(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機から車輪に至る動力伝達経路に電気的変速機が設けられており、動力伝達経路における電気的変速機よりも下流側に、機械的に構成された回転状態切替機構が設けられており、前記回転状態切替機構は、動力伝達状態を制御し、かつ、係合・解放される複数の係合装置を有している車両用駆動装置において、
前記複数の係合装置には、高速時に係合される高速用係合装置が含まれており、この高速用係合装置は、前記電気的変速機の出力要素と、前記回転状態切替機構の入力回転部材とを係合・解放する構成を有しているとともに、この高速用係合装置の係合・解放を制御する油圧室が前記入力回転部材に設けられており、
前記回転状態切替機構は、入力回転部材と出力回転部材との間の変速比を変更可能な変速機を含み、前記係合装置の係合・解放を切り替えることにより、その変速比が制御される構成を有しており、
前記電気的変速機は、第１の遊星歯車機構を備えており、この第１の遊星歯車機構は、同軸上に配置された第１のサンギヤおよび第１のリングギヤと、第１のサンギヤおよび第１のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第１のキャリヤとを有しており、この第１のキャリヤが前記入力要素に相当し、前記第１のリングギヤが前記出力要素に相当し、前記第１のサンギヤが前記反力要素に相当するとともに、
前記変速機は、同軸上に配置された第２の遊星歯車機構および第３の遊星歯車機構を備えており、前記第２の遊星歯車機構は、第２のサンギヤおよび第２のリングギヤと、前記第２のサンギヤおよび第２のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第２のキャリヤとを有しており、前記第３の遊星歯車機構は、第３のサンギヤおよび第３のリングギヤと、前記第３のサンギヤおよび第３のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第３のキャリヤとを有しており、前記第１のリングギヤと前記第３のサンギヤとが連結され、前記第２のリングギヤと第３のキャリヤとが連結され、前記第２のキャリヤと前記第３のリングギヤとが連結されており、前記第３のキャリヤが前記変速機の出力回転部材に相当し、
前記係合装置は、前記第１のリングギヤおよび前記第３のサンギヤを、前記第２のキャリヤに対して選択的に係合・解放させるクラッチと、前記第２のキャリヤおよび前記第３のリングギヤの回転・停止を選択的に切り換える第１のブレーキと、前記第２のサンギヤの回転・停止を選択的に切り換える第２のブレーキとを含み、前記クラッチが前記高速用係合装置であることを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項２】
原動機から車輪に至る動力伝達経路に電気的変速機が設けられており、動力伝達経路における電気的変速機よりも下流側に、機械的に構成された回転状態切替機構が設けられており、前記回転状態切替機構は、動力伝達状態を制御し、かつ、係合・解放される複数の係合装置を有している車両用駆動装置において、
前記複数の係合装置には、高速時に係合される高速用係合装置が含まれており、この高速用係合装置は、前記電気的変速機の出力要素と、前記回転状態切替機構の入力回転部材とを係合・解放する構成を有しているとともに、この高速用係合装置の係合・解放を制御する油圧室が前記入力回転部材に設けられており、
前記回転状態切替機構は、前記係合装置の係合・解放を制御することにより、動力伝達状態が異なる複数のモードを選択的に切替可能なモード切替機構を含み、
前記電気的変速機は、第１の遊星歯車機構を備えており、この第１の遊星歯車機構は、同軸上に配置された第１のサンギヤおよび第１のリングギヤと、前記第１のサンギヤおよび第１のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第１のキャリヤとを有しており、この第１のキャリヤが前記入力要素に相当し、前記第１のリングギヤが前記出力要素に相当し、前記第１のサンギヤが前記反力要素に相当するとともに、
前記モード切替機構は、同軸上に配置されたダブルピニオン型遊星歯車機構およびシングルピニオン型遊星歯車機構を備えており、前記ダブルピニオン型遊星歯車機構は、第２のサンギヤおよび第２のリングギヤと、前記第２のサンギヤに噛合された第１のピニオンギヤと、前記第２のリングギヤおよび第１のピニオンギヤに噛合された第２のピニオンギヤと、前記第１のピニオンギヤおよび第２のピニオンギヤを保持する第２のキャリヤとを有しており、前記シングルピニオン型遊星歯車機構は、第３のサンギヤおよび第３のリングギヤと、前記第３のサンギヤおよび第３のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第３のキャリヤとを有しており、この第３のリングギヤに前記車輪が動力伝達可能に連結されるとともに、
前記第１のリングギヤと前記第３のサンギヤとが連結され、前記第２のリングギヤと第３のリングギヤとが連結され、前記第２のキャリヤと前記第３のキャリヤとが連結されており、
前記複数の係合装置は、前記第１のキャリヤを前記第３のキャリヤに対して選択的に係合・解放させる第１のクラッチと、前記第１のリングギヤおよび前記第３のサンギヤを、前記第２のサンギヤに対して選択的に係合・解放させる第２のクラッチと、前記第２のサンギヤの回転・停止を選択的に切り換える第１のブレーキと、前記第２のキャリヤおよび第３のキャリヤの回転・停止を選択的に切り換えるリバースブレーキとを含み、前記第２のクラッチが、前記高速用係合装置であることを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項３】
原動機から車輪に至る動力伝達経路に電気的変速機が設けられており、動力伝達経路における電気的変速機よりも下流側に、機械的に構成されかつ入力回転部材および出力回転部材を有する回転状態切替機構が設けられており、前記回転状態切替機構は、前記入力回転部材と前記出力回転部材との間の変速比を制御するために係合・解放される複数の係合装置を有している車両用駆動装置において、
前記入力回転部材には、前記電気的変速機から動力が入力されて前記回転状態切替機構を高速状態とする高速用の入力回転部材が含まれ、
前記複数の係合装置には、前記電気的変速機の出力要素と前記高速用の入力回転部材とを係合・解放させる高速用係合装置が含まれており、
前記回転状態切替機構は、高速時に前記高速用係合装置を係合させることにより前記回転状態切替機構の全体が一体となって回転するように前記電気的変速機の出力要素と前記高速用の入力回転部材とを連結させて前記入力回転部材と前記出力回転部材との間の変速比を制御し、前記高速時に前記入力回転部材の回転数が予め定められた所定回転数以上になることを制限するように構成されており、
この高速用係合装置の係合・解放を制御する油圧室が前記回転状態切替機構の高速用の入力回転部材に設けられていることを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項４】
前記回転状態切替機構は、入力回転部材と出力回転部材との間の変速比を変更可能な変速機を含み、前記係合装置の係合・解放を切り替えることにより、その変速比が制御される構成を有していることを特徴とする請求項３に記載の車両用駆動装置。
【請求項５】
前記電気的変速機は、第１の遊星歯車機構を備えており、この第１の遊星歯車機構は、同軸上に配置された第１のサンギヤおよび第１のリングギヤと、前記第１のサンギヤおよび第１のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第１のキャリヤとを有しており、この第１のキャリヤが前記入力要素に相当し、前記第１のリングギヤが前記出力要素に相当し、前記第１のサンギヤが前記反力要素に相当するとともに、
前記変速機の遊星歯車機構は、同軸上に配置された第２の遊星歯車機構および第３の遊星歯車機構を備えており、前記第２の遊星歯車機構は、第２のサンギヤおよび第２のリングギヤと、前記第２のサンギヤおよび第２のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第２のキャリヤとを有しており、前記第３の遊星歯車機構は、第３のサンギヤおよび第３のリングギヤと、前記第３のサンギヤおよび第３のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第３のキャリヤとを有しており、前記第１のリングギヤと前記第３のサンギヤとが連結され、前記第２のリングギヤと第３のキャリヤとが連結され、前記第２のキャリヤと前記第３のリングギヤとが連結されており、前記第３のキャリヤが前記変速機の出力回転部材に相当し、
前記係合装置は、前記第１のリングギヤおよび前記第３のサンギヤを、前記第２のキャリヤに対して選択的に係合・解放させるクラッチと、前記第２のキャリヤおよび前記第３のリングギヤの回転・停止を選択的に切り換える第１のブレーキと、前記第２のサンギヤの回転・停止を選択的に切り換える第２のブレーキとを含み、前記クラッチが、前記高速用係合装置であることを特徴とする請求項４に記載の車両用駆動装置。
【請求項６】
前記回転状態切替機構は、前記係合装置の係合・解放を制御することにより、動力伝達状態が異なる複数のモードを選択的に切替可能なモード切替機構を含むことを特徴とする請求項３に記載の車両用駆動装置。
【請求項７】
