(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の駆動力源の動力と第２の駆動力源の動力とが合成して伝達される出力部材と、前記第１の駆動力源の動力を前記出力部材と発電機とに分割し、かつ、前記第１の駆動力源の動力を前記出力部材に伝達する場合に変速をおこなう動力分割機構とを有するハイブリッド車両用駆動装置において、
前記動力分割機構と前記出力部材とが同心状に配置されており、
前記動力分割機構と前記出力部材との間の動力伝達経路を形成するカウンタシャフトが設けられ、このカウンタシャフトは、前記第１の駆動力源および前記出力部材の半径方向における外側に配置されており、
前記動力分割機構の外周に形成された第１アウターギヤと、前記出力部材に設けられた第２アウターギヤとを有し、前記カウンタシャフトには、第１カウンタギヤおよび第２カウンタギヤが形成されており、前記第１アウターギヤと前記第１カウンタギヤとが噛合され、かつ、前記第２アウターギヤと前記第２カウンタギヤが噛合されているとともに、前記第１アウターギヤおよび前記第１カウンタギヤおよび前記第２アウターギヤおよび前記第２カウンタギヤにより、減速機構が構成されていることを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
【請求項２】
前記動力伝達経路は、前記第２の駆動力源の半径方向における外側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
【請求項３】
前記第２の駆動力源と前記出力部材とが同心状に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
【請求項４】
前記第１の駆動力源の回転軸線方向で、前記動力分割機構と前記出力部材との間に、前記第２の駆動力源が配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド車両用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数種類の駆動力源が搭載されているハイブリッド車両用駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料の燃焼によりトルクを出力するエンジンと、電力の供給によりトルクを出力する電動機とを搭載し、エンジンおよび電動機のトルクを車輪に伝達することのできるハイブリッド車両が提案されている。このようなハイブリッド車においては、各種の条件に基づいて、エンジンおよび電動機の駆動・停止を制御することにより、燃費の向上および騒音の低減ならびに排気ガスの低減を図ることができるものとされている。
【０００３】
上記のように、複数種類の駆動力源を搭載したハイブリッド車両の一例が、プリウス新型車解説書（１９９７年１０月１４日発行−トヨタ自動車株式会社・サービス部）に記載されている。この文献に記載されたハイブリッド車においては、駆動力源としてエンジンおよび電動モータが設けられているとともに、エンジンおよびモータの動力を合成して車輪に伝達するプラネタリギヤが設けられている。具体的には、エンジンの出力軸がプラネタリギヤのキャリヤに連結され、電動モータの出力軸がプラネタリギヤのリングギヤに連結されているとともに、リングギヤに連結されたスプロケットから、車輪に対して動力が伝達されるように構成されている。
【０００４】
また、プラネタリギヤとエンジンとの間には発電機が設けられており、発電機の回転軸が、プラネタリギヤのサンギヤに連結されている。このため、エンジンの動力が、プラネタリギヤにより車輪および発電機に分割される。そして、発電機の回転速度を制御することにより、エンジンの回転速度を制御することができる。つまり、動力分割機構は、エンジンの回転速度を変換する機能と、エンジンの動力を車輪および発電機に分割する機能とを備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の文献に記載されているハイブリッド車両用駆動装置においては、エンジン出力と動力分割機構の変速比とに基づいて、エンジンからスプロケットに伝達される動力が決定されるため、エンジン出力に対応する実際の動力と、車両に要求される動力とを適合させることが困難であった。
【０００６】
