(57)【要約】【課題】  複数の運転モードを設定することができ、しかも車載性の良好なハイブリッド駆動装置を提供する。【解決手段】  機械的エネルギと電力とを変換する電動動力源２，３と内燃機関１とを動力源として備えるとともに、これらの動力源の少なくとも一方の出力トルクを増減する複数組の遊星歯車機構４，５を備え、そのいずれかの遊星歯車機構４，５を経由して出力部材１５にトルクを伝達する経路を変更して複数の運転モードを設定するハイブリッド車の駆動装置であって、少なくとも前記電動動力源２，３といずれか一組の遊星歯車機構４，５とが軸線方向に並びかつ隣接して配列されている。【選択図】  図１
2005067319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的エネルギと電力とを変換する電動動力源と内燃機関とを動力源として備えるとともに、これらの動力源の少なくとも一方の出力トルクを増減する複数組の遊星歯車機構を備え、そのいずれかの遊星歯車機構を経由して出力部材にトルクを伝達する経路を変更して複数の運転モードを設定するハイブリッド車の駆動装置において、
少なくとも前記電動動力源といずれか一組の遊星歯車機構とが軸線方向に並びかつ隣接して配列されていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
【請求項２】
前記複数組の遊星歯車機構が、サンギヤとキャリヤとリングギヤとを三要素とするとともにこれらの要素が適宜に入力要素と反力要素と出力要素とされた二組の遊星歯車機構によって構成され、
第一遊星歯車機構の入力要素に前記内燃機関が連結されるとともに反力要素に第一の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第二遊星歯車機構の入力要素と第二電動動力源とに連結され、さらに第二遊星歯車機構の出力要素が前記出力部材に連結され、
第二遊星歯車機構における少なくともいずれか二つの要素を選択的に連結して第二遊星歯車機構の全体を一体回転させる第一クラッチ機構と、前記第二遊星歯車機構の反力要素を前記内燃機関に選択的に連結させる第二クラッチ機構とを更に備え、
前記第一クラッチ機構を係合状態とすることにより第二遊星歯車機構で変速作用を生じさせない運転モードと前記第二クラッチ機構を係合状態とすることにより第二遊星歯車機構で変速作用を生じさせる運転モードとの複数の運転モードを設定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の駆動装置。
【請求項３】
前記複数組の遊星歯車機構が、サンギヤとキャリヤとリングギヤとを三要素とするとともにこれらの要素が適宜に入力要素と反力要素と出力要素とされた第一遊星歯車機構と、二つのサンギヤとそれぞれ一つのキャリヤおよびリングギヤとを備えたラビニョ型遊星歯車機構とによって構成され、
第一遊星歯車機構の入力要素に前記内燃機関が連結されるとともに反力要素に第一の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第二遊星歯車機構におけるリングギヤとの間でシングルピニオン型遊星歯車機構を構成する一方のサンギヤと第二電動動力源とに連結され、さらに第二遊星歯車機構のリングギヤが前記出力部材に連結され、
第二遊星歯車機構におけるキャリヤを前記内燃機関に選択的に連結させるクラッチ機構と、第二遊星歯車機構における他方のサンギヤを選択的に固定するブレーキ機構とを更に備え、
前記クラッチ機構を解放状態としかつブレーキ機構を係合状態とすることにより前記出力要素から出力されたトルクを第二遊星歯車機構で増減して出力する運転モードと、前記クラッチ機構を係合状態としかつブレーキ機構を解放状態とすることにより前記出力要素から出力されたトルクと前記内燃機関から出力されたトルクとを合成して出力する運転モードとの複数の運転モードを設定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の駆動装置。
【請求項４】
前記複数組の遊星歯車機構が、サンギヤとキャリヤとリングギヤとを三要素とするとともにこれらの要素が適宜に入力要素と反力要素と出力要素とされた二組の遊星歯車機構によって構成され、
第一遊星歯車機構の入力要素に前記内燃機関が連結されるとともに反力要素に第一の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第二遊星歯車機構の入力要素と第二電動動力源とに連結され、
第二遊星歯車機構における反力要素を前記内燃機関に選択的に連結する第二クラッチ機構と、第二遊星歯車機構における前記反力要素を前記出力部材に選択的に連結する第三クラッチ機構と、第二遊星歯車機構における前記出力要素を前記出力部材に選択的に連結する第四クラッチ機構と、第二遊星歯車機構における前記出力要素を選択的に固定する第二ブレーキ機構とを更に備え、
前記第二クラッチ機構および第四クラッチ機構を解放状態とするとともに第三クラッチ機構および第二ブレーキ機構を係合状態とすることにより前記第一遊星歯車機構の出力要素から出力されたトルクを第二遊星歯車機構で増減して出力する運転モードと、前記第二クラッチ機構および第四クラッチ機構を係合状態とするとともに第三クラッチ機構および第二ブレーキ機構を解放状態とすることにより前記第一遊星歯車機構の出力要素から出力されたトルクと前記内燃機関から出力されたトルクとを合成して出力する運転モードとの複数の運転モードを設定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の駆動装置。
【請求項５】
機械的エネルギと電力とを変換する電動動力源と内燃機関とを動力源として備えるとともに、これらの動力源の少なくとも一方の出力トルクを増減する複数組の遊星歯車機構を備え、そのいずれかの遊星歯車機構を経由して出力部材にトルクを伝達する経路を変更して複数の運転モードを設定するハイブリッド車の駆動装置において、
前記複数組の遊星歯車機構が、サンギヤとキャリヤとリングギヤとを三要素とするとともにこれらの要素が適宜に入力要素と反力要素と出力要素とされた二組の遊星歯車機構によって構成され、
第一遊星歯車機構の入力要素に前記内燃機関が連結されるとともに反力要素に第一の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第二遊星歯車機構の入力要素と第二電動動力源とに連結され、さらに第二遊星歯車機構の出力要素が前記出力部材に連結され、
