(57)【要約】【課題】本発明は軽負荷時の燃費悪化を防止しつつ直達トルクを増加させて回転電機のトルクを減少させることができ、かつ十分な後退駆動力を確保することができるハイブリッド車の駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置２は、内燃機関３の回転を変速して動力分配機構７へ伝達する変速機構８と、内燃機関３からの動力を変速機構８に伝達する第１伝達軸１０と、変速機構８から出力された動力を動力分配機構７へ伝達する第２伝達軸１１とを備えている。変速機構８は、２組の遊星歯車機構２１、２２が組み合わされた差動機構２３と、差動機構２３のリングギアＲ１の回転を停止可能な第１ブレーキＢ１と、リングギアＲ２の回転を停止可能な第２ブレーキＢ２と、第１伝達軸１０からリングギアＲ１への動力伝達を断続するクラッチＣとを有している。【選択図】図１
2009190694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、第１回転電機と、車両の駆動輪に動力を出力するための出力部材と、前記内燃機関の動力を前記第１回転電機及び前記出力部材へ分配できる動力分配機構と、前記出力部材側に動力を出力できる第２回転電機と、前記内燃機関と前記動力分配機構との間に介在し前記内燃機関の回転を変速して前記動力分配機構に伝達する変速機構と、前記内燃機関から出力された動力を前記変速機構へ伝達する第１伝達部材と、前記変速機構から出力された動力を前記動力分配機構に伝達する第２伝達部材と、を備え、
前記変速機構は、第１ブレーキと、第２ブレーキと、前記第１伝達部材からの動力伝達を断続するクラッチと、前記第１伝達部材に連結された第１回転要素、前記第２伝達部材に連結された第２回転要素、前記クラッチを介して前記第１伝達部材に連結されかつ前記第１ブレーキにて回転を停止され得る第３回転要素及び前記第２ブレーキにて回転を停止され得る第４回転要素を含み、前記各回転要素を共線図上に配列したときに前記第１回転要素が前記第３回転要素と前記第４回転要素との間に位置しかつ第２回転要素が前記第４回転要素に前記隣接するようにして、前記各回転要素が相互に差動回転可能な状態で組み合わされた差動機構と、を有することを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
【請求項２】
前記差動機構は、サンギア、リングギア及びキャリアの３要素を含む２組の遊星歯車機構のそれぞれの３要素のうちの２つの要素が相互に連結されることにより、前記各回転要素が構成されている請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記２組の遊星歯車機構として、２組のシングルピニオン型の遊星歯車機構が設けられ、一方のキャリアと他方のサンギアとが一体回転し、かつ一方のサンギアと他方のリングギアとが一体回転するように相互に連結されている請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記２組の遊星歯車機構として、シングルピニオン型の遊星歯車機構とダブルピニオン型の遊星歯車機構とが設けられており、これらの遊星歯車機構のキャリア同士及びサンギア同士が一体回転するように相互に連結されている請求項２に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と動力分配機構との間に変速機構を介在させたハイブリッド車の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ハイブリッド車は内燃機関を走行用の駆動力源として備えるとともに、電動機やモータ・ジェネレータ等の回転電機を他の走行用の駆動力源として備えた車両である。そして、ハイブリッド車は、内燃機関をできるだけ効率の良い状態で運転する一方で、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を他の駆動力源にて補い、かつ車両減速時等にエネルギの回生を行うことにより、内燃機関のエミッション悪化の防止と燃費性能の向上とを実現できるように構成されている。なお、本発明に関連する先行技術文献として特許文献１が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１９０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ハイブリッド車に適用される駆動装置は、駆動用の回転電機の出力を低減させるために内燃機関から動力分配機構へ直接伝達されるトルク（以下、直達トルクという。）を増やすと軽負荷時における回転電機間の電気パスが増えるため燃費を悪化させる。また、車両を後退させるための後退駆動力も減少する。
