(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに接続された入力部材と、車輪に接続された出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、少なくとも４つの回転要素を有する差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置であって、
前記第二回転電機は前記出力部材に接続され、
前記入力部材、前記出力部材、及び前記第一回転電機がそれぞれ前記差動歯車装置の異なる回転要素に接続されるとともに、前記出力部材が、前記入力部材又は前記第一回転電機が接続されていない前記差動歯車装置の２つの回転要素のいずれかに選択的に接続可能であり、
前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の一方に接続した状態で、前記入力部材の回転駆動力に対して増幅した回転駆動力を前記出力部材に伝達するトルクコンバータモードとなり、
前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の他方に接続した状態で、前記入力部材の回転駆動力に対して減衰した回転駆動力を前記出力部材に伝達するトルクスプリットモードとなるハイブリッド駆動装置。
【請求項２】
前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の双方に接続可能に構成され、前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の双方に接続した状態で、前記入力部材、前記出力部材、及び前記第一回転電機が同速で回転する直結モードとなる請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項３】
前記直結モードは、前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の一方に接続した状態と、前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の他方に接続した状態との間の切り替えの際における、前記差動歯車装置の２つの回転要素の回転速度が同じ状態で前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の双方に接続することにより実現される請求項２に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項４】
前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素のいずれか一方に接続した状態で、他方が非回転部材に選択的に固定され、その固定状態で、前記入力部材の回転速度に比例して前記第一回転電機及び前記出力部材の回転速度が定まり、前記入力部材の回転速度が増速して前記出力部材に伝達されるパラレル増速モードとなる請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項５】
前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の双方から分離可能に構成され、前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の双方から分離した状態で、前記入力部材及び前記第一回転電機と、前記出力部材及び前記第二回転電機との間で回転駆動力の伝達が行われないシリーズモードとなる請求項１から４のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項６】
エンジンに接続された入力部材と、車輪に接続された出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置であって、
前記第二回転電機は前記出力部材に接続され、
前記差動歯車装置は、回転速度の順に、少なくとも第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素、及び第四回転要素の４つの回転要素を備え、
前記第一回転電機が前記第一回転要素に接続され、前記入力部材が前記第三回転要素に接続され、前記出力部材が前記第二回転要素及び前記第四回転要素のいずれかに選択的に接続可能であり、
前記出力部材を前記第二回転要素に接続した状態で、前記入力部材の回転駆動力に対して増幅した回転駆動力が前記出力部材に伝達され、前記出力部材を前記第四回転要素に接続した状態で、前記入力部材の回転駆動力に対して減衰した回転駆動力が前記出力部材に伝達されるハイブリッド駆動装置。
【請求項７】
前記出力部材が前記第二回転要素及び前記第四回転要素の双方に同時に接続可能である請求項６に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項８】
前記出力部材は、第一クラッチにより前記第二回転要素に選択的に接続され、第二クラッチにより前記第四回転要素に選択的に接続される請求項６又は７に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項９】
前記第二回転要素は、ブレーキにより非回転部材に選択的に固定される請求項６から８のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１０】
前記出力部材が前記第二回転要素及び前記第四回転要素の双方から同時に分離可能である請求項６から９のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１１】
前記差動歯車装置は、サンギヤ、キャリア、及びリングギヤの３つの回転要素をそれぞれ備えたシングルピニオン型の第一遊星歯車機構及びシングルピニオン型の第二遊星歯車機構で構成され、
前記第一回転要素は互いに一体回転するように接続された前記第一遊星歯車機構のサンギヤ及び前記第二遊星歯車機構のサンギヤで構成され、前記第二回転要素は前記第一遊星歯車機構のキャリアで構成され、前記第三回転要素は互いに一体回転するように接続された前記第一遊星歯車機構のリングギヤ及び前記第二遊星歯車機構のキャリアで構成され、前記第四回転要素は前記第二遊星歯車機構のリングギヤで構成されている請求項６から１０のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１２】
前記差動歯車装置は、第一サンギヤ、第二サンギヤ、キャリア、及びリングギヤの４つの回転要素を備えたラビニヨ型の遊星歯車装置で構成され、
前記第一回転要素は第一サンギヤで構成され、前記第二回転要素はキャリアで構成され、前記第三回転要素はリングギヤで構成され、前記第四回転要素は第二サンギヤで構成されている請求項６から１０のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１３】
前記差動歯車装置は、サンギヤ、キャリア、及びリングギヤの３つの回転要素をそれぞれ備えたシングルピニオン型の第一遊星歯車機構及びダブルピニオン型の第二遊星歯車機構で構成され、
前記第一回転要素は前記第一遊星歯車機構のサンギヤで構成され、前記第二回転要素は前記第二遊星歯車機構のサンギヤで構成され、前記第三回転要素は互いに一体回転するように接続された前記第一遊星歯車機構のキャリア及び前記第二遊星歯車機構のリングギヤで構成され、前記第四回転要素は互いに一体回転するように接続された前記第一遊星歯車機構のリングギヤ及び前記第二遊星歯車機構のキャリアで構成されている請求項６から１０のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１４】
前記第二回転電機は、前記出力部材から選択的に分離可能である請求項１から１３のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１５】
前記第二回転電機は、直接又は歯車機構を介して前記出力部材に接続される請求項１から１４のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１６】
前記歯車機構は、減速機構又は複数の変速段を有する変速機構である請求項１５に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１７】
前記変速機構は、回転速度の順に、少なくとも第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素、及び第四回転要素の４つの回転要素を備え、
前記変速機構の第一回転要素に前記第二回転電機が接続され、前記変速機構の第二回転要素に前記出力部材が接続され、前記変速機構の第三回転要素及び第四回転要素がそれぞれブレーキにより非回転部材に選択的に固定される請求項１６に記載のハイブリッド駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに接続された入力部材と、車輪に接続された出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、少なくとも４つの回転要素を有する差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーや環境問題の観点から、エンジン及び回転電機（モータやジェネレータ）を駆動力源として備えたハイブリッド車両が注目されており、それに用いられるハイブリッド駆動装置に関しても様々な構成が提案されている。そのようなハイブリッド駆動装置の一つとして、例えば、下記の特許文献１に記載の装置が既に知られている。この装置は、エンジンと、車輪に接続された出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、３つ又は４つの回転要素を有する遊星歯車装置を有する動力分配統合機構と、を備えたハイブリッド車両用の駆動装置である。そして、この装置は、車両の走行状態に応じて、動力分配統合機構に設けられた複数のクラッチの係合又は解放を切り替えることにより、エンジンの回転駆動力に対して増幅した回転駆動力を出力部材に伝達するトルクコンバータモードと、エンジンの回転駆動力に対して減衰した回転駆動力を出力部材に伝達するトルクスプリットモードとを切り替え可能な構成となっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９７５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の装置では、トルクコンバータモードとトルクスプリットモードの少なくともいずれかに、第一回転電機及び第二回転電機のいずれもが出力部材に連結されず、一方の回転電機がエンジンに連結された状態となるモードがある。そのため、上記の装置は、このようなモードで、回生制動時や回転電機の駆動力のみによる電動走行時等のようなエンジンの駆動力を必要としない走行を行う際に、以下のような課題を有している。
【０００５】
すなわち、このような走行の際には、装置は、エンジンの動作を停止させ、エンジンに連結されていない一方の回転電機に、回生制動時には発電、電動走行時には力行の動作を行わせる。しかし、そのような動作に際して、当該一方の回転電機のみを動作させると、回転駆動力がエンジンにも伝達されてエンジンが回転させられる状態となる。そのため、回生制動時に出力部材から伝達される回生エネルギーや、電動走行時に回転電機により発生される駆動エネルギーが、エンジン内部の摩擦抵抗によって損失され、装置のエネルギー効率を低下させる要因となっていた。
【０００６】
一方、エンジン内部の摩擦抵抗によるエネルギーの損失を抑えるために、エンジンが回転しないようにエンジンに連結された他方の回転電機に駆動力を発生させるように動作させることもできる。しかし、このような動作を行った場合には、エンジンによるエネルギーの損失は抑制できる代わりに、エンジンに連結された他方の回転電機に駆動力を発生させるためにエネルギーが消費されることになり、やはり装置のエネルギー効率を低下させる要因となる。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のモードを切り替え可能に備えつつ、各モードにおいて、回生制動時や電動走行時等のようなエンジンの駆動力を必要としない走行を行う際のエンジン内部の摩擦抵抗によるエネルギー損失を抑え、エネルギー効率を従来よりも高めることが可能なハイブリッド駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る、エンジンに接続された入力部材と、車輪に接続された出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、少なくとも４つの回転要素を有する差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置の特徴構成は、前記第二回転電機は前記出力部材に接続され、前記入力部材、前記出力部材、及び前記第一回転電機がそれぞれ前記差動歯車装置の異なる回転要素に接続されるとともに、前記出力部材が、前記入力部材又は前記第一回転電機が接続されていない前記差動歯車装置の２つの回転要素のいずれかに選択的に接続可能であり、前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の一方に接続した状態で、前記入力部材の回転駆動力に対して増幅した回転駆動力を前記出力部材に伝達するトルクコンバータモードとなり、前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の他方に接続した状態で、前記入力部材の回転駆動力に対して減衰した回転駆動力を前記出力部材に伝達するトルクスプリットモードとなる点にある。
【０００９】
なお、本願では、「接続」とは、回転の伝達を直接的に行う構造を含むほか、１又は２以上の部材を介して回転の伝達を間接的に行う構造も含む。また、本願では、「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
【００１０】
この特徴構成によれば、出力部材を差動歯車装置の２つの回転要素のいずれかに選択的に接続することにより、少なくとも２つのモードを切り替え可能に備えることができる。また、これらの各モードのいずれにおいても、第二回転電機は、出力部材に接続されているので出力部材との間に差動歯車装置を介することなく常に回転駆動力の伝達を行うことができる。そのため、例えば回生制動時には、出力部材の回転駆動力を直接的に第二回転電機に伝達して発電させることができ、電動走行時には、第二回転電機が発生させる回転駆動力を直接的に出力部材に伝達して車両を走行させることができる。したがって、エンジンの駆動力を必要としない走行を行う際に、第二回転電機と出力部材との間で伝達される回転駆動力によって入力部材を回転させないことが可能となり、エンジン内部の摩擦抵抗によるエネルギー損失を抑制できる。よって、装置のエネルギー効率を高めることができる。
また、この特徴構成によれば、出力部材を差動歯車装置の２つの回転要素のいずれかに選択的に接続することにより、入力部材の回転駆動力に対して増幅した回転駆動力を出力部材に伝達するトルクコンバータモードと、入力部材の回転駆動力に対して減衰した回転駆動力を出力部材に伝達するトルクスプリットモードとを切り替えることができる。したがって、車両の走行状態に応じて適切なモードに切り替えて効率的に車両を走行させることが可能となる。
【００１３】
