(57)【要約】【課題】第１回転要素と第２回転要素とを第３回転要素に選択的に連結可能であると共に、よりシンプルかつコンパクトな構成を有する連結装置の提供。【解決手段】クラッチＣ１は、第１モータ軸４６の第１係合部１１０と、キャリア軸４５ａの第２係合部１２０と、第２係合部１２０と対向するフランジ部１３１を有するサンギヤ軸６２ａの第３係合部１３０と、第１、第３係合部１１０，１３０の双方と係合可能な第１可動係合部材１５１と、サンギヤ軸６２ａに摺動自在に支持される摺動部１５４、フランジ部１３１よりもキャリア軸４５ａ側で第２係合部１２０と係合可能な係合部１５６、および摺動部１５４と係合部１５６とを接続すると共にフランジ部１３１の孔部１３４に挿通される突片１５８ｂを有する接続部１５８を含む第２可動係合部材１５２と、アクチュエータ１４１，１４２とを備える。【選択図】図２
2008126894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互い同軸に配置される第１回転要素と第２回転要素とを該第１および第２回転要素と同軸に配置される第３回転要素に選択的に連結可能な連結装置であって、
前記第１回転要素に設けられた第１係合部と、
前記第１係合部と前記第１、第２および第３回転要素の軸方向に間隔をおいて位置するように前記第２回転要素に設けられた第２係合部と、
前記第３回転要素に前記第２係合部と対向するように設けられたフランジ状の第３係合部と、
前記第１係合部と前記第３係合部との双方と係合可能であり、前記軸方向に移動可能に配置される第１可動係合要素と、
前記第１可動係合要素を前記軸方向に移動させる第１駆動手段と、
前記第３回転要素に前記軸方向に摺動自在に支持される摺動部と、前記第３係合部よりも前記第２回転要素側で前記第２係合部と係合可能な係合部と、前記摺動部と前記係合部とを接続すると共に前記第３係合部に形成された孔部に挿通される挿通部分を有する接続部とを含む第２可動係合要素と、
前記第２可動係合要素の前記接続部に連結されており、該第２可動係合要素を前記軸方向に移動させる第２駆動手段と、
を備える連結装置。
【請求項２】
請求項１に記載の連結装置において、前記第２可動係合要素の前記摺動部は、前記第３係合部の前記第２係合部側とは反対側で前記第３回転要素の外周部に摺動自在に支持されると共に前記接続部と一体化されており、前記接続部の前記挿通部分は、前記第３係合部の前記孔部を通して前記第２係合部側に突出可能であり、前記第２可動係合要素の前記係合部は、前記挿通部分の遊端部に形成されている連結装置。
【請求項３】
請求項１に記載の連結装置において、前記第２可動係合要素の前記摺動部は、前記第３係合部よりも前記第２係合部側で前記第３回転要素の外周部に摺動自在に支持されており、前記接続部の前記挿通部分は、該接続部に固定されて前記第３係合部の前記孔部を通して前記第２係合部から離間するように突出すると共に前記第２駆動手段に連結される連結部材である連結装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の連結装置において、前記第１係合部は、前記第１回転要素の端部に形成されたフランジ部であり、前記第１可動係合要素は、前記フランジ部の外周部と前記第３係合部との双方と係合可能である連結装置。
【請求項５】
請求項１から３の何れかに記載の連結装置において、前記第１係合部は、前記第１回転要素の端部の外周に形成されており、前記第１可動係合要素は、前記第１係合部と前記軸方向に摺動自在に係合する連結装置。
【請求項６】
前記第１、第２および第３回転要素の少なくとも何れか一つは中空に形成されている請求項１から５の何れかに記載の連結装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れかに記載の連結装置において、
前記第１可動係合要素と前記第１駆動手段との一方に固定される第１環状部材と、
前記第１可動係合要素と前記第１駆動手段との一方に固定されると共に前記第１環状部材を回転自在に支持可能な第１支持部材と、
前記第２可動係合要素の前記接続部と前記第２駆動手段との一方に固定される第２環状部材と、
前記第２可動係合要素の前記接続部と前記第２駆動手段との他方に固定されると共に前記第２環状部材を回転自在に支持可能な第２支持部材と、
を更に備える連結装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れかに記載の連結装置を備えた動力出力装置であって、
駆動軸と、
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要素とを含むと共にこれら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を備え、
前記連結装置の前記第１回転要素は、前記動力分配統合機構の前記第１および第２要素の何れか一方と接続され、前記連結装置の前記第２回転要素は、前記動力分配統合機構の前記第１および第２要素の他方と接続され、前記連結装置の前記第３回転要素は、前記駆動軸と接続される動力出力装置。
【請求項９】
請求項８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。
【請求項１０】
互い同軸に配置される第１回転要素と第２回転要素とを該第１および第２回転要素と同軸に配置される第３回転要素に選択的に連結可能な連結装置であって、
前記第１回転要素に設けられた第１係合部と、
前記第１係合部と前記第１、第２および第３回転要素の軸方向に間隔をおいて位置するように前記第２回転要素に設けられた第２係合部と、
前記第３回転要素に前記第２係合部と対向するように設けられたフランジ状の第３係合部と、
前記第１係合部と前記第３係合部との双方と係合可能であり、前記軸方向に移動可能に配置される第１可動係合要素と、
前記第１可動係合要素を前記軸方向に移動させる第１駆動手段と、
前記第３係合部の前記第２係合部側とは反対側で前記第３回転要素に前記軸方向に摺動自在に支持されると共に、前記第３係合部に形成された孔部を通して前記第２係合部と係合可能な第２可動係合要素と、
前記第２可動係合要素を前記軸方向に移動させる第２駆動手段と、
を備える連結装置。
【請求項１１】
互い同軸に配置される第１回転要素と第２回転要素とを該第１および第２回転要素と同軸に配置される第３回転要素に選択的に連結可能な連結装置であって、
前記第１回転要素に設けられた第１係合部と、
前記第１係合部と前記第１、第２および第３回転要素の軸方向に間隔をおいて位置するように前記第２回転要素に設けられた第２係合部と、
前記第３回転要素に前記第２係合部と対向するように設けられたフランジ状の第３係合部と、
前記第１係合部と前記第３係合部との双方と係合可能であり、前記軸方向に移動可能に配置される第１可動係合要素と、
前記第１可動係合要素を前記軸方向に移動させる第１駆動手段と、
前記第３係合部よりも前記第２係合部側で前記第３回転要素に前記軸方向に摺動自在に支持されると共に、前記第２係合部と係合可能な第２可動係合要素と、
前記第３係合部に形成された孔部に挿通される連結部材を介して前記第２可動係合要素と連結されており、該第２可動係合要素を前記軸方向に移動させる第２駆動手段と、
を備える連結装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転要素同士を連結するための連結装置、それを備えた動力出力装置および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、遊星歯車機構の２つの出力要素を選択的に出力軸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２つの出力要素を含む遊星歯車装置と、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カウンタシャフトを含む平行軸式変速機とを備えたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。更に、内燃機関と、２体の遊星歯車機構と、各遊星歯車機構の一方の出力軸に接続された電動機等とを備え、各遊星歯車機構の他方の出力軸からの動力を動力出力軸に選択的に出力可能な動力出力装置も知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−１５５８９１号公報
【特許文献２】特開２００３−１０６３８９号公報
【特許文献３】特開２００５−００１５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のような動力出力装置では、２つの出力要素からの動力を選択的に出力軸に出力することにより、動力の伝達効率を向上させることが可能となる。ただし、上記各動力出力装置では、２つの出力要素からの動力を選択的に出力軸に出力するために平行軸式の変速機が用いられていることから、構造の複雑化や搭載スペースの増加といった問題を招いてしまう。
【０００４】
そこで、本発明は、第１回転要素と第２回転要素とを第３回転要素に選択的に連結可能であると共に、よりシンプルかつコンパクトな構成を有する連結装置、それを備えた動力出力装置およびハイブリッド自動車の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の連結装置、それを備えた動力出力装置およびハイブリッド自動車は、上述の目的を達成するために以下の手段を採っている。
