(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２１，２２を備えているハイブリッド車の駆動装置であって、前記電動動力源２と前記内燃機関１とがいずれか一つの遊星歯車機構２１を介して連結されるとともに、その遊星歯車機構２１から出力されたトルクが入力される他の遊星歯車機構２２に出力部材１３が連結され、さらに前記電動動力源２の回転数の変化に対する前記出力部材１３の回転数の変化の態様が異なる３種類以上の運転モードを設定する手段を備えている。【選択図】  図１
2005112019.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ているハイブリッド車の駆動装置において、
前記電動動力源と前記内燃機関とがいずれか一つの遊星歯車機構を介して連結されるとともに、その遊星歯車機構から出力されたトルクが入力される他の遊星歯車機構に出力部材が連結され、さらに前記電動動力源の回転数の変化に対する前記出力部材の回転数の変化の態様が異なる３種類以上の運転モードを設定する手段を備え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互いに選択的に連結される複数の回転要素を有し、前記３種類以上の運転モードは低速モードと中速モードと高速モードとを含むとともに中速モードは、低速モードで連結される回転要素同士の回転数を同期させ、かつ高速モードで連結される回転要素同士の回転数を同期させる運転状態を設定可能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】
前記低速モードと高速モードとの間の切り換えを、前記中速モードを一旦設定して行うモード切換手段を更に備えていることを特徴とする請求項２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第１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である第２遊星歯車機構とによって構成され、
第１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１電動動力源が連結され、かつ出力要素が第２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２電動動力源とに連結され、さらに第２遊星歯車機構のリングギヤが前記出力部材に連結され、他方のサンギヤを選択的に固定する第１ブレーキ機構と前記第２遊星歯車機構の全体を選択的に一体化する第１クラッチ機構と第１遊星歯車機構のキャリヤと第２遊星歯車機構のキャリヤとを選択的に連結する第２クラッチ機構とを備え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】
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１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とから構成され、
第１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１の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第２遊星歯車機構のサンギヤと第２電動動力源とに連結され、
第２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する第５クラッチ機構と、第２遊星歯車機構における前記キャリヤを前記出力部材に選択的に連結する第４クラッチ機構と、第２遊星歯車機構におけるリングギヤを前記出力部材に選択的に連結する第３クラッチ機構と、第２遊星歯車機構における前記リングギヤを選択的に固定する第２ブレーキ機構とを更に備え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６】
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１遊星歯車機構と、二つのサンギヤとこれらのサンギヤにそれぞれ噛み合っているピニオンを保持する一つのキャリヤといずれかのピニオンに噛み合っている一つのリングギヤとを備えた第２遊星歯車機構とによって構成され、
第１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前記第１遊星歯車機構の入力要素が第６クラッチ機構を経由して第２遊星歯車機構の一方のサンギヤと第２電動動力源とに連結され、反力要素に第１の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第２遊星歯車機構における他方のサンギヤに連結され、さらに第２遊星歯車機構のキャリヤが前記出力部材に連結され、
第２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２遊星歯車機構の全体を一体回転させる第７クラッチ機構と、第２遊星歯車機構におけるリングギヤを選択的に固定する第３ブレーキ機構とを更に備え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７】
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１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である第３遊星歯車機構と、第２電動動力源の出力トルクを増減速して出力部材に加減する第２遊星歯車機構とによって構成され、
第１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１の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第３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に連結され、さらに第３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３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３遊星歯車機構の全体を一体回転させる第８クラッチ機構と、第３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第９クラッチ機構と、第３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第４ブレーキ機構とを更に備え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８】
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１遊星歯車機構と、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３遊星歯車機構と、第２電動動力源の出力トルクを増減速して出力部材に加減する第２遊星歯車機構とによって構成され、
第１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１の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第３遊星歯車機構におけるサンギヤに連結され、さらに第３遊星歯車機構のキャリヤが前記出力部材に連結され、
第１遊星歯車機構の反力要素と第３遊星歯車機構のリングギヤとを選択的に連結する第１０クラッチ機構と、第３遊星歯車機構における少なくとも二つの回転要素を選択的に連結する第１１クラッチ機構と、第３遊星歯車機構におけるリングギヤを選択的に固定する第５ブレーキ機構とを更に備え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９】
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シングルピニオン型遊星歯車機構である第１遊星歯車機構と第３遊星歯車機構と、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ダブルピニオン型遊星歯車機構である第２遊星歯車機構とによって構成され、
第３遊星歯車機構の入力要素に第１遊星歯車機構の入力要素が連結されるとともに第１遊星歯車機構の反力要素と第３遊星歯車機構の反力要素とに第１の電動動力源が連結され、かつ第１遊星歯車機構の出力要素が第２遊星歯車機構におけるサンギヤと第２電動動力源とに連結され、さらに第２遊星歯車機構のリングギヤが出力部材に連結され、
第２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２遊星歯車機構の全体を一体回転させる第１２クラッチ機構と、第２遊星歯車機構のキャリヤを前記第３遊星歯車機構の出力要素に選択的に連結させる第１３クラッチ機構と、第２遊星歯車機構におけるキャリヤを選択的に固定する第６ブレーキ機構とを更に備え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１０】
前記運転モードの切り換えを前記運転モードに切り換えのために係合もしくは解放させられる前記いずれかのクラッチ機構もしくはブレーキ機構によって連結されあるいは連結が解かれる部材同士の相対回転数が前記切り換えの前後で同一となる切換点で行う運転モード切換手段を有することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のハイブリッド車の駆動装置。
【請求項１１】
前記運転モードの切り換え時において、動力伝達効率を評価するとともに、前記動力伝達効率が高くなる方の運転モードを選択する効率最適運転モード選択手段を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のハイブリッド車の駆動装置。
【請求項１２】
前記運転モードの切り換え時において、電動動力源の出力トルクを評価するとともに、前記出力トルクが小さくなる方の運転モードを選択するトルク最適運転モード選択手段を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のハイブリッド車の駆動装置。
【請求項１３】
前記運転モードの切り換え時において、前記運転モードの切り換え終了後に内燃機関の運転点を動力伝達効率と最適燃費から算出されるシステム効率最適運転点へ変更するシステム効率最適運転点設定手段を有することを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載のハイブリッド車の駆動装置。
【請求項１４】
前記運転モードの切り換え時において、前記運転モードの切り換え終了後に内燃機関の運転点をトルク最小運転点に変更するトルク最小運転点設定手段を有することを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載のハイブリッド車の駆動装置。
【請求項１５】