第二遊星歯車機構における少なくともいずれか二つの要素を選択的に連結して第二遊星歯車機構の全体を一体回転させる第一クラッチ機構と、前記第二遊星歯車機構の反力要素を前記内燃機関に選択的に連結させる第二クラッチ機構とを更に備え、
前記第一クラッチ機構を係合状態とすることにより第二遊星歯車機構で変速作用を生じさせない運転モードと前記第二クラッチ機構を係合状態とすることにより第二遊星歯車機構で変速作用を生じさせる運転モードとの複数の運転モードを設定するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
【請求項６】
機械的エネルギと電力とを変換する電動動力源と内燃機関とを動力源として備えるとともに、これらの動力源の少なくとも一方の出力トルクを増減する複数組の遊星歯車機構を備え、そのいずれかの遊星歯車機構を経由して出力部材にトルクを伝達する経路を変更して複数の運転モードを設定するハイブリッド車の駆動装置において、
前記複数組の遊星歯車機構が、サンギヤとキャリヤとリングギヤとを三要素とするとともにこれらの要素が適宜に入力要素と反力要素と出力要素とされた第一遊星歯車機構と、二つのサンギヤとそれぞれ一つのキャリヤおよびリングギヤとを備えたラビニョ型遊星歯車機構とによって構成され、
第一遊星歯車機構の入力要素に前記内燃機関が連結されるとともに反力要素に第一の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第二遊星歯車機構におけるリングギヤとの間でシングルピニオン型遊星歯車機構を構成する一方のサンギヤと第二電動動力源とに連結され、さらに第二遊星歯車機構のリングギヤが前記出力部材に連結され、
第二遊星歯車機構におけるキャリヤを前記内燃機関に選択的に連結させるクラッチ機構と、第二遊星歯車機構における他方のサンギヤを選択的に固定するブレーキ機構とを更に備え、
前記クラッチ機構を解放状態としかつブレーキ機構を係合状態とすることにより前記出力要素から出力されたトルクを第二遊星歯車機構で増減して出力する運転モードと、前記クラッチ機構を係合状態としかつブレーキ機構を解放状態とすることにより前記出力要素から出力されたトルクと前記内燃機関から出力されたトルクとを合成して出力する運転モードとの複数の運転モードを設定するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
【請求項７】
機械的エネルギと電力とを変換する電動動力源と内燃機関とを動力源として備えるとともに、これらの動力源の少なくとも一方の出力トルクを増減する複数組の遊星歯車機構を備え、そのいずれかの遊星歯車機構を経由して出力部材にトルクを伝達する経路を変更して複数の運転モードを設定するハイブリッド車の駆動装置において、
前記複数組の遊星歯車機構が、サンギヤとキャリヤとリングギヤとを三要素とするとともにこれらの要素が適宜に入力要素と反力要素と出力要素とされた二組の遊星歯車機構によって構成され、
第一遊星歯車機構の入力要素に前記内燃機関が連結されるとともに反力要素に第一の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第二遊星歯車機構の入力要素と第二電動動力源とに連結され、
第二遊星歯車機構における反力要素を前記内燃機関に選択的に連結する第二クラッチ機構と、第二遊星歯車機構における前記反力要素を前記出力部材に選択的に連結する第三クラッチ機構と、第二遊星歯車機構における前記出力要素を前記出力部材に選択的に連結する第四クラッチ機構と、第二遊星歯車機構における前記出力要素を選択的に固定する第二ブレーキ機構とを更に備え、
前記第二クラッチ機構および第四クラッチ機構を解放状態とするとともに第三クラッチ機構および第二ブレーキ機構を係合状態とすることにより前記第一遊星歯車機構の出力要素から出力されたトルクを第二遊星歯車機構で増減して出力する運転モードと、前記第二クラッチ機構および第四クラッチ機構を係合状態とするとともに第三クラッチ機構および第二ブレーキ機構を解放状態とすることにより前記第一遊星歯車機構の出力要素から出力されたトルクと前記内燃機関から出力されたトルクとを合成して出力する運転モードとの複数の運転モードを設定するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の走行のための動力源として複数種類の動力装置を備えているハイブリッド車に関し、特に内燃機関とモータ・ジェネレータなどの電動動力源ならびに出力部材との間でのトルクの分配や合成あるいは伝達を、複数組の遊星歯車機構を介しておこなうように構成されたハイブリッド車の駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の駆動装置の一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された駆動装置では、エンジンの出力トルクが、二組の遊星歯車機構を組み合わせて構成された歯車機構もしくはラビニョ型遊星歯車機構を介して第１モータ／発電機とシャフトならびにスリーブシャフトとに分配されるとともに、第１モータ／発電機によって生じた電力で駆動される第２モータ／発電機がスリーブシャフトに連結されている。さらにそのスリーブシャフトと第３の遊星歯車機構におけるサンギヤとが連結されるとともに、その第３の遊星歯車機構におけるキャリヤが出力部材に連結され、その出力部材と前記シャフトとの間にクラッチが設けられ、かつ第３遊星歯車機構のリングギヤを選択的に固定するブレーキが設けられている。
【０００３】
この特許文献１に記載された装置では、第１モータ／発電機の回転数を制御することによりエンジンの回転数を燃費が最適となる回転数に設定することができ、その際に第１モータ／発電機が発電をおこない、その電力で第２モータ／発電機を駆動することにより、装置全体としての出力軸トルクを必要十分なトルクとすることができる。また、第１モータ／発電機もしくは第２モータ／発電機の回転数がゼロとなるメカニカルポイントでは、エンジンの動力の一部を電力に変換して出力側に伝達することがないので、動力の伝達効率が良好になる。さらに、特許文献１の装置では、各モータ／発電機の径方向内周側に遊星歯車機構が配置されていることにより、軸長を短縮できるとされている。
