(57)【要約】【課題】  少なくとも四種類の運転モードを設定可能にして動力伝達効率や燃費を向上させることができるハイブリッド駆動装置を提供する。【解決手段】  内燃機関１と発電機能のある第１電動機２および第２電動機３とを、三組の遊星歯車機構４，５，６を含む歯車機構を介して出力部材１６に連結したハイブリッド駆動装置であって、前記三組の遊星歯車機構４，５，６を構成している回転要素同士の連結状態およびその回転要素の固定状態を変更する複数の係合装置ＣL，ＣM，Ｃ0，ＣH，ＢL，Ｂodを備え、これらの係合装置ＣL，ＣM，Ｃ0，ＣH，ＢL，Ｂodの係合・解放の状態に応じて、前記内燃機関１から前記出力部材１６に到る動力の伝達経路として少なくとも四種類の経路が設定されるように構成されている。【選択図】  図１
2006288122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と発電機能のある第１電動機および第２電動機とを、三組の遊星歯車機構を含む歯車機構を介して出力部材に連結したハイブリッド駆動装置において、
前記三組の遊星歯車機構を構成している回転要素同士の連結状態およびその回転要素の固定状態を変更する複数の係合装置を備え、これらの係合装置の係合・解放の状態に応じて、前記内燃機関から前記出力部材に到る動力の伝達経路として少なくとも四種類の経路が設定されるように構成されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項２】
前記係合装置は、前記内燃機関が連結されているいずれかの遊星歯車機構が内燃機関から入力された動力を増速して出力するように該いずれかの遊星歯車機構の所定の回転要素を選択的に固定するブレーキ機構を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項３】
前記四種類の動力伝達経路が、
前記内燃機関が連結された遊星歯車機構の二つの回転要素と他の遊星歯車機構における二つの回転要素とを連結して三つの回転要素を有する複合遊星歯車機構を形成し、かつ前記出力部材が連結された遊星歯車機構が減速機構を形成して構成される低速用経路と、
前記三つの遊星歯車機構におけるそれぞれ二つの回転要素同士を連結して四つの回転要素を有する他の複合遊星歯車機構を形成して構成される第１中速用経路と、
前記内燃機関が連結された遊星歯車機構が増速機構を形成し、かつ他の二つの遊星歯車機構のそれぞれの二つの回転要素を互いに連結して四つの回転要素を有する更に他の複合遊星歯車機構を形成して構成される第２中速用経路と、
前記内燃機関が連結された遊星歯車機構が増速機構を形成し、かつ前記出力部材が連結された遊星歯車機構がその全体が一体となって回転する直結状態となり、更に他の一つの遊星歯車機構に前記増速機構を形成する遊星歯車機構と直結状態となる遊星歯車機構とが連結されて構成される高速用経路と
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項４】
前記遊星歯車機構は、
第１サンギヤと、第１サンギヤに対して同心円上に配置された第１リングギヤと、これら第１サンギヤおよび第１リングギヤの間に介在されたピニオンギヤを保持する第１キャリヤとを有する第１遊星歯車機構と、
第２サンギヤと、第２サンギヤに対して同心円上に配置された第２リングギヤと、前記第２サンギヤに噛み合うピニオンギヤおよびそのピニオンギヤと前記第２リングギヤとに噛み合う他のピニオンギヤを保持する第２キャリヤとを有するダブルピニオン型の第２遊星歯車機構と、
第３サンギヤと、第３サンギヤに対して同心円上に配置された第３リングギヤと、これら第３サンギヤおよび第３リングギヤに噛み合っているピニオンギヤを保持する第３キャリヤとを有するシングルピニオン型の第３遊星歯車機構と
を有し、
前記第１サンギヤを固定した状態で入力された動力を増速して出力するように第１キャリヤと第１リングギヤとのいずれか一方に前記内燃機関が連結されるとともにこれら第１キャリヤと第１リングギヤとのいずれか他方に前記第２リングギヤが連結され、かつ前記第３キャリヤに前記出力部材が連結され、前記第２キャリヤに第１電動機が連結され、前記第２サンギヤに第２電動機が連結され、
前記係合装置は、第１サンギヤを選択的に固定する第１ブレーキ機構と、前記第１サンギヤと前記第２キャリヤとを選択的に連結する第１クラッチ機構と、前記第２キャリヤと前記第３リングギヤとを選択的に連結する第２クラッチ機構と、前記第２サンギヤと前記第３サンギヤとを選択的に連結する第３クラッチ機構と、前記第３遊星歯車機構における少なくともいずれか二つの回転要素を選択的に連結する第４クラッチ機構と、前記第３サンギヤを選択的に固定する第２ブレーキ機構とを含むこと
を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項５】
内燃機関と発電機能のある第１電動機および第２電動機とを、三組の遊星歯車機構を含む歯車機構を介して出力部材に連結したハイブリッド駆動装置において、
前記遊星歯車機構は、
第１サンギヤと、第１サンギヤに対して同心円上に配置された第１リングギヤと、これら第１サンギヤおよび第１リングギヤに噛み合っているピニオンギヤを保持しかつ前記内燃機関が連結された第１キャリヤとを有するシングルピニオン型の第１遊星歯車機構と、