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ているハイブリッド車の駆動装置において、
前記内燃機関と電動動力源とが連結されているいずれか一つの遊星歯車機構における少なくとも一つの回転要素と、出力部材が連結されている他の一つもしくは複数の遊星歯車機構における少なくとも一つの回転要素とを選択的に連結するクラッチ機構と、前記各いずれかの遊星歯車機構における回転要素を選択的に固定するブレーキ機構との少なくともいずれか一方の機構を有し、
その機構の係合・解放の状態に応じて、各遊星歯車機構の回転要素を各遊星歯車機構のギヤ比に応じた間隔を空けて配列した線によって表す共線図における各回転要素の配置が入れ替わる少なくとも３種類の運転モードが設定され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行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。
【０００４】
また、この特許文献１に記載された装置によれば、ブレーキやクラッチの係合の組み合わせを切り換えることにより遊星歯車機構の係合状態が変更され、作動モードが切り換えられる。これらの作動モードは２種類用意され、車両の走行状態に合わせて切り換えることで動力伝達効率が最適となるように作動モードを設定することができる。
【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】
【０００５】
上記特許文献１においては、車両が高速走行状態となった場合には、第１モータ／発電機の回転数が高回転数となる。したがって、作動モードを変更し、回転数を減少させるが、車両が更に高速になった場合にはそれ以外の作動モードの変更を行うことができないので、エンジンの回転数を上昇させる必要がある。そのため、エンジンを最適燃費線上から外れて運転させざるを得ず、燃費が悪化する問題点があった。
【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、運転モードの多様化により高速走行時の燃費を向上させることのできるハイブリッド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】
上記の目標を達成するために、内燃機関を可及的に最適燃費線上で運転させるために、複数段の変速比を設定可能な変速装置を設けたものである。すなわち、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ているハイブリッド車の駆動装置において、前記電動動力源と前記内燃機関とがいずれか一つの遊星歯車機構を介して連結されるとともに、その遊星歯車機構から出力されたトルクが入力される他の遊星歯車機構に出力部材が連結され、さらに前記電動動力源の回転数の変化に対する前記出力部材の回転数の変化の態様が異なる３種類以上の運転モードを設定する手段を備え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の構成に加えて、前記複数組の遊星歯車機構が互いに選択的に連結される複数の回転要素を有し、前記３種類以上の運転モードは低速モードと中速モードと高速モードとを含むとともに中速モードは、低速モードで連結される回転要素同士の回転数を同期させ、かつ高速モードで連結される回転要素同士の回転数を同期させる運転状態を設定可能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２の構成に加えて、前記低速モードと高速モードとの間の切り換えを、前記中速モードを一旦設定して行うモード切換手段を更に備えていることを特徴とする駆動装置である。
【００１０】
一方、請求項４の発明は、請求項１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１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である第２遊星歯車機構とによって構成され、第１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１電動動力源が連結され、かつ出力要素が第２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２電動動力源とに連結され、さらに第２遊星歯車機構のリングギヤが前記出力部材に連結され、他方のサンギヤを選択的に固定する第１ブレーキ機構と前記第２遊星歯車機構の全体を選択的に一体化する第１クラッチ機構と第１遊星歯車機構のキャリヤと第２遊星歯車機構のキャリヤとを選択的に連結する第２クラッチ機構とを備えていることを特徴とする駆動装置である。
【００１１】
さらに、請求項５の発明は、請求項１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１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とから構成され、第１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１の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第２遊星歯車機構のサンギヤと第２電動動力源とに連結され、第２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する第５クラッチ機構と、第２遊星歯車機構における前記キャリヤを前記出力部材に選択的に連結する第４クラッチ機構と、第２遊星歯車機構におけるリングギヤを前記出力部材に選択的に連結する第３クラッチ機構と、第２遊星歯車機構における前記リングギヤを選択的に固定する第２ブレーキ機構とを更に備え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、請求項１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１遊星歯車機構と、二つのサンギヤとこれらのサンギヤにそれぞれ噛み合っているピニオンを保持する一つのキャリヤといずれかのピニオンに噛み合っている一つのリングギヤとを備えた第２遊星歯車機構とによって構成され、第１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前記第１遊星歯車機構の入力要素が第６クラッチ機構を経由して第２遊星歯車機構の一方のサンギヤと第２電動動力源とに連結され、反力要素に第１の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第２遊星歯車機構における他方のサンギヤに連結され、さらに第２遊星歯車機構のキャリヤが前記出力部材に連結され、第２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２遊星歯車機構の全体を一体回転させる第７クラッチ機構と、第２遊星歯車機構におけるリングギヤを選択的に固定する第３ブレーキ機構とを更に備えていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置である。
【００１３】
さらに、請求項７の発明は、請求項１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１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である第３遊星歯車機構と、第２電動動力源の出力トルクを増減速して出力部材に加減する第２遊星歯車機構とによって構成され、第１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１の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第３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に連結され、さらに第３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３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３遊星歯車機構の全体を一体回転させる第８クラッチ機構と、第３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第９クラッチ機構と、第３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第４ブレーキ機構とを更に備えていることを特徴とする駆動装置である。
【００１４】
さらに、請求項８の発明は、請求項１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１遊星歯車機構と、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３遊星歯車機構と、第２電動動力源の出力トルクを増減速して出力部材に加減する第２遊星歯車機構とによって構成され、第１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１の電動動力源が連結され、かつ出力要素が第３遊星歯車機構におけるサンギヤに連結され、さらに第３遊星歯車機構のキャリヤが前記出力部材に連結され、第１遊星歯車機構の反力要素と第３遊星歯車機構のリングギヤとを選択的に連結する第１０クラッチ機構と、第３遊星歯車機構における少なくとも二つの回転要素を選択的に連結する第１１クラッチ機構と、第３遊星歯車機構におけるリングギヤを選択的に固定する第５ブレーキ機構とを更に備えていることを特徴とする駆動装置である。
【００１５】
また、請求項９の発明は、請求項１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シングルピニオン型遊星歯車機構である第１遊星歯車機構と第３遊星歯車機構と、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ダブルピニオン型遊星歯車機構である第２遊星歯車機構とによって構成され、第３遊星歯車機構の入力要素に第１遊星歯車機構の入力要素が連結されるとともに第１遊星歯車機構の反力要素と第３遊星歯車機構の反力要素とに第１の電動動力源が連結され、かつ第１遊星歯車機構の出力要素が第２遊星歯車機構におけるサンギヤと第２電動動力源とに連結され、さらに第２遊星歯車機構のリングギヤが出力部材に連結され、第２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２遊星歯車機構の全体を一体回転させる第１２クラッチ機構と、第２遊星歯車機構のキャリヤを前記第３遊星歯車機構の出力要素に選択的に連結させる第１３クラッチ機構と、第２遊星歯車機構におけるキャリヤを選択的に固定する第６ブレーキ機構とを更に備えていることを特徴とする駆動装置である。
【００１６】
