(57)【要約】【課題】モータの運転効率のよいハイブリット車両を提供する。【解決手段】エンジン１と、エンジン１の駆動力を取り出すエンジン駆動軸１０と、バッテリ１８に蓄えられた電力で車両に駆動力を与えるモータ（ＭＧ）３と、ＭＧ３の駆動力を取り出すＭＧ駆動軸１９と、エンジン駆動軸１０とＭＧ駆動軸１９から伝達される駆動力を駆動輪５に伝達する車両駆動軸１５と、を備えたハイブリット車両において、ＭＧ３の駆動力を車両駆動軸１５に伝達する有段の変速比を有し、かつＭＧ３からの駆動力伝達を遮断するクラッチ２２を有するモータ変速機４を備える。また、エンジン駆動軸１０に前進用の歯車１１と、後進用の歯車１２と、歯車１１、１２と選択的に連結、分離可能なクラッチ１３を備える。また車両駆動軸１５に歯車１１と接続する歯車１６と、ＭＧ変速機４を介して歯車１２と接続する歯車２５と、歯車１６と連結、分離するクラッチ２６を備える。【選択図】        図１
2006007968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に駆動力を与えるエンジンと、
前記エンジンの駆動力を取り出すエンジン駆動軸と、
蓄電装置に蓄えられた電力により車両に駆動力を与えるモータと、
前記モータの駆動力を取り出すモータ駆動軸と、
前記エンジン駆動軸と前記モータ駆動軸から伝達される駆動力を車輪に伝達する車両駆動軸と、を備えたハイブリット車両において、
前記モータの駆動力を前記車両駆動軸に伝達する有段の変速比を有し、かつ前記モータ駆動軸と前記車両駆動軸間の駆動力伝達を遮断可能なモータ変速機と、
前記エンジン駆動軸には、前記車両を前進させる際に前記エンジン駆動軸の回転を伝達する少なくとも一つの前進伝達手段と、
後進させる際に前記エンジン駆動軸の回転を伝達する後進伝達手段と、
前記エンジン駆動軸と、前記前進伝達手段または前記後進伝達手段を選択的に連結、分離、またはいずれの伝達手段とも連結しない中立位置に維持可能なエンジン駆動軸クラッチと、を設け、
前記車両駆動軸には、前記前進伝達手段と接続し前記エンジン駆動軸と前記モータ駆動軸の回転を伝達する少なくとも一つの第１伝達手段と、
前記モータ変速機を介して前記後進伝達手段と接続し前記エンジン駆動軸と前記モータ駆動軸の回転を伝達する第２伝達手段と、
前記第１伝達手段と前記車両駆動軸を連結、分離する第１車両駆動軸クラッチと、を設けたことを特徴とするハイブリット車両。
【請求項２】
前記モータ変速機は、前記モータ駆動軸に設置され、前記モータ駆動軸の回転を伝達する複数のモータ駆動力伝達手段と、
前記モータ駆動軸と前記複数のモータ駆動力伝達手段とを選択的に連結、分離、またはいずれのモータ駆動力伝達手段とも連結しない中立位置に維持可能なモータ駆動軸クラッチと、を備え、
前記モータ駆動力伝達手段の一つは、前記第２伝達手段と前記後進伝達手段に常に接続し、
その他の前記モータ駆動力伝達手段は、前記第１伝達手段にのみ常に接続することを特徴とする請求項１に記載のハイブリット車両。
【請求項３】
前記エンジン駆動軸と前記車両駆動軸間における前記車両の前進と後進時の前記エンジン駆動力のトルク変化量が、ほぼ同じであり、
前記モータ変速機による前記モータの駆動力のトルク増加は、前記第１伝達手段にのみ常に接続する前記モータ駆動力伝達手段よりも、前記第２伝達手段と前記後進伝達手段に常に接続する前記モータ駆動力伝達手段による前記モータの駆動力伝達の方が、トルク増加が小さいことを特徴とする請求項２に記載のハイブリット車両。
【請求項４】
前記車両駆動軸クラッチは、前記エンジンの駆動力によって前記モータで発電を行い、その電力を前記充電装置に充電する場合、及び前記エンジンの始動時にのみ、前記第１伝達手段と前記車両駆動軸とを切り離すことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のハイブリット車両。
【請求項５】
前記モータからの駆動力だけで前記車両を走行させる場合に、前記エンジン駆動軸クラッチを中立に位置にすることを特徴とする請求項１から４にいずれか一つに記載のハイブリット車両。
【請求項６】
車両に駆動力を与えるエンジンと、
前記エンジンの駆動力を取り出すエンジン駆動軸と、
蓄電装置に蓄えられた電力により車両に駆動力を与えるモータと、
前記モータの駆動力を取り出すモータ駆動軸と、
前記エンジン駆動軸と前記モータ駆動軸から伝達される駆動力を車輪に伝達する車両駆動軸と、を備えたハイブリット車両において、
前記モータの駆動力を前記車両駆動軸に伝達する有段の変速比を有し、かつ前記モータ駆動軸と前記車両駆動軸間の駆動力伝達を遮断可能なモータ変速機と、
前記エンジン駆動軸には、前記車両を前進させる際に前記エンジン駆動軸の回転を伝達する少なくとも一つの前進伝達手段と、
前記エンジン駆動軸と接続し、前記エンジン駆動軸の回転方向を反転させるカウンター軸と、
前記モータ変速機と接続し、前記カウンター軸の回転を伝達する第３伝達手段と、
前記カウンター軸と前記第３伝達手段を連結、分離するカウンタークラッチと、
