それぞれ各遊星歯車組の名称の第１、第２、第３を表し、例えばＳ１、Ｒ１、Ｃ１は、それぞれ第１サンギヤ２２、第１リングギヤ２４、第１キャリア２８を表すようになっている。
【００１９】
ここで、共通速度線図を描くのに用いた各遊星歯車組の歯数比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）αは、第１遊星歯車組２０のα１を０．３８、第２遊星歯車組３０のα２を０．６５、第３遊星歯車組４０のα３を０．５とした場合であり、以下の変速比の計算もそれを基に説明する。
各回転メンバーを表す縦線は、それぞれの縦線間の下方に記した横方向の間隔で配置してある。
図３の共通速度線図は、各回転メンバーの縦線と速度線（太線）との交点の縦方向高さが、それぞれの回転メンバーの回転速度を表す。
したがって、出力軸１２の回転速度は、「Ｃ１」および「Ｒ２」で示した第２メンバーの縦線と、「Ｈ１」などと添え書きした速度線との交点の縦方向位置であり、これと入力軸１０の回転速度１との比を変速比として、共通速度線図から幾何学的に計算して求めることができる。
なお、共通速度線図における速度線は、後述するＨＶ走行を中心に描いている。
また、変速比の計算式を簡素化するため、α３／（１＋α３）をＡとして、α１＋α１／α２をＢとして、α１／（α２・α３）をＣとする。上記歯数比にあっては、Ａは０．３３３、Ｂは０．９６５、Ｃは１．１６９である。
【００２０】
なお、図示は省略するが、図１に示した自動車用駆動装置は、これを作動させるため、必要に応じて油圧ポンプ、バッテリー、各種センサ、コントローラー、インバーター、シフトレバー、アクチュエーターなどを備えており、以下の作動はコントローラーの指示に基づいて行われる。
なお、以下の説明ではエンジン１の回転方向と同じ方向、またはそれに連動した方向の回転を「正回転」、それらの方向と逆の回転を「逆回転」と定義して説明する。
【００２１】
始めに、バッテリーに蓄えた電力のみを動力源として、電気自動車（ＥＶ）として走る、ＥＶ走行について説明する。
ＥＶ走行は、前進のＥ１モード乃至Ｅ４モードと、後進のＥＲモードとがある。
Ｅ１モードは、作動表に示すように第５クラッチ８６とブレーキ８０を締結することで行う。
Ｅ１モードの速度線は、後述するＨ１モードと同じであり、図３におけるＨ１と書かれた線である。
Ｅ１モードの変速比（Ｍ／Ｇ７０の回転速度／出力軸１２の回転速度）は、Ｈ１と書かれた速度線から算出し、−（１＋α３）／（α２・α３）である。
上記した歯数比においては、−４．６１５になる。
したがって図３からも分かるように、Ｍ／Ｇ７０を逆回転させることで出力軸１２は減速されて正回転する。
なお、Ｅ１モードにおいては次のＥ２モードへの切り替えに備えて、第２クラッチ６２を締結しておく。
【００２２】
次にＥ２モードは、第５クラッチ８６の締結を解放して第４クラッチ７８を締結することで行う。
第２クラッチ６２と第４クラッチ７８が締結することで、Ｍ／Ｇ７０は第３サンギヤ４２に加えて第1サンギヤ２２を駆動する。
Ｅ２モードの速度線はＨ３と書かれた後述のＨ３モードと同じである。Ｈ３モードの速度線は、遊星歯車群１６にあってはＨ３と書かれた実線であり、第３遊星歯車組４０にあってはＨＲと書かれた線の一部(図３中の右側の部分)である。
すなわち、第４メンバーの第２サンギヤ３２と第３キャリア４８の回転速度は、上述のＡであり、Ｅ２モードの変速比は、（１＋Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）である。上記した歯数比にあっては１．５１４である。
