(57)【要約】【課題】コンパクトで搭載性に優れ、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上させることができる動力出力装置およびそれを備えたハイブリッド自動車の提供。【解決手段】ハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２に接続されるキャリア４５とモータＭＧ１に接続されるサンギヤ４１とエンジン２２に接続されるリングギヤ４２とを含む動力分配統合機構４０と、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２と、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２を固定・解放可能であると共にリングギヤ６２とキャリア６４との締結可能なブレーキクラッチＢＣ１と、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６の固定・解放可能であると共にリングギヤ６６とキャリア６４とを締結可能なブレーキクラッチＢＣ２とを含む変速機６０とを備える。【選択図】図１
2008308012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
動力を入出力可能な第１電動機と、
動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１電動機の回転軸に接続される第１要素と前記第２電動機の回転軸に接続される第２要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第３要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された動力分配統合機構と、
前記動力分配統合機構の前記第１要素に接続される入力要素と前記駆動軸に接続される出力要素と固定可能要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された第１変速用差動回転機構と、該第１変速用差動回転機構の前記固定可能要素を回転不能に固定すると共に該固定可能要素を解放して回転可能にすることができる第１固定手段と、前記第１変速用差動回転機構の前記出力要素と前記固定可能要素との締結および該締結の解除を実行可能な第１締結手段と、前記動力分配統合機構の前記第２要素に接続される入力要素と前記駆動軸に接続される出力要素と固定可能要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された第２変速用差動回転機構と、該第２変速用差動回転機構の前記固定可能要素を回転不能に固定すると共に該固定可能要素を解放して回転可能にすることができる第２固定手段と、前記第２変速用差動回転機構の前記出力要素と前記固定可能要素との締結および該締結の解除を実行可能な第２締結手段とを含む変速伝達手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項２】
前記動力分配統合機構の前記第１および第２要素の何れか一方を回転不能に固定可能な第３固定手段を更に備える請求項１に記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記変速伝達手段は、前記第１固定手段および前記第１締結手段として機能する単一の第１クラッチと、前記第２固定手段および前記第２締結手段として機能する単一の第２クラッチとを含む請求項１または２に記載の動力出力装置。
【請求項４】
前記第１変速用差動回転機構は、前記動力分配統合機構の前記第１要素に接続されるサンギヤと、前記第１固定手段により回転不能に固定され得るリングギヤと、該サンギヤおよび該リングギヤの双方と噛合するピニオンギヤを保持すると共に前記駆動軸に接続されるキャリアとを有するシングルピニオン式遊星歯車機構であり、前記第２変速用差動回転機構は、前記動力分配統合機構の前記第２要素に接続されるサンギヤと、前記第２固定手段により回転不能に固定され得るリングギヤと、該サンギヤおよび該リングギヤの双方と噛合するピニオンギヤを保持すると共に前記第１変速用差動回転機構のキャリアおよび前記駆動軸に接続されるキャリアとを有するシングルピニオン式遊星歯車機構である請求項１から３の何れかに記載の動力出力装置。
【請求項５】
前記動力分配統合機構は、サンギヤと、リングギヤと、互いに噛合すると共に一方が前記サンギヤと他方が前記リングギヤと噛合する２つのピニオンギヤの組を保持するキャリアとを含むダブルピニオン式遊星歯車機構であり、前記第１要素は前記サンギヤおよび前記キャリアの何れか一方であると共に前記第２要素は前記サンギヤおよび前記キャリアの他方であり、前記第３要素は前記リングギヤである請求項１から４の何れかに記載の動力出力装置。
【請求項６】
請求項５に記載の動力出力装置において、
前記動力分配統合機構は、前記サンギヤの歯数を前記リングギヤの歯数で除した値である該動力分配統合機構のギヤ比をρとしたときに、ρ＜０．５となるように構成されており、前記キャリアが減速手段を介して前記第１電動機または前記第２電動機と接続される動力出力装置。
【請求項７】
前記減速手段の減速比はρ／（１−ρ）近傍の値とされる請求項６に記載の動力出力装置。
【請求項８】
請求項５に記載の動力出力装置において、
前記動力分配統合機構は、前記サンギヤの歯数を前記リングギヤの歯数で除した値である該動力分配統合機構のギヤ比をρとしたときに、ρ＞０．５となるように構成されており、前記サンギヤが減速手段を介して前記第１電動機または前記第２電動機と接続される動力出力装置。
【請求項９】
前記減速手段の減速比は（１−ρ）／ρ近傍の値とされる請求項８に記載の動力出力装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れかに記載の動力出力装置を備え、前記駆動軸からの動力により駆動される駆動輪を含むハイブリッド自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびそれを備えたハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の動力出力装置として、内燃機関と、２体の電動機と、いわゆるラビニヨ型の遊星歯車機構と、それぞれ電動機に接続される遊星歯車機構の２つの出力要素を選択的に出力部材に連結可能な平行軸式変速機とを備えた動力出力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、従来から、内燃機関に接続される入力要素およびそれぞれ電動機に接続される２つの出力要素を含む遊星歯車機構と、当該遊星歯車機構の対応する出力要素にそれぞれ接続されると共に出力シャフトに連結される２本のカウンタシャフトを含む平行軸式変速機とを備えた動力出力装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。これらの動力出力装置では、平行軸式変速機により出力部材や出力シャフトに連結する遊星歯車機構の出力要素を切り替えることが可能である。
【特許文献１】特開２００５−１５５８９１号公報
【特許文献２】特開２００３−１０６３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、主に後輪を駆動して走行する車両、すなわち一般的な後輪駆動車両や後輪駆動ベースの４輪駆動車両等に対して上記特許文献１に記載の動力出力装置を採用することは、搭載スペース等の関係から困難である。また、上記特許文献２に記載の動力出力装置は、後輪駆動車両を対象としたものと考えられるが、平行軸式変速機を用いる関係上、軸方向および径方向の寸法が大きく、車両への搭載性に劣るといわざるを得ない。また、特許文献２に記載の動力出力装置は、径の大きいロータを要求するものであって電気駆動部の搭載性に問題を有しており、そもそも実現性が低いものである。一方、この種の動力出力装置を主に後輪を駆動して走行する車両に適用するに際しても、より広範な走行領域において動力の伝達効率を向上させる必要があり、この点で、従来の動力出力装置には、なお改善の余地がある。
【０００４】
そこで、本発明は、コンパクトで搭載性に優れ、主に後輪を駆動して走行する車両に好適であると共に、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上させることができる動力出力装置およびそれを備えたハイブリッド自動車の提供を主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による動力出力装置およびハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採っている。
【０００６】
本発明による動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
動力を入出力可能な第１電動機と、
動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１電動機の回転軸に接続される第１要素と前記第２電動機の回転軸に接続される第２要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第３要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された動力分配統合機構と、
前記動力分配統合機構の前記第１要素に接続される入力要素と前記駆動軸に接続される出力要素と固定可能要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された第１変速用差動回転機構と、該第１変速用差動回転機構の前記固定可能要素を回転不能に固定すると共に該固定可能要素を解放して回転可能にすることができる第１固定手段と、前記第１変速用差動回転機構の前記出力要素と前記固定可能要素との締結および該締結の解除を実行可能な第１締結手段と、前記動力分配統合機構の前記第２要素に接続される入力要素と前記駆動軸に接続される出力要素と固定可能要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された第２変速用差動回転機構と、該第２変速用差動回転機構の前記固定可能要素を回転不能に固定すると共に該固定可能要素を解放して回転可能にすることができる第２固定手段と、前記第２変速用差動回転機構の前記出力要素と前記固定可能要素との締結および該締結の解除を実行可能な第２締結手段とを含む変速伝達手段と、
を備えるものである。
【０００７】
