(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１サンギヤと第１リングギヤとこれらに噛み合う第１ピニヨンを支持する第１キャリアとを有する第１遊星歯車、第２サンギヤと第２リングギヤとこれらに噛み合う第２ピニヨンを支持する第２キャリアとを有する第２遊星歯車を介して、エンジンより入力軸に入力される駆動力を出力軸へ伝達可能で、前記第１および第２遊星歯車が、これらの回転メンバーのうち減速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＡと、前記回転メンバーのうち増速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＢとを備えるとともに、前記出力軸および前記メンバーＢと選択的に連結可能な第１モーターと、前記メンバーＡと連結した第２モーターを有し、前記第１遊星歯車および第２遊星歯車を、Ａ軸および該Ａ軸と平行なＢ軸にそれぞれ別個に配置したことを特徴とする自動車用駆動装置。
【請求項２】
前記Ａ軸心上に前記第１遊星歯車を、前記Ｂ上軸心上に前記第２遊星歯車を配置して、前記第１キャリアを前記入力軸に連結し、前記第１リングギヤと前記第２キャリアとを第１歯車対を介して連結するとともに前記出力軸とも連結する一方、前記第１サンギヤを第２歯車対を介して前記第２サンギヤに連結し、前記第２リングギヤを前記メンバーＡ、前記第１サンギヤを前記メンバーＢ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Ａ軸心上に前記第１遊星歯車を、前記Ｂ軸心上に前記第２遊星歯車を配置して、前記第１リングギヤを第１歯車対を介して前記第２キャリアに連結するとともに前記出力軸にも連結し、前記第１キャリアを第２歯車対を介して前記第２リングギヤに連結するとともに前記入力軸にも連結し、前記第２サンギヤを前記メンバーＡ、前記第１サンギヤを前記メンバーＢ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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン（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駆動力を、２組の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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンより入力される駆動力を、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としては、社団法人自動車技術会発行の『自動車技術』１９９８年１月号１７頁の図５に記載のようなものが知られている。
【０００３】
しかし、上記の従来例にあっては、エンジンで駆動して走行する際にその動力の一部で発電し、その電力によってモーターで車軸を補助駆動する構成であり、電気的に動力伝達する比率が高いため、発電してモーターで出力させる過程でのロスが大きい。
【０００４】
すなわち動力を電気に変えて伝達するルートの動力伝達効率は、一般に歯車などの機械的伝達に比べて劣る。このため、エンジンに高い負荷がかかる駆動状態で走行するような場合に、電気ルートでの動力伝達比率が高まって燃費を悪化させる要因になり、ハイブリッド自動車の良さを一部損なうという問題がある。また、エンジンの出力が車軸へ機械的に伝達されるトルクが小さいため、加速力や登坂能力が低いという問題がある。
【０００５】
そこで本発明者は、自動車が市街地を走行する際の定常走行や、走行負荷が大きい加速や登坂などの運転状態において、電気ルートの動力伝達比率を減らしてエンジンの動力を機械的に効率よく車軸に伝えるようにして、一層の燃費向上を図るとともに、機械的に伝達するトルクを増大することにより、大きな駆動力を得て加速力や登坂能力を向上させることを目的として、特願平１０−１６９１１５号および特願平１０−１８３２２２号にて出願している。
【０００６】
これら２件の発明による駆動装置は、従来例と同様にエンジンの動力を、遊星歯車を介して出力軸に伝達する過程で発電可能な複数のモーターを用いて無段階な変速を行うとともに、高い動力伝達効率および大きな駆動力を得ている。すなわち、特願平１０−１６９１１５号出願の発明においては、出力軸と連結した第１モーターを設け、遊星歯車は、この回転メンバーのうち減速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＡと、増速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＢとを備え、メンバーＡおよびメンバーＢと第２モーターを２個のクラッチによりそれぞれ別個にまたは同時に連結可能に構成するとともに、第３モーターとメンバーＡとを連結した。
【０００７】
