自動車用駆動装置
【課題】ハイブリッド自動車で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）の同時駆動を可能にして、より小さい容量のＭ／Ｇで済ませる。
【解決手段】出力遊星歯車組２０と、入力歯車群３０と、第１モーター・ジェネレーター４２と、第２モーター・ジェネレーター５２と、を備え、出力軸１２は第１キャリア２８と連結し、第２モーター・ジェネレーター５２は第１サンギヤ２２と連結し、第１リングギヤ２４を静止部４６に固定可能な手段を有し、入力軸１０は入力歯車群３０を介して第１リングギヤ２４を増速駆動可能であり、第１モーター・ジェネレーター４２は入力軸１０と直接または入力歯車群３０を介して連結可能であるとともに、第１リングギヤ２４を駆動可能とした。
【解決手段】出力遊星歯車組２０と、入力歯車群３０と、第１モーター・ジェネレーター４２と、第２モーター・ジェネレーター５２と、を備え、出力軸１２は第１キャリア２８と連結し、第２モーター・ジェネレーター５２は第１サンギヤ２２と連結し、第１リングギヤ２４を静止部４６に固定可能な手段を有し、入力軸１０は入力歯車群３０を介して第１リングギヤ２４を増速駆動可能であり、第１モーター・ジェネレーター４２は入力軸１０と直接または入力歯車群３０を介して連結可能であるとともに、第１リングギヤ２４を駆動可能とした。
【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個のモーター・ジェネレーター（以下、Ｍ／Ｇと記す）、２組の遊星歯車組、および該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、該摩擦要素の接続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個のＭ／Ｇ、２組の遊星歯車組および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、このため、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、これにより、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、入力歯車群と、第１サンギヤ、第１リングギヤ、第１キャリアの、３つの回転要素を有する出力遊星歯車組と、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、出力軸は第１キャリアと連結し、第２モーター・ジェネレーターは第１サンギヤと連結し、第１リングギヤを静止部に固定可能な手段を有し、入力軸は入力歯車群を介して第１リングギヤを増速駆動可能であり、第１モーター・ジェネレーターは入力軸と直接または入力歯車群を介して連結可能であるとともに、第１リングギヤを駆動可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の自動車用駆動装置は、ハイブリッド自動車（ＨＶ）用でありながら、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で同時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すことが可能となる。
【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作動表を示す図である。
【図３】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】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６】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７】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８】実施例３の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【図９】実施例３の自動車用駆動装置における共通速度線図である。
【図１０】実施例３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１１】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。
【図１２】実施例４の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【図１３】本発明の実施例５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１４】実施例５の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【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た出力軸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、本発明の出力遊星歯車組を構成する。
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、本発明の入力歯車群を構成する。
【００１２】
次に、上記各回転要素と他の回転メンバーとの連結関係を説明する。
入力軸１０は、第２キャリア３８と連結されるとともに、第１クラッチ４０により第１Ｍ／Ｇ４２と連結可能である。
第２サンギヤ３２は、ブレーキ４４を介してケース４６（静止部）に固定可能である。
第１リングギヤ２４は、第２リングギヤ３４と連結されるとともに第２クラッチ４８により第１Ｍ／Ｇ４２と連結可能であり、ワンウエイクラッチ５０により一方の回転方向にのみケース４６に固定可能である。
第１サンギヤ２２は第２Ｍ／Ｇ５２と、また第１キャリア２８は出力軸１２と、それぞれ連結されている。
【００１３】
なお、ワンウエイクラッチ５０は、第１リングギヤ２４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・開放制御するものなどでもよい。
【００１４】
次に、図１に示した自動車用駆動装置の作動を、図２に示した作動表を参考にしながら説明する。
図２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、第１クラッチ４０を「Ｃ１」、第２クラッチ４８を「Ｃ２」、ブレーキ４４を「Ｂ」、ワンウエイクラッチ５０を「ＯＷＣ」、第１Ｍ／Ｇ４２を「Ｍ／Ｇ１」、第２Ｍ／Ｇ５２を「Ｍ／Ｇ２」とした。
【００１５】
表中の○印はクラッチなどの摩擦要素を含む締結要素にあっては締結・係合を表し、第１Ｍ／Ｇ４２、第２Ｍ／Ｇ５２にあっては駆動を表し、△印は第１Ｍ／Ｇ４２、第２Ｍ／Ｇ５２において発電を表している。第１Ｍ／Ｇ４２における−印は停止することを表す。また、括弧付き○印は、締結するものの動力伝達には必須でないことを表している。
【００１６】
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。
さらに、各遊星歯車組の歯数比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）を、第１遊星歯車組２０にあってはα１、第２遊星歯車組３０にあってはα２とする。
【００１７】
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。
ＥＶ走行は、Ｅ−１モードとＥ−２モードの２種類の駆動モードがある。
Ｅ−１モードは、第２Ｍ／Ｇ５２のみを使った駆動である。つまり、第２Ｍ／Ｇ５２が第１サンギヤ２２を正回転駆動すると、第１リングギヤ２４がワンウエイクラッチ５０により逆回転を阻止されるので、第１キャリア２８と連結した出力軸１２は減速駆動される。
この場合の出力トルクＴｏは、第２Ｍ／Ｇ５２のトルクをＴ２とした場合、Ｔ２（１＋α１）／α１である。
このとき、第２クラッチ４８は締結しているものの、動力伝達には関与しない。
【００１８】
次に、Ｅ−１モードからＥ−２モードへの切り替えは、ワンウエイクラッチ５０が自動的に解放するだけで、クラッチなどの摩擦要素の切り替え操作は必要ない。ここで、Ｅ−２モードは、駆動に第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２の両方、または第２Ｍ／Ｇ５２による駆動なしで第１Ｍ／Ｇ４２のみを用いる。
すなわち、第１Ｍ／Ｇ４２のみを正回転させて駆動する場合は、第２クラッチ４８および第２リングギヤ３４を介して、第１リングギヤ２４を駆動する。このとき、第２Ｍ／Ｇ５２に若干の電流を供給して第２Ｍ／Ｇ５２の停止を維持させると、第１リングギヤ２４は第１キャリア３８と連結した出力軸１２を減速駆動する。
【００１９】
この場合の出力トルクＴｏは、第１Ｍ／Ｇ４２のトルクをＴ１とした場合、Ｔ１（１＋α１）である。
なお、このとき第２Ｍ／Ｇ５２に作用するトルクをＴ２とすると、Ｔ２と出力トルクＴｏとの関係はＥ−１モードと同じ、Ｔ２（１＋α１）／α１である。つまり、本発明の各実施例においては第２Ｍ／Ｇ５２のトルクＴ２と出力トルクＴｏの関係は、常にＴｏ＝Ｔ２（１＋α１）／α１である。
【００２０】
一方、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２の両方で駆動する場合は、上記の第１Ｍ／Ｇ４２が正回転して駆動するのに加えて第２Ｍ／Ｇ５２を正回転させる。この場合の出力トルクＴｏは、Ｔ１とＴ２の和になるが、このときもＴｏ＝Ｔ２（１＋α１）／α１の関係は変わらない。
【００２１】
また、上述したようにＥ−１モードとＥ−２モードにおいては摩擦要素の切り替えは必要ないので、第１Ｍ／Ｇ４２のみで駆動すること、第２Ｍ／Ｇ５２のみで駆動すること、および両者で駆動することが自由に制御できる。
したがって、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２を、あえて異なる容量に設定しておくと、３種類のモーター容量で駆動することが可能になる。
【００２２】
次に、後進の場合は、作動表のＥ−Ｒで表したように、第１クラッチ４０、第２クラッチ４８、ブレーキ４４の全部を締結する。すなわち、これにより第２遊星歯車組３０の全ての回転要素が一体になるとともにケース４６に固定される。
したがって、第１リングギヤ２４も固定されるので、第２Ｍ／Ｇ５２を逆回転させることで、後進することができる。
このときの出力トルクＴｏは、回転方向が逆回転方向になるだけでＥ−１モードと同じである。
また、次で説明するＥＢ走行では後進の説明を省略するが、後進走行中に第２Ｍ／Ｇ５２に発電させて制動する作用は、Ｅ−Ｒモードにおける第２Ｍ／Ｇ５２の駆動が発電に変わるだけで、摩擦要素の締結はＥ−Ｒモードと同じである。
【００２３】
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／Ｇ５２のいずれも駆動せずに惰行するか、あるいはいずれかが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。
【００２４】
Ｂ−１モードは、第２クラッチ４８を締結して行う。すなわち前述のＥ−２モードと同じ締結であり、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２が駆動ではなく発電になる点がＥ−２モードと異なる。
すなわち、第１Ｍ／Ｇ４２のみで発電すること、第２Ｍ／Ｇ５２のみで発電すること、および両者で発電することを自由に制御して、３種類の制動を得ることができる。
なお、Ｂ−１モードは高速走行中の制動、またはあまり積極的に制動せずに惰行する場合など比較的弱い制動を得るのに適する。
また、Ｂ−１モードではブレーキ４４を締結しておいて、次のＢ−２モードへの切り替えに備えることができる。
【００２５】
次にＢ−２モードは、Ｅ−Ｒモードと同様に全部の摩擦要素４０、４４、４８を締結し、第２Ｍ／Ｇ５２に発電させることで制動する。
Ｂ−２モードはあまり高速でない走行中により強力な制動を得たい場合に適する。
これら、Ｂ−１モード、Ｂ−２モードで発電した電力は、バッテリーに蓄えて次の加速等に使うことにより、いわゆるエネルギー回生を行って電力消費を少なくする。
【００２６】
次に、エンジン１を始動して第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２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、および高速走行等において用いる。
【００２７】
始めにエンジン１の始動について説明する。
エンジン１の始動は、第１クラッチ４０を締結した上で第１Ｍ／Ｇ４２に電力を供給して正回転させる。これによりエンジン１が正回転方向に駆動されるので、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。
この作用は自動車の駆動から独立したものであり、Ｅ−１モードによる走行中にエンジン１を始動することができる。
したがって、ＨＶ走行であっても発進と低速走行はＥ−１モードで走行することができる。
【００２８】
エンジン１が始動した後は、そのままの締結で自動的に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モードの駆動は第１クラッチ４０が締結されているので、エンジン１により駆動される第１Ｍ／Ｇ４２が発電し、その電力を第２Ｍ／Ｇ５２に供給してＥ−１モードと同様に出力軸１２を減速駆動する。