また、前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の双方に接続可能に構成され、前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の双方に接続した状態で、前記入力部材、前記出力部材、及び前記第一回転電機が同速で回転する直結モードとなる構成とすると好適である。
【００１４】
この構成によれば、新たな機械的構成を追加することなく、出力部材を差動歯車装置の２つの回転要素のいずれかに選択的に接続することにより実現される２つのモードに加えて、更に、入力部材、出力部材、及び第一回転電機が同速で回転する直結モードを切り替え可能に備えることができる。したがって、車両の走行状態に応じて切り替え可能なモードを増やすことができ、更に効率的に車両を走行させることが可能となる。
【００１５】
また、前記直結モードは、前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の一方に接続した状態と、前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の他方に接続した状態との間の切り替えの際における、前記差動歯車装置の２つの回転要素の回転速度が同じ状態で前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の双方に接続することにより実現される構成とすると好適である。
【００１６】
この構成によれば、出力部材を差動歯車装置の２つの回転要素の一方に接続した状態（例えばトルクコンバータモード）と、出力部材を差動歯車装置の２つの回転要素の他方に接続した状態（例えばトルクスプリットモード）との間の切り替えに際して、出力部材を差動歯車装置の回転要素に接続するための摩擦係合手段等の係合による衝撃がほとんどない同期切替とすることができる。
【００１７】
また、前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素のいずれか一方に接続した状態で、他方が非回転部材に選択的に固定され、その固定状態で、前記入力部材の回転速度に比例して前記第一回転電機及び前記出力部材の回転速度が定まり、前記入力部材の回転速度が増速して前記出力部材に伝達されるパラレル増速モードとなる構成とすると好適である。
【００１８】
この構成によれば、高速走行時などの車両の走行負荷が小さい走行状態では、パラレル増速モードに切り替えることにより、第一及び第二回転電機を動作させずにエンジンの回転駆動力を出力部材に伝達して走行することが可能となる。よって、車両の走行負荷が小さい走行状態における、第一及び第二回転電機の動作によるエネルギー損失を抑制することが可能となる。更にこのとき、入力部材すなわちエンジンの回転速度を増速して出力部材に伝達するため、エンジンの回転速度を低く抑えることが可能となり、エンジンを高い効率で動作させることができる。よって、装置のエネルギー効率を更に高めることができる。
【００１９】
また、前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の双方から分離可能に構成され、前記出力部材を前記差動歯車装置の２つの回転要素の双方から分離した状態で、前記入力部材及び前記第一回転電機と、前記出力部材及び前記第二回転電機との間で回転駆動力の伝達が行われないシリーズモードとなる構成とすると好適である。
【００２０】
この構成によれば、入力部材及び第一回転電機と、出力部材及び第二回転電機とを独立に動作させることが可能となる。したがって、入力部材（エンジン）の回転駆動力を第一回転電機に伝達して発電を行わせ、その発電された電力で第二回転電機に力行させ、その回転駆動力を出力部材に伝達して車両を走行させることが可能となる。したがって、バッテリやキャパシタ等の蓄電装置の蓄電量が少ない状態であっても、長時間にわたって第二回転電機の回転駆動力のみを出力部材に伝達して走行することができる。
【００２１】
本発明に係る、エンジンに接続された入力部材と、車輪に接続された出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置のもう一つの特徴構成は、前記第二回転電機は前記出力部材に接続され、前記差動歯車装置は、回転速度の順に、少なくとも第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素、及び第四回転要素の４つの回転要素を備え、前記第一回転電機が前記第一回転要素に接続され、前記入力部材が前記第三回転要素に接続され、前記出力部材が前記第二回転要素及び前記第四回転要素のいずれかに選択的に接続可能であり、前記出力部材を前記第二回転要素に接続した状態で、前記入力部材の回転駆動力に対して増幅した回転駆動力が前記出力部材に伝達され、前記出力部材を前記第四回転要素に接続した状態で、前記入力部材の回転駆動力に対して減衰した回転駆動力が前記出力部材に伝達される点にある。
【００２２】
なお本願では、「回転速度の順」は、高速側から低速側に向かう順、又は低速側から高速側に向かう順のいずれかであり、差動歯車装置の回転状態によりいずれともなり得るが、いずれの場合にも回転要素の順は変わらない。
【００２３】
この特徴構成によれば、出力部材を差動歯車装置の第二回転要素及び第四回転要素のいずれかに選択的に接続することにより、入力部材の回転駆動力に対して増幅した回転駆動力を出力部材に伝達するモード（トルクコンバータモード）と、入力部材の回転駆動力に対して減衰した回転駆動力を出力部材に伝達するモード（トルクスプリットモード）とを切り替え可能に備えることができる。したがって、車両の走行状態に応じて適切なモードに切り替えて効率的に車両を走行させることが可能となる。また、これらの各モードのいずれにおいても、第二回転電機は、出力部材に接続されているので出力部材との間に差動歯車装置を介することなく常に回転駆動力の伝達を行うことができる。そのため、例えば回生制動時には、出力部材の回転駆動力を直接的に第二回転電機に伝達して発電させることができ、電動走行時には、第二回転電機が発生させる回転駆動力を直接的に出力部材に伝達して車両を走行させることができる。したがって、エンジンの駆動力を必要としない走行を行う際に、第二回転電機と出力部材との間で伝達される回転駆動力によって入力部材を回転させないことが可能となり、エンジン内部の摩擦抵抗によるエネルギー損失を抑制できる。よって、装置のエネルギー効率を高めることができる。
【００２４】
ここで、前記出力部材が前記第二回転要素及び前記第四回転要素の双方に同時に接続可能である構成とすると好適である。
【００２５】
この構成によれば、出力部材を第二回転要素及び第四回転要素の双方に同時に接続することにより、差動歯車装置の全ての回転要素を同速で回転させることができる。したがって、入力部材、出力部材、及び第一回転電機が同速で回転する直結モードを実現することができる。
【００２６】
具体的には、前記出力部材は、第一クラッチにより前記第二回転要素に選択的に接続され、第二クラッチにより前記第四回転要素に選択的に接続される構成とすると好適である。
【００２７】
また、前記第二回転要素は、ブレーキにより非回転部材に選択的に固定される構成とすると好適である。
【００２８】
この構成によれば、第二回転要素をブレーキにより非回転部材に固定するとともに、出力部材を第四回転要素に接続することにより、入力部材の回転速度に比例して第一回転電機及び出力部材の回転速度が定まり、入力部材の回転速度が増速して出力部材に伝達されるパラレル増速モードを実現することができる。
【００２９】
また、前記出力部材が前記第二回転要素及び前記第四回転要素の双方から同時に分離可能である構成とすると好適である。
【００３０】
この構成によれば、出力部材を第二回転要素及び第四回転要素の双方から同時に分離することにより、入力部材及び第一回転電機と、出力部材及び第二回転電機との間で回転駆動力の伝達が行われないシリーズモードを実現することができる。
【００３１】
ところで、上記差動歯車装置の具体的構成としては、例えば、以下のような構成とすると好適である。すなわち、前記差動歯車装置は、サンギヤ、キャリア、及びリングギヤの３つの回転要素をそれぞれ備えたシングルピニオン型の第一遊星歯車機構及びシングルピニオン型の第二遊星歯車機構で構成され、前記第一回転要素は互いに一体回転するように接続された前記第一遊星歯車機構のサンギヤ及び前記第二遊星歯車機構のサンギヤで構成され、前記第二回転要素は前記第一遊星歯車機構のキャリアで構成され、前記第三回転要素は互いに一体回転するように接続された前記第一遊星歯車機構のリングギヤ及び前記第二遊星歯車機構のキャリアで構成され、前記第四回転要素は前記第二遊星歯車機構のリングギヤで構成されていると好適である。
【００３２】
この構成によれば、出力部材を差動歯車装置の第二回転要素及び第四回転要素のいずれかに選択的に接続するためのクラッチを設ける場合に、当該クラッチを差動歯車装置の外周側に配置することが容易になる。したがって、装置の全長を短くすることが可能となる。
【００３３】
或いは、前記差動歯車装置は、第一サンギヤ、第二サンギヤ、キャリア、及びリングギヤの４つの回転要素を備えたラビニヨ型の遊星歯車装置で構成され、前記第一回転要素は第一サンギヤで構成され、前記第二回転要素はキャリアで構成され、前記第三回転要素はリングギヤで構成され、前記第四回転要素は第二サンギヤで構成されていても好適である。
【００３４】
なお、本願では、サンギヤ、キャリア、リングギヤの三つの回転要素を備えた「遊星歯車機構」に関し、当該遊星歯車機構単独で、若しくは複数の遊星歯車機構を組み合わせて得られる装置を「遊星歯車装置」と呼ぶ。
【００３５】
この構成によれば、差動歯車装置の部品数を少なくすることが可能となるとともに、差動歯車装置の全長を短くすることが可能となる。
【００３６】
或いは、前記差動歯車装置は、サンギヤ、キャリア、及びリングギヤの３つの回転要素をそれぞれ備えたシングルピニオン型の第一遊星歯車機構及びダブルピニオン型の第二遊星歯車機構で構成され、前記第一回転要素は前記第一遊星歯車機構のサンギヤで構成され、前記第二回転要素は前記第二遊星歯車機構のサンギヤで構成され、前記第三回転要素は互いに一体回転するように接続された前記第一遊星歯車機構のキャリア及び前記第二遊星歯車機構のリングギヤで構成され、前記第四回転要素は互いに一体回転するように接続された前記第一遊星歯車機構のリングギヤ及び前記第二遊星歯車機構のキャリアで構成されていても好適である。
【００３７】
この構成によれば、入力部材と一体回転する回転要素が差動歯車装置の外周に配置されるため、入力部材の回転駆動力により駆動されるオイルポンプ等の補機類を差動歯車装置の外周側に配置することが可能となる。したがって、補機類の配置が容易となり、限られた装置の配置スペースを有効利用することが可能となる。
【００３８】
また、前記第二回転電機は、前記出力部材から選択的に分離可能である構成とすると好適である。
【００３９】
この構成によれば、第二回転電機の回転駆動力が必要でない場合に、第二回転電機を出力部材から分離することができる。したがって、第二回転電機が出力部材の回転駆動力により回転されることにより発生するエネルギー損失を抑制することができる。よって、装置のエネルギー効率を更に高めることができる。
【００４０】
なお、以上の全ての構成において、前記第二回転電機は、直接又は歯車機構を介して前記出力部材に接続される構成とすることができる。
【００４１】
ここで、前記歯車機構は、減速機構又は複数の変速段を有する変速機構であると好適である。
【００４２】
この構成によれば、第二回転電機の回転駆動力を、所定の減速比で減速して出力部材に伝達し、或いは複数の変速比で変速して出力部材に伝達することができる。したがって、出力部材に伝達する回転駆動力の大きさについての車両側の要求を満たしつつ、第二回転電機の小型化を図ること等が可能となる。
【００４３】
また、前記変速機構は、回転速度の順に、少なくとも第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素、及び第四回転要素の４つの回転要素を備え、前記変速機構の第一回転要素に前記第二回転電機が接続され、前記変速機構の第二回転要素に前記出力部材が接続され、前記変速機構の第三回転要素及び第四回転要素がそれぞれブレーキにより非回転部材に選択的に固定される構成とすると好適である。
【００４４】
この構成によれば、第二回転電機の回転駆動力を、少なくとも２つの異なる減速比により減速して出力部材に伝達することが可能となる。また、変速機構の第三回転要素及び第四回転要素の双方のブレーキを解放することにより、第二回転電機を出力部材から分離することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
１．第一の実施形態
まず、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈの構成を示すスケルトン図である。なお、この図１は、中心軸に対称な下半分の構成を省略して示している。また、図２は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈのシステム構成を示す模式図である。なお、図２において、二重の実線は回転駆動力の伝達経路を示し、二重の破線は電力の伝達経路を示し、白抜きの矢印は作動油の流れを示している。また、実線の矢印は各種情報の伝達経路を示している。
【００４６】
これらの図に示すように、このハイブリッド駆動装置Ｈは、エンジンＥに接続された入力軸Ｉと、車輪Ｗに接続された出力軸Ｏと、第一モータ・ジェネレータＭＧ１と、第二モータ・ジェネレータＭＧ２と、少なくとも４つの回転要素を有する差動歯車装置としての遊星歯車装置ＰＧと、を備えている。本実施形態においては、遊星歯車装置ＰＧは、シングルピニオン型の２つの遊星歯車機構ＰＧ１及びＰＧ２を組み合わせて構成されている。そして、この遊星歯車装置ＰＧは、入力軸Ｉ、出力軸Ｏ、及び第一モータ・ジェネレータＭＧ１が、それぞれ異なる回転要素に接続されるとともに、出力軸Ｏが、入力軸Ｉ又は第一モータ・ジェネレータＭＧ１が接続されていない２つの回転要素のいずれかに選択的に接続可能に構成されている。また、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、同軸減速機構ＲＧを介して出力軸Ｏに接続されている。そして、これらの構成は、車体に固定される非回転部材としての駆動装置ケースＤｃ（以下、単に「ケースＤｃ」という。）内に収納されている。なお、本実施形態においては、第一モータ・ジェネレータＭＧ１が本発明における「第一回転電機」に相当し、第二モータ・ジェネレータＭＧ２が本発明における「第二回転電機」に相当する。また、入力軸Ｉが本発明における「入力部材」に相当し、出力軸Ｏが本発明における「出力部材」に相当する。
【００４７】
１−１．ハイブリッド駆動装置の各部の構成
図１及び図２に示すように、入力軸Ｉは、エンジンＥに接続されている。ここで、エンジンＥは、燃料の燃焼により駆動される内燃機関であり、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の各種エンジンを用いることができる。本例では、入力軸ＩはエンジンＥのクランクシャフト等の出力回転軸と一体的に接続されている。なお、入力軸Ｉが、エンジンＥの出力回転軸との間にダンパやクラッチ等を介して接続された構成としても好適である。出力軸Ｏは、図２に示すように、ディファレンシャル装置１７等を介して車輪Ｗに回転駆動力を伝達可能に接続されている。本例では、入力軸Ｉと出力軸Ｏとは同一軸線上に配置されている。
【００４８】