前記第２電動機が連結され第２サンギヤと、第２サンギヤに対して同心円上に配置されかつ前記第１リングギヤに連結された第２リングギヤと、前記第２サンギヤに噛み合うピニオンギヤおよびそのピニオンギヤと前記第２リングギヤとに噛み合う他のピニオンギヤを保持する第２キャリヤとを有するダブルピニオン型の第２遊星歯車機構と、
第３サンギヤと、第３サンギヤに対して同心円上に配置された第３リングギヤと、これら第３サンギヤおよび第３リングギヤに噛み合っているピニオンギヤを保持しかつ前記出力部材が連結された第３キャリヤとを有するシングルピニオン型の第３遊星歯車機構と
を有し、
第１サンギヤを選択的に固定する第１ブレーキ機構と、前記第１サンギヤと前記第２キャリヤとを選択的に連結する第１クラッチ機構と、前記第２キャリヤと前記第３リングギヤとを選択的に連結する第２クラッチ機構と、前記第２サンギヤと前記第３サンギヤとを選択的に連結する第３クラッチ機構と、前記第３遊星歯車機構における少なくともいずれか二つの回転要素を選択的に連結する第４クラッチ機構と、前記第３サンギヤを選択的に固定する第２ブレーキ機構とを更に備えていること
を特徴とするハイブリッド駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動力源として複数種類の動力装置を備え、それらの動力源の動作状態を適宜に変更するとともにその出力した動力を、三組の遊星歯車機構を主体として構成された歯車機構を介して出力部材に伝達するハイブリッド駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の駆動装置の一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された駆動装置では、エンジンの出力トルクが、二組の遊星歯車機構を組み合わせて構成された歯車機構もしくはラビニョ型遊星歯車機構を介して第１モータ／発電機とシャフトならびにスリーブシャフトとに分配されるとともに、第１モータ／発電機によって生じた電力で駆動される第２モータ／発電機がスリーブシャフトに連結されている。さらにそのスリーブシャフトと第３の遊星歯車機構におけるサンギヤとが連結されるとともに、その第３の遊星歯車機構におけるキャリヤが出力部材に連結され、その出力部材と前記シャフトとの間にクラッチが設けられ、かつ第３遊星歯車機構のリングギヤを選択的に固定するブレーキが設けられている。
【０００３】
この特許文献１に記載された装置では、第１モータ／発電機の回転数を制御することによりエンジンの回転数を燃費が最適となる回転数に設定することができ、その際に第１モータ／発電機が発電をおこない、その電力で第２モータ／発電機を駆動することにより、装置全体としての出力軸トルクを必要十分なトルクとすることができる。そして、この特許文献１に記載された装置は、前進走行するためのモードとして、発進およびその直後の相対的に低速な状態で設定される第１モードと、車速がある程度増大した状態で設定される第２モードとの二つの走行モードが可能である、とされている。具体的には、相対的に大きい駆動トルクが必要な第１モードでは、出力軸側に設けられている遊星歯車機構のリングギヤを固定することによりこの遊星歯車機構を減速機として機能させ、また車速がある程度増大した状態の第２モードでは、その遊星歯車機構におけるキャリヤを他の遊星歯車機構の回転要素に連結して三組の遊星歯車機構が複合した遊星歯車機構を形成するようになっている。
【特許文献１】特開２０００−６２４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に記載された装置は、上述したように、低車速時には第１モードを設定し、また高車速時には第２モードを設定しており、これらいずれのモードであっては、いずれか一方のモータ／発電機が発電機として機能し、かつ他方のモータ／発電機が、前記一方のモータ／発電機から電気が供給されてモータとして機能する。すなわち、エンジンから出力軸などの出力部材に歯車機構を介して動力が伝達されることに加えて、動力の一部が電力に一旦変換され、この電力でモータを駆動することにより、その電気的経路を経た動力が出力部材に伝達される。
【０００５】
このような電力と機械的動力との変換を伴う動力伝達の場合には、その動力の形態の変化の過程で不可避的な損失が生じる。上述した特許文献１の発明では、車速に応じて走行モードを切り替えているが、選択できるモードが二つに限られるので、低負荷高車速で走行する場合や、反対に高負荷低車速で走行する場合には、発電機として機能するモータ／発電機やモータとして機能するモータ／発電機の回転数を大きく増大させる事態が生じる。このような場合、電力への変換を伴う動力の伝達の割合が増えるので、動力の伝達効率の低下やそれに伴う燃費の悪化の可能性がある。また、低負荷高車速や高負荷低車速の場合にモータ／発電機の回転数を抑制すれば、電力変換を伴う動力の伝達割合を少なくし、併せて遊星歯車機構におけるピニオンギヤの回転数が過剰に高回転数になること防止できるが、エンジン回転数を高くしなければならなくなり、それに伴ってエンジンの運転点を燃費が最適となる運転点から大きく外すことになり、したがってこのような場合であっても、車両の全体としての燃費が悪化する可能性がある。