これは、いわゆるシリーズ型と呼ばれるハイブリッド駆動であり、エンジン１の動力の全てを第１Ｍ／Ｇ４２で電力に変換して第２Ｍ／Ｇ５２へ伝達する。
【００２９】
次に、Ｈ−１モードからＨ−２モードへの切り替えは、第１クラッチ４０の締結に加えて、第２クラッチ４８を締結することで行われる。
両クラッチ４０、４８の締結により入力軸１０は第２遊星歯車組３０および第１Ｍ／Ｇ４２と一体になって第１リングギヤ２４と連結され、これを駆動する。
すなわち、エンジン１は第１Ｍ／Ｇ４２を駆動して発電するとともに、第１リングギヤ２４を駆動する。
【００３０】
Ｈ−２モードは一般にパラレル型と呼ばれるハイブリッド駆動であり、エンジン１の動力の一部は第１遊星歯車組２０を介して機械的に、残りは第１Ｍ／Ｇ４２で電力に変換して第２Ｍ／Ｇ５２へ、それぞれ伝達する。
つまり、第２Ｍ／Ｇ５２が第１サンギヤ２２を駆動する際の反力トルクが第１リングギヤ２４に作用するので、この反力トルクに相当するトルクでエンジン１は第１リングギヤ２４を駆動し、残りを電気的に伝達することになる。
したがって、Ｈ−１モードよりも電気的な動力伝達比率が下がる。一般的に電気的な動力伝達は機械的な伝達に比べて伝達ロスが大きいので、Ｈ−２モードはＨ−１モードより動力伝達効率が高い。
Ｈ−２モードは、低速から中速度域のＨＶ走行に適する。
【００３１】
Ｈ−２モードにおける第１遊星歯車組２０の速度線を図３の共通速度線図に示す。
図３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、Ｈ−２モードにおける状態を表している。
【００３２】
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歯数比α１に応じた間隔で割り振って描いてある。
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（位置）が、そのメンバーの回転速度を表す。
【００３３】
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リングギヤ２４を「Ｒ１」、第１キャリア２８を「Ｃ１」、第１サンギヤ２２を「Ｓ１」として表している。また、それらの上方に、これらと連結していて駆動に関わる、第２Ｍ／Ｇ５２を「ＭＧ２」として、出力軸１２と連結された第１キャリア２８（Ｃ１）を「Ｏｕｔ」として書いた。
【００３４】
図３は、入力軸１０と連結した第１リングギヤ２４（Ｒ１）の回転速度を１として、第１サンギヤ２２（Ｓ１）にあっては第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロとして描いたのが実線であり、２として描いたのが破線である。
むろん、第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度は図３に示した例（回転速度０、２）に限ることなく無段階に変化させることができる。すなわち、第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロから２まで変化させると、出力軸１２と連結した第１キャリア２８の回転速度は「ｖ２」で示した範囲で変化する。
【００３５】
次に、さらに自動車の速度が上昇した場合などにおいて、Ｈ−２モードからＨ−３モードへの移行が行われる。
Ｈ−３モードへの移行は第２クラッチ４８の締結を解除して、ブレーキ４４を締結して行う。
この際、第１Ｍ／Ｇ４２に電力を供給して回転速度を正回転方向に上げてからブレーキ４４を締結するのが望ましい。
【００３６】
これにより、第２遊星歯車組３０は第２サンギヤ３２が固定されるので、第１リングギヤ２４と連結された第２リングギヤ３４は入力軸１０により増速駆動される。すなわち、第２遊星歯車組３０の歯数比をα２とすると、増速比（入力軸１０の回転速度／第１リングギヤ２４の回転速度）は、１／（１＋α２）である。
【００３７】
Ｈ−３モードにおける第１遊星歯車組２０の速度線を図４の共通速度線図に示す。
図３との違いは、上記増速比によって第１リングギヤ２４（Ｒ１）が入力軸１０の回転速度１より高い速度になっていることである。
図４も、第１サンギヤ２２（Ｓ１）と連結した第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロとして描いたのが実線であり、２として描いたのが破線である。
この場合も、第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロから２まで変化させると、出力軸１２と連結した第１キャリア２８の回転速度は「ｖ３」で示した範囲で変化する。
図３と見比べると分かるように、Ｈ−３モードのｖ３の範囲はＨ−２モードのｖ２よりも高回転速度側にあり、Ｈ−３モードは高速走行に適していると言える。
【００３８】
続いてＨ−４モードへの切り替えは、第１クラッチ４０の締結を解除して、再び第２クラッチ４８を締結することで行う。
Ｈ−３モードとの違いは、第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度である。すなわち、Ｈ−３モードでは第１Ｍ／Ｇ４２が入力軸１０と連結されていたので、その回転速度はエンジン１と同じであったのに対して、Ｈ−４モードにあっては第２リングギヤ３４と連結されるので、入力軸１０から増速駆動されて高速回転することである。
したがって、Ｈ−４モードにおける第１遊星歯車組２０の速度線は図４に示したのと同じである。
Ｈ−４モードとＨ−３モードのどちらを選択するかは、自動車の走行条件や各Ｍ／Ｇ４２、５２の性能（特性）を考慮して決めればよい。
【００３９】
以上は、ＨＶ走行としてエンジン１と第１Ｍ／Ｇ４２および第２Ｍ／Ｇ５２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走行で説明したように、エンジン１を止めて第１Ｍ／Ｇ４２および第２Ｍ／Ｇ５２に発電させて制動することができる。
【００４０】
また、図１で分かるように、第１クラッチ４０、第２クラッチ４８、ブレーキ４４といった摩擦要素は、第１遊星歯車組２０、第２遊星歯車組３０およびワンウエイクラッチ５０などのオイル潤滑が必要な要素と離れた配置が可能であり、したがってこれらの摩擦要素４０、４４、４８を乾式の摩擦要素とすることが容易にできる。
【００４１】
この場合、さらに、第１クラッチ４０、第２クラッチ４８、ブレーキ４４を、スプリングの張力で常に締結する構成にして、締結を解除するときだけアクチュエーターで操作するようにすれば、一般的な自動変速機などが有する油圧ポンプを用いないで済ませることができる。それらにより、油圧ポンプを駆動する動力や湿式の摩擦要素につきまとう引きずり抵抗といったロスを回避するころが出来るので、より一層、電力消費効率や燃料消費効率の高い走行が期待できる。
【００４２】
以上説明したように、本実施例１の自動車用駆動装置は出力遊星歯車組である第１遊星歯車組２０と、入力歯車群である第２遊星歯車組３０とを備えるため、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２との両方をフルに活用できる。
このため、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２の合計容量が自動車のＥＶ走行に必要とする容量を満足すれば済むとともに、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、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、電力消費率の高い走行を行うことができる。
【００４３】
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モードと中速用のＨ−２モード、高速用のＨ−３モード、Ｈ−４モードを、走行条件に応じて適切に使い分けて燃料消費率の高い走行を行うことができる。
【００４４】
したがって、たとえば市街地走行などの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。
【実施例２】
【００４５】
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５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。
【００４６】
実施例２における実施例１との違いは、第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０との間に第３遊星歯車組６０が配置されていることである。
すなわち、第３遊星歯車組６０は第３サンギヤ６２と、第３リングギヤ６４と、第３サンギヤ３２および第３リングギヤ６４に噛み合った複数の第３ピニオン６６を回転自在に軸支する第３キャリア６８と、の３つの回転要素で構成され、第２遊星歯車組３０とともに入力歯車群を構成している。
【００４７】
そして、第３サンギヤ６２は常にケース４６に固定されており、第３リングギヤ６４は第２クラッチ４８によって第１Ｍ／Ｇ４２と連結可能であり、第３キャリア６８は第１リングギヤ２４および第２リングギヤ３４と連結している。
したがって第３遊星歯車組６０は、第２クラッチ４８が締結された場合に、第１Ｍ／Ｇ４２が第１リングギヤ２４を減速駆動する作用を行う。
その場合の減速比（第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度／第１リングギヤ２４の回転速度）は、第３遊星歯車組６０の歯数比をα３とした場合、１＋α３である。
【００４８】
続いて実施例２の作動を説明する。
実施例２の作動表は実施例１と同じであり、図２を参考に説明する。
Ｅ−１モードは第３遊星歯車組６０の存在は関係ないので実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００４９】
Ｅ−２モードは、第２クラッチ４８が締結されているので、前述のように第１Ｍ／Ｇ４２が第１リングギヤ２４を減速駆動する。したがって、第１遊星歯車組２０における各回転要素の回転速度を実施例１と同じとして比較した場合、第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度は実施例１の（１＋α３）倍である。
Ｅ−２モードの出力トルクＴｏは、第１Ｍ／Ｇ４２のトルクをＴ１、第２Ｍ／Ｇ５２のトルクをＴ２とした場合、Ｔ１（１＋α３）＋Ｔ２である。
【００５０】
ＥＢ走行のＢ−１モードもＥＶ走行のＥ−２モードと同様であり、Ｂ−１モードでの第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度も実施例１と比べて（１＋α３）倍である。
Ｂ−２モードは、実施例１と同様に全ての摩擦要素４０、４４，４８、が締結されて第１リングギヤ２４が固定されるので第３遊星歯車組６０の存在は関係なく、説明を省略する。
【００５１】
続いてＨＶ走行の作動について説明する。
エンジン１の始動とＨ−１モードの作動は、第３遊星歯車組６０の存在は関係なく実施例１と同様であり、説明を省略する。
Ｈ−２モードは、第１クラッチ４０と第２クラッチ４８が締結されることによって、入力軸１０は第１Ｍ／Ｇ４２とともに、第３遊星歯車組６０を介して第１リングギヤ２４を減速駆動する。その減速比も前述の１＋α３である。
【００５２】
Ｈ−２モードの共通速度線図を図６に示す。第１リングギヤ２４の回転速度は減速されて入力軸１０の回転速度１より低い位置にあり、図３、図４と同様に第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロとして描いたのが実線であり、２として描いたのが破線である。
この場合も、第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロから２まで変化させると、出力軸１２と連結した第１キャリア２８の回転速度はｖ２で示した範囲で変化する。
【００５３】
続くＨ−３モードとＨ−４モードの動力伝達は実施例１と同様であるので詳細の説明は省略する。ただ、Ｈ−４モードにおける第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度は、第３遊星歯車組６０が介在するので、実施例１と比べると（１＋α３）倍になる。
【００５４】
したがって、Ｈ−３モード、Ｈ−４モードともに共通速度線図は図４に示した実施例１と同様である。ここで、図４と図６とを見て分かるように、第１キャリア２８の回転速度が変化する範囲、Ｈ−２モードのｖ２とＨ−３モード、Ｈ−４モードのｖ３が大きくオーバーラップすることなく並ぶ。これはＨ−２モードとＨ−３モード、Ｈ−４モードの変速比という見方で見た場合、それら変速比の守備範囲が適切な関係にあることを示す。
【００５５】
ここで、第３遊星歯車組６０が存在する効果について説明する。
上記したように、Ｈ−２モードとＨ−３モード、Ｈ−４モードの守備範囲の関係が好適になることに加えて、第１Ｍ／Ｇ４２の大きさの面でもメリットがある。
すなわち、Ｅ−２モードやＨ−２モードで第１Ｍ／Ｇ４２が第１リングギヤ２４を減速駆動するということは、同じ出力軸１２の駆動トルクを出すのに第１Ｍ／Ｇ４２のトルクは低くてよいことになる。つまり、それだけ高速回転する代わりに、第１Ｍ／Ｇ４２は実施例１に比べて低トルク高速回転型の特性で済むことになる。一般にモーターは最大トルクに応じて大きさ（外径や軸方向長さ）が決まるので、同じ駆動力とした場合、この減速比分だけ第１Ｍ／Ｇ４２は実施例１よりもサイズが小さく、重量が軽くなるというメリットがある。
