(57)【要約】【課題】上り坂等において電力を消費せずに車両の後退を防止して、停止した状態を維持する。【解決手段】入力軸１０と、３つの回転要素を有する第１遊星歯車組２０と、第１モーター・ジェネレーター５６と、第２モーター・ジェネレーター５８と、を備え、入力軸１０は第１ワンウエイクラッチ５４を介在させて第１リングギヤ２４と連結可能であり、出力軸１２は第１キャリア２８と連結し、第１モーター・ジェネレーター５６は第１サンギヤ２２と連結し、第２モーター・ジェネレーター５８は、第２ワンウエイクラッチ７４を介在させて前記出力軸１２と、第１クラッチ６０を介して第１リングギヤ２４と、それぞれ連結可能であり、第１リングギヤ２４のエンジンの回転と逆方向の回転を阻止する手段を有し、第１クラッチ６０を締結することにより、出力軸１２の後進方向の回転を阻止可能とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの動力を受け入れ可能な入力軸と、
出力軸と、
第１サンギヤ、第１リングギヤ、第１キャリアの、３つの回転要素を有する第１遊星歯車で構成され、動力分割が可能な動力分割遊星歯車組と、
第１モーター・ジェネレーターと、
第２モーター・ジェネレーターと、
を備え、
前記入力軸は第１ワンウエイクラッチを介在させて前記第１リングギヤと連結するか、または連結可能であり、
前記出力軸は前記第１キャリアと連結し、
前記第１モーター・ジェネレーターは前記第１サンギヤと連結し、
前記第２モーター・ジェネレーターは、第２ワンウエイクラッチを介在させて前記出力軸と連結可能であるとともに、第１クラッチを介して前記第１リングギヤと連結可能であり、
前記第１リングギヤの、前記エンジンの回転と逆方向の回転を阻止する手段を有し、
前記第１クラッチを締結することにより、前記出力軸の後進方向の回転を阻止可能としたことを特徴とする自動車用駆動装置。
【請求項２】
前記第２モーター・ジェネレーターは、減速歯車を介して前記出力軸と連結可能としたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用駆動装置。
【請求項３】
前記第２ワンウエイクラッチと並列に機械的連結・解除手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車用駆動装置。
【請求項４】
前記入力軸は、入力変速歯車群を介して前記第１リングギヤと連結可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項５】
前記入力変速歯車群は、第２サンギヤ、第２リングギヤ、第２キャリアの、３つの回転要素を有する第２遊星歯車組で構成され、前記入力軸は前記第２キャリアと連結し、前記第２リングギヤは前記第１リングギヤと連結し、前記第２サンギヤは静止部に固定可能であり、前記第１ワンウエイクラッチの係合により前記第２遊星歯車組を一方の回転方向に一体にできることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項６】
前記出力軸を前記入力軸と平行に設け、前記第１遊星歯車組と前記第１モーター・ジェネレーターを前記入力軸と同軸上に配置し、前記第１キャリアと前記出力軸とを第１歯車対で連結するとともに、前記第２モーター・ジェネレーターが第２歯車対を介して前記出力軸を減速駆動可能としたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と電気モーターの２種類の動力源を有する、いわゆるハイブリッド自動車の駆動装置に関し、特にエンジンより入力される動力を、遊星歯車を介して出力軸へ伝達可能で、複数のモーターを備えた自動車用駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動車用駆動装置としては、２個のモーター・ジェネレーター（以下、Ｍ／Ｇと記す）、２組の遊星歯車組を備え、電気的無段変速機としてハイブリッド駆動する例が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，４７８，７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、２個のＭ／Ｇ、２組の遊星歯車組を備え、電気的無段変速機としてハイブリッド駆動する上記従来の自動車用駆動装置にあっては、バッテリーに蓄えた電力のみを動力源として電気自動車と同じような走行中、上り坂等で車両が停止した状態を維持するために、電力を消費するという問題があった。
【０００５】
解決しようとする問題点は、上り坂等で車両が停止した場合に、車両が後退しないようにするために電力を消費する点である。
本発明の目的は、上り坂等において電力を消費せずに車両の後退を防止して、停止した状態を維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の自動車用駆動装置は、エンジンからの動力を受け入れ可能な入力軸と、出力軸と、第１サンギヤ、第１リングギヤ、第１キャリアの、３つの回転要素を有する第１遊星歯車で構成され、動力分割が可能な動力分割遊星歯車組と、第１モーター・ジェネレーターと、第２モーター・ジェネレーターと、を備え、入力軸は第１ワンウエイクラッチを介在させて第１リングギヤと連結するか、または連結可能であり、出力軸は第１キャリアと連結し、第１モーター・ジェネレーターは第１サンギヤと連結し、第２モーター・ジェネレーターは、第２ワンウエイクラッチを介在させて出力軸と連結可能であるとともに、第１クラッチを介して第１リングギヤと連結可能であり、第１リングギヤの、エンジンの回転と逆方向の回転を阻止する手段を有し、第１クラッチを締結することにより、出力軸の後進方向の回転を阻止可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の自動車用駆動装置は、車両が登坂中に停止した場合に、電力を消費することなく車両の停止を維持できるとともに、発進・停止を繰り返してもその効果が持続するので、車両の運転や制御が楽になるだけでなく、安全上のメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。
【図２】図１のＡ部の拡大断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した拡大断面図である。
【図４】図２のＨ−Ｈ線に沿って切断した断面図である。
【図５】実施例１の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【図６】本発明の実施例２に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。
【図７】図６のＣ部の拡大断面図である。
【図８】図７のＪ−Ｊ線に沿って切断した拡大断面図である。
【図９】実施例２の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【図１０】本発明の実施例３に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。
【図１１】実施例３の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【図１２】本発明の実施例４に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。
【図１３】実施例４の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【図１４】本発明の実施例５に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。