【０００６】
この発明は上記の技術的課題に着目して成されたものであり、選択可能な運転モードを増やし、車両に用いることにより燃費の向上を図ることのできるハイブリッド駆動装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、内燃機関と発電機能のある第１電動機および第２電動機とを、三組の遊星歯車機構を含む歯車機構を介して出力部材に連結したハイブリッド駆動装置において、前記三組の遊星歯車機構を構成している回転要素同士の連結状態およびその回転要素の固定状態を変更する複数の係合装置を備え、これらの係合装置の係合・解放の状態に応じて、前記内燃機関から前記出力部材に到る動力の伝達経路として少なくとも四種類の経路が設定されるように構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２の発明は、上記の請求項１の発明における前記係合装置が、前記内燃機関が連結されているいずれかの遊星歯車機構が内燃機関から入力された動力を増速して出力するように該いずれかの遊星歯車機構の所定の回転要素を選択的に固定するブレーキ機構を含むことを特徴とするハイブリッド駆動装置である。
【０００９】
さらに、請求項３の発明は、請求項１または２の発明における前記四種類の動力伝達経路が、前記内燃機関が連結された遊星歯車機構の二つの回転要素と他の遊星歯車機構における二つの回転要素とを連結して三つの回転要素を有する複合遊星歯車機構を形成し、かつ前記出力部材が連結された遊星歯車機構が減速機構を形成して構成される低速用経路と、前記三つの遊星歯車機構におけるそれぞれ二つの回転要素同士を連結して四つの回転要素を有する他の複合遊星歯車機構を形成して構成される第１中速用経路と、前記内燃機関が連結された遊星歯車機構が増速機構を形成し、かつ他の二つの遊星歯車機構のそれぞれの二つの回転要素を互いに連結して四つの回転要素を有する更に他の複合遊星歯車機構を形成して構成される第２中速用経路と、前記内燃機関が連結された遊星歯車機構が増速機構を形成し、かつ前記出力部材が連結された遊星歯車機構がその全体が一体となって回転する直結状態となり、更に他の一つの遊星歯車機構に前記増速機構を形成する遊星歯車機構と直結状態となる遊星歯車機構とが連結されて構成される高速用経路とを含むことを特徴とするハイブリッド駆動装置である。
【００１０】
またさらに、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明における前記遊星歯車機構が、第１サンギヤと、第１サンギヤに対して同心円上に配置された第１リングギヤと、これら第１サンギヤおよび第１リングギヤの間に介在されたピニオンギヤを保持する第１キャリヤとを有する第１遊星歯車機構と、第２サンギヤと、第２サンギヤに対して同心円上に配置された第２リングギヤと、前記第２サンギヤに噛み合うピニオンギヤおよびそのピニオンギヤと前記第２リングギヤとに噛み合う他のピニオンギヤを保持する第２キャリヤとを有するダブルピニオン型の第２遊星歯車機構と、第３サンギヤと、第３サンギヤに対して同心円上に配置された第３リングギヤと、これら第３サンギヤおよび第３リングギヤに噛み合っているピニオンギヤを保持する第３キャリヤとを有するシングルピニオン型の第３遊星歯車機構とを有し、前記第１サンギヤを固定した状態で入力された動力を増速して出力するように第１キャリヤと第１リングギヤとのいずれか一方に前記内燃機関が連結されるとともにこれら第１キャリヤと第１リングギヤとのいずれか他方に前記第２リングギヤが連結され、かつ前記第３キャリヤに前記出力部材が連結され、前記第２キャリヤに第１電動機が連結され、前記第２サンギヤに第２電動機が連結され、前記係合装置は、第１サンギヤを選択的に固定する第１ブレーキ機構と、前記第１サンギヤと前記第２キャリヤとを選択的に連結する第１クラッチ機構と、前記第２キャリヤと前記第３リングギヤとを選択的に連結する第２クラッチ機構と、前記第２サンギヤと前記第３サンギヤとを選択的に連結する第３クラッチ機構と、前記第３遊星歯車機構における少なくともいずれか二つの回転要素を選択的に連結する第４クラッチ機構と、前記第３サンギヤを選択的に固定する第２ブレーキ機構とを含むことを特徴とするハイブリッド駆動装置である。
【００１１】
そして、請求項５の発明は、内燃機関と発電機能のある第１電動機および第２電動機とを、三組の遊星歯車機構を含む歯車機構を介して出力部材に連結したハイブリッド駆動装置において、前記遊星歯車機構は、第１サンギヤと、第１サンギヤに対して同心円上に配置された第１リングギヤと、これら第１サンギヤおよび第１リングギヤに噛み合っているピニオンギヤを保持しかつ前記内燃機関が連結された第１キャリヤとを有するシングルピニオン型の第１遊星歯車機構と、前記第２電動機が連結され第２サンギヤと、第２サンギヤに対して同心円上に配置されかつ前記第１リングギヤに連結された第２リングギヤと、前記第２サンギヤに噛み合うピニオンギヤおよびそのピニオンギヤと前記第２リングギヤとに噛み合う他のピニオンギヤを保持する第２キャリヤとを有するダブルピニオン型の第２遊星歯車機構と、第３サンギヤと、第３サンギヤに対して同心円上に配置された第３リングギヤと、これら第３サンギヤおよび第３リングギヤに噛み合っているピニオンギヤを保持しかつ前記出力部材が連結