また、特願平１０−１８３２２２号出願の発明においては、基本構成は特願平１０−１６９１１５号出願と同様であるが、第１モーターは２個のクラッチを介して出力軸およびメンバーＢとそれぞれ別個にまたは同時に連結可能に構成するとともに、第２モーターをメンバーＡと連結した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の本発明者が出願した駆動装置にあっては、いずれも遊星歯車が回転メンバーのうち減速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＡと、増速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＢとを備え、複数の発電可能なモーターを駆使することにより、高い動力伝達効率と、特に低速域において駆動力を大きくすることができる特徴を持っている。しかし、特に大型商用車などに用いる際に出力軸と連結可能な第１モーターが大きなトルクを必要とし、また２組の遊星歯車を直列に配置したため駆動装置が軸方向に長くなってしまうなど、改善の余地があった。
【０００９】
そこで本発明は、駆動装置の軸方向長さを短くして車両への搭載性を高めるとともに、低速トルクが比較的小さな汎用性の高い一般的な形状のモーターを用いて成り立たせることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明の自動車用駆動装置にあっては、第１サンギヤと第１リングギヤとこれらに噛み合う第１ピニヨンを支持する第１キャリアとを有する第１遊星歯車、第２サンギヤと第２リングギヤとこれらに噛み合う第２ピニヨンを支持する第２キャリアとを有する第２遊星歯車を介して、エンジンより入力軸に入力される駆動力を出力軸へ伝達可能で、第１および第２遊星歯車が、これらの回転メンバーのうち減速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＡと、回転メンバーのうち増速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＢとを備えるとともに、出力軸およびメンバーＢと選択的に連結可能な第１モーターと、メンバーＡと連結した第２モーターを有し、第１遊星歯車および第２遊星歯車を、Ａ軸および該Ａ軸と平行なＢ軸にそれぞれ別個に配置したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の本発明の自動車用駆動装置にあっては、Ａ軸心上に第１遊星歯車を、Ｂ上軸心上に第２遊星歯車を配置して、第１キャリアを入力軸に連結し、第１リングギヤと第２キャリアとを第１歯車対を介して連結するとともに出力軸とも連結する一方、第１サンギヤを第２歯車対を介して第２サンギヤに連結し、第２リングギヤをメンバーＡ、第１サンギヤをメンバーＢとしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の本発明の自動車用駆動装置にあっては、Ａ軸心上に第１遊星歯車を、Ｂ軸心上に第２遊星歯車を配置して、第１リングギヤを第１歯車対を介して第２キャリアに連結するとともに出力軸にも連結し、第１キャリアを第２歯車対を介して第２リングギヤに連結するとともに入力軸にも連結し、第２サンギヤをメンバーＡ、第１サンギヤをメンバーＢとしたことを特徴とする
【００１３】
【作用】
請求項１に記載の本発明の自動車用駆動装置にあっては、第１サンギヤと第１リングギヤとこれらに噛み合う第１ピニヨンを支持する第１キャリアとを有する第１遊星歯車、第２サンギヤと第２リングギヤとこれらに噛み合う第２ピニヨンを支持する第２キャリアとを有する第２遊星歯車を介して、エンジンより入力軸に入力される駆動力を出力軸へ伝達可能で、第１および第２遊星歯車が、これらの回転メンバーのうち減速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＡと、回転メンバーのうち増速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＢとを備えるとともに、出力軸およびメンバーＢと選択的に連結可能な第１モーターと、メンバーＡと連結した第２モーターを有し、第１遊星歯車および第２遊星歯車を、Ａ軸および該Ａ軸と平行なＢ軸にそれぞれ別個に配置したため、両モーターの制御による無段階な変速を行うとともに、メンバーＡを固定することで機械的伝達の減速駆動を行い、メンバーＢを固定することで機械的伝達の増速駆動を行う。
【００１４】
また、請求項２に記載の本発明の自動車用駆動装置にあっては、Ａ軸心上に第１遊星歯車を、Ｂ上軸心上に第２遊星歯車を配置して、第１キャリアを入力軸に連結し、第１リングギヤと第２キャリアとを第１歯車対を介して連結するとともに出力軸とも連結する一方、第１サンギヤを第２歯車対を介して第２サンギヤに連結し、第２リングギヤをメンバーＡ、第１サンギヤをメンバーＢとしたため、両モーターの制御による無段階な変速を行うとともに、メンバーＡを固定することで機械的伝達の減速駆動を行い、メンバーＢを固定することで機械的伝達の増速駆動を行う。
【００１５】
また、請求項３に記載の本発明の自動車用駆動装置にあっては、Ａ軸心上に第１遊星歯車を、Ｂ軸心上に第２遊星歯車を配置して、第１リングギヤを第１歯車対を介して第２キャリアに連結するとともに出力軸にも連結し、第１キャリアを第２歯車対を介して第２リングギヤに連結するとともに入力軸にも連結し、第２サンギヤをメンバーＡ、第１サンギヤをメンバーＢとしたため、両モーターの制御による無段階な変速を行うとともに、メンバーＡを固定することで機械的伝達の減速駆動を行い、メンバーＢを固定することで機械的伝達の増速駆動を行う。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本発明の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。また、図１の右側から見た各軸の配置を図８に示す。第１遊星歯車１０は、第１サンギヤ１２と、第１リングギヤ１４と、第１キャリア１６および、該第１キャリア１６に軸支され第１サンギヤ１２および第１リングギヤ１４と噛み合う第１ピニヨン１８から構成されている。第２遊星歯車２０は、第２サンギヤ２２と、第２リングギヤ２４と、第２キャリア２６および、該第２キャリア２６に軸支され第２サンギヤ２２および第２リングギヤ２４と噛み合う第２ピニヨン２８から構成されている。