【０００６】
本発明の連結装置は、互い同軸に配置される第１回転要素と第２回転要素とを該第１および第２回転要素と同軸に配置される第３回転要素に選択的に連結可能な連結装置であって、
前記第１回転要素に設けられた第１係合部と、
前記第１係合部と前記第１、第２および第３回転要素の軸方向に間隔をおいて位置するように前記第２回転要素に設けられた第２係合部と、
前記第３回転要素に前記第２係合部と対向するように設けられたフランジ状の第３係合部と、
前記第１係合部と前記第３係合部との双方と係合可能であり、前記軸方向に移動可能に配置される第１可動係合要素と、
前記第１可動係合要素を前記軸方向に移動させる第１駆動手段と、
前記第３回転要素に前記軸方向に摺動自在に支持される摺動部と、前記第３係合部よりも前記第２回転要素側で前記第２係合部と係合可能な係合部と、前記摺動部と前記係合部とを接続すると共に前記第３係合部に形成された孔部に挿通される挿通部分を有する接続部とを含む第２可動係合要素と、
前記第２可動係合要素の前記接続部に連結されており、該第２可動要素を前記軸方向に移動させる第２駆動手段と、
を備えるものである。
【０００７】
この連結装置では、第１駆動手段により第１可動係合要素を第１、第２および第３回転要素の軸方向に進退移動させることにより、第１可動係合要素を第１係合部と第３係合部との双方と係合させて第１回転要素と第３回転要素とを連結したり、第１回転要素と第３回転要素との連結を解除したりすることができる。また、第２駆動手段により第２可動係合要素を第１、第２および第３回転要素の軸方向に進退移動させることにより、第２可動係合要素を第２係合部と第３係合部との双方と係合させて第２回転要素と第３回転要素とを連結したり、第２回転要素と第３回転要素との連結を解除したりすることができる。従って、この連結装置によれば、第１および第２回転要素の何れか一方または双方を第３回転要素に選択的に連結することが可能となる。更に、第３回転要素に軸方向に摺動自在に支持される摺動部と、第３係合部よりも第２回転要素側で第２係合部と係合可能な係合部と、摺動部と係合部とを接続すると共に第３係合部に形成された孔部に挿通される挿通部分を有する接続部とを含む第２可動係合要素を用いれば、第１、第２および第３係合部を近接させて特に連結装置の上記軸方向における長さを短縮化することが可能となり、それにより連結装置をよりコンパクトに構成することができる。そして、この連結装置は、比較的少ない部品により構成されるものであるから、全体をよりシンプルに構成することができる。
【０００８】
また、前記第２可動係合要素の前記摺動部は、前記第３係合部の前記第２係合部側とは反対側で前記第３回転要素の外周部に摺動自在に支持されると共に前記接続部と一体化されており、前記接続部の前記挿通部分は、前記第３係合部の前記孔部を通して前記第２係合部側に突出可能であり、前記第２可動係合要素の前記係合部は、前記挿通部分の遊端部に形成されてもよい。すなわち、このような摺動部と係合部と接続部とを有する第２可動係合要素は、第３係合部の第２係合部側とは反対側で第３回転要素と軸方向に摺動自在に係合すると共に第３係合部に形成された孔部を通して第２係合部と係合可能なものである。そして、かかる第２可動係合要素では、接続部の大半が、第３係合部の第２係合部側とは反対側（外側）に位置することになる。これにより、第２可動係合要素の接続部と第２駆動手段とを容易に連結すると共に連結装置全体の構成をよりシンプルなものとすることができる。
【０００９】
更に、前記第２可動係合要素の前記摺動部は、前記第３係合部よりも前記第２係合部側で前記第３回転要素の外周部に摺動自在に支持されており、前記接続部の前記挿通部分は、該接続部に固定されて前記第３係合部の前記孔部を通して前記第２係合部から離間するように突出すると共に前記第２駆動手段に連結される連結部材であってもよい。このような摺動部と係合部と接続部とを有する第２可動係合要素は、第３係合部よりも第２係合部側で第３回転要素と軸方向に摺動自在に係合すると共に第２係合部と係合可能であって、第３係合部に形成された孔部に挿通される連結部材（挿通部分）を介して第２駆動手段と連結されるものである。かかる第２可動係合要素は比較的作成し易いものであるので、この第２可動係合要素を用いれば、連結装置全体の構成をよりシンプルなものとすることができる。そして、フランジ状の第３係合部に形成された孔部に挿通される挿通部分としての連結部材を用いることにより、第２可動係合要素と第２駆動手段とを容易に連結することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の連結装置において、前記第１係合部は、前記第１回転要素の端部に形成されたフランジ部であり、前記第１可動係合要素は、前記フランジ部の外周部と前記第３係合部との双方と係合可能であってもよい。これにより、第１係合部の外周部と第３係合部との間隔がより狭められることから、第１可動係合要素をより小型化することが可能となり、第１駆動手段の駆動負担を軽減することができる。
【００１１】
更に、本発明の連結装置において、前記第１係合部は、前記第１回転要素の端部の外周に形成されており、前記第１可動係合要素は、前記第１係合部と前記軸方向に摺動自在に係合するものであってもよい。これにより、第１可動係合要素は、第１回転要素の端部に上記軸方向に摺動自在に支持されることになるので、当該可動回転要素の移動を安定かつスムースなものとすることができる。
【００１２】
また、前記第１、第２および第３回転要素の少なくとも何れか一つは中空に形成されているとよい。すなわち、本発明の連結装置は、少なくとも何れか一つが中空に形成されると共に互い同軸に配置された第１、第２および第３回転要素に対して適用されると、極めて有用である。
【００１３】
そして、本発明の連結装置は、前記第１可動係合要素と前記第１駆動手段との一方に固定される第１環状部材と、前記第１可動係合要素と前記第１駆動手段との一方に固定されると共に前記第１環状部材を回転自在に支持可能な第１支持部材と、前記第２可動係合要素の前記接続部と前記第２駆動手段との一方に固定される第２環状部材と、前記第２可動係合要素の前記接続部と前記第２駆動手段との他方に固定されると共に前記第２環状部材を回転自在に支持可能な第２支持部材とを更に備えてもよい。これにより、少なくとも第１および第３係合部の一方と係合して回転する第１可動係合要素の良好な回転を許容しながら、第１駆動手段によって第１可動係合要素をより確実に移動させると共に、少なくとも第２および第３係合部の一方と係合して回転する第２可動係合要素の良好な回転を許容しながら、第２駆動手段によって第２可動係合要素をより確実に移動させることが可能となる。
【００１４】
本発明による動力出力装置は、上述の連結装置に加えて、駆動軸と、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要素とを含むと共にこれら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を備え、前記連結装置の前記第１回転要素が前記動力分配統合機構の前記第１および第２要素の何れか一方と接続され、前記連結装置の前記第２回転要素が前記動力分配統合機構の前記第１および第２要素の他方と接続され、前記連結装置の前記第３回転要素が前記駆動軸と接続されるものである。
【００１５】
この動力出力装置は、上述の連結装置を備えており、動力分配統合機構の第１および第２要素からの動力を選択的に駆動軸に出力可能なものである。従って、この動力出力装置では、連結装置により、動力分配統合機構の第１要素が駆動軸に連結されるときには、出力要素となる第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、連結装置により動力分配統合機構の第２要素が駆動軸に連結されるときには、出力要素となる第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。これにより、この動力出力装置では、連結装置による連結状態の切り替えを適宜実行することにより、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。また、この動力出力装置では、連結装置により動力分配統合機構の第１要素と第２要素との双方を駆動軸に連結すれば、エンジンからの動力を固定された変速比で機械的（直接）に駆動軸へと伝達することができる。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。また、上述の連結装置はシンプルかつコンパクトに構成可能なものであるから、それを備えた動力出力装置もよりシンプルかつコンパクトに構成することができる。なお、連結装置の第１および第２回転要素は、動力分配統合機構の第１または第２要素に変速手段等を介して接続されてもよく、連結装置の第３回転要素も変速手段等を介して駆動軸に接続されてもよい。
【００１６】
本発明のハイブリッド自動車は、上記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、シンプルかつコンパクトで搭載性に優れると共に、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。
【００１７】
本発明の他の連結装置は、互い同軸に配置される第１回転要素と第２回転要素とを該第１および第２回転要素と同軸に配置される第３回転要素に選択的に連結可能な連結装置であって、
