自動車用駆動装置
【課題】電気自動車として走行する場合に、２個のモーター・ジェネレーター（Ｍ／Ｇ）をフルに使った駆動を可能にして、より小さい容量のＭ／Ｇで済ませる。
【解決手段】それぞれ３つの回転要素で構成する２組の遊星歯車組２０、３０を備え、各回転要素を個別に、または各回転要素同士を連結し、または連結可能にして４つのメンバーを構成し、共通速度線図の横軸方向においてこれら４つのメンバーを並べた際に、一方の端から他方に向けて順番に、第１メンバーを第１Ｍ／Ｇ４２と連結し、第２メンバーを出力軸１２と連結し、第３メンバーを構成する互いに連結可能な一方の第２キャリア３８を静止部４６に固定可能とし、他方の第１リングギヤ２４を入力軸１０と連結可能とし、第４メンバーを第２Ｍ／Ｇと連結した。
【解決手段】それぞれ３つの回転要素で構成する２組の遊星歯車組２０、３０を備え、各回転要素を個別に、または各回転要素同士を連結し、または連結可能にして４つのメンバーを構成し、共通速度線図の横軸方向においてこれら４つのメンバーを並べた際に、一方の端から他方に向けて順番に、第１メンバーを第１Ｍ／Ｇ４２と連結し、第２メンバーを出力軸１２と連結し、第３メンバーを構成する互いに連結可能な一方の第２キャリア３８を静止部４６に固定可能とし、他方の第１リングギヤ２４を入力軸１０と連結可能とし、第４メンバーを第２Ｍ／Ｇと連結した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と電気モーターの２種類の動力源を有する、いわゆるハイブリッド自動車の駆動装置に関し、特にエンジンより入力される動力を、遊星歯車を介して出力軸へ伝達可能で、複数のモーターを備えた自動車用駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動車用駆動装置としては、２組の遊星歯車組、２個のモーター・ジェネレーター（以下、Ｍ／Ｇと記す）および遊星歯車組の回転要素同士間の接続関係を切り替える２個の摩擦要素を備え、該摩擦要素を切り替えることにより低速モードと高速モードの２種類の駆動モードを得るようにした例が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，４７８，７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、２組の遊星歯車組、２個のＭ／Ｇおよび２個の摩擦要素を備え、低速モードと高速モードの２種類の駆動モードを有する方式とした上記従来の自動車用駆動装置にあっては、バッテリーに蓄えた電力のみを動力源として、いわゆる電気自動車と同じような走行をする場合に、１個のＭ／Ｇでしか駆動することができず、せっかく２個のＭ／Ｇを備えているにもかかわらず、両Ｍ／Ｇを有効活用できず、これによる強力な駆動力を得ることができないという問題があった。
【０００５】
解決しようとする問題点は、バッテリーの電力のみを動力源として電気自動車と同じ走行をする場合に、１個のＭ／Ｇでしか駆動することができず、大きな駆動力を発揮するには大きな容量のＭ／Ｇが必要となる点である。
本発明の目的は、２個のＭ／Ｇを備えたハイブリッド自動車にあって、電気自動車として走行する場合に２個のＭ／Ｇを使った駆動を可能にし、より小さい容量のＭ／Ｇの適用で済ませることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の自動車用駆動装置は、エンジンからの動力を受け入れ可能な入力軸と、出力軸と、第１サンギヤ、第１リングギヤ、第１キャリアの、３つの回転要素で構成する第１遊星歯車組と、第２サンギヤ、第２リングギヤ、第２キャリアの、３つの回転要素で構成する第２遊星歯車組と、第１モーター・ジェネレーターと、第２モーター・ジェネレーターと、を備え、第１遊星歯車組の回転要素のうちの１つと、第２遊星歯車組の回転要素のうちの１つとを第１クラッチにより連結可能にした連結可能メンバーと、第１遊星歯車組の連結可能メンバー以外の１つの回転要素と、第２遊星歯車組の連結可能メンバー以外の１つの回転要素とを互いに常時連結した一体メンバーと、第１遊星歯車組と第２遊星歯車組の連結メンバーおよび一体メンバー以外の回転要素からなる２つの独立メンバーと、から４つのメンバーを構成し、これら４つのメンバーの回転速度を直線で表すことのできる共通速度線図上において横軸の一端から他端に向かって順番に、第１メンバー、第２メンバー、第３メンバー、第４メンバーを配置し、第１メンバーを独立メンバーの一方を構成する第１サンギヤとし、第２メンバーを一体メンバーとし、第３メンバーを連結可能メンバーとし、第４メンバーを独立メンバーの他方を構成する第２サンギヤとして、第１メンバーは第１モーター・ジェネレーターと連結し、第２メンバーは出力軸と連結し、第３メンバーはこれを構成する連結可能メンバーのうちの第１遊星歯車組の回転要素を入力軸と第２クラッチにより連結可能とするとともに、連結可能メンバーのうちの第２遊星歯車組の回転要素を静止部に固定可能とし、第４メンバーは第２モーター・ジェネレーターと連結したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の自動車用駆動装置はエンジンで駆動する走行において２つの駆動モードを備えて、走行条件に応じて最適な駆動モードを選択して燃費の良い走行を行うことができるハイブリッド自動車（ＨＶ）でありながら、バッテリーのみを動力源とした電気自動車（ＥＶ）走行において２個のＭ／Ｇで駆動することができる。したがって、２個のＭ／Ｇの合計容量を小さくして、コスト・重量・大きさの面でメリットを出せるようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。
【図２】実施例１の自動車用駆動装置における共通速度線図である。
【図３】実施例１の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【図４】実施例１の自動車用駆動装置における他の共通速度線図である。
【図５】実施例１の自動車用駆動装置における他の共通速度線図である。
【図６】実施例１の自動車用駆動装置における他の共通速度線図である。
【図７】実施例１の自動車用駆動装置における他の共通速度線図である。
【図８】実施例１の自動車用駆動装置における他の共通速度線図である。
【図９】本発明の実施例２に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。
【図１０】実施例２の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【図１１】実施例２の自動車用駆動装置における共通速度線図である。
【図１２】実施例２の自動車用駆動装置における他の共通速度線図である。
【図１３】実施例２の自動車用駆動装置における他の共通速度線図である。
【図１４】本発明の実施例３に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。
【図１５】本発明の実施例４に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係る自動車用駆動装置を、各実施例に基づき図とともに説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の実施例１に係る自動車用駆動装置における主要部のスケルトン図である。
実施例１の自動車用駆動装置は、エンジン１から駆動される入力軸１０と、該入力軸１０と同軸心上に設けられて図示しない車輪側へ駆動力を出力する出力軸１２を備えている。出力軸１２は図示しない差動装置などを介して自動車の車輪を駆動する。
入力軸１０と出力軸１２との間には、第１遊星歯車組２０、第２遊星歯車組３０の２つの遊星歯車組が配置してある。第１遊星歯車組２０および第２遊星歯車組３０は一般的にシングルピニオン型と呼ばれるもので、それぞれが同様の構成になっている。
【００１１】
すなわち、第１遊星歯車組２０は、第１サンギヤ２２と、第１リングギヤ２４と、第１サンギヤ２２および第１リングギヤ２４に噛み合った複数の第１ピニオン２６を回転自在に軸支する第１キャリア２８と、の３つの回転要素で構成されている。
また、第２遊星歯車組３０は、第２サンギヤ３２と、第２リングギヤ３４と、第２サンギヤ３２および第２リングギヤ３４に噛み合った複数の第２ピニオン３６を回転自在に軸支する第２キャリア３８と、の３つの回転要素で構成されている。
【００１２】
次に、上記各回転要素の本発明におけるメンバー構成および連結関係を説明する。
第１リングギヤ２４と第２キャリア３８とは、第１クラッチ４０によって連結可能であり、本発明の連結可能メンバーを構成する。
第１キャリア２８と第２リングギヤ３４は互いに常時連結されており、これらは本発明の一体メンバーを構成する。
第１サンギヤ２２と第２サンギヤ３２は、それぞれ独立した回転メンバーである。
【００１３】
図２は、各回転メンバーの回転速度の関係を直線で表すことができる共通速度線図であり、後述するＥ−Ｆ−１モードにおける状態を表している。
共通速度線図にあっては、図の縦軸方向が回転速度を表し、各回転メンバーに対応する縦線がそれぞれ横方向に、上記した各遊星歯車組のリングギヤの歯数に対するサンギヤの歯数の比をαとして、αに応じた間隔で割り振って描いてある。
ここで、α１は第１遊星歯車組２０の、α２は第２遊星歯車組３０の、歯数比をそれぞれ表す。
なお、同図中、速度線を太い線で描いてあり、これと各メンバーの縦線との交点（●印で表示）の縦軸方向の高さが、そのメンバーの回転速度を表す。
【００１４】
ここで、共通速度線図の縦線で表した各回転メンバーを横方向左端から順番に、第１メンバー、第２メンバー、第３メンバー、第４メンバーとする。図２の上方に書いた記号、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は、それぞれ第１、第２、第３、第４の各回転メンバーを表し、その上に書いた記号は回転要素としてサンギヤはＳ、リングギヤはＲ、キャリアはＣで、それらの後の数字１、２はそれぞれが属する第１遊星歯車組２０、第２遊星歯車組３０を表し、例えばＳ１、Ｒ１、Ｃ１は、それぞれ第１遊星歯車組２０の第１サンギヤ２２、第１リングギヤ２４、第１キャリア２８を表すようになっている。
【００１５】
本発明では前述の連結可能メンバーが常に第３メンバーであるように、連結可能メンバーを定義する。
また、第１サンギヤ２２が第１メンバーを構成し、連結された一体メンバーである第１キャリア２８と第２リングギヤ３４が第２メンバーを構成し、第２サンギヤ３２が第４メンバーを構成する。
【００１６】
第１から第４の各回転メンバーの連結関係は次のようになっている。
第１メンバーを構成する第１サンギヤ２２は第１Ｍ／Ｇ４２と常時連結しており、第２メンバーを構成する第１キャリア２８と第２リングギヤ３４は出力軸１２と常時連結している。第３メンバーを構成する連結可能メンバーのうち、第２遊星歯車組３０側の第２キャリア３８はワンウエイクラッチ４４によりケース（静止部）４６に固定可能であり、第１遊星歯車組２０側の第１リングギヤ２４は第２クラッチ４１により入力軸１０と連結可能である。
第４メンバーを構成する第２サンギヤ３２は第２Ｍ／Ｇ４８と常時連結している。
【００１７】
なお、ワンウエイクラッチ４４は第２キャリア３８をケース４６に一方の回転方向にのみ固定可能であり、第２キャリア３８がエンジン１の回転方向と逆の方向に回転するのを阻止するようになっているもので、本実施例では周知の機械式のものを用いるが、油圧多板式ブレーキで締結・開放制御するようにするものなどでもよい。
【００１８】
さらに入力軸１０にはドッグ歯１０ａが形成されており、ケース４６側の固定装置４６ａをドッグ歯１０ａに噛み合わせることにより入力軸１０をケース４６に固定することができるようになっている。
固定装置４６ａとドッグ歯１０ａの詳細の図示は省略するが、一般的な自動変速機におけるパーキングロック機構と同様のものでよい。
また、ドッグ歯１０ａは、入力軸１０に限ることなく、エンジン１に一般的に設けられるフライホイールの外周に形成してもよい。
【００１９】
第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８は、入力軸１０、出力軸１２と同軸心上で、かつ、それぞれ第１遊星歯車組２０の下流側、第２遊星歯車組３０の上流側にそれぞれ配置してある。
【００２０】
本発明の連結可能メンバーを構成する第１リングギヤ２４と第２キャリア３８とは、前述のように第１クラッチ４０で互いに連結可能であり、また第１リングギヤ２４は第２クラッチ４１によって入力軸１０と連結可能であるので、第１クラッチ４０、第２クラッチ４１を締結して固定装置４６ａをドッグ歯１０ａに噛み合わせた場合には、第１リングギヤ２４と第２キャリア３８とを同時にケース４６に固定することができる。
また、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８とは、モーターとしての駆動とジェネレータとしての発電の、両方の作用ができるようになっている。
【００２１】
次に、図１に示した自動車用駆動装置の作動を、図２および図４乃至図８に示した共通速度線図と、図３に示した作動表を参考にしながら説明する。
図３の作動表において、縦方向にこれから説明する走行モードと各駆動モードを割り当て、横方向にはクラッチなどの締結要素とＭ／Ｇをそれぞれ割り当ててある。すなわち、固定装置４６ａを「Ｌ」、ワンウエイクラッチ４４を「ＯＷＣ」、第１クラッチ４０を「Ｃ１」、第２クラッチ４１を「Ｃ２」、第１Ｍ／Ｇ４２を「Ｍ／Ｇ１」、第２Ｍ／Ｇ４８を「Ｍ／Ｇ２」とした。
【００２２】
表中の○印はクラッチなどの締結要素にあっては締結・係合または噛み合いを表し、第１Ｍ／Ｇ４２、第２Ｍ／Ｇ４８にあっては駆動を表し、△印は第１Ｍ／Ｇ４２、第２Ｍ／Ｇ４８において発電を表している。第１Ｍ／Ｇ４２、第２Ｍ／Ｇ４８における−印は停止可能であることを表す。
また、括弧内は、締結しているが動力伝達の上で必須ではないことを表す。
【００２３】
なお、図示は省略するが図１に示した自動車用駆動装置は、これを作動させるため、必要に応じて油圧ポンプ、バッテリー、各種センサ、コントローラー、アクチュエーターなどを備えており、以下の作動はコントローラーの指示に基づいて行われる。
