(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】変速機６０に含まれるクラッチＣ１は、第１モータ軸４６に設けられた第１係合部１１０と、第１係合部１１０と軸方向に間隔をおいて位置するようにキャリア軸４５ａに設けられた第２係合部１２０と、第１および第２係合部１１０，１２０を囲むようにサンギヤ軸６２ａに設けられた第３係合部１３０と、第１および第３係合部１１０，１３０の双方と係合可能である軸方向に移動可能な第１可動係合部材１５１と、第２および第３係合部１２０，１３０の双方と係合可能である軸方向に移動可能な第２可動係合部材１５２と、各可動係合部材１５１，１５２を軸方向に移動させる第１および第２アクチュエータ１４１，１４２とを備える。【選択図】図２
2008126883.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１および第２係合部の少なくとも何れか一方の外周を囲むように前記第３回転要素に設けられた第３係合部と、
前記第１および第２係合部の他方と前記第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係合部により囲まれた前記第１および第２係合部の一方と該第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２】
請求項１に記載の連結装置において、
前記第３係合部は、前記第１および第２係合部の双方の外周を囲む筒状部を有し、
前記第１可動係合要素は、前記筒状部の内周部に前記軸方向に摺動自在に支持される環状部材であると共に前記筒状部に形成された第１の孔部に挿通される第１連結部材を介して前記第１駆動手段に連結されており、
前記第１係合部は、前記第１可動係合要素の内周部と係合可能であり、
前記第２可動係合要素は、前記筒状部の内周部に前記軸方向に摺動自在に支持される環状部材であると共に前記筒状部に形成された第２孔部に挿通される第２連結部材を介して前記第２駆動手段に連結されており、
前記第２係合部は、前記第２可動係合要素の内周部と係合可能である動力出力装置。
【請求項３】
前記第１および第２係合部は、前記第１または第２回転要素から径方向に延出されると共に前記第１または第２可動係合要素の内周部と係合可能な外周部を含むフランジ部である請求項２に記載の連結装置。
【請求項４】
請求項１に記載の連結装置において、
前記第３係合部は、前記第１および第２係合部の少なくとも何れか一方の外周を囲む筒状部を含み、
前記第３係合部により囲まれた前記第１および第２係合部の一方に対応した前記第１または第２可動係合要素は、前記筒状部の内周部に前記軸方向に摺動自在に支持される環状部材であると共に前記筒状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１または第２駆動手段と連結されており、
前記第３係合部により囲まれた前記第１および第２係合部の一方は、それに対応した前記第１または第２可動係合要素の内周部と係合可能であり、
前記第１および第２係合部の他方に対応した前記第１または第２可動係合要素は、前記筒状部の遊端部と係合可能である連結装置。
【請求項５】
前記第１および第２係合部の他方は、前記第１または第２回転要素の端部の外周に形成される請求項４に記載の連結装置。
【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駆動手段との他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。
【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１および第２係合部の少なくとも何れか一方の外周を囲むように前記第３回転要素に設けられた第３係合部と、
前記第１および第２係合部の他方と前記第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係合部により囲まれた前記第１および第２係合部の一方と該第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。
【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回転要素に対して第３係合部を第１および第２係合部の少なくとも何れか一方の外周を囲むように設けることにより、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できるので、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可能となる。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、本発明の連結装置において、前記第３係合部は、前記第１および第２係合部の双方の外周を囲む筒状部を有し、前記第１可動係合要素は、前記筒状部の内周部に前記軸方向に摺動自在に支持される環状部材であると共に前記筒状部に形成された第１の孔部に挿通される第１連結部材を介して前記第１駆動手段に連結されており、前記第１係合部は、前記第１可動係合要素の内周部と係合可能であり、前記第２可動係合要素は、前記筒状部の内周部に前記軸方向に摺動自在に支持される環状部材であると共に前記筒状部に形成された第２孔部に挿通される第２連結部材を介して前記第２駆動手段に連結されており、前記第２係合部は、前記第２可動係合要素の内周部と係合可能であってもよい。このように、第３回転要素に対して第３係合部を第１および第２係合部の双方の外周を囲むように設けることにより、上記軸方向における長さを短縮化して連結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、筒状部に孔部を形成して当該孔部に挿通される連結部材を介して各可動係合要素とそれに対応した駆動手段とを連結すれば、第１および第２駆動手段を筒状部の外側に配置することが可能となる。
【０００９】