【００１７】
エンジン３０は入力軸３２を介して第１キャリア１６と連結するとともに、入力軸３２はブロッキングギヤ３４と一体になっており、該ブロッキングギヤ３４はケース３６に係止されたロックボール３８を噛み合わせることで入力軸３２をケース３６に固定することができる。出力軸４０は、第１リングギヤ１４と一体になっているとともに、第１歯車対４２ａ、４２ｂを介して第２キャリア２６と連結されている。第１サンギヤ１２は第２歯車対４４ａ、４４ｂを介して第２サンギヤ２２と連結されている。
【００１８】
第１モーター４６は第３歯車対４８ａ、４８ｂおよび第１クラッチ５０、第１歯車対４２ａ、４２ｂを介して出力軸４０と連結可能であるとともに、第２クラッチ５２および第４歯車５４、第２歯車対４４ａ、４４ｂを介して第１サンギヤ１２および第２サンギヤ２２とも連結可能である。第２モーター５６は第５歯車対５８ａ、５８ｂを介して第２リングギヤと連結している。図１において第５歯車対５８ａと５８ｂは離れて描いてあるが、両者は噛み合っている。
【００１９】
ここで、図８に示した各軸の位置関係を説明する。入力軸３２、第１遊星歯車１０、出力軸４０はＡ軸に配置され、第２遊星歯車２０はＡ軸の上に位置するＢ軸に配置される。第１モーター４６、第２モーター５６はＡ軸およびＢ軸の中間両脇のＣ軸、Ｄ軸にそれぞれ配置される。
【００２０】
第２リングギヤ２４は、第２モーター５６により電気的に固定することができ、固定すると後述するように入力軸３２から出力軸４０へ定まった減速比で機械的な動力伝達ができる。上記第２リングギヤ２４は、固定することで機械的に減速駆動を可能にする本発明のメンバーＡを構成する。
【００２１】
第１サンギヤ１２は第２クラッチ５２を接続した場合に第１モーターにより電気的に固定することができ、固定すると後述するように入力軸３２から出力軸４０へ定まった増速比で機械的な動力伝達ができる。上記第１サンギヤ１２は、固定することで機械的に増速駆動を可能にする本発明のメンバーＢを構成する。
【００２２】
第１モーター４６、第２モーター５６は、それぞれ回転方向を正転・逆転に切り替えられるとともに、モーターとしての機能と発電機としての機能を有しており、図示しないコントローラーからの指令で任意に切り替えることができる。
【００２３】
図１に示す駆動装置を搭載した自動車は、エンジン３０と、第１モーター４６、第２モーター５６の２種類の動力源を有するので、いわゆるハイブリッド自動車を構成する。
【００２４】
次に、上記構成の駆動装置の作動について説明する。以下の説明で『正回転』とは、出力軸４０が駆動する自動車を前進させる回転方向の回転を言い、『逆回転』とはその逆方向の回転を言う。
【００２５】
はじめに、図示しないバッテリーから供給される電力による発進と加速を説明する。通常、自動車が発進する際はエンジン３０は停止している。まず、第１クラッチ５０を接続するとともにコントローラーを介してバッテリーから第１モーター４６に正回転する方向に電流を流すと、第１モーター４６は第３歯車対４８ａ、４８ｂおよび第１クラッチ５０、第１歯車対４２ａ、４２ｂを介して出力軸４０を駆動する。第１モーター４６の出力トルクは第３歯車対４８ａ、４８ｂおよび第１歯車対４２ａ、４２ｂで減速されて大きなトルクとなって、出力軸４０と連結された図示しない車輪を駆動するので自動車は発進し加速を始める。
【００２６】
この際、エンジン３０が停止しているため、入力軸３２と連結された第１キャリア１６は回転せず、第１サンギヤ１２および第２サンギヤ２２は逆回転し、第２リングギヤ２４および第２モーター５６は正回転するが、いずれもトルクを伝達せず空転するのみである。このように、第１モーター４６のみで駆動する状態を第１駆動モードと呼ぶ。
【００２７】
次に、さらに駆動力を強くするためにエンジン３０を始動させる際の作動を説明する。この場合は、第１モーター４６での駆動に加えて正回転している第２モーター５６に発電させることで、第２リングギヤ２４に逆回転方向のトルクが作用して第１キャリア１６は正回転方向に駆動され、入力軸３２を介してエンジン３０を正回転させる。ここでエンジン３０に燃料を供給したり図示しない点火回路を接続するなどの制御を行うとエンジン３０が始動する。
【００２８】
エンジン３０が始動して駆動を始めると、以下のように動力伝達が行われる。エンジン３０の動力は第１キャリア１６に入って第１遊星歯車１０でトルク分割され、一部は第１リングギヤ１４を通って出力軸４０を駆動し、残りのトルクは第１サンギヤ１２から第２歯車対４４ａ、４４ｂを介して第２サンギヤ２２へ伝えられ、第２ピニヨン２８を介して第２リングギヤ２４を逆回転させる。ここで、直ちに第２リングギヤ２４とともに逆回転する第２モーター５６を発電機に切り替えて発電させ、第１クラッチ５０を接続した状態の第１モーター４６に電力を供給する。
【００２９】