【図１５】実施例５の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係る自動車用駆動装置を、各実施例に基づき図とともに説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の実施例１に係る自動車用駆動装置における主要部のスケルトン図である。
実施例１の自動車用駆動装置は、エンジン１から駆動される入力軸１０と、該入力軸１０と同軸心上に設けられた出力軸１２を備えている。出力軸１２は図示しない差動装置などを介して自動車の車輪を駆動する。
入力軸１０と出力軸１２との間には、第１遊星歯車組２０、第２遊星歯車組３０、第３遊星歯車組４０の３つの遊星歯車組が配置してある。第１遊星歯車組２０と、第２遊星歯車組３０と、第３遊星歯車組４０は、いずれも一般的にシングルピニオン型と呼ばれるもので、それぞれが同様の構成になっている。
【００１１】
すなわち、第１遊星歯車組２０は、第１サンギヤ２２と、第１リングギヤ２４と、第１サンギヤ２２および第１リングギヤ２４に噛み合った複数の第１ピニオン２６を回転自在に軸支する第１キャリア２８と、の３つの回転要素で構成され、本発明の動力分割遊星歯車組を構成する。
また、第２遊星歯車組３０は、第２サンギヤ３２と、第２リングギヤ３４と、第２サンギヤ３２および第２リングギヤ３４に噛み合った複数の第２ピニオン３６を回転自在に軸支する第２キャリア３８と、の３つの回転要素で構成され、本発明の入力変速歯車群を構成する。
同様に第３遊星歯車組４０は、第３サンギヤ４２と、第３リングギヤ４４と、第３サンギヤ４２および第３リングギヤ４４に噛み合った複数の第３ピニオン４６を回転自在に軸支する第３キャリア４８と、の３つの回転要素で構成され、本発明の減速歯車を構成する。
【００１２】
次に、上記各回転要素と他の回転メンバーとの連結関係を説明する。
入力軸１０は、第２キャリア３８と連結している。
第２サンギヤ３２はブレーキ５０によりケース（静止部）５２に固定可能であるとともに、第１ワンウエイクラッチ５４により一方の回転方向にのみにおいて第２リングギヤ３４と連結可能である。また第２リングギヤ３４は第１リングギヤ２４と連結している。
【００１３】
なお、第１ワンウエイクラッチ５４は、第２サンギヤ３２が第１リングギヤ２４に対してエンジン１の回転方向と同じ方向に相対回転するのを係止（係合）するようになっているもので、本実施例では周知の機械式のものを用いるが、油圧多板式クラッチで締結・開放制御するものなどでもよい。
したがって、入力軸１０と連結した第２キャリア３８がエンジン１に駆動され、ブレーキ５０が解放されていて第２サンギヤ３２がエンジン１の回転方向と同じ方向回転しようとすると、第１ワンウエイクラッチ５４により第２サンギヤ３２が第１リングギヤ２４に係止され、第２遊星歯車組３０が一体になる。
【００１４】
これとは逆に、第２リングギヤ３４がエンジン１の回転方向と逆の方向に回転しようとした場合も、第２サンギヤ３２との間で第１ワンウエイクラッチ５４が係合して、第２遊星歯車組３０が一体になる。
また、第１ワンウエイクラッチ５４は上記に限らず、第２キャリア３８と第２サンギヤ３２との間、または第２キャリア３８と第２サンギヤ３２との間に設けても同様の機能を果たすことができる。
【００１５】
第１サンギヤ２２は第１Ｍ／Ｇ５６と連結している。
第１キャリア２８は出力軸１２と連結しているとともに、後述するように第３キャリア４８と連結することにより、第２Ｍ／Ｇ５８により駆動されることも、逆に第２Ｍ／Ｇ５８を駆動することも可能である。
第３サンギヤ４２はケース５２に固定されており、第３リングギヤは第２Ｍ／Ｇ５８と連結されている。
したがって、第２Ｍ／Ｇ５８の出力トルクは常に第３遊星歯車組４０によって減速されて第３キャリア４８から出力し、その逆の場合は、第３キャリア４８から入ったトルクで第３遊星歯車組４０によって増速されて第２Ｍ／Ｇ５８を駆動し発電させる。
【００１６】
第３キャリア４８と第１キャリア２８とは、第２ワンウエイクラッチ７４を介して一方の回転方向にのみにおいて連結されるとともに、スリーブ７０とドッグクラッチ２８ｃの噛み合いにより回転方向に関わらず連結可能である。
スリーブ７０とドッグクラッチ２８ｃは本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
スリーブ７０は、図示しないフォークにより軸方向に移動できるようになっている。
したがって、第２Ｍ／Ｇ５８のトルクで第３遊星歯車組４０を介して出力軸１２を減速駆動する場合、後述する前進時は第２ワンウエイクラッチ７４を介して駆動し、後進時は互いに噛み合ったスリーブ７０とドッグクラッチ２８ｃを介して駆動する。
【００１７】
ここで、スリーブ７０とドッグクラッチ２８ｃの噛み合いを解除する場合の作動を、図２乃至図４を用いて説明する。
なお、以下の説明ではエンジン１の回転方向と同じ方向の回転を「正回転」、その逆を「逆回転」と定義する。
【００１８】
一般にワンウエイクラッチと並行して機械的な噛み合い機構を設けると、機械的な噛み合いを解除するのに大きな力が必要になるとともに、噛み合いが外れる瞬間に衝撃が生じることがある。
すなわち、対象メンバー間（本実施例では第３キャリア４８−第１キャリア２８間）に作用するトルクを、一方の回転方向はでワンウエイクラッチ（本実施例では第２ワンウエイクラッチ７４）で伝え、他方の回転方向では機械的な噛み合い（本実施例ではスリーブ７０とドッグクラッチ２８ｃ）で伝えると、機械的な噛み合いで伝えた後に対象メンバー間に作用するトルクがなくなっても、ワンウエイクラッチと機械的な噛み合い部の両者間にトルクが残留することになる。
【００１９】
このため、機械的な噛み合いを解除する際に、その残留トルクに抗して外す必要があるから、上記した衝撃が生じる要因になる。
以下の説明はその解除を容易にするための構成と作用である。
図２は図１のＡ部の断面を示す拡大図であり、図３は図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面を示す拡大図である。また、図４は図２のＨ−Ｈ線に沿って切断した断面を示す図である。
【００２０】
図２において、第１キャリア２８には、第２ワンウエイクラッチ７４のスプラグ７４ａが接する外周面２８ｂと、スリーブ７０のスプライン７０ａが噛み合うドッグクラッチ２８ｃが形成されている。
スリーブ７０は、図２に示す位置から軸方向に右側へ移動することにより、スプライン７０ａ、２８ｃ同士が噛み合う。両スプライン７０ａ、２８ｃの先端７０ｂ、２８ｄは図４に示すように傾斜している。
【００２１】
第２ワンウエイクラッチ７４は、第１キャリア２８の外周面２８ｂとアウターリング７４ｂとの間に楔作用をする複数のスプラグ７４ａがあり、第３キャリア４８に対して第１キャリア２８が正回転するのは自由であるが、逆回転するのはスプラグ７４ａの楔作用で阻止する。
すなわち、第３キャリア４８が第１キャリア２８を正回転方向に駆動する場合は楔作用でトルクを伝達し、第１キャリア２８が第３キャリア４８より高速で正回転する場合は楔作用が解除されてフリーになる。
図２、図３に見るように、アウターリング７４ｂの外側に形成されたスプライン歯７４ｃが第３キャリア４８に形成されたスプライン溝４８ｃに係合している。スプライン歯７４ｃとスプライン溝４８ｃとの間にはスプリング７２が挿入されているとともに、回転方向に「Ｄ」で示す回転量の遊びがある。
【００２２】
スプリング７２は板バネである。スプリング７２は、図２に示すリング部７２ａがアウターリング７４ｂに対応したリング状になっている。リング部７２ａの半径方向最外部分からスプライン溝５２ｃとスプライン歯７４ｃの径方向の隙間に外周部分７２ｂが入り込み、図３に見るように外周部分７２ｂの一端側部分から半径方向内側方向に曲げられた舌部７２ｃが、スプライン歯７４ｃをスプライン溝５２ｃの壁面に対し回転量Ｄの遊びを確保する回転方向に押圧するように形成されている。