【特許文献１】特開２０００−６２４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に記載された装置は、エンジンと二つのモータ／発電機とを動力源として備えていることに加え、実質的に三組の遊星歯車機構を用いる構成となっているので、装置の全長が長くなりやすく、そこで、モータ／発電機の内周側に遊星歯車機構を収める構成としている。その結果、モータ／発電機と遊星歯車機構とを軸線方向に配列する構成と比較した場合には、全長を短くすることができるが、エンジン側のいわゆる先端部側から出力軸側のいわゆる後端部側までの全体にわたって、モータ／発電機が装置の外径を決定することになるので、装置の外径がほぼ一律に大きくなる。
【０００５】
そのため、エンジンを車両の前後方向に向けて配置するいわゆるエンジン縦置きタイプの車両に上記の特許文献１の装置を搭載するとした場合、外径の大きい後端部が車室側の空間を占有し、その結果、車室の容積が減じられるなど、車載性が悪化する可能性がある。
【０００６】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、複数の運転モードを設定できることに加えて、半径方向の寸法を小さくして小型化することのできるハイブリッド車の駆動装置を提供することを目的とするものである。
【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、機械的エネルギと電力とを変換する電動動力源と内燃機関とを動力源として備えるとともに、これらの動力源の少なくとも一方の出力トルクを増減する複数組の遊星歯車機構を備え、そのいずれかの遊星歯車機構を経由して出力部材にトルクを伝達する経路を変更して複数の運転モードを設定するハイブリッド車の駆動装置において、少なくとも前記電動動力源といずれか一組の遊星歯車機構とが軸線方向に並びかつ隣接して配列されていることを特徴とする駆動装置である。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記複数組の遊星歯車機構が、サンギヤとキャリヤとリングギヤとを三要素とするとともにこれらの要素が適宜に入力要素と反力要素と出力要素とされた二組の遊星歯車機構によって構成され、第一遊星歯車機構の入力要素に前記内燃機関が連結されるとともに反力要素に第一の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第二遊星歯車機構の入力要素と第二電動動力源とに連結され、さらに第二遊星歯車機構の出力要素が前記出力部材に連結され、第二遊星歯車機構における少なくともいずれか二つの要素を選択的に連結して第二遊星歯車機構の全体を一体回転させる第一クラッチ機構と、前記第二遊星歯車機構の反力要素を前記内燃機関に選択的に連結させる第二クラッチ機構とを更に備え、前記第一クラッチ機構を係合状態とすることにより第二遊星歯車機構で変速作用を生じさせない運転モードと前記第二クラッチ機構を係合状態とすることにより第二遊星歯車機構で変速作用を生じさせる運転モードとの複数の運転モードを設定するように構成されていることを特徴とする駆動装置である。
【０００９】
さらに、請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記複数組の遊星歯車機構が、サンギヤとキャリヤとリングギヤとを三要素とするとともにこれらの要素が適宜に入力要素と反力要素と出力要素とされた第一遊星歯車機構と、二つのサンギヤとそれぞれ一つのキャリヤおよびリングギヤとを備えたラビニョ型遊星歯車機構とによって構成され、第一遊星歯車機構の入力要素に前記内燃機関が連結されるとともに反力要素に第一の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第二遊星歯車機構におけるリングギヤとの間でシングルピニオン型遊星歯車機構を構成する一方のサンギヤと第二電動動力源とに連結され、さらに第二遊星歯車機構のリングギヤが前記出力部材に連結され、第二遊星歯車機構におけるキャリヤを前記内燃機関に選択的に連結させるクラッチ機構と、第二遊星歯車機構における他方のサンギヤを選択的に固定するブレーキ機構とを更に備え、前記クラッチ機構を解放状態としかつブレーキ機構を係合状態とすることにより前記出力要素から出力されたトルクを第二遊星歯車機構で増減して出力する運転モードと、前記クラッチ機構を係合状態としかつブレーキ機構を解放状態とすることにより前記出力要素から出力されたトルクと前記内燃機関から出力されたトルクとを合成して出力する運転モードとの複数の運転モードを設定するように構成されていることを特徴とする駆動装置である。
【００１０】
またさらに、請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記複数組の遊星歯車機構が、サンギヤとキャリヤとリングギヤとを三要素とするとともにこれらの要素が適宜に入力要素と反力要素と出力要素とされた二組の遊星歯車機構によって構成され、第一遊星歯車機構の入力要素に前記内燃機関が連結されるとともに反力要素に第一の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第二遊星歯車機構の入力要素と第二電動動力源とに連結され、第二遊星歯車機構における反力要素を前記内燃機関に選択的に連結する第二クラッチ機構と、第二遊星歯車機構における前記反力要素を前記出力部材に選択的に連結する第三クラッチ機構と、第二遊星歯車機構における前記出力要素を前記出力部材に選択的に連結する第四クラッチ機構と、第二遊星歯車機構における前記出力要素を選択的に固定する第二ブレーキ機構とを更に備え、前記第二クラッチ機構および第四クラッチ機構を解放状態とするとともに第三クラッチ機構および第二ブレーキ機構を係合状態とすることにより前記第一遊星歯車機構の出力要素から出力されたトルクを第二遊星歯車機構で増減して出力する運転モードと、前記第二クラッチ機構および第四クラッチ機構を係合状態とするとともに第三クラッチ機構および第二ブレーキ機構を解放状態とすることにより前記第一遊星歯車機構の出力要素から出力されたトルクと前記内燃機関から出力されたトルクとを合成して出力する運転モードとの複数の運転モードを設定するように構成されていることを特徴とする駆動装置である。
【００１１】
