(57)【要約】【課題】電動機の逆転力行を低減することにより燃費の向上を図ることが可能であり、車両への搭載性が良好なハイブリッド駆動装置を提供する。【解決手段】反力要素に連結された第１電動機ＭＧ１の運転状態が制御されることにより、入力軸回転速度と出力軸回転速度の差動状態が制御される電気式差動部２０と、該電気式差動部２０の出力要素Ｒ０から車輪１８までの動力伝達経路に、変速比の異なる複数の変速段を有する遊星歯車式自動変速機構２０を介して動力伝達可能に連結された第２電動機ＭＧ２とを有するハイブリッド駆動装置１０において、前記遊星歯車式自動変速機構２０において最も変速比の小さい変速段の成立した状態における空転要素ＣＡ０と前記電気的差動部２０の入力軸とを動力伝達可能に連結する動力断続機構Ｃ１を備える。【選択図】図１
2009166793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機に連結された入力要素と、第１電動機に連結された反力要素と、駆動輪に動力伝達可能に連結された出力要素とを備え、該第１電動機の運転状態が制御されることにより、該入力要素の回転速度と該出力要素の回転速度の差動状態が制御される電気式差動部と、
該電気式差動部の出力要素から駆動輪までの動力伝達経路に、変速比の異なる複数の変速段を有する遊星歯車式自動変速機構を介して動力伝達可能に連結された第２電動機と、
を有するハイブリッド駆動装置において、
前記遊星歯車式自動変速機構において最も変速比の小さい変速段の成立した状態において動力伝達に関与しない回転要素と前記電気的差動部の入力要素とを選択的に連結する動力断続機構を備えること
を特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項２】
前記遊星歯車式自動変速機構は、前記第２電動機に連結された第１サンギヤと、第１ブレーキを介して非回転部材に連結された第２サンギヤと、該第１サンギヤおよび第２サンギヤとそれぞれ噛み合い、互いに同心状態で連結され且つ歯数の異なる第１ピニオンおよび第２ピニオンと、該第１ピニオンおよび第２ピニオンを自転可能且つ公転可能に支持し且つ第２ブレーキを介して非回転部材に選択的に連結されるキャリアと、前記第２ピニオンと噛み合い且つ出力部材に連結されたリングギヤとを備え、前記第１ブレーキの結合によって高速側変速段を成立させ、前記第２ブレーキの係合によって低速側変速段を成立させるものであり、
前記動力断続機構は、前記キャリアと前記入力要素との間を選択的に連結するものである、
請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項３】
前記電気式差動部は遊星歯車装置を備え、
前記電気式差動部の入力要素は該遊星歯車装置のキャリアであり、前記電気式差動部の反力要素は該遊星歯車装置のサンギヤであり、前記電気式差動部の出力要素は該遊星歯車装置のリングギヤであること
を特徴とする特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項４】
前記第１電動機、第２電動機、遊星歯車式自動変速機構、および電気式差動部は、円筒状のハウジング内において共通の一軸心方向に沿って順に直列に配設されており、
前記第１電動機および第２電動機はハウジング本体に一体の隔壁を介して隣接して配設されていること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１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、ハイブリッド駆動装置に関するものであり、特に、第１電動機および第２電動機を備える車両において、高速走行時における燃費の向上を図る技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
(a) 原動機に連結された入力要素と、第１電動機に連結された反力要素と、駆動輪に動力伝達可能に連結された出力要素とを備え、(b) 該第１電動機の運転状態が制御されることにより、該入力要素の回転速度と該出力要素の回転速度の差動状態が制御される電気式差動部と、(c) 該電気式差動部の出力要素から駆動輪までの動力伝達経路に、変速比の異なる複数の変速段を有する遊星歯車式自動変速機構を介して動力伝達可能に連結された第２電動機とを有するハイブリッド駆動装置が知られている。例えば特許文献１に記載のハイブリッド駆動装置がそれである。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００５／０００６２０号パンフレット
【０００４】
このようなハイブリッド駆動装置においては、第２電動機を力行制御して走行するＥＶ運転モードや、第１電動機を発電制御するとともに、その発電制御で得られた電気エネルギーで第２電動機を力行制御して走行するアシスト運転モードの他、高速走行時等に第１電動機を逆回転方向へ力行制御することにより、エンジン回転速度を燃費等に応じて定められた所定の低回転に維持しつつ、出力軸回転速度を大幅に上昇させて高速走行を行うＯ／Ｄ運転モード等の複数の運転モードを有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記Ｏ／Ｄ運転モードでは、前述のように前記電気式差動部の出力要素に連結された出力軸の回転速度を高回転とするために、前記電気式差動部の反力要素に連結された第１電動機の回転速度を逆回転方向に力行制御（逆転力行）させる必要がある。この第１電動機の逆転力行のためのエネルギーは、例えば第２電動機によって発電制御されたり、あるいは予めバッテリに蓄えられた電気エネルギが用いられるため、エネルギー循環あるいはエネルギーの持ち出しとなり、エネルギー効率が悪くなって燃費が悪化する。
【０００６】