【００２３】
そのため、舌部７２ｃの弾性でスプライン歯７４ｃがスプライン溝５２ｃの図３中の左側（反時計回り方向）へ寄せられている。そして、第２ワンウエイクラッチ７４が第１キャリア２８を駆動する際には、舌部７２ｃをたわませて遊びＤを詰めるようになっている。
【００２４】
図４に示すスプライン７０ａ、２８ｃが噛み合った場合に、第１キャリア２８と第３キャリア４８との間に回転方向に若干の遊び（隙間）が存在するので、両者が噛み合う際や、これを解除する際に第１キャリア２８と第３キャリア４８間で僅かに回転する。この回転量を上述の回転量Ｄに相当する値として「Ｇ」と定義する。
この両者が噛み合った状態で第１キャリア２８と第３キャリア４８間にトルクが作用して、それが正回転方向であれば第２ワンウエイクラッチ７４がトルクを伝達し、逆回転方向になった場合は楔作用を解除する。
【００２５】
このため、正回転方向のトルクが作用して第２ワンウエイクラッチ７４が楔作用によってトルク伝達した後に、スリーブ７０とドッグクラッチ２８ｃの噛み合いを解除するには第１キャリア２８が正回転方向に最大、回転量Ｇだけ回転すれば、噛み合いがスムーズに外れることができる。
したがって、回転量Ｄを回転量Ｇより大きく設定しておくことにより、スリーブ７０とドッグクラッチ２８ｃの噛み合いを解除する際に、舌部７２ｃの弾性力に打ち勝つだけの力があればよく、解除に伴う衝撃も起きない。
【００２６】
次に、図１に示した自動車用駆動装置の作動を、図５に示した作動表を参考にしながら説明する。
図５の作動表において、縦方向にこれから説明する走行モードと各駆動モードを割り当て、横方向にはブレーキなどの締結要素とＭ／Ｇをそれぞれ割り当ててある。すなわち、クラッチ６０を「Ｃ」、ブレーキ５０を「Ｂ」、スリーブ７０を「Ｓ」、第１ワンウエイクラッチ５４を「ＯＷＣ１」、第２ワンウエイクラッチ７４を「ＯＷＣ２」、第１Ｍ／Ｇ５６を「Ｍ／Ｇ１」、第２Ｍ／Ｇ５８を「Ｍ／Ｇ２」とした。
【００２７】
表中の○印はクラッチ６０などの締結要素にあっては締結・係合を表し、第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８にあっては駆動を表し、△印は第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８において発電を表している。また、第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８における−印は停止可能であることを表す。
【００２８】
なお、図示は省略するが、図１に示した自動車用駆動装置は、これを作動させるため、必要に応じて油圧ポンプ、バッテリー、各種センサ、コントローラー、アクチュエーターなどを備えており、以下の作動はコントローラーの指示に基づいて行われる。
さらに、各遊星歯車組の歯数比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）を、第１遊星歯車組２０にあってはα１、第２遊星歯車組３０にあってはα２、第３遊星歯車組４０にあってはα３とする。
したがって、第２Ｍ／Ｇ５８と連結した第３リングギヤ４４と第３キャリア４８間の変速比（第３リングギヤ４４の回転速度／第３キャリアの回転速度）は（１＋α３）であり、以下、これをＩとする。
【００２９】
始めに、バッテリーに蓄えた電力のみを動力源として、電気自動車（ＥＶ）として走る、ＥＶ走行について説明する。
ＥＶ走行は、上り坂等で停止した際に車両が後退するのを防ぐ、いわゆるヒルホルダーの作用をするＨＨモードと、前進のＥ−１モード乃至Ｅ−４モードと、後進のＥ−Ｒモードの、計６種類の駆動モードがある。
【００３０】
ＨＨモードは、クラッチ６０とブレーキ５０を締結することで行う。このとき、出力軸１２が逆回転する方向については、第１ワンウエイクラッチ５４と第２ワンウエイクラッチ７４が自動的に締結して、回転を阻止する。
すなわち、ブレーキ５０と第１ワンウエイクラッチ５４の締結により第２リングギヤ３４と第１リングギヤ２４とは逆回転方向の回転を阻止される。
このブレーキ５０と第１ワンウエイクラッチ５４は、本発明の第１リングギヤ２４の逆回転を阻止する手段を構成する。
そして、これに加えてクラッチ６０と第２ワンウエイクラッチ７４の締結により出力軸１２の逆回転が阻止される。
その結果、ＨＨモードにおいて車両は後退できないことになる。したがって、上り坂等において車両が停止して、信号待ちなどで停止を維持する必要がある場合に、ＨＨモードに制御することで後退を防止することができる。
【００３１】
さらに、次のＥ−１モードは、ＨＨモードと同じ締結のまま第１Ｍ／Ｇ５６が正回転駆動することで出力軸１２は減速駆動される。このとき、第２ワンウエイクラッチ７４は自動的に締結を解除され、車両は前進することができる。
この場合の出力トルクＴｏは、第１Ｍ／Ｇ５６のトルクをＴ１とした場合、Ｔ１（１＋α１）／α１である。このとき第２Ｍ／Ｇ５８は停止していることができる。
また、クラッチ６０は締結したままであるが、動力伝達には関与しない。
前述のようにＨＨモードとＥ−１モードは、クラッチ６０とブレーキ５０の締結関係は同じであるので、違いは第１Ｍ／Ｇ５６が駆動するか、しないかだけである。したがって、第１Ｍ／Ｇ５６が駆動すれば車両は前進し、駆動をやめると後退しないヒルホルダーの機能を持つので、登坂中に発進・停止を繰り返す場合に適する。
【００３２】
次に、Ｅ−２モードは、Ｅ−１モードにおけるクラッチ６０とブレーキ５０の締結を解除して切り替える。これにより、第２Ｍ／Ｇ５８のみが第３遊星歯車組４０を介して減速駆動を行う。このとき、第３キャリア４８は第２ワンウエイクラッチ７４を介して出力軸１２を駆動し、第１ワンウエイクラッチ５４は自動的に解除される。
この場合の出力トルクＴｏは、第２Ｍ／Ｇ５８のトルクをＴ２とした場合、Ｔ２・Ｉである。このとき第１ワンウエイクラッチ５４の係合は自動的に解除されるので、第１Ｍ／Ｇ５６は停止していることができる。
【００３３】
次に、Ｅ−３モードは、ブレーキ５０を締結し第２ワンウエイクラッチ７４が自動的に係合することで切り替える。この場合、第１ワンウエイクラッチ５４も自動的に締結され、上記のＥ−１モードとＥ−２モードを合わせた駆動になる。したがって、この場合の出力トルクＴｏは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２・Ｉである。
【００３４】
次に、Ｅ−４モードは、ブレーキ５０を解除し、クラッチ６０を締結して切り替える。これにより、第２Ｍ／Ｇ５８が第３遊星歯車組４０を介して第１リングギヤ２４と連結されるので、出力軸１２は第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８とにより協調して駆動されるようになる。この場合の出力トルクＴｏは、Ｔ１＋Ｔ２・Ｉである。
【００３５】
したがって、いずれも減速駆動のＥ−１モード乃至Ｅ−３モードは、低速から中速の走行に適し、Ｅ−４モードは高速走行に適している。特にＥ−１モード乃至Ｅ−３モードは自動車の走行負荷などに応じて自由に切り替えて駆動することができる。
また、Ｅ−１モード乃至Ｅ−３モードは、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の容量を異なるものとした場合、それぞれの単独での駆動と、両方同時の駆動の計３種類の容量のＭ／Ｇで減速駆動できるので、自動車の走行負荷などに応じた最適の駆動モードの選択ができる。
【００３６】
次にＥＶ走行で後進するＥ−Ｒモードについて説明する。
Ｅ−Ｒモードは、スリーブ７０とドッグクラッチ２８ｃとを係合することで第３キャリア４８と第１キャリア２８とを連結することにより、第２Ｍ／Ｇ５８による後進駆動が可能である。