第２モーター５６が逆回転しながら発電することで、出力軸４０と連結された第２キャリア２６に正回転方向のトルクが作用するので、入力軸３２から第１遊星歯車１０、第２遊星歯車２０を介して出力軸４０へ機械的に伝達されるトルクは以下のようになる。すなわち、第１リングギヤ１４の歯数に対する第１サンギヤ１２の歯数の比をα１とし、第２リングギヤ２４の歯数に対する第２サンギヤ２２の歯数の比をα２とし、第１歯車対４２ａから４２ｂへの変速比をｉ１、第２歯車対４４ａから４４ｂへの変速比をｉ２とすると、（α１・ｉ１・ｉ２＋α２＋α１・α２）／（α２＋α１・α２）倍に増大されたトルクが機械的に伝達される。
【００３０】
実際に出力軸４０を駆動するトルクは、上記の機械的伝達分に第１モーター４６の出力トルクが加算される。すなわち、第１モーター４６の出力トルクをＴ１とし、第３歯車対４８ａから４８ｂへの変速比をｉ３とすると、Ｔ１・ｉ３・ｉ１が加算される。したがって、バッテリーから第１モーター４６に電力を供給し続ければ、第１モーター４６はバッテリーからの電力と、第２モーター５６が発電した電力とで駆動することになり、出力軸４０を駆動する動力源はエンジン３０とバッテリーになる。
【００３１】
ここで、バッテリーからの電力供給をやめると、第１モーター４６は第２モーター５６が発電した電力のみで駆動することになり、出力軸４０が第１遊星歯車１０、第２遊星歯車２０を介して機械的に動力伝達されるトルクも含めて動力源はエンジン３０だけになる。このように、第２モーター５６が逆回転で発電しながら、第１モーター４６で駆動する状態を第２駆動モードと呼ぶ。
【００３２】
この第２駆動モードにおける入力軸３２の回転数と出力軸４０の回転数の比（変速比）は、入力軸３２に入るエンジン３０のトルクの大きさと、自動車を駆動する出力軸４０のトルク（負荷）の大きさ、およびバッテリーから第１モーター４６に供給される電力とで自動的に決まる。また、第２モーター５６が発電する電力もそれらに応じて変化する。
【００３３】
すなわち、自動車が低速でエンジン３０のトルクが大きく出力軸４０の負荷が大きい場合は、入力軸３２の回転数が出力軸４０の回転数より大幅に高く、徐々に自動車の速度が上昇して出力軸４０の負荷が小さくなると、入力軸３２の回転数が一定であっても出力軸４０の回転数が上昇するように無段階に変化する。と、同時に第２モーター５６の回転数は下降する。
【００３４】
そして、さらに車速が上昇したりエンジン３０の回転数が下降したりすると、第２リングギヤ２４とともに第２モーター５６の回転数がさらに下がり、やがて停止するに至る。第２リングギヤ２４が停止するためには、バッテリーから第２モーター５６に正回転方向のトルクを発生させるように電力を供給して電気的に固定する必要がある。通常、モーターは回転数が０の状態で最も大きなトルクを出す特性を持つので、第２リングギヤ２４を固定するのに要する電力はわずかである。
【００３５】
このようにして、第２モーター５６とともに第２リングギヤ２４が停止すると、入力軸３２の回転数と出力軸４０の回転数の比（変速比：出力軸回転数／入力軸回転数）は、前述のトルク比の逆数、（α２＋α１・α２）／（α１・ｉ１・ｉ２＋α２＋α１・α２）になり、定まった減速比の機械的な動力伝達になる。上記第２リングギヤ２４は、固定することで減速駆動を可能にする本発明のメンバーＡである。このように、定まった減速比の機械的な動力伝達の状態を第３駆動モードと呼ぶ。
【００３６】
尚、第３駆動モードにおいても、バッテリーから第１モーター４６に電力を供給して機械的伝達の動力に加勢することが可能であるし、逆に機械的な駆動をしながら第１モーター４６に発電させてバッテリーを充電することもできる。
【００３７】
次に、第４駆動モードへの移行を説明する。第３駆動モードにおいて、第２モーター５６が第２リングギヤ２４の固定を維持したまま、バッテリーから第１モーター４６に電力の供給をやめ、第２クラッチ５２を接続するとともに第１クラッチ５０の接続を解除する。この際、前述のα１、α２、ｉ１、ｉ２、ｉ３および第４歯車５４と第２歯車対４４ｂとの歯数比を適切に設定することで、第３駆動モードにおいて両クラッチ５０、５２を同時に接続することが可能であり、滑りを起こさずに第１クラッチ５０と第２クラッチ５２との間の切替ができる。第２クラッチ５２を接続すると直ちに第１モーター４６に発電させて第２モーター５６に正回転方向の電力を供給するように制御する。
【００３８】
この場合、バッテリーから第２モーター５６へ電力供給することもできる。第２モーター５６は供給された電力により第５歯車対５８ａ、５８ｂを介して第２リングギヤ２４を駆動する。第２リングギヤ２４は出力軸４０と連結された第２キャリア２６を駆動し、その反力トルクが第２サンギヤ２２に作用する。したがって、第１サンギヤ１２に作用するエンジン３０からの入力トルクの一部が第２歯車対４４ａ、４４ｂを介して第２サンギヤ２２に伝えられが、このエンジン３０からの入力トルクの一部と前記第２サンギヤ２２に作用する反力トルクとの差のトルクで、第４歯車５４および第２クラッチ５２を介して第１モーター４６を駆動し発電する。
【００３９】
この際、第１キャリア１６から第１リングギヤ１４へ機械的に伝達されるトルクは、エンジン３０から入力するトルクの１／（１＋α１）になる。すなわち、出力軸４０に機械的に伝達されるトルクは入力軸３２へ入るエンジン３０のトルクより小さくなるが、出力軸４０にはさらに第２モーター５６のトルクが加算される。すなわち第２モーター５６のトルクをＴ２とした場合、Ｔ２・ｉ１・（１＋α２）が加算される。