前記エンジン駆動軸と前記車両駆動軸を連結、分離する軸間クラッチと、
前記モータ変速機と接続し、前記車両駆動軸に前記モータ変速機の回転を伝達する複数の駆動力伝達手段と、
前記複数の伝達手段と前記車両駆動軸を連結、分離する第２車両駆動軸クラッチと、を備え、
前記第３伝達手段は前記モータ変速機を介して前記複数の伝達手段の一つに前記第３伝達手段より前記エンジン駆動軸の回転を伝達することを特徴とするハイブリット車両。
【請求項７】
前記車両の停止時に前記モータ駆動軸と前記車両駆動軸は、前記モータ駆動力のトルク増大が一番大きい前記モータ駆動力伝達手段と前記第１伝達手段によって連結することを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のハイブリット車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリット車両の駆動伝達装置に関するものであり、特にスムーズな変速を行うものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、低公害性と航続距離、およびエネルギー供給のインフラなどの要求から、エンジンと電気モータ（以下、ＭＧ）を組み合わせて搭載したハイブリット車両（ＨＥＶ）の実用化が進められている。
【０００３】
従来、エンジンの出力をＭＧの出力によりアシストするものが、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１７８１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の発明では、エンジンからの駆動力をＭＧによってアシストする際にＭＧから車両駆動軸へ駆動力を伝達する例えばギアは一つのギア比で行っており、そのアシスト量に応じてＭＧの出力が変動し、その変動幅が大きくなる。そのため、ＭＧの効率が悪い出力範囲でＭＧを運転することがあり、ＭＧを高効率で運転できないといった問題点がある。
【０００５】
また、エンジンからの駆動力を後進に使う為に、後進用の変速段を備える必要があった。本発明ではこのような問題点を解決するために発明されたもので、ＭＧを高効率で運転することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、エンジンと、エンジンの駆動力を取り出すエンジン駆動軸と、蓄電装置の電力によって車両に駆動力を与えるモータと、モータの駆動力を取り出すモータ駆動軸と、エンジン駆動軸とモータ駆動軸から伝達される駆動力を車輪に伝達する車両駆動軸とを備えたハイブリット車両において、モータの駆動力を車両駆動軸に伝達する有段の変速比を有し、かつモータの駆動力から車両駆動軸への駆動力伝達を遮断可能なモータ変速機と、エンジン駆動軸には、車両を前進させる際にエンジン駆動軸の回転を伝達する少なくとも一つの前進伝達手段と、後進させる際にエンジン駆動軸の回転を伝達する後進伝達手段と、エンジン駆動軸と、前進伝達手段または後進伝達手段を選択的に連結、分離、またはいずれの伝達手段とも連結しない中立位置に維持可能なエンジン駆動軸クラッチと、を設ける。そして車両駆動軸には、前進伝達手段と接続しエンジン駆動軸とモータ駆動軸の回転を伝達する少なくとも一つの第１伝達手段と、モータ変速機を介して後進伝達手段と接続しエンジン駆動軸とモータ駆動軸の回転を伝達する第２伝達手段と、第１伝達手段と車両駆動軸を連結、分離する第１車両駆動軸クラッチを備える。
【０００７】
また、車両に駆動力を与えるエンジンと、エンジンの駆動力を取り出すエンジン駆動軸と、蓄電装置に蓄えられた電力により車両に駆動力を与えるモータと、モータの駆動力を取り出すモータ駆動軸と、エンジン駆動軸とモータ駆動軸から伝達される駆動力を車輪に伝達する車両駆動軸と、を備えたハイブリット車両において、モータの駆動力を車両駆動軸に伝達する有段の変速比を有し、かつモータ駆動軸と車両駆動軸間の駆動力伝達を遮断可能なモータ変速機と、エンジン駆動軸には、車両を前進させる際にエンジン駆動軸の回転を伝達する少なくとも一つの前進伝達手段と、エンジン駆動軸と接続し、前記エンジン駆動軸の回転方向を反転させるカウンター軸と、モータ変速機と接続し、前記カウンター軸の回転を伝達する第３伝達手段と、カウンター軸と第３伝達手段を連結、分離するカウンタークラッチと、エンジン駆動軸と車両駆動軸を連結、分離する軸間クラッチと、モータ変速機と接続し、車両駆動軸にモータ変速機の回転を伝達する複数の駆動力伝達手段と、複数の伝達手段と車両駆動軸を連結、分離する第２車両駆動軸クラッチと、を備える。そして、第３伝達手段はモータ変速機を介して複数の伝達手段の一つに第３伝達手段よりエンジン駆動軸の回転を伝達する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、モータから車両駆動軸に伝達する駆動力をモータ変速機によって切り換えることができるので、モータの効率を高くすることができるとともに、エンジン変速機１２に前後進切換機構を別途設ける必要がなく、ハイブリット車両を小型にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の第１実施形態の構成を図１のブロック図を用いて説明する。