また、以下の説明ではエンジン１の回転方向と同じ方向の回転を「正回転」、その逆を「逆回転」と定義する。
【００２４】
始めに、バッテリーに蓄えた電力のみを動力源として、いわゆる電気自動車（ＥＶ）として走る、ＥＶ走行について説明する。
まず、第２Ｍ／Ｇ４８のみが逆回転方向に回転駆動するＥ−Ｆ−１モードを説明する。
作動表に見るように、Ｅ−Ｆ−１モードは第１クラッチ４０および第２クラッチ４１は締結しない状態で駆動する。すなわち、第２キャリア３８はワンウエイクラッチ４４によって逆回転方向の回転を阻止されるので、第２Ｍ／Ｇ４８が逆回転方向に回転することで第２リングギヤ３４と一体の出力軸１２は正回転方向（前進方向）に減速駆動される。
【００２５】
図２の共通速度線図にはＥ−Ｆ−１モードの速度線が描いてある。これは、第２Ｍ／Ｇ４８が−１の回転速度で、第２キャリア３８の回転速度がゼロの状態であり、実線で示した第２遊星歯車組３０の速度線と第２メンバー（Ｍ２）の縦線との交点が第２メンバーの回転速度であり、第２リングギヤ３４と一体の出力軸１２が減速駆動されていることを表している。
【００２６】
このとき、破線で示した第１遊星歯車組２０の速度線は、第１Ｍ／Ｇ４２と連結した第１メンバー（Ｍ１）の回転速度がゼロで、これと上記の第２メンバーの交点とを結んだ線になる。したがって、第３メンバー（Ｍ３）のうち、第１リングギヤ２４が第２メンバーより高い回転速度になっている。
【００２７】
Ｅ−Ｆ−１モードの減速比（第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度／出力軸１２の回転速度）は、−１／α２である。
このＥ−Ｆ−１モードの特徴は、第２Ｍ／Ｇ４８のみでの駆動であることである。つまり、第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度をゼロにすることができるので、これが連れ回りすることによるロスがない。
また、Ｅ−Ｆ−１モードは第２Ｍ／Ｇ４８のみでの減速駆動であり、比較的低い速度での低負荷の走行に適している。
【００２８】
次に、Ｅ−Ｆ−１モードから第１Ｍ／Ｇ４２および第２Ｍ／Ｇ４８の両方で駆動を行うＥ−Ｆ−２モードへの切り替えは、図２の状態から正回転方向に第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度を上昇させて第１リングギヤ２４の回転速度がゼロになるように制御する。そこで第１クラッチ４０を締結するとＥ−Ｆ−２モードへ切り替わる。
その状態を表すのが図４の共通速度線図における実線であり、第１クラッチ４０の締結により第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０の速度線は一直線になる。
なお、図４の破線は後述する後進時の速度線である。
【００２９】
第１クラッチ４０によって連結された第１リングギヤ２４と第２キャリア３８は、Ｅ−Ｆ−１モードに引き続いてワンウエイクラッチ４４によって逆回転方向の回転を阻止される。そのため、第２Ｍ／Ｇ４８が逆回転方向に回転することでの駆動に加えて、第１Ｍ／Ｇ４２が正回転方向に回転することで第１キャリア２８と一体の出力軸１２を減速駆動する。
Ｅ−Ｆ−２モードにおける減速比は、第１Ｍ／Ｇ４２については（１＋α１）／α１であり、第２Ｍ／Ｇ４８についてはＥ−Ｆ−１モードと同様に−１／α２である。すなわち、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者によって減速駆動される。
したがって、Ｅ−Ｆ−２モードは比較的低い速度で、高負荷の走行に適している。
【００３０】
次に、Ｅ−Ｆ−２モードからより高速が可能な駆動を行うＥ−Ｆ−３モードへの切り替えは、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８のいずれか一方、または両方の回転速度を上げることで行う。これにより、ワンウエイクラッチ４４によって逆回転方向の回転を阻止されていた、第３メンバー（Ｍ３）である第１リングギヤ２４と第２キャリア３８は正回転方向に回転する。
したがって、Ｅ−Ｆ−３モードにあっては、Ｅ−Ｆ−２モードと同様、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者による駆動であるが、Ｅ−Ｆ−２モードまでのような減速駆動ではなくなる。
【００３１】
この場合、上記Ｅ−Ｆ−３モードにおいては、大きく分けて３種類の駆動を行うことができる。
つまり、第１の駆動では、第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度をゼロにして、第１Ｍ／Ｇ４２が正回転駆動する場合であり、図５に破線で示したような速度線になる。減速比は｛α１（１＋α２）＋α２｝／α１（１＋α２）である。この場合、第２サンギヤ３２に作用する反力トルクに耐えるように第２Ｍ／Ｇ４８に正回転方向のトルクを与えるために若干の通電を要する。
【００３２】
第２の駆動では、第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度をゼロにして、第２Ｍ／Ｇ４８が正回転駆動する場合であり、図５に実線で示したような速度線になる。減速比は｛α１（１＋α２）＋α２｝／α２である。この場合、第１サンギヤ２２に作用する反力トルクに耐えるように第１Ｍ／Ｇ４２に正回転方向のトルクを与えるために若干の通電を要する。
【００３３】
次に第３の駆動では、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者で、第３メンバー（Ｍ３）の回転速度がゼロを上回るように駆動する。したがって、前述のように第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８は減速駆動ではなくなるので、出力軸１２のトルクは第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の出力トルクの単純な合計になる。
特にこの場合、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者を同じ回転速度で駆動すると、第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０の全体が一体になって回転する。
【００３４】
以上のようにＥ−Ｆ−３モードは多様な駆動が可能であるが、上記の３種類の駆動は主なポイントを説明したものであり、実際は第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度を自由に制御して無段階に変化させることができる。
また、Ｅ−Ｆ−３モードは減速駆動でないので、比較的高速の走行に適する。
【００３５】
さらに、Ｅ−Ｆ−２モードとＥ−Ｆ−３モードとは、単に第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度を制御するだけで無段階に切り替わるので、両モードは低速・低負荷の走行以外の走行に幅広く適用することができる。
なお、Ｅ−Ｆ−１モード乃至Ｅ−Ｆ−３モードのＥＶ走行にあっては、固定装置４６ａの噛み合いは必要ない。そこで、後述のＨＶ走行への切り替えを考慮すると噛み合いは解除しておいたほうが制御しやすい。
【００３６】
次に、後進の場合は、図３の作動表のＥ−Ｒで表したように、固定装置４６ａを噛み合わせて入力軸１０を固定するとともに、第１クラッチ４０と第２クラッチ４１とを締結する点が前進走行と異なる。この場合もＥ−Ｆ−２モードの場合と同様に第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者で駆動できるが、これらの回転方向はＥ−Ｆ−２モードの場合の逆になり、速度線は図４において破線で描いたようになる。
また、後述のＥＢモード（エンジン１を駆動していない場合の制動モード）では後進時の説明を省くので、ここで制動時の作用を説明する。前述のように第１クラッチ４０と第２クラッチ４１とを締結して、第１リングギヤ２４と第２キャリア３８がケース４６に固定されている。そのため、制動時も駆動時と同様に第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両方で発電することで制動が可能であるが、作動表のＥ−Ｒ欄には発電の表記はしていない。
【００３７】
続いて、前進走行中においてエンジン１が停止した状態で、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８のいずれも駆動せずに、惰行するか、あるいは発電して自動車を制動する作用について説明する。
これらの走行は作動表のＥＢ欄に記載してある。
【００３８】
Ｅ−Ｂ−１モードは、Ｅ−Ｆ−３モードと同様の締結であり、第１クラッチ４０を締結して、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者に発電させることができる。出力軸１２の制動トルクは、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８のそれぞれの発電トルクの合計である。
Ｅ−Ｂ−１モードは、固定装置４６ａが噛み合っていなくても制動ができるので、エンジン１と第１Ｍ／Ｇ４２、第２Ｍ／Ｇ４８の一方との駆動で走行する後述のＨＶ走行からの急な移行に適している。その場合、エンジン１が完全に停止してから固定装置４６ａを噛み合わせて、後述のＥ−Ｂ−２モードまたはＥ−Ｂ−３モードに切り替えることができる。
【００３９】
また、自動車の走行速度が一定値以下の場合や、ドライバーのブレーキペダルの踏み込みを検知した場合に、自動的に固定装置４６ａを噛み合わせ、次のＥ−Ｂ−２モードまたはＥ−Ｂ−３モードに切り替えに備えるようにすることも可能である。
【００４０】
Ｅ−Ｂ−１モードにおいて固定装置４６ａを噛み合わせ、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度を、速度線が図４の実線と同様に第３メンバーの回転速度がゼロになるように制御した上で、第２クラッチ４１を締結する。
そして、第１クラッチ４０の締結を解除するとＥ−Ｂ−２モードに切り替わり、解除せずに第１クラッチ４０と第２クラッチ４１の両者を締結したままだとＥ−Ｂ−３モードに切り替わる。
【００４１】
Ｅ−Ｂ−２モードでは、速度線が図６に示したようになって、第１Ｍ／Ｇ４２のみが発電して第２Ｍ／Ｇ４８は停止可能である。このとき、第１Ｍ／Ｇ４２は駆動時とは逆に出力軸１２から増速駆動されて発電する。
Ｅ−Ｂ−３モードでは速度線が図４に示したＥ−Ｆ−２モードと同様になって、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者が、出力軸１２から増速駆動されて発電する。
したがって、Ｅ−Ｂ−１モードは高速走行における制動に適しており、Ｅ−Ｂ−２モードは惰性で走行するような弱い制動力でありたい場合に適しており、Ｅ−Ｂ−３モードは比較的低速で強い制動力を得たい場合に適している。
【００４２】
これら、第１Ｍ／Ｇ４２、第２Ｍ／Ｇ４８の発電によって得られた電力はバッテリーに蓄えて、次の加速時に使うことで、いわゆるエネルギー回生を行って電力消費効率を高める。
【００４３】
次に、エンジン１を始動して第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者を併用して走行するハイブリッド自動車（ＨＶ）として走る、ＨＶ走行について説明する。
ＨＶ走行は、バッテリーの充電量が少なくなった場合の一般走行や、ＥＶ走行では得られない大きな駆動力を要する加速または登坂、および高速走行において用いる。
【００４４】
始めに車両が停止しているか低速で動いている状態でのエンジン１の始動について説明する。
まず、ＨＶ走行では固定装置４６ａの噛み合いを解除しておく。
続いて第２クラッチ４１を締結するとともに、第１Ｍ／Ｇ４２に電力を供給して逆回転方向の駆動力を出させると、入力軸１０を介して第１リングギヤ２４と連結されたエンジン１が正回転方向に減速駆動されるので、燃料供給や点火動作などの一般的な方法でエンジン１が始動する。
【００４５】
この際、出力軸１２と連結した第１キャリア２８に反力として逆回転方向のトルクが作用するので、第２Ｍ／Ｇ４８にも電力を供給して逆回転方向の駆動力を出させると、出力軸１２と連結した第２リングギヤ３４に正回転方向のトルクが作用して第１キャリア２８に作用するトルクと相殺するので、車両が後進方向に駆動されることを防ぐことができる。
このとき、ワンウエイクラッチ４４が自動的に第２キャリア３８の逆回転方向の回転を阻止する。
【００４６】
むろん、第２Ｍ／Ｇ４８による出力トルクが第１キャリア２８に作用するトルクより大きくなるように制御すれば、車両を前進駆動しながらエンジン１を始動することができる。
エンジン１が始動した後は自動的にＨ−１モード（ＨＶ走行での低速モード）へ移行する。すなわち、Ｈ−１モードの駆動は、ワンウエイクラッチ４４が第２キャリア３８の逆回転方向への回転を阻止したままで行われる。
エンジン１が出力トルクＴｅで第１リングギヤ２４を正回転方向に駆動すると、第１サンギヤ２２は逆回転方向に回転して第１Ｍ／Ｇ４２に発電させて、その反力で第１キャリア２８が正回転方向のトルクを受けて出力軸１２を駆動する。
【００４７】
一方、第１Ｍ／Ｇ４２が発電した電力は第２Ｍ／Ｇ４８に供給され、これに逆回転方向のトルクを第２サンギヤ３２に出力させる。このとき、第２キャリア３８が回転を阻止されているので、第２リングギヤ３４には正回転方向のトルクが作用して出力軸１２を駆動する。
このＨ−１モードにおける出力軸１２のトルクは、上記したように第２Ｍ／Ｇ４２が第２サンギヤ３２を駆動するトルクをＴ２とすると、Ｔｅ（１＋α１）＋Ｔ２／α２である。
【００４８】
むろん、第１Ｍ／Ｇ４２の発電で得られた電力は、第２Ｍ／Ｇ４８に供給されるだけでなく、一部をバッテリーの充電に振り向けることもできるし、逆に第１Ｍ／Ｇ４２の発電電力にバッテリーの電力（しばらく充電した後など、余力があるときは）を加えて第２Ｍ／Ｇ４８を駆動することもできる。
【００４９】
このようにして自動車の速度が上がっていくと、徐々に第１サンギヤ２２の回転速度が下がってきて、やがてゼロになる。図７に示した共通速度線図がこの状態を表す。この図の実線が第１遊星歯車列組２０の速度線であり、破線が第２遊星歯車組３０の速度線である。