かかる燃費の悪化に対し、第１電動機の反力作用、すなわち逆転力行を停止する技術が提案されている。具体的には例えば（１）第１電動機の出力軸あるいは前記電気式差動部の反力要素の回転を制止するためのブレーキを追加する、あるいは（２）例えば前記電気式差動部にプラネタリギヤ対を追加し、追加されたプラネタリギヤ対の回転要素のうち前記原動機から第１電動機への動力伝達経路に存在するいずれかの回転要素にブレーキを追加する、などの技術が提案されている。
【０００７】
前記（１）の場合、すなわち第１電動機の出力軸あるいは前記電気式差動部の反力要素の回転を制止するブレーキを設ける場合には、そのブレーキにより第１電動機の回転が制止されるので、同一のエンジン回転速度の場合において、第１電動機が逆転力行させられる場合と比べて、出力軸回転速度が低くなる。そのため、最適な走行性能を得るためには差動歯車装置のギヤ比をより高く設定する必要がある。しかしながら、差動歯車装置のギヤ比が高く設定されると、第１電動機の回転が制止されない場合においてハイブリッド駆動装置の搭載された車両の動力性能を確保するためには第１電動機および第２電動機の出力を増大させる必要がある。このため、第１電動機および第２電動機が大型化し、車両への搭載性が悪化する。また、第１電動機および第２電動機の出力の増大に伴って、これらの電動機の熱性能を著しく悪化させるおそれがある。
【０００８】
一方、前記（２）の場合、すなわち、前記電気式差動部にプラネタリギヤ対を追加し、追加されたプラネタリギヤ対の回転要素のうち原動機から第１電動機への動力伝達経路に存在するいずれかの回転要素にブレーキを追加する構成とした場合には、該原動機から第１電動機への動力伝達経路に存在するいずれかの回転要素が、追加されたブレーキによって例えば変速機ハウジングと回転不能に固定される。このとき、第１電動機が接続された回転要素の回転速度は、他の回転要素の回転速度によって決定される状態であり、原動機の接続された入力要素と出力軸の接続された出力要素との動力伝達に関与しない。そのため第１電動機を逆転力行する必要がない。しかしながら、このような態様においては、ハイブリッド駆動装置は前記プラネタリギヤ対を加えて有する必要があるため大型化し、車両への搭載性が悪化する。
【０００９】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、第１電動機および第２電動機を備えている車両において、電動機の逆転力行を低減することにより燃費の向上を図ることが可能であり、車両への搭載性が良好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】
【００１０】
かかる目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、(a) 原動機に連結された入力要素と、第１電動機に連結された反力要素と、駆動輪に動力伝達可能に連結された出力要素とを備え、(b) 該第１電動機の運転状態が制御されることにより、該入力要素の回転速度と該出力要素の回転速度の差動状態が制御される電気式差動部と、(c) 該電気式差動部の出力要素から駆動輪までの動力伝達経路に、変速比の異なる複数の変速段を有する遊星歯車式自動変速機構を介して動力伝達可能に連結された第２電動機と、を有するハイブリッド駆動装置において、(d) 前記遊星歯車式自動変速機構において最も変速比の小さい変速段の成立した状態において動力伝達に関与しない回転要素と前記電気的差動部の入力要素とを選択的に連結する動力断続機構を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このようなハイブリッド駆動装置によれば、前記動力断続機構は、前記遊星歯車式自動変速機構において最も変速比の小さい変速段の成立した状態において動力伝達に関与しない回転要素と前記電気的差動部の入力要素とを動力伝達可能に連結することができ、かかる場合においては、前記電気的差動部の反力要素は該電気的差動部において動力伝達に関与しなくなるので、その反力要素に連結された前記第１電動機が逆転力行を行なう必要がなくなり、燃費の改善を行なうことができる。
【００１２】
好適には、前記ハイブリッド駆動装置において、(e) 前記遊星歯車式自動変速機構は前記第２電動機に連結された第１サンギヤと、第１ブレーキを介して非回転部材に連結された第２サンギヤと、該第１サンギヤおよび第２サンギヤとそれぞれ噛み合い、互いに同心状態で連結され且つ歯数の異なる第１ピニオンおよび第２ピニオンと、該第１ピニオンおよび第２ピニオンを自転可能且つ公転可能に支持し且つ第２ブレーキを介して非回転部材に選択的に連結されるキャリアと、前記第２ピニオンと噛み合い且つ出力部材に連結されたリングギヤとを備え、(f) 前記第１ブレーキの結合により高速側変速段を成立させ、前記第２ブレーキの係合によって低速側変速段を成立させるものであり、(g) 前記動力断続機構は前記キャリアと前記入力要素との間を選択的に連結するものであることを特徴とする。
【００１３】
このようにすれば、前記遊星歯車式自動変速機構はいわゆるラビニヨ式の遊星歯車装置を含んで構成され、変速段が成立した場合において動力伝達に関与しない回転要素が存在する。そのため、前記動力断続機構は、前記遊星歯車式自動変速機構において最も変速比の小さい変速段の成立した状態において動力伝達に関与しない回転要素と前記電気的差動部の入力要素とを動力伝達可能に連結することができ、請求項１の場合と同様の効果が得られる。また、前記遊星歯車式自動変速機構の軸方向の大型化を抑制することができる。
【００１４】
また好適には、前記ハイブリッド駆動装置において、(h) 前記電気式差動部は遊星歯車装置を備え、(i) 前記電気式差動部の入力要素は該遊星歯車装置のキャリアであり、前記電気式差動部の反力要素は該遊星歯車装置のサンギヤであり、前記電気式差動部の出力要素は該遊星歯車装置のリングギヤであることを特徴とする。
【００１５】