そして、請求項１０の発明は、請求項１から９のいずれかにおいて、前記運転モードの切り換えを前記運転モードに切り換えのために係合もしくは解放させられる前記いずれかのクラッチ機構もしくはブレーキ機構によって連結されあるいは連結が解かれる部材同士の相対回転数が前記切り換えの前後で同一となる切換点で行う運転モード切換手段を有することを特徴とする駆動装置である。
【００１７】
また、請求項１１の発明は、請求項１から１０のいずれかにおいて、前記運転モードの切り換え時において、動力伝達効率を評価するとともに、前記動力伝達効率が高くなる方の運転モードを選択する効率最適運転モード選択手段を有することを特徴とする駆動装置である。
【００１８】
さらに、請求項１２の発明は、請求項１から１１のいずれかにおいて、前記運転モードの切り換え時において、電動動力源の出力トルクを評価するとともに、前記出力トルクが小さくなる方の運転モードを選択するトルク最適運転モード選択手段を有することを特徴とする駆動装置である。
【００１９】
そして、請求項１３の発明は、請求項１から１２のいずれかにおいて、前記運転モードの切り換え時において、前記運転モードの切り換え終了後に内燃機関の運転点を動力伝達効率と最適燃費から算出されるシステム効率最適運転点へ変更するシステム効率最適運転点設定手段を有することを特徴とする駆動装置である。
【００２０】
また、請求項１４の発明は、請求項１から１３のいずれかにおいて、前記運転モードの切り換え時において、前記運転モードの切り換え終了後に内燃機関の運転点をトルク最小運転点に変更するトルク最小運転点設定手段を有することを特徴とする駆動装置である。
【００２１】
さらに、請求項１５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ているハイブリッド車の駆動装置において、前記内燃機関と電動動力源とが連結されているいずれか一つの遊星歯車機構における少なくとも一つの回転要素と、出力部材が連結されている他の一つもしくは複数の遊星歯車機構における少なくとも一つの回転要素とを選択的に連結するクラッチ機構と、前記各いずれかの遊星歯車機構における回転要素を選択的に固定するブレーキ機構との少なくともいずれか一方の機構を有し、その機構の係合・解放の状態に応じて、各遊星歯車機構の回転要素を各遊星歯車機構のギヤ比に応じた間隔を空けて配列した線によって表す共線図における各回転要素の配置が入れ替わる少なくとも３種類の運転モードが設定され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】
【００２２】
請求項１または請求項１５の発明によれば、電動動力源の回転数の変化に対する出力部材の回転数の変化の態様が異なる３種類以上の運転モードが設定可能である。そのため、車両が高速走行している際の電動動力源の回転数が高回転数となることがない。したがって、内燃機関を最適燃費線上で運転させることが可能となり、燃費を向上させることができる。また、電動動力源の出力トルクが低下することで、必要となる電力が低減でき、複数の電動動力源間での電力の授受が減少する。すなわち、電動動力源の低回転数化と低トルク化とを両立させることができるので、必要となる電力が低減できる。そのため、伝達効率を向上させることができる。
【００２３】
また、請求項２あるいは請求項３の発明によれば、中速モードにおいては、低速モードで連結される回転要素同士の回転数を同期させる運転状態と、高速モードで連結される回転要素同士の回転数を同期させる運転状態とを設定できるので、低速モードと中速モードとの間の切り換え、および中速モードと高速モードとの間の切り換えを、各回転要素同士の回転数が同期した状態で行うことにより、運転モードの切り換えに伴うショックを防止もしくは抑制することができる。特に、低速モードと高速モードとの間の切り換えの際には中速モードを経由して切り換えがおこなわれるので、ショックを防止もしくは抑制することができる。
【００２４】
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る。また、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２遊星歯車機構を第２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２電動動力源を出力トルクが相対的に小さい小型のものすることが可能になる。
【００２５】
さらに、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２遊星歯車機構を内燃機関と第２電動動力源と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２電動動力源を出力トルクが相対的に小さい小型のものすることが可能になる。
【００２６】
そして、請求項６の発明によれば、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２遊星歯車機構を内燃機関と第２電動動力源と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２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できる。
【００２７】
また、請求項７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、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。
【００２８】
さらに、請求項８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。
【００２９】
そして、請求項９の発明によれば、第２遊星歯車機構を内燃機関と第２電動動力源と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２電動動力源を出力トルクが相対的に小さい小型のものすることが可能になる。
【００３０】
また、請求項１０の発明によれば、運転モード切換前と切り換え後で回転数の一致する切換点で運転モードの切り換えが行われる。そのため、モード切換による回転数の変動が発生しないため、切換ショックが発生せず、スムーズな切り換えを行うことができる。また、クラッチ・トウ・クラッチ切り換えを行う場合でも、クラッチの滑りが発生しない。そのため摩擦熱が発生せず、クラッチの熱容量を小さくでき、クラッチの耐久性を向上させることができる。
【００３１】
さらに、請求項１１の発明によれば、運転モード切換時において、切り換え前の動力伝達効率の方が高い場合には運転モードの切り換えは行われない。また、切り換え後の動力伝達効率の方が高い場合には運転モードの切り換えが行われる。そのため、車両のどのような状態であっても常に最良の動力伝達効率で動力が伝達される。したがって、燃費の向上を図ることができる。
【００３２】
そして、請求項１２の発明によれば、運転モードの切り換えるときに、切り換え前の電動動力源の出力トルクの方が低い場合には運転モードの切り換えは行われない。また、切り換え後の電動動力源の出力トルクの方が低い場合には、運転モードの切り換えが行われる。そのため、車両の走行状態がどのような状態であっても電動動力源の出力トルクを低く抑えることができ、電動動力源を小型化することができる。
【００３３】
さらに、請求項１３の発明によれば、運転モード切換時において、運転モード切換後の伝達効率が悪くなる場合には、内燃機関はその運転点すなわち回転数を変更し伝達効率の低下する領域では使用されない。そのため、内燃機関は最適燃費線上からはずれて運転されるが、駆動装置の伝達効率は低下しないので、内燃機関と駆動装置とからなる駆動システムの総合効率でみれば、その駆動システムの総合効率は向上する。そのため、燃費を向上させることができる。
【００３４】
また、請求項１４の発明によれば、運転モード切換時において、運転モード切換後に電動動力源の出力トルクが大きくなる場合には、内燃機関はその運転点すなわち回転数を変更し、電動動力源の出力トルクが大きくなる領域で使用されない。そのため、最適燃費線上からはずれて運転されるが、電動動力源の出力トルクが大きくなる領域では電動動力源は使用されないので、電動動力源に必要とされる出力トルクは小さくて済み、結果的に電動動力源を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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１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２１，２２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。
【００３６】
このエンジン１が第１の遊星歯車機構２１に連結されている。第１遊星歯車機構２１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１５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１５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１５が入力要素となっている。
【００３７】
また、第１遊星歯車機構２１のサンギヤ１４に第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２が連結されている。この第１モータ・ジェネレータ２は、一例として、ロータ５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５がサンギヤ１４に連結され、ステータがケーシング１１などに固定されている。したがってサンギヤ１４が反力要素となっている。
【００３８】
前記キャリヤ１５によって回転自在に保持しているピニオンがサンギヤ１４に噛み合っており、さらにそのサンギヤ１４と同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１６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１６が出力要素となっている。
【００３９】
このリングギヤ１６が第２遊星歯車機構２２のサンギヤ１８に連結されるとともに、第２モータ・ジェネレータ３にも連結されている。この第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３は前述した第１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。そして、第２モータ・ジェネレータ３のロータが第１遊星歯車機構２１のリングギヤ１６と第２遊星歯車機構２２のサンギヤ１７に連結され、コイルを有するステータ６がケーシング１１などの固定部に固定されている。
【００４０】
第２遊星歯車機構２２はこの第２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２モータ・ジェネレータ３のロータ７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２遊星歯車機構２２は、ラビニョ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。