【００２３】
続いて、Ｅ３モードは、ブレーキ８０を解放して第３クラッチ６４、第５クラッチ８６を締結する。
これにより、遊星歯車群１６と第３遊星歯車組４０は一体になるので、速度線はＨ４と書かれた後述のＨ４モードと同じになり、変速比は１の直結である。
次にＥ４モードは、第２クラッチ６２、第５クラッチ８６を解放してブレーキ８０を締結する。これにより、Ｍ／Ｇ７０は第３サンギヤ４２に加えて互いに連結した第１リングギヤ２４と第２キャリア３８を駆動する。
速度線は、Ｈ６と書かれた、後述するＨ６モードと同じである。
この場合も、第４メンバーの第２サンギヤ３２と第３キャリア４８の回転速度は、上述のＡであり、Ｅ４モードの変速比は、１／｛１＋α２（１−Ａ）｝である。
上記した歯数比にあっては０．６９の増速（オーバードライブ）である。
【００２４】
以上のＥ１乃至Ｅ４モードは、Ｍ／Ｇ７０により駆動される電機自動車としての駆動と、自動車が減速する場合などに出力軸１２がＭ／Ｇ７０を駆動してこれに発電させる制動を行うことができる。
したがって、後述する、エンジン１とＭ／Ｇ７０で駆動するＨＶ走行中にドライバーがアクセルペダルを解放してエンジン１を停止する場合にも、第1クラッチ６０の締結を解除してＥ１モード乃至Ｅ４モードに切り替えて、Ｍ／Ｇ７０に発電させることができる。
Ｍ／Ｇ７０の発電で得られた電力はバッテリーに蓄えて次の加速等に使うことにより、いわゆるエネルギー回生を行って燃費に相当する電力消費を少なくする。
【００２５】
次にＥＶ走行における後進であるＥＲモードでは、Ｅ１モードと同様に、第５クラッチ８６とブレーキ６６を締結することで行う。またエンジン１の始動に備えて第４クラッチ７８を締結しておいてもよい。
速度線は、ＨＲと書かれた、後述するＨＲモードと同じであり、変速比はＥ１モードと同じである。したがって、後進するためにＭ／Ｇ７０は正回転させる。
【００２６】
次に、エンジン１を始動して、該エンジン１とＭ／Ｇ７０とを併用してハイブリッド自動車（ＨＶ）として駆動する、ＨＶ走行について説明する。
ＨＶ走行は、バッテリーの充電量が少なくなった場合の一般走行や、ＥＶ走行では得られない大きな駆動力を要する加速または登坂、および高速走行等において用いる。
【００２７】
ＨＶ走行においてはＭ／Ｇ７０も駆動（加勢）または発電ができるが、主にエンジン１の動力で出力軸１２を駆動する。ＨＶ走行にはＨ１モード乃至Ｈ７モードの７種類の変速比の前進の駆動モードと、後進のＨＲモードがあり、前進走行では車速等に応じて最適な駆動モードを選択することができる。
始めにエンジン１の始動について説明する。
暖機等のために自動車が停止状態からの始動にあっては、第１クラッチ６０と第４クラッチ７８とを締結してＭ／Ｇ７０が正回転させることで、エンジン１は正回転駆動される。そこで、燃料供給や点火動作などの一般的な方法でエンジン１が始動する。
【００２８】
上記以外のエンジン１の始動として、前進走行中に行う場合について説明する。
自動車が前進走行中に、これから説明する各駆動モードにおいて第１クラッチ６０を解放するとエンジン１は停止することができ、逆に第１クラッチ６０をつなぐと出力軸１２がエンジン１を駆動して回転するので、エンジン１を始動することができる。この際に、出力軸１２のトルク変動を生じないように、Ｍ／Ｇ７０が出力軸１２を駆動する方向に、トルクを出すことが望ましい。
【００２９】
次に、自動車の発進からＨＶ走行への移行について説明する。