Ｅ−Ｒモードの出力軸トルクは、回転方向が異なるがＥ−２モードと同じである。
【００３７】
続いて、前進走行中においてエンジン１が停止した状態で、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８のいずれも駆動せずに惰行するか、あるいはいずれかが発電して自動車を制動する作用について説明する。この走行は作動表のＥＢ欄に記載してある。
【００３８】
ＥＢ走行はＥ−４モードと同じ締結関係であり、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方での発電を行う。この場合の出力軸１２のトルクも、発電と駆動の違いはあるが、Ｅ−４モードと同様である。Ｂ−１モードは高速走行から低速まで幅広い走行をカバーし、制動力の制御も自由度が高い。
ＥＢ走行で発電した電力は、バッテリーに蓄えて次の加速等に使うことにより、いわゆるエネルギー回生を行って自動車の電力消費を少なくする。
【００３９】
次に、エンジン１を始動してエンジン１と第１Ｍ／Ｇ５６および第２Ｍ／Ｇ５８と併用して走行するハイブリッド自動車（ＨＶ）として走る、ＨＶ走行について説明する。
ＨＶ走行は、バッテリーの充電量が少なくなった場合の一般走行や、ＥＶ走行では得られない大きな駆動力を要する加速または登坂、および高速走行等において用いる。
【００４０】
始めにエンジン１の始動について説明する。
自動車が停止中または低速走行中のエンジン１の始動は、ブレーキ５０を締結した上で、第１Ｍ／Ｇ５６に電力を供給して逆回転させる。これにより第１遊星歯車組２０の作用で第１リングギヤ２４と第２リングギヤ３４が正回転し、第２遊星歯車組３０の作用で第２キャリア３８が減速駆動され、これと連結したエンジン１が正回転する。そこで、燃料供給や点火動作などの一般的な方法でエンジン１が始動する。
このエンジン１の始動中に、第１Ｍ／Ｇ５６による駆動で第１キャリア２８に逆回転方向のトルクが作用するので、これによる自動車の後進を防ぐために第２Ｍ／Ｇ５８に正回転方向のトルクを出させて相殺する。
むろん、第２Ｍ／Ｇ５８の駆動によるＥ−２モードで前進駆動中においても、第１Ｍ／Ｇ５６による駆動でエンジン１を始動することができる。
【００４１】
また、自動車が一定速以上の速度で走行中のエンジン１の始動にあっては、第１Ｍ／Ｇ５６に発電させることで第２リングギヤ３４が正回転するので、ブレーキ５０で第２サンギヤ３２を制動することでエンジン１を減速回転させて行う。このとき、ブレーキ５０は締結（第２サンギヤ３２の固定）ではなく、制動力の付与（第２サンギヤ３２の制動回転）でよい。
【００４２】
エンジン１が始動した後は、自動車の速度等に応じてＨ−１モード（ＨＶ走行での低速モード）乃至Ｈ−２モード（同、中速モード）へ移行する。
はじめに、Ｈ−１モードは第１ワンウエイクラッチ５４と第２ワンウエイクラッチ７４の係合で駆動する。すなわち、エンジン１により入力軸１０が正回転すると、第１ワンウエイクラッチ５４の係合で第２遊星歯車組３０が入力軸１０と一体になって、第１リングギヤ２４を駆動する。
【００４３】
第１リングギヤ２４は第１遊星歯車組２０において出力軸１２と一体の第１キャリア２８を減速駆動するとともに、その反力トルクで第１Ｍ／Ｇ５６を逆回転させ発電させる。すなわち、ここでエンジン１のトルクは第１キャリア２８を機械的に減速駆動するトルクと第１Ｍ／Ｇ５６に発電させるトルクとに分割される。
【００４４】
そして、第１Ｍ／Ｇ５６が発電した電力を第２Ｍ／Ｇ５８に供給してＥ−２モードと同様に第３遊星歯車組４０を介して出力軸１２を減速駆動する。このとき、出力軸１２のトルクＴｏは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２・Ｉであり、他方エンジン１のトルクをＴｅとすると、Ｔｏ＝Ｔｅ（１＋α１）＋Ｔ２・Ｉでもある。
Ｈ−１モードにおいて車速が上昇していくと、第１サンギヤ２２とともに第１Ｍ／Ｇ５６がごく低速回転になって発電効率が悪い運転領域になるので、そうなる前にＨ−２モードへ切り替える。
【００４５】
Ｈ−２モードは、ブレーキ５０を締結することで駆動する。これにより、第１ワンウエイクラッチ５４の係合は解除され、Ｈ−１モードにおいて入力軸１０と同じ回転速度であった第１リングギヤ２４が、第２遊星歯車組３０によって増速駆動されるようになる。
したがって、出力軸１２の回転速度を切り替え前と同じとした場合、第１サンギヤ２２と第１Ｍ／Ｇ５６の回転速度が上昇し、上記の発電効率が悪い運転領域から脱する結果、動力伝達効率が向上する。
このとき、出力軸１２のトルクＴｏは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２・Ｉであり、他方エンジン１のトルクをＴｅとすると、Ｔｏ＝Ｔｅ（１＋α１）／（１＋α２）＋Ｔ２・Ｉでもある。
【００４６】
続いてＨ−３モードは、ブレーキ５０の締結を解除してクラッチ６０を締結する結果、エンジン１により入力軸１０が正回転すると、第１ワンウエイクラッチ５４の作用で、第２遊星歯車組３０が入力軸１０と一体になって第２Ｍ／Ｇ５８および第１リングギヤ２４を駆動するとともに、第２ワンウエイクラッチ７４の作用で第３キャリア４８と第１キャリア２８が連結されるので、第１遊星歯車組２０も一体になる。
すなわち、入力軸１０と出力軸１２とが前進駆動方向にのみ機械的に一体（直結）に連結され、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８とは回転し続けるが、発電も駆動もする必要はない。
【００４７】
このＨ−３モードの状態で第２Ｍ／Ｇ５８が発電して、その電力を第１Ｍ／Ｇ３６供給して駆動させるとＨ−４モードに切り替わる。
このとき、エンジン１のトルクＴｅは第２Ｍ／Ｇ５８を駆動するトルクと第１リングギヤ２４を駆動するトルクとに分割され、これにより第２Ｍ／Ｇ５８が発電し、その電力を第１Ｍ／Ｇ５６に供給して第１サンギヤ２２を駆動する。したがって、出力軸１２はエンジン１のトルクの一部で駆動される第１リングギヤ２４と第１Ｍ／Ｇ５６とに駆動される。
これにより、入力軸１０の回転速度より出力軸１２の回転速度が速くなるオーバードライブになる。
このとき、出力軸１２のトルクはＴｅ＋Ｔ１−Ｔ２・Ｉであり、Ｔ１（１＋α１）／α１でもある。
【００４８】
なお、エンジン１のトルクＴｅのうち、分割されて第１リングギヤ２４を駆動するトルクは、第１Ｍ／Ｇ５６が第１サンギヤ２２を駆動するトルクの反力として第１リングギヤ２４に作用するトルク、Ｔ１／α１である。
Ｈ−４モードにおいて車速が上昇すると、第１Ｍ／Ｇ５６の回転速度が上がって、第１Ｍ／Ｇ５６の駆動効率が悪い運転領域になるので、そうなる前にＨ−５モードへ切り替える。
【００４９】
Ｈ−５モードは、クラッチ６０とともにブレーキ５０を締結して駆動する。
その結果、入力軸１０の回転は第２遊星歯車組３０において増速され、第２Ｍ／Ｇ５８と第１リングギヤ２４とを入力軸１０の（１＋α２）倍の回転速度で駆動する。
そして、Ｈ−３モードと同様に第２ワンウエイクラッチ７４の作用で第３キャリア４８と第１キャリア２８が連結されるので、第１遊星歯車組２０が一体になり、出力軸１２も入力軸１０の（１＋α２）倍の回転速度で回転する前進駆動方向にのみの機械的なオーバードライブになり、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８とは回転し続けるが、発電も駆動もする必要はない。
出力軸１２のトルクはＴｅ／（１＋α２）である。
【００５０】
このＨ−５モードの状態で第２Ｍ／Ｇ５８が発電して、その電力を第１Ｍ／Ｇ３６供給して駆動させるとＨ−６モードに切り替わる。
Ｈ−６モードは、出力軸１２の回転速度を切り替え前のＨ−４モードと同じとした場合、第２サンギヤ３２と第２Ｍ／Ｇ５８の回転速度が低下し、上記の発電効率が悪い運転域から脱する結果、Ｈ−４モードに比べて動力伝達効率が向上する。