【００５０】
したがって、第１Ｍ／Ｇ４２の発電電力はなくなるので、第２Ｍ／Ｇ４８への電力供給をやめればエンジン１は機械的に第１キャリア２８を駆動することになり、その時の出力軸１２のトルクはＴｅ（１＋α１）の減速・増大になる。
この場合も、バッテリーから若干の電力を第１Ｍ／Ｇ４２に供給して、第１サンギヤ２２に作用する反力トルク−Ｔｅ・α１に耐えて第１Ｍ／Ｇ４２の停止を維持する必要がある。
【００５１】
このように第２Ｍ／Ｇ４８が第２サンギヤ３２を駆動しない状態において、より高速走行に適したＨ−２モードに切り替える。
Ｈ−２モードへの切り替えは、第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度を正回転方向へ上げて第２キャリア３８が第１リングギヤ２４と同じ回転速度になるように制御する。このとき、ワンウエイクラッチ４４による第２キャリア３８の固定は自動的に解除される。
そして、第１クラッチ４０を締結すると、第２キャリア３８、第１リングギヤ２４、入力軸１０が一体になり、エンジン１から駆動されるようになる。この状態がＨ−２モードである。図８に示した共通速度線図において実線がＨ−２モードに切り替わった状態を表す。
【００５２】
Ｈ−２モードにおいてはエンジン１が第２キャリア３８を駆動し、そのトルクは第２リングギヤ３４を介して出力軸１２を駆動するトルクと、第２サンギヤ３２を介して第２Ｍ／Ｇ４８を駆動して発電させるトルクとに分割される。
第２Ｍ／Ｇ４８の発電により得られた電力を第１Ｍ／Ｇ４２に供給して第１サンギヤ２２に正回転方向のトルクを与えると、第１キャリア２８を正回転方向に減速駆動する。一方、その反力として第１リングギヤ２４に逆回転方向のトルクが作用し、このトルクの分だけ入力軸１０が第２キャリア３８を駆動するトルクが減ることになる。
その減少トルクは第１Ｍ／Ｇ４２の駆動トルクをＴ１とすると、Ｔ１／α１である。
【００５３】
このときの出力軸１２のトルクは、第１Ｍ／Ｇ４２が第１サンギヤ２２を駆動するトルクをＴ１とすると、（Ｔｅ−Ｔ１／α１）／（１＋α２）＋Ｔ１（１＋α１）／α１である。
前述のように、第１Ｍ／Ｇ４２が第１サンギヤ２２から出力軸１２を駆動する反力で入力軸１０が第２キャリア３８を駆動するトルクが減るということは、第２Ｍ／Ｇ４８の発電量が減ることになり、それだけ電気的な動力伝達比率が低くなって機械的な伝達割合が高くなることを意味する。
【００５４】
このＨ−２モードにおいても、第２Ｍ／Ｇ４８の発電によって得られる電力の全てを第１Ｍ／Ｇ４２に供給せず一部をバッテリーの充電あててもいいし、逆に第２Ｍ／Ｇ４８の発電によって得られる電力にバッテリーに蓄えた電力を加えて第１Ｍ／Ｇ４２を駆動することもできる。
【００５５】
Ｈ−２モードの走行で自動車の速度が上昇すると、徐々に第２サンギヤ３２の回転速度が下がって、やがてゼロになる。この状態の速度線が図８の破線である。
図８に見るように、第２サンギヤ３２の回転速度がゼロになった場合には出力軸１２の回転速度は入力軸１０より高く、いわゆるオーバードライブになっている。この場合の変速比（入力軸１０の回転速度／出力軸１２の回転速度）は、１／（１＋α２）である。
このときも、バッテリーから第２Ｍ／Ｇ４８に若干の電力を供給して第２サンギヤ３２に作用する反力トルクＴｅ・α２に耐えて、第２Ｍ／Ｇ４８の停止を維持する必要がある。
むろん、この場合もバッテリーから第１Ｍ／Ｇ４２に電力を供給してエンジン１の駆動に加勢することもできる。
【００５６】
以上は、ＨＶ走行としてエンジン１と第１Ｍ／Ｇ４２および第２Ｍ／Ｇ４８の併用で出力軸１２を駆動する場合の説明を行ったが、減速する場合や降坂する場合には、前述のＥＢモードでの走行で説明したようにエンジン１を止めて、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８に発電させて制動することができる。
また、エンジン１を停止してのＥＢモードでの走行中に、再びエンジン１を始動させる場合は、固定装置４６ａの噛み合いを解除して、自動車の走行速度に応じて以下のように行う。
すなわち、自動車の速度が一定速度より高速の場合は、Ｈ−２モードと同じ締結のまま第１Ｍ／Ｇ４２に発電させることで、その反力により第１リングギヤ２４が正回転方向のトルクを得るので入力軸１０を介してエンジン１を回転させて始動する。
【００５７】
また、自動車の走行速度が低い場合は、前述の車両停止状態と同様に、第１Ｍ／Ｇ４２に電力を供給して始動する。
いずれの場合も、エンジン１を回転させる反力トルクで出力軸１２のトルクが変動して違和感が生じないように、第２Ｍ／Ｇ４８に電力を供給して必要なトルクを出させるように制御する。
【００５８】
以上説明したように、本実施例１の自動車用駆動装置は、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８との両方をフルに活用できることと、多様な駆動モードを有することが特徴である。
このため、バッテリーの電力のみを動力源とするＥＶ走行においては、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者で駆動することができるのはむろんのこと、自動車の走行条件に応じて最適な駆動モードを選択することで、電力消費効率の高い走行を行うことができる。
一方、制動時などのエネルギー回生においても、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８をフルに発電に用いることができるので、これを生かした効率の高い走行が期待できる。
【００５９】
さらに、エンジン１の動力を用いるＨＶ走行においても、低速用のＨ−１モードと高速用のＨ−２モードを使い分けて燃料消費効率の高い走行を行うことができる。
同時に、ＨＶ走行の全般に電気的な駆動比率が低いので第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の容量が小さくて済む。
【００６０】
このように、従来に比べて第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の容量が小さくて済むので、一般的にコントローラーに含まれるインバーターも含めて製造コスト・重量・大きさを小さくできるメリットがある。したがって、たとえば短距離は主に電気自動車として走行して、バッテリーの電力が少なくなった場合にエンジン１の動力で走行する、いわゆるプラグインハイブリッド自動車と呼ばれる車両等の駆動装置として用いるのに適する。
【００６１】
このようなメリットを出すことができるのは、第３メンバーを構成する二つの連結可能な回転要素である、一方の第２キャリア３８を静止部に固定可能とし、他方の第１リングギヤ２４を入力軸と連結可能としたからである。
しかも、エンジン１が停止した状態で固定装置４６ａによって機械的に入力軸１０を固定し、一方、第２キャリア３８はワンウエイクラッチ４４の作用で逆回転方向の回転が自動的に阻止（固定）されることと第１クラッチ４０、第２クラッチ４１の締結の組み合わせで、第２キャリア３８を正回転方向にも固定できる。このため、これを固定するために従来例のように多板ブレーキといった手段を用いずに済むので、多板ブレーキを用いて第２キャリア３８を固定する場合に比べて、高速走行において多板ブレーキで生ずる引きずり抵抗を減らす効果があるので、この面でも燃費のさらなる改善が期待できる。
【００６２】
さらに、第１クラッチ４０および第２クラッチ４１を用いることで、回転メンバー間の連結関係の種類を増やし、異なる走行モードを種々得ることが可能となる。
また、図１のように第１クラッチ４０および第２クラッチ４１をエンジン１と第２Ｍ／Ｇ４８の間に配置したので、乾式クラッチにすることが容易であり、その場合はスプリングの張力で締結するクラッチの構成にし、図示しないアクチュエーターで解放可能にすることで、一般的に自動変速機等が有する油圧ポンプを用いなくても成り立つ。したがって、この面でも油圧ポンプの駆動に伴うエネルギーロスを低く抑えることが可能になる。
【実施例２】
【００６３】
次に、本発明の実施例２の自動車用駆動装置につき説明する。
図９は、本発明の実施例２に係る自動車用駆動装置の主要部のスケルトン図である。
ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については同じ符号を付し、それらの説明を省略する。
【００６４】
実施例２における実施例１との違いは、入力軸１０と第２Ｍ／Ｇ４８とを連結可能な第３クラッチ５６を設けていることである。
【００６５】
続いて実施例２の作動を説明する。
図１０に実施例２の作動表を示す。表の描き方は図３と同様であり、第３クラッチ５６をＣ３としている。また、図中の※印は、後述するように運転状況に応じて作用が変化することを表している。
ＥＶ走行とＥＢ走行については実施例１と同様であるので、それらの説明を省略し、以下、実施例１との主な相違点を説明する。
【００６６】
まず、エンジン１の始動は、実施例１と同様の方法も可能であるが、第３クラッチ５６を締結して第２Ｍ／Ｇ４８によってエンジン１を回転させて始動することができる。この場合、出力軸１２のトルクに変動を与えないで始動することができる。
【００６７】
次に、ＨＶ走行のＨ−１モードは基本的に実施例１と同様であるが、Ｈ−２モードへの切り替えが若干異なる。すなわち、実施例１でＨ−１モードにおいて図７に示したように、車速が上がって第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度がゼロになったときに、エンジン１での駆動を続けながら第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度を上げるまでは同じである。
そして、第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度が入力軸１０と同じになったところで、第３クラッチ５６を締結して入力軸１０と第２Ｍ／Ｇ４８とを連結することでＨ−２モードに切り替わる。その状態における速度線を、図１１に示した共通速度線図に、第１遊星歯車組２０は実線で、第２遊星歯車組３０は破線で、それぞれ示す。
【００６８】
Ｈ−２モードでは、第３クラッチ５６が締結されるのでエンジン１は入力軸１０を介して第２Ｍ／Ｇ４８を直接駆動して発電し、その電力を第１Ｍ／Ｇ４２に供給して第１サンギヤ２２に正回転方向のトルクを与え、第１キャリア２８を正回転方向に駆動する。一方、その反力として第１リングギヤ２４に逆回転方向のトルクが作用し、このトルクの分だけ入力軸１０が第２Ｍ／Ｇ４８を駆動するトルクが減ることになる。
その減少トルクは第１Ｍ／Ｇ４２の駆動トルクをＴ１とすると、Ｔ１／α１である。
【００６９】
図１１の状態から第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度が上昇するとともに出力軸１２の回転速度も上がり、やがて両者が入力軸１０の回転速度と同じになると、第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０の全体が実質的に一体になって、両者の速度線は一直線になる。速度線は回転速度１の位置で水平になるだけであるので、図示は省略する。
この状態で第１クラッチ４０と第３クラッチ５６を締結すると第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０の全体が機械的に一体になり、Ｈ−３モードに切り替わる。
Ｈ−３モードは入力軸１０と出力軸１２とが直結するので、バッテリーに余裕がある場合に第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者で駆動して、エンジン１のトルクと合わせて大きな駆動力を得ることができる。
むろん、片方のＭ／Ｇでの駆動も可能であるし、両者に発電させてバッテリーの充電にあてることもできる。
【００７０】
Ｈ−３モードにおける第１クラッチ４０、第２クラッチ４１、第３クラッチ５６の３個のクラッチが締結された状態から、第３クラッチ５６の締結を解除するとＨ−４モードに移行し、第２クラッチ４１の締結を解除するとＨ−５モードに移行する。
Ｈ−４モードは、作動表から分かるように実施例１におけるＨ−２モードと同様であるので、説明を省略する。
【００７１】
Ｈ−５モードは、第３クラッチ５６が締結されているのでエンジン１は入力軸１０を介して第２Ｍ／Ｇ４８を直接駆動して発電し、その電力を第１Ｍ／Ｇ４２に供給して第１サンギヤ２２に正回転方向のトルクを与える。一方、その反力として第１リングギヤ２４に逆回転方向のトルクが作用し、このトルクの分だけ入力軸１０が第２Ｍ／Ｇ４８を駆動するトルクが減る。
その減少トルクは第１Ｍ／Ｇ４２の駆動トルクをＴ１とすると、Ｔ１・α２／α１（１＋α２）である。
【００７２】
Ｈ−５モードにおいて通常は第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度が１より高くなるので、出力軸１２の回転速度が入力軸１０のそれより高い、いわゆるオーバードライブになる。
ここで、Ｈ−４モードと速度線の比較をすると図１２のようになる。
すなわち、Ｈ−４モードは第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度がゼロになった場合に、実施例１のＨ−２モードと同様に破線で示すようになる。一方、出力軸１２の回転速度をそれに合わせてＨ−５モードの速度線を描くと実線のようになる。この図で分かるように、第１Ｍ／Ｇ４２（Ｍ１）の回転速度は、Ｈ−５モードの方が低い。すなわち、第１Ｍ／Ｇ４２の高速回転に伴うロスがその分低くなることを意味する。
Ｈ−４モードとＨ−５モードはオーバードライブの駆動に適するが、出力軸１２の回転速度が入力軸１０のそれより低い駆動も可能である。
【００７３】
また、Ｈ−２モード、Ｈ−４モード、Ｈ−５において、入力軸１０が第２Ｍ／Ｇ４８を駆動するトルクが、第１Ｍ／Ｇ４２の駆動トルクの反力で減るということは、実施例１で説明したように、それだけ電気的な動力伝達比率が低くなって機械的な伝達割合が高くなることを意味する。