【００５６】
実施例２の自動車用駆動装置も、出力遊星歯車組である第１遊星歯車組２０と、入力歯車群である第２遊星歯車組３０および第３遊星歯車組６０とを備え、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２との両方をフルに活用できる。
このため、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２の合計容量が自動車のＥＶ走行に必要とする容量を満足すれば済むとともに、第１Ｍ／Ｇ４２のサイズや重量を小さくするメリットがある。
【００５７】
性能面でも実施例１と同様に、バッテリーの電力のみを動力源とするＥＶ走行においても、エンジン１の動力を用いるＨＶ走行においても、多彩な駆動モードを走行条件に応じて適切に使い分けて燃料消費率の高い走行を行うことができる。
また、上述したように第１Ｍ／Ｇ４２はサイズが小さく、重量が軽くなるというメリットがある。
実施例２の自動車用駆動装置も実施例１と同様に、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。
【実施例３】
【００５８】
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７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。
【００５９】
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遊星歯車組６０を有していることと、第１クラッチ４０、第２クラッチ４８、第１ブレーキ４４、第２ブレーキ５４の４つの摩擦要素を有している点である。
【００６０】
次に各回転メンバー間の連結関係であるが、入力軸１０は第２キャリア３８と連結されるとともに第１クラッチ４０によって第１Ｍ／Ｇ４２と連結可能であり、第２サンギヤ３２は第２クラッチ４８によって第１Ｍ／Ｇ４２と連結可能であるとともに、第１ブレーキ４４によりケース４６に固定可能である。
また、第２リングギヤ３４は第１リングギヤ２４と連結されるとともに第３キャリア６８と連結され、第３サンギヤ６２は第１Ｍ／Ｇ４２と連結され、第３リングギヤ６４は第２ブレーキ５４によりケース４６に固定可能である。
上記以外の第１遊星歯車組２０の連結関係は実施例１と同様である。
【００６１】
続いて実施例２の作動を、図８に示した作動表を参考に説明する。
Ｅ−１モードは第３遊星歯車組６０の存在は関係なく、実施例１と同様であり、説明を省略する。
Ｅ−２モードは、第２ブレーキ５４の締結により、第１Ｍ／Ｇ４２は第３遊星歯車組６０によって減速されて第１リングギヤ２４を駆動する。減速比（第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度／第１リングギヤ２４の回転速度）は、第３遊星歯車組６０の歯数比をα３とした場合、（１＋α３）／α３である。
Ｅ−２モードの出力トルクＴｏは、第１Ｍ／Ｇ４２のトルクをＴ１、第２Ｍ／Ｇ５２のトルクをＴ２とした場合、Ｔ１（１＋α３）／α３＋Ｔ２である。
【００６２】
Ｅ−Ｒモードについては第１クラッチ４０、第２クラッチ４８、第２ブレーキ５４の締結で、入力歯車群である第２遊星歯車組３０と第３遊星歯車組６０とを一体化して、第１リングギヤ２４を固定するが、他は実施例１と同様であるので説明を省略する。
ＥＢ走行のＢ−１モードもＥＶ走行のＥ−２モードと同様であり、Ｂ−１モードでの第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度も実施例１と比べると（１＋α３）／α３倍である。
なお、Ｅ−ＲモードおよびＢ−２モードでは、４つの摩擦要素４０、４４，４８、５４のうちいずれか３個が締結すれば第１リングギヤ２４を固定することができる。
【００６３】
続いてＨＶ走行の作動について説明する。
エンジン１の始動とＨ−１モードの作動は、第３遊星歯車組６０の存在は関係なく実施例１と同様であり、説明を省略する。
Ｈ−２モードは、第１クラッチ４０と第２ブレーキ５４が締結されることによって、入力軸１０は第１Ｍ／Ｇ４２とともに、第３遊星歯車組６０を介して第１リングギヤ２４を減速駆動する。その減速比は前述の（１＋α３）／α３である。
Ｈ−２モードの共通速度線図を図９に示す。第１リングギヤ２４の回転速度は実施例２よりさらに減速されて入力軸１０の回転速度１より低い位置にあり、図３、図４などと同様に第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロとして描いたのが実線であり、２として描いたのが破線である。
この場合も、第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロから２まで変化させると、出力軸１２と連結した第１キャリア２８の回転速度はｖ２で示した範囲で変化する。
【００６４】
続くＨ−３モードは、第２クラッチ４８と第２ブレーキ５４の締結で駆動する。
第２クラッチ４８の締結で第２サンギヤ３２と第３サンギヤ６２とが第１Ｍ／Ｇ４２を介して連結され、第２ブレーキ５４の締結で第３リングギヤ６４がケース４６に固定される。
【００６５】
Ｈ−３モードの共通速度線図を図１０に示す。図１０は第２遊星歯車組３０と第３遊星歯車組６０とが互いに連結され、これと第１遊星歯車組２０を並べた共通速度線図である。入力軸１０と連結した第２キャリア３８（Ｃ２）の回転速度を１として、第３リングギヤ６４（Ｒ３）の回転速度をゼロとした場合、第２リングギヤ３４（Ｒ２）と第３キャリア６８（Ｃ３）は減速されて第１リングギヤ２４（Ｒ１）を駆動する。
【００６６】
この場合の減速比は、｛α２＋α３（１＋α２）｝／α３（１＋α２）である。
図１０の第１遊星歯車組２０の部分は、減速された第２リングギヤ３４（Ｒ２）と第３キャリア６８（Ｃ３）の回転速度を水平の破線で第１リングギヤ２４へ結んで描いたもので、第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロとした場合の実線と、２とした場合の破線で表している。
第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロから２まで変化させると、出力軸１２と連結した第１キャリア２８の回転速度はｖ３で示した範囲で変化する。
このｖ３の範囲は、歯数比、α２とα３の設定に左右されるが、実施例３のＨ−２モードと同程度であり、共通速度線図も図６と同様になる。
【００６７】
続くＨ−４モードは、第１クラッチ４０と第２クラッチ４８の締結で駆動される。これにより、第２遊星歯車組３０と第３遊星歯車組６０とともに入力軸１０および第１Ｍ／Ｇ４２の全体が一体になって回転して第１リングギヤ２４を駆動する。この状態は実施例１のＨ−２モードと同様であり、第１遊星歯車組２０の共通速度線図は図３と同様になる。
【００６８】
次に、Ｈ−５モードは、第１クラッチ４０と第１ブレーキ４４の締結で駆動され、連結関係も回転速度も実施例１のＨ−３モードと同様になるので、説明を省略する。
実施例３のＨＶ走行の各共通速度線図を統括すると、図９のＨ−２モード、図１０のＨ−３モード、図３と同様のＨ−４モード、図４と同様のＨ−５モードというようになる。
【００６９】
これらを見て分かるように、各駆動モードの出力軸１０の回転速度の変化範囲はそれぞれオーバーラップする。したがって、各共通速度線図で表したほどに第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度を変化させることなく、自動車の走行条件および各Ｍ／Ｇ４２、５２の特性などを考慮して、きめ細かく駆動モードを選択することができる。
このように、実施例３は駆動モード選択の自由度が高いので、より燃費の良い駆動が可能になる。
上述したように、第３遊星歯車組６０による減速比が実施例２よりも大きいので、同じ条件で比較すると、第１Ｍ／Ｇ４２をより小さいサイズ、重量にすることができる。
【００７０】
実施例３の自動車用駆動装置も、出力遊星歯車組である第１遊星歯車組２０と、入力歯車群である第２遊星歯車組３０および第３遊星歯車組６０とを備え、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２との両方をフルに活用できることとが特徴である。
このため、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２の合計容量が自動車のＥＶ走行に必要とする容量を満足すれば済むとともに、第１Ｍ／Ｇ４２のサイズや重量を小さくするメリットがある。
【００７１】
性能面でも実施例１と同様に、バッテリーの電力のみを動力源とするＥＶ走行においても、エンジン１の動力を用いるＨＶ走行においても、多彩な駆動モードを走行条件に応じて適切に使い分けて燃料消費率の高い走行を行うことができる。
実施例３の自動車用駆動装置も実施例１と同様に、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。
【実施例４】
【００７２】
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１１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。
【００７３】
実施例４における実施例１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１Ｍ／Ｇ４２とが入力軸１０の同軸心上に、出力遊星歯車組を構成する第１遊星歯車組２０と第２Ｍ／Ｇ５２とが出力軸１２の同軸心上に、それぞれ配置されている点である。
また、出力軸１２と一体の出力歯車５６が、図示しない相手歯車を介して自動車を駆動するようになっている。
【００７４】
そして、第２遊星歯車組３０と第１遊星歯車組２０とが離れて配置されているため、第２キャリア２８と第１リングギヤ２４との間に伝達歯車対５８が介在して動力伝達を行うようにしている。
ここで、第２遊星歯車組３０と伝達歯車対５８ａ、５８ｂは本発明の入力歯車群を構成する。
【００７５】
さらに、出力軸１２のエンジン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。
【００７６】
各回転要素同士の連結関係は以下のようになっている。
入力軸１０は第１クラッチ４０を介して第２サンギヤ３２と連結可能であり、第２サンギヤ３２は常時第１Ｍ／Ｇ４２と連結している。
入力軸１０はまた、第２クラッチ４８を介して第２リングギヤ３４と連結可能であり、第２リングギヤ３４はブレーキ４４によりケース４６に固定可能である。
ここで、第１クラッチ４０と第２クラッチ４８の両方を締結すると第２遊星歯車組３０は一体になる。
【００７７】
第２キャリア３８は前述のように伝達歯車対５８ａ、５８ｂを介して第１リングギヤ２４と連結するとともに、ワンウエイクラッチ５０により一方の回転方向の回転をケース４６に固定される構成になっている。
なお、伝達歯車対５８ａ、５８ｂは入力軸１０側の５８ａの方が出力軸１２側の５８ｂより歯数を多くしてあり、第２キャリア３８が第１リングギヤ２４を増速駆動するようになっている。
その他の第１遊星歯車組２０の回転メンバーに関しては実施例１などと同様の連結関係である。
【００７８】
続いて実施例４の作動を、図１２に示した作動表を参考に説明する。
Ｅ−１モードは、第１リングギヤ２４のケース４６への固定が離れた入力軸１０側に配置されたワンウエイクラッチ５０という点は異なるが、実質的に実施例１と同様であり、説明を省略する。
Ｅ−１モードにおいてブレーキ４４を締結しているが、動力伝達には関与しない。
【００７９】
Ｅ−２モードは、既にブレーキ４４の締結により第２リングギヤ３４がケース４６に固定されているので、第１Ｍ／Ｇ４２が第２遊星歯車組３０で減速して伝達歯車対５８ａを駆動する。この減速比は（１＋α２）／α２である。前述の伝達歯車対５８ａ、５８ｂの増速比はこの第２遊星歯車組３０での減速比を考慮した設定しておけば、Ｅ−２モードでは第１Ｍ／Ｇ４２は第１リングギヤ２４を減速駆動することになる。
【００８０】
次にＥ−Ｒモードの詳細の説明は省略するが、実施例１などと同様に全ての摩擦要素を締結することで、第１リングギヤ２４を固定して駆動する。
また、ＥＢ走行もＥ−２モードとＥ−Ｒモードと同様の締結関係で、各Ｍ／Ｇ４２、５２が発電する点だけが異なる点であり、説明を省略する。
【００８１】
続いてＨＶ走行について説明する。
まず、エンジン１の始動は、Ｅ−１モードで出力軸１２を駆動しながら第１クラッチ４０を締結して、第１Ｍ／Ｇ４２でエンジン１を駆動して行う。
エンジン１が始動すると、締結関係はそのままに第１Ｍ／Ｇ４２がエンジン１に駆動されて発電するＨ−１モードに切り替わるのは実施例１などと同様である。
第１Ｍ／Ｇ４２が発電した電力を第２Ｍ／Ｇ５２に供給して駆動する点も各実施例のＨ−１モードと同様である。
【００８２】
続いて、Ｈ−２モードは第１クラッチ４０に加えてブレーキ４４を締結して駆動する。これにより、エンジン１は第１Ｍ／Ｇ４２に発電させる一方、第２遊星歯車組３０で減速して伝達歯車対５８ａ、５８ｂを介して第１リングギヤ２４を駆動する。
この場合の第２遊星歯車組３０における減速比は先述の（１＋α２）／α２であり、エンジン１は第１リングギヤ２４を減速駆動する。
このＨ−２モードの共通速度線図は図６に示した例と同様になる。
【００８３】