このようにすれば、前記電気式差動部は遊星歯車装置により原動機に連結された入力要素としてのキャリア、出力軸に連結された出力要素としてのリングギヤおよび第１電動機に連結された反力要素としてのサンギヤの間で差動作用を奏することができるとともに、前記動力断続機構は、前記遊星歯車式自動変速機構において最も変速比の小さい変速段の成立した状態において動力伝達に関与しない回転要素と前記電気的差動部の入力要素であるキャリアとを動力伝達可能に連結することができ、請求項１の場合と同様の効果が得られる。
【００１６】
また好適には、前記ハイブリッド駆動装置において、(j) 前記第１電動機、第２電動機、遊星歯車式自動変速機構、および電気式差動部は、円筒状のハウジング内において共通の一軸心方向に沿って順に直列に配設されており、(k) 前記第１電動機および第２電動機はハウジング本体に一体の隔壁を介して隣接して配設されていることを特徴とする。
【００１７】
このようにすれば、前記ハイブリッド駆動装置において、前記第１電動機、第２電動機、遊星歯車式自動変速機構、および電気式差動部は、円筒状のハウジング内において共通の一軸心方向に沿って順に直列に配設され、前記第１電動機および第２電動機はハウジング本体に一体の隔壁を介して隣接して配設されるので、これら第１電動機および第２電動機を前記ハウジングに収納することが可能となる。このため、部品点数を減らしてコストを低減することができるとともに、剛性が向上し、騒音あるいは振動の発生を低減することができる。また、前記第１電動機および第２電動機の組み付けと、前記遊星歯車式自動変速機および／または電気式差動部を構成する遊星歯車装置の組み付けとを分離することができるので、生産性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
好適には、前記第１電動機、前記第２電動機は、何れも発電機としても電動モータとしても機能する第１モータジェネレータ、第２モータジェネレータである。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１および図２は、本発明の一実施例であるハイブリッド駆動装置１０を説明する図であって、図１はハイブリッド駆動装置１０の概要を説明する図であり、図２は第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２、ハウジング４２、自動変速機２２、遊星歯車装置２６の位置関係を説明する図である。
【００２０】
図１は、反力要素に連結された第１モータジェネレータＭＧ１の運転状態が制御されることにより、入力軸回転速度と出力軸回転速度の差動状態が制御される電気式差動部２０と、その電気式差動部２０の出力軸から車輪１８までの動力伝達経路に、変速比の異なる複数の変速段を有する自動変速機２２を介して動力伝達可能に連結された第２モータジェネレータＭＧ２とを有するハイブリッド駆動装置１０の一例を示す概略構成図である。
【００２１】
図１のハイブリッド駆動装置１０は、主動力源である第１駆動力発生源１２のトルクが出力部材として機能する出力軸１４に伝達され、更にその出力軸１４から差動歯車装置１６を介して左右一対の駆動輪１８に伝達されるようになっている。また、このハイブリッド駆動装置１０には、走行のための駆動力を出力する力行制御およびエネルギーを回収するための発電制御を選択的に実行可能な第２モータジェネレータＭＧ２が第２駆動力発生源として設けられており、この第２モータジェネレータＭＧ２は自動変速機２２を介して出力軸１４に連結されている。したがって、第２モータジェネレータＭＧ２から出力軸１４へ伝達されるトルク容量が、その自動変速機２２で設定される変速比γs （＝ＭＧ２の回転速度ＮＭＧ２／出力軸１４の回転速度ＮOUT ）に応じて増減させられる。第２モータジェネレータＭＧ２は第２電動機に相当し、自動変速機２２は遊星歯車式自動変速機構に相当する。
【００２２】
第１駆動力発生源１２は、エンジン２４と、第１モータジェネレータＭＧ１と、これらエンジン２４と第１モータジェネレータＭＧ１との間でトルクを合成もしくは分配するための遊星歯車装置２６とを主体として構成されている。前記エンジン２４は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の内燃機関であって、マイクロコンピュータを主体とするエンジン制御用の電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）２８によって、スロットル弁開度や吸入空気量、燃料供給量、点火時期などの運転状態が要求駆動力を満足させつつ高効率となるように電気的に制御されるように構成されている。前記電子制御装置２８には、アクセルペダル２７の操作量θACC を検出するアクセル操作量センサＡＳ、ブレーキペダル２９の操作の有無を検出するためのブレーキセンサＢＳ、エンジン２４の回転速度ＮＥを検出するエンジン回転速度センサ５０等から検出信号が供給される。
【００２３】
前記第１モータジェネレータＭＧ１は、駆動トルクを発生させる電動モータとしての機能と発電機としての機能とが選択的に得られるように構成され、インバータ３０を介してバッテリー、コンデンサなどの蓄電装置３２に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とするモータジェネレータ制御用の電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）３４によってそのインバータ３０が制御されることにより、第１モータジェネレータＭＧ１の出力トルクあるいは発電トルク（回生トルク）が調節或いは設定されるようになっている。前記電子制御装置３４には、シフトレバー３５の操作位置を検出する操作位置センサＳＳ、第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度ＮＭＧ１を検出するＭＧ１回転速度センサ４８等から検出信号が供給される。第１モータジェネレータＭＧ１は第１電動機に相当する。