この動力出力装置は、何れも３要素式の第１変速用差動回転機構および第２変速用差動回転機構を含む変速伝達手段を備えている。この変速伝達手段は、内燃機関、第１および第２電動機、動力分配統合機構の下流側にこれらと同軸に配置可能であると共に、例えば平行軸式の変速伝達手段に比べて軸方向および径方向の寸法を小さくすることができるものである。従って、この動力出力装置は、コンパクトで搭載性に優れて主に後輪を駆動して走行する車両に極めて好適なものとなる。そして、この変速伝達手段によれば、第１固定手段によって第１変速用差動回転機構の固定可能要素を回転不能に固定すると共に第２固定手段によって第２変速用差動回転機構の固定可能要素を解放して回転可能にすることにより、動力分配統合機構の第１要素を出力要素とすると共に当該第１要素に接続される第１電動機を電動機として機能させ、かつ反力要素となる第２要素に接続される第２電動機を発電機として機能させることが可能となる。同様に、第１締結手段により第１変速用差動回転機構の出力要素と固定可能要素とを締結すると共に第２固定手段により第２変速用差動回転機構の固定可能要素を解放して回転可能にすることにより、動力分配統合機構の第１要素を出力要素とすると共に当該第１要素に接続される第１電動機を電動機として機能させ、かつ反力要素となる第２要素に接続される第２電動機を発電機として機能させることが可能となる。また、この変速伝達手段によれば、第１固定手段によって第１変速用差動回転機構の固定可能要素を解放して回転可能にすると共に第２固定手段によって第２変速用差動回転機構の固定可能要素を回転不能に固定することにより、動力分配統合機構の第２要素を出力要素とすると共に当該第２要素に接続される第２電動機を電動機として機能させ、かつ反力要素となる第１要素に接続される第１電動機を発電機として機能させることが可能となる。従って、この動力出力装置では、第１および第２固定手段と第１締結手段とを適宜制御することにより、特に電動機として機能する第１または第２電動機の回転数が高まったときに、発電機として機能する第２または第１電動機の回転数が負の値にならないようにして、いわゆる動力循環の発生を抑制することができる。更に、この変速伝達手段によれば、第１および第２固定手段により第１および第２変速用差動回転機構の固定可能要素の双方を回転不能に固定することにより、内燃機関からの動力を固定変速比で機械的（直接）に駆動軸へと伝達することが可能となる。また、例えば第１締結手段により第１変速用差動回転機構の出力要素と固定可能要素とを締結すると共に第２固定手段により第２変速用差動回転機構の固定可能要素を回転不能に固定すれば、第１および第２変速用差動回転機構の固定可能要素の双方を回転不能に固定したときとは異なる固定変速比で内燃機関からの動力を変速比１で機械的（直接）に駆動軸へと伝達することが可能となる。そして、この状態で第２固定手段により第２変速用差動回転機構の固定可能要素を解放して回転可能にすれば、第１締結手段により第１変速用差動回転機構の各要素が実質的にロックされて一体に回転することから、動力分配統合機構の第１要素からの動力を駆動軸に直接伝達することができる。加えて、第１締結手段により第１変速用差動回転機構の出力要素と固定可能要素とを締結すると共に第２締結手段により第２変速用差動回転機構の出力要素と固定可能要素とを締結すれば、動力分配統合機構の各要素と第１および第２変速用遊星歯車機構の各要素とのすべてが一体となって回転することになる。これにより、第１および第２変速用差動回転機構の固定可能要素の双方を回転不能に固定したときや、第１締結手段により第１変速用差動回転機構の出力要素と固定可能要素とを締結すると共に第２固定手段により第２変速用差動回転機構の固定可能要素を回転不能に固定したときとは異なる固定変速比で、すなわち変速比１で内燃機関からの動力を機械的（直接）に駆動軸へと伝達することが可能となる。この結果、この動力出力装置によれば、より広範な運転領域において動力の伝達効率を良好に向上させることが可能となる。
【０００８】
また、上記動力出力装置は、前記動力分配統合機構の前記第１および第２要素の何れか一方を回転不能に固定可能な第３固定手段を更に備えてもよい。これにより、第１変速用差動回転機構および第２変速用差動回転機構の何れか一方の出力要素と固定可能要素とを締結したときに発電機として機能する第１または第２電動機と接続されている動力分配統合機構の第１または第２要素（反力要素）を回転不能に固定すれば、この状態に固有の固定変速比で内燃機関からの動力を機械的（直接）に駆動軸へと伝達することが可能となる。従って、かかる構成によれば、より一層広範な運転領域において動力の伝達効率を良好に向上させることが可能となる。
【０００９】
更に、前記変速伝達手段は、前記第１固定手段および前記第１締結手段として機能する単一の第１クラッチと、前記第２固定手段および前記第２締結手段として機能する単一の第２クラッチとを含むものであってもよい。これにより、変速伝達手段ひいては動力出力装置のコンパクト化および構成の単純化を図ることができる。
【００１０】
また、前記第１変速用差動回転機構は、前記動力分配統合機構の前記第１要素に接続されるサンギヤと、前記第１固定手段により回転不能に固定され得るリングギヤと、該サンギヤおよび該リングギヤの双方と噛合するピニオンギヤを保持すると共に前記駆動軸に接続されるキャリアとを有するシングルピニオン式遊星歯車機構であり、前記第２変速用差動回転機構は、前記動力分配統合機構の前記第２要素に接続されるサンギヤと、前記第２固定手段により回転不能に固定され得るリングギヤと、該サンギヤおよび該リングギヤの双方と噛合するピニオンギヤを保持すると共に前記第１変速用差動回転機構のキャリアおよび前記駆動軸に接続されるキャリアとを有するシングルピニオン式遊星歯車機構であってもよい。このように、第１および第２変速用差動回転機構としてシングルピニオン式遊星歯車機構を採用すれば、変速伝達手段ひいては動力出力装置の全体をよりコンパクトに構成することが可能となる。
【００１１】
更に、前記動力分配統合機構は、サンギヤと、リングギヤと、互いに噛合すると共に一方が前記サンギヤと他方が前記リングギヤと噛合する２つのピニオンギヤの組を保持するキャリアとを含むダブルピニオン式遊星歯車機構であり、前記第１要素は前記サンギヤおよび前記キャリアの何れか一方であると共に前記第２要素は前記サンギヤおよび前記キャリアの他方であり、前記第３要素は前記リングギヤであってもよい。このようなダブルピニオン式遊星歯車機構を動力分配統合機構として採用すれば、特に動力分配統合機構の軸方向長さをより小さくすることができるので、動力出力装置をより一層コンパクト化することが可能となる。
【００１２】
また、ダブルピニオン式遊星歯車機構である前記動力分配統合機構は、前記サンギヤの歯数を前記リングギヤの歯数で除した値である該動力分配統合機構のギヤ比をρとしたときに、ρ＜０．５となるように構成されてもよく、前記キャリアが減速手段を介して前記第１電動機または前記第２電動機と接続されてもよい。このような諸元の動力分配統合機構においては、キャリアに対する内燃機関からのトルクの分配比率が大きくなる。従って、キャリアと第１または第２電動機との間に減速手段を配置することにより、当該電動機の小型化とその動力損失の低減化を図ることが可能となる。
【００１３】
この場合、前記減速手段の減速比はρ／（１−ρ）近傍の値とされてもよい。これにより、第１および第２電動機の諸元を概ね同一のものとすることが可能となるので、動力出力装置の生産性を向上させると共に、コストの低減化を図ることができる。
【００１４】
更に、ダブルピニオン式遊星歯車機構である前記動力分配統合機構は、前記サンギヤの歯数を前記リングギヤの歯数で除した値である該動力分配統合機構のギヤ比をρとしたときに、ρ＞０．５となるように構成されてもよく、前記サンギヤが減速手段を介して前記第１電動機または前記第２電動機と接続されてもよい。このような諸元の動力分配統合機構においては、サンギヤに対する内燃機関からのトルクの分配比率が大きくなる。従って、サンギヤと第１または第２電動機との間に減速手段を配置することにより、当該電動機の小型化とその動力損失の低減化を図ることが可能となる。
【００１５】
この場合、前記減速手段の減速比は（１−ρ）／ρ近傍の値とされてもよい。これにより、第１および第２電動機の諸元を概ね同一のものとすることが可能となるので、動力出力装置の生産性を向上させると共に、コストの低減化を図ることができる。
【００１６】
本発明によるハイブリッド自動車は、上記何れかの動力出力装置を備え、前記駆動軸からの動力により駆動される駆動輪を含むものである。このハイブリッド自動車に搭載される動力出力装置は、コンパクトで主に後輪を駆動するのに好適であると共により広範な運転領域において動力の伝達効率を向上可能なものであるから、このハイブリッド自動車では、燃費と走行性能とを良好に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】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明の一実施例に係る動力伝達装置としての変速機６０を備えたハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０は、例えば後輪駆動車両として構成されており、車両前部に配置されるエンジン２２と、エンジン２２のクランクシャフト（機関軸）２６に接続された動力分配統合機構４０と、動力分配統合機構４０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、このモータＭＧ１と同軸に配置されると共に減速ギヤ機構５０を介して動力分配統合機構４０に接続された発電可能なモータＭＧ２と、動力分配統合機構４０からの動力を変速して駆動軸６９に伝達可能な変速機６０と、ハイブリッド自動車２０の全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０等とを備えるものである。
【００１９】
エンジン２２は、ガソリンや軽油といった炭化水素系燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４による燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、例えばクランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサといったエンジン２２に対して設けられて当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。
【００２０】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な同一諸元の同期発電電動機であり、インバータ３１，３２を介して二次電池であるバッテリ３５と電力のやり取りを行なう。インバータ３１，３２とバッテリ３５とを接続する電力ライン３９は、各インバータ３１，３２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ３５は、モータＭＧ１，ＭＧ２の何れかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになり、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何れもモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）３０により駆動制御される。モータＥＣＵ３０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ３３，３４からの信号や、図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流等が入力されており、モータＥＣＵ３０からは、インバータ３１，３２へのスイッチング制御信号等が出力される。また、モータＥＣＵ３０は、回転位置検出センサ３３，３４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。更に、モータＥＣＵ３０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。
【００２１】