これにより、Ｈ−４モードと同様に、第２Ｍ／Ｇ５８が発電し、その電力を第１Ｍ／Ｇ５６に供給して第１サンギヤ２２を駆動する。したがって、出力軸１２はエンジン１のトルクの一部で駆動される第１リングギヤ２４と第１Ｍ／Ｇ５６とに駆動される。
このとき、出力軸１２のトルクＴｏはＴｅ／（１＋α２）＋Ｔ１−Ｔ２（１＋α３）であり、Ｔ１（１＋α１）／α１でもある。
Ｈ−６モードの回転速度比はＨ−５モードの１／（１＋α１）より高変速比になる。
【００５１】
以上のＨ−１モード乃至Ｈ−６モードは、機械的な駆動であるＨ−３モードとＨ−５モードを除いて、本発明の動力分割遊星歯車組である第１遊星歯車組２０において、エンジン１のトルクの一部を機械的に、残りを電気的に出力軸１２に伝えて駆動するので、常に機械的な動力伝達比率が高く、したがって動力伝達効率が高い。
それに加えて、上記したように発電効率や駆動効率の悪い運転領域を回避した駆動ができるのが特徴である。
【００５２】
次にＨＶ走行の後進であるＨ−Ｒモードについて説明する。
エンジン１を回転させての後進は、スリーブ７０とドッグクラッチ２８ｃとを噛み合わせた上で、ブレーキ５０により第２サンギヤ３２をケース５２に固定して駆動する。
これは、後述するようにＨ−２モードと同様の連結にした駆動である。その場合、第２Ｍ／Ｇ５８の回転方向が逆になるだけで、作動は実質的にＨ−２モードの場合と同様である。
【００５３】
つまり、例えば前進のＨ−１モードと同じ連結関係にして第２Ｍ／Ｇ５８の回転方向を逆にした場合の出力軸１２のトルクは、Ｔｅ（１＋α１）−Ｔ２・Ｉであるのに対して、図５のＨ−Ｒモードに書いたようにＨ−２モードと同じ締結にした場合の出力軸１２のトルクは、Ｔｅ（１＋α１）／（１＋α２）−Ｔ２・Ｉとなるので、後進方向の駆動力は後者の方が大きい。
【００５４】
すなわち、エンジン１のトルクのうち機械的に伝達するトルクは常に前進方向のトルクであるので、これを少なくした方が後進駆動トルクを大きく確保できる。
したがって、バッテリーの残量が少ない場合などの後進には、Ｈ−２モードと同様の締結のＨ−Ｒモードが適している。
【００５５】
なお、上記のＨＶ走行は第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８のいずれか一方が発電した電力を他方に供給して駆動する前提で説明したが、これに限ることなく発電した電力の一部をバッテリーの充電にあててもいいし、発電した電力にバッテリーから追加して供給して駆動することもできる。
【００５６】
以上説明したように、本実施例１の自動車用駆動装置は、登坂中に停止した際に車両が後退するのを防ぐ、いわゆるヒルホルダーの作用をするＨＨモードを有するのが特徴である。また、前進の減速駆動を行うＥ−１モードとＨＨモードとは同じ摩擦要素の締結であるので、上り坂における発進・停止の繰り返しにおいて、ヒルホルダーの有用性が高い。
そして、本実施例１の自動車用駆動装置は、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることも特徴である。その結果、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の合計容量が自動車の必要とするモーター容量を満足すればいいので、１個のＭ／Ｇでしか駆動できなかった従来例に比べてＭ／Ｇのトータル容量を減らすことができる。これにより、一般的にコントローラーに含まれるインバーターも含めてコスト・重量・大きさの面でメリットを出すことが可能となる。
【００５７】
そして、ＥＶ走行では必要に応じて第２Ｍ／Ｇ５８と第１Ｍ／Ｇ５６の両者での駆動が可能であるとともに、第１Ｍ／Ｇ５６のみでの駆動と第２Ｍ／Ｇ５８のみでの駆動を選択できるので、自動車の走行負荷に応じて最適な制御を行うことができる。
特に、低負荷走行のＥ−１モードとＥ−２モードは、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の一方が駆動して他方は停止していることができるので、無駄な連れ回りを回避して、電力消費を少なくする効果もある。
【００５８】
また、上記したように、ＥＢ走行ではクラッチ６０を締結して第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８とで発電しながら制動を行うが、クラッチ６０の締結を解除すると第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を停止させておくことも可能である。
【００５９】
したがって、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方をフルに活用できることを生かして、たとえば市街地走行などの短距離は主に電気自動車として走行して、バッテリーの電力が少なくなった場合にエンジン１の動力で走行する、いわゆるプラグインハイブリッド自動車と呼ばれる車両等の駆動装置として用いるのに適する。
【実施例２】
【００６０】
次に、本発明の実施例２の自動車用駆動装置につき説明する。
図６は、本発明の実施例２に係る自動車用駆動装置の主要部のスケルトン図である。
ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については同じ符号を付し、それらの説明を省略する。
【００６１】
実施例２における実施例１との違いは、本発明の減速歯車である第３遊星歯車組４０の連結関係が異なることである。すなわち、第２Ｍ／Ｇ５８は第３サンギヤ４２と連結するとともにクラッチ６０により第２リングギヤ３４および第１リングギヤ２４と連結可能になっており、第３キャリア４８は常に出力軸１２と連結し、第３リングギヤ４４は第２ワンウエイクラッチ７４により一方の回転方向でケース５２に係止可能であるとともに、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に本発明の機械的連結・解除手段を有して回転方向を問わずにケース５２に固定可能になっている。
ブレーキ５０の配置が実施例１と異なるが機能面での相違はない。
その他の連結関係は実施例１と同様である。
実施例１と同様に、ブレーキ５０と第１ワンウエイクラッチ５４は、本発明の第１リングギヤ２４の逆回転を阻止する手段を構成する。
【００６２】
次に、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に設けた機械的連結・解除手段について、図７、図８に基づいて説明する。
図７は図６のＣ部の断面を示す拡大図であり、図８は図７のＪ−Ｊ線に沿って切断した断面を示す拡大図である。また、図７のＫ−Ｋ線に沿って切断した断面については、実施例１の図３で説明したのと同様であるので図示を省略する。
【００６３】
図７において、第３リングギヤ４４の外周には第１固定装置５２ａの第１固定腕５２ｂが係合するドッグ歯溝４４ａと第２ワンウエイクラッチ７４のスプラグ７４ａが接する外周面４４ｂ、が形成されている。なお、図７は、図８のように第１固定腕５２ｂの歯５２ｅがドッグ歯溝４４ａに係合している状態を示す。
図８において、第３リングギヤ４４の外周に形成されたドッグ歯溝４４ａに、第１固定腕５２ｂの内側に形成された歯５２ｅが噛み合っている。固定装置５２ａでは、第１固定腕５２ｂがケース５２にピン５２ｄによって係止されており、ピン５２ｄを中心に揺動可能である。したがって、図８の状態から固定装置５２ａの第１固定腕５２ｂが時計回り方向に揺動するとドッグ歯溝４４ａとの噛み合いが外れる。
【００６４】
図７におけるＫ−Ｋ線に沿った断面は上述のように実施例１で説明したのと同様であり、スプリング７２と回転方向に「Ｄ」で示す回転量の遊びがあるのも同様である。したがって、第２ワンウエイクラッチ７４の係止と固定装置５２ａの係合が並列に設けてあっても、固定装置５２ａの解除はスムーズに行うことができるのも同様であるので詳細の説明を省略する。