【００４１】
すなわち、この第２遊星歯車機構は第１サンギヤ（Ｓ１）１７と第２サンギヤ（Ｓ２）１８とが設けられており、その第１サンギヤ１７にショートピニオン７２が噛合するとともに、そのショートピニオン７２がこれより軸長の長いロングピニオン７３に噛合し、そのロングピニオン７３が前記各サンギヤ１７，１８と同心円上に配置されたリングギヤ（Ｒ）１９に噛合している。なお、各ピニオン７２，７３は、キャリヤ（Ｃ）２０によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第２サンギヤ１８がロングピニオン７３に噛合している。したがって第１サンギヤ１７とリングギヤ１９とは、各ピニオン７２，７３と共にダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第２サンギヤ１８とリングギヤ１９とは、ロングピニオン７３と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。
【００４２】
そして、第１サンギヤ１７を選択的に固定する第１ブレーキＢ１と、キャリヤ２０とリングギヤ１９とを選択的に連結するクラッチＣ１とが設けられている。また、キャリヤ２０と伝達軸１２とはクラッチＣ２を介して接続されている。これらのブレーキＢ１、クラッチＣ１，Ｃ２は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合装置であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキＢ１、クラッチＣ１，Ｃ２は、油圧や電磁力などによる係合力に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。
【００４３】
さらに、第２サンギヤ１８に第１遊星歯車機構２１の出力要素であるリングギヤ１６が接続され、リングギヤ１９がディファレンシャル８を介してドライブシャフト９に接続され、さらにドライブシャフト９は車輪１０に接続されている。したがって、上記の第２遊星歯車機構は、第２サンギヤ１８がいわゆる入力要素であり、またリングギヤ１９が出力要素となっている。
【００４４】
この第２遊星歯車機構２２を二つの動作状態に切り換えて設定するために、第１クラッチＣ１と第２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１クラッチＣ１はキャリヤ２０とリングギヤ１９とを選択的に連結するように配置されている。また、第２クラッチＣ２はキャリヤ２０と前記伝達軸１２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１遊星歯車機構２１のキャリヤ１５が、第２遊星歯車機構２２におけるキャリヤ２０に、第２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。
【００４５】
そして、電子制御装置１００が設けられ、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できるようになっている。
【００４６】
上記の各クラッチＣ１，Ｃ２、およびブレーキＢ１を係合・解放させることにより三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およびブレーキＢ１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。また、モード切換は切り換え前の各要素の回転数と切り換え後の各要素の回転数が一致する時点でおこなわれ、これをシンクロポイントと称する。
【００４７】
図２に示すように、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を解放し、ブレーキＢ１を係合することにより、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、ブレーキＢ１が係合することによりサンギヤ１７が固定され、第２遊星歯車機構の変速作用が行われる。
【００４８】
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１５に伝達され、ここからサンギヤ１４とリングギヤ１６、すなわち第１モータ・ジェネレータ２と第２遊星歯車機構２２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１遊星歯車機構２１および第２遊星歯車機構２２についての共線図（遊星歯車機構の回転要素を各遊星歯車機構のギヤ比に応じた間隔を空けて配列した線によって表す図）を図３に示してあり、この図３から知られるように、第１モータ・ジェネレータ２によってサンギヤ１４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１５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１モータ・ジェネレータ２の回転数が制御される。
【００４９】
リングギヤ１６に分配されたトルクは、第２遊星歯車機構２２のサンギヤ１８に伝達される。その場合、第１モータ・ジェネレータ２が発電を行い、その電力が第２モータ・ジェネレータ３に供給されて第２モータ・ジェネレータ３が電動機として機能し、そのトルクが第２遊星歯車機構２２に加えられる。すなわち、第２モータ・ジェネレータ３が力行してトルクアシストを行う。こうして前記リングギヤ１６のトルクと第２モータ・ジェネレータ３のトルクとが合成されて第２遊星歯車機構２２に伝達される。そして第２遊星歯車機構２２によって変速作用およびトルク増幅作用が行われ、出力軸に出力される。
【００５０】
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１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１モータ・ジェネレータ２が反力トルクをサンギヤ１４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軸１３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。
【００５１】
図３に示すように、低速モードで、第１モータ・ジェネレータ２の回転数がエンジン回転数より低回転数である場合、あるいは負回転数である場合、出力要素であるリングギヤ１６の回転数に対してエンジン１の回転数が低回転数となる。そして、第２遊星歯車機構２２により減速され、エンジン回転数よりも低速となる。すなわち、トルクが増幅される。この低速モードでは、エンジン負荷が大きくなっていてエンジントルクが相対的に大きいので、必要十分な駆動トルクあるいは加速性が得られる。
【００５２】
つぎに、中速モードについて説明すると、中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）の踏み込み量が低速モードよりも少ない等の中負荷状態で設定される運転モードである。そして、この中速モードは、第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１を解放し、かつ第２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１遊星歯車機構２１および第２遊星歯車機構２２について共線図を図４に示してある。すなわち、この中速モードでは、エンジンの出力トルクを第２遊星歯車機構２２のキャリヤ２０に入力すると共に、第１遊星歯車機構２１のサンギヤ１４に第１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。
【００５３】
なお、低速モードと中速モードでは出力軸の位置が変化している。すなわち、低速モードでは出力軸が第２モータ・ジェネレータ３とブレーキＢ１の間にあるのに対して、中速モードでは第１モータ・ジェネレータ２とエンジン１との間にある。すなわち、共線図上で出力位置や各回転要素の位置が入れ替わっている。
【００５４】
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１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１遊星歯車機構２１を介して第２遊星歯車機構２２のサンギヤ１８に伝達されるだけでなく、クラッチＣ２を介して第２遊星歯車機構２２のキャリヤ２０に伝達されるので、これらのトルクが第２遊星歯車機構２２によって合成された後、出力軸１３に出力される。
【００５５】
低速モードから、中速モードへ切り替わる時点では、図４（ａ）に示すように、第１モータ・ジェネレータ２、出力軸、第２モータ・ジェネレータ３の回転数は、変速前と変速後でそれぞれ一致している。すなわち、この運転状態が第１のシンクロポイントである。そして、車速の上昇に伴って第１モータ・ジェネレータ２の回転数を上昇させることにより、エンジン回転数を最適燃費運転点若しくはその付近に保ったまま、出力軸１３の回転数を上昇させる。そして、ついには図４（ｂ）に示すように、エンジン１、出力軸１３、第１モータ・ジェネレータ２、第２モータ・ジェネレータ３の回転数がすべて一致する。すなわち、この運転状態が第２のシンクロポイントである。そして、この第２のシンクロポイントに達すると、中速モードから高速モードへの切り換えが行われる。
【００５６】
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１クラッチＣ１を係合し、かつ第２クラッチＣ２およびブレーキＢ１を解放することにより設定される。この状態における第１遊星歯車機構２１および第２遊星歯車機構２２について共線図を図５に示してある。すなわち、この高速モードでは、第２遊星歯車機構２２のリングギヤ１９と第２遊星歯車機構２２のキャリヤ２０とを一体に連結した状態である。そして、第１遊星歯車機構２１のキャリヤにエンジン１のトルクを入力するとともに、第１遊星歯車機構２１のサンギヤ１４に第１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。
【００５７】
なお、高速モードと中速モードでは出力軸や他の回転要素の共線図上における位置が変化している。すなわち、高速モードでは出力軸が第２モータ・ジェネレータ３とブレーキＢ１の間にあるのに対して、中速モードでは第１モータ・ジェネレータ２とエンジン１との間にある。
【００５８】
エンジン１の回転数を、上述した中速モードの場合と同様に、第１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１遊星歯車機構２１を介して第２遊星歯車機構２２のサンギヤ１８に伝達される。この高速モードの動作状態を図５に示してある。
【００５９】
この図５から知られるように、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を低下させることにより、エンジン回転数を一定に保ちつつ出力軸の回転数を上昇させることができる。さらに、相対的に高車速低負荷状態で設定され、エンジントルク自体が相対的に小さくなっているので、駆動トルクが過剰になるなどのことは生じない。