図１に示すように、第一モータ・ジェネレータＭＧ１は、ケースＤｃに固定されたステータＳｔ１と、このステータＳｔ１の径方向内側に回転自在に支持されたロータＲｏ１と、を有している。この第一モータ・ジェネレータＭＧ１のロータＲｏ１は、遊星歯車装置ＰＧを構成する第一遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤｓ１及び第二遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤｓ２と一体回転するように接続されている。また、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、ケースＤｃに固定されたステータＳｔ２と、このステータＳｔ２の径方向内側に回転自在に支持されたロータＲｏ２と、を有している。この第二モータ・ジェネレータＭＧ２のロータＲｏ２は、遊星歯車機構で構成される同軸減速機構ＲＧのサンギヤｓ３と一体回転するように接続されている。第１モータ・ジェネレータＭＧ１及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２は、図２に示すように、それぞれインバータ１２を介して蓄電装置としてのバッテリ１１に電気的に接続されている。なお、バッテリ１１は蓄電装置の一例であり、キャパシタなどの他の蓄電装置を用い、或いは複数種類の蓄電装置を併用することも可能である。そして、第１モータ・ジェネレータＭＧ１及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２は、それぞれ電力の供給を受けて動力を発生するモータ（電動機）としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ（発電機）としての機能を果すことが可能とされている。
【００４９】
後述するように、第一モータ・ジェネレータＭＧ１は、後述するようにトルクコンバータモード及びトルクスプリットモードの２つのモードで、入力軸Ｉ（すなわちエンジンＥ）の回転駆動力の反力受けとして機能する。そして、これら２つのモードを含む各モードにおいて、第一モータ・ジェネレータＭＧ１は、回転方向と回転駆動力の向きとの関係に応じてジェネレータ及びモータのいずれか一方として機能する。一方、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、主に、第一モータ・ジェネレータＭＧ１がジェネレータとして機能している状態ではモータとして機能し、第一モータ・ジェネレータＭＧ１がモータとして機能している状態ではジェネレータとして機能する。但し、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、車両の減速のための回生制動時にはジェネレータとして機能する。第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、ジェネレータとして機能する場合には、発電した電力をバッテリ１１に供給して充電し、或いは当該電力をモータとして機能する他方のモータ・ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２に供給して力行させる。また、第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、モータとして機能する場合には、バッテリ１１に充電され、或いはジェネレータとして機能する他方のモータ・ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２により発電された電力の供給を受けて力行する。これら第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２の動作は、制御装置ＥＣＵから制御指令に従ってインバータ１２を介して行われる。
【００５０】
本実施形態においては、遊星歯車装置ＰＧは、第一遊星歯車機構ＰＧ１と第二遊星歯車機構ＰＧ２とを組み合わせて構成されている。この遊星歯車装置ＰＧが、本発明における差動歯車装置に相当する。そして、この遊星歯車装置ＰＧは、４つの回転要素を備え、入力軸Ｉ、出力軸Ｏ、及び第一モータ・ジェネレータＭＧ１が、それぞれ異なる回転要素に接続されるとともに、出力軸Ｏが、入力軸Ｉ又は第一モータ・ジェネレータＭＧ１が接続されていない２つの回転要素のいずれかに選択的に接続可能に構成されている。以下、各遊星歯車機構ＰＧ１、ＰＧ２のそれぞれの構成について詳細に説明する。
【００５１】
図１に示すように、第一遊星歯車機構ＰＧ１は、入力軸Ｉ及び出力軸Ｏと同軸状に配置されたシングルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第一遊星歯車機構ＰＧ１は、複数のピニオンギヤを支持するキャリアｃａ１と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合うサンギヤｓ１及びリングギヤｒ１とを回転要素として有している。サンギヤｓ１は、第二遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤｓ２及び第一モータ・ジェネレータＭＧ１のロータＲｏ１と一体回転するように接続されている。キャリアｃａ１は、第一クラッチＣ１を介して出力軸Ｏに選択的に接続されるとともに、第一ブレーキＢ１によりケースＤｃに選択的に固定される。リングギヤｒ１は、第二遊星歯車機構ＰＧ２のキャリアｃａ２及び入力軸Ｉと一体回転するように接続されている。
【００５２】
また、第二遊星歯車機構ＰＧ２は、入力軸Ｉ及び出力軸Ｏと同軸状に配置されたシングルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第二遊星歯車機構ＰＧ２は、複数のピニオンギヤを支持するキャリアｃａ２と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合うサンギヤｓ２及びリングギヤｒ２とを回転要素として有している。サンギヤｓ２は、第一遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤｓ１及び第一モータ・ジェネレータＭＧ１のロータＲｏ１と一体回転するように接続されている。キャリアｃａ２は、第一遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤｒ１及び入力軸Ｉと一体回転するように接続されている。リングギヤｒ２は、第二クラッチＣ２を介して出力軸Ｏに選択的に接続される。
【００５３】
遊星歯車装置ＰＧは、第一遊星歯車機構ＰＧ１及び第二遊星歯車機構ＰＧ２がそれぞれの有する３つの回転要素のうち、２つずつを互いに一体回転するように接続することにより、全体として４つの回転要素を備えて一体的に動作するように構成されている。これら４つの回転要素を、回転速度の順に第一回転要素ｅ１、第二回転要素ｅ２、第三回転要素ｅ３、及び第四回転要素ｅ４とする。本実施形態においては、互いに一体回転する第一遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤｓ１及び第二遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤｓ２が、遊星歯車装置ＰＧの第一回転要素ｅ１に相当する。また、第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１が、遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２に相当する。また、互いに一体回転する第一遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤｒ１及び第二遊星歯車機構ＰＧ２のキャリアｃａ２が、遊星歯車装置ＰＧの第三回転要素ｅ３に相当する。また、第二遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤｒ２が、遊星歯車装置ＰＧの第四回転要素ｅ４に相当する。
【００５４】
したがって、第一モータ・ジェネレータＭＧ１のロータＲｏ１は遊星歯車装置ＰＧの第一回転要素ｅ１と一体回転するように接続され、入力軸Ｉは遊星歯車装置ＰＧの第三回転要素ｅ３と一体回転するように接続されていることになる。また、出力軸Ｏは、第一クラッチＣ１により遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２に選択的に接続され、第二クラッチＣ２により遊星歯車装置ＰＧの第四回転要素ｅ４に選択的に接続される構成であることにより、遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２及び第四回転要素ｅ４のいずれかに選択的に接続可能となっている。また、出力軸Ｏは、第一クラッチＣ１及び第二クラッチＣ２の双方を係合することにより、遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２及び第四回転要素ｅ４の双方に同時に接続することも可能となっている。更に、出力軸Ｏは、第一クラッチＣ１及び第二クラッチＣ２の双方を解放することにより、遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２及び第四回転要素ｅ４の双方から同時に分離することも可能となっている。なお、遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２は、上記の通り、第一ブレーキＢ１によりケースＤｃに選択的に固定される。
【００５５】
また、同軸減速機構ＲＧは、入力軸Ｉ及び出力軸Ｏと同軸状に配置されたシングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されている。すなわち、同軸減速機構ＲＧは、複数のピニオンギヤを支持するキャリアｃａ３と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合うサンギヤｓ３及びリングギヤｒ３とを回転要素として有している。サンギヤｓ３は、第二モータ・ジェネレータＭＧ２のロータＲｏ２と一体回転するように接続されている。キャリアｃａ３は、ケースＤｃに固定されている。リングギヤｒ３は、出力軸Ｏと一体回転するように接続されている。これにより、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、同軸減速機構ＲＧを介して出力軸Ｏに接続されていることになる。この同軸減速機構ＲＧの３つの回転要素は、回転速度の順に第一回転要素ｅ１、第二回転要素ｅ２、及び第三回転要素ｅ３とすると、サンギヤｓ３が第一回転要素ｅ１に相当し、キャリアｃａ３が第二回転要素ｅ２に相当し、リングギヤｒ３が第三回転要素ｅ３に相当する。ここで、同軸減速機構ＲＧは、キャリアｃａ３を回転しないように固定した状態で、サンギヤｓ３の回転速度を減速してリングギヤｒ３に伝達するように、ギヤ比（サンギヤｓ３とリングギヤｒ３との歯数比＝〔サンギヤｓ３の歯数〕／〔リングギｒ３の歯数〕）が設定されている。これにより、同軸減速機構ＲＧは、第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転速度を一定の減速比で減速して出力軸Ｏに伝達する。本実施形態においては、この同軸減速機構ＲＧが、本発明における歯車機構に相当する。
【００５６】
上記のとおり、このハイブリッド駆動装置Ｈは、摩擦係合要素として、第一クラッチＣ１、第二クラッチＣ２、及び第一ブレーキＢ１を備えている。これらの摩擦係合要素としては、いずれも油圧により動作する多板式クラッチや多板式ブレーキを用いることができる。図２では、各摩擦係合要素は遊星歯車装置ＰＧに含まれることとして図示を省略しているが、この図に示すように、これらの摩擦係合要素（すなわち遊星歯車装置ＰＧ）に供給される油圧は、制御装置ＥＣＵからの制御指令により動作する油圧制御装置１３により制御される。この油圧制御装置１３への作動油の供給は、エンジンＥの動作中は機械式オイルポンプ１４により行われ、エンジンＥの停止中は電動オイルポンプ１５により行われる。ここで、機械式オイルポンプ１４は、入力軸Ｉの回転駆動力により駆動される。また、電動オイルポンプ１５は、電動オイルポンプ用インバータ１６を介して供給されるバッテリ１１からの電力（供給経路は図示省略）により駆動される。
【００５７】
なお、図１に示すように、本実施形態においては、第一クラッチＣ１及び第二クラッチＣ２により出力軸Ｏと接続する遊星歯車機構ＰＧの回転要素が、第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１及び第二遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤｒ２となっている。そのため、キャリアｃａ１と一体回転する部材を遊星歯車機構ＰＧの外周側に延出するだけで、容易に第一クラッチＣ１及び第二クラッチＣ２を、遊星歯車機構ＰＧの外周側に配置することが可能となる。そして、このように第一クラッチＣ１及び第二クラッチＣ２を遊星歯車機構ＰＧの外周側に配置したことにより、ハイブリッド駆動装置Ｈの軸方向の全長を短くすることが可能となっている。
【００５８】
１−２．ハイブリッド駆動装置の制御システムの構成
図２に示すように、制御装置ＥＣＵは、車両の各部に設けられたセンサＳｅ１〜Ｓｅ７で取得される情報を用いて、エンジンＥ、第一モータ・ジェネレータＭＧ１、第二モータ・ジェネレータＭＧ２、油圧制御装置１３を介して遊星歯車装置ＰＧの各摩擦係合要素Ｃ１、Ｃ２、Ｂ１（図１参照）、並びに電動オイルポンプ１５等の動作制御を行う。これらのセンサとして、本例では、第一モータ・ジェネレータ回転センサＳｅ１、第二モータ・ジェネレータ回転センサＳｅ２、エンジン回転センサＳｅ３、バッテリ状態検出センサＳｅ４、車速センサＳｅ５、アクセル操作検出センサＳｅ６、及びブレーキ操作検出センサＳｅ７が設けられている。
【００５９】
ここで、第一モータ・ジェネレータ回転センサＳｅ１は、第一モータ・ジェネレータＭＧ１のロータＲｏ１の回転速度を検出するためのセンサである。第二モータ・ジェネレータ回転センサＳｅ２は、第二モータ・ジェネレータＭＧ２のロータＲｏ２の回転速度を検出するためのセンサである。エンジン回転センサＳｅ３は、エンジンＥの出力回転軸の回転速度を検出するためのセンサである。ここで、入力軸ＩはエンジンＥの出力回転軸と一体回転するので、このエンジン回転センサＳｅ３により検出されるエンジンＥの回転速度は入力軸Ｉの回転速度と一致する。バッテリ状態検出センサＳｅ４は、バッテリ１１の充電量等の状態を検出するためのセンサである。車速センサＳｅ５は、車速を検出するために出力軸Ｏの回転速度を検出するためのセンサである。アクセル操作検出センサＳｅ６は、アクセルペダル１８の操作量を検出するためのセンサである。ブレーキ操作検出センサＳｅ７は、図示しないホイールブレーキに連動するブレーキペダル１９の操作量を検出するためのセンサである。
【００６０】
また、制御装置ＥＣＵは、エンジン制御手段３１、モータ・ジェネレータ制御手段３２、バッテリ状態検出手段３３、モータ・ジェネレータ回転検出手段３４、車速検出手段３５、切替制御手段３６、電動オイルポンプ制御手段３７、エンジン回転検出手段３８、モード選択手段３９、及び要求駆動力検出手段４０を備えている。制御装置ＥＣＵにおけるこれらの各手段は、ＣＰＵ等の演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部がハードウエア又はソフトウエア（プログラム）或いはその両方により実装されて構成されている。
【００６１】