【０００５】
そこで、本発明は軽負荷時の燃費悪化を防止しつつ直達トルクを増加させて回転電機のトルクを減少させることができ、かつ十分な後退駆動力を確保することができるハイブリッド車の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】
【０００６】
本発明のハイブリッド車の駆動装置は、内燃機関と、第１回転電機と、車両の駆動輪に動力を出力するための出力部材と、前記内燃機関の動力を前記第１回転電機及び前記出力部材へ分配できる動力分配機構と、前記出力部材側に動力を出力できる第２回転電機と、前記内燃機関と前記動力分配機構との間に介在し前記内燃機関の回転を変速して前記動力分配機構に伝達する変速機構と、前記内燃機関から出力された動力を前記変速機構へ伝達する第１伝達部材と、前記変速機構から出力された動力を前記動力分配機構に伝達する第２伝達部材と、を備え、前記変速機構は、第１ブレーキと、第２ブレーキと、前記第１伝達部材からの動力伝達を断続するクラッチと、前記第１伝達部材に連結された第１回転要素、前記第２伝達部材に連結された第２回転要素、前記クラッチを介して前記第１伝達部材に連結されかつ前記第１ブレーキにて回転を停止され得る第３回転要素及び前記第２ブレーキにて回転を停止され得る第４回転要素を含み、前記各回転要素を共線図上に配列したときに前記第１回転要素が前記第３回転要素と前記第４回転要素との間に位置しかつ第２回転要素が前記第４回転要素に前記隣接するようにして、前記各回転要素が相互に差動回転可能な状態で組み合わされた差動機構と、を有することにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
この駆動装置によれば、変速機構の各回転要素を共線図上に配列したときに第１回転要素が第３回転要素と第４回転要素との間に位置し、かつ第２回転要素が第４回転要素に隣接する。このため、クラッチを解放して内燃機関が連結される第１伝達部材からの動力伝達を遮断しつつ第１ブレーキにて第３回転要素の回転を停止させることにより、第２伝達部材の回転速度を第１伝達部材の回転速度よりも高くした状態で内燃機関の動力を動力分配機構に伝達することができる。つまり、回転速度を増速させた状態で内燃機関の動力を動力分配機構に伝達させるオーバードライブ状態を作ることができる。また、クラッチを係合して第１伝達部材と第３回転要素とが一体回転させつつ第１ブレーキを解放することにより、回転速度を変速させずに内燃機関の動力を動力分配機構に伝達させることができる。これにより、中負荷や高負荷時に第２回転電機のトルクを減少させるべく直達トルクが高まるように動力分配機構の分配比を設定しても、クラッチと第１ブレーキとを操作してオーバードライブ状態に切り換えることにより軽負荷時の燃費悪化を防止できる。従って、軽負荷時の燃費悪化を防止しつつ直達トルクを増加させて回転電機のトルクを減少させることができる。
【０００８】
また、クラッチ及び第１ブレーキを解放した状態で第２ブレーキにて第４回転要素の回転を停止させることにより第２伝達部材を逆転させることができる。つまり動力分配機構に対する内燃機関側からの入力を逆転させて後退走行を行うことができる。その場合には、内燃機関の動力及び第２回転電機によって後退時の駆動力を十分に確保することができる。
【０００９】
更に、内燃機関の始動時においてクラッチを解放して内燃機関が連結される第１伝達部材からの動力伝達を遮断しつつ第１ブレーキにて第３回転要素の回転を停止させてオーバードライブ状態とすることにより、変速機構の変速比分だけ第１回転電機のトルクを増幅して内燃機関をクランキングすることもできる。
【００１０】
変速機構が持つ差動機構は適宜の構成で実現してよい。例えば、差動機構は、サンギア、リングギア及びキャリアの３要素を含む２組の遊星歯車機構のそれぞれの３要素のうちの２つの要素が相互に連結されることにより、前記各回転要素が構成されていてもよい（請求項２）。これにより相互に差動回転する４つの回転要素が実現される。これらの回転要素のいずれを第１〜第４回転要素として機能させるかは任意である。
【００１１】