Ｈ−２モード乃至Ｈ−５モードは、上記説明の順序にこだわることなく、自動車の走行条件に応じて適切に選択して走行することで効率的な走行を行うことができる。
【００７４】
次に実施例１と違ってエンジン１の駆動で後進が可能なＨ−Ｒモードがあり、これの締結関係はＨ−５モードと同じである。すなわち、エンジン１が第２Ｍ／Ｇ４８を駆動して発電させ、その電力を第１Ｍ／Ｇ４２に供給して第１サンギヤ２２に逆回転方向のトルクを与え、第１サンギヤ２２を逆回転方向に駆動する。つまり、Ｈ−５モードとの違いは第１Ｍ／Ｇ４２の回転方向と回転速度である。第１遊星歯車組２０、第２遊星歯車組３０の速度線は図１３の実線に示すようになる。図１３は第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度を−１として描いてあるが、ある程度自由に変えることができる。
Ｈ−Ｒモードは、ＥＶ走行におけるＥ−Ｒモードに比べて大きな駆動力は期待できないが、バッテリーの充電量が少ない状態での持続的な後進走行ができる。
【００７５】
このように、実施例２は実施例１に比べてＨＶ走行における駆動モードの種類が多くなり、特にＨ−５モードは高速走行に適していると言える。
また、バッテリーの充電量が少ない状態でのＨＶ走行の後進ができるので、プラグインハイブリッド自動車のみならず、一般的なハイブリッド自動車への適用も可能である。
【実施例３】
【００７６】
次に、本発明の実施例３の自動車用駆動装置につき説明する。
図１４は、本発明の実施例３に係る自動車用駆動装置の主要部のスケルトン図である。
ここでは、実施例１、実施例２と異なる部分を中心に説明し、それらと実質的に同じ部分については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７７】
実施例３における実施例１との違いは、実施例２と同様に第３クラッチ５６がある点と、第２Ｍ／Ｇ４８とワンウエイクラッチ４４の配置が異なる点と、出力部分が出力歯車１２ａになっている点と、固定装置４６ａが固定する相手が第１リングギヤ２４と連結されたドッグ歯２４ａになっている点である。
出力歯車１２ａは図示しない相手歯車を介して車輪を駆動する。これにより、実施例３に係る自動車用駆動装置は、いわゆる横置きエンジン車に適用することができるようになる。
また、固定装置４６ａによりドッグ歯２４ａを固定することと第１クラッチ４０の締結を組み合わせれば、第２キャリア３８も固定できる。
第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０の各回転メンバーの連結関係は基本的に実施例２と同じである。
【００７８】
したがって、次に述べるＨＶ走行の後進以外の作動は実施例２と同様であるので説明を省略する。
ＨＶ走行のＨ−Ｒモードは、実施例１および実施例２で説明したのと同様の駆動も可能であるが、次のようにすることができる。すなわち、固定装置４６ａでドッグ歯２４ａを固定し、第３クラッチ５６を締結する。そして、エンジン１が第２Ｍ／Ｇ４８を駆動して発電し、その電力を第１Ｍ／Ｇ４２に供給して逆転方向に駆動する。第１リングギヤ２４が固定されているので、第１キャリア２８は逆転方向に減速駆動される。
出力歯車１２ａのトルクは、−Ｔ１（１＋α１）／α１である。これにより、実施例２におけるＨＶ走行の後進より大きな駆動トルクを得ることができる。
【００７９】
実施例３は実施例２と同様に、実施例１に比べてＨＶ走行における駆動モードの種類が多くなり、特にＨ−５モードは高速走行に適していると言える。
また、バッテリーの充電量が少ない状態でのＨＶ走行の後進ができるので、プラグインハイブリッド自動車のみならず、一般的なハイブリッド自動車への適用も可能である。
【実施例４】
【００８０】
次に、本発明の実施例４の自動車用駆動装置につき説明する。
図１５は、本発明の実施例４に係る自動車用駆動装置の主要部のスケルトン図である。
ここでは、実施例１乃至実施例３と異なる部分を中心に説明し、それらと実質的に同じ部分については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８１】
実施例４における実施例１などとの違いは、出力軸１２が入力軸１０と平行に設けられており、第２遊星歯車組３０と第２Ｍ／Ｇ４８が入力軸１０の同軸心上に、第１遊星歯車組２０と第１Ｍ／Ｇ４２が出力軸１２の同軸心上に、それぞれ配置されている点である。また、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８を共通のＭ／Ｇケース５０に収めてある。
【００８２】
そして、第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０が離れて配置されているため、第１連結歯車対５２と第２連結歯車対５４が両者の間に介在して動力伝達を行うようにしている。
すなわち、入力軸１０と第１リングギヤ２４とは第１連結歯車対５２を介して、第１キャリア２８と第２リングギヤ３４とは第２連結歯車対５４を介して、それぞれ連結されているか、または連結可能である。
【００８３】
また、実施例２、実施例３と同様に第３クラッチ５６があることと、実施例３と同様に固定装置４６ａが固定する相手が、第１リングギヤ２４と連結された第１連結歯車対５２に形成したドッグ歯２４ａになっていることである。
第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０の各回転メンバーの連結関係は基本的に実施例２、実施例３と同じである。
【００８４】
さらに、出力軸１２は出力歯車１２ａが一体であるとともに、エンジン１側の端に油圧ポンプ２が設けられ、出力軸１２がこれを駆動するようになっている。油圧ポンプ２はエンジン１の図示しない潤滑回路と吸入管２ａと吐出管２ｂとで結ばれており、後述するようにエンジン１が回転していないＥＶ走行において、予備的にエンジン１を潤滑する機能を有している。
【００８５】
実施例４の作動であるが、油圧ポンプ２を除いて作動上の実施例３との違いはないので、駆動関係の説明を省略する。
なお、出力軸１２の駆動トルク等は、第１連結歯車対５２と第２連結歯車対５４が存在する分、実施例１乃至実施例３での説明と異なるが、基本的な相違はない。
【００８６】
ここで、油圧ポンプ２の役割について説明する。
実施例１の作動の部分で説明したように、ＥＶ走行においてはエンジン１が回転しておらず、ＨＶ走行になって初めて始動されて回転する。自動車の運転条件にもよるが、ＥＶ走行を長時間行った後にＨＶ走行に切り替わり、急に高負荷の運転を余儀なくされる場合が考えられ、エンジン１にとって潤滑面で厳しい状態になる可能性がある。
そこで、ＥＶ走行をしている間に出力軸１２で駆動する油圧ポンプ２でエンジン１の潤滑回路にエンジンオイルを循環させて、予備的に潤滑を行っておくことができるようになっている。
【００８７】
図示は省略したが、吐出管２ｂ側に電磁バルブなどを設けて、時々油圧を発生させることも可能である。むろん、エンジン１自体にも図示しない潤滑ポンプを有しているので、油圧ポンプ２はあくまでも補助的な潤滑を行うものである。
また、油圧ポンプ２の駆動は出力軸１２に限ることなく、他の回転メンバーで駆動してもよいし、専用の小型モーターで駆動してもよい。大事なことはＥＶ走行をしている間にエンジン１を予備的に潤滑できるようにすることである。
【００８８】
また、実施例４は汎用型のＭ／Ｇを用いることができるのも特徴である。
すなわち、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８は中空軸等を用いない、最も一般的な形状のＭ／Ｇであるので製造コストを安くすることができる。
さらに、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８とは１個のＭ／Ｇケース５０に収められているので、これらを冷却する水の循環路の形成を考慮すると、１個で済むので製造コストを安くすることができる。
【００８９】
実施例４は、実施例１などに比べて駆動装置の軸方向長さを短くすることができ、いわゆるエンジン横置きのフロント・エンジン・フロント・ドライブ車やリア・エンジン・リア・ドライブ車等への搭載性に優れる。
実施例４も、多様な駆動モードを駆使して、より効率の高い走行ができるのが特徴である。
また、エンジン１によるＨＶ走行において後進も可能であるので、いわゆるプラグインハイブリッド車のみでなく、一般的なハイブリッド車への適用も可能である。
【００９０】
以上説明したように、本発明の各実施例に係る自動車用駆動装置は、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の合計容量が自動車の走行に必要とするパワーを満足すればよい。したがって、従来例のような大きな容量のＭ／Ｇを用いなくても十分な駆動力を得ることができる。
また、エンジン１で駆動するＨＶ走行においても、多様な駆動モードを駆使して、燃料消費の少ない走行が可能である。
【００９１】
なお、各実施例の説明において摩擦要素として説明した第１クラッチ４０、第２クラッチ４１、第３クラッチ５６は、ドッグクラッチや円錐クラッチに置き換えても上記各作用は成立する。
また、上記した各実施例は、いずれもシングルピニオン型と呼ばれる遊星歯車組を用いたが、これをダブルピニオン型に置き換えることも可能である。図示は省略したが、ダブルピニオン型の場合は、共通速度線図において第１メンバー乃至第４メンバーを配置する際に、シングルピニオン型に対してキャリアとリングギヤを入れ替えればよい。
さらに、実施例１および実施例２も、実施例４で示したように入力軸１０と出力軸１２が平行に配置されたレイアウトに対応可能であることは言うまでもない。
【００９２】
本発明の自動車用駆動装置は、当業者の一般的な知識に基づいて、自動車の走行条件に応じて最適な駆動モードを選択し、Ｍ／Ｇの最も効率の高いゾーンでの駆動を行うことや、ＧＰＳ（全地球測位システム）、カーナビゲーションシステムなどの情報を基に、長い坂道の走行時や高速道路の入り口において、さらには気温が低くて自動車の暖房熱源が足りない場合などに、自動的にＨＶ走行に切り替えるなどの制御面での工夫と合わせた態様で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明の自動車用駆動装置は、特に走行コストを重視し、環境負荷の低減を要求される小型乗用車などに適用することができるが、それらに限らず内燃機関および電気モーター・ジェネレーターを利用したさまざまな車両に適用することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１ エンジン
２ 油圧ポンプ
１０ 入力軸
１２ 出力軸
２０ 第１遊星歯車組
２２ 第１サンギヤ
２４ 第１リングギヤ
２６ 第１ピニオン
２８ 第１キャリア
３０ 第２遊星歯車組
３２ 第２サンギヤ
３４ 第２リングギヤ
３６ 第２ピニオン
３８ 第２キャリア
４０ 第１クラッチ
４１ 第２クラッチ
４２ 第１Ｍ／Ｇ
４４ ワンウエイクラッチ
４６ ケース
４８ 第２Ｍ／Ｇ
５０ Ｍ／Ｇケース
５２ 第１連結歯車対
５４ 第２連結歯車対
５６ 第３クラッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と電気モーターの２種類の動力源を有する、いわゆるハイブリッド自動車の駆動装置に関し、特にエンジンより入力される動力を、遊星歯車を介して出力軸へ伝達可能で、複数のモーターを備えた自動車用駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動車用駆動装置としては、２組の遊星歯車組、２個のモーター・ジェネレーター（以下、Ｍ／Ｇと記す）および遊星歯車組の回転要素同士間の接続関係を切り替える２個の摩擦要素を備え、該摩擦要素を切り替えることにより低速モードと高速モードの２種類の駆動モードを得るようにした例が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，４７８，７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、２組の遊星歯車組、２個のＭ／Ｇおよび２個の摩擦要素を備え、低速モードと高速モードの２種類の駆動モードを有する方式とした上記従来の自動車用駆動装置にあっては、バッテリーに蓄えた電力のみを動力源として、いわゆる電気自動車と同じような走行をする場合に、１個のＭ／Ｇでしか駆動することができず、せっかく２個のＭ／Ｇを備えているにもかかわらず、両Ｍ／Ｇを有効活用できず、これによる強力な駆動力を得ることができないという問題があった。
【０００５】
解決しようとする問題点は、バッテリーの電力のみを動力源として電気自動車と同じ走行をする場合に、１個のＭ／Ｇでしか駆動することができず、大きな駆動力を発揮するには大きな容量のＭ／Ｇが必要となる点である。
本発明の目的は、２個のＭ／Ｇを備えたハイブリッド自動車にあって、電気自動車として走行する場合に２個のＭ／Ｇを使った駆動を可能にし、より小さい容量のＭ／Ｇの適用で済ませることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の自動車用駆動装置は、エンジンからの動力を受け入れ可能な入力軸と、出力軸と、第１サンギヤ、第１リングギヤ、第１キャリアの、３つの回転要素で構成する第１遊星歯車組と、第２サンギヤ、第２リングギヤ、第２キャリアの、３つの回転要素で構成する第２遊星歯車組と、第１モーター・ジェネレーターと、第２モーター・ジェネレーターと、を備え、第１遊星歯車組の回転要素のうちの１つと、第２遊星歯車組の回転要素のうちの１つとを第１クラッチにより連結可能にした連結可能メンバーと、第１遊星歯車組の連結可能メンバー以外の１つの回転要素と、第２遊星歯車組の連結可能メンバー以外の１つの回転要素とを互いに常時連結した一体メンバーと、第１遊星歯車組と第２遊星歯車組の連結メンバーおよび一体メンバー以外の回転要素からなる２つの独立メンバーと、から４つのメンバーを構成し、これら４つのメンバーの回転速度を直線で表すことのできる共通速度線図上において横軸の一端から他端に向かって順番に、第１メンバー、第２メンバー、第３メンバー、第４メンバーを配置し、第１メンバーを独立メンバーの一方を構成する第１サンギヤとし、第２メンバーを一体メンバーとし、第３メンバーを連結可能メンバーとし、第４メンバーを独立メンバーの他方を構成する第２サンギヤとして、第１メンバーは第１モーター・ジェネレーターと連結し、第２メンバーは出力軸と連結し、第３メンバーはこれを構成する連結可能メンバーのうちの第１遊星歯車組の回転要素を入力軸と第２クラッチにより連結可能とするとともに、連結可能メンバーのうちの第２遊星歯車組の回転要素を静止部に固定可能とし、第４メンバーは第２モーター・ジェネレーターと連結したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の自動車用駆動装置はエンジンで駆動する走行において２つの駆動モードを備えて、走行条件に応じて最適な駆動モードを選択して燃費の良い走行を行うことができるハイブリッド自動車（ＨＶ）でありながら、バッテリーのみを動力源とした電気自動車（ＥＶ）走行において２個のＭ／Ｇで駆動することができる。したがって、２個のＭ／Ｇの合計容量を小さくして、コスト・重量・大きさの面でメリットを出せるようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。