エンジン制御手段３１は、エンジンＥの動作開始、停止、回転速度制御、出力トルク制御等の動作制御を行う。モータ・ジェネレータ制御手段３２は、インバータ１２を介して、第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転速度制御、出力トルク制御等の動作制御を行う。バッテリ状態検出手段３３は、バッテリ状態検出センサＳｅ４の出力に基づいて、バッテリ１１の充電量等の状態を検出する。モータ・ジェネレータ回転検出手段３４は、第一モータ・ジェネレータ回転センサＳｅ１、及び第二モータ・ジェネレータ回転センサＳｅ２の出力に基づいて、第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転速度を検出する。車速検出手段３５は、車速センサＳｅ５からの出力に基づいて車速を検出する。切替制御手段３６は、油圧制御装置１３の動作を制御することにより、ハイブリッド駆動装置Ｈの各摩擦係合要素Ｃ１、Ｃ２、Ｂ１（図１参照）のそれぞれの係合又は解放（係合解除）を行い、ハイブリッド駆動装置Ｈの動作モードを切り替える制御を行う。電動オイルポンプ制御手段３７は、電動オイルポンプ用インバータ１６を介して電動オイルポンプ１５の動作制御を行う。エンジン回転検出手段３８は、エンジン回転センサＳｅ３からの出力に基づいて、エンジンＥの出力回転軸及び入力軸Ｉの回転速度を検出する。
【００６２】
モード選択手段３９は、車速及び要求駆動力などの走行条件に応じて、所定の制御マップに従い適切な動作モードの選択を行う。すなわち、モード選択手段３９は、車速の情報を車速検出手段３５から取得するとともに、要求駆動力の情報を要求駆動力検出手段４０から取得する。そして、モード選択手段３９は、所定の制御マップに従って、取得された車速及び要求駆動力に応じて規定された動作モードを選択する。ここで、選択される動作モードとしては、後述するように、トルクコンバータモード、直結モード、トルクスプリットモード、パラレル増速モード、及びシリーズモードの５つのモードがある。なお、モード選択の際に参照される走行条件としては、車速及び要求駆動力の他にも、バッテリ充電量、冷却水温度、油温等の各種条件を用いても好適である。要求駆動力検出手段４０は、アクセル操作検出センサＳｅ６及びブレーキ操作検出センサＳｅ７からの出力に基づいて、運転者による要求駆動力を演算して取得する。
【００６３】
１−３．ハイブリッド駆動装置の動作モード
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈにより実現可能な動作モードについて説明する。図３は、各動作モードでの複数の摩擦係合要素Ｃ１、Ｃ２、Ｂ１の作動状態を示す作動表である。この図において、「○」は各摩擦係合要素が係合状態にあることを示しており、「無印」は、各摩擦係合要素が解放（係合解除）状態にあることを示している。図４〜図８は、遊星歯車装置ＰＧの速度線図を示しており、図４はトルクコンバータモードでの速度線図、図５は直結モードでの速度線図、図６はトルクスプリットモードでの速度線図、図７はパラレル増速モードでの速度線図、図８はシリーズモードでの速度線図をそれぞれ示している。また、図９は、同軸減速機構ＲＧの速度線図を示している。これらの速度線図において、縦軸は、各回転要素の回転速度に対応している。すなわち、縦軸に対応して記載している「０」は回転速度がゼロであることを示しており、上側が正、下側が負である。そして、並列配置された複数本の縦線のそれぞれが、遊星歯車装置ＰＧを構成する第一遊星歯車機構ＰＧ１及び第二遊星歯車機構ＰＧ２、並びに同軸減速機構ＲＧの各回転要素に対応している。すなわち、各縦線の上側に記載されている「ｓ１」、「ｃａ１」、「ｒ１」はそれぞれ第一遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤｓ１、キャリアｃａ１、リングギヤｒ１に対応し、「ｓ２」、「ｃａ２」、「ｒ２」はそれぞれ第二遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤｓ２、キャリアｃａ２、リングギヤｒ２に対応し、「ｓ３」、「ｃａ３」、「ｒ３」はそれぞれ同軸減速機構ＲＧを構成する遊星歯車機構のサンギヤｓ３、キャリアｃａ３、リングギヤｒ３に対応している。
【００６４】
また、各回転要素に対応する縦線の間隔は、遊星歯車装置ＰＧを構成する第一遊星歯車機構ＰＧ１及び第二遊星歯車機構ＰＧ２、並びに同軸減速機構ＲＧのそれぞれのギヤ比（サンギヤとリングギヤとの歯数比＝〔サンギヤの歯数〕／〔リングギヤの歯数〕）に対応している。なお、図４の下部には第一遊星歯車機構ＰＧ１のギヤ比をλ１として明示し、図６の下部には第二遊星歯車機構ＰＧ２のギヤ比をλ２として明示し、図９の下部には同軸減速機構ＲＧのギヤ比をλ３として明示している。また、これらの速度線図上において、「△」は入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度、「☆」は出力軸Ｏの回転速度、「○」は第一モータ・ジェネレータＭＧ１の回転速度、「□」は第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転速度、「×」は非回転部材としてのケースＤｃへの固定状態をそれぞれ示している。
【００６５】
図３〜図８に示すように、このハイブリッド駆動装置Ｈは、トルクコンバータモード、直結モード、トルクスプリットモード、パラレル増速モード、及びシリーズモードの５つの動作モードを切り替え可能に備えた構成となっている。これらの動作モードは、モード選択手段３９により選択され、選択された動作モードへの切り替えは、制御装置ＥＣＵからの制御指令により各摩擦係合要素Ｃ１、Ｃ２、Ｂ１が係合又は解放されることにより行われる。なお、この際、制御装置ＥＣＵは、モータ・ジェネレータ制御手段３２による第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転速度及び出力トルクの制御、エンジン制御手段３１によるエンジンＥの回転速度及び出力トルクの制御等も行う。以下、各動作モードでのハイブリッド駆動装置Ｈの動作状態について詳細に説明する。なお、図９に示すように、同軸減速機構ＲＧの動作状態は、基本的に全てのモードについて共通であるため、まずは遊星歯車装置ＰＧの各モードでの動作状態について順に説明し、最後に同軸減速機構ＲＧの動作状態について説明する。
【００６６】
１−４．トルクコンバータモード
まず、トルクコンバータモードでの遊星歯車装置ＰＧの動作状態について、図４に基づいて説明する。トルクコンバータモードは、出力軸Ｏを遊星歯車装置ＰＧにおける入力軸Ｉ又は第一モータ・ジェネレータＭＧ１が接続されていない２つの回転要素の一方に接続した状態で、入力軸Ｉの回転駆動力に対して増幅した回転駆動力を出力軸Ｏに伝達するモードである。本実施形態においては、図３に示すように、トルクコンバータモードでは、第一クラッチＣ１が係合状態とされ、第二クラッチＣ２及び第一ブレーキＢ１は解放状態とされる。したがって、出力軸Ｏが、遊星歯車装置ＰＧを構成する第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１に接続されることにより、トルクコンバータモードが実現される。
【００６７】
図４は、トルクコンバータモードでの遊星歯車装置ＰＧの速度線図である。この図において実線は出力軸Ｏの回転速度が低い（すなわち車速が低い）状態を示し、破線は実線の状態よりも出力軸Ｏの回転速度が高い（すなわち車速が高い）状態を示している。この図に示すように、トルクコンバータモードでは、遊星歯車装置ＰＧを構成する第一遊星歯車機構ＰＧ１が機能する状態となる。すなわち、第一遊星歯車機構ＰＧ１は、回転速度の順で中間となるキャリアｃａ１が出力軸Ｏと一体回転し、回転速度の順で一方側となるリングギヤｒ１が入力軸Ｉ（エンジンＥ）と一体回転し、回転速度の順で他方側となるサンギヤｓ１が第一モータ・ジェネレータＭＧ１と一体回転する。この際、エンジンＥは、効率が高く排ガスの少ない状態に（一般に最適燃費特性に沿うよう）に維持されるよう制御されつつ要求駆動力に応じた正方向の回転駆動力ＴＥを出力し、この回転駆動力ＴＥが入力軸Ｉを介してリングギヤｒ１に伝達される。また、第一モータ・ジェネレータＭＧ１は、トルクコンバータモードの全域で正方向の回転駆動力Ｔ１を発生させ、入力軸Ｉの回転駆動力ＴＥの反力受けとして機能する。
【００６８】
これにより、遊星歯車装置ＰＧは、入力軸Ｉの回転駆動力ＴＥと第一モータ・ジェネレータＭＧ１の回転駆動力Ｔ１とを合成し、入力軸Ｉの回転駆動力ＴＥに対して増幅した回転駆動力を出力軸Ｏに伝達する。具体的には、図４の下部に示すように、第一遊星歯車機構ＰＧ１のギヤ比がλ１（λ１＜１）である場合、リングギヤｒ１（入力軸Ｉ）のトルク：キャリアｃａ１（出力軸Ｏ）のトルク：サンギヤｓ１（第一モータ・ジェネレータＭＧ１）のトルク＝１：（１＋λ１）：λ１という関係が成立する。したがって、例えばギヤ比λ１＝０．５の場合、リングギヤｒ１（入力軸Ｉ）のトルクの０．５倍のトルクをサンギヤｓ１（第一モータ・ジェネレータＭＧ１）のトルクが分担することにより、リングギヤｒ１（入力軸Ｉ）の回転トルクの約１．５倍のトルクがキャリアｃａ１（出力軸Ｏ）に伝達される。なお、この第一遊星歯車機構ＰＧ１のギヤ比λ１は、エンジンＥ及び第一モータ・ジェネレータＭＧ１の特性や車両重量等を考慮して適宜設定することができる。
【００６９】
以上に説明したように、トルクコンバータモードは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転駆動力ＴＥを増幅して出力軸Ｏに伝達することができるため、車速が比較的低い状態で使用される低速用のモードとして適している。本実施形態では、トルクコンバータモードは、出力軸Ｏの回転速度がゼロの状態（車両の発進時）から、出力軸Ｏの回転速度が入力軸Ｉの回転速度に一致する状態となるまでの間で使用される。すなわち、トルクコンバータモードでは、エンジンＥの回転速度を一定とした場合、出力軸Ｏの回転速度がゼロの状態から、第一モータ・ジェネレータＭＧ１の回転速度を上昇させることにより、出力軸Ｏの回転速度を次第に上昇させる。この間、第一モータ・ジェネレータＭＧ１は正方向の回転駆動力Ｔ１を発生させる。したがって、図４に実線で示すように出力軸Ｏの回転速度が低く、第一モータ・ジェネレータＭＧ１の回転速度が負（回転方向が負）の状態では、第一モータ・ジェネレータＭＧ１は発電し、図４に破線で示すように、出力軸Ｏの回転速度が高くなり、第一モータ・ジェネレータＭＧ１の回転速度が正（回転方向が正）の状態では、第一モータ・ジェネレータＭＧ１は力行する。
【００７０】
そして、出力軸Ｏの回転速度が上昇し、入力軸Ｉの回転速度と一致した際に、制御装置ＥＣＵは、第一クラッチＣ１を係合状態に維持したまま、第二クラッチＣ２を係合する。これにより、トルクコンバータモードから後述する直結モードに切り替えられる。このモード切り替えは、この際に係合する第二クラッチＣ２の両側の係合部材の回転速度が同じ状態で係合される同期切替となっている。すなわち、このモード切替は、出力軸Ｏ及び第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１の回転速度と、第二遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤｒ２の回転速度とが同じ状態で、出力軸Ｏを、第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１に加えて、第二遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤｒ２にも接続することにより実現される。
【００７１】
１−５．直結モード
次に、直結モードでの遊星歯車装置ＰＧの動作状態について、図５に基づいて説明する。直結モードは、出力軸Ｏを遊星歯車装置ＰＧにおける入力軸Ｉ又は第一モータ・ジェネレータＭＧ１が接続されていない２つの回転要素の双方に接続した状態で、入力軸Ｉ、出力軸Ｏ、及び第一モータ・ジェネレータＭＧ１が同速で回転するモードである。本実施形態においては、図３に示すように、直結モードでは、第一クラッチＣ１及び第二クラッチＣ２が係合状態とされ、第一ブレーキＢ１は解放状態とされる。したがって、出力軸Ｏが、遊星歯車装置ＰＧを構成する第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１及び第二遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤｒ２の双方に接続されることにより、直結モードが実現される。
【００７２】
図５は、直結モードでの遊星歯車装置ＰＧの速度線図である。この図に示すように、直結モードでは、第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１と第二遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤｒ２とが、出力軸Ｏ並びに第一クラッチＣ１及び第二クラッチＣ２を介して一体回転するように接続される。これにより、遊星歯車装置ＰＧの全体、すなわち遊星歯車装置ＰＧを構成する全ての回転要素が一体回転する。したがって、入力軸Ｉ（エンジンＥ）、出力軸Ｏ、及び第一モータ・ジェネレータＭＧ１が直結され、これらが同一速度で一体回転する状態となる。この際、エンジンＥは、車速及び要求駆動力に応じて、適切な回転速度及び回転駆動力ＴＥを出力するように制御される。また、第一モータ・ジェネレータＭＧ１は、基本的には、入力軸Ｉの回転速度に応じて定まる回転速度で回転しつつ、回転駆動力を出力しない状態に制御される。この場合、後述するように、第二モータ・ジェネレータＭＧ２も回転駆動力を出力しない状態に制御される。すなわち、この直結モードでは、第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、基本的には、モータ及びジェネレータのいずれとしても機能せず、力行も発電も行わない。なお、要求駆動力に対して、エンジンＥの回転駆動力が不足する場合などには、第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２の一方又は双方をモータとして力行させることも可能である。また、バッテリ１１の充電量が不足した場合などには、第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２の一方又は双方をジェネレータとして発電させることも可能である。或いは、第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２の一方をジェネレータとして発電させ、当該発電により得た電力を用いて他方をモータとして力行させることも可能である。
【００７３】
本実施形態においては、直結モードは、トルクコンバータモードとトルクスプリットモードとの切り替えに際しての中間的なモードとして使用される。すなわち、この直結モードは、第一クラッチＣ１を係合するとともに第二クラッチＣ２を解放した状態で実現されるトルクコンバータモードと、第一クラッチＣ１を解放するとともに第二クラッチＣ２を係合した状態で実現されるトルクスプリットモードとの中間で、第一クラッチＣ１及び第二クラッチＣ２の双方を係合状態とすることにより実現される。また、この際に係合される第一クラッチＣ１又は第二クラッチＣ２の両側の係合部材の回転速度が同じ状態、すなわち、遊星歯車装置ＰＧを構成する第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１と第二遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤｒ２との回転速度が同じ状態で、第一クラッチＣ１又は第二クラッチＣ２を係合状態とすることにより、当該クラッチＣ１、Ｃ２の両側の係合部材の回転速度が同じ状態で係合される同期切替となる。そして、直結モードから第一クラッチＣ１を解放することにより、トルクスプリットモードに切り替えられる。また、直結モードから第二クラッチＣ２を解放することにより、トルクコンバータモードに切り替えられる。このように、直結モードを介することにより、トルクコンバータモードとトルクスプリットモードとの間のモード切り替えを、第一クラッチＣ１又は第二クラッチＣ２の係合による衝撃がない同期切替とすることができる。