バッテリ３５は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）３６によって管理されている。バッテリＥＣＵ３６には、バッテリ３５を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ３５の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ３５の出力端子に接続された電力ライン３９に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ３５に取り付けられた温度センサ３７からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力されている。また、バッテリＥＣＵ３６は、必要に応じてバッテリ３５の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。そして、実施例のバッテリＥＣＵ３６は、バッテリ３５を管理するために、電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量ＳＯＣを算出したり、当該残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ３５の充放電要求パワーＰｂ＊を算出したり、残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ３５の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ３５の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出したりする。なお、バッテリ３５の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共に、バッテリ３５の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定可能である。
【００２２】
動力分配統合機構４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２、減速ギヤ機構５０、変速機６０と共に図示しないトランスミッションケース（ケーシング）に収容され、エンジン２２から所定距離を隔ててクランクシャフト２６と同軸に配置される。実施例の動力分配統合機構４０は、外歯歯車のサンギヤ４１と、このサンギヤ４１と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ４２と、互いに噛合すると共に一方がサンギヤ４１と他方がリングギヤ４２と噛合する２つのピニオンギヤ４３および４４の組を自転かつ公転自在に少なくとも１組保持するキャリア４５とを有するダブルピニオン式遊星歯車機構であり、サンギヤ４１（第２要素）とリングギヤ４２（第３要素）とキャリア４５（第１要素）とは互いに差動回転可能である。また、実施例において、動力分配統合機構４０は、そのギヤ比ρ（サンギヤ４１の歯数をリングギヤ４２の歯数で除した値）がρ＜０．５となるように構成されている。かかる動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１には、当該サンギヤ４１からエンジン２２とは反対側（車両後方）に延びる中空のサンギヤ軸４１ａおよび中空の第１モータ軸４６を介して第２電動機としてのモータＭＧ１（中空のロータ）が接続されている。また、第１要素であるキャリア４５には、動力分配統合機構４０とエンジン２２との間に配置される減速ギヤ機構５０および当該減速ギヤ機構５０（サンギヤ５１）からエンジン２２に向けて延びる中空の第２モータ軸５５を介して第１電動機としてのモータＭＧ２（中空のロータ）が接続されている。更に、第３要素であるリングギヤ４２には、第２モータ軸５５およびモータＭＧ２を通って延びるリングギヤ軸４２ａおよびダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。
【００２３】
また、図１に示すように、サンギヤ軸４１ａと第１モータ軸４６との間には、両者の接続（駆動源要素接続）および当該接続の解除を実行するクラッチＣ０（接続断接手段）が設けられている。実施例において、クラッチＣ０は、例えばサンギヤ軸４１ａに固定された係合部と第１モータ軸４６に固定された係合部との双方と係合可能であると共に電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ９０によりサンギヤ軸４１ａや第１モータ軸４６等の軸方向に進退移動させられる可動係合部材を含むドグクラッチとして構成されている。クラッチＣ０によりサンギヤ軸４１ａと第１モータ軸４６との接続を解除した際には、第２電動機としてのモータＭＧ１と動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１との接続が解除されることになり、動力分配統合機構４０の機能によりエンジン２２を実質的にモータＭＧ１，ＭＧ２や変速機６０から切り離すことが可能となる。そして、このように動力分配統合機構４０のサンギヤ４１にクラッチＣ０を介して連結され得る第１モータ軸４６は、モータＭＧ１からエンジン２２とは反対側（車両後方）に更に延出され、変速機６０に接続される。また、動力分配統合機構４０のキャリア４５からは、中空のサンギヤ軸４１ａや第１モータ軸４６を通してエンジン２２とは反対側（車両後方）にキャリア軸（連結軸）４５ａが延出されており、このキャリア軸４５ａも変速機６０に接続される。これにより、実施例において、動力分配統合機構４０は互いに同軸に配置されたモータＭＧ１およびモータＭＧ２の間に両モータＭＧ１，ＭＧ２と同軸に配置され、エンジン２２はモータＭＧ２に同軸に並設されると共に動力分配統合機構４０を挟んで変速機６０と対向することになる。すなわち、実施例では、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２、動力分配統合機構４０および変速機６０という動力出力装置の構成要素が、車両前方から、エンジン２２、モータＭＧ２、（減速ギヤ機構５０）、動力分配統合機構４０、モータＭＧ１、変速機６０という順番で配置されることになる。これにより、動力出力装置をコンパクトで搭載性に優れて主に後輪を駆動して走行するハイブリッド自動車２０に好適なものとすることができる。
【００２４】
減速ギヤ機構５０は、外歯歯車のサンギヤ５１と、このサンギヤ５１と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ５２と、サンギヤ５１およびリングギヤ５２の双方と噛合する複数のピニオンギヤ５３と、複数のピニオンギヤ５３を自転かつ公転自在に保持するキャリア５４とを備えるシングルピニオン式遊星歯車機構である。この減速ギヤ機構５０のサンギヤ５１は、上述の第２モータ軸５５を介してモータＭＧ２のロータに接続されている。また、減速ギヤ機構５０のリングギヤ５２は、動力分配統合機構４０のキャリア４５に固定され、これにより減速ギヤ機構５０は動力分配統合機構４０と実質的に一体化される。そして、減速ギヤ機構５０のキャリア５４は、トランスミッションケースに対して固定されている。従って、減速ギヤ機構５０の作用により、モータＭＧ２からの動力が減速されて動力分配統合機構４０のキャリア４５に入力されると共に、キャリア４５からの動力が増速されてモータＭＧ２に入力されることになる。そして、上述のように、ギヤ比ρが値０．５未満のダブルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構４０を採用した場合、キャリア４５に対するエンジン２２からのトルクの分配比率が大きくなる。従って、動力分配統合機構４０のキャリア４５とモータＭＧ２との間に減速ギヤ機構５０を配置することにより、モータＭＧ２の小型化とその動力損失の低減化を図ることが可能となる。また、実施例のように、減速ギヤ機構５０をモータＭＧ２と動力分配統合機構４０との間に配置して動力分配統合機構４０と一体化させれば、動力出力装置をより一層コンパクト化することができる。更に、実施例において、減速ギヤ機構５０は、その減速比（サンギヤ５１の歯数／リングギヤ５２の歯数）が動力分配統合機構４０のギヤ比をρとしたときに、ρ／（１−ρ）近傍の値となるように構成されている。これにより、モータＭＧ１およびＭＧ２の諸元を同一のものとすることが可能となるので、ハイブリッド自動車２０や動力出力装置の生産性を向上させると共にコストの低減化を図ることができる。
【００２５】
変速機６０は、複数段階に変速状態（変速比）を設定可能な遊星歯車式自動変速機として構成されており、動力分配統合機構４０の第１要素であるキャリア４５にキャリア軸４５ａを介して接続される第１変速用遊星歯車機構（第１変速用差動回転機構）ＰＧ１、動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１にクラッチＣ０を介して接続され得る第１モータ軸４６に接続される第２変速用遊星歯車機構（第２変速用差動回転機構）ＰＧ２、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１に対して設けられたブレーキクラッチＢＣ１（第１固定手段および第１締結手段）、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２に対して設けられたブレーキクラッチＢＣ２（第２固定手段および第２締結手段）、およびブレーキＢ３（第３固定手段）等を含む。これら第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２、ブレーキクラッチＢＣ１，ＢＣ２およびブレーキＢ３を構成する各要素は、何れも変速機６０のトランスミッションケースの内部に収容される。
【００２６】
図１および図２に示すように、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１は、キャリア軸４５ａに接続されたサンギヤ６１と、このサンギヤ６１と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ６２と、サンギヤ６１およびリングギヤ６２の双方と噛合するピニオンギヤ６３を複数保持すると共に駆動軸６９に接続されたキャリア６４とを有するシングルピニオン式遊星歯車機構であり、サンギヤ６１（入力要素）とリングギヤ６２（固定可能要素）とキャリア６４（出力要素）とが互いに差動回転できるように構成されている。また、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２は、第１モータ軸４６に接続されたサンギヤ６５（入力要素）と、このサンギヤ６５と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ６６（固定可能要素）と、サンギヤ６１およびリングギヤ６２の双方と噛合するピニオンギヤ６７を複数保持する第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１と共通のキャリア６４（出力要素）とを有するシングルピニオン式遊星歯車機構であり、サンギヤ６５とリングギヤ６６とキャリア６４とが互いに差動回転できるように構成されている。実施例では、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２が第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１に対して同軸かつそれよりも車両前方に位置するように並設され、キャリア軸４５ａは第１モータ軸４６を貫通するように配置される。そして、第１モータ軸４６から突出したキャリア軸４５ａの先端に第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤ６１が固定される。
【００２７】
