(57)【要約】【課題】  少なくとも２セットの遊星歯車組と２個のモータを備えた駆動装置の軸方向長さを短縮可能にして、エンジン横置き式自動車への適用性を高めた自動車用駆動装置を提供すること。【解決手段】  入力軸と平行に設けられた第１出力軸と第２出力軸とにそれぞれ分けて配置された第１遊星歯車組と第２遊星歯車組と、第１モータと第２モータとを備え、入力軸は、第１歯車対を介して第１リングギヤと、第２歯車対を介して第２キャリアと、それぞれ連結し、第１出力軸は第１キャリアと、第２出力軸は第２リングギヤと、それぞれ連結し、第１モータは第１サンギヤと連結し、第２モータは第２サンギヤと連結可能であるとともに、第１出力軸と連結可能とした。【選択図】図１
2008062679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と、
該入力軸と平行に設けられた第１出力軸と、
前記入力軸および前記第１出力軸に平行に設けられた第２出力軸と、
前記第１出力軸と一体の第１駆動歯車と、
前記第２出力軸と一体の第２駆動歯車と、
前記第１駆動歯車および前記第２駆動歯車に噛み合う出力歯車と、
前記第１出力軸と同軸に配置され、第１サンギヤ、第１リングギヤ、第１リングギヤおよび第１サンギヤに噛み合った第１ピニオン、第１ピニオンを回転自在に軸支する第１キャリアを有して、前記入力軸の回転数を前記第１駆動歯車の回転数に変換する第１遊星歯車組と、
前記第２出力軸と同軸に配置され、第２サンギヤ、第２リングギヤ、第２リングギヤおよび第２サンギヤに噛み合った第２ピニオン、第２ピニオンを回転自在に軸支する第２キャリアを有して、前記入力軸の回転数を前記第２駆動歯車の回転数に変換する第２遊星歯車組と、
第１モータと、
第２モータとを備え、
前記入力軸は、第１歯車対を介して前記第１リングギヤと、第２歯車対を介して前記第２キャリアと、それぞれ連結し、
前記第１出力軸は前記第１キャリアと、前記第２出力軸は前記第２リングギヤと、それぞれ連結し、
前記第１モータは前記第１サンギヤと連結されるか、または連結可能であり、
前記第２モータは前記第２サンギヤと連結可能であるとともに、前記第１出力軸または前記第２出力軸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２モータは、第３歯車対を介して前記第１出力軸と連結可能であるとともに、第４歯車対を介して前記第２サンギヤと連結可能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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と電気モータの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、複数のモータが連結若しくは連結可能な複数の遊星歯車組を介して出力軸へ伝達可能とした自動車用駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンより入力される駆動力を、複数のモータが連結若しくは連結可能な複数の遊星歯車を介して出力軸へ伝達可能とした自動車用駆動装置としては、本出願人が提案した、２セットの遊星歯車と２個のモータを用いたものがある（特許文献１を参照）。
【０００３】
しかし、上記従来の自動車用駆動装置は、駆動装置の軸方向長さが長いため、いわゆるエンジン横置き式前輪駆動車等に搭載する場合に、自動車への搭載が困難という問題があった。
【特許文献１】特開平１１−３３４３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、駆動装置の軸方向長さが長いため、エンジン横置き式自動車への適用に際して所要スペースの面で制約がある点である。