前記電気的変速機は、第１の遊星歯車機構を備えており、この第１の遊星歯車機構は、同軸上に配置された第１のサンギヤおよび第１のリングギヤと、前記第１のサンギヤおよび第１のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第１のキャリヤとを有しており、この第１のキャリヤが前記入力要素に相当し、前記第１のリングギヤが前記出力要素に相当し、前記第１のサンギヤが前記反力要素に相当するとともに、
前記モード切替機構は、同軸上に配置されたダブルピニオン型遊星歯車機構およびシングルピニオン型遊星歯車機構を備えており、前記ダブルピニオン型遊星歯車機構は、第２のサンギヤおよび第２のリングギヤと、前記第２のサンギヤに噛合された第１のピニオンギヤと、前記第２のリングギヤおよび第１のピニオンギヤに噛合された第２のピニオンギヤと、前記第１のピニオンギヤおよび第２のピニオンギヤを保持する第２のキャリヤとを有しており、前記シングルピニオン型遊星歯車機構は、第３のサンギヤおよび第３のリングギヤと、前記第３のサンギヤおよび第３のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第３のキャリヤとを有しており、この第３のリングギヤに前記車輪が動力伝達可能に連結されるとともに、
前記第１のリングギヤと前記第３のサンギヤとが連結され、前記第２のリングギヤと第３のリングギヤとが連結され、前記第２のキャリヤと前記第３のキャリヤとが連結されており、
前記係合装置は、前記第１のキャリヤを前記第３のキャリヤに対して選択的に係合・解放させる第１のクラッチと、前記第１のリングギヤおよび前記第３のサンギヤを、前記第２のサンギヤに対して選択的に係合・解放させる第２のクラッチと、前記第２のサンギヤの回転・停止を選択的に切り換える第１のブレーキと、前記第２のキャリヤおよび第３のキャリヤの回転・停止を選択的に切り換えるリバースブレーキとを含み、前記第２のクラッチが、前記高速用係合装置であることを特徴とする請求項６に記載の車両用駆動装置。
【請求項８】
前記回転状態切替機構に動力伝達可能に連結された電動機が設けられており、この電動機および前記回転状態切替機構が同軸上に配置されており、軸線方向で前記電動機と前記回転状態切替機構との間に隔壁が設けられており、前記係合装置には、前記回転状態制御機構を構成する回転部材の回転・停止を制御するブレーキが含まれており、このブレーキは軸線方向に動作するピストンを有しており、このピストンが前記隔壁に取り付けられており、このピストンは、前記軸線方向に直交する半径方向で、前記高速用係合装置の外側を覆うように構成されていることを特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の車両用駆動装置。
【請求項９】
前記係合装置には、前記回転状態切替機構の変速比が最も小さくなるような動力伝達状態を形成する場合に係合される高速用係合装置が含まれていることを特徴とする請求項４または５に記載の車両用駆動装置。
【請求項１０】
前記電気的変速機は、相互に差動回転可能な入力要素と反力要素と出力要素とを有しており、前記入力要素が前記原動機に連結され、前記反力要素が反力発生装置に連結され、前記出力要素が前記電動機および前記回転状態切替機構に連結されているとともに、前記反力発生装置の出力を制御することにより、前記電気的変速機における入力要素と出力要素との間の変速比を無段階に制御可能に構成されていることを特徴とする請求項３ないし９のいずれかに記載の車両用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車輪に動力を伝達するために複数の駆動力源を有するハイブリッド車用の駆動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の駆動力源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータを搭載したハイブリッド車が知られており、このようなハイブリッド車においては、エンジンおよびモータ・ジェネレータの持つ特性を生かしつつ、燃費を向上し、かつ、排気ガスの低減を図ることが可能である。このように、駆動力源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータを有するハイブリッド車の一例が、特許文献１に記載されている。
【０００３】
この特許文献１に記載されているハイブリッド車は、駆動力源としてエンジンおよびアシストモータを有しており、このアシストモータの他にモータが設けられている。まず、エンジンの動力が駆動軸および車軸を経由して駆動輪に伝達されるように構成されている。そして、エンジンから駆動軸に至る経路にプラネタリギヤが設けられている。プラネタリギヤは、サンギヤおよびリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持するキャリヤとを３つの回転要素として有しており、キャリヤがエンジン側に連結され、サンギヤがモータのロータに連結されている。プラネタリギヤのリングギヤにはリングギヤ軸が連結されているとともに、リングギヤ軸には、アシストモータのロータが連結されている。さらに、リングギヤ軸から駆動軸に至る経路には変速機構が設けられている。この変速機構は、サンギヤおよびリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持するキャリヤとを３つの回転要素としており、変速機構のキャリヤが前記リングギヤ軸に連結され、変速機構のリングギヤが前記駆動軸に連結されている。また、変速機構のキャリヤと変速機構のリングギヤとを選択的に係合・解放させるクラッチと、変速機構のサンギヤの回転を防止するブレーキとが設けられている。
【０００４】
そして、エンジントルクをプラネタリギヤのキャリヤに入力するとともに、モータを反力要素として機能させることで、リングギヤから出力されたトルクがリングギヤ軸に伝達される。ここで、反力要素となるモータにより回生制御（発電制御）がおこなわれ、発生した電力がバッテリに充電されるとともに、そのモータの回転速度を制御することにより、プラネタリギヤの回転速度と、プラネタリギヤのリングギヤの回転速度との比である変速比を、無段階に制御することが可能である。また、車両における要求駆動力に応じて、エンジン出力を制御し、目標エンジントルクに対する実エンジントルクの不足分のトルクを補うように、アシストモータを駆動することが可能である。そして、前記変速機構においては、エンジンの動力を駆動軸に伝達させるための結合状態としては、クラッチをオフにし、かつ、ブレーキをオンにした増速結合状態と、クラッチをオンにしてブレーキをオフにした直結状態とを選択的に切換可能である。なお、第１の駆動力源およびモータ・ジェネレータを駆動力源として備えたハイブリッド車は、特許文献２にも記載されている。
【特許文献１】特開２０００−３４６１８７号公報
【特許文献２】特開２００５−１１２０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１に記載されているハイブリッド車においては、リングギヤ軸と駆動軸との間に設けられているプラネタリギヤのキャリヤとリングギヤとを選択的に係合・解放するクラッチが設けられているが、そのクラッチの係合・解放を制御する油圧室およびドラムおよびピストンなどの機構が、キャリヤ側に設けられているとすれば、クランクシャフトとリングギヤ軸との間に設けられているプラネタリギヤの変速比が小さくなると、リングギヤ軸が高速回転状態となり、遠心力により油圧室の油圧が高くなり、クラッチで所期の性能を得ることが難しくなる恐れがあった。
【０００６】
この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、回転状態切替機構の動力伝達状態を制御する係合装置で所期の性能を得易くなる車両用駆動装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、原動機から車輪に至る動力伝達経路に電気的変速機が設けられており、動力伝達経路における電気的変速機よりも下流側に、機械的に構成された回転状態切替機構が設けられており、前記回転状態切替機構は、動力伝達状態を制御し、かつ、係合・解放される複数の係合装置を有している車両用駆動装置において、前記複数の係合装置には、高速時に係合される高速用係合装置が含まれており、この高速用係合装置は、前記電気的変速機の出力要素と、前記回転状態切替機構の入力回転部材とを係合・解放する構成を有しているとともに、この高速用係合装置の係合・解放を制御する油圧室が前記入力回転部材に設けられており、前記回転状態切替機構は、入力回転部材と出力回転部材との間の変速比を変更可能な変速機を含み、前記係合装置の係合・解放を切り替えることにより、その変速比が制御される構成を有しており、前記電気的変速機は、第１の遊星歯車機構を備えており、この第１の遊星歯車機構は、同軸上に配置された第１のサンギヤおよび第１のリングギヤと、第１のサンギヤおよび第１のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第１のキャリヤとを有しており、この第１のキャリヤが前記入力要素に相当し、前記第１のリングギヤが前記出力要素に相当し、前記第１のサンギヤが前記反力要素に相当するとともに、前記変速機は、同軸上に配置された第２の遊星歯車機構および第３の遊星歯車機構を備えており、前記第２の遊星歯車機構は、第２のサンギヤおよび第２のリングギヤと、前記第２のサンギヤおよび第２のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第２のキャリヤとを有しており、前記第３の遊星歯車機構は、第３のサンギヤおよび第３のリングギヤと、前記第３のサンギヤおよび第３のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第３のキャリヤとを有しており、前記第１のリングギヤと前記第３のサンギヤとが連結され、前記第２のリングギヤと第３のキャリヤとが連結され、前記第２のキャリヤと前記第３のリングギヤとが連結されており、前記第３のキャリヤが前記変速機の出力回転部材に相当し、前記係合装置は、前記第１のリングギヤおよび前記第３のサンギヤを、前記第２のキャリヤに対して選択的に係合・解放させるクラッチと、前記第２のキャリヤおよび前記第３のリングギヤの回転・停止を選択的に切り換える第１のブレーキと、前記第２のサンギヤの回転・停止を選択的に切り換える第２のブレーキとを含み、前記クラッチが前記高速用係合装置であることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、原動機から車輪に至る動力伝達経路に電気的変速機が設けられており、動力伝達経路における電気的変速機よりも下流側に、機械的に構成された回転状態切替機構が設けられており、前記回転状態切替機構は、動力伝達状態を制御し、かつ、係合・解放される複数の係合装置を有している車両用駆動装置において、前記複数の係合装置には、高速時に係合される高速用係合装置が含まれており、前記回転状態切替機構は、前記係合装置の係合・解放を制御することにより、動力伝達状態が異なる複数のモードを選択的に切替可能なモード切替機構を含み、前記電気的変速機は、第１の遊星歯車機構を備えており、この第１の遊星歯車機構は、同軸上に配置された第１のサンギヤおよび第１のリングギヤと、前記第１のサンギヤおよび第１のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第１のキャリヤとを有しており、この第１のキャリヤが前記入力要素に相当し、前記第１のリングギヤが前記出力要素に相当し、前記第１のサンギヤが前記反力要素に相当するとともに、前記モード切替機構は、同軸上に配置されたダブルピニオン型遊星歯車機構およびシングルピニオン型遊星歯車機構を備えており、前記ダブルピニオン型遊星歯車機構は、第２のサンギヤおよび第２のリングギヤと、前記第２のサンギヤに噛合された第１のピニオンギヤと、前記第２のリングギヤおよび第１のピニオンギヤに噛合された第２のピニオンギヤと、前記第１のピニオンギヤおよび第２のピニオンギヤを保持する第２のキャリヤとを有しており、前記シングルピニオン型遊星歯車機構は、第３のサンギヤおよび第３のリングギヤと、前記第３のサンギヤおよび第３のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第３のキャリヤとを有しており、この第３のリングギヤに前記車輪が動力伝達可能に連結されるとともに、前記第１のリングギヤと前記第３のサンギヤとが連結され、前記第２のリングギヤと第３のリングギヤとが連結され、前記第２のキャリヤと前記第３のキャリヤとが連結されており、前記係合装置は、前記第１のキャリヤを前記第３のキャリヤに対して選択的に係合・解放させる第１のクラッチと、前記第１のリングギヤおよび前記第３のサンギヤを、前記第２のサンギヤに対して選択的に係合・解放させる第２のクラッチと、前記第２のサンギヤの回転・固定を選択的に切り換える第１のブレーキと、前記第２のキャリヤおよび第３のキャリヤの回転・固定を選択的に切り換えるリバースブレーキとを含み、前記第２のクラッチが、前記高速用係合装置であることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３の発明は、原動機から車輪に至る動力伝達経路に電気的変速機が設けられており、動力伝達経路における電気的変速機よりも下流側に、機械的に構成されかつ入力回転部材および出力回転部材を有する回転状態切替機構が設けられており、前記回転状態切替機構は、前記入力回転部材と前記出力回転部材との間の変速比を制御するために係合・解放される複数の係合装置を有している車両用駆動装置において、前記入力回転部材には、前記電気的変速機から動力が入力されて前記回転状態切替機構を高速状態とする高速用の入力回転部材が含まれ、前記複数の係合装置には、前記電気的変速機の出力要素と前記高速用の入力回転部材とを係合・解放させる高速用係合装置が含まれており、前記回転状態切替機構は、高速時に前記高速用係合装置を係合させることにより前記回転状態切替機構の全体が一体となって回転するように前記電気的変速機の出力要素と前記高速用の入力回転部材とを連結させて前記入力回転部材と前記出力回転部材との間の変速比を制御し、前記高速時に前記入力回転部材の回転数が予め定められた所定回転数以上になることを制限するように構成されており、この高速用係合装置の係合・解放を制御する油圧室が前記回転状態切替機構の高速用の入力回転部材に設けられていることを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項３の構成に加えて、前記回転状態切替機構は、入力回転部材と出力回転部材との間の変速比を変更可能な変速機を含み、前記係合装置の係合・解放を切り替えることにより、その変速比が制御される構成を有していることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項４の構成に加えて、前記電気的変速機は、第１の遊星歯車機構を備えており、この第１の遊星歯車機構は、同軸上に配置された第１のサンギヤおよび第１のリングギヤと、第１のサンギヤおよび第１のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第１のキャリヤとを有しており、この第１のキャリヤが前記入力要素に相当し、前記第１のリングギヤが前記出力要素に相当し、前記第１のサンギヤが前記反力要素に相当するとともに、前記変速機の遊星歯車機構は、同軸上に配置された第２の遊星歯車機構および第３の遊星歯車機構を備えており、前記第２の遊星歯車機構は、第２のサンギヤおよび第２のリングギヤと、前記第２のサンギヤおよび第２のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第２のキャリヤとを有しており、前記第３の遊星歯車機構は、第３のサンギヤおよび第３のリングギヤと、前記第３のサンギヤおよび第３のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第３のキャリヤとを有しており、前記第１のリングギヤと前記第３のサンギヤとが連結され、前記第２のリングギヤと第３のキャリヤとが連結され、前記第２のキャリヤと前記第３のリングギヤとが連結されており、前記第３のキャリヤが前記変速機の出力回転部材に相当し、前記係合装置は、前記第１のリングギヤおよび前記第３のサンギヤを、前記第２のキャリヤに対して選択的に係合・解放させるクラッチと、前記第２のキャリヤおよび前記第３のリングギヤの回転・停止を選択的に切り換える第１のブレーキと、前記第２のサンギヤの回転・停止を選択的に切り換える第２のブレーキとを含み、前記クラッチが前記高速用係合装置であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項３の構成に加えて、前記回転状態切替機構は、前記係合装置の係合・解放を制御することにより、動力伝達状態が異なる複数のモードを選択的に切替可能なモード切替機構を含むことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項３ないし６のいずれかの構成に加えて、前記電気的変速機は、第１の遊星歯車機構を備えており、この第１の遊星歯車機構は、同軸上に配置された第１のサンギヤおよび第１のリングギヤと、前記第１のサンギヤおよび第１のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第１のキャリヤとを有しており、この第１のキャリヤが前記入力要素に相当し、前記第１のリングギヤが前記出力要素に相当し、前記第１のサンギヤが前記反力要素に相当するとともに、前記モード切替機構は、同軸上に配置されたダブルピニオン型遊星歯車機構およびシングルピニオン型遊星歯車機構を備えており、前記ダブルピニオン型遊星歯車機構は、第２のサンギヤおよび第２のリングギヤと、前記第２のサンギヤに噛合された第１のピニオンギヤと、前記第２のリングギヤおよび第１のピニオンギヤに噛合された第２のピニオンギヤと、前記第１のピニオンギヤおよび第２のピニオンギヤを保持する第２のキャリヤとを有しており、前記シングルピニオン型遊星歯車機構は、第３のサンギヤおよび第３のリングギヤと、前記第３のサンギヤおよび第３のリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持する第３のキャリヤとを有しており、この第３のリングギヤに前記車輪が動力伝達可能に連結されるとともに、前記第１のリングギヤと前記第３のサンギヤとが連結され、前記第２のリングギヤと第３のリングギヤとが連結され、前記第２のキャリヤと前記第３のキャリヤとが連結されており、前記係合装置は、前記第１のキャリヤを前記第３のキャリヤに対して選択的に係合・解放させる第１のクラッチと、前記第１のリングギヤおよび前記第３のサンギヤを、前記第２のサンギヤに対して選択的に係合・解放させる第２のクラッチと、前記第２のサンギヤの回転・固定を選択的に切り換える第１のブレーキと、前記第２のキャリヤおよび第３のキャリヤの回転・固定を選択的に切り換えるリバースブレーキとを含み、前記第２のクラッチが、前記高速用係合装置であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項３ないし７のいずれかの構成に加えて、前記回転状態切替機構に動力伝達可能に連結された電動機が設けられており、この電動機および前記回転状態切替機構が同軸上に配置されており、軸線方向で前記電動機と前記回転状態切替機構との間に隔壁が設けられており、前記係合装置には、前記回転状態制御機構を構成する回転部材の回転・停止を制御するブレーキが含まれており、このブレーキは軸線方向に動作するピストンを有しており、このピストンが前記隔壁に取り付けられており、このピストンは、前記軸線方向に直交する半径方向で、前記高速用係合装置の外側を覆うように構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項９の発明は、請求項４または５の構成に加えて、前記係合装置には、前記回転状態切替機構の変速比が最も小さくなるような動力伝達状態を形成する場合に係合される高速用係合装置が含まれていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項１０の発明は、請求項３ないし９のいずれかの構成に加えて、前記電気的変速機は、相互に差動回転可能な入力要素と反力要素と出力要素とを有しており、前記入力要素が前記原動機に連結され、前記反力要素が反力発生装置に連結され、前記出力要素が前記電動機および前記回転状態切替機構に連結されているとともに、前記反力発生装置の出力を制御することにより、前記電気的変速機における入力要素と出力要素との間の変速比を無段階に制御可能に構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、原動機のトルクが電気的変速機に伝達されて、電気的変速機から出力されたトルクが、回転状態切替機構を経由して車輪に伝達される。また、高速用係合装置の係合・解放を制御することにより、電気的変速機の出力要素と、回転状態切替機構の入力回転部材との間における動力伝達がおこなわれ、また動力伝達が遮断される。さらに、最高車速の制限により回転状態切替機構の入力回転部材の回転数は所定値以上には上昇せず、油圧室の油圧が遠心力で高くなることを抑制でき、高速用係合装置で所期の性能を得やすくなる。さらに、原動機のトルクが電気的変速機に入力されるとともに、電気的変速機から出力されたトルクが、変速機を経由して車輪に伝達される。また、係合装置の係合・解放状態を変更することにより、変速機の変速比が変更される。
請求項２の発明によれば、原動機のトルクが電気的変速機に伝達されて、電気的変速機から出力されたトルクが、回転状態切替機構を経由して車輪に伝達される。また、高速用係合装置の係合・解放を制御することにより、電気的変速機の出力要素と、回転状態切替機構の入力回転部材との間における動力伝達がおこなわれ、または動力伝達が遮断される。さらに、最高車速の制限により回転状態切替機構の入力回転部材の回転数は所定値以上には上昇せず、油圧室の油圧が遠心力で高くなることを抑制でき、高速用係合装置で所期の性能を得やすくなる。また、係合装置の係合・解放を制御することにより、動力伝達状態が異なる複数のモードを選択的に切替可能である。
請求項３の発明によれば、原動機のトルクが電気的変速機に伝達されて、電気的変速機から出力されたトルクが、回転状態切替機構を経由して車輪に伝達される。また、高速時に高速用係合装置の係合・解放を制御することにより、回転状態切替機構の高速用の入力回転部材と出力回転部材との間の変速比が制御される。さらに、高速用の入力回転部材と出力回転部材との間の変速比の制御により、入力回転部材の回転数は所定値以上には上昇せず、油圧室の油圧が遠心力で高くなることを抑制でき、高速用係合装置で所期の性能を得やすくなる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明と同様の効果を得られる他に、原動機のトルクが電気的変速機に入力されるとともに、電気的変速機から出力されたトルクが、変速機を経由して車輪に伝達される。また、係合装置の係合・解放状態を変更することにより、変速機の変速比が変更される。また、請求項５の発明によれば、請求項４の発明と同様の効果を得られる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、請求項３の発明と同様の効果を得られる他に、係合装置の係合・解放を制御することにより、動力伝達状態が異なる複数のモードを選択的に切替可能である。また、請求項７の発明においても、請求項３ないし６のいずれかの発明と同様の効果を得られる。
【００１８】
請求項８の発明によれば、請求項３ないし７のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、高速用係合装置およびブレーキを半径方向に配置することができ、軸線方向における配置スペースを狭めることができ、駆動装置がコンパクト化される。
【００１９】
請求項９の発明によれば、請求項４または５の発明と同様の効果を得られる他に、係合装置の係合により、回転状態切替機構の変速比が最も小さくなるような動力伝達状態を形成することができる。
【００２０】
請求項１０の発明によれば、請求項３ないし９のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、反力発生装置の出力を制御することにより、電気的変速機における入力要素と出力要素との間の変速比を無段階に制御可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
つぎに、この発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図２は、この発明を用いることの可能な車両のパワートレーンの構成例を示す。図２に示された車両Ｖｅは、Ｆ・Ｒ（フロントエンジン・リヤドライブ；エンジン前置き後輪駆動）形式のハイブリッド車（以下、「車両」と略記する）である。図２に示された車両Ｖｅは、２種類の駆動力源を有している。２種類の駆動力源は、動力の発生原理が異なり、この実施例では、エンジン１およびモータ・ジェネレータ（ＭＧ２）２が駆動力源として搭載されているとともに、エンジン１およびモータ・ジェネレータ２から出力された動力が、共に同じ車輪（後輪）３に伝達されるように動力伝達経路が構成されている。車両Ｖｅの駆動力源であるエンジン１は、燃料を燃焼させて、その熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置である。このエンジン１としては、内燃機関または外燃機関を用いることが可能であるが、この実施例では、エンジン１として内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いる場合について説明する。このエンジン１は、電子スロットルバルブ（図示せず）などの制御により、出力トルクを電気的に制御することが可能に構成されている。
【００２２】
一方、他の駆動力源であるモータ・ジェネレータ２はケーシング４の内部に収納されており、モータ・ジェネレータ２は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備している。このモータ・ジェネレータ２は、ロータ５およびステータ６を有しており、ステータ６はケーシング４に固定されている。また、エンジン１およびモータ・ジェネレータ２から車輪３に至る動力伝達経路には変速機７が設けられているとともに、エンジン１から変速機７に至る動力伝達経路には、動力分配装置８が設けられている。図２に示された動力分配装置８は、シングルピニオン形式の遊星歯車機構を主体として構成されている。すなわち、動力分配装置８は、入力軸９と同軸上に配置されたサンギヤ１０と、サンギヤ１０と同軸上に配置されたリングギヤ１１と、サンギヤ１０およびリングギヤ１１に噛合する複数のピニオンギヤ１２を、自転かつ公転自在に保持したキャリヤ１３とを有している。そして、キャリヤ１３と入力軸９とが動力伝達可能に連結、具体的には一体回転するように連結されている。さらに、入力軸９とエンジン１のクランクシャフト１Ａとが同軸上に配置されているとともに、クランクシャフト１Ａと入力軸９とが、ダンパ機構、具体的にはトーショナルダンパ１Ｂを介して動力伝達可能に連結されている。トーショナルダンパ１Ｂはトルク変動を吸収し、かつ、振動を減衰する緩衝装置である。
【００２３】
また、入力軸９の軸線方向において、エンジン１と動力分配装置８との間には、モータ・ジェネレータ１４が配置されている。モータ・ジェネレータ１４は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備している。つまり、エンジン１とモータ・ジェネレータ２，１４とでは、動力の発生原理が異なる。このモータ・ジェネレータ１４は、ロータ１５およびステータ１６を有しており、ステータ１６はケーシング４に固定されている。そして、ロータ１５とサンギヤ１０とが動力伝達可能に連結、具体的には一体回転するように連結されている。
【００２４】