一方、請求項５の発明は、機械的エネルギと電力とを変換する電動動力源と内燃機関とを動力源として備えるとともに、これらの動力源の少なくとも一方の出力トルクを増減する複数組の遊星歯車機構を備えたハイブリッド車の駆動装置において、前記複数組の遊星歯車機構が、サンギヤとキャリヤとリングギヤとを三要素とするとともにこれらの要素が適宜に入力要素と反力要素と出力要素とされた二組の遊星歯車機構によって構成され、第一遊星歯車機構の入力要素に前記内燃機関が連結されるとともに反力要素に第一の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第二遊星歯車機構の入力要素と第二電動動力源とに連結され、さらに第二遊星歯車機構の出力要素が前記出力部材に連結され、第二遊星歯車機構における少なくともいずれか二つの要素を選択的に連結して第二遊星歯車機構の全体を一体回転させる第一クラッチ機構と、前記第二遊星歯車機構の反力要素を前記内燃機関に選択的に連結させる第二クラッチ機構とを更に備え、前記第一クラッチ機構を係合状態とすることにより第二遊星歯車機構で変速作用を生じさせない運転モードと前記第二クラッチ機構を係合状態とすることにより第二遊星歯車機構で変速作用を生じさせる運転モードとの複数の運転モードを設定するように構成されていることを特徴とする駆動装置である。
【００１２】
また、請求項６の発明は、機械的エネルギと電力とを変換する電動動力源と内燃機関とを動力源として備えるとともに、これらの動力源の少なくとも一方の出力トルクを増減する複数組の遊星歯車機構を備えたハイブリッド車の駆動装置において、前記複数組の遊星歯車機構が、サンギヤとキャリヤとリングギヤとを三要素とするとともにこれらの要素が適宜に入力要素と反力要素と出力要素とされた第一遊星歯車機構と、二つのサンギヤとそれぞれ一つのキャリヤおよびリングギヤとを備えたラビニョ型遊星歯車機構とによって構成され、第一遊星歯車機構の入力要素に前記内燃機関が連結されるとともに反力要素に第一の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第二遊星歯車機構におけるリングギヤとの間でシングルピニオン型遊星歯車機構を構成する一方のサンギヤと第二電動動力源とに連結され、さらに第二遊星歯車機構のリングギヤが前記出力部材に連結され、第二遊星歯車機構におけるキャリヤを前記内燃機関に選択的に連結させるクラッチ機構と、第二遊星歯車機構における他方のサンギヤを選択的に固定するブレーキ機構とを更に備え、前記クラッチ機構を解放状態としかつブレーキ機構を係合状態とすることにより前記出力要素から出力されたトルクを第二遊星歯車機構で増減して出力する運転モードと、前記クラッチ機構を係合状態としかつブレーキ機構を解放状態とすることにより前記出力要素から出力されたトルクと前記内燃機関から出力されたトルクとを合成して出力する運転モードとの複数の運転モードを設定するように構成されていることを特徴とする駆動装置である。
【００１３】
そして、請求項７の発明は、機械的エネルギと電力とを変換する電動動力源と内燃機関とを動力源として備えるとともに、これらの動力源の少なくとも一方の出力トルクを増減する複数組の遊星歯車機構を備えたハイブリッド車の駆動装置において、前記複数組の遊星歯車機構が、サンギヤとキャリヤとリングギヤとを三要素とするとともにこれらの要素が適宜に入力要素と反力要素と出力要素とされた二組の遊星歯車機構によって構成され、第一遊星歯車機構の入力要素に前記内燃機関が連結されるとともに反力要素に第一の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第二遊星歯車機構の入力要素と第二電動動力源とに連結され、第二遊星歯車機構における反力要素を前記内燃機関に選択的に連結する第二クラッチ機構と、第二遊星歯車機構における前記反力要素を前記出力部材に選択的に連結する第三クラッチ機構と、第二遊星歯車機構における前記出力要素を前記出力部材に選択的に連結する第四クラッチ機構と、第二遊星歯車機構における前記出力要素を選択的に固定する第二ブレーキ機構とを更に備え、前記第二クラッチ機構および第四クラッチ機構を解放状態とするとともに第三クラッチ機構および第二ブレーキ機構を係合状態とすることにより前記第一遊星歯車機構の出力要素から出力されたトルクを第二遊星歯車機構で増減して出力する運転モードと、前記第二クラッチ機構および第四クラッチ機構を係合状態とするとともに第三クラッチ機構および第二ブレーキ機構を解放状態とすることにより前記第一遊星歯車機構の出力要素から出力されたトルクと前記内燃機関から出力されたトルクとを合成して出力する運転モードとの複数の運転モードを設定するように構成されていることを特徴とする駆動装置である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、出力部材に対するトルクの伝達経路を切り換えて所定の運転モードを設定する複数の遊星歯車機構のうちのいずれかに対して隣接する電動動力源が、その遊星歯車機構と軸線方向に並んで配置され、その結果、半径方向に重なって配置される部材が少なくなるので、装置の全体としての外径を相対的に小さくして小型化を図ることができる。
【００１５】
また、請求項２の発明によれば、複数の運転モードを設定するために使用される遊星歯車機構が二組であるから、装置の全体としての構成部品の点数を可及的に少なくすることができ、それに伴って全体としての外径のみならず軸長を小さくし、ひいては全体として小型化して車載性の良好なものとすることができる。
【００１６】
さらに、請求項３の発明によれば、複数の遊星歯車機構のうちのいずれかをラビニョ型遊星歯車機構としたことにより、必要とする遊星歯車機構が実質的に二組となり、その結果、複数の運転モードを設定できるハイブリッド駆動装置を全体として小型化し、車載性を向上させることができる。また、第二遊星歯車機構を第二電動動力源に対する変速機として機能させることができるために、第二電動動力源を出力トルクが相対的に小さい小型のものとすることが可能になる。
【００１７】
またさらに、請求項４の発明によれば、複数の運転モードを設定するために使用される遊星歯車機構が二組であるから、装置の全体としての構成部品の点数を可及的に少なくすることができ、それに伴って全体としての外径のみならず軸長を小さくし、ひいては全体として小型化して車載性の良好なものとすることができ、併せて第二遊星歯車機構を第二電動動力源に対する変速機として機能させることができるために、第二電動動力源を出力トルクが相対的に小さい小型のものとすることが可能になる。