前進で自動車が発進する場合には、上記したＥ１モードで発進して、車速が上がるとともに第１クラッチ６０をつないでエンジン１を回転させて、これを始動する。
エンジン１が始動すると図２の作動表におけるＨ１モードになる。
図３の共通速度線図にあってはＨ１と書いた速度線であり、第１サンギヤ２２をエンジン１が駆動し、第３サンギヤ４２をＭ／Ｇ７０が駆動することで、両者のトルクが合力して出力軸１２を駆動する。
Ｈ１モードの変速比（エンジン１の回転速度／出力軸１２の回転速度）は、（α１＋１）／α１であり、上記した歯数比にあっては３．６３２である。
【００３０】
このとき、出力軸１２に作用するトルクは、エンジン１のトルクをＴｅ、Ｍ／Ｇ７０のトルクをＴｍとした場合、エンジン１のトルクは上記の変速比で、Ｍ／Ｇ７０のトルクは前述のＥ１モードの変速比で駆動されるので、Ｔｅ（α１＋１）／α１＋Ｔｍ｛−（１＋α３）／（α２・α３）｝である。このときＭ／Ｇ７０のトルクＴｍは逆回転方向のトルクであるので、出力軸１２のトルクの絶対値はＴｅ（α１＋１）／α１＋Ｔｍ（１＋α３）／（α２・α３）である。
上記した歯数比の場合は、３．６３２Ｔｅ＋４．６１５Ｔｍである。すなわち、エンジン１のトルクＴｅとＭ／Ｇ７０のトルクＴｍの、出力軸１２のトルクのとの比が異なり、Ｍ／Ｇ７０の方がエンジン１より大きな変速比で出力軸１２を駆動する。
Ｈ１モードは、Ｍ／Ｇ７０が回転する駆動であるので、本発明のモードＤ１を構成する。
【００３１】
次にＨ１モードからＨ２モードへの切り替えについて説明する。
Ｈ１モードの上記駆動状態において、まず第５クラッチ７８を解放する。このとき、エンジン１の駆動トルクＴｅは第１サンギヤ２２を介して出力軸１２を減速駆動して、その反力トルクが第３サンギヤ４２に伝わり、Ｍ／Ｇ７０を逆回転方向に駆動するように作用する。したがって、Ｍ／Ｇ７０に発電させてこの反力トルクに対応させながら回転速度を下げて、停止させ、ロック機構７２をドッグ歯４２ａに係合することで第３サンギヤ４２を固定するとＨ２モードに切り替わる。
【００３２】
Ｈ２モードの速度線は、遊星歯車群１６にあってはＨ２と書かれた斜線であり、第３遊星歯車組４０にあっては全回転メンバーの速度が０（ゼロ）の、Ｈ２と記した水平線になる。
Ｈ２モードの変速比は、（１＋Ｂ）／Ｂであり、上記した歯数比にあっては２．０３７である。
Ｈ２モードではＭ／Ｇ７０が停止しているので、出力軸１２の駆動トルクはＴｅ（１＋Ｂ）／Ｂである。
したがって、Ｈ２モードではＭ／Ｇ７０による駆動（加勢）も発電もできないが、エンジン１がＭ／Ｇ７０を常に連れ回りさせることによるロスはない。
また、上記したように、Ｈ１モードからＨ２モードへの切り替え途中では、第４メンバーの第２サンギヤ３２の回転速度がＭ／Ｇ７０の回転速度とともに変化するので、Ｍ／Ｇ７０の発電トルクや回転速度を適切に制御することにより、いわゆる変速ショックがないスムーズな切り替えができる。
Ｈ２モードは、Ｍ／Ｇ７０が停止する駆動であるので、本発明のモードＤ２を構成する。
【００３３】
次にＨ２モードからＨ３モードへの切り替えについて説明する。
Ｈ２モードの上記駆動状態において、まずロック機構７２の係合を解放する。このとき、Ｈ１モードからＨ２モードへの切り替え時と同様に、エンジン１の駆動トルクＴｅは第１サンギヤ２２を介して出力軸１２を減速駆動して、その反力トルクが第３サンギヤ４２に伝わり、Ｍ／Ｇ７０を逆回転方向に駆動するように作用する。したがって、Ｍ／Ｇ７０に電力を供給して駆動させて、この反力トルクに対応させながら回転速度を上げて、第４クラッチ７８を係合することで第３サンギヤ４２が入力軸と同じ回転速度になってＨ３モードに切り替わる。