【００４０】
この場合も、入力軸３２の回転数と出力軸４０の回転数の比（変速比）は、入力軸３２に入るエンジン３０のトルクの大きさと、自動車を駆動する出力軸４０のトルク（負荷）の大きさ、およびバッテリーから第２モーター５６に供給される電力とで自動的に決まり、変速比は無段階に変化する。また、第１モーター４６が発電する電力もそれらに応じて変化する。
【００４１】
例えば、バッテリーから第２モーター５６へ供給する電力を増やして、前記第２サンギヤ２２に作用する反力トルクとエンジン３０から第１サンギヤ１２に作用するトルクが同じになると、互いにトルクが相殺されて第１モーター４６を駆動するトルクは０になり、第１モーター４６は回転するが発電しない。このように、第１モーター４６が発電するか否かを問わず、第１モーター４６が回転しながら第２モーター５６が第２リングギヤ２４を駆動する状態を第４駆動モードと呼ぶ。
【００４２】
自動車の速度が上昇したりエンジン３０の回転数が下がると、第１サンギヤ１２および第２サンギヤ２２の回転数が下がり、やがて停止するに至る。この際、バッテリーから第１モーター４６に逆回転方向のトルクを出すように電力供給して、電気的に第１サンギヤ１２を固定する。第１サンギヤ１２を固定すると、変速比は（１＋α１）になり、入力軸３２から出力軸４０へ定まった変速比で増速駆動される。上記第１サンギヤ１２は、固定することで増速駆動を可能とする本発明のメンバーＢを構成する。また、このように第１サンギヤ１２が固定され、定まった変速比で機械的に増速駆動される状態を第５駆動モードと呼ぶ。
【００４３】
第５駆動モードにおいても、バッテリーから第２モーター５６に電力を供給して機械的な動力伝達に加勢することが可能であるし、逆に機械的な増速駆動をしながら第２モーター５６に発電させてバッテリーを充電することもできる。
【００４４】
次に、自動車の速度を徐々に下げる場合、および制動する場合について説明する。まず、第４または第５駆動モードでの高速走行中にあっては、運転者が自動車のスロットルペダルを解放して減速したり、ブレーキペダルを踏んで制動する場合には、直ちに上記の駆動をやめてエンジン３０への燃料供給を停止し、第２モーター５６に発電させて減速する。発電した電力はバッテリーの充電に使う。この際、大型商用車等に用いられるエンジンの排気ブレーキを併用しつつ、第２クラッチ５２を接続したまま第１モーター４６にも発電させ、制動力を上げることができる。
【００４５】
また、低速走行中においては、第２クラッチ５２の接続を解除するとともに第１クラッチ５０を接続してエンジン３０を停止し、第１モーター４６に発電させることで減速することができる。発電した電力はバッテリーの充電に使う。この際、ロックポール３８でブロッキングギヤ３４を固定し、入力軸３２が回転しないようにすることで、第１モーター４６に加えて第２モーター５６にも発電させて減速度を上げることもできる。
【００４６】
したがって、第２モーター５６および第１モーター４６の発電量を適切に制御することにより、適度な減速や制動を行うとともに、従来は摩擦ブレーキで熱に変えて捨てていた自動車の運動エネルギーの一部を電気に変えてバッテリーに蓄え、いわゆるエネルギー回生を行うことができる。エネルギー回生でバッテリーに蓄えた電力は、次に自動車を加速する際に使うことで自動車の燃料消費を少なくする効果が得られる。
【００４７】
次に、自動車を後進させる場合について説明する。エンジン３０を停止した状態での後進は、前進の第１駆動モードと同様に第１クラッチ５０を接続し、バッテリーからの電力供給で第１モーター５６を逆回転させることで発進から加速を行うことができる。
【００４８】
この場合、ロックポール３８でブロッキングギヤ３４を固定し、入力軸３２が回転しないようにすることで、第１モーター４６に加えて第２モーター５６にも電力を供給して加勢させ、後進駆動力を上げることができる。
【００４９】
次に、エンジン３０が回転している状態で、発電しながら後進する場合を説明する。この場合も、前進の第２駆動モードと同様に第２リングギヤ２４を介して第２モーター５６に発電させて、その電力を第１モーター４６に供給して逆回転方向に駆動して後進することができる。但し、第１リングギヤ１４には前進の第２駆動モードと同様に機械的に前進方向のトルクが作用するので、前述の第１モーター４６のみによる後進より駆動力は小さくなる。
【００５０】
以上のように、図１の実施形態にあっては、第１モーター４６と出力軸４０および第１サンギヤ１２との連結関係と、第１モーター４６の駆動や発電、第２リングギヤ２４と連結された第２モーター５６の駆動や発電、さらにはメンバーＡまたはＢの固定などの制御により、前述の第１駆動モードから第５駆動モードまでの多様な駆動モードを選択して、自動車を走行させることができる。
【００５１】
特に、車速０の発進から第５駆動モードまで無段階に変速できるとともに、減速、増速の２種類の定まった変速比の機械的な動力伝達が可能であるのが特徴である。また、図１および図８に示すように、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸、Ｄ軸の４軸構成とし２組の遊星歯車１０および２０をそれぞれ別個の軸上に配置し、両者を軸方向にオーバーラップした位置に設けることで駆動装置の全長を短くするとともに、第１モーター４６および第２モーター５６は汎用性が高い一般的な形状のモーターを使用することができる。