【００２４】
遊星歯車装置２６は、サンギヤＳ０と、そのサンギヤＳ０に対して同心円上に配置されたリングギヤＲ０と、これらサンギヤＳ０およびリングギヤＲ０に噛み合うピニオンギヤを自転かつ公転自在に支持するキャリアＣＡ０とを三つの回転要素として備えており、公知の差動作用を生じるシングルピニオン型の遊星歯車機構である。この遊星歯車装置２６は、エンジン２４および自動変速機２２と同心に設けられている。遊星歯車装置２６や前記自動変速機２２、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２は、何れも中心線に対して略対称的に構成されているため、図１および図２ではそれらの下半分が省略されている。
【００２５】
エンジン２４のクランク軸３６はダンパー３８および入力軸２５を介して遊星歯車装置２６のキャリアＣＡ０に連結されている。これに対してサンギヤＳ０には第１モータジェネレータＭＧ１が連結され、リングギヤＲ０には出力軸１４が連結されている。キャリアＣＡ０は入力要素として機能し、サンギヤＳ０は反力要素として機能し、リングギヤＲ０は出力要素として機能し、反力要素であるサンギヤＳ０に連結された第１モータジェネレータＭＧ１の運転状態が制御されることにより、入力軸回転速度すなわちエンジン回転速度ＮＥと出力軸回転速度ＮOUT の差動状態が制御される。第１モータジェネレータＭＧ１および遊星歯車装置２６によって電気式差動部２０が構成されており、入力軸２５は入力部材に相当し、出力軸１４は出力部材に相当する。なお、前記遊星歯車装置２６の連結関係は適宜変更可能であり、遊星歯車装置２６としてダブルピニオン型の遊星歯車装置を用いることも可能である。
【００２６】
トルク合成分配機構として機能するシングルピニオン型の遊星歯車装置２６の各回転要素の回転速度の相対関係は、図３の共線図により示される。この共線図において、縦軸Ｓ０、縦軸ＣＡ０、および縦軸Ｒ０は、サンギヤＳ０の回転速度、キャリアＣＡ０の回転速度、およびリングギヤＲ０の回転速度をそれぞれ表す軸であり、縦軸Ｓ０、縦軸ＣＡ０、および縦軸Ｒ０の相互の間隔は、縦軸Ｓ０と縦軸ＣＡ０との間隔を１としたとき、縦軸ＣＡ０と縦軸Ｒ０との間隔がギヤ比ρ（サンギヤＳ０の歯数ＺS ／リングギヤＲ０の歯数ＺR ）となるように設定されたものである。
【００２７】
前記遊星歯車装置２６において、キャリアＣＡ０に入力されるエンジン２４の出力トルクＴＥに対して、第１モータジェネレータＭＧ１による反力トルクがサンギヤＳ０に入力されると、出力要素となっているリングギヤＲ０には、エンジン２４から入力されたトルクＴＥより大きいトルクが現れる。また、リングギヤＲ０の回転速度（出力軸回転速度）ＮOUT が一定であるとき、第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度ＮＭＧ１を上下に変化させることにより、エンジン２４の回転速度ＮＥを連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、出力軸回転速度ＮOUT に対するエンジン回転速度ＮＥの変速比γo （＝ＮＥ／ＮOUT ）を、第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度ＮＭＧ１を制御することにより無段階で変更することができるのである。図３の破線は、第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度ＮＭＧ１を実線で示す値から下げたときに、エンジン２４の回転速度ＮＥが低下する状態を示している。これにより、エンジン２４の回転速度ＮＥを例えば燃費が最もよい回転速度に設定する制御を、第１モータジェネレータＭＧ１を制御することによって実行することができる。この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称される。
【００２８】
図１に戻って、前記自動変速機２２は、ラビニヨ式の４要素の遊星歯車機構すなわち、小径部および大径部を有するステップドピニオンＰ１を備えている遊星歯車機構を主体として構成されている。ステップドピニオンＰ１は、キャリアＣＡ１によって自転かつ公転自在に保持されており、その大径部には第２サンギヤＳ２およびリングギヤＲ１が噛み合わされている一方、小径部には第１サンギヤＳ１が噛み合わされている。そして、第１サンギヤＳ１は、前記第２モータジェネレータＭＧ２に連結され、リングギヤＲ１は出力軸１４に連結されている。第２モータジェネレータＭＧ２は、前記モータジェネレータ制御用の電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）３４によりインバータ４０を介して制御されることにより、電動モータまたは発電機として機能させられ、力行トルクおよび発電トルク（回生トルク）が制御される。電子制御装置３４には、第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度ＮＭＧ２を検出するＭＧ２回転速度センサ４６から検出信号が供給されるようになっている。前記ステップドピニオンＰ１の小径部が第１ピニオンに対応し、大径部が第２ピニオンに対応する。
【００２９】
そして、自動変速機２２には、第２サンギヤＳ２を選択的に固定するためにその第２サンギヤＳ２と変速機ハウジング４２との間に設けられた第１ブレーキＢ１と、キャリアＣＡ１を選択的に固定するためにそのキャリアＣＡ１と変速機ハウジング４２との間に設けられた第２ブレーキＢ２とが設けられている。これらのブレーキＢ１、Ｂ２は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる油圧式の摩擦係合装置であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキＢ１、Ｂ２は、油圧アクチュエータ等により発生させられる係合圧に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されており、図示しない油圧制御装置を介して係合、解放制御される。