【００１８】
一方、請求項５の発明によれば、複数の運転モードを設定するために使用される遊星歯車機構が二組であるから、装置の全体としての構成部品の点数を可及的に少なくすることができ、それに伴って全体としての軸長を短くし、ひいては全体として小型化して車載性の良好なものとすることができる。
【００１９】
また、請求項６の発明によれば、複数の遊星歯車機構のうちのいずれかをラビニョ型遊星歯車機構としたことにより、必要とする遊星歯車機構が実質的に二組となり、その結果、複数の運転モードを設定できるハイブリッド駆動装置を全体として小型化し、車載性を向上させることができる。また、第二遊星歯車機構を第二電動動力源に対する変速機として機能させることができるために、第二電動動力源を出力トルクが相対的に小さい小型のものとすることが可能になる。
【００２０】
またさらに、請求項７の発明によれば、複数の運転モードを設定するために使用される遊星歯車機構が二組であるから、装置の全体としての構成部品の点数を可及的に少なくすることができ、それに伴って全体としての軸長を短くし、ひいては全体として小型化して車載性の良好なものとすることができ、併せて第二遊星歯車機構を第二電動動力源に対する変速機として機能させることができるために、第二電動動力源を出力トルクが相対的に小さい小型のものとすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図１ないし図４はこの発明の第一の具体例を示す図であって、ここに示す具体例では、内燃機関（エンジン：Ｅｎｇ）１と、電動動力源として二つのモータ・ジェネレータ（ＭＧ１、ＭＧ２）２，３とが動力源として設けられ、また、二組の遊星歯車機構４，５が用いられている。そのエンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、あるいは天然ガスエンジンなどの燃料を燃焼して動力を出力する動力機関であり、好ましくはスロットル開度などの負荷を電気的に制御でき、また所定の負荷に対して回転数を制御することにより燃費が最も良好な最適運転点に設定できる内燃機関である。
【００２２】
このエンジン１が第一の遊星歯車機構４に連結されている。第一遊星歯車機構４は、図１に示すように、シングルピニオン型の遊星歯車機構であって、動力分配機構を構成しており、そのキャリヤ６にエンジン１のクランクシャフトなどの出力部材が連結されている。なお、エンジン１とキャリヤ６との間に、発進用のクラッチやトルクコンバータ（ロックアップクラッチ付のトルクコンバータ）などの動力伝達機構を適宜に設けてもよいことは勿論である。したがってキャリヤ６が入力要素となっている。
【００２３】
また、第一遊星歯車機構４のサンギヤ７に第一モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２が連結されている。この第一モータ・ジェネレータ２は、一例として、ロータに永久磁石を備えた同期電動機によって構成されており、発電機および電動機として機能するように構成されている。そして、そのロータがサンギヤ７に連結され、ステータがケーシング８などに固定されている。したがってサンギヤ７が反力要素となっている。
【００２４】
前記キャリヤ６によって回転自在に保持しているピニオンがサンギヤ７に噛み合っており、さらにそのサンギヤ７と同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ９にそのピニオンが噛み合っている。したがって、リングギヤ９が出力要素となっている。
【００２５】
このリングギヤ９が中空軸１０に連結され、またその中空軸１０の内部に挿通された連結軸１１がエンジン１の出力部材に連結されている。そして、その中空軸１０に、第二モータ・ジェネレータ３が連結されている。この第二モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３は前述した第一モータ・ジェネレータ２と同様に、発電機能と電動機としての機能とを備えた同期電動機が一例として使用されるが、前記第一モータ・ジェネレータ２がエンジン１の回転数制御をおこなうことを主な機能としているのに対して、この第二モータ・ジェネレータ３は、駆動力やエンジンブレーキ力を補助することを主な機能としている。なお、これらの各モータ・ジェネレータ２，３としては、低回転数高トルク型のものと、高回転数低トルク型のものとが、適宜選択されて使用される。また、第二モータ・ジェネレータ３のロータが中空軸１０に連結され、コイルを有するステータがケーシング８などの固定部に固定されている。
【００２６】
第二遊星歯車機構５はこの第二モータ・ジェネレータ３に隣接して、エンジン１とは反対側（図１での右側）に、同軸上に配置されている。これは、第二モータ・ジェネレータ３のロータの内周側に位置する構成部品を少なくしてその小径化に対する阻害要因をなくすためである。この第二遊星歯車機構５は、前記第一遊星歯車機構４と同様に、シングルピニオン型遊星歯車機構であって、実質上、変速機もしくは運転モード切換機構を構成している。すなわち、サンギヤ１２と同心円上に内歯歯車であるリングギヤ１３が配置されるとともに、これらサンギヤ１２とリングギヤ１３とに噛み合っているピニオンがキャリヤ１４によって自転および公転が可能なように保持されている。そして、そのサンギヤ１２が前記中空軸１０に連結されている。すなわちサンギヤ１２は入力要素となっていて、前述した分配機構における出力要素であるリングギヤ９と第二モータ・ジェネレータ３とが連結されている。また、リングギヤ１３が出力要素となっていて、出力部材１５に連結されている。なお、この出力部材１５は、出力軸や出力ギヤあるいは出力スプロケットや出力プーリなどのいずれであってもよい。したがってキャリヤ１４が相対的に反力要素となっている。
【００２７】
この第二遊星歯車機構５を二つの動作状態に切り換えて設定するために、第一クラッチＣ１と第二クラッチＣ２とが設けられている。これらのクラッチＣ１，Ｃ２は、一例として、油圧によって係合・解放させられる湿式の摩擦クラッチであり、第一クラッチＣ１はキャリヤ１４とリングギヤ１３とを選択的に連結するように配置されている。また、第二クラッチＣ２はキャリヤ１４と前記連結軸１１とを選択的に連結するように配置されている。すなわち、エンジン１および第一遊星歯車機構４のキャリヤ６が、第二遊星歯車機構５におけるキャリヤ１４に、第二クラッチＣ２を介して選択的に連結されるように構成されている。
