(57)【要約】【課題】変速機としてトロイダル型無段変速機を用い、小型に構成することが可能な車両用駆動装置を提供する。【解決手段】車両用駆動装置は、内燃機関及びモータジェネレータを駆動源とするハイブリッド車両に好適に搭載される。具体的には、車両用駆動装置は、内燃機関の出力を第１のモータジェネレータと第１の出力軸とに分配可能に構成された動力分配機構と、第２のモータジェネレータの出力を変速する第１のトロイダル変速部と、内燃機関の出力を変速する第２のトロイダル変速部とを同軸に構成してなるトロイダル型無段変速機と、第１の出力軸に接続されると共にトロイダル型無段変速機からの出力を伝達する第２の出力軸と、を有する。上記の車両用駆動装置によれば、装置を小型に構成することができる。【選択図】図２
2009113643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関、第１のモータジェネレータ、及び第２のモータジェネレータを有する車両用駆動装置であって、
前記内燃機関、前記第１のモータジェネレータ、及び第１の出力軸が接続され、前記内燃機関の出力を前記第１のモータジェネレータと前記第１の出力軸とに分配可能に構成された動力分配機構と、
前記第２のモータジェネレータの出力を変速する第１のトロイダル変速部と、前記内燃機関の出力を変速する第２のトロイダル変速部とを同軸に構成してなるトロイダル型無段変速機と、
前記第１の出力軸に接続されると共に、前記トロイダル型無段変速機からの出力を伝達する第２の出力軸と、を備えることを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項２】
前記内燃機関と前記第２のトロイダル変速部との間にクラッチが設置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置。
【請求項３】
車両の走行状態に基づいて、前記クラッチに対する制御を行う制御手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の車両用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源として内燃機関及びモータジェネレータを用い、ハイブリッド車両に好適な車両用駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術が、例えば特許文献１及び２に記載されている。特許文献１には、モータジェネレータが接続された遊星歯車機構と変速機とを介してエンジンの動力を出力するモードと、変速機のみを介してエンジンの動力を出力するモードとを、走行状態に応じて切り替える動力伝達システムが記載されている。また、特許文献２には、電動モータ及び内燃機関の動力を、トロイダル型無段変速機を介して出力する車両用駆動装置が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２７５７０号公報
【特許文献２】特開平９−２４７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関に加えて、２つのモータジェネレータ（以下、「第１のモータジェネレータ」及び「第２のモータジェネレータ」と呼ぶ。）を備えた機械分配式２モータ型と称されるハイブリッド車両が既知である。このようなハイブリッド車両では、内燃機関を可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足をモータジェネレータで補っている。
【０００５】
ここで、前述した特許文献１に記載された技術では、複軸を用いて動力伝達システムを構成していたため、構造が複雑となり、搭載成立性が悪化してしまう傾向にあった。また、この技術では、１つのモータジェネレータのみを用いており、上記した第１及び第２のモータジェネレータを用いる場合については考慮されていなかった。なお、特許文献２には、機械分配式２モータ型のハイブリッド車両にトロイダル型無段変速機を設置する手法などについての記載はない。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、変速機としてトロイダル型無段変速機を用い、小型に構成することが可能な車両用駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、内燃機関、第１のモータジェネレータ、及び第２のモータジェネレータを有する車両用駆動装置は、前記内燃機関、前記第１のモータジェネレータ、及び第１の出力軸が接続され、前記内燃機関の出力を前記第１のモータジェネレータと前記第１の出力軸とに分配可能に構成された動力分配機構と、前記第２のモータジェネレータの出力を変速する第１のトロイダル変速部と、前記内燃機関の出力を変速する第２のトロイダル変速部とを同軸に構成してなるトロイダル型無段変速機と、前記第１の出力軸に接続されると共に、前記トロイダル型無段変速機からの出力を伝達する第２の出力軸と、を備える。