された第３キャリヤとを有するシングルピニオン型の第３遊星歯車機構とを有し、第１サンギヤを選択的に固定する第１ブレーキ機構と、前記第１サンギヤと前記第２キャリヤとを選択的に連結する第１クラッチ機構と、前記第２キャリヤと前記第３リングギヤとを選択的に連結する第２クラッチ機構と、前記第２サンギヤと前記第３サンギヤとを選択的に連結する第３クラッチ機構と、前記第３遊星歯車機構における少なくともいずれか二つの回転要素を選択的に連結する第４クラッチ機構と、前記第３サンギヤを選択的に固定する第２ブレーキ機構とを更に備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、係合装置の係合・解放の状態に応じて、内燃機関から出力部材に到る動力の伝達経路として、少なくとも四種類が設定される。各動力伝達経路に対して各電動機から反力トルクや駆動トルクが付与され、それらの動作状態に応じて変速比が設定され、また出力部材に所定の出力トルクが現れるが、それらの変速比および出力トルクが各動力伝達経路によって異なり、したがって各動力伝達経路がそれぞれに応じた運転モードを形成することになる。そして、その運転モードが少なくとも四種類設定できるので、車速や駆動要求量に応じて適宜の運転モードを設定することにより、内燃機関の回転数や各電動機の回転数が過剰に高くなることが抑制され、その結果、内燃機関を効率よく運転し、また動力伝達に伴う損失を抑制して、燃費を向上させることができる。
【００１３】
また、請求項２の発明によれば、内燃機関が連結されている遊星歯車機構の固定要素を固定することにより、内燃機関が出力した動力が増速されて他の遊星歯車機構に伝達され、したがってその内燃機関が連結されている遊星歯車機構がいわゆるオーバードライブ機構として機能するので、高車速時などにこのようなオーバードライブ状態を設定することにより、内燃機関の回転数の増大を抑制して燃費の良い運転を行うことができる。
【００１４】
さらに、請求項３の発明によれば、係合装置の係合・解放の状態に応じて、動力の伝達経路として、低速用経路、第１および第２の中速用経路、高速用経路の少なくとも四種類の経路を設定でき、車速に応じてこれらの動力伝達経路を設定することにより、内燃機関や各電動機の回転数が過剰に高くなることを回避もしくは抑制でき、その結果、この発明のハイブリッド駆動装置を搭載した車両の燃費を向上させることができる。
【００１５】
またさらに、請求項４の発明によれば、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とのそれぞれ二つの回転要素が連結されてこれらの遊星歯車機構が複合遊星歯車機構を形成するとともに、内燃機関から入力されたトルクと第１電動機による反力トルクとがこの複合遊星歯車機構によって合成され、そのトルクを第３遊星歯車機構が減速機構として機能して出力部材に伝達する動力伝達経路すなわち運転モードと、各遊星歯車機構それぞれの二つの回転要素が互いに連結されて全体として四つの回転要素を有する複合遊星歯車機構が形成され、内燃機関から入力されたトルクに対していずれかの電動機による駆動トルクと他の電動機による反力トルクとが合成されて出力部材に伝達される動力伝達経路すなわち運転モードと、第１遊星歯車機構がオーバードライブ機構を構成するとともに、第２および第３の遊星歯車機構が複合遊星歯車機構を構成し、第１遊星歯車機構で増速した動力を複合遊星歯車機構を介して出力部材に伝達する動力伝達経路すなわち運転モードと、第１遊星歯車機構がオーバードライブ機構を構成し、その第１遊星歯車機構で増速した動力に対して、第２および第３の遊星歯車機構において、いずれかの電動機による駆動トルクと他の電動機による反力トルクとが合成されて出力部材に伝達される動力伝達経路すなわち運転モードとが設定できる。そのため、車速や要求駆動力に適した運転モードを選択することにより、燃費を向上させることができる。
【００１６】
そして、請求項５の発明によれば、三組のシングルピニオン型遊星歯車機構と六つの係合装置とによって、少なくとも四種類の動力伝達経路すなわち運転モードを設定でき、内燃機関を効率の良い運転状態とすることができるとともに、動力伝達に伴う損失を低減して、車両の全体としての燃費を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図１はこの発明の具体例を示す図であって、ここに示す具体例では、内燃機関（エンジン：ＥＮＧ）１と、発電機能を有する電動機として二つのモータ・ジェネレータ（ＭＧ１、ＭＧ２）２，３とが動力源として設けられ、また、三組の遊星歯車機構４，５，６が用いられている。そのエンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、あるいは天然ガスエンジンなどの燃料を燃焼して動力を出力する動力機関であり、好ましくはスロットル開度などの負荷を電気的に制御でき、また所定の負荷に対して回転数を制御することにより燃費が最も良好な最適運転点に設定できる内燃機関である。
【００１８】