ブレーキクラッチＢＣ１は、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２の外周に設けられた係合部６２ａと常時係合すると共にトランスミッションケースに固定された係止部６８ａおよびキャリア６４の外周に形成された係合部６４ａのそれぞれと係合可能な可動係合部材ＥＭ１と、この可動係合部材ＥＭ１をキャリア軸４５ａ等の軸方向に進退移動させる電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ９１とを含むドグクラッチとして構成されている。このブレーキクラッチＢＣ１は、図２に示すように、可動係合部材ＥＭ１の位置であるクラッチポジションを「Ｒポジション」、「Ｍポジション」および「Ｌポジション」に選択的に切り替え可能である。ブレーキクラッチＢＣ１のクラッチポジションがＲポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ１はリングギヤ６２の係合部６２ａとトランスミッションケースに固定された係止部６８ａとの双方と係合し、これにより、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１の固定可能要素であるリングギヤ６２をトランスミッションケースに対して回転不能に固定することが可能となる。また、ブレーキクラッチＢＣ１のクラッチポジションがＭポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ１はリングギヤ６２の係合部６２ａのみと係合することになり、これにより、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２を解放して回転可能にすることができる。更に、ブレーキクラッチＢＣ１のクラッチポジションがＬポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ１はリングギヤ６２の係合部６２ａとキャリア６４の係合部６４ａとの双方と係合し、これにより、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１の固定可能要素であるリングギヤ６２と出力要素であるキャリア６４とを締結することが可能となる。
【００２８】
ブレーキクラッチＢＣ２は、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６の外周に形成された係合部６６ｂと常時係合すると共にトランスミッションケースに固定された係止部６８ｂおよびキャリア６４の外周に形成された係合部６４ａのそれぞれと係合可能な可動係合部材ＥＭ２と、この可動係合部材ＥＭ２を第１モータ軸４６等の軸方向に進退移動させる電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ９２とを含むドグクラッチとして構成されている。このブレーキクラッチＢＣ２も、図２に示すように、可動係合部材ＥＭ２の位置であるクラッチポジションを「Ｒポジション」、「Ｍポジション」および「Ｌポジション」に選択的に切り替え可能である。ブレーキクラッチＢＣ２のクラッチポジションがＬポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ２はリングギヤ６６の係合部６６ｂとトランスミッションケースに固定された係止部６８ｂとの双方と係合し、これにより、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２の固定可能要素であるリングギヤ６６をトランスミッションケースに対して回転不能に固定することが可能となる。また、ブレーキクラッチＢＣ２のクラッチポジションがＭポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ２はリングギヤ６６の係合部６６ｂのみと係合することになり、これにより、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６を解放して回転可能にすることができる。更に、ブレーキクラッチＢＣ２のクラッチポジションがＲポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ２は、リングギヤ６６の係合部６６ｂとキャリア６４の係合部６４ａとの双方と係合し、これにより、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２の固定可能要素であるリングギヤ６６と出力要素であるキャリア６４とを締結することが可能となる。
【００２９】
ブレーキＢ３は、第１モータ軸４６の端部（図中右端）に設けられた係合部４６ｃと常時係合すると共にトランスミッションケースに固定された係止部６８ｃと係合可能な可動係合部材ＥＭ３と、この可動係合部材ＥＭ３を第１モータ軸４６等の軸方向に進退移動させる電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ９３とを含むドグクラッチとして構成されている。このブレーキＢ３をオンすれば、可動係合部材ＥＭ２が第１モータ軸４６の係合部４６ｃとトランスミッションケースに固定された係止部６８ｃとの双方と係合し、これにより、第１モータ軸４６すなわちクラッチＣ０が繋がれていれば動力分配統合機構４０のサンギヤ４１をトランスミッションケースに対して回転不能に固定することが可能となる。
【００３０】
そして、変速機６０のキャリア６４から駆動軸６９に伝達された動力は、デファレンシャルギヤＤＦを介して最終的に駆動輪としての後輪ＲＷａ，ＲＷｂに出力されることになる。上述のように構成される変速機６０は、例えば平行軸式の変速機に比べて軸方向および径方向の寸法を大幅に小さくすることが可能なものである。また、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２は、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２、減速ギヤ機構５０および動力分配統合機構４０の下流側にこれらと同軸に配置可能であるから、変速機６０を用いれば、軸受を簡素化すると共に軸受の数を減らすことができる。なお、実施例において、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のギヤ比（サンギヤ６５の歯数／リングギヤ６６の歯数）は第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のギヤ比（サンギヤ６１の歯数／リングギヤ６２の歯数）ρ１よりも多少大きく設定されているが（図３参照）、第１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ１およびＰＧ２のギヤ比ρ１，ρ２は任意の値に定めることができる。
【００３１】
そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等とを備える。ハイブリッドＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）８０からのイグニッション信号、シフトレバー８１の操作位置であるシフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８７からの車速Ｖが入力ポートを介して入力される。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ３０、バッテリＥＣＵ３６と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ３０、バッテリＥＣＵ３６と各種制御信号やデータのやり取りを行なっている。また、クラッチＣ０や変速機６０のブレーキクラッチＢＣ１，ＢＣ２およびブレーキＢ３のアクチュエータ９０〜９３もハイブリッドＥＣＵ７０により制御される。
【００３２】
次に、図３から図１３を参照しながら、上記ハイブリッド自動車２０の動作の概要について説明する。なお、ハイブリッド自動車２０が図３から図９に示す状態で走行する際には、アクセルペダル８３の踏み込み量や車速Ｖに基づくハイブリッドＥＣＵ７０の統括的な制御のもと、エンジンＥＣＵ２４によりエンジン２２が、モータＥＣＵ３０によりモータＭＧ１，ＭＧ２が制御され、アクチュエータ９０〜９３（クラッチＣ０、変速機６０のブレーキクラッチＢＣ１，ＢＣ２およびブレーキＢ３）はハイブリッドＥＣＵ７０により直接制御される。また、図３から図９において、Ｓ軸は動力分配統合機構４０のサンギヤ４１の回転数（モータＭＧ１すなわち第１モータ軸４６の回転数Ｎｍ１）を、Ｒ軸は動力分配統合機構４０のリングギヤ４２の回転数（エンジン２２の回転数Ｎｅ）を、Ｃ軸は動力分配統合機構４０のキャリア４５（キャリア軸４５ａおよび減速ギヤ機構５０のリングギヤ５２）の回転数を、５４軸は減速ギヤ機構５０のキャリア５４の回転数を、５１軸は減速ギヤ機構５０のサンギヤ５１の回転数（モータＭＧ２すなわち第２モータ軸５５の回転数Ｎｍ２）をそれぞれ示す。更に、６１，６５軸は変速機６０の第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤ６１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤ６５の回転数を、６４軸は変速機６０のキャリア６４（駆動軸６９）の回転数を、６２軸は第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２の回転数を、６６軸は第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６の回転数をそれぞれ示す。
【００３３】
上述のハイブリッド自動車２０では、クラッチＣ０の係合とエンジン２２の運転とを伴う走行時に、ブレーキクラッチＢＣ１のクラッチポジションをＲポジションに設定して第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すると共にブレーキクラッチＢＣ２のクラッチポジションをＭポジションに設定して第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６を解放して回転可能にすれば、変速機６０が図３に示す第１変速状態（１速）に設定される。かかる第１変速状態のもとでは、キャリア軸４５ａ（キャリア４５）からの動力を第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のギヤ比ρ１に基づく変速比（＝ρ１／（１＋ρ１））で変速して駆動軸６９に伝達することができる。また、図３の第１変速状態のもと、それまで負の値を示していた第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６の回転数が値０に概ね一致すれば、図４に示すように、ブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２を回転不能に固定したまま、ブレーキクラッチＢＣ２のクラッチポジションをＬポジションに設定して第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２の固定可能要素であるリングギヤ６６を回転不能に固定することが可能となる。以下、このようにブレーキクラッチＢＣ１およびＢＣ２を用いて第１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ１およびＰＧ２のリングギヤ６２および６６の双方を回転不能に固定するようなモードを「同時係合モード」といい、特に、図４に示す状態を「１−２速同時係合状態」という。かかる１−２速同時係合状態のもとで、モータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令を値０に設定すれば、モータＭＧ１およびＭＧ２は、力行および回生の何れをも実行せずに空転し、エンジン２２からの動力（トルク）を電気エネルギへの変換を伴うことなく第１固定変速比γ１（＝（１−ρ）・ρ１／（１＋ρ１）＋ρ・ρ２／（１＋ρ２））で機械的（直接）に駆動軸６９へと伝達することができる。そして、図４の１−２速同時係合状態のもとでブレーキクラッチＢＣ２により第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６を回転不能に固定したまま、ブレーキクラッチＢＣ１のクラッチポジションをＭポジションに設定して第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２を回転可能にすれば、変速機６０は、図５に示すように、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２による動力の伝達のみが可能とされる第２変速状態（２速）に設定される。かかる第２変速状態のもとでは、第１モータ軸４６（サンギヤ４１）からの動力を第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のギヤ比ρ２に基づく変速比（＝ρ２／（１＋ρ２））で変速して駆動軸６９に伝達することができる。