この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、第１の駆動力源の出力に対応する実際の動力と、車両に要求される動力とを適合させることのできるハイブリッド車用駆動装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、第１の駆動力源の動力と第２の駆動力源の動力とが合成して伝達される出力部材と、前記第１の駆動力源の動力を前記出力部材と発電機とに分割し、かつ、前記第１の駆動力源の動力を前記出力部材に伝達する場合に変速をおこなう動力分割機構とを有するハイブリッド車両用駆動装置において、前記動力分割機構と前記出力部材とが同心状に配置されており、前記動力分割機構と前記出力部材との間の動力伝達経路を形成するカウンタシャフトが設けられ、このカウンタシャフトは、前記第１の駆動力源および前記出力部材の半径方向における外側に配置されており、前記動力分割機構の外周に形成された第１アウターギヤと、前記出力部材に設けられた第２アウターギヤとを有し、前記カウンタシャフトには、第１カウンタギヤおよび第２カウンタギヤが形成されており、前記第１アウターギヤと前記第１カウンタギヤとが噛合され、かつ、前記第２アウターギヤと前記第２カウンタギヤが噛合されているとともに、前記第１アウターギヤおよび前記第１カウンタギヤおよび前記第２アウターギヤおよび前記第２カウンタギヤにより、減速機構が構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項１の発明によれば、第１の駆動力源の動力を出力部材に伝達する場合に、回転速度が減速機構により減速されて、動力が出力部材に伝達される。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記動力伝達経路は、前記第２の駆動力源の半径方向における外側に配置されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の作用が生じる他に、第２の駆動力源の内部構造の複雑化、および体格の大型化が抑制される。また、請求項３の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記第２の駆動力源と前記出力部材とが同心状に配置されていることを特徴とするものである。この請求項３の発明においても、請求項１または２の発明と同様の作用が生じる。さらに、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの構成に加えて、前記第１の駆動力源の回転軸線方向で、前記動力分割機構と前記出力部材との間に、前記第２の駆動力源が配置されていることを特徴とするものである。請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかの発明と同様の作用が生じる他に、第２の駆動力源の内部構造の複雑化を抑制してシンプル化を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、この発明の一実施形態であるＦ・Ｒ（フロントエンジン・リヤドライブ；エンジン前置き後輪駆動）形式のハイブリッド車両（以下、車両と略記する）Ｖｅの概略構成図である。図１において、車両Ｖｅは、第１の駆動力源としてのエンジン１、および第２の駆動力源としての電動モータ２を有している。そして、エンジン１または電動モータ２のうちの少なくとも一方の動力が、差動装置３を経由して車輪４に伝達されるように構成されている。
【００１２】
前記エンジン１としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることができる。このエンジン１のクランクシャフト１Ａは、車両Ｖｅの前後方向に設定された回転軸線（図示せず）を中心として回転可能である。クランクシャフト１Ａにはダンパ機構５を介してインプットシャフト６が連結されている。また、ケーシング７が設けられており、インプットシャフト６はケーシング７の内部に配置されている。
【００１３】
また、ケーシング７の内部には、電動モータ２および発電機８が配置されている。この電動モータ２および発電機８としては、電気エネルギを機械エネルギに変換する力行機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備したモータ・ジェネレータを用いることができる。発電機８は、ステータ９およびロータ１０と有しており、ステータ９はケーシング７に固定されている。ロータ１０はステータ９の内側に配置されており、ロータ１０には中空シャフト１１が連結されている。このロータ１０と中空シャフト１とが一体回転可能に構成され、中空フャフト１１の内部にインプットシャフト６が配置されている。インプットシャフト６と中空シャフト１１とは相対回転可能である。
【００１４】
さらに、車両Ｖｅの前後方向において、発電機８と電動モータ２との間には、動力分割機構１２が設けられている。この動力分割機構１２は、いわゆるシングルピニオン形式の遊星歯車機構により構成されている。すなわち、動力分割機構１２は、中空シャフト１１に形成されたサンギヤ１３と、サンギヤ１３と同心状に配置された環状体１４と、環状体１４の内周に形成されたリングギヤ（インナーギヤ）１５と、サンギヤ１３およびリングギヤ１５に噛合するピニオンギヤ１６を保持したキャリヤ１７と、環状体１４の外周に形成されたアウターギヤ１８とを有している。前記キャリヤ１７とインプットシャフト６とが一体回転するように連結されている。