【００１０】
本発明のハイブリット車両は、内燃機関などの原動機であるエンジン１と、エンジン１の出力を車両の走行状態によって切り換えるエンジン変速機２と、電動機であり発電機でもあるＭＧ３と、ＭＧ３の出力を車両の走行状態によって切り換えるＭＧ変速機４を備える。そして、エンジン１とＭＧ３による出力を駆動輪５に伝達し、車両を走行させる。
【００１１】
エンジン１は、例えばガソリンなどを燃焼させ、車両を駆動させる出力を発生させる内燃機関であり、スタータと発電機の機能を有するスタータ・ジェネレータ６（以下、Ｓ／Ｇ）によって始動する。なお、後述するクラッチ２６を歯車１６に連結することでＭＧ３によっても始動させることができる。エンジン１の駆動力はエンジン軸７により取り出され、発進クラッチ８とエンジン変速機２のエンジン入力軸９によってエンジン変速機２に伝達される。なお、発進クラッチ８は、摩擦クラッチ、流体クラッチ、電磁クラッチなどを用いることができる。
【００１２】
エンジン変速機２は、エンジン入力軸９によって伝達されたエンジン１の駆動力の回転数、トルクを変更しエンジン駆動軸１０に出力する。ここでは、エンジン変速機２としてはベルト方式の無段変速機、トロイダル方式の無段変速機、遊星歯車を用いた変速機、自動マニュアルトランスミッション（以下、自動ＭＴ）と呼ばれる自動クラッチと自動変速を行うマニュアルトランスミッションを組み合わせた変速機など種々の変速機を用いることができる。
【００１３】
エンジン変速機２のエンジン駆動軸１０には、車両を前進させる際に使用する前進伝達手段である歯車１１と、後進させる際に使用する後進伝達手段である歯車１２と、エンジン駆動軸１０と歯車１１、または歯車１２を連結、切り離すエンジン駆動軸クラッチであるクラッチ１３を配置する。そしてクラッチ１３を操作することによってエンジン駆動軸１０と歯車１１、または歯車１２が連結し、エンジン１の駆動力をエンジン駆動軸１０を介して歯車１１、１２のどちらか一方に伝達する。歯車１１、１２はトラクションドライブを用いてもよい。なお、クラッチ１３は噛み合いクラッチ（ドッグクラッチ）であり、常時噛み合い式のギア列（歯車３１もしくは歯車３２）とエンジン駆動軸１０を選択的に接続するクラッチである。なお、クラッチ１３は多板クラッチ、電磁クラッチ、磁気クラッチ、双方向ワンウェイクラッチなどを用いてもよい。このクラッチの構成は後述するクラッチ２２、クラッチ２６にも使用するものである。なお、クラッチ１３は歯車１１、１２のどちらとも連結しない中立の位置に維持することもできる。
【００１４】
ＭＧ３は、バッテリ１８に蓄えられた電力によって車両を駆動させる駆動力を発生させる。また、回生時には駆動輪５、またはエンジン駆動軸１０からＭＧ変速機４を介して伝達されたトルクにより発電を行い、その電力によってバッテリ１８を充電する。バッテリ１８とＭＧ３の間にはインバータ１７を設け、このインバータ１７によって電力を制御する。
【００１５】
ＭＧ変速機４は、ＭＧ３の出力を伝達するＭＧ駆動軸１９と、ＭＧ駆動軸１９に配置されるモータ駆動力伝達手段である歯車２０、歯車２１と、ＭＧ駆動軸１９と歯車２０、または歯車２１を連結させるモータ駆動軸クラッチであるクラッチ２２とから構成される。ＭＧ駆動軸１９はエンジン駆動軸１０と平行に設けられ、クラッチ２２によって歯車２１、または歯車２２とＭＧ駆動軸１９を連結することでＭＧ駆動軸１９の駆動力を歯車２１、または歯車２２に伝達する。なお、歯車２０は後述する歯車１６と噛み合っており、歯車２１はエンジン駆動軸１０に配置された歯車１２と後述する歯車２５に噛み合っている。すなわち、歯車２１はエンジン駆動軸１０に配置された歯車１２と、車両駆動軸１５に配置された歯車２５の２つの歯車の間に設けられ、２つの歯車１２、２５と噛み合っている。なお、クラッチ２２は歯車２０と歯車２１のどちらとも連結しない中立の位置に維持することもできる。
【００１６】
車両駆動軸１５は、エンジン駆動軸１０、およびＭＧ駆動軸１９と平行に配置され、車両駆動軸１５に常に連結する第２伝達手段である歯車２５と、第１駆動軸クラッチであるクラッチ２６によって連結される第１伝達手段である歯車１６と、デファレンシャルギア２３と常に連結する出力ギア２４を備える。歯車２５は歯車２１と噛み合っており、これによってエンジン１の駆動力が、歯車１２から歯車２１を介して歯車２５に伝達され、またＭＧ３の駆動力が、歯車２１から歯車２３に伝達される。また、歯車１６は歯車１１と歯車２０と噛み合っており、これによってエンジン１の駆動力が歯車１１から歯車１６に伝達され、ＭＧ３の出力が歯車２０から歯車１６に伝達される。歯車１６と歯車２５によって伝達されたエンジン１、またはＭＧ３の駆動力を出力ギア２４によってデファレンシャルギヤ２３に伝達し、駆動輪５によって車両が走行する。なお、クラッチ２６は後述するアイドル充電、ＭＧ３によるエンジン１始動の際に車両駆動軸１５を回転させないために必要であるが、これらの機能を有しない場合には、クラッチ２６を省略し歯車１６を車両駆動軸１５に常に連結させてもよい。