【００３０】
以上のように構成された自動変速機２２は、第１サンギヤＳ１が入力要素として機能し、リングギヤＲ１が出力要素として機能する。そして、第１ブレーキＢ１が係合させられると「１」より大きい変速比γshのハイギヤ段Ｈｉが成立させられ、第１ブレーキＢ１に替えて第２ブレーキＢ２が係合させられると、そのハイギヤ段Ｈｉの変速比γshより大きい変速比γslのローギヤ段Ｌｏが成立させられる。また、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２が何れも解放されることにより、第２モータジェネレータＭＧ２を出力軸１４から切り離して動力伝達を遮断する遮断状態が成立させられる。前記ギヤ段ＨｉおよびＬｏの間での変速は、車速Ｖやアクセル操作量θACC 、或いは要求駆動力などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、ギヤ段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかのギヤ段を設定するように制御される。
【００３１】
図４は、前記自動変速機２２を構成している遊星歯車機構についての各回転要素の４本の縦軸Ｓ１、縦軸Ｒ１、縦軸ＣＡ１、および縦軸Ｓ２を有する共線図で、それらの縦軸Ｓ１、縦軸Ｒ１、縦軸ＣＡ１、および縦軸Ｓ２は、第１サンギヤＳ１の回転速度、リングギヤＲ１の回転速度、キャリアＣＡ１の回転速度、および第２サンギヤＳ２の回転速度をそれぞれ示すためのもので、前記各ギヤ段Ｈｉ、Ｌｏにおける出力軸回転速度ＮOUT と第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度ＮＭＧ２との関係を表している。すなわち、第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度ＮＭＧ２を一定として、各ギヤ段Ｈｉ、Ｌｏにおける出力軸回転速度ＮOUT を比較して示したもので、第１ブレーキＢ１が係合させられてハイギヤ段Ｈｉが成立させられると、出力軸回転速度ＮOUT は「Ｈｉ」で示す回転速度（＝ＮＭＧ２／γsh）となる。また、第２ブレーキＢ２が係合させられてローギヤ段Ｌｏが成立させられると、出力軸回転速度ＮOUT は「Ｌｏ」で示す回転速度（＝ＮＭＧ２／γsl）となる。
【００３２】
前記変速制御を行うために、マイクロコンピュータを主体とした変速制御用の電子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）４４が設けられており、油圧制御装置を介して前記ブレーキＢ１、Ｂ２を係合、解放制御する。電子制御装置４４には、車速Ｖに対応する出力軸１４の回転速度ＮOUT を検出する出力軸回転速度センサ５２から検出信号が供給される他、前記第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度ＮＭＧ２、アクセル操作量θACC 等の各種の信号が直接或いは前記電子制御装置２８、３４を介して読み込まれる。
【００３３】
また、ハイブリッド駆動装置１０においては、電気式差動部２０の入力要素であるキャリアＣＡ０と自動変速機２２のキャリアＣＡ１とが、動力断続機構としてのクラッチＣ１を介して動力伝達可能に連結されている。このクラッチＣ１は油圧式の摩擦係合装置で、前記自動変速機２２の第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２と同様に、前記変速制御用の電子制御装置４４により油圧制御装置を介して係合、解放制御される。また、図１に示すように、クラッチＣ１は、軸方向において電気的差動部２６と自動変速機２２との間に配設されており、軸方向寸法を大きく増加させることなくコンパクトに構成されている。
【００３４】
変速機構としての自動変速機２２は、前述のようにローギヤ段Ｌｏおよびハイギヤ段Ｈｉの２つの変速比の異なる変速段を有し、第１ブレーキＢ１が係合させられることによって成立するハイギヤ段Ｈｉにおいては、キャリアＣＡ１は、第２モータジェネレータが接続された入力要素であるサンギヤＳ１と出力要素であるリングギヤＲ１との間で動力の伝達を行なうものとされているので、キャリアＣＡ１の回転はこれらサンギヤＳ１およびリングギヤＲ１の回転速度およびこれらの歯数によって決定される。このハイギヤ段Ｈｉである時のキャリアＣＡ１を、動力伝達に関与しない回転要素あるいは空転要素とよぶ。
【００３５】
このようなハイブリッド駆動装置１０においては、図６に示すように３種類の運転モードであるＬｏモード、Ｈｉモード、およびＯ／Ｄモードが可能で、前記電子制御装置２８、３４、４４は、全体として機能的に図５に示す運転モード切換制御手段６０、Ｌｏモード実行手段６２、Ｈｉモード実行手段６４、およびＯ／Ｄモード実行手段６６を備えている。運転モード切換制御手段６０は例えば予め前記マップ（変速線図）などにより設定された走行状態に対するギヤ段の関係に基づいて、運転モードを変更する場合には、Ｌｏモード、Ｈｉモード、Ｏ／Ｄモードのそれぞれに対応するＬｏモード実行手段６２、Ｈｉモード実行手段６４、およびＯ／Ｄモード実行手段６６を実行する。
【００３６】