【図２】実施例１の自動車用駆動装置における共通速度線図である。
【図３】実施例１の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【図４】実施例１の自動車用駆動装置における他の共通速度線図である。
【図５】実施例１の自動車用駆動装置における他の共通速度線図である。
【図６】実施例１の自動車用駆動装置における他の共通速度線図である。
【図７】実施例１の自動車用駆動装置における他の共通速度線図である。
【図８】実施例１の自動車用駆動装置における他の共通速度線図である。
【図９】本発明の実施例２に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。
【図１０】実施例２の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【図１１】実施例２の自動車用駆動装置における共通速度線図である。
【図１２】実施例２の自動車用駆動装置における他の共通速度線図である。
【図１３】実施例２の自動車用駆動装置における他の共通速度線図である。
【図１４】本発明の実施例３に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。
【図１５】本発明の実施例４に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係る自動車用駆動装置を、各実施例に基づき図とともに説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の実施例１に係る自動車用駆動装置における主要部のスケルトン図である。
実施例１の自動車用駆動装置は、エンジン１から駆動される入力軸１０と、該入力軸１０と同軸心上に設けられて図示しない車輪側へ駆動力を出力する出力軸１２を備えている。出力軸１２は図示しない差動装置などを介して自動車の車輪を駆動する。
入力軸１０と出力軸１２との間には、第１遊星歯車組２０、第２遊星歯車組３０の２つの遊星歯車組が配置してある。第１遊星歯車組２０および第２遊星歯車組３０は一般的にシングルピニオン型と呼ばれるもので、それぞれが同様の構成になっている。
【００１１】
すなわち、第１遊星歯車組２０は、第１サンギヤ２２と、第１リングギヤ２４と、第１サンギヤ２２および第１リングギヤ２４に噛み合った複数の第１ピニオン２６を回転自在に軸支する第１キャリア２８と、の３つの回転要素で構成されている。
また、第２遊星歯車組３０は、第２サンギヤ３２と、第２リングギヤ３４と、第２サンギヤ３２および第２リングギヤ３４に噛み合った複数の第２ピニオン３６を回転自在に軸支する第２キャリア３８と、の３つの回転要素で構成されている。
【００１２】
次に、上記各回転要素の本発明におけるメンバー構成および連結関係を説明する。
第１リングギヤ２４と第２キャリア３８とは、第１クラッチ４０によって連結可能であり、本発明の連結可能メンバーを構成する。
第１キャリア２８と第２リングギヤ３４は互いに常時連結されており、これらは本発明の一体メンバーを構成する。
第１サンギヤ２２と第２サンギヤ３２は、それぞれ独立した回転メンバーである。
【００１３】
図２は、各回転メンバーの回転速度の関係を直線で表すことができる共通速度線図であり、後述するＥ−Ｆ−１モードにおける状態を表している。
共通速度線図にあっては、図の縦軸方向が回転速度を表し、各回転メンバーに対応する縦線がそれぞれ横方向に、上記した各遊星歯車組のリングギヤの歯数に対するサンギヤの歯数の比をαとして、αに応じた間隔で割り振って描いてある。
ここで、α１は第１遊星歯車組２０の、α２は第２遊星歯車組３０の、歯数比をそれぞれ表す。
なお、同図中、速度線を太い線で描いてあり、これと各メンバーの縦線との交点（●印で表示）の縦軸方向の高さが、そのメンバーの回転速度を表す。
【００１４】
ここで、共通速度線図の縦線で表した各回転メンバーを横方向左端から順番に、第１メンバー、第２メンバー、第３メンバー、第４メンバーとする。図２の上方に書いた記号、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は、それぞれ第１、第２、第３、第４の各回転メンバーを表し、その上に書いた記号は回転要素としてサンギヤはＳ、リングギヤはＲ、キャリアはＣで、それらの後の数字１、２はそれぞれが属する第１遊星歯車組２０、第２遊星歯車組３０を表し、例えばＳ１、Ｒ１、Ｃ１は、それぞれ第１遊星歯車組２０の第１サンギヤ２２、第１リングギヤ２４、第１キャリア２８を表すようになっている。
【００１５】
本発明では前述の連結可能メンバーが常に第３メンバーであるように、連結可能メンバーを定義する。
また、第１サンギヤ２２が第１メンバーを構成し、連結された一体メンバーである第１キャリア２８と第２リングギヤ３４が第２メンバーを構成し、第２サンギヤ３２が第４メンバーを構成する。
【００１６】
第１から第４の各回転メンバーの連結関係は次のようになっている。
第１メンバーを構成する第１サンギヤ２２は第１Ｍ／Ｇ４２と常時連結しており、第２メンバーを構成する第１キャリア２８と第２リングギヤ３４は出力軸１２と常時連結している。第３メンバーを構成する連結可能メンバーのうち、第２遊星歯車組３０側の第２キャリア３８はワンウエイクラッチ４４によりケース（静止部）４６に固定可能であり、第１遊星歯車組２０側の第１リングギヤ２４は第２クラッチ４１により入力軸１０と連結可能である。
第４メンバーを構成する第２サンギヤ３２は第２Ｍ／Ｇ４８と常時連結している。
【００１７】
なお、ワンウエイクラッチ４４は第２キャリア３８をケース４６に一方の回転方向にのみ固定可能であり、第２キャリア３８がエンジン１の回転方向と逆の方向に回転するのを阻止するようになっているもので、本実施例では周知の機械式のものを用いるが、油圧多板式ブレーキで締結・開放制御するようにするものなどでもよい。
【００１８】
さらに入力軸１０にはドッグ歯１０ａが形成されており、ケース４６側の固定装置４６ａをドッグ歯１０ａに噛み合わせることにより入力軸１０をケース４６に固定することができるようになっている。
固定装置４６ａとドッグ歯１０ａの詳細の図示は省略するが、一般的な自動変速機におけるパーキングロック機構と同様のものでよい。
また、ドッグ歯１０ａは、入力軸１０に限ることなく、エンジン１に一般的に設けられるフライホイールの外周に形成してもよい。
【００１９】
第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８は、入力軸１０、出力軸１２と同軸心上で、かつ、それぞれ第１遊星歯車組２０の下流側、第２遊星歯車組３０の上流側にそれぞれ配置してある。
【００２０】
本発明の連結可能メンバーを構成する第１リングギヤ２４と第２キャリア３８とは、前述のように第１クラッチ４０で互いに連結可能であり、また第１リングギヤ２４は第２クラッチ４１によって入力軸１０と連結可能であるので、第１クラッチ４０、第２クラッチ４１を締結して固定装置４６ａをドッグ歯１０ａに噛み合わせた場合には、第１リングギヤ２４と第２キャリア３８とを同時にケース４６に固定することができる。
また、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８とは、モーターとしての駆動とジェネレータとしての発電の、両方の作用ができるようになっている。
【００２１】
次に、図１に示した自動車用駆動装置の作動を、図２および図４乃至図８に示した共通速度線図と、図３に示した作動表を参考にしながら説明する。
図３の作動表において、縦方向にこれから説明する走行モードと各駆動モードを割り当て、横方向にはクラッチなどの締結要素とＭ／Ｇをそれぞれ割り当ててある。すなわち、固定装置４６ａを「Ｌ」、ワンウエイクラッチ４４を「ＯＷＣ」、第１クラッチ４０を「Ｃ１」、第２クラッチ４１を「Ｃ２」、第１Ｍ／Ｇ４２を「Ｍ／Ｇ１」、第２Ｍ／Ｇ４８を「Ｍ／Ｇ２」とした。
【００２２】
表中の○印はクラッチなどの締結要素にあっては締結・係合または噛み合いを表し、第１Ｍ／Ｇ４２、第２Ｍ／Ｇ４８にあっては駆動を表し、△印は第１Ｍ／Ｇ４２、第２Ｍ／Ｇ４８において発電を表している。第１Ｍ／Ｇ４２、第２Ｍ／Ｇ４８における−印は停止可能であることを表す。
また、括弧内は、締結しているが動力伝達の上で必須ではないことを表す。
【００２３】
なお、図示は省略するが図１に示した自動車用駆動装置は、これを作動させるため、必要に応じて油圧ポンプ、バッテリー、各種センサ、コントローラー、アクチュエーターなどを備えており、以下の作動はコントローラーの指示に基づいて行われる。
また、以下の説明ではエンジン１の回転方向と同じ方向の回転を「正回転」、その逆を「逆回転」と定義する。
【００２４】
始めに、バッテリーに蓄えた電力のみを動力源として、いわゆる電気自動車（ＥＶ）として走る、ＥＶ走行について説明する。
まず、第２Ｍ／Ｇ４８のみが逆回転方向に回転駆動するＥ−Ｆ−１モードを説明する。
作動表に見るように、Ｅ−Ｆ−１モードは第１クラッチ４０および第２クラッチ４１は締結しない状態で駆動する。すなわち、第２キャリア３８はワンウエイクラッチ４４によって逆回転方向の回転を阻止されるので、第２Ｍ／Ｇ４８が逆回転方向に回転することで第２リングギヤ３４と一体の出力軸１２は正回転方向（前進方向）に減速駆動される。
【００２５】
図２の共通速度線図にはＥ−Ｆ−１モードの速度線が描いてある。これは、第２Ｍ／Ｇ４８が−１の回転速度で、第２キャリア３８の回転速度がゼロの状態であり、実線で示した第２遊星歯車組３０の速度線と第２メンバー（Ｍ２）の縦線との交点が第２メンバーの回転速度であり、第２リングギヤ３４と一体の出力軸１２が減速駆動されていることを表している。
【００２６】
このとき、破線で示した第１遊星歯車組２０の速度線は、第１Ｍ／Ｇ４２と連結した第１メンバー（Ｍ１）の回転速度がゼロで、これと上記の第２メンバーの交点とを結んだ線になる。したがって、第３メンバー（Ｍ３）のうち、第１リングギヤ２４が第２メンバーより高い回転速度になっている。
【００２７】
Ｅ−Ｆ−１モードの減速比（第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度／出力軸１２の回転速度）は、−１／α２である。
このＥ−Ｆ−１モードの特徴は、第２Ｍ／Ｇ４８のみでの駆動であることである。つまり、第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度をゼロにすることができるので、これが連れ回りすることによるロスがない。
また、Ｅ−Ｆ−１モードは第２Ｍ／Ｇ４８のみでの減速駆動であり、比較的低い速度での低負荷の走行に適している。
【００２８】
次に、Ｅ−Ｆ−１モードから第１Ｍ／Ｇ４２および第２Ｍ／Ｇ４８の両方で駆動を行うＥ−Ｆ−２モードへの切り替えは、図２の状態から正回転方向に第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度を上昇させて第１リングギヤ２４の回転速度がゼロになるように制御する。そこで第１クラッチ４０を締結するとＥ−Ｆ−２モードへ切り替わる。
その状態を表すのが図４の共通速度線図における実線であり、第１クラッチ４０の締結により第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０の速度線は一直線になる。
なお、図４の破線は後述する後進時の速度線である。
【００２９】
第１クラッチ４０によって連結された第１リングギヤ２４と第２キャリア３８は、Ｅ−Ｆ−１モードに引き続いてワンウエイクラッチ４４によって逆回転方向の回転を阻止される。そのため、第２Ｍ／Ｇ４８が逆回転方向に回転することでの駆動に加えて、第１Ｍ／Ｇ４２が正回転方向に回転することで第１キャリア２８と一体の出力軸１２を減速駆動する。
Ｅ−Ｆ−２モードにおける減速比は、第１Ｍ／Ｇ４２については（１＋α１）／α１であり、第２Ｍ／Ｇ４８についてはＥ−Ｆ−１モードと同様に−１／α２である。すなわち、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者によって減速駆動される。
したがって、Ｅ−Ｆ−２モードは比較的低い速度で、高負荷の走行に適している。
【００３０】
次に、Ｅ−Ｆ−２モードからより高速が可能な駆動を行うＥ−Ｆ−３モードへの切り替えは、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８のいずれか一方、または両方の回転速度を上げることで行う。これにより、ワンウエイクラッチ４４によって逆回転方向の回転を阻止されていた、第３メンバー（Ｍ３）である第１リングギヤ２４と第２キャリア３８は正回転方向に回転する。
したがって、Ｅ−Ｆ−３モードにあっては、Ｅ−Ｆ−２モードと同様、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者による駆動であるが、Ｅ−Ｆ−２モードまでのような減速駆動ではなくなる。
【００３１】
この場合、上記Ｅ−Ｆ−３モードにおいては、大きく分けて３種類の駆動を行うことができる。