【００３４】
更に、図５の第２変速状態のもとで、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１を構成するサンギヤ６１、リングギヤ６２およびキャリア６４の回転数が互いに概ね一致し、これらの要素が実質的に一体となって回転するようになれば、図６に示すように、ブレーキクラッチＢＣ１のクラッチポジションをＬポジションに設定して第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２とキャリア６４とを締結することが可能となる。以下、このようにブレーキクラッチＢＣ２により第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６を回転不能に固定したままブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２とキャリア６４とを締結するようなモードも「同時係合モード」といい、特に、図６に示す状態を「２−３速同時係合状態」という。かかる２−３速同時係合状態のもとで、モータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令を値０に設定すれば、モータＭＧ１およびＭＧ２は、力行および回生の何れをも実行せずに空転し、エンジン２２からの動力（トルク）を電気エネルギへの変換を伴うことなく第２固定変速比γ２（＝１−ρ＋ρ・ρ２／（１＋ρ２））で機械的（直接）に駆動軸６９へと伝達することができる。そして、図６の２−３速同時係合状態のもとで、ブレーキクラッチＢＣ２のクラッチポジションをＭポジションに設定して第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６を回転可能にすれば、変速機６０が図７に示す第３変速状態（３速）に設定される。かかる第３変速状態のもとでは、ブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤ６１、リングギヤ６２およびキャリア６４が実質的にロックされて一体に回転することから、図７に示すように、動力分配統合機構４０のキャリア４５からの動力がキャリア軸４５ａや各要素が一体に回転する第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１等を介して駆動軸６９に変速比１で直接伝達されることになる。そして、第３変速状態のもとでは、モータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン２２の回転数と出力要素であるキャリア４５に直結された駆動軸６９の回転数との比を無段階かつ連続的に変化させることができる。
【００３５】
また、図７の第３変速状態のもとで、動力分配統合機構４０のサンギヤ４１（モータＭＧ１）とリングギヤ４２（エンジン２２）とキャリア４５のすべての回転数が概ね一致すれば、図８に示すように、ブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１の固定可能要素であるリングギヤ６２と出力要素であるキャリア６４を締結したままブレーキクラッチＢＣ２により第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２の固定可能要素であるリングギヤ６６と出力要素であるキャリア６４とを締結することが可能となる。以下、このように、ブレーキクラッチＢＣ１およびＢＣ２を用いて第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２とキャリア６４とを締結すると共に第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６とキャリア６４とを締結するようなモードも「同時係合モード」といい、特に、図８に示す状態を「等回転伝達状態」という。かかる等回転伝達状態のもとでは、図８に示すように、動力分配統合機構４０のサンギヤ４１、リングギヤ４２（エンジン２２）およびキャリア４５と、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤ６１，リングギヤ６２と、第２変速用遊星歯車機構ＰＧのサンギヤ６５，リングギヤ６６と、両者に共通のキャリア６４とのすべてが一体となって回転することになる。従って、等回転伝達状態のもとでは、エンジン２２からの動力を第３固定変速比γ３（＝１）で機械的（直接）に駆動軸６９へと伝達することが可能となる。更に、図７の第３変速状態のもとで、モータＭＧ１、第１モータ軸４６、サンギヤ４１および第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤ６１の回転数が値０に近づくと、図９に示すように、ブレーキＢ３をオンして係止部６８ｃ、係合部４６ｃおよび第１モータ軸４６を介して動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１を回転不能に固定することが可能となる。以下、このようにブレーキクラッチＢＣ１によりリングギヤ６２とキャリア６４とを締結して変速機６０の第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１を実質的にロックしたままブレーキＢ３により第１モータ軸４６（モータＭＧ１）を回転不能に固定するモードも「同時係合モード」といい、特に、図９に示す状態を「３速ＯＤ（オーバードライブ）状態」という。かかる３速ＯＤ状態のもとで、モータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令を値０に設定すれば、モータＭＧ１およびＭＧ２は、力行および回生の何れをも実行せずに空転し、エンジン２２からの動力（トルク）を電気エネルギへの変換を伴うことなく値１未満の第４固定変速比γ４（＝１／（１−ρ））で変速（増速）した上で駆動軸６９へと直接伝達することができる。なお、変速機６０の変速比をシフトダウン方向に変化させる場合には、基本的に上記説明と逆の手順を実行すればよい。
【００３６】
上述のようにエンジン２２の運転を伴いながらハイブリッド自動車２０を走行させる際に変速機６０が第１または第３変速状態に設定されると、動力分配統合機構４０のキャリア４５が出力要素となって当該キャリア４５に接続されたモータＭＧ２が電動機として機能し、かつ反力要素となるサンギヤ４１に接続されたモータＭＧ１が発電機として機能するようにモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御することが可能となる。この際、動力分配統合機構４０は、リングギヤ４２を介して入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ４１側とキャリア４５側とにそのギヤ比ρに応じて分配すると共に、エンジン２２からの動力と電動機として機能するモータＭＧ２からの動力とを統合してキャリア４５側に出力する。以下、モータＭＧ１が発電機として機能すると共にモータＭＧ２が電動機として機能するモードを「第１トルク変換モード」という。かかる第１トルク変換モードのもとでは、エンジン２２からの動力が動力分配統合機構４０とモータＭＧ１およびＭＧ２とによってトルク変換されてキャリア４５に出力され、モータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン２２の回転数Ｎｅと出力要素であるキャリア４５の回転数との比を無段階かつ連続的に変化させることができる。図１０に第１トルク変換モードにおける動力分配統合機構４０の各要素における回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す。図１０においてＳ軸、Ｒ軸、Ｃ軸は、図３から図９と同様のものを示すと共に、５４軸は減速ギヤ機構５０のキャリア５４の回転数を、５１軸は減速ギヤ機構５０のサンギヤ５１の回転数（モータＭＧ２すなわち第２モータ軸５５の回転数Ｎｍ２）をそれぞれ示し、ρは動力分配統合機構４０のギヤ比（サンギヤ４１の歯数／リングギヤ４２の歯数）を、ρｒは減速ギヤ機構５０の減速比（サンギヤ５１の歯数／リングギヤ５２の歯数）を、各軸上の太線矢印は対応する要素に作用するトルクをそれぞれ示す。更に、図１０において、Ｓ軸、Ｒ軸、Ｃ軸および５１軸における回転数は０軸（水平軸）よりも上側で正の値となると共に下側で負の値となるものとする。更に、図１０において、太線矢印は、各要素に作用するトルクを示し、矢印が図中上向きである場合にはトルクの値が正であり、矢印が図中下向きである場合にはトルクの値が負であるものとする（図３から図９、図１１および図１２も同様）。
【００３７】
また、エンジン２２の運転を伴いながらハイブリッド自動車２０を走行させる際に変速機６０が第２変速状態に設定されると、動力分配統合機構４０のサンギヤ４１が出力要素となって当該サンギヤ４１に接続されたモータＭＧ１が電動機として機能し、かつ反力要素となるキャリア４５に接続されたモータＭＧ２が発電機として機能するようにモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御することが可能となる。この際、動力分配統合機構４０は、リングギヤ４２を介して入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ４１側とキャリア４５側とにそのギヤ比ρに応じて分配すると共に、エンジン２２からの動力と電動機として機能するモータＭＧ１からの動力とを統合してサンギヤ４１側に出力する。以下、モータＭＧ２が発電機として機能すると共にモータＭＧ１が電動機として機能するモードを「第２トルク変換モード」という。かかる第２トルク変換モードのもとでは、エンジン２２からの動力が動力分配統合機構４０とモータＭＧ１およびＭＧ２とによってトルク変換されてサンギヤ４１に出力され、モータＭＧ２の回転数を制御することにより、エンジン２２の回転数Ｎｅと出力要素であるサンギヤ４１の回転数との比を無段階かつ連続的に変化させることができる。図１１に第２トルク変換モードにおける動力分配統合機構４０の各要素における回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す。
【００３８】