【００７４】
１−６．トルクスプリットモード
次に、トルクスプリットモードでの遊星歯車装置ＰＧの動作状態について、図６に基づいて説明する。トルクスプリットモードは、出力軸Ｏを遊星歯車装置ＰＧにおける入力軸Ｉ又は第一モータ・ジェネレータＭＧ１が接続されていない２つの回転要素の他方に接続した状態で、入力軸Ｉの回転駆動力に対して減衰した回転駆動力を出力軸Ｏに伝達するモードである。本実施形態においては、図３に示すように、トルクスプリットモードでは、第二クラッチＣ２が係合状態とされ、第一クラッチＣ１及び第一ブレーキＢ１は解放状態とされる。したがって、出力軸Ｏが、遊星歯車装置ＰＧを構成する第二遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤｒ２に接続されることにより、トルクスプリットモードが実現される。
【００７５】
図６は、トルクスプリットモードでの遊星歯車装置ＰＧの速度線図である。この図において実線は出力軸Ｏの回転速度が比較的低い（すなわち車速が比較的低い）状態を示し、破線は実線の状態よりも出力軸Ｏの回転速度が高い（すなわち車速が高い）状態を示している。この図に示すように、トルクスプリットモードでは、遊星歯車装置ＰＧを構成する第二遊星歯車機構ＰＧ２が機能する状態となる。すなわち、第二遊星歯車機構ＰＧ２は、回転速度の順で中間となるキャリアｃａ２が入力軸Ｉ（エンジンＥ）と一体回転し、回転速度の順で一方側となるリングギヤｒ２が出力軸Ｏと一体回転し、回転速度の順で他方側となるサンギヤｓ２が第一モータ・ジェネレータＭＧ１と一体回転する。この際、エンジンＥは、効率が高く排ガスの少ない状態に（一般に最適燃費特性に沿うよう）に維持されるよう制御されつつ要求駆動力に応じた正方向の回転駆動力ＴＥを出力し、この回転駆動力ＴＥが入力軸Ｉを介してキャリアｃａ２に伝達される。また、第一モータ・ジェネレータＭＧ１は、トルクスプリットモードの全域で負方向の回転駆動力Ｔ１を発生させ、入力軸Ｉの回転駆動力ＴＥの反力受けとして機能する。
【００７６】
これにより、遊星歯車装置ＰＧは、入力軸Ｉの回転駆動力ＴＥを出力軸Ｏと第一モータ・ジェネレータＭＧ１とに分配し、入力軸Ｉの回転駆動力ＴＥに対して減衰した回転駆動力を出力軸Ｏに伝達する。具体的には、図６の下部に示すように、第二遊星歯車機構ＰＧ２のギヤ比がλ２（λ２＜１）である場合、リングギヤｒ２（出力軸Ｏ）のトルク：キャリアｃａ２（入力軸Ｉ）のトルク：サンギヤｓ２（第一モータ・ジェネレータＭＧ１）のトルク＝１：（１＋λ２）：λ２という関係が成立する。したがって、例えばギヤ比λ２＝０．５の場合、キャリアｃａ２（入力軸Ｉ）のトルクの１／３倍のトルクがサンギヤｓ２（第一モータ・ジェネレータＭＧ１）に分配され、キャリアｃａ２（入力軸Ｉ）の回転トルクの２／３倍のトルクがリングギヤｒ２（出力軸Ｏ）に伝達される。なお、この第二遊星歯車機構ＰＧ２のギヤ比λ２は、エンジンＥ及び第一モータ・ジェネレータＭＧ１の特性や車両重量等を考慮して適宜設定することができる。
【００７７】
以上に説明したように、トルクスプリットモードは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転駆動力ＴＥを減衰して出力軸Ｏに伝達することができるため、車速が比較的高い状態で使用される高速用のモードとして適している。本実施形態では、トルクスプリットモードは、出力軸Ｏの回転速度が入力軸Ｉの回転速度に一致した状態から、出力軸Ｏの回転速度が上昇するとともに第一モータ・ジェネレータＭＧ１の回転速度が下降し、第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１の回転速度がゼロになるまでの間で使用される。すなわち、トルクスプリットモードでは、エンジンＥの回転速度を一定とした場合、出力軸Ｏの回転速度が入力軸Ｉの回転速度に一致した状態から、第一モータ・ジェネレータＭＧ１の回転速度を下降させることにより、出力軸Ｏの回転速度を次第に上昇させる。この間、第一モータ・ジェネレータＭＧ１は負方向の回転駆動力Ｔ１を発生させる。したがって、図６に実線で示すように出力軸Ｏの回転速度が比較的低く、第一モータ・ジェネレータＭＧ１の回転速度が正（回転方向が正）の状態では、第一モータ・ジェネレータＭＧ１は発電し、図６に破線で示すように、出力軸Ｏの回転速度が高くなり、第一モータ・ジェネレータＭＧ１の回転速度が負（回転方向が負）の状態では、第一モータ・ジェネレータＭＧ１は力行する。
【００７８】
そして、出力軸Ｏの回転速度が上昇し、第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１の回転速度がゼロになった際に、制御装置ＥＣＵは、第二クラッチＣ２を係合状態に維持したまま、第一ブレーキＢ１を係合する。これにより、トルクスプリットモードから後述するパラレル増速モードに切り替えられる。このモード切り替えは、この際に係合する第一ブレーキＢ１の両側の係合部材の回転速度が同じ状態、すなわち、第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１の回転速度がゼロの状態で係合される同期切替となっている。
【００７９】
一方、トルクスプリットモードで車両が減速した際には、出力軸Ｏの回転速度が次第に下降することにより、第一モータ・ジェネレータＭＧ１の回転速度が次第に上昇する。そして、入力軸Ｉ、出力軸Ｏ、及び第一モータ・ジェネレータＭＧ１の回転速度が一致した際に、制御装置ＥＣＵは、第二クラッチＣ２を係合状態に維持したまま、第一クラッチＣ１を係合する。これにより、トルクスプリットモードから直結モードに切り替えられる。このモード切り替えは、この際に係合する第一クラッチＣ１の両側の係合部材の回転速度が同じ状態で係合される同期切替となっている。すなわち、このモード切替は、出力軸Ｏ及び第二遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤｒ２の回転速度と、第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１の回転速度とが同じ状態で、出力軸Ｏを、第二遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤｒ２に加えて、第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１にも接続することにより実現される。
【００８０】
１−７．パラレル増速モード
次に、パラレル増速モードでの遊星歯車装置ＰＧの動作状態について、図７に基づいて説明する。パラレル増速モードは、入力軸Ｉの回転速度に比例して第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び出力軸Ｏの回転速度が定まり、入力軸Ｉの回転速度が増速して出力軸Ｏに伝達されるモードである。このパラレル増速モードは、出力軸Ｏを遊星歯車装置ＰＧにおける入力軸Ｉ又は第一モータ・ジェネレータＭＧ１が接続されていない２つの回転要素のいずれか一方に接続し、他方をケースＤｃに固定した状態で実現される。本実施形態においては、図３に示すように、パラレル増速モードでは、第二クラッチＣ２及び第一ブレーキＢ１が係合状態とされ、第一クラッチＣ１は解放状態とされる。したがって、出力軸Ｏが遊星歯車装置ＰＧを構成する第二遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤｒ２に接続されるとともに、第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１がケースＤｃに固定されることにより、パラレル増速モードが実現される。
【００８１】
図７は、パラレル増速モードでの遊星歯車装置ＰＧの速度線図である。この図に示すように、パラレル増速モードでは、第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１が第一ブレーキＢ１を介してケースＤｃに固定されることにより、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度に比例して、出力軸Ｏ及び第一モータ・ジェネレータＭＧ１の回転速度が定まる状態となる。また、回転速度の順で、ケースＤｃに固定される回転要素であるキャリアｃａ１（第二回転要素ｅ２）と出力軸Ｏに接続された回転要素であるリングギヤｒ２（第四回転要素ｅ４）との間に、入力軸Ｉに接続された回転要素であるリングギヤｒ１及びキャリアｃａ２（第三回転要素ｅ３）が設けられていることにより、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度が増速して出力軸Ｏに伝達される。
【００８２】
この際、エンジンＥは、車速及び要求駆動力に応じて、適切な回転速度及び回転駆動力ＴＥを出力するように制御される。但し、上記のとおり、パラレル増速モードでは、入力軸Ｉの回転速度を増速して出力軸Ｏに伝達するため、エンジンＥの回転速度を低く抑えることが可能となる。また、第一モータ・ジェネレータＭＧ１は、基本的には、入力軸Ｉの回転速度に応じて定まる回転速度で回転しつつ、回転駆動力を出力しない状態に制御される。この場合、後述するように、第二モータ・ジェネレータＭＧ２も回転駆動力を出力しない状態に制御される。すなわち、このパラレル増速モードでは、直結モードと同様に、第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、基本的には、モータ及びジェネレータのいずれとしても機能せず、力行も発電も行わない。なお、要求駆動力に対して、エンジンＥの回転駆動力が不足する場合などには、第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２の一方又は双方をモータとして力行させることも可能である。また、バッテリ１１の充電量が不足した場合などには、第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２の一方又は双方をジェネレータとして発電させることも可能である。或いは、第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２の一方をジェネレータとして発電させ、当該発電により得た電力を用いて他方をモータとして力行させることも可能である。
【００８３】
以上に説明したように、パラレル増速モードは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度を増速して出力軸Ｏに伝達することができるとともに、第一モータ・ジェネレータＭＧ１の回転駆動力を必要とすることなく、入力軸Ｉの回転速度に比例して出力軸Ｏの回転速度が定まる状態になるモードである。したがって、このパラレル増速モードは、車速が高く要求駆動力が小さい状態で使用される高速巡航用のモードとして適している。すなわち、このパラレル増速モードでは、第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２を動作させずに入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転駆動力を出力軸Ｏに伝達して走行することができる。したがって、要求駆動力が小さい状況において、第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２の動作によるエネルギー損失を抑制することができる。また、このとき、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度を増速して出力軸Ｏに伝達するため、出力軸Ｏに伝達される入力軸Ｉの回転駆動力は小さくなるが、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度を低く抑えることが可能となる。したがって、エンジンを高い効率で動作させることができる。
【００８４】
本実施形態では、パラレル増速モードは、トルクスプリットモードで出力軸Ｏの回転速度が上昇するとともに第一モータ・ジェネレータＭＧ１の回転速度が下降し、第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１の回転速度がゼロになった状態よりも、出力軸Ｏの回転速度が高い領域で使用される。一方、パラレル増速モードで走行中に、第二クラッチＣ２を係合状態に維持したまま、第一ブレーキＢ１を解放することにより、トルクスプリットモードに切り替えることができる。
【００８５】
１−８．シリーズモード
次に、シリーズモードでの遊星歯車装置ＰＧの動作状態について、図８に基づいて説明する。シリーズモードは、出力軸Ｏを遊星歯車装置ＰＧにおける入力軸Ｉ又は第一モータ・ジェネレータＭＧ１が接続されていない２つの回転要素の双方から分離し、入力軸Ｉ及び第一モータ・ジェネレータＭＧ１と、出力軸Ｏ及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２との間で回転駆動力の伝達が行われないモードである。本実施形態においては、図３に示すように、シリーズモードでは、第一ブレーキＢ１が係合状態とされ、第一クラッチＣ１及び第二クラッチＣ２は解放状態とされる。これにより、入力軸Ｉ又は第一モータ・ジェネレータＭＧ１が接続された遊星歯車装置ＰＧと出力軸Ｏとの間で回転駆動力の伝達が行われない状態となり、更に、入力軸Ｉと第一モータ・ジェネレータＭＧ１との間の回転駆動力の伝達が可能な状態となり、シリーズモードが実現される。
【００８６】
図８は、シリーズモードでの遊星歯車装置ＰＧの速度線図である。この図に示すように、シリーズモードでは、第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１が第一ブレーキＢ１を介してケースＤｃに固定されることにより、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度に比例して、第一モータ・ジェネレータＭＧ１の回転速度が定まる状態となる。本実施形態においては、入力軸Ｉが正方向に回転することにより、第一モータ・ジェネレータＭＧ１は負方向に回転する（回転速度は負）。また、第一クラッチＣ１及び第二クラッチＣ２が解放状態とされることにより、遊星歯車装置ＰＧのいずれの回転要素にも出力軸Ｏが接続されていない状態となる。したがって、入力軸Ｉ又は第一モータ・ジェネレータＭＧ１が接続された遊星歯車装置ＰＧと出力軸Ｏ及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２との間で回転駆動力の伝達が行われない状態となる。一方、後述するように、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は同軸減速機構ＲＧを介して出力軸Ｏに常に接続されている。したがって、第二モータ・ジェネレータＭＧ２と出力軸Ｏとの間では、回転駆動力の伝達が行われる状態となる。
【００８７】