つまり、第１の駆動では、第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度をゼロにして、第１Ｍ／Ｇ４２が正回転駆動する場合であり、図５に破線で示したような速度線になる。減速比は｛α１（１＋α２）＋α２｝／α１（１＋α２）である。この場合、第２サンギヤ３２に作用する反力トルクに耐えるように第２Ｍ／Ｇ４８に正回転方向のトルクを与えるために若干の通電を要する。
【００３２】
第２の駆動では、第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度をゼロにして、第２Ｍ／Ｇ４８が正回転駆動する場合であり、図５に実線で示したような速度線になる。減速比は｛α１（１＋α２）＋α２｝／α２である。この場合、第１サンギヤ２２に作用する反力トルクに耐えるように第１Ｍ／Ｇ４２に正回転方向のトルクを与えるために若干の通電を要する。
【００３３】
次に第３の駆動では、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者で、第３メンバー（Ｍ３）の回転速度がゼロを上回るように駆動する。したがって、前述のように第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８は減速駆動ではなくなるので、出力軸１２のトルクは第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の出力トルクの単純な合計になる。
特にこの場合、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者を同じ回転速度で駆動すると、第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０の全体が一体になって回転する。
【００３４】
以上のようにＥ−Ｆ−３モードは多様な駆動が可能であるが、上記の３種類の駆動は主なポイントを説明したものであり、実際は第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度を自由に制御して無段階に変化させることができる。
また、Ｅ−Ｆ−３モードは減速駆動でないので、比較的高速の走行に適する。
【００３５】
さらに、Ｅ−Ｆ−２モードとＥ−Ｆ−３モードとは、単に第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度を制御するだけで無段階に切り替わるので、両モードは低速・低負荷の走行以外の走行に幅広く適用することができる。
なお、Ｅ−Ｆ−１モード乃至Ｅ−Ｆ−３モードのＥＶ走行にあっては、固定装置４６ａの噛み合いは必要ない。そこで、後述のＨＶ走行への切り替えを考慮すると噛み合いは解除しておいたほうが制御しやすい。
【００３６】
次に、後進の場合は、図３の作動表のＥ−Ｒで表したように、固定装置４６ａを噛み合わせて入力軸１０を固定するとともに、第１クラッチ４０と第２クラッチ４１とを締結する点が前進走行と異なる。この場合もＥ−Ｆ−２モードの場合と同様に第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者で駆動できるが、これらの回転方向はＥ−Ｆ−２モードの場合の逆になり、速度線は図４において破線で描いたようになる。
また、後述のＥＢモード（エンジン１を駆動していない場合の制動モード）では後進時の説明を省くので、ここで制動時の作用を説明する。前述のように第１クラッチ４０と第２クラッチ４１とを締結して、第１リングギヤ２４と第２キャリア３８がケース４６に固定されている。そのため、制動時も駆動時と同様に第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両方で発電することで制動が可能であるが、作動表のＥ−Ｒ欄には発電の表記はしていない。
【００３７】
続いて、前進走行中においてエンジン１が停止した状態で、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８のいずれも駆動せずに、惰行するか、あるいは発電して自動車を制動する作用について説明する。
これらの走行は作動表のＥＢ欄に記載してある。
【００３８】
Ｅ−Ｂ−１モードは、Ｅ−Ｆ−３モードと同様の締結であり、第１クラッチ４０を締結して、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者に発電させることができる。出力軸１２の制動トルクは、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８のそれぞれの発電トルクの合計である。
Ｅ−Ｂ−１モードは、固定装置４６ａが噛み合っていなくても制動ができるので、エンジン１と第１Ｍ／Ｇ４２、第２Ｍ／Ｇ４８の一方との駆動で走行する後述のＨＶ走行からの急な移行に適している。その場合、エンジン１が完全に停止してから固定装置４６ａを噛み合わせて、後述のＥ−Ｂ−２モードまたはＥ−Ｂ−３モードに切り替えることができる。
【００３９】
また、自動車の走行速度が一定値以下の場合や、ドライバーのブレーキペダルの踏み込みを検知した場合に、自動的に固定装置４６ａを噛み合わせ、次のＥ−Ｂ−２モードまたはＥ−Ｂ−３モードに切り替えに備えるようにすることも可能である。
【００４０】
Ｅ−Ｂ−１モードにおいて固定装置４６ａを噛み合わせ、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度を、速度線が図４の実線と同様に第３メンバーの回転速度がゼロになるように制御した上で、第２クラッチ４１を締結する。
そして、第１クラッチ４０の締結を解除するとＥ−Ｂ−２モードに切り替わり、解除せずに第１クラッチ４０と第２クラッチ４１の両者を締結したままだとＥ−Ｂ−３モードに切り替わる。
【００４１】
Ｅ−Ｂ−２モードでは、速度線が図６に示したようになって、第１Ｍ／Ｇ４２のみが発電して第２Ｍ／Ｇ４８は停止可能である。このとき、第１Ｍ／Ｇ４２は駆動時とは逆に出力軸１２から増速駆動されて発電する。
Ｅ−Ｂ−３モードでは速度線が図４に示したＥ−Ｆ−２モードと同様になって、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者が、出力軸１２から増速駆動されて発電する。
したがって、Ｅ−Ｂ−１モードは高速走行における制動に適しており、Ｅ−Ｂ−２モードは惰性で走行するような弱い制動力でありたい場合に適しており、Ｅ−Ｂ−３モードは比較的低速で強い制動力を得たい場合に適している。
【００４２】
これら、第１Ｍ／Ｇ４２、第２Ｍ／Ｇ４８の発電によって得られた電力はバッテリーに蓄えて、次の加速時に使うことで、いわゆるエネルギー回生を行って電力消費効率を高める。
【００４３】
次に、エンジン１を始動して第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者を併用して走行するハイブリッド自動車（ＨＶ）として走る、ＨＶ走行について説明する。
ＨＶ走行は、バッテリーの充電量が少なくなった場合の一般走行や、ＥＶ走行では得られない大きな駆動力を要する加速または登坂、および高速走行において用いる。
【００４４】
始めに車両が停止しているか低速で動いている状態でのエンジン１の始動について説明する。
まず、ＨＶ走行では固定装置４６ａの噛み合いを解除しておく。
続いて第２クラッチ４１を締結するとともに、第１Ｍ／Ｇ４２に電力を供給して逆回転方向の駆動力を出させると、入力軸１０を介して第１リングギヤ２４と連結されたエンジン１が正回転方向に減速駆動されるので、燃料供給や点火動作などの一般的な方法でエンジン１が始動する。
【００４５】
この際、出力軸１２と連結した第１キャリア２８に反力として逆回転方向のトルクが作用するので、第２Ｍ／Ｇ４８にも電力を供給して逆回転方向の駆動力を出させると、出力軸１２と連結した第２リングギヤ３４に正回転方向のトルクが作用して第１キャリア２８に作用するトルクと相殺するので、車両が後進方向に駆動されることを防ぐことができる。
このとき、ワンウエイクラッチ４４が自動的に第２キャリア３８の逆回転方向の回転を阻止する。
【００４６】
むろん、第２Ｍ／Ｇ４８による出力トルクが第１キャリア２８に作用するトルクより大きくなるように制御すれば、車両を前進駆動しながらエンジン１を始動することができる。
エンジン１が始動した後は自動的にＨ−１モード（ＨＶ走行での低速モード）へ移行する。すなわち、Ｈ−１モードの駆動は、ワンウエイクラッチ４４が第２キャリア３８の逆回転方向への回転を阻止したままで行われる。
エンジン１が出力トルクＴｅで第１リングギヤ２４を正回転方向に駆動すると、第１サンギヤ２２は逆回転方向に回転して第１Ｍ／Ｇ４２に発電させて、その反力で第１キャリア２８が正回転方向のトルクを受けて出力軸１２を駆動する。
【００４７】
一方、第１Ｍ／Ｇ４２が発電した電力は第２Ｍ／Ｇ４８に供給され、これに逆回転方向のトルクを第２サンギヤ３２に出力させる。このとき、第２キャリア３８が回転を阻止されているので、第２リングギヤ３４には正回転方向のトルクが作用して出力軸１２を駆動する。
このＨ−１モードにおける出力軸１２のトルクは、上記したように第２Ｍ／Ｇ４２が第２サンギヤ３２を駆動するトルクをＴ２とすると、Ｔｅ（１＋α１）＋Ｔ２／α２である。
【００４８】
むろん、第１Ｍ／Ｇ４２の発電で得られた電力は、第２Ｍ／Ｇ４８に供給されるだけでなく、一部をバッテリーの充電に振り向けることもできるし、逆に第１Ｍ／Ｇ４２の発電電力にバッテリーの電力（しばらく充電した後など、余力があるときは）を加えて第２Ｍ／Ｇ４８を駆動することもできる。
【００４９】
このようにして自動車の速度が上がっていくと、徐々に第１サンギヤ２２の回転速度が下がってきて、やがてゼロになる。図７に示した共通速度線図がこの状態を表す。この図の実線が第１遊星歯車列組２０の速度線であり、破線が第２遊星歯車組３０の速度線である。
【００５０】
したがって、第１Ｍ／Ｇ４２の発電電力はなくなるので、第２Ｍ／Ｇ４８への電力供給をやめればエンジン１は機械的に第１キャリア２８を駆動することになり、その時の出力軸１２のトルクはＴｅ（１＋α１）の減速・増大になる。
この場合も、バッテリーから若干の電力を第１Ｍ／Ｇ４２に供給して、第１サンギヤ２２に作用する反力トルク−Ｔｅ・α１に耐えて第１Ｍ／Ｇ４２の停止を維持する必要がある。
【００５１】
このように第２Ｍ／Ｇ４８が第２サンギヤ３２を駆動しない状態において、より高速走行に適したＨ−２モードに切り替える。
Ｈ−２モードへの切り替えは、第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度を正回転方向へ上げて第２キャリア３８が第１リングギヤ２４と同じ回転速度になるように制御する。このとき、ワンウエイクラッチ４４による第２キャリア３８の固定は自動的に解除される。
そして、第１クラッチ４０を締結すると、第２キャリア３８、第１リングギヤ２４、入力軸１０が一体になり、エンジン１から駆動されるようになる。この状態がＨ−２モードである。図８に示した共通速度線図において実線がＨ−２モードに切り替わった状態を表す。
【００５２】
Ｈ−２モードにおいてはエンジン１が第２キャリア３８を駆動し、そのトルクは第２リングギヤ３４を介して出力軸１２を駆動するトルクと、第２サンギヤ３２を介して第２Ｍ／Ｇ４８を駆動して発電させるトルクとに分割される。
第２Ｍ／Ｇ４８の発電により得られた電力を第１Ｍ／Ｇ４２に供給して第１サンギヤ２２に正回転方向のトルクを与えると、第１キャリア２８を正回転方向に減速駆動する。一方、その反力として第１リングギヤ２４に逆回転方向のトルクが作用し、このトルクの分だけ入力軸１０が第２キャリア３８を駆動するトルクが減ることになる。
その減少トルクは第１Ｍ／Ｇ４２の駆動トルクをＴ１とすると、Ｔ１／α１である。
【００５３】
このときの出力軸１２のトルクは、第１Ｍ／Ｇ４２が第１サンギヤ２２を駆動するトルクをＴ１とすると、（Ｔｅ−Ｔ１／α１）／（１＋α２）＋Ｔ１（１＋α１）／α１である。
前述のように、第１Ｍ／Ｇ４２が第１サンギヤ２２から出力軸１２を駆動する反力で入力軸１０が第２キャリア３８を駆動するトルクが減るということは、第２Ｍ／Ｇ４８の発電量が減ることになり、それだけ電気的な動力伝達比率が低くなって機械的な伝達割合が高くなることを意味する。
【００５４】
このＨ−２モードにおいても、第２Ｍ／Ｇ４８の発電によって得られる電力の全てを第１Ｍ／Ｇ４２に供給せず一部をバッテリーの充電あててもいいし、逆に第２Ｍ／Ｇ４８の発電によって得られる電力にバッテリーに蓄えた電力を加えて第１Ｍ／Ｇ４２を駆動することもできる。
【００５５】
Ｈ−２モードの走行で自動車の速度が上昇すると、徐々に第２サンギヤ３２の回転速度が下がって、やがてゼロになる。この状態の速度線が図８の破線である。
図８に見るように、第２サンギヤ３２の回転速度がゼロになった場合には出力軸１２の回転速度は入力軸１０より高く、いわゆるオーバードライブになっている。この場合の変速比（入力軸１０の回転速度／出力軸１２の回転速度）は、１／（１＋α２）である。
このときも、バッテリーから第２Ｍ／Ｇ４８に若干の電力を供給して第２サンギヤ３２に作用する反力トルクＴｅ・α２に耐えて、第２Ｍ／Ｇ４８の停止を維持する必要がある。
むろん、この場合もバッテリーから第１Ｍ／Ｇ４２に電力を供給してエンジン１の駆動に加勢することもできる。
【００５６】
以上は、ＨＶ走行としてエンジン１と第１Ｍ／Ｇ４２および第２Ｍ／Ｇ４８の併用で出力軸１２を駆動する場合の説明を行ったが、減速する場合や降坂する場合には、前述のＥＢモードでの走行で説明したようにエンジン１を止めて、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８に発電させて制動することができる。
また、エンジン１を停止してのＥＢモードでの走行中に、再びエンジン１を始動させる場合は、固定装置４６ａの噛み合いを解除して、自動車の走行速度に応じて以下のように行う。
すなわち、自動車の速度が一定速度より高速の場合は、Ｈ−２モードと同じ締結のまま第１Ｍ／Ｇ４２に発電させることで、その反力により第１リングギヤ２４が正回転方向のトルクを得るので入力軸１０を介してエンジン１を回転させて始動する。
【００５７】
また、自動車の走行速度が低い場合は、前述の車両停止状態と同様に、第１Ｍ／Ｇ４２に電力を供給して始動する。