【００１５】
一方、車両Ｖｅの前後方向において、動力分割機構１２と差動装置３との間に、前記電動モータ２が配置されている。電動モータ２は、ステータ１９およびロータ２０を有している。ステータ１９はケーシング７に固定され、ステータ１９の内側にロータ２０が配置されている。また、ロータ２０と一体回転するシャフト２１が設けられている。シャフト２１はインプットシャフト６と同心状に配置されている。
【００１６】
さらに、車両Ｖｅの前後方向において、電動モータ２と差動装置３との間には、リダクション機構２２が設けられている。このリダクション機構２２は、いわゆるシングルピニオン形式の遊星歯車機構により構成されている。すなわち、リダクション機構２２は、シャフト２１に形成されたサンギヤ２３と、サンギヤ２３と同心状に配置されたリングギヤ２４と、サンギヤ２３およびリングギヤ２４に噛合するピニオンギヤ２５を保持したキャリヤ２６とを有している。このキャリヤ２６はケーシング７に固定されている。
【００１７】
前記リダクション機構２２と差動装置３との間には連結部材２７が配置されており、この連結部材２７に、前記リングギヤ２４が形成されている。連結部材２７は、シャフト２１と同心状に回転可能である。また、連結部材２７の外周にはアウターギヤ２８が形成されている。さらに、ケーシング７の内部にはカウンタシャフト２９が配置されている。カウンタシャフト２９とシャフト２１とは平行に配置されているとともに、カウンタシャフト２９は、電動モータ２の外部に設けられている。
【００１８】
具体的には、シャフト２１を中心とする半径方向において、電動モータ２の配置空間（または配置領域）よりも外側に、カウンタシャフト２９が配置されている。言い換えれば、シャフト２１を中心とする半径方向において、電動モータ２の占有空間（または占有領域）以外の箇所に、カウンタシャフト２９が配置されている。なお、シャフト２１の軸線方向において、電動モータ２の配置空間と、カウンタシャフト２９の配置空間とは、少なくとも一部が重なっている。
【００１９】
また、カウンタシャフト２９にはカウンタギヤ３０，３１が形成されており、カウンタギヤ３０とアウターギヤ１８とが噛合され、カウンタギヤ３１とアウターギヤ２８とが噛合されている。さらに、連結部材２７と一体回転するアウトプットシャフト３２が設けられており、アウトプットシャフト３２と差動装置３のドライブピニオンシャフト３３とが、プロペラシャフト（図示せず）により動力伝達可能に連結されている。つまり、車両Ｖｅの前後方向において、リダクション機構２２と差動装置３との間に、アウトプットシャフト３２が配置されている。
【００２０】
具体的には、シャフト２１の軸線方向において、電動モータ２の配置空間の外部に、アウトプットシャフト３２が配置されている。なお、シャフト２１を中心とする半径方向において、電動モータ２の配置領域と、アウトプットシャフト３２およびカウンタギヤ３０，３１の配置領域とが、少なくとも一部で重なっていてもよい。
【００２１】
つぎに、車両Ｖｅの制御について説明する。まず、車両Ｖｅが停止している際にエンジン１を始動する場合は、スタータモータ（図示せず）または発電機８のいずれかの動力をエンジン１に伝達して、エンジン１をクランキングすることができる。具体的には、発電機８のトルクがサンギヤ１３に伝達されると、リングギヤ１５が反力要素となり、キャリヤ１７が回転する。このキャリヤ１７のトルクは、インプットシャフト６を経由してクランクシャフト１Ａに伝達される。なお、スタータモータによるクランキングは省略する。このようにして、エンジン１がクランキングされるとともに、エンジン１がガソリンエンジンであれば、燃料噴射制御および点火制御がおこなわれて、エンジン１が自律回転する。
【００２２】
始動されたエンジン１のトルクは、クランクシャフト１Ａ、インプットシャフト６、キャリヤ１７を介して環状体１４に伝達される。環状体１４のトルクは、カウンタギヤ３０、カウンタシャフト２９、カウンタギヤ３１を経由してアウターギヤ２８に伝達される。アウターギヤ２８のトルクは、アウトプットシャフト３２、差動装置３を経由して車輪４に伝達される。
【００２３】
このように、エンジン１のトルクが、動力分割機構１２およびカウンタシャフト２９を経由してアウトプットシャフト３２に伝達される場合、環状部材１４とアウトプットシャフト３２との間における変速比は、減速または増速のいずれであっても、アウターギヤ１８とカウンタギヤ３０とのギヤ比、およびカウンタギヤ３１とアウターギヤ２８とのギヤ比に基づいて決定される。なお、エンジン１の動力の一部を発電機８に伝達して、発電機８で発電された電力を蓄電装置に充電することもできる。さらにエンジン１の動力を環状体１４に伝達する場合、その回転速度が動力分割機構１２により変速される。