【００６５】
続いて実施例２の作動を説明する。
実施例２の作動は、図１０に示す作動表に基づいて説明する。図１０の締結要素は、固定装置５２ａを「Ｌ」としている以外は実施例１における図５と同様であり、実施例１におけるスリーブ７０が固定装置５２ａに置き換わっていると考えればよい。
したがって、ＨＨモードを含む基本的な作動および機能は実施例１と同様である。ただし、第３遊星歯車組４０の連結関係が異なる関係で変速比や出力軸１２のトルクが異なる。
【００６６】
すなわち、Ｅ−２モードのトルクＴｏは、Ｔ２（１＋α３）／α３であり、Ｅ−３モードのトルクＴｏは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２（１＋α３）／α３である。
Ｅ−ＲモードのトルクＴｏはＥ−２モードと回転方向が異なるだけで同じである。
【００６７】
Ｈ−１モードのトルクＴｏは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２（１＋α３）／α３であり、他方エンジン１のトルクをＴｅとすると、Ｔｏ＝Ｔｅ（１＋α１）＋Ｔ２（１＋α３）／α３でもある。
Ｈ−２モードのトルクＴｏは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２（１＋α３）／α３であり、他方エンジン１のトルクをＴｅとすると、Ｔｏ＝Ｔｅ（１＋α１）／（１＋α２）＋Ｔ２（１＋α３）／α３でもある。
【００６８】
Ｈ−３モードは、前進駆動方向にのみ機械的な連結になり、変速比（入力軸１０の回転速度／出力軸１２の回転速度）は（１＋α３）／α３である。
Ｈ−４モードは、第２Ｍ／Ｇ５８が第２遊星歯車組３０により入力軸１０の回転速度の（１＋α２）倍に増速駆動され、出力軸１２のトルクＴｏはＴｅ＋Ｔ１−Ｔ２であり、Ｔ１（１＋α１）／α１でもある。
Ｈ−５モードは、前進駆動方向にのみ機械的な連結になり、変速比は（１＋α３）／α３（１＋α２）である。
Ｈ−６モードは、出力軸１２のトルクＴｏはＴｅ／（１＋α２）＋Ｔ１−Ｔ２であり、Ｔ１（１＋α１）／α１でもある。
Ｈ−Ｒモードは回転方向が異なるだけでＨ−２モードと同様であり、Ｔｏ＝Ｔｅ（１＋α１）／（１＋α２）−Ｔ２（１＋α３）／α３である。
【００６９】
実施例２の自動車用駆動装置も実施例１と同様に、登坂中に停止した際に車両が後退するのを防ぐ、いわゆるヒルホルダーの作用をするＨＨモードを有するのが特徴である。また、前進の減速駆動を行うＥ−１モードとＨＨモードとは同じ摩擦要素の締結であるので、上り坂における発進・停止の繰り返しにおいて、ヒルホルダーの有用性が高い。
そして、実施例１と同様に、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることも特徴である。その結果、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の合計容量が自動車の必要とするモーター容量を満足すればいいので、１個のＭ／Ｇでしか駆動できなかった従来例に比べてＭ／Ｇのトータル容量を減らすことができる。
【００７０】
そして、ＥＶ走行では必要に応じて第２Ｍ／Ｇ５８と第１Ｍ／Ｇ５６の両者での駆動が可能であるとともに、第１Ｍ／Ｇ５６のみでの駆動と第２Ｍ／Ｇ５８のみでの駆動を選択できるので、自動車の走行負荷に応じて最適な制御を行うことができるのも実施例１と同様である。
【００７１】
したがって、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方をフルに活用できることを生かして、たとえば市街地走行などの短距離は主に電気自動車として走行して、バッテリーの電力が少なくなった場合にエンジン１の動力で走行する、いわゆるプラグインハイブリッド自動車と呼ばれる車両等の駆動装置として用いるのに適する。
【実施例３】
【００７２】
次に、本発明の実施例３の自動車用駆動装置につき説明する。
図１０は、本発明の実施例３に係る自動車用駆動装置の主要部のスケルトン図である。ここでは、実施例１、実施例２と異なる部分を中心に説明し、それらと実質的に同じ部分については同じ符号を付し、それらの説明を省略する。
【００７３】
実施例３における実施例１との違いは、第２遊星歯車組３０がないことと、第３遊星歯車組４０の連結関係は実施例２と同様になっていることである。
また、入力軸１０は第１ワンウエイクラッチ５４を介して第１リングギヤ２４と一方の回転方向において連結可能であるとともに、第２クラッチ６８を介しては回転方向に関係なく第１リングギヤ２４と連結可能である。つまり、エンジン１の回転方向において入力軸１０は第１ワンウエイクラッチ５４を介して第１リングギヤ２４と連結される。
そして、第１クラッチ６０は第１リングギヤ２４と第２Ｍ／Ｇ５８とを連結可能である。
【００７４】
さらに、入力軸１０をケース５２に固定する第２固定装置５２ｆが設けてある。すなわち、入力軸１０にはドッグ歯１０ａが設けてあり、第２固定腕５２ｇを噛み合わせることで固定可能である。
固定装置５２ｆは、第３リングギヤ４４を固定する第１固定装置５２ａと同様のものでよく、ドッグ歯１０ａは入力軸１０に限らず、エンジン１が一般的に備えるフライホイールの外周に形成してもよい。
したがって、第２固定装置５２ｆの締結と第１ワンウエイクラッチ５４の係合で、第１リングギヤ２４の逆回転を阻止することができる。
第２固定装置５２ｆと第１ワンウエイクラッチ５４は、本発明の第１リングギヤ２４の逆回転を阻止する手段を構成する。
その他の連結関係は実施例１と同様である。
【００７５】
続いて実施例３の作動を、図１１に示した作動表を参考にしながら説明する。
ここでも、実施例１、実施例２と実質的に同じ部分については説明を省略する。
図１１の締結要素は、第１クラッチ６０を「Ｃ１」、第２クラッチ６８を「Ｃ２」、第１固定装置５２ａを「Ｌ１」、第２固定装置５２ｆを「Ｌ２」とした以外は実施例２の図９と同様である。
また、表中「◎」印は、第１Ｍ／Ｇ５６に若干の電力を供給して停止を維持することを表す。
【００７６】
はじめに、ＥＶ走行におけるＨＨモードは、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８を締結することと、第２固定装置５２ｆにより入力軸１０を固定することで行う。これにより第３サンギヤ４２がケース５２に固定されるので、出力軸１２が逆回転する方向については、第２ワンウエイクラッチ７４が自動的に締結して回転を阻止する。
【００７７】
次のＥ−１モードは、ＨＨモードと同じ締結のままで第１リングギヤ２４がケース５２に固定されているので、第１Ｍ／Ｇ５６が正回転駆動することで出力軸１２は減速駆動される。このとき、第２ワンウエイクラッチ７４は自動的に締結を解除され、車両は前進することができる。
この場合の出力トルクＴｏは、実施例１と同様であり、第２Ｍ／Ｇ５８は停止していることができるのも実施例１と同様である。
また、第１クラッチ６０は締結したままであるが、動力伝達には関与しない。
したがって、実施例１と同様に、第１Ｍ／Ｇ５６が駆動すれば車両は前進し、駆動をやめると後退しないヒルホルダーの機能を持つので、登坂中に発進・停止を繰り返す場合に適する。
【００７８】
Ｅ−２モード、Ｅ−３モードは、実施例２におけるＥ−２モード、Ｅ−４モードと同様であるので、説明を省略する。
図１１には記してないが、第２固定装置５２ｆを係合した状態で、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８が、ともに減速駆動する実施例１および実施例２におけるＥ−３モードと同様の駆動も可能である。