本発明の目的は、少なくとも２セットの遊星歯車組と２個のモータを備えた駆動装置の軸方向長さを短縮可能にして、エンジン横置き式自動車への適用性を高めた自動車用駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の自動車用駆動装置は、入力軸と平行に設けられた第１出力軸および第２出力軸と、第１出力軸と一体の第１駆動歯車と第２出力軸と一体の第２駆動歯車と、第１駆動歯車および第２駆動歯車に噛み合う出力歯車と、第１出力軸と同軸に配置され、第１サンギヤ、第１リングギヤ、第１リングギヤおよび第１サンギヤに噛み合った第１ピニオン、第１ピニオンを回転自在に軸支する第１キャリアを有して、入力軸の回転数を第１駆動歯車の回転数に変換する第１遊星歯車組と、第２出力軸と同軸に配置され、第２サンギヤ、第２リングギヤ、第２リングギヤおよび第２サンギヤに噛み合った第２ピニオン、第２ピニオンを回転自在に軸支する第２キャリアを有して、入力軸の回転数を第２駆動歯車の回転数に変換する第２遊星歯車組と、第１モータと、第２モータとを備え、入力軸は、第１歯車対を介して第１リングギヤと、第２歯車対を介して第２キャリアと、それぞれ連結し、第１出力軸は第１キャリアと、第２出力軸は第２リングギヤと、それぞれ連結し、第１モータは第１サンギヤと連結されるか、または連結可能であり、第２モータは第２サンギヤと連結可能であるとともに、第１出力軸または第２出力軸と連結可能に構成した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の自動車用駆動装置は、第１遊星歯車組および第２遊星歯車組を、平行に配置した第１出力軸と第２出力軸とに振り分けて配置するとともに、２個のクラッチも第１出力軸と第２出力軸とに振り分けて配置したため、軸方向長さを短く構成することができる。したがって、その分、エンジン横置きの前輪駆動車等へ搭載する際に、車幅の小さい自動車への適用や、より軸方向長さの大きなエンジンを組み合わせての適用が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
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】
【０００８】
図１は、第１実施例の自動車用駆動装置のスケルトン図である。
また図２は、図１の左側から見た場合の各軸の位置関係を表す。
図１に示した第１実施例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と平行に第１出力軸１２および第２出力軸１４が配置されている。
【０００９】
第１出力軸１２および第２出力軸１４には、第１駆動歯車１２ａおよび第２駆動歯車１４ａがそれぞれ一体になっており、第１駆動歯車１２ａおよび第２駆動歯車１４ａはともに出力歯車１６と噛み合っている。図１は、図２におけるＡ−Ａに沿って展開した状態で描いてあるので、同図では第２駆動歯車１４ａと出力歯車１６とが離れて描いているが、実際は図２のように第２駆動歯車１４ａと出力歯車１６とは噛み合っている。
なお、図２では、それぞれの円は各歯車等の外径を表し、軸中心は黒い点で表して矢印で示した。
【００１０】
したがって、第１出力軸１２と第２出力軸１４とは、それぞれ第１駆動歯車１２ａ、出力歯車１６、第２駆動歯車１４ａを介して互いに連結していることになる。
出力歯車１６は差動装置１８を介して車軸２０ａ、２０ｂを駆動し、車軸２０ａ、２０ｂは図示しない左右の車輪と連結されている。
【００１１】
第１出力軸１２上に第１遊星歯車組２２が、また、第２出力軸１４上には第２遊星歯車組２４が、それぞれ同軸配置されている。
入力軸１０と一体の第１入力駆動歯車１０ａは、第１出力軸１２と同軸上で回転自在な第１入力歯車２６と噛み合って第１歯車対を構成する。
同様に、入力軸１０と一体の第２入力駆動歯車１０ｂは、第２出力軸１４と同軸上で回転自在な第２入力歯車２８と噛み合って第２歯車対を構成している。
第１歯車対、第２歯車対は、駆動装置の軸方向で第１遊星歯車組２２、第２遊星歯車組２４と第１出力軸１２、第２出力軸１４、出力歯車１６との間に配置される。
【００１２】
第１遊星歯車組２２と第２遊星歯車組２４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あり、それぞれが同じ構成になっている。