このエンジン１が第１の遊星歯車機構４に連結されている。第１遊星歯車機構４は、シングルピニオン型遊星歯車機構とダブルピニオン型遊星歯車機構とのいずれであってもよく、図１に示す例ではシングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、第１遊星歯車機構４は、外歯歯車であるサンギヤ（以下、仮に第１サンギヤと記す）７と、この第１サンギヤ７と同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ（以下、仮に第１リングギヤと記す）８と、これらのサンギヤ７およびリングギヤ８に噛み合っているピニオンギヤを自転および公転できるように保持しているキャリヤ（以下、仮に第１キャリヤと記す）９とを回転要素とする差動歯車機構である。
【００１９】
その第１キャリヤ９にエンジン１のクランクシャフトなどの出力部材が連結されている。なお、エンジン１と第１キャリヤ９との間に、発進用のクラッチやトルクコンバータ（ロックアップクラッチ付のトルクコンバータ）などの動力伝達機構を適宜に設けてもよいことは勿論である。したがって第１キャリヤ９が入力要素となっている。また、第１サンギヤ７を選択的に固定するブレーキ機構（以下、第１ブレーキと記す）Ｂodが設けられている。この第１ブレーキＢodは、要は、第１サンギヤ７の回転を止めることのできる機構であって、バンドブレーキや多板ブレーキなどを使用でき、好ましくは、電気的に油圧を制御して係合および解放させることのできる機構である。
【００２０】
第２遊星歯車機構５は、ダブルピニオン型遊星歯車機構であって、上記の第１遊星歯車機構４に隣接し、かつ同一軸線上に配置されている。すなわち、この第２遊星歯車機構５は、外歯歯車であるサンギヤ（以下、仮に第２サンギヤと記す）１０と、その第２サンギヤ１０と同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ（以下、仮に第２リングギヤと記す）１１と、第２サンギヤ１０に噛み合っているピニオンギヤおよびそのピニオンギヤと第２リングギヤ１１とに噛み合っている他のピニオンギヤを自転および公転できるように保持しているキャリヤ（以下、仮に第２キャリヤと記す）１２とを回転要素とする差動歯車機構である。
【００２１】
この第２遊星歯車機構５におけるリングギヤ１１と前述した第１遊星歯車機構４におけるリングギヤ８とが、互いに一体となって回転するように連結されている。また、第２キャリヤ１２に第１モータ・ジェネレータ２が連結されている。さらに、この第２キャリヤ１２と前記第１サンギヤ７との間に、両者を選択的に連結するクラッチ機構（以下、第１クラッチと記す）ＣLが配置されている。この第１クラッチＣLは、要は、第１サンギヤ７と第２キャリヤ１２との間でトルクを伝達できる機構であればよく、例えば電気的に制御された油圧によって係合および解放させられる多板クラッチを用いることができる。
【００２２】
さらに、第１および第２の遊星歯車機構４，５と同一軸線上でかつ第２遊星歯車機構５に隣接した位置にシングルピニオン型遊星歯車機構の第３遊星歯車機構６が配置されている。すなわち、この第３遊星歯車機構６は、外歯歯車であるサンギヤ（以下、仮に第３サンギヤと記す）１３と、この第３サンギヤ１３と同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ（以下、仮に第３リングギヤと記す）１４と、これらのサンギヤ１３およびリングギヤ１４に噛み合っているピニオンギヤを自転および公転できるように保持しているキャリヤ（以下、仮に第３キャリヤと記す）１５とを回転要素とする差動歯車機構である。その第３キャリヤ１５に出力軸などの出力部材１６が連結されている。
【００２３】
そして、第２キャリヤ１２と第３リングギヤ１４との間に、これら両者を選択的に連結するクラッチ機構（以下、仮に第２クラッチと記す）ＣMが設けられている。また、第２サンギヤ１０と第３サンギヤ１３との間に、これら両者を選択的に連結するクラッチ機構（以下、仮に第３クラッチと記す）Ｃ0が設けられている。さらに、第３遊星歯車機構６における二つ回転要素同士、具体的には第３キャリヤ１５と第３サンギヤ１３とを選択的に連結するクラッチ機構（以下、仮に第４クラッチと記す）ＣHが設けられている。これらの各クラッチＣM，Ｃ0，ＣHは、前述した第１クラッチＣLと同様に、例えば電気的に制御された油圧によって係合および解放させられる多板クラッチを用いることができる。
【００２４】
さらにまた、第３サンギヤ１３を選択的に固定するブレーキ機構（以下、第２ブレーキと記す）ＢLが設けられている。この第２ブレーキＢLは、要は、第３サンギヤ１３の回転を止めることのできる機構であって、バンドブレーキや多板ブレーキなどを使用でき、好ましくは、電気的に油圧を制御して係合および解放させることのできる機構である。
【００２５】
上記の各モータ・ジェネレータ２，３は、それぞれに対応して設けたインバータ１７，１８を介してバッテリあるいはキャパシタなどの蓄電装置１９に接続されている。したがって、一方のモータ・ジェネレータ２（もしくは３）を発電機として機能させ、その発電された電力を他方のモータ・ジェネレータ３（もしくは２）に与えてこれをモータとして機能させるように構成されている。また、蓄電装置１９からいずれかのモータ・ジェネレータ２，３に電力を供給して、そのモータ・ジェネレータ２，３をモータとして機能させるようになっている。
【００２６】