この場合、前記第１および第２係合部は、前記第１または第２回転要素から径方向に延出されると共に前記第１または第２可動係合要素の内周部と係合可能な外周部を含むフランジ部であってもよい。これにより、第１および第２係合部の外周部と第３係合部の筒状部の内周部との間隔がより狭められることから、第１および第２可動係合要素をより小型化することが可能となり、第１および第２駆動手段の駆動負担を軽減することができる。
【００１０】
また、本発明の連結装置において、前記第３係合部は、前記第１および第２係合部の少なくとも何れか一方の外周を囲む筒状部を含み、前記第３係合部により囲まれた前記第１および第２係合部の一方に対応した前記第１または第２可動係合要素は、前記筒状部の内周部に前記軸方向に摺動自在に支持される環状部材であると共に前記筒状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１または第２駆動手段と連結されており、前記第３係合部により囲まれた前記第１および第２係合部の一方は、それに対応した前記第１または第２可動係合要素の内周部と係合可能であり、前記第１および第２係合部の他方に対応した前記第１または第２可動係合要素は、前記筒状部の遊端部と係合可能であってもよい。このように、第３回転要素に対して第３係合部を第１および第２係合部の少なくとも何れか一方の外周を囲むように設けても、上記軸方向における長さを短縮化して連結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および第２係合部の他方に対応した第１または第２可動係合要素を筒状部の遊端部と係合可能なものとすれば、当該可動係合要素とそれに対応した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。
【００１１】
この場合、前記第１および第２係合部の他方は、前記第１または第２回転要素の端部の外周に形成されてもよい。これにより、当該第１および第２係合部の他方に対応した第１または第２可動係合要素は、第１または第２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、当該可動係合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てもよい。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駆動手段との他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。更に、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。
【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。
【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。
【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。
【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。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。
【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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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と同一の外径を有するものとされ、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、第１係合部１１０と第２係合部１２０との双方の外周を囲むように第３回転要素としてのサンギヤ軸６２ａの一端に形成される。第３係合部１３０は、図２に示すように、サンギヤ軸６２ａの一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）に向けて延出されると共にその内周に図示しないスプライン（溝）が形成された筒状部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や第２係合部１２０よりも大きい外径を有しており、第２係合部１２０と所定の間隔をおいて対向する。また、実施例において、フランジ部１３１から延出された筒状部１３２の遊端は、第１モータ軸４６の第１係合部１１０よりも車両前方側に達する。そして、第３係合部１３０の筒状部１３２の内周と、第１係合部１１０および第２係合部１２０の外周との間には、図２に示すように隙間が形成される。
【００２９】
第１可動係合部材１５１は、第１係合部１１０と第３係合部１３０の筒状部１３２との間に配置され得る環状の短尺スリーブとして形成されている。第１可動係合部材１５１の内周には、第１係合部１１０のスプライン１１１と係合可能な歯部（ドグ）１５３が形成されている。また、第１可動係合部材１５１の外周には筒状部１３２の内周に形成されたスプラインと係合可能な歯部（ドグ）１５５が形成されており、第１可動係合部材１５１は、筒状部１３２の内部に嵌め込まれてスプラインを介して軸方向に摺動自在に支持される。一方、第２可動係合部材１５２は、第２係合部１２０と第３係合部１３０の筒状部１３２との間に配置され得る環状の短尺スリーブとして形成されている。第２可動係合部材１５２の内周には、第２係合部１２０のスプライン１２１と係合可能な歯部（ドグ）１５４が形成されている。また、第２可動係合部材１５２の外周には筒状部１３２の内周に形成されたスプラインと係合可能な歯部（ドグ）１５６が形成されており、第２可動係合部材１５２も、筒状部１３２の内部に嵌め込まれてスプラインを介して軸方向に摺動自在に支持される。
【００３０】