すなわち、第１遊星歯車組２２は、第１サンギヤ３０と、第１リングギヤ３２と、第１リングギヤ３２および第１サンギヤ３０に噛み合った複数の第１ピニオン３４と、第１ピニオン３４を回転自在に軸支する第１キャリア３８とで構成されている。
同様に、第２遊星歯車組２４は、第２サンギヤ４０、第２リングギヤ４２、複数の第２ピニオン４４、第２キャリア４８とで構成されている。
【００１３】
図１の左端には第１モータ５０、第２モータ５２が配置されており、第１モータ５０は第１サンギヤ３０と、また、第２モータ５２は第３入力歯車５４とにそれぞれ連結されている。この第３入力歯車５４は、第１出力軸１２と同軸の第３入力歯車５６と噛み合って第３歯車対を構成し、また、第２出力軸１４と同軸の第４入力歯車５８と噛み合って第４歯車対を構成する。
【００１４】
第１入力歯車２６、第２入力歯車２８、第１出力軸１２および第２出力軸１４と、第１遊星歯車組２２および第２遊星歯車組２４の各回転メンバーと、第１モータ５０、第２モータ５２とは以下のように連結されているか、または連結可能である。
第１サンギヤ３０は第１モータ５０と連結されており、第１リングギヤ３２は第１歯車対１０ａ、２６を介して入力軸１０連結されている。
【００１５】
第１キャリア３８は第１出力軸１２と連結されるとともに、第１クラッチ６０および第３歯車対５６、５４を介して第２モータ５２と連結可能である。
したがって、第１出力軸１２は第１クラッチ６０の接続により第２モータ５２と連結される。
【００１６】
第２サンギヤ４０は第２クラッチ６２および第４歯車対５８、５４を介して第２モータ５２と連結可能である。
第２リングギヤ４２は第２出力軸１４と連結され、第２キャリア４８は第２歯車対２８，１０ａを介して入力軸１０と連結されている。
なお、図１において第１クラッチ６０および第２クラッチ６２は円錐クラッチのように描いてあるが、これに限らず接続・接断機能を有するものであれば形式を問わない。
【００１７】
次に、図１に示した実施例１の作動を説明する。
なお、第１、第２モータ５０、５２は、いずれもモータとしての機能と発電機としての機能を有する。
はじめに、エンジン１が停止した状態で図示しないバッテリーおよびコントローラーから供給される電力による発進と加速を説明する。
この場合は、第１クラッチ６０を接続して第２モータ５２で、第３歯車対５４、５６を介して第１出力軸１２を減速駆動することにより発進と加速を行う。
【００１８】
この加速中にエンジン１を始動する場合は、さらに第１モータ５０に通電してエンジンを駆動する。この際、第１キャリア３８に前述の第２モータ５２による加速に反する方向のトルクが作用するので、その分だけ第２モータ５２のトルクを増やすことで加速感が損なわれないようにすることが望ましい。
【００１９】
エンジン１が始動したら、直ちに第１モータ５０に発電させる。これにより第１キャリア３８には加速する方向にトルクが作用するので、自動車は第２モータ５２による駆動に加えてエンジン１によるトルクでも駆動される。
この際に第１モータ５０が発電した電力は、コントローラーを経由して第２モータ５２に供給するか、またはバッテリーを充電することができる。
【００２０】
自動車が速度を増していくと、やがて第１モータ５０の回転速度が０になる。このとき、第４入力歯車５８と第２サンギヤ４０の回転速度がほぼ同じになるように全ての歯車の歯数比を設定してある。
そして、この第１モータ５０の回転速度が０になった時点で第２クラッチ６２を接続する。第４入力歯車５８と第２サンギヤ４０の回転速度がほぼ同じであるので、第２クラッチ６２を接続する際にいわゆる変速ショックや摩擦による発熱および摩耗はほとんど生じない。
【００２１】
このとき、第１クラッチ６０および第２クラッチ６２がともに接続した状態にあっては、エンジン１によって第１遊星歯車組２２および第２遊星歯車組２４を介して機械的に自動車が駆動される。また、この状態において、第１モータ５０および第２モータ５２の駆動力をエンジン１の駆動力に加勢させることもできる。
ここまでが低速モードでの走行である。
【００２２】