前記第１回転要素に設けられた第１係合部と、
前記第１係合部と前記第１、第２および第３回転要素の軸方向に間隔をおいて位置するように前記第２回転要素に設けられた第２係合部と、
前記第３回転要素に前記第２係合部と対向するように設けられたフランジ状の第３係合部と、
前記第１係合部と前記第３係合部との双方と係合可能であり、前記軸方向に移動可能に配置される第１可動係合要素と、
前記第１可動係合要素を前記軸方向に移動させる第１駆動手段と、
前記第３係合部の前記第２係合部側とは反対側で前記第３回転要素に前記軸方向に摺動自在に支持されると共に、前記第３係合部に形成された孔部を通して前記第２係合部と係合可能な第２可動係合要素と、
前記第２可動係合要素を前記軸方向に移動させる第２駆動手段と、
を備えるものである。
【００１８】
この連結装置によっても、第１および第２回転要素の何れか一方または双方を第３回転要素に選択的に連結することが可能となる。また、第３係合部の第２係合部側とは反対側で第３回転要素に軸方向に摺動自在に支持されると共に第３係合部に形成された孔部を通して第２係合部と係合可能な第２可動係合要素とを有する第２可動係合要素を用いれば、第１、第２および第３係合部を近接させて特に連結装置の上記軸方向における長さを短縮化することが可能となり、それにより連結装置をよりコンパクトに構成することができる。そして、この連結装置は、比較的少ない部品により構成されるものであるから、全体をよりシンプルに構成することができる。
【００１９】
本発明の更に他の連結装置は、互い同軸に配置される第１回転要素と第２回転要素とを該第１および第２回転要素と同軸に配置される第３回転要素に選択的に連結可能な連結装置であって、
前記第１回転要素に設けられた第１係合部と、
前記第１係合部と前記第１、第２および第３回転要素の軸方向に間隔をおいて位置するように前記第２回転要素に設けられた第２係合部と、
前記第３回転要素に前記第２係合部と対向するように設けられたフランジ状の第３係合部と、
前記第１係合部と前記第３係合部との双方と係合可能であり、前記軸方向に移動可能に配置される第１可動係合要素と、
前記第１可動係合要素を前記軸方向に移動させる第１駆動手段と、
前記第３係合部よりも前記第２係合部側で前記第３回転要素に前記軸方向に摺動自在に支持されると共に、前記第２係合部と係合可能な第２可動係合要素と、
前記第３係合部に形成された孔部に挿通される連結部材を介して前記第２可動係合要素と連結されており、該第２可動係合要素を前記軸方向に移動させる第２駆動手段と、
を備えるものである。
【００２０】
この連結装置によっても、第１および第２回転要素の何れか一方または双方を第３回転要素に選択的に連結することが可能となる。また、第３係合部よりも第２係合部側で第３回転要素に軸方向に摺動自在に支持されると共に第２係合部と係合可能な第２可動係合要素を用いると共に、第３係合部に形成された孔部に挿通される連結部材を介して第２可動係合要素と第２駆動手段とを連結すれば、第１、第２および第３係合部を近接させて特に連結装置の上記軸方向における長さを短縮化することが可能となり、それにより連結装置をよりコンパクトに構成することができる。そして、この連結装置は、比較的少ない部品により構成されるものであるから、全体をよりシンプルに構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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】
【００２２】
図１は、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。同図に示すハイブリッド自動車２０は、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の出力軸であるクランクシャフト２６に接続された動力分配統合機構（差動回転機構）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６６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。
【００２３】
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から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、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。
【００２４】
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周知の同期発電電動機として構成されており、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。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。また、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。
【００２５】
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。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。更に、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も算出している。
【００２６】
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４３，４４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とを含み、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）とが互いに差動回転できるように構成されたダブルピニオン式遊星歯車機構である。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要素たるサンギヤ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）に延びて一連の中空軸を構成す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）が接続される。また、第１要素たるキャリア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（第２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要素たるリングギヤ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。
【００２７】
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。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。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。なお、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。
【００２８】
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、電気式、電磁式あるいは油圧式のアクチュエータ１００により駆動される係合部材を介してサンギヤ軸４１ａの先端に固定されたドグと第１モータ軸４６の先端に固定されたドグとをより少ない損失で連結すると共に両者の連結を解除することができるドグクラッチとして構成されている。クラッチＣ０によるサンギヤ軸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要素たるサンギヤ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。更に、動力分配統合機構４０の近傍には、モータＭＧ２の回転軸たる第２モータ軸５５を回転不能に固定可能な固定手段として機能するブレーキＢ０が設けられている。実施例において、ブレーキＢ０は、例えば電気式、電磁式あるいは油圧式のアクチュエータ１０１により駆動される係合部材を介してキャリア４５に固定されたドグとトランスミッションケースに固定された固定用ドグとをより少ない損失で連結すると共に両者の連結を解除することができるドグクラッチとして構成されている。ブレーキＢ０によりキャリア４５のドグとトランスミッションケース側の固定用ドグとが連結されると、キャリア４５が回転不能となるので、動力分配統合機構４０の機能により減速ギヤ機構５０のサンギヤ５１および第２モータ軸５５（モータＭＧ２）を回転不能に固定することが可能となる。
【００２９】
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に接続され得る。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に接続され得る。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という順番で概ね同軸に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。
【００３０】