この際、エンジンＥは、効率が高く排ガスの少ない状態に（一般に最適燃費特性に沿うよう）に維持されるよう制御されつつ、第一モータ・ジェネレータＭＧ１による発電のために必要な要求駆動力に応じた正方向の回転駆動力ＴＥを出力する。また、第一モータ・ジェネレータＭＧ１は、入力軸Ｉの回転駆動力ＴＥによって負方向に回転させられながら正方向の回転駆動力Ｔ１を発生し、発電を行う。一方、図１及び図９に示すように、第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転駆動力Ｔ２は同軸減速機構ＲＧを介して出力軸Ｏに伝達され、第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転速度に比例する回転速度で出力軸Ｏが回転する。したがって、第一モータ・ジェネレータＭＧ１で発電された電力を第二モータ・ジェネレータＭＧ２に供給して力行させることにより、第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転駆動力Ｔ２を出力軸Ｏに伝達して車両を走行させることができる。
【００８８】
この際、図９の速度線図に示すように、第二モータ・ジェネレータＭＧ２を負方向に回転させつつ負方向の回転駆動力を発生させるように力行させれば、車両を前進させることができる。一方、第二モータ・ジェネレータＭＧ２を正方向に回転させつつ正方向の回転駆動力を発生させるように力行させれば、車両を後進させることができる。このシリーズモードでは、エンジンＥの回転駆動力を第一モータ・ジェネレータＭＧ１に伝達して発電を行いつつ、第二モータ・ジェネレータＭＧ２を力行して発生する回転駆動力を出力軸Ｏに伝達して走行することができる。したがって、バッテリ１１の充電状態に関係なく、大きな回転駆動力で長時間にわたって第二モータ・ジェネレータＭＧ２を力行し、その回転駆動力による走行を行うことが可能となる。このシリーズモードは、車両を後進させる際に用いる後進用のモードとして特に適している。また、バッテリ１１の充電量に余裕がある状態では、シリーズモードでエンジンＥを停止させ、第二モータ・ジェネレータＭＧ２のみを力行させて車両を走行させることもできる。この場合、入力軸Ｉ及び第一モータ・ジェネレータＭＧ１の回転速度をゼロにした状態で、バッテリ１１に蓄えられた電力を第二モータ・ジェネレータＭＧ２に供給することにより、第二モータ・ジェネレータＭＧ２を力行させて得られる回転駆動力Ｔ２を出力軸Ｏに伝達して車両を走行させる。この状態は、いわゆるＥＶ（電動走行）モードとなる。
【００８９】
１−９．各モードでの同軸減速機構の動作状態
次に、各モードにおける同軸減速機構ＲＧの動作状態について、図９に示す同軸減速機構ＲＧの速度線図に基づいて説明する。この図に示すように、シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成される同軸減速機構ＲＧは、回転速度の順で中間となるキャリアｃａ３がケースＤｃに固定され、回転速度の順で一方側となるリングギヤｒ３が出力軸Ｏと一体回転し、回転速度の順で他方側となるサンギヤｓ３が第二モータ・ジェネレータＭＧ２と一体回転する。したがって、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は同軸減速機構ＲＧを介して出力軸Ｏに常に接続された状態となる。また、出力軸Ｏと第二モータ・ジェネレータＭＧ２とは、回転方向が反対となる。同軸減速機構ＲＧのギヤ比λ３は、サンギヤｓ３（第二モータ・ジェネレータＭＧ２）の回転速度の絶対値を減速してリングギヤｒ３（出力軸Ｏ）に伝達するように設定されている。具体的には、図９の下部に示すように、同軸減速機構ＲＧのギヤ比λ３は、１以下に設定されている。これにより、同軸減速機構ＲＧは、第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転速度を減速するとともに、回転駆動力を増幅して出力軸Ｏに伝達する。すなわち、同軸減速機構ＲＧは、出力軸Ｏの回転速度を増速するとともに、回転駆動力を減衰して第二モータ・ジェネレータＭＧ２に伝達する。
【００９０】
第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、各動作モードにおいて、基本的には、第一モータ・ジェネレータＭＧ１がジェネレータとして機能している状態ではモータとして機能し、第一モータ・ジェネレータＭＧ１がモータとして機能している状態ではジェネレータとして機能する。すなわち、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、第一モータ・ジェネレータＭＧ１がジェネレータとして機能している状態では、第一モータ・ジェネレータＭＧ１により発電された電力の供給を受けて力行する。また、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、第一モータ・ジェネレータＭＧ１がモータとして機能している状態では、第一モータ・ジェネレータＭＧ１を力行させるための電力を発電して第一モータ・ジェネレータＭＧ１に供給する。但し、いずれの動作モードにおいても、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、車両の減速のための回生制動時にはジェネレータとして機能し、出力軸Ｏから伝達される回転駆動力による発電を行う。また、上記のとおり、直結モード及びパラレル増速モードにおいて、第一モータ・ジェネレータＭＧ１がモータ及びジェネレータのいずれとしても機能しない場合には、第二モータ・ジェネレータＭＧ２も同様に、モータ及びジェネレータのいずれとしても機能しないようにすることができる。なお、この直結モード及びパラレル増速モードにおいて、第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２の一方又は双方をモータとして力行させ、或いはジェネレータとして発電させることも可能である。また、第一モータ・ジェネレータＭＧ１及び第二モータ・ジェネレータＭＧ２の一方をジェネレータとして発電させ、当該発電により得た電力を用いて他方をモータとして力行させることも可能である。
【００９１】
このハイブリッド駆動装置Ｈでは、全ての動作モードにおいて第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、同軸減速機構ＲＧを介して出力軸Ｏに常に接続された状態となっている。そのため、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、同軸減速機構ＲＧのみを介して出力軸Ｏとの間で直接的に回転駆動力の伝達を行うことができる。したがって、例えば回生制動時には、出力軸Ｏの回転駆動力を直接的に第二モータ・ジェネレータＭＧ２に伝達して発電させることができる。また、第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転駆動力Ｔ２のみにより車両を走行させるＥＶ（電動走行）モード時には、第二モータ・ジェネレータＭＧ２が発生させる回転駆動力を直接的に出力軸Ｏに伝達して車両を走行させることができる。したがって、エンジンＥの回転駆動力ＴＥを必要としない走行を行う際に、第二モータ・ジェネレータＭＧ２と出力軸Ｏとの間で伝達される回転駆動力によって入力軸Ｉを回転させないことが可能となり、エンジンＥの内部の摩擦抵抗によるエネルギー損失を抑制できる。また、この際、第二モータ・ジェネレータＭＧ２と出力軸Ｏとの間の回転駆動力の伝達のために、クラッチやブレーキなどの摩擦係合要素を係合させる必要もないため、それらの摩擦係合要素を動作させるための油圧を発生させるためにポンプを動作させることも必要がない。よって、ハイブリッド駆動装置Ｈのエネルギー効率を高めることができる。
【００９２】
ところで、車両の減速のための回生制動時には、エンジンＥの回転駆動力ＴＥは必要ないため、エンジンＥは停止される。そこで、エンジンＥが出力軸Ｏから伝達される回転駆動力により回転させられることで生じる、エンジンＥの内部の摩擦抵抗によるエネルギー損失を抑制するためには、シリーズモードと同様に、第一クラッチＣ１及び第二クラッチＣ２の双方を解放すると好適である。しかし、その場合には、エンジンＥの回転速度がゼロになるため、次の加速時におけるエンジンＥの始動に時間を要することになる。そこで、回生制動後に迅速にエンジンＥを始動させることを可能とするためには、第一クラッチＣ１及び第二クラッチＣ２のいずれか一方を係合状態としたまま、すなわちトルクコンバータモード又はトルクスプリットモードで回生制動を行うと好適である。
【００９３】
２．第二の実施形態
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図１０は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈの構成を示すスケルトン図である。なお、この図１０は、図１と同様に、中心軸に対称な下半分の構成を省略して示している。このハイブリッド駆動装置Ｈは、上記第一の実施形態における同軸減速機構ＲＧに代えて、複数の変速段（本例では２つの変速段）を有する変速機構ＴＭを備えている。すなわち、このハイブリッド駆動装置Ｈでは、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、変速機構ＴＭを介して出力軸Ｏに接続されている。また、この変速機構ＴＭは、後述するように複数の摩擦係合要素Ｂ２、Ｂ３を備えている。よって、本実施形態においては、ハイブリッド駆動装置Ｈのシステム構成も上記第一の実施形態とは若干異なり、図２における同軸減速機構ＲＧに代えて変速機構ＴＭが設けられる。そして、遊星歯車装置ＰＧに加えて、変速機構ＴＭにも油圧制御装置１３からの作動油が供給される。その他の構成は、上記第一の実施形態と同様である。以下では、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈについて、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。
【００９４】
２−１．変速機構の構成
変速機構ＴＭは、入力軸Ｉ及び出力軸Ｏと同軸状に配置され、四つの回転要素を備えた四要素の遊星歯車装置により構成されている。すなわち、変速機構ＴＭは、第一サンギヤｓ３及び第二サンギヤｓ４の２つのサンギヤと、リングギヤｒ３と、キャリアｃａ３とを回転要素として有している。ここで、キャリアｃａ３は、第一サンギヤｓ３及びリングギヤｒ３の双方に噛み合うショートピニオンギヤと、第二サンギヤｓ４に大径部が噛み合うとともに前記ショートピニオンギヤに小径部が噛み合う段付ロングピニオンギヤとを、共に回転可能に支持する構成となっている。第一サンギヤｓ３は、第二モータ・ジェネレータＭＧ２のロータＲｏ２と一体回転するように接続されている。キャリアｃａ３は、出力軸Ｏと一体回転するように接続されている。リングギヤｒ３は、第二ブレーキＢ２によりケースＤｃに選択的に固定される。第二サンギヤｓ４は、第三ブレーキＢ３によりケースＤｃに選択的に固定される。これにより、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、変速機構ＴＭを介して出力軸Ｏに接続されていることになる。この変速機構ＴＭの４つの回転要素は、回転速度の順に第一回転要素ｅ１、第二回転要素ｅ２、第三回転要素ｅ３、及び第四回転要素ｅ４とすると、第一サンギヤｓ３が第一回転要素ｅ１に相当し、キャリアｃａ３が第二回転要素ｅ２に相当し、リングギヤｒ３が第三回転要素ｅ３に相当し、第二サンギヤｓ４が第四回転要素ｅ４に相当する。本実施形態においては、この変速機構ＴＭが、本発明における歯車機構に相当する。
【００９５】
２−２．各モードでの変速機構の動作状態
本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈは、上記第一の実施形態と同様に、第一クラッチＣ１、第二クラッチＣ２、及び第一ブレーキＢ１の係合または解放を切り替えることにより、トルクコンバータモード、直結モード、トルクスプリットモード、パラレル増速モード、及びシリーズモードの５つのモードを切り替え可能に備えている。そして、変速機構ＴＭは、これら各モードにおいて、低速段（Ｌｏ）及び高速段（Ｈｉ）の２つの変速段を切り替え可能に構成されている。これにより、ハイブリッド駆動装置Ｈは、２つの異なる変速比により変速した第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転駆動力を出力軸Ｏに伝達することができる構成となっている。これらの変速段は、モード選択手段３９により選択され、選択された変速段への切り替えは、制御装置ＥＣＵからの制御指令により各摩擦係合要素Ｂ２、Ｂ３が係合又は解放されることにより行われる。なお、この際、制御装置ＥＣＵは、モータ・ジェネレータ制御手段３２による第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転速度及び出力トルクの制御等も行う。
【００９６】
図１１は、変速機構ＴＭの各変速段での各摩擦係合要素Ｂ２、Ｂ３の作動状態を示す作動表である。この図において、「○」は各摩擦係合要素が係合状態にあることを示しており、「無印」は、各摩擦係合要素が解放（係合解除）状態にあることを示している。図１２は、変速機構ＴＭの速度線図を示している。この速度線図における各縦線の上側に記載されている「ｓ３」、「ｃａ３」、「ｒ３」、「ｓ４」はそれぞれ変速機構ＴＭの第一サンギヤｓ３、キャリアｃａ３、リングギヤｒ３、第二サンギヤｓ４に対応している。また、各回転要素に対応する縦線の間隔は、変速機構ＴＭのギヤ比に対応している。この速度線図上において、「☆」は出力軸Ｏの回転速度、「□」は第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転速度、「×」は第二ブレーキＢ２又は第三ブレーキＢ３による非回転部材としてのケースＤｃへの固定状態をそれぞれ示している。そして、図１２では、直線Ｌｏが低速段（Ｌｏ）、直線Ｈｉが高速段（Ｈｉ）での変速機構ＴＭの動作状態をそれぞれ示している。
【００９７】
図１１に示すように、変速機構ＴＭは、低速段（Ｌｏ）では、第二ブレーキＢ２が係合状態とされる。これにより、図１２に直線Ｌｏとして示すように、変速機構ＴＭのリングギヤｒ３がケースＤｃに固定され、第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転速度が減速されて出力軸Ｏに伝達される。一方、図１１に示すように、変速機構ＴＭは、高速段（Ｈｉ）では、第三ブレーキＢ３が係合状態とされる。これにより、図１２に直線Ｈｉとして示すように、第二サンギヤｓ４がケースＤｃに固定され、第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転速度が減速されて出力軸Ｏに伝達される。ここで、低速段（Ｌｏ）では変速機構ＴＭの第三回転要素ｅ３をケースＤｃに固定し、高速段（Ｈｉ）では変速機構ＴＭの第四回転要素ｅ４をケースＤｃに固定する構成としているので、低速段（Ｌｏ）の変速比（減速比）は高速段（Ｈｉ）の変速比よりも大きくなっている。これにより、変速機構ＴＭは、第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転速度を、低速段（Ｌｏ）及び高速段（Ｈｉ）のそれぞれの変速比に応じて減速するとともに、各変速比に応じて回転駆動力を増幅して出力軸Ｏに伝達する。すなわち、変速機構ＴＭは、出力軸Ｏの回転速度を、低速段（Ｌｏ）及び高速段（Ｈｉ）のそれぞれの変速比に応じて増速するとともに、各変速比に応じて回転駆動力を減衰して第二モータ・ジェネレータＭＧ２に伝達する。このように、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈは、変速機構ＴＭを備えることにより、複数の変速比で変速した第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転駆動力を出力軸Ｏに伝達可能な構成となっている。したがって、幅広い車速（出力軸Ｏの回転速度）において、第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転駆動力を適切に出力軸Ｏに伝達しつつ、車両を走行させることが可能となっている。