【００５２】
本実施形態にあっては、第１モーター４６と出力軸４０との間に、第１歯車対４２ａ、４２ｂおよび第３歯車対４８ａ、４８ｂの、２対の歯車が設けてあるため、第１モーター４６から出力軸４０へ大きな減速比（ｉ１・ｉ３）で連結することができるので、第１駆動モード乃至第３駆動モードにおいて大きな駆動力を発揮することができ、特に大型のトラックやバス等に適した駆動装置が得られる。
【００５３】
次に、図２は、本発明の自動車用駆動装置における他の実施形態を表すスケルトン図である。また、図９は図２を右側から見た各軸の配置を示す。はじめに、図１の実施形態との違いを説明する。２組の遊星歯車１０と２０とを有し、それぞれをＡ軸およびＢ軸上に配置したことは図１の実施形態と同じであるが、Ｃ軸上に配置した第１モーター４６は第２クラッチ５２と第４歯車５４を介して第１サンギヤ１２と、第３歯車対４８ａ、４８ｂおよび第１クラッチ５０を介して出力軸４０と、それぞれ連結可能であり、Ｂ軸上に配置された第２モーター５６は第２リングギヤ２４と一体的に連結されている。
【００５４】
したがって、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸の３軸構成になるが、入力軸３２および出力軸４０と両遊星歯車１０，２０ならびに両モーター４６，５６との連結関係は図１の実施形態と同様であり、車速０の発進から第５駆動モードまで無段階に変速できるとともに、減速、増速の２種類の定まった変速比の機械的な動力伝達が可能であることも同じである。
【００５５】
詳細な説明は省略するが、本実施形態においても、２組の遊星歯車１０および２０をそれぞれ別個の軸上に配置し、両者を軸方向にオーバーラップした位置に設けることで駆動装置の全長を短くするとともに、第１モーター４６および第２モーター５６は汎用性が高い一般的な形状のモーターを使用することができる。
【００５６】
次に、図３は、本発明の自動車用駆動装置における他の実施形態を表すスケルトン図である。また、図３の右側から見た各軸の配置は図２の実施形態と同じで図９になる。図３の実施形態は、入力軸３２および出力軸４０と両遊星歯車１０，２０ならびに両モーター４６，５６との連結関係が、図１および図２の実施形態と異なる。すなわち、出力軸４０は第１リングギヤ１４と一体的に連結されるとともに、第１歯車対４２ａ、４２ｂを介して第２キャリア２６と連結され、第１キャリア１６は入力軸３２と一体的に連結されるとともに、第２歯車対４４ａ、４４ｂを介して第２リングギヤ２４とも連結されている。
【００５７】
第２サンギヤ２２はメンバーＡを構成し、第２モーター５６と連結され、第１サンギヤ１２はメンバーＢを構成する。第１モーター４６とメンバーＢの第１サンギヤ１２とは第２クラッチ５２と第４歯車対５４ａ、５４ｂで連結可能であり、第１モーター４６と出力軸４０との連結関係は図２の実施形態と同じである。
【００５８】
詳細な説明は省略するが、メンバーＡ、メンバーＢおよび両モーター４６，５６などの作用は図１の実施形態と同じであり、車速０の発進から第５駆動モードまで無段階に変速できるとともに、減速、増速の２種類の定まった変速比の機械的な動力伝達が可能である。
【００５９】
また、本実施形態においても、２組の遊星歯車１０および２０をそれぞれ別個の軸上に配置し、両者を軸方向にオーバーラップした位置に設けることで駆動装置の全長を短くするとともに、第１モーター４６および第２モーター５６は汎用性が高い一般的な形状のモーターを使用することができる。
【００６０】
次に、図４は、本発明の自動車用駆動装置における他の実施形態を表すスケルトン図である。本実施形態は後述するように２軸構成であるので軸の配置図は省略する。すなわち、エンジン３０、入力軸３２、第１遊星歯車１０、第２クラッチ５２、第１モーター４６がＡ軸上に配置され、出力軸４０、第２遊星歯車２０、第１クラッチ５０、第２モーター５６がＢ軸上に配置される。
【００６１】
また、第１モーター４６は第２クラッチ５２を介して第１サンギヤ１２と連結可能であり、第３歯車対４８ａ、４８ｂおよび第１クラッチ５０を介して出力軸４０とも連結可能である。さらに、第２リングギヤ１４は第２モーター５６と連結しているので、以上の連結関係は介在する歯車が一部異なるが、図１および図２の実施形態と同様である。
【００６２】
したがって、本実施形態においても、車速０の発進から第５駆動モードまで無段階に変速できるとともに、減速、増速の２種類の定まった変速比の機械的な動力伝達が可能であり、２組の遊星歯車１０および２０をそれぞれ別個の軸上に配置し、両者を軸方向にオーバーラップした位置に設けることで駆動装置の全長を短くするとともに、第１モーター４６および第２モーター５６は汎用性が高い一般的な形状のモーターを使用することができる。また、前述のように主要な構成部品がＡ軸、Ｂ軸の２軸上に配置され、出力軸４０が入力軸３２と平行な前記Ｂ軸に設けられているので、前輪駆動の乗用車に適した構成である。
【００６３】
次に、図５は、本発明の自動車用駆動装置における他の実施形態を表すスケルトン図である。本実施形態も図４の実施形態と同様に２軸構成であるので軸の配置図は省略する。すなわち、図４の実施形態と同様に、エンジン３０、入力軸３２、第１遊星歯車１０、第２クラッチ５２、第１モーター４６がＡ軸上に配置され、出力軸４０、第２遊星歯車２０、第１クラッチ５０、第２モーター５６がＢ軸上に配置される。
【００６４】