いずれの場合も、エンジン１を回転させる反力トルクで出力軸１２のトルクが変動して違和感が生じないように、第２Ｍ／Ｇ４８に電力を供給して必要なトルクを出させるように制御する。
【００５８】
以上説明したように、本実施例１の自動車用駆動装置は、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８との両方をフルに活用できることと、多様な駆動モードを有することが特徴である。
このため、バッテリーの電力のみを動力源とするＥＶ走行においては、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者で駆動することができるのはむろんのこと、自動車の走行条件に応じて最適な駆動モードを選択することで、電力消費効率の高い走行を行うことができる。
一方、制動時などのエネルギー回生においても、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８をフルに発電に用いることができるので、これを生かした効率の高い走行が期待できる。
【００５９】
さらに、エンジン１の動力を用いるＨＶ走行においても、低速用のＨ−１モードと高速用のＨ−２モードを使い分けて燃料消費効率の高い走行を行うことができる。
同時に、ＨＶ走行の全般に電気的な駆動比率が低いので第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の容量が小さくて済む。
【００６０】
このように、従来に比べて第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の容量が小さくて済むので、一般的にコントローラーに含まれるインバーターも含めて製造コスト・重量・大きさを小さくできるメリットがある。したがって、たとえば短距離は主に電気自動車として走行して、バッテリーの電力が少なくなった場合にエンジン１の動力で走行する、いわゆるプラグインハイブリッド自動車と呼ばれる車両等の駆動装置として用いるのに適する。
【００６１】
このようなメリットを出すことができるのは、第３メンバーを構成する二つの連結可能な回転要素である、一方の第２キャリア３８を静止部に固定可能とし、他方の第１リングギヤ２４を入力軸と連結可能としたからである。
しかも、エンジン１が停止した状態で固定装置４６ａによって機械的に入力軸１０を固定し、一方、第２キャリア３８はワンウエイクラッチ４４の作用で逆回転方向の回転が自動的に阻止（固定）されることと第１クラッチ４０、第２クラッチ４１の締結の組み合わせで、第２キャリア３８を正回転方向にも固定できる。このため、これを固定するために従来例のように多板ブレーキといった手段を用いずに済むので、多板ブレーキを用いて第２キャリア３８を固定する場合に比べて、高速走行において多板ブレーキで生ずる引きずり抵抗を減らす効果があるので、この面でも燃費のさらなる改善が期待できる。
【００６２】
さらに、第１クラッチ４０および第２クラッチ４１を用いることで、回転メンバー間の連結関係の種類を増やし、異なる走行モードを種々得ることが可能となる。
また、図１のように第１クラッチ４０および第２クラッチ４１をエンジン１と第２Ｍ／Ｇ４８の間に配置したので、乾式クラッチにすることが容易であり、その場合はスプリングの張力で締結するクラッチの構成にし、図示しないアクチュエーターで解放可能にすることで、一般的に自動変速機等が有する油圧ポンプを用いなくても成り立つ。したがって、この面でも油圧ポンプの駆動に伴うエネルギーロスを低く抑えることが可能になる。
【実施例２】
【００６３】
次に、本発明の実施例２の自動車用駆動装置につき説明する。
図９は、本発明の実施例２に係る自動車用駆動装置の主要部のスケルトン図である。
ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については同じ符号を付し、それらの説明を省略する。
【００６４】
実施例２における実施例１との違いは、入力軸１０と第２Ｍ／Ｇ４８とを連結可能な第３クラッチ５６を設けていることである。
【００６５】
続いて実施例２の作動を説明する。
図１０に実施例２の作動表を示す。表の描き方は図３と同様であり、第３クラッチ５６をＣ３としている。また、図中の※印は、後述するように運転状況に応じて作用が変化することを表している。
ＥＶ走行とＥＢ走行については実施例１と同様であるので、それらの説明を省略し、以下、実施例１との主な相違点を説明する。
【００６６】
まず、エンジン１の始動は、実施例１と同様の方法も可能であるが、第３クラッチ５６を締結して第２Ｍ／Ｇ４８によってエンジン１を回転させて始動することができる。この場合、出力軸１２のトルクに変動を与えないで始動することができる。
【００６７】
次に、ＨＶ走行のＨ−１モードは基本的に実施例１と同様であるが、Ｈ−２モードへの切り替えが若干異なる。すなわち、実施例１でＨ−１モードにおいて図７に示したように、車速が上がって第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度がゼロになったときに、エンジン１での駆動を続けながら第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度を上げるまでは同じである。
そして、第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度が入力軸１０と同じになったところで、第３クラッチ５６を締結して入力軸１０と第２Ｍ／Ｇ４８とを連結することでＨ−２モードに切り替わる。その状態における速度線を、図１１に示した共通速度線図に、第１遊星歯車組２０は実線で、第２遊星歯車組３０は破線で、それぞれ示す。
【００６８】
Ｈ−２モードでは、第３クラッチ５６が締結されるのでエンジン１は入力軸１０を介して第２Ｍ／Ｇ４８を直接駆動して発電し、その電力を第１Ｍ／Ｇ４２に供給して第１サンギヤ２２に正回転方向のトルクを与え、第１キャリア２８を正回転方向に駆動する。一方、その反力として第１リングギヤ２４に逆回転方向のトルクが作用し、このトルクの分だけ入力軸１０が第２Ｍ／Ｇ４８を駆動するトルクが減ることになる。
その減少トルクは第１Ｍ／Ｇ４２の駆動トルクをＴ１とすると、Ｔ１／α１である。
【００６９】
図１１の状態から第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度が上昇するとともに出力軸１２の回転速度も上がり、やがて両者が入力軸１０の回転速度と同じになると、第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０の全体が実質的に一体になって、両者の速度線は一直線になる。速度線は回転速度１の位置で水平になるだけであるので、図示は省略する。
この状態で第１クラッチ４０と第３クラッチ５６を締結すると第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０の全体が機械的に一体になり、Ｈ−３モードに切り替わる。
Ｈ−３モードは入力軸１０と出力軸１２とが直結するので、バッテリーに余裕がある場合に第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の両者で駆動して、エンジン１のトルクと合わせて大きな駆動力を得ることができる。
むろん、片方のＭ／Ｇでの駆動も可能であるし、両者に発電させてバッテリーの充電にあてることもできる。
【００７０】
Ｈ−３モードにおける第１クラッチ４０、第２クラッチ４１、第３クラッチ５６の３個のクラッチが締結された状態から、第３クラッチ５６の締結を解除するとＨ−４モードに移行し、第２クラッチ４１の締結を解除するとＨ−５モードに移行する。
Ｈ−４モードは、作動表から分かるように実施例１におけるＨ−２モードと同様であるので、説明を省略する。
【００７１】
Ｈ−５モードは、第３クラッチ５６が締結されているのでエンジン１は入力軸１０を介して第２Ｍ／Ｇ４８を直接駆動して発電し、その電力を第１Ｍ／Ｇ４２に供給して第１サンギヤ２２に正回転方向のトルクを与える。一方、その反力として第１リングギヤ２４に逆回転方向のトルクが作用し、このトルクの分だけ入力軸１０が第２Ｍ／Ｇ４８を駆動するトルクが減る。
その減少トルクは第１Ｍ／Ｇ４２の駆動トルクをＴ１とすると、Ｔ１・α２／α１（１＋α２）である。
【００７２】
Ｈ−５モードにおいて通常は第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度が１より高くなるので、出力軸１２の回転速度が入力軸１０のそれより高い、いわゆるオーバードライブになる。
ここで、Ｈ−４モードと速度線の比較をすると図１２のようになる。
すなわち、Ｈ−４モードは第２Ｍ／Ｇ４８の回転速度がゼロになった場合に、実施例１のＨ−２モードと同様に破線で示すようになる。一方、出力軸１２の回転速度をそれに合わせてＨ−５モードの速度線を描くと実線のようになる。この図で分かるように、第１Ｍ／Ｇ４２（Ｍ１）の回転速度は、Ｈ−５モードの方が低い。すなわち、第１Ｍ／Ｇ４２の高速回転に伴うロスがその分低くなることを意味する。
Ｈ−４モードとＨ−５モードはオーバードライブの駆動に適するが、出力軸１２の回転速度が入力軸１０のそれより低い駆動も可能である。
【００７３】
また、Ｈ−２モード、Ｈ−４モード、Ｈ−５において、入力軸１０が第２Ｍ／Ｇ４８を駆動するトルクが、第１Ｍ／Ｇ４２の駆動トルクの反力で減るということは、実施例１で説明したように、それだけ電気的な動力伝達比率が低くなって機械的な伝達割合が高くなることを意味する。
Ｈ−２モード乃至Ｈ−５モードは、上記説明の順序にこだわることなく、自動車の走行条件に応じて適切に選択して走行することで効率的な走行を行うことができる。
【００７４】
次に実施例１と違ってエンジン１の駆動で後進が可能なＨ−Ｒモードがあり、これの締結関係はＨ−５モードと同じである。すなわち、エンジン１が第２Ｍ／Ｇ４８を駆動して発電させ、その電力を第１Ｍ／Ｇ４２に供給して第１サンギヤ２２に逆回転方向のトルクを与え、第１サンギヤ２２を逆回転方向に駆動する。つまり、Ｈ−５モードとの違いは第１Ｍ／Ｇ４２の回転方向と回転速度である。第１遊星歯車組２０、第２遊星歯車組３０の速度線は図１３の実線に示すようになる。図１３は第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度を−１として描いてあるが、ある程度自由に変えることができる。
Ｈ−Ｒモードは、ＥＶ走行におけるＥ−Ｒモードに比べて大きな駆動力は期待できないが、バッテリーの充電量が少ない状態での持続的な後進走行ができる。
【００７５】
このように、実施例２は実施例１に比べてＨＶ走行における駆動モードの種類が多くなり、特にＨ−５モードは高速走行に適していると言える。
また、バッテリーの充電量が少ない状態でのＨＶ走行の後進ができるので、プラグインハイブリッド自動車のみならず、一般的なハイブリッド自動車への適用も可能である。
【実施例３】
【００７６】
次に、本発明の実施例３の自動車用駆動装置につき説明する。
図１４は、本発明の実施例３に係る自動車用駆動装置の主要部のスケルトン図である。
ここでは、実施例１、実施例２と異なる部分を中心に説明し、それらと実質的に同じ部分については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７７】
実施例３における実施例１との違いは、実施例２と同様に第３クラッチ５６がある点と、第２Ｍ／Ｇ４８とワンウエイクラッチ４４の配置が異なる点と、出力部分が出力歯車１２ａになっている点と、固定装置４６ａが固定する相手が第１リングギヤ２４と連結されたドッグ歯２４ａになっている点である。
出力歯車１２ａは図示しない相手歯車を介して車輪を駆動する。これにより、実施例３に係る自動車用駆動装置は、いわゆる横置きエンジン車に適用することができるようになる。
また、固定装置４６ａによりドッグ歯２４ａを固定することと第１クラッチ４０の締結を組み合わせれば、第２キャリア３８も固定できる。
第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０の各回転メンバーの連結関係は基本的に実施例２と同じである。
【００７８】
したがって、次に述べるＨＶ走行の後進以外の作動は実施例２と同様であるので説明を省略する。
ＨＶ走行のＨ−Ｒモードは、実施例１および実施例２で説明したのと同様の駆動も可能であるが、次のようにすることができる。すなわち、固定装置４６ａでドッグ歯２４ａを固定し、第３クラッチ５６を締結する。そして、エンジン１が第２Ｍ／Ｇ４８を駆動して発電し、その電力を第１Ｍ／Ｇ４２に供給して逆転方向に駆動する。第１リングギヤ２４が固定されているので、第１キャリア２８は逆転方向に減速駆動される。
出力歯車１２ａのトルクは、−Ｔ１（１＋α１）／α１である。これにより、実施例２におけるＨＶ走行の後進より大きな駆動トルクを得ることができる。
【００７９】
実施例３は実施例２と同様に、実施例１に比べてＨＶ走行における駆動モードの種類が多くなり、特にＨ−５モードは高速走行に適していると言える。
また、バッテリーの充電量が少ない状態でのＨＶ走行の後進ができるので、プラグインハイブリッド自動車のみならず、一般的なハイブリッド自動車への適用も可能である。
【実施例４】
【００８０】
次に、本発明の実施例４の自動車用駆動装置につき説明する。
図１５は、本発明の実施例４に係る自動車用駆動装置の主要部のスケルトン図である。
ここでは、実施例１乃至実施例３と異なる部分を中心に説明し、それらと実質的に同じ部分については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８１】
実施例４における実施例１などとの違いは、出力軸１２が入力軸１０と平行に設けられており、第２遊星歯車組３０と第２Ｍ／Ｇ４８が入力軸１０の同軸心上に、第１遊星歯車組２０と第１Ｍ／Ｇ４２が出力軸１２の同軸心上に、それぞれ配置されている点である。また、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８を共通のＭ／Ｇケース５０に収めてある。
【００８２】
そして、第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０が離れて配置されているため、第１連結歯車対５２と第２連結歯車対５４が両者の間に介在して動力伝達を行うようにしている。