【００２４】
また、電動モータ２が駆動された場合は、そのトルクがシャフト２１、サンギヤ２３、ピニオンギヤ２５、連結部材２７を経由してアウトプットシャフト３２に伝達される。ここで、電動モータ２のトルクが連結部材２７に伝達される場合は、キャリヤ２６が反力要素となり、電動モータ２の回転方向に対して、アウトプットシャフト３２の回転方向が逆になる。さらに、電動モータ２の回転速度に対して、アウトプットシャフト３２の回転速度は減速される。
【００２５】
このように、車両Ｖｅにおいては、エンジン１または電動モータ２のうち、少なくとも一方の動力を車輪４に伝達することができる。そして、エンジン１および電動モータ２の動力は、連結部材２７で合成されてアウトプットシャフト３２に伝達される。これに対して、車両Ｖｅが惰力走行する場合は、車輪４の回転エネルギを電動モータ２または発電機８のうちの少なくとも一方に伝達し、電動モータ２または発電機８の少なくとも一方を発電機として機能させ、発生した電力を蓄電装置に充電することもできる。
【００２６】
そして、この実施例においては、エンジン１の動力を車輪４に伝達する経路に、アウターギヤ１８、カウンタギヤ３０，３１、アウターギヤ２８が設けられている。したがって、アウターギヤ１８とカウンタギヤ３０とのギヤ比、およびカウンタギヤ３１とアウターギヤ２８とのギヤ比を任意に決定すれば、エンジン１から車輪４に伝達される動力を、車両Ｖｅに要求される仕様などに合わせて調整および適合させることができる。また、シャフト２１の半径方向において、電動モータ２の配置空間の外部にカウンタシャフト２９が設けられている。また、シャフト２１の軸線方向において、電動モータ２の配置空間以外の箇所に、アウトプットシャフト３２およびカウンタギヤ３０，３１が設けられているため、電動モータ２の内部構造の複雑化を抑制してシンプル化を図ることができる。したがって、電動モータ２の生産性の低下を抑制でき、かつ、構造の自由度が増す。
【００２７】
ここで、この実施例の構成とこの発明の構成との対応関係を説明すれば、エンジン１がこの発明の第１の駆動力源に相当し、電動モータ２がこの発明の第２の駆動力源に相当し、アウトプットシャフト３２がこの発明の出力部材に相当し、環状部材１４、カウンタギヤ３０，３１、カウンタシャフト２９、アウターギヤ１８，２８、連結部材２７がこの発明の動力伝達経路に相当し、アウターギヤ１８，２８およびカウンタギヤ３０，３１が、この発明の減速機構に相当し、アウターギヤ１８が、この発明の第１アウターギヤに相当し、アウターギヤ２８が、この発明の第２アウターギヤに相当し、カウンタギヤ３０が、この発明の第１カウンタギヤに相当し、カウンタギヤ３１が、この発明の第２カウンタギヤに相当する。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、第１の駆動力源の動力を出力部材に伝達する場合に、回転速度が減速機構により減速されて、動力が出力部材に伝達される。したがって、第１の駆動力源から車輪に伝達される動力を、設計段階で調整できる。
【００２９】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、第２の駆動力源の内部構造の複雑化、および体格の大型化を抑制できる。したがって、第２の駆動力源の生産性の低下を抑制できるとともに、第２の駆動力源の構造の自由度が増す。また、請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる。さらに、請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、第２の駆動力源の内部構造の複雑化を抑制してシンプル化を図ることができる。したがって、第２の駆動力源の生産性の低下を抑制でき、かつ、構造の自由度が増す。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明のハイブリッド車両のパワートレーンの構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…エンジン、  ２…電動モータ、  ８…発電機、  １２…動力分割機構、  １４…環状部材、  １８，２８…アウターギヤ、  ２７…連結部材、  ３０，３１…カウンタギヤ、  ２９…カウンタシャフト、  ３２…アウトプットシャフト。
【図１】
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