【００６０】
また、図３ないし図５から知られるように、シンクロポイントにおいては、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、クラッチやブレーキの係合・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。すなわち、各運転モードは、第１モータ・ジェネレータ２の回転数の変化に対する出力軸１３の回転数の変化の態様が異なる駆動装置の動作状態であり、したがって上記のクラッチやブレーキなどの係合機構によって互いに連結される回転要素同士の回転数は、その係合機構が解放されていれば、通常は、各運転モード毎に異なっている。しかしながら中速モードでは、中速モードでは解放されているが低速モードでは係合される係合機構によって互いに連結される回転要素同士の回転数を同期させる運転状態を設定でき、また同様に、中速モードでは解放されているが高速モードでは係合される係合機構によって互いに連結される回転要素同士の回転数を同期させる運転状態を設定できる。その回転数の同期状態がシンクロポイントであり、各運転モードの間での切り換えはそのシンクロポイントにおいて実施され、また低速モードと高速モードとの間の切り換えは、中速モードを経由して実行される。
【００６１】
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と出力軸１３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１モータ・ジェネレータ２、第１遊星歯車機構２１、第２モータ・ジェネレータ３、第２遊星歯車機構２２が、同一軸線上に互いに隣接して配置される。特に、第１モータ・ジェネレータ２と第１遊星歯車機構２１、および第２モータ・ジェネレータ３と第２遊星歯車機構２２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２１，２２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、第１遊星歯車機構２１もしくは第２遊星歯車機構２２が、少なくとも出力側の第２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２遊星歯車機構２２を第２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２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。
【００６２】
また、高速モードを追加したことにより、モータ・ジェネレータ２，３の最高回転数を低下させることができる。そのため、全体の変速比の設定の自由度が高くなり、モータ・ジェネレータ２，３の出力トルクをさらに減少させたり、動力伝達効率が更に向上するようなギヤ設定とすることができる。
【００６３】
次にシンクロポイントについて説明する。図６から図８はシンクロポイントと伝達効率、モータ・ジェネレータの回転数、モータ・ジェネレータのトルクとの関係を示す図である。車速が低いうちは低速モードが選択される。そして、回転数が第１のシンクロポイントＸに達すると、動力伝達効率が高く、モータ・ジェネレータのトルクが小さく、モータ・ジェネレータの回転数の低い中速モードが選択される。そして、更に回転数が上昇し第２のシンクロポイントＹに達すると、高速モードに切り替わり、常に最小のモータ・ジェネレータトルクとモータ・ジェネレータ回転数となるように切り換えられる。しかし、図６（ｂ）に示すように、高速モードに切り替わることで伝達効率が低下するので、エンジンの運転点を変更し、動力伝達効率と最適燃費から算出した駆動装置のシステム効率が最良となる運転点でエンジンが運転される。
【００６４】
また、第１モータ・ジェネレータ２に関しては、図７（ｂ）に示すように、中速モード選択時には、要求されるトルクが増大する。そこで、第１モータ・ジェネレータ２の出力トルクが小さくなるようにエンジンの運転点を変更する場合もある。
【００６５】
次に、モード切換時における制御例について説明する。図９から図１３は、モード切換時における制御例を示すフローチャートである。なお、これらの制御は第１モータ・ジェネレータ２および第２モータジェネレータ３のそれぞれについて同時並行的におこなわれる。
【００６６】
図９は、シンクロポイントでモード切換を行う制御例を示したフローチャートである。まず、モータ・ジェネレータのモード切換前の回転数Ｎ１が検出される（ステップＳ１）。そして、モード切換後の回転数Ｎ２が求められ（ステップＳ２）、モード切換前の回転数Ｎ１とモード切換後の回転数Ｎ２が等しいか否かの判断がおこなわれる（ステップＳ３）。
【００６７】
ステップＳ３で肯定的に判断された場合、すなわち、シンクロポイントに達したと判断された場合、クラッチやブレーキの係合状態が変更され、モードが切り換えられる（ステップＳ４）。なお、ステップＳ３で否定的に判断された場合、すなわち、シンクロポイントに達していないと判断された場合には、このルーチンを抜け、シンクロポイントが検出されるまで、このルーチンが実行される。
【００６８】
図１０は伝達効率の高い方の運転モードを選択する制御例を示したフローチャートである。まず、モータ・ジェネレータのモード切換前の回転数Ｎ１が検出され、その時点での動力伝達効率η１が求められる（ステップＳ５）。そして、モータ・ジェネレータのモード切換後の回転数Ｎ２とその切り換え後の動力伝達効率η２が求められる（ステップＳ６）。
【００６９】
そして、モード切換前の回転数Ｎ１とモード切換後の回転数Ｎ２との差の絶対値が所定値より小さく、かつ、モード切換前の動力伝達効率η１とモード切換後の動力伝達効率η２との差の絶対値が所定値より小さいか否かが判断される（ステップＳ７）。
【００７０】
ステップＳ７で肯定的に判断された場合、すなわち、シンクロポイントに達しつつあると判断された場合はクラッチやブレーキの係合状態が変更され、モードが切り換えられる（ステップＳ８）。なお、ステップＳ７で否定的に判断された場合、すなわち、シンクロポイントに達していないと判断された場合には、このルーチンを抜け、シンクロポイントが検出されるまでこのルーチンが実行される。
【００７１】
図１１はモータ・ジェネレータの出力トルクが低い方の運転モードを選択する制御例を示したフローチャートである。まず、モータ・ジェネレータのモード切換前の回転数Ｎ１が検出され、その時点での出力トルクＴ１が求められる（ステップＳ９）。そして、モータ・ジェネレータのモード切換後の回転数Ｎ２とその切り換え後のトルクＴ２が求められる（ステップＳ１０）。
【００７２】
そして、モード切換前の回転数Ｎ１とモード切換後の回転数Ｎ２との差の絶対値が所定値より小さく、かつ、モード切換前のトルクＴ１とモード切換後のトルクＴ２との差の絶対値が所定値より小さいか否かが判断される（ステップＳ１１）。
【００７３】
ステップＳ１１で肯定的に判断された場合、すなわち、シンクロポイントに達しつつあると判断された場合はクラッチやブレーキの係合状態が変更され、モードが切り換えられる（ステップＳ１２）。  なお、ステップＳ１１で否定的に判断された場合、すなわち、シンクロポイントに達していないと判断された場合には、このルーチンを抜け、シンクロポイントが検出されるまで、このルーチンが実行される。
【００７４】
図１２はモード切換後にエンジンの運転点ををシステム効率が最適となる運転点に変更する制御例を示したフローチャートである。まず、モータ・ジェネレータのモード切換前の回転数Ｎ１が検出される（ステップＳ１３）。そして、モータ・ジェネレータのモード切換後の回転数Ｎ２が求められる（ステップＳ１４）。
【００７５】
そして、モード切換前の回転数Ｎ１とモード切換後の回転数Ｎ２とが等しいか否かが判断される（ステップＳ１５）。
【００７６】
ステップＳ１５で肯定的に判断された場合、すなわち、シンクロポイントに達したと判断された場合にはクラッチやブレーキの係合状態が変更され、モードが切り換えられる（ステップＳ１６）。そして、システム効率の最適点が演算により求められ（ステップＳ１７）、その演算で求められたシステム効率最適点へエンジンの運転点を変更する（ステップＳ１８）。なお、ステップＳ１５で否定的に判断された場合、すなわち、シンクロポイントに達していないと判断された場合には、このルーチンを抜け、シンクロポイントが検出されるまで、このルーチンが実行される。
【００７７】
図１３はモード切換後にエンジンの運転点ををモータ・ジェネレータの出力トルクが最小となる運転点に変更する制御例を示したフローチャートである。まず、モータ・ジェネレータのモード切換前の回転数Ｎ１が検出される（ステップＳ１９）。そして、モータ・ジェネレータのモード切換後の回転数Ｎ２が求められる（ステップＳ２０）。
【００７８】
そして、モード切換前の回転数Ｎ１とモード切換後の回転数Ｎ２とが等しいか否かが判断される（ステップＳ２１）。
【００７９】
ステップＳ２１で肯定的に判断された場合、すなわち、シンクロポイントに達したと判断された場合にはクラッチやブレーキの係合状態が変更され、モードが切り換えられる（ステップＳ２２）。そして、モーター・ジェネレータの出力トルクＴ２が演算により求められ（ステップＳ２３）、その演算で求められた出力トルクＴ２の絶対値が所定値より大きいか否かが判断される。（ステップＳ２４）。ステップ２４で肯定的に判断された場合、すなわち、出力トルクＴ２が所定値よりも大きい場合、出力トルクＴ２が所定値以下となるようにエンジンの運転点を変更する（ステップＳ２５）。なお、ステップＳ１５で否定的に判断された場合、すなわち、シンクロポイントに達していないと判断された場合には、このルーチンを抜け、シンクロポイントが検出されるまで、このルーチンが実行される。
【００８０】
運転モードは、従来の運転モードに加えて、高速走行時用の運転モードのすなわち３種類の運転モードが設定可能である。そのため、車両が高速走行している際のモータ・ジェネレータ２，３の回転数が高回転数となることがない。したがって、エンジン１を最適燃費線上で運転させることが可能となり、燃費を向上させることができる。また、モータ・ジェネレータ２，３の出力トルクが低下することで、必要となる電力が低減でき、モータ・ジェネレータ２，３間の電力のやりとりが減少する。そのため、動力伝達効率を向上させることができる。
【００８１】
駆動装置の構成としては、第２遊星歯車機構２２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る。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２遊星歯車機構２２をエンジン１と第２モータ・ジェネレータ３とに対する変速機として機能させることができる。そのため、第２モータ・ジェネレータ３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できる。
【００８２】