【００２８】
なお、特には図示しないが、エンジン１の負荷を制御するための電子制御装置が設けられ、また各モータ・ジェネレータ２，３がバッテリなどの所定の蓄電装置およびインバータに接続され、そのインバータを制御することにより各モータ・ジェネレータ２，３のトルクや回転数あるいは発電量などを制御するように構成されている。さらに、各クラッチＣ１，Ｃ２を係合状態あるいは解放状態に制御するための油圧制御装置および電子制御装置が設けられている。
【００２９】
上記の各クラッチＣ１，Ｃ２を係合・解放させることにより二つの運転モードを設定することができる。その運転状態を設定するための各クラッチＣ１，Ｃ２の係合・解放状態を示す作動係合表を図２に示してある。なお、図２において「ｏｎ」は係合状態を示し、「ｏｆｆ」は解放状態を示す。図２に示すように、第一クラッチＣ１を係合し、かつ第二クラッチＣ２を解放することにより、低速モードが設定される。この低速モードとは、図１に示す駆動装置を搭載したハイブリッド車が相対的に高負荷かつ低車速で走行する際に設定される運転モードである。したがってこの低速モードでは、第一クラッチＣ１が係合することにより第二遊星歯車機構５の全体が一体化されるので、中空軸１０からサンギヤ１２に入力されたトルクがそのまま出力部材１５に伝達される。すなわち第二遊星歯車機構５は、入力されたトルクを増減する作用、あるいは変速作用をおこなわない。
【００３０】
さらに具体的に説明すると、エンジン１の出力トルクが分配機構におけるキャリヤ６に伝達され、ここからサンギヤ７とリングギヤ９、すなわち第一モータ・ジェネレータ２と中空軸１０とに、トルクが分配される。この分配機構を構成している第一遊星歯車機構４についての共線図を図３に示してあり、この図３から知られるように、第一モータ・ジェネレータ２によってサンギヤ７に反力トルクを与えるとともに、その回転数を適宜に制御すると、エンジン回転数（キャリヤ６の回転数）が連続的（無段階）に変化する。したがって、アクセル開度で表される要求駆動力とその時点の車速などとから目標出力を算出し、その目標出力とその時点の車速などとから目標トルクを算出してその目標トルクに基づいてエンジン負荷を制御する一方、目標出力での最適燃費となる運転点（エンジン回転数）をマップなどに基づいて求め、その運転点となるように第一モータ・ジェネレータ２の回転数が制御される。
【００３１】
リングギヤ９に分配されたトルクは、中空軸１０を介して第二遊星歯車機構５のサンギヤ１２に伝達される。その場合、第一モータ・ジェネレータ２が発電をおこない、その電力が第二モータ・ジェネレータ３に供給されて第二モータ・ジェネレータ３が電動機として機能し、そのトルクが中空軸１０に加えられる。すなわち、第二モータ・ジェネレータ３が力行してトルクアシストをおこなう。こうして前記リングギヤ９のトルクと第二モータ・ジェネレータ３のトルクとが合成されて第二遊星歯車機構５に伝達されるが、第二遊星歯車機構５はその全体が一体となって回転しているので、サンギヤ１２に伝達されるトルクがそのまま出力部材１５に出力される。
【００３２】
図３に示すように、低速モードは、車速が相対的に低く、かつエンジン負荷が相対的に大きい状態で設定されるので、第一モータ・ジェネレータ２の回転数がエンジン回転数より高回転数で、出力要素であるリングギヤ９（もしくは出力部材１５）の回転数に対してエンジン１の回転数が高回転数となり、変速比として見た場合、いわゆるアンダードライブ状態で主に使用される。
【００３３】
つぎに、高速モードについて説明すると、高速モードは、車速が所定値以上でアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量が少ないなどの低負荷状態で設定される運転モードである。そして、この高速モードは、第一クラッチＣ１を解放し、かつ第二クラッチＣ２を係合させることにより設定される。この状態における第一遊星歯車機構４および第二遊星歯車機構５について共線図を図４に示してある。すなわち、この高速モードでは、第一遊星歯車機構４のリングギヤ９と第二遊星歯車機構５のサンギヤ１２とを一体に連結した状態で、各キャリヤ６，１４が一体に連結され、これらのキャリヤ６，１４にエンジン１のトルクを入力するとともに、第一遊星歯車機構４のサンギヤ７に第一モータ・ジェネレータ２から反力トルクを与えることになる。
【００３４】
エンジン１の回転数を、上述した低速モードの場合と同様に、第一モータ・ジェネレータ２によって制御することができる。また、エンジン１の出力トルクは、第一遊星歯車機構４を生かして第二遊星歯車機構５のサンギヤ１２に伝達されるだけでなく、連結軸１１および第二クラッチＣ２を介して第二遊星歯車機構５のキャリヤ１４に伝達されるので、これらのトルクが第二遊星歯車機構５によって合成された後、出力部材１５に出力される。この高速モードでの動作状態を図４に示してある。
【００３５】
図４に示すように、エンジン回転数が出力部材１５（リングギヤ１３）の回転数より低回転数となり、変速比として見た場合、いわゆるオーバードライブ状態（高速ギヤ比状態）で主に使用される。
【００３６】
スロットル開度などのエンジン負荷や車速が、時々刻々変化するので、最適燃費状態となるように第一モータ・ジェネレータ２の回転数が常に制御され、その回転数が変化するが、図３に示すように、第一モータ・ジェネレータ２が反力トルクをサンギヤ７に与えるものの回転数がゼロの状態では、エンジン１の出力した動力が、全て機械的手段によって出力部材１５にまで伝達され、その途中で電力に変換されることがない。したがってこのような運転状態での動力の伝達効率が最もよく、これをメカニカルポイントと称することがある。高速モードはこのような状態でも使用される。
【００３７】
なお、低速モードと高速モードとの切り換えは、エンジン回転数と出力部材１５の回転数とが一致した状態で、各クラッチＣ１，Ｃ２の係合・解放状態を切り換えることによりおこなわれる。すなわち、図３および図４から知られるように、エンジン回転数と出力部材１５の回転数とが一致している状態では、図１に示す駆動装置の全体が一体となって回転しているので、クラッチＣ１，Ｃ２の係合・解放状態を変更しても、回転数の変化が生じない。そのため、運転モードの切り換えに伴うショックが生じることがない。