前記Ｌｏモード実行手段６２はＬｏモードで走行するためのもので、前記第２ブレーキＢ２を係合させて自動変速機２２をローギヤ段ＬｏにするとともにクラッチＣ１を解放し、第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御して出力軸１４にアシスト駆動力を加える一方、その第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御するための電気エネルギーを、主として第１モータジェネレータＭＧ１の発電制御によって賄い、蓄電装置３２の残容量ＳＯＣの過不足等により必要に応じて蓄電装置３２から電気エネルギーを持ち出したり蓄電装置３２を充電したりする。このＬｏモードは、比較的低車速で実行され、第１モータジェネレータＭＧ１はエンジン２４と同じ正回転方向へ回転させられた状態で発電制御（回生制動）が行われる。
【００３７】
Ｈｉモード実行手段６４はＨｉモードで走行するためのもので、前記第１ブレーキＢ１を係合して自動変速機２２をハイギヤ段ＨｉにするとともにクラッチＣ１を解放し、前記Ｌｏモードと同様に、第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御して出力軸１４にアシスト駆動力を加える一方、その第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御するための電気エネルギーを、主として第１モータジェネレータＭＧ１の発電制御によって賄い、蓄電装置３２の残容量ＳＯＣの過不足等により必要に応じて蓄電装置３２から電気エネルギーを持ち出したり蓄電装置３２を充電したりする。このＨｉモードは、Ｌｏモードよりも高車速側で実行される。
【００３８】
ところで、図７は、前記Ｈｉモードにおいて車両が高速で走行する場合における遊星歯車装置２６および自動変速機２２の各回転要素の関係の一例を表す共線図であり、図３に示した遊星歯車装置２６の共線図と図４に示した自動変速機２２の共線図とを回転速度を表す共通する縦軸によって表したものであり、従来のハイブリッド駆動装置の共線図に対応する。図７に示す様に、車両が高速で走行する場合においては、遊星歯車装置２６のサンギヤＳ０が逆方向に回転する必要があり、これは、そのサンギヤＳ０に連結された第１モータジェネレータＭＧ１が逆回転に力行する必要があることを意味する。そのため、第１モータジェネレータＭＧ１は電気エネルギーを消費するが、第２モータジェネレータＭＧ２が力行している場合や、あるいは発電している場合であってもその発電量を超える電気エネルギーを必要とする場合には、バッテリ３２からのエネルギーの持ち出しとなるため、燃費の悪化を招く場合がある。
【００３９】
これに対して、本実施例においては、ＨｉモードでクラッチＣ１が解放された状態において第１モータジェネレータＭＧ１が逆転力行する場合には、運転モード切換制御手段６０はＯ／ＤモードとするためにＯ／Ｄモード実行手段６６を実行する。すなわち、図５のＯ／Ｄモード実行手段６６は、Ｏ／Ｄモードで走行するためのもので、前記第１ブレーキＢ１を係合して自動変速機２２をハイギヤ段Ｈｉにするとともに、クラッチＣ１を係合して自動変速機２２がハイギヤ段Ｈｉとされた場合に空転する回転要素であるキャリアＣＡ１を、電気的差動部２０を構成する遊星歯車装置２６の入力要素であるキャリアＣＡ０と直結し、入力軸２５と一体的に回転駆動されるようにする。
【００４０】
ここで、自動変速機２２のキャリアＣＡ１は、クラッチＣ１が解放されていた従来と同様のＨｉモードにおいてはサンギヤＳ１に接続された第２モータジェネレータＭＧ２からの動力をリングギヤＲ１に伝達するために回転させられていたが、クラッチＣ１が接続される本Ｏ／Ｄモードにおいては、エンジン２４の出力が入力軸２５からキャリアＣＡ０、クラッチＣ１を介して自動変速機２２のキャリアＣＡ１に伝達されるので、自動変速機２２のリングギヤＲ１には、サンギヤＳ１を介して入力される第２モータジェネレータＭＧ２からの動力とキャリアＣＡ１を介して入力されるエンジン２４からの動力とが合成されて出力される。
【００４１】
かかるＯ／Ｄモードにおいては、差動歯車装置２６のキャリアＣＡ０に入力されたエンジン２４の動力はクラッチＣ１を介して自動変速機２２のキャリアＣＡ１に入力され、また、差動歯車装置２６のリングギヤＲ０は自動変速機２２の出力部材であるリングギヤＲ１によって回転させられるので、差動歯車装置２６の回転部材であるキャリアＣＡ０、リングギヤＲ０、およびサンギヤＳ０の各部材間では動力の伝達が行なわれない。そして、前述の様にキャリアＣＡ０は入力軸２５の回転速度、すなわちエンジン２４の回転速度に基づいて決定される回転速度で回転し、また、リングギヤＲ０は自動変速機２２の出力部材であるリングギヤＲ１の回転速度で回転することから、サンギヤＳ０は、前記リングギヤＲ０の回転速度とサンギヤＳ０の歯数ＺＳ０およびリングギヤＲ０の歯数ＺＲ０の関係によって決定される変速比γ０によって決定される回転速度により回転させられる。
【００４２】
このとき、前述の様にサンギヤＳ０とキャリアＣＡ０との間には動力の伝達が行なわれないことから、サンギヤＳ０に接続された第１モータジェネレータＭＧ１がトルクを発生する必要はない。すなわち、第１モータジェネレータＭＧ１はトルクを発生しない様に制御され、回生制動や逆転力行を行なうことにより反力トルクを発生する必要がなくなる。
【００４３】
図８は、前記Ｏ／Ｄモードが実行される場合における際の各部の作動状態を説明する共線図である。図８に示される様に、クラッチＣ１により差動歯車装置２６のキャリアＣＡ０と自動変速機２２のキャリアＣＡ１とが連結され、ブレーキＢ１が係合されているので、自動変速部２２においては、キャリアＣＡ１に入力される入力軸２５の回転速度と、サンギヤＳ１に入力される第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度とによって出力部材であるリングギヤＲ１の出力が決定される。また、自動変速機２２のリングギヤＲ１と差動歯車装置２６のリングギヤＲ０とは連結され一体作動させられるので、差動歯車装置２６のサンギヤＳ０は差動歯車装置２６における入力要素から出力要素への動力伝達に関与せず、サンギヤＳ０の回転速度は、キャリアＣＡ０の回転速度すなわち入力軸２５の回転速度とリングギヤＲ０の回転速度すなわち自動変速機２２の出力回転速度とに基づいて決定される。