また、第３係合部１３０の筒状部１３２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第１可動係合部材１５１に対応するように上記軸方向に延びる長穴１３３が複数形成されており、各長穴１３３には、連結ピン１５７が挿通される。当該連結ピン１５７の一端は、第１可動係合部材１５１の外周に固定され、その他端は、環状の支持部材１６１によって回転自在に保持されると共に筒状部１３２の外周を囲むように配置される肉薄の連結リング１５９の内周に固定される。そして、連結リング１５９を保持する支持部材１６１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。更に、第３係合部１３０の筒状部１３２には、図２および図３に示すように、第２可動係合部材１５２に対応すると共に上述の長穴１３３と互い違いになるように周方向に所定の間隔をおいて上記軸方向に延びる長穴１３４が複数形成されており、各長穴１３４には、連結ピン１５８が挿通される。当該連結ピン１５８の一端は、第２可動係合部材１５２の外周に固定され、その他端は、環状の支持部材１６２によって回転自在に保持されると共に筒状部１３２の外周を囲むように配置される肉薄の連結リング１６０の内周に固定される。そして、連結リング１６０を保持する支持部材１６２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。
【００３１】
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に示すように移動させて第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、図２に示す状態で、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の矢印方向に移動させて第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の矢印方向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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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３係合部１３０の筒状部１３２に摺動自在に支持された第１可動係合部材１５１を第１係合部１１０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１係合部１１０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、第３係合部１３０の筒状部１３２に摺動自在に支持された第２可動係合部材１５２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との連結を解除したりすることができる。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。
【００４３】
また、上記クラッチＣ１では、サンギヤ軸６２ａに対して第３係合部１３０が第１係合部１１０と第２係合部１２０との双方の外周を囲むように設けられている。これにより、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。
【００４４】
更に、上記実施例のように、第３係合部１３０の筒状部１３２に長穴１３３，１３４を形成して当該長穴１３３，１３４に挿通される連結ピン１５７，１５８を介して第１および第２可動係合部材１５１，１５２とそれに対応した第１および第２アクチュエータ１４１，１４２とを連結すれば、第１および第２アクチュエータ１４１，１４２を筒状部１３２の外側に位置するようにトランスミッションケースに固定することが可能となる。また、実施例において、第１および第２係合部１１０，１２０は、第１モータ軸４６やキャリア軸４５ａから径方向に延出されると共に第１または第２可動係合部材１５１，１５２の内周に形成された歯部と係合可能なスプライン１１１，１２１を外周部に含むフランジ状の部位とされる。これにより、第１および第２係合部１１０，１２０の外周部と第３係合部１３０の筒状部１３２の内周部との間隔がより狭められることから、第１および第２可動係合部材１５１，１５２をより小型化することが可能となり、第１および第２アクチュエータ１４１，１４２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に連結ピン１５７を介して固定される連結リング１５９と、第１アクチュエータ１４１の駆動部材１４３に固定されると共に連結リング１５９を回転自在に支持可能な支持部材１６１と、第２可動係合部材１５２に連結ピン１５８を介して固定される連結リング１６０と、第２アクチュエータ１４２の駆動部材１４４に固定されると共に連結リング１６０を回転自在に支持可能な支持部材１６２とを有している。これにより、少なくとも第３係合部１３０と係合して少なくともサンギヤ軸６２ａと共に回転する第１および第２可動係合部材１５１，１５２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。
【００４５】
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。
【００４６】