そして、上記の各インバータ１７，１８や各ブレーキやクラッチなどの係合装置を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２０が設けられている。この電子制御装置２０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、各モータ・ジェネレータ２，３による発電やモータとしての出力トルクあるいは各係合装置Ｂod，ＢL，ＣL，ＣM，Ｃ0，ＣHの係合・解放などの各制御を行う制御信号を出力するように構成されている。なお、この電子制御装置２０には、車速やアクセル開度、蓄電装置１９における蓄電容量（ＳＯＣ：State Of Charge）などの各種の信号が入力されている。
【００２７】
つぎに上述した構成のハイブリッド駆動装置の作用について説明する。上記のハイブリッド駆動装置では、前進走行するための運転モードとして四種類のモードを設定することができる。ここで、運転モードとは、エンジン１から出力部材１６にトルクを伝達する動力伝達経路であり、あるいは特定のエンジン回転数に対する出力部材１６の回転数の関係である。これらの運転モードは、具体的には、低速モードＬと、第１中速モードＭ１と、第二中速モードＭ２と、高速モードＨとであり、上記のブレーキＢod，ＢLおよび各クラッチＣL，ＣM，Ｃ0，ＣHの係合・解放の状態に応じて設定される。
【００２８】
図２には、各運転モードとブレーキＢod，ＢLおよび各クラッチＣL，ＣM，Ｃ0，ＣHの係合・解放の状態との関係をまとめて示してある。なお、図２で「〇」印は係合状態を示し、「×」印は解放状態を示す。先ず、低速モードＬは、第２ブレーキＢLと第１クラッチＣLと第２クラッチＣMとの三者を係合させ、他の係合装置を解放させて設定される。したがって、第１遊星歯車機構４と第２遊星歯車機構５とは、第１サンギヤ７と第２キャリヤ１２、およびリングギヤ８，１１同士がそれぞれ連結されて複合遊星歯車機構を構成する。この複合遊星歯車機構は、第１キャリヤ９が入力要素となり、第２キャリヤ１２が出力要素となり、さらに第２サンギヤ１０が反力要素となるいわゆる三要素の複合遊星歯車機構である。
【００２９】
その状態を図３に共線図で示してある。図３における左側の共線図が上記の複合遊星歯車機構についてのものであり、第１キャリヤ９に入力されたトルクに対して第２モータ・ジェネレータ３から第２サンギヤ１０に反力トルクが与えられる。すなわち、第２モータ・ジェネレータ３が発電機として機能する。これらの入力トルクと反力トルクとが合成されて第２キャリヤ１２から出力され、併せて第１モータ・ジェネレータ２が電力を供給されてモータとして機能し、その駆動トルクを第２キャリヤ１２のトルクに付加する。
【００３０】
一方、第３遊星歯車機構６は、そのサンギヤ１３が第２ブレーキＢLによって固定され、その状態で第３リングギヤ１４に第２遊星歯車機構５のキャリヤ１２からトルクが入力されるから、第３サンギヤ１３が固定要素、第３リングギヤ１４が入力要素、第３キャリヤ１５が出力要素の減速機構を構成する。この状態を図３の右側の共線図に示してあり、第２遊星歯車機構５から第３リングギヤ１４に入力された動力が、第３遊星歯車機構６によって減速されて（トルクが増大させられて）、出力部材１６に出力される。
【００３１】
したがって、この低速モードＬでは、第１および第２の遊星歯車機構４，５によって構成された複合遊星歯車機構において、エンジン１の出力した動力の一部を第２モータ・ジェネレータ３によって電力に変換し、その電力によって第１モータ・ジェネレータ２を駆動することにより、第２キャリヤ１２に対して、電力変換を伴う動力の伝達が行われる。その場合、各モータ・ジェネレータ２，３の回転数に応じてエンジン回転数が変化する。これに対して第３遊星歯車機構６では、その減速機としての機能により出力部材１６の回転数が低くなり、また出力トルクが大きくなる。したがってエンジン回転数を特に増大させなくても低速走行に必要な駆動トルクを得ることができる。すなわち、エンジン１や各モータ・ジェネレータ２，３の回転数を特に増大させることなく走行することができる。そのため、エンジン１を効率の良い運転点で駆動でき、また電力変換を伴う動力伝達の割合を少なくして動力損失を抑制できるから、燃費を向上させ、あるいは燃費の悪化を防止もしくは抑制することができる。
【００３２】
なお、この低速モードＬで第１モータ・ジェネレータ２を負回転状態とすれば、第２クラッチＣMが係合していることにより、第３遊星歯車機構６のリングギヤ１４が逆回転し、かつその第３遊星歯車機構６のサンギヤ１３がブレーキＢLによって固定されているので、キャリヤ１５およびこれと一体の出力部材１６が逆回転する。すなわち、後進走行する。
【００３３】
つぎに、第１中速モードＭ１について説明すると、この運転モードは、第１ないし第３の各クラッチＣL，ＣM，Ｃ0を係合させ、他の係合装置を解放させて設定される。したがって、第１遊星歯車機構４の第１サンギヤ７と第２遊星歯車機構５の第２キャリヤ１２とが連結されるとともに、これらの遊星歯車機構４，５のリングギヤ８，１１同士が連結されることに加えて、第２遊星歯車機構５のサンギヤ１０と第３遊星歯車機構６のサンギヤ１３とが連結され、かつ第２遊星歯車機構４のキャリヤ１２と第３遊星歯車機構６のリングギヤ１４とが連結されるので、結局、各遊星歯車機構４，５，６によって複合遊星歯車機構が構成される。この複合遊星歯車機構においては、第１キャリヤ９が入力要素、第３キャリヤ１５が出力要素、第１サンギヤ７もしくはこれに連結されている他の回転要素が反力要素、第２サンギヤ１０もしくはこれと一体の第３サンギヤ１３が第２の入力要素となり、したがって四要素の複合遊星歯車機構が構成される。