【００４４】
このように、本実施例のハイブリッド駆動装置１０によれば、変速機構としての自動変速機２２において最も変速比の小さい変速段であるＨｉモードの成立した状態における空転要素であるキャリアＣＡ１と前記電気的差動部２０の入力軸２５とを動力伝達可能に連結する動力断続機構であるクラッチＣ１を備え、このクラッチＣ１が係合される場合においては、電気的差動部２０を構成する差動歯車装置２６の反力要素であるサンギヤＳ０が動力伝達に関与しない状態とされるので、そのサンギヤＳ０に連結された前記第１電動機である第１モータジェネレータＭＧ１が逆転力行を行なう必要がなくなって効率が高められ、特に高速走行時の燃費の改善を行なうことができる。
【００４５】
また、本実施例のハイブリッド駆動装置１０によれば、遊星歯車式自動変速機構としての自動変速機２２は、第２モータジェネレータＭＧ２に連結された第１サンギヤＳ１と、第１ブレーキＢ１を介して非回転部材である変速機ハウジング４２に連結された第２サンギヤＳ２と、第１サンギヤＳ１および第２サンギヤＳ２とそれぞれ噛み合い、互いに同心状態で連結された第１ピニオンおよび第２ピニオンを有するピニオンＰ１と、該ピニオンＰ１を自転可能且つ公転可能に支持し且つ第２ブレーキＢ２を介してハウジング４２に選択的に連結されるキャリアＣＡ１と、前記ピニオンＰ１と噛み合い且つ出力部材１４に連結されたリングギヤＲ１とを備え、前記第１ブレーキＢ１及び第２ブレーキＢ２の択一的係合によって前記第２モータジェネレータＭＧ２を変速比の小さい変速段を成立させるので、前記遊星歯車式自動変速機構の変速段が成立した場合において、動力伝達に関与しない回転要素が存在する。そして、前記動力断続機構としてのクラッチＣ１は、自動変速機２２の最も変速比の小さいＨｉモードにおいて動力伝達に関与しない回転要素であるキャリアＣＡ１と電気的差動部２０の入力要素ＣＡ０とを動力伝達可能に連結することができ、第１モータジェネレータＭＧ１が逆転力行を行なう必要がなくなる。また、かかる効果を、前記遊星歯車式自動変速機構の軸方向の大型化を抑制しつつ実現することができる。
【００４６】
また、本実施例のハイブリッド駆動装置１０によれば、電気式差動部２０は遊星歯車装置２６を備え、電気式差動部２０の入力要素は遊星歯車装置２６のキャリアＣＡ０であり、電気式差動部２０の反力要素は遊星歯車装置２６のサンギヤＳ０であり、電気式差動部２０の出力要素は遊星歯車装置２６のリングギヤであるので、電気式差動部２０は遊星歯車装置２６により原動機１４に連結された入力要素としてのキャリアＣＡ０、出力軸１４に連結された出力要素としてのリングギヤＲ０および第１モータジェネレータＭＧ１に連結された反力要素としてのサンギヤＳ０の間で差動作用を奏することができるとともに、クラッチＣ１は、自動変速機２２のＨｉモードにおいて動力伝達に関与しない回転要素であるキャリアＣＡ１と電気的差動部２０の入力要素であるキャリアＣＡ０とを動力伝達可能に連結することができ、第１モータジェネレータＭＧ１が逆転力行を行なう必要がない。
【００４７】
また、本実施例のハイブリッド駆動装置１０によれば、変速機ハウジング４２内において第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２、自動変速機２２、および遊星歯車装置２６が共通の一軸心方向に準に直列に配設されており、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２は円筒状の第１ハウジング部材４２ａ内においてそれと一体の隔壁４２ｅを介して隣接して配設されるので、これら第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２を１つの部材に収納することが可能となる。例えば図２に示す様に、ハウジング４２が第１ハウジング部材４２ａおよびその第１ハウジング部材４２ａにボルト４３ｂによって取り付けられる隔壁４２ｃ、ボルト４３ａによって取り付けられる隔壁４２ｂ、ボルト４３ｃによって取り付けられる隔壁４２ｄを含んで構成されるので、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータの間に電気式差動部２０の遊星歯車装置２６が設けられる場合などと比較して、ハウジング４２の部品点数を低減することができ、ハイブリッド駆動装置１０の剛性を向上させることができる。また、組付け時において、第１ハウジング部材４２ａ内に第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の組付け後、隔壁４２ｃを取付けた後に、自動変速機２２および遊星歯車装置２６の組付けを行なうことができ、遊星歯車装置の組み付けとを分離することができるので、生産性を向上することができる。
【００４８】
また、前述の実施例においては、第１モータジェネレータＭＧ１の出力軸とハウジング４２とを係合するブレーキが設けられることなどによって遊星歯車装置２６のサンギヤＳ０の回転が禁止されることがないので、エンジン２４が接続されたキャリアＣＡ０の回転速度がサンギヤＳ０の回転速度の影響を受けることがなく、エンジン２４を燃焼効率のよい状態で運転することができる。
【００４９】
また、前述の実施例においては、クラッチＣ１は単一のクラッチとして軸方向において自動変速機２２および電気的差動部２０を構成する遊星歯車装置２６の間のデッドスペースに配設されるので、軸方向寸法を増加させることなくコンパクトに構成でき、車両への搭載性が損なわれにくい。
【００５０】
さらに、前述の実施例においては、自動変速機２２の最も変速比の小さいハイギヤ段Ｈｉの成立した状態における空転要素であるキャリアＣＡ１と電気的差動部２６の入力軸２５が連結されたキャリアＣＡ０とを動力伝達可能に連結する動力断続機構として単一のクラッチＣ１を備えるので、従来のハイブリッド駆動装置に対し低いコストアップで燃費の改善を図ることができる。