次にＨ−３モードは、ブレーキ４４の締結を解除して第２クラッチ４８を締結して駆動する。これにより第２遊星歯車組３０は入力軸１０および第１Ｍ／Ｇ４２と一体になるので、エンジン１は第１Ｍ／Ｇ４２に発電させる一方、伝達歯車対５８ａ、５８ｂを介して第１リングギヤ２４を増速駆動する。
このＨ−３モードの共通速度線図は図４に示した例と同様になる。
以上の説明で分かるように、ＨＶ走行の駆動は実施例２のＨ−１モード乃至Ｈ−３モードと同様である。
【００８４】
ここで、油圧ポンプ２の役割について説明する。
実施例１の作動の部分に記したように、ＥＶ走行においてはエンジン１が回転しておらず、ＨＶ走行に切り替わ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。
【００８５】
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。重要なことは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。
【００８６】
実施例４の自動車用駆動装置も、出力遊星歯車組である第１遊星歯車組２０と、入力歯車群である第２遊星歯車組３０および伝達歯車対５８ａ、５８ｂとを備え、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２との両方をフルに活用できることとが特徴である。
このため、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２の合計容量が自動車のＥＶ走行に必要とする容量を満足すれば済むとともに、第１Ｍ／Ｇ４２のサイズや重量を小さくするメリットがある。
【００８７】
性能面でも実施例１と同様に、バッテリーの電力のみを動力源とするＥＶ走行においても、エンジン１の動力を用いるＨＶ走行においても、多彩な駆動モードを走行条件に応じて適切に使い分けて燃料消費率の高い走行を行うことができる。
実施例４の自動車用駆動装置も実施例１と同様に、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。
【実施例５】
【００８８】
次に、本発明の実施例５の自動車用駆動装置につき説明する。
図１３は、本発明の実施例５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。
【００８９】
実施例５における実施例１との違いは、実施例４と同様に出力軸１２が入力軸１０と平行に設けられていることと、入力歯車群に遊星歯車を用いていない点である。
すなわち入力歯車群は、入力軸１０と平行に設けたカウンタ軸６０との間も含めて、伝達歯車対５８ａ、５８ｂの他に入力歯車対６２ａ、６２ｂ、および減速歯車６４の、計５枚のいわゆる平行軸歯車で構成されている。
【００９０】
そして、カウンタ軸６０と同軸上に設けられた第１Ｍ／Ｇ４２を含めて各回転メンバーの連結関係は以下のようになっている。
第１遊星歯車組２０の周辺の連結関係は基本的に実施例４と同様であるが、ワンウエイクラッチ５０が第１リングギヤ２４の外側に設けられている点だけが異なる。
入力軸１０は、第１クラッチ４０と入力歯車対６２ａ、６２ｂを介して第１Ｍ／Ｇ４２と連結可能であり、第２クラッチ４８と伝達歯車対５８ａ、５８ｂを介して第１リングギヤ２４を増速駆動可能である。
【００９１】
第１Ｍ／Ｇ４２は、第３クラッチ６６と減速歯車６４および伝達歯車対５８ａ、５８ｂを介して第１リングギヤ２４を減速駆動可能である。
すなわち、実施例４と同様に伝達歯車対５８ａ、５８ｂは入力軸１０側から出力軸１２側へ増速駆動する歯数比であるが、減速歯車６４を介してカウンタ軸６０側から出力軸１２側へは減速駆動ができるように減速歯車６４と伝達歯車対５８ａ、５８ｂの歯数比が設定してある。
【００９２】
続いて実施例５の作動を、図１４に示した作動表を参考に説明する。
Ｅ−１モードは実施例１と同様であり、説明を省略する。なお、Ｅ−１モードにあっては次のＥ−２モードに備えて第３クラッチ６６を締結してある。
Ｅ−２モードは、既に締結した第３クラッチ６６と減速歯車６４および伝達歯車対５８ａ、５８ｂを介して、第１Ｍ／Ｇ４２が第１リングギヤ２４を減速駆動する。遊星歯車を使っていないが、この減速駆動する点は実質的に実施例２乃至実施例４と同様である。
【００９３】
次にＥ−Ｒモードの詳細の説明は省略するが、実施例１などと同様に全ての摩擦要素を締結することで入力歯車群全体が固定されるので、それにより第１リングギヤ２４を固定して駆動する。
また、ＥＢ走行もＥ−２モードとＥ−Ｒモードと同様の締結関係で、各Ｍ／Ｇ４２、５２が発電するのが異なる点であり、説明を省略する。
【００９４】
続いてＨＶ走行について説明する。
まず、エンジン１の始動は、Ｅ−１モードと同様に出力軸１２を駆動しながら第１クラッチ４０を締結して、第１Ｍ／Ｇ４２でエンジン１を駆動して行う。
エンジン１が始動すると、締結関係はそのままに第１Ｍ／Ｇ４２がエンジン１に駆動されて発電するＨ−１モードに切り替わるのは実施例１などと同様である。第１Ｍ／Ｇ４２が発電した電力で第２Ｍ／Ｇ５２を駆動するのは実施例１などと同様である。
【００９５】
続いて、Ｈ−２モードは第１クラッチ４０に加えて第３クラッチ６６を締結して駆動する。これにより、エンジン１は入力歯車対６２ａ、６２ｂを介して第１Ｍ／Ｇ４２に発電させる一方、減速歯車６４と伝達歯車対５８ａ、５８ｂを介して第１リングギヤ２４を減速駆動する。
このＨ−２モードの共通速度線図は図６に示した例と同様になる。
【００９６】
次にＨ−３モードは、第１クラッチ４０の締結を解除して第２クラッチ４８を締結して駆動する。これによりエンジン１は伝達歯車対５８ａ、５８ｂを介して第１リングギヤ２４を増速駆動する一方、減速歯車６４と第３クラッチ６６を介して第１Ｍ／Ｇ４２に発電させる。第１Ｍ／Ｇ４２が発電した電力で第２Ｍ／Ｇ５２を駆動するのは実施例１などと同様である。
このＨ−３モードの共通速度線図は図４に示した例と同様になる。
【００９７】
以上の説明で分かるように、ＨＶ走行の駆動は実施例２のＨ−１モード乃至Ｈ−３モードと実質的に同様である。
なお、油圧ポンプ２の役割については実施例４と同様であり、説明を省略する。
ここで、実施例５の入力歯車群のメリットについて説明する。一般に歯車対の歯数比は遊星歯車組に比べて変更が容易であり、歯数比の種類を増やしても製造コストへの影響は遊星歯車組より大幅に少ない。このため、駆動装置を適用する車両に合わせて入力歯車群の歯数比を最適に設定することが容易にできる。これは複数の種類の車両に適用する駆動装置にとっては非常に重要なことであり、これが容易にできるメリットは大きいと言える。
【００９８】
実施例５の自動車用駆動装置も、出力遊星歯車組である第１遊星歯車組２０と、上記した入力歯車群を備え、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２との両方をフルに活用できることとが特徴である。
このため、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２の合計容量が自動車のＥＶ走行に必要とする容量を満足すれば済むとともに、第１Ｍ／Ｇ４２のサイズや重量を小さくするメリットがある。
【００９９】
性能面でも実施例１と同様に、バッテリーの電力のみを動力源とするＥＶ走行においても、エンジン１の動力を用いるＨＶ走行においても、多彩な駆動モードを走行条件に応じて適切に使い分けて燃料消費率の高い走行を行うことができる。
実施例５の自動車用駆動装置も実施例１と同様に、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。
【０１００】
以上説明したように、本発明の自動車用駆動装置にあっては、出力遊星歯車組である第１遊星歯車組２０と、上記伝達歯車対５８ａ、５８ｂ、入力歯車対６２ａ、６２ｂ、および減速歯車６４からなる各入力歯車群を備え、ＥＶ走行におい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。
このため、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。
また、エンジン１で駆動するＨＶ走行も含めて多様な駆動モードを駆使して、電力消費と燃料消費の少ない走行が可能である。
【０１０１】
また、本発明の自動車用駆動装置にあっては、以下のような変更を行うことも可能である。
例えば、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４８、ブレーキ４４などは、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、第１遊星歯車組２０、第２遊星歯車組３０などを、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の連結関係は、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。
【０１０２】
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】
【０１０３】
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】
【０１０４】
１ エンジン
２ 油圧ポンプ
１０ 入力軸
１２ 出力軸、第１出力軸
２０ 第２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 出力遊星歯車組
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
４２ 第１Ｍ／Ｇ
４４ ブレーキ、第１ブレーキ
４６ ケース
４８ 第２クラッチ
５０ ワンウエイクラッチ
５２ 第２Ｍ／Ｇ
５４ 第２ブレーキ
５６ 出力歯車
５８ 伝達歯車対
６０ カウンタ軸
６２ 入力歯車
６４ 減速歯車
６６ 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個のモーター・ジェネレーター（以下、Ｍ／Ｇと記す）、２組の遊星歯車組、および該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、該摩擦要素の接続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個のＭ／Ｇ、２組の遊星歯車組および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、このため、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、これにより、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、入力歯車群と、第１サンギヤ、第１リングギヤ、第１キャリアの、３つの回転要素を有する出力遊星歯車組と、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、出力軸は第１キャリアと連結し、第２モーター・ジェネレーターは第１サンギヤと連結し、第１リングギヤを静止部に固定可能な手段を有し、入力軸は入力歯車群を介して第１リングギヤを増速駆動可能であり、第１モーター・ジェネレーターは入力軸と直接または入力歯車群を介して連結可能であるとともに、第１リングギヤを駆動可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の自動車用駆動装置は、ハイブリッド自動車（ＨＶ）用でありながら、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で同時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すことが可能となる。
【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作動表を示す図である。
【図３】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】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６】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７】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８】実施例３の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【図９】実施例３の自動車用駆動装置における共通速度線図である。
【図１０】実施例３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１１】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。
【図１２】実施例４の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【図１３】本発明の実施例５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１４】実施例５の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【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た出力軸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、本発明の出力遊星歯車組を構成する。