【００３４】
その状態を図４に共線図で示してある。第１キャリヤ９に入力されたトルクに対して第１モータ・ジェネレータ２から第１サンギヤ７もしくはこれに連結されている他の回転要素に反力トルクが与えられる。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２が発電機として機能する。その電力が第２モータ・ジェネレータ３に供給されてこれがモータとして機能し、その駆動トルクが第２および第３のサンギヤ１０，１３に与えられる。そして、これらのトルクが合成されて出力部材１６に出力される。
【００３５】
その場合、図４の共線図に示すように、各モータ・ジェネレータ２，３の回転数に応じてエンジン１の回転数が設定されるが、第３遊星歯車機構６は他の遊星歯車機構４，５と共に複合遊星歯車機構に組み込まれ、減速機構としては機能しないので、上述した低速モードＬの場合に比較して変速比を相対的に小さく（高速側に）設定することができる。そのため、エンジン回転数や各モータ・ジェネレータ２，３の回転数を特に高回転数にすることなく、車速に応じた変速比を設定でき、その結果、中車速状態においてもエンジン１を効率の良い運転点で駆動でき、また電力変換を伴う動力伝達の割合を少なくして動力損失を抑制できるから、燃費を向上させ、あるいは燃費の悪化を防止もしくは抑制することができる。
【００３６】
なお、低速モードＬでは第３サンギヤ１３を固定し、これに対して第１中速モードＭ１ではその第３サンギヤ１３を回転させることになる。しかしながら、図４に破線で示すように、第１中速モードＭ１で第２モータ・ジェネレータ３の回転数を“０”とすれば、第３サンギヤ１３の回転が止まる。この状態が、低速モードＬと第１中速モードＭ１との同期状態であり、したがってこの同期状態で低速モードＬと第１中速モードＭ１との切り替えを実行すれば、運転モードの変更すなわち第２ブレーキＢLと第３クラッチＣ0との係合・解放の状態の変更に伴う回転数の変化が生じないので、ショックを悪化させることなく運転モードの切り替えを行うことができる。言い換えれば、運転モードの切り替えのための制御が容易になる。
【００３７】
さらに、第２中速モードＭ２について説明すると、この運転モードは、第２および第３のクラッチＣM，Ｃ0と第１ブレーキＢodとを係合させ、他の係合装置を解放させて設定される。したがって、第１遊星歯車機構４においては、そのリングギヤ８が第２遊星歯車機構５のリングギヤ１１に連結されているが、第１キャリヤ９にエンジン１の動力が入力され、かつ第１サンギヤ７が第１ブレーキＢodによって固定されるから、第１遊星歯車機構４は、キャリヤ９を入力要素、サンギヤ７を固定要素、リングギヤ８を出力要素とした増速機構となる。その共線図を図５の左側に示してある。
【００３８】
これに対して第２遊星歯車機構５と第３遊星歯車機構６とは、そのサンギヤ１０，１３同士が連結され、かつ第２キャリヤ１２と第３リングギヤ１４とが連結されるので、これら第２遊星歯車機構５と第３遊星歯車機構６とが複合遊星歯車機構を構成する。その複合遊星歯車機構においては、第２リングギヤ１１が入力要素、第３キャリヤ１５が出力要素、第２キャリヤ１２およびこれと一体の第３リングギヤ１４が反力要素、各サンギヤ１０，１３が第２の入力要素となり、結局、四要素の複合遊星歯車機構が形成される。その状態を図５の右側の共線図に示してある。
【００３９】
したがって、第２遊星歯車機構５および第３遊星歯車機構６とによって構成されいる複合遊星歯車機構には、その前段に配置されている第１遊星歯車機構４によって増速された動力が入力されるから、各モータ・ジェネレータ２，３を上述した第１中速モードＭ１と同様に制御したとしても、出力部材１６の回転数（すなわち出力回転数）を第１中速モードＭ１におけるよりも高くすることができる。そのため、エンジン回転数や各モータ・ジェネレータ２，３の回転数を特に高回転数にすることなく、車速に応じた変速比を設定でき、その結果、ある程度高い中車速状態おいてもエンジン１を効率の良い運転点で駆動でき、また電力変換を伴う動力伝達の割合を少なくして動力損失を抑制できるから、燃費を向上させ、あるいは燃費の悪化を防止もしくは抑制することができる。
【００４０】
なお、第１中速モードＭ１では第１サンギヤ７を回転させ、これに対して第２中速モードＭ２ではその第１サンギヤ７を固定することになる。しかしながら、図５に破線で示すように、第１中速モードＭ１で第１モータ・ジェネレータ２の回転数を“０”とすれば、第１サンギヤ７の回転が止まる。この状態が、第１中速モードＭ１と第２中速モードＭ２との同期状態であり、したがってこの同期状態で第１中速モードＭ１と第２中速モードＭ２との切り替えを実行すれば、運転モードの変更すなわち第１クラッチＣLと第１ブレーキＢodとの係合・解放の状態の変更に伴う回転数の変化が生じないので、ショックを悪化させることなく運転モードの切り替えを行うことができる。言い換えれば、運転モードの切り替えのための制御が容易になる。
【００４１】