【００５１】
また、前述の実施例においては、図２に示した様に、ハイブリッド駆動装置１０は車両に組付けられた状態において前方、すなわちエンジン２４に近い側から軸方向に、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２、および自動変速部２２、遊星歯車装置２６からなる複数のプラネタリギヤ対の順で直列に配置されるので、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２を収納するハウジング部分４２を一体化することができる。この様にすれば、部品点数の減少によるコストの低減を図ることができ、またハイブリッド駆動装置の剛性が向上することにより、騒音および振動を低減することができる。さらに、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の組み付けと、前記複数のプラネタリギヤ対の組み付けとを分離できるので、ハイブリッド駆動装置の生産性の向上を図ることができる。
【００５２】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【００５３】
例えば、前述の実施例においては、電気式差動部２０の入力部材にエンジン３４が用いられたが、このエンジン３４はガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であればその種類を問わず適用することができる。また、それ以外のその主駆動力源として電動モータやモータジェネレータ等の内燃機関以外の駆動力源を採用することもできる。
【００５４】
また前述の実施例においては、電気式差動部２０は例えばシングルピニオン型の差動歯車装置２６を用いて構成されたが、これに限られない。例えばダブルピニオン型の単一の遊星歯車装置を備えて構成されてもよいし、あるいは、複数の遊星歯車装置を用いて構成することもできる。さらに、傘歯車式の差動装置を用いることもできるなど、種々の態様が可能である。
【００５５】
また前述の実施例においては、第１電動機および第２電動機としては回転電気機械のことであり、電動モータおよび発電機の機能が選択的に得られるモータジェネレータが好適に用いられたが、これに限られず、運転の態様によっては何れか一方の電動機として電動モータ或いは発電機を用いることも可能である。電動モータおよび発電機の両方を用いて第１電動機や第２電動機を構成することもできる。
【００５６】
前述の実施例においては、自動変速機２２において最も変速比が小さい変速段であるＨｉが成立した状態においては、キャリアＣＡ１が動力伝達に関与しない回転要素であるとされたが、これに限られず、他の回転要素が動力伝達に関与しない構成であってもよい。
【００５７】
また前述の実施例においては、動力断続機構としてのクラッチＣ１は、単一のクラッチが用いられ、前記変速機構において最も変速比の小さい変速段の成立した状態における動力伝達に関与しない回転要素と前記電気的差動部の入力軸とを直接連結するように構成されたが、この様な態様に限られない。例えば、遊星歯車装置等の歯車機構を介して前記動力伝達に関与しない回転要素と入力軸とを連結するとともに、クラッチやブレーキ等の動力断続機構によって動力伝達状態と動力遮断状態とに切り換えられるようになっていても良いなど、種々の態様が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明が適用されたハイブリッド駆動装置の概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド駆動装置において、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の位置と、自動変速機および遊星歯車装置などのプラネタリギヤ対の位置との関係を具体的に説明する図である。
【図３】図１のハイブリッド駆動装置の第１駆動力発生源に備えられている遊星歯車装置の作動を説明する共線図である。
【図４】図１のハイブリッド駆動装置において、第２モータジェネレータＭＧ２と出力軸との間に設けられている自動変速機の複数のギヤ段Ｌｏ、Ｈｉを説明する共線図である。
【図５】図１のハイブリッド駆動装置の制御を行なう制御装置が、複数の運転モードに関して備えている機能を説明するブロック線図である。
【図６】図１のハイブリッド駆動装置の複数の運転モードと各モードにおける係合装置の係合状態を説明する図である。
【図７】図６のＨｉモードにおける遊星歯車装置および自動変速機の各回転要素の回転速度の関係を説明する共線図である。
【図８】図６のＯ／Ｄモードにおける遊星歯車装置および自動変速機の各回転要素の回転速度の関係を説明する共線図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０：ハイブリッド駆動装置（車両用駆動装置）
１４：出力軸（出力部材）
１８：駆動輪（車輪）
２０：電気式差動部
２２：自動変速機（変速機構）
２５：入力軸（入力部材）
６０：運転モード切換制御手段
ＭＧ１：第１モータジェネレータ（第１電動機）
ＭＧ２：第２モータジェネレータ（第２電動機）
Ｃ１：クラッチ（動力断続機構）
【図１】
2009166793.tif 000003
【図２】
2009166793.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009166793.tif 000006
【図５】
2009166793.tif 000007
【図６】
2009166793.tif 000008
【図７】
2009166793.tif 000009
【図８】
2009166793.tif 000010