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、本発明の入力歯車群を構成する。
【００１２】
次に、上記各回転要素と他の回転メンバーとの連結関係を説明する。
入力軸１０は、第２キャリア３８と連結されるとともに、第１クラッチ４０により第１Ｍ／Ｇ４２と連結可能である。
第２サンギヤ３２は、ブレーキ４４を介してケース４６（静止部）に固定可能である。
第１リングギヤ２４は、第２リングギヤ３４と連結されるとともに第２クラッチ４８により第１Ｍ／Ｇ４２と連結可能であり、ワンウエイクラッチ５０により一方の回転方向にのみケース４６に固定可能である。
第１サンギヤ２２は第２Ｍ／Ｇ５２と、また第１キャリア２８は出力軸１２と、それぞれ連結されている。
【００１３】
なお、ワンウエイクラッチ５０は、第１リングギヤ２４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・開放制御するものなどでもよい。
【００１４】
次に、図１に示した自動車用駆動装置の作動を、図２に示した作動表を参考にしながら説明する。
図２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、第１クラッチ４０を「Ｃ１」、第２クラッチ４８を「Ｃ２」、ブレーキ４４を「Ｂ」、ワンウエイクラッチ５０を「ＯＷＣ」、第１Ｍ／Ｇ４２を「Ｍ／Ｇ１」、第２Ｍ／Ｇ５２を「Ｍ／Ｇ２」とした。
【００１５】
表中の○印はクラッチなどの摩擦要素を含む締結要素にあっては締結・係合を表し、第１Ｍ／Ｇ４２、第２Ｍ／Ｇ５２にあっては駆動を表し、△印は第１Ｍ／Ｇ４２、第２Ｍ／Ｇ５２において発電を表している。第１Ｍ／Ｇ４２における−印は停止することを表す。また、括弧付き○印は、締結するものの動力伝達には必須でないことを表している。
【００１６】
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。
さらに、各遊星歯車組の歯数比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）を、第１遊星歯車組２０にあってはα１、第２遊星歯車組３０にあってはα２とする。
【００１７】
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。
ＥＶ走行は、Ｅ−１モードとＥ−２モードの２種類の駆動モードがある。
Ｅ−１モードは、第２Ｍ／Ｇ５２のみを使った駆動である。つまり、第２Ｍ／Ｇ５２が第１サンギヤ２２を正回転駆動すると、第１リングギヤ２４がワンウエイクラッチ５０により逆回転を阻止されるので、第１キャリア２８と連結した出力軸１２は減速駆動される。
この場合の出力トルクＴｏは、第２Ｍ／Ｇ５２のトルクをＴ２とした場合、Ｔ２（１＋α１）／α１である。
このとき、第２クラッチ４８は締結しているものの、動力伝達には関与しない。
【００１８】
次に、Ｅ−１モードからＥ−２モードへの切り替えは、ワンウエイクラッチ５０が自動的に解放するだけで、クラッチなどの摩擦要素の切り替え操作は必要ない。ここで、Ｅ−２モードは、駆動に第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２の両方、または第２Ｍ／Ｇ５２による駆動なしで第１Ｍ／Ｇ４２のみを用いる。
すなわち、第１Ｍ／Ｇ４２のみを正回転させて駆動する場合は、第２クラッチ４８および第２リングギヤ３４を介して、第１リングギヤ２４を駆動する。このとき、第２Ｍ／Ｇ５２に若干の電流を供給して第２Ｍ／Ｇ５２の停止を維持させると、第１リングギヤ２４は第１キャリア３８と連結した出力軸１２を減速駆動する。
【００１９】
この場合の出力トルクＴｏは、第１Ｍ／Ｇ４２のトルクをＴ１とした場合、Ｔ１（１＋α１）である。
なお、このとき第２Ｍ／Ｇ５２に作用するトルクをＴ２とすると、Ｔ２と出力トルクＴｏとの関係はＥ−１モードと同じ、Ｔ２（１＋α１）／α１である。つまり、本発明の各実施例においては第２Ｍ／Ｇ５２のトルクＴ２と出力トルクＴｏの関係は、常にＴｏ＝Ｔ２（１＋α１）／α１である。
【００２０】
一方、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２の両方で駆動する場合は、上記の第１Ｍ／Ｇ４２が正回転して駆動するのに加えて第２Ｍ／Ｇ５２を正回転させる。この場合の出力トルクＴｏは、Ｔ１とＴ２の和になるが、このときもＴｏ＝Ｔ２（１＋α１）／α１の関係は変わらない。
【００２１】
また、上述したようにＥ−１モードとＥ−２モードにおいては摩擦要素の切り替えは必要ないので、第１Ｍ／Ｇ４２のみで駆動すること、第２Ｍ／Ｇ５２のみで駆動すること、および両者で駆動することが自由に制御できる。
したがって、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２を、あえて異なる容量に設定しておくと、３種類のモーター容量で駆動することが可能になる。
【００２２】
次に、後進の場合は、作動表のＥ−Ｒで表したように、第１クラッチ４０、第２クラッチ４８、ブレーキ４４の全部を締結する。すなわち、これにより第２遊星歯車組３０の全ての回転要素が一体になるとともにケース４６に固定される。
したがって、第１リングギヤ２４も固定されるので、第２Ｍ／Ｇ５２を逆回転させることで、後進することができる。
このときの出力トルクＴｏは、回転方向が逆回転方向になるだけでＥ−１モードと同じである。
また、次で説明するＥＢ走行では後進の説明を省略するが、後進走行中に第２Ｍ／Ｇ５２に発電させて制動する作用は、Ｅ−Ｒモードにおける第２Ｍ／Ｇ５２の駆動が発電に変わるだけで、摩擦要素の締結はＥ−Ｒモードと同じである。
【００２３】
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／Ｇ５２のいずれも駆動せずに惰行するか、あるいはいずれかが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。
【００２４】
Ｂ−１モードは、第２クラッチ４８を締結して行う。すなわち前述のＥ−２モードと同じ締結であり、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２が駆動ではなく発電になる点がＥ−２モードと異なる。
すなわち、第１Ｍ／Ｇ４２のみで発電すること、第２Ｍ／Ｇ５２のみで発電すること、および両者で発電することを自由に制御して、３種類の制動を得ることができる。
なお、Ｂ−１モードは高速走行中の制動、またはあまり積極的に制動せずに惰行する場合など比較的弱い制動を得るのに適する。
また、Ｂ−１モードではブレーキ４４を締結しておいて、次のＢ−２モードへの切り替えに備えることができる。
【００２５】
次にＢ−２モードは、Ｅ−Ｒモードと同様に全部の摩擦要素４０、４４、４８を締結し、第２Ｍ／Ｇ５２に発電させることで制動する。
Ｂ−２モードはあまり高速でない走行中により強力な制動を得たい場合に適する。
これら、Ｂ−１モード、Ｂ−２モードで発電した電力は、バッテリーに蓄えて次の加速等に使うことにより、いわゆるエネルギー回生を行って電力消費を少なくする。
【００２６】
次に、エンジン１を始動して第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２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、および高速走行等において用いる。
【００２７】
始めにエンジン１の始動について説明する。
エンジン１の始動は、第１クラッチ４０を締結した上で第１Ｍ／Ｇ４２に電力を供給して正回転させる。これによりエンジン１が正回転方向に駆動されるので、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。
この作用は自動車の駆動から独立したものであり、Ｅ−１モードによる走行中にエンジン１を始動することができる。
したがって、ＨＶ走行であっても発進と低速走行はＥ−１モードで走行することができる。
【００２８】
エンジン１が始動した後は、そのままの締結で自動的に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モードの駆動は第１クラッチ４０が締結されているので、エンジン１により駆動される第１Ｍ／Ｇ４２が発電し、その電力を第２Ｍ／Ｇ５２に供給してＥ−１モードと同様に出力軸１２を減速駆動する。
これは、いわゆるシリーズ型と呼ばれるハイブリッド駆動であり、エンジン１の動力の全てを第１Ｍ／Ｇ４２で電力に変換して第２Ｍ／Ｇ５２へ伝達する。
【００２９】
次に、Ｈ−１モードからＨ−２モードへの切り替えは、第１クラッチ４０の締結に加えて、第２クラッチ４８を締結することで行われる。
両クラッチ４０、４８の締結により入力軸１０は第２遊星歯車組３０および第１Ｍ／Ｇ４２と一体になって第１リングギヤ２４と連結され、これを駆動する。
すなわち、エンジン１は第１Ｍ／Ｇ４２を駆動して発電するとともに、第１リングギヤ２４を駆動する。
【００３０】
Ｈ−２モードは一般にパラレル型と呼ばれるハイブリッド駆動であり、エンジン１の動力の一部は第１遊星歯車組２０を介して機械的に、残りは第１Ｍ／Ｇ４２で電力に変換して第２Ｍ／Ｇ５２へ、それぞれ伝達する。
つまり、第２Ｍ／Ｇ５２が第１サンギヤ２２を駆動する際の反力トルクが第１リングギヤ２４に作用するので、この反力トルクに相当するトルクでエンジン１は第１リングギヤ２４を駆動し、残りを電気的に伝達することになる。
したがって、Ｈ−１モードよりも電気的な動力伝達比率が下がる。一般的に電気的な動力伝達は機械的な伝達に比べて伝達ロスが大きいので、Ｈ−２モードはＨ−１モードより動力伝達効率が高い。
Ｈ−２モードは、低速から中速度域のＨＶ走行に適する。
【００３１】
Ｈ−２モードにおける第１遊星歯車組２０の速度線を図３の共通速度線図に示す。
図３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、Ｈ−２モードにおける状態を表している。
【００３２】
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歯数比α１に応じた間隔で割り振って描いてある。
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（位置）が、そのメンバーの回転速度を表す。
【００３３】
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リングギヤ２４を「Ｒ１」、第１キャリア２８を「Ｃ１」、第１サンギヤ２２を「Ｓ１」として表している。また、それらの上方に、これらと連結していて駆動に関わる、第２Ｍ／Ｇ５２を「ＭＧ２」として、出力軸１２と連結された第１キャリア２８（Ｃ１）を「Ｏｕｔ」として書いた。
【００３４】
図３は、入力軸１０と連結した第１リングギヤ２４（Ｒ１）の回転速度を１として、第１サンギヤ２２（Ｓ１）にあっては第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロとして描いたのが実線であり、２として描いたのが破線である。
むろん、第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度は図３に示した例（回転速度０、２）に限ることなく無段階に変化させることができる。すなわち、第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロから２まで変化させると、出力軸１２と連結した第１キャリア２８の回転速度は「ｖ２」で示した範囲で変化する。
【００３５】
次に、さらに自動車の速度が上昇した場合などにおいて、Ｈ−２モードからＨ−３モードへの移行が行われる。
Ｈ−３モードへの移行は第２クラッチ４８の締結を解除して、ブレーキ４４を締結して行う。
この際、第１Ｍ／Ｇ４２に電力を供給して回転速度を正回転方向に上げてからブレーキ４４を締結するのが望ましい。
【００３６】
これにより、第２遊星歯車組３０は第２サンギヤ３２が固定されるので、第１リングギヤ２４と連結された第２リングギヤ３４は入力軸１０により増速駆動される。すなわち、第２遊星歯車組３０の歯数比をα２とすると、増速比（入力軸１０の回転速度／第１リングギヤ２４の回転速度）は、１／（１＋α２）である。
【００３７】
Ｈ−３モードにおける第１遊星歯車組２０の速度線を図４の共通速度線図に示す。
図３との違いは、上記増速比によって第１リングギヤ２４（Ｒ１）が入力軸１０の回転速度１より高い速度になっていることである。
図４も、第１サンギヤ２２（Ｓ１）と連結した第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロとして描いたのが実線であり、２として描いたのが破線である。
この場合も、第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロから２まで変化させると、出力軸１２と連結した第１キャリア２８の回転速度は「ｖ３」で示した範囲で変化する。
図３と見比べると分かるように、Ｈ−３モードのｖ３の範囲はＨ−２モードのｖ２よりも高回転速度側にあり、Ｈ−３モードは高速走行に適していると言える。
【００３８】
続いてＨ−４モードへの切り替えは、第１クラッチ４０の締結を解除して、再び第２クラッチ４８を締結することで行う。