【００９８】
また、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈでは、変速機構ＴＭの第二ブレーキＢ２及び第三ブレーキＢ３の双方を解放状態とすることにより、第二モータ・ジェネレータＭＧ２を出力軸Ｏから選択的に分離することが可能となっている。すなわち、第二ブレーキＢ２及び第三ブレーキＢ３の双方を解放した状態では、出力軸Ｏと第二モータ・ジェネレータＭＧ２との間で回転駆動力の伝達が行われない。したがって、例えば、直結モードやパラレル増速モードにおいて、第二モータ・ジェネレータＭＧ２に力行も発電も行わせない場合に、第二モータ・ジェネレータＭＧ２を出力軸Ｏから分離することができる。これにより、第二モータ・ジェネレータＭＧ２が出力軸Ｏの回転駆動力により回転されることにより発生するエネルギー損失を抑制することができる。
【００９９】
本実施形態においても、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、上記第一の実施形態と同様に機能する。そして、このハイブリッド駆動装置Ｈでは、第二ブレーキＢ２及び第三ブレーキＢ３の双方を解放状態としない限り、全ての動作モードにおいて第二モータ・ジェネレータＭＧ２が変速機構ＴＭを介して出力軸Ｏに接続された状態となる。そのため、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、変速機構ＴＭのみを介して出力軸Ｏとの間で直接的に回転駆動力の伝達を行うことができる。したがって、上記第一の実施形態と同様に、例えば回生制動時やＥＶ（電動走行）モード時等のように、エンジンＥの回転駆動力ＴＥを必要としない走行を行う際に、第二モータ・ジェネレータＭＧ２と出力軸Ｏとの間で伝達される回転駆動力によって入力軸Ｉを回転させないことが可能となり、エンジンＥの内部の摩擦抵抗によるエネルギー損失を抑制できる。よって、ハイブリッド駆動装置Ｈのエネルギー効率を高めることができる。
【０１００】
３．第三の実施形態
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図１３は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈの構成を示すスケルトン図である。なお、この図１３は、図１と同様に、中心軸に対称な下半分の構成を省略して示している。このハイブリッド駆動装置Ｈは、上記第一又は第二の実施形態のように、第二モータ・ジェネレータＭＧ２と出力軸Ｏとの間に、同軸減速機構ＲＧや変速機構ＴＭを備えておらず、第二モータ・ジェネレータＭＧ２が出力軸Ｏに直接接続された構成となっている。したがって、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈでは、第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転速度は、常に出力軸Ｏの回転速度と一致する。その他の構成は、上記第一の実施形態と同様である。
【０１０１】
４．第四の実施形態
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。図１４は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈの構成を示すスケルトン図である。なお、この図１４は、入力軸Ｉに対称な下半分の構成を省略して示している。このハイブリッド駆動装置Ｈは、上記第一の実施形態における同軸減速機構ＲＧに代えて、カウンタ減速機構ＳＧを備えている。また、このハイブリッド駆動装置Ｈは、入力軸Ｉ及び第一モータ・ジェネレータＭＧ１が配置された第一軸、第二モータ・ジェネレータＭＧ２が配置された第二軸、カウンタ減速機構ＳＧが配置された第三軸、及びディファレンシャル装置１７が配置された第四軸が、互いに平行に配置された４軸構成の配置となっている。これは、例えばＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式の車両やＲＲ（リヤエンジン・リヤドライブ）方式の車両などに好適に用いられる配置である。そして、このハイブリッド駆動装置Ｈでは、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、カウンタ減速機構ＳＧを介して出力部材としてのデフリングギヤＯ´に接続されている。その他の構成は、上記第一の実施形態と同様である。以下では、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈについて、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。
【０１０２】
本実施形態においては、差動歯車装置としての遊星歯車装置ＰＧからの出力回転は、入力軸Ｉと同軸状に設けられた差動出力ギヤｇ１に伝達される。この差動出力ギヤｇ１は、上記第一の実施形態における出力軸Ｏと同様に、第一クラッチＣ１を介して第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１に選択的に接続されるとともに、第二クラッチＣ２を介して第二遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤｒ２に選択的に接続される。この差動出力ギヤｇ１の回転駆動力は、カウンタ減速機構ＳＧの第一カウンタギヤｇ３を介してディファレンシャル装置１７のデフリングギヤＯ´に伝達される。
【０１０３】
カウンタ減速機構ＳＧは、軸により一体回転するように連結された第一カウンタギヤｇ３及び第二カウンタギヤｇ４を備えている。第一カウンタギヤｇ３は、上記のとおり、差動出力ギヤｇ１と噛み合うとともに、ディファレンシャル装置１７のデフリングギヤＯ´と噛み合うように設けられている。また、第二カウンタギヤｇ４は、第二モータ・ジェネレータＭＧ２のロータＲｏ２と一体回転する第二モータ・ジェネレータ出力ギヤｇ２と噛み合うように設けられている。ここで、第一カウンタギヤｇ３は、第二カウンタギヤｇ４よりも小径となっている。これにより、カウンタ減速機構ＳＧは、第二モータ・ジェネレータ出力ギヤｇ２の回転速度を減速してデフリングギヤＯ´に伝達する。したがって、カウンタ減速機構ＳＧは、第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転速度を減速するとともに、回転駆動力を増幅して出力部材としてのデフリングギヤＯ´に伝達する。すなわち、カウンタ減速機構ＳＧは、デフリングギヤＯ´の回転速度を増速するとともに、回転駆動力を減衰して第二モータ・ジェネレータＭＧ２に伝達する。本実施形態においては、このカウンタ減速機構ＳＧが、本発明における歯車機構に相当する。
【０１０４】
５．第五の実施形態
次に、本発明の第五の実施形態について説明する。図１５は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈの構成を示すスケルトン図である。なお、この図１５は、図１０と同様に、中心軸に対称な下半分の構成を省略して示している。このハイブリッド駆動装置Ｈは、差動歯車装置としての遊星歯車装置ＰＧの具体的構成が、上記第一から第四の実施形態と異なっており、差動歯車装置がラビニヨ型の遊星歯車装置ＰＧにより構成されている。なお、本実施形態においては、上記第二の実施形態と同様に、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、変速機構ＴＭを介して出力軸Ｏに接続されている。その他の構成は、上記第二の実施形態の構成（第二の実施形態と共通の第一の実施形態の構成を含む）と同様である。以下では、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈについて、上記第二の実施形態との相違点を中心として説明する。
【０１０５】
５−１．差動歯車装置の構成
本実施形態においては、差動歯車装置は、入力軸Ｉ及び出力軸Ｏと同軸状に配置されたラビニヨ型の遊星歯車装置ＰＧにより構成されている。ここで、ラビニヨ型の遊星歯車装置ＰＧとは、１組のシングルピニオン型の遊星歯車機構と１組のダブルピニオン型の遊星歯車装置とが、キャリアとリングギヤとを共用して構成されるものである。すなわち、本実施形態に係る遊星歯車装置ＰＧは、第一サンギヤｓ１及び第二サンギヤｓ２の２つのサンギヤと、リングギヤｒ１と、第一サンギヤｓ１及びリングギヤｒ１の双方に噛み合うロングピニオンギヤ並びにこのロングピニオンギヤ及び第二サンギヤｓ２に噛み合うショートピニオンギヤを支持する共通のキャリアｃａ１との４つの回転要素を備えている。そして、この遊星歯車装置ＰＧは、入力軸Ｉ、出力軸Ｏ、及び第一モータ・ジェネレータＭＧ１が、それぞれ異なる回転要素に接続されるとともに、出力軸Ｏが、入力軸Ｉ又は第一モータ・ジェネレータＭＧ１が接続されていない２つの回転要素のいずれかに選択的に接続可能に構成されている。すなわち、第一サンギヤｓ１は、第一モータ・ジェネレータＭＧ１のロータＲｏ１と一体回転するように接続されている。キャリアｃａ１は、第一クラッチＣ１を介して出力軸Ｏに選択的に接続されるとともに、第一ブレーキＢ１によりケースＤｃに選択的に固定される。リングギヤｒ１は、入力軸Ｉと一体回転するように接続されている。第二サンギヤｓ２は、第二クラッチＣ２を介して出力軸Ｏに選択的に接続される。
【０１０６】
この遊星歯車装置ＰＧの４つの回転要素を、回転速度の順に第一回転要素ｅ１、第二回転要素ｅ２、第三回転要素ｅ３、及び第四回転要素ｅ４とすると、本実施形態においては、第一サンギヤｓ１が第一回転要素ｅ１に相当し、キャリアｃａ１が第二回転要素ｅ２に相当し、リングギヤｒ１が第三回転要素ｅ３に相当し、第二サンギヤｓ２が第四回転要素ｅ４に相当する。したがって、第一モータ・ジェネレータＭＧ１のロータＲｏ１は遊星歯車装置ＰＧの第一回転要素ｅ１と一体回転するように接続され、入力軸Ｉは遊星歯車装置ＰＧの第三回転要素ｅ３と一体回転するように接続されていることになる。また、出力軸Ｏは、第一クラッチＣ１により遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２に選択的に接続され、第二クラッチＣ２により遊星歯車装置ＰＧの第四回転要素ｅ４に選択的に接続される構成であることにより、遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２及び第四回転要素ｅ４のいずれかに選択的に接続可能となっている。また、出力軸Ｏは、第一クラッチＣ１及び第二クラッチＣ２の双方を係合することにより、遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２及び第四回転要素ｅ４の双方に同時に接続することも可能となっている。更に、出力軸Ｏは、第一クラッチＣ１及び第二クラッチＣ２の双方を解放することにより、遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２及び第四回転要素ｅ４の双方から同時に分離することも可能となっている。なお、遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２は、上記の通り、第一ブレーキＢ１によりケースＤｃに選択的に固定される。
【０１０７】
なお、上記のとおり、本実施形態においては、差動歯車装置をラビニヨ型の遊星歯車装置ＰＧとしている。これにより、サンギヤ、キャリア、及びリングギヤの３つの回転要素をそれぞれ備えた遊星歯車機構を２つ組み合わせて差動歯車装置を構成する場合と比較して、遊星歯車機構ＰＧの部品数をリングギヤ一つ分減らすことが可能となる。また、このようにラビニヨ型の遊星歯車装置ＰＧを採用したことにより、２つの遊星歯車機構を組み合わせる場合と比較して遊星歯車装置ＰＧの全長を短くすることができる。したがって、その分、ハイブリッド駆動装置Ｈの軸方向の全長を短くすることが可能となっている。
【０１０８】
５−２．ハイブリッド駆動装置の動作モード
本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈは、上記第二の実施形態と同様に、第一クラッチＣ１、第二クラッチＣ２、及び第一ブレーキＢ１の係合または解放を切り替えることにより、トルクコンバータモード、直結モード、トルクスプリットモード、パラレル増速モード、及びシリーズモードの５つのモードを切り替え可能に備えている。これらの各動作モードでの各摩擦係合要素Ｃ１、Ｃ２、Ｂ１の作動表は、上記第一の実施形態に係る図３と同様である。また、これらの各動作モードにおける遊星歯車装置ＰＧの動作状態は、上記第一の実施形態に係る図４〜図８に示す速度線図に示される動作状態と同様である。但し、本実施形態においては、上記のとおり、第一回転要素ｅ１、第二回転要素ｅ２、第三回転要素ｅ３、及び第四回転要素ｅ４の具体的構成が上記第一の実施形態（及び第二の実施形態）とは異なっている。したがって、図４〜図８に示す速度線図においても、各縦線が対応する各回転要素の具体的内容が変更となる。すなわち、図４〜図８を本実施形態に適用すると、各速度線図における４本の縦線の上側に、左側の縦線から順に、第一回転要素ｅ１に相当する第一サンギヤｓ１の「ｓ１」、第二回転要素ｅ２に相当するキャリアｃａ１の「ｃａ１」、第三回転要素ｅ３に相当するリングギヤｒ１の「ｒ１」、第四回転要素ｅ４に相当する第二サンギヤｓ２の「ｓ２」がそれぞれ記載されることになる。
【０１０９】
また、上記第二の実施形態と同様に、変速機構ＴＭは、上記５つのモードのそれぞれにおいて、低速段（Ｌｏ）及び高速段（Ｈｉ）の２つの変速段を切り替え可能に構成されている。これらの各変速段での各摩擦係合要素Ｂ２、Ｂ３の作動表は、上記第二の実施形態に係る図１１と同様である。また、これらの各変速段における変速機構ＴＭの動作状態は、上記第二の実施形態に係る図１２に示す速度線図に示される動作状態と同様である。これにより、ハイブリッド駆動装置Ｈは、２つの異なる変速比により変速した第二モータ・ジェネレータＭＧ２の回転駆動力を出力軸Ｏに伝達することができる構成となっている。
【０１１０】
６．第六の実施形態
次に、本発明の第六の実施形態について説明する。図１６は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈの構成を示すスケルトン図である。なお、この図１６は、図１４と同様に、入力軸Ｉに対称な下半分の構成を省略して示している。このハイブリッド駆動装置Ｈは、差動歯車装置としての遊星歯車装置ＰＧの具体的構成が、上記第一から第五の実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態においては、遊星歯車装置ＰＧは、シングルピニオン型の第一遊星歯車機構ＰＧ１とダブルピニオン型の第二遊星歯車機構ＰＧ２とを組み合わせて構成されている。なお、本実施形態においては、上記第四の実施形態と同様に、第二モータ・ジェネレータＭＧ２は、カウンタ減速機構ＳＧを介して出力部材としてのデフリングギヤＯ´に接続されている。その他の構成は、上記第四の実施形態の構成（第四の実施形態と共通の第一の実施形態の構成を含む）と同様である。以下では、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈについて、上記第四の実施形態との相違点を中心として説明する。