【０００８】
上記の車両用駆動装置は、内燃機関及びモータジェネレータを駆動源として有するハイブリッド車両などに好適に搭載される。具体的には、車両用駆動装置は、内燃機関、第１のモータジェネレータ、及び第２のモータジェネレータを有すると共に、内燃機関の出力を第１のモータジェネレータと第１の出力軸とに分配可能に構成された動力分配機構を有する。また、粘弾性の高いトラクションオイル等を介してトルク伝達を行い、２組のトロイダル変速部を有するダブルキャビティ式のトロイダル型無段変速機を備える。具体的には、トロイダル型無段変速機は、第２のモータジェネレータの出力を変速する第１のトロイダル変速部と、内燃機関の出力を変速する第２のトロイダル変速部とを同軸に構成してなる。このトロイダル型無段変速機における第２の出力軸は、第１の出力軸に接続されている。上記の車両用駆動装置によれば、内燃機関の出力と第２のモータジェネレータの出力とを個別に変速することができ、燃費及び動力性能を向上させることが可能となる。また、第１のトロイダル変速部及び第２のトロイダル変速部のそれぞれをダブルキャビティで同軸に構成しているため、押圧機構を１つにまとめて構成すること等ができ、装置を小型に構成することが可能となる。
【０００９】
上記の車両用駆動装置の一態様では、前記内燃機関と前記第２のトロイダル変速部との間にクラッチが設置されている。このようなクラッチを用いることによって、走行状態に応じた最適なモードを選択することが可能となる。また、ＥＶ走行時などにおいて、クラッチを解放することにより、第２のモータジェネレータからの動力が内燃機関側に伝達されてしまうことを適切に抑制することができる。
【００１０】
上記の車両用駆動装置において好適には、車両の走行状態に基づいて、前記クラッチに対する制御を行う制御手段を更に備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明における車両用駆動装置は、内燃機関、第１のモータジェネレータ、及び第２のモータジェネレータを有し、内燃機関の出力を第１のモータジェネレータと第１の出力軸とに分配可能に構成された動力分配機構と、第２のモータジェネレータの出力を変速する第１のトロイダル変速部と、内燃機関の出力を変速する第２のトロイダル変速部とを同軸に構成してなるトロイダル型無段変速機と、第１の出力軸に接続されると共に、トロイダル型無段変速機からの出力を伝達する第２の出力軸と、を備える。上記の車両用駆動装置によれば、第１のトロイダル変速部及び第２のトロイダル変速部のそれぞれを同軸に構成しているため、装置を小型に構成することが可能となる。更に、内燃機関の出力と第２のモータジェネレータの出力とを個別に変速することができ、燃費及び動力性能を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１３】
［装置構成］
図１に本発明を適用したハイブリッド車両の概略構成を示す。図１の例は、機械分配式２モータ型と称されるハイブリッド車両であり、主に、エンジン（内燃機関）１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２０、トロイダル型無段変速機４、を備える。動力源に相当するエンジン１と、第１のモータジェネレータＭＧ１とが動力分配機構２０に連結されている。動力分配機構２０の出力軸２は、無断変速機として機能するトロイダル型無段変速機４の出力軸３に接続されている。このトロイダル型無段変速機４は、エンジン１の出力及び第２のモータジェネレータＭＧ２の出力が伝達され、エンジン１の出力及び第２のモータジェネレータＭＧ２の出力に対する変速を行う。更に、出力軸３は最終減速機８を介して左右の駆動輪９に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１と第２のモータジェネレータＭＧ２とは、図示しないバッテリ、インバータ、又はコントローラ（ＥＣＵ）を介して、もしくは直接的に電気的に接続され、第１のモータジェネレータＭＧ１で生じた電力で第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するように構成されている。