例えば、２組の遊星歯車機構として２組のシングルピニオン型の遊星歯車機構が設けられ、一方のキャリアと他方のサンギアとが一体回転し、かつ一方のサンギアと他方のリングギアとが一体回転するように相互に連結されてもよい（請求項３）。この場合には、一方のキャリアと他方のサンギアとが連結された要素が第１回転要素に、一方のサンギアと他方のリングギアとが連結された要素が第２回転要素に、一方のリングギアが第３回転要素に、他方のキャリアが第４回転要素にそれぞれ相当する。また、２組の遊星歯車機構としてシングルピニオン型の遊星歯車機構とダブルピニオン型の遊星歯車機構とが設けられており、これらの遊星歯車機構のキャリア同士及びサンギア同士が一体回転するように相互に連結されてもよい（請求項４）。この場合には、キャリア同士が連結された要素が第１回転要素に、サンギア同士が連結された要素が第２回転要素に、一方のリングギアが第３回転要素に、他方のリングギアが第４回転要素にそれぞれ相当する。これらの態様によれば、構成の複雑化を招くことなく、変速比（ギア比）の設定幅が大きくかつ信頼性の高い差動機構を実現することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、中負荷や高負荷時に第２回転電機のトルクを減少させるべく直達トルクが高まるように動力分配機構の分配比を設定しても、クラッチと第１ブレーキとを操作してオーバードライブ状態に切り換えることにより軽負荷時の燃費悪化を防止できる。従って、軽負荷時の燃費悪化を防止しつつ直達トルクを増加させて回転電機のトルクを減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の形態）
図１は本発明の一形態に係る駆動装置が適用された車両の概略を示している。この図に示すように、車両１はいわゆるハイブリッド車両として構成されている。車両１にはその走行のために駆動装置２が設けられている。駆動装置２は、内燃機関３と、第１回転電機としての第１モータ・ジェネレータ４と、第２回転電機としての第２モータ・ジェネレータ５と、車両１の駆動輪２０に動力を出力するための出力部材としての出力軸６と、これらの要素が連結される動力分配機構７と、内燃機関３と動力分配機構７との間に介在して内燃機関３の回転を変速して動力分配機構７に伝達する変速機構８と、内燃機関３から出力された動力を変速機構８へ伝達する第１伝達部材としての第１伝達軸１０と、変速機構８から出力された動力を動力分配機構７へ伝達する第２伝達部材としての第２伝達軸１１とを備えている。
【００１４】
内燃機関３は火花点火型の多気筒内燃機関として構成されている。第１モータ・ジェネレータ４は電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成されている。第１モータ・ジェネレータ４には不図示のインバータを介して不図示のバッテリーが電気的に接続されていて、そのインバータを制御することにより第１モータ・ジェネレータ４の出力トルク又は回生トルクを適宜設定するようになっている。第１モータ・ジェネレータ４は互いに同軸のステータ４ａ及びロータ４ｂを有し、そのステータ４ａはケーシング１２に固定されており回転しないようになっている。第２モータ・ジェネレータ５も第１モータ・ジェネレータ４と同様に、互いに同軸のステータ５ａ及びロータ５ｂを有しており、そのステータ５ａはケーシング１２に固定されており回転しないようになっている。出力軸６は左右の駆動輪２０の差動回転を許容する差動装置１３に連結されている。出力軸６には第２モータ・ジェネレータ５のロータ５ｂが一体回転可能に装着されている。
【００１５】
動力分配機構７はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。動力分配機構７は外歯歯車であるサンギアＳと、そのサンギアＳに対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲと、これらのギアＳ、Ｒに噛み合うピニオン１５を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒとを有している。サンギアＳは第１モータ・ジェネレータ４に連結される。リングギアＲは出力軸６に一体回転可能に連結されている。キャリアＣｒは第２伝達軸１１に連結されている。
【００１６】