運転モードの切り換えは、運転モード切換前と切り換え後で回転数の一致する切換点で運転モードの切り換えが行われる。そのため、モード切換による回転数の変動が発生しないため、切換ショックが発生せず、スムーズな切り換えを行うことができる。また、クラッチ・ツウ・クラッチ切換を行う場合でも、クラッチの滑りが発生しない。そのため摩擦熱が発生せず、クラッチの熱容量を小さくでき、クラッチを小型化することができる。
【００８３】
また、運転モード切換時において、切り換え前の動力伝達効率の方が高い場合には運転モードの切り換えは行われない。また、切り換え後の動力伝達効率の方が高い場合には運転モードの切り換えが行われる。そのため、車両のどのような状態であっても高速状態であっても常に最良の動力伝達効率で動力が伝達される。そのため、燃費の向上を図ることもできる。
【００８４】
さらに、運転モードの切り換えるときに、切り換え前のモータ・ジェネレータ２，３の出力トルクの方が低い場合には運転モードの切り換えは行われない。また、切り換え後のモータ・ジェネレータ２，３の出力トルクの方が低い場合には、運転モードの切り換えが行われる。そのため、車両の走行状態がどのような状態であってもモータ・ジェネレータの出力トルクを低く抑えることができ、モータ・ジェネレータを小型化することもできる。
【００８５】
そして、運転モード切換後の伝達効率が悪くなる場合には、エンジン１はその運転点すなわち回転数を変更し伝達効率の低下する領域で使用されない。そのため、エンジン１は最適燃費線上からはずれて運転されるが、駆動装置の伝達効率が低下しないので、エンジン１と駆動装置とのシステムの総合効率でみれば、そのシステム総合効率は向上する。そのため、燃費を向上させることもできる。
【００８６】
さらに、運転モード切換後にモータ・ジェネレータ２，３の出力トルクが大きくなる場合には、エンジン１はその運転点すなわち回転数を変更し、モータ・ジェネレータ２，３の出力トルクが大きくなる領域では使用されない。そのため、最適燃費線上からはずれて運転されるが、モータ・ジェネレータ２，３の出力トルクが大きくなる領域ではモータ・ジェネレータ２，３は使用されないので、モータ・ジェネレータ２，３に必要とされる出力トルクは小さくて済み、結果的にモータ・ジェネレータ２，３を小型化することができる。
【００８７】
つぎに、この発明の第２の具体例を図１４ないし図１８を使用して説明する。図１４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１４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１４に図１と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８８】
図１４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２遊星歯車機構が設けられている。
【００８９】
第２遊星歯車機構２７は、図１４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、そのキャリヤ２４にエンジン１のクランクシャフトなどの出力軸がクラッチＣ５を介して連結されている。なお、エンジン１の出力側に、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。また、キャリヤ２４はクラッチＣ４を介して出力軸１３にも連結されている。
【００９０】
また、第２遊星歯車機構２７のサンギヤ２３に第２モータ・ジェネレータ３（ＭＧ２）のロータ７が連結されているとともに、第１遊星歯車機構２６の出力要素であるリングギヤ１６にも連結されている。
【００９１】
さらに、前記キャリヤ２４によって回転自在に保持しているピニオンがサンギヤ２３に噛み合っており、さらにそのサンギヤ２３と同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ２５にそのピニオンが噛み合っている。そして、前記リングギヤ２５を選択的に固定するブレーキＢ２が設けられているとともにリングギヤ２５はクラッチＣ３を介して出力軸１３に連結されている。
【００９２】
この図１４に示す具体例における各構成要素の配列は、前述した第１の具体例と同様であって、第２遊星歯車機構２７が第２モータ・ジェネレータ３に対して出力軸１３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２モータ・ジェネレータ３の内周側に第２遊星歯車機構２７が侵入した状態とはなっていない。そのため、出力軸１３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１の具体例と同様の作用を生じる。
【００９３】
上記の各クラッチＣ３，Ｃ４，Ｃ５およびブレーキＢ２を係合・解放させることにより三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Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５およびブレーキＢ２の係合・解放状態を示す作動係合表を図１５に示してある。
【００９４】
図１６はクラッチＣ４およびブレーキＢ２を係合した場合、すなわち低速モードが選択された場合の共線図である。この場合、第１具体例と同様に、第２遊星歯車機構２７が減速機構として働き、エンジン回転数よりも出力軸回転数が低速となる。すなわち、トルクが増幅される。
【００９５】
図１７はクラッチＣ３とＣ５が係合された場合であり、すなわち中速モードが選択された場合の共線図である。すなわち、この中速モードでは、エンジン１の出力トルクを第２遊星歯車機構２７のキャリヤ２４に入力すると共に、第１遊星歯車機構２６のサンギヤ１４に第１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。そして、第１具体例と同様、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１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、第１具体例と同様、低速モードから中速モードへの切り換えや中速モードから高速モードへの切り換えはシンクロポイントに達した場合に行われる。なお、シンクロポイントについての説明は第１具体例と同様であるので省略する。
【００９６】
図１８はクラッチＣ３とクラッチＣ４を係合した場合、すなわち、高速モードが選択された場合の共線図である。この高速モードについても、第１の具体例と同様、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。なお、図１６から図１８の共線図については第１具体例の場合と同様、共線図上の出力軸位置が低速モードおよび高速モードと中速モードとで異なって配置されている。
【００９７】
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２遊星歯車機構２７を第２モータ・ジェネレータ３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２モータ・ジェネレータ３を出力トルクが相対的に小さい小型のものすることが可能になる。
【００９８】
つぎに、この発明の第３の具体例を図１９ないし図２３を使用して説明する。図１９に示す例は、上述した図１に示す構成のうち、第２遊星歯車機構３８を、外径（歯数）の異なる二つのピニオン３２，３５をキャリヤ３６によって同軸上に保持することにより、四要素からなるいわゆるステップドピニオン型の遊星歯車機構としたものであり、他の構成は図１に示す構成と同様である。したがって図１９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１９に図１と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９９】
第２遊星歯車機構３８の二つのサンギヤ３１，３３と、それぞれ一つのキャリヤ３６およびリングギヤ３４とを備え、第１のサンギヤ３３とリングギヤ３４とにピニオンギヤ３５が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いる。また、上記のピニオンギヤ３５より小径の（歯数の少ない）他のピニオンギヤ３２が上記のピニオンギヤ３５と同軸上にキャリヤ３６によって保持され、当該他のピニオンギヤ３２に第２のサンギヤ３１が噛み合っている。したがって第２のサンギヤ３１とリングギヤ３４との間にシングルピニオン型遊星歯車機構が形成されている。
【０１００】
そして、第２のサンギヤ３１が第２モータ・ジェネレータ３に連結され、さらに第２モータ・ジェネレータ３と第１遊星歯車機構３７のキャリヤ２９とがクラッチＣ６を介して連結されている。また、第２のサンギヤ３１とリングギヤ３４を連結するクラッチＣ７が設けられており、リングギヤ３４を選択的に連結するブレーキＢ３が設けられている。さらに、第１のサンギヤ３３と前記第１遊星歯車機構３７のリングギヤ３０とが伝達軸１２を介して連結されている。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、これらのクラッチＣ３，Ｃ４およびブレーキＢ３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。また、エンジン１は第１遊星歯車機構３７のキャリヤ２９にのみ連結されている。
【０１０１】
この図１９に示す具体例における各構成要素の配列は、前述した第１の具体例と同様であって、第２遊星歯車機構３８が第２モータ・ジェネレータ３に対して出力軸材１３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２モータ・ジェネレータ３の内周側に第２遊星歯車機構３８が侵入した状態とはなっていない。そのため、出力軸１３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１の具体例と同様の作用を生じる。
【０１０２】
上記の各クラッチＣ６，Ｃ７およびブレーキＢ３を係合・解放させることにより三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Ｃ６，Ｃ７およびブレーキＢ３の係合・解放状態を示す作動係合表を図２０に示してある。
【０１０３】
図２１はブレーキＢ３を係合した場合であり、すなわち低速モードが選択された場合の共線図である。この場合、第１具体例と同様に、第２遊星歯車機構３８が減速機構として働き、エンジン回転数よりも出力軸回転数が低速となる。すなわち、トルクが増幅される。
【０１０４】
図２２はクラッチＣ６が係合された場合であり、すなわち中速モードが選択された場合の共線図である。この中速モードでは、第１遊星歯車機構３７の出力トルクを第２遊星歯車機構３８のサンギヤ３１およびサンギヤ３３に入力すると共に、第１遊星歯車機構３７のサンギヤ２８に第１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。そして、第１具体例と同様、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１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、第１具体例と同様、低速モードから中速モードへの切り換えや中速モードから高速モードへの切り換えはシンクロポイントに達した場合に行われる。なお、シンクロポイントについての説明は第１具体例と同様であるので省略する。