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２係合部１２０は、上述のクラッチＣ１と同様のものであり、第１係合部１１０Ａと第１モータ軸４６等の軸方向に間隔をおいて位置するようにキャリア軸４５ａに設けられると共に、第２可動係合部材１５２の内周部と係合可能とされる。一方、クラッチＣ１Ａの第３係合部１３０Ａは、図２等に示したクラッチＣ１に比べて軸方向長さが短く、かつその遊端部（図１１の例では外周面）にスプライン（溝）１３５を有する筒状部１３２Ａを含む。この場合、キャリア軸４５ａの第２係合部１２０の外周は、第３係合部１３０Ａの筒状部１３２Ａにより完全に囲まれる。これに対して、第１モータ軸４６の第１係合部１１０Ａすなわちスプライン１１１は、図１１に示すように、軸方向において第３係合部１３０Ａの筒状部１３２Ａにより全く囲まれないか、あるいは先端の一部のみが囲まれる。更に、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１３０Ａの筒状部１３２Ａ（車両後方）に向けて延出された短尺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１３０Ａの筒状部１３２Ａに形成されたスプライン１３５と係合可能な歯部１５５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。なお、第３係合部１３０Ａの筒状部１３２Ａにより囲まれる第２係合部１２０に対応した第２可動係合部材１５２は、筒状部１３２Ａの内周部に軸方向に摺動自在に支持され、筒状部１３２Ａに形成された長穴１３４に挿通される連結ピン１５８等を介して第２アクチュエータ１４２と連結される。
【００４７】
このように、サンギヤ軸６２ａに対して第３係合部１３０Ａを第２係合部１２０の外周のみを完全に囲むように設けても、第１モータ軸４６等の軸方向における長さを短縮化してクラッチＣ１Ａの全体をよりコンパクトに構成することが可能となる。また、第３係合部１３０Ａの筒状部１３２Ａの遊端部に形成されたスプライン１３５と係合可能な第１可動係合部材１５１Ａを用いれば、上述のクラッチＣ１のように筒状部１３２の長穴１３３や連結ピン１５７等を用いることなく、第１可動係合部材１５１Ａと第１アクチュエータ１４１とを容易に連結すると共にクラッチＣ１Ａ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、図１１の例のように、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。なお、図１１の例では、第１可動係合部材１５１Ａのフランジ部の背面に支持部材１６１の側面を固定すると共に、支持部材１６１により回転自在に支持される連結リング１５９を第１アクチュエータ１４１の駆動部材１４３に固定している。
【００４８】
図１２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。
【００４９】
図１３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１３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１３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。
【００５０】
図１４は、更に他の変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｃの概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０Ｃは、上述のハイブリッド自動車２０Ｂを前輪駆動車両として構成したものに相当する。この場合、ハイブリッド自動車２０Ｃは、図１４に示すように、外歯歯車のサンギヤ１１と、その内周に形成された内歯と外周に形成された外歯とを有すると共にサンギヤ１１と同心円上に配置されるリングギヤ１２と、サンギヤ１１およびリングギヤ１２の内歯の双方と噛合するピニオンギヤ１３を複数保持するキャリア１４とを含むシングルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構１０を備える。動力分配統合機構１０の第２要素たるサンギヤ１１には、サンギヤ軸１１ａ、クラッチＣ０′および第１モータ軸４６を介して第２電動機としてのモータＭＧ１が接続される。また、動力分配統合機構４０の第１要素たるリングギヤ１２には、減速ギヤ機構５０および中空の第２モータ軸５５を介して第１電動機としてのモータＭＧ２が接続される。更に、動力分配統合機構４０の第３要素たるキャリア１４には、第２モータ軸５５およびモータＭＧ２を通って延びるキャリア軸１４ａ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が接続される。
【００５１】
そして、ハイブリッド自動車２０Ｃは、上記変速機６０，６０Ｂとは異なる変速機９０を備えている。この変速機９０は、動力分配統合機構１０のリングギヤ１２および当該リングギヤ１２の外歯と常時噛合する第１従動ギヤ９１により構成される第１連結ギヤ列と、第１モータ軸４６に取り付けられた駆動ギヤ４７および当該駆動ギヤ４７と常時噛合する第２従動ギヤ９２により構成される第２連結ギヤ列と、エンジン２２のクランクシャフト２６や第１モータ軸４６、第２モータ軸５５と平行に延在する伝達軸９３と、シングルピニオン式遊星歯車機構である変速用差動回転機構９４と、ギヤ機構６７に含まれる駆動軸６６に取り付けられたギヤと噛合する出力ギヤ９９を有する出力ギヤ軸９９ａと、クラッチＣ１１およびＣ１２とを含む。第１連結ギヤ列の第１従動ギヤ９１は、図示しない軸受により回転自在に支持されて第１モータ軸４６および第２モータ軸５５と平行に延在する中空の第１ギヤ軸９１ａに取り付けられている。また、第２従動ギヤ９２は、第１ギヤ軸９１ａと所定の間隔を隔てた状態で図示しない軸受により回転自在に支持されて第１モータ軸４６および第２モータ軸５５と平行に延在する第２ギヤ軸９２ａに取り付けられている。伝達軸９３は、上述の第１ギヤ軸９１ａの内部を通って第１モータ軸４６および第２モータ軸５５と平行に延在し、その先端（図中右端）には、変速用差動回転機構９４が接続される。変速用差動回転機構９４は、伝達軸９３に接続されるサンギヤ（入力要素）９５と、このサンギヤ９５と同心円上に配置されるリングギヤ（固定要素）９６と、サンギヤ９５およびリングギヤ９６の双方と噛合するピニオンギヤ９７を複数保持するキャリア（出力要素）９８とを含むシングルピニオン式遊星歯車機構である。変速用差動回転機構９４の出力要素たるキャリア９８には、中空のキャリア軸９８ａが接続されており、伝達軸９３は、このキャリア軸９８ａを通してサンギヤ９５に固定される。出力ギヤ９９を有する出力ギヤ軸９９ａは、第１ギヤ軸９１ａ（および伝達軸９３）の周りで回転自在となるように図示しない軸受により支持される。