変速機構８は２組のシングルピニオン型の遊星歯車機構２１、２２が組み合わされた差動機構２３を備えている。第１遊星歯車機構２１は外歯歯車であるサンギアＳ１と、そのサンギアＳ１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲ１と、これらのギアＳ１、Ｒ１に噛み合うピニオン２４を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ１とを有している。一方、第２遊星歯車機構２２は外歯歯車であるサンギアＳ２と、そのサンギアＳ２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲ２と、これらのギアＳ２、Ｒ２に噛み合うピニオン２５を自転かつ公転自在に支持するキャリアＣｒ２とを有している。そして、第１遊星歯車機構２１のキャリアＣｒ１と第２遊星歯車機構２２のサンギアＳ２とが一体回転するように相互に連結され、かつ第１遊星歯車機構２１のサンギアＳ１と第２遊星歯車機構２２のリングギアＲ２とが相互に連結されている。
【００１７】
変速機構８は、モードを切り換えるため第１伝達軸１０からの動力伝達を遮断するクラッチＣと、二つのブレーキＢ１、Ｂ２とを更に備えている。クラッチＣは第１伝達軸１０とリングギアＲ２１とを接続する係合状態とその接続を解放する解放状態との間で動作する。クラッチＣは摩擦式のクラッチとして構成されており、クラッチＣにはそれを操作するための不図示の油圧アクチュエータが設けられている。変速機構８には、そのアクチュエータへの油圧の供給を制御する制御装置が設けられているが図示を省略した。なお、クラッチＣの形式は任意であり、例えばこれを噛み合い式のクラッチとして構成することも可能である。第１ブレーキＢ１は第１遊星歯車機構２１のリングギアＲ１の回転を停止させることができる。第２ブレーキＢ２は第２遊星歯車機構２２のキャリアＣｒ２の回転を停止させることができる。
【００１８】
以上の差動機構２３の構成において、キャリアＣｒ１とサンギアＳ２とが連結された要素が本発明に係る第１回転要素に、サンギアＳ１とリングギアＲ２とが連結された要素が本発明に係る第２回転要素に、リングギアＲ１が本発明に係る第３回転要素に、キャリアＣｒ２が本発明に係る第４回転要素にそれぞれ相当する。
【００１９】
次に、図２〜図４を参照しながら変速機構８が実施するモードの切り替えについて説明する。駆動装置２は変速機構８の各ブレーキＢ１、Ｂ２及びクラッチＣの作動状態のパターンを変更することにより、中負荷、高負荷時に使用されるアンダードライブモード（ＵＤモード）、軽負荷時に使用されるオーバードライブモード（ＯＤモード）、車両１の後退時に使用される後退モードを選択的に実施する。図２は各モードと各ブレーキＢ１、Ｂ２の及びクラッチＣの作動状態とが対応付けられた係合表を示している。この図において、○印は係合状態を、−印は解放状態をそれぞれ示している。図示するように、ＵＤモードにおいてはクラッチＣが係合状態に、各ブレーキＢ１、Ｂ２が解放状態にそれぞれ保持される。ＯＤモードにおいてはクラッチＣが解放状態に、第１ブレーキＢ１が係合状態に、第２ブレーキＢ２が解放状態にそれぞれ保持される。更に、後退モードにおいてはクラッチＣが解放状態に、第１ブレーキＢ１が解放状態に、第２ブレーキＢ２が係合状態にそれぞれ保持される。なお、これらのモード間の切り替え時にはモード切替後にクラッチＣにて接続される要素間の回転同期制御が行われるがその詳細は省略する。
【００２０】
図３〜図５は変速機構８の各モードについての共線図を示しており、図３はＵＤモードの共線図、図４はＯＤモードの共線図、図５は後退モードの共線図をそれぞれ示している。周知のように共線図は遊星歯車機構等の差動機構の各回転要素をギア比（速比）に基づく間隔で配列したときに各回転要素の回転速度を直線で表すことができるものである。なお、これらの図において、図中の「ＩＮ」は第１伝達軸１０を、「ＯＵＴ」は第２伝達軸１１をそれぞれ意味する。また、クラッチＣ及び各ブレーキＢ１、Ｂ２の機能の理解を容易にするため、これらの要素を各共線図中に模式的に示した。
【００２１】
図３に示すように、ＵＤモードではクラッチＣが係合状態となって第１伝達軸１０とリングギアＲ１とが接続されるため、差動機構２３の各回転要素は一体回転するようになる。そのため、内燃機関３からの動力は変速されずに第２伝達軸１１を介して動力分配機構７へ伝達される。それにより、動力分配機構７の分配比に応じた直達トルクが設定されることとなる。このため、中負荷、高負荷時の伝達効率を高めることが可能になる。
【００２２】
図４に示すように、ＯＤモードでは第１ブレーキＢ１にてリングギアＲ１が停止される。そのため、内燃機関３の動力はその回転が変速機構８にて増速された状態で、第２伝達軸１１を介して動力分配機構７へ伝達される。これにより、第２モータ・ジェネレータ５のトルクを低減することができる。なお、本形態の駆動装置２は内燃機関３の始動装置としても機能するように構成されていて、その始動時にはＯＤモードの状態で第１モータ・ジェネレータ４を作動することにより内燃機関３をクランキングする。ＯＤモードでクランキングするため、差動機構２３のギア比分だけ第１モータ・ジェネレータ４のトルクが増幅されるので少ない消費電力で内燃機関３の始動が可能になる。