このように、実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０の変速状態（変速比）の変更に伴って第１トルク変換モードと第２トルク変換モードとが交互に切り替えられるので、特に電動機として機能するモータＭＧ２またはＭＧ１の回転数Ｎｍ２またはＮｍ１が高まったときに、発電機として機能するモータＭＧ１またはＭＧ２の回転数Ｎｍ１またはＮｍ２が負の値にならないようにすることができる。従って、ハイブリッド自動車２０では、第１トルク変換モードのもとでモータＭＧ１の回転数が負になることに伴いキャリア軸４５ａに出力される動力の一部を用いてモータＭＧ２が発電すると共にモータＭＧ２により発電された電力をモータＭＧ１が消費して動力を出力するという動力循環や、第２トルク変換モードのもとでモータＭＧ２の回転数が負になることに伴い第１モータ軸４６に出力される動力の一部を用いてモータＭＧ１が発電すると共にモータＭＧ１により発電された電力をモータＭＧ２が消費して動力を出力するという動力循環の発生を抑制することが可能となり、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上させることができる。また、このような動力循環の抑制に伴いモータＭＧ１，ＭＧ２の最高回転数を抑えることができるので、それによりモータＭＧ１，ＭＧ２を小型化することも可能となる。更に、ハイブリッド自動車２０では、上述の１−２速同時係合状態、２−３速同時係合状態、等回転伝達状態、および３速ＯＤ状態のそれぞれに固有の第１〜第４固定変速比γ１〜γ４でエンジン２２からの動力を機械的（直接）に駆動軸６９へと伝達することができるので、電気エネルギへの変換を伴うことなくエンジン２２から駆動軸６９に動力を機械的に出力する機会を増やして、より広範な運転領域において動力の伝達効率をより一層向上させることができる。一般に、エンジンと２体の電動機と遊星歯車機構のような差動回転機構とを用いた動力出力装置では、エンジンと駆動軸との間の減速比が比較的大きいときにエンジンの動力が電気エネルギにより多く変換されるので動力の伝達効率が悪化すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２の発熱を招く傾向にあることから、上述の同時係合モードは、特にエンジン２２と駆動軸との間の減速比が比較的大きい場合に有利なものとなる。
【００３９】
続いて、図１２等を参照しながら、エンジン２２を停止させた状態でバッテリ３５からの電力を用いてモータＭＧ１やモータＭＧ２に動力を出力させ、それによりハイブリッド自動車２０を走行させるモータ走行モードの概要について説明する。実施例のハイブリッド自動車２０において、モータ走行モードは、クラッチ係合１モータ走行モードと、クラッチ解放１モータ走行モードと、２モータ走行モードとに大別される。クラッチ係合１モータ走行モードを実行する際には、クラッチＣ０を繋いだ上で、変速機６０を第１変速状態または第３変速状態に設定してモータＭＧ２のみに動力を出力させるか、変速機６０の第２変速状態に設定してモータＭＧ１のみ動力を出力させる。クラッチ係合１モータ走行モードのもとでは、クラッチＣ０により動力分配統合機構４０のサンギヤ４１と第１モータ軸４６とが接続されることから、動力を出力していないモータＭＧ１またはＭＧ２は、動力を出力しているモータＭＧ２またはＭＧ１に連れ回されて空転する（図１２における破線参照）。また、クラッチ解放１モータ走行モードを実行する際には、クラッチＣ０を解放状態とした上で、変速機６０を第１変速状態、第３変速状態および３速ＯＤ状態の何れかに設定してモータＭＧ２のみに動力を出力させるか、変速機６０の第２変速状態に設定してモータＭＧ１のみ動力を出力させる。クラッチ解放１モータ走行モードのもとでは、図１２において一点鎖線および二点鎖線で示すように、クラッチＣ０が解放状態とされてサンギヤ４１と第１モータ軸４６との接続が解除されることから動力分配統合機構４０の機能により停止されたエンジン２２のクランクシャフト２６の連れ回しが回避されると共にモータＭＧ１またはＭＧ２の連れ回しが回避され、それにより動力の伝達効率の低下を抑制することができる。更に、２モータ走行モードを実行する際には、クラッチＣ０を解放状態とすると共にブレーキクラッチＢＣ１およびＢＣ２を用いて変速機６０を上述の１−２速同時係合状態、２−３速同時係合状態および等回転伝達状態の何れかに設定した上でモータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方を駆動制御する。これにより、エンジン２２の連れ回しを回避しながらモータＭＧ１およびＭＧ２の双方から動力を出力させ、モータ走行モードのもとで大きな動力を駆動軸６９に伝達することが可能となるので、いわゆる坂道発進を良好に実行したり、モータ走行時におけるトーイング性能等を良好に確保したりすることができる。
【００４０】
そして、実施例のハイブリッド自動車２０では、クラッチ解放１モータ走行モードが選択されているときには、動力が効率よく駆動軸６９に伝達されるように変速機６０の変速状態（変速比）を容易に変更することができる。例えば、クラッチＣ０を解放状態とした上でブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２をトランスミッションケースに固定して変速機６０を第１変速状態に設定すると共にモータＭＧ２のみに動力を出力させているときに変速機６０の変速比をシフトアップ側に変更する場合には、モータＭＧ１を駆動制御して第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６の回転数を値０に近づける。次いで、ブレーキクラッチＢＣ２により第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６を動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１に接続すれば、上述の１−２速同時係合状態へと移行することができる。その後、ブレーキクラッチＢＣ１のクラッチポジションをＭポジションに設定して第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２を回転可能にすると共にモータＭＧ１のみに動力を出力させれば、変速機６０を第２変速状態に設定してその変速比をシフトアップ側（２速）に変更することができる。また、クラッチＣ０を解放状態とした上で変速機６０を第２変速状態に設定すると共にモータＭＧ１のみに動力を出力させているときに変速機６０の変速比をシフトアップ側に変更する場合には、モータＭＧ２を駆動制御して第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２の回転数をキャリア６４（駆動軸６９）の回転数と同期させる。次いで、ブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２とキャリア６４とを締結すれば、上述の２−３速同時係合状態へと移行することができる。その後、ブレーキクラッチＢＣ２のクラッチポジションをＭポジションに設定して第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６を回転可能にすると共にモータＭＧ２のみに動力を出力させれば、変速機６０を第３変速状態に設定してその変速比をシフトアップ側（３速）に変更することができる。なお、クラッチ解放１モータ走行モードのもとで第３変速状態から３速ＯＤ状態へのシフトアップも同様にして実行することができる。この結果、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ走行モードのもとでも、変速機６０を用いてキャリア軸４５ａや第１モータ軸４６の回転数を変速してトルクを増幅等することができるので、モータＭＧ１，ＭＧ２に要求される最大トルクを低下させることが可能となり、モータＭＧ１，ＭＧ２の小型化を図ることができる。また、このようなモータ走行中における変速機６０の変速比の変更に際しても、一旦変速機６０の同時係合状態すなわち２モータ走行モードが実行されることから、変速比の変更時におけるいわゆるトルク抜けを生じることはなく、変速比の変更を極めてスムースかつショック無く実行することが可能となる。
【００４１】
なお、モータ走行モードのもとで変速機６０の変速比をシフトダウン方向に変化させる場合には、基本的に上記説明と逆の手順を実行すればよい。また、クラッチ係合１モータ走行モードのもとで要求駆動力が高まったり、バッテリ３５の残容量ＳＯＣが低下したりしたような場合には、変速機６０の変速比に応じて動力を出力しないことになるモータＭＧ１またはＭＧ２によるエンジン２２のクランキングを実行し、それによりエンジン２２を始動させる。更に、クラッチ解放１モータ走行モードのもとで要求駆動力が高まったり、バッテリ３５の残容量ＳＯＣが低下したりしたような場合には、それまで動力を出力していなかったモータＭＧ１またはＭＧ２を駆動制御してその回転数Ｎｍ１またはＮｍ２を動力分配統合機構４０のサンギヤ４１またはキャリア４５の回転数と同期させた上でクラッチＣ０を繋ぎ、当該モータＭＧ１またはＭＧ２によるエンジン２２のモータリングを実行してエンジン２２を始動させればよい。これにより、駆動軸６９に動力を滑らかに伝達しながら、エンジン２２を始動させることが可能となる。そして、２モータ走行モードのもとでエンジン２２を始動させる場合には、まず変速機６０の目標変速比等に応じて継続して動力を出力させる一方のモータＭＧ１またはＭＧ２を選択した上で、継続して動力を出力させない他方のモータＭＧ２またはＭＧ１による動力を上記一方のモータＭＧ１またはＭＧ２に出力させる動力移換処理を実行する。そして、動力移換処理の完了後にブレーキクラッチＢＣ２またはＢＣ１のクラッチポジションをＭポジションに設定することにより継続して動力を出力させない他方のモータＭＧ２またはＭＧ１を変速機６０から切り離した上で、当該他方のモータＭＧ２またはＭＧ１を駆動制御してその回転数Ｎｍ２またはＮｍ１を動力分配統合機構４０のキャリア４５またはサンギヤ４１の回転数と同期させた上でクラッチＣ０を繋ぎ、当該モータＭＧ２またはＭＧ１によるエンジン２２のモータリングを実行してエンジン２２を始動させればよい。これにより、駆動軸６９に動力を滑らかに伝達しながら、エンジン２２を始動させることが可能となる。なお、ハイブリッド自動車２０の走行時におけるブレーキクラッチＢＣ１，ＢＣ２、ブレーキＢ３およびクラッチＣ０のクラッチポジション等の設定状態を図１３に示す。
【００４２】
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０は、何れも３要素式の第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２を含む変速機６０を備えている。かかる変速機６０は、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２および動力分配統合機構４０の下流側（車両後方側）にこれらと同軸に配置可能であると共に、例えば平行軸式の変速機に比べて軸方向および径方向の寸法を大幅に小さくすることができるものである。従って、上述のエンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２、動力分配統合機構４０および変速機６０を備えた動力出力装置は、コンパクトで搭載性に優れて主に後輪を駆動して走行するハイブリッド自動車２０車両に極めて好適なものとなる。
【００４３】