【００１７】
以上の構成によって、エンジン１、またはＭＧ３の駆動力を駆動輪５に伝達し、車両を走行させることができる。
【００１８】
次に、本発明のハイブリット車両の走行時のギアの切換動作について説明する。
【００１９】
車両の前進時に、エンジン１からの駆動力だけで走行する場合（ＭＧ３によるアシスト無し）について図２のブロック図を用いて説明する。車両前進時にはクラッチ１３がエンジン駆動軸１０と歯車１１を連結し、クラッチ２６が車両駆動軸１５と歯車１６を連結する。歯車１１と歯車１６は常時噛み合っているので、エンジン１からの駆動力を車両駆動軸１５に伝達し、車両を前進させる。なお、図２において太線の矢印が駆動力の流れを表している（以下の図において同様）。
【００２０】
次に車両の前進時にＭＧ３による駆動力アシストを行う場合について説明する。まず、ＭＧ３によるアシストトルクが大きいＬｏｗアシスト（Ｌｏｗギア）について図３を用いて説明する。この場合には、クラッチ２２によってＭＧ駆動力軸１９と歯車２０を連結し、ＭＧ３からの駆動力を、歯車１６を介して車両駆動力軸１５に伝達する。これにより、歯車１６を歯車１１と歯車２０の２つの歯車によって回転させ、その駆動力を車両駆動力軸１５に伝達する。つまり、エンジン１の駆動力に加え、ＭＧ３の駆動力によって、歯車１６を回転させ、車両駆動力軸１５に駆動力を伝達し、車両を走行させる。
【００２１】
また、ＭＧ３によるトルク増加が小さいＨｉｇｈアシスト（Ｈｉｇｈギア）について図４を用いて説明する。この場合には、クラッチ２２によってＭＧ駆動力軸１９と歯車２１を連結し、ＭＧ３からの駆動力を歯車２５を介して車両駆動力軸１５に伝達する。これにより、歯車１６と歯車２５を回転させ、その駆動力を車両駆動力軸１５に伝達する。つまり、エンジン１からの駆動力によって歯車１６を回転させ、ＭＧ３の駆動力によって歯車２５を回転させ、２つの歯車１６、２５によって車両駆動力軸１５に駆動力を伝達し、車両を走行させる。
【００２２】
ここでＭＧ３によるエンジン１による駆動力をアシストするアシスト量（駆動力増加量）となる歯車２０、２１、１６、２５の関係を図５を用いて説明する。なお、図５は図１の構成図の矢視Ａ図である。Ｌｏｗアシストでの歯車１６と歯車２０のＬｏｗギア比ＲＬは、
【００２３】
【数１】
2006007968.tif 000003
【００２４】
となり、Ｈｉｇｈアシストでの歯車２５と歯車２１のＨｉｇｈギア比ＲＨは、
【００２５】
【数２】
2006007968.tif 000004
【００２６】
となる。これによりエンジン１の駆動力をアシストするアシスト量のギア比は、
ＲＬ＞ＲＨ    式（３）
となればよい。
【００２７】
なお、発進クラッチ８、クラッチ１３、２２、２６は図示しないがクラッチアクチュエータを備え、運転者の操作によって車両のシステム全体の動きを制御する図示しないシステムコントローラからの指令で動作する。またエンジン１、エンジン変速機２、ＭＧ３もシステムコントローラによって制御される。
【００２８】
以上のように本発明のハイブリット車両ではＭＧ変速機４として少なくとも２段の変速機を備える。
【００２９】
車両の後進時に、エンジン１からの駆動力だけで走行する場合（ＭＧ３によるアシスト無し）について図６のブロック図を用いて説明する。車両の後進時にはクラッチ１３によってエンジン駆動軸１０と歯車１２が連結する。また、ＭＧ駆動力軸１９のクラッチ２２は歯車２０と歯車２１のどちらとも連結せずに、中立の位置となっている。これによって、エンジン駆動軸１０の回転が、歯車１０、歯車２１、歯車２５によって車両駆動軸１５に伝達される。このとき、前進時と比較して、歯車を一つ多く噛み合わせる、つまり歯車２１をカウンターギアとすることにより、エンジン駆動軸１０の回転方向を変えずに車両を後進させることができる。なお、後進時にはＭＧ３のＭＧ駆動力軸１９の回転方向は、前進時の回転方向とは逆方向である。
【００３０】
次に車両の後進時にＭＧ３による駆動力アシストを行う場合について説明する。まず、ＭＧ３によるトルク増加が大きいＬｏｗアシスト（Ｌｏｗギア）について図７のブロック図を用いて説明する。この場合には、クラッチ２２によってＭＧ駆動力軸１９と歯車２０を連結し、クラッチ２６によって歯車１６を車両駆動力軸１５に連結し、ＭＧ３からの駆動力を歯車１６を介して車両駆動力軸１５に伝達する。すなわち、エンジン１からの駆動力によって歯車２５を回転させ、ＭＧ３からの駆動力によって歯車１６を回転させ、２つの歯車１６、２５により車両駆動力軸１５に駆動力を伝達し、車両を走行させる。
【００３１】