【００１４】
エンジン１は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。第１のモータジェネレータＭＧ１はエンジン１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴うトルクの反力が作用する。第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動トルク又はブレーキ力を補助（アシスト）する装置である。駆動トルクをアシストする場合、第２のモータジェネレータＭＧ２は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動輪９から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。
【００１５】
図２は、図１に示す動力分配機構２０、第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２、並びにトロイダル型無段変速機４の概略構成を示す。
【００１６】
動力分配機構２０は、エンジン１の出力トルクを第１のモータジェネレータＭＧ１と出力軸２とに分配する遊星歯車機構であり、差動作用を生じるように構成されている。具体的には、動力分配機構２０は、主に、リングギアＲ、キャリアＣ、サンギアＳを回転要素として有する。リングギアＲは、エンジン１の出力軸１ａに連結されており、サンギアＳは、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１に連結されている。また、キャリアＣは、これらのリングギアＲ及びサンギアＳに連結されており、出力軸２に接続されている。第１のモータジェネレータＭＧ１は、主に、サンギアＳを介してエンジン１の動力（動力分配機構２０によって分配された動力）が伝達され、この動力を基に電気エネルギーを生成する回生運転を行う。
【００１７】
トロイダル型無段変速機４は、粘弾性の高いトラクションオイルを介してトルク伝達を行う変速機であり、２組のトロイダル変速部を有するダブルキャビティ式のトロイダル型無段変速機として構成されている。具体的には、トロイダル型無段変速機４は、第１のトロイダル変速部４１と第２のトロイダル変速部４２とを同軸に構成してなる。また、トロイダル型無段変速機４の出力軸３は、動力分配機構２０の出力軸２に接続されている。第１のトロイダル変速部４１は、入力ディスク４１ａ、出力ディスク４１ｂ、パワーローラ４１ｃを有しており、第２のトロイダル変速部４２は、入力ディスク４２ａ、出力ディスク４２ｂ、パワーローラ４２ｃを有している。入力ディスク４１ａは第２のモータジェネレータＭＧ２のロータ１２に連結されており、入力ディスク４２ａはエンジン１の出力軸１ｂに連結されている。つまり、第１のトロイダル変速部４１は、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力に対する変速を行い、第２のトロイダル変速部４２は、エンジン１の出力に対する変速を行う。
【００１８】
より具体的には、入力ディスク４１ａ及び出力ディスク４１ｂはパワーローラ４１ｃを挟んで対向する位置に設けられ、入力ディスク４２ａ及び出力ディスク４２ｂはパワーローラ４２ｃを挟んで対向する位置に設けられている。第１のトロイダル変速部４１の出力ディスク４１ｂと第２のトロイダル変速部４２の出力ディスク４２ｂとは、互いに反対向き（背中合わせ）の姿勢で配設されている。また、パワーローラ４１ｃ、４２ｃは、それぞれ中心線まわりに回転可能に配設されている。
【００１９】
トロイダル型無段変速機４は、図示しない押圧機構に押圧されることにより（例えば入力ディスク４１ａ、４２ａのいずれか一方が押圧されることにより）、パワーローラ４１ｃ、４２ｃがそれぞれ入力ディスク４１ａ、４２ａと出力ディスク４１ｂ、４２ｂとの間で所定の押圧力で挟圧される。これにより、入力ディスク４１ａ、４２ａが回転させられると、パワーローラ４１ｃ、４２ｃは、トラクションオイルの粘弾性によるせん断力で連れ回りさせられ、出力ディスク４１ｂ、４２ｂをそれぞれ入力ディスク４１ａ、４２ａの逆まわりに回転させる。これらのパワーローラ４１ｃ、４２ｃは、例えば中心線の傾斜角度がＥＣＵによる制御によって変化させられることにより、変速比（入力側の回転速度／出力側の回転速度）を連続的に変化させる（つまり無段変速を行う）。以上により、第１のトロイダル変速部４１によって第２のモータジェネレータＭＧ２の出力を変速することが可能となり、第２のトロイダル変速部４２によってエンジン１の出力を変速することが可能となる。