Ｈ−３モードとの違いは、第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度である。すなわち、Ｈ−３モードでは第１Ｍ／Ｇ４２が入力軸１０と連結されていたので、その回転速度はエンジン１と同じであったのに対して、Ｈ−４モードにあっては第２リングギヤ３４と連結されるので、入力軸１０から増速駆動されて高速回転することである。
したがって、Ｈ−４モードにおける第１遊星歯車組２０の速度線は図４に示したのと同じである。
Ｈ−４モードとＨ−３モードのどちらを選択するかは、自動車の走行条件や各Ｍ／Ｇ４２、５２の性能（特性）を考慮して決めればよい。
【００３９】
以上は、ＨＶ走行としてエンジン１と第１Ｍ／Ｇ４２および第２Ｍ／Ｇ５２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走行で説明したように、エンジン１を止めて第１Ｍ／Ｇ４２および第２Ｍ／Ｇ５２に発電させて制動することができる。
【００４０】
また、図１で分かるように、第１クラッチ４０、第２クラッチ４８、ブレーキ４４といった摩擦要素は、第１遊星歯車組２０、第２遊星歯車組３０およびワンウエイクラッチ５０などのオイル潤滑が必要な要素と離れた配置が可能であり、したがってこれらの摩擦要素４０、４４、４８を乾式の摩擦要素とすることが容易にできる。
【００４１】
この場合、さらに、第１クラッチ４０、第２クラッチ４８、ブレーキ４４を、スプリングの張力で常に締結する構成にして、締結を解除するときだけアクチュエーターで操作するようにすれば、一般的な自動変速機などが有する油圧ポンプを用いないで済ませることができる。それらにより、油圧ポンプを駆動する動力や湿式の摩擦要素につきまとう引きずり抵抗といったロスを回避するころが出来るので、より一層、電力消費効率や燃料消費効率の高い走行が期待できる。
【００４２】
以上説明したように、本実施例１の自動車用駆動装置は出力遊星歯車組である第１遊星歯車組２０と、入力歯車群である第２遊星歯車組３０とを備えるため、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２との両方をフルに活用できる。
このため、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２の合計容量が自動車のＥＶ走行に必要とする容量を満足すれば済むとともに、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、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、電力消費率の高い走行を行うことができる。
【００４３】
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モードと中速用のＨ−２モード、高速用のＨ−３モード、Ｈ−４モードを、走行条件に応じて適切に使い分けて燃料消費率の高い走行を行うことができる。
【００４４】
したがって、たとえば市街地走行などの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。
【実施例２】
【００４５】
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５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。
【００４６】
実施例２における実施例１との違いは、第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０との間に第３遊星歯車組６０が配置されていることである。
すなわち、第３遊星歯車組６０は第３サンギヤ６２と、第３リングギヤ６４と、第３サンギヤ３２および第３リングギヤ６４に噛み合った複数の第３ピニオン６６を回転自在に軸支する第３キャリア６８と、の３つの回転要素で構成され、第２遊星歯車組３０とともに入力歯車群を構成している。
【００４７】
そして、第３サンギヤ６２は常にケース４６に固定されており、第３リングギヤ６４は第２クラッチ４８によって第１Ｍ／Ｇ４２と連結可能であり、第３キャリア６８は第１リングギヤ２４および第２リングギヤ３４と連結している。
したがって第３遊星歯車組６０は、第２クラッチ４８が締結された場合に、第１Ｍ／Ｇ４２が第１リングギヤ２４を減速駆動する作用を行う。
その場合の減速比（第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度／第１リングギヤ２４の回転速度）は、第３遊星歯車組６０の歯数比をα３とした場合、１＋α３である。
【００４８】
続いて実施例２の作動を説明する。
実施例２の作動表は実施例１と同じであり、図２を参考に説明する。
Ｅ−１モードは第３遊星歯車組６０の存在は関係ないので実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００４９】
Ｅ−２モードは、第２クラッチ４８が締結されているので、前述のように第１Ｍ／Ｇ４２が第１リングギヤ２４を減速駆動する。したがって、第１遊星歯車組２０における各回転要素の回転速度を実施例１と同じとして比較した場合、第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度は実施例１の（１＋α３）倍である。
Ｅ−２モードの出力トルクＴｏは、第１Ｍ／Ｇ４２のトルクをＴ１、第２Ｍ／Ｇ５２のトルクをＴ２とした場合、Ｔ１（１＋α３）＋Ｔ２である。
【００５０】
ＥＢ走行のＢ−１モードもＥＶ走行のＥ−２モードと同様であり、Ｂ−１モードでの第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度も実施例１と比べて（１＋α３）倍である。
Ｂ−２モードは、実施例１と同様に全ての摩擦要素４０、４４，４８、が締結されて第１リングギヤ２４が固定されるので第３遊星歯車組６０の存在は関係なく、説明を省略する。
【００５１】
続いてＨＶ走行の作動について説明する。
エンジン１の始動とＨ−１モードの作動は、第３遊星歯車組６０の存在は関係なく実施例１と同様であり、説明を省略する。
Ｈ−２モードは、第１クラッチ４０と第２クラッチ４８が締結されることによって、入力軸１０は第１Ｍ／Ｇ４２とともに、第３遊星歯車組６０を介して第１リングギヤ２４を減速駆動する。その減速比も前述の１＋α３である。
【００５２】
Ｈ−２モードの共通速度線図を図６に示す。第１リングギヤ２４の回転速度は減速されて入力軸１０の回転速度１より低い位置にあり、図３、図４と同様に第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロとして描いたのが実線であり、２として描いたのが破線である。
この場合も、第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロから２まで変化させると、出力軸１２と連結した第１キャリア２８の回転速度はｖ２で示した範囲で変化する。
【００５３】
続くＨ−３モードとＨ−４モードの動力伝達は実施例１と同様であるので詳細の説明は省略する。ただ、Ｈ−４モードにおける第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度は、第３遊星歯車組６０が介在するので、実施例１と比べると（１＋α３）倍になる。
【００５４】
したがって、Ｈ−３モード、Ｈ−４モードともに共通速度線図は図４に示した実施例１と同様である。ここで、図４と図６とを見て分かるように、第１キャリア２８の回転速度が変化する範囲、Ｈ−２モードのｖ２とＨ−３モード、Ｈ−４モードのｖ３が大きくオーバーラップすることなく並ぶ。これはＨ−２モードとＨ−３モード、Ｈ−４モードの変速比という見方で見た場合、それら変速比の守備範囲が適切な関係にあることを示す。
【００５５】
ここで、第３遊星歯車組６０が存在する効果について説明する。
上記したように、Ｈ−２モードとＨ−３モード、Ｈ−４モードの守備範囲の関係が好適になることに加えて、第１Ｍ／Ｇ４２の大きさの面でもメリットがある。
すなわち、Ｅ−２モードやＨ−２モードで第１Ｍ／Ｇ４２が第１リングギヤ２４を減速駆動するということは、同じ出力軸１２の駆動トルクを出すのに第１Ｍ／Ｇ４２のトルクは低くてよいことになる。つまり、それだけ高速回転する代わりに、第１Ｍ／Ｇ４２は実施例１に比べて低トルク高速回転型の特性で済むことになる。一般にモーターは最大トルクに応じて大きさ（外径や軸方向長さ）が決まるので、同じ駆動力とした場合、この減速比分だけ第１Ｍ／Ｇ４２は実施例１よりもサイズが小さく、重量が軽くなるというメリットがある。
【００５６】
実施例２の自動車用駆動装置も、出力遊星歯車組である第１遊星歯車組２０と、入力歯車群である第２遊星歯車組３０および第３遊星歯車組６０とを備え、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２との両方をフルに活用できる。
このため、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２の合計容量が自動車のＥＶ走行に必要とする容量を満足すれば済むとともに、第１Ｍ／Ｇ４２のサイズや重量を小さくするメリットがある。
【００５７】
性能面でも実施例１と同様に、バッテリーの電力のみを動力源とするＥＶ走行においても、エンジン１の動力を用いるＨＶ走行においても、多彩な駆動モードを走行条件に応じて適切に使い分けて燃料消費率の高い走行を行うことができる。
また、上述したように第１Ｍ／Ｇ４２はサイズが小さく、重量が軽くなるというメリットがある。
実施例２の自動車用駆動装置も実施例１と同様に、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。
【実施例３】
【００５８】
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７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。
【００５９】
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遊星歯車組６０を有していることと、第１クラッチ４０、第２クラッチ４８、第１ブレーキ４４、第２ブレーキ５４の４つの摩擦要素を有している点である。
【００６０】
次に各回転メンバー間の連結関係であるが、入力軸１０は第２キャリア３８と連結されるとともに第１クラッチ４０によって第１Ｍ／Ｇ４２と連結可能であり、第２サンギヤ３２は第２クラッチ４８によって第１Ｍ／Ｇ４２と連結可能であるとともに、第１ブレーキ４４によりケース４６に固定可能である。
また、第２リングギヤ３４は第１リングギヤ２４と連結されるとともに第３キャリア６８と連結され、第３サンギヤ６２は第１Ｍ／Ｇ４２と連結され、第３リングギヤ６４は第２ブレーキ５４によりケース４６に固定可能である。
上記以外の第１遊星歯車組２０の連結関係は実施例１と同様である。
【００６１】
続いて実施例２の作動を、図８に示した作動表を参考に説明する。
Ｅ−１モードは第３遊星歯車組６０の存在は関係なく、実施例１と同様であり、説明を省略する。
Ｅ−２モードは、第２ブレーキ５４の締結により、第１Ｍ／Ｇ４２は第３遊星歯車組６０によって減速されて第１リングギヤ２４を駆動する。減速比（第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度／第１リングギヤ２４の回転速度）は、第３遊星歯車組６０の歯数比をα３とした場合、（１＋α３）／α３である。
Ｅ−２モードの出力トルクＴｏは、第１Ｍ／Ｇ４２のトルクをＴ１、第２Ｍ／Ｇ５２のトルクをＴ２とした場合、Ｔ１（１＋α３）／α３＋Ｔ２である。
【００６２】
Ｅ−Ｒモードについては第１クラッチ４０、第２クラッチ４８、第２ブレーキ５４の締結で、入力歯車群である第２遊星歯車組３０と第３遊星歯車組６０とを一体化して、第１リングギヤ２４を固定するが、他は実施例１と同様であるので説明を省略する。
ＥＢ走行のＢ−１モードもＥＶ走行のＥ−２モードと同様であり、Ｂ−１モードでの第１Ｍ／Ｇ４２の回転速度も実施例１と比べると（１＋α３）／α３倍である。
なお、Ｅ−ＲモードおよびＢ−２モードでは、４つの摩擦要素４０、４４，４８、５４のうちいずれか３個が締結すれば第１リングギヤ２４を固定することができる。
【００６３】
続いてＨＶ走行の作動について説明する。
エンジン１の始動とＨ−１モードの作動は、第３遊星歯車組６０の存在は関係なく実施例１と同様であり、説明を省略する。
Ｈ−２モードは、第１クラッチ４０と第２ブレーキ５４が締結されることによって、入力軸１０は第１Ｍ／Ｇ４２とともに、第３遊星歯車組６０を介して第１リングギヤ２４を減速駆動する。その減速比は前述の（１＋α３）／α３である。
Ｈ−２モードの共通速度線図を図９に示す。第１リングギヤ２４の回転速度は実施例２よりさらに減速されて入力軸１０の回転速度１より低い位置にあり、図３、図４などと同様に第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロとして描いたのが実線であり、２として描いたのが破線である。
この場合も、第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロから２まで変化させると、出力軸１２と連結した第１キャリア２８の回転速度はｖ２で示した範囲で変化する。
【００６４】
続くＨ−３モードは、第２クラッチ４８と第２ブレーキ５４の締結で駆動する。