そして、出力ギヤ９９からの動力は、ギヤ機構６７に含まれる駆動軸６６に伝達され、最終的にはデファレンシャルギヤ６８を介して駆動輪としての前輪６９ｃ，６９ｄに出力されることになる。変速機９０に含まれるクラッチＣ１１は、第１ギヤ軸９１ａと第２ギヤ軸９２ａとの何れか一方または双方を伝達軸９３に選択的に連結可能なものである。図１４の例において、クラッチＣ１１は、中空の第１ギヤ軸（第１回転要素）９１ａの一端（図中左端）に形成された第１係合部１１０と、第２ギヤ軸（第２回転要素）９２ａの一端（図中右端）に形成された第２係合部１２０と、中空の第１ギヤ軸９１ａから突出した伝達軸（第３回転要素）９３に設けられた第３係合部１３０と、第１および第２可動係合部材１５１，１５２と、第１および第２アクチュエータ１４１，１４２とを備える。また、変速機９０に含まれるクラッチＣ１２は、変速用差動回転機構９４からのキャリア軸９８ａと第１ギヤ軸９１ａとの何れか一方または双方を出力ギヤ軸９９ａに選択的に連結可能なものである。図１４の例において、クラッチＣ１２は、変速用差動回転機構９４からのキャリア軸（第１回転要素）９８ａの端部（図中左端）に形成された第１係合部２１０と、第１ギヤ軸（第２回転要素）９１ａの他端（図中右端）に形成された第２係合部２２０と、中空の出力ギヤ軸（第３回転要素）９９ａの端部に形成された第３係合部２３０と、第１および第２可動係合部材２５１，２５２と、第１および第２アクチュエータ２４１，２４２とを備える。このように、本発明によるハイブリッド自動車は、前輪駆動車両として構成されてもよく、図１４のハイブリッド自動車２０Ｃにおいても、上述のハイブリッド自動車２０，２０Ａ、２０Ｂと同様の作用効果を得ることができる。
【００５２】
なお、上述のクラッチＣ１，Ｃ１Ａ，Ｃ１１，Ｃ１２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，２０Ｃ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。
【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】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】クラッチＣ１の説明図である。
【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】変形例に係るハイブリッド自動車２０Ａの概略構成図である。
【図１３】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。
【図１４】変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｃの概略構成図である。
【符号の説明】
【００５５】
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ  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、４１，１１，５１，６２，９５  サンギヤ、４１ａ，６２ａ，１１ａ  サンギヤ軸、４２，１２，５２，６３，９６  リングギヤ、４２ａ  リングギヤ軸、４３，４４，１３，５３，６４，９７  ピニオンギヤ、４５，１４，５４，６５，９８  キャリア、４５ａ，１４ａ，６５ａ，９８ａ  キャリア軸、４６  第１モータ軸、４７  駆動ギヤ、５０  減速ギヤ機構、５５  第２モータ軸、６０，６０Ａ，６０Ｂ，９０  変速機、６１  変速用差動回転機構、６６  駆動軸、６７  ギヤ機構、６８  デファレンシャルギヤ、６９ａ，６９ｂ  後輪、６９ｃ，６９ｄ  前輪、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、９１  第１従動ギヤ、９１ａ  第１ギヤ軸、９２  第２従動ギヤ、９２ａ  第２ギヤ軸、９３  伝達軸、９４  変速用差動回転機構、９９  出力ギヤ、９９ａ  出力ギヤ軸、１００，１０１，アクチュエータ、１１０，１１０Ａ，２１０  第１係合部、１１１，１２１，１３５  スプライン、１２０，２２０  第２係合部、１３０，１３０Ａ，２３０  第３係合部、１３１  フランジ部、１３２，１３２Ａ  筒状部、１３３，１３４  長穴、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、１５２，２５２  第２可動係合部材、１５３，１５４，１５５，１５６  歯部、１５７，１５８  連結ピン、１５９，１６０  連結リング、１６１，１６２  支持部材、Ｂ０  ブレーキ、Ｃ０，Ｃ０′，Ｃ１，Ｃ１Ａ，Ｃ２，Ｃ１１，Ｃ１２  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20年3月10日(2008.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の第１回転要素と該第１回転要素内に同軸に配置される第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回転要素の端部に設けられた第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１回転要素の前記端部から突出した前記第２回転要素の端部に設けられた第２係合部と、
少なくとも前記第２係合部の外周を囲むように前記第３回転要素に設けられた第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２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２】
請求項１に記載の連結装置において、
前記第３係合部は、前記第１および第２係合部の双方の外周を囲む筒状部を有し、
前記第１可動係合要素は、前記筒状部の内周部に前記軸方向に摺動自在に支持される環状部材であると共に前記筒状部に形成された第１の孔部に挿通される第１連結部材を介して前記第１駆動手段に連結されており、