そして、実施例の変速機６０によれば、ブレーキクラッチＢＣ１（第１固定手段）によって第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１の固定可能要素であるリングギヤ６２を回転不能に固定すると共にブレーキクラッチＢＣ２（第２固定手段）によって第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２の固定可能要素であるリングギヤを解放して回転可能にすることにより、第１変速状態のもとで、動力分配統合機構４０のキャリア４５を出力要素とすると共に当該キャリア４５に接続されるモータＭＧ２を電動機として機能させ、かつ反力要素となるサンギヤ４１に接続されるモータＭＧ１を発電機として機能させることが可能となる。同様に、ブレーキクラッチＢＣ１（第１締結手段）により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２とキャリア６４とを締結すると共にブレーキクラッチＢＣ２（第２固定手段）により第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６を解放して回転可能しても、第３変速状態のもとで、動力分配統合機構４０のキャリア４５を出力要素とすると共に当該キャリア４５に接続されるモータＭＧ２を電動機として機能させ、かつ反力要素となるサンギヤ４１に接続されるモータＭＧ１を発電機として機能させることが可能となる。また、この変速機６０によれば、ブレーキクラッチＢＣ１によって第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２（固定可能要素）を解放して回転可能にすると共にブレーキクラッチＢＣ２によって第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６を回転不能に固定することにより、動力分配統合機構４０のサンギヤ４１を出力要素とすると共に当該サンギヤ４１に接続されるモータＭＧ１を電動機として機能させ、かつ反力要素となるキャリア４５に接続されるモータＭＧ２を発電機として機能させることが可能となる。従って、ハイブリッド自動車２０では、ブレーキクラッチＢＣ１およびブレーキクラッチＢＣ２を適宜制御して変速機６０の変速状態を変更することにより、特に電動機として機能するモータＭＧ２またはモータＭＧ１の回転数が高まったときに、発電機として機能するモータＭＧ１またはＭＧ２の回転数が負の値にならないようにして、いわゆる動力循環の発生を抑制することができる。
【００４４】
更に、変速機６０によれば、ブレーキクラッチＢＣ１およびＢＣ２を用いて第１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ１およびＰＧ２のリングギヤ６２および６６の双方を回転不能に固定することにより、１−２速同時係合状態のもと、エンジン２２からの動力を第１固定変速比γ１で機械的（直接）に駆動軸６９へと伝達することが可能となる。また、ブレーキクラッチＢＣ１（第１締結手段）により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のキャリア６４とリングギヤ６２とを締結すると共にブレーキクラッチＢＣ２（第２固定手段）により第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６を回転不能に固定すれば、２−３速同時係合状態のもと、第１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ１およびＰＧ２のリングギヤ６２および６６の双方を回転不能に固定する１−２速同時係合状態のものとは異なる第２固定変速比γ２でエンジン２２からの動力を機械的（直接）に駆動軸６９へと伝達することが可能となる。そして、２−３速同時係合状態でブレーキクラッチＢＣ２（第２固定手段）により第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６を解放して回転可能にすれば、ブレーキクラッチＢＣ１（第１締結手段）により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤ６１、リングギヤ６２およびキャリア６４が実質的にロックされて一体に回転することから、第３変速状態のもと、動力分配統合機構４０のキャリア４５からの動力を駆動軸６９に変速比１で直接伝達することができる。
【００４５】
加えて、第３変速状態のもとで、ブレーキクラッチＢＣ１（第１締結手段）により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２とキャリア６４とを締結したまま、ブレーキクラッチＢＣ１（第２締結手段）により第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６とキャリア６４とを締結すれば、変速機６０は、動力分配統合機構４０のサンギヤ４１、リングギヤ４２およびキャリア４５と、第１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ１およびＰＧ２のサンギヤ６１，６５とリングギヤ６２，６６と両者に共通のキャリア６４とのすべてが一体となって回転する等回転伝達状態に設定されることになる。これにより、等回転伝達状態のもとでは、第１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ１およびＰＧ２のリングギヤ６２および６６の双方を回転不能に固定する１−２速同時係合状態や、ブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２とキャリア６４とを締結すると共にブレーキクラッチＢＣ２により第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６２を回転不能に固定する２−３同時係合状態のものとは異なる第３固定変速比γ３すなわち変速比１でエンジン２２からの動力を機械的（直接）に駆動軸６９へと伝達することが可能となる。また、第３変速状態のもとでブレーキＢ３をオンすることにより、第３変速状態のもとで発電機として機能するモータＭＧ１と接続されている動力分配統合機構４０のサンギヤ４１を回転不能に固定すれば、エンジン２２からの動力を値１未満の第４固定変速比γ４で変速（増速）して駆動軸６９へと直接伝達することができる。
【００４６】
このように、実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０の変速状態を第１変速状態、１−２速同時係合状態、第２変速状態、２−３速同時係合状態、第３変速状態、等回転伝達状態、および３速ＯＤ状態の７段階に設定することができる。従って、例えば要求される車速Ｖが比較的低い場合や走行路が登坂路である場合には、変速機６０を第１または第２変速状態に設定することにより、キャリア４５やサンギヤ４１からの動力をより適正に減速しながらハイブリッド自動車２０を走行させることができる。また、このような場合に、変速機６０を１−２速同時係合状態に設定することにより、モータＭＧ１およびＭＧ２の発熱を抑制すると共にエンジン２２からの動力をより適正に減速しながらハイブリッド自動車２０を走行させることができる。更に、中高速領域においては、２−３速同時係合状態や第３変速状態のもとで、エンジン２２からの動力あるいはキャリア４５からの動力を効率よく駆動軸６９に伝達しながらハイブリッド自動車２０を走行させることが可能となる。そして、上記変速機６０によれば、第３変速状態に加えて、変速機６０を等回転伝達状態や３速ＯＤ状態に設定することができるので、高速走行時においてエンジン２２からの動力を効率よく駆動軸６９に伝達しながらハイブリッド自動車２０を走行させることが可能となる。特に、第３変速状態と３速ＯＤ状態との間において等回転伝達状態を設定可能とすれば、電気的損失を無くすと共に機械的損失をより低減しながらエンジン２２からの動力を変速比１で駆動軸６９に伝達することが可能となるので、動力の伝達効率や燃費を改善する上で、極めて有効である。この結果、実施例のハイブリッド自動車２０では、より広範な運転領域において動力の伝達効率を良好に向上させて、それにより燃費と走行性能とを良好に向上させることができる。
【００４７】
また、変速機６０は、入力要素としてのサンギヤ６１と固定可能要素としてのリングギヤ６２とサンギヤ６１およびリングギヤ６２の双方と噛合するピニオンギヤ６３を保持する出力要素としてのキャリア６４とを有するシングルピニオン式の第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１と、入力要素としてのリングギヤ６６と固定可能要素としてのサンギヤ６５と、リングギヤ６６およびサンギヤ６５の双方と噛合するピニオンギヤ６７を保持する第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１と共通のキャリア６４とを有するシングルピニオン式の第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２とを含むものである。このように、第１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ１およびＰＧ２としてシングルピニオン式遊星歯車機構を採用すれば、変速機６０ひいては動力出力装置の全体をよりコンパクトに構成することが可能となる。更に、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２の固定および解放を実行する固定手段として機能すると共にリングギヤ６２とキャリア６４との締結および当該締結の解除を実行する締結手段として機能する単一のクラッチであるブレーキクラッチＢＣ１を用いれば、変速機６０ひいては動力出力装置のコンパクト化および構成の単純化を図ることができる。同様に、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６の固定および解放を実行する固定手段として機能すると共にリングギヤ６６とキャリア６４との締結および当該締結の解除を実行する第２の締結手段として機能する単一のクラッチであるブレーキクラッチＢＣ２を用いることにより、変速機６０ひいては動力出力装置のコンパクト化および構成の単純化を図ることができる。ただし、ブレーキクラッチＢＣ１およびＢＣ２のかわりに、これらのクラッチとしての機能とブレーキとしての機能とを別個のクラッチとブレーキとに分離してもよいことはいうまでもない。
【００４８】
そして、上記実施例のように、リングギヤ４２（第３要素）と、サンギヤ４１（第２要素）と、互いに噛合すると共に一方がリングギヤ４２と他方がサンギヤ４１と噛合する２つのピニオンギヤ４３および４４の組を複数保持するキャリア４５（第１要素）とを含むダブルピニオン式遊星歯車機構を動力分配統合機構４０として採用すれば、特に軸方向長さをより小さくして動力出力装置をよりコンパクトに構成することが可能となる。また、上記実施例のように、動力分配統合機構４０のギヤ比ρをρ＜０．５とした場合には、サンギヤ４１に比べてエンジン２２からのトルクの分配比率が大きいキャリア４５とモータＭＧ２との間に減速ギヤ機構５０を設けることにより、モータＭＧ２のトルク負担をより軽減して、モータＭＧ２の小型化とその動力損失の低減化をより効果的に達成することができる。更に、減速ギヤ機構５０の減速比をρ／（１−ρ）近傍の値とすれば、モータＭＧ１およびＭＧ２の諸元を概ね同一のものとすることが可能となるので、動力出力装置の生産性を向上させると共に、コストの低減化を図ることができる。ただし、ダブルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構４０は、ギヤ比ρがρ＞０．５となるように構成されてもよい。そして、この場合には、キャリア４５に比べてサンギヤ４１に対するエンジン２２からのトルクの分配比率が大きくなるので、サンギヤ４１とモータＭＧ１との間に減速ギヤ機構５０を配置すれば、モータＭＧ１の小型化とその動力損失の低減化を図ることが可能となる。更に、この場合、減速ギヤ機構５０の減速比は（１−ρ）／ρ近傍の値とすることにより、モータＭＧ１およびＭＧ２の諸元を概ね同一のものとすることが可能となるので、動力出力装置の生産性を向上させると共に、コストの低減化を図ることができる。
【００４９】