第２クラッチ４８の締結で第２サンギヤ３２と第３サンギヤ６２とが第１Ｍ／Ｇ４２を介して連結され、第２ブレーキ５４の締結で第３リングギヤ６４がケース４６に固定される。
【００６５】
Ｈ−３モードの共通速度線図を図１０に示す。図１０は第２遊星歯車組３０と第３遊星歯車組６０とが互いに連結され、これと第１遊星歯車組２０を並べた共通速度線図である。入力軸１０と連結した第２キャリア３８（Ｃ２）の回転速度を１として、第３リングギヤ６４（Ｒ３）の回転速度をゼロとした場合、第２リングギヤ３４（Ｒ２）と第３キャリア６８（Ｃ３）は減速されて第１リングギヤ２４（Ｒ１）を駆動する。
【００６６】
この場合の減速比は、｛α２＋α３（１＋α２）｝／α３（１＋α２）である。
図１０の第１遊星歯車組２０の部分は、減速された第２リングギヤ３４（Ｒ２）と第３キャリア６８（Ｃ３）の回転速度を水平の破線で第１リングギヤ２４へ結んで描いたもので、第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロとした場合の実線と、２とした場合の破線で表している。
第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度をゼロから２まで変化させると、出力軸１２と連結した第１キャリア２８の回転速度はｖ３で示した範囲で変化する。
このｖ３の範囲は、歯数比、α２とα３の設定に左右されるが、実施例３のＨ−２モードと同程度であり、共通速度線図も図６と同様になる。
【００６７】
続くＨ−４モードは、第１クラッチ４０と第２クラッチ４８の締結で駆動される。これにより、第２遊星歯車組３０と第３遊星歯車組６０とともに入力軸１０および第１Ｍ／Ｇ４２の全体が一体になって回転して第１リングギヤ２４を駆動する。この状態は実施例１のＨ−２モードと同様であり、第１遊星歯車組２０の共通速度線図は図３と同様になる。
【００６８】
次に、Ｈ−５モードは、第１クラッチ４０と第１ブレーキ４４の締結で駆動され、連結関係も回転速度も実施例１のＨ−３モードと同様になるので、説明を省略する。
実施例３のＨＶ走行の各共通速度線図を統括すると、図９のＨ−２モード、図１０のＨ−３モード、図３と同様のＨ−４モード、図４と同様のＨ−５モードというようになる。
【００６９】
これらを見て分かるように、各駆動モードの出力軸１０の回転速度の変化範囲はそれぞれオーバーラップする。したがって、各共通速度線図で表したほどに第２Ｍ／Ｇ５２の回転速度を変化させることなく、自動車の走行条件および各Ｍ／Ｇ４２、５２の特性などを考慮して、きめ細かく駆動モードを選択することができる。
このように、実施例３は駆動モード選択の自由度が高いので、より燃費の良い駆動が可能になる。
上述したように、第３遊星歯車組６０による減速比が実施例２よりも大きいので、同じ条件で比較すると、第１Ｍ／Ｇ４２をより小さいサイズ、重量にすることができる。
【００７０】
実施例３の自動車用駆動装置も、出力遊星歯車組である第１遊星歯車組２０と、入力歯車群である第２遊星歯車組３０および第３遊星歯車組６０とを備え、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２との両方をフルに活用できることとが特徴である。
このため、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２の合計容量が自動車のＥＶ走行に必要とする容量を満足すれば済むとともに、第１Ｍ／Ｇ４２のサイズや重量を小さくするメリットがある。
【００７１】
性能面でも実施例１と同様に、バッテリーの電力のみを動力源とするＥＶ走行においても、エンジン１の動力を用いるＨＶ走行においても、多彩な駆動モードを走行条件に応じて適切に使い分けて燃料消費率の高い走行を行うことができる。
実施例３の自動車用駆動装置も実施例１と同様に、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。
【実施例４】
【００７２】
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１１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。
【００７３】
実施例４における実施例１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１Ｍ／Ｇ４２とが入力軸１０の同軸心上に、出力遊星歯車組を構成する第１遊星歯車組２０と第２Ｍ／Ｇ５２とが出力軸１２の同軸心上に、それぞれ配置されている点である。
また、出力軸１２と一体の出力歯車５６が、図示しない相手歯車を介して自動車を駆動するようになっている。
【００７４】
そして、第２遊星歯車組３０と第１遊星歯車組２０とが離れて配置されているため、第２キャリア２８と第１リングギヤ２４との間に伝達歯車対５８が介在して動力伝達を行うようにしている。
ここで、第２遊星歯車組３０と伝達歯車対５８ａ、５８ｂは本発明の入力歯車群を構成する。
【００７５】
さらに、出力軸１２のエンジン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。
【００７６】
各回転要素同士の連結関係は以下のようになっている。
入力軸１０は第１クラッチ４０を介して第２サンギヤ３２と連結可能であり、第２サンギヤ３２は常時第１Ｍ／Ｇ４２と連結している。
入力軸１０はまた、第２クラッチ４８を介して第２リングギヤ３４と連結可能であり、第２リングギヤ３４はブレーキ４４によりケース４６に固定可能である。
ここで、第１クラッチ４０と第２クラッチ４８の両方を締結すると第２遊星歯車組３０は一体になる。
【００７７】
第２キャリア３８は前述のように伝達歯車対５８ａ、５８ｂを介して第１リングギヤ２４と連結するとともに、ワンウエイクラッチ５０により一方の回転方向の回転をケース４６に固定される構成になっている。
なお、伝達歯車対５８ａ、５８ｂは入力軸１０側の５８ａの方が出力軸１２側の５８ｂより歯数を多くしてあり、第２キャリア３８が第１リングギヤ２４を増速駆動するようになっている。
その他の第１遊星歯車組２０の回転メンバーに関しては実施例１などと同様の連結関係である。
【００７８】
続いて実施例４の作動を、図１２に示した作動表を参考に説明する。
Ｅ−１モードは、第１リングギヤ２４のケース４６への固定が離れた入力軸１０側に配置されたワンウエイクラッチ５０という点は異なるが、実質的に実施例１と同様であり、説明を省略する。
Ｅ−１モードにおいてブレーキ４４を締結しているが、動力伝達には関与しない。
【００７９】
Ｅ−２モードは、既にブレーキ４４の締結により第２リングギヤ３４がケース４６に固定されているので、第１Ｍ／Ｇ４２が第２遊星歯車組３０で減速して伝達歯車対５８ａを駆動する。この減速比は（１＋α２）／α２である。前述の伝達歯車対５８ａ、５８ｂの増速比はこの第２遊星歯車組３０での減速比を考慮した設定しておけば、Ｅ−２モードでは第１Ｍ／Ｇ４２は第１リングギヤ２４を減速駆動することになる。
【００８０】
次にＥ−Ｒモードの詳細の説明は省略するが、実施例１などと同様に全ての摩擦要素を締結することで、第１リングギヤ２４を固定して駆動する。
また、ＥＢ走行もＥ−２モードとＥ−Ｒモードと同様の締結関係で、各Ｍ／Ｇ４２、５２が発電する点だけが異なる点であり、説明を省略する。
【００８１】
続いてＨＶ走行について説明する。
まず、エンジン１の始動は、Ｅ−１モードで出力軸１２を駆動しながら第１クラッチ４０を締結して、第１Ｍ／Ｇ４２でエンジン１を駆動して行う。
エンジン１が始動すると、締結関係はそのままに第１Ｍ／Ｇ４２がエンジン１に駆動されて発電するＨ−１モードに切り替わるのは実施例１などと同様である。
第１Ｍ／Ｇ４２が発電した電力を第２Ｍ／Ｇ５２に供給して駆動する点も各実施例のＨ−１モードと同様である。
【００８２】
続いて、Ｈ−２モードは第１クラッチ４０に加えてブレーキ４４を締結して駆動する。これにより、エンジン１は第１Ｍ／Ｇ４２に発電させる一方、第２遊星歯車組３０で減速して伝達歯車対５８ａ、５８ｂを介して第１リングギヤ２４を駆動する。
この場合の第２遊星歯車組３０における減速比は先述の（１＋α２）／α２であり、エンジン１は第１リングギヤ２４を減速駆動する。
このＨ−２モードの共通速度線図は図６に示した例と同様になる。
【００８３】
次にＨ−３モードは、ブレーキ４４の締結を解除して第２クラッチ４８を締結して駆動する。これにより第２遊星歯車組３０は入力軸１０および第１Ｍ／Ｇ４２と一体になるので、エンジン１は第１Ｍ／Ｇ４２に発電させる一方、伝達歯車対５８ａ、５８ｂを介して第１リングギヤ２４を増速駆動する。
このＨ−３モードの共通速度線図は図４に示した例と同様になる。
以上の説明で分かるように、ＨＶ走行の駆動は実施例２のＨ−１モード乃至Ｈ−３モードと同様である。
【００８４】
ここで、油圧ポンプ２の役割について説明する。
実施例１の作動の部分に記したように、ＥＶ走行においてはエンジン１が回転しておらず、ＨＶ走行に切り替わ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。
【００８５】
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。重要なことは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。
【００８６】
実施例４の自動車用駆動装置も、出力遊星歯車組である第１遊星歯車組２０と、入力歯車群である第２遊星歯車組３０および伝達歯車対５８ａ、５８ｂとを備え、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２との両方をフルに活用できることとが特徴である。
このため、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２の合計容量が自動車のＥＶ走行に必要とする容量を満足すれば済むとともに、第１Ｍ／Ｇ４２のサイズや重量を小さくするメリットがある。
【００８７】
性能面でも実施例１と同様に、バッテリーの電力のみを動力源とするＥＶ走行においても、エンジン１の動力を用いるＨＶ走行においても、多彩な駆動モードを走行条件に応じて適切に使い分けて燃料消費率の高い走行を行うことができる。
実施例４の自動車用駆動装置も実施例１と同様に、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。
【実施例５】
【００８８】
次に、本発明の実施例５の自動車用駆動装置につき説明する。
図１３は、本発明の実施例５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。
【００８９】
実施例５における実施例１との違いは、実施例４と同様に出力軸１２が入力軸１０と平行に設けられていることと、入力歯車群に遊星歯車を用いていない点である。
すなわち入力歯車群は、入力軸１０と平行に設けたカウンタ軸６０との間も含めて、伝達歯車対５８ａ、５８ｂの他に入力歯車対６２ａ、６２ｂ、および減速歯車６４の、計５枚のいわゆる平行軸歯車で構成されている。
【００９０】
そして、カウンタ軸６０と同軸上に設けられた第１Ｍ／Ｇ４２を含めて各回転メンバーの連結関係は以下のようになっている。
第１遊星歯車組２０の周辺の連結関係は基本的に実施例４と同様であるが、ワンウエイクラッチ５０が第１リングギヤ２４の外側に設けられている点だけが異なる。
入力軸１０は、第１クラッチ４０と入力歯車対６２ａ、６２ｂを介して第１Ｍ／Ｇ４２と連結可能であり、第２クラッチ４８と伝達歯車対５８ａ、５８ｂを介して第１リングギヤ２４を増速駆動可能である。
【００９１】
第１Ｍ／Ｇ４２は、第３クラッチ６６と減速歯車６４および伝達歯車対５８ａ、５８ｂを介して第１リングギヤ２４を減速駆動可能である。
すなわち、実施例４と同様に伝達歯車対５８ａ、５８ｂは入力軸１０側から出力軸１２側へ増速駆動する歯数比であるが、減速歯車６４を介してカウンタ軸６０側から出力軸１２側へは減速駆動ができるように減速歯車６４と伝達歯車対５８ａ、５８ｂの歯数比が設定してある。
【００９２】
続いて実施例５の作動を、図１４に示した作動表を参考に説明する。
Ｅ−１モードは実施例１と同様であり、説明を省略する。なお、Ｅ−１モードにあっては次のＥ−２モードに備えて第３クラッチ６６を締結してある。
Ｅ−２モードは、既に締結した第３クラッチ６６と減速歯車６４および伝達歯車対５８ａ、５８ｂを介して、第１Ｍ／Ｇ４２が第１リングギヤ２４を減速駆動する。遊星歯車を使っていないが、この減速駆動する点は実質的に実施例２乃至実施例４と同様である。
【００９３】
次にＥ−Ｒモードの詳細の説明は省略するが、実施例１などと同様に全ての摩擦要素を締結することで入力歯車群全体が固定されるので、それにより第１リングギヤ２４を固定して駆動する。
また、ＥＢ走行もＥ−２モードとＥ−Ｒモードと同様の締結関係で、各Ｍ／Ｇ４２、５２が発電するのが異なる点であり、説明を省略する。
【００９４】
続いてＨＶ走行について説明する。
まず、エンジン１の始動は、Ｅ−１モードと同様に出力軸１２を駆動しながら第１クラッチ４０を締結して、第１Ｍ／Ｇ４２でエンジン１を駆動して行う。
エンジン１が始動すると、締結関係はそのままに第１Ｍ／Ｇ４２がエンジン１に駆動されて発電するＨ−１モードに切り替わるのは実施例１などと同様である。第１Ｍ／Ｇ４２が発電した電力で第２Ｍ／Ｇ５２を駆動するのは実施例１などと同様である。
【００９５】