【００２０】
更に、第２のトロイダル変速部４２とエンジン１との間には、発進クラッチ５０が設けられている。具体的には、出力軸１ｂ上に発進クラッチ５０が設けられている。発進クラッチ５０を係合した場合には、第２のトロイダル変速部４２に対してエンジン１の動力が伝達される。これに対して、発進クラッチ５０を解放した場合には、第２のトロイダル変速部４２にはエンジン１の動力は伝達されない。発進クラッチ５０の係合／解放も、ＥＣＵにより制御される。この場合、ＥＣＵは、制御手段として機能し、ハイブリッド車両の走行状態に基づいて発進クラッチ５０に対する制御を行う。
【００２１】
以上説明したトロイダル型無段変速機４を用いて車両用駆動装置を構成することにより、エンジン１の出力と第２のモータジェネレータＭＧ２の出力とを個別に変速することができ、燃費及び動力性能を向上させることが可能となる。また、第１のトロイダル変速部４１及び第２のトロイダル変速部４２のそれぞれをダブルキャビティで同軸に構成しているため、押圧機構を１つにまとめて構成することなどができ、装置を小型に構成することが可能となる。
【００２２】
［モード選択方法］
次に、上記した発進クラッチ５０を利用して、図２に示した構成要素における動作のモードを選択する方法について説明する。
【００２３】
図３は、発進クラッチ５０の係合表を示す図である。図示のように、第１のモード及び第２のモードでは、発進クラッチ５０は解放され、第３のモード及び第４のモードでは、発進クラッチ５０は係合される。
【００２４】
具体的には、第１のモードは、第２のモータジェネレータＭＧ２からの動力のみを用いて走行（ＥＶ走行）する場合、及び第２のモータジェネレータＭＧ２を回生させて走行する場合に設定されるモードである。つまり、エンジン１、第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のうち、第２のモータジェネレータＭＧ２のみを動作させるモードである。第１のモードは、発進時や減速時や制動時などにおいて設定される。第２のモードは、エンジン１の動力を動力分配機構２０で分割し、一方の動力で第１のモータジェネレータＭＧ１を発電させ、発電された電力により第２のモータジェネレータＭＧ２から動力を出力させて、この動力と分割された他方の動力とを用いて走行するモードである。つまり、第２のモードは、エンジン１からの動力、及び発電電力によって駆動された第２のモータジェネレータＭＧ２からの動力を用いて走行するモードである。第２のモードは、通常走行時などにおいて設定される。
【００２５】
第３のモードは、第２のモードと第４のモードとの間の移行時などに設定されるモードである。具体的には、第３のモードは、基本的には、動力分配機構２０から出力軸２を介して伝達された動力、第２のモータジェネレータＭＧ２からの動力、及び出力軸１ｂを介して伝達されたエンジン１の動力を用いて走行するモードである。つまり、第１のトロイダル変速部４１及び第２のトロイダル変速部４２の両方によって変速された後の出力を用いて走行するモードである。このような第３のモードは、通常走行時から高速定常時への移行時などにおいて設定される。第４のモードは、エンジン１からの動力のみを用いて走行するモードである。つまり、エンジン１、第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のうち、エンジン１のみを動作させるモードである。第４のモードは、高速定常時などにおいて設定される。
【００２６】
図４は、第１のモード〜第４のモードに設定された場合において、動力が伝達される様子を示した図である。図４（ａ）は第１のモードにおける図を示し、図４（ｂ）は第２のモードにおける図を示し、図４（ｃ）は第３のモードにおける図を示し、図４（ｄ）は第４のモードにおける図を示している。
【００２７】
図４（ａ）中の矢印で示すように、第１のモードでは、主に、第２のモータジェネレータＭＧ２、第１のトロイダル変速部４１、出力軸３の間で動力が伝達される。この第１のモードでは、発進クラッチ５０は解放されている。具体的に説明すると、第１のモードでは、ＥＶ走行している場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２がバッテリ（不図示）の電力によって駆動し、第２のモータジェネレータＭＧ２からの動力が第１のトロイダル変速部４１によって変速されて出力軸３に伝達される。なお、このようなＥＶ走行時においては、発進クラッチ５０が解放されているため、第２のモータジェネレータＭＧ２からの動力はエンジン１側に伝達されない。これに対して、第２のモータジェネレータＭＧ２を回生させている場合には、車輪からの動力が出力軸３及び第１のトロイダル変速部４１を介して第２のモータジェネレータＭＧ２に伝達されて、第２のモータジェネレータＭＧ２が発電し、発電された電力がバッテリに供給される。