また、第１モーター４６は第２クラッチ５２を介して第１サンギヤ１２と連結可能であり、第３歯車対４８ａ、４８ｂおよび第１クラッチ５０を介して出力軸４０とも連結可能であり、第２サンギヤ２２は第２モーター５６と連結している。
【００６５】
以上の各要素の連結関係は、介在する歯車構成が一部異なるが図３の実施形態と同様であり、第２サンギヤ２２がメンバーＡを、第１サンギヤ１２がメンバーＢを、それぞれ構成している。したがって、詳細な説明は省略するが、メンバーＡ、メンバーＢおよび両モーター４６，５６などの作用は図１の実施形態と同じであり、車速０の発進から第５駆動モードまで無段階に変速できるとともに、減速、増速の２種類の定まった変速比の機械的な動力伝達が可能である。
【００６６】
本実施形態においても、２組の遊星歯車１０および２０をそれぞれ別個の軸上に配置し、両者を軸方向にオーバーラップした位置に設けることで駆動装置の全長を短くするとともに、第１モーター４６および第２モーター５６は汎用性が高い一般的な形状のモーターを使用することができる。また、図４の実施形態と同様に、主要な構成部品がＡ軸、Ｂ軸の２軸上に配置され、出力軸４０が入力軸３２と平行な前記Ｂ軸に設けられているので、前輪駆動の乗用車に適した構成である。
【００６７】
次に、図６は、本発明の自動車用駆動装置における他の実施形態を表すスケルトン図である。本実施形態は図５の実施形態における入力軸（Ａ軸）と第２遊星歯車２０を設けたＢ軸との中間にＣ軸を配置した３軸構成であり、軸の配置図は省略する。
【００６８】
すなわち、第１キャリア１６と第２リングギヤ２４とを連結する第２歯車は４４ａ、４４ｂ、４４ｃの３枚となり、歯車４４ｂはＣ軸上の出力軸４０に回転自在に支持される。出力軸４０と第１リングギヤ１４および第２キャリア２６とは、第１歯車４２ａ、４２ｂ、４２ｃの３枚で連結されている。第１モーター４６はメンバーＢの第１サンギヤ１２と第２クラッチ５２を介して連結可能であるとともに、第３歯車対４８ａ、４８ｂおよび第１クラッチ５０を介して出力軸４０とも連結可能である。また、第２モーター５６はメンバーＡの第２サンギヤ２２と一体的に連結されている。
【００６９】
以上の各要素の連結関係は、介在する歯車構成が一部異なるが図５の実施形態と同様であり、詳細な説明は省略するが、車速０の発進から第５駆動モードまで無段階に変速できるとともに、減速、増速の２種類の定まった変速比の機械的な動力伝達が可能である。
【００７０】
本実施形態においても、２組の遊星歯車１０および２０をそれぞれ別個の軸上に配置し、両者を軸方向にオーバーラップした位置に設けることで駆動装置の全長を短くするとともに、第１モーター４６および第２モーター５６は汎用性が高い一般的な形状のモーターを使用することができる。また、図４、図５の実施形態に比べて第１モーター４６と第２モーター５６との軸間距離を大きくとれるので、直径の大きなモーターを用いるのに適しており、２組の遊星歯車１０および２０を軸方向にオーバーラップした位置に設けることとあいまって全長の短い駆動装置を得ることができる。
【００７１】
次に、図７は、本発明の自動車用駆動装置における他の実施形態を表すスケルトン図である。本実施形態は図６の実施形態と同様に、第１遊星歯車１０を設けたＡ軸と第２遊星歯車２０を設けたＢ軸との中間にＣ軸を配置した３軸構成であり、軸の配置図は省略する。
【００７２】
入力軸３２および出力軸４０は、ともにＣ軸上に配置されている。すなわち、第１キャリア１６と第２リングギヤ２４とを連結する第２歯車は４４ａ、４４ｂ、４４ｃの３枚であり、中間の４４ｂが入力軸３２と一体的に連結されている。他の連結関係は図６の実施形態と同じである。
【００７３】
以上の各要素の連結関係は、介在する歯車構成が一部異なるが図５の実施形態と同様であり、詳細な説明は省略するが、車速０の発進から第５駆動モードまで無段階に変速できるとともに、減速、増速の２種類の定まった変速比の機械的な動力伝達が可能である。
【００７４】
本実施形態においても、２組の遊星歯車１０および２０をそれぞれ別個の軸上に配置し、両者を軸方向にオーバーラップした位置に設けることで駆動装置の全長を短くするとともに、第１モーター４６および第２モーター５６は汎用性が高い一般的な形状のモーターを使用することができる。また、図６の実施形態と同様に、第１モーター４６と第２モーター５６との軸間距離を大きくとれるので、直径の大きなモーターを用いるのに適しており、全長の短い駆動装置を得ることができる。
【００７５】
以上のように、本発明の各実施形態にあっては、いずれの実施形態においてもメンバーＡ、メンバーＢおよび両モーター４６，５６などの作用は図１の実施形態と同じであり、車速０の発進から第５駆動モードまで無段階に変速できるとともに、減速、増速の２種類の定まった変速比の機械的な動力伝達が可能である。また、２組の遊星歯車１０および２０をそれぞれ別個の軸上に配置し、両者を軸方向にオーバーラップした位置に設けることで駆動装置の全長を短くするとともに、第１モーター４６および第２モーター５６は汎用性が高い一般的な形状のモーターを使用することができる。
【００７６】
また、図１、図２、図３および図７に示した実施形態は、入力軸３２と出力軸４０とが同じ軸心上にあるのでエンジン３０を自動車の前方に配置した後輪駆動車に適しており、一般的な変速機とほぼ同じ位置に配置することが可能である。
【００７７】
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、各モーターに過大なトルクが作用しないように、図１、図２、図４の実施形態において第１サンギヤと第２サンギヤの間に一定のトルクで滑るようなトルク制限クラッチを設けることや、第１、第２クラッチにワンウエイクラッチの機能を持たせるなどの変更や改良を加えた態様で実施することができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上、説明してきたように、本発明の自動車用駆動装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） 請求項１に記載の本発明の自動車用駆動装置によれば、第１サンギヤと第１リングギヤとこれらに噛み合う第１ピニヨンを支持する第１キャリアとを有する第１遊星歯車、第２サンギヤと第２リングギヤとこれらに噛み合う第２ピニヨンを支持する第２キャリアとを有する第２遊星歯車を介して、エンジンより入力軸に入力される駆動力を出力軸へ伝達可能で、第１および第２遊星歯車が、これらの回転メンバーのうち減速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＡと、回転メンバーのうち増速駆動を得るべくケースに固定可能なメンバーＢとを備えるとともに、出力軸およびメンバーＢと選択的に連結可能な第１モーターと、メンバーＡと連結した第２モーターを有し、第１遊星歯車および第２遊星歯車を、Ａ軸および該Ａ軸と平行なＢ軸にそれぞれ別個に配置したため、両遊星歯車を軸方向にオーバーラップさせて配置することで駆動装置の全長を短くするとともに、汎用性の高い一般的な形状のモーターを使用することが可能になる。
【００７９】
（２） 請求項２に記載の本発明の自動車用駆動装置によれば、Ａ軸心上に第１遊星歯車を、Ｂ上軸心上に第２遊星歯車を配置して、第１キャリアを入力軸に連結し、第１リングギヤと第２キャリアとを第１歯車対を介して連結するとともに出力軸とも連結する一方、第１サンギヤを第２歯車対を介して第２サンギヤに連結し、第２リングギヤをメンバーＡ、第１サンギヤをメンバーＢとしたため、両遊星歯車を軸方向にオーバーラップさせて配置することで駆動装置の全長を短くし、汎用性の高い一般的な形状のモーターを使用することが可能になるとともに、第１モーターと出力軸のとの間の減速比を大きくして、特に第１駆動モード乃至第３駆動モードにおける駆動力を大きくすることができる。
【００８０】
（３） 請求項３に記載の本発明の自動車用駆動装置によれば、Ａ軸心上に第１遊星歯車を、Ｂ軸心上に第２遊星歯車を配置して、第１リングギヤを第１歯車対を介して第２キャリアに連結するとともに出力軸にも連結し、第１キャリアを第２歯車対を介して第２リングギヤに連結するとともに入力軸にも連結し、第２サンギヤをメンバーＡ、第１サンギヤをメンバーＢとしたため、軸数が３軸で構成できて歯車の数も少なく、しかも駆動装置の全長を短くし、汎用性の高い一般的な形状のモーターを使用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動車用駆動装置のスケルトン図である。
【図２】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施形態のスケルトン図である。
【図３】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施形態のスケルトン図である。
【図４】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施形態のスケルトン図である。
【図５】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施形態のスケルトン図である。
【図６】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施形態のスケルトン図である。
【図７】本発明の自動車用駆動装置における、他の実施形態のスケルトン図である。
【図６】図１の右側から見た各軸の配置を示す図である。
【図７】図２および図３の右側から見た各軸の配置を示す図である。
【符号の説明】
１０：第１遊星歯車
１２：第１サンギヤ
１４：第１リングギヤ
１６：第１キャリア
１８：第１ピニヨン
２０：第２遊星歯車
２２：第２サンギヤ
２４：第２リングギヤ
２６：第２キャリア
２８：第２ピニヨン
３０：エンジン
３２：入力軸
３４：ブロッキングギヤ
３６：ケース
３８：ロックポール
４０：出力軸
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ：第１歯車対、第１歯車
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ：第２歯車対、第２歯車
４６：第１モーター
４８ａ、４８ｂ：第３歯車対
５０：第１クラッチ
５２：第２クラッチ
５４、５４ａ、５４ｂ：第４歯車、第４歯車対
５６：第２モーター
５８ａ、５８ｂ：第５歯車対
【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】
0003958881.tif 000007
【図７】
0003958881.tif 000008
【図８】
0003958881.tif 000009
【図９】
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