Ｅ−Ｒモードは、第２クラッチ６８の締結と第１固定装置５２ａ、第２固定装置５２ｆの係合による第１リングギヤ２４、第３リングギヤ４４のケース５２への固定で、第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８の両者による減速駆動が可能である。
そのとき、出力軸１２のトルクＴｏはＴ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２（１＋α３）／α３である。
図１１には記してないが、第１固定装置５２ａの係合のみでも第２Ｍ／Ｇ５８の駆動で後進は可能である。その場合は出力軸１２のトルクＴｏはＴ２（１＋α３）／α３である。
ＥＢ走行は実施例１と同様である。
【００７９】
次にＨＶ走行について説明する。ＨＶ走行における各駆動モードは、常に第１ワンウエイクラッチ５４が自動的に係合し、入力軸１０が第１リングギヤ２４を駆動する。
エンジン１の始動は、自動車が停止中または低速走行中にあっては、第２クラッチ６８の締結と第１Ｍ／Ｇ５６の逆転駆動で実施例１と同様に始動することができる。
また、一定速度以上の走行中にあっては、第２クラッチ６８の締結と第１Ｍ／Ｇ５６の発電によりエンジン１が正回転するので、始動することができる。
【００８０】
次にＨ−１モードは、第２ワンウエイクラッチ７４の係合で第３リングギヤ４４がケース５２に固定されることで実施例２のＨ−１モードと同様の駆動が行われる。
続いてＨ−２モードは、第１クラッチ６０を締結することと、第２ワンウエイクラッチ７４の係合で、入力軸１０は第３サンギヤ４２と連結されて、第３遊星歯車組４０による機械的な減速駆動が行われる。このとき、変速比は（１＋α３）／α３である。
【００８１】
またＨ−３モードは、第１Ｍ／Ｇ５６に若干の電力を与えて固定（回転速度：０）することで、第１遊星歯車組２０による機械的な減速駆動が行われる。このとき、変速比は１＋α１である。このとき、第１クラッチ６０を締結したままだと第２Ｍ／Ｇ５８は回転しているが、第１クラッチ６０を解放すると第２Ｍ／Ｇ５８は停止していることができる。
続いてＨ−４モードは、Ｈ−２モードと同じく第１クラッチ６０の締結により、実施例２におけるＨ−４モードと同様の駆動が行われる。
また、Ｈ−Ｒモードは、第１固定装置５２ａの係合により、回転方向は逆になるがＨ−１モードと同様の駆動が行われる。
【００８２】
実施例３の自動車用駆動装置も実施例１、実施例２と同様に、登坂中に停止した際に車両が後退するのを防ぐ、いわゆるヒルホルダーの作用をするＨＨモードを有するのが特徴である。また、前進の減速駆動を行うＥ−１モードとＨＨモードとは同じ締結であるので、上り坂における発進・停止の繰り返しにおいて、ヒルホルダーの有用性が高い。
そして、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることも特徴である。その結果、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の合計容量が自動車の必要とするモーター容量を満足すればいいので、１個のＭ／Ｇでしか駆動できなかった従来例に比べてＭ／Ｇのトータル容量を減らすことができる。
【００８３】
そして、ＥＶ走行では必要に応じて第２Ｍ／Ｇ５８と第１Ｍ／Ｇ５６の両者での駆動が可能であるとともに、第１Ｍ／Ｇ５６のみでの駆動と第２Ｍ／Ｇ５８のみでの駆動を選択できるので、自動車の走行負荷に応じて最適な制御を行うことができるのも実施例１と同様である。
【００８４】
したがって、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方をフルに活用できることを生かして、たとえば市街地走行などの短距離は主に電気自動車として走行して、バッテリーの電力が少なくなった場合にエンジン１の動力で走行する、いわゆるプラグインハイブリッド自動車と呼ばれる車両等の駆動装置として用いるのに適する。
【実施例４】
【００８５】
次に、本発明の実施例４の自動車用駆動装置につき説明する。
図１２は、本発明の実施例４に係る自動車用駆動装置の主要部のスケルトン図である。ここでは、実施例３と異なる部分を中心に説明し、それらと実質的に同じ部分については同じ符号を付し、それらの説明を省略する。
【００８６】
実施例４における実施例３との違いは、実施例３における第２クラッチ６８がないことと、第２固定装置５２ｆは、その係合により第１リングギヤ２４をケース５２に固定可能になっていることである。
したがって、第２固定装置５２ｆの締結と第１ワンウエイクラッチ５４の係合とで第１リングギヤ２４の逆回転を阻止することができる。
第２固定装置５２ｆと第１ワンウエイクラッチ５４は、本発明の第１リングギヤ２４の逆回転を阻止する手段を構成する。
その他の構成は実施例３と同様である。
【００８７】
続いて実施例４の作動を、図１３に示した作動表を参考にしながら説明する。
ここでも、実施例３と実質的に同じ部分については説明を省略する。
図１３の締結要素は、クラッチ６０を「Ｃ」とした以外は実施例３の図１１と同様である。
【００８８】
はじめに、ＥＶ走行におけるＨＨモードは、クラッチ６０を締結することと、第２固定装置５２ｆにより入力軸１０を固定することで行う。これにより第３サンギヤ４２がケース５２に固定されるので、実施例３と同様に出力軸１２の逆回転を阻止することができる。
また、Ｅ−１モードもＨＨモードと同じ摩擦要素の締結関係で第１Ｍ／Ｇ５６による駆動ができるし、第１Ｍ／Ｇ５６が駆動すれば車両は前進し、駆動をやめると後退しないヒルホルダーの機能を持つのも実施例３と同様である。
【００８９】
Ｅ−２モード、Ｅ−３モード、Ｅ−Ｒモード、ＥＢモードも、クラッチの数は異なるが動力伝達は実施例３と同様である。
続いてＨＶ走行について説明する。実施例３との違いは駆動装置側からエンジン１を回転させる機能を有しないことである。したがって、エンジン１は独自に図示しない始動装置を備える。
エンジン１の始動を除けば、ＨＶ走行の各走行モードにおける動力伝達は実施例３と同様であるので、説明を省略する。
【００９０】
実施例４の自動車用駆動装置も、実施例１などと同様に、登坂中に停止した際に車両が後退するのを防ぐ、いわゆるヒルホルダーの作用をするＨＨモードを有するのが特徴である。また、前進の減速駆動を行うＥ−１モードとＨＨモードとは同じ摩擦要素の締結であるので、上り坂における発進・停止の繰り返しにおいて、ヒルホルダーの有用性が高い。
また、エンジン１に固有の始動装置を必要とするものの、クラッチが１個で済むのが特徴であり、製造コスト、重量、スペースの面でメリットがある。
そして、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることも特徴である。その結果、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の合計容量が自動車の必要とするモーター容量を満足すればいいので、１個のＭ／Ｇでしか駆動できなかった従来例に比べてＭ／Ｇのトータル容量を減らすことができる。
【００９１】
そして、ＥＶ走行では必要に応じて第２Ｍ／Ｇ５８と第１Ｍ／Ｇ５６の両者での駆動が可能であるとともに、第１Ｍ／Ｇ５６のみでの駆動と第２Ｍ／Ｇ５８のみでの駆動を選択できるので、自動車の走行負荷に応じて最適な制御を行うことができるのも実施例１と同様である。
【００９２】
第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方をフルに活用できることを生かして、たとえば市街地走行などの短距離は主に電気自動車として走行して、バッテリーの電力が少なくなった場合にエンジン１の動力で走行する、いわゆるプラグインハイブリッド自動車と呼ばれる車両等の駆動装置として用いるのに適する。
【実施例５】
【００９３】
次に、本発明の実施例５の自動車用駆動装置につき説明する。