図３の共通速度線図にあっては、Ｅ２モードで説明したのと同様になって、変速比も同様である。
【００３４】
Ｈ３モードではＭ／Ｇ７０が回転しているので、出力軸１２の駆動トルクは（Ｔｅ＋Ｔｍ）（１＋Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）である。上記した歯数比にあっては１．５１４である。
Ｈ２モードからＨ３モードへの切り替えも、Ｈ１モードからＨ２モードへの切り替えと同様に、第４メンバーの第２サンギヤ３２の回転速度がＭ／Ｇ７０の回転速度とともに変化するので、スムーズな切り替えができる。
Ｈ３モードは、Ｍ／Ｇ７０が回転する駆動であるので、本発明のモードＤ１を構成する。
【００３５】
次にＨ３’モードについて説明する。
Ｈ３’モードは、Ｈ３モードとほぼ同じ変速比ながら、Ｍ／Ｇ７０を停止させることができる駆動モードであり、自動車の走行条件に応じて自由に選択することができる。
Ｈ２モードからＨ３’モードへの切り替えは、ブレーキ８０の係合を解除して、第５クラッチ８６を締結することで行う。
図３の共通速度線図にあっては、Ｈ３’と書いた破線のようになり、変速比は（１＋Ｂ＋Ｃ）／（Ｂ＋Ｃ）であり、上記歯数比にあっては１．４６９である。
Ｈ３’モードは、Ｍ／Ｇ７０が停止する駆動であるので、本発明のモードＤ２を構成する。
【００３６】
次に、前述のＨ３モードからＨ４モードへの切り替えについて説明する。
Ｈ３モードにおいて、ブレーキ８０の係合を解除して、第３クラッチ６４を締結することでＨ４モードに切り替わる。
Ｈ４モードは共通速度線図のＨ４と書いた水平線で分かるように、Ｅ３モードと同様に遊星歯車列全体が一体になるので、変速比は１の直結である。したがって、出力軸１２のトルクはＴｅ＋Ｔｍである。
Ｈ４モードでは、次の切り替えに備えて第４クラッチ７８、第５クラッチ８０の両方または片方を締結しておくことができる。
Ｈ４モードは、Ｍ／Ｇ７０が回転する駆動であるので、本発明のモードＤ１を構成する。
【００３７】
次に、Ｈ４モードからＨ５モードへの切り替えについて説明する。
Ｈ４モードにおいて第５クラッチ８６を締結して、第２クラッチ６２と第４クラッチ７８の係合を解除する。そして、Ｍ／Ｇ７０に発電させて第３サンギヤ４２の回転速度を下げて行き、これが停止した時点でロック機構７２を係合させるとＨ５モードに切り替わる。
Ｈ５モードは、共通速度線図のＨ５と書いた実線のようになり、変速比は（Ｂ＋Ｃ−α１）／（Ｂ＋Ｃ）であり、上記歯数比にあっては０．８２２の増速になる。
Ｈ５モードもＭ／Ｇ７０は停止しているので、これが常に回転していることによるロスがない。
Ｈ５モードは、Ｍ／Ｇ７０が停止する駆動であるので、本発明のモードＤ２を構成する。
【００３８】
次に、Ｈ５モードからＨ６モードへの切り替えについて説明する。
Ｈ５モードにおける第５クラッチ８６とロック機構７２の係合を解除して、第４クラッチ７８とブレーキ８０の締結でＨ６モードに切り替わる。
共通速度線図において、遊星歯車群１６にあってはＨ６と書いた実線であり、第３遊星歯車組４０にあってはＨＲと書かれた線の一部である。
Ｈ６モードの変速比は、１／｛１＋α２（１−Ａ）｝であり、上記した歯数比にあっては０．６９８である。出力軸１２のトルクは（Ｔｅ＋Ｔｍ）／｛１＋α２（１−Ａ）｝である。
Ｈ６モードは、Ｍ／Ｇ７０が回転する駆動であるので、本発明のモードＤ１を構成する。
【００３９】
次に、Ｈ６モードからＨ７モードへの切り替えについて説明する。