【０１１１】
６−１．差動歯車装置の構成
上記のとおり、本実施形態においては、差動歯車装置としての遊星歯車装置ＰＧは、第一遊星歯車機構ＰＧ１と第二遊星歯車機構ＰＧ２とを組み合わせて構成されている。そして、この遊星歯車装置ＰＧは、４つの回転要素を備え、入力軸Ｉ、出力軸Ｏ、及び第一モータ・ジェネレータＭＧ１が、それぞれ異なる回転要素に接続されるとともに、出力軸Ｏが、入力軸Ｉ又は第一モータ・ジェネレータＭＧ１が接続されていない２つの回転要素のいずれかに選択的に接続可能に構成されている。以下、各遊星歯車機構ＰＧ１、ＰＧ２のそれぞれの構成について詳細に説明する。
【０１１２】
図１６に示すように、第一遊星歯車機構ＰＧ１は、入力軸Ｉと同軸状に配置されたシングルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第一遊星歯車機構ＰＧ１は、複数のピニオンギヤを支持するキャリアｃａ１と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合うサンギヤｓ１及びリングギヤｒ１とを回転要素として有している。サンギヤｓ１は、第一モータ・ジェネレータＭＧ１のロータＲｏ１と一体回転するように接続されている。キャリアｃａ１は、第二遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤｒ２及び入力軸Ｉと一体回転するように接続されている。リングギヤｒ１は、第二遊星歯車機構ＰＧ２のキャリアｃａ２と一体回転するように接続されているとともに、第二クラッチＣ２を介して差動出力ギヤｇ１に選択的に接続される。
【０１１３】
また、第二遊星歯車機構ＰＧ２は、入力軸Ｉと同軸状に配置されたダブルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第二遊星歯車機構ＰＧ２は、複数のピニオンギヤ対を支持するキャリアｃａ２と、前記ピニオンギヤ対を構成するピニオンギヤの一方に噛み合うサンギヤｓ２と、他方に噛み合うリングギヤｒ２とを回転要素として有している。サンギヤｓ２は、第一クラッチＣ１を介して差動出力ギヤｇ１に選択的に接続されるとともに、第一ブレーキＢ１によりケースＤｃに選択的に固定される。キャリアｃａ２は、第一遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤｒ１と一体回転するように接続されているとともに、第二クラッチＣ２を介して差動出力ギヤｇ１に選択的に接続される。リングギヤｒ２は、第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１及び入力軸Ｉと一体回転するように接続されている。
【０１１４】
遊星歯車装置ＰＧは、第一遊星歯車機構ＰＧ１及び第二遊星歯車機構ＰＧ２がそれぞれの有する３つの回転要素のうち、２つずつを互いに一体回転するように接続することにより、全体として４つの回転要素を備えて一体的に動作するように構成されている。これら４つの回転要素を、回転速度の順に第一回転要素ｅ１、第二回転要素ｅ２、第三回転要素ｅ３、及び第四回転要素ｅ４とする。本実施形態においては、第一遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤｓ１が、遊星歯車装置ＰＧの第一回転要素ｅ１に相当する。また、第二遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤｓ２が、遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２に相当する。また、互いに一体回転する第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１及び第二遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤｒ２が、遊星歯車装置ＰＧの第三回転要素ｅ３に相当する。また、互いに一体回転する第一遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤｒ１及び第二遊星歯車機構ＰＧ２のキャリアｃａ２が、遊星歯車装置ＰＧの第四回転要素ｅ４に相当する。
【０１１５】
したがって、第一モータ・ジェネレータＭＧ１のロータＲｏ１は遊星歯車装置ＰＧの第一回転要素ｅ１と一体回転するように接続され、入力軸Ｉは遊星歯車装置ＰＧの第三回転要素ｅ３と一体回転するように接続されていることになる。また、出力軸Ｏは、第一クラッチＣ１により遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２に選択的に接続され、第二クラッチＣ２により遊星歯車装置ＰＧの第四回転要素ｅ４に選択的に接続される構成であることにより、遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２及び第四回転要素ｅ４のいずれかに選択的に接続可能となっている。また、出力軸Ｏは、第一クラッチＣ１及び第二クラッチＣ２の双方を係合することにより、遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２及び第四回転要素ｅ４の双方に同時に接続することも可能となっている。更に、出力軸Ｏは、第一クラッチＣ１及び第二クラッチＣ２の双方を解放することにより、遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２及び第四回転要素ｅ４の双方から同時に分離することも可能となっている。なお、遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２は、上記の通り、第一ブレーキＢ１によりケースＤｃに選択的に固定される。
【０１１６】
なお、図１６に示すように、本実施形態においては、入力軸Ｉと一体回転する遊星歯車装置ＰＧの回転要素が第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１及び第二遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤｒ２となっている。そして、これらのキャリアｃａ１とリングギヤｒ２とを連結する部材が遊星歯車装置ＰＧの外周側に配置されている。したがって、入力軸Ｉの回転駆動力により駆動される、例えばオイルポンプ等の補機類を遊星歯車装置ＰＧの外周に容易に配置することが可能となる。このため、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈによれば、補機類の配置が容易となり、車両のエンジンルーム内等におけるスペースを有効に利用することが可能となる。
【０１１７】
６−２．ハイブリッド駆動装置の動作モード
本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈは、上記第四の実施形態と同様に、第一クラッチＣ１、第二クラッチＣ２、及び第一ブレーキＢ１の係合または解放を切り替えることにより、トルクコンバータモード、直結モード、トルクスプリットモード、パラレル増速モード、及びシリーズモードの５つのモードを切り替え可能に備えている。これらの各動作モードでの各摩擦係合要素Ｃ１、Ｃ２、Ｂ１の作動表は、上記第一の実施形態に係る図３と同様である。また、これらの各動作モードにおける遊星歯車装置ＰＧの動作状態は、上記第一の実施形態に係る図４〜図８に示す速度線図に示される動作状態と同様である。但し、本実施形態においては、上記のとおり、第一回転要素ｅ１、第二回転要素ｅ２、第三回転要素ｅ３、及び第四回転要素ｅ４の具体的構成が上記第一の実施形態（及び第四の実施形態）とは異なっている。したがって、図４〜図８に示す速度線図においても、各縦線が対応する各回転要素の具体的内容が変更となる。すなわち、図４〜図８を本実施形態に適用すると、各速度線図における４本の縦線の上側に、左側の縦線から順に、第一回転要素ｅ１に相当する第一遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤｓ１の「ｓ１」、第二回転要素ｅ２に相当する第二遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤｓ２の「ｓ２」、第三回転要素ｅ３に相当する第一遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアｃａ１の「ｃａ１」及び第二遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤｒ２の「ｒ２」、第四回転要素ｅ４に相当する第一遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤｒ１の「ｒ１」及び第二遊星歯車機構ＰＧ２のキャリアｃａ２の「ｃａ２」がそれぞれ記載されることになる。
【０１１８】
７．その他の実施形態
（１）上記の各実施形態では、ハイブリッド駆動装置Ｈが、トルクコンバータモード、直結モード、トルクスプリットモード、パラレル増速モード、及びシリーズモードの５つのモードを切り替え可能に備えた構成について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、前記５つのモードに加えて、更に他のモードを切り替え可能に備えた構成としても好適である。また、ハイブリッド駆動装置Ｈが、前記５つのモードの中の一部のみを切り替え可能に備えた構成としても好適である。例えば、ハイブリッド駆動装置Ｈが、トルクコンバータモード、直結モード、及びトルクスプリットモードの３つモードを切り替え可能に備えた構成とし、或いは、トルクコンバータモード及びトルクスプリットモードの２つモードを切り替え可能に備えた構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【０１１９】
（２）上記の各実施形態では、いずれも差動歯車装置を構成する遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２が、第一ブレーキＢ１により非回転部材としてのケースＤｃに選択的に固定される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、遊星歯車装置ＰＧの第二回転要素ｅ２をケースＤｃに固定する第一ブレーキＢ１を備えない構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。但し、この場合には、ハイブリッド駆動装置Ｈは、パラレル増速モード及びシリーズモードの２つのモードを実現することができない構成となる。
【０１２０】
（３）上記の各実施形態では、いずれも差動歯車装置が遊星歯車装置ＰＧにより構成されている場合の例について説明した。しかし、本発明における差動歯車装置の構成は、遊星歯車装置ＰＧに限定されるものではない。したがって、例えば、複数の傘歯車を組み合わせた構成等のように、他の形態の歯車機構を用いて差動歯車装置を構成することも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【０１２１】
（４）上記の各実施形態において説明した差動歯車装置の具体的構成、並びに差動歯車装置の各回転要素に対する摩擦係合要素の配置構成は単なる例示であり、上記以外の構成によっても本発明の構成を実現することが可能な全ての構成が、本発明の範囲に含まれる。
【０１２２】
（５）上記の各実施形態において説明した、変速機構ＴＭや減速機構ＲＧ、ＳＧでなる歯車機構の具体的構成は単なる例示であり、上記以外の構成を有する歯車機構を介して、第二回転電機としての第二モータ・ジェネレータＭＧ２を出力部材に接続した構成も、本発明の範囲に含まれる。また、上記の各種の差動歯車装置の構成を備えたハイブリッド駆動装置Ｈにおいて、上記第三の実施形態と同様に、歯車機構を介することなく、第二モータ・ジェネレータＭＧ２を出力部材に直接接続した構成も、本発明の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は、エンジンと２つの回転電機とを駆動力源として備えたハイブリッド車両に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るハイブリッド駆動装置のスケルトン図
【図２】第一の実施形態に係るハイブリッド駆動装置のシステム構成を示す模式図
【図３】第一の実施形態に係る作動表を示す図
【図４】第一の実施形態に係るトルクコンバータモードでの速度線図
【図５】第一の実施形態に係る直結モードでの速度線図
【図６】第一の実施形態に係るトルクスプリットモードでの速度線図
【図７】第一の実施形態に係るパラレル増速モードでの速度線図
【図８】第一の実施形態に係るシリーズモードでの速度線図
【図９】第一の実施形態に係る同軸減速機構の速度線図
【図１０】本発明の第二の実施形態に係るハイブリッド駆動装置のスケルトン図
【図１１】第二の実施形態に係る変速機構の作動表を示す図
【図１２】第二の実施形態に係る変速機構の速度線図
【図１３】本発明の第三の実施形態に係るハイブリッド駆動装置のスケルトン図
【図１４】本発明の第四の実施形態に係るハイブリッド駆動装置のスケルトン図
【図１５】本発明の第五の実施形態に係るハイブリッド駆動装置のスケルトン図
【図１６】本発明の第六の実施形態に係るハイブリッド駆動装置のスケルトン図
【符号の説明】
【０１２５】
Ｈ：ハイブリッド駆動装置
Ｅ：エンジン
Ｉ：入力軸（入力部材）
Ｏ：出力軸（出力部材）
Ｄｃ：ケース（非回転部材）
Ｗ：車輪
ＭＧ１：第一モータ・ジェネレータ（第一回転電機）
ＭＧ２：第二モータ・ジェネレータ（第二回転電機）
ＰＧ：遊星歯車装置（差動歯車装置）
ＰＧ１：第一遊星歯車機構
ＰＧ２：第二遊星歯車機構
ｅ１：第一回転要素
ｅ２：第二回転要素
ｅ３：第三回転要素
ｅ４：第四回転要素
Ｃ１：第一クラッチ
Ｃ２：第二クラッチ
Ｂ１：第一ブレーキ
Ｂ２：第二ブレーキ
Ｂ３：第三ブレーキ
ＲＧ：同軸減速機構（歯車機構）
ＴＭ：変速機構（歯車機構）
ＳＧ：カウンタ減速機構（歯車機構）
Ｏ´：デフリングギヤ（出力部材）
【要約】
【課題】複数のモードを切り替え可能に備えつつ、各モードにおいて、回生制動時や電動走行時等のようなエンジンの駆動力を必要としない走行を行う際のエンジン内部の摩擦抵抗によるエネルギー損失を抑え、エネルギー効率を従来よりも高めることが可能なハイブリッド駆動装置を提供する。
【解決手段】エンジンＥに接続された入力部材Ｉと、車輪に接続された出力部材Ｏと、第一回転電機ＭＧ１と、第二回転電機ＭＧ２と、少なくとも４つの回転要素を有する差動歯車装置ＰＧと、を備え、第二回転電機ＭＧ２は出力部材Ｏに接続され、入力部材Ｉ、出力部材Ｏ、及び第一回転電機ＭＧ１がそれぞれ差動歯車装置ＰＧの異なる回転要素に接続されるとともに、出力部材Ｏが、入力部材Ｉ又は第一回転電機ＭＧ１が接続されていない差動歯車装置ＰＧの２つの回転要素のいずれかに選択的に接続可能とされている。
【選択図】図１【図１】
0004257800.tif 000002
【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】
0004257800.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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