【００３８】
上述した具体例における各構成要素の配列は、基本的には図１に示すとおりである。すなわち、エンジン１と出力部材１５とが同一軸線上に配置され、これらの間に、エンジン１側から第一モータ・ジェネレータ２、第一遊星歯車機構４、第二モータ・ジェネレータ３、第二遊星歯車機構５が、同一軸線上に互いに隣接して配置される。特に、第一モータ・ジェネレータ２と第一遊星歯車機構４、および第二モータ・ジェネレータ３と第二遊星歯車機構５とのそれぞれは、互いに軸線方向に並んで隣接して配置され、いずれかのモータ・ジェネレータ２，３の内周側にいずれかの遊星歯車機構４，５が侵入した状態とはされていない。そのため、図１に示す構成では、遊星歯車機構４もしくは遊星歯車機構５が、少なくとも出力側の第二モータ・ジェネレータ３の小径化を阻害する要因、あるいは大径化させる要因となっていないので、駆動装置の出力側の外径を小さくすることが可能である。そのため、いわゆる縦置きエンジンタイプの車両においては、上記の駆動装置が車室を圧迫することがなく、もしくは抑制されるので、車載性の良好なものとなる。さらに、第二遊星歯車機構５を第二モータ・ジェネレータ３より出力側に軸線方向に並んで配置することにより、重量の大きい第二モータ・ジェネレータ３が相対的に車両前方側に配置されることになり、その結果、駆動装置全体としての共振周波数が高くなり、こもり音（ブーミングノイズ）の低減に有利になる。
【００３９】
つぎに、この発明の他の具体例を説明する。図５に示す例は、上述した図１に示す構成のうち、変速機もしくは運転モード設定のための遊星歯車機構の構成を変更したものであり、他の構成は図１に示す構成と同様である。したがって図５に示す具体例については、図１に示す構成と異なる部分のみを説明し、図１に示す構成と同様の部分については、図５に図１と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
図５に示す駆動装置は、変速機として機能し、また運転モードを切り換えて設定するための機構として機能する第二遊星歯車機構が、一組のラビニョ型遊星歯車機構２０によって構成されている。すなわち二つのサンギヤ２１，２２と、それぞれ一つのキャリヤ２３およびリングギヤ２４とを備え、第一のサンギヤ２１とリングギヤ２４とがピニオンを介して噛み合うことによりシングルピニオン型の遊星歯車機構を形成しており、また第二のサンギヤ２２とリングギヤ２４とが、上記のピニオンおよびこれに噛み合う他のピニオンを介して噛み合うことによりダブルピニオン型遊星歯車機構を形成しており、これらのピニオンをキャリヤ２３が自転および公転できるように保持している。
【００４１】
そして、第一のサンギヤ２１が中空軸１０を介して第二モータ・ジェネレータ３と第一遊星歯車機構４のリングギヤ９とに連結されている。また、第二のサンギヤ２２を選択的に固定する第一のブレーキＢ１が設けられている。なお、このブレーキＢ１は、バンドブレーキや油圧式の多板ブレーキなどによって構成することができる。さらに、キャリヤ２３と前記連結軸１１との間に第二クラッチＣ２が設けられ、キャリヤ２３とエンジン１および第一遊星歯車機構４のキャリヤ６とを選択的に連結するように構成されている。そして、リングギヤ２４が出力部材１５に連結されている。
【００４２】
この図５に示す具体例における各構成要素の配列は、前述した第一の具体例と同様であって、ラビニョ型遊星歯車機構２０が第二モータ・ジェネレータ３に対して出力部材１５側に隣接し、かつ軸線方向に並んで配置されている。言い換えれば、第二モータ・ジェネレータ３の内周側にラビニョ型遊星歯車機構２０が侵入した状態とはなっていない。そのため、出力部材１５側の外径を小さくすることが可能であり、車載性の良好なものとなる。また、全体としての軸長を短縮化できること、共振周波数を相対的に高くできることなどの上記の第一の具体例と同様の作用を生じる。
【００４３】
また、図５に示す構成であっても低速モードと高速モードとの二つの運転モードを設定することができる。すなわち、低速モードは車速が相対的に低く、かつエンジン負荷が相対的に大きい状態で設定され、図６に示すように、前記第二クラッチＣ２を解放し、かつブレーキＢ１を係合させることにより設定される。したがってこの場合、第一遊星歯車機構４のリングギヤ９から中空軸１０を介してラビニョ型遊星歯車機構２０の第一のサンギヤ２１にトルクが入力されるから、第一遊星歯車機構４とラビニョ型遊星歯車機構２０とが直列に連結された状態となる。
【００４４】
そして、ラビニョ型遊星歯車機構２０では第二のサンギヤ２２がブレーキＢ１によって固定されているので、ピニオンが第二のサンギヤ２２の外周側を自転しつつ公転する。すなわち、キャリヤ２３が入力要素である第一のサンギヤ２１より低速度で第一のサンギヤ２１と同方向に回転し、それに伴いリングギヤ２４およびこれに連結されている出力部材１５が、キャリヤ２３よりも低速度で同方向に回転する。すなわち、ラビニョ型遊星歯車機構２０が減速作用を生じ、第一のサンギヤ２１から入力されたトルクを増幅して出力する。この状態をメカニカルポイントでの状態として図７の共線図に示してある。そのため、第二モータ・ジェネレータ３を力行させて駆動トルクのアシストをおこなう場合、第二モータ・ジェネレータ３の出力トルクをラビニョ型遊星歯車機構２０による変速比に応じて増幅したトルクが出力部材１５に現れるから、第二モータ・ジェネレータ３を低トルク型の小型のものとすることができる。
【００４５】
一方、高速モードは、車速が相対的に速く、かつエンジン負荷が相対的に小さい状態で設定される運転モードであって、第二クラッチＣ２を係合させるとともにブレーキＢ１を解放させることによって設定される。この状態では、第一のサンギヤ２１に第一遊星歯車機構４のリングギヤ９からトルクが入力される一方、キャリヤ２３にエンジン１からのトルクが入力され、しかも第一のサンギヤ２１とリングギヤ２４との間にシングルピニオン型の遊星歯車機構が形成されている。したがって、この高速モードは前述した図１に示す駆動装置における高速モードと同様の運転状態となるので、その詳細な説明は省略する。なお、そのメカニカルポイントでの運転状態を図８に共線図として示してある。
【００４６】