【０１０５】
図２３はクラッチＣ７を係合した場合、すなわち、高速モードが選択された場合の共線図である。この高速モードについても、第１の具体例と同様、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。なお、図２１から図２３の共線図については第１具体例の場合と同様、共線図上の出力軸位置が低速モードおよび高速モードと中速モードとでは異なって配置されている。
【０１０６】
上記第３の具体例によれば、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２遊星歯車機構３８を第２モータ・ジェネレータ３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２モータ・ジェネレータ３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できる。
【０１０７】
つぎに、この発明の第４の具体例を図２４ないし図２８を使用して説明する。図２４に示す例は、上述した図１に示す構成のうち、第３遊星歯車機構４６としてラビニョ型遊星歯車機構を追加したものであり、他の構成は図１に示す構成と同様である。したがって図２４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２４に図１と同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１０８】
図２４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３遊星歯車機構４６が設けられている。
【０１０９】
第３遊星歯車機構４６は、ラビニョ型遊星歯車機構により構成されている。すなわち、この第３遊星歯車機構４６は第１サンギヤ（Ｓ１）３９と第２サンギヤ（Ｓ２）４０とが設けられており、その第１サンギヤ３９にショートピニオン７０が噛合するとともに、そのショートピニオン７０がこれより軸長の長いロングピニオン７１に噛合し、そのロングピニオン７１が前記各サンギヤ３９，４０と同心円上に配置されたリングギヤ（Ｒ）４１に噛合している。なお、各ピニオン７０，７１は、キャリヤ（Ｃ）４２によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第２サンギヤ４０がロングピニオン７１に噛合している。したがって第１サンギヤ３９とリングギヤ４１とは、各ピニオン７０，７１と共にダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第２サンギヤ４０とリングギヤ４１とは、ロングピニオン７１と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。
【０１１０】
そして、第１サンギヤ３９を選択的に固定する第４ブレーキＢ４と、キャリヤ４２とリングギヤ４１とを選択的に連結するクラッチＣ８とが設けられている。また、キャリヤ４２はエンジン１とクラッチＣ９とを介して連結されている。これらのブレーキＢ４、クラッチＣ８およびクラッチＣ９は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合装置であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキＢ４、クラッチＣ８およびクラッチＣ９は、油圧や電磁力などによる係合力に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。さらに、第２サンギヤ４０に第１遊星歯車機構の出力要素であるリングギヤ１６が接続され、またリングギヤ４１が出力軸１３に接続されている。したがって、上記の第３遊星歯車機構４６は、第２サンギヤ４０がいわゆる入力要素であり、またリングギヤ４１が出力要素となっている。
【０１１１】
また、第２遊星歯車機構４７はシングルピニオン型遊星歯車機構から構成されている。すなわち、サンギヤ４３には第２モータ・ジェネレータ３が連結されている。また、キャリヤ４４には出力軸１３が連結されており、第２モータ・ジェネレータ３の出力を減速して出力軸１３に付加するようになっている。なお、リングギヤ４５は固定され、回転しないようになっている。
【０１１２】
この図２４に示す具体例における各構成要素の配列は、前述した第１の具体例と同様であって、第２遊星歯車機構４７が第２モータ・ジェネレータ３に対して出力軸１３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２モータ・ジェネレータ３の内周側に第２遊星歯車機構４７が侵入した状態とはなっていない。そのため、出力軸１３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１の具体例と同様の作用を生じる。
【０１１３】
上記の各クラッチＣ８，Ｃ９，およびブレーキＢ４を係合・解放させることにより三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Ｃ８，Ｃ９およびブレーキＢ４の係合・解放状態を示す作動係合表を図２５に示してある。
【０１１４】
図２６はブレーキＢ４を係合した場合であり、すなわち低速モードが選択された場合の共線図である。この場合、第１具体例と同様に、第２遊星歯車機構４７が減速機構として働き、エンジン回転数よりも出力軸回転数が低速となる。すなわち、トルクが増幅される。
【０１１５】
図２７はクラッチＣ９が係合された場合であり、すなわち中速モードが選択された場合の共線図である。すなわち、この中速モードでは、エンジンの出力トルクを第３遊星歯車機構４６のキャリヤ４２に入力すると共に、第１遊星歯車機構２６のサンギヤ１４に第１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。そして、第１具体例と同様、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１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、第１具体例と同様、低速モードから中速モードへの切り換えや中速モードから高速モードへの切り換えはシンクロポイントに達した場合に行われる。なお、シンクロポイントについての説明は第１具体例と同様であるので省略する。
【０１１６】
図２８はクラッチＣ８を係合した場合、すなわち、高速モードが選択された場合の共線図である。この高速モードについても、第１の具体例と同様、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。なお、図２６から図２８の共線図については第１具体例の場合と同様、出力軸位置が低速モードおよび高速モードと中速モードとでは異なって配置されている。
【０１１７】
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、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。
【０１１８】
つぎに、この発明の第５の具体例を図２９ないし図３３を使用して説明する。図２９に示す例は、上述した図２４に示す構成のうち、第３遊星歯車機構としてシングルピニオン型遊星歯車機構を追加したものであり、他の構成は図２４に示す構成と同様である。したがって図２９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２９に図１と同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１１９】
図２９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３遊星歯車機構５５が設けられている。すなわち、第３遊星歯車機構５５は、シングルピニオン型遊星歯車機構により構成されている。
【０１２０】
サンギヤ５２には第１遊星歯車機構５１の出力要素であるリングギヤ５０が連結されている。また、キャリヤ５３には出力軸１３が連結されるとともに、クラッチＣ１１を介してリングギヤ５４が連結されている。またリングギヤ５４には第１遊星歯車機構５１の反力要素であるサンギヤ４８がクラッチＣ１０を介して連結されている。そして、このリングギヤ５４の回転を選択的に阻止するブレーキＢ５が設けられている。また、エンジン１は第１遊星歯車機構５１の入力要素であるキャリヤ４９にのみ連結されている。
【０１２１】
この図２９に示す具体例における各構成要素の配列は、前述した第１の具体例と同様であって、第２遊星歯車機構４７が第２モータ・ジェネレータ３に対して出力軸１３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２モータ・ジェネレータ３の内周側に第２遊星歯車機構４７が侵入した状態とはなっていない。そのため、出力軸１３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１の具体例と同様の作用を生じる。
【０１２２】
上記の各クラッチＣ１０，Ｃ１１、およびブレーキＢ５を係合・解放させることにより三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Ｃ１０，Ｃ１１およびブレーキＢ５の係合・解放状態を示す作動係合表を図３０に示してある。
【０１２３】
図３１はブレーキＢ５を係合した場合であり、すなわち低速モードが選択された場合の共線図である。この場合、第１具体例と同様に、第３遊星歯車機構４６が減速機構として働き、エンジン回転数よりも出力軸回転数が低速となる。すなわち、トルクが増幅される。
【０１２４】
図３２はクラッチＣ１０が係合された場合であり、すなわち中速モードが選択された場合の共線図である。すなわち、この中速モードでは、第１具体例と同様、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１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、第１具体例と同様、低速モードから中速モードへの切り換えや中速モードから高速モードへの切り換えはシンクロポイントに達した場合に行われる。なお、シンクロポイントについての説明は第１具体例と同様であるので省略する。
【０１２５】
図３３はクラッチＣ１１を係合した場合、すなわち、高速モードが選択された場合の共線図である。この高速モードについても、第１の具体例と同様、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。なお、図３１から図３３の共線図については第１具体例の場合と同様、出力軸位置が低速モードおよび高速モードと中速モードとでは異なって配置されている。
【０１２６】
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。