一方、前記変速機７は、入力回転数を出力回転数で除した値である変速比を変更可能に構成されており、変速機７は、同軸上に配置された２組のシングルピニオン型遊の星歯車機構１７，１８を有している。まず、遊星歯車機構１７は、同軸上に配置されたサンギヤ１９およびリングギヤ２０と、サンギヤ１９およびリングギヤ２０に噛合されたピニオンギヤ２１を、自転かつ公転可能に保持するキャリヤ２２とを有している。一方、遊星歯車機構１８は、同軸上に配置されたサンギヤ２３およびリングギヤ２４と、サンギヤ２３およびリングギヤ２４に噛合されたピニオンギヤ２５を、自転かつ公転可能に保持するキャリヤ２６とを有している。そして、遊星歯車機構１７のキャリヤ２２と、遊星歯車機構１８のリングギヤ２４とが一体回転するように連結され、遊星歯車機構１８のキャリヤ２６と、遊星歯車機構１７のリングギヤ２０とが一体回転するように連結されている。すなわち、変速機７は、いわゆるＣ−Ｒ・Ｃ−Ｒ結合式の変速機である。さらに、モータ・ジェネレータ２のロータ５が、リングギヤ１１およびサンギヤ２３に連結されている。具体的には、モータ・ジェネレータ２のロータ５およびリングギヤ１１およびサンギヤ２３が、インターミデエイトシャフト５０を介して一体回転するように連結されている。そして、キャリヤ２６には出力回転部材２７が連結、具体的には一体回転するように連結され、その出力回転部材２７から車輪３に至る動力伝達経路には、デファレンシャル２８が設けられている。
【００２５】
つぎに、変速機７の変速比を制御するための機構について説明すると、前記キャリヤ２２を、モータ・ジェネレータ２のロータ５およびリングギヤ１１およびサンギヤ２３に対して選択的に連結・解放させるクラッチＣ１が設けられている。また、キャリヤ２２およびリングギヤ２４の回転・停止を制御するブレーキＢ１が設けられており、サンギヤ１９の回転・停止を制御するブレーキＢ２が設けられている。これらのクラッチＣ１およびブレーキＢ１，Ｂ２などの係合装置としては、摩擦式係合装置または噛み合い式係合装置のいずれを用いてもよいが、この実施例では、摩擦式係合装置を用いているものとする。この摩擦式の係合装置は、そのトルク容量もしくは伝達トルクが油圧により制御されるように構成されている。
【００２６】
一方、モータ・ジェネレータ２との間で電力の授受をおこなうことの可能な蓄電装置２９が設けられているとともに、モータ・ジェネレータ２と蓄電装置２９との間の回路にはインバータ３０が設けられている。また、モータ・ジェネレータ１４との間で電力の授受をおこなうことの可能な蓄電装置３１が設けられているとともに、モータ・ジェネレータ１４と蓄電装置３１との間の回路にはインバータ３２が設けられている。これらの蓄電装置２９，３１としては、二次電池、具体的にはバッテリ、キャパシタなどを用いることが可能である。また、モータ・ジェネレータ２とモータ・ジェネレータ１４との間で、蓄電装置２９，３１を経由することなく、直接電力の授受をおこなうことが可能となるように、電気回路が構成されている。さらにまた、クラッチＣ１およびブレーキＢ１，Ｂ２を制御するアクチュエータとして、油圧制御装置３３が設けられている。この油圧制御装置３３は、油圧回路およびソレノイドバルブなどを有する公知の構造を有している。
【００２７】
つぎに、前述したクラッチＣ１およびブレーキＢ２の具体的な構成を、図１に基づいて説明する。前記ケーシング４に連続する隔壁５１が設けられており、隔壁５１はインターミディエイトシャフト５０の軸線Ａ１方向で、モータ・ジェネレータ２と遊星歯車機構１７との間に配置されている。隔壁５１には軸孔５２が貫通形成されており、軸孔５２内にインターミディエイトシャフト５０が配置されている。隔壁５１の内周端には軸線方向に延ばされた円筒部５３が設けられており、円筒部５３の外周には円筒形状のホルダー５４が回転可能に取り付けられている。また、ホルダー５４と一体回転するクラッチドラム５５が設けられている。クラッチドラム５５は環状に構成されており、クラッチドラム５５であって、ホルダー５４に接続された側とは反対側の端部には、環状のコネクティングドラム５６が接続されている。このコネクティングドラム５６は、インターミディエイトシャフト５０の外側に相対回転可能に取り付けられている。そして、このコネクティングドラム５６は、キャリヤ２２と一体回転するように連結されている。
【００２８】
また、クラッチドラム５５の内周には軸線方向に沿って複数のディスク５７がスプライン嵌合されている。これらのディスク５７は環状に構成されている。一方、インターミディエイトシャフト５０の外周にはクラッチハブ５８がスプライン嵌合されており、クラッチハブ５８には複数のプレート５９が取り付けられている。そして、複数のディスク５７と複数のプレート５９とが、軸線方向で交互に配置されている。また、軸線Ａ１を中心とする半径方向で、クラッチドラム５５とホルダー５４との間には、ピストン６０およびストッパ６１が設けられている。ピストン６０およびストッパ６１は軸線方向に動作可能に構成されている。そして、クラッチドラム５５とピストン６０との間には油圧室６２が形成され、ピストン６０とストッパ６１との間には油圧室６３が形成されている。さらに、油圧室６３には圧縮コイルばね（リターンスプリング）６４が配置されており、ピストン６０がクラッチドラム５５に向けて軸線方向に押圧されている。
【００２９】
一方、隔壁５１には油路６５が設けられており、ホルダー５４にも油路５４Ａが設けられており、油路６５と油路５４Ａとが接続されている。このようにして、油路６５および油路５４Ａを経由して、圧油が油圧室６２に供給・排出されるように構成されている。また、油圧室６３にも圧油が供給・排出されるように構成されている。上記のように構成されたコネクティングドラム５６およびクラッチドラム５５およびプレート５９およびディスク５７などにより、クラッチＣ１が構成されている。また、油圧室６２，６３およびピストン６０，６１により、油圧サーボ機構６６が構成されている。
【００３０】
つぎに、ブレーキＢ２の構成について説明すると、前記サンギヤ１９と一体回転するコネクティングドラム６７が設けられており、このコネクティングドラム６７は環状に構成されている。コネクティングドラム６７の外周には、複数のプレート６８が軸線方向に沿って取り付けられている。一方、ケーシング４の内周面には複数のディスク６９が、軸線方向にスプライン嵌合されている。ここで、クラッチＣ１を構成する複数のプレート５９および複数のディスク６７は、ブレーキＢ２を構成する複数のプレート６８および複数のディスク６９よりも、軸線方向で隔壁５１に近い位置に配置されている。さらに、ケーシング４の内部であって、軸線方向で隔壁５１と遊星歯車機構１７との間には、ブレーキピストン７０が配置されている。ブレーキピストン７０は軸線方向で動作可能となるように、前記隔壁５１の円筒部５３に取り付けられている。また、ブレーキピストン７０は、軸線方向に延ばされた円筒部７１と、円筒部７１の軸線方向の一端に連続された内向きフランジ部７２とを有している。
【００３１】
このように構成されたブレーキピストン７０の円筒部７１が、軸線Ａ１を中心とする半径方向で、クラッチＣ１および油圧サーボ機構６６の外側を取り囲むように配置されている。さらに、ブレーキピストン７０と隔壁５１との間には油圧室７３が形成され、ブレーキピストン７０とクラッチドラム５５との間には、ストッパ７５が設けられており、ストッパ７５とブレーキピストン７０との間には、リターンスプリング７４が介在させられている。このように、ブレーキＢ２およびクラッチＣ１は、いわゆる湿式多板クラッチ（ブレーキ）によって構成されている。なお、ブレーキＢ１も、湿式多板ブレーキによって構成されている。
【００３２】
一方、車両Ｖｅの全体を制御するコントローラとして電子制御装置３４が設けられており、電子制御装置３４には、シフトポジションセンサの信号、車速センサの信号、加速要求検知センサの信号、制動要求検知センサの信号、エンジン回転数センサの信号、蓄電装置２９，３１の充電量を検知するセンサの信号、モータ・ジェネレータ２，１４の回転数を検知するセンサの信号、変速機７の入力回転数および出力回転数を検知するセンサの信号などが入力される。これに対して、電子制御装置３４からは、エンジン１を制御する信号、インバータ３０，３２を介してモータ・ジェネレータ２，１４を制御する信号、油圧制御装置３３を制御する信号などが出力される。この油圧制御装置３３により、クラッチＣ１およびブレーキＢ１，Ｂ２の係合・解放を制御する油圧が制御されるように構成されている。
【００３３】
図２に示す車両Ｖｅにおいて、エンジン１が運転されて、エンジントルクが動力分配装置８のキャリヤ１３に伝達されると、モータ・ジェネレータ１４により反力トルクが受け持たれて、エンジントルクがリングギヤ１１に伝達される。そのリングギヤ１１に伝達されたトルクが、変速機７およびデファレンシャル２８を経由して車輪３に伝達されて、駆動力が発生する。前記動力分配装置８においては、サンギヤ１０とキャリヤ１３とリングギヤ１１との差動作用により、入力要素であるキャリヤ１３と、出力要素であるリングギヤ１１との間における変速比を制御することが可能である。具体的には、反力トルクを受け持つモータ・ジェネレータ１４の出力を制御することにより、エンジン回転数を無段階に（連続的に）制御することが可能である。つまり、動力分配装置８は無段変速機としての機能を有している。ここで、モータ・ジェネレータ１４の回転方向は正逆に切り換え可能であり、モータ・ジェネレータ１４は力行制御または回生制御が実行される。なお、モータ・ジェネレータ１４の回転数を零に制御する（停止させる）ことも可能である。
【００３４】