次に、第１クラッチ６０を解放すると高速モードでの走行に切り替わる。すなわち、エンジン１の出力トルクは入力軸１０から第２歯車対１０ａ、２８を介して第２キャリア４８を駆動し、第２遊星歯車組２４でトルク分割が行われて、第２リングギヤ４２に配分されたトルクで自動車を前進方向に駆動する一方、第２サンギヤ４０に配分されたトルクが第２モータ５２を駆動して発電する。
この電力を、コントローラーを介して第１モータ５０に供給し、第１モータ５０は第１遊星歯車組２２を介して第１出力軸１２を前進方向に駆動する。
【００２３】
このとき、第１リングギヤ３２に反力トルクが作用する。このトルクはエンジン１の回転方向と逆方向であるので、エンジン１から第２キャリア４８を駆動するトルクを減殺する。
したがって、エンジン１が第２遊星歯車組２４を介して第２モータ５２に発電させ、この電力で第１モータ５０が第１遊星歯車組２２を介して第１出力軸１２を駆動する、電気的な動力伝達はエンジン１の出力に対して小さい比率になる。
つまり、エンジン１は第１、第２遊星歯車組２２、２４を介して第１、第２出力軸１２、１４を機械的に駆動する比率が高いことになる。
【００２４】
やがて、第２サンギヤ４０および第２モータ５２の回転速度が０になる。このとき、第２モータ５２の発電もなくなるので第１モータ５０にバッテリーから電力を供給しなければ、エンジン１の出力は全て第２遊星歯車組２４を介して第２出力軸１４を駆動することになり、機械的な動力伝達比率が１００％になる。
【００２５】
以上は自動車を加速する場合について説明したが、逆に減速する場合には第１、第２モータ５０、５２に発電させ、これでバッテリーを充電し、次の加速の際にこの電力で駆動することにより自動車の燃費を向上することができる。
【００２６】
次に後進について説明する。
エンジン１が停止状態で後進する場合は、第１クラッチ６０を接続して第２モータ５２により後進することができる。この際、第２モータ５２は前進時とは逆方向に回転する。
第２モータ５２のみで後進中にエンジン１を始動する場合は、第１モータ５０が第１遊星歯車組２２を介してエンジン１を回転させることで行う。
【００２７】
エンジン１が始動後の走行は、上述の前進と同様に第１モータ５０で発電しながら行う。この際、第１遊星歯車組２２では自動車を前進させる方向のトルクが第１出力軸１２に作用するので、第２モータ５２が発揮する後進方向の駆動トルクが減殺されるので、同じ条件の前進時より後進の駆動トルクは小さい。
【００２８】
詳細な説明は省略するが、遊星歯車組を１個だけの駆動装置に比べて、低速モードにあっては、第１遊星歯車組２２を介して第１モータ５０が発電するのに伴って第１出力軸１２により大きなトルクが作用するので、第２モータ５２による減速駆動トルクと合わせて大きな駆動トルクが得られ、高速モードにおいては、機械的な動力伝達が行われる分だけ、動力伝達効率を高くすることができる。
また、２本の第１、第２出力軸１２、１４に、２個の遊星歯車組２２、２４および２個のクラッチ６０、６２を分けて配置したため、従来の複数の遊星歯車組を用いた駆動装置に比べて軸方向長さを短くすることができる。
【実施例２】
【００２９】
図３は、第２実施例の自動車用駆動装置を表すスケルトン図である。
ここでは、第１の実施例と異なる部分を中心に説明し、第１の実施例と実質的に同じ部分については同一の符号を付し、それらの説明を省略する。
【００３０】
図３は図１に対応したスケルトン図であり、第１遊星歯車組２２のまわりが第１の実施例１と異なる。
すなわち、第１リングギヤ３２は第１入力歯車２６と直接連結されておらず、第３クラッチ６４を介して連結される一方、第４クラッチ６６によりケース（静止部）６８に固定可能になっている。その他の構成は、第１の実施例と同様であるので、それらの説明は省略する。
【００３１】
続いて第２の実施例の作動について説明する。ここでも第１の実施例と実質的に同じ部分については説明を省略する。
前進では、常に第３クラッチ６４を接続しておくことで、第１の実施例とまったく同じ作動が可能であるので説明を省略する。
【００３２】
後進は、第３クラッチ６４の接続を解除して第４クラッチ６６を接続して行う。