そして、高速モードＨについて説明すると、この運転モードは、第３および第４のクラッチＣ0，ＣHと第１ブレーキＢodとを係合させ、他の係合装置を解放させて設定される。したがって、第１遊星歯車機構４は、上述した第２中速モードＭ２における場合と同様に、第１サンギヤ７が固定された状態でキャリヤ９にエンジン１の動力が入力されるので、増速機構として機能する。これに対して第３遊星歯車機構６はそのサンギヤ１３とキャリヤ１５とが連結されるので、その全体が一体となって回転する。すなわち直結状態となる。そのため、各遊星歯車機構４，５，６はそれぞれ独立して機能することになる。
【００４２】
その状態を図６に共線図で示してあり、第１遊星歯車機構４は上述したように増速機構として機能し、キャリヤ９に入力された動力を増速してリングギヤ８から第２遊星歯車機構５のリングギヤ１１に出力する。第２遊星歯車機構５においては、そのリングギヤ１１の入力トルクに対して、サンギヤ１０に第２モータ・ジェネレータ３から反力トルクが加えられる。すなわち第２モータ・ジェネレータ３が発電機として機能する。そして、これらの入力トルクと反力トルクとを合成したトルクがキャリヤ１２に生じるとともに、第１モータ・ジェネレータ２が第２モータ・ジェネレータ３から電力を受けてモータとして機能することにより、第２キャリヤ１２に第１モータ・ジェネレータ２から駆動トルクが付加される。そして、この第２サンギヤ１０のトルクが第３遊星歯車機構６に伝達されるが、第３遊星歯車機構６はその全体が一体となって回転するので、入力されたトルクがそのまま出力部材１６に出力される。
【００４３】
したがって、第１遊星歯車機構４で増速した動力を、第２遊星歯車機構５で変速し、その第２遊星歯車機構５から第３遊星歯車機構６に伝達された動力を第３遊星歯車機構６がそのまま出力するから、出力回転数に対してエンジン回転数を低回転数とすることができる。すなわち各モータ・ジェネレータ２，３の回転数を特に高くすることなく変速比を小さくすることができるので、高車速状態においても、エンジン１を効率の良好な状態で運転することができ、しかも電力変換を伴う動力伝達の割合を少なくすることができるので、燃費を向上させることができる。
【００４４】
なお、第２中速モードＭ２では第３遊星歯車機構６におけるサンギヤ１３とキャリヤ１５とを相対回転させるのに対して、高速モードＨではそのサンギヤ１３とキャリヤ１５とを連結し、相対回転を生じさせない。しかしながら、第２中速モードＭ２において、各モータ・ジェネレータ２，３の回転数を同じにすれば、第１モータ・ジェネレータ２に連結されている第３リングギヤ１４の回転数と、第２モータ・ジェネレータ３に連結されている第３サンギヤ１３の回転数とが一致し、その結果、第３遊星歯車機構６の全体とが一体となって回転する。この状態が、第２中速モードＭ２と高速モードＨとの同期状態であり、したがってこの同期状態で第２中速モードＭ２と高速モードＨとの切り替えを実行すれば、運転モードの変更すなわち第２クラッチＣMと第４クラッチＣHとの係合・解放の状態の変更に伴う回転数の変化が生じないので、ショックを悪化させることなく運転モードの切り替えを行うことができる。言い換えれば、運転モードの切り替えのための制御が容易になる。
【００４５】
このように、この発明に係る上記のハイブリッド駆動装置では、所定の変速比を設定するとした場合の各モータ・ジェネレータ２，３の動作状態の相互の関係が、各モードで異なる、少なくとも四種類の動力の伝達経路が設定可能である。そのため、変速比に応じてそれらの動力伝達経路を変更もしくは選択することにより、いずれかのモータ・ジェネレータ２，３を発電機もしくはモータとして過剰に高速で回転させることが回避される。あるいはエンジン１を、最適燃費の運転点から大きく外れて運転することが抑制もしくは回避される。したがって、前述した係合装置の係合・解放によるモードの変更あるいは動力伝達経路の変更は、設定すべき変速比もしくは目標エンジン回転数に基づいて実行することが好ましく、その制御は、前記電子制御装置２０によって実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明に係るハイブリッド駆動装置の一例を模式的に示すスケルトン図である。
【図２】各モードを設定するための各クラッチおよびブレーキの係合・解放状態を示す図表である。
【図３】低速モードにおける動作状態を示す共線図である。
【図４】第１中速モードにおける動作状態を示す共線図である。
【図５】第２中速モードにおける動作状態を示す共線図である。
【図６】高速モードにおける動作状態を示す共線図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…内燃機関（エンジン）、  ２，３…電動機（モータ・ジェネレータ）、  ４，５，６…遊星歯車機構、  １６…出力部材、  ２０…電子制御装置、  ＣL，ＣM，Ｃ0，ＣH…クラッチ機構、  ＢL，Ｂod…ブレーキ機構。
【図１】
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【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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