続いて、Ｈ−２モードは第１クラッチ４０に加えて第３クラッチ６６を締結して駆動する。これにより、エンジン１は入力歯車対６２ａ、６２ｂを介して第１Ｍ／Ｇ４２に発電させる一方、減速歯車６４と伝達歯車対５８ａ、５８ｂを介して第１リングギヤ２４を減速駆動する。
このＨ−２モードの共通速度線図は図６に示した例と同様になる。
【００９６】
次にＨ−３モードは、第１クラッチ４０の締結を解除して第２クラッチ４８を締結して駆動する。これによりエンジン１は伝達歯車対５８ａ、５８ｂを介して第１リングギヤ２４を増速駆動する一方、減速歯車６４と第３クラッチ６６を介して第１Ｍ／Ｇ４２に発電させる。第１Ｍ／Ｇ４２が発電した電力で第２Ｍ／Ｇ５２を駆動するのは実施例１などと同様である。
このＨ−３モードの共通速度線図は図４に示した例と同様になる。
【００９７】
以上の説明で分かるように、ＨＶ走行の駆動は実施例２のＨ−１モード乃至Ｈ−３モードと実質的に同様である。
なお、油圧ポンプ２の役割については実施例４と同様であり、説明を省略する。
ここで、実施例５の入力歯車群のメリットについて説明する。一般に歯車対の歯数比は遊星歯車組に比べて変更が容易であり、歯数比の種類を増やしても製造コストへの影響は遊星歯車組より大幅に少ない。このため、駆動装置を適用する車両に合わせて入力歯車群の歯数比を最適に設定することが容易にできる。これは複数の種類の車両に適用する駆動装置にとっては非常に重要なことであり、これが容易にできるメリットは大きいと言える。
【００９８】
実施例５の自動車用駆動装置も、出力遊星歯車組である第１遊星歯車組２０と、上記した入力歯車群を備え、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２との両方をフルに活用できることとが特徴である。
このため、第１Ｍ／Ｇ４２と第２Ｍ／Ｇ５２の合計容量が自動車のＥＶ走行に必要とする容量を満足すれば済むとともに、第１Ｍ／Ｇ４２のサイズや重量を小さくするメリットがある。
【００９９】
性能面でも実施例１と同様に、バッテリーの電力のみを動力源とするＥＶ走行においても、エンジン１の動力を用いるＨＶ走行においても、多彩な駆動モードを走行条件に応じて適切に使い分けて燃料消費率の高い走行を行うことができる。
実施例５の自動車用駆動装置も実施例１と同様に、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。
【０１００】
以上説明したように、本発明の自動車用駆動装置にあっては、出力遊星歯車組である第１遊星歯車組２０と、上記伝達歯車対５８ａ、５８ｂ、入力歯車対６２ａ、６２ｂ、および減速歯車６４からなる各入力歯車群を備え、ＥＶ走行におい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。
このため、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。
また、エンジン１で駆動するＨＶ走行も含めて多様な駆動モードを駆使して、電力消費と燃料消費の少ない走行が可能である。
【０１０１】
また、本発明の自動車用駆動装置にあっては、以下のような変更を行うことも可能である。
例えば、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４８、ブレーキ４４などは、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、第１遊星歯車組２０、第２遊星歯車組３０などを、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の連結関係は、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。
【０１０２】
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】
【０１０３】
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】
【０１０４】
１ エンジン
２ 油圧ポンプ
１０ 入力軸
１２ 出力軸、第１出力軸
２０ 第２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 出力遊星歯車組
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
４２ 第１Ｍ／Ｇ
４４ ブレーキ、第１ブレーキ
４６ ケース
４８ 第２クラッチ
５０ ワンウエイクラッチ
５２ 第２Ｍ／Ｇ
５４ 第２ブレーキ
５６ 出力歯車
５８ 伝達歯車対
６０ カウンタ軸
６２ 入力歯車
６４ 減速歯車
６６ 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、
入力歯車群と
第１サンギヤ、第１リングギヤ、第１キャリアの、３つの回転要素を有する出力遊星歯車組と、
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、
前記出力軸は前記第１キャリアと連結し、
前記第２モーター・ジェネレーターは前記第１サンギヤと連結し、
前記第１リングギヤを静止部に固定可能な手段を有し、
前記入力軸は前記入力歯車群を介して前記第１リングギヤを増速駆動可能であり、
前記第１モーター・ジェネレーターは前記入力軸と直接または前記入力歯車群を介して連結可能であるとともに、前記第１リングギヤを駆動可能であることを特徴とする自動車用駆動装置。
【請求項２】
前記第１リングギヤを固定可能な手段がワンウエイクラッチである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】
前記第１モーター・ジェネレーターは、前記入力歯車群を介して前記第１リングギヤを減速駆動可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用駆動装置。
【請求項４】
前記入力歯車群は、第２サンギヤ、第２リングギヤ、第２キャリアの、３つの回転要素を有する第２遊星歯車組で構成され、前記第２キャリアは前記入力軸と連結し、前記第２リングギヤは前記第１リングギヤと連結し、前記第２サンギヤを静止部に固定可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用駆動装置。
【請求項５】
前記入力歯車群は、前記第２遊星歯車組と、第３サンギヤ、第３リングギヤ、第３キャリアの、３つの回転要素を有する第３遊星歯車組とで構成され、前記第３キャリアは前記第１リングギヤと連結し、前記第３サンギヤと前記第３リングギヤの一方を前記第２モーター・ジェネレーターと連結した場合に他方を静止部に固定可能であり、前記第３サンギヤと前記第３リングギヤの一方を前記第２モーター・ジェネレーターと連結可能とした場合に他方を静止部に固定したことを特徴とする請求項４に記載の自動車用駆動装置。
【請求項６】
前記出力軸を前記入力軸と平行に配置して、前記出力遊星歯車組を前記出力軸と同心上に、前記入力歯車群を前記入力軸と同心上に配置し、該入力歯車群と前記第１リングギヤとを連結歯車対で連結したことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用駆動装置。
【請求項７】
前記入力歯車群は、第２サンギヤ、第２リングギヤ、第２キャリアの、３つの回転要素を有する第２遊星歯車組で構成され、前記第２サンギヤは前記第１モーター・ジェネレーターと連結するとともに前記入力軸と連結可能であり、前記第２キャリアは増速比を有する前記連結歯車対を介して前記第１リングギヤと連結し、前記第２リングギヤを静止部に固定可能とするとともに、前記第２遊星歯車組を一体化可能なクラッチを設けたことを特徴とする請求項６に記載の自動車用駆動装置。
【請求項８】
前記出力軸を前記入力軸と平行に配置して、前記出力遊星歯車組を前記出力軸と同心上に配置し、前記入力歯車群を前記入力軸と、これに平行に配置したカウンタ軸との間に設けた２対の歯車組で構成するとともに、該２対の歯車組のうちの前記入力軸と同じ軸心上の１枚の歯車は前記第１リングギヤを増速駆動可能な連結歯車対の一方を構成したことを特徴とする請求項６に記載の自動車用駆動装置。
【請求項９】
前記エンジンを停止して、前記第１モーター・ジェネレーターと、前記第２モーター・ジェネレーターを動力源として駆動している間に、前記エンジンを予備的に潤滑可能とする油圧ポンプを有することを特徴とする請求項１乃至９８のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１０】
前記油圧ポンプを前記出力軸で駆動するようにしたことを特徴とする請求項９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、
入力歯車群と
第１サンギヤ、第１リングギヤ、第１キャリアの、３つの回転要素を有する出力遊星歯車組と、
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、
前記出力軸は前記第１キャリアと連結し、
前記第２モーター・ジェネレーターは前記第１サンギヤと連結し、
前記第１リングギヤを静止部に固定可能な手段を有し、
前記入力軸は前記入力歯車群を介して前記第１リングギヤを増速駆動可能であり、
前記第１モーター・ジェネレーターは前記入力軸と直接または前記入力歯車群を介して連結可能であるとともに、前記第１リングギヤを駆動可能であることを特徴とする自動車用駆動装置。
【請求項２】
前記第１リングギヤを固定可能な手段がワンウエイクラッチである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】
前記第１モーター・ジェネレーターは、前記入力歯車群を介して前記第１リングギヤを減速駆動可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用駆動装置。
【請求項４】
前記入力歯車群は、第２サンギヤ、第２リングギヤ、第２キャリアの、３つの回転要素を有する第２遊星歯車組で構成され、前記第２キャリアは前記入力軸と連結し、前記第２リングギヤは前記第１リングギヤと連結し、前記第２サンギヤを静止部に固定可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用駆動装置。
【請求項５】
前記入力歯車群は、前記第２遊星歯車組と、第３サンギヤ、第３リングギヤ、第３キャリアの、３つの回転要素を有する第３遊星歯車組とで構成され、前記第３キャリアは前記第１リングギヤと連結し、前記第３サンギヤと前記第３リングギヤの一方を前記第２モーター・ジェネレーターと連結した場合に他方を静止部に固定可能であり、前記第３サンギヤと前記第３リングギヤの一方を前記第２モーター・ジェネレーターと連結可能とした場合に他方を静止部に固定したことを特徴とする請求項４に記載の自動車用駆動装置。
【請求項６】
前記出力軸を前記入力軸と平行に配置して、前記出力遊星歯車組を前記出力軸と同心上に、前記入力歯車群を前記入力軸と同心上に配置し、該入力歯車群と前記第１リングギヤとを連結歯車対で連結したことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用駆動装置。
【請求項７】
前記入力歯車群は、第２サンギヤ、第２リングギヤ、第２キャリアの、３つの回転要素を有する第２遊星歯車組で構成され、前記第２サンギヤは前記第１モーター・ジェネレーターと連結するとともに前記入力軸と連結可能であり、前記第２キャリアは増速比を有する前記連結歯車対を介して前記第１リングギヤと連結し、前記第２リングギヤを静止部に固定可能とするとともに、前記第２遊星歯車組を一体化可能なクラッチを設けたことを特徴とする請求項６に記載の自動車用駆動装置。
【請求項８】
前記出力軸を前記入力軸と平行に配置して、前記出力遊星歯車組を前記出力軸と同心上に配置し、前記入力歯車群を前記入力軸と、これに平行に配置したカウンタ軸との間に設けた２対の歯車組で構成するとともに、該２対の歯車組のうちの前記入力軸と同じ軸心上の１枚の歯車は前記第１リングギヤを増速駆動可能な連結歯車対の一方を構成したことを特徴とする請求項６に記載の自動車用駆動装置。
【請求項９】
前記エンジンを停止して、前記第１モーター・ジェネレーターと、前記第２モーター・ジェネレーターを動力源として駆動している間に、前記エンジンを予備的に潤滑可能とする油圧ポンプを有することを特徴とする請求項１乃至９８のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１０】
前記油圧ポンプを前記出力軸で駆動するようにしたことを特徴とする請求項９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】
【公開番号】特開２０１３−３２１３０（Ｐ２０１３−３２１３０Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４００７（Ｐ２０１１−２０４００７）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【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２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【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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