Ｈ６モードにおける第４クラッチ７８の係合を解除して、Ｍ／Ｇ７０に発電させて第３サンギヤ４２の回転速度を下げて行き、これが停止した時点でロック機構７２を係合することでＨ７モードに切り替わる。
共通速度線図において、遊星歯車群１６にあってはＨ７と書いた実線であり、第３遊星歯車組４０にあってはＨ２と書いた水平線であり、第３遊星歯車組４０は一体になって停止している。
Ｈ７モードの変速比は、（Ｂ−α１）／（α２・α３）であり、上記した歯数比にあっては０．６０６である。
Ｈ７モードは、Ｍ／Ｇ７０が停止する駆動であるので、本発明のモードＤ２を構成する。
【００４０】
次に後進のＨＲモードについて説明する。
後進の発進も、上記したＥＲモードで行い、加速途中で第１クラッチ６０をつないでエンジン１を始動することでＨＲモードに切り替わる。
速度線は、ＨＲと書かれた実線であり、変速比はＥＲモードと同じ、−（１＋α３）／（α２・α３）である。
出力軸１２のトルクは、―（Ｔｅ＋Ｔｍ）（１＋α３）／（α２・α３）である。
上記で説明した前進走行にあっては、Ｈ３’モードも含めてＭ／Ｇ７０が回転する駆動モードと停止する駆動モードとが交互にあるので、エネルギー回生をする場合はＭ／Ｇ７０が回転する駆動モードを、そうでない場合はＭ／Ｇ７０が停止する駆動モードを重点的に選んで走行することで、より燃費に優れた走行を行うことができる。
【００４１】
また、以上の説明は、ＥＶ走行とＨＶ走行に分けて行ったが、実際の走行においては自動車の走行条件などに応じて、ＥＶ走行とＨＶ走行が交互に切り替えながら走行することができる。
一例として、Ｅ１モードとＥ２モードとの間の切り替えのうち、Ｅ１モードからＥ２モードへの切り替えについて説明する。
Ｅ１モードからＥ２モードへの切り替えでは、Ｍ／Ｇ７０の回転方向が逆回転から正回転に大きく変化する。
したがって、高速走行においてＥ１モードからＥ２モードへ直接的に切り替えるのは、スムーズに行うのが困難である。しかし、ここにＨＶ走行の駆動モードを介在させると状況が大きく変化する。
【００４２】
すなわち、Ｅ１モードにおいて第１クラッチ６０をつないでエンジン１を始動してＨ１モードに切り替えて、エンジン１でも駆動を行いながら、上記したＨ１モードからＨ２モードへの切り替えと同様にＭ／Ｇ７０の回転速度を変化させて、逆回転から停止を経て正回転にして、Ｈ３モードに移行するとともに、第１クラッチ６０の係合を解除してエンジン１を停止すると、Ｅ２モードにスムーズに切り替わる。
【００４３】
この場合、共通速度線図上で一時的にＨ２モードと同様の速度線になるが、ロック機構７２を締結せずに、そのままＭ／Ｇ７０の回転速度を変化させてＨ３モードに移行して、そこで第１クラッチ６０を解放してエンジン１を停止するとＥ２モードに切り替わる。
上記したように、エンジン１を始動した上で、Ｍ／Ｇ７０の回転速度を変化させることで、Ｈ１モードからＨ２モードを経てＨ３モードに移行するので、変速ショックを生ずることなくＥ１モードからＥ２モードへの移行ができる。
【００４４】
以上が実施例１の作用であるが、ＥＶ走行で前進４段、ＨＶ走行で前進７段の多様な駆動モードを駆使するとともに、Ｍ／Ｇ７０を回転させるモードＤ１と、Ｍ／Ｇ７０を停止させるモードＤ２のいずれを選ぶか、走行条件やバッテリーの充電状況に応じて、以下のように制御することが望ましい。
すなわち、バッテリーに蓄えた電力を駆使して加速する場合と、エンジン１を停止しての減速でエネルギー回生をする場合において、モードＤ１を選択して走行し、それ以外の場合は主としてモードＤ２を選択して走行する。