さらに、動力分配装置８の変速比を制御する概念について説明すると、エンジン１の燃費を向上させることを目的として、エンジン１の運転状態と、動力分配装置８の変速比とを協調制御するものである。例えば、加速要求（アクセル開度）および車速に基づいて、車両Ｖｅにおける要求駆動力が求められる。これは、例えば予め用意したマップから求められる。その要求駆動力と車速とからエンジン１の要求出力が算出され、その要求出力を最小の燃費で出力する目標エンジン回転数が、マップを使用して求められる。そして、実エンジン回転数を目標エンジン回転数に近づけるように、モータ・ジェネレータ１４の出力（トルク×回転数）が制御される。この制御と並行して、実エンジン出力を目標エンジン出力に近づけるように、エンジン１の電子スロットルバルブの開度などが制御される。
【００３５】
また、蓄電装置２９の電力をモータ・ジェネレータ２に供給してモータ・ジェネレータ２を電動機として駆動させ、モータ・ジェネレータ２のトルクを、変速機７を経由させて車輪３に伝達する制御を実行可能である。つまり、車輪３にトルクを伝達して駆動力を発生させる場合、エンジン１またはモータ・ジェネレータ２の少なくとも一方のトルクを車輪３に伝達可能であり、いずれの動力源のトルクまたは両方の動力源のトルクを伝達するかが、電子制御装置３４に入力される信号およびデータに基づいて判断される。これに対して、車両Ｖｅが惰力走行する場合は、車両Ｖｅの運動エネルギが変速機７および動力分配装置８を経由してエンジン１に伝達され、エンジンブレーキ力が発生する。また、車両Ｖｅの惰力走行時に発生する運動エネルギの一部をモータ・ジェネレータ２に伝達し、このモータ・ジェネレータ２で回生制動力を発生させ、発生した電力を蓄電装置２９に充電することも可能である。
【００３６】
また、変速機７の変速比は、マニュアル変速操作または自動変速制御により切替可能であり、この変速機７においては、第１速ないし第３速の変速段を選択的に切替可能である。この変速機７における変速比の切り替えを、図３の図表および図４の共線図に基づいて説明する。図３において、「○」印は係合装置が係合されることを示し、「×」印は係合装置が解放されることを示す。まず、第１速（１ｓｔ）が選択された場合は、ブレーキＢ１が係合され、ブレーキＢ２およびクラッチＣ１が解放される。具体的には、油圧室６２の油圧が低下させられて、圧縮コイルばね６４の押圧力でクラッチピストン６０が、図１で左方向に動作して、クラッチＣ１が解放される。これと並行して、油圧室７３の油圧が低下され、リターンスプリング７４の押圧力でブレーキピストン７１が図１で左方向に動作し、ブレーキＢ２が解放される。すると、インターミディエイトシャフト５０のトルクが、変速機７のサンギヤ２３に伝達されるとともに、キャリヤ２２が停止されてリングギヤ２４が反力要素となり、キャリヤ２６が出力要素となる。つまり、第１速が選択された場合は、図４の共線図に示すように、サンギヤ２３の回転数よりもキャリヤ２６の回転数の方が低回転数となり、変速機７がいわゆる減速機として機能し、変速比が「１」よりも大きくなる。
【００３７】
また、第２速（２ｎｄ）が選択された場合は、ブレーキＢ２が係合され、ブレーキＢ１およびクラッチＣ１が解放される。つまり、油圧室７３の油圧が高められてブレーキピストン７０が図１で右方向に動作し、ブレーキＢ２が係合される。すると、インターミディエイトシャフト５０のトルクがサンギヤ２３に伝達されるとともに、サンギヤ１９が反力要素となり、キャリヤ２６が出力要素となる。つまり、第２速が選択された場合は、サンギヤ２３の回転数よりもキャリヤ２６の回転数の方が低回転数となり、変速機７がいわゆる減速機として機能し、変速比が「１」よりも大きくなる。なお、第２速が選択された場合の変速比は、第１速が選択された場合の変速比よりも小さい。
【００３８】
さらに、第３速（３ｒｄ）が選択された場合は、クラッチＣ１が係合され、ブレーキＢ１，Ｂ２が解放される。具体的には、油圧室６２の油圧が高められて、クラッチピストン６０が図１で右方向に動作し、クラッチＣ１が係合される。なお、第３速が選択された場合は、遠心力で油圧室６３の油圧も高められて、その油圧によりクラッチピストン６０が図１で左側に向けて押圧される。このようにして、油圧室６２の油圧に応じた押圧力の一部が、油圧室６３の油圧に応じた押圧力で打ち消され、その押圧力同士の差に応じた押圧力でクラッチＣ１が係合される。これは、油圧室６２の油圧が遠心力により高まり、クラッチＣ１の係合力が高まりすぎることを抑制するためである。このようにして、第３速が選択されつと、インターミディエイトシャフト５０から変速機７にトルクが伝達され、遊星歯車機構１７，１８を構成する回転要素が一体的に回転し、変速機７の入力回転数と出力回転数との比が「１」となる。つまり、変速機７の入力回転部材として機能するキャリヤ２２と、出力回転部材として機能するキャリヤ２６が直結状態となる。図２に示された変速機７においては、第３速が最高速段である。
【００３９】
この実施例において、図４の共線図に示すエンジン回転数よりも、リングギヤ１１およびモータ・ジェネレータ２の回転数の方が高くなった場合、つまり、動力分配装置８が増速機構として機能すると、変速機７における入力回転数が高回転数となる。これに対して、図２に示す変速機７においては、クラッチＣ１は、第１速または第２速では係合されず、第３速で係合される。この第３速では変速機７のサンギヤ２３の入力回転数と、クラッチＣ１の係合によりサンギヤ２３と一体回転するキャリヤ２２の回転数とが同じであるとともに、最高車速の制限（エンジン回転数が所定回転数以上になることが制限されている）により、変速機７の入力回転数が所定回転数以上になることはない。したがって、キャリヤ２２と一体回転するクラッチドラム５５に設けられている油圧サーボ機構６６の油圧室６２，６３の油圧が、遠心力により高まることを可及的に抑制することができる。
【００４０】
したがって、クラッチドラム５５およびピストン６０，６１が変形したり、油圧室６２，６３を液密にシールする密封装置のシール性が低下することを抑制できる。また、クラッチドラム５５が半径方向に膨脹（変形）することを抑制できるため、半径方向におけるディスク５７とクラッチドラム５５との接触量（半径方向の噛み合い幅）が減少することを抑制できる。このように、クラッチＣ１で所期の性能を得られ易くなる。なお、第１速または第２速においては、クラッチＣ１が解放されており、かつ、キャリヤ２２の回転数は変速機７の入力回転数未満となるため、油圧室６２，６３の油圧が遠心力で高まることはない。さらに、第３速が選択された場合は、変速機７を構成する回転要素が一体回転し、ギヤ同士の相対回転は生じない。したがって、ギヤ同士の相対回転による噛み合い損失の増加を抑制できる。
【００４１】
また、油圧室６２に圧油を供給する油路６５が隔壁５１に設けられ、油路５４Ａがホルダー５４に設けられており、インターミディエイトシャフト５０には、油圧室６２に圧油を給排する油路は形成されていない。このため、密封装置（Ｏリングなど）を、隔壁５１とホルダー５４との間には設けるが、インターミディエイトシャフト５０と隔壁５１との間に密封装置を設けずに済み、部品点数の増加を抑制できる。また、インターミディエイトシャフト５０に、このような密封装置を設けると、動力分配装置８が増速機構として機能して、インターミディエイトシャフト５０が高速回転した場合に、密封装置部分で油漏れが生じたり、引き摺り損失が生じたりする可能性があるが、この実施例では、このような不都合を未然に回避できる。さらに、ブレーキピストン７０が、半径方向でクラッチＣ１の外側を覆うように配置されているため、軸線方向における部品の配置スペースを狭めることができ、駆動装置のコンパクト化、および全長の短縮、および大重量化を回避することができ、車載性が向上する。また、全長が短縮されるため、パワートレーンにおける共振が発生することも抑制できる。
【００４２】
ここで、図１および図２に示された構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、エンジン１が、この発明の原動機に相当し、車輪３が、この発明の車輪に相当し、動力分配装置６が、この発明の電気的変速機および第１の遊星歯車機構に相当し、変速機７が、この発明の回転状態切替機構に相当し、クラッチＣ１およびブレーキＢ１，Ｂ２が、この発明における複数の係合装置に相当し、キャリヤ１３が、この発明の入力要素に相当し、サンギヤ１０が、この発明の反力要素に相当し、リングギヤ１１が、この発明の出力要素に相当し、変速機７が、この発明の変速機に相当し、サンギヤ２３およびキャリヤ２２が、この発明の入力回転部材として機能し、キャリヤ２６が、この発明の出力回転部材として機能する。また、モータ・ジェネレータ１４が、この発明における反力発生装置に相当し、モータ・ジェネレータ２が、この発明の電動機に相当する。
【００４３】
さらに、サンギヤ１０が、この発明の第１のサンギヤに相当し、リングギヤ１１が、この発明の第１のリングギヤに相当し、キャリヤ１３が、この発明の第１のキャリヤに相当し、遊星歯車機構１７が、この発明の第２の遊星歯車機構に相当し、遊星歯車機構１８が、この発明の第３の遊星歯車機構に相当し、サンギヤ１９が、この発明の第２のサンギヤに相当し、リングギヤ２０が、この発明の第２のリングギヤに相当し、キャリヤ２２が、この発明の第２のキャリヤに相当し、サンギヤ２３が、この発明の第３のサンギヤに相当し、リングギヤ２４が、この発明の第３のリングギヤに相当し、キャリヤ２６が、この発明の第３のキャリヤに相当し、クラッチＣ１が、この発明のクラッチおよび高速用係合装置に相当し、ブレーキＢ１が、この発明の第１のブレーキに相当し、ブレーキＢ２が、この発明のブレーキ及び第２のブレーキに相当する。また、油圧室６２，６３が、この発明の油圧室に相当し、隔壁５１が、この発明の隔壁に相当し、ブレーキピストン７０が、この発明のピストンに相当する。