変速機６０は、入力された動力を所定の減速比で減速して出力可能なシングルピニオン式遊星歯車機構（減速機構）である変速用差動回転機構６１と、本発明の連結装置としてのクラッチＣ１とを含む。変速用差動回転機構６１は、入力要素たるサンギヤ６２と、このサンギヤ６２と同心円上に配置される固定要素たるリングギヤ６３と、サンギヤ６２およびリングギヤ６３の双方と噛合するピニオンギヤ６４を複数保持する出力要素たるキャリア６５とを含み、サンギヤ６２とリングギヤ６３とキャリア６５とが互いに差動回転できるように構成されている。変速用差動回転機構６１のリングギヤ６３は、図１に示すように、トランスミッションケースに対して回転不能に固定される。また、変速用差動回転機構６１のキャリア６５には車両後方に向けて延びる駆動軸６６が接続されており、駆動軸６６は、デファレンシャルギヤ６８を介して駆動輪としての後輪６９ａ，６９ｂに連結される。
【００３１】
図１および図２に示すように、クラッチＣ１は、動力分配統合機構４０の第２要素たるサンギヤ４１に接続される中空の第１モータ軸（第１回転要素）４６と第１要素たるキャリア４５から延出されて第１モータ軸４６を貫通するキャリア軸（第２回転要素）４５ａとの何れか一方または双方を変速用差動回転機構６１のサンギヤ６２から車両前方に延出されたサンギヤ軸（第３回転要素）６２ａに選択的に連結可能とするものである。実施例において、クラッチＣ１は、第１モータ軸４６の一端（図中右端）に形成された第１係合部１１０と、キャリア軸４５ａの一端（図中右端）に形成された第２係合部１２０と、サンギヤ軸６２ａの一端（図中左端）に形成された第３係合部１３０と、第１係合部１１０と第３係合部１３０との双方と係合可能であると共に第１モータ軸４６やキャリア軸４５ａ、サンギヤ軸６２ａの軸方向に移動可能に配置される第１可動係合部材１５１と、この第１可動係合部材１５１を軸方向に移動させる第１アクチュエータ１４１と、第２係合部１２０と第３係合部１３０との双方と係合可能であると共に軸方向に移動可能に配置される第２可動係合部材１５２と、この第２可動係合部材１５２を軸方向に移動させる第２アクチュエータ１４２とを含む、いわゆるドグクラッチとして構成されている。第１および第２アクチュエータ１４１，１４２は、環状の駆動部材１４３，１４４を第１モータ軸４６等の軸方向に進退移動させることが可能な環状に形成された電気式、電磁式あるいは油圧式のアクチュエータであり、トランスミッションケースの内周面に固定される。
【００３２】
第１係合部１１０は、図２に示すように、第１回転要素としての第１モータ軸４６の端部から径方向かつ外方に延出されたフランジ状の部位であり、その外周にはスプライン（溝）１１１が形成されている。また、第２係合部１２０は、中空の第１モータ軸４６の端部から突出した第２回転要素としてのキャリア軸４５ａの端部から径方向かつ外方に延出されたフランジ状の部位であり、第１モータ軸４６の第１係合部１１０よりも車両後方に位置する。すなわち、第２係合部１２０は、第１係合部１１０と第１モータ軸４６やキャリア軸４５ａ、サンギヤ軸６２ａの軸方向に間隔をおいて位置するようにキャリア軸４５ａに設けられる。実施例において、第２係合部１２０は、第１係合部１１０よりも小径に形成され、その外周にはスプライン（溝）１２１が形成される。更に、第３係合部１３０は、サンギヤ軸６２ａの一端（図中左端）から径方向かつ外方に延出されたフランジ部１３１と、フランジ部１３１の外周部から車両前方（図中左側）に向けて延出された筒状部１３２とを含む。実施例において、フランジ部１３１は、第１係合部１１０と同程度の外径を有しており、キャリア軸４５ａの第２係合部１２０と所定の間隔をおいて対向する。また、第３係合部１３０のフランジ部１３１には、図２および図３に示すように周方向に所定の間隔をおいて複数（実施例では４個）の孔部１３４が形成されている。そして、実施例において、第３係合部１３０の筒状部１３２は、キャリア軸４５ａの第２係合部１２０の外周を囲むようにフランジ部１３１から延出され、筒状部１３２の先端部の外周面には、第１係合部１１０のスプライン１１１に対応するようにスプライン（溝）１３３が形成されている。
【００３３】
第１可動係合部材１５１は、その内周面に第１係合部１１０のスプライン１１１と第３係合部１３０の筒状部１３２に形成されたスプライン１３３との双方と係合可能な歯部（ドグ）１５３を有する環状の短尺スリーブとして形成されている。そして、第１可動係合部材１５１の外周面には、環状の連結リング１５７を回転自在に保持可能な環状の支持部材１５５が固定されている。この支持部材１５５により保持された連結リング１５７は、トランスミッションケースの内周面に固定された第１アクチュエータ１４１の駆動部材１４３の先端に固定される。実施例において、第１可動係合部材１５１は、第１係合部１１０に軸方向に摺動自在に支持されており、第１アクチュエータ１４１によって第１可動係合部材１５１を図２の矢印方向（第３係合部１３０側）に移動させることにより、第１可動係合部材１５１の歯部１５３を第１係合部１１０のスプライン１１１と係合させたまま、第３係合部１３０の筒状部１３２に形成されたスプライン１３３と係合させることが可能となる。また、この状態で、第１可動係合部材１５１を逆方向に移動させれば、第１可動係合部材１５１と第３係合部１３０との係合を解除することができる。
【００３４】
一方、第２可動係合部材１５２は、図２に示すように、サンギヤ軸６２ａに軸方向に摺動自在に支持される摺動部１５４と、第３係合部１３０のフランジ部１３１よりもキャリア軸４５ａ側（図中左側）で第２係合部１２０と係合可能な係合部１５６と、摺動部１５４と係合部１５６とを接続する接続部１５８とを有する。第２可動係合部材１５２の摺動部１５４は、第３係合部１３０の第２係合部１２０側とは反対側、すなわち第３係合部１３０のフランジ部１３１よりも車両後方側（図中右側）に位置するようにサンギヤ軸６２ａの外周面に形成されたスプライン６２ｓと係合可能に形成されており、サンギヤ軸６２ａに摺動自在に支持される。また、実施例において、第２可動係合部材１５２の接続部１５８は、摺動部１５４と一体化されて径方向に拡がるフランジ部１５８ａと、当該フランジ部１５８ａから第２係合部１２０に向けて（図中左側に）延出された複数（実施例では４個）の突片１５８ｂとを含む。接続部１５８の各突片１５８ｂは、第３係合部１３０のフランジ部１３１に形成された複数の孔部１３４の各々に挿通されて第２係合部１２０側に突出可能な挿通部分であり、各突片１５８ｂの遊端部内周には、第２係合部１２０のスプライン１２１と係合可能な歯部（ドグ）１６０が形成されている。すなわち、各突片１５８ｂの遊端部は、第３係合部１３０のフランジ部１３１よりもキャリア軸４５ａ側（図中左側）で第２係合部１２０と係合可能な係合部１５６を構成する。また、第３係合部１３０のフランジ部１３１よりも車両後方（図中右側）に位置することになる接続部１５８のフランジ部１５８ａには、環状の連結リング１６４を回転自在に保持可能な環状の支持部材１６２が固定されている。この支持部材１６２により保持された連結リング１６４は、トランスミッションケースの内周面に固定された第２アクチュエータ１４２の駆動部材１４４の先端に固定される。これにより、サンギヤ軸６２ａに軸方向に摺動自在に支持された第２可動係合部材１５２を第２アクチュエータ１４２によってキャリア軸４５ａ側（図中左側）に移動させることにより、係合部１５６の歯部１６０を第２係合部１２０の外周部に形成されたスプライン１２１と係合させることが可能となる。また、この状態で、第２可動係合部材１５２を図中矢印方向に移動させれば、第２可動係合部材１５２と第２係合部１２０との係合を解除することができる。
【００３５】
上述のように構成されるクラッチＣ１によれば、第１可動係合部材１５１を第１アクチュエータ１４１により図２の矢印方向に移動させて第１係合部１１０と係合させれば、第１モータ軸４６と変速用差動回転機構６１のサンギヤ軸６２ａとがより少ない損失で連結され、それにより、クラッチＣ０が繋がれていればサンギヤ軸４１ａ、第１モータ軸４６および変速用差動回転機構６１を介して動力分配統合機構４０の第２要素たるサンギヤ４１と駆動軸６６とが連結されることになる（以下、このようなクラッチＣ１による連結状態を「サンギヤ連結状態」という）。また、かかるサンギヤ連結状態で、第２可動係合部材１５２を第２アクチュエータ１４２により図２に示すように移動させて第２係合部１２０と係合させれば、キャリア軸４５ａと変速用差動回転機構６１のサンギヤ軸６２ａとがより少ない損失で連結され、それにより、第１モータ軸４６とキャリア軸４５ａとの双方すなわち動力分配統合機構４０のサンギヤ４１とキャリア４５との双方が変速用差動回転機構６１を介して駆動軸６６に連結されることになる（以下、このようなクラッチＣ１による連結状態を「両要素連結状態」という）。更に、かかる両要素連結状態で、第１可動係合部材１５１を第１アクチュエータ１４１により図２に示すように移動させて当該第１可動係合部材１５１と第１係合部１１０との係合を解除すれば、キャリア軸４５ａや変速用差動回転機構６１を介して動力分配統合機構４０のキャリア４５のみが駆動軸６６に連結されることになる（以下、このようなクラッチＣ１による連結状態を「キャリア連結状態」という）。このように、本発明の連結装置としてのクラッチＣ１によれば、第１モータ軸（第１回転要素）４６とキャリア軸（第２回転要素）４５ａとの何れか一方または双方を変速用差動回転機構６１のサンギヤ軸（第３回転要素）６２ａに選択的に連結することができる。