図１４は、変形例に係るハイブリッド自動車２０Ａの概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０Ａでは、ダブルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構４０に代えて、動力分配統合機構１０が採用されている。この動力分配統合機構１０は、図１４に示すように、互いに異なる歯数をもった第１サンギヤ１１および第２サンギヤ１２と、第１サンギヤ１１と噛合する第１ピニオンギヤ１３と第２サンギヤ１２と噛合する第２ピニオンギヤ１４とを連結してなる段付ギヤ１５を複数保持するキャリア１６とを有する３要素式遊星歯車機構である。この場合、第１サンギヤ１１（第３要素）には、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続され、第２サンギヤ１２（サンギヤ４１）には、当該第２サンギヤ１２からエンジン２２とは反対側（車両後方）に延びる中空のサンギヤ軸１２ａ、クラッチＣ０および中空の第１モータ軸４６を介して第２電動機としてのモータＭＧ１（中空のロータ）が接続されている。また、キャリア１６（キャリア４５）には、減速ギヤ機構５０および当該減速ギヤ機構５０（サンギヤ５１）からエンジン２２に向けて延びる中空の第２モータ軸５５を介して第１電動機としてのモータＭＧ２（中空のロータ）が接続されている。そして、キャリア１６からは、サンギヤ軸１２ａおよび第１モータ軸４６を通って延びるキャリア軸１６ａがエンジン２２とは反対側（車両後方）に延出されており、このキャリア軸１６ａは、変速機６０の第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１の入力要素であるサンギヤ６１に接続されている。また、第２サンギヤ１２にクラッチＣ０を介して連結され得る第１モータ軸４６は、モータＭＧ１からエンジン２２とは反対側（車両後方）に更に延出され、変速機６０の第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤ６５に接続される。これにより、ハイブリッド自動車２０Ａにおいて、動力分配統合機構１０は、互いに同軸に配置されたモータＭＧ１およびモータＭＧ２の間に両モータＭＧ１，ＭＧ２と同軸に配置され、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２、動力分配統合機構１０および変速機６０という構成要素は、車両前方から、エンジン２２、モータＭＧ２、（減速ギヤ機構５０）、動力分配統合機構１０、モータＭＧ１、変速機６０という順番で配置されることになる。このような動力分配統合機構１０を備えたハイブリッド自動車２０Ａにおいても、上述のハイブリッド自動車２０と同様の作用効果を得ることができる。また、２つのサンギヤ１１，１２、段付ギヤ１５およびキャリア１６を有する遊星歯車機構を採用すれば、特に動力分配統合機構１０の径方向サイズをより小さくすることができるので、動力出力装置をよりコンパクト化することが可能となる。
【００５０】
また、図１４のハイブリッド自動車２０Ａにおいて、動力分配統合機構１０は、第２サンギヤ１２の歯数と第１ピニオンギヤ１３の歯数との積を第１サンギヤ１１の歯数と第２ピニオンギヤ１４の歯数との積で除した値であるギヤ比ρがρ＜０．５となるように構成されている。この場合、図１のハイブリッド自動車２０の動力分配統合機構４０と同様に、サンギヤ４１に比べてエンジン２２からのトルクの分配比率が大きくなるキャリア４５とモータＭＧ２との間に減速ギヤ機構５０を設けることにより、モータＭＧ２のトルク負担をより軽減して、モータＭＧ２の小型化とその動力損失の低減化をより効果的に達成することができる。また、減速ギヤ機構５０の減速比をρ／（１−ρ）近傍の値とすれば、モータＭＧ１およびＭＧ２の諸元を概ね同一のものとすることが可能となるので、動力出力装置の生産性を向上させると共に、コストの低減化を図ることができる。ただし、動力分配統合機構１０は、ギヤ比ρがρ＞０．５となるように構成されてもよい。そして、この場合には、キャリア４５に比べてサンギヤ４１に対するエンジン２２からのトルクの分配比率が大きくなるので、サンギヤ４１とモータＭＧ１との間に減速ギヤ機構５０を配置すれば、モータＭＧ１の小型化とその動力損失の低減化を図ることが可能となる。更に、この場合、減速ギヤ機構５０の減速比は（１−ρ）／ρ近傍の値とすることにより、モータＭＧ１およびＭＧ２の諸元を概ね同一のものとすることが可能となるので、動力出力装置の生産性を向上させると共に、コストの低減化を図ることができる。
【００５１】
なお、上記ハイブリッド自動車２０，２０Ａにおいて、第３固定手段としてのブレーキＢ３は、動力分配統合機構４０の第１要素であるキャリア４５を回転不能に固定可能に構成されてもよい。また、ブレーキＢ３は、変速機６０から分離して設けられてもよい。更に、クラッチＣ０は、サンギヤ４１とモータＭＧ１との接続および当該接続の解除を実行するものに限られない。すなわち、クラッチＣ０は、キャリア４５（第１要素）とキャリア軸４５ａ（モータＭＧ２）との接続および当該接続の解除を実行するものであってもよく、エンジン２２のクランクシャフト２６とリングギヤ４２（第３要素）との接続および当該接続の解除を実行するものであってもよい。また、上記ハイブリッド自動車２０は、後輪駆動ベースの４輪駆動車両として構成されてもよい。そして、上記実施例や変形例においては、動力出力装置をハイブリッド自動車２０に搭載されるものとして説明したが、本発明による動力出力装置は、自動車以外の車両や船舶、航空機などの移動体に搭載されるものであってもよく、建設設備などの固定設備に組み込まれるものであってもよい。
【００５２】
ここで、上記実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明しておく。すなわち、上記実施例および変形例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、動力を入出力可能なモータＭＧ２が「第１電動機」に相当し、動力を入出力可能なモータＭＧ１が「第２電動機」に相当し、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ３５が「蓄電手段」に相当し、動力分配統合機構４０，１０が「動力分配統合機構」に相当し、変速機６０が「変速伝達手段」に相当する。ただし、「内燃機関」は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力するエンジン２２に限られず、水素エンジンといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「第１電動機」および「第２電動機」は、モータＭＧ１，ＭＧ２のような同期発電電動機に限られず、誘導電動機といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「蓄電手段」は、バッテリ３５のような二次電池に限られず、電力動力入出力手段や電動機と電力をやり取り可能なものであればキャパシタといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「動力分配統合機構」は、第１電動機の回転軸に接続される第１要素と第２電動機の回転軸に接続される第２要素と内燃機関の機関軸に接続される第３要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成されたものであれば、他の如何なる形式のものであっても構わない。何れにしても、これら実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
【００５３】
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。
【図２】ハイブリッド自動車２０に含まれる変速機６０の概略構成図である。
【図３】ハイブリッド自動車２０をクラッチＣ０の係合とエンジン２２の運転とを伴って走行させる場合に変速機６０の変速状態を変化させていくときの動力分配統合機構４０および変速機６０の主たる要素の回転数やトルクの関係を例示する説明図である。
【図４】図３と同様の説明図である。
【図５】図３と同様の説明図である。
【図６】図３と同様の説明図である。
【図７】図３と同様の説明図である。
【図８】図３と同様の説明図である。
【図９】図３と同様の説明図である。
【図１０】モータＭＧ１が発電機として機能すると共にモータＭＧ２が電動機として機能するときの動力分配統合機構４０の各要素と減速ギヤ機構５０の各要素とにおける回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す説明図である。
【図１１】モータＭＧ２が発電機として機能すると共にモータＭＧ１が電動機として機能するときの動力分配統合機構４０の各要素と減速ギヤ機構５０の各要素とにおける回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す説明図である。
【図１２】ハイブリッド自動車２０におけるモータ走行モードを説明するための説明図である。
【図１３】ハイブリッド自動車２０の走行時におけるブレーキクラッチＢＣ１，ＢＣ２およびクラッチＣ０のクラッチポジション等の設定状態を示す説明図である。
【図１４】変形例に係るハイブリッド自動車２０Ａの概略構成図である。
【符号の説明】
【００５５】
２０，２０Ａ  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２４  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６  クランクシャフト、２８  ダンパ、３０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、３１，３２  インバータ、３３，３４  回転位置検出センサ、３５  バッテリ、３６  バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、３７  温度センサ、３９  電力ライン、４０，１０  動力分配統合機構、４１，５１，６１，６５  サンギヤ、４１ａ，１２ａ  サンギヤ軸、４２，５２，６２，６６  リングギヤ、４２ａ  リングギヤ軸、４３，４４，５３，６３，６７  ピニオンギヤ、４５，５４，６４，１６  キャリア、４５ａ，１６ａ  キャリア軸、４６  第１モータ軸、４６ｃ，６４ａ  係合部、５０  減速ギヤ機構、５５  第２モータ軸、６０  変速機、６８ａ，６８ｂ，６８ｃ  係止部、６９  駆動軸、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８０  イグニッションスイッチ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８７  車速センサ、９０，９１，９２，９３  アクチュエータ、１１  第１サンギヤ、１２  第２サンギヤ、１３  第１ピニオンギヤ、１４  第２ピニオンギヤ、１５  段付ギヤ、Ｂ３  ブレーキ、ＢＣ１，ＢＣ２  ブレーキクラッチ、ＤＦ  デファレンシャルギヤ、ＥＭ１，ＥＭ２，ＥＭ３  可動係合部材、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ、ＰＧ１  第１変速用遊星歯車機構、ＰＧ２  第２変速用遊星歯車機構  ＲＷａ，Ｒａｂ  後輪。
【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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【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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