このような作用および制御を通じて、実施例１では以下のような効果を得ることができる。
【００４５】
まず、従来技術にあっては、ＨＶ走行においてエンジン１とともにＭ／Ｇ７０が常に回転するので、Ｍ／Ｇ７０による駆動（加勢）が必要ない走行において、Ｍ／Ｇ７０を回転させ続けるロスがある。しかし、実施例１によればＨＶ走行であってもＭ／Ｇ７０を停止させる駆動モードが存在するので、必要に応じて適切な駆動モードを選択することによって、Ｍ／Ｇ７０の回転ロスのない走行が可能である。
特に、高速道路などでの連続した高速走行において燃費が向上する。
【００４６】
また、Ｈ１モードにおいて、エンジン１が駆動する変速比より、Ｍ／Ｇ７０が駆動する変速比を大きくすることができるので、従来例に比べてＭ／Ｇ７０が出力軸１２を駆動するトルクが大きいため、発進しながらのエンジン１の始動を行うのに余裕を持ってできるというメリットがある。むろん、その分Ｍ／Ｇ７０の出力トルクが小さくても同等のことができるので、従来例より小型のＭ／Ｇ７０にすることもできる。
【００４７】
さらに、Ｈ１モードからＨ３モードでの切り替えで説明したように、Ｍ／Ｇ７０の制御によって切り替えをスムーズに行うことができるので、いわゆる変速ショックのない走行が可能である。特に変速ショックが出やすい低速段における作用であるのでメリットが大きい。
【実施例２】
【００４８】
次に、本発明の実施例２の自動車用駆動装置につき説明する。
図４は、本発明の実施例２に係る自動車用駆動装置の主要部のスケルトン図である。
なお、実施例１と同様の構成で実質的に同じ部分については同じ符号を付し、作動も含めてそれらの説明を省略する。
【００４９】
実施例２における実施例１との第１の違いは、遊星歯車群１６の構成である。すなわち、実施例２にあっては遊星歯車群１６が一般的にラビニヨウ型と呼ばれる複合遊星歯車になっており、第１サンギヤ２２と、これと噛み合う複数のインナピニオン２６と、該インナピニオン２６および第２リングギヤ３４と噛み合う複数のアウタピニオン３６を軸支する第１キャリア２８と、該アウタピニオン３６と噛み合う第２サンギヤ３２と、から構成されている。
【００５０】
このため、第１乃至第４メンバーを構成する要素が実施例１の場合と異なる。すなわち、第１サンギヤ２２は本発明の第１メンバーを、第２リングギヤ３４は本発明の第２メンバーを、第１キャリア２８は本発明の第３メンバーを、第２サンギヤ３２は本発明の第４メンバーを、それぞれ構成する。
【００５１】
第２の違いは、出力軸１２に出力歯車１２ａが一体になっており、出力歯車１２ａは図示しない相手歯車を介して車輪を駆動する。したがって、車両前部にエンジンを配置した前輪駆動車、または後部エンジン後輪駆動車に適した構成である。
これらの結果、Ｍ／Ｇ７０がエンジン１の軸方向反対側に配置されている。
その他の構成や連結は実施例１と同様である。
【００５２】
続いて実施例２の作動は、作動表も含めて実施例１と同様であるので、説明を省略するが、変速比の計算に用いる共通速度線図を図５に示す。
すなわち、共通速度線図は実施例１と同様の形状になっているが、遊星歯車群１６と第３遊星歯車組４０の歯数比との関わりが異なり、図５の下部に示した各回転メンバー間の間隔が図に示すようになる。
実施例２は作動とともにメリットも実施例１と同様（ただし、前輪駆動車や後輪駆動車に適しているというメリットがある）であるが、詳細の説明を省略する。
【００５３】
以上、説明したように上記実施例の自動車用駆動装置およびその制御方法にあっては、いずれも以下のような特徴を有している。