また、ＭＧ３によるアシストトルクが小さいＨｉｇｈアシスト（Ｈｉｇｈギア）について図８のブロック図を用いて説明する。この場合には、クラッチ２２によってＭＧ駆動力軸１９と歯車２１を連結し、歯車２１を歯車１２と歯車２５によって回転させ、車両駆動力軸１５に伝達する。すなわち、エンジン１からの駆動力に加えて、ＭＧ３の駆動力によって歯車２１を回転させ、車両駆動軸１５に駆動力を伝達し、車両を走行させる。
【００３２】
ここで後進時の歯車１０、１１、１６、２０、２１、２５の関係を図７を用いて説明する。なお、図９は図１の構成図の矢視Ｂ図である。後進時の歯車では、歯車２１が歯車１２と歯車２５の２つの歯車と噛み合い、カウンターギアとなっており、そのため歯車２１は後進時のギア比とは無関係となる。後進用変速段ギアのギア比ＲＲは、
【００３３】
【数４】
2006007968.tif 000005
【００３４】
となる。また、前進用変速段ギアのギア比ＲＦは、
【００３５】
【数５】
2006007968.tif 000006
【００３６】
となる。前後進に用いるギア比をほぼ同一とするには式（４）、（５）より、
ＲＦ≒ＲＲ    式（６）
となればよい。これにより、前後進のギア比をほぼ同一とすることも可能であり、またギア比を変えることも可能である。
【００３７】
ここで、エンジン駆動軸１０とＭＧ駆動軸１９と車両駆動軸１５、ならびに歯車１０、１１、１６、２０、２１、２５の関係についてまとめると、エンジン駆動軸１０とＭＧ駆動軸１９と車両駆動軸１５で駆動力の伝達経路を確保するためには、歯車１０、１１、１６、２０、２１、２５間で、エンジン駆動軸１０と車両駆動軸１５間では、
ｒ１＋ｒ６＞ｒ２＋ｒ５    式（７）
エンジン駆動軸１０とＭＧ駆動軸１９間では、
ｒ１＋ｒ３＜ｒ２＋ｒ４    式（８）
ＭＧ駆動軸１９と車両駆動軸１５間では、
ｒ３＋ｒ６＝ｒ４＋ｒ５    式（９）
の関係を満たす必要がある。
【００３８】
この実施形態でエンジン１とＭＧ３によって車両を走行させるには、式（３）、式（６）〜式（９）を満たす必要があり、そのためには、
ｒ１＞ｒ２    式（１０）
ｒ３＞ｒ４    式（１１）
ｒ５＞ｒ６    式（１２）
の関係を満たせばよい。つまり、歯車１１と歯車１２は歯車１１の方が径が大きく、歯車２０と歯車２１では歯車２１の方が径が大きく、また歯車１６と歯車２５では歯車１６の方が径が大きい。
【００３９】
次に車両をＭＧ３からの駆動力だけで走行させるＥＶ走行について説明する。まず、トルクが大きいＬｏｗＥＶ走行について図１０のブロック図を用いて説明する。このときにはクラッチ２２によってＭＧ駆動軸１９と歯車２０を連結させ、クラッチ２６によって車両駆動軸１５と歯車１６を連結する。これによってバッテリ１８に蓄えられた電力によって発生したＭＧ３の駆動力をトルク増加が大きいＬｏｗギアによって車両駆動軸１５に伝達し、車両を走行させる。なお、クラッチ１３は中立の位置にあり、歯車１６と常時噛み合い回転する歯車１１をエンジン駆動軸１０と切り離す。また、発進クラッチ８はエンジン軸７とエンジン入力軸９を切り離す。
【００４０】
次にトルクが小さいＨｉｇｈＥＶ走行について図１１のブロック図を用いて説明する。このときにはクラッチ２２によってＭＧ駆動軸１９と歯車２１を連結し、クラッチ２６によって車両駆動軸１５と歯車１６を連結する。これによってＭＧ３の駆動力をトルク増加の小さいＨｉｇｈギアによって車両駆動軸１５に伝達し、車両を走行させる。なお、クラッチ１３は中立の位置にあり、歯車２１と常時噛み合い回転する歯車１２をエンジン駆動軸１０から切り離す。
【００４１】
なお、図１０、１１に示した状態では、回生時にバッテリ１８を充電することが可能であり、車両の減速時などのコースト走行時にはクラッチ１３を中立の位置にすることで、車両駆動軸１５から伝達される回生トルクによってＭＧ駆動軸１９を回転させ、ＭＧ３で発電を行い、バッテリ１８を充電する。これにより、エンジン駆動軸１０とは切り離してＭＧ３で発電を行い、バッテリ１８を充電するので、エンジン変速機２などによるフリクションロスが少なく、効率の良い充電を行うことができる。さらにＬｏｗギア、Ｈｉｇｈギアを備えるので、ＭＧ３の回転数を選択することができる。なお、回生時には図１０、１１に示す矢印は逆方向となる。
【００４２】
また、ＥＶ走行は車両の発進の際に使用され、車両停止時には、次回の発進に備えて、予めクラッチ２２によってＭＧ駆動軸１９と歯車２０を連結させ、クラッチ２６によって車両駆動軸１５と歯車１６を連結させ、ＬｏｗＥＶ走行状態で停止してもよい。
【００４３】
次に車両停車中におけるバッテリ１８の充電（アイドル充電）について図１２を用いて説明する。車両停車中にはバッテリ１８の充電状態を検出し、そのバッテリ１８に充電可能である場合、つまり満充電ではない場合には、クラッチ１３によってエンジン駆動軸１０と歯車１１を連結し、またクラッチ２２によってＭＧ駆動軸１９と歯車２０を連結し、エンジン１の駆動力によってＭＧ駆動力軸１９を回転させ、ＭＧ３によって発電を行う。そしてＭＧ３で発電された電力をインバータ１７を介してバッテリ１８に充電する。なお、このときクラッチ２６は歯車１６に連結しておらず、エンジン１の駆動力は車両駆動軸１５には伝達されない。