これにより、第１リングギヤ３２がケース６８に固定されるので、第１モータ５０にて後進方向の駆動が可能になる。この際、エンジン１が停止した状態にあっては第１モータ５０のみでの駆動が可能であるし、第１クラッチ６０を接続したうえで第２モータ５２による加勢も可能である。
【００３３】
後進中にエンジン１を始動する場合は、第１クラッチ６０の接続を解除して第２クラッチ６２を接続し、第２モータ５２により第２遊星歯車組２４を介してエンジン１を回転させて行う。
【００３４】
エンジン１が始動した後は、第２クラッチ６２を接続したまま第２モータ５２で発電させて、この電力を図示しないコントローラーを介して第１モータ５０に供給して後進駆動を行う。この際も、第２モータ５２で発電することに伴って第２遊星歯車組２４において第２出力軸１４に前進方向のトルクが作用するので、第１モータ５０による後進駆動トルクが減殺されるが、第１モータ５０の出力トルクは第１遊星歯車組２２で減速駆動されるので十分に大きな後進トルクを得ることができる。
【００３５】
第２の実施例においても、前進走行において遊星歯車組を１個だけの駆動装置に比べて、低速モードにあっては、第１遊星歯車組２２を介して第１モータ５０が発電するのに伴って第１出力軸１２に大きなトルクが作用するので、第２モータ５２による減速駆動トルクと合わせて大きな駆動トルクが得られ、高速モードにおいては、機械的な動力伝達が行われる分だけ、動力伝達効率を高くすることができる。
また、２本の第１、第２出力軸１２、１４に、２個の遊星歯車組２２、２４および２個のクラッチ６０、６２を分けて配置したため、従来の複数の遊星歯車組を用いた駆動装置に比べて軸方向長さを短くすることができる。
【００３６】
以上、説明したように、本発明の自動車用駆動装置は、特に前進の低速モードにおいて大きな駆動トルクが得られ、高速モードにおいて高い動力伝達が得られるとともに、従来の複数の遊星歯車組を用いた駆動装置に比べて軸方向長さを短くすることができる。
なお、上記実施例においては、第２モータ５２が第１出力軸１２を減速駆動可能にしているが、第２出力軸１４を駆動するように構成してもよい。
本発明は、当業者の一般的な知識に基づいて、エンジンと入力軸との間にダンパーを設けるなどの改良を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
前進の低速モードにおいて大きな駆動トルクが得られ、高速モードにおいて高い動力伝達が得られるとともに、従来の複数の遊星歯車組を用いた駆動装置に比べて軸方向長さを短くすることができるため、特にエンジン横置き式自動車に搭載する変速機等へ適用する場合に、より車幅が小さい自動車に適用可能になるとともに、より軸方向長さの大きなエンジンと組み合わせて適用することもできるので、小型乗用車などに幅広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の自動車用駆動装置のスケルトン図である。（実施例１）
【図２】実施例１の軸の配置を示す図である。
【図３】本発明の実施例２のスケルトン図である。（実施例２）
【符号の説明】
【００３９】
１      エンジン
１０    入力軸
１２    第１出力軸
１４    第２出力軸
１６    出力歯車
１８    差動装置
２０    車軸
２２    第１遊星歯車組
２４    第２遊星歯車組
２６    第１入力歯車
２８    第２入力歯車
３０    第１サンギヤ
３２    第１リングギヤ
３４    第１ピニオン
３８    第１キャリア
４０    第２サンギヤ
４２    第２リングギヤ
４４    第２ピニオン
４８    第２キャリア
５０    第１モータ
５２    第２モータ
５４    第３入力歯車
５６    第４入力歯車
５８    第５入力歯車
６０    第１クラッチ
６２    第２クラッチ
６４    第３クラッチ
６６    第４クラッチ
６８    ケース
【図１】
2008062679.tif 000003
【図２】
2008062679.tif 000004
【図３】
2008062679.tif 000005