【００２３】
図５に示すように、後退モードでは第２ブレーキＢ２にてキャリアＣｒ２が停止される。そのため、第２伝達軸１１を逆転させて内燃機関３の動力を動力分配機構７へ入力できる。これにより、内燃機関３及び第２モータ・ジェネレータ５の各動力を利用して車両１を後退走行させることができる。つまり後退時のトルクを十分に確保することができる。
【００２４】
本発明は以上の形態に制限されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施することができる。上述した動力分配機構７及び変速機構８の各構成は一例にすぎず、これらを機構学上等価な別形態に変更することも可能である。図６は駆動装置２の変形例を示している。この変形例において、上述した形態と共通の構成については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００２５】
図６は、上述した第２遊星歯車機構２２をダブルピニオン型の遊星歯車機構に変更した例を示している。即ち、変速機構８０は、シングルピニオン型の第１遊星歯車機構３１と、ダブルピニオン型の第２遊星歯車機構３２とが組み合わされた差動機構３３を備えている。第１遊星歯車機構３１は外歯歯車であるサンギアＳ３１と、そのサンギアＳ３１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲ３１と、これらのギアＳ３１、Ｒ３１に噛み合うピニオン３４を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ３１とを有している。一方、第２遊星歯車機構３２は外歯歯車であるサンギアＳ３２と、そのサンギアＳ３２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲ３２と、ギアＳ３２に噛み合う第１ピニオン３５及びギアＲ３２に噛み合う第２ピニオン３６を相互に噛み合わせた状態で、各ピニオン３５、３６を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ３２とを有している。そして、これらの遊星歯車機構３１、３２のキャリア同士及びサンギア同士が一体回転するように相互に連結されている。図６の形態においては、キャリア同士が連結された要素が本発明に係る第１回転要素に、サンギア同士が連結された要素が本発明に係る第２回転要素に、リングギアＲ３１が本発明に係る第３回転要素に、リングギアＲ３２が第４回転要素にそれぞれ相当する。この形態においても、図１の形態と同等の効果を発揮することができる。
【００２６】
図１及び図６に示した変速機構や動力分配機構は遊星歯車機構として構成されている。これらを遊星歯車機構として構成することにより、構成の複雑化を招くことなく、変速比（ギア比）の設定幅が大きくかつ信頼性の高い機構を得ることができるが、他の機構への変更を制限するものではない。例えば、上述した各形態の遊星歯車機構の全部又は一部を、歯車ではない摩擦車（ローラ）を回転要素として持つ遊星ローラ機構に置き換えて実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一形態に係る駆動装置が適用された車両の概略を示した図。
【図２】各モードとクラッチ及び各ブレーキの作動状態とが対応付けられた係合表を示した図。
【図３】ＵＤモードにおける共線図を示した図。
【図４】ＯＤモードにおける共線図を示した図。
【図５】後退モードにおける共線図を示した図。
【図６】差動機構の一つの遊星歯車機構をダブルピニオン側の遊星歯車機構に変更した例を示した図。
【符号の説明】
【００２８】
２  駆動装置
３  内燃機関
４  第１モータ・ジェネレータ（第１回転電機）
５  第２モータ・ジェネレータ（第２回転電機）
６  出力軸（出力部材）
７  動力分配機構
８  変速機構
１０  第１伝達軸（第１伝達部材）
１１  第２伝達軸（第２伝達部材）
２０  駆動輪
２１、３１  第１遊星歯車機構
２２、３２  第２遊星歯車機構
２３、３３  差動機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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