すなわち、ＥＶ走行、ＨＶ走行ともに多様な駆動モードを有しており、自動車の走行条件に応じて最適な駆動モードを選択して走行することで燃費を向上させることができるとともに、ＨＶ走行においてＭ／Ｇ７０の回転を止めるモードＤ２に属す駆動モードを複数有しているので、従来例よりもロスの少ない走行が可能であり、燃費をより高めることができる。特に、連続した高速走行における燃費でメリットが大きい。
【００５４】
また、Ｈ１モードにおいて、従来例に比べてＭ／Ｇ７０での出力軸１２の駆動トルクが大きいので、発進しながらのエンジン１の始動を行うのに余裕を持ってできるというメリットがあり、その分だけ小型のＭ／Ｇ７０を適用することも可能である。
さらに、変速ショックが出やすい低速段における駆動モードの切り替えにおいて、Ｍ／Ｇ７０の制御によって切り替えをスムーズに行うことができるので、いわゆる変速ショックのない走行が可能というメリットがある。
【００５５】
本発明の自動車用駆動装置およびその制御方法では、上記各実施例の説明において、クラッチ、ブレーキなどと説明した締結要素は、機械的連結機構、円錐クラッチなど、他の形式の締結要素に置き換えて実施することができる。
さらに、遊星歯車群１６は上記各実施例のように、４個の回転メンバーがあれば本発明を適用することができる。
【００５６】
本発明の自動車用駆動装置およびその制御方法は、当業者の一般的な知識に基づいて、自動車の走行条件に応じて最適な駆動モードを選択して駆動を行うことや、ＧＰＳ（全地球測位システム）、カーナビゲーションシステムなどの情報を基に、長い坂道の走行時や高速道路の入り口において、さらには気温が低くて自動車の暖房熱源が足りない場合などに、自動的にＨＶ走行に切り替えるなどの制御面での工夫と合わせた態様で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の自動車用駆動装置およびその制御方法は、特に環境負荷の低減を要求される小型乗用車などに適用することができるが、それらに限らず内燃機関および電気モーター・ジェネレーターを利用したさまざまな車両に適用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１      エンジン
１０    入力軸
１２    出力軸
１４    中間メンバー
１６    遊星歯車群
１８    第２遊星歯車群
２０    第１遊星歯車組
２２    第１サンギヤ
２４    第１リングギヤ
２６    第１ピニオン
２８    第１キャリア
３０    第２遊星歯車組
３２    第２サンギヤ
３４    第２リングギヤ
３６    第２ピニオン
３８    第２キャリア
４０    第３遊星歯車組
４２    第３サンギヤ
４４    第３リングギヤ
４６    第３ピニオン
４８    第３キャリア
５０    第４遊星歯車組
５２    第４サンギヤ
５４    第４リングギヤ
５６    第４ピニオン
５８    第４キャリア
６０    第１クラッチ
６２    第２クラッチ
６４    第３クラッチ
６６    ブレーキ
６８    ケース（静止部）
７０    Ｍ／Ｇ
７２    ロック機構
７８    第４クラッチ
８６    第５クラッチ
【図１】
2014043154.tif 000003
【図２】
2014043154.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014043154.tif 000006
【図５】
2014043154.tif 000007