この発明の更に他の具体例を図９ないし図１２を参照して説明する。ここに示す例は、図１を参照して説明した具体例における第二遊星歯車機構５に減速機能を付与したものである。すなわち、キャリヤ１４と出力部材１５との間にこれらを選択的に連結する第三クラッチＣ３が設けられ、またリングギヤ１３と出力部材１５とが常時連結されていずにこれらの間に第四クラッチＣ４が設けられている。他の構成は、図１に示す構成と同様であり、したがって図９に図１と同様の符号を付してその説明を省略する。なお、そのリングギヤ１３を選択的に固定するブレーキＢ２が設けられている。これらのクラッチＣ３，Ｃ４およびブレーキＢ２は油圧多板式の摩擦係合装置を採用でき、またブレーキＢ２はバンドブレーキであってもよい。
【００４７】
したがって図９に示す構成であっても、外径および全長を小さくして車載性を向上させることができ、また共振周波数を低減できるなど、図１に示す具体例と同様の作用を生じる。
【００４８】
また、図９に示すように構成した場合であっても低速モードと高速モードとの複数の運転モードを設定することができ、具体的には、図１０に示すように、第二および第四のクラッチＣ２，Ｃ４を解放させるとともに、第三クラッチＣ３およびブレーキＢ２を係合させることによって低速モードが設定され、これとは反対に第二および第四のクラッチＣ２，Ｃ４を係合させるとともに、第三クラッチＣ３およびブレーキＢ２を解放させることによって高速モードが設定される。
【００４９】
低速モードでは第二クラッチＣ２が解放されているので、第一遊星歯車機構４と第二遊星歯車機構５とがいわゆる直列に連結された状態となり、また第二遊星歯車機構５ではブレーキＢ２によってリングギヤ１３を固定した状態でサンギヤ１２にトルクを入力し、かつ第三クラッチＣ３によってキャリヤ１４を出力部材１５に連結してキャリヤ１４を出力要素とするので、第二遊星歯車機構５で減速作用が生じる。低速モードにおけるメカニカルポイントでの動作状態を図１１に共線図で示してある。これは、前述した図７に示す状態と同様であり、したがって第二モータ・ジェネレータ３の小型化を図ることができる。
【００５０】
これに対して高速モードでは、第二クラッチＣ２が係合しているので、キャリヤ１４が入力要素となるとともにサンギヤ１２が反力要素となり、しかも第四クラッチＣ４が係合しているので、リングギヤ１３が出力要素となる。これは、前述した図５に示す具体例での高速モードと同様の運転状態であり、したがってそのメカニカルポイントでの運転状態を示す共線図は、図１２に示すように、前述した図８と同様になるので、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
以上説明したように、この発明に係るハイブリッド車の駆動装置は、電動動力源と遊星歯車機構とを軸線方向に並べて配置し、特にエンジンとは反対側の出力側でそのような配列とし、しかも電動動力源を遊星歯車機構よりもエンジン側に配置したので、装置の全体としての外径を小さくすることができるのみならず、車載状態で車室に近い箇所の外径を小さくして車室の圧迫要因を抑制でき、その結果、ＦＲ車などのエンジン縦置きタイプの車両での車載性を向上させることができる。また、二組の遊星歯車機構によって複数の運転モードを設定するように構成されているので、部品点数を少なくして低廉化を図ることができることに加えて、全長の短縮化を図ることが容易であり、この点でも車載性を向上させることができる。なお、電動動力源を可及的にエンジンに接近させることにより、共振周波数を高くしてこもり音を低減させることができる。
【００５２】
なお、上記の具体例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構を使用した例を示したが、これに替えてダブルピニオン型の遊星歯車機構を使用してもよい。また、この発明におけるクラッチ機構やブレーキ機構は、多板式のものあるいはバンド式のものを単独で構成する以外に、一方向クラッチなどの他の係合機構を併用して構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明に係る駆動装置の一例を模式的に示すスケルトン図である。
【図２】その駆動装置で低速モードと高速モードとを設定するための各クラッチの係合・解放状態を示す図表である。
【図３】その低速モードにおける運転状態を示す共線図である。
【図４】その高速モードにおける運転状態を示す共線図である。
【図５】この発明に係る駆動装置の他の例を模式的に示すスケルトン図である。
【図６】その駆動装置で低速モードと高速モードとを設定するための各クラッチおよびブレーキの係合・解放状態を示す図表である。
【図７】その低速モードにおけるメカニカルポイントでの運転状態を示す共線図である。
【図８】その高速モードにおけるメカニカルポイントでの運転状態を示す共線図である。
【図９】この発明に係る駆動装置の更に他の例を模式的に示すスケルトン図である。
【図１０】その駆動装置で低速モードと高速モードとを設定するための各クラッチおよびブレーキの係合・解放状態を示す図表である。
【図１１】その低速モードにおけるメカニカルポイントでの運転状態を示す共線図である。
【図１２】その高速モードにおけるメカニカルポイントでの運転状態を示す共線図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…内燃機関（エンジン）、  ２，３…電動動力源（モータ・ジェネレータ）、  ４，５…遊星歯車機構、  １５…出力部材、  ２０…ラビニョ型遊星歯車機構、  Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…クラッチ、  Ｂ１，Ｂ２…ブレーキ。
【図１】
2005067319.tif 000003
【図２】
2005067319.tif 000004
【図３】
2005067319.tif 000005
【図４】
2005067319.tif 000006
【図５】
2005067319.tif 000007
【図６】
2005067319.tif 000008
【図７】
2005067319.tif 000009
【図８】
2005067319.tif 000010
【図９】
2005067319.tif 000011
【図１０】
2005067319.tif 000012
【図１１】
2005067319.tif 000013
【図１２】
2005067319.tif 000014