【００３６】
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やブレーキＢ０を駆動するアクチュエータ１００，１０１や、変速機６０のクラッチＣ１の第１および第２可動係合部材１５１，１５２を駆動する第１および第２アクチュエータ１４１，１４２もハイブリッドＥＣＵ７０により制御される。
【００３７】
次に、図４から図１０を参照しながら、実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図４から図７は、エンジン２２の運転を伴ってハイブリッド自動車２０を走行させる場合に車速変化に応じて変速機６０の変速比をシフトアップ方向に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。ハイブリッド自動車２０が図４から図７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１００，１０１，１４１，１４２（クラッチＣ０、ブレーキＢ０、変速機６０のクラッチＣ１）はハイブリッドＥＣＵ７０により直接制御される。なお、図４から図１０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の回転数（キャリア軸４５ａや減速ギヤ機構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。また、６２軸は変速機６０の変速用差動回転機構６１のサンギヤ６２の回転数を、６５，６６軸は変速用差動回転機構６１のキャリア６５および駆動軸６６の回転数を、６３軸は変速用差動回転機構６１のリングギヤ６３の回転数をそれぞれ示す。
【００３８】
エンジン２２の運転を伴ってハイブリッド自動車２０を走行させる際には、基本的にブレーキＢ０が非作動（オフ）とされると共にクラッチＣ０が繋がれ、モータＭＧ１すなわち第１モータ軸４６がサンギヤ軸４１ａを介して動力分配統合機構４０のサンギヤ４１に接続される。そして、ハイブリッド自動車２０の車速Ｖが比較的低い際には、変速機６０のクラッチＣ１が、第１可動係合部材１５１と第１係合部１１０との係合が解除されると共に第２可動係合部材１５２が第２係合部１２０と係合する上記キャリア連結状態に設定される。以下、この状態を変速機６０の「第１変速状態（１速）」という（図４）。このような第１変速状態のもとでは、動力分配統合機構４０の第１要素たるキャリア４５がキャリア軸４５ａ、クラッチＣ１および変速用差動回転機構６１を介して駆動軸６６に連結される。従って、第１変速状態のもとでは、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に減速ギヤ機構５０を介して接続されたモータ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、このようにモータ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。このような第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図８に示す。なお、図８おいて、Ｓ軸、Ｒ軸、Ｃ軸、５４軸および５１軸は図４から図７と同様のものを示し、ρは動力分配統合機構４０のギヤ比を、ρｒは減速ギヤ機構５０の減速比をそれぞれ示す。また、図８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ことを示す（図４から図７、図９、図１０も同様）。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の回転数と出力要素たるキャリア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。そして、キャリア４５に出力された動力は、キャリア軸４５ａおよびクラッチＣ１を介して変速用差動回転機構６１のサンギヤ６２へと伝達されると共に、変速用差動回転機構６１のギヤ比ρｘ（図４参照）に基づく変速比（ρｘ／（１＋ρｘ））で変速（減速）された上で駆動軸６６へと出力されることになる。
【００３９】
図４に示す状態すなわち変速機６０が第１変速状態にあると共にトルク変換モードが第１トルク変換モードである状態でハイブリッド自動車２０の車速Ｖが高まると、やがて動力分配統合機構４０のキャリア４５の回転数とサンギヤ４１の回転数とが概ね一致するようになる。これにより、第２可動係合部材１５２を第２係合部１２０と係合させたままクラッチＣ１の第１アクチュエータ１４１により第１可動係合部材１５１を第１係合部１１０と係合させてクラッチＣ１を上述の両要素連結状態に設定し、動力分配統合機構４０のキャリア４５とサンギヤ４１との双方を変速用差動回転機構６１に連結することが可能となる。そして、この状態でモータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令を値０に設定すれば、図５に示すように、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）は、電気エネルギへの変換を伴うことなく固定された（一定の）変速比（変速用差動回転機構６１のギヤ比ρｘに基づく変速比）で機械的（直接）に駆動軸６６へと伝達されることになる。以下、このように、クラッチＣ１により動力分配統合機構４０のキャリア４５とサンギヤ４１との双方を変速用差動回転機構６１に連結するようなモードを「同時係合モード」といい、特に、図５に示す状態を「１−２速同時係合状態」という。
【００４０】
図５に示す１−２速同時係合状態のもとでは、キャリア軸４５ａと第１モータ軸４６との回転数が一致していることから、第１可動係合部材１５１と第１係合部１１０との係合を容易に解除してクラッチＣ１を上記サンギヤ連結状態に設定し、キャリア軸４５ａと変速用差動回転機構６１との連結を解除することができる。以下、このようにクラッチＣ１がサンギヤ連結状態に設定される状態を変速機６０の第２変速状態（２速）という（図６）。このような第２変速状態のもとでは、動力分配統合機構４０の第２要素たるサンギヤ４１がサンギヤ軸４１ａ、第１モータ軸４６、クラッチＣ１および変速用差動回転機構６１を介して駆動軸６６に連結される。これにより、第２変速状態のもとでは、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、このようにモータ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。このような第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図９に示す。なお、図９における符号は図８のものと同様である。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の回転数と出力要素たるサンギヤ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。そして、サンギヤ４１に出力された動力は、サンギヤ軸４１ａ、第１モータ軸４６、クラッチＣ１を介して変速用差動回転機構６１のサンギヤ６２へと伝達されると共に、変速用差動回転機構６１のギヤ比ρｘに基づく変速比（ρｘ／（１＋ρｘ））で変速（減速）された上で駆動軸６６へと出力されることになる。
【００４１】
図６に示す状態すなわち変速機６０が第２変速状態にあると共にトルク変換モードが第２トルク変換モードである状態でハイブリッド自動車２０の車速Ｖが高まると、やがてモータＭＧ２、第２モータ軸５５および動力分配統合機構４０の第１要素たるキャリア４５の回転数が値０に近づくことになる。これにより、ブレーキＢ０を作動（オン）させて第２モータ軸５５（モータＭＧ２）およびキャリア４５を回転不能に固定することが可能となる。そして、クラッチＣ１により第１モータ軸４６を変速用差動回転機構６１に連結したままブレーキＢ０により第２モータ軸５５やキャリア４５を回転不能に固定した状態でモータ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）は、図７に示すように、電気エネルギへの変換を伴うことなく、固定された（一定の）変速比（動力分配統合機構４０のギヤ比ρと変速用差動回転機構６１のギヤ比ρｘとに基づく変速比）で変速された上で駆動軸６６へと直接伝達されることになる。以下、このようにクラッチＣ０を繋いだ状態で変速機６０のクラッチＣ１により第１モータ軸４６を変速用差動回転機構６１に連結したままブレーキＢ０により第２モータ軸５５やキャリア４５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７に示す状態を「２速固定状態」という。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。
【００４２】