【００４４】
次にＳ／Ｇ６が故障、もしくはＳ／Ｇ６を設けない場合などに、ＭＧ３によってエンジン１を始動させる方法について図１３のブロック図を用いて説明する。この場合には、クラッチ２２によってＭＧ駆動軸１９と歯車２０を連結し、クラッチ１３によってエンジン駆動軸１０と歯車１１を連結する。これによってＭＧ３の駆動力をエンジン駆動軸１０に伝達し、さらにエンジン変速機２、エンジン入力軸９、エンジン軸７を介してエンジン１を始動させる。これによってＳ／Ｇ６が故障した場合にもエンジン１を始動し、車両を走行させることができる。また、Ｓ／Ｇ６を設けなくても車両を走行させることができる。
【００４５】
ここで、本発明の走行パターンによる発進クラッチ８、クラッチ１３、２２、２６の連結状態についてまとめたものを図１４に示す。
【００４６】
この実施形態を用いた場合の駆動特性を図１５に示す。図１５によると、ＭＧ変速機４を設けることで、エンジン１の駆動力に加えて、ＭＧ３によって駆動力のアシストを行うと、車両速度の全領域、特に車両速度の低い場合にも車両駆動力を高めることができ、さらに高効率で走行することができる。
【００４７】
本発明の第１実施形態の効果について説明する。
【００４８】
この実施形態では、ＭＧ３の駆動力の増加（アシスト量）をＭＧ変速機４によって変えることができるので、ＭＧ３を高効率で運転することができ、バッテリ１８の蓄電量が少ない場合でも、ギア比を変更することで、ＭＧ３によるアシストトルクを確保することができる。つまり、ハイブリット車両を高効率で運転することができる。
【００４９】
車両の後進時にも、ＭＧ３によるアシスト量を変えることができ、前進時と同様にハイブリット車両を高効率で運転することができる。
【００５０】
エンジン変速機１２に無段変速機、自動ＭＴを用いる際に前後進切換機構を設ける必要がなく、ハイブリット車両を小型にすることができる。また、遊星歯車を用いた自動変速機を用いた場合では、遊星歯車のレイアウトに制約を受けるが、この実施形態では遊星歯車を用いた場合と比較してレイアウトを自由にすることができる。
【００５１】
回生走行時には、クラッチ１３を中立とすることで、駆動輪５からのトルクがエンジン変速機２へ伝達されずに、ＭＧ３にだけ伝達されるので、エンジン変速機２でのフリクションロスがなく、回生効率を高めることができる。さらに、ＭＧ変速機４によってＭＧ３へ伝達する回生トルクを変更できるので、より回生効率を高めることができる。
【００５２】
次に本発明の第２実形態について図１６のブロック図を用いて説明する。この実施形態は後輪駆動車やパワートレイン系が縦置きされたハイブリット車両である。この実施形態の構成について、第１実施形態とは異なる箇所を中心に説明する。
【００５３】
この実施形態では、エンジン駆動軸１０と車両駆動軸１５が同一軸上に配置され、クラッチ３０によってエンジン駆動軸１０と車両駆動軸１５を直接連結、切り離す。また、カウンター軸３１を備え、カウンター軸３１はエンジン駆動軸１０と平行に設けられる。
【００５４】
エンジン駆動軸１０にはエンジン駆動軸１０と常時連結する歯車３２を備え、歯車３２はカウンター軸３１に常時連結する歯車３３と噛み合っている。また、軸間クラッチであるクラッチ３０によってエンジン駆動軸１０は車両駆動軸１５と直接連結され、また切り離される。連結時にはエンジン１の駆動力を車両駆動軸１５、デファレンシャルギヤ２３に伝達し、車両を走行する。
【００５５】
カウンター軸３１には、第３伝達手段である歯車３４と、カウンター軸３１と歯車３４を連結、切り離すカウンタークラッチであるクラッチ３５を備える。歯車３４は、ＭＧ３のＭＧ駆動軸１９に配置した歯車３６と噛み合っている。これにより、エンジン駆動軸１２の回転方向を反転し、駆動力を伝達する。
【００５６】
ＭＧ駆動軸１９には、モータ駆動力伝達手段である歯車３６と歯車３７と、ＭＧ駆動軸１９と歯車３６、３７を連結、切り離すクラッチ３８を備える。歯車３６は歯車３４と車両駆動軸１５に配置された歯車３９の２つの歯車に噛み合っている。これによってＭＧ３の駆動力を車両駆動軸１５に伝達し、さらにエンジン駆動軸１２の駆動力をカウンター軸３１を介して伝達する。また、歯車３７は車両駆動軸１５に配置された歯車４０に噛み合っている。これによってＭＧ３の駆動力が車両駆動軸１５に伝達される。
【００５７】
車両駆動軸１５は、車両駆動軸１５に常時連結する駆動伝達手段である歯車４０と、車両駆動軸１５に連結、切り離される駆動伝達手段である歯車３９と、車両駆動軸１５と歯車３９を連結、切り離す第２車両駆動軸クラッチであるクラッチ４１を備える。また、クラッチ３０によってエンジン駆動軸１２と連結、切り離される。これによって、エンジン駆動軸１０の駆動力が車両の前進時にはクラッチ３０によって車両駆動軸１５に伝達され、後進時にはカウンタ軸３１、歯車３４、３６、３９を介して車両駆動軸１５に伝達される。また、ＭＧ３の出力が歯車３６、３９、または歯車３７、４０を介して車両駆動軸１５に伝達される。
【００５８】