すなわち、入力軸１０と第１リングギヤ２４とは第１連結歯車対５２を介して、第１キャリア２８と第２リングギヤ３４とは第２連結歯車対５４を介して、それぞれ連結されているか、または連結可能である。
【００８３】
また、実施例２、実施例３と同様に第３クラッチ５６があることと、実施例３と同様に固定装置４６ａが固定する相手が、第１リングギヤ２４と連結された第１連結歯車対５２に形成したドッグ歯２４ａになっていることである。
第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０の各回転メンバーの連結関係は基本的に実施例２、実施例３と同じである。
【００８４】
さらに、出力軸１２は出力歯車１２ａが一体であるとともに、エンジン１側の端に油圧ポンプ２が設けられ、出力軸１２がこれを駆動するようになっている。油圧ポンプ２はエンジン１の図示しない潤滑回路と吸入管２ａと吐出管２ｂとで結ばれており、後述するようにエンジン１が回転していないＥＶ走行において、予備的にエンジン１を潤滑する機能を有している。
【００８５】
実施例４の作動であるが、油圧ポンプ２を除いて作動上の実施例３との違いはないので、駆動関係の説明を省略する。
なお、出力軸１２の駆動トルク等は、第１連結歯車対５２と第２連結歯車対５４が存在する分、実施例１乃至実施例３での説明と異なるが、基本的な相違はない。
【００８６】
ここで、油圧ポンプ２の役割について説明する。
実施例１の作動の部分で説明したように、ＥＶ走行においてはエンジン１が回転しておらず、ＨＶ走行になって初めて始動されて回転する。自動車の運転条件にもよるが、ＥＶ走行を長時間行った後にＨＶ走行に切り替わり、急に高負荷の運転を余儀なくされる場合が考えられ、エンジン１にとって潤滑面で厳しい状態になる可能性がある。
そこで、ＥＶ走行をしている間に出力軸１２で駆動する油圧ポンプ２でエンジン１の潤滑回路にエンジンオイルを循環させて、予備的に潤滑を行っておくことができるようになっている。
【００８７】
図示は省略したが、吐出管２ｂ側に電磁バルブなどを設けて、時々油圧を発生させることも可能である。むろん、エンジン１自体にも図示しない潤滑ポンプを有しているので、油圧ポンプ２はあくまでも補助的な潤滑を行うものである。
また、油圧ポンプ２の駆動は出力軸１２に限ることなく、他の回転メンバーで駆動してもよいし、専用の小型モーターで駆動してもよい。大事なことはＥＶ走行をしている間にエンジン１を予備的に潤滑できるようにすることである。
【００８８】
また、実施例４は汎用型のＭ／Ｇを用いることができるのも特徴である。
すなわち、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８は中空軸等を用いない、最も一般的な形状のＭ／Ｇであるので製造コストを安くすることができる。
さらに、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８とは１個のＭ／Ｇケース５０に収められているので、これらを冷却する水の循環路の形成を考慮すると、１個で済むので製造コストを安くすることができる。
【００８９】
実施例４は、実施例１などに比べて駆動装置の軸方向長さを短くすることができ、いわゆるエンジン横置きのフロント・エンジン・フロント・ドライブ車やリア・エンジン・リア・ドライブ車等への搭載性に優れる。
実施例４も、多様な駆動モードを駆使して、より効率の高い走行ができるのが特徴である。
また、エンジン１によるＨＶ走行において後進も可能であるので、いわゆるプラグインハイブリッド車のみでなく、一般的なハイブリッド車への適用も可能である。
【００９０】
以上説明したように、本発明の各実施例に係る自動車用駆動装置は、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ４８の合計容量が自動車の走行に必要とするパワーを満足すればよい。したがって、従来例のような大きな容量のＭ／Ｇを用いなくても十分な駆動力を得ることができる。
また、エンジン１で駆動するＨＶ走行においても、多様な駆動モードを駆使して、燃料消費の少ない走行が可能である。
【００９１】
なお、各実施例の説明において摩擦要素として説明した第１クラッチ４０、第２クラッチ４１、第３クラッチ５６は、ドッグクラッチや円錐クラッチに置き換えても上記各作用は成立する。
また、上記した各実施例は、いずれもシングルピニオン型と呼ばれる遊星歯車組を用いたが、これをダブルピニオン型に置き換えることも可能である。図示は省略したが、ダブルピニオン型の場合は、共通速度線図において第１メンバー乃至第４メンバーを配置する際に、シングルピニオン型に対してキャリアとリングギヤを入れ替えればよい。
さらに、実施例１および実施例２も、実施例４で示したように入力軸１０と出力軸１２が平行に配置されたレイアウトに対応可能であることは言うまでもない。
【００９２】
本発明の自動車用駆動装置は、当業者の一般的な知識に基づいて、自動車の走行条件に応じて最適な駆動モードを選択し、Ｍ／Ｇの最も効率の高いゾーンでの駆動を行うことや、ＧＰＳ（全地球測位システム）、カーナビゲーションシステムなどの情報を基に、長い坂道の走行時や高速道路の入り口において、さらには気温が低くて自動車の暖房熱源が足りない場合などに、自動的にＨＶ走行に切り替えるなどの制御面での工夫と合わせた態様で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明の自動車用駆動装置は、特に走行コストを重視し、環境負荷の低減を要求される小型乗用車などに適用することができるが、それらに限らず内燃機関および電気モーター・ジェネレーターを利用したさまざまな車両に適用することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１ エンジン
２ 油圧ポンプ
１０ 入力軸
１２ 出力軸
２０ 第１遊星歯車組
２２ 第１サンギヤ
２４ 第１リングギヤ
２６ 第１ピニオン
２８ 第１キャリア
３０ 第２遊星歯車組
３２ 第２サンギヤ
３４ 第２リングギヤ
３６ 第２ピニオン
３８ 第２キャリア
４０ 第１クラッチ
４１ 第２クラッチ
４２ 第１Ｍ／Ｇ
４４ ワンウエイクラッチ
４６ ケース
４８ 第２Ｍ／Ｇ
５０ Ｍ／Ｇケース
５２ 第１連結歯車対
５４ 第２連結歯車対
５６ 第３クラッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの動力を受け入れ可能な入力軸と、
出力軸と、
第１サンギヤ、第１リングギヤ、第１キャリアの、３つの回転要素で構成する第１遊星歯車組と、
第２サンギヤ、第２リングギヤ、第２キャリアの、３つの回転要素で構成する第２遊星歯車組と、
第１モーター・ジェネレーターと、
第２モーター・ジェネレーターと、
を備え、
前記第１遊星歯車組の前記回転要素のうちの１つと、前記第２遊星歯車組の前記回転要素のうちの１つとを第１クラッチにより連結可能にした連結可能メンバーと、
前記第１遊星歯車組の前記連結可能メンバー以外の１つの前記回転要素と、前記第２遊星歯車組の前記連結可能メンバー以外の１つの前記回転要素とを互いに常時連結した一体メンバーと、
前記第１遊星歯車組と前記第２遊星歯車組の前記連結メンバーおよび前記一体メンバー以外の前記回転要素からなる２つの独立メンバーと、
から４つのメンバーを構成し、
これら４つのメンバーの回転速度を直線で表すことのできる共通速度線図上において横軸の一端から他端に向かって順番に、第１メンバー、第２メンバー、第３メンバー、第４メンバーを配置し、
前記第１メンバーを前記独立メンバーの一方を構成する前記第１サンギヤとし、前記第２メンバーを前記一体メンバーとし、前記第３メンバーを前記連結可能メンバーとし、前記第４メンバーを前記独立メンバーの他方を構成する前記第２サンギヤとして、
前記第１メンバーは前記第１モーター・ジェネレーターと連結し、前記第２メンバーは前記出力軸と連結し、前記第３メンバーはこれを構成する前記連結可能メンバーのうちの前記第１遊星歯車組の前記回転要素を前記入力軸と第２クラッチにより連結可能とするとともに、前記連結可能メンバーのうちの前記第２遊星歯車組の前記回転要素を静止部に固定可能とし、前記第４メンバーは前記第２モーター・ジェネレーターと連結したことを特徴とする自動車用駆動装置。
【請求項２】
前記第３メンバーを構成する前記第２遊星歯車組の前記回転要素を、ワンウエイクラッチを介して静止部に固定可能とするとともに、前記入力軸または前記第３メンバーを構成する前記第１遊星歯車組の前記回転要素を、静止部に固定可能としたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用駆動装置。
【請求項３】
前記入力軸または前記第３メンバーを構成する前記第１遊星歯車組の前記回転要素はドッグ歯を有し、該ドッグ歯を機械的手段によって静止部に固定可能としたことを特徴とする請求項２に記載の自動車用駆動装置。
【請求項４】
前記機械的手段は、自動車の走行速度が一定値以下の場合と、ブレーキペダルの踏み込みを検知した場合に、自動的に固定できるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の自動車用駆動装置。
【請求項５】
前記入力軸と前記第２モーター・ジェネレーターとを第３クラッチにより連結可能としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項６】
前記連結メンバーは、前記第１リングギヤと前記第２キャリアであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項７】
前記出力軸を前記入力軸と平行に配置して、前記第１遊星歯車組と前記第２遊星歯車組の一方を前記入力軸と同心上に、前記第１遊星歯車組と前記第２遊星歯車組の他方を前記出力軸と同心上に配置したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１】
エンジンからの動力を受け入れ可能な入力軸と、
出力軸と、
第１サンギヤ、第１リングギヤ、第１キャリアの、３つの回転要素で構成する第１遊星歯車組と、
第２サンギヤ、第２リングギヤ、第２キャリアの、３つの回転要素で構成する第２遊星歯車組と、
第１モーター・ジェネレーターと、
第２モーター・ジェネレーターと、
を備え、
前記第１遊星歯車組の前記回転要素のうちの１つと、前記第２遊星歯車組の前記回転要素のうちの１つとを第１クラッチにより連結可能にした連結可能メンバーと、
前記第１遊星歯車組の前記連結可能メンバー以外の１つの前記回転要素と、前記第２遊星歯車組の前記連結可能メンバー以外の１つの前記回転要素とを互いに常時連結した一体メンバーと、
前記第１遊星歯車組と前記第２遊星歯車組の前記連結メンバーおよび前記一体メンバー以外の前記回転要素からなる２つの独立メンバーと、
から４つのメンバーを構成し、
これら４つのメンバーの回転速度を直線で表すことのできる共通速度線図上において横軸の一端から他端に向かって順番に、第１メンバー、第２メンバー、第３メンバー、第４メンバーを配置し、
前記第１メンバーを前記独立メンバーの一方を構成する前記第１サンギヤとし、前記第２メンバーを前記一体メンバーとし、前記第３メンバーを前記連結可能メンバーとし、前記第４メンバーを前記独立メンバーの他方を構成する前記第２サンギヤとして、
前記第１メンバーは前記第１モーター・ジェネレーターと連結し、前記第２メンバーは前記出力軸と連結し、前記第３メンバーはこれを構成する前記連結可能メンバーのうちの前記第１遊星歯車組の前記回転要素を前記入力軸と第２クラッチにより連結可能とするとともに、前記連結可能メンバーのうちの前記第２遊星歯車組の前記回転要素を静止部に固定可能とし、前記第４メンバーは前記第２モーター・ジェネレーターと連結したことを特徴とする自動車用駆動装置。
【請求項２】
前記第３メンバーを構成する前記第２遊星歯車組の前記回転要素を、ワンウエイクラッチを介して静止部に固定可能とするとともに、前記入力軸または前記第３メンバーを構成する前記第１遊星歯車組の前記回転要素を、静止部に固定可能としたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用駆動装置。
【請求項３】
前記入力軸または前記第３メンバーを構成する前記第１遊星歯車組の前記回転要素はドッグ歯を有し、該ドッグ歯を機械的手段によって静止部に固定可能としたことを特徴とする請求項２に記載の自動車用駆動装置。
【請求項４】
前記機械的手段は、自動車の走行速度が一定値以下の場合と、ブレーキペダルの踏み込みを検知した場合に、自動的に固定できるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の自動車用駆動装置。
【請求項５】
前記入力軸と前記第２モーター・ジェネレーターとを第３クラッチにより連結可能としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項６】
前記連結メンバーは、前記第１リングギヤと前記第２キャリアであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項７】
前記出力軸を前記入力軸と平行に配置して、前記第１遊星歯車組と前記第２遊星歯車組の一方を前記入力軸と同心上に、前記第１遊星歯車組と前記第２遊星歯車組の他方を前記出力軸と同心上に配置したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２５０６９５（Ｐ２０１２−２５０６９５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２８４２３（Ｐ２０１１−１２８４２３）
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（３９３０１１８２１）有限会社ファインメック (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（３９３０１１８２１）有限会社ファインメック (13)
【Ｆターム（参考）】
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