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の第１および第２変速状態の切り換えに伴って第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換えられるので、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４５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サンギヤ４１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、上述の同時係合モードのもとでハイブリッド自動車２０を走行させれば、固定変速比でエンジン２２からの動力を機械的（直接）に駆動軸６６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６６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動力分配統合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特に有利なものとなる。更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０の変速状態を変更する際に、第１トルク変換モードと第２トルク変換モードとの間で一旦同時係合モードが実行されることから、変速状態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、変速状態の変更すなわち第１トルク変換モードと第２トルク変換モードとの切り換え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。
【００４３】
続いて、図１０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Ｃ０を繋いでモータＭＧ１を動力分配統合機構４０のサンギヤ４１に接続したままモータＭＧ１およびＭＧ２の何れか一方に動力を出力させるクラッチ係合１モータ走行モードと、クラッチＣ０によるモータＭＧ１と動力分配統合機構４０のサンギヤ４１との接続を解除した状態でモータＭＧ１およびＭＧ２の何れか一方に動力を出力させるクラッチ解放１モータ走行モードと、クラッチＣ０によるモータＭＧ１と動力分配統合機構４０のサンギヤ４１との接続を解除した状態でモータＭＧ１およびＭＧ２の双方からの動力を利用できるようにする２モータ走行モードとに大別される。なお、モータ走行モードが選択された場合、ブレーキＢ０は非作動状態とされる。
【００４４】
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を繋いだ状態でクラッチＣ１をキャリア連結状態に設定することにより変速機６０を第１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、クラッチＣ０を繋いだ状態でクラッチＣ１をサンギヤ連結状態に設定することにより変速機６０を第２変速状態に設定してモータＭＧ１のみに動力を出力させる。かかるクラッチ係合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とが接続されていることから、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ことになる（図１０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によるモータＭＧ１と動力分配統合機構４０のサンギヤ４１との接続を解除した状態で、クラッチＣ１をキャリア連結状態に設定することにより変速機６０を第１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、クラッチＣ１をサンギヤ連結状態に設定することにより変速機６０を第２変速状態に設定してモータＭＧ１のみ動力を出力させる。かかるクラッチ解放１モータ走行モードのもとでは、図１０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によるサンギヤ４１とモータＭＧ１との接続が解除されることから、動力分配統合機構４０の機能により停止しているエンジン２２のクランクシャフト２６の連れ回しや、停止しているモータ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によるモータＭＧ１と動力分配統合機構４０のサンギヤ４１との接続を解除した状態でクラッチＣ１を両要素連結状態に設定することにより変速機６０を上述の１−２速同時係合状態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６６に伝達することができるので、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可能となる。
【００４５】
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ると、動力を効率よく駆動軸６６に伝達すべく変速機６０の変速状態を容易に変更することができる。例えば、クラッチ解放１モータ走行モードのもとで、クラッチＣ１をキャリア連結状態に設定して変速機６０を第１変速状態に設定すると共にモータＭＧ２にのみ動力を出力させているときに、第１モータ軸４６がキャリア軸４５ａと回転同期するようにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を調整し、クラッチＣ１を両要素連結状態に設定すれば、上述の１−２速同時係合状態すなわち２モータ走行モードへと移行することができる。そして、この状態でクラッチＣ１をサンギヤ連結状態に設定すると共にモータＭＧ１のみに動力を出力させれば、上述の第２変速状態のもとでモータＭＧ１により出力される動力を駆動軸６６に伝達することが可能となる。なお、クラッチ解放１モータ走行モードのもとで変速機６０の変速状態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。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４５やサンギヤ４１の回転数を変速してトルクを増幅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の変速状態の変更に際しても、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、変速状態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、変速状態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。なお、これらの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の変速状態（クラッチＣ１のクラッチポジション）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。
【００４６】
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０に含まれるクラッチＣ１の第１アクチュエータ１４１によって第１可動係合部材１５１を第１モータ軸４６等の軸方向に進退移動させることにより、第１係合部１１０に摺動自在に支持された第１可動係合部材１５１を第３係合部１３０と係合させて第１モータ軸４６と変速用差動回転機構６１のサンギヤ軸６２ａとを連結したり、第１可動係合部材１５１と第３係合部１３０との係合を解除して第１モータ軸４６とサンギヤ軸６２ａとの連結を解除したりすることができる。また、クラッチＣ１の第２アクチュエータ１４２によって第２可動係合部材１５２を第１モータ軸４６等の軸方向に進退移動させることにより、サンギヤ軸６２ａに摺動自在に支持された第２可動係合部材１５２（係合部１５６）を第２係合部１２０と係合させてキャリア軸４５ａとサンギヤ軸６２ａとを連結したり、第２可動係合部材１５２（係合部１５６）と第２係合部１２０との係合を解除してキャリア軸４５ａとサンギヤ軸６２ａとの連結を解除することができる。このように、クラッチＣ１によれば、第１モータ軸４６およびキャリア軸４５ａの何れか一方または双方を変速用差動回転機構６１を介して駆動軸６６に選択的に連結することが可能となる。従って、ハイブリッド自動車２０において、変速機６０のクラッチＣ１により動力分配統合機構４０のキャリア４５が変速用差動回転機構６１を介して駆動軸６６に連結されるときには、出力要素となるキャリア４５に接続される第１電動機としてのモータ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に接続される第２電動機としてのモータＭＧ１を発電機として機能させることが可能となる。また、変速機６０のクラッチＣ１により動力分配統合機構４０のサンギヤ４１が変速用差動回転機構６１を介して駆動軸６６に連結されるときには、出力要素となるサンギヤ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。これにより、ハイブリッド自動車２０では、クラッチＣ１による連結状態の切り替えを適宜実行することにより、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して、いわゆる動力循環の発生を抑制することができる。また、変速機６０のクラッチＣ１により動力分配統合機構４０のキャリア４５およびサンギヤ４１の双方を変速用差動回転機構６１のサンギヤ６２に連結すれば、エンジン２２からの動力を固定された変速比で機械的（直接）に駆動軸６６へと伝達することができる。