図１４は、本発明の実施例５に係る自動車用駆動装置の主要部のスケルトン図である。ここでは、実施例１および実施例４と異なる部分を中心に説明し、それらと実質的に同じ部分については同じ符号を付し、それらの説明を省略する。
【００９４】
実施例５における実施例４との違いは、第１に出力軸１２が入力軸１０と平行に設けられ、出力歯車１２ｂが図示しない差動装置を介して自動車を駆動することである。
また、第２に実施例４における第３遊星歯車組４０に代わって減速歯車対５８ａ、５８ｂが設けてあり、減速とともに入力軸１０側にある第２Ｍ／Ｇ５８と出力軸１２側との動力伝達を行う。これに関連して第２ワンウエイクラッチ７４は減速歯車対５８ｂと出力軸１２との間に設けられ、これと並列に実施例１で説明したのと同様の機械的結・解除手段を構成するスリーブ７０がある。
そして、第１キャリア２８と出力軸１２とを連結する伝達歯車対２８ａ、２８ｂが設けられている。
なお、第２固定装置５２ｃは入力軸１０を固定可能になっている。
したがって、第２固定装置５２ｃによる入力軸１０の固定と第１ワンウエイクラッチ５４の係合で、第１リングギヤ２４の逆回転を阻止することができる。
第２固定装置５２ｃと第１ワンウエイクラッチ５４は、本発明の第１リングギヤ２４の逆回転を阻止する手段を構成する。
その他の連結関係は実施例４と同様である。
【００９５】
続いて実施例５の作動を、図１５に示した作動表を参考にしながら説明する。
図１５の締結要素は、実施例４における第１固定装置５２ａがスリーブ７０に置き換わって「Ｓ」としてある以外は図１３と同様である。
【００９６】
はじめに、ＥＶ走行におけるＨＨモードは、クラッチ６０を締結することと、第２固定装置５２ｆにより入力軸１０を固定することで行う。これにより減速歯車対５８ａ、５８ｂが第１ワンウエイクラッチ５４を介してケース５２に固定されるので、実施例４と同様に出力軸１２の逆回転を阻止することができる。
また、Ｅ−１モードもＨＨモードと同じ摩擦要素の締結関係で第１Ｍ／Ｇ５６による駆動ができるし、第１Ｍ／Ｇ５６が駆動すれば車両は前進し、駆動をやめると後退しないヒルホルダーの機能を持つのも実施例４と同様である。
【００９７】
Ｅ−２モード、Ｅ−３モード、Ｅ−Ｒモード、ＥＢモードは、減速歯車対５８ａ、５８ｂと伝達歯車対２８ａ、２８ｂの存在が異なるが、動力伝達は基本的に実施例４と同様である。
続いてＨＶ走行も、減速歯車対５８ａ、５８ｂと伝達歯車対２８ａ、２８ｂが介在する分、変速比や出力軸１２のトルクが異なるが、動力伝達は基本的に実施例４と同様であるので、説明を省略する。
【００９８】
実施例５の自動車用駆動装置も実施例１などと同様に、登坂中に停止した際に車両が後退するのを防ぐ、いわゆるヒルホルダーの作用をするＨＨモードを有するのが特徴である。また、前進の減速駆動を行うＥ−１モードとＨＨモードとは同じ締結であるので、上り坂における発進・停止の繰り返しにおいて、ヒルホルダーの有用性が高い。
また、実施例４と同様に、エンジン１に固有の始動装置を必要とするものの、クラッチが１個で済むのが特徴であり、製造コスト、重量、スペースの面でメリットがある。
そして、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることも特徴である。その結果、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の合計容量が自動車の必要とするモーター容量を満足すればいいので、１個のＭ／Ｇでしか駆動できなかった従来例に比べてＭ／Ｇのトータル容量を減らすことができる。
【００９９】
そして、ＥＶ走行では必要に応じて第２Ｍ／Ｇ５８と第１Ｍ／Ｇ５６の両者での駆動が可能であるとともに、第１Ｍ／Ｇ５６のみでの駆動と第２Ｍ／Ｇ５８のみでの駆動を選択できるので、自動車の走行負荷に応じて最適な制御を行うことができるのも実施例１と同様である。
【０１００】
第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方をフルに活用できることを生かして、たとえば市街地走行などの短距離は主に電気自動車として走行して、バッテリーの電力が少なくなった場合にエンジン１の動力で走行する、いわゆるプラグインハイブリッド自動車と呼ばれる車両等の駆動装置として用いるのに適する。
【０１０１】
以上説明したように、本発明の自動車用駆動装置にあっては、いずれも登坂中に停止した際に車両が後退するのを防ぐ、いわゆるヒルホルダーの作用をするＨＨモードを有するのが特徴である。
また、ＥＶ走行における前進のＥ−１モードとＨＨモードとは同じ摩擦要素の締結であるので、上り坂における発進・停止を繰り返しても自動的にヒルホルダーの機能が維持される。
そして、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を駆動に活用できることも特徴である。その結果、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の合計容量が自動車の必要とするモーター容量を満足すればいいので、インバーターも含めてコスト・重量・大きさの面でメリットを出すことが可能となる。
【０１０２】
そして、走行負荷に応じた最適な駆動モードを選択して走行することで、電力や燃料の消費を抑えることができる。
したがって、これらの特性を生かして、たとえば市街地走行などの短距離は主に電気自動車として走行して、バッテリーの電力が少なくなった場合にエンジンの動力で走行する、いわゆるプラグインハイブリッド自動車と呼ばれる車両等の駆動装置として用いるのに適する。
【０１０３】
本発明の自動車用駆動装置は、当業者の一般的な知識に基づいて、自動車の走行条件に応じて最適な駆動モードを選択し、Ｍ／Ｇの最も効率の高いゾーンでの駆動を行うことや、ＧＰＳ（全地球測位システム）、カーナビゲーションシステムなどの情報を基に、長い坂道の走行時や高速道路の入り口において、さらには気温が低くて自動車の暖房熱源が足りない場合などに、自動的にＨＶ走行に切り替えるなどの制御面での工夫と合わせた態様で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明の自動車用駆動装置は、特に走行コストを重視し、環境負荷の低減を要求される小型乗用車などに適用することができるが、それらに限らず内燃機関および電気モーター・ジェネレーターを利用したさまざまな車両に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１      エンジン
１０    入力軸
１２    出力軸
２０    第１遊星歯車組（動力分割遊星歯車組）
２２    第１サンギヤ
２４    第１リングギヤ
２６    第１ピニオン
２８    第１キャリア
３０    第２遊星歯車組（入力変速歯車群）
３２    第２サンギヤ
３４    第２リングギヤ
３６    第２ピニオン
３８    第２キャリア
４０    第３遊星歯車組（減速歯車）
４２    第３サンギヤ
４４    第３リングギヤ
４６    第３ピニオン
４８    第３キャリア
５０    ブレーキ、（第１締結要素、固定手段）
５２    ケース（静止部）
５２ａ  第１固定装置（固定手段、機械的連結・解除手段）
５４    第１ワンウエイクラッチ（第２締結要素、固定手段）
５６    第１Ｍ／Ｇ
５８    第２Ｍ／Ｇ
６０    クラッチ（第１締結要素、固定手段）
６８    第２クラッチ
７０    スリーブ（機械的連結・解除手段）
７２    スプリング
７４    第２ワンウエイクラッチ
【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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