前記第１係合部は、前記第１可動係合要素の内周部と係合可能であり、
前記第２可動係合要素は、前記筒状部の内周部に前記軸方向に摺動自在に支持される環状部材であると共に前記筒状部に形成された第２孔部に挿通される第２連結部材を介して前記第２駆動手段に連結されており、
前記第２係合部は、前記第２可動係合要素の内周部と係合可能である動力出力装置。
【請求項３】
前記第１および第２係合部は、前記第１または第２回転要素から径方向に延出されると共に前記第１または第２可動係合要素の内周部と係合可能な外周部を含むフランジ部である請求項２に記載の連結装置。
【請求項４】
請求項１に記載の連結装置において、
前記第３係合部は、前記第２係合部の外周を囲む筒状部を含み、
前記第２係合部に対応した前記第２可動係合要素は、前記筒状部の内周部に前記軸方向に摺動自在に支持される環状部材であると共に前記筒状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駆動手段と連結されており、
前記第２係合部は、それに対応した前記第２可動係合要素の内周部と係合可能であり、
前記第１係合部に対応した前記第１可動係合要素は、前記筒状部の遊端部と係合可能である連結装置。
【請求項５】
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る請求項４に記載の連結装置。
【請求項６】
請求項１から５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駆動手段との他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７】
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１および第２係合部の少なくとも何れか一方の外周を囲むように前記第３回転要素に設けられた第３係合部と、
前記第１および第２係合部の他方と前記第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係合部により囲まれた前記第１および第２係合部の一方と該第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、
前記第３係合部は、前記第１および第２係合部の双方の外周を囲む筒状部を有し、
前記第１可動係合要素は、前記筒状部の内周部に前記軸方向に摺動自在に支持される環状部材であると共に前記筒状部に形成された第１の孔部に挿通される第１連結部材を介して前記第１駆動手段に連結されており、
前記第１係合部は、前記第１可動係合要素の内周部と係合可能であり、
前記第２可動係合要素は、前記筒状部の内周部に前記軸方向に摺動自在に支持される環状部材であると共に前記筒状部に形成された第２孔部に挿通される第２連結部材を介して前記第２駆動手段に連結されており、
前記第２係合部は、前記第２可動係合要素の内周部と係合可能である動力出力装置。
【請求項８】
前記第１および第２係合部は、前記第１または第２回転要素から径方向に延出されると共に前記第１または第２可動係合要素の内周部と係合可能な外周部を含むフランジ部である請求項７に記載の連結装置。
【請求項９】
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１および第２係合部の少なくとも何れか一方の外周を囲むように前記第３回転要素に設けられた第３係合部と、
前記第１および第２係合部の他方と前記第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係合部により囲まれた前記第１および第２係合部の一方と該第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、
前記第３係合部は、前記第１および第２係合部の少なくとも何れか一方の外周を囲む筒状部を含み、
前記第３係合部により囲まれた前記第１および第２係合部の一方に対応した前記第１または第２可動係合要素は、前記筒状部の内周部に前記軸方向に摺動自在に支持される環状部材であると共に前記筒状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１または第２駆動手段と連結されており、
前記第３係合部により囲まれた前記第１および第２係合部の一方は、それに対応した前記第１または第２可動係合要素の内周部と係合可能であり、
前記第１および第２係合部の他方に対応した前記第１または第２可動係合要素は、前記筒状部の遊端部と係合可能である連結装置。
【請求項１０】
前記第１および第２係合部の他方は、前記第１または第２回転要素の端部の外周に形成される請求項９に記載の連結装置。
【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１および第２係合部の少なくとも何れか一方の外周を囲むように前記第３回転要素に設けられた第３係合部と、
前記第１および第２係合部の他方と前記第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係合部により囲まれた前記第１および第２係合部の一方と該第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、
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駆動手段との他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、
を備える連結装置。
【請求項１２】
請求項１から１０の何れか一項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１３】
請求項１２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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
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。