この結果、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ることが可能となり、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、上記クラッチＣ１の第２可動係合部材１５２は、第３回転要素たるサンギヤ軸６２ａに軸方向に摺動自在に支持される摺動部１５４と、第３係合部１３０のフランジ部１３１よりもキャリア軸４５ａ側で第２係合部１２０と係合可能な係合部１５６と、摺動部１５４と係合部１５６とを接続すると共に第３係合部１３０に形成された孔部１３４に挿通される挿通部分としての突片１５８ｂを有する接続部１５８とを含むものである。このような第２可動係合部材１５２を用いれば、第１、第２および第３係合部１１０，１２０，１３０を互いに近接させて特にクラッチＣ１の上記軸方向における長さを短縮化することが可能となり、クラッチＣ１をよりコンパクトに構成することができる。そして、クラッチＣ１は、比較的少ない部品により構成されるものであるから、全体をよりシンプルに構成することができる。従って、クラッチＣ１を用いれば、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２、動力分配統合機構４０、およびクラッチＣ１を含む変速機６０を備えた動力出力装置をよりシンプルかつコンパクトに構成可能となる。更に、上記実施例において、第２可動係合部材１５２の摺動部１５４は、第３係合部１３０の第２係合部１２０側とは反対側すなわち第３係合部１３０のフランジ部１３１よりも車両後方側でサンギヤ軸６２ａの外周部にスプライン６２ｓを介して摺動自在に支持されると共に接続部１５８（フランジ部１５８ａ）と一体化されている。また、接続部１５８の挿通部分である各突片１５８ｂは、フランジ部１３１の対応する孔部１３４を通して第２係合部１２０側に突出可能であり、それぞれの遊端部が第２係合部１２０と係合可能な係合部１５６を構成している。すなわち、上記実施例の第２可動係合部材１５２は、フランジ部１３１の第２係合部１２０側とは反対側でサンギヤ軸６２ａと軸方向に摺動自在に係合すると共に、フランジ部１３１に形成された孔部１３４を通して第２係合部１２０と係合可能なものである。そして、このような第２可動係合部材１５２においては、接続部１５８の大半すなわちフランジ部１５８ａが、第３係合部１３０の第２係合部１２０側とは反対側（外側）に位置することになる。これにより、第２可動係合部材１５２の接続部１５８と第２アクチュエータ１４２とを容易に連結すると共にクラッチＣ１全体の構成をよりシンプルなものとすることが可能となる。
【００４８】
加えて、実施例では、第１係合部１１０が第１モータ軸４６の端部から径方向に延出されると共にその外周にスプライン１１１を有するフランジ状に形成されると共に、第１可動係合部材１５１がフランジ状の第１係合部１１０の外周部（スプライン１１１）と第３係合部１３０（スプライン１３３）との双方と係合可能とされる。これにより、第１係合部１１０の外周部と第３係合部１３０との間隔がより狭められることから、第１可動係合部材１５１をより小型化することが可能となり、第１アクチュエータ１４１の駆動負担を軽減することができる。そして、上述のクラッチＣ１は、第１可動係合部材１５１に固定される支持部材１５５と、この支持部材１５５により回転自在に支持されると共に第１アクチュエータ１４１の駆動部材１４３に固定される連結リング１５７と、第２可動係合部材１５２の接続部１５８に固定される支持部材１６２と、この支持部材１６２により回転自在に支持されると共に第２アクチュエータ１４２の駆動部材１４４に固定される連結リング１６４とを有している。これにより、少なくとも第１係合部１１０と係合して少なくとも第１モータ軸４６と共に回転する第１可動係合部材１５１や、少なくともサンギヤ軸６２ａと係合して当該サンギヤ軸６２ａと共に回転する第２可動係合部材１５２の良好な回転を許容しながら、第１アクチュエータ１４１によって第１可動係合部材１５１をより確実に移動させると共に第２アクチュエータ１４２によって第２可動係合部材１５２をより確実に移動させることが可能となる。
【００４９】
以下、図１１から図１４を参照しながら、本発明の変形例について説明する。なお、重複した説明を回避するために、上記ハイブリッド自動車２０に関連して説明した要素と同一の要素に対しては同一の符号を用いるものとし、詳細な説明を省略する。
【００５０】
図１１は、変形例に係るクラッチＣ１Ａを示す断面図である。図１１に示すクラッチＣ１Ａでは、第１モータ軸４６の端部（図中右端）の外周面に第１係合部１１０Ａを構成するスプライン１１１が形成されている。また、クラッチＣ１Ａの第１可動係合部材１５１Ａは、第１モータ軸４６の外周面に形成されたスプライン１１１（第１係合部１１０Ａ）と係合可能な歯部１５３を内周に有する環状のフランジ部と、このフランジ部の外周から第３係合部１３０の筒状部１３２（車両後方）に向けて延出された筒状の遊端部とを含む。図１１の例では、かかる第１可動係合部材１５１Ａの遊端部の内周面に、第３係合部１３０の筒状部１３２に形成されたスプライン１３３と係合可能な歯部１５９が形成されている。そして、第１可動係合部材１５１Ａは、第１モータ軸４６の端部に嵌め込まれてスプライン１１１を介して軸方向に摺動自在に支持される。このように、第１係合部１１０Ａを第１モータ軸４６の端部の外周面に形成されたスプライン１１１とすれば、第１可動係合部材１５１Ａが第１モータ軸４６の端部に軸方向に摺動自在に支持されることになるので、第１可動係合部材１５１Ａの移動を安定かつスムースなものとすることができる。
【００５１】
図１２は、他の変形例に係るクラッチＣ１Ｂを示す断面図である。図１２に示すクラッチＣ１Ｂでは、第３係合部１３０Ｂのフランジ部１３１が図１のクラッチＣ１等のものに比べて軸中央側（図中右側）でサンギヤ軸６２ａから延出されており、サンギヤ軸６２ａの端部外周にはフランジ部１３１よりもキャリア軸４５ａ側に位置するようにスプライン６２ｓが形成されている。これに伴い、第３係合部１３０Ｂの筒状部１３２は、図１のクラッチＣ１等のものに比べて、サンギヤ軸６２ａのスプライン６２ｓとキャリア軸４５ａの第２係合部１２０との双方を囲むように軸方向に延長されている。また、クラッチＣ１Ｂに含まれる第２可動係合部材１５２Ｂは、第３係合部１３０のフランジ部１３１よりもキャリア軸４５ａ側（図中左側）でサンギヤ軸６２ａにスプライン６２ｓを介して軸方向に摺動自在に支持される摺動部１５４と、フランジ部１３１よりもキャリア軸４５ａ側で第２係合部１２０と係合可能な係合部１５６と、摺動部１５４と係合部１５６とを接続する接続部１５８とを有する。この接続部１５８は、摺動部１５４と一体化されて径方向に拡がるフランジ部１５８ａと、当該フランジ部１５８ａの外周部から車両前方（図中左側）に向けて延出された短尺の筒状部１５８ｃとを有し、内周に歯部１６０を有する筒状部１５８ｃの遊端部が係合部１５６を構成する。これにより、第２可動係合部材１５２Ｂの全体は、第３係合部１３０のフランジ部１３１よりもキャリア軸４５ａ側に位置することになる。そして、図１２の例において、第２可動係合部材１５２Ｂの接続部１５８の背面には、第３係合部１３０のフランジ部１３１に形成された孔部１３４を通して第２係合部１２０から離間するように突出する複数の連結部材１６６の一端（図中左端）が固定されている。各連結部材１６６の他端部には、環状の連結リング１６４を回転自在に保持可能な環状の支持部材１６２が固定されている。この支持部材１６２により保持された連結リング１６４は、トランスミッションケースの内周面に固定された第２アクチュエータ１４２の駆動部材１４４の先端に固定される。これにより、第２アクチュエータ１４２によってサンギヤ軸６２ａに軸方向に摺動自在に支持された第２可動係合部材１５２Ｂをキャリア軸４５ａ側（図中左側）に移動させることにより、係合部１５６の歯部１６０を第２係合部１２０の外周部に形成されたスプライン１２１と係合させることが可能となり、その状態から、第２可動係合部材１５２Ｂを図中矢印方向に移動させれば、第２可動係合部材１５２Ｂと第２係合部１２０との係合を解除することができる。このように、図１２のクラッチＣ１Ｂに含まれる第２可動係合部材１５２Ｂは、第３係合部１３０のフランジ部１３１よりも第２係合部１２０側でサンギヤ軸６２ａと軸方向に摺動自在に係合すると共に第２係合部１２０と係合可能であって、フランジ部１３１に形成された孔部１３４に挿通される挿通部分としての連結部材１６６を介して第２アクチュエータ１４２と連結されるものである。かかるクラッチＣ１Ｂに含まれる第２可動係合部材１５２Ｂは、単純な外形を有して図１等に示す第２可動係合部材１５２に比べてより作成し易いものであるので、この第２可動係合部材１５２Ｂを用いれば、クラッチＣ１Ｂ全体の構成をよりシンプルなものとすることができる。そして、第３係合部１３０のフランジ部１３１に形成された孔部１３４に挿通される挿通部分としての連結部材１６６を用いることにより、第２可動係合部材１５２Ｂと第２アクチュエータ１４２とを容易に連結することが可能となる。
【００５２】