本発明のハイブリット車両の走行時のギアの切換動作について説明する。
【００５９】
車両の前進時に、エンジン１の駆動力だけで走行する場合には、クラッチ３０によってエンジン駆動軸１０と車両駆動軸１５を連結し、車両を走行する。このときカウンター軸３１と歯車３４をクラッチ３５によって切り離され、クラッチ３８は中立の位置に配置する。
【００６０】
次に車両の前進時にＭＧ３による駆動力アシストを行う場合について説明する。まず、ＭＧ３によるアシストするトルクが大きいＬｏｗアシスト（Ｌｏｗギア）では、クラッチ３８によってＭＧ駆動軸１９と歯車３６を連結し、クラッチ３９によって車両駆動軸１５と歯車３９を連結する。これによって、車両駆動軸１５にエンジン１からの駆動力と、ＭＧ３からの駆動力を伝達し、車両を走行する。
【００６１】
ＭＧ３によるアシストするトルクが小さいＨｉｇｈアシスト（Ｈｉｇｈギア）では、クラッチ３８によってＭＧ駆動軸１９と歯車３７を連結し、車両駆動軸１５と歯車３９をクラッチ４１によって切り離す。これによって、車両駆動軸１５にエンジン１からの駆動力と、ＭＧ３からの駆動力を伝達し、車両を走行する。
【００６２】
なお、歯車３６と歯車３７の径は歯車３７の径が大きく、歯車３９と歯車４０の径は歯車４０の径が大きい、これにより、歯車３６と歯車３９がＬｏｗギアを構成し、歯車３７と歯車４０がＨｉｇｈギアを構成する。
【００６３】
次に車両の後進時に、エンジン１からの駆動力だけで走行する場合について説明する。この場合、クラッチ３０によってエンジン駆動軸１０と車両駆動軸１５を切り離し、クラッチ３５によってカウンター軸３１と歯車３４を連結し、クラッチ４１によって車両駆動軸１５と歯車３９を連結する。これによってエンジン１の回転方向を変えずに車両駆動軸１５を前進時とは逆方向に回転させ、車両を後進させる。なお、クラッチ３８は中立の位置となっている。
【００６４】
次に車両の前進時にＭＧ３による駆動力アシストを行う場合について説明する。まず、ＭＧ３によるアシスト量が大きいＬｏｗアシストでは、クラッチ３８によってＭＧ駆動軸１９と歯車３８を連結し、ＭＧ３の駆動力を歯車３８に伝達し、歯車３９をエンジン１からの駆動力に加えて、ＭＧ３からの駆動力によって回転させ、車両を後進させる。
【００６５】
ＭＧ３によるアシスト量が小さいＨｉｇｈアシストでは、クラッチ３８によってＭＧ駆動軸１９と歯車４０を連結し、ＭＧ３からの駆動力を歯車４０を介して車両駆動軸１５に伝達する。すなわち、エンジン１の駆動力によって歯車３９を回転させ、ＭＧ３の駆動力によって、歯車４０を回転させ、２つの歯車３９、４０により車両駆動軸１５に駆動力を伝達し、車両を後進させる。
【００６６】
次に車両をＭＧ３からの駆動力だけで走行させるＥＶ走行について説明する。まず、トルクが大きいＬｏｗＥＶ走行では、クラッチ３０によってエンジン駆動軸１０と車両駆動軸１５を切り離し、クラッチ３５によってカウンター軸３１と歯車３４を切り離し、クラッチ３８によってＭＧ駆動軸１９と歯車３６を連結し、クラッチ３９によって車両駆動軸１５と歯車３９を連結する。これによってＭＧ３の駆動力によって車両を走行する。
【００６７】
トルクが小さいＨｉｇｈＥＶ走行では、クラッチ３０によってエンジン駆動軸１０と車両駆動軸１５を切り離し、クラッチ３８によってＭＧ駆動軸１９と歯車３７を連結する。これによってＭＧ３の駆動力によって車両を走行する。
【００６８】
次に車両停車中におけるバッテリ１８の充電（アイドル充電）について図１２を用いて説明する。車両停車中にはバッテリ１８の充電状態を検出し、そのバッテリ１８に充電可能である場合、つまり満充電ではない場合には、クラッチ３５よってカウンター軸３１と歯車３４を連結し、またクラッチ３８によってＭＧ駆動軸１９と歯車３６を連結し、エンジン１の駆動力によってＭＧ駆動力軸１９を回転させ、ＭＧ３によって発電を行う。そしてＭＧ３で発電された電力をインバータ１７を介してバッテリ１８に充電する。なお、このときクラッチ３０によってエンジン駆動軸１０と車両駆動軸１５は切り離され、また、クラッチ４１は中立の位置なっており、エンジン１の駆動力は車両駆動軸１５には伝達されない。
【００６９】
なお、Ｓ／Ｇ６が故障、もしくはＳ／Ｇ６を設けない場合は、車両停車中におけるバッテリ１８の充電についての連結状態と同じであり、ＭＧ３の駆動力によってエンジンを始動させることも可能である。
【００７０】
ここで、本発明の走行パターンによる発進クラッチ８、クラッチ３０、３５、３８、４１の連結状態についてまとめたものを図１７に示す。
【００７１】
本発明の第２実施形態の効果について説明する。
【００７２】
この実施形態でも第１実施形態と同様に、ＭＧ３の駆動力の増加（アシスト量）をＭＧ変速機４によって変えることができるので、ＭＧ３を高効率で運転することができ、バッテリ１８の蓄電量が少ない場合でも、ギア比を変更することで、ＭＧ３によるアシストトルクを確保することができる。つまり、ハイブリット車両を高効率で運転することができる。
【００７３】