【００４４】
つぎに、ハイブリッド車の他の構成例を、図５に基づいて説明する。図５に示された構成において、図２に示された構成と同じ構成については、図２と同じ符号を付してある。図５に示された車両Ｖｅにおいては、エンジン１から車輪３に至る動力伝達経路に変速機３５が設けられている。この変速機３５は、同軸上に配置されたダブルピニオン型の遊星歯車機構３６およびシングルピニオン型の遊星歯車機構３７を有している。遊星歯車機構３６は、サンギヤ３８およびリングギヤ３９と、サンギヤ３８に噛合されたピニオンギヤ４０と、リングギヤ３９およびピニオンギヤ４０に噛合されたピニオンギヤ４１と、ピニオンギヤ４０，４１を自転、かつ、公転可能に保持するキャリヤ４２とを有している。一方、遊星歯車機構３７は、サンギヤ４３およびリングギヤ４４と、サンギヤ４３およびリングギヤ４４に噛合されたピニオンギヤ４５を自転、かつ、公転可能に保持するキャリヤ４２とを有している。つまり、キャリヤ４２は、遊星歯車機構３７，３８で共用化されている。そして、リングギヤ４４が出力回転部材２７に連結、具体的には一体回転するように連結されている。
【００４５】
さらに、動力分配装置８のリングギヤ１１と、サンギヤ４３とが一体回転するように連結され、リングギヤ３９とリングギヤ４４とが一体回転するように連結されている。また、回転要素同士の連結関係、および回転要素の回転・停止を制御する係合装置が設けられている。この係合装置として、動力分配装置８のキャリヤ１３および入力軸９を、キャリヤ４２に対して選択的に係合・解放させるクラッチＣ１と、リングギヤ１１およびサンギヤ４３を、サンギヤ３８に対して選択的に係合・解放させるクラッチＣ２と、サンギヤ３８の回転・停止を制御するブレーキＢ１と、キャリヤ４２の回転・停止を制御するリバースブレーキＢＲとが設けられている。これらの係合装置としては、摩擦式係合装置または噛み合い式係合装置のいずれを用いてもよいが、この実施例では摩擦式係合装置を用いる場合について説明する。また、これらの係合装置は、油圧制御装置３３により、トルク容量が制御されるように構成されている。
【００４６】
つぎに、前述したクラッチＣ１およびブレーキＢ１の具体的な構成を、図６に基づいて説明する。図６の実施例では、インターミディエイトシャフト５０が中空に構成されており、インターミディエイトシャフト５０の内部にインプットシャフト９が相対回転可能に配置されている。前記隔壁５１の円筒部５３には、環状のホルダー７６が回転可能に取り付けられている。このホルダー７６と一体回転するクラッチドラム７７が設けられている。クラッチドラム７７は環状に構成されており、クラッチドラム７７の内周には軸線方向に沿って複数のディスク７８がスプライン嵌合されている。これらのディスク７８は環状に構成されている。一方、インターミディエイトシャフト５０の外周には、インターミディエイトシャフト５０と一体回転するスリーブ７９が取り付けられており、スリーブ７９の外周に前記サンギヤ４３が形成されている。また、スリーブ７９には、環状のクラッチハブ８０が一体的に連結されており、そのクラッチハブ８０が半径方向に延ばされている。このクラッチハブ８０の外周には複数のプレート８１が取り付けられている。そして、複数のディスク７８と複数のプレート８１とが軸線方向に交互に配置されている。
【００４７】
また、軸線Ａ１を中心とする半径方向で、クラッチドラム７７とホルダー７６との間には、ピストン８２およびストッパ８３が設けられている。ピストン８２，８３は軸線方向に動作可能に構成されている。そして、クラッチドラム７７とピストン８２との間には油圧室８４が形成され、ピストン８２とストッパ８３との間には油圧室８５が形成されている。さらに、油圧室８５には圧縮コイルばね（リターンスプリング）８６が配置されており、ピストン８２がクラッチドラム７７に向けて軸線方向に押圧されている。一方、隔壁５１には油路８７が設けられており、ホルダー７６にも油路８８が設けられており、油路８７と油路８８とが接続されている。このようにして、油路８７および油路８８を経由して、圧油が油圧室８４に供給・排出されるように構成されている。また、油圧室８５にも圧油が供給・排出されるように構成されている。上記のように構成されたクラッチドラム７７およびクラッチハブ８０およびプレート８１およびディスク７８などにより、クラッチＣ２が構成されている。また、油圧室８４，８５およびピストン８２，８３により、油圧サーボ機構８９が構成されている。
【００４８】
つぎに、ブレーキＢ１の構成について説明すると、前記サンギヤ３８と一体回転するブレーキハブ９０が設けられており、このブレーキハブ９０は環状に構成されている。ブレーキハブ９０の外周には、複数のプレート９１が軸線方向に沿って取り付けられている。一方、ケーシング４の内周面には複数のディスク９２が、軸線方向にスプライン嵌合されている。そして、プレート９１とディスク９２とが軸線方向で交互に配置されている。また、軸線方向で、クラッチハブ７７とブレーキハブ９０との間に、前記クラッチＣ２が配置されている。さらに、ケーシング４の内部であって、軸線方向で隔壁５１と遊星歯車機構３６との間には、ブレーキピストン９３が配置されている。ブレーキピストン９３は軸線方向で動作可能となるように、前記隔壁５１の円筒部５３に取り付けられている。また、ブレーキピストン９３は、軸線方向に延ばされた円筒部９４と、円筒部９４の軸線方向の一端に連続された内向きフランジ部９５とを有している。このように構成されたブレーキピストン９３の円筒部９４が、軸線Ａ１を中心とする半径方向で、クラッチＣ２および油圧サーボ機構８９の外側を取り囲むように配置されている。さらに、ブレーキピストン９３と隔壁５１との間には油圧室９６が形成され、ブレーキピストン９３とクラッチドラム７７との間には、ストッパ９７が設けられており、ストッパ９７とブレーキピストン９３との間には、リターンスプリング９８が介在させられている。このように、ブレーキＢ１およびクラッチＣ２は、いわゆる湿式多板クラッチ（ブレーキ）によって構成されている。なお、ブレーキＢＲおよびクラッチＣ１も、湿式多板ブレーキによって構成されている。
【００４９】
上記のように構成された動力分配装置８と変速機３５との関係を、図７の共線図に基づいて説明する。モータ・ジェネレータ２とモータ・ジェネレータ１４との間にエンジン１が配置されており、エンジン１とモータ・ジェネレータ１４との間に、変速機３５のサンギヤ３８およびリングギヤ３９，４４が配置されている。また、エンジン１とサンギヤ３８との間に、リングギヤ３９，４４が配置されている。さらに、キャリヤ４２はエンジン１と同じ位置に配置されており、モータ・ジェネレータ２と一体回転するサンギヤ４３が同じ位置に配置されている。
【００５０】
そして、変速機３５においては、動力伝達状態を制御するために、前進ポジションおよび後進ポジション（Ｒｅｖ）を選択的に切替可能であるとともに、前進ポジションでは、低速モード（Ｌｏ）、中速モード（Ｍｉｄ）、高速モード（Ｈｉ）を選択的に切替可能である。ここで、低速モード、中速モード、高速モードが選択された場合、および後進ポジションが選択された場合における係合装置の状態を、図８に基づいて説明する。図８において、「○」印は係合装置が係合されることを示し、「×」印は係合装置が解放されることを示す。この図８に示すように、低速モードが選択された場合は、ブレーキＢ１が係合され、その他の係合装置は全て解放される。具体的には、油圧室９６の油圧が高められてブレーキピストン９３が図６で右方向に動作し、ブレーキＢ１が係合される。また、油圧室８４の油圧が低下されて、リターンスプリング８６の押圧力でピストン８２が、図６で左方向に動作し、クラッチＣ２が解放される。この低速モードが選択された場合に、エンジントルクが動力分配装置８を経由して変速機３５のサンギヤ４３に伝達されると、図７の共線図に示すように、停止されているサンギヤ３８が反力要素となり、リングギヤ４４が出力要素となる。このように、低速モードが選択された場合は、サンギヤ４３の回転速度に対してリングギヤ４４の回転速度が減速される。すなわち、変速機３５の変速比が「１」よりも大きくなる。
【００５１】
また、中速モードが選択された場合は、クラッチＣ１が係合され、その他の係合装置は全て解放される。すなわち、油圧室９６の油圧が低下されて、リターンスプリング９８の押圧力でブレーキピストン９３が図６で左方向に動作し、ブレーキＢ１が解放される。そして、エンジントルクが動力分配装置８を経由して変速機３５のキャリヤ４２に入力され、かつ、サンギヤ４３が反力要素となり、リングギヤ４８が出力要素となる。このように、中速モードが選択された場合は、図７に示す共線図上で、動力分配装置８の回転状態を示すを示す線分と、変速機３５の回転状態を示す線分とが重なる。このように、中速モードが選択された場合は、変速機３５に対して、サンギヤ４３およびクラッチＣ１の２系統を経由して動力が伝達される。なお、低速モードが選択された場合は、変速機３５の変速比はモータ・ジェネレータ２の回転数に応じて決定される。また、中速モードが選択された場合は、モータ・ジェネレータ２，１４の回転数およびエンジン回転数に基づいて、変速機３５の変速比が決定される。そして、中速モードが選択された場合は、変速機３５の変速比は「１」よりも大きい値、「１」以下の値など、任意に調整可能である。