図１３は、本発明のハイブリッド自動車の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、サンギヤ軸４１ａと第１モータ軸４６との間に、両者の接続および当該接続の解除を実行する接続断接手段として機能すると共にモータＭＧ１の回転軸たる第１モータ軸４６（サンギヤ４１）を回転不能に固定可能な固定手段として機能するクラッチＣ０′が設けられている。また、ハイブリッド自動車２０Ａでは、中空の第１モータ軸４６が変速機６０Ａの変速用差動回転機構（変速手段）６１の入力要素たるサンギヤ６２に接続される。更に、変速機６０Ａでは、変速用差動回転機構６１の出力要素たるキャリア６５に車両後方に向けて延びる中空のキャリア軸６５ａが接続されており、このキャリア軸６５ａの端部に第１係合部１１０が形成される。そして、動力分配統合機構４０のキャリア４５に接続されたキャリア軸４５ａは、第１モータ軸４６や変速用差動回転機構６１（キャリア軸６５ａ）を貫通すると共にその端部に第２係合部１２０を有しており、駆動軸６６の端部に第３係合部１３０が形成される。これにより、変速機６０ＡのクラッチＣ１は、変速用差動回転機構６１の出力要素たるキャリア６５に接続されて車両後方に向けて延びる中空のキャリア軸（第１回転要素）６５ａと、第１モータ軸４６や変速用差動回転機構６１（キャリア軸６５ａ）を貫通するキャリア軸（第２回転要素）４５ａとの何れか一方または双方を駆動軸（第３回転要素）６６に選択的に連結できるように構成される。すなわち、変速機６０Ａでは、クラッチＣ１の第１回転要素たるキャリア軸６５ａが、入力した動力を変速して出力可能な変速用差動回転機構６１と第１モータ軸４６等とを介して動力分配統合機構４０の第２要素たるサンギヤ４１に接続される。このように構成される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。
【００５３】
図１４は、他の変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂの概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０Ｂは、図１のハイブリッド自動車２０のクラッチＣ０およびブレーキＢ０を図１２のクラッチＣ０′で置き換えると共に変速機６０をクラッチＣ１，Ｃ２および変速用差動回転機構（減速手段）６１を含む変速機６０Ｂで置き換えたものに相当する。変速機６０ＢのクラッチＣ１は、第１モータ軸４６とキャリア軸４５ａとの何れか一方または双方を変速用差動回転機構６１のサンギヤ６２に選択的に連結可能とするものである。この場合、変速機６０Ｂに含まれるクラッチＣ１の第３回転要素たるサンギヤ軸６２ａは、図１４に示すように、キャリア軸４５ａを車両後方に延出可能とするために中空に形成される。また、変速機６０ＢのクラッチＣ２は、クラッチＣ１（Ｃ１Ａ）と同様に構成されるものであり、第１係合部２１０、第２係合部２２０，第３係合部２３０、第１可動係合部材２５１、第２可動係合部材２５２、第１アクチュエータ２４１および第２アクチュエータ２４２を備える。この場合、変速用差動回転機構６１の出力要素たるキャリア６５には、車両後方に向けて延びる中空のキャリア軸６５ａが接続されており、このキャリア軸６５ａの端部に第１係合部２１０が形成される。更に、動力分配統合機構４０のキャリア４５に接続されたキャリア軸４５ａは、サンギヤ軸６２ａや変速用差動回転機構６１（キャリア軸６５ａ）を貫通すると共にその端部に第２係合部２２０を有しており、駆動軸６６の端部に第３係合部２３０が形成される。これにより、クラッチＣ２は、変速用差動回転機構６１の出力要素たるキャリア６５に接続された中空のキャリア軸（第１回転要素）６５ａと、動力分配統合機構４０の第１要素たるキャリア４５に接続されたキャリア軸（第２回転要素）４５ａとの何れか一方または双方を駆動軸（第３回転要素）６６に選択的に連結できるように構成される。このような変速機６０Ｂを用いれば、クラッチＣ１およびＣ２を制御することにより、動力分配統合機構４０のキャリア４５およびサンギヤ４１の何れか一方からの動力を変速用差動回転機構６１により減速して駆動軸６６に伝達したり、キャリア４５からの動力を駆動軸６６に直接伝達したり、エンジン２２からの動力を固定変速比で機械的（直接）に駆動軸６６へと伝達したりすることが可能となる。従って、図１４に示すハイブリッド自動車２０Ｂにおいても、上述のハイブリッド自動車２０，２０Ａと同様の作用効果を得ることができる。
【００５４】
なお、上述のクラッチＣ１，Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂは、何れも２つの回転要素から入力される動力を選択的に１つの回転要素に出力するために用いられるものとされたが、これに限られるものではない。すなわち、クラッチＣ１等は、１つの回転要素から入力される動力を２つの回転要素に選択的に出力するものとして構成されてもよい。更に、上述のクラッチＣ１等の適用対象となる３つの回転要素は、少なくとも何れか一つが中空に形成されているとよいが、これに限られるものではない。更に、上述のハイブリッド自動車２０，２０Ａ，２０Ｂは、前輪駆動車両として構成されてもよい。また、上記実施例においては、動力出力装置をハイブリッド自動車２０，２０Ａ，２０Ｂ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。
【００５５】
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】
【００５６】
【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】実施例のハイブリッド自動車２０の変速機６０に含まれるクラッチＣ１の断面図である。
【図３】図２のIII−III線についての断面図である。
【図４】実施例のハイブリッド自動車２０をエンジン２２の運転を伴って走行させる場合に車速変化に応じて変速機６０の変速比をシフトアップ方向に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５】図２と同様の説明図である。
【図６】図２と同様の説明図である。
【図７】図２と同様の説明図である。
【図８】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９】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１０】実施例の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１１】変形例に係るクラッチＣ１Ａの断面図である。
【図１２】変形例に係るクラッチＣ１Ｂの断面図である。
【図１３】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。
【図１４】変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂの概略構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
２０，２０Ａ，２０Ｂ  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  動力分配統合機構、４１，５１，６２  サンギヤ、４１ａ，６２ａ  サンギヤ軸、４２，５２，６３  リングギヤ、４２ａ  リングギヤ軸、４３，４４，５３，６４  ピニオンギヤ、４５，５４，６５  キャリア、４５ａ，６５ａ  キャリア軸、４６  第１モータ軸、５０  減速ギヤ機構、５５  第２モータ軸、６０，６０Ａ，６０Ｂ  変速機、６１  変速用差動回転機構、６２ｓ  スプライン、６６  駆動軸、６８  デファレンシャルギヤ、６９ａ，６９ｂ  後輪、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、１００，１０１，アクチュエータ、１１０，１１０Ａ，２１０  第１係合部、１１１，１２１，１３３  スプライン、１２０，２２０  第２係合部、１３０，１３０Ｂ，２３０  第３係合部、１３１  フランジ部、１３２，１３２Ａ  筒状部、１３４  孔部、１４１，２４１  第１アクチュエータ、１４２，２４２  第２アクチュエータ、１４３，１４４  駆動部材、１５１，１５１Ａ，２５１  第１可動係合部材、１５２，１５２Ｂ、２５２  第２可動係合部材、１５３，１５９，１６０  歯部、１５４  摺動部、１５５，１６２  支持部材、１５６  係合部、１５７，１６４  連結リング、１５８  接続部、１５８ａ  フランジ部、１５８ｂ  突片、１５８ｃ  筒状部、１６６  連結部材、Ｂ０  ブレーキ、Ｃ０，Ｃ０′，Ｃ１，Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ，Ｃ２  クラッチ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成19年12月26日(2007.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
変速機６０は、入力された動力を所定の減速比で減速して出力可能なシングルピニオン式遊星歯車機構（減速機構）である変速用差動回転機構６１と、本発明の連結装置としてのクラッチＣ１とを含む。変速用差動回転機構６１は、入力要素たるサンギヤ６２と、このサンギヤ６２と同心円上に配置される固定要素たるリングギヤ６３と、サンギヤ６２およびリングギヤ６３の双方と噛合するピニオンギヤ６４を複数保持する出力要素たるキャリア６５とを含み、サンギヤ６２とキャリア６５とが互いに差動回転できるように構成されている。変速用差動回転機構６１のリングギヤ６３は、図１に示すように、トランスミッションケースに対して回転不能に固定される。また、変速用差動回転機構６１のキャリア６５には車両後方に向けて延びる駆動軸６６が接続されており、駆動軸６６は、デファレンシャルギヤ６８を介して駆動輪としての後輪６９ａ，６９ｂに連結される。