車両の後進時にも、ＭＧ３によるアシスト量を変えることができ、前進時と同様にハイブリット車両を高効率で運転することができる。
【００７４】
エンジン変速機１２に無段変速機、自動ＭＴを用いる際に前後進切換機構を設ける必要がなく、ハイブリット車両を小型にすることができる。また、遊星歯車を用いた自動変速機を用いた場合では、遊星歯車のレイアウトに制約を受けるが、この実施形態では遊星歯車を用いた場合と比較してレイアウトを自由にすることができる。
【００７５】
回生走行時には、クラッチ３０によってエンジン駆動軸１０と車両駆動軸１５を切り離し、クラッチ３５によって歯車３４とカウンター軸３１を切り離すことで、駆動輪５からのトルクがエンジン変速機２へ伝達されずに、ＭＧ３にだけ伝達されるので、エンジン変速機２でのフリクションロスがなく、回生効率を高めることができる。さらに、ＭＧ変速機４によってＭＧ３へ伝達する回生トルクを変更できるので、より回生効率を高めることができる。
【００７６】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
エンジンと電動機によって走行するハイブリット車両に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１実施形態のハイブリット車両の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態のハイブリット車両の前進時にＭＧ３によるアシストがない場合の駆動力の伝達を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態のハイブリット車両の前進時にＭＧ３によるＬｏｗアシストの場合の駆動力の伝達を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態のハイブリット車両の前進時にＭＧ３によるＨｉｇｈアシストの場合の駆動力の伝達を示す図である。
【図５】図１の歯車を矢視Ａより見た図である。
【図６】本発明の第１実施形態のハイブリット車両の後進時にＭＧ３によるアシストがない場合の駆動力の伝達を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態のハイブリット車両の後進時にＭＧ３によるＬｏｗアシストの場合の駆動力の伝達を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態のハイブリット車両の後進時にＭＧ３によるＨｉｇｈアシストの場合の駆動力の伝達を示す図である。
【図９】図１の歯車を矢視Ｂより見た図である。
【図１０】本発明の第１実施形態のハイブリット車両のＭＧ３によるＬｏｗＥＶ走行の場合の駆動力の伝達を示す図である。
【図１１】本発明の第１実施形態のハイブリット車両のＭＧ３によるＬｏｗＥＶ走行の場合の駆動力の伝達を示す図である。
【図１２】本発明のアイドル充電時の駆動力の伝達を示す図である。
【図１３】本発明のＭＧ３によるエンジン１始動をする際の駆動力の伝達を示す図である。
【図１４】本発明の第１実施形態の動力切換をまとめた表である。
【図１５】本発明の第１実施形態のハイブリット車両の駆動力特性を示すグラフである。
【図１６】本発明の第２実施形態のハイブリット車両の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第２実施形態の動力切換をまとめた表である。
【符号の説明】
【００７９】
１      エンジン
２      エンジン変速機
３      モータ（ＭＧ）
４      ＭＧ変速機
１０    エンジン駆動軸
１１    歯車（前進伝達手段）
１２    歯車（後進伝達手段）
１３    クラッチ（エンジン駆動軸クラッチ）
１５    車両駆動軸
１６    歯車（第１伝達手段）
１９    ＭＧ駆動軸（モータ駆動軸）
２０    歯車（モータ駆動力伝達手段）
２１    歯車（モータ駆動力伝達手段）
２２    クラッチ（モータ駆動軸クラッチ）
２５    歯車（第２伝達手段）
３０    クラッチ（軸間クラッチ）
３１    カウンター軸
３４    歯車（第３伝達手段）
３５    カウンタークラッチ
３６    歯車（駆動伝達手段）
３７    歯車（駆動伝達手段）
４１    クラッチ（第２車両駆動軸クラッチ）
【図１】
2006007968.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006007968.tif 000017
【図１２】
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【図１３】
2006007968.tif 000019
【図１４】
2006007968.tif 000020
【図１５】
2006007968.tif 000021
【図１６】
2006007968.tif 000022
【図１７】
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