【００５２】
さらに、高速モードが選択された場合は、クラッチＣ２が係合され、その他の係合装置は全て解放されて、変速機３５を構成する回転要素が一体回転する状態となる。具体的には、油圧室８４の油圧が高められて、ピストン８２が図６で右方向に動作し、クラッチＣ２が係合される。この場合、油圧室８２の油圧が遠心力で高められるが、油圧室８５の油圧が同様にして高められて、ピストン８２に対して図６で左方向の力を与えるため、クラッチＣ２の係合圧が過剰となることを抑制できる。このようにして、高速モードが選択された場合は、変速機３５の変速比が「１」に固定される。一方、後進ポジションが選択された場合は、リバースブレーキＢＲが係合されてキャリヤ４２が停止し、その他の係合装置は全て解放される。そして、エンジントルクが動力分配装置８を経由して変速機３５のサンギヤ４３に入力されると、キャリヤ４２が反力要素となり、リングギヤ４８が、前進ポジションとは逆方向に回転する。なお、図７の共線図においては、全てのモードおよび後進ポジションで、モータ・ジェネレータ２およびサンギヤ４３の回転数が同一である場合を示してある。
【００５３】
この実施例において、図７の共線図に示すエンジン回転数よりも、サンギヤ４３およびモータ・ジェネレータ２の回転数の方が高くなった場合、つまり、動力分配装置８が増速機構として機能すると、変速機３５における入力回転数が高回転数となる。これに対して、図５に示す変速機７においては、クラッチＣ２は、低速モードおよび中速モードでは係合されず、高速モードで係合される。この高速モードでは変速機３５の入力回転数と、クラッチＣ２の係合により回転するサンギヤ３８の回転数とが同じであるとともに、最高車速の制限（エンジン回転数が所定回転数以上になることが制限されている）により、変速機３５の入力回転数が所定回転数以上になることはない。したがって、サンギヤ３８と一体回転するクラッチドラム７７に設けられている油圧サーボ機構８９の油圧室８４，８５の油圧が、遠心力により高まることを可及的に抑制することができる。したがって、クラッチドラム７７およびピストン８２，８３が変形したり、油圧室８４，８５を液密にシールする密封装置のシール性が低下することを抑制できる。
【００５４】
また、クラッチドラム７７が半径方向に膨脹（変形）することを抑制できるため、半径方向におけるディスク７８とクラッチドラム７７との接触幅（半径方向の噛み合い幅）が減少することを抑制できる。このように、クラッチＣ２で所期の性能を得られ易くなる。なお、低速モードまたは中速モードにおいては、クラッチＣ２が解放され、クラッチドラム７７の回転数は変速機３５の入力回転数未満となるため、油圧室８４，８５の油圧が高まることはない。さらに、高速モードが選択された場合は、変速機３５を構成する回転要素が一体回転し、ギヤ同士の相対回転は生じない。したがって、ギヤ同士の相対回転による噛み合い損失の増加を抑制できる。
【００５５】
また、油圧室８４に圧油を供給する油路８７が隔壁５１に設けられ、油路８８がホルダー７６に設けられており、インターミディエイトシャフト５０には、油圧室８４に圧油を給排する油路は形成されていない。このため、密封装置（シールリングなど）を、隔壁５１とホルダー７６との間には設けるが、インターミディエイトシャフト５０と隔壁５１との間に密封装置を設けずに済み、部品点数の増加を抑制できる。また、インターミディエイトシャフト５０に、このような密封装置を設けると、動力分配装置８が増速機構として機能して、インターミディエイトシャフト５０が高速回転した場合に、密封装置部分で油漏れが生じたり、引き摺り損失が生じたりする可能性があるが、この実施例では、このような不都合を未然に回避できる。さらに、ブレーキピストン９３が、半径方向でクラッチＣ２の外側を覆うように配置されているため、軸線方向における部品の配置スペースを狭めることができ、駆動装置のコンパクト化、および全長の短縮、および大重量化を回避することができ、車載性が向上する。また、全長が短縮されるため、パワートレーンにおける共振が発生することも抑制できる。
【００５６】
図５および図６に示された構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、変速機３５およびクラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１，ＢＲが、この発明の回転状態切替機構に相当し、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１，ＢＲが、この発明の複数の係合装置に相当し、低速モードおよび中速モードおよび高速モードが、この発明における複数のモードに相当する。また、遊星歯車機構３６が、この発明のダブルピニオン型遊星歯車機構に相当し、遊星歯車機構３７が、この発明のシングルピニオン型遊星歯車機構に相当し、サンギヤ３８が、この発明の第２のサンギヤに相当し、リングギヤ３９が、この発明の第２のリングギヤに相当し、ピニオンギヤ４０が、この発明の第１のピニオンギヤに相当し、ピニオンギヤ４１が、この発明の第２のピニオンギヤに相当し、キャリヤ４２が、この発明の第２のキャリヤおよび第３のキャリヤに相当し、サンギヤ４３が、この発明の第３のサンギヤに相当し、リングギヤ４４が、この発明の第３のリングギヤに相当し、クラッチＣ１が、この発明の第１のクラッチに相当し、クラッチＣ２が、この発明の第２のクラッチに相当し、ブレーキＢ１が、この発明の第１のブレーキに相当し、リバースブレーキＢＲが、この発明のリバースブレーキに相当する。また、油圧室８４，８５が、この発明の油圧室に相当し、隔壁５１が、この発明の隔壁に相当し、ブレーキＢ１が、この発明のブレーキに相当し、ブレーキピストン９３が、この発明のピストンに相当する。
【００５７】
なお、図２に基づいて説明した回転状態切替機構（変速機７および各係合装置）と、図５に示された回転状態切替機構としてのモード切替機構（変速機３５および各係合装置）との相違点を説明すると、図２に示された例では、エンジントルクを変速機７に伝達する場合、動力分配装置８の入力要素および出力要素を、動力が必ず（直接）経由するが、図５の例では、エンジントルクを動力分配装置８の入力要素および出力要素を直接経由させることなく、動力分配装置８と組み合わせて動力循環させ、変速機３５に伝達できる中速モードを選択できる点が異なる。また、図２に示す動力分配装置８および変速機７は、図４に示すように、変速機７の回転要素が、動力分配装置８の回転要素同士の間に位置していないとともに、動力分配装置８の回転要素が、変速機７の回転要素同士の間に位置していない。これに対して、図５に示す動力分配装置８および変速機３５の場合、図７に示すように、変速機３５の回転要素が、中速モードで動力分配装置８の回転要素同士の間に位置している点が異なる。また、原動機としては、エンジンに替えて、電動機、油圧モータなどを用いることも可能である。また、電動機として、油圧モータなどを用いることも可能である。更に反力発生装置として油圧モータなどを用いることも可能である。更に、電気的変速機とは、電動機の出力を制御することにより、変速比が制御される変速機である。
【００５８】
なお、この発明において、「高速用係合装置の係合・解放を制御する油圧室が入力回転部材に設けられている」とは、入力回転部材自体、または入力回転部材と一体回転する部材に、油圧サーボ機構および油圧室が設けられていることを意味する。また、この発明において、各種の回転要素及び回転部材は、動力を伝達する部材または固定させる部材であり、ギヤ、キャリヤ、回転メンバ、軸、ハブ、コネクティングドラムなどの機械部品が含まれる。さらに、この発明において、「異なる動力伝達状態」とは、動力の伝達経路が異なること、変速比が異なること、変速比の制御範囲が異なること、複数の係合装置の係合・解放状態が異なることなどの意味が含まれる。さらにまた、この発明の係合装置では、湿式多板ブレーキの代えてバンド式のブレーキを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の車両用駆動装置の要部を示す断面図である。
【図２】この発明の車両用駆動装置の全体構成を示す概念図である。
【図３】図２に示す変速機の変速段と、係合装置の係合・解放制御との関係を示す図表である。
【図４】図２に示された動力分配装置および変速機を構成する回転要素の状態を示す共線図である。
【図５】この発明の車両用駆動装置の他の構成を示す概念図である。
【図６】図５に示された車両用駆動装置の要部を示す断面図である。
【図７】図５に示された動力分配装置および変速機を構成する回転要素の状態を示す共線図である。
【図８】図５に示す変速機の変速段と、係合装置の係合・解放制御との関係を示す図表である。
【符号の説明】
【００６０】
１…エンジン、  ３…車輪、  ６…動力分配装置、  ７，３５…変速機、  １０，１９，２３，３８…サンギヤ、  １１，２０，２４，３９…リングギヤ、  １３，２２，２６，４２…キャリヤ、  １７，１８，３６，３７…遊星歯車機構、  ４０，４１…ピニオンギヤ、  ５１…隔壁、  ６２，６３，８４，８５…油圧室、  ７０，９３…ブレーキピストン、  Ｃ１，Ｃ２…クラッチ、  Ｂ１，Ｂ２，ＢＲ…ブレーキ、  Ｖｅ…車両。
【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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