【０１２７】
つぎに、この発明の第６の具体例を図３４ないし図３８を使用して説明する。図３４に示す例は、上述した図２９に示す構成のうち、第２遊星歯車機構６９をダブルピニオン型遊星歯車機構に変更し、第１遊星歯車機構５９と第３遊星歯車機構６３との連結を変更したものであり、他の構成は図２９に示す構成と同様である。したがって図３４に示す具体例については、図２９に示す構成と異なる部分のみを説明し、図２９に示す構成と同様の部分については、図３４に図２９と同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１２８】
図２９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２遊星歯車機構６９が設けられている。すなわち、第２遊星歯車機構６９は、ダブルピニオン型遊星歯車機構により構成されている。
サンギヤ６４とリングギヤ６８とが同心円上に配置され、サンギヤ６４とリングギヤ６８との間には、互い噛み合った状態でキャリヤ６６によって保持されたピニオンギヤ６５，６７が配置されている。その一方のピニオンギヤ６５がサンギヤ６４に噛み合い、かつ他方のピニオンギヤ６７がリングギヤ６８に噛み合っている。
【０１２９】
そして、リングギヤ６８は出力軸１３に連結されるとともにクラッチＣ１２を介してキャリヤ６６に連結されている。またキャリヤ６６はクラッチＣ１３を介して第３遊星歯車機構６３のリングギヤ６２に連結されているとともに、ブレーキＢ６によって選択的に固定されるようになっている。またサンギヤ６４は第２モータ・ジェネレータ３のロータ７に連結されるとともに第１遊星歯車機構５９のキャリヤ５７に連結されている。
【０１３０】
第１遊星歯車機構５９のリングギヤ５８は第３遊星歯車機構６３のキャリヤ６１に連結されている。そして第３遊星歯車機構６０のキャリヤ６１にはエンジン１が連結されている。そして、第１モータ・ジェネレータ２のロータ５は第１遊星歯車機構５９のサンギヤ５６に連結されるとともに、第３遊星歯車機構６３のサンギヤ６０にも連結されている。
【０１３１】
この図３４に示す具体例における各構成要素の配列は、前述した第１の具体例と同様であって、第２遊星歯車機構６９が第２モータ・ジェネレータ３に対して出力軸１３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２モータ・ジェネレータ３の内周側に第２遊星歯車機構６９が侵入した状態とはなっていない。そのため、出力軸１３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１の具体例と同様の作用を生じる。
【０１３２】
上記の各クラッチＣ１２，Ｃ１３、およびブレーキＢ６を係合・解放させることにより三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Ｃ１２，Ｃ１３およびブレーキＢ６の係合・解放状態を示す作動係合表を図３５に示してある。
【０１３３】
図３６はブレーキＢ６を係合した場合であり、すなわち低速モードが選択された場合の共線図である。この場合、第１具体例と同様に、第３遊星歯車機構が減速機構として働き、エンジン回転数よりも出力軸回転数が低速となる。すなわち、トルクが増幅される。
【０１３４】
図３７はクラッチＣ１３が係合された場合であり、すなわち中速モードが選択された場合の共線図である。すなわち、この中速モードでは、第１具体例と同様、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１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、第１具体例と同様、低速モードから中速モードへの切り換えや中速モードから高速モードへの切り換えはシンクロポイントに達した場合に行われる。なお、シンクロポイントについての説明は第１具体例と同様であるので省略する。
【０１３５】
図３８はクラッチＣ１２を係合した場合、すなわち、高速モードが選択された場合の共線図である。この高速モードについても、第１の具体例と同様、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。なお、図３６から図３８の共線図については第１具体例の場合と同様、出力軸位置が低速モードおよび高速モードと中速モードとでは異なって配置されている。
【０１３６】
第２遊星歯車機構６９をエンジン４と第２モータ・ジェネレータ３と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２モータ・ジェネレータ３を出力トルクが相対的に小さい小型のものすることが可能になる。
【０１３７】
ここで、上述した各具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、第１モータ・ジェネレータ２が「第１の電動動力源」に相当し、第２モータ・ジェネレータ３が「第２の電動動力源」に相当する。また、エンジン１が「内燃機関」に相当し、出力軸１３が「出力部材」に相当する。そして、第１遊星歯車機構２１，２６，３７，５１，５９が「第１遊星歯車機構」に相当し、第２遊星歯車機構２２，２７，３８，４７，６９が「第２遊星歯車機構」に相当し、第３遊星歯車機構４６，５５，６３が「第３遊星歯車機構」に相当する。さらに、ブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６が各「ブレーキ機構」相当し、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９，Ｃ１０，Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３が各「クラッチ機構」に相当する。
【０１３８】
また、ステップＳ４が「運転モード切換手段」に相当し、ステップＳ８が「効率最適運転モード選択手段」に相当する。さらに、ステップＳ１２が「トルク最適運転モード選択手段」に相当し、ステップＳ１８が「システム効率最適運転点設定手段」に相当する。また、ステップＳ２５が「トルク最小運転点設定手段」に相当する。
【０１３９】
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】
【０１４０】
【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中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】その中速モードにおける運転状態を示す共線図である。
【図５】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６】伝達効率とエンジン回転数の関係を示す図である。
【図７】モータ・ジェネレータのトルクとエンジン回転数の関係を示す図である。
【図８】モータ・ジェネレータの回転数とエンジン回転数との関係を示す図である。
【図９】モード切換の制御例である。
【図１０】伝達効率の高い方の運転モードを選択するモード切換の制御例である。
【図１１】モータ・ジェネレータのトルクの低い方の運転モードを選択するモード切換の制御例である。
【図１２】システム効率が最適となるエンジンの運転点を設定する制御例である。
【図１３】モータ・ジェネレータのトルクが最小となるエンジンの運転点を設定する制御例である。
【図１４】この発明に係る駆動装置の第２の例を模式的に示すスケルトン図である。
【図１５】その駆動装置で低速モードと中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１６】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１７】その中速モードにおける運転状態を示す共線図である。
【図１８】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１９】この発明に係る駆動装置の第３の例を模式的に示すスケルトン図である。
【図２０】その駆動装置で低速モードと中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２１】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２２】その中速モードにおける運転状態を示す共線図である。
【図２３】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２４】この発明に係る駆動装置の第４の例を模式的に示すスケルトン図である。
【図２５】その駆動装置で低速モードと中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２６】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２７】その中速モードにおける運転状態を示す共線図である。
【図２８】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２９】この発明に係る駆動装置の第５の例を模式的に示すスケルトン図である。
【図３０】その駆動装置で低速モードと中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３１】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３２】その中速モードにおける運転状態を示す共線図である。
【図３３】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３４】この発明に係る駆動装置の第６の例を模式的に示すスケルトン図である。
【図３５】その駆動装置で低速モードと中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３６】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３７】その中速モードにおける運転状態を示す共線図である。
【図３８】その高速モードにおける運転状態を示す共線図である。
【符号の説明】
【０１４１】
１…内燃機関（エンジン）、  ２…第１モータ・ジェネレータ、  ３…第２モータ・ジェネレータ、  １３…出力軸、  ２１，２６，３７，５１，５９…第１遊星歯車機構、  ２２，２７，３８，４７，６９…第２遊星歯車機構、  ４６，５５，６３…第３遊星歯車機構、  Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６…ブレーキ機構、  Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９，Ｃ１０，Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３…クラッチ機構。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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