【００２８】
次に、図４（ｂ）中の矢印で示すように、第２のモードでは、主に、エンジン１、第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２、動力分配機構２０、第１のトロイダル変速部４１、出力軸３の間で動力が伝達される。この第２のモードでは、発進クラッチ５０は解放されている。具体的に説明すると、第２のモードでは、エンジン１からの動力が動力分配機構２０に伝達されることにより分配され、一方の動力は第１のモータジェネレータＭＧ１に伝達され、他方の動力は出力軸２を介して出力軸３に伝達される。この場合、第１のモータジェネレータＭＧ１に伝達された動力は第１のモータジェネレータＭＧ１による発電に用いられ、発電された電力は第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するために用いられる。そして、第２のモータジェネレータＭＧ２が駆動されることによって出力した動力は、第１のトロイダル変速部４１を介して出力軸３に伝達される。
【００２９】
次に、図４（ｃ）中の矢印で示すように、第３のモードでは、主に、エンジン１、第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２、動力分配機構２０、第１及び第２のトロイダル変速部４１、４２、出力軸３の間で動力が伝達される。この第３のモードでは、発進クラッチ５０は係合されている。第３のモードの設定時における一例を説明すると、エンジン１からの動力は分割されて、一方の動力は発進クラッチ５０を介して第２のトロイダル変速部４２に伝達され、他方の動力は動力分配機構２０に伝達される。この場合、第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２や、第１のトロイダル変速部４１などは、動力分配機構２０に伝達された動力に基づいて、上記した第２のモードのように動作する。そして、第１のトロイダル変速部４１からの動力、第２のトロイダル変速部４２からの動力、及び動力分配機構２０から出力軸２を介して出力された動力が、出力軸３に伝達される。なお、上記した各構成要素の挙動は一例であり、第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２などに対する制御によって、エンジン１の動力が分割される際の配分等が変化するため、各構成要素はこれに応じた挙動を取る。
【００３０】
次に、図４（ｄ）中の矢印で示すように、第４のモードでは、主に、エンジン１、第２のトロイダル変速部４２、出力軸３の間で動力が伝達される。この第４のモードでは、発進クラッチ５０は係合されている。具体的に説明すると、第４のモードでは、エンジン１からの動力が全て発進クラッチ５０を介して第２のトロイダル変速部４２に伝達される。そして、この動力は第２のトロイダル変速部４２によって変速されて出力軸３に伝達される。
【００３１】
以上説明したように、発進クラッチ５０を用いることによって、走行状態に応じた最適なモードを選択することが可能となる。具体的には、第２のモード、第３のモード、及び第４のモードを、走行状態に応じて適切に切り替えることが可能となる、また、ＥＶ走行時（第１のモード時）に、発進クラッチ５０を解放することにより、第２のモータジェネレータＭＧ２からの動力がエンジン１側に伝達されてしまうことを適切に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態によるハイブリッド車両の概略構成を示す。
【図２】モータジェネレータ、トロイダル型無段変速機などの構成を示す。
【図３】発進クラッチの係合表を示す。
【図４】各モードごとの動力が伝達される様子を示す。
【符号の説明】
【００３３】
１  エンジン
２、３  出力軸
４  トロイダル型無段変速機
２０  動力分配機構
４１  第１のトロイダル変速部
４２  第２のトロイダル変速部
５０  発進クラッチ
Ｃ  キャリア
Ｒ  リングギア
Ｓ  サンギア
ＭＧ１  第１のモータジェネレータ
ＭＧ２  第２のモータジェネレータ
【図１】
2009113643.tif 000003
【図２】
2009113643.tif 000004
【図３】
2009113643.